JP2008271765A - Brake for holding motor - Google Patents

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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
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Moriyuki Kaseyama
盛幸 枦山
Masaya Inoue
正哉 井上
Akira Sakata
晃 坂田
Hiroyuki Kinugawa
浩行 衣川
Narifumi Sugawara
済文 菅原
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brake for holding motor which is specialized in the function of holding a rotating shaft, with a wire connection circuit being simplified for smaller size and lower cost, while cogging force is eliminated at releasing of brake, without affecting the characteristics during motor operation. <P>SOLUTION: The motor holding brake comprises a rotor core 3 in which a plurality of rotor-side salient poles 4 are protruded circumferentially on the outer peripheral wall at a constant angular pitch, being bonded coaxially to a motor rotating shaft; a stator core 6 in which a plurality of stator-side salient poles 7 are protruded circumferentially on the inner peripheral wall at a constant angular pitch, arranged to enclose the rotor core 3, with a specified gap against the rotor core 3; and a cylindrical coil 8 wound on the stator core 6. By energizing the cylindrical coil 8 with a DC current from a DC power supply 9, a torque pulsation corresponding to the rotational position of the rotor core 3 is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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 Patent Document 1, when it is determined that the motor is stopped, a direct current excitation current is caused to flow through a three-phase coil of the motor body to generate a magnetic attractive force, and this magnetic attractive force attracts the rotor magnet. The rotor was kept rotating. Moreover, in the thing of patent document 2, a cogging torque suppression torque is generated, a motor is drive | operated, a drive power supply is stopped, and a rotor is made into the front-end | tip of a stator teeth part, and the permanent magnet of a rotor. It was held by the suction force in between and stopped.

特開平11−341590号公報JP-A-11-341590 特開平5−146185号公報JP-A-5-146185

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 Patent Document 1, two types of connection for braking and rotation are required for the connection for energization to the three-phase coil of the motor body, and the connection circuit becomes complicated. was there.
In the conventional brake mechanism described in Patent Document 2, cogging torque remains as a braking force when the motor rotates. Therefore, if a torque larger than the amplitude of the cogging torque is not applied, it will return to the stable point and will not rotate as a motor, so at the time of starting, a large current must be passed over the cogging torque, resulting in a large loss. There was a problem.

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。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a motor holding brake according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a part of the configuration of a brake mechanism in the motor holding brake according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a cutaway perspective view, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a stator iron core and a rotor iron core constituting the motor holding brake according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a motor holding motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a waveform diagram showing torque pulsation in the motor holding brake according to Embodiment 1 of the present invention.

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 rotor core 3 fixed to the motor rotating shaft 2 and a constant gap g with respect to the rotor core 3. The brake mechanism unit 1 includes a stator 5 which is surrounded and fixed to a fixing member (not shown). The motor holding brake further includes a DC power supply 9 as a first power supply means for supplying a DC current to a cylindrical coil 8 of the stator 5 to be described later and generating a torque pulsation corresponding to the rotational position of the rotor core. .

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 rotor core 3 is made of a low-carbon steel such as S10C, for example, in a thick cylindrical shape by a cold forging method, and a plurality of rotor-side salient poles 4 project from the outer peripheral wall surface at a first equiangular pitch in the circumferential direction. Has been. Each rotor-side salient pole 4 is composed of first and second rotor-side salient poles 4a and 4b that are spaced apart from each other at a predetermined interval Lc in the axial direction. In the portion where the first and second rotor-side salient poles 4a and 4b are opposed to each other at a predetermined interval in the axial direction, the rotor core 3 has a U-shaped cross section. The motor rotating shaft 2 is press-fitted and fixed in a through hole 3 a formed at the axial center position of the rotor core 3.

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 stator 5 includes a stator core 6 and a cylindrical coil 8 as a stator coil wound around the stator core 6. The stator core 6 is made of a low carbon steel such as S10C in a cylindrical shape by a cold forging method, and a plurality of stator side salient poles 7 are provided on the outer peripheral wall surface in the circumferential direction at a second equiangular pitch. Yes. Each stator-side salient pole 7 includes first and second stator-side salient poles 7a and 7b that are spaced apart from each other at a predetermined interval Lc in the axial direction. In the portion where the first and second stator side salient poles 7a and 7b are opposed to each other at a predetermined interval in the axial direction, the stator core 6 has a U-shaped cross section. The cylindrical coil 8 is produced by winding a conductor wire in a cylindrical shape a predetermined number of times, and is formed on the stator core 6 so as to be positioned between the first and second stator side salient poles 7a and 7b facing in the axial direction. It is arranged. The first equiangular pitch and the second equiangular pitch are equal.

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 stator core 6 is composed of first and second cores 6A and 6B that are divided into two in the axial direction. Then, the first and second iron cores 6A, 6B are abutted so as to sandwich the cylindrical coil 8 from both sides in the axial direction, the abutting portions of the first and second iron cores 6A, 6B are joined, and the cylindrical coil 8 is The first and second stator-side salient poles 7a and 7b facing each other are assembled so as to be positioned between the pair.

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 current power source 9 to the cylindrical coil 8, a magnetic flux A is generated so as to circulate around the cylindrical coil 8 as indicated by an arrow in FIG. 1. That is, the magnetic flux A enters the first rotor-side salient pole 4a from the first stator-side salient pole 7a, flows in the rotor core 3 to the second rotor-side salient pole 4b, and the second stator-side salient pole. 7b, and flows so as to flow through the stator core 6 to the first stator-side salient pole 7a. A magnetic attractive force acts between the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7, the rotor iron core 3 rotates, and the rotor-side salient pole 4 faces the stator-side salient pole 7. Stop in position. That is, the position where the rotor side salient pole 4 and the stator side salient pole 7 are opposed to each other in the radial direction is a stable point. As described above, cogging torque is generated to move the rotor-side salient pole 4 to a stable point in accordance with the relative position between the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7. When the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7 face each other in the radial direction, the cogging torque becomes zero, and the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7 are shifted in the circumferential direction. Cogging torque increases. Therefore, torque pulsation is generated between the rotor core 3 and the stator core 6 according to the relative position of the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7 as shown in FIG. .

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 brake mechanism 1 mounted on the motor rotating shaft 2. When the motor stop signal is received, a direct current is supplied from the direct current power source 9 to the cylindrical coil 8, and the motor rotating shaft 2 is caused by the magnetic attractive force between the rotor side salient pole 4 and the stator side salient pole 7. Hold and stop. Thereby, even when a disturbance occurs when the motor is in a no-load state, the motor is held at a predetermined position.
When the motor operation signal is received, the energization to the cylindrical coil 8 by the DC power supply 9 is stopped, the magnetic attractive force between the rotor side salient pole 4 and the stator side salient pole 7 is lost, and the motor rotating shaft 2. That is, the motor is operated smoothly.

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 cylindrical coil 8 so that the rotor side salient pole 4 and the stator side salient pole 7 are supplied. Since the magnetic rotating force is generated between the motor rotating shaft 2 and the motor rotating shaft 2 is held and stopped, the wiring circuit resulting from the combined use of the motor three-phase coil for driving and braking The motor holding brake can be realized with a simple configuration, the brake is not worn, and the instability of the mechanical brake using friction can be eliminated.

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 cylindrical coil 8, the braking force can be repeatedly reproduced with the same value regardless of the temperature simply by controlling the energizing current to be constant. In addition, a stable braking force can be easily applied without any change in the braking force over time.
Further, since the cogging force disappears when the energization to the cylindrical coil 8 is stopped, it is not necessary to increase the energizing current to the motor when starting the motor, and the loss due to the cogging force remaining as a braking force is increased. Is prevented.

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 motor rotating shaft 2 rotates out of step. Therefore, in applications where the motor is driven by a mechanical element such as a ball screw via a speed reducer, an impact force exceeding the upper limit of the braking force is applied to the motor from the load side during the holding operation of the motor rotating shaft 2. Since the motor rotating shaft 2 rotates out of step, it is possible to prevent a problem that the speed reducer or the like fails due to excessive impact force.

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 cylindrical coil 8 is arranged, the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7 between the stator core 6 and the rotor core 3 are parallel to the cylindrical coil 8. Since it becomes a magnetic circuit, the magnetomotive force required for the stator coil does not increase. Therefore, even if the number of salient poles is increased in order to increase the braking force (cogging force), an increase in coil loss is suppressed. Further, it is only necessary to provide a single cylindrical coil 8 having a simple shape, and mass productivity is improved. As described above, by using the cylindrical coil 8, a motor holding brake having a large braking force can be realized at low cost.

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 motor rotating shaft 2 is held by the motor alone, the energizing current is increased to obtain a large braking force. There is a need to.
This motor holding brake specializes in the function of holding the motor rotating shaft 2 and is designed with the number of salient poles increased to about several tens to 100, so that the motor alone can hold the motor rotating shaft 2. The energization current for obtaining the same braking force can be greatly reduced. Therefore, if this motor holding brake is used, system loss during holding can be reduced as compared with the case where the motor rotating shaft 2 is held by the motor alone.

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 motor rotating shaft 2 is compared with the case where the motor rotating shaft 2 is normally held by the motor alone having the number of poles of about 4 to 10 poles. The rotational position can be maintained with high resolution.

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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

なお、τ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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

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=Jωを算出することができ、k=Jωから本モータ保持用ブレーキの共振周波数f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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

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 cylindrical coil 8 is energized / de-energized), the fluctuation load τ ′ [Nm] having the excitation frequency shown in the equation (6) is given as a disturbance. FIG. 6 shows the frequency characteristics of the vibration angle.

Figure 2008271765
Figure 2008271765

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、θ=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θ=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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

式(4)、(7)から、振動角度がθ=2π/P[rad]となる周波数f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).

Figure 2008271765
Figure 2008271765

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fをf若しくはfより大きくすることにより、外乱の周波数が共振周波数f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τが、f≧f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 stator core 6 and the rotor core 3 are made of a lump of low carbon steel such as S10C. However, the stator core 6 and the rotor core 3 are, for example, A predetermined number of thin sheets of low carbon steel may be laminated and integrated.
In the first embodiment, the motor is directly attached to the motor rotating shaft 2, but may be attached to a rotating shaft connected to the motor rotating shaft 2 via a power transmission mechanism.

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 salient poles 4 and the stator-side salient poles 7 are formed at the same equiangular pitch to have the same number of salient poles. The number of salient poles of the rotor side salient pole 4 and the stator side salient pole 7 may be made different by changing the installation pitch. Moreover, it is preferable that the number of salient poles be several times the number of poles of the motor. In any case, the frequency of the cogging force is the least common multiple of the number of salient poles on the stator side and the number of salient poles on the rotor side per rotation of the rotor core. That is, the stable point of the cogging force is the least common multiple of the number of salient poles on the stator side and the number of salient poles on the rotor side per rotation of the rotor core. Therefore, when the number of salient poles on the stator side is equal to the number of salient poles on the rotor side, the amplitude of the cogging force is larger than when the number of salient poles on the stator side is different from the number of salient poles on the rotor side. can do.

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。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a sectional view showing a brake mechanism portion in a motor holding brake according to Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 7, the cylindrical coil 8 is produced by winding a conductor wire around a cylindrical winding fixing member 10 a predetermined number of times. Then, in a state where the cylindrical coil 8 is wound around the winding fixing member 10, it is disposed on the stator core 6 so as to be positioned between the first and second stator side salient poles 7 a and 7 b facing in the axial direction. Has been. The material of the cylindrical winding fixing member 10 may be a non-magnetic material, and a resin material, a metal material such as stainless steel or aluminum can be used. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

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 cylindrical coil 8 is wound around the winding fixing member 10 and disposed on the stator core 6, the cylindrical coil 8 is displaced and interferes with the rotor core 3. Can be surely prevented.

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。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a sectional view showing a brake mechanism portion in a motor holding brake according to Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 8, the stator core 11 is made of a low carbon steel such as S10C in a cylindrical shape by a cold forging method, and the stator side salient poles 12 are arranged on the inner peripheral wall surface at a second equiangular pitch in the circumferential direction. Multiple protrusions are provided. Each stator-side salient pole 12 includes first and second stator-side salient poles 12a and 12b that are spaced apart from each other at a predetermined interval Lc ′ in the axial direction. Each of the first and second stator side salient poles 12a and 12b has a flange 13 extending in the axial direction from the inner peripheral end. In the portion where the first and second stator side salient poles 12a and 12b are opposed to each other at a predetermined interval in the axial direction, the stator core 11 has a C-shaped cross section. The cylindrical coil 8 is disposed in the stator core 11 so as to be accommodated in a space having a C-shaped cross section between the first and second stator-side salient poles 12a and 12b opposed in the axial direction.

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 rotor core 14 is made of a low-carbon steel such as S10C by a cold forging method and is formed into a thick cylindrical shape, and a plurality of rotor-side salient poles 15 project from the outer peripheral wall surface at a first equiangular pitch in the circumferential direction. Has been. Each rotor-side salient pole 15 includes first and second rotor-side salient poles 15a and 15b that are spaced apart from each other at a predetermined interval Lc 'in the axial direction. In the portion where the first and second rotor-side salient poles 15a and 15b are opposed to each other at a predetermined interval in the axial direction, the rotor core 14 has a U-shaped cross section. The motor rotation shaft 2 is press-fitted and fixed in a through hole 14 a formed at the axial center position of the rotor core 14. Here, the first equiangular pitch and the second equiangular pitch are equal. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

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 cylindrical coil 8 is arranged in the stator core 11 so as to be accommodated in a space having a C-shaped cross section between the first and second stator side salient poles 12a and 12b opposed in the axial direction. Therefore, the cylindrical coil 8 can be reliably prevented from being displaced and interfering with the rotor core 14 without using the winding fixing member 10.

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 cylindrical coil 8 of the motor holding brake according to the first and third embodiments is measured, and the result is shown in FIG. In FIG. 9, the solid line indicates the third embodiment, and the dotted line indicates the first embodiment.
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 salient pole 12 and the rotor-side salient pole 15 is increased by the provision of the flange 13 on the first and second stator-side salient poles 12a, 12b. caused by. Therefore, in Embodiment 3, in order to obtain torque pulsation equivalent to the motor holding brake in Embodiment 1, the axial length of stator core 11 can be shortened. That is, the motor holding brake can be reduced in size.

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 flanges 13 of the first and second stator side salient poles 12a, 12b facing each other in the axial direction is shortened, Close leakage magnetic flux C is likely to occur. Therefore, in order to reduce the leakage magnetic flux C, the axial distance Lc ′ between the first and second stator side salient poles 12a and 12b facing each other in the axial direction is set between the stator core 11 and the rotor core 14. It is desirable to make it sufficiently large with respect to the gap g, and Lc ′ is preferably 10 times or more of g.
Also in the third embodiment, the cylindrical coil 8 can be easily mounted by dividing the stator core 11 into two in the axial direction.

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。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a motor holding brake according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 10, the stator core 16 is made of a low carbon steel such as S10C in a cylindrical shape by a cold forging method, and the stator side salient poles 17 are arranged on the inner peripheral wall surface at a second equiangular pitch in the circumferential direction. Multiple protrusions are provided. The coil 18 as a stator coil is a concentrated winding coil wound around the stator core 16 by winding a conductor wire successively around each of the stator side salient poles 17 for a predetermined number of times. The rotor core 19 is made of a low-carbon steel such as S10C, for example, by a cold forging method and is formed into a thick cylindrical shape, and the rotor-side salient poles 20 project from the outer peripheral wall surface at a first equiangular pitch in the circumferential direction. ing. The motor rotating shaft 2 is press-fitted and fixed in a through hole 19 a formed in the axial center position of the rotor iron core 19. Here, the first equiangular pitch and the second equiangular pitch are equal.

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 brake mechanism portion 1A configured as described above, when a direct current is passed from the direct current power source 9 to the coil 18, the stator side salient pole 17 passes through the core back portion of the stator core 16. It flows to the stator side salient pole 17 adjacent to one side in the circumferential direction, enters the rotor core 19 from the rotor side salient pole 20, and from the rotor side salient pole 20 adjacent to the other side in the circumferential direction to the stator side salient pole. A magnetic flux returning to 17 is generated. A magnetic attraction force acts between the stator side salient pole 17 and the rotor side salient pole 20, the rotor core 19 rotates, and the rotor side salient pole 20 faces the stator side salient pole 17. Stop in position. At this time, when the rotor-side salient pole 20 and the stator-side salient pole 17 face each other in the radial direction, the cogging torque becomes zero, and the rotor-side salient pole 20 and the stator-side salient pole 17 become circumferential. The greater the deviation, the greater the cogging torque. Therefore, torque pulsation is generated between the rotor core 19 and the stator core 16 according to the relative position between the rotor-side salient pole 20 and the stator-side salient pole 17.

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 brake mechanism 1A to the motor rotating shaft 2. When the motor stop signal is received, a direct current is supplied to the coil 18 from the direct current power source 9, and the motor rotating shaft 2 is held by the magnetic attractive force between the stator side salient pole 17 and the rotor side salient pole 20. Stopped. When the motor operation signal is received, the energization of the coil 18 by the DC power source 9 is stopped, the magnetic attractive force between the stator side salient pole 17 and the rotor side salient pole 20 is lost, and the motor rotating shaft 2 That is, the motor is operated smoothly.
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。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a motor holding brake according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 11, a motor holding brake is configured such that a constant current for generating a braking force is supplied to a cylindrical coil 8 by receiving a motor stop signal and a brake mechanism unit 1 including a rotor core 3 and a stator 5. The control means 21 for controlling the DC power source 9 so as to energize the cylindrical coil 8 with a constant current for detecting the rotational position of the motor rotating shaft 2 in response to the operation signal, and the impedance change due to the rotation of the rotor core 3 A comparator 22 that compares the voltage value with a threshold value from the threshold value generation circuit 23 and outputs an encoder pulse 24 to the motor CPU 25; The DC power supply 9 corresponds to first and second power supply means.

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 brake mechanism 1 to the motor rotating shaft 2. When the control means 21 receives the motor stop signal, a constant current for generating a braking force is applied to the cylindrical coil 8 from the DC power supply 9. As a result, the motor rotating shaft 2 is held and stopped by the magnetic attractive force between the rotor-side salient pole 4 and the stator-side salient pole 7.

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 motor rotating shaft 2 is supplied from the DC power source 9 to the cylindrical coil 8. Then, the rotor core 3 is rotated by the rotating operation of the motor, that is, the rotating operation of the motor rotating shaft 2. The inductance of the cylindrical coil 8 changes according to the relative position of the rotor core 3 (rotor side salient pole 4) and the stator core 6 (stator side salient pole 7). Then, as shown in FIG. 12, the voltage value generated at both ends of the cylindrical coil 8 changes in accordance with the change in inductance. The comparator 22 compares the voltage value change generated at both ends of the cylindrical coil 8 with the threshold value from the threshold value generation circuit 23 and outputs an encoder pulse 24. The motor CPU 25 receives the encoder pulse 24 and outputs position information such as the number of rotations and the movement distance of the motor.

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 motor rotating shaft 2 can be output with a simple configuration. Therefore, by attaching the motor holding brake to the motor, it is possible to obtain position information such as the number of rotations and the movement distance of the motor without using a rotational position sensor which has been conventionally required.
In the first embodiment, a constant current is applied to the cylindrical coil 8 and an inductance change is detected as a voltage value change generated at both ends of the cylindrical coil 8. However, a constant voltage is applied to the cylindrical coil 8. The inductance change may be detected as a current value change generated in the cylindrical coil 8. In this case, in addition to the DC power supply 9, a constant voltage power supply as a second power supply means is provided.

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 salient pole 4 and the stator side salient pole 7 are formed at the same equiangular pitch to have the same number of salient poles is described. The same applies even if the number of salient poles of the rotor side salient pole 4 and the stator side salient pole 7 is different by changing the arrangement pitch.

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である。It is a figure explaining the structure of the brake for motor holding which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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である。It is a partially broken perspective view explaining the structure of the brake mechanism part in the brake for motor holding which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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である。It is sectional drawing which shows the stator core and rotor core which comprise the brake for motor holding concerning Embodiment 1 of this invention. 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である。It is a figure explaining the assembly method of the stator in the brake for motor holding concerning Embodiment 1 of this invention. 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。It is a wave form diagram which shows the torque pulsation in the brake for motor holding which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the brake for motor holding | maintenance which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is sectional drawing which shows the brake mechanism part in the brake for motor holding | maintenance which concerns on Embodiment 2 of this invention. 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。It is sectional drawing which shows the brake mechanism part in the brake for motor holding | maintenance which concerns on Embodiment 3 of this invention. 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トルク脈動を示す図である。It is a figure which shows the torque pulsation in the brake for motor holding concerning Embodiment 3 of this invention. 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。It is a schematic diagram explaining the brake for motor holding which concerns on Embodiment 4 of this invention. 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。It is a schematic diagram explaining the brake for motor holding which concerns on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に係るモータ保持用ブレーキにおける電流波形および電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the current waveform and voltage waveform in the brake for motor holding concerning Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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.
請求項1記載のモータ保持用ブレーキにおいて、
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.
請求項1記載のモータ保持用ブレーキにおいて、上記固定子コイルが、導体線を複数の上記固定子側突極のそれぞれに順次該固定子側突極周りに所定回巻回して作製された集中巻きコイルから構成されていることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。   2. The motor holding brake according to claim 1, wherein the stator coil is formed by winding a conductor wire around each of the plurality of stator side salient poles sequentially around the stator side salient poles a predetermined number of times. A motor holding brake characterized by comprising a coil. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のモータ保持用ブレーキにおいて、
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.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のモータ保持用ブレーキにおいて、上記第1の等角ピッチと上記第2の等角ピッチとが同じであることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。   5. The motor holding brake according to claim 1, wherein the first equiangular pitch and the second equiangular pitch are the same. . 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のモータ保持用ブレーキにおいて、
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τとしたときの上記モータ保持用ブレーキの共振周波数f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f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τが、f≧f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。
Figure 2008271765
The brake for holding a motor according to any one of claims 1 to 5,
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.
Figure 2008271765
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