JP2008271765A - Brake for holding motor - Google Patents
Brake for holding motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008271765A JP2008271765A JP2007130402A JP2007130402A JP2008271765A JP 2008271765 A JP2008271765 A JP 2008271765A JP 2007130402 A JP2007130402 A JP 2007130402A JP 2007130402 A JP2007130402 A JP 2007130402A JP 2008271765 A JP2008271765 A JP 2008271765A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- motor
- rotor
- salient poles
- side salient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Abstract
Description
この発明は、モータ停止時のモータ本体の回転子の回転位置を保持するモータ保持用ブレーキに関するものである。 The present invention relates to a motor holding brake that holds the rotational position of a rotor of a motor body when the motor is stopped.
従来のモータにおいては、回転子に電磁ブレーキを取り付けて、回転子に制動を加えていた。しかし、電磁ブレーキの磁界回路がモータの磁気回路に比べて大きくなり、装置の大型化をもたらすとともに、摩耗部分があり、保守に手間がかかるという問題があった。 In a conventional motor, an electromagnetic brake is attached to the rotor and braking is applied to the rotor. However, the magnetic circuit of the electromagnetic brake is larger than the magnetic circuit of the motor, resulting in an increase in the size of the device and a problem that there are wear parts and maintenance is troublesome.
このような状況を鑑み、非接触で回転子に保持ブレーキをかける小型のブレーキ機構が種々提案されている。例えば、特許文献1に記載のものでは、モータの停止を判断すると、直流励磁電流をモータ本体の三相のコイルに流して磁気吸引力を発生させ、この磁気吸引力によりロータ磁石を吸引してロータの回転状態を保持していた。また、特許文献2に記載のものでは、コギングトルク抑制トルクを発生してモータを運転し、駆動電源を停止することで、回転子を固定子のティース部の先端と回転子の永久磁石との間の吸引力により保持して停止するようにしていた。
In view of such a situation, various compact brake mechanisms for applying a holding brake to the rotor without contact have been proposed. For example, in the one described in
特許文献1に記載された従来のブレーキ機構では、モータ本体の三相のコイルへの通電用の結線にブレーキ用と回転用との2種類の結線が必要となり、結線回路が煩雑になるという問題があった。
特許文献2に記載された従来のブレーキ機構では、モータの回転時には、コギングトルクがブレーキ力として残る。そこで、コギングトルクの振幅より大きなトルクを与えないと安定点に戻ってしまい、モータとして回転しないので、始動時には、コギングトルクを乗り越えるような大きな電流を通電しなければならず、損失が大きくなるという問題があった。
In the conventional brake mechanism described in
In the conventional brake mechanism described in
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、回転軸の保持という機能に特化し、結線回路を簡略化して、小型、低コスト化を実現できるとともに、ブレーキ解除時にコギング力を消滅させるようにして、モータ動作時の特性に影響を及ぼさないモータ保持用ブレーキを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, specializing in the function of holding the rotating shaft, simplifying the connection circuit, realizing a small size and low cost, and at the time of releasing the brake. An object of the present invention is to obtain a motor holding brake that does not affect the characteristics during motor operation by eliminating the cogging force.
この発明によるモータ保持用ブレーキは、厚肉円筒状に作製され、かつ回転子側突極が周方向に第1の等角ピッチで外周壁面に複数突設され、回転軸に同軸に固着された回転子鉄心と、円筒状に作製され、かつ固定子側突極が周方向に第2の等角ピッチで内周壁面に複数突設され、上記回転子鉄心に対して一定の空隙を有して、該回転子鉄心の外周を囲繞して配設された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルと、上記固定子コイルに直流電流を通電する第1の電源手段と、を備え、上記第1の電源手段により直流電流を上記固定子コイルに通電することにより、上記回転子鉄心の回転位置に応じたトルク脈動を発生させる。 The brake for holding a motor according to the present invention is manufactured in a thick cylindrical shape, and a plurality of rotor-side salient poles are provided on the outer peripheral wall surface at the first equiangular pitch in the circumferential direction, and are fixed coaxially to the rotating shaft. A rotor core and a cylindrically produced stator-side salient pole are projected on the inner peripheral wall surface at a second equiangular pitch in the circumferential direction, and have a certain gap with respect to the rotor core. A stator core disposed so as to surround the outer periphery of the rotor core, a stator coil wound around the stator core, and a first power supply means for supplying a direct current to the stator coil And by applying a direct current to the stator coil by the first power supply means, torque pulsation corresponding to the rotational position of the rotor core is generated.
この発明によれば、モータとは別体で、しかも固定子コイルに直流電流を通電し、回転子側突極と固定子側突極との間に磁気吸引力を発生させて回転軸を保持、停止するように構成されているので、モータの3相のコイルを運転用とブレーキ用とで併用することに起因する結線回路が複雑となるという不具合が無く、簡易な構成でモータ保持用ブレーキを実現できるとともに、ブレーキの摩耗もなく、摩擦を利用した機械式ブレーキの持つ不安定さを排除できる。また、固定子コイルへの通電を停止することでコギング力が消失するので、モータの始動時にモータへの通電電流を大きくする必要もなく、コギング力がブレーキ力として残ることに起因する損失の増大が防止される。 According to this invention, a DC current is passed through the stator coil separately from the motor, and a magnetic attraction force is generated between the rotor-side salient pole and the stator-side salient pole to hold the rotating shaft. Because it is configured to stop, there is no problem that the wiring circuit resulting from the combined use of the three-phase coil of the motor for driving and braking is complicated, and the motor holding brake with a simple configuration In addition, there is no brake wear and the instability of mechanical brakes using friction can be eliminated. Also, since the cogging force disappears by stopping energization of the stator coil, it is not necessary to increase the energizing current to the motor when starting the motor, and the loss increases due to the cogging force remaining as a braking force Is prevented.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する図、図2はこの発明の実施の形態1に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部の構成を説明する一部破断斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係るモータ保持用ブレーキを構成する固定子鉄心および回転子鉄心を示す断面図、図4はこの発明の実施の形態1に係るモータ保持用ブレーキにおける固定子の組立方法を説明する図、図5はこの発明の実施の形態1に係るモータ保持用ブレーキにおけるトルク脈動を示す波形図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a motor holding brake according to
図1乃至図3において、モータ保持用ブレーキは、モータ回転軸2に固着された回転子鉄心3と、回転子鉄心3に対して一定の空隙gを有して、回転子鉄心3の外周を囲繞して固定部材(図示せず)に固定された固定子5と、からなるブレーキ機構部1を有する。モータ保持用ブレーキは、さらに、後述する固定子5の円筒コイル8に直流電流を通電し、回転子鉄心の回転位置に応じたトルク脈動を発生させる第1の電源手段としての直流電源9を有する。
1 to 3, the motor holding brake has a
回転子鉄心3は、例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により厚肉円筒状に作製され、回転子側突極4が周方向に第1の等角ピッチで外周壁面に複数突設されている。各回転子側突極4は、軸方向に所定の間隔Lcをもって離間した第1および第2回転子側突極4a,4bから構成されている。第1および第2回転子側突極4a,4bが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、回転子鉄心3はコ字状断面を有している。モータ回転軸2が、この回転子鉄心3の軸心位置に穿設された貫通穴3aに圧入固定されている。
The
固定子5は、固定子鉄心6と、固定子鉄心6に巻装された固定子コイルとしての円筒コイル8と、を備えている。固定子鉄心6は、例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により円筒状に作製され、固定子側突極7が周方向に第2の等角ピッチで外周壁面に複数突設されている。各固定子側突極7は、軸方向に所定の間隔Lcをもって離間した第1および第2固定子側突極7a,7bから構成されている。第1および第2固定子側突極7a,7bが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、固定子鉄心6はコ字状断面を有している。そして、円筒コイル8は、導体線を円筒状に所定回巻回して作製され、軸方向に相対する第1および第2固定子側突極7a,7b間に位置するように固定子鉄心6に配設されている。なお、第1の等角ピッチと第2の等角ピッチとは等しい。
The
ここで、固定子鉄心6は、図4に示されるように、軸方向に2分割された第1および第2鉄心6A,6Bから構成されている。そして、第1および第2鉄心6A,6Bを軸方向両側から円筒コイル8を挟持するように突き当て、第1および第2鉄心6A,6Bの突き当て部を接合して、円筒コイル8が軸方向に相対する第1および第2固定子側突極7a,7bの対間に位置するように組み付けられる。
Here, as shown in FIG. 4, the
次に、このように構成されたモータ保持用ブレーキの動作について説明する。
直流電流が直流電源9から円筒コイル8に流されると、図1中矢印で示されるように、磁束Aが円筒コイル8を周回するように発生する。つまり、磁束Aは、第1固定子側突極7aから第1回転子側突極4aに入り、回転子鉄心3内を第2回転子側突極4bまで流れ、第2固定子側突極7bに入り、固定子鉄心6内を第1固定子側突極7aまで流れるように発生する。そして、回転子側突極4と固定子側突極7との間に磁気吸引力が働き、回転子鉄心3が回転して、回転子側突極4が固定子側突極7と相対する位置に停止する。つまり、回転子側突極4と固定子側突極7とが径方向に相対する位置が安定点となる。このように、回転子側突極4と固定子側突極7との相対位置に応じて、回転子側突極4を安定点に移動させようとするコギングトルクが発生する。回転子側突極4と固定子側突極7とが径方向に相対したときに、コギングトルクがゼロとなり、回転子側突極4と固定子側突極7とが周方向にずれるほど、コギングトルクが大きくなる。そこで、トルク脈動が、図5に示されるように、回転子側突極4と固定子側突極7との相対位置に応じて、回転子鉄心3と固定子鉄心6との間に発生する。
Next, the operation of the thus configured motor holding brake will be described.
When a direct current is passed from the direct
このモータ保持用ブレーキは、ブレーキ機構部1をモータ回転軸2に装着してモータ(図示せず)に取り付けられる。そして、モータの停止信号を受けると、直流電流が直流電源9から円筒コイル8に通電され、モータ回転軸2が回転子側突極4と固定子側突極7との間の磁気吸引力により保持、停止される。これにより、モータが無負荷状態の場合に、外乱が発生しても、モータは所定位置に保持される。
また、モータの運転信号を受けると、直流電源9による円筒コイル8への通電が停止され、回転子側突極4と固定子側突極7との間の磁気吸引力が無くなり、モータ回転軸2、即ちモータがスムーズに運転される。
This motor holding brake is attached to a motor (not shown) with the
When the motor operation signal is received, the energization to the
このように、この実施の形態1によれば、モータ保持用ブレーキは、モータとは別体で、しかも円筒コイル8に直流電流を通電し、回転子側突極4と固定子側突極7との間に磁気吸引力を発生させてモータ回転軸2を保持、停止するように構成されているので、モータの3相のコイルを運転用とブレーキ用とで併用することに起因する結線回路が複雑となるという不具合が無く、簡易な構成でモータ保持用ブレーキを実現できるとともに、ブレーキの摩耗もなく、摩擦を利用した機械式ブレーキの持つ不安定さを排除できる。
As described above, according to the first embodiment, the motor holding brake is separate from the motor, and further, a DC current is passed through the
また、円筒コイル8への通電電流の大きさを制御することで、ブレーキ力の大きさを調整できるので、通電電流を一定に制御するだけで温度に拘わらずブレーキ力を繰り返し同じ値で再現でき、しかもブレーキ力の経時的な変化もなく、安定したブレーキ力を簡易に付与できる。
また、円筒コイル8への通電を停止することでコギング力が消失するので、モータの始動時にモータへの通電電流を大きくする必要もなく、コギング力がブレーキ力として残ることに起因する損失の増大が防止される。
Moreover, since the magnitude of the braking force can be adjusted by controlling the magnitude of the energizing current to the
Further, since the cogging force disappears when the energization to the
このモータ保持用ブレーキには、ブレーキ力の上限があり、このブレーキ力の上限値を超える力が作用すると、モータ回転軸2は脱調して回転する。そこで、モータに減速機を介してボールねじなどの機械要素を駆動するような用途において、モータ回転軸2の保持動作時に、ブレーキ力の上限値を超える衝撃力が負荷側からモータに加わった場合、モータ回転軸2は脱調して回転するので、過度の衝撃力により減速機などが故障するような不具合が未然に防止される。
The motor holding brake has an upper limit of the braking force, and when a force exceeding the upper limit of the braking force is applied, the
このモータ保持用ブレーキでは、円筒コイル8を配置しているので、固定子鉄心6と回転子鉄心3との間の回転子側突極4と固定子側突極7は、円筒コイル8にとって並列磁気回路となるため、固定子コイルに必要な起磁力は増加しない。そこで、ブレーキ力(コギング力)を大きくするために突極数を多くしても、コイルの損失の増大が抑制される。また、単純な形状の1つの円筒コイル8を配設すればよく、量産性も向上する。このように、円筒コイル8を用いることにより、大きなブレーキ力のモータ保持用ブレーキを安価に実現できる。
In this motor holding brake, since the
モータの極数は通常4〜10極程度であるので、モータ自体にコギング力を発生させてモータ単独でモータ回転軸2を保持する場合には、大きなブレーキ力を得るためには通電電流を大きくする必要がある。
このモータ保持用ブレーキでは、モータ回転軸2の保持という機能に特化し、突極数を数十〜100程度に増やして設計することで、モータ単独でモータ回転軸2を保持する場合に比べ、同等のブレーキ力を得るための通電電流を大幅に低減できる。そこで、このモータ保持用ブレーキを用いれば、モータ単独でモータ回転軸2を保持する場合に比べ、保持時のシステム損失を低減できる。
Since the number of poles of the motor is usually about 4 to 10 poles, when a cogging force is generated in the motor itself and the
This motor holding brake specializes in the function of holding the
また、コギング力の周波数は回転子鉄心1回転あたり固定子鉄心と回転子鉄心の磁極数の最小公倍数となる。従って、突極数を数十〜100程度に設計したモータ保持用ブレーキでは、通常4〜10極程度の極数であるモータ単独でモータ回転軸2を保持する場合に比べ、モータ回転軸2の回転位置を高分解能に保持することができる。
The frequency of the cogging force is the least common multiple of the number of magnetic poles of the stator core and the rotor core per one rotation of the rotor core. Therefore, in the motor holding brake designed to have the number of salient poles of about several tens to 100, the
ここで、突極数をPとした場合、コギングトルクの波形は、式(1)で表すことができる。 Here, when the number of salient poles is P, the waveform of the cogging torque can be expressed by Expression (1).
なお、τ1はコギングトルクの振幅[Nm]、θは回転位置[rad]、突極数Pは固定子側突極数と回転子側突極数との最小公倍数である。 Τ 1 is the cogging torque amplitude [Nm], θ is the rotational position [rad], and the salient pole number P is the least common multiple of the stator side salient pole number and the rotor side salient pole number.
ここで、本モータ保持用ブレーキは、外乱にトルク変動があった場合、磁気ばねとして表現できるため、磁気ばね定数をkとおくと、k[Nm/rad]は式(1)をθで微分することで求められる。そのため、磁気ばね定数kは、式(2)で表される。 Here, this motor holding brake can be expressed as a magnetic spring when there is a torque fluctuation in the disturbance. Therefore, when the magnetic spring constant is set to k, k [Nm / rad] is obtained by differentiating equation (1) by θ. Is required. Therefore, the magnetic spring constant k is expressed by the formula (2).
そして、コギングトルクの安定点では、θ=0であるため、ばね定数kは、式(3)と近似できる。 At the stable point of the cogging torque, θ = 0, so that the spring constant k can be approximated by Equation (3).
また、トルクτと慣性モーメントJとの関係は、式(4)で表される。 Further, the relationship between the torque τ and the moment of inertia J is expressed by Expression (4).
なお、ωは、角周波数[rad/s]である。 Note that ω is an angular frequency [rad / s].
従って、式(3)、(4)からk=Jω2を算出することができ、k=Jω2から本モータ保持用ブレーキの共振周波数f1は、式(5)となる。 Therefore, k = Jω 2 can be calculated from the equations (3) and (4), and the resonance frequency f 1 of the motor holding brake from k = Jω 2 is expressed by equation (5).
ここで、本モータ保持用ブレーキのON/OFF(円筒コイル8に通電/非通電)時において、式(6)に示す加振周波数をもつ変動負荷τ'[Nm]を外乱として与えた場合の振動角度の周波数特性を図6に示す。
Here, when the motor holding brake is turned ON / OFF (the
なお、Fは外乱の振幅である。
図6において、本モータ保持用ブレーキの保持可能範囲は、θ1=2π/P[rad]以下の範囲である。言い換えれば、本モータ保持用ブレーキは、振動角度がθ1=2π/P[rad]より大きくなると、保持できなくなる。
本モータ保持用ブレーキがOFF時、τ'の外乱に対する振動角度θは式(7)となる。
Note that F is the disturbance amplitude.
In FIG. 6, the holdable range of the motor holding brake is a range of θ 1 = 2π / P [rad] or less. In other words, the motor holding brake cannot be held when the vibration angle becomes larger than θ 1 = 2π / P [rad].
When the motor holding brake is OFF, the vibration angle θ with respect to the disturbance τ ′ is expressed by Equation (7).
式(4)、(7)から、振動角度がθ1=2π/P[rad]となる周波数f0は式(8)で表される。 From Expressions (4) and (7), the frequency f 0 at which the vibration angle is θ 1 = 2π / P [rad] is expressed by Expression (8).
なお、振動角度θは、ある周波数成分を持つ外乱に対して回転子が安定点を中心に振れる範囲の角度である。 The vibration angle θ is an angle within a range in which the rotor can swing around a stable point with respect to a disturbance having a certain frequency component.
このことから、共振周波数f1をf0若しくはf0より大きくすることにより、外乱の周波数が共振周波数f1と等しい場合でも、図6に示されるように、振動量を本モータ保持用ブレーキの保持可能範囲に抑えることができる。つまり、突極数P、慣性モーメントJおよびコギングトルクの振幅τ1が、f1≧f0を満足するように設定されていればよい。
なお、外乱が直流成分に加えて高調波成分を含む場合でも同様である。
From this, by setting the resonance frequency f 1 to be greater than f 0 or f 0, even when the disturbance frequency is equal to the resonance frequency f 1 , the vibration amount of the motor holding brake is reduced as shown in FIG. It can be suppressed to a holdable range. That is, the number of salient poles P, the moment of inertia J, and the amplitude τ 1 of the cogging torque may be set so as to satisfy f 1 ≧ f 0 .
The same applies when the disturbance includes a harmonic component in addition to the DC component.
なお、上記実施の形態1では、固定子鉄心6および回転子鉄心3を、例えばS10Cなどの低炭素鋼の塊状体で作製するものとしているが、固定子鉄心6および回転子鉄心3を、例えば低炭素鋼の薄板を所定枚積層し、一体化して作製してもよい。
また、上記実施の形態1では、モータ回転軸2に直接取り付けるものとしているが、モータ回転軸2に動力伝達機構を介して連結された回転軸に取り付けられてもよい。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the motor is directly attached to the
また、上記実施の形態1では、回転子側突極4と固定子側突極7とを同一の等角ピッチで形成して同一の突極数とした好ましい形態について説明しているが、配設ピッチを変えて回転子側突極4と固定子側突極7との突極数を異ならしても良い。また、突極数も、モータの極数の数倍以上とすることが好ましい。いずれの場合にも、コギング力の周波数は回転子鉄心1回転あたり固定子側突極数と回転子側突極数との最小公倍数となる。つまり、コギング力の安定点が回転子鉄心1回転あたり固定子側突極数と回転子側突極数との最小公倍数となる。そこで、固定子側突極数と回転子側突極数とを等しくした場合には、固定子側突極数と回転子側突極数とを異ならした場合に比べ、コギング力の振幅を大きくすることができる。
In the first embodiment, the preferred embodiment is described in which the rotor-side
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部を示す断面図である。
図7において、円筒コイル8は、導体線を円筒状の巻線固定部材10に所定回巻回して作製されている。そして、円筒コイル8が巻線固定部材10に巻回された状態で、軸方向に相対する第1および第2固定子側突極7a,7b間に位置するように固定子鉄心6に配設されている。円筒状の巻線固定部材10の材料は非磁性体であればよく、樹脂材料、ステンレスやアルミニウム等の金属材料を用いることができる。他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
FIG. 7 is a sectional view showing a brake mechanism portion in a motor holding brake according to
In FIG. 7, the
この実施の形態2によれば、円筒コイル8が巻線固定部材10に巻回された状態で固定子鉄心6に配設されているので、円筒コイル8が変位して回転子鉄心3と干渉することを確実に防止できる。
According to the second embodiment, since the
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部を示す断面図である。
図8において、固定子鉄心11は、例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により円筒状に作製され、固定子側突極12が周方向に第2の等角ピッチで内周壁面に複数突設されている。各固定子側突極12は、軸方向に所定の間隔Lc’をもって離間した第1および第2固定子側突極12a,12bから構成されている。各第1および第2固定子側突極12a,12bには、内周端から軸方向に延出する鍔部13を有する。第1および第2固定子側突極12a,12bが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、固定子鉄心11はC状断面を有している。円筒コイル8は、軸方向に相対する第1および第2固定子側突極12a,12b間の断面C状の空間に収容されるように固定子鉄心11に配設されている。
FIG. 8 is a sectional view showing a brake mechanism portion in a motor holding brake according to
In FIG. 8, the
回転子鉄心14は、例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により厚肉円筒状に作製され、回転子側突極15が周方向に第1の等角ピッチで外周壁面に複数突設されている。各回転子側突極15は、軸方向に所定の間隔Lc’をもって離間した第1および第2回転子側突極15a,15bから構成されている。第1および第2回転子側突極15a,15bが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、回転子鉄心14はコ字状断面を有している。モータ回転軸2が、回転子鉄心14の軸心位置に穿設された貫通穴14aに圧入固定されている。ここで、第1の等角ピッチと第2の等角ピッチとは等しい。なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
The
この実施の形態3によれば、円筒コイル8が軸方向に相対する第1および第2固定子側突極12a,12b間の断面C状の空間に収容されるように固定子鉄心11に配設されているので、巻線固定部材10を用いることなく、円筒コイル8が変位して回転子鉄心14と干渉することを確実に防止できる。
According to the third embodiment, the
ここで、実施の形態1,3によるモータ保持用ブレーキの円筒コイル8に同じ電流を流した時のトルク脈動を測定し、その結果を図9に示す。なお、図9中、実線が実施の形態3を示し、点線が実施の形態1を示す。
図9から分かるように、実施の形態3によるモータ保持用ブレーキは、実施の形態1によるモータ保持用ブレーキに比べ、振幅の大きなトルク脈動が得られることが分かる。
これは、第1および第2固定子側突極12a,12bに鍔部13が設けられている分、固定子側突極12と回転子側突極15との間の対向面積が増大したことに起因する。そのため、実施の形態3では、実施の形態1におけるモータ保持用ブレーキと同等のトルク脈動を得るには、固定子鉄心11の軸長を短くすることができる。つまり、モータ保持用ブレーキの小型化を実現できる。
Here, the torque pulsation when the same current is passed through the
As can be seen from FIG. 9, the motor holding brake according to the third embodiment can obtain a torque pulsation having a larger amplitude than the motor holding brake according to the first embodiment.
This is because the opposing area between the stator-side
この実施の形態3では、軸方向に相対する第1および第2固定子側突極12a,12bの鍔部13間の軸方向長さLc’が短くなっているので、固定子鉄心11内部で閉じる漏れ磁束Cが生じやすい。そこで、漏れ磁束Cを低減するためには、軸方向に相対する第1および第2固定子側突極12a,12b間の軸方向距離Lc’を固定子鉄心11と回転子鉄心14との間の空隙gに対して十分大きくすることが望ましく、Lc’はgの10倍以上とすることが好ましい。
また、実施の形態3においても、固定子鉄心11を軸方向に2分割することで、円筒コイル8を容易に装着することができる。
In the third embodiment, since the axial length Lc ′ between the
Also in the third embodiment, the
実施の形態4.
図10はこの発明の実施の形態4に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する模式図である。
図10において、固定子鉄心16は、例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により円筒状に作製され、固定子側突極17が周方向に第2の等角ピッチで内周壁面に複数突設されている。固定子コイルとしてのコイル18は、導体線を固定子側突極17のそれぞれに順次連続して所定回巻回して固定子鉄心16に巻装された集中巻きコイルである。回転子鉄心19は、例えばS10Cなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により厚肉円筒状に作製され、回転子側突極20が周方向に第1の等角ピッチで外周壁面に突設されている。モータ回転軸2が、回転子鉄心19の軸心位置に穿設された貫通穴19aに圧入固定されている。ここで、第1の等角ピッチと第2の等角ピッチとは等しい。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a motor holding brake according to
In FIG. 10, the
このように構成されたブレーキ機構部1Aを有するモータ保持用ブレーキでは、直流電流が直流電源9からコイル18に流されると、固定子側突極17から固定子鉄心16のコアバック部を通って周方向の一側に隣接する固定子側突極17に流れ、回転子側突極20から回転子鉄心19に入り、周方向他側に隣接する回転子側突極20から固定子側突極17に戻る磁束が発生する。そして、固定子側突極17と回転子側突極20との間に磁気吸引力が働き、回転子鉄心19が回転して、回転子側突極20が固定子側突極17と相対する位置に停止する。この時、回転子側突極20と固定子側突極17とが径方向に相対したときに、コギングトルクがゼロとなり、回転子側突極20と固定子側突極17とが周方向にずれるほど、コギングトルクが大きくなる。そこで、トルク脈動が、回転子側突極20と固定子側突極17との相対位置に応じて、回転子鉄心19と固定子鉄心16との間に発生する。
In the motor holding brake having the
このモータ保持用ブレーキは、ブレーキ機構部1Aをモータ回転軸2に装着してモータに取り付けられる。そして、モータの停止信号を受けると、直流電流が直流電源9からコイル18に通電され、モータ回転軸2が固定子側突極17と回転子側突極20との間の磁気吸引力により保持、停止される。また、モータの運転信号を受けると、直流電源9によるコイル18への通電が停止され、固定子側突極17と回転子側突極20との間の磁気吸引力が無くなり、モータ回転軸2、即ちモータがスムーズに運転される。
従って、この実施の形態4においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
This motor holding brake is attached to the motor by attaching the
Therefore, also in the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態5.
図11はこの発明の実施の形態5に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する模式図である。
図11において、モータ保持用ブレーキは、回転子鉄心3と固定子5とからなるブレーキ機構部1と、モータの停止信号を受けてブレーキ力発生用の定電流を円筒コイル8に通電させ、モータの運転信号を受けてモータ回転軸2の回転位置検出用の定電流を円筒コイル8に通電するように直流電源9を制御する制御手段21と、回転子鉄心3の回転によるインピーダンス変化に応じた電圧値と閾値発生回路23からの閾値とを比較し、エンコーダパルス24をモータCPU25に出力する比較器22と、を備える。なお、直流電源9は、第1および第2の電源手段に相当する。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a motor holding brake according to
In FIG. 11, a motor holding brake is configured such that a constant current for generating a braking force is supplied to a
このモータ保持用ブレーキは、ブレーキ機構部1をモータ回転軸2に装着してモータに取り付けられる。そして、制御手段21がモータの停止信号を受けると、ブレーキ力発生用の定電流を直流電源9から円筒コイル8に通電させる。これにより、モータ回転軸2が回転子側突極4と固定子側突極7との間の磁気吸引力により保持、停止される。
This motor holding brake is attached to the motor by mounting the
制御手段21が、モータの運転信号を受けると、モータ回転軸2の回転位置検出用の定電流を直流電源9から円筒コイル8に通電させる。そして、モータの回転動作、即ちモータ回転軸2の回転動作により回転子鉄心3が回転する。回転子鉄心3(回転子側突極4)と固定子鉄心6(固定子側突極7)との相対位置に応じて円筒コイル8のインダクタンスが変化する。そして、図12に示されるように、このインダクタンス変化に応じて、円筒コイル8の両端に発生する電圧値が変化する。比較器22は、円筒コイル8の両端に発生した電圧値変化と閾値発生回路23からの閾値とを比較し、エンコーダパルス24を出力する。モータCPU25は、エンコーダパルス24を入力し、モータの回転数、移動距離などの位置情報を出力する。
When the control means 21 receives the operation signal of the motor, the constant current for detecting the rotational position of the
このように、実施の形態5によれば、上記実施の形態1の効果に加え、簡易な構成でモータ回転軸2の位置情報を出力することができる。従って、このモータ保持用ブレーキをモータに取り付けることで、従来必要であった回転位置センサを用いることなく、モータの回転数や移動距離などの位置情報を得ることができる。
ここで、実施の形態1では、定電流を円筒コイル8に通電し、インダクタンス変化を円筒コイル8の両端に発生する電圧値変化として検出するものとしているが、定電圧を円筒コイル8に印加し、インダクタンス変化を円筒コイル8に発生する電流値変化として検出してもよい。この場合、直流電源9に加えて、第2の電源手段としての定電圧電源を設けることになる。
As described above, according to the fifth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, position information of the
In the first embodiment, a constant current is applied to the
なお、上記実施の形態2〜5では、回転子側突極4と固定子側突極7とを同一の等角ピッチで形成して同一の突極数とした場合について説明しているが、配設ピッチを変えて回転子側突極4と固定子側突極7との突極数が異なっていても同様である。
In the second to fifth embodiments, the case where the rotor side
3,14,19 回転子鉄心、4,15,20 回転子側突極、4a,15a 第1回転子側突極、4b,15b 第2回転子側突極、5 固定子、6,11,16 固定子鉄心、7,12,17 固定子側突極、7a,12a 第1固定子側突極、7b,12b 第2固定子側突極、8 円筒コイル(固定子コイル)、9 直流電源(第1の電源手段)、18 コイル(固定子コイル)、21 制御手段、22 比較器、23 閾値発生手段、24 エンコーダパルス。 3, 14, 19 Rotor core, 4, 15, 20 Rotor side salient pole, 4a, 15a First rotor side salient pole, 4b, 15b Second rotor side salient pole, 5 Stator, 6, 11, 16 Stator core, 7, 12, 17 Stator side salient pole, 7a, 12a First stator side salient pole, 7b, 12b Second stator side salient pole, 8 cylindrical coil (stator coil), 9 DC power supply (First power supply means), 18 coils (stator coil), 21 control means, 22 comparator, 23 threshold generation means, 24 encoder pulse.
Claims (6)
円筒状に作製され、かつ固定子側突極が周方向に第2の等角ピッチで内周壁面に複数突設され、上記回転子鉄心に対して一定の空隙を有して、該回転子鉄心の外周を囲繞して配設された固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルと、
上記固定子コイルに直流電流を通電する第1の電源手段と、を備え、
上記第1の電源手段により直流電流を上記固定子コイルに通電することにより、上記回転子鉄心の回転位置に応じたトルク脈動を発生させることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。 A rotor core that is manufactured in a thick cylindrical shape and that has a plurality of rotor-side salient poles projecting on the outer peripheral wall surface at a first equiangular pitch in the circumferential direction and coaxially fixed to the rotation shaft;
A plurality of stator-side salient poles projecting on the inner peripheral wall surface at a second equiangular pitch in the circumferential direction, and having a constant gap with respect to the rotor core; A stator core disposed around the outer periphery of the core;
A stator coil wound around the stator core;
First power supply means for passing a direct current through the stator coil,
A motor holding brake, wherein a torque pulsation corresponding to a rotational position of the rotor core is generated by applying a direct current to the stator coil by the first power supply means.
上記回転子側突極のそれぞれが、軸方向に所定距離離間した第1および第2回転子側突極から構成され、
上記固定子側突極のそれぞれが、軸方向に所定距離離間した第1および第2固定子側突極から構成され、
上記固定子コイルが、導体線を円筒状に所定回巻回して作製された円筒コイルから構成され、上記第1および第2固定子側突極間に位置して上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。 In the motor holding brake according to claim 1,
Each of the rotor-side salient poles is composed of first and second rotor-side salient poles separated by a predetermined distance in the axial direction,
Each of the stator side salient poles is composed of first and second stator side salient poles spaced apart by a predetermined distance in the axial direction,
The stator coil is composed of a cylindrical coil produced by winding a conductor wire in a cylindrical shape a predetermined number of times, and is wound around the stator core between the first and second stator side salient poles. A brake for holding a motor.
定電流又は定電圧を上記固定子コイルに印加し、上記回転子鉄心の回転位置に応じた電圧値変化又は電流値変化を該固定子コイルに発生させる第2の電源手段と、
閾値を発生する閾値発生手段と、
上記回転子鉄心の回転位置に応じた電圧値変化又は電流値変化と上記閾値発生手段により発生された閾値とを比較して、エンコーダパルスを出力する比較器と、をさらに備えていることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。 The brake for holding a motor according to any one of claims 1 to 3,
Second power supply means for applying a constant current or a constant voltage to the stator coil, and generating a voltage value change or a current value change in the stator coil according to the rotational position of the rotor core;
Threshold generating means for generating a threshold;
A comparator that compares the voltage value change or current value change according to the rotational position of the rotor core with the threshold value generated by the threshold value generation means and outputs an encoder pulse; Motor holding brake.
上記回転子側突極数と上記固定子側突極数との最小公倍数をP、慣性モーメントをJ、上記回転子側突極と上記固定子側突極との間に発生するコギングトルクの振幅をτ1としたときの上記モータ保持用ブレーキの共振周波数f1が式(1)で表され、振幅Fを有する外乱が作用したときの上記モータ保持用ブレーキの振動角度の周波数特性における振動角度が2π/Pとなるときの周波数f0が式(2)で表されたとき、
上記回転子側突極数と上記固定子側突極数との最小公倍数P、慣性モーメントJ、および上記回転子側突極と上記固定子側突極との間に発生するコギングトルクの振幅τ1が、f1≧f0を満足するように設定されていることを特徴とすることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
The least common multiple of the number of salient poles on the rotor side and the number of salient poles on the stator side is P, the moment of inertia is J, and the amplitude of the cogging torque generated between the rotor side salient pole and the stator side salient pole. The resonance frequency f 1 of the motor holding brake when τ 1 is expressed by the equation (1), and the vibration angle in the frequency characteristic of the vibration angle of the motor holding brake when a disturbance having an amplitude F is applied. When the frequency f 0 at which is 2π / P is expressed by the equation (2),
Least common multiple P of the number of salient poles on the rotor side and the number of salient poles on the stator side, moment of inertia J, and amplitude τ of cogging torque generated between the rotor side salient pole and the stator side salient pole 1 is set so as to satisfy f 1 ≧ f 0. A motor holding brake characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007130402A JP2008271765A (en) | 2007-03-29 | 2007-05-16 | Brake for holding motor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007088070 | 2007-03-29 | ||
JP2007130402A JP2008271765A (en) | 2007-03-29 | 2007-05-16 | Brake for holding motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008271765A true JP2008271765A (en) | 2008-11-06 |
Family
ID=40050552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007130402A Pending JP2008271765A (en) | 2007-03-29 | 2007-05-16 | Brake for holding motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008271765A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014158321A (en) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Aisin Seiki Co Ltd | Brushless motor, electric actuator and opening/closing body for vehicle drive unit |
CN108233608A (en) * | 2018-03-22 | 2018-06-29 | 宁德时代电机科技有限公司 | A kind of permanent-magnet motor apparatus for integrating lossless automatic braking |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59144334A (en) * | 1983-02-03 | 1984-08-18 | Nippon Electric Ind Co Ltd | Motor for crossing barrier |
JPH01202132A (en) * | 1988-02-03 | 1989-08-15 | Nippon Electric Ind Co Ltd | Brushless dc motor with non-contact brake |
-
2007
- 2007-05-16 JP JP2007130402A patent/JP2008271765A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59144334A (en) * | 1983-02-03 | 1984-08-18 | Nippon Electric Ind Co Ltd | Motor for crossing barrier |
JPH01202132A (en) * | 1988-02-03 | 1989-08-15 | Nippon Electric Ind Co Ltd | Brushless dc motor with non-contact brake |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014158321A (en) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Aisin Seiki Co Ltd | Brushless motor, electric actuator and opening/closing body for vehicle drive unit |
CN108233608A (en) * | 2018-03-22 | 2018-06-29 | 宁德时代电机科技有限公司 | A kind of permanent-magnet motor apparatus for integrating lossless automatic braking |
CN108233608B (en) * | 2018-03-22 | 2023-09-15 | 宁德时代电机科技有限公司 | Permanent magnet motor device integrating lossless automatic braking |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100998542B1 (en) | Auxiliary machine driver | |
US20060273676A1 (en) | Axial gap motor | |
JP4529500B2 (en) | Axial gap rotating electric machine | |
JP4916500B2 (en) | Electric machine with a magnetic brake directly on the rotor | |
JP2009131148A6 (en) | Electric machine with a magnetic brake directly on the rotor | |
CN103516171A (en) | Stepping motor, lens apparatus, and image pickup apparatus | |
WO2012029707A1 (en) | Hybrid automobile | |
JP2006230125A (en) | Rotary electric machine | |
JP6799946B2 (en) | Electric linear actuator | |
US10418867B2 (en) | Switched reluctance motor | |
JP2007221977A (en) | Brushless motor | |
JP2012182945A (en) | Rotary electric machine | |
JP2017017826A (en) | Motor with brake | |
JPWO2003065549A1 (en) | Axial gap motor | |
JP2006352961A (en) | Pm motor | |
JP2008271765A (en) | Brake for holding motor | |
JP2007221978A (en) | Brushless motor | |
JP2008017588A (en) | Driving mechanism | |
US7053518B2 (en) | Rotor for dynamo-electric machine | |
JP4798598B2 (en) | Wind power generator | |
JP2005117846A (en) | Permanent magnet synchronous motor and its driving method | |
JP6036131B2 (en) | Negative operating electromagnetic brake device, control method and control device, and drive device | |
JP5955237B2 (en) | Rotating electric machine with brake | |
JP2018129988A (en) | Rotary electric machine resolver unit | |
JP2008011610A (en) | Drive unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091224 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110922 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110927 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120207 |