JP2009007104A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化できるブレーキ装置を提供することにある。
【解決手段】被制動体に制動片２を押圧し制動を付加するための制動ばね４と、この制動ばね４の付勢力に抗して作動し制動を解除する磁気駆動手段５ａ、５ｂとで構成したブレーキ装置において、前記磁気駆動手段５ａ、５ｂは第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂと電磁コイル７ａ、７ｂ及び永久磁石６ａ、６ｂとで構成し、この第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂの構成で少なくとも一つの電磁コイルと永久磁石とを配置するとともに、前記第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂの一方を固定体、他方を可動体にし、かつ、前記電磁コイルと前記永久磁石の吸引力を前記可動体を吸引する方向と同一方向とし、一方、前記電磁コイルを付勢、消勢して制動解除動作及び制動付加動作を行うコイル電流励磁回路１２を備えたことを特徴とする
【選択図】図１

Description

本発明は、被制動体に対して制動片を押圧することにより制動力を得るブレーキ装置に係り、例えば、エレベーター巻上機のブレーキ装置に関するものである。

従来より、ブレーキ装置として継鉄と電磁コイルからなる電磁石とは別に永久磁石を備えた磁気吸引手段が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、継鉄、電磁コイル及び永久磁石からなる前記磁気吸引手段が提案されている（例えば特許文献２、３参照）。

また、被制動体に対して制動片をばね力で押圧することにより制動付加し、電磁石の磁気力で制動解除する電磁ブレーキ装置あるいはこの電磁ブレーキ装置を用いたエレベーターが提案されている（例えば特許文献４、５参照）。
特開２００４−３５３６８４号公報 特開２０００−１５０２２８号公報 特開２００２−１９８２１８号公報 特開２００６−２５６７６３号公報 特開平１０−１２９９８９号公報

エレベーター用ブレーキ装置などによく見られるように、一般にブレーキ装置として電磁ブレーキが用いられている。すなわち、励磁電源の通電、遮断でブレーキの解除、付加が比較的簡単に行われるためである。励磁電源遮断時、被制動体にばね力で押圧して制動付加し、励磁電源を通電時、電磁石の磁気力で被制動体への押圧を解除して制動解除するものである。この場合、ばね力に十分対抗できる磁気力の電磁石が必要である。

近年、エレベーターでは昇降路頂部の機械室を不要とする機械室レスエレベーターが主流となってきた。この場合、昇降路内の限られた空間に巻上機を設置する必要がある。すなわち、巻上機の小型化、とくにブレーキ装置の小型化が重要となってきた。そこで、電磁石に永久磁石を併用して小型化することが考えられている。

電磁石と永久磁石を併用したブレーキ装置は上記特許文献１に提案され、電磁石の継鉄内に永久磁石を埋設し、永久磁石の磁気力で被制動体を圧接して制動を付加し、電磁石の磁気力で永久磁石の磁気力を反発させて被制動体の圧接を解除して制動解除するものであるが、本発明で提案するばね力で制動付加し、永久磁石と電磁石の併用で電磁石による制動解除するブレーキ装置と構造、構成が異なる。

また、継鉄、電磁コイル及び永久磁石からなる前記磁気吸引手段として、特許文献２に磁力式アクチュエータ、特許文献３にハイブリッド型磁石が提案されているが、ブレーキ装置としての考慮はない。

また、特許文献４にドラムブレーキの一例を示す。被制動体としてのブレーキドラムに対して制動片をばね力で押圧することにより制動付加し、電磁石の磁気力で制動解除する電磁ブレーキ装置あるいはこの電磁ブレーキ装置を用いたエレベーターが開示されている。

また、特許文献５にディスクブレーキの一例を示す。被制動体としてのディスクに対して、ディスク外周側面をばね力で制動片を介して押圧することにより制動付加し、電磁石の磁気力で制動解除する電磁ブレーキ装置が開示されている。

本発明の目的は、小型化できるブレーキ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１では、被制動体に制動片を押圧し制動を付加するための制動ばねと、この制動ばねの付勢力に抗して作動し制動を解除する磁気駆動手段とで構成したブレーキ装置において、前記磁気駆動手段は第１継鉄と第２継鉄と電磁コイル及び永久磁石とで構成し、この第１継鉄と第２継鉄の構成で少なくとも一つの電磁コイルと永久磁石とを配置するとともに、前記第１継鉄と第２継鉄の一方を固定体、他方を可動体にし、かつ、前記電磁コイルと前記永久磁石の吸引力を前記可動体を吸引する方向と同一方向とし、一方、前記電磁コイルを付勢、消勢して制動解除動作及び制動付加動作を行うコイル電流励磁回路を備えたことを特徴とする。

この構成により、制動解除保持時に永久磁石の磁気力により、電磁コイルの磁気力を低減、すなわち電磁コイルの励磁電流を低減できるので電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項２では、請求項１において、前記磁気駆動手段は、前記永久磁石の磁極面を前記磁気駆動手段の動作方向に配置したことを特徴とする。

この構成により、永久磁石の磁束を効率よく得られるとともに、請求項１と同様に電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項３では、請求項１において、前記磁気駆動手段は、前記永久磁石の磁極面を前記磁気駆動手段の動作方向と直角方向に配置したことを特徴とする。

この構成により、永久磁石の形状を簡単化できるとともに、請求項１と同様に電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項４では、請求項１において、前記磁気駆動手段は、前記永久磁石電磁コイルを前記磁気駆動手段の動作方向に直列に配置したことを特徴とする。

この構成により、永久磁石の磁束を効率よく得られるとともに、請求項１と同様に電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項５では、請求項１において、前記磁気駆動手段は、前記永久磁石電磁コイルを前記磁気駆動手段の動作方向に並列に配置したことを特徴とする。

この構成により、永久磁石の磁束を効率よく得られるとともに、請求項１と同様に電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項６では、請求項１において、前記コイル電流励磁回路は、交流を直流に変換する直流変換素子と、この直流変換素子の出力の直流電流を制御する電流制限抵抗とで構成し電源の通電、遮断で制御するようにしたことを特徴とする。

この構成により、コイル電流励磁回路が簡単となる。

また、請求項７では、請求項１において、前記コイル電流励磁回路は、直流又は交流の電圧を制御するコイル電流供給手段と、前記電磁コイルに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段と、前記電磁コイルの電流を検出するための電流検出手段と、前記コイル電流指令手段の指令値と前記電流検出手段の検出値を入力して前記コイル電流供給手段を制御して電磁コイルの電流を制御するコイル電流制御手段と、交流を直流に変換する直流変換素子とからなり、ステップ状の電流指令によりコイル電流を制御するようにしたことを特徴とする。

この構成により、コイル電流の保持電流一定制御できる。

また、請求項８では、請求項１において、前記コイル電流励磁回路は、交流を直流に変換する直流変換素子と、この直流変換素子の出力の直流電流に対して一定電流にする定電流ダイオードと、この定電流ダイオードの出力の直流電流を制御する電流制限抵抗とで構成し電源の通電、遮断で制御するようにしたことを特徴とする。

この構成により、コイル電流の保持電流一定制御回路が簡単になる。

本発明によれば、小型化できるブレーキ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基き説明する。

図１乃至図７は、図１は本発明の一実施形態になるブレーキ装置の全体構成図、図２は図１の磁気駆動手段の拡大図、図３は図２の永久磁石の形状を示す図、図４は図１の電磁コイルの励磁回路、図５(a)、(b)は図２の磁気駆動手段におけるコイル電流遮断時及びコイル電流通流時の磁束の流れ図、図６(a)、(b)は図５(a)、(b)の磁気回路、図７は制動解除動作から制動付加動作までの電磁コイルの通電電流、磁石空隙などタイミングを示す図を示す。

図１において、１は被制動体としてのブレーキドラムで、このブレーキドラム１の内周制動面１ａに一対の制動片２が当接するようになっている。３は一対の制動腕で、前記制動片２を中間部３ｃに備え一端部３ａを可回転的に支持されている。４は一対の制動ばねで、前記制動片２が制動面１ａに押圧力を付加するように制動腕３の他端部３ｂに配置される。

５ａ、５ｂは磁気駆動手段で、前記制動ばね４の押圧力を解除するように、前記制動腕３の他端部３ｂ近辺に設けられる。前記磁気駆動手段５ａ、５ｂは磁石部１０ａ、１０ｂと第２継鉄９ａ、９ｂからなり、この磁石部１０ａ、１０ｂは永久磁石６ａ、６ｂと、電磁コイル７ａ、７ｂと、第１継鉄８ａ、８ｂとで構成される。前記第１継鉄８ａ、８ｂには電磁コイル７ａ、７ｂ及び永久磁石６ａ、６ｂが配置され、磁石部１０ａ、１０ｂは磁極面１１ａ、１１ｂを有し、この磁極面１１ａ、１１ｂに対向して各々第２継鉄９ａ、９ｂが配置される。すなわち、磁気駆動手段として同様形状、構成のものを２組有し、前記ブレーキドラム１の中心線に対してほぼ左右対称に配置される。また、前記第２継鉄９ａ、９ｂは前記制動腕３の他端部３ｂに連結されて制動腕３の他端部３ｂを駆動し、制動片２まで一体的に駆動するようになっている。この実施例では第１継鉄８ａ、８ｂ側が固定で第２継鉄９ａ、９ｂ側が可動であり、前記電磁コイル７ａ、７ｂに通電すると第２継鉄９ａ、９ｂが吸引され、前記制動腕３を引込む方向に作動する。１２は前記電磁コイル７ａ、７ｂに通電するコイル電流励磁回路であり、前記電磁コイル７ａ、７ｂに流す電流を制御する。１３はこのコイル電流励磁回路１２に供給する交流電源、１４はこの交流電源１３を接続又は遮断する電磁接触器の接点であり、この接点を介して前記コイル電流励磁回路１２に接続される。１５は前記電磁コイル７ａ、７ｂへの通電、遮断する電磁接触器の常閉接点である。

図２において、第１継鉄８ａ、８ｂはＥ字状断面で、このＥ字状断面の窪みに環状の永久磁石６ａ、６ｂと電磁コイル７ａ、７ｂとが第２継鉄９ａ、９ｂの可動方向に対して直列状に配置され磁石部１０ａ、１０ｂが形成される。永久磁石６ａ、６ｂの磁極面１１ｃ及び第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面１１ｄが並行して、空隙δ_ｇで第２継鉄９ａ、９ｂに対向するようになっている。この実施例では永久磁石６ａ、６ｂの磁極面１１ｃが第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面１１ｃより突出している。第２継鉄９ａ、９ｂはそれぞれ軸１６ａ、１６ｂに支持され、この軸１６ａ、１６ｂは第１継鉄８ａ、８ｂの中心部で軸受１７に可動支持される。電磁コイル７ａ、７ｂに通電すると第２継鉄９ａ、９ｂが吸引され、矢印の引込む方向に可動する。１８は空隙保持片で第２継鉄９ａ、９ｂが磁石部１０ａ、１０ｂに吸引される時、一定空隙を保持する。

図３は図１の永久磁石６ａ、６ｂで、断面が横凹状の環状永久磁石であり、凹状の突出部にＮ極、Ｓ極が形成され、この例では外周側がＮ極、内周側がＳ極であるが、逆に形成されても良い。

図４において、１９は交流を直流に変換する直流変換素子、２０はコイル電流制限抵抗、２１は前記コイル電流制限抵抗と並列接続して短絡させる常閉接点で電源側の接点１４が導通後一定時限で開放される。２２は前記電磁コイル７ａ、７ｂと並列に接続される放電抵抗で、電源が遮断された時に電磁コイル７ａ、７ｂに蓄えられたエネルギを放出消費するもので電磁コイル７ａ、７ｂ自体の合成抵抗の約１０倍程度に設定される。この電磁コイル７ａ、７ｂと放電抵抗２２の並列接続に対して前記直流変換素子１９の直流出力が常閉接点１５を介して接続される。２３は還流ダイオードで、電磁コイル７ａ、７ｂの通電が遮断される時電磁コイル７ａ、７ｂからの放電電流をゆっくり消滅させる。この場合、直流変換素子１９が兼用しても良い。前記常閉接点１５は電磁コイル７ａ、７ｂからの放電電流を速く消滅させる時に開放される。

図５(a)、図５(b)において、前述したように磁気駆動手段５ａ、５ｂはほぼ同じものが左右対称に配置されるので一方側の磁気駆動手段５ａに符号を付し、他方側は省略する。図５(a)は制動付加状態で電磁コイル７ａ、７ｂ非通電、前記磁気駆動手段５ａが開放の状態で磁石部１０ａと第２継鉄９ａ間の開放空隙δ_ｇｏ時の磁束φ_ｇｐ、φ_ｙの流れを示す。また、図５(b)は制動解除状態で電磁コイル７ａ通電、前記磁気駆動手段５ａが吸引状態で磁石部１０ａと第２継鉄９ａ間の吸引空隙δ_ｇｃ時の磁束φ_ｇｐ、φ_ｅの流れを示す。図６(a)、(b)はそれぞれ図５(a)、(b)の磁気回路を示す。

図５(a) 及び図６(a)の電磁コイル７ａが非通電時において、永久磁石６ａの起磁力Ｕ_ｐによる磁束φ_ｐは空隙部から第２継鉄９ａを通過して還流する磁束φ_ｇｐ及び第１継鉄８ａ内を還流し前記磁束φ_ｙに分流される。この時磁石空隙δ_goが大きいので磁気抵抗Ｒ_go>>０である。また、図５(b) 及び図６(b)の電磁コイル７ａが通電時において、前記永久磁石６ａの起磁力Ｕ_ｐによる磁束φ_ｐとともに、電磁コイル７ａの起磁力Ｕ_ｅによる磁束φ_ｅが前記第１継鉄８ａ、第２継鉄９ａ及び空隙部を還流する。

すなわち、図６(a)、(b)に示すように、第１及び第２継鉄８ａ、９ａ間の磁気吸引力となる空隙部の磁束φ_ｇは次の通りである。

図５(a)、図６(a)の開放状態（電磁コイル７ａ非通電時）

図５(b)、図６(b)の吸引状態（電磁コイル７ａ通電時）

図５(b)、図６(b)の吸引状態で永久磁石６ａがない場合(電磁コイル７ａ通電時のみ)

図５(b)、図６(b)の吸引状態で永久磁石６ａの効果

ここに、
Ｕ_ｐ：永久磁石６ａの起磁力
Ｕ_ｅ：電磁コイル７ａの起磁力
Ｒ_ｇｏ：開放時の空隙部の磁気抵抗
Ｒ_ｇｃ：吸引時の空隙部の磁気抵抗
Ｒ_ｙ：第１継鉄８ａ側磁路の磁気抵抗
Ｒ_ａ：第２継鉄９ａの磁気抵抗
φ_ｇ：空隙部の磁束
φ_ｇｐ：永久磁石６ａの起磁力による空隙部の磁束
φ_ｇｅ：電磁コイル７ａ起磁力による空隙部の磁束
φ_ｙ：永久磁石６ａの起磁力Ｕ_ｐによる第１継鉄８ａの磁束
φ_ｅ：電磁コイル７ａの起磁力Ｕ_ｅによる発生磁束
したがって、吸引状態で永久磁石６ａの効果は(4)式の通りで、この効果が得られる条件は、

であり、実用上(5)式の条件を満足するように設定される。この場合、吸引時は空隙δ_ｇｃが小さく磁気抵抗Ｒ_ｇｃが非常に小さくなり、また、図２、図５のように永久磁石６ａの磁極部を第１継鉄８ａの磁極面１１ｄより突出して配置してあるので、空気部を通過して第１継鉄８ａに磁束が流れるので、磁気抵抗Ｒ_ｙは大きくなる。つまり、上記(5)式の条件を満足し永久磁石の効果が得られる条件になる。

図４乃至図７に基づいて、この実施例の制動解除から制動付加まで、すなわち、Ｔ１時点からＴ７時点までの動作時のコイル電流及び永久磁石の磁束などのタイミングを説明する。

Ｔ１時点で電源供給の接点１４が接続、Ｔ５時点で遮断となり、Ｔ６でコイル電流が消滅する。制動解除時動作のＴ１からＴ４の期間は接点２１が接続され、(a)のコイル電圧に示すように抵抗２０が短絡されたパルス状の電圧となる。つまり、Ｔ１時点で制動解除指令を受けると、(e)の接点動作で接点１４及び接点２１が接続し、電磁コイル７ａ、７ｂに電流が流れ始め、(b)のコイル電流のように回路の時定数に従って増加し一定値となる。一方、永久磁石６ａ、６ｂによる空隙部通過の磁束φ_ｇｏは、Ｔ１時点までは(1)式の通りで空隙部の磁気抵抗Ｒ_ｇｏが大きく、ほとんど零である。Ｔ１時点でコイル電流が通電すると、主に電磁コイル７ａ、７ｂによる磁束φ_ｇｅで第２継鉄９ａ、９ｂを磁気吸引し、(c)の磁石空隙が小さくなる。これとともに永久磁石６ａ、６ｂによる空隙通過磁束φ_ｇｐも増大し、永久磁石６ａ、６ｂの磁束φ_ｇｐと電磁コイル７ａ、７ｂの磁束φ_ｇｅが合計されて流れる。第２継鉄９ａ、９ｂを吸引保持状態で永久磁石６ａ、６ｂによる空隙通過磁束は一定となる。

第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂとの間の磁石空隙δ_ｇは、(c)に示すようにＴ１時点からゆっくりと狭くなるが、途中のＴ２から急激に狭くなり、Ｔ３時点で完全に第２継鉄９ａ、９ｂ側に吸引、吸着し、Ｔ４時点では吸引、吸着保持状態となる。

このＴ１時点からＴ４時点までの制動解除時初期動作では、通電初期のコイル電流が大きくなるようなパルス状の電圧を与えて制動解除動作を速くしている。そして、第２継鉄９ａ、９ｂが完全に吸引された後は、磁石空隙が小さくなるので磁気回路の磁気抵抗が減少し、電磁コイル７ａ、７ｂに流れる励磁電流は少なくても、ばね力に打ち勝つ吸引力が発生するので、点線のようにＴ４時点で接点２１を遮断して電圧を下げて、すなわちコイル電流を下げて、Ｔ４からＴ５までの期間は一定の保持電流にする。この期間、永久磁石６ａ、６ｂの磁束φ_ｇｐが加わっているので、この磁束φ_ｇｐ分は(b)コイル電流を実線のように低減することができる。

そして、Ｔ５時点で制動付加指令により、接点１４が遮断し、(ａ)のコイル電圧が消勢し電磁コイル７ａ、７ｂの電流が(ｂ)のように回路の時定数に従って減少し、Ｔ６時点で零となる。第２継鉄９ａ、９ｂはばね力で押し戻され、磁石空隙も前記図５(a)のように戻って大きくなる。永久磁石６ａ、６ｂの磁束は電磁コイル７ａ、７ｂの磁束の消滅とともに磁石空隙δ_ｇが大きくなって、空隙部通過磁束φ_ｇｐはほとんど零になる。

この場合、図７に示すＴ１からＴ４の制動解除動作時間は１乃至２秒程度で非常に短く、制動解除保持時間が圧倒的に長い。したがって、図７の(ｂ)コイル電流で示す点線から実線の電流低減分の効果は大きく、結果として電磁コイル７ａ、７ｂの温度上昇低減になるので電磁コイルの小型化、磁石部１０ａの小型化、磁気駆動手段５ａの小形化、すなわち、ブレーキ装置の小型化となる効果が得られる。

次に、磁気駆動手段５ａ、５ｂの他の実施形態を図８乃至図１３に基づいて説明する。

図８(a)、(b)は前記図５(a)、(b)相当図で、二組の磁気駆動手段５ａ、５ｂの第１継鉄８ａ、８ｂを共通化したものである。すなわち、図５(a)、(b)の第１継鉄８ａ、８ｂを共通一体化して第１継鉄８として、永久磁石６ａ、６ｂ及び電磁コイル７ａ、７ｂを図５(a)、(b)と同様に、第２継鉄９ａ、９ｂの吸引可動方向に対して直列状に配置し、永久磁石６ａ、６ｂの磁極面は第２継鉄９ａ、９ｂの吸引方向に配置される。

これにより二つの第１継鉄８ａ、８ｂが共通一体化できるので、部品数が少なくなり小型化できる効果が得られる。作用は前記図４、図５の実施例と同じである。

また、図９(a)、(b)は前記図８(a)、(b)相当図で、前記図８(a)、(b)と異なるのは、電磁コイル７ａ、７ｂを共通一体化して電磁コイル７として、一方の第２継鉄９ａ、９ｂ側に対向する永久磁石６ａ、６ｂの磁極方向と他方の第２継鉄９ａ、９ｂ側に対向する永久磁石６ａ、６ｂの磁極方向が逆になるように配置し、電磁コイル７ａ、７ｂによる磁束方向と協調して第２継鉄９ａ、９ｂ側に磁束が流れるようにしていることである。

これにより二つの電磁コイル７ａ、７ｂが共通一体化できるので、前記図８(a)、(b)の実施例よりさらに部品数が少なくなり小型化できる効果が得られる。作用は前記図４、図５の実施例と同じである。なお、図１０、図１１に図５(a)、(b)の左半分相当図で示すように、図５(a)、図８(a)、図９(a)で示した永久磁石６ａ、６ｂの磁極面を第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面と同一面あるいは凹む位置にしても良い。また、図１２に示すように、図５(a)、(b)で示した永久磁石６ａ、６ｂを電磁コイル７ａ、７ｂの反第２継鉄９ａ、９ｂ側に配置しても良い。

また、図１３(a)、(b)に示すように、凹状断面の永久磁石６ａ、６ｂの凹部内に電磁コイル７ａ、７ｂを収納して永久磁石６ａ、６ｂと電磁コイル７ａ、７ｂとを一体化し、永久磁石６ａ、６ｂの磁極面を前記図５、図１０、図１１と同様に第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面より突出あるいは磁極面と同一面あるいは凹む位置にしても良い。これにより、前記図５、図１０、図１１と同様の効果が得られる。

次に、他の実施形態を図１４乃至図１７に基づいて説明する。

図１４(a)、(b)は図５(a)、(b)の磁気駆動手段５ａ、５ｂの左側半分相当図、図１５は図３相当図で、図１４(a)、(b)が図５(a)、(b)と異なるのは、図１５の大径と小径の二つの筒状永久磁石6a1、6a2を電磁コイル７ａ、７ｂの外周側及び内周側に並行してそれぞれ配置したことである。すなわち、前記図３で示した永久磁石の凹断面の底部を省略した形状になる。したがって、永久磁石から発生する磁束は第１継鉄８ａ、８ｂの一部の電磁コイル７ａ、７ｂ周辺及び第２継鉄９ａ、９ｂを循環する。これにより、前記図３の永久磁石６ａ、６ｂより断面形状が簡素で安価になる効果が得られる。また作用は図５(a)、(b)と同じである。なお、永久磁石６ａ、６ｂの磁極面を前記図５、図１０、図１１と同様に第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面より突出、磁極面と同一面あるいは凹む位置にしても良い。

また、図１６(a)、(b) で示すように、前記図１２で示したように図１５の永久磁石６ａ、６ｂを第１継鉄８ａ、８ｂ底部の電磁コイル７ａ、７ｂを挟むように並行に配置しても良い。

また、図１７(a)、(b) は図９(a)、(b) 相当図で、電磁コイル７ａ、７ｂの外周側及び内周側に図１５の永久磁石６ａ、６ｂを並行に配置したことであり、前記図５、図１０、図１１と同様に第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面より永久磁石６ａ、６ｂの磁極面が突出あるいは同一平面あるいは凹む位置にしても良い。効果及び作用は前記図９(a)、(b)と同様である。

次に、他の実施形態を図１８乃至図２２に基づいて説明する。

図１８(a)、(b)は前記図５(a)、(b)の左側半分相当図、図１９は図１８(a)、(b)の永久磁石６ａを示す図、図２０乃至図２２は図１０乃至図１２相当図で、永久磁石６ａの配置を示す。

図１８(a)、(b)において、永久磁石６ａと電磁コイル７ａが第２継鉄９ａの可動方向に対して直列状に配置されるが、図５(a)、(b)と異なる点は永久磁石６ａの形状と磁極の配置で、図１９に示すように環状円板の永久磁石６ａであり、この例では外周面側にＮ、内周側にＳ磁極が形成されるが、逆に形成されても良い。すなわち、永久磁石６ａの磁極が第２継鉄９ａに対向してなく、第２継鉄９ａの可動方向と直角方向になっており、この方向に磁束が発生する。図１８(a)、(b)の磁気回路は前記図６(a)、(b)と同じであるので省略する。

これにより永久磁石６ａの形状が環状円板であるため、前記図３、図１５の永久磁石６ａより断面形状が簡素でさらに安価になる効果が得られる。また作用は前記図５(a)、(b)と同じである。なお、永久磁石６ａの配置は図１８(a)、図２０乃至図２２に示すように、前記図５、図１０乃至図１２と同様に、第１継鉄８ａの磁極面１１ｄより突出、磁極面と同一面、凹む位置あるいは電磁コイル７ａの反第２継鉄９ａ側に配置しても良い。

次に、更に、他の実施形態を図２３乃至図２６に基づいて説明する。

図２３(a)、(b)は前記図５(a)、(b)の左側半分相当図、図２４(a)、(b)は図１４(a)、(b)相当図、図２５(a)、(b)は図１８(a)、(b)相当図、図２６は磁気回路で前記図６相当図である。

図２３(a)、(b)が前記図５(a)、(b)と異なる点は、永久磁石６ａが第２継鉄９ａ側に配置され、電磁コイル７ａが第１継鉄８ａ側に配置される点である。永久磁石６ａは前記図３の形状ものが用いられ、磁極面が固定側の第１継鉄８ａ側に対向して、第２継鉄９ａの可動方向に配置され磁束が発生するようになっている。この実施例では永久磁石６ａの磁極面が第２継鉄９ａの磁極面１１ｅより突出している。

図２４(a)、(b)が前記図１４(a)、(b)と異なる点は、同様に永久磁石６ａが第２継鉄９ａ側に配置され、電磁コイル７ａが第１継鉄８ａ側に配置される点である。永久磁石６ａは前記図１５の形状ものが用いられ、磁極面が可動側の第２継鉄９ａの可動方向に配置され、第１継鉄８ａ側に対向し磁束が発生するようになっている。この実施例では永久磁石６ａの磁極面が第２継鉄９ａの磁極面１１ｅより突出している。

また、図２５(a)、(b)が前記図１８(a)、(b)と異なる点は、同様に永久磁石６ａが第２継鉄９ａ側に配置され、電磁コイル７ａが第１継鉄８ａ側に配置される点である。永久磁石６ａは前記図１９の形状ものが用いられ、磁極面が可動側の第２継鉄９ａの可動方向と直角に配置され、磁束が可動方向に対して直角方向に発生するようになっている。この実施例では永久磁石６ａが第２継鉄９ａの磁極面１１ｅより突出している。

図２６(a)、(b)はそれぞれ図２３(a)、(b)の磁気回路を示す。図２３(a) 及び図２４(a)の電磁コイル７ａが非通電時において、永久磁石６ａの起磁力Ｕ_ｐによる磁束φ_ｐは空隙部から第１継鉄８ａを通過して還流する磁束φ_ｇｐ及び第２継鉄９ａ内を還流する磁束φ_aに分流される。また、図２３(b) 及び図２４(b)の電磁コイル７ａ、７ｂが通電時において、前記永久磁石６ａによる磁束φ_ｐとともに、電磁コイル７ａの起磁力Ｕ_ｅによる磁束φ_ｇｅが前記第１継鉄８ａ、第２継鉄９ａ及び空隙部を還流する。

すなわち、図２６(a)、(b)に示すように、第１及び第２継鉄９ａ、９ｂ間の磁気吸引力となる空隙部の磁束φ_ｇは次の通りである。

図２３(a)、図２６(a)の開放状態（電磁コイル７ａ非通電時）

図２３(b)、図２４(b)の吸引状態（電磁コイル７ａ通電時）

図２３(b)、図２６(b)の吸引状態で永久磁石６ａがない場合(電磁コイル７ａ通電時のみ)

図２３(b)、図２６(b)の吸引状態で永久磁石６ａの効果

ここに、
Ｕ_ｐ：永久磁石６ａの起磁力
Ｕ_ｅ：電磁コイル７ａの起磁力
Ｒ_ｇｏ：開放時の空隙部の磁気抵抗
Ｒ_ｇｃ：吸引時の空隙部の磁気抵抗
Ｒ_ｙ：第１継鉄８ａ側磁路の磁気抵抗
Ｒ_ａ：第２継鉄９ａの磁気抵抗
φ_ｇ：空隙部の磁束
φ_ｇｐ：永久磁石６ａの起磁力による空隙部の磁束
φ_ｇｅ：電磁コイル７ａ起磁力による空隙部の磁束
φ_ｙ：永久磁石６ａの起磁力Ｕ_ｐによる第１継鉄８ａの磁束
φ_ｅ：電磁コイル７ａ、の起磁力Ｕ_ｅによる発生磁束
したがって、吸引状態で永久磁石６ａの効果は(9)式の通りで、この効果が得られる条件は、

であり、前記(1)〜(5)式の磁気抵抗Ｒ_ｙとＲ_ａが入れ替った式となる。この実施例の実用上(10)式の条件を満足するように設定される。この場合、吸引時は空隙δ_ｇcが小さく磁気抵抗Ｒ_ｇｃが非常に小さくなり、また、図２３乃至図２６のように永久磁石６ａ、６ｂの磁極部を第２継鉄９ａ、９ｂの磁極面より突出して配置してあるので、空気部を通過して第１継鉄８ａ、８ｂに磁束が流れるので、磁気抵抗Ｒ_aは大きくなる。つまり、上記(10)式の条件を満足し永久磁石６ａ、６ｂの効果が得られる条件になる。

なお、図２３、図２４の永久磁石６ａ、６ｂの配置は前記図１０、図１１と同様に、第２継鉄９ａ、９ｂの磁極面と同一面、凹む位置に配置しても良い。これにより、前記図１０、図１１と同様に効果が得られる。

また、前記図２乃至図２２で示した永久磁石６ａ、６ｂ及び電磁コイル７ａ、７ｂ配置した第１継鉄８ａ、８ｂのいずれかと、前記図２３乃至図２６で示した永久磁石６ａ、６ｂを配置した第２継鉄９ａ、９ｂのいずれかを対向させて構成した磁気駆動手段としても良い。すなわち、磁気駆動手段は第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂと電磁コイル７ａ、７ｂ及び永久磁石６ａ、６ｂとで構成し、この第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂの構成で少なくとも一つの電磁コイル７ａ、７ｂと少なくとも一つの永久磁石６ａ、６ｂを配置する。

次に、前記図４のコイル電流励磁回路１２の他の例を図２７乃至図３０に基づいて説明する。図２７、図２８及び図３０は図４相当図、図２９及び図３１は図７相当図である。

図２７において、図４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。１２はコイル電流励磁回路１２、１９は交流を直流に変換する直流変換素子、２４はトランジスタ等の半導体素子で構成されたコイル電流供給手段、２５は前記電磁コイル７ａ、７ｂに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段、２６は前記電磁コイル７ａ、７ｂの電流を検出するための電流検出手段、２７はコイル電流制御手段であり、前記コイル電流指令手段２５の指令値と前記電流検出手段２６の検出値を入力して、前記コイル電流指令手段２５の指令値と前記電流検出手段２６の検出値とが一致するようにコイル電流供給手段２４へ駆動信号を出力し、前記電磁コイル７ａ、７ｂの電流を制御する。前記コイル電流励磁回路１２は前記直流変換素子１９と、前記コイル電流供給手段２４と、前記コイル電流指令手段２５と、前記電流検出手段２６と、コイル電流制御手段２７とで構成される。すなわち、この実施例はコイル電流を検知して直流電圧を制御する。

図２８において、図４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

２４はサイリスタ、トライアックなどの交流電圧制御素子からなるコイル電流供給手段で、交流電源１３から電磁接触器の接点１４を介して交流電力が入力される。そして、コイル電流指令手段２５の指令値とコイル電流の電流検出手段２６の検出値をコイル電流制御手段２７に入力して、前記コイル電流指令手段２５の指令値と前記電流検出手段２６の検出値とが一致するようにコイル電流供給手段２４へ駆動信号を出力し交流電圧を制御して、その後直流変換素子１９を介して直流電力に変換し、常閉接点１５を介して前記電磁コイル７ａ、７ｂに通電し、コイル電流を制御するようになっている。すなわち、この実施例はコイル電流を検知して交流電圧を制御する。

図２９において、図２７及び図２８の動作タイミングを示す。図７と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

Ｔ１時点で電源供給の接点１７が接続、Ｔ５時点で接点１７が遮断となり、Ｔ７時点で完全にコイル電流が消滅する。制動解除時動作はＴ１からＴ５の期間の２段階のコイル電流指令によりコイル電流が２段階に変化する。このうち、Ｔ１からＴ４は解除動作促進期間、Ｔ４からＴ５は解除動作保持期間である。また、制動付加動作はＴ５でコイル電流指令が遮断、接点１４が遮断となってコイル電流が消滅する。

図３０において、図４と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。１２はコイル電流励磁回路１２、２８は一定の直流電流が流れる定電流ダイオードである。この定電流ダイオード２８により電源電圧の変動に関係なく一定電流を通電することができる。動作タイミングは前記図７と同じであるので省略する。

次に、図３１乃至図３３に基づいて、ブレーキドラム１の外周面を制動するブレーキ装置について説明する。前記図１はブレーキドラム１の内周面を制動するブレーキ装置を示した。図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

図３１において、１は被制動体としてのブレーキドラム１で、このブレーキドラム１の外周制動面１ｂに一対の制動片２が当接するようになっている。３は一対の制動腕３で、前記制動片２を中間部３ｃに備え一端部３ａを可回転的に支持されている。４は一対の制動ばねで、前記制動片２が制動面１ｂに押圧力を外側から付加するように制動腕３の他端部３ｂに配置される。

５ａ、５ｂは磁気駆動手段で、前記制動ばね４の押圧力を解除するように、前記制動腕３の他端部３ｂ近辺に設けられる。この磁気駆動手段は、例えば図３２に示すように前記図２と同じ構造で、図２の磁気駆動手段の左右が逆に配置され、可動側の第２継鉄９ａ、９ｂの動きが第１継鉄８ａ、８ｂを軸が貫通して外方向に押し出すように配置される。

また、前記図８のように第１継鉄８ａ、８ｂを共通化した場合は、図３３に示すように、一方の第２継鉄９ａの動きが第１継鉄８の中心を軸１６ａが貫通して、また他方の第２継鉄９ｂの動きが第１継鉄８の外側を連結部材２９ａ、２９ｂを介して、それぞれの第２継鉄９ａ、９ｂの位置の逆側に出るようになっている。

この場合、連結部材２９ａは第１継鉄８に支持される支持部材３０の軸受３１に摺動されている。

上記のように、ブレーキドラム１の外周を制動する場合も前記実施形態で説明した内周を制動する磁気駆動手段を適用することができる。

また、図３４に基づいて、被制動体として制動円板の側面を挟圧するディスク型ブレーキ装置について説明する。

このブレーキ装置は回転支持される被制動体としての制動円板３２の側面を挟圧して制動するようになっている。すなわち、これまで説明した磁気駆動手段同様構造で、磁石部３３と第２継鉄３４で磁気駆動手段３５が構成され、この磁石部３３は永久磁石３６、電磁コイル３７及び第１継鉄３８からなる。前記磁石部３３はキャリパ３９に支持されて軸４０に摺動支持され、キャリパ３９の先端部に制動片４１ａが設けられる。一方、第２継鉄３４に軸４２が結合され先端部に制動片４１ｂが設けられる。この軸４２は前記キャリパ３９に軸受４３で摺動支持される。前記第１継鉄３８と第２継鉄３４間に制動ばね４４が設けられ、押し広げるようにばね力が作用する。このばね力が前記軸４２及びキャリパ３９を介して制動円板３２を制動片４１ａ、４１ｂで挟圧するようになっている。このディスク型ブレーキ装置においても、上記これまで説明した磁気駆動手段が用いられる。

次に、上記説明したブレーキ装置がエレベーターに用いられる実施形態を図３５に基づいて説明する。図３５はブレーキドラム１を押圧するブレーキ装置の例として、図１で説明したブレーキドラム１の内周面を制動する場合の例であるが、図３４で説明したディスク型ブレーキ装置も同様である。図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

図３５において、４４は巻上機のシーブで、このシーブ４４に巻掛けられた主ロープ４５の一方側に乗かご４６が、他方側につり合おもり４７がつるべ式に吊り持ちされており、シーブ４４が巻上機モータ４８で駆動されて乗かご４６及びつり合おもり４７が昇降運転される。１は被制動体としてのブレーキドラム１あるいは制動円板で巻上機モータ４８とシーブ４４を結合する軸４９上に設置されている。このブレーキドラム１あるいは制動円板を制動するように上記説明したブレーキ装置が設けられる。前記巻上機はシーブ４４、巻上機モータ４８及びブレーキ装置で構成される。そして、エレベーターの昇降運転時には巻上機モータ４８に通電するとともに、磁気駆動手段５ａ、５ｂの電磁コイル７ａ、７ｂに通電して制動を解除し、停止時には巻上機モータ４８に通電遮断するとともに、電磁コイル７ａ、７ｂの通電遮断して制動が付加される。

本発明の一実施形態になるブレーキ装置の全体構成図である。 図１の磁気駆動手段の拡大図である。 図２の永久磁石の形状を示す図である。 図１の電磁コイルの励磁回路図である。 図２の磁気駆動手段における磁束の流れ図で、図５（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図５（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 図５の磁気回路図で、図６（ａ）電磁コイル非通電、開放時の図６（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁気回路図である。 制動解除動作から制動付加動作までの電磁コイルの通電電流、磁石空隙などタイミングを示す図である。 本発明の他の実施形態になる図５相当図で二組の磁気駆動手段の第１継鉄を共通化した図で、図８（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図８（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図ある。 図８相当図で電磁コイルを共通一体化した図で、図９（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図９（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図ある。 図8、図９に示された永久磁石の磁極面を第一継鉄の磁極面と同一にした磁束の流れ図である。 図8、図９に示された永久磁石の磁極面を第一継鉄の磁極面の凹む位置とした磁束の流れ図である。 図５（ａ）、図５（ｂ）で示した永久磁石を電磁コイルの反第２継鉄側に配置した磁束の流れ図である。 永久磁石を凹状断面とし、この凹部内に電磁コイルを収納した磁束の流れ図で、図１３（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図１３（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 図５の永久磁石を大径と小径の二つの筒状永久磁石としたもので、図１４（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図１４（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 永久磁石を大径と小径の二つの筒状永久磁石とした図３相当図である。 永久磁石を第１継鉄底部の電磁コイルを挟むように並行に配置した図５相当図で、図１６（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図１６ｂは電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 電磁コイルの外周側及び内周側に図１５の永久磁石を並行に配置した図９相当図で、図１７（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図１７（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 永久磁石と電磁コイルが第２継鉄の可動方向に対して直列状に配置した図５相当図で、図１８（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図１８（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 永久磁石を環状円板とした図３相当図である。 図１９に示された永久磁石の磁極面を第一継鉄の磁極面と同一にした磁束の流れ図である。 図１９に示された永久磁石の磁極面を第一継鉄の磁極面の凹む位置とした磁束の流れ図である。 図１９で示した永久磁石を電磁コイルの反第２継鉄側に配置した磁束の流れ図である。 永久磁石が第２継鉄側に配置され、電磁コイルが第１継鉄側に配置された図５相当図で、図２３（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図２３（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 永久磁石が第２継鉄側に配置され、電磁コイルが第１継鉄側に配置された図１４相当図で、図２４ａ電磁コイル非通電、開放時の図２４ｂは電磁コイル通電、吸引時の磁気回路図である。 永久磁石が第２継鉄側に配置され、電磁コイルが第１継鉄側に配置された図１８相当図で、図２５（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の図２５（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁束の流れ図である。 図２３（ａ）、図２３（ｂ）相当の磁気回路図で、図２６（ａ）は電磁コイル非通電、開放時の、図２６（ｂ）は電磁コイル通電、吸引時の磁気回路図である。 他のコイル電流励磁回路を示す図４相当図である。 更に他のコイル電流励磁回路を示す図４相当図である。 図２７、図２８の動作タイミングを示す図７相当図である。 別なコイル電流励磁回路を示す図４相当図である。 ブレーキドラムの外周面を制動する図１相当図である。 図３１の磁気駆動手段を示す図２相当図である。 図３１の別な磁気駆動手段を示す図３２相当図である。 制動円板の側面を挟圧制動するディスク型ブレーキを示す図１相当図である。 本実施形態のブレーキ装置をエレベーターに用いた例を示す図である。

符号の説明

２ 制動片
４ 制動ばね
５ａ、５ｂ 磁気駆動手段
６ａ、６ｂ 永久磁石
７ａ、７ｂ 電磁コイル
８ａ、８ｂ 第１継鉄
９ａ、９ｂ 第２継鉄
１２ コイル電流励磁回路
１９ 直流変換素子
２０ 抵抗
２４ コイル電流供給手段
２５ コイル電流指令手段
２６ 電流検出手段
２７ コイル電流制御手段
２８ 定電流ダイオード
４１ 乗かご
４２ モータ

Claims (8)

1. 被制動体に制動片を押圧し制動を付加するための制動ばねと、この制動ばねの付勢力に抗して作動し制動を解除する磁気駆動手段とで構成したブレーキ装置において、
   前記磁気駆動手段は第１継鉄と第２継鉄と電磁コイル及び永久磁石とで構成し、この第１継鉄と第２継鉄の構成で少なくとも一つの電磁コイルと永久磁石とを配置するとともに、前記第１継鉄と第２継鉄の一方を固定体、他方を可動体にし、かつ、前記電磁コイルと前記永久磁石の吸引力を前記可動体を吸引する方向と同一方向とし、一方、前記電磁コイルを付勢、消勢して制動解除動作及び制動付加動作を行うコイル電流励磁回路を備えたことを特徴とするブレーキ装置。
2. 前記磁気駆動手段は、前記永久磁石の磁極面をこの磁気駆動手段の動作方向に配置したことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
3. 前記磁気駆動手段は、前記永久磁石の磁極面をこの磁気駆動手段の動作方向と直角方向に配置したことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
4. 前記磁気駆動手段は、前記永久磁石と電磁コイルとをこの磁気駆動手段の動作方向に直列に配置したことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
5. 前記磁気駆動手段は、前記永久磁石と電磁コイルとをこの磁気駆動手段の動作方向に並列に配置したことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
6. 前記コイル電流励磁回路は、交流を直流に変換する直流変換素子と、この直流変換素子の出力の直流電流を制御する電流制限抵抗とで構成し電源の通電、遮断で制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ制御装置。
7. 前記コイル電流励磁回路は、直流又は交流の電圧を制御するコイル電流供給手段と、前記電磁コイルに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段と、前記電磁コイルの電流を検出するための電流検出手段と、前記コイル電流指令手段の指令値と前記電流検出手段の検出値を入力して前記コイル電流供給手段を制御して電磁コイルの電流を制御するコイル電流制御手段と、交流を直流に変換する直流変換素子とからなり、ステップ状の電流指令によりコイル電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
8. 前記コイル電流励磁回路は、交流を直流に変換する直流変換素子と、この直流変換素子の出力の直流電流に対して一定電流にする定電流ダイオードと、この定電流ダイオードの出力の直流電流を制御する電流制限抵抗とで構成し電源の通電、遮断で制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ制御装置。

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