JP2579293B2 - 非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動
機、詳しくは非接触ブレーキを構成することにより大幅
に小型化し、かつコストダウンを図った非接触ブレーキ
付ブラシレス直流電動機に関する。

〔従来の技術〕

従来のブラシレスDCモータを第4,5図によって説明す
る。

図示のように、多数の段差を有するシャフト101の中
央部にはフェライト等からなるマグネット113が固着さ
れており、このマグネット113の外周側の直径はD₁であ
る。このシャフト101の中央部左方には鉄材からなるブ
レーキ用ロータ112が固定されている。そして、更にブ
レーキ用ロータ112の左方にはボールベアリングからな
る第１の軸受109の内輪が取付られ、上記マグネット113
の右方には第２の軸受111の内輪が嵌入固定されてい
る。

更に、上記シャフト101の右端部にはマグネット114が
取付けられている。

このシャフト101等を収納するのがフレームを構成す
る円筒状をしたフロントブラケット102とエンドブラケ
ット103であり、上記フロントブラケット102の左端部中
央には上記第１の軸受109の外輪が嵌入固定されてい
る。また、このフロントブラケット102の内面側であっ
て上記シャフト101に固着されているブレーキ用ロータ1
12に対向した位置にはブレーキ用ステータ107が固定さ
れ、このステータ107にはコイル108が巻回されている。

また、上記エンドブラケット103の中央部から内方に
延びた仕切部103aの中心部には前記第２の軸受111の外
輪が嵌入されており、このエンドブラケット103の右端
部はカバ104により封止されている。

そして、上記フロントブラケット102の右端部とエン
ドブラケット103の左端部との間には横方向の長さがL₁
であるステータ105が固定され、このステータ105にはコ
イル106が巻回されている。

前記シャフト101の尾部に取付けられたマグネット114
の外周側にはホールIC115を取付けたプリント基板114が
配設され、このプリント基板114はエンドブラケット103
内に形成された取付部103bに固定されている。

このようなタイプのブラシレスDCモータをインナーロ
ータ型という。

ところで、DCモータの出力は前記寸法D₁の２乗とL₁と
の積によって決定される。即ち、D₁ ²×L₁によって決定
される。

一方、第４図に示したブラシレスDCモータは寸法が大
きく、かつ加工も複雑で、少しでも小型化し加工工数を
減らして、コストダウンを図るという面から見るとあま
り好ましいものではない。

そこで、アウターロータ型のブラシレスDCモータが登
場した。

ここで、第１図を借りてアウターロータ型のブラシレ
スDCモータの構造を述べる。

第１図に示すように、シャフト１には第１の軸受９と
第２の軸受11とのそれぞれの内輪が嵌入固定され、中央
部にはボス10が固着されている。

一方、エンドブラケット３の内側中央部から下方に向
かって仕切部3aが形成され、この仕切部3aの中心部に上
記軸受11の外輪が嵌入固定されている。

そして、この仕切部3aの中心部からは左方に延び出し
て取付部が形成され、その上面に横方向の長さがL₂であ
るステータ５が固定され、このステータ５にはコイル６
が巻回されている。このステータ５の外周側の直径がD₂
である。

上記エンドブラケット３の仕切部3aの左側にはホール
IC15を搭載した第１のプリント基板16が配設され、この
ホールIC15は次に述べるマグネット13に対向配置されて
いる。

上記シャフト１の中央部に配設されているボス10には
断面形状がＬ字型をしたロータ14が固定され、Ｌ字型の
水平部の下面にはフェライト等からなるマグネット13が
上記ステータ５の外周側と対向配置されている。

そして、上記エンドブラケット３の仕切部3aの右側面
には制御用回路を搭載した第２のプリント基板17が配設
され、この第２のプリント基板17の右方の空間部には図
示しない電子回路部品及びヒートシンク等が配設されて
いる。

この第１図に示したような構成をとると、寸法D₂を大
きく取ることができ、しかも前述のようにモータの出力
はD₂×Ｌに比例するので、ステータ５の横方向の寸法L₂
を小さくすることができる。即ち、第１図に示したよう
なアウターロータ型のDCモータにおいては前記第４図示
したインナーロータ型のDCモータに比べ、出力を同一に
維持しつつ寸法を大幅に小形化でき、その重量を約半分
にすることが可能である。

〔解決しようとする課題〕

ところで、従来のインナーロータ型のDCモータにおい
ては、ブレーキ部は前記第５図に示したようなブレーキ
用ロータ112やブレーキ用ステータ107を用いていた。ま
た、モータ部はマグネットの内径が大きいものを使用し
ていた。

そのために、シャフトは第４図に示したように段差が
多数あり、旋盤等を用いて工作する場合にコストがかか
っていた。

また、第５図に示すように、ブレーキ用ステータ107
にコイル108を巻回する場合に、非常に巻き難く、コス
トが高いものとなっていた。

更にまた、マグネット113は当然のことながら高速回
転するものであるが、この高速回転によりロータを構成
しているマグネットが遠心力により外部に飛散してしま
う虞れがある。そのためにこのマグネットの外周に沿っ
て特殊な粘着テープを何回も巻回し上述のような飛散現
象を発生させないようにしていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、 シャフトに固定した永久磁石が、フレームに固定した
界磁コイルの外周側に沿って回転するようにしたアウタ
ーロータ型のブラシレス直流電動機部と、フレームに固
定されたブレーキ用ステータとシャフトに固定された鉄
部材が上記ブレーキ用ステータの外周側に沿って回転す
るように配設された非接触ブレーキ部とを有する非接触
ブレーキ付ブラシレス直流電動機において、モータロー
タとブレーキ用ロータとを背中合わせに一体構造化した
ものである。

〔作用〕

本発明では、ブレーキ用ステータの外周に沿ってブレ
ーキ用ロータが回転し、コイルに電流を流すことにより
シャフトに固定された鉄部材がコイルに吸引され、ブレ
ーキ作用をなす。

また、ロータが高速回転してもその内面側に固定され
たマグネットが飛散してしまうことがない。

〔実施例〕

以下、この発明の非接触ブレーキ付ブラシレス直流電
動機を第１〜３図に示した実施例に基づいて説明する。
なお、既に第１図に示したブラシレスDCモータのアウタ
ーロータ型モータの動力発生部については既に説明済み
であるので、重ねて説明することを避ける。

第1,2図に示すように断面形状がＬ字型をしたロータ1
4の垂直部と密接して、同様に断面形状がＬ型をしたブ
レーキ用ロータ12の垂直部が固定されている。そして、
このブレーキ用ロータ12の水平部内面には比較的薄い鉄
片13Aが固定されている。

この鉄片13Aを固定する場合には、第２図に示すよう
にブレーキ用ロータ12の内周側に沿って溶接すればよ
い。なお、このブレーキ用ロータ12の内周側に例えば８
極の鉄片を溶接すればブレーキ時の脈動を４極より低減
し、スムーズなブレーキ作用をなすようにすることがで
きる。

一方、フロントカバー２の端面は中央に向かって延び
出しており、その中心部には前記軸受９の外輪が嵌入固
定されている。そして、この嵌入部からシャフト１の中
心軸に平行に取付部2aが延び出し、ここにコイル８が巻
回されたステータ７が固定されている（第３図参照）。
このステータ７の外周面に前記ロータ12に溶接された鉄
片13Aが対向配置されている。

次に、このように構成されているブラシレスDCモータ
を回転駆動するには、コイル６に直流電流を流すと回転
を開始し、ホールIC15によりロータ14の回転角度が常に
検出され、回転制御が行われる。

一方、回転駆動をしている最中においてはブレーキ用
のコイル８には電流が流されていないので、当然のこと
ながらステータ７からは磁界が発生せずステータ７とロ
ータ12との間には何等力が作用していない。したがっ
て、ステータ７及びロータ12等はシャフト１の回転の障
害とはならないこととなる。

一方、上述のようにして回転しているDCモータを急に
停止させたい場合には、前記コイル６への電流の供給を
遮断すると共に、ブレーキ用のコイル８に対し電流を供
給する。

すると、ステータ７とコイル８とから磁界が発生し、
この磁界はブレーキ用ロータ12の内面に形成されている
鉄片13Aに作用し、吸引力が働く。従って、それまでス
ムーズに回転していたシャフト１がブレーキ作用を受
け、徐々に回転を下げていくこととなる。

また、本発明によればロータの内面にマグネットが張
りつけられているので、たとえこのロータが高速回転し
たとしてもマグネットが飛散してしまうことがない。従
って、従来のように特殊なテープを用いてロータを巻回
固定する必要がない。

〔効果〕

モータロータとブレーキ用ロータとを背中合わせに一
体構造化し、またアウターロータ構造を採用することに
より小型化が実現される。（寸法縮小、重量軽減により
取扱性向上）。

また、モータロータ、ブレーキ用ロータが一体構造の
為、部品点数が減り、信頼性が向上する。

更にまた、アウターロータ構造の為、マグネットが内
径側にくる為、マグネット飛散防止が不要となり、工数
低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動
機を示す断面図、第２図は本発明の非接触ブレーキ付ブ
ラシレス直流電動機のブレーキ用ロータの正面図、第３
図は本発明の非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機の
ステータを示す正面図、第４図は従来の非接触ブレーキ
付ブラシレス直流電動機を示す断面図、第５図は従来の
非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機の非接触ブレー
キを示す斜視図である。 １…シャフト、７…ブレーキ用ステータ、12…ブレーキ
用ロータ、13A…鉄片（鉄部材）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフトに固定した永久磁石が、フレーム
   に固定した界磁コイルの外周側に沿って回転するように
   したアウターロータ型のブラシレス直流電動機部と、フ
   レームに固定されたブレーキ用ステータとシャフトに固
   定された鉄部材が上記ブレーキ用ステータの外周側に沿
   って回転するように配設された非接触ブレーキ部とを有
   する非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機において、 モータロータとブレーキ用ロータとを背中合わせに一体
   構造化することを特徴とする非接触ブレーキ付ブラシレ
   ス直流電動機。