JP5383579B2 - 電磁ブレーキ付き電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機本体と電磁ブレーキとを備えた無励磁作動形の電磁ブレーキを有する電動機に関する。

従来、固定子側に設けられた巻線埋設鉄心ヨーク、およびこの鉄心ヨークの励磁により吸引され可動するアーマチュアと、回転子側に設けられアーマチュアに押圧されて回転子の軸方向に可動する回転円板を具備する電磁ブレーキ付き電動機が知られている。

図２は、従来の電磁ブレーキ付き電動機１０２の要部縦断面図である。図２において、電動機本体１０の一端側には電磁ブレーキ１が設けられている。電動機本体１０は、ブラケット３に対して固定された固定子１１と、固定子１１内側に回転自在に配設された回転子１２とを有している。固定子１１は、固定子鉄心５と駆動コイル７とを有している。一方、回転子１２は、軸受６により回転自在に支持された回転軸２と、回転軸２の外周部に配設されたロータマグネット４とを有している。

電磁ブレーキ１は、センタハブ１ｃを介して回転軸２の軸方向に移動可能にはめ込まれた回転円板１ｄと、回転円板１ｄの一側面と対向して軸方向にのみ移動可能に設けられた円板状のアーマチュア１ｂと、アーマチュア１ｂを介して回転円板１ｄをその他側面と対向する制動円板１ｆに押しつけることにより制動作用を行う図示しない制動ばねと、電磁コイル１ｅが埋設され、この電磁コイル１ｅの励磁に伴い制動ばねの付勢力に抗してアーマチュア１ｂを吸引する環状の鉄心ヨーク１ａとを有している。

このような構成の電磁ブレーキ１は、電磁コイル１ｅを埋設した鉄心ヨーク１ａとアーマチュア１ｂとが閉回路を形成しており、小型化に対応した構成とすると鉄心ヨーク１ａの一部に磁気飽和が発生して、図２中矢印で示すように、鉄心ヨーク１ａとアーマチュア１ｂを囲むように矢印の経路で磁束が漏れ出す。このようにして電磁ブレーキ１からの漏れ磁束が発生し、この漏れ磁束がロータマグネット４に至ることになると、コギングトルクに悪影響が及ぶことがあった。

図３は、従来の改善された電磁ブレーキ付き電動機１０３の要部縦断面図である。上記のような漏れ磁束による問題を解消する方法として、図３に示すように、電磁ブレーキ１の鉄心ヨーク１ａに溝を２つ形成し、この外側の溝に主巻線１ｇを埋設し、内側の溝に副巻線１ｈを埋設し、主巻線１ｇと副巻線１ｈに流す電流の向きを相互に逆向きとなるようにすることで、電磁ブレーキ１の内側の回転軸２への漏洩磁界を低減させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平６−７４０６６号公報

しかしながら、上記従来の２つの溝に主巻線と副巻線を埋設する方法においては、両巻線の磁路断面積を確保する都合上、電磁ブレーキの鉄心ヨーク外径寸法が大きくなり、小型化に対応できないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構造にて効果的に、電磁ブレーキの励磁時のロータマグネットへの漏れ磁束を低減することができ、これにより安価で小型化することができ、また性能、品質ともに優れたものとすることができる無励磁作動形の電磁ブレーキ付き電動機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電磁ブレーキ付き電動機は、磁性材質の回転軸及び回転軸の外周部に配設されたロータマグネットを有する回転子と、回転子を囲繞し回転子を回転付勢する駆動コイルを有する固定子と、を具備する電動機本体と、回転軸に軸方向に移動可能にはめ込まれた回転円板と、回転円板の一側面と対向して軸方向にのみ移動可能に設けられた円板状のアーマチュアと、アーマチュアを介して回転円板をその他側面と対向する制動円板に押しつけることにより制動作用を行う付勢手段と、電磁コイルの励磁に伴い付勢手段の付勢力に抗してアーマチュアを吸引する環状の鉄心ヨークとを具備する電磁ブレーキとを備え、電磁コイルは、鉄心ヨークの外径側に巻装された主巻線と、鉄心ヨークの内径側に回転軸と向き合って巻装された副巻線とに分割され、主巻線と副巻線には、互いに逆方向となるように電流が流され、副巻線は、鉄心ヨーク、回転軸及びアーマチュアにより囲まれていることを特徴とする。

本発明によれば、電磁コイルは、鉄心ヨークの外径側に巻装された主巻線と、鉄心ヨークの内径側に回転軸と向き合って巻装された副巻線とに分割され、主巻線と副巻線には、互いに逆方向となるように電流が流され、副巻線は、鉄心ヨーク、回転軸及びアーマチュアにより囲まれているので、副巻線は、鉄心ヨークから回転軸を軽油してアーマチュアを通り鉄心ヨークに戻る磁気回路を形成する。これにより、電磁ブレーキの鉄心ヨークとアーマチュアから電動機本体のロータマグネットに流れる漏れ磁束を、副巻線の作る磁界により直接的に打ち消すことができるので、安価で小型、性能、品質ともに優れた電磁ブレーキ付き電動機とすることができる。

図１は、本発明にかかる電磁ブレーキ付き電動機の実施の形態の要部縦断面図である。 図２は、従来の電磁ブレーキ付き電動機の要部断面図である。 図３は、従来の他の電磁ブレーキ付き電動機の要部断面図である。

以下に、本発明にかかる電磁ブレーキ付き電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる電磁ブレーキ付き電動機の実施の形態の要部縦断面図である。本実施の形態の電磁ブレーキ付き電動機１０１においては、電動機本体１０と、その電動機本体１０の一端側に設けられた電磁ブレーキ１を有している。電動機本体１０は、ブラケット３に対して固定された固定子１１と、固定子１１内側に回転自在に配設された回転子１２とを有している。

固定子１１は、概略円筒状を成す固定子鉄心５と、この固定子鉄心５に巻回された駆動コイル７とを有している。一方、回転子１２は、軸受６により回転自在に支持された回転軸２と、回転軸２の外周部に配設された永久磁石でなるロータマグネット４とを有している。ブラケット３は、非磁性材料である例えばアルミにて作製されており、回転軸２は、磁性材料である例えば鋼にて作製されている。

電磁ブレーキ１は、回転軸２に嵌着したセンタハブ１ｃにより、回転軸２の軸方向に移動可能にはめ込まれた回転円板１ｄと、回転円板１ｄの一側面と対向して軸方向にのみ移動可能に設けられた円板状のアーマチュア１ｂと、アーマチュア１ｂを介して回転円板１ｄをその他側面と対向する制動円板１ｆに押しつけることにより制動作用を行う図示しない制動ばね（付勢手段）と、電磁コイル１ｅが巻装され、この電磁コイル１ｅの励磁に伴い制動ばねの付勢力に抗してアーマチュア１ｂを吸引する環状の鉄心ヨーク１ａとを有している。

そして、本実施の形態の電磁コイル１ｅは、鉄心ヨーク１ａの外径側に形成された溝内に巻装された主巻線１ｇと、鉄心ヨーク１ａの内周に、全周にわたって一段内径を大きくするように形成された切り欠き（段部）巻装された副巻線１ｈに分割されている。副巻線１ｈ、回転軸２が配置される空間を臨んで露呈し、回転軸２と向き合っている。そして、副巻線１ｈは、鉄心ヨーク１ａ、回転軸２及びアーマチュア１ｂにより囲まれて配置され、これらの部位に磁気回路を形成する。

動作を説明する。電磁ブレーキ１は、制動ばね（図示なし）でアーマチュア１ｂを介して回転円板１ｄをその他側面と対向する制動円板１ｆに押しつけることにより制動作用を行い、この状態で電磁コイル１ｅを励磁するとこれに伴うアーマチュア１ｂの電磁吸引力で制動ばねの付勢力に抗してアーマチュア１ｂが吸引され、これにより制動面が引き離されてブレーキが開放される。

図１において、電磁ブレーキ１から発生する磁束の流れを点線矢印で示している。電磁ブレーキ１が励磁されると、上記のように、鉄心ヨーク１ａにアーマチュア１ｂが吸引され、回転円板１ｄは制動円板１ｆとの拘束を解かれブレーキが釈放される。本実施の形態によれば、電磁コイル１ｅを主巻線１ｇと副巻線１ｈに分割し、鉄心ヨーク１ａの内径側に切り欠きを設け、そこに副巻線１ｈを配置し、この副巻線１ｈには主巻線１ｇとは逆方向の向きに通電する。この状態においては、電磁ブレーキ１から発生する漏れ磁束の多くは、図１に矢印で示すように、回転軸２へ流れ、そこからアーマチュア１ｂを通って鉄心ヨーク１ａに戻る。これにより、回転軸２を通ってロータマグネット４へ進む磁束は激減し、漏れ磁束の影響を低減させることができる。

また、副巻線１ｈの作る磁界は回転軸２を直接の磁路としているため、副巻線１ｈの巻数は主巻線１ｇの巻数よりも少ない巻数で上述の効果を得ることができる。すなわち、副巻線１ｈの巻数は、主巻線１ｇの励磁によりロータマグネット４に発生する漏洩磁界が、副巻線１ｈの作る磁界により打ち消されて消滅し、ほぼ無くなるような巻数となっている。そして、ロータマグネット４に流れる漏れ磁束を、副巻線１ｈの作る磁界により直接的に打ち消すことができるので、小型な鉄心ヨーク外径寸法にてロータマグネット４への漏洩磁束を小さくできる。

以上のように、本実施の形態の電磁ブレーキ付き電動機１０１においては、電磁コイル１ｅは、鉄心ヨーク１ａの外径側に巻装された主巻線１ｇと、鉄心ヨーク１ａの内径側に回転軸２と向き合って巻装された副巻線１ｈとに分割され、主巻線１ｇと副巻線１ｈには、互いに逆方向となるように電流が流され、副巻線１ｈは、鉄心ヨーク１ａ、回転軸２及びアーマチュア１ｂにより囲まれているので、副巻線１ｈは、鉄心ヨーク１ａから回転軸２を経由してアーマチュア１ｂを通り鉄心ヨーク１ａに戻る磁気回路を形成する。これにより、電磁ブレーキ１の鉄心ヨーク１ａとアーマチュア１ｂから電動機本体１０のロータマグネット４に流れる漏れ磁束を、副巻線１ｈの作る磁界により直接的に打ち消すことができるので、安価で小型、性能、品質ともに優れた電磁ブレーキ付き電動機とすることができる。

以上のように、本発明にかかる電磁ブレーキ付き電動機は、各種産業用機器に使用される電磁ブレーキ付き電動機に有用であり、特にロボットやＮＣ工作機械の駆動源として使用される電磁ブレーキ付き電動機モータに適している。

１ 電磁ブレーキ
１ａ 鉄心ヨーク
１ｂ アーマチュア
１ｃ センタハブ
１ｄ 回転円板
１ｅ 電磁コイル
１ｆ 制動円板
１ｇ 主巻線
１ｈ 副巻線
２ 回転軸
３ ブラケット
４ ロータマグネット
５ 固定子鉄心
６ 軸受
７ 駆動コイル
１０ 電動機本体
１１ 固定子
１２ 回転子
１０１，１０２，１０３ 電磁ブレーキ付き電動機

Claims (3)

1. 磁性材質の回転軸及び前記回転軸の外周部に配設されたロータマグネットを有する回転子と、前記回転子を囲繞し前記回転子を回転付勢する駆動コイルを有する固定子と、を具備する電動機本体と、
   前記回転軸に軸方向に移動可能にはめ込まれた回転円板と、前記回転円板の一側面と対向して軸方向にのみ移動可能に設けられた円板状のアーマチュアと、前記アーマチュアを介して前記回転円板をその他側面と対向する制動円板に押しつけることにより制動作用を行う付勢手段と、電磁コイルの励磁に伴い前記付勢手段の付勢力に抗して前記アーマチュアを吸引する環状の鉄心ヨークと、を具備する電磁ブレーキとを備え、
   前記電磁コイルは、前記鉄心ヨークの外径側に巻装された主巻線と、前記鉄心ヨークの内径側に前記回転軸と向き合って巻装された副巻線とに分割され、
   前記主巻線と前記副巻線には、互いに逆方向となるように電流が流され、
   前記副巻線は、前記鉄心ヨーク、前記回転軸及びアーマチュアにより囲まれている
   ことを特徴とする電磁ブレーキ付き電動機。
2. 前記鉄心ヨークは内周部に、全周にわたって一段内径を大きくする段部を形成し、
   前記副巻線は前記段部に巻装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ付き電動機。
3. 前記副巻線の巻数は、前記主巻線の励磁により前記ロータマグネットに発生する漏洩磁界が、前記副巻線の作る磁界により打ち消されて消滅する巻数となっている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁ブレーキ付き電動機。

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