JP3706756B2 - 電動機の負作動ブレーキ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の負作動ブレーキ、特にブレーキを解除する励磁装置の磁気回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機への通電が突然停止した場合に電動機軸を速やかに停止させる場合や、電動機の非通電時に電動機軸を固定させる場合の手段として、負作動ブレーキが多く用いられてきた。
この負作動ブレーキには、電動機フランジ内にブレーキを内蔵して電動機の内部空間を有効利用することで、電動機の全長を短くし省スペース化を実現したものがある。
【０００３】
図４、図６と図７、図８は、従来技術における電動機の負作動ブレーキの構成を示した横断面図であり、図５は、図４で示す電動機の負作動ブレーキを励磁したときに発生する磁束の様子を示した図である。
【０００４】
図４，図５において、１１は電動機フランジ、１２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレート、１５はアーマチュア、１６はブレーキディスク、１７はスプリング、１８はインナドライバ、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシール、２６は磁束、２７は漏れ磁束である。
【０００５】
このような構成の電動機の負作動ブレーキにおいて、磁性体の電動機フランジ１１に、円周上に数カ所配置したカラー１２を介してボルト１３によって固定されたサイドプレート１４と、カラー１２により移動自在に支持されたアーマチュア１５の間にはブレーキディスク１６が配置され、スプリング１７で押しつけられている。また、ブレーキディスク１６の内径は、スプライン加工が施されており、外径にスプライン加工を施したインナドライバ１８と回転方向に拘束されており、さらにインナドライバ１８は、キー１９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジに固定され、回転可能に支持されている。電動機フランジ１１内に納められたコイル２３に通電し、電動機フランジ１１が励磁されると、磁束２６が発生し、アーマチュア１５は前記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝って電動機フランジ１１側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放されブレーキは解除される。コイル２３の通電を切り電動機フランジ１１を無励磁にすると、アーマチュア１５はスプリング１７の力でブレーキディスク１６を押しつけブレーキがかかる。このように、ブレーキディスクの両側で制動力を発揮するブレーキを複板方式の電動機の負作動ブレーキと呼ぶ。
【０００６】
次に、図６において、１７はスプリング、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシールで上記図４と同一である。また、３１は電動機フランジ、３２は平行ピン、３３はアーマチュア、３４はブレーキディスク、３５はインナドライバである。
【０００７】
このような構成の電動機の負作動ブレーキにおいて、磁性体の電動機フランジ３１に、円周上に複数個配置した平行ピン３２により、回転方向に拘束され、電動機軸方向には移動可能に支持されたアーマチュア３３は、円周上に数カ所配置したスプリング１７によって、ブレーキディスク３４が表面に貼りつけ固定されたインナドライバ３５に押しつけられている。また、インナドライバ３５は、キー１９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジ３１に固定され、回転可能に支持されている。電動機フランジ３１内に納められたコイル２３に通電し、電動機フランジ３１が励磁されると、アーマチュア３３は前記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝って電動機フランジ３１側に吸引され、ブレーキディスク３４から離れブレーキは解除される。コイル２３の通電を切り電動機フランジ３１を無励磁にすると、アーマチュア３３はスプリング１７の力でブレーキディスク３４を押しつけブレーキがかかる。このように、ブレーキディスクの片側でブレーキをかけるブレーキを単板方式の電動機の負作動ブレーキと呼ぶ。
【０００８】
次に、図７において、１２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレート、１５はアーマチュア、１６はブレーキディスク、１７はスプリング、１８はインナドライバ、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシールであり、従来技術で説明した図４と同一である。また、４１は電動機フランジ、４２はフィールドコア、４３は突起である。
【０００９】
このような構成の電動機の負作動ブレーキにおいて、非磁性体であるアルミダイキャスト製の電動機フランジ４１を鋳造する際に同時に鋳込まれた磁性体の鋳物であるフィールドコア４２に、円周上に数カ所配置したカラー１２を介してボルト１３によって固定されたサイドプレート１４と、カラー１２により移動自在に支持されたアーマチュア１５の間にはブレーキディスク１６が配置され、円周上に数カ所配置したスプリング１７で押しつけられている。また、ブレーキディスク１６の内径は、スプライン加工が施されており、外径にスプライン加工を施したインナドライバ１８と回転方向に拘束されており、さらにインナドライバ１８は、カラー１９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジ４１に固定され、回転可能に支持されている。フィールドコア４２内に納められたコイル２３に通電し、フィールドコア４２が励磁されると、アーマチュア１５は前記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝ってフィールドコア４２側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放されブレーキは解除される。コイル２３の通電を切りフィールドコア４２を無励磁にすると、アーマチュア１５はスプリング１７の力でブレーキディスク１６を押しつけブレーキがかかる。尚、フィールドコア４２には突起４３が備えられており、電動機フランジ４１とフィールドコア４２が分離するのを防ぐ抜け止めの役割を果たしている。
【００１０】
次に、図８において、１７はスプリング、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシール、３２は平行ピン、３３はアーマチュア、３４はブレーキディスク、３５はインナドライバであり、従来技術で説明した図８と同一である。また、４３は突起、４５電動機フランジ、４６はフィールドコアである。
【００１１】
このような構成の電動機の負作動ブレーキにおいて、非磁性体であるアルミダイキャスト製の電動機フランジ４５を鋳造する際に内部に鋳込まれた磁性体の鋳物であるフィールドコア４６に、円周上に複数個配置した平行ピン３２により、回転方向に拘束され、電動機軸方向には移動可能に支持されたアーマチュア３３は、円周上に数カ所配置したスプリング１７によって、ブレーキディスク３４が表面に貼りつけ固定されたインナドライバ３５に押しつけられている。また、インナドライバ３５は、キー１９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジ４５に固定され、回転可能に支持されている。フィールドコア４６内に納められたコイル２３に通電し、フィールドコア４６が励磁されると、アーマチュア３３は前記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝ってフィールドコア４６側に吸引され、ブレーキディスク３４から離れブレーキは解除される。コイル２３の通電を切りフィールドコア４６を無励磁にすると、アーマチュア３３はスプリング１７の力でブレーキディスク３４を押しつけブレーキがかかる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、以下のような課題があった。
【００１３】
図４，図５で開示した電動機の負作動ブレーキにおいて、アーマチュア１５の内径、外径に接近して磁性体の電動機フランジ１１の一部が存在するため、この間の磁気抵抗が小さくなり、アーマチュア１５を電動機フランジ側に吸引するために発生して欲しい磁束２６とは違う別の方向に漏れ磁束２７が発生し、アーマチュア１５の磁気吸引力が減少する。このため、ブレーキディスク１６を押しつけるためのスプリング１７のバネ力を大きくできず、ブレーキ発生トルクが低下するという課題があった。また、この課題は、図６で開示した単板式の電動機の負作動ブレーキにおいても同様に発生していた。
【００１４】
また、図７で開示した電動機の負作動ブレーキにおいては、アルミダイキャスト製の電動機フランジ４１にフィールドコア４２を一体に鋳造することにより、後加工工程の短縮による製作コストの低減、電動機フランジの重量減による取り扱いの容易性、電動機フランジの表面品質の向上を目的として製作していた。しかし、図７で開示した電動機負作動ブレーキは図４、図5で開示した電動機の負作動ブレーキに対して全長が長くなるという課題があった。これは電動機軸２１にラジアル荷重がかかると、軸受２２を介して電動機フランジ４１に力が伝わる。その際、電動機フランジ４１の厚み５７が薄いと電動機フランジ４１が変形もしくは破損する可能性がある。このため、電動機フランジ４１の厚み５７は、ある程度の厚みを確保する必要があり、ブレーキの全長が長くなる原因となっていた。 また、この課題は、図８で開示した単板式の電動機の負作動ブレーキにおいても同様に発生していた。尚、フィールドコア４２は電動機フランジ４１と一体に鋳造されているため、補強部材としての役目を果たしそうであるが、電動機の温度が高い場合には、電動機フランジ４１とフィールドコア４２の線膨張係数の違いから、電動機フランジ４１とフィールドコア４２の間に隙間ができてしまうため、補強部材としての役目は期待できない。
【００１５】
本発明は上記の問題点を解決するもので、磁性体の電動機フランジ内にブレーキのフィールドコアを内蔵して電動機の内部空間を有効利用することで、電動機の全長を短くし、省スペース化を実現した構造でありながら、アーマチュアからの漏れ磁束を無くすことでブレーキトルクを向上した電動機の負作動ブレーキを提供することを目的とする。
【００１６】
また、もう一つの目的は、アルミダイキャスト製の電動機フランジにフィールドコアを一体に鋳造することにより、後加工を極力少なくすることで低コストを実現し、かつ、電動機フランジを軽量化し、さらに、電動機フランジの表面品質を向上した構造でありながら、ブレーキの全長の増加を抑えた構造の電動機の負作動ブレーキを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電動機の負作動ブレーキは、磁性体の電動機フランジと、前記電動機フランジを励磁するためのコイルと、前記コイルを励磁することにより前記電動機フランジに吸引されるアーマチュアと、前記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュアを前記電動機フランジから解放するためのスプリングと、電動機軸と回転方向に拘束され前記アーマチュアを押しつけることにより制動トルクを発生するブレーキディスクとを備えた電動機への通電が停止した場合に作動する電動機の負作動ブレーキにおいて、前記磁性体の電動機フランジの一部は、前記アーマチュアの内径又は外径に接近して存在し、前記アーマチュアは、径方向への漏れ磁束を低減するために、前記電動機フランジに接近した前記内径又は前記電動機フランジに接近した前記外径に面取を施したことを特徴とする。
【００１８】
また、非磁性体の電動機フランジと、前記非磁性体の電動機フランジと一体に成形された磁性体のフィールドコアと、前記フィールドコアを励磁するためのコイルと、前記コイルを励磁することにより前記フィールドコアに吸引されるアーマチュアと、前記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュアを前記フィールドコアから解放するためのスプリングと、電動機軸と回転方向に拘束され前記アーマチュアを押しつけることにより制動トルクを発生するブレーキディスクとを備えた電動機への通電が停止した場合に作動する電動機の負作動ブレーキにおいて、前記磁性体のフィールドコアは放射状のスリットを備え、前記非磁性体の電動機フランジの、電動機軸からのラジアル荷重を受ける厚み部分に放射状に配置されたリブとリブ結合することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１において、１１は電動機フランジ、１２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレート、１６はブレーキディスク、１７はスプリング、１８はインナドライバ、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシールであり、従来技術で説明した図４と同一である。また、６０はアーマチュアである。
【００２１】
このような構成の電動機の負作動ブレーキにおいて、磁性体の電動機フランジ１１に、円周上に数カ所配置したカラー１２を介してボルト１３によって固定されたサイドプレート１４と、カラー１２により移動自在に支持されたアーマチュア６０の間にはブレーキディスク１６が配置され、スプリング１７で押しつけられている。また、ブレーキディスク１６の内径は、スプライン加工が施されており、外径にスプライン加工を施したインナドライバ１８と回転方向に拘束されており、さらにインナドライバ１８は、キー１９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジに固定され、回転可能に支持されている。電動機フランジ１１内に納められたコイル２３に通電し、電動機フランジ１１が励磁されると、アーマチュア１５は前記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝って電動機フランジ１１側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放されブレーキは解除される。コイル２３の通電を切り電動機フランジ１１を無励磁にすると、アーマチュア１５はスプリング１７の力でブレーキディスク１６を押しつけブレーキがかかる。
【００２２】
本実施形態の様に、磁性体の電動機フランジを用いた負作動ブレーキにおいては、従来技術でも説明したように、アーマチュア６０の内径、外径に磁性体の電動機フランジ１１の一部が接近して存在しており、アーマチュア６０を電動機フランジ１１に吸引するために発生して欲しい磁束の方向とは別の方向に漏れ磁束が発生しブレーキ発生トルクが減少してしまう問題がある。そこで、本実施形態においては、アーマチュア６０の内外径に大きく面取を施すことにより電動機フランジ１１とアーマチュア６０の内外径間の磁気抵抗が大きくなるようにしてある。これにより、アーマチュア６０を吸引する方向とは別の方向に発生する漏れ磁束２７が低減される。このため、アーマチュア６０を電動機フランジ１１側に吸引する磁気吸引力が増大し、ブレーキディスクを押しつけるスプリング１７のバネ力を強くできるので、ブレーキ発生トルクが増加する。
【００２３】
さらに説明すると従来技術において、単純に漏れ磁束２７を低減するためにはエアギャップを広くすればよい。しかしこれでは電動機フランジ１１内に流れる磁束２６も減少しモータ発生トルクは減少してしまう。これに対して、本発明によれば、上記実施形態で示したように面取部の磁路面積をアーマチュア６０の厚みに等しくなるように設計すれば、アーマチュア６０を吸引する磁束を全く減らすこと無く漏れ磁束のみを減少させることが可能となる。
【００２４】
尚、本実施形態で開示したアーマチュア６０の内外径に大きく面取を施すようにした構成は、従来技術の図６で示したような単板ブレーキ方式の電動機の負作動ブレーキにおいても同様に適用可能である。
【００２５】
また、本実施形態におけるアーマチュア６０の内外径の面取は、例えば、軸受２２の外周をフランジに接着するなどして、軸受端面の押えが不要になった場合には、アーマチュア６０の面取は外径のみで良く内径の面取は不要となる。また他の例では、アーマチュア６０と電動機フランジとの距離が離れている場合には、アーマチュア６０の面取は、内径のみで良く外径の面取は不要となる。このように電動機フランジの形状の都合により、面取加工は内径もしくは外径のみに適用することも考えられるが、この場合でも本実施形態と同様にブレーキ発生トルクが増加するため、本発明に含まれるものとする。
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の第２実施形態について説明する。
【００２７】
図２は本発明の第２実施形態の構成を示した横断面図であり、図３は図２の一部を構成する磁性体のフィールドコアの視図である。図２，図３において、１２はカラー、１３はボルト、１４はサイドプレート、１５はアーマチュア、１６はブレーキディスク、１７はスプリング、１８はインナドライバ、１９はキー、２０は止めねじ、２１は電動機軸、２２は軸受、２３はコイル、２４は止め輪、２５はオイルシールであり、従来技術で説明した図７と同一である。また、４３は突起、５１は電動機フランジ、５２はフィールドコア、５５はスリット、５６はリブ、５７は電動機フランジ５１の厚み、５８は電動機フランジの取付面である。
【００２８】
このような構成の電動機の負作動ブレーキにおいて、非磁性体であるアルミダイキャスト製の電動機フランジ５１を鋳造する際に内部に鋳込まれた磁性体の鋳物であるフィールドコア５２に、円周上に数カ所配置したカラー１２を介してボルト１３によって固定されたサイドプレート１４と、カラー１２により支持されたアーマチュア１５の間にはブレーキディスク１６が配置され、円周上に数カ所に配置したスプリング１７で押しつけられている。また、ブレーキディスク１６の内径は、スプライン加工が施されており、外径にスプライン加工を施したインナドライバ１８と回転方向に拘束されており、さらにインナドライバ１８は、キー１９と止めねじ２０によって電動機軸２１に固定され、電動機軸２１は軸受２２と止め輪２４により電動機フランジ５１に固定され、回転可能に支持されている。フィールドコア５２内に納められたコイル２３に通電し、フィールドコア５２が励磁されると、アーマチュア１５は前記スプリング１７の押しつけ力に打ち勝ってフィールドコア５２側に吸引され、ブレーキディスク１６が解放されブレーキは解除される。コイル２３の通電を切りフィールドコア５２を無励磁にすると、アーマチュア１５はスプリング１７の力でブレーキディスク１６を押しつけブレーキがかかる。
【００２９】
また、フィールドコア５２には、放射線状に複数のスリット５５が施されており、電動機フランジ５１を鋳造する際に、同時にフィールドコア５２を鋳込むため、スリット５５にアルミダイキャストが侵入し、電動機フランジ５１と一体のリブ５６を形成する。これにより電動機フランジ５１の電動機軸２１からのラジアル荷重に対する剛性が上がり、電動機フランジ５１の厚み５７をさらに薄くできるため、第１実施形態で開示した図１の負作動ブレーキと比較して、図示していない電動機後端から、電動機フランジ５１の取付面５８までの長さが短くなり、電動機を実際に組み付けた時の、実質的な電動機全長を短くすることが可能となる。
【００３０】
尚、本実施形態で開示したフィールドコア５２にスリット５５を形成する構成は、従来技術の図８に示すような単板ブレーキ方式の電動機の負作動ブレーキにおいても同様に適用可能である。
【００３１】
尚、本発明の実施形態では、電動機のフランジの材料を、アルミダイキャスト部材として説明したが、樹脂等他の非磁性部材も上記実施例と同様に適用可能である。また、フィールドコアを電動機フランジの鋳造時に一体成型した構造の電動機の負作動ブレーキへの本発明の適用について説明したが、電動機フランジにフィールドコアを圧入、焼バメ、接着等他の方法で結合した構造の電動機の負作動ブレーキへの本発明の適用も、上記実施例と同様に可能である。
【００３２】
【発明の効果】
磁性体の電動機フランジ内にフィールドコアおよびコイルを形成することにより、負作動ブレーキを組み込んだ電動機の負作動ブレーキにおいて、アーマチュアの内外径に大きく面取を施すことにより漏れ磁束を低減させるようにしたので、ブレーキ発生トルクを増加することが可能となる。
【００３３】
また、アルミダイキャスト製の電動機フランジにフィールドコアを一体に鋳造した負作動ブレーキにおいて、フィールドコアには放射線状に複数のスリットを設け、電動機フランジのラジアル荷重に対する剛性を上げるようにしたので、電動機フランジの肉厚を薄くすることができるようになり、電動機の負作動ブレーキの全長増加を抑えることができ、しいては電動機のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態における電動機の負作動ブレーキの横断面図である。
【図２】 本発明の第２実施形態における電動機の負作動ブレーキの横断面図である。
【図３】 本発明の第２実施形態における電動機の負作動ブレーキの一部を構成するフィールドコアの外形図である。
【図４】 従来技術における複板方式の電動機の負作動ブレーキの横断面図である。
【図５】 図４で示した従来技術における複板方式の電動機の負作動ブレーキを励磁したときに発生する磁束の様子を示した図である。
【図６】 従来技術における単板方式の電動機の負作動ブレーキの横断面図である。
【図７】 従来技術における複板方式の電動機の負作動ブレーキの横断面図である。
【図８】 従来技術における単板方式の電動機の負作動ブレーキの横断面図である。
【符号の説明】
１１ 電動機フランジ、１２ カラー（固定子素片）、１３ ボルト、１４ サイドプレート、１５ アーマチュア、１６ ブレーキディスク、１７ スプリング、１８ インナドライバ、１９ キー、２０ 止めねじ、２１ 電動機軸、２２ 軸受、２３ コイル、２４ 止め輪、２５ オイルシール、４１ 電動機フランジ、４２ フィールドコア、４３ 突起。

Claims (2)

1. 磁性体の電動機フランジと、
   前記電動機フランジを励磁するためのコイルと、
   前記コイルを励磁することにより前記電動機フランジに吸引されるアーマチュアと、
   前記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュアを前記電動機フランジから解放するためのスプリングと、
   電動機軸と回転方向に拘束され、前記アーマチュアを押しつけることにより制動トルクを発生するブレーキディスクと、
   を備えた電動機への通電が停止した場合に作動する電動機の負作動ブレーキにおいて、
   前記磁性体の電動機フランジの一部は、前記アーマチュアの内径又は外径に接近して存在し、
   前記アーマチュアは、径方向への漏れ磁束を低減するために、前記電動機フランジに接近した前記内径又は前記電動機フランジに接近した前記外径に面取を施したことを特徴とする、
   電動機の負作動ブレーキ。
2. 非磁性体の電動機フランジと、
   前記非磁性体の電動機フランジと一体に成形された磁性体のフィールドコアと、
   前記フィールドコアを励磁するためのコイルと、
   前記コイルを励磁することにより前記フィールドコアに吸引されるアーマチュアと、
   前記コイルが無励磁の場合に前記アーマチュアを前記フィールドコアから解放するためのスプリングと、
   電動機軸と回転方向に拘束され前記アーマチュアを押しつけることにより制動トルクを発生するブレーキディスクと、
   を備えた電動機への通電が停止した場合に作動する電動機の負作動ブレーキにおいて、
   前記磁性体のフィールドコアは放射状のスリットを備え、前記非磁性体の電動機フランジの、電動機軸からのラジアル荷重を受ける厚み部分に放射状に配置されたリブとリブ結合することを特徴とした、
   電動機の負作動ブレーキ。

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