JP2009103212A - Non-excitation operation type electromagnetic brake - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被制動装置の回転軸または駆動装置により駆動される回転部材などの被制動部材の制動装置として使用され、励磁コイルの無励磁時において前記被制動部材を静止した状態に保持する無励磁作動型電磁ブレーキに関するものである。 The present invention is used as a braking device for a braked member such as a rotating shaft of a braked device or a rotating member driven by a driving device, and holds the braked member in a stationary state when the excitation coil is not excited. The present invention relates to an excitation actuated electromagnetic brake.
従来の無励磁作動型電磁ブレーキとしては、例えば特許文献1、2に開示されている電磁ブレーキが知られている。
As conventional non-excitation operation type electromagnetic brakes, for example, electromagnetic brakes disclosed in
前記特許文献1に開示されている無励磁作動型電磁ブレーキは、フィールドコアとアーマチュアの互いに対向する面にそれぞれ永久磁石を互いに対向させて、かつその対向面の磁極の極性が同一極性となるように配設している。そして、この電磁ブレーキは、励磁コイルヘの通電を断った無励磁状態において、前記一対の永久磁石の磁気反発力によってアーマチュアをブレーキディスクに押し付けて制動している。したがって、前記励磁コイルを通電励磁することにより、その磁束による磁気吸引力により前記アーマチュアが前記永久磁石の磁気反発力に抗して移動してフィールドコアの磁極面に磁気吸着されて、前記ブレーキディスクの制動を解放するようにしている。
In the non-excitation operation type electromagnetic brake disclosed in
特許文献2に開示されている無励磁作動型電磁ブレーキは、励磁コイルの無励磁時に制動用のばねによってアーマチュアをハブにシリコンゴム等からなる摩擦板を介して押し付けることにより、必要な制動力を得て、励磁コイルの通電励磁によってアーマチュアを前記ばねに抗して吸引しフィールドコアに吸着することにより、ハブを解放するようにしている。
The non-excitation actuating electromagnetic brake disclosed in
しかしながら、上記した特許文献1に記載の無励磁作動型電磁ブレーキは、互いに対向する少なくとも2個の永久磁石を必要とするばかりか、フィールドコアとアーマチュアの対向面に永久磁石をはめ込むための凹部をそれぞれ追加加工する必要があるため、装置全体の製造コストが高くなり、低廉化を図る上で大きな障害になるという問題があった。また、永久磁石を嵌合する凹部を励磁コイルの磁気回路中に形成すると、回路中の磁気抵抗が大きくなり、永久磁石の磁気反発力に抗してアーマチュアをフィールドコア側に移動させるための磁気吸引力が低下するという問題もあった。このため、励磁コイルの電流値を大きくし磁気吸引力を大きくすることも考えられるが、その場合は発熱量および電力消費量が多くなるという新たな問題が生じる。
However, the above-described non-excitation operation type electromagnetic brake described in
上記した特許文献2に記載の無励磁作動型電磁ブレーキは、大きな制動力を得ようとすると制動用ばね自体が大型化するため、永久磁石を用いた場合に比べて小型化することができないという問題があった。そこで、小型化を可能にするために制動用ばねの代わりに上記特許文献1に記載の電磁ブレーキのように一対の永久磁石を用いることも考えられるが、その場合は、上記特許文献1における問題が新たな問題として生じる。
さらに、コアーに突設した回転防止用のピンと、アーマチュアに形成され前記ピンが挿通される挿通孔とでアーマチュアの回転を防止しているため、ピンを要するために部品点数が増加し、またピン用の穴明け加工および打ち込み作業を必要とする。
The non-excitation actuated electromagnetic brake described in
Further, since the rotation of the armature is prevented by the rotation prevention pin protruding from the core and the insertion hole formed in the armature through which the pin is inserted, the number of parts is increased because the pin is required, and the pin Requires drilling and driving.
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、部品点数、加工工数、組立工数等を削減でき、軽量小型で安価な無励磁作動型電磁ブレーキを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. The object of the present invention is to reduce the number of parts, processing man-hours, assembly man-hours, etc. It is to provide.
上記目的を達成するために本発明は、被制動装置の固定部に固定されたフィールドコアと、前記被制動装置の回転軸に固定されたハブと、前記回転軸に軸線方向に移動自在に配設され前記フィールドコアと前記ハブとの間に位置するアーマチュアと、前記フィールドコアに組み込まれ通電励磁時に前記アーマチュアを磁気吸引し前記フィールドコアの磁極面に吸着させる励磁コイルと、前記ハブに固着され前記励磁コイルの非励磁時に磁気吸引力によって前記ハブと前記アーマチュアを結合し前記回転軸を制動する永久磁石とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a field core fixed to a fixed portion of a braked device, a hub fixed to a rotating shaft of the braked device, and an axially movable movement on the rotating shaft. An armature located between the field core and the hub, an excitation coil incorporated in the field core and magnetically attracting the armature during energization excitation and attracting it to the magnetic pole surface of the field core, and fixed to the hub A permanent magnet that couples the hub and the armature with a magnetic attraction force to brake the rotating shaft when the exciting coil is not excited.
また、本発明は、上記発明において、前記フィールドコアと前記アーマチュアに常時係合することにより、アーマチュアの軸線方向の移動のみを許容し回転を阻止する係合部をそれぞれ設けたものである。 Further, according to the present invention, in the above-described invention, an engagement portion that allows only movement of the armature in the axial direction and prevents rotation is provided by always engaging the field core and the armature.
また、本発明は、上記発明において、前記永久磁石の前記アーマチュアと対向する面に緩衝板を設けたものである。 Moreover, this invention provides the buffer plate in the surface facing the said armature of the said permanent magnet in the said invention.
さらに、本発明は、上記発明において、前記永久磁石が環状に形成され、この永久磁石が取付けられるハブの磁石取付面には前記永久磁石がはめ込まれる環状の段差部が形成されているものである。 Furthermore, the present invention is the above invention, wherein the permanent magnet is formed in an annular shape, and an annular step portion into which the permanent magnet is fitted is formed on a magnet mounting surface of a hub to which the permanent magnet is mounted. .
本発明においては、永久磁石の磁気吸引力によりハブとアーマチュアを結合させることにより所定の制動力を得るようにしているので、永久磁石をハブにのみ設けるだけでよく、永久磁石の数と、ハブとアーマチュアに対する加工工数および組立工数を削減することができ、小型軽量化、さらには低廉化を可能にする。また、励磁コイルの磁束で永久磁石の磁束を相殺する必要もない。 In the present invention, a predetermined braking force is obtained by coupling the hub and the armature by the magnetic attraction force of the permanent magnet. Therefore, it is only necessary to provide the permanent magnet only on the hub. It is possible to reduce the number of man-hours and assembly man-hours for the armature, and it is possible to reduce the size, weight and cost. Further, it is not necessary to cancel the magnetic flux of the permanent magnet with the magnetic flux of the exciting coil.
また、本発明においては、フィールドコアとアーマチュアに互いに係合する係合部を設け、これによりアーマチュアの軸線方向の移動のみを許容し回転を阻止するようにしたので、回転防止用の別部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できる。 Further, in the present invention, the engaging portion that engages the field core and the armature is provided so that only the movement of the armature in the axial direction is allowed and the rotation is prevented, so that another member for preventing rotation is provided. There is no need to provide it, and the number of parts can be reduced.
また、本発明においては、緩衝板を備えているので、永久磁石の磁気吸引力によりアーマチュアが永久磁石に当たったときの衝撃および磁気吸着音を吸収し、衝撃による永久磁石の破損を防止することができる。 Further, in the present invention, since the buffer plate is provided, the impact and magnetic adsorption sound when the armature hits the permanent magnet are absorbed by the magnetic attractive force of the permanent magnet, and the permanent magnet is prevented from being damaged by the impact. Can do.
さらに、本発明においては、永久磁石を環状に形成し、ハブの磁石取付面に前記磁石がはめ込まれる環状の段差部を形成しているので、磁石の部品点数が少なく、また磁石取付面の形成および磁石の位置決めが容易である。 Furthermore, in the present invention, the permanent magnet is formed in an annular shape, and the annular step portion into which the magnet is fitted is formed on the magnet mounting surface of the hub, so that the number of parts of the magnet is small, and the formation of the magnet mounting surface is performed. And magnet positioning is easy.
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る無励磁作動型電磁ブレーキの一実施の形態を示す無励磁状態における断面図、図2は励磁状態における断面図、図3(a)はフィールドコアの内極部材の正面図、(b)はIII −III 線断面図、図4はフィールドコアの外極部材の斜視図、図5(a)はアーマチュアの正面図、(b)はV−V線断面図である。これらの図において、全体を参照符号1で示す無励磁作動型電磁ブレーキは、被制動装置としての小型モータ2のハウジング3の一側面に複数本のボルト4によって固定されたフィールドコア5と、このフィールドコア5に組み込まれた励磁コイル6と、前記モータ2の回転軸7の前記ハウジング3から突出する突出端部7aに止めねじ8によって固定されたハブ9と、前記回転軸7の突出端部7aに軸線方向に移動自在に嵌装され前記フィールドコア5と前記ハブ9との間に位置するアーマチュア10と、このアーマチュア10を磁気吸着し、ハブ9とアーマチュア10を機械的に結合させる制動用の永久磁石11等を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
1 is a sectional view in a non-excited state showing an embodiment of a non-excited operation type electromagnetic brake according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view in an excited state, and FIG. 3 (a) is a front view of an inner pole member of a field core. FIG. 4B is a sectional view taken along line III-III, FIG. 4 is a perspective view of an outer pole member of the field core, FIG. 5A is a front view of the armature, and FIG. 5B is a sectional view taken along line VV. In these drawings, a non-excitation actuating electromagnetic brake generally indicated by
前記フィールドコア5は、内極部材12と外極部材13の2部材によって筒状に形成され、前記アーマチュア10を回転を防止して軸線方向に移動自在に支持している。
The
図3において、前記内極部材12は、機械構造用低炭素鋼鋼材等の磁性材によってフランジ付き筒状体に形成されることにより、前記回転軸7の突出端部7aが貫通する貫通孔14を有する円筒部12Aと、この円筒部12Aの一端に一体に突設されたフランジ12Bとで構成されている。円筒部12Aの外周面と前記外極部材13との間には、図1に示すように前記励磁コイル6を収納する環状凹部15が形成されている。前記フランジ12Bには、前記ボルト4が挿通される3つのボルト取付孔16と、前記外極部材13をかしめ固定する3つの段付き孔17が形成されている。ボルト取付孔16は、フランジ12Bの外周寄りに周方向に等間隔おいて形成されている。段付き孔17は、ボルト取付孔16より内側に位置し、周方向に等間隔おいて、かつ隣り合うボルト取付孔16の間に位置するように形成されている。また、段付き孔17は、モータ2と対向する表面に形成された周方向に長い円弧状の凹部17aと、この凹部17aの底面中央に形成されフランジ12Bの裏面に開口する矩形の貫通孔17bとで構成されている。
In FIG. 3, the
図4において、前記外極部材13は、前記内極部材12と同じく機械構造用炭素鋼鋼管等によって両端が開放している円筒状に形成され、モータ2側の開口端縁に3つのかしめ用突出部18と、リード線引出し用溝19が形成されている。かしめ用突出部18は、前記フランジ12Bの貫通孔17bを貫通できる大きさの舌片からなり、周方向に等間隔おいて突設されている。リード線引き出し用溝19は、隣り合う2つの突出部18、18間に位置するように形成されている。一方、外極部材13のモータ2側とは反対側の開口端縁には、3つの係合部20が形成されている。係合部20は、外極部材13の軸線方向に長い矩形の溝からなり外極部材13の周方向に等間隔おいて形成されている。このような外極部材13は、内極部材12の円筒部12Aに嵌装され、かしめ用突出部18が段付き孔17に挿通され、その先端部が凹部17b内でかしめられることにより内極部材12と一体的に結合され、前記励磁コイル6を覆っている。
In FIG. 4, the
前記励磁コイル6は、コイルボビン21に巻回されている。コイルボビン21は、励磁コイル6が巻回される円筒部21aと、この円筒部21aの両端開口部に一体に設けられた一対の鍔部21b、21bとからなり、前記内極部材12の円筒部12Aに嵌装され接着剤等によって固定されている。2つの鍔部21bのうちモータ2側の鍔部21bの外周面には、励磁コイル6のリード線22を収納する環状溝23が形成されている。リード線22は、前記外極部材13のリード線引き出し用凹部19を通ってフィールドコア5の外部に引き出され、電源に接続される。
The
前記ハブ9は、前記内極部材12、外極部材13と同じく機械構造用低炭素鋼鋼材等の磁性材料によって形成され、前記回転軸7の突出端部7aに嵌合する筒状のボス部9Aと、このボス部9Aの一端に一体に突設されたフランジ9Bとで構成されている。回転軸7の突出端部7aは、断面D字状に形成されている。ハブ9のボス部9Aは、前記突出端部7aに嵌合し得るD字状の孔25を有し、これによりハブ9の回転軸7に対する回転を防止している。なお、ハブ9の回転防止構造としては、これに限らずキー等を用いてもよい。フランジ9Bのアーマチュア10と対向する表面26の最外周部は、前記永久磁石11の取付面を形成するもので、適宜な深さの環状の凹部からなり前記永久磁石11がはめ込まれる段差部27を有している。
The hub 9 is formed of a magnetic material such as a low carbon steel material for mechanical structure, like the
前記永久磁石11は、板厚方向に着磁された環状(円板状)のネオジウム焼結磁石等からなり、前記段差部27に嵌合され、接着剤によって固定されている。永久磁石11の前記アーマチュア10と対向する面には、緩衝板28が固着されている。緩衝板28は、ポリウレタンシート等によって永久磁石11と略同一の大きさの環状に形成されている。この緩衝板28は、励磁コイル6の通電を絶ったとき永久磁石11による磁気吸引力によりアーマチュア10が当たったときの衝撃および磁気吸着音を吸収し、衝撃による永久磁石11の破損を防止する機能と、アーマチュア10に対する摩擦板としての機能を有している。
The
図5において、前記アーマチュア10は、冷間圧延鋼板等の磁性材料をプレス加工により円板状に打抜き加工することにより形成され、前記回転軸7の外端部が挿通される中心孔30と、外周縁に周方向に等間隔おいて形成された3つの係合片31とを有している。係合片31は、前記外極部材13の係合部20に係合し得る幅を有する舌片状に形成されている。この係合片31の両側にある切り欠き溝32は、前記係合片31を形成するためのものである。また、係合片31の基部31aは、フィールドコア5側に斜めに折り曲げられ、先端部がアーマチュア10と平行でアーマチュア10よりモータ2側に突出して外極部材13との係合部31bを形成し、前記係合部20に摺動自在に挿入されている。係合部20と係合片31とは常時係合しており、アーマチュア10の自由な回転を阻止している。なお、アーマチュア10の外径は、30mm程度であり、またブレーキ1の軸線方向の寸法も30mm程度である。
In FIG. 5, the
このような構造からなる無励磁作動型電磁ブレーキ1は、励磁コイル6の無励磁状態において、アーマチュア10が図1に示すように永久磁石11の磁束35により永久磁石11に磁気吸着されることによりフィールドコア5の磁極面36から離間している。ただし、フィールドコア5の係合部20とアーマチュア10の係合部31bは係合しているので、回転軸7は制動されている。
In the non-excitation operation type
励磁コイル6を通電して励磁状態にすると磁束37が発生し、フィールドコア5とアーマチュア10が磁束37の磁気回路を形成する(図2参照)。このため、アーマチュア10は、永久磁石11の磁気吸引力に抗して磁束37の磁気吸引力により吸引され、フィールドコア5の磁極面36に磁気吸着される。したがって、無励磁作動型電磁ブレーキ1による回転軸7の制動が解放されてモータ2が駆動する。
When the
一方、モータ2の駆動を停止した後に、励磁コイル6の通電を断って無励磁状態にすると、磁束37は消滅する。磁束37が消滅すると、アーマチュア10は永久磁石11の磁束35による磁気吸引力によって吸引されることによりフィールドコア5から離間し、緩衝板28を介して永久磁石11に磁気吸着される(図1)。したがって、モータ2の回転軸7を静止した状態に保持することができる。
On the other hand, when the drive of the
また、このような無励磁作動型電磁ブレーキ1による制動開始時において、アーマチュア10がハブ9側に磁気吸引されたときに永久磁石11に作用する衝撃は緩衝板28によって吸収されるので、磁気吸着音や永久磁石11の破損を防止することができる。さらに、制動中においては、永久磁石11の磁気吸引力により、アーマチュア10と永久磁石11とで緩衝板28を挟み込んで押圧するので、回転軸7の静止保持力を大きく設定することができる。
In addition, when the
このように、本発明に係る無励磁作動型電磁ブレーキ1は、上記した特許文献1、2に記載の電磁ブレーキに比べて部品点数、加工工数、組立工数が少なく、励磁コイル6の無励磁状態において小型モータ2の回転軸7を静止した状態に保持するための小型で安価な電磁ブレーキを提供することができる。
As described above, the non-excitation actuating
なお、本実施の形態で示した無励磁作動型電磁ブレーキ1は、ハブ9のフランジ9Bに環状の永久磁石11を固着したが、フランジ9Bに複数個の永久磁石片を周方向に分割して固着してもよい。
In the non-excitation operation type
1…無励磁作動型電磁ブレーキ、3…ハウジング、5…フィールドコア、6…励磁コイル、7…回転軸、9…ハブ、10…アーマチュア、11…永久磁石、20…係合部、27…段差部、28…緩衝板、31b…係合部、36…磁極面。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記フィールドコアと前記アーマチュアに常時係合することにより、前記アーマチュアの軸線方向の移動のみを許容し回転を阻止する係合部をそれぞれ設けたことを特徴とする無励磁作動型電磁ブレーキ。 In the non-excitation operation type electromagnetic brake according to claim 1,
A non-excitation actuating electromagnetic brake characterized in that an engagement portion is provided, which always engages the field core and the armature, thereby allowing only the movement of the armature in the axial direction and preventing rotation.
前記永久磁石の前記アーマチュアと対向する面に緩衝板を設けたことを特徴とする無励磁作動型電磁ブレーキ。 In the non-excitation operation type electromagnetic brake according to claim 1 or 2,
A non-excitation actuated electromagnetic brake characterized in that a buffer plate is provided on a surface of the permanent magnet facing the armature.
前記永久磁石は環状に形成され、この永久磁石が取付けられるハブの磁石取付面には前記永久磁石がはめ込まれる環状段差部が形成されていることを特徴とする無励磁作動型電磁ブレーキ。
In the non-excitation operation type electromagnetic brake according to any one of claims 1, 2, and 3,
The permanent magnet is formed in an annular shape, and an annular stepped portion into which the permanent magnet is fitted is formed on a magnet mounting surface of a hub to which the permanent magnet is mounted.
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