JP2021164312A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキを内蔵したモータを提供する。【解決手段】モータ１はフランジ部２２を有するロータ２０とモータステータ３０と電磁ブレーキ１０とを備える。電磁ブレーキ１０は、ブレーキコイル２２０及びこれを取り囲む略Ｕの字形のステータ励磁部材２６０によるブレーキステータ２００と、アーマチュア３００とを有する。アーマチュア３００は内周ヨーク３１０、アーマチュア永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の順で積層してなり磁軸が積層方向と一致している。フランジ部２２は第１当接面１３０、アーマチュア３００は第２当接面３５０／第３当接面３６０、ステータ磁路部材２６０は第４当接面２７０を夫々有する。励磁することによりアーマチュア３００が移動し、第１当接面１３０及び第２当接面３５０が当接するか又は第３当接面３６０及び第４当接面２７０が当接する。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁ブレーキを内蔵したモータに関する。

電磁ブレーキを内蔵したモータが各種提案されている。この電磁ブレーキはモータの回転部（ロータなど）を制動する目的でモータの内部に収容されている。

電磁ブレーキとして、例えば制動用ばねを用いたものが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載された電磁ブレーキは、図示を省略するが、励磁コイルが非通電（無励磁）状態のとき、制動用ばねによってアーマチュアをハブにシリコンゴム等の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、ブレーキを作動させる。励磁コイルが通電（励磁）状態のときには、励磁コイルによる電磁力によりアーマチュアを制動用ばねに抗して吸引することによりブレーキを非作動とし、回転部の動きを開放する。
特許文献１に記載された電磁ブレーキは、停電等により電源供給が断たれた場合であっても制動用ばねのバネ力によってブレーキが作動する。このため、例えばモータを動力としたクレーンによって運搬物を吊り上げている最中にモータ、電磁ブレーキ装置等への電源供給が断たれたとしても、クレーンに連結されている電磁ブレーキ装置において自動的にブレーキが作動し回転部（モータシャフト、車輪等）の動きを制動するので、運搬物の落下を防ぐことができる。

しかしながら、特許文献１に記載された電磁ブレーキは、制動用ばねが破損した場合にはブレーキが作動しなくなってしまうという課題がある。また、制動用ばねのバネ力に抗うポジションにアーマチュアを維持し続けるには、励磁コイルに対し連続的に通電しなければならず、省電力とはいえない。このことは、特許文献１に記載されたいわゆる無励磁作動型の電磁ブレーキ装置に限らず、いわゆる励磁作動型の電磁ブレーキにおいても同様の課題となっている。

このような課題を解決するものとして、制動用ばねを用いない自己保持型の電磁ブレーキが提案されている（例えば、特許文献２参照）。自己保持型の電磁ブレーキは、ブレーキの作動状態及び非作動状態の間で状態を変えるときのみ電力を消費する構成となっている。

図７は、特許文献２に記載された電磁ブレーキ９００の構成を示す図である
特許文献２に記載された電磁ブレーキ９００は、図７に示すように、回転軸ＡＸの側から該回転軸に垂直な径方向に突出したフランジ部を有する。電磁ブレーキ９００は、被制動対象の回転部に接続されるハブ９１６と、被制動対象の固定部に固定されるステータ（図示なし）と、ハブ９１６とステータとの間に配置されハブ９１６とステータとの間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されたアーマチュア９３０と、を備える。
また、電磁ブレーキ９００は、励磁コイル９２２と、断面視したときに励磁コイル９２２を取り囲むような略Ｃの字形をなし一端９６１及び他端９６２がアーマチュア９３０に面するようにして配置されたステータ磁路部材９６０と、を含んでいる。また、ステータ磁路部材９６０の略Ｃの字型の内側には永久磁石９３３が配置されている。さらに、アーマチュア９３０は、第１フランジ部９３１及び第２フランジ部９３２を有するロビン型となっている。

電磁ブレーキ９００においては、永久磁石９３３、ステータ磁路部材９６０及び第２フランジ部９３２によって形成された磁気回路により、第２フランジ部９３２の他方側の面９３２ｂ及びステータ磁路部材９６０の他端９６２の間で吸引力を生じさせている。この吸引力に基づいて、第１フランジ部９３１のブレーキ当接面９３１ａをハブ９１６の側に押し付けることにより必要な制動力を得て、ブレーキの作動状態を保持している。一方、ブレーキ非作動状態の場合は、第２フランジ部の一方側の面９３２ａ及びステータ磁路部材９６０の一端９６１の間で吸引力を生じさせる。この吸引力に基づいて、第１フランジ部９３１の裏面９３１ｂをステータ磁路部材９６０の外面９６３に当接させることによりブレーキの非作動状態を保持している。ブレーキの作動状態及び非作動状態の間で状態を変えるときには、励磁コイル９２２に所定の電流を通電することにより、アーマチュア９３０を所定の方向に移動させて状態を変える。
このように、特許文献２に記載された電磁ブレーキ９００は、制動用ばねを必要とせず、ブレーキの作動状態及び非作動状態の間で状態を変えるときのみ電力を消費するため比較的省電力なものとなっている。

実開昭５７−１２２８３６号公報 特開平９−２２９１０５号公報

しかしながら、特許文献２に記載された電磁ブレーキ９００のアーマチュア９３０は上記したようにロビン型となっている。このため次のような課題を有している。
（ａ）ブレーキの作動／非作動の状態切替に資する磁気回路上の場所（磁束が通過し吸引力を得ようとする場所で「力点」とも言える）であるステータ磁路部材９６０の一端９６１及び他端９６２付近の第２フランジ部９３２と、ハブ９１６への押し付けを行い回転部の制動に資する場所（「作用点」とも言える）である第１フランジ部９３１のブレーキ当接面９３１ａと、が物理的に離れている。したがって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
（ｂ）アーマチュア９３０がロビン型であるため、第１フランジ部９３１及び第２フランジ部９３２が互いに動きを規制してしまうという構造的な課題を負っている。このため、第１フランジ部９３１側で、ブレーキ当接面９３１ａをハブ９１６に固定された摩擦材９１３に当接してブレーキ作動状態としたときには、第２フランジ部９３２側では、第２フランジ部９３２の他方側の面９３２ｂとステータ磁路部材９６０の他端９６２との間には必ずエアギャップ９ｂを確保する必要がある。また、第２フランジ部９３２を挟んだ反対側にもエアギャップ９ａを確保する必要がある。これらのエアギャップ９ａ，９ｂにより磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなってしまい、その結果、十分な吸引力を得ることができず強い制動力を得ることができない。
（ｃ）摩擦材９１３が摩耗すると、エアギャップ９ｂが減少し最終的にはエアギャップ９ｂが０（ゼロ）となる可能性がある。そうすると、ハブ９１６に対する押し付けの力が弱くなり、十分な制動力を得ることができなくなる。
（ｄ）永久磁石９３３と第２フランジ部９３２の端部（図示を省略）との間に径方向のクリアランス９ｃを確保する必要がある。このクリアランス９ｃにより磁気抵抗が大きくならざるを得ない。また、また、図示された符号９３４はスペーサであり、かかるスペーサ９３４はヨークとして機能しておらず磁気抵抗を下げるものではない。永久磁石９３３からみてヨークとして機能しているのはステータ磁路部材９６０及び第２フランジ部９３２のみである。このように、電磁ブレーキ９００における磁気抵抗は比較的大きくなっており、磁気回路を通過する磁束は比較的小さいものであることから強い制動力を得ることができない。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキを内蔵したモータを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、自己保持型の電磁ブレーキを内蔵したモータが提供される。
このモータは、回転軸を中心とした円周方向に沿ってＮ極及びＳ極の磁極が交互に配列されたロータ永久磁石を有すると共に、前記回転軸の側から該回転軸に垂直な径方向に突出したフランジ部を有するロータと、モータコイル、及び、前記モータコイルがそれぞれに対して装着された複数の突極を有し、前記複数の突極が円周方向に沿って配列され且つ前記突極の先端面が前記ロータ永久磁石の磁極が配列された面に対向するように形成されたモータステータと、アーマチュアを所定の面に当接することにより前記ロータを制動する電磁ブレーキと、を備えたモータである。このモータにおいて、前記ロータの前記フランジ部の少なくとも一部には前記アーマチュアが当接する第１当接面を有している。
前記電磁ブレーキは、当該モータの固定部に固定されたブレーキステータと、前記フランジ部及び前記ブレーキステータの間に配置され、前記フランジ部及び前記ブレーキステータの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能に構成された前記アーマチュアと、を有している。
また、前記ブレーキステータは、ブレーキコイルと、前記回転軸を含む平面で切断した面を視るようにして断面視したときに前記ブレーキコイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし一端及び他端が前記アーマチュアに面するようにして配置されたステータ磁路部材と、を含んでいる。
また、前記アーマチュアは、内周ヨーク、アーマチュア永久磁石及び外周ヨークを含み、前記回転軸の側から前記径方向に向かって互いに隣接しながら前記内周ヨーク、前記アーマチュア永久磁石及び前記外周ヨークの順番で積層するようにして構成されている。
ここで、前記アーマチュア永久磁石は、該アーマチュア永久磁石が有する正の磁極及び負の磁極を互いに結ぶ磁軸が、前記内周ヨーク、前記アーマチュア永久磁石及び前記外周ヨークの積層方向と一致するようにして配置されている。
また、前記アーマチュアは、前記第１当接面と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの一端側の端面によって構成された第２当接面を有しており、且つ、前記ステータ磁路部材と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの他端側の端面によって構成された第３当接面を有している。
また、前記ステータ磁路部材は、前記第３当接面と対向する位置に前記ステータ磁路部材の前記一端の端面及び前記他端の端面によって構成された第４当接面を有している。
このとき、前記電磁ブレーキは、前記ブレーキコイルに所定の電流を通電することにより、前記アーマチュアが所定の方向に移動して、前記第１当接面及び前記第２当接面が互いに当接する状態となるか、又は、前記第３当接面及び前記第４当接面が互いに当接する状態となるように構成されている。

本発明によれば、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキを内蔵したモータを提供することができる。

実施形態１に係るモータ１を説明するために示す断面図である。 実施形態１の電磁ブレーキ１０に等価な磁気回路（但し、非励磁状態）を示す図である。 実施形態１の電磁ブレーキ１０の動作を説明するために示す図である。 比較例に係るモータと実施例に係るモータとを表を用いて比較説明するために示す図である。 実施形態２に係るモータ２の電磁ブレーキ１０’を説明するために示す要部断面図である。 実施形態３に係るモータ３の突極群、コイル群及びロータ永久磁石を説明するために示す模式図である。 特許文献２に記載された電磁ブレーキ９００の構成を示す図である。

以下、本発明に係るモータの実施形態について図面を参照して説明する。各図面は一例を示した模式図であり、必ずしも実際の寸法、比率等を厳密に反映したものではない。

［実施形態１］
１．実施形態１に係るモータ１の構成
図１は、実施形態１に係るモータ１を説明するために示す断面図である。図１（ａ）は、モータ１を、回転軸ＡＸを含む平面で切断したときの断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の破線Ａで囲まれた領域を拡大した電磁ブレーキ１０の要部断面図である。いずれの図もブレーキ作動状態の様子を示している。

（１）モータ１の概要
図１（ａ）に示すように、実施形態１に係るモータ１は、大きく分けると回転子であるロータ２０と、ロータ２０に対応した固定子であるモータステータ３０と、ロータ２０の動きを制動する電磁ブレーキ１０と、を備えている。
ロータ２０に接続されたシャフト６０は回転軸ＡＸを中心に回転する。シャフト６０にはユーザが所望する負荷に接続される。
モータケース８１及びモータカバー８２によって囲まれた空間には、モータステータ３０及び電磁ブレーキ１０が配置されている。つまり、モータ１は電磁ブレーキ１０を内蔵したモータとなっている。
電磁ブレーキ１０はいわゆる自己保持型の電磁ブレーキである。すなわち、電磁ブレーキ１０は、電磁石となるコイル（ブレーキコイル２２０）に対し、ブレーキの状態（作動状態／非作動状態）を切り替えるときだけ電流を流すことによりアーマチュア３００を動かしてブレーキの状態を切り替えるもので、且つ、状態が切り替わった後にブレーキコイル２２０への電流をオフとしてもブレーキの状態を保持できるものとなっている。

（２）ロータ２０
ロータ２０は少なくとも次の構成を有している。すなわち、ロータ２０は、回転軸ＡＸを中心とした円周方向ＣＦに沿ってＮ極及びＳ極の磁極が交互に配列された永久磁石（ロータ永久磁石２４）を有すると共に、回転軸ＡＸの側から該回転軸ＡＸに垂直な径方向ＲＤ（以下、「ラジアル方向ＲＤ」ということがある）に突出したフランジ部２２を有する。ここで、ロータ２０のフランジ部２２の少なくとも一部には後述するアーマチュア３００が当接する第１当接面１３０を有している。

図１（ａ）の例では、シャフト６０の外周面には、シャフト連結部２１が固定されている。シャフト連結部２１のラジアル方向ＲＤには、シャフト連結部２１から突出するようにしてフランジ部２２が形成されている。フランジ部２２はここではディスク状の部材によって構成されており、フランジ部２２の図右側の面が第１当接面１３０となっている。フランジ部２２には、アーマチュア３００側に配置されたブレーキライニング２５が含まれていてもよい。この場合にはブレーキライニング２５の表面が第１当接面１３０となる。フランジ部２２のラジアル方向ＲＤの側（外側）には、ロータ永久磁石２４を配置するための構造体（ここでは仮に永久磁石配置台座２３と呼ぶ）が形成されている。かかる永久磁石配置台座２３のラジアル方向ＲＤ側の面には、ロータ永久磁石２４が、回転軸ＡＸを中心とした円周方向ＣＦに沿ってＮ極及びＳ極の磁極が交互に配列されるようにして固定されている。また、シャフト６０の外周面には、ボール７２を擁するボールベアリング７０が２個配置されている。ボールベアリング７０の内輪７３がシャフト６０の外周面に固定されている。外輪７１はモータケース８１に篏合するようにして固定されている。

上記したシャフト連結部２１、フランジ部２２、永久磁石配置台座２３及びロータ永久磁石２４によって「ロータ２０」を構成している。また、ロータ２０、シャフト６０、ボールベアリング７０の内輪７３等によってモータ１の「回転部」を構成している。

（３）モータステータ３０
モータステータ３０は、モータコイル５０、及び、モータコイル５０がそれぞれに対して装着された複数の突極４０を有する。モータステータ３０において、複数の突極４０が円周方向ＣＦに沿って配列され且つ突極４０の先端面４０ｃがロータ永久磁石２４の磁極が配列された面２４ａに対向するように形成されている。

上記したモータケース８１、モータカバー８２、モータステータ３０、ボールベアリング７０の外輪７１等によってモータ１の「固定部」を構成している。

（４）その他
実施形態１に係るモータ１は、回転軸ＡＸに垂直な径方向ＲＤ（ラジアル方向ＲＤ）に沿ってみたときにロータ２０が回転軸ＡＸとモータステータ３０との間に配置されており、実施形態１に係るモータ１はいわゆるインナー・ロータ型のモータである。

なお、電磁ブレーキ１０以外のモータ１の全般的な構成としては、本出願人が先に出願した特願2017-249243に記載されたモータの構成を取り込んで適用することができる。よって、本明細書においては先の出願である特願2017-249243の明細書及び図面の記載内容を援用するものとし、先の出願の明細書及び図面の記載内容が本明細書に記載されているものとする。

（５）電磁ブレーキ１０
図１（ｂ）に示すように、電磁ブレーキ１０は、電磁ブレーキ１０用のステータであるブレーキステータ２００及びアーマチュア３００を有している。
ブレーキステータ２００は、当該モータ１の固定部に固定されている。例えば、図１（ａ）に示すようにモータカバー８２に固定してもよい。しかしこれに限らず、何等かの形で何等かの固定的な部位に固定されていればよい。
アーマチュア３００は電磁力の影響を受けて動く可動部分をいう。アーマチュア３００は、上記したロータ２０のフランジ部２２及びブレーキステータ２００の間に配置され、フランジ部２２及びブレーキステータ２００の間を回転軸ＡＸと平行な方向（以下、「スラスト方向」ということがある）に沿って移動可能に構成されている。

（６）ブレーキステータ２００
ブレーキステータ２００は、大まかに捉えるとブレーキコイル２２０及びステータ磁路部材２６０を含んでいる。
ブレーキコイル２２０は、外部から所定の電流を供給することにより、磁気回路を形成する部材（ステータ磁路部材２６０、内周ヨーク３１０、外周ヨーク３２０、フランジ部２２、ガイド部材２３０等。詳細は後述）を励磁する。
ブレーキコイル２２０は、コイルホルダ２２２を用いて、当該コイルホルダ２２２のレールに沿って電線（符号なし）を回転軸ＡＸを中心に巻回することによって得てもよい。コイルホルダ２２２は外観が扁平したボビン形状をなした絶縁材からなる。

ステータ磁路部材２６０は、ブレーキステータ２００側の磁気回路（後述する図２の「第２の磁気回路」に相当）の一部を構成する部材である。ここでは、図１（ｂ）のようにステータ基体２１０とステータケース２４０とを併せて「ステータ磁路部材２６０」を構成する。なお、ステータ基体２１０及びステータケース２４０は軟磁性体からなる。
ステータ磁路部材２６０は、回転軸ＡＸを含む平面で切断した面を視るようにして断面視したときにブレーキコイル２２０を取り囲むような略Ｕの字形をなしている。ステータ磁路部材２６０は、その一端の端面２６０ａ及び他端の端面２６０ｂがアーマチュア３００に面するようにして配置されている。
ここで、ステータ磁路部材２６０の断面形状が「略Ｕの字形」というのは、一端の端面２６０ａ及び他端の端面２６０ｂがアーマチュア３００に面しており、且つ、一端の端面２６０ａと他端の端面２６０ｂの間を結ぶ磁路部材の部分（図面では右側の方）は特段のエアギャップもなく閉じて連続しているという意味での「略Ｕの字形」であり、この限りにおいては略Ｃの字形や略くの字形に近いものもここでいう「略Ｕの字形」に含まれる。

（７）ガイド部材２３０
電磁ブレーキ１０は、ステータ磁路部材２６０と一体となったガイド部材２３０を更に有している。つまり、実施形態１の電磁ブレーキ１０においては、ブレーキステータ２００（固定部）に属する形でガイド部材２３０が設けられている。ガイド部材２３０は、後述するようにアーマチュア３００（具体的には内周ヨーク３１０又は外周ヨーク３２０）に設けられた被ガイド部３１４と係合して、アーマチュア３００の移動を案内する。
ガイド部材２３０は、ボス状のもの、ガイドレール状のもの等で構成することができる。ここでは、ピン２３２を用いてボス状のガイド部材２３０を構成している。ピン２３２は、その一端側がステータ基体２１０に設けられたピン固定穴２１４に圧入されており、ステータ基体２１０に固定されている。ピン２３２の他端側の残余はステータ基体２１０のアーマチュア３００側の面から突出しており、かかる突出した部分によって「ボス」を構成している。このガイド部材２３０としてのボスは、その長手方向が回転軸ＡＸと平行となるようにして配置されている。
このボス状のピン２３２はステータ基体２１０に複数本配置されていることが好ましく、さらには３本配置されていることがより好ましい。配置数が３本であることにより、３本より多い場合のようにピン２３２と被ガイド部３１４（後述）の間の摩擦やガタの影響を受けることも少なく、また、２本以下の場合のように励磁による吸引力が偏ってアーマチュア３００に伝達することもなく、円滑且つ満遍なくアーマチュア３００を案内することができる。
なお、ガイド部材２３０は軟磁性体であっても、そうでなくても、どちらでも構わない。

（８）アーマチュア３００
アーマチュア３００は、内周ヨーク３１０、アーマチュア永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０を含み、回転軸ＡＸの側（内側）から径方向ＲＤに向かって互いに隣接しながら内周ヨーク３１０、アーマチュア永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の順番で積層するようにして構成されている。なお、本明細書では、アーマチュア３００における、ロータ２０のフランジ部２２と対向する側を「一端側」と定義し、ステータ磁路部材２６０と対向する側を「他端側」と定義する。

内周ヨーク３１０は、環状をなした軟磁性体からなり、ガイド部材２３０と係合するように被ガイド部３１４（ここではボス孔）が３箇所設けられている。
これにより、ガイド部材２３０及び被ガイド部３１４が係合して互いに案内をすることにより、アーマチュア３００がフランジ部２２とブレーキステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能となっている。これにより、第１当接面１３０及び第２当接面３５０（後述）が当接することでロータ２０を制動できるようになっている。

外周ヨーク３２０は、内周ヨーク３１０よりも径の大きな環状をなした軟磁性体からなる。

アーマチュア永久磁石３３０は、該アーマチュア永久磁石３３０が有する正の磁極（Ｎ極）及び負の磁極（Ｓ極）を互いに結ぶ磁軸が、内周ヨーク３１０、アーマチュア永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の積層方向と一致するようにして配置されている。例えば、アーマチュア永久磁石３３０は、径方向ＲＤの側（外側）に正の磁極（Ｎ極）が出現し、回転軸ＡＸの側（内側）に負の磁極（Ｓ極）が出現するようにして配置されている。なお、正の磁極及び負の磁極は、ブレーキコイル２２０への通電の制御（後述）を整合させるのであれば、上記と逆に配置しても構わない。
アーマチュア永久磁石３３０としては、連続的な円環状のもので、例えば外周側をＮ極、内周側をＳ極となるように着磁したいわゆる内外周単極のものを採用することができる。 ただ、円環を複数分割した形状の個別の永久磁石を複数組み合わせて「アーマチュア永久磁石３３０」として構成することが好ましい。連続的な円環状の永久磁石を製造するよりも、個別の永久磁石を製造する方が成形、着磁等の点で容易だからである。例えば、一周３６０°の円環を８分割した形状であって中心角にして４５°の円弧状の個別の永久磁石を、８個連結して「アーマチュア永久磁石３３０」を構成してもよい。

アーマチュア永久磁石３３０のスラスト方向（回転軸ＡＸと平行な方向）の厚みは、アーマチュア３００のスラスト方向厚みと同じとしてもよいし、図１に示すように小さくしてもよい。この場合、アーマチュア永久磁石３３０のアーマチュア３００における位置（スラスト方向に沿ってみたときの位置）は、ステータ磁路部材２６０の側に偏在させることが好ましい。このとき、アーマチュア永久磁石３３０で埋めきれない空間は非磁性材料からなるスペーサ３４０で埋めてもよい。

（９）アーマチュア３００とフランジ部２２・ステータ磁路部材２６０との接触面
アーマチュア３００は、ロータ２０のフランジ部２２とブレーキステータ２００（ステータ磁路部材２６０）との間を行き来しながら、それらのいずれかと当接して、当接の際の押し当ての力により得られる当接面同士の摩擦抵抗により回転体の制動をする。以下に、かかる当接面について説明をする。
本明細書においては、フランジ部２２におけるアーマチュア３００側の当接面を「第１当接面」、アーマチュア３００におけるフランジ部２２側の当接面を「第２当接面」及びステータ磁路部材２６０側の当接面を「第３当接面」、並びに、ステータ磁路部材２６０におけるアーマチュア３００側の当接面を「第４当接面」と定義する。
図１（ｂ）に示すように、ロータ２０はフランジ部２２において、アーマチュア３００に対向する位置に「第１当接面１３０」を有している。
アーマチュア３００は、第１当接面１３０と対向する位置に内周ヨーク３１０及び外周ヨーク３２０のそれぞれの一端側の端面３１０ａ，３２０ａによって構成された「第２当接面３５０」を有しており、且つ、ステータ磁路部材２６０と対向する位置に内周ヨーク３１０及び外周ヨーク３２０のそれぞれの他端側の端面３１０ｂ，３２０ｂによって構成された「第３当接面３６０」を有している。
ステータ磁路部材２６０は、第３当接面３６０と対向する位置にステータ磁路部材２６０の一端の端面２６０ａ及び他端の端面２６０ｂによって構成された「第４当接面２７０」を有している。

これら第１当接面１３０、第２当接面３５０、第３当接面３６０及び第４当接面２７０は、回転軸ＡＸに対し垂直の関係になっている。別言すると、これらの当接面は、内周ヨーク、永久磁石及び外周ヨークの積層方向と平行の関係になっている。なおここでの「垂直」「平行」とは、厳密な意味での「垂直」「平行」の他に、実用的な範囲で電磁ブレーキ１０が作用・効果を奏する程度に概略垂直・概略平行な場合もこれに含まれる。
また、第２当接面３５０は、内周ヨーク３１０及び外周ヨーク３２０のそれぞれの一端側の端面３１０ａ，３２０ａが同一平面（いわば面一）として形成されていることを想定して説明しているが、端面３１０ａ，３２０ａの間に若干の段差があっても構わない。これは、第３当接面３６０及び第４当接面２７０においても同様である。

ブレーキ作動状態のときには、一方で第１当接面１３０及び第２当接面３５０が互いに当接する状態となってロータ２０が制動され、他方で第３当接面３６０及び第４当接面２７０の間はエアギャップＡＧ_Ｂが生じている《図１及び後述する図３（ａ），図３（ｃ）参照》。ブレーキ非作動状態のときには、一方で第１当接面１３０及び第２当接面３５０の間でエアギャップＡＧ_Ｆが生じてロータ２０を始めとする回転部の回転が解放され、他方で第３当接面３６０及び第４当接面２７０が互いに当接する状態となっている《後述する図３（ｅ），図３（ｇ）参照》。なお、図１及び図３等では説明のためにデフォルメしてエアギャップを比較的大きく描いているが、これらのエアギャップにも磁束が通過するものとして以下も説明を続ける。

電磁ブレーキ１０は、ブレーキコイル２２０に所定の電流を通電することにより、アーマチュア３００が所定の方向に移動して、第１当接面１３０及び第２当接面３５０が互いに当接する状態となるか、又は、第３当接面３６０及び第４当接面２７０が互いに当接する状態となるように構成されている。

２．実施形態１の電磁ブレーキ１０の動作
（１）等価な磁気回路
図２は、実施形態１の電磁ブレーキ１０に等価な磁気回路（但し、非励磁状態）を示す図である。
電磁ブレーキ１０はこれまで述べたような構成を採っていることから、起磁力源であるアーマチュア永久磁石３３０を起点としてアーマチュア永久磁石３３０のＮ極、外周ヨーク３２０、外周ヨークによる第２当接面３５０、フランジ部２２の第１当接面１３０、フランジ部２２、フランジ部２２の第１当接面１３０、内周ヨーク３１０による第２当接面３５０、内周ヨーク３１０及びアーマチュア永久磁石３３０のＳ極の経路で「第１の磁気回路」を構成している。なお、アーマチュア永久磁石３３０の起磁力をＦｍｇとし、第１の磁気回路の磁気抵抗をＲｒとし、第１の磁気回路を通過する磁束をΦｒとする（図２及び図３を参照）。
同様に、起磁力源であるアーマチュア永久磁石３３０を起点としてアーマチュア永久磁石３３０のＮ極、外周ヨーク３２０、外周ヨーク３２０による第３当接面３６０、ステータ磁路部材２６０の一端の端面２６０ａによる第４当接面２７０、ステータ磁路部材２６０、ステータ磁路部材２６０の他端の端面２６０ｂによる第４当接面２７０、内周ヨーク３１０による第３当接面３６０、内周ヨーク３１０及びアーマチュア永久磁石３３０のＳ極の経路で「第２の磁気回路」を構成している。なお、アーマチュア永久磁石３３０の起磁力をＦｍｇとし、第２の磁気回路の磁気抵抗をＲｓとし、第２の磁気回路を通過する磁束をΦｓとする（図２及び図３を参照）。
なお、ここではアーマチュア永久磁石３３０において外周側にＮ極を内周側にＳ極を配置する場合を想定した説明としている。

参考までに、図１に例示した電磁ブレーキ１０においては、アーマチュア永久磁石３３０を起点に実質的な磁路長を比較してみると、ブレーキコイル２２０が配置されているブレーキステータ２００側（第２の磁気回路）の磁路長よりも、ロータ２０のフランジ部２２側（第１の磁気回路）の磁路長の方が短くなっている。

（２）電磁ブレーキ１０の動作
上記した磁気回路を念頭に、以下、モータ１における電磁ブレーキ１０の動作について説明する。
図３は、実施形態１の電磁ブレーキ１０の動作を説明するために示す図である。図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｅ）及び図３（ｇ）は第１フェーズ〜第４フェーズにそれぞれ対応した要部拡大断面図である。ブレーキコイル２２０を構成する各電線は、電流を通電していない状態は白抜きの丸の表示とし、紙面手前側から紙面裏側の方向に電流（紙面裏側への電流）を通電している状態は丸の中にＸを書き入れた表示とし、紙面裏側から紙面手前側の方向に電流（紙面手前側への電流）を通電している状態は丸の中に点を書き入れた表示としている。また、図３（ｂ）、図３（ｄ）、図３（ｆ）及び図３（ｈ）は、第１フェーズ〜第４フェーズにそれぞれ対応した磁気回路の図である。これらの各図において、磁力線（磁束）の一部を実線及び点線で模式的に示しており、また、点線についてはブレーキコイル２２０による磁力線（磁束）の増加分を示している。

（２−１）ブレーキ作動モードからブレーキ非作動モードへの切り替え
（ａ）第１フェーズ《図３（ａ）及び図３（ｂ）参照》
第１フェーズは、安定的にブレーキ作動状態を維持しているモード（ブレーキ作動モード）である。
一般に、磁気回路においてエアギャップが小さいほどアーマチュアに働く吸引力も大きいことが知られている。エアギャップが小さいと磁気抵抗が小さくなり、これに伴いエアギャップ付近を通過する磁束が大きくなって吸引力が増すからである。
第１フェーズにおいて、フランジ部２２（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップは０（ゼロ）である。一方、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップはＡＧ_Ｂである。
このときの第１の磁気回路の磁気抵抗Ｒ_ｒＢと第２の磁気回路の磁気抵抗Ｒ_ｓＢとの関係は、Ｒ_ｒＢ＜＜Ｒ_ｓＢとなる。このため、アーマチュア永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第１の磁気回路を通過する。このときの第１の磁気回路を通過する磁束をΦ１とする。一方で、第２の磁気回路を通過する磁束は０（ゼロ）である。なお、厳密にみれば第２の磁気回路を通過する磁束は完全に０（ゼロ）とまで言えないが、ここでは便宜上０（ゼロ）として扱いながら図５を図示し以下の説明を続ける。また第１の磁気回路の磁束が０（ゼロ）の場合も同様とする。
このようにして、第１フェーズにおいては、アーマチュア３００〜ステータ磁路部材２６０間の吸引力はほぼ０（ゼロ）である一方、フランジ部２２〜アーマチュア３００間には強い吸引力が生じている。このため、ブレーキコイル２２０に電流を通電しなくとも、安定的にロータ２０のフランジ部２２（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間の当接状態は保持され、ロータ２０を制動し、ブレーキ作動状態を維持することができる。

（ｂ）第２フェーズ《図３（ｃ）及び図３（ｄ）参照》
ブレーキ作動モードにある電磁ブレーキ１０に対して、ブレーキコイル２２０に紙面裏側への所定量の電流を通電すると、ブレーキコイル２２０は電磁石となり起磁力Ｆｃを発生する。このため、かかる起磁力Ｆｃにより第１の磁気回路及び第２の磁気回路には追加的な磁束Φ３が生じる。
｜Φ３｜≒｜Φ１｜の関係となるようにブレーキコイル２２０に通電する電流を設定すると、第１の磁気回路を通過する磁束Φｒ（例えば第１当接面１３０及び第２当接面３５０を通過する磁束Φｒ）は、アーマチュア永久磁石３３０による磁束Φ１とブレーキコイル２２０による磁束Φ３とによって相殺されて、実質的に０（ゼロ）となる。
そうすると、実質的には、アーマチュア永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第２の磁気回路を通過することとなる。このため、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップＡＧ_Ｂを通過する磁束は相対的に大きなものとなり、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間で吸引力を生じる。このようにして、アーマチュア３００がステータ磁路部材２６０側に移動することとなる（第３フェーズへの移行）。

（ｃ）第３フェーズ《図３（ｅ）及び図３（ｆ）参照》
第２フェーズによって励磁された電磁ブレーキ１０は、アーマチュア３００の両側における吸引力のバランスが変わり、アーマチュア３００がステータ磁路部材２６０側に移動する。すると、図３（ｅ）及び図３（ｆ）に示すように、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップは０（ゼロ）となり、フランジ部２２（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップはＡＧ_Ｆとなる。
このときの第１の磁気回路の磁気抵抗Ｒ_ｒＦと第２の磁気回路の磁気抵抗Ｒ_ｓＦとの関係は、Ｒ_ｒＦ＞＞Ｒ_ｓＦとなる。このため、アーマチュア永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第２の磁気回路を通過する。このときの第２の磁気回路を通過する磁束をΦ２とする。一方で、第１の磁気回路を通過する磁束は０（ゼロ）である。
このようにして、第３フェーズにおいては、フランジ部２２〜アーマチュア３００間の吸引力はほぼ０（ゼロ）である一方、アーマチュア３００〜ステータ磁路部材２６０間には強い吸引力が生じている。このため、ブレーキコイル２２０に電流を通電しなくとも、安定的にアーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間の当接状態は保持され、ロータ２０を開放し、ブレーキ非作動状態を維持することができる。

以上説明したように第１フェーズ、第２フェーズ及び第３フェーズの順にフェーズを変えることにより、ブレーキ作動モードからブレーキ非作動モードに切り替えることができる。

（２−２）ブレーキ非作動モードからブレーキ作動モードへの切り替え
ブレーキ非作動モードからブレーキ作動モードへ切り替える場合は、上記（２−１）と逆の動作をする。
（ａ）第３フェーズ《図３（ｅ）及び図３（ｆ）参照》
上記（２−１）（ｃ）で行った説明と同様のため詳しい説明は省略するが、第３フェーズにおいては安定的にブレーキ非作動状態を維持している。

（ｂ）第４フェーズ《図３（ｇ）及び図３（ｈ）参照》
ブレーキ非作動モードにある電磁ブレーキ１０に対して、ブレーキコイル２２０に紙面手前側への所定量の電流を通電すると、ブレーキコイル２２０は電磁石となり起磁力Ｆｃ’を発生する。このため、かかる起磁力Ｆｃ’により第１の磁気回路及び第２の磁気回路には追加的な磁束Φ４が生じる。
｜Φ４｜≒｜Φ２｜の関係となるようにブレーキコイル２２０に通電する電流を設定すると、第２の磁気回路を通過する磁束Φｓ（例えば第３当接面３６０及び第４当接面２７０を通過する磁束Φｓ。図２参照。）は、アーマチュア永久磁石３３０による磁束Φ２とブレーキコイル２２０による磁束Φ４とによって相殺されて、実質的に０（ゼロ）となる。
そうすると、実質的には、アーマチュア永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第１の磁気回路を通過することとなる。このため、フランジ部２２（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップＡＧ_Ｆを通過する磁束は相対的に大きなものとなり、フランジ部２２（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間で吸引力を生じる。このようにして、アーマチュア３００がロータ２０のフランジ部２２側に移動することとなる（第１フェーズへの移行）。

（ｃ）第１フェーズ《図３（ａ）及び図３（ｂ）参照》
第４フェーズによって励磁された電磁ブレーキ１０は、アーマチュア３００の両側における吸引力のバランスが変わり、フランジ部２２側に移動する。すると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、フランジ部２２（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップは０（ゼロ）となり、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップはＡＧ_Ｂとなる。
このようにして、第１フェーズにおいては安定的にブレーキ作動状態を維持することができる《詳しい説明は上記（２−１）（ａ）を援用する》。

以上説明したように第３フェーズ、第４フェーズ及び第１フェーズの順にフェーズを変えることにより、ブレーキ作動モードからブレーキ非作動モードに切り替えることができる。

なお、上記からも理解できるように、実施形態１の電磁ブレーキ１０は、ブレーキコイル２２０に電流を通電しなくとも、アーマチュア永久磁石３３０による吸引力のみでブレーキ作動モード及びブレーキ非作動モードを安定的に維持できるため、実施形態１の電磁ブレーキ１０を「自己保持型」の電磁ブレーキとして構成することができる。

３．実施形態１に係るモータ１の効果
（１）実施形態１の電磁ブレーキ１０は、電磁石となるブレーキコイル２２０に流す電流の方向を瞬時に切り替えて流すだけで、ブレーキの作動・非作動を切り替えて自己保持することができる。
電磁ブレーキ１０において、アーマチュア３００は、ロータ２０のフランジ部２２とブレーキステータ２００との間に配置され、フランジ部２２とブレーキステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されている。また、アーマチュア３００自体は、回転軸ＡＸの側から径方向（外方向）に向かって内周ヨーク３１０、アーマチュア永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の順番で積層するようにして構成されている。ここでのアーマチュア永久磁石３３０は、磁軸が上記積層方向と一致するようにして配置されている。さらに、フランジ部２２、アーマチュア３００及びブレーキステータ２００（ステータ磁路部材２６０）との接触に関しては、上記した第１当接面１３０、第２当接面３５０、第３当接面３６０及び第４当接面２７０を有している。電磁ブレーキ１０はこのような構成を採っているため、アーマチュア永久磁石３３０を起点とした上記「第１の磁気回路」及び上記「第２の磁気回路」を構成している。
このため、一旦、フランジ部２２の第１当接面１３０及びアーマチュア３００の第２当接面３５０が互いに当接する状態となるか、又は、アーマチュア３００の第３当接面３６０及びステータ磁路部材２６０の第４当接面２７０が互いに当接する状態となったならば、仮にブレーキコイル２２０への通電を切ったとしても、アーマチュア永久磁石３３０を起磁力（Ｆｍｇ）とする吸引力が、第１の磁気回路を通じて第１当接面１３０及び第２当接面３５０を介してアーマチュア３００からフランジ部２２に働き続けるか、又は、第２の磁気回路を通じて第３当接面３６０及び第４当接面２７０を介してアーマチュア３００からステータ磁路部材２６０に働き続けることとなる。つまり、一旦、アーマチュア３００がフランジ部２２側に引き寄せられる、又は、アーマチュア３００がステータ磁路部材２６０側に引き寄せられると、仮にブレーキコイル２２０への通電を切ったとしてもその状態を維持することができる。
したがって、実施形態１に係るモータ１に内蔵する電磁ブレーキ１０を自己保持型の省電力なものとすることができる。

（２）例えば、アーマチュア３００の第２当接面３５０からフランジ部２２の第１当接面１３０に押し付けを行って制動を行う場合、アーマチュア３００の押し付けを行いロータ２０の制動に資する場所は第１当接面１３０及び第２当接面３５０である。また、ブレーキの作動／非作動の状態切替に資する磁気回路上の場所も同様に第１当接面１３０及び第２当接面３５０の付近である。したがって、実施形態１の電磁ブレーキ１０によれば、吸引力を生じる界面と制動のために押し付けが行われる界面とが同じ界面となり、吸引力を押し付ける力に直接的に変換することができる。
したがって、実施形態１に係るモータ１に内蔵する電磁ブレーキ１０を強い制動力を有するものとすることができる。

（３）実施形態１の電磁ブレーキ１０においては、ブレーキ作動状態としたときアーマチュア３００の第２当接面３５０がフランジ部２２と必ず接する。また、ブレーキ非作動状態としたときアーマチュア３００の第３当接面３６０がステータ磁路部材２６０と必ず接することとなる。このため、両側に常にエアギャップを設けなければならない特許文献２の場合に比べて磁気回路上の磁気抵抗を小さくすることができる。よって、実施形態１の電磁ブレーキ１０によれば、特許文献２に記載の電磁ブレーキ９００に比べより強い吸引力を生じることができ、より強い制動力を得ることができる。

（４）実施形態１の電磁ブレーキ１０において、アーマチュア３００は、フランジ部２２とブレーキステータ２００との間に配置され、フランジ部２２とブレーキステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されている。そして、ブレーキ作動状態としたとき、アーマチュア３００の第２当接面３５０がフランジ部２２に押し付けられながら接するよう構成されている。換言すると、アーマチュア３００の可動範囲においては、特段、アーマチュア３００の動きを規制するものは無い。このため、制動のために押し付けられる面が多少摩耗したとしても、特許文献２に記載された電磁ブレーキのように押し付けの力が弱くなることはなく、実施形態１の電磁ブレーキ１０によれば依然として強い制動力を得ることができる。

このように、実施形態１に係るモータ１は以上のような特徴を備えた電磁ブレーキ１０を内蔵しているため、実施形態１によれば省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキを内蔵したモータ１を提供することが可能となる。

（５）実施形態１の電磁ブレーキ１０においては、ステータ磁路部材２６０と一体となったガイド部材２３０を更に備え、内周ヨーク３１０又は外周ヨーク３２０において被ガイド部３１４が設けられて、ガイド部材２３０及び被ガイド部３１４が係合して互いに案内をすることにより、アーマチュア３００がフランジ部２２とブレーキステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能となっており、第１当接面１３０及び第２当接面３５０が当接することでロータ２０を制動するよう構成されている。
このような構成とすることにより、ガイド部材２３０に沿ってアーマチュア３００を円滑に移動させることができる。また、このような構成によりアーマチュア３００はステータに属することとなり、逆に回転体側（ロータ２０側）を軽量化することができるため、比較的弱いトルクでも制動でき、効率よく制動が実現できる。

４．実験例
実験による評価の結果、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキを内蔵したモータを実現できたので、以下説明する。

（１）試料
特許文献１に記載された電磁ブレーキと同様の原理による制御用ばねを用いた無励磁作動型の電磁ブレーキ（市販品）をモータに組み込んで、これを「比較例」に係るモータとした。一方、実施形態１に係るモータ１（自己保持型の電磁ブレーキ１０）を試作し、これを「実施例」に係るモータとした。

（２）比較例に係るモータと実施例に係るモータとの比較結果
図４は、比較例に係るモータと実施例に係るモータとを表を用いて比較説明するために示す図である。
図４に示すように、外形寸法（電磁ブレーキのみの寸法）は概ね同様の大きさであった。しかし、ロータ２０の動きを開放する状態（フリー状態）を得るための電力については「比較例」に係るモータの電磁ブレーキでは、状態を保持している間は連続的に６．５Ｗの電力を必要とするのに対し、「実施例」に係るモータの電磁ブレーキでは、ロータ２０の動きを制動する状態から解放する状態（フリー状態）に移行するときのみ瞬間的に６．３Ｗを必要とするだけであった。
また、ブレーキが作動している状態で得られる制動トルクは、「実施例」に係るモータの電磁ブレーキによれば「比較例」に係るモータの電磁ブレーキと同等の０．５Ｎ・ｍであり、十分に強い制動力が得られることが確認された。
したがって、実施形態１に係るモータ１によれば、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキ１０を内蔵したモータを実現できることが確認された。

［実施形態２］
図５は、実施形態２に係るモータ２の電磁ブレーキ１０’を説明するために示す要部断面図である。図５は実施形態１を説明した図１（ｂ）に対応しており、実施形態１と同じ構成要素については図５において実施形態１と同じ符号を付し、説明を省略する。

実施形態２に係るモータ２は、基本的には実施形態１に係るモータ１と同様の構成を有するが、電磁ブレーキ１０’のアーマチュア３００がロータ２０（回転部）側に属する点において実施形態１に係るモータ１とは異なる。そこで、実施形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施形態１と共通する他の部分については、符号を付しての図示及びそれらの説明は省略する。

図５に示すように、実施形態２に係るモータ２においては、フランジ部２２’と一体となったガイド部材２３０’を備えている。つまり、実施形態２に係るモータ２の電磁ブレーキ１０’においては、ロータ２０（回転体）に属する形でガイド部材２３０’が設けられている。図５の例では、ガイド部材２３０’は、図５に示すようにフランジ部２２’と一体的に形成してもよいし、実施形態１のように、フランジ部に設けられたピン固定穴にピンを圧入することでピンとフランジ部とを一体化してもよい（図示を省略。符号なし）。
一方、内周ヨーク３１０又は外周ヨーク３２０において（図５の例では内周ヨーク３１０において）被ガイド部３１４’（ボス孔等）が設けられている。
また、ガイド部材２３０’及び被ガイド部３１４’が係合して互いに案内をすることにより、アーマチュア３００がフランジ部２２’とブレーキステータとの間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能となっている。第３当接面３６０及び第４当接面２７０が当接することでロータ２０（フランジ部２２’）を制動するよう構成されている。

このような構成とすることにより、ガイド部材２３０’に沿ってアーマチュア３００を回転軸ＡＸと平行な方向に円滑に移動させることができる。また、ロータ２０（回転体）に属する形でガイド部材２３０’を設けることにより、逆にブレーキステータ２００’の構造を簡略化することができる。

なお、実施形態２に係るモータ２は、電磁ブレーキ１０’のアーマチュア３００がロータ２０（回転部）側に属する点以外の構成においては、実施形態１に係るモータ１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係るモータ１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

［実施形態３］
図６は、実施形態３に係るモータ３の突極群、コイル群及びロータ永久磁石を説明するために示す模式図である。図６（ａ）は、回転軸ＡＸ（図１等参照）に沿って平面視したときの突極４０（符号４１〜４６が付された突極を包含してここでは一般に突極４０とした）の配置を示す模式図である。併せてロータ永久磁石２４の一部も示している。第１突極群４１Ｇ〜第６突極群４６Ｇの境界を便宜上一点鎖線で示している。図６（ｂ）は、モータ３を回転軸ＡＸに沿って平面視したときの第１突極群４１Ｇ、第１モータコイル群５１Ｇ及びロータ永久磁石２４を示す模式図である。

実施形態３に係るモータ２は、基本的には実施形態１に係るモータ１，実施形態２に係るモータ２と同様の構成を有するが、モータステータ３０’，ロータ２０’の構成において所定の特徴を有している点において実施形態１に係るモータ１，実施形態２に係るモータ２とは異なる。そこで、実施形態１，実施形態２との相違点を中心に説明するものとし、実施形態１，実施形態２と共通する他の部分については、符号を付しての図示及びそれらの説明は省略する。

（１）まず、実施形態３に係るモータ３においては、モータステータ３０’が有する突極４０の数は３ｍｎ個となっている。なお、ｍは２以上の自然数である。また、ｎは４以上の自然数で、後述する１つの突極群内の突極数である。
図６（ａ）の例では、ｍ＝２，ｎ＝１１に相当し、モータステータ３０’が有する突極４０（４１，４２，４３，４４，４５，４６）の数は合計で６６個となっている。

次に、モータステータ３０’において、ｎ個の第（３ｋ−２）突極によって構成される第（３ｋ−２）突極群、ｎ個の第（３ｋ−１）突極によって構成される第（３ｋ−１）突極群、及び、ｎ個の第（３ｋ）突極によって構成される第（３ｋ）突極群が、この順番で前記モータステータの円周方向に沿って配設されている（但し、ｋは１〜ｍまでの自然数。）。なお、「この順番でモータステータ３０’の円周方向に沿って配設されている」とは、別言すると、各突極群に付された突極群番号が１ずつ増加する順番で各突極群がステータの円周方向に沿って配設されている、という意味である。

そして、上記した突極群に対応するようにして、第（３ｋ−２）突極群のｎ個の第（３ｋ−２）突極には、直列に連結されたｎ個のモータコイルからなる第（３ｋ−２）モータコイル群が装着されており、第（３ｋ−１）突極群のｎ個の第（３ｋ−１）突極には、直列に連結されたｎ個のモータコイルからなる第（３ｋ−１）モータコイル群が装着されており、第（３ｋ）突極群のｎ個の第（３ｋ）突極には、直列に連結されたｎ個のモータコイルからなる第（３ｋ）モータコイル群が装着されている。
参考までに、図６（ａ）の例では、変数ｋに対し１及び２が適用された場合に相当し、第１突極群４１Ｇ〜第６突極群４６Ｇがこの順番で構成されており、それぞれの突極群には第１モータコイル群５１Ｇ《図６（ｂ）参照）》〜第６モータコイル群５６Ｇ（図示なし）がそれぞれ装着されている。

実施形態３に係るモータ３が駆動される際には、第（３ｋ−２）モータコイル群にはＵ相の電流が供給され、第（３ｋ−１）モータコイル群にはＶ相の電流が供給され、及び、第（３ｋ）モータコイル群にはＷ相の電流が供給される。

一方、各突極４０は、モータステータ３０’の半径方向に沿って平坦なストレート形に形成されている。

第１突極群〜第（３ｍ）突極群《図６における符号は一般に４（３ｍ）Ｇとなる》のそれぞれにおいて、モータコイル５０は、隣接する突極４０間で巻回方向が互いに逆になるように突極４０に対して装着され、且つまた、モータコイル５０は、隣接する突極４０間において当該モータコイル５０を構成する巻線５８の一部である渡り線５９によって突極４０の先端側４０ａ又は基端側４０ｂで渡され、且つ、渡り線５９は、隣接するスロットＳＬ間で先端側４０ａ又は基端側４０ｂの関係が逆になっている。
なお、実施形態３に係るモータ３に関するその他の構成の詳細な説明は、上記したように先の出願である特願2017-249243の明細書及び図面の記載内容を援用するものとする。

実施形態３に係るモータ３において、突極４０及びモータコイル５０をこのように構成することで、極数が比較的多くスロットＳＬの幅が狭い場合であってもモータを実現することができる。その結果、小型・軽量で高トルクを出力できるモータとなる。

また、極数を多くすることができるため、各突極４０における巻線５８の巻回数を然程多くしなくても必要なトルクを発生させることができる。この場合、巻回数が少ないため、突極４０及びモータコイル５０がラジアル方向に占有する空間は小さくなり、その分だけ電磁ブレーキ１０，１０’を収容する空間を大きく確保できる。すると、その分だけアーマチュア３００を大きくすることもでき、第２当接面３５０及び第３当接面３６０が大きく制動性能が高い電磁ブレーキ１０，１０’を内蔵することも可能となる。
したがって、実施形態３によれば、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキを内蔵することと、小型・軽量で、且つ、極数が比較的多く高トルクを出力すること、の両立が可能なモータを提供することができる。

（２）実施形態３に係るモータ３において、隣接する突極４０間の間隔が、巻線５８の直径の２．１倍〜３．０倍の範囲内にあることが好ましい。
巻線の直径に対してスロットの幅が狭いような場合（上記数値範囲を満たすような場合）であっても、実施形態３によれば好適に所望のモータを実現することができる。

（３）実施形態３に係るモータ３において、ロータ永久磁石２４が有する磁極数は（３ｍｎ±ｍ）個であることが好ましい。但し、この場合において、ｍ及びｎは（３ｍｎ±ｍ）が偶数となるように選択されるものとする。
すなわち、突極数３ｍｎに対して、ロータ永久磁石２４の磁極数が余剰又は不足する分がｍ個である。このため、突極４０とロータ永久磁石２４の磁極とのズレ量が、励磁されるｍ箇所の突極群に１箇所ずつ均等に配分される。すると、ロータ２０’に対しバランスよく周方向（ロータ２０’を回転軸ＡＸを中心とした円形のものとして捉えたとき）の力が加えられることとなり、より円滑なロータ２０’の回転を実現することができる。

（４）実施形態３に係るモータ３は、減速歯車を介することなくロータ２０’が負荷に対して直接的に連結されるダイレクト・ドライブ型のモータであることが好ましい。
実施形態３に係るモータ３は、（ａ）極数が比較的多い、（ｂ）同相で励磁される突極群同士が互いに機械角１８０°ずれた位置に対となって配設されている、（ｃ）ロータの永久磁石が有する磁極数と突極数とが所定の関係を有している（永久磁石の配置ピッチと突極の配置ピッチとが所定の関係を有している）等の理由から、起動時や低速運転時にも、高トルクを出力することができ、また、振動やコギングトルクの脈動が抑制されて円滑且つ安定した回転を得ることができる。このため、ダイレクト・ドライブ型のモータとして好適に採用することができる。

なお、実施形態３に係るモータ３は、モータステータ３０’，ロータ２０’の構成において所定の特徴を有している点以外の構成においては、実施形態１に係るモータ１，実施形態２に係るモータ２と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係るモータ１，実施形態２に係るモータ２が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。

以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）各実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。

（２）各実施形態において、被ガイド部３１４，３１４’を内周ヨーク３１０に設ける構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外周ヨーク３２０において被ガイド部３１４，３１４’を設けてもよい。

１，２，３…モータ、９ａ，９ｂ…エアギャップ、９ｃ…クリアランス、１０，１０’，９００…電磁ブレーキ、２０，２０’…ロータ、２１…シャフト連結部、２２，２２’…フランジ部、２３…永久磁石配置台座、２４…ロータ永久磁石、２４ａ…磁極が配列された面、２５…ブレーキライニング、３０，３０’…モータステータ、４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６…突極、４０ａ…突極の先端側、４０ｂ…突極の基端側、４０ｃ…突極の先端面、４１Ｇ…第１突極群、４２Ｇ…第２突極群、４３Ｇ…第３突極群、４４Ｇ…第４突極群、４５Ｇ…第５突極群、４６Ｇ…第６突極群、５０…モータコイル、５１Ｇ…第１モータコイル群、５８…巻線、５９…渡り線、６０…シャフト、７０…ボールベアリング、７１…（ボールベアリングの）外輪、７２…ボール、７３…（ボールベアリングの）内輪、８１…モータケース、８２…モータカバー、１３０…第１当接面、２００，２００’ …ブレーキステータ、２１０…ステータ基体、２１４…ピン固定穴、２２０…ブレーキコイル、２２２…コイルホルダ、２３０，２３０’ …ガイド部材、２３２…ピン、２４０…ステータケース、２６０，９６０…ステータ磁路部材、２６０ａ…一端側の端面、２６０ｂ…他端側の端面、２７０…第４当接面、３００，９３０…アーマチュア、３１０…内周ヨーク、３１０ａ…一端側の端面、３１０ｂ…他端側の端面、３１４，３１４’…被ガイド部、３２０…外周ヨーク、３２０ａ…一端側の端面、３２０ｂ…他端側の端面、３３０…アーマチュア永久磁石、３４０，９３４…スペーサ、３５０…第２当接面、３６０…第３当接面、９１３…摩擦材、９１６…ハブ、９２２…励磁コイル、９３１…第１フランジ部、９３１ａ…ブレーキ当接面、９３１ｂ…（第１フランジ部の）裏面、９３２…第２フランジ部、９３２ａ…（第２フランジ部の一方側の）面、９３２ｂ…（第２フランジ部の他方側の）面、９３３…永久磁石、９６１…（ステータ磁路部材の）一端、９６２…（ステータ磁路部材の）他端、９６３…（ステータ磁路部材の）外面

Claims (8)

1. 回転軸を中心とした円周方向に沿ってＮ極及びＳ極の磁極が交互に配列されたロータ永久磁石を有すると共に、前記回転軸の側から該回転軸に垂直な径方向に突出したフランジ部を有するロータと、
   モータコイル、及び、前記モータコイルがそれぞれに対して装着された複数の突極を有し、前記複数の突極が円周方向に沿って配列され且つ前記突極の先端面が前記ロータ永久磁石の磁極が配列された面に対向するように形成されたモータステータと、
   アーマチュアを所定の面に当接することにより前記ロータを制動する電磁ブレーキと、を備えたモータであって、
   前記ロータの前記フランジ部の少なくとも一部には前記アーマチュアが当接する第１当接面を有しており、
   前記電磁ブレーキは、
   当該モータの固定部に固定されたブレーキステータと、
   前記フランジ部及び前記ブレーキステータの間に配置され、前記フランジ部及び前記ブレーキステータの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能に構成された前記アーマチュアと、を有しており、
   前記ブレーキステータは、ブレーキコイルと、前記回転軸を含む平面で切断した面を視るようにして断面視したときに前記ブレーキコイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし一端及び他端が前記アーマチュアに面するようにして配置されたステータ磁路部材と、を含み、
   前記アーマチュアは、内周ヨーク、アーマチュア永久磁石及び外周ヨークを含み、前記回転軸の側から前記径方向に向かって互いに隣接しながら前記内周ヨーク、前記アーマチュア永久磁石及び前記外周ヨークの順番で積層するようにして構成されており、
   前記アーマチュア永久磁石は、該アーマチュア永久磁石が有する正の磁極及び負の磁極を互いに結ぶ磁軸が、前記内周ヨーク、前記アーマチュア永久磁石及び前記外周ヨークの積層方向と一致するようにして配置されており、
   前記アーマチュアは、前記第１当接面と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの一端側の端面によって構成された第２当接面を有しており、且つ、前記ステータ磁路部材と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの他端側の端面によって構成された第３当接面を有しており、
   前記ステータ磁路部材は、前記第３当接面と対向する位置に前記ステータ磁路部材の前記一端の端面及び前記他端の端面によって構成された第４当接面を有しており、
   前記電磁ブレーキは、前記ブレーキコイルに所定の電流を通電することにより、前記アーマチュアが所定の方向に移動して、前記第１当接面及び前記第２当接面が互いに当接する状態となるか、又は、前記第３当接面及び前記第４当接面が互いに当接する状態となるように構成されている、
   ことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記電磁ブレーキは、前記ステータ磁路部材と一体となったガイド部材を更に有し、
   前記内周ヨーク又は前記外周ヨークにおいて被ガイド部が設けられ、
   前記ガイド部材及び前記被ガイド部が係合して互いに案内をすることにより、前記アーマチュアが前記フランジ部と前記ブレーキステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能となっており、
   前記第１当接面及び前記第２当接面が当接することで前記ロータを制動するよう構成されている、ことを特徴とするモータ。
3. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記フランジ部と一体となったガイド部材を更に備え、
   前記内周ヨーク又は前記外周ヨークにおいて被ガイド部が設けられ、
   前記ガイド部材及び前記被ガイド部が係合して互いに案内をすることにより、前記アーマチュアが前記フランジ部と前記ブレーキステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能となっており、
   前記第３当接面及び前記第４当接面が当接することで前記ロータを制動するよう構成されている、ことを特徴とするモータ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のモータにおいて、
   当該モータは、前記回転軸に垂直な径方向に沿ってみたときに前記ロータが前記回転軸と前記モータステータとの間に配置されたインナー・ロータ型のモータである、ことを特徴とするモータ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のモータにおいて、
   前記モータステータが有する前記突極の数は３ｍｎ個であり（但し、ｍは２以上の自然数。ｎは４以上の自然数。）、
   前記モータステータにおいて、ｎ個の第（３ｋ−２）突極によって構成される第（３ｋ−２）突極群、ｎ個の第（３ｋ−１）突極によって構成される第（３ｋ−１）突極群、及び、ｎ個の第（３ｋ）突極によって構成される第（３ｋ）突極群が、この順番で前記モータステータの円周方向に沿って配設され（但し、ｋは１〜ｍまでの自然数。）、
   前記第（３ｋ−２）突極群のｎ個の前記第（３ｋ−２）突極には、直列に連結されたｎ個の前記モータコイルからなる第（３ｋ−２）モータコイル群が装着されており、前記第（３ｋ−１）突極群のｎ個の前記第（３ｋ−１）突極には、直列に連結されたｎ個の前記モータコイルからなる第（３ｋ−１）モータコイル群が装着されており、前記第（３ｋ）突極群のｎ個の前記第（３ｋ）突極には、直列に連結されたｎ個の前記モータコイルからなる第（３ｋ）モータコイル群が装着されており、
   前記第（３ｋ−２）モータコイル群にはＵ相の電流が供給され、前記第（３ｋ−１）モータコイル群にはＶ相の電流が供給され、及び、前記第（３ｋ）モータコイル群にはＷ相の電流が供給され、
   各前記突極は、前記モータステータの半径方向に沿って平坦なストレート形に形成されており、
   第１突極群〜第（３ｍ）突極群のそれぞれにおいて、
   前記モータコイルは、隣接する前記突極間で巻回方向が互いに逆になるように前記突極に対して装着され、
   前記モータコイルは、隣接する前記突極間において当該モータコイルを構成する巻線の一部である渡り線によって前記突極の先端側又は基端側で渡され、且つ、前記渡り線は、隣接するスロット間で前記先端側又は前記基端側の関係が逆になっている、
   ことを特徴とするモータ。
6. 請求項５に記載のモータにおいて、
   隣接する前記突極間の間隔が、前記巻線の直径の２．１倍〜３．０倍の範囲内にあることを特徴とするモータ。
7. 請求項５又は６に記載のモータにおいて、
   前記ロータの前記ロータ永久磁石が有する磁極数は（３ｍｎ±ｍ）個である（但し、ｍ及びｎは３ｍｎ±ｍが偶数となるように選択されるものとする。）ことを特徴とするモータ。
8. 前記モータは、減速歯車を介することなく前記ロータが負荷に対して直接的に連結されるダイレクト・ドライブ型のモータであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のモータ。

Images