JP4296346B2 - Electromagnetic braking device - Google Patents

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Description

本発明は、制御系に組み込まれて使用されるのに好適な電磁制動装置に関するものである。     The present invention relates to an electromagnetic braking device suitable for use in a control system.

従来、電磁制動装置として、磁性粉体を用いたブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の電磁制動装置１は、図２に示されるように、磁極２と、該磁極２内の凹部に収納されている励磁コイル３と、磁性体からなるロータ４と、非磁性体からなる遮断リング５と、ステータ６とロータ４との隙間に封入された磁性粉体７とを備えている。この装置を用いてブレーキ動作を行うには、ロータ４が回転している状態において、励磁コイル３を励磁させることにより、破線で示すように、磁極２，ロータ４及びステータ６を結ぶ経路が形成され、磁性粉体７を介してロータ４経由で入力軸８に制動力が加わりブレーキ動作するものである。
実用新案登録第２５９４８４０号公報 Conventionally, a brake using magnetic powder is known as an electromagnetic braking device (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 2, the electromagnetic braking device 1 described in Patent Document 1 includes a magnetic pole 2, an excitation coil 3 housed in a recess in the magnetic pole 2, a rotor 4 made of a magnetic material, A blocking ring 5 made of a magnetic material and a magnetic powder 7 sealed in a gap between the stator 6 and the rotor 4 are provided. In order to perform a braking operation using this device, a path connecting the magnetic pole 2, the rotor 4 and the stator 6 is formed by exciting the exciting coil 3 while the rotor 4 is rotating, as shown by a broken line. Then, a braking force is applied to the input shaft 8 via the rotor 4 via the magnetic powder 7 to perform a braking operation.
Utility Model Registration No. 2594840

しかしながら、特許文献１に示された電磁制動装置１では、制動時における磁ステータ６と磁性粉体７とによる摩擦力によって熱が発生する。そして、この摩擦力による熱によってステータ６が過熱され、ロータ４内部に熱がこもってしまう。したがって、この熱により、ブレーキ性能を低下させるおそれがある。   However, in the electromagnetic braking device 1 disclosed in Patent Document 1, heat is generated by the frictional force generated by the magnetic stator 6 and the magnetic powder 7 during braking. The stator 6 is overheated by the heat generated by the frictional force, and heat is trapped inside the rotor 4. Therefore, the brake performance may be reduced by this heat.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ブレーキ性能を簡易かつ効率的に向上させることができる電磁制動装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an electromagnetic braking device capable of improving braking performance simply and efficiently.

上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、励磁コイルを収納した円環状の磁極、該磁極の半径方向内方に隙間をあけて配された磁性材料からなる内部ステータ部、及び、前記磁極と内部ステータ部とを連結し、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるブラケットを有するステータと、該ステータに軸受を介して回転自在に支持される入力軸に固定されるとともに前記隙間に挿入される円筒状の磁性体部分を有するロータと、該ロータの磁性体部分と前記内部ステータ部との隙間部に封入される磁性粉体と、前記ロータの前記磁性体部分の先端に固定された側板と、該側板と前記ステータの前記内部ステータ部との間に設けられ、前記隙間部に封入された前記磁性粉体の外部漏出を規制するメタルシールとを備え、前記内部ステータ部は、前記磁極と前記隙間をあけた位置から径方向内方に延設される部分を有するとともに、当該部分の径方向内方側において、前記ロータの前記磁性体部分の先端が位置する側に軸方向に向かって張り出し、さらにその張り出した部分の先端には径方向外方に向かって突出する部分が形成されており、前記側板は、前記メタルシールを介して前記内部ステータ部の前記径方向外方に向かって突出する部分と軸方向で当接するようにしている電磁制動装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The invention according to claim 1 is an annular magnetic pole containing an exciting coil, an internal stator portion made of a magnetic material arranged with a gap inward in the radial direction of the magnetic pole, and the magnetic pole and the internal stator portion. And a stator having a bracket made of aluminum or an aluminum alloy, and a cylindrical magnetic portion fixed to an input shaft rotatably supported by the stator via a bearing and inserted into the gap A rotor, a magnetic powder sealed in a gap between the magnetic part of the rotor and the internal stator part, a side plate fixed to a tip of the magnetic part of the rotor, the side plate and the stator It is provided between the inner stator portion, and a metal seal for restricting the external leakage of the magnetic powder sealed in the gap portion, the inner stator part, the said pole It has a part extending radially inward from the position where it is spaced, and on the radially inward side of the part, it projects toward the axial direction on the side where the tip of the magnetic part of the rotor is located Further, a protruding portion is formed at the tip of the projecting portion outward in the radial direction, and the side plate protrudes outward in the radial direction of the internal stator portion through the metal seal. An electromagnetic braking device is provided that is in axial contact with a portion to be operated .

この発明によれば、制動時において、励磁コイルを励磁させると、磁路が磁極からロータの磁性体部分を貫通し、内部ステータ部を通過して形成される。これにより、隙間部における磁性粉体が磁力によって固体化されるので、回転しているロータがステータに対して固定されように制動力が作用する。この場合において、ロータの回転エネルギが熱に変換されるため、ロータの内部に配置されている内部ステータ部には過大な発熱が発生することになる。しかし、この発明によれば、内部ステータ部に生じた熱は、ブラケットがアルミニウムまたはアルミニウム合金であるため、ブラケットを介して効率的に外部に放散される。その結果、内部ステータ部の過熱によるブレーキ性能の低下を防ぐことが可能となる。   According to the present invention, when the exciting coil is excited during braking, the magnetic path is formed from the magnetic pole through the magnetic part of the rotor and through the internal stator. As a result, the magnetic powder in the gap is solidified by the magnetic force, so that a braking force acts so that the rotating rotor is fixed to the stator. In this case, since the rotational energy of the rotor is converted into heat, excessive heat generation occurs in the internal stator portion disposed inside the rotor. However, according to the present invention, heat generated in the internal stator portion is efficiently dissipated to the outside through the bracket because the bracket is made of aluminum or an aluminum alloy. As a result, it is possible to prevent a decrease in brake performance due to overheating of the internal stator portion.

以上説明したように、本発明に係る電磁制動装置によれば、制動時においてステータに熱が発生した場合においても、その熱を簡易な構成により外部に放散させることが可能となる。したがって、発熱によるブレーキ性能の低下を防ぐことができる。   As described above, according to the electromagnetic braking device of the present invention, even when heat is generated in the stator during braking, the heat can be dissipated to the outside with a simple configuration. Therefore, it is possible to prevent a decrease in brake performance due to heat generation.

本発明の一実施形態に係る電磁パウダーブレーキについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る電磁パウダーブレーキ１０は、図１に示されるように、ステータ２０と、ロータ３０とを備えている。
前記ステータ２０は、円環状に形成された磁極２１と、この磁極２１の半径方向内方に隙間を形成して配置された内部ステータ部２２と、前記磁極２１の軸方向の両端面に固定される第１ブラケット２３及び第２ブラケット（ブラケット）２４と、該第２ブラケット２４と前記内部ステータ部２２とを連結するボス（ブラケット）２５とを備えている。図中符号ａは、第１ブラケット２３を磁極２１に固定するボルト、符号ｂは第２ブラケット２４を磁極２１に固定するボルト、符号ｃは第２ブラケット２４とボス２５とを固定するボルトをそれぞれ示している。 An electromagnetic powder brake according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the electromagnetic powder brake 10 according to the present embodiment includes a stator 20 and a rotor 30.
The stator 20 is fixed to an annular magnetic pole 21, an internal stator portion 22 arranged with a gap inward in the radial direction of the magnetic pole 21, and both axial end faces of the magnetic pole 21. A first bracket 23 and a second bracket (bracket) 24, and a boss (bracket) 25 that connects the second bracket 24 and the internal stator portion 22. In the figure, symbol a is a bolt for fixing the first bracket 23 to the magnetic pole 21, symbol b is a bolt for fixing the second bracket 24 to the magnetic pole 21, and symbol c is a bolt for fixing the second bracket 24 and the boss 25. Show.

前記磁極２１は、半径方向内方に全周にわたって開口する開口部２６を有している。磁極２１内部には励磁コイル２７が配置されている。符号Ｌは、励磁コイル２７に通電するための電源につなげられるリード線を示している。本実施形態に係る電磁制動装置１０においては、前記内部ステータ２２が磁性材料により構成され、第２ブラケット２４及びボス２５がアルミニウムにより構成されている。アルミニウムとしては純粋なアルミニウムに限定されるものではなく、必要な強度を達成するように適宜他の材料を混合してなるアルミニウム合金も含まれ、その熱伝導率は、例えば、鉄に比べて、約４倍程度である。   The magnetic pole 21 has an opening 26 that opens radially inward over the entire circumference. An exciting coil 27 is disposed inside the magnetic pole 21. Reference symbol L indicates a lead wire connected to a power source for energizing the exciting coil 27. In the electromagnetic braking device 10 according to the present embodiment, the internal stator 22 is made of a magnetic material, and the second bracket 24 and the boss 25 are made of aluminum. Aluminum is not limited to pure aluminum, but also includes aluminum alloys that are appropriately mixed with other materials to achieve the required strength, and its thermal conductivity is, for example, compared to iron, About 4 times.

前記ロータ３０は、前記第１ブラケット２３に軸受３１を介して回転自在に支持された入力軸３２と、該入力軸３２の一端に固定され、磁極２１，前記第１ブラケット２３，第２ブラケット２４及びボス２５により込まれた空間内に配置されるロータ本体３３とを備えている。ロータ本体３３は、前記磁極２１と内部ステータ部２２との間の前記隙間に挿入状態に配された円筒状部分３４と、該円筒状部分３４を前記入力軸３２に固定する連結部３５とから一体的に構成されている。円筒状部分３４は、２つの磁性体部分３６と、これらの磁性体部分３６の中間に全周にわたって配された非磁性体からなる遮断リング３７とから構成されている。遮断リング３７は、前記磁極２１の開口部２６に対向する位置に配置されている。また、磁性体部分３６は、前記磁極２１の内面に微小間隙をあけて対向する位置に配置されている。   The rotor 30 is rotatably supported by the first bracket 23 via a bearing 31 and is fixed to one end of the input shaft 32. And a rotor main body 33 disposed in a space inserted by the boss 25. The rotor body 33 includes a cylindrical portion 34 that is inserted in the gap between the magnetic pole 21 and the internal stator portion 22, and a connecting portion 35 that fixes the cylindrical portion 34 to the input shaft 32. It is constructed integrally. The cylindrical portion 34 is composed of two magnetic body portions 36 and a blocking ring 37 made of a non-magnetic body that is disposed between the magnetic body portions 36 over the entire circumference. The blocking ring 37 is disposed at a position facing the opening 26 of the magnetic pole 21. The magnetic part 36 is disposed at a position facing the inner surface of the magnetic pole 21 with a minute gap.

前記内部ステータ部２２とロータ３０の磁性体部分３６との間には微小空隙部３８が形成され、該微小空隙部３８には磁性粉体３９が封入されている。これにより、励磁コイル２７に通電すると、励磁コイル２７により磁束が発生し、破線ｅに示すように、磁極２１から磁性体部分３６を貫通し、内部ステータ部２２を通り、再び磁性体部分３６を貫通し磁極２１に戻る磁路を形成するようになっている。
前記ロータ３０には、ボルトｃにより円筒状部分３４の先端に側板２８が固定されている。側板２８の半径方向内方には、前記内部ステータ２２の表面との間にメタルシールが形成されており、これにより、磁性粉体３９が外部に漏出しないようになっている。 A minute gap 38 is formed between the inner stator portion 22 and the magnetic part 36 of the rotor 30, and magnetic powder 39 is enclosed in the minute gap 38. As a result, when the excitation coil 27 is energized, a magnetic flux is generated by the excitation coil 27 and passes through the magnetic part 36 from the magnetic pole 21 as shown by the broken line e, passes through the internal stator part 22, and passes through the magnetic part 36 again. A magnetic path that penetrates and returns to the magnetic pole 21 is formed.
A side plate 28 is fixed to the tip of the cylindrical portion 34 by a bolt c on the rotor 30. A metal seal is formed on the inner side in the radial direction of the side plate 28 between the side plate 28 and the surface of the internal stator 22, thereby preventing the magnetic powder 39 from leaking outside.

このように構成された本実施形態に係る電磁制動装置の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る電磁制動装置１０を用いてブレーキを作動させるには、まず、励磁コイル２７を通電し、励磁コイル２７を励磁させる。これにより、磁路が磁極２１からロータ３０の磁性体部分３６を貫通し、磁性粉体３９を介して内部ステータ部２２を通過して形成される。磁路の途中に配置されている隙間部には磁性粉体３９が封入されているので、磁性粉体３９が磁力によって固体化され、回転しているロータ３０がステータ２０に対して固定されるように制動力が作用する。そして、この制動力によって電磁制動装置１０が入力軸３２の回転を停止させる。 The operation of the electromagnetic braking device according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to operate the brake using the electromagnetic braking device 10 according to the present embodiment, first, the excitation coil 27 is energized to excite the excitation coil 27. Accordingly, a magnetic path is formed from the magnetic pole 21 through the magnetic part 36 of the rotor 30 and passing through the internal stator portion 22 via the magnetic powder 39. Since the magnetic powder 39 is sealed in the gap portion arranged in the middle of the magnetic path, the magnetic powder 39 is solidified by magnetic force, and the rotating rotor 30 is fixed to the stator 20. Thus, the braking force acts. Then, the electromagnetic braking device 10 stops the rotation of the input shaft 32 by this braking force.

この制動力が作用する際には、ロータ３０の回転エネルギが熱エネルギに変換される。このため、磁性粉体３９及びその周辺において発熱する。特に、ロータ本体３３の内部に配されている内部ステータ部２２にも発熱が生ずるが、この発生した熱は、内部ステータ部２２に連結されている第２ブラケット２４及びボス２５を介して外部に放散されることになる。   When this braking force is applied, the rotational energy of the rotor 30 is converted into thermal energy. For this reason, heat is generated in the magnetic powder 39 and its periphery. In particular, heat is also generated in the internal stator portion 22 disposed inside the rotor body 33. This generated heat is externally transmitted through the second bracket 24 and the boss 25 connected to the internal stator portion 22. Will be dissipated.

この場合において、本実施形態に係る電磁制動装置１０によれば、第２のブラケット２４及びボス２５が、熱伝導性の良好なアルミニウムにより構成されているので、制動時における内部ステータ部２２において発生した熱を効率良く外部へ伝えて放散させることが可能となる。したがって、ロータ本体３３の内部に配置されている内部ステータ部２２においても発生した熱がその場所に留まることなく効率良く放散されるので、回転エネルギから熱エネルギへの変換が阻害されることなく、効率良く行われる。   In this case, according to the electromagnetic braking device 10 according to the present embodiment, the second bracket 24 and the boss 25 are made of aluminum having a good thermal conductivity, and thus are generated in the internal stator portion 22 during braking. Heat can be efficiently transferred to the outside and dissipated. Therefore, since the heat generated also in the internal stator portion 22 arranged inside the rotor body 33 is efficiently dissipated without staying at the place, the conversion from rotational energy to thermal energy is not hindered. It is done efficiently.

この発明の一実施形態に係る電磁制動装置を示す半部縦断正面図である。It is a half vertical front view which shows the electromagnetic braking device which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の電磁制動装置を示す半部縦断正面図である。It is a half vertical front view which shows the conventional electromagnetic braking device.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電磁制動装置
２０ ステータ
２１ 磁極
２２ 内部ステータ部
２４ 第２ブラケット（ブラケット）
２５ ボス（ブラケット）
２７ 励磁コイル
３０ ロータ
３１ 軸受
３２ 入力軸
３９ 磁性粉体

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electromagnetic braking device 20 Stator 21 Magnetic pole 22 Internal stator part 24 2nd bracket (bracket)
25 Boss (bracket)
27 Excitation coil 30 Rotor 31 Bearing 32 Input shaft 39 Magnetic powder

Claims (1)

励磁コイルを収納した円環状の磁極、該磁極の半径方向内方に隙間をあけて配された磁性材料からなる内部ステータ部、及び、前記磁極と内部ステータ部とを連結し、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるブラケットを有するステータと、
該ステータに軸受を介して回転自在に支持される入力軸に固定されるとともに前記隙間に挿入される円筒状の磁性体部分を有するロータと、
該ロータの磁性体部分と前記内部ステータ部との隙間部に封入される磁性粉体と、
前記ロータの前記磁性体部分の先端に固定された側板と、
該側板と前記ステータの前記内部ステータ部との間に設けられ、前記隙間部に封入された前記磁性粉体の外部漏出を規制するメタルシールとを備え、
前記内部ステータ部は、前記磁極と前記隙間をあけた位置から径方向内方に延設される部分を有するとともに、当該部分の径方向内方側において、前記ロータの前記磁性体部分の先端が位置する側に軸方向に向かって張り出し、さらにその張り出した部分の先端には径方向外方に向かって突出する部分が形成されており、
前記側板は、前記メタルシールを介して、前記内部ステータ部の前記径方向外方に向かって突出する部分と軸方向で当接するようにしていることを特徴とする電磁制動装置。 An annular magnetic pole containing an exciting coil, an internal stator part made of a magnetic material arranged with a gap inward in the radial direction of the magnetic pole, and connecting the magnetic pole and the internal stator part, aluminum or an aluminum alloy A stator having a bracket comprising:
A rotor having a cylindrical magnetic body portion fixed to an input shaft rotatably supported by the stator via a bearing and inserted into the gap;
Magnetic powder sealed in a gap between the magnetic part of the rotor and the internal stator,
A side plate fixed to the tip of the magnetic part of the rotor;
A metal seal that is provided between the side plate and the internal stator portion of the stator and regulates external leakage of the magnetic powder enclosed in the gap portion ;
The internal stator portion has a portion extending radially inward from a position where the gap is formed with the magnetic pole, and a tip of the magnetic body portion of the rotor is located radially inward of the portion. A portion projecting in the axial direction on the side where it is located , and a portion projecting outward in the radial direction is formed at the tip of the projecting portion ,
The electromagnetic brake device according to claim 1, wherein the side plate is in axial contact with a portion of the internal stator portion protruding outward in the radial direction through the metal seal.
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