JP5810062B2

JP5810062B2 - Electromagnetic brake

Info

Publication number: JP5810062B2
Application number: JP2012232711A
Authority: JP
Inventors: 敏兼金木
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2032-10-22
Also published as: JP2014084911A

Description

本発明は、軸方向寸法を縮小し、かつ製造が容易な電磁ブレーキに関する。 The present invention relates to an electromagnetic brake that has a reduced axial dimension and is easy to manufacture.

一般に、ＡＣサーボモータの普及や安全性が重視されるのに伴い、無励磁作動型のブレーキ／クラッチの需要が増えつつあり、その中の電磁石組立体のヨークの部分に永久磁石を組み込んだ永久磁石型のものは、下記に示すような特徴を有することから広く利用されている。
１）ばね式のものに比較して小形で制動トルクが大きく応答性がよい。
２）コイルの励磁状態での電流（電圧）の大きさを調整することにより保持トルクを制御できる。
３）ブレーキ解放時の通電極性と逆の電圧をコイルに印加すれば、永久磁石の磁束と電磁コイルの磁束とが重合して定格トルク以上の制動トルクを発生させることができる。
４）放熱特性に優れ、スリップサービスが出来、トルク容量が大きい。 In general, with the emphasis on the spread and safety of AC servo motors, the demand for non-excitation actuated brakes / clutches is increasing, and permanent magnets with permanent magnets incorporated in the yoke part of the electromagnet assembly are included. The magnet type is widely used because it has the following characteristics.
1) Compared to the spring type, it is small and has a large braking torque and good response.
2) The holding torque can be controlled by adjusting the magnitude of the current (voltage) when the coil is excited.
3) If a voltage opposite to the energization polarity when the brake is released is applied to the coil, the magnetic flux of the permanent magnet and the magnetic flux of the electromagnetic coil are superposed to generate a braking torque greater than the rated torque.
4) Excellent heat dissipation, slip service, and large torque capacity.

従来、この種の永久磁石型のブレーキとしては、永久磁石を、電磁石組立体側に設け、しかも従来の永久磁石はマグネット組立体(電磁石組立体)の構成上から軸方向に着磁されるため軸方向寸法(L)が過大になるなどの問題点があった。 Conventionally, as this type of permanent magnet type brake, a permanent magnet is provided on the electromagnet assembly side, and the conventional permanent magnet is magnetized in the axial direction from the configuration of the magnet assembly (electromagnet assembly). There were problems such as excessive directional dimensions (L).

そこで、アーマチュア組立体内に環状または円周方向に複数に分割された強力で薄型の永久磁石を配置するようにした先行技術が知られている（特許文献１参照）。
また、特許文献１のアーマチュアの解放動作が不安定という問題を解決するために、バイパスギャップを設けた先行技術が知られている（特許文献２参照）。 Therefore, there is known a prior art in which a strong and thin permanent magnet divided into a plurality of rings or in a circumferential direction is arranged in an armature assembly (see Patent Document 1).
Further, in order to solve the problem that the armature releasing operation of Patent Document 1 is unstable, a prior art provided with a bypass gap is known (see Patent Document 2).

特許文献１に開示された技術を図１０（Ａ）、（Ｂ）によって説明すると、磁性体製のアーマチュア組立体１００は、回転軸１０１に設けられたスプラインハブ１０２のスプライン１０２ａに結合して回転軸１０１に対して軸方向に移動可能に装着されている。このスプライン１０２ａと、アーマチュア組立体１００との間には、ばねプレート１０４が配置され、アーマチュア組立体１００は常時、制動状態から解放される方向（図で左方）に押圧されている。一方、アーマチュア組立体１００に対向して軸方向の図示右側に静止体に固定して配置されたマグネット組立体１０３は、磁性体製でアウタポールＰｏと、インナポールＰｉと、これらを連結する底部１０５ｂとを有し、断面形状が底付き２重円筒状のヨーク１０５と、このヨーク１０５の前記アーマチュア組立体１００に対向する側のアウタポールＰｏとインナポールＰｉとの間の空隙内１０５ａに電磁コイル１０６が配置されている。 The technique disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 10A and 10B. An armature assembly 100 made of a magnetic material is coupled to a spline 102a of a spline hub 102 provided on a rotary shaft 101 and rotated. The shaft 101 is mounted so as to be movable in the axial direction. A spring plate 104 is disposed between the spline 102a and the armature assembly 100, and the armature assembly 100 is constantly pressed in a direction (leftward in the figure) to be released from the braking state. On the other hand, the magnet assembly 103, which is fixed to the stationary body on the right side in the figure in the axial direction so as to face the armature assembly 100, is made of a magnetic material and has an outer pole Po, an inner pole Pi, and a bottom portion 105b for connecting them. And an electromagnetic coil 106 in a gap 105a between the outer pole Po and the inner pole Pi on the side of the yoke 105 facing the armature assembly 100. Is arranged.

アーマチュア組立体１００は、環状のアーマチュア１０７と、アーマチュア１０７の側面に形成された軸方向の溝１０８に内装された環状の永久磁石１０９とで構成されている。マグネット組立体１０３に対向する永久磁石１０９の軸方向内側には溝１０８よりも幅の狭いバイパスギャップ１１０が設けられている。
永久磁石１０９は、径方向に着磁されており、マグネット組立体１０３の電磁コイル１０６に通電しない状態では、永久磁石１０９の磁束φｍによりアーマチュア組立体１００がマグネット組立体１０３に吸着して一定の制動トルクを発生する。一方、マグネット組立体１０３の電磁コイル１０６に通電して所定の電流を流すと、永久磁石１０９の磁束φｍと大きさが等しく方向が逆の磁束φｃが発生し、永久磁石１０９の磁束φｍを打ち消すので、ばねプレート１０４の反発手段の反発力でアーマチュア組立体１００はマグネット組立体１０３との吸着から解放され、ブレーキトルクは零となる。また、φｍ＞φｃの範囲で調整して通電することで、無励磁作動型電磁ブレーキと同様に、トルクを制御することができる。 The armature assembly 100 is composed of an annular armature 107 and an annular permanent magnet 109 housed in an axial groove 108 formed on the side surface of the armature 107. A bypass gap 110 narrower than the groove 108 is provided on the axially inner side of the permanent magnet 109 facing the magnet assembly 103.
The permanent magnet 109 is magnetized in the radial direction, and in a state where the electromagnetic coil 106 of the magnet assembly 103 is not energized, the armature assembly 100 is attracted to the magnet assembly 103 by the magnetic flux φm of the permanent magnet 109 and is fixed. Generate braking torque. On the other hand, when a predetermined current is passed through the electromagnetic coil 106 of the magnet assembly 103, a magnetic flux φc having the same magnitude as the magnetic flux φm of the permanent magnet 109 and in the opposite direction is generated, thereby canceling out the magnetic flux φm of the permanent magnet 109. Therefore, the armature assembly 100 is released from the adsorption with the magnet assembly 103 by the repulsive force of the repulsive means of the spring plate 104, and the brake torque becomes zero. Further, by adjusting and energizing in the range of φm> φc, the torque can be controlled similarly to the non-excitation operation type electromagnetic brake.

特開平７ー１９７９６５号公報（特許第３２１８８３３号公報）Japanese Patent Laid-Open No. 7-197965 (Japanese Patent No. 3218833) 特開平７ー２５９９０５号公報（特許第３０８２５６５号公報）Japanese Patent Laid-Open No. 7-259905 (Japanese Patent No. 3082565)

前記のような従来技術によると、アーマチュア１０７の側面に形成した軸方向の溝１０８に環状の永久磁石１０９を内装するため、アーマチュア１０７の溝１０８の内周面の仕上げに精度を必要とし、かつ着磁された永久磁石１０９の組付け作業が厄介であった。
また、溝１０８の先に幅の狭いバイパスギャップ１１０を設けるため、加工が厄介であった。またアーマチュア１０７を製造するためには、鉄などの磁性材で厚みの薄い円筒状のアーマチュア１０７の片側平面に永久磁石１０９が入るリング状の溝加工を施し、その溝１０８の底部に更に溝１０８の幅より狭い幅でバイパス用の溝１０８ａ加工を施したのち、銅などの非磁性材でバイパス用の溝１０８ａをブレージング(ロー付け)して固定し直す必要がある。そして、加工された溝１０８に嵌合できるように、永久磁石１０９をリング状寸法に仕上げた後、溝１０８内に接着する必要があった。1つのリング状の磁石ではなく、分割された複数の円弧状をした磁石の場合も同様である。
このような、アーマチュア１０７の溝１０８の幅に合わせて、薄いリング状の永久磁石１０９の内周面と外周面を研削加工などにより、高精度に仕上げる必要があり、コストアップに繋がっていた。
アーマチュア１０７のバイパスギャップ１１０に銅を流し込んだ後に、溝１０８ａからはみ出した銅を取り除く仕上げ加工が必要で、コストアップに繋がっている。
永久磁石１０９はラジアル方向に着磁されている必要があるため、着磁された永久磁石１０９を固定する必要がある。
バイパスギャップ１１０を空隙にした場合は、リング状永久磁石１０９の内面と外面に、それぞれ鉄などの磁性材料からなるリング状の部品を接着材等により固定してアーマチュア組立体１００を構成することになるが、永久磁石１０９が着磁されているため、接着後にアーマチュア組立体１００の端面の平面度を出すための仕上げ加工を施すことができない。(切粉がバイパスギャップに入ってしまう)。個々の部品を高精度に仕上げ、仕上げ加工を不要としてもアーマチュアが磁化されているため、バイパスギャップ溝に鉄粉などが入り込む可能性があり、扱いに注意が必要になる。 According to the prior art as described above, since the annular permanent magnet 109 is housed in the axial groove 108 formed on the side surface of the armature 107, accuracy is required for finishing the inner peripheral surface of the groove 108 of the armature 107, and The work of assembling the magnetized permanent magnet 109 is troublesome.
Further, since the narrow bypass gap 110 is provided at the tip of the groove 108, the processing is troublesome. In order to manufacture the armature 107, a ring-shaped groove into which the permanent magnet 109 is inserted is applied to one side plane of a thin cylindrical armature 107 made of a magnetic material such as iron, and a groove 108 is further formed at the bottom of the groove 108. After the bypass groove 108a has been processed with a width narrower than the width, the bypass groove 108a needs to be brazed and brazed with a nonmagnetic material such as copper. Then, after the permanent magnet 109 is finished in a ring shape so that it can be fitted into the processed groove 108, it is necessary to bond it in the groove 108. The same applies to a plurality of divided arc-shaped magnets instead of a single ring-shaped magnet.
In accordance with the width of the groove 108 of the armature 107, it is necessary to finish the inner and outer peripheral surfaces of the thin ring-shaped permanent magnet 109 with high precision by grinding or the like, leading to an increase in cost.
After pouring copper into the bypass gap 110 of the armature 107, it is necessary to finish the copper protruding from the groove 108a, which leads to an increase in cost.
Since the permanent magnet 109 needs to be magnetized in the radial direction, the magnetized permanent magnet 109 needs to be fixed.
When the bypass gap 110 is an air gap, the armature assembly 100 is configured by fixing ring-shaped parts made of a magnetic material such as iron to the inner surface and the outer surface of the ring-shaped permanent magnet 109 with an adhesive or the like. However, since the permanent magnet 109 is magnetized, it is impossible to perform a finishing process for obtaining the flatness of the end face of the armature assembly 100 after bonding. (Chips enter the bypass gap). Even if the individual parts are finished with high accuracy and the finishing process is not required, the armature is magnetized, so iron powder or the like may enter the bypass gap groove, and handling is necessary.

本発明は、軸方向寸法を縮小し、かつ製造が容易な電磁ブレーキを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic brake that has a reduced axial dimension and is easy to manufacture.

本発明は、上記課題を解決するため、外周壁と内周壁を同心状に形成して環状空隙部を形成したヨークを静止体に固定し、前記環状空隙部に電磁コイルを収容して電磁石組立体を構成し、この電磁石組立体の前記環状空隙部に対向してアーマチュア組立体を前記電磁石組立体に対して接離可能に配置すると共に、該アーマチュア組立体を前記電磁石組立体の軸線上に挿通した回転軸に一体的に設け、かつ該アーマチュア組立体を前記電磁石組立体から引き離す方向に付勢する反発手段を設け、前記アーマチュア組立体内に配置された永久磁石によって、前記電磁石組立体が励磁されない状態では、前記アーマチュア組立体を前記反発手段の反発力に抗して前記電磁石組立体に吸着させて制動するとともに、前記電磁石組立体が励磁されると前記永久磁石の磁束を打ち消す磁力が発生し、前記反発手段の付勢力によりアーマチュア組立体を解放して制動を解除する電磁ブレーキにおいて、前記アーマチュア組立体を、環状の磁性体を軸方向に分割したアーマチュア要素と、これらアーマチュア要素相互間に配置され、軸方向に着磁された環状に構成した永久磁石と、前記永久磁石が介在しないアーマチュア要素相互間に設けられた空隙または非磁性体とで構成し、
前記アーマチュア要素の一方を、軸方向に大径部と小径部を有する環状体Ａで構成し、
前記アーマチュア要素の他方を、内周面が前記小径部に嵌合し、
外周面が前記大径部に合致する環状体Ｂで構成し、
前記環状体Ａと環状体Ｂとで前記永久磁石を軸方向に挟持した
ことにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention fixes an yoke having an outer peripheral wall and an inner peripheral wall formed concentrically to form an annular gap to a stationary body, and an electromagnetic coil is accommodated in the annular gap. The armature assembly is arranged so as to be close to and away from the electromagnet assembly so as to face the annular gap of the electromagnet assembly, and the armature assembly is placed on the axis of the electromagnet assembly. The electromagnet assembly is excited by a permanent magnet disposed in the armature assembly. The repulsion means is provided integrally with the inserted rotary shaft and urges the armature assembly in a direction away from the electromagnet assembly. When the electromagnet assembly is excited, the armature assembly is attracted to the electromagnet assembly against the repulsive force of the repulsion means and braked. In an electromagnetic brake in which a magnetic force is generated to cancel the magnetic flux of the permanent magnet and the armature assembly is released by the urging force of the repulsive means to release the braking, the armature assembly is divided into an annular magnetic body in the axial direction. Element, an annular permanent magnet arranged between the armature elements and magnetized in the axial direction, and a gap or a non-magnetic material provided between the armature elements not including the permanent magnet. ,
One of the armature elements is composed of an annular body A having a large diameter portion and a small diameter portion in the axial direction,
The other of the armature elements, the inner peripheral surface is fitted to the small diameter portion,
The outer peripheral surface is constituted by an annular body B that matches the large diameter portion,
The permanent magnet is sandwiched between the annular body A and the annular body B in the axial direction.
There is.

さらに、本発明は、前記環状体Ａの小径部と環状体Ｂの内周面との間に非磁性体部を介在したことにある。
またさらに、本発明は、前記永久磁石の外径を前記環状体Ａ，Ｂよりも小さく形成し、前記永久磁石の外周面の前記環状体Ａと環状体Ｂ相互間に非磁性体部を介在したことにある。
また、本発明は、前記アーマチュア要素の一方を、内周面の軸方向に小径部と大径部を有する環状体Ｃで構成し、前記アーマチュア要素の他方を、外周面が前記大径部に嵌入し、内周面が前記小径部に合致する環状体Ｄで構成し、前記環状体Ｃと環状体Ｄとで、外径を前記環状体Ｃの大径部内周面に合致するように形成した前記永久磁石を軸方向に挟持したことにある。
さらに、本発明は、前記環状体Ｃの大径部内周面と環状体Ｄの外周面との間に非磁性体部を介在したことにある。 Furthermore, the present invention resides in that a non-magnetic part is interposed between the small diameter part of the annular body A and the inner peripheral surface of the annular body B.
Furthermore, the present invention is such that the outer diameter of the permanent magnet is smaller than that of the annular bodies A and B, and a non-magnetic body portion is interposed between the annular body A and the annular body B on the outer peripheral surface of the permanent magnet. It is to have done.
Further, in the present invention, one of the armature elements is configured by an annular body C having a small diameter portion and a large diameter portion in the axial direction of the inner peripheral surface, and the other outer armature element is formed on the large diameter portion. The annular body D is inserted and the inner peripheral surface is configured to match the small diameter portion, and the annular body C and the annular body D are formed so that the outer diameter matches the inner peripheral surface of the large diameter portion of the annular body C. The permanent magnet is sandwiched in the axial direction.
Furthermore, the present invention resides in that a non-magnetic part is interposed between the inner peripheral surface of the large-diameter portion of the annular body C and the outer peripheral surface of the annular body D.

またさらに、本発明は、前記永久磁石の内径を前記環状体Ｃの小径部内径および前記環状体Ｄの内径よりも大きく形成し、前記永久磁石の内周面側の前記環状体Ｃと環状体Ｄ相互間に非磁性体部を介在したことにある。Still further, in the present invention, the inner diameter of the permanent magnet is formed larger than the inner diameter of the small diameter portion of the annular body C and the inner diameter of the annular body D, and the annular body C and the annular body on the inner peripheral surface side of the permanent magnet. This is because a non-magnetic part is interposed between Ds.

本発明によれば、次のような効果を奏する。
アーマチュア組立体を、環状の磁性体を軸方向に分割したアーマチュア要素と、これらアーマチュア要素相互間に配置され、軸方向に着磁された環状に構成した永久磁石と、前記永久磁石が介在しないアーマチュア要素相互間に設けられた空隙または非磁性体とで構成したので、従来必要であったアーマチュアの溝加工、および永久磁石の内周面と外周面の研削加工などの高精度の仕上げ加工の必要性がなくなり、永久磁石の組付けが容易で、アーマチュア要素の仕上げ精度を要求されず、組立作業が容易である。
アーマチュア要素の一方を、軸方向に大径部と小径部を有する環状体Ａで構成し、アーマチュア要素の他方を、内周面が前記小径部に嵌合し、外周面が前記大径部に合致する環状体Ｂで構成し、環状体Ａと環状体Ｂとで永久磁石を軸方向に挟持したので、永久磁石の組付けが容易で、アーマチュア要素である環状体Ａおよび環状体Ｂの仕上げ精度を要求されず、環状体Ａおよび環状体Ｂと永久磁石の組立作業が容易である。
環状体Ａの小径部と環状体Ｂの内周面との間に非磁性体部を介在したので、永久磁石の磁気特性に影響を及ぼすことがなく、環状体Ａおよび環状体Ｂと永久磁石の組立作業が容易である。
永久磁石の外径を前記環状体Ａ，Ｂよりも小さく形成し、前記永久磁石の外周面の前記環状体Ａと環状体Ｂ相互間に非磁性体部を介在したので、永久磁石の磁気特性に影響を及ぼすことがなく、環状体Ａおよび環状体Ｂと永久磁石の組立作業が容易である。
アーマチュア組立体の組立時には、着磁前の永久磁石素材で組立て、アーマチュア組立体の組立後に永久磁石素材を着磁することができるので、組立前のアーマチュア組立体の精度を要求されず、安価に製造することができる。
アーマチュア組立体の組立時には、着磁前の永久磁石素材で組立て、回転軸に電磁ブレーキを組付けた状態で永久磁石素材を着磁することができるので、組立前のアーマチュア組立体の精度を要求されず、安価に製造することができる。
ステッピングモータに、上記着磁前の永久磁石素材を組み込んだ前記電磁ブレーキを組付け、ステッピングモータのロータの永久磁石素材と電磁ブレーキの永久磁石素材とを同時に着磁することができるので、組立前のアーマチュア組立体の精度を要求されず、安価に製造することができる。 The present invention has the following effects.
An armature assembly includes an armature element obtained by dividing an annular magnetic body in the axial direction, an annular permanent magnet arranged between the armature elements and magnetized in the axial direction, and an armature in which the permanent magnet is not interposed Because it is composed of gaps or non-magnetic material provided between elements, it is necessary to perform high-precision finishing such as armature grooving and grinding of inner and outer surfaces of permanent magnets, which were required in the past. The assembly of the permanent magnet is easy, the finishing accuracy of the armature element is not required, and the assembly work is easy.
One of the armature elements is composed of an annular body A having a large diameter portion and a small diameter portion in the axial direction, and the other outer armature element is fitted with the small diameter portion on the inner peripheral surface, and the outer peripheral surface is on the large diameter portion. Consisting of the annular body B, the permanent magnet is sandwiched in the axial direction between the annular body A and the annular body B, so that the assembly of the permanent magnet is easy, and the finishing of the annular body A and the annular body B as armature elements Accuracy is not required and the assembly work of the annular body A and the annular body B and the permanent magnet is easy.
Since the non-magnetic part is interposed between the small-diameter part of the annular body A and the inner peripheral surface of the annular body B, the magnetic characteristics of the permanent magnet are not affected, and the annular body A, the annular body B, and the permanent magnet Assembling work is easy.
Since the outer diameter of the permanent magnet is smaller than that of the annular bodies A and B, and the non-magnetic body portion is interposed between the annular body A and the annular body B on the outer peripheral surface of the permanent magnet, the magnetic characteristics of the permanent magnet The assembly work of the annular body A and the annular body B and the permanent magnet is easy.
When assembling the armature assembly, it is possible to assemble with permanent magnet material before magnetizing and magnetize the permanent magnet material after assembling the armature assembly, so the accuracy of the armature assembly before assembling is not required and inexpensive. Can be manufactured.
When assembling the armature assembly, it can be assembled with the permanent magnet material before magnetization, and the permanent magnet material can be magnetized with the electromagnetic brake attached to the rotating shaft, so the accuracy of the armature assembly before assembly is required. It can be manufactured inexpensively.
Since the electromagnetic brake incorporating the permanent magnet material before magnetizing is assembled to the stepping motor, the permanent magnet material of the rotor of the stepping motor and the permanent magnet material of the electromagnetic brake can be magnetized at the same time. The accuracy of the armature assembly is not required and can be manufactured at low cost.

本発明による電磁ブレーキの第１の実施形態で、図１（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す縦半断面図で、図１（Ｂ）はコイル電流による磁束状態を示す縦半断面図である。FIG. 1A is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a permanent magnet, and FIG. 1B is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a coil current in a first embodiment of an electromagnetic brake according to the present invention. is there. 図１（Ｂ）に示したよりもコイル電流による磁界が大になった状態での磁束状態を示す縦半断面図である。It is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state in a state where a magnetic field due to a coil current is larger than that shown in FIG. 図３（Ａ）は1図に示す永久磁石の断面図で、矢印が着磁方向を示す。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ方向矢視正面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view of the permanent magnet shown in FIG. 1, and arrows indicate the magnetization direction. FIG. 3B is a front view in the direction of arrow A in FIG. コイルを励磁した状態での電流(電圧)値と吸引力(＋Ｐ)と反発力(ーＰ)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current (voltage) value in the state which excited the coil, attractive force (+ P), and repulsive force (-P). 本発明による電磁ブレーキの第２の実施形態で、図５（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す縦半断面図で、図５（Ｂ）はコイル電流による磁束状態を示す縦半断面図である。In the second embodiment of the electromagnetic brake according to the present invention, FIG. 5A is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a permanent magnet, and FIG. 5B is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a coil current. is there. 本発明による電磁ブレーキの第３の実施形態で、図６（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す縦半断面図で、図６（Ｂ）はコイル電流による磁束状態を示す縦半断面図である。In the third embodiment of the electromagnetic brake according to the present invention, FIG. 6A is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a permanent magnet, and FIG. 6B is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a coil current. is there. 本発明による電磁ブレーキの第４の実施形態で、図７（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す縦半断面図で、図７（Ｂ）はコイル電流による磁束状態を示す縦半断面図である。FIG. 7A is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a permanent magnet, and FIG. 7B is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a coil current in a fourth embodiment of the electromagnetic brake according to the present invention. is there. 本発明の変形例を示す実施形態で、永久磁石による磁束状態を示す縦断面図である。In embodiment which shows the modification of this invention, it is a longitudinal cross-sectional view which shows the magnetic flux state by a permanent magnet. 図８をＢ方向から見たアーマチュアの磁束状態を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux state of the armature which looked at FIG. 8 from the B direction. 従来の電磁ブレーキを示すもので、図１０（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す縦半断面図で、図１０（Ｂ）はコイル電流による磁束状態を示す縦半断面図である。FIG. 10A shows a conventional electromagnetic brake. FIG. 10A is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a permanent magnet, and FIG. 10B is a longitudinal half sectional view showing a magnetic flux state by a coil current.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１（Ａ）、（Ｂ）ないし図３（Ａ）、（Ｂ）において、１はモータ等の回転軸２に装備された電磁ブレーキで、この電磁ブレーキ１は、回転軸２に一体に設けられたアーマチュア組立体３と、静止体４に固定され、前記アーマチュア組立体３と一定の間隙Ｇａを置いて対向して配置された電磁石組立体５とで構成されている。前記アーマチュア組立体３は、回転軸２の軸方向先端に装着されたスプラインハブ６のスプライン６ａにスプライン結合されて軸方向に移動可能に装着されている。前記アーマチュア組立体３は、磁性体で成形され、前記スプラインハブ６に装着されたばねプレート７に支持されており、アーマチュア組立体３は、ばねプレート７の弾発力により、常時、制動状態から解放される方向（図示左方向）に押圧されている。なお、スプライン６ａによってスプライン結合しない場合には、ばねプレート７のみでアーマチュア組立体３を支持しても良い。 1 (A), 1 (B) to 3 (A), (B), 1 is an electromagnetic brake mounted on a rotating shaft 2 such as a motor, and this electromagnetic brake 1 is provided integrally with the rotating shaft 2. The armature assembly 3 and the electromagnet assembly 5 fixed to the stationary body 4 and opposed to the armature assembly 3 with a certain gap Ga therebetween. The armature assembly 3 is spline-coupled to a spline 6a of a spline hub 6 mounted at the axial end of the rotary shaft 2, and is mounted so as to be movable in the axial direction. The armature assembly 3 is formed of a magnetic material and supported by a spring plate 7 attached to the spline hub 6. The armature assembly 3 is always released from a braking state by the elastic force of the spring plate 7. Is pressed in the direction (left direction in the figure). When the spline is not connected by the spline 6a, the armature assembly 3 may be supported only by the spring plate 7.

前記アーマチュア組立体３は、環状の磁性体を軸方向に分割したアーマチュア要素３Ａ，３Ｂと、アーマチュア要素３Ａ，３Ｂ相互間に配置され、軸方向に着磁された環状に構成した永久磁石８とで構成されている。
アーマチュア要素３Ａは、軸方向に大径部３Ａａと小径部３Ａｂを有する環状体Ａで構成され、アーマチュア要素３Ｂは、内周面３Ｂｂが前記小径部３Ａｂに非磁性体からなるバイパスギャップ１２（Ｇｂ）を挟んで嵌合し、外周面３Ｂａが前記大径部３Ａａに合致する環状体Ｂで構成され、環状体Ａと環状体Ｂとで永久磁石８を軸方向に挟持している。
永久磁石８は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、矢印で示す軸方向に着磁される、厚みの薄い、外径がアーマチュア組立体３と同じ、中空円筒形状となっている。
アーマチュア内の磁路の磁束密度を均一に設定するために、アーマチュア要素３Ａを中空円筒状で大径部と小径部のある凸形状として、アーマチュア要素３Ｂを厚みの薄い中空円筒形状として、永久磁石８を中空円筒形状で、アーマチュア要素３Ａの大径部とアーマチュア要素３Ｂとに挟まれた位置に配置することで、小型で高保持力の電磁プレーキを得ることができる。 The armature assembly 3 includes armature elements 3A and 3B obtained by dividing an annular magnetic body in the axial direction, and an annular permanent magnet 8 that is disposed between the armature elements 3A and 3B and is magnetized in the axial direction. It consists of
The armature element 3A is composed of an annular body A having a large diameter portion 3Aa and a small diameter portion 3Ab in the axial direction, and the armature element 3B has a bypass gap 12 (Gb) whose inner peripheral surface 3Bb is made of a nonmagnetic material on the small diameter portion 3Ab. ), And the outer peripheral surface 3Ba is formed of an annular body B that matches the large diameter portion 3Aa. The annular body A and the annular body B sandwich the permanent magnet 8 in the axial direction.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the permanent magnet 8 is magnetized in the axial direction indicated by the arrow and has a thin cylindrical shape with the same outer diameter as that of the armature assembly 3. Yes.
In order to uniformly set the magnetic flux density of the magnetic path in the armature, the armature element 3A has a hollow cylindrical shape with a convex shape having a large diameter portion and a small diameter portion, and the armature element 3B has a thin hollow cylindrical shape with a permanent magnet. By arranging 8 in a hollow cylindrical shape at a position sandwiched between the large-diameter portion of the armature element 3A and the armature element 3B, a small and high holding force electromagnetic brake can be obtained.

前記電磁石組立体５は、静止体４に固定された底部９ｂを有し、前記回転軸２に同心状に配置された２重円筒状の磁性体で成形されたヨーク９と、ヨーク９内の空隙内９ａに配置された電磁コイル１０とで構成されている。２重円筒状のヨーク９は、底部９ｂによって連結された円筒状の外側ヨーク（アウタポールＰｏ）９ｃと内側ヨーク（インナポールＰｉ）９ｄを同心状に有し、開口側９ｅを前記アーマチュア組立体３に対向して配置されている。ヨーク９はアウタポールＰｏとインナポールＰｉ間の環状空隙内に電磁コイル１０を収容してモータのブラケットなどの静止体４に固定されている。
こうして、図１（Ａ）点線矢印のように永久磁石８による磁束φｍが、永久磁石８、アーマチュア要素３Ａ、インナポールＰｉ、底部９ｂ、アウタポールＰｏ、アーマチュア要素３Ｂ、の順で生じる。
電磁コイル１０に通電しない状態では、永久磁石８の磁束φｍによりアーマチュア組立体３を吸着して一定の制動トルクを発生する。 The electromagnet assembly 5 has a bottom portion 9 b fixed to the stationary body 4, a yoke 9 formed of a double cylindrical magnetic body concentrically disposed on the rotating shaft 2, It is comprised with the electromagnetic coil 10 arrange | positioned in the space | gap 9a. The double cylindrical yoke 9 has a cylindrical outer yoke (outer pole Po) 9c and an inner yoke (inner pole Pi) 9d concentrically connected by a bottom portion 9b, and the opening side 9e is formed on the armature assembly 3. It is arranged to face. The yoke 9 accommodates the electromagnetic coil 10 in an annular gap between the outer pole Po and the inner pole Pi, and is fixed to a stationary body 4 such as a motor bracket.
Thus, as shown by the dotted arrow in FIG. 1A, the magnetic flux φm by the permanent magnet 8 is generated in the order of the permanent magnet 8, the armature element 3A, the inner pole Pi, the bottom 9b, the outer pole Po, and the armature element 3B.
When the electromagnetic coil 10 is not energized, the armature assembly 3 is attracted by the magnetic flux φm of the permanent magnet 8 to generate a constant braking torque.

永久磁石８の内周面と前記小径部３Ａｂ外周面との間には、軸方向をアーマチュア要素３Ａ、３Ｂ相互間に挟まれて磁気遮断部１１が設けられており、この磁気遮断部１１は、空隙、または銅、ステンレス、樹脂モールド等の非磁性体で構成されている。この磁気遮断部１１とアーマチュア要素３Ｂの内周面側には、前記電磁石組立体５側に向けてバイパスギャップ１２が設けられている。バイパスギャップ１２には接着剤を充填して非磁性体部を形成している。同時に、磁気遮断部１１にも接着剤を充填し、磁気遮断部１１及びバイパスギャップ１２の非磁性体部を形成しても良い。 Between the inner peripheral surface of the permanent magnet 8 and the outer peripheral surface of the small-diameter portion 3Ab, there is provided a magnetic blocking portion 11 with the axial direction sandwiched between the armature elements 3A and 3B. , Gaps, or a non-magnetic material such as copper, stainless steel, or resin mold. A bypass gap 12 is provided on the inner peripheral surface side of the magnetic blocking portion 11 and the armature element 3B toward the electromagnet assembly 5 side. The bypass gap 12 is filled with an adhesive to form a nonmagnetic part. At the same time, the magnetic shielding part 11 may be filled with an adhesive to form the magnetic shielding part 11 and the non-magnetic part of the bypass gap 12.

次に上記実施の形態の動作を説明すると、
電磁コイル１０に通電しない状態（無励磁状態）では、永久磁石８によりアーマチュア組立体３とヨーク９を還流する磁束φmが形成されるので、ばねプレート７の反発力に抗して永久磁石８の磁束φmによりアーマチュア組立体３をヨーク９に吸着して一定の制動トルクを発生する（図１（Ａ）参照）。電磁コイル１０に永久磁石８による磁束φmを打ち消す方向に所定値の電流を流す（励磁状態になる）と、前述した永久磁石８により形成されていた磁束φmに対して、逆方向にアーマチュア組立体３とヨーク９とを還流する磁束φcを形成する方向に磁界が形成されることから、ヨーク９においては励磁電流による磁束φcと永久磁石８による磁束φmとが打消し合う。こうして、アーマチュア組立体３とヨーク９とを相互に吸着していた磁束φmが減少され、または零になって、ばねプレート７などの反発手段の力でアーマチュア組立体３はヨーク９との吸着から解放されるので、ブレーキトルクは零となる（図１（Ｂ）参照）。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
In a state where the electromagnetic coil 10 is not energized (non-excited state), the permanent magnet 8 forms a magnetic flux φm that flows back through the armature assembly 3 and the yoke 9, so that the permanent magnet 8 resists the repulsive force of the spring plate 7. The armature assembly 3 is attracted to the yoke 9 by the magnetic flux φm to generate a constant braking torque (see FIG. 1A). When a current of a predetermined value is passed through the electromagnetic coil 10 in the direction to cancel the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 8 (becomes an excited state), the armature assembly is opposite to the magnetic flux φm formed by the permanent magnet 8 described above. 3 and the yoke 9, a magnetic field is formed in the direction of forming the magnetic flux φc that circulates between the yoke 9 and the magnetic flux φc generated by the exciting current and the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 8 cancel each other. In this way, the magnetic flux φm that has attracted the armature assembly 3 and the yoke 9 to each other is reduced or becomes zero, and the armature assembly 3 is attracted to the yoke 9 by the force of the repulsive means such as the spring plate 7. Since it is released, the brake torque becomes zero (see FIG. 1B).

次に、電磁コイル１０に流す電流をさらに増加すると、電磁石組立体５に形成される磁力によってアーマチュア組立体３は図２に示すように再び吸引される。従って、励磁電流より形成される磁界の強さと永久磁石８により形成される磁界の強さとをばねプレート７などによる解放手段の力に対応させ適切な方向と値に調整して通電することにより、トルクを制御することができる。 Next, when the current passed through the electromagnetic coil 10 is further increased, the armature assembly 3 is attracted again by the magnetic force formed in the electromagnet assembly 5 as shown in FIG. Therefore, by applying the current by adjusting the strength of the magnetic field formed by the excitation current and the strength of the magnetic field formed by the permanent magnet 8 to an appropriate direction and value corresponding to the force of the release means by the spring plate 7 or the like, Torque can be controlled.

図４は吸引力(+)と反発力(ーＰ)と電流との関係を示すグラフで、図１（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の特性を実線で示している。
また、図２は図１（Ｂ）に示したよりも大きな電流で電磁コイル１０を励磁した状態を示す横断面図である。即ち、図２に示すように電磁コイル１０の電流を増加していくと、アーマチュア組立体３とヨーク９とを還流する磁束φmが減少するので吸引力が減少する。電磁コイル１０に流す電流が増加して永久磁石８による磁束φｍがヨーク９で励磁電流による磁束φcに打ち消され、吸引力は零になる。さらに電磁コイル１０の電流を増加すると、磁束φcは永久磁石８による磁束φｍに打ち勝って図２に示すようにアーマチュア組立体３内に侵入し、永久磁石８より通り易いバイパスギャップ１２を通りヨーク９とを還流する磁束が形成され、この磁束φcによる吸引力が増大する。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the attractive force (+), the repulsive force (−P), and the current, and the characteristics of the present invention shown in FIGS. 1A and 1B are shown by solid lines.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the electromagnetic coil 10 is excited with a larger current than that shown in FIG. That is, as shown in FIG. 2, when the current of the electromagnetic coil 10 is increased, the magnetic flux φm flowing back through the armature assembly 3 and the yoke 9 is decreased, so that the attractive force is decreased. As the current flowing through the electromagnetic coil 10 increases, the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 8 is canceled by the yoke 9 to the magnetic flux φc generated by the exciting current, and the attractive force becomes zero. When the current of the electromagnetic coil 10 is further increased, the magnetic flux φc overcomes the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 8 and enters the armature assembly 3 as shown in FIG. A magnetic flux that circulates through the magnetic flux is formed, and an attractive force by the magnetic flux φc increases.

上記の実施の形態によると以下のような各効果を奏することができる。
アーマチュア組立体３の製造において、接着剤を使用してアーマチュア要素３Ａ，３Ｂ、永久磁石８を固定すると共に、バイパスギャップ１２と磁気遮断部１１に接着剤を充填することで、バイパスギャップ１２と磁気遮断部１１の非磁性体部も兼ねることができる。接着剤の塗布量の管理をすることで、バイパスギャップ１２からの接着剤のはみ出しを防ぐことができる。
また、アーマチュア要素３Ａ，３Ｂ、永久磁石８の固定のみ接着剤で行い、バイパスギャップ１２又は磁気遮断部１１を空隙としても良い。
接着剤の代わりに、樹脂モールドを用いることで、アーマチュア組立体３を製造することもできる。
アーマチュア組立体３の製造時には、着磁されていない永久磁石８を組付け、アーマチュア組立体３の状態にしてから、永久磁石８に軸方向に着磁することもできる。さらには、電磁石組立体５と共に、モータなどの回転軸に組付けた後に、永久磁石８に軸方向に着磁することもできる。
このように、アーマチュア組立体３の製造時には、着磁されていない永久磁石８を用いることにより、接着固定後のアーマチュア組立体３の端面の仕上げ加工が可能になり、永久磁石８およびアーマチュア要素３Ａ，３Ｂの部品精度を高く仕上げる必要がなく、ステッピングモータに使用している永久磁石などの流用も可能になり、安価に製作が可能になる。
また、アーマチュア要素３Ａを断面を凸形状としたことで、アーマチュア小径側の厚みが厚くなることで、外周側３Ａａと内周側３Ａｂとの磁束密度の差を減らすことにより、アーマチュア組立体３全体の厚みを薄くし、電磁ブレーキの軸方向の寸法が過大になることを解消している。
つまり、磁力の強力な永久磁石８を使用し、磁気抵抗は少なくて、アーマチュア要素３Ａとヨーク９それぞれの厚みを薄くできれば、小型で高保持力の電磁ブレーキを得ることができる。 According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
In the manufacture of the armature assembly 3, the armature elements 3 </ b> A and 3 </ b> B and the permanent magnet 8 are fixed using an adhesive, and the bypass gap 12 and the magnetic blocking portion 11 are filled with an adhesive, whereby the bypass gap 12 and the magnetic shield 11 are magnetized. It can also serve as a non-magnetic part of the blocking part 11. By controlling the application amount of the adhesive, it is possible to prevent the adhesive from protruding from the bypass gap 12.
Further, only the armature elements 3A and 3B and the permanent magnet 8 may be fixed with an adhesive, and the bypass gap 12 or the magnetic shielding part 11 may be used as a gap.
The armature assembly 3 can also be manufactured by using a resin mold instead of the adhesive.
At the time of manufacturing the armature assembly 3, the permanent magnet 8 that is not magnetized can be assembled to be in the state of the armature assembly 3, and then the permanent magnet 8 can be magnetized in the axial direction. Furthermore, the permanent magnet 8 can be magnetized in the axial direction after being assembled together with the electromagnet assembly 5 on a rotating shaft such as a motor.
As described above, when the armature assembly 3 is manufactured, by using the non-magnetized permanent magnet 8, it is possible to finish the end face of the armature assembly 3 after bonding and fixing, and the permanent magnet 8 and the armature element 3 </ b> A. , 3B does not need to be finished with high accuracy, and the permanent magnets used in the stepping motor can be diverted to be manufactured at low cost.
Further, since the armature element 3A has a convex cross section, the thickness of the armature small-diameter side is increased, thereby reducing the difference in magnetic flux density between the outer peripheral side 3Aa and the inner peripheral side 3Ab. The thickness of the electromagnetic brake is reduced to eliminate the excessive axial dimension of the electromagnetic brake.
That is, if the permanent magnet 8 having a strong magnetic force is used, the magnetic resistance is small, and the thickness of each of the armature element 3A and the yoke 9 can be reduced, a small and high holding force electromagnetic brake can be obtained.

図５（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態であり、図１（Ａ）（Ｂ）と同一部分は、同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
図５（Ａ）は図１（Ａ）に対応する吸引状態における永久磁石８による磁束φｍ、図５（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応する電磁コイル１０の電流による磁束φcの状況を示している。
アーマチュア組立体１３は、環状の磁性体を軸方向に分割したアーマチュア要素１３Ａ，１３Ｂと、アーマチュア要素１３Ａ，１３Ｂ相互間に配置され、軸方向に着磁された環状に構成した永久磁石１４とで構成されている。
アーマチュア要素１３Ａは、内周面側の軸方向に小径部１３ａと大径部１３ｂを有する環状体Ｃで構成されている。また、アーマチュア要素１３Ｂは、外周面１３Ｂａが前記大径部１３ｂに非磁性体からなるバイパスギャップ２２（Ｇｂ）を挟んで挿入または嵌入し、内周面１３Ｂｂが前記小径部１３ａに合致する環状体Ｄで構成されている。これら環状体Ｃと環状体Ｄとで外径を前記環状体Ｃの大径部１３ｂ内周面に磁気遮断部１６を挟んで合致するように形成した永久磁石１５を軸方向に挟持している。アーマチュア要素１３Ａの内周面の大径部１３ｂには、前記磁気遮断部１１と同様の磁気遮断部１６が接着等により内装されている。この磁気遮断部１６の内側に永久磁石１５が接着等により装着されている。この実施形態の場合も図１の実施形態と同様に磁気遮断部１６の電磁石組立体５側にバイパスギャップ２２が設けられている。 FIGS. 5A and 5B show a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals, and description of the same parts is omitted. .
FIG. 5A shows the state of the magnetic flux φm by the permanent magnet 8 in the attracted state corresponding to FIG. 1A, and FIG. 5B shows the state of the magnetic flux φc by the current of the electromagnetic coil 10 corresponding to FIG. ing.
The armature assembly 13 includes armature elements 13A and 13B obtained by dividing an annular magnetic body in the axial direction, and permanent magnets 14 arranged between the armature elements 13A and 13B and configured in an annular shape and magnetized in the axial direction. It is configured.
The armature element 13A is composed of an annular body C having a small diameter portion 13a and a large diameter portion 13b in the axial direction on the inner peripheral surface side. The armature element 13B is an annular body in which the outer peripheral surface 13Ba is inserted or inserted into the large-diameter portion 13b with a bypass gap 22 (Gb) made of a nonmagnetic material in between, and the inner peripheral surface 13Bb matches the small-diameter portion 13a. D. The annular body C and the annular body D sandwich an outer diameter of the permanent magnet 15 formed in such a manner that the outer diameter of the annular body C coincides with the inner peripheral surface of the large-diameter portion 13b of the annular body C with the magnetic shield 16 interposed therebetween. . In the large diameter portion 13b on the inner peripheral surface of the armature element 13A, a magnetic shielding portion 16 similar to the magnetic shielding portion 11 is provided by bonding or the like. A permanent magnet 15 is attached to the inside of the magnetic shield 16 by adhesion or the like. In the case of this embodiment as well, a bypass gap 22 is provided on the side of the electromagnet assembly 5 of the magnetic shield 16 as in the embodiment of FIG.

図６（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態であり、図１（Ａ）（Ｂ）と同一部分は、同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
アーマチュア組立体２３は、環状の磁性体を軸方向に分割したアーマチュア要素２３Ａ，２３Ｂと、アーマチュア組立体２３の軸方向の中間にアーマチュア要素２３Ａ，２３Ｂに挟持されて配置され、軸方向に着磁された環状に構成した永久磁石１７とで構成されている。
アーマチュア要素２３Ａは、軸方向に大径部２３Ａａと小径部２３Ａｂを有する環状体Ａで構成され、アーマチュア要素２３Ｂは、内周面２３Ｂｂが前記小径部２３Ａｂに嵌合または組付けられ、外周面２３Ｂａが前記大径部２３Ａａに合致する環状体Ｂで構成され、環状体Ａと環状体Ｂとで永久磁石１７を軸方向に挟持している。
永久磁石１７の内周面より軸方向ヘヨーク側端面まで伸びた所定幅の空隙、または銅、ステンレス、樹脂モールドなどの非磁性体からなる磁気遮断部１８が設けられ、永久磁石１７外周面に永久磁石１７の厚みより狭い非磁性体からなるバイパスギャップ１９（Ｇｂ）が設けられている。アーマチュア要素２３Ｂは、磁気遮断部１８を介して前記アーマチュア要素２３Ａの小径部２３Ａｂに組付けられている。 FIGS. 6A and 6B show a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 1A and 1B are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted. .
The armature assembly 23 is arranged between the armature elements 23A and 23B obtained by dividing an annular magnetic body in the axial direction and between the armature elements 23A and 23B in the middle of the armature assembly 23, and is magnetized in the axial direction. It is comprised with the permanent magnet 17 comprised by the cyclic | annular form.
The armature element 23A is composed of an annular body A having a large diameter portion 23Aa and a small diameter portion 23Ab in the axial direction. The armature element 23B has an inner peripheral surface 23Bb fitted or assembled to the small diameter portion 23Ab, and an outer peripheral surface 23Ba. Is formed of an annular body B that matches the large-diameter portion 23Aa, and the annular body A and the annular body B sandwich the permanent magnet 17 in the axial direction.
A gap having a predetermined width extending from the inner peripheral surface of the permanent magnet 17 to the end face on the axial direction he yoke side, or a magnetic shielding part 18 made of a non-magnetic material such as copper, stainless steel, resin mold or the like is provided. A bypass gap 19 (Gb) made of a nonmagnetic material that is narrower than the thickness of the magnet 17 is provided. The armature element 23B is assembled to the small-diameter portion 23Ab of the armature element 23A via the magnetic shielding portion 18.

この実施の形態では、電磁コイル１０に通電しない状態（無励磁状態）では、永久磁石１７によりアーマチュア組立体２３とヨーク９を還流する磁束φmが形成されるので、ばねプレート７の反発力に抗して永久磁石１７の磁束φmによりアーマチュア組立体２３をヨーク９に吸着して一定の制動トルクを発生する（図６（Ａ）参照）。電磁コイル１０に永久磁石１７による磁束φmを打ち消す方向に所定値の電流を流す（励磁状態になる）と、前述した永久磁石１７により形成されていた磁束φmに対して、逆方向にアーマチュア組立体２３とヨーク９とを還流する磁束φcを形成する方向に磁界が形成されることから、ヨーク９においては励磁電流による磁束φcと永久磁石１７による磁束φmとが打消し合う。こうして、アーマチュア組立体２３とヨーク９とを相互に吸着していた磁束φmが減少され、または零になって、ばねプレート７などの反発手段の力でアーマチュア組立体２３はヨーク９との吸着から解放されるので、ブレーキトルクは零となる（図６（Ｂ）参照）。
次に、電磁コイル１０に流す電流をさらに増加すると、電磁石組立体５に形成される磁力によってアーマチュア組立体２３は図６（Ａ）に示すように再び吸引される。従って、励磁電流より形成される磁界の強さと永久磁石１７により形成される磁界の強さとをばねプレート７などによる反発手段の力に対応させ適切な方向と値に調整して通電することにより、トルクを制御することができる。 In this embodiment, when the electromagnetic coil 10 is not energized (non-excited state), the permanent magnet 17 forms a magnetic flux φm that circulates between the armature assembly 23 and the yoke 9, and thus resists the repulsive force of the spring plate 7. Then, the armature assembly 23 is attracted to the yoke 9 by the magnetic flux φm of the permanent magnet 17 to generate a constant braking torque (see FIG. 6A). When a current of a predetermined value is passed through the electromagnetic coil 10 in the direction to cancel the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 17 (becomes an excited state), the armature assembly is reversely directed to the magnetic flux φm formed by the permanent magnet 17 described above. Since the magnetic field is formed in the direction in which the magnetic flux φc flowing back through the yoke 23 and the yoke 9 is formed, the magnetic flux φc generated by the exciting current and the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 17 cancel each other. In this way, the magnetic flux φm that has attracted the armature assembly 23 and the yoke 9 to each other is reduced or zero, and the armature assembly 23 is attracted to the yoke 9 by the force of the repulsive means such as the spring plate 7. Since it is released, the brake torque becomes zero (see FIG. 6B).
Next, when the current passed through the electromagnetic coil 10 is further increased, the armature assembly 23 is attracted again by the magnetic force formed in the electromagnet assembly 5 as shown in FIG. Therefore, by applying the current by adjusting the strength of the magnetic field formed by the excitation current and the strength of the magnetic field formed by the permanent magnet 17 to an appropriate direction and value corresponding to the force of the repulsion means by the spring plate 7 or the like, Torque can be controlled.

図７（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態であり、図６（Ａ）（Ｂ）と同一部分は、同符号を付して同一部分の説明は省略して説明する。
この実施の形態では、図６の実施形態とは逆に永久磁石２７をアーマチュア組立体３３の内周側に配置したものである。
アーマチュア組立体３３は、環状の磁性体を軸方向に分割したアーマチュア要素３３Ａ，３３Ｂと、アーマチュア要素３３Ａ，３３Ｂ相互間に配置され、軸方向に着磁された環状に構成した永久磁石２７とで構成されている。
アーマチュア要素３３Ａは、内周面側の軸方向に小径部３３ａと大径部３３ｂを有する環状体Ｃで構成されている。また、アーマチュア要素３３Ｂは、外周面３３Ｂａが前記大径部３３ｂに挿入または嵌入し、内周面３３Ｂｂが前記小径部３３ａに合致する環状体Ｄで構成されている。これら環状体Ｃと環状体Ｄとで永久磁石２７の両側面を軸方向に挟持している。アーマチュア要素３３Ａの内周面の大径部３３ｂには、永久磁石２７の外周面より軸方向ヘヨーク側端面まで伸びた所定幅の空隙、または銅、ステンレス、樹脂モールドなどの非磁性体からなる磁気遮断部２８が設けられ、永久磁石２７内周面側に永久磁石２７の厚みより狭い非磁性体からなるバイパスギャップ２９（Ｇｂ）が設けられている。 FIGS. 7A and 7B show a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 6A and 6B are denoted by the same reference numerals, and description of the same parts is omitted. .
In this embodiment, the permanent magnet 27 is arranged on the inner peripheral side of the armature assembly 33, contrary to the embodiment of FIG.
The armature assembly 33 includes armature elements 33A and 33B obtained by dividing an annular magnetic body in the axial direction, and permanent magnets 27 arranged between the armature elements 33A and 33B and configured in an annular shape and magnetized in the axial direction. It is configured.
The armature element 33A is composed of an annular body C having a small diameter portion 33a and a large diameter portion 33b in the axial direction on the inner peripheral surface side. The armature element 33B is configured by an annular body D having an outer peripheral surface 33Ba inserted or fitted into the large diameter portion 33b and an inner peripheral surface 33Bb coinciding with the small diameter portion 33a. The annular body C and the annular body D sandwich both side surfaces of the permanent magnet 27 in the axial direction. The large-diameter portion 33b on the inner peripheral surface of the armature element 33A has a gap of a predetermined width extending from the outer peripheral surface of the permanent magnet 27 to the end surface on the yoke side, or a magnet made of a non-magnetic material such as copper, stainless steel, or resin mold. A blocking portion 28 is provided, and a bypass gap 29 (Gb) made of a nonmagnetic material that is narrower than the thickness of the permanent magnet 27 is provided on the inner peripheral surface side of the permanent magnet 27.

この実施の形態の場合にも電磁コイル１０に通電しない状態（無励磁状態）では、永久磁石２７によりアーマチュア組立体３３とヨーク９を還流する磁束φmが形成されるので、ばねプレート７の反発力に抗して永久磁石２７の磁束φmによりアーマチュア組立体３３をヨーク９に吸着して一定の制動トルクを発生する（図７（Ａ）参照）。一方、電磁コイル１０に永久磁石２７による磁束φmを打ち消す方向に所定値の電流を流す（励磁状態になる）と、前述した永久磁石２７により形成されていた磁束φmに対して、逆方向にアーマチュア組立体３３とヨーク９とを還流する磁束φcを形成する方向に磁界が形成されることから、ヨーク９においては励磁電流による磁束φcと永久磁石２７による磁束φmとが打消し合う。こうして、アーマチュア組立体３３とヨーク９とを相互に吸着していた磁束φmが減少され、または零になって、ばねプレート７などの反発手段の力でアーマチュア組立体３３はヨーク９との吸着から解放されるので、ブレーキトルクは零となる（図７（Ｂ）参照）。
次に、電磁コイル１０に流す電流をさらに増加すると、電磁石組立体５に形成される磁力によってアーマチュア組立体３３は図７（Ａ）に示すように再び吸引される。従って、励磁電流より形成される磁界の強さと永久磁石２７により形成される磁界の強さとをばねプレート７などによる反発手段の力に対応させ適切な方向と値に調整して通電することにより、トルクを制御することができる。 Also in this embodiment, when the electromagnetic coil 10 is not energized (non-excited state), the permanent magnet 27 forms a magnetic flux φm that flows back through the armature assembly 33 and the yoke 9. On the other hand, the armature assembly 33 is attracted to the yoke 9 by the magnetic flux φm of the permanent magnet 27 to generate a constant braking torque (see FIG. 7A). On the other hand, when a current of a predetermined value is passed through the electromagnetic coil 10 in the direction to cancel the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 27 (becomes an excited state), the armature is reversed in the opposite direction to the magnetic flux φm formed by the permanent magnet 27 described above. Since a magnetic field is formed in a direction to form a magnetic flux φc that circulates between the assembly 33 and the yoke 9, the magnetic flux φc generated by the exciting current and the magnetic flux φm generated by the permanent magnet 27 cancel each other. In this manner, the magnetic flux φm that has attracted the armature assembly 33 and the yoke 9 to each other is reduced or becomes zero, and the armature assembly 33 is prevented from being attracted to the yoke 9 by the force of the repulsive means such as the spring plate 7. Since it is released, the brake torque becomes zero (see FIG. 7B).
Next, when the current flowing through the electromagnetic coil 10 is further increased, the armature assembly 33 is attracted again by the magnetic force formed in the electromagnet assembly 5 as shown in FIG. Therefore, by applying the current by adjusting the strength of the magnetic field formed by the excitation current and the strength of the magnetic field formed by the permanent magnet 27 to an appropriate direction and value corresponding to the force of the repulsion means by the spring plate 7 or the like, Torque can be controlled.

これらの第２，３，４の実施の形態によると第１の実施形態と同様に以下のような各効果を奏することができる。
アーマチュア組立体１３，２３，３３の製造において、接着剤を使用してアーマチュア要素１３Ａ，１３Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ、３３Ａ，３３Ｂ、永久磁石１５，１７，２７を固定すると共に、磁気遮断部１６，１８，２８とバイパスギャップ２２、１９，２９に接着剤を充填することで、磁気遮断部１６，１８，２８とバイパスギャップ２２、１９，２９の非磁性体部も兼ねることができる。接着剤の塗布量の管理をすることで、バイパスギャップ２２、１９，２９からの接着剤のはみ出しを防ぐことができる。
また、アーマチュア要素１３Ａ，１３Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ、３３Ａ，３３Ｂ、永久磁石１５，１７，２７の固定のみ接着剤で行い、磁気遮断部１６，１８，２８、またはバイパスギャップ２２、１９，２９を空隙としても良い。
接着剤の代わりに、非磁性材の樹脂モールドを用いることで、アーマチュア組立体１３，２３，３３を製造することもできる。
アーマチュア組立体１３，２３，３３の製造時には、着磁されていない永久磁石１５，１７，２７を組付け、アーマチュア組立体１３，２３，３３の状態にしてから、永久磁石１５，１７，２７に軸方向に着磁することもできる。さらには、電磁石組立体５と共に、モータなどの回転軸に組付けた後に、永久磁石１５，１７，２７に軸方向に着磁することもできる。
このように、アーマチュア組立体１３，２３，３３の製造時には、着磁されていない永久磁石１５，１７，２７を用いることにより、接着固定後のアーマチュア組立体１３，２３，３３の端面の仕上げ加工が可能になり、永久磁石１５，１７，２７およびアーマチュア要素１３Ａ，１３Ｂ、２３Ａ，２３Ｂ、３３Ａ，３３Ｂの部品精度を高く仕上げる必要がなく、ステッピングモータに使用している永久磁石１５，１７，２７などの流用も可能になり、安価に製作が可能になる。 According to the second, third, and fourth embodiments, the following effects can be obtained as in the first embodiment.
In the manufacture of the armature assemblies 13, 23, 33, the armature elements 13A, 13B, 23A, 23B, 33A, 33B, the permanent magnets 15, 17, 27, and the magnetic shields 16, 18 are fixed using an adhesive. , 28 and the bypass gaps 22, 19, 29 are filled with an adhesive, so that the magnetic shielding parts 16, 18, 28 can also serve as the nonmagnetic parts of the bypass gaps 22, 19, 29. By controlling the amount of adhesive applied, it is possible to prevent the adhesive from protruding from the bypass gaps 22, 19, and 29.
In addition, the armature elements 13A, 13B, 23A, 23B, 33A, 33B, and the permanent magnets 15, 17, 27 are fixed only with an adhesive, and the magnetic blocking portions 16, 18, 28, or the bypass gaps 22, 19, 29 are formed as gaps. It is also good.
The armature assemblies 13, 23, and 33 can be manufactured by using a resin mold made of a non-magnetic material instead of the adhesive.
At the time of manufacturing the armature assemblies 13, 23, 33, the non-magnetized permanent magnets 15, 17, 27 are assembled to form the armature assemblies 13, 23, 33, and then the permanent magnets 15, 17, 27 are attached. It can also be magnetized in the axial direction. Furthermore, the permanent magnets 15, 17, and 27 can be magnetized in the axial direction after being assembled together with the electromagnet assembly 5 on a rotating shaft such as a motor.
As described above, when the armature assemblies 13, 23, and 33 are manufactured, the end surfaces of the armature assemblies 13, 23, and 33 after bonding are fixed by using the permanent magnets 15, 17, and 27 that are not magnetized. The permanent magnets 15, 17, and 27 and the armature elements 13A, 13B, 23A, 23B, 33A, and 33B do not need to be finished with high accuracy and the permanent magnets 15, 17, and 27 used in the stepping motor are not necessary. Can also be used, and can be manufactured at low cost.

図８および図９において永久磁石による磁束φｍが効率良く磁路を形成するためには、アウタポールＰｏの厚みは薄く、インナポールＰｉの厚みは厚くすることで、アウタポールＰｏのアーマチュア側端面の面積Pos、インナポールＰｉのアーマチュア側端面面積Pisとを、Pos≒Pisになるように設定することで、ヨーク９内の磁路の磁束密度を均一に設定することができる。 8 and 9, in order for the magnetic flux φm generated by the permanent magnet to efficiently form a magnetic path, the outer pole Po is thin and the inner pole Pi is thick. By setting the armature side end face area Pis of the inner pole Pi so that Pos≈Pis, the magnetic flux density of the magnetic path in the yoke 9 can be set uniformly.

以上述べたように本発明によれば以下のような効果を奏することができる。
従来例では、アーマチュアの溝幅に合わせて、薄いリング状の永久磁石の内周面と外周面を研削加工などにより、高精度に仕上げる必要があり、コストアップに繋がっていたが、本願発明では、軸方向に着磁した永久磁石を採用することにより、アーマチュア組立体のアーマチュアを軸方向に２分割し、永久磁石を挟み込む構造にできるので、アーマチュアの溝加工、永久磁石の内周面と外周面の研削加工などの高精度の仕上げ加工の必要がなくなる。
また、アーマチュアの製造において接着剤の使用が可能で、アーマチュア要素、永久磁石を固定すると共にバイパスギャップと磁気遮断部に接着剤を充填することで、バイパスギャップと磁気遮断部の非磁性体部材も兼ねることができる。接着剤の塗布量の管理をすることで、バイパスギャップからの接着剤のはみ出しを防ぐこともできる。また、バイパスギャップや磁気遮断部を空隙にすることもできる。
同じアキシャル（軸）方向に着磁された永久磁石をヨーク側に配置した特許文献２の従来技術と比較すると、永久磁石からヨークとアーマチュアとの吸着面までの距離(磁路)が短いので、同じ磁石でも強い吸引力を得ることができる。
また、大型のアーマチュア要素を凸形状としたことで、アーマチュア内周側の厚みが厚くなることで、外周側と内周側との磁束密度の差を減らすことにより、アーマチュア全体の厚みを薄くし、電磁ブレーキの小型化が可能となる。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
In the conventional example, it was necessary to finish the inner and outer peripheral surfaces of a thin ring-shaped permanent magnet with high precision by grinding to match the groove width of the armature, which led to an increase in cost. By adopting a permanent magnet magnetized in the axial direction, the armature assembly armature can be divided into two in the axial direction and the permanent magnet can be sandwiched, so that the armature groove processing, permanent magnet inner peripheral surface and outer periphery Eliminates the need for high-precision finishing such as surface grinding.
It is also possible to use adhesives in the manufacture of armatures. By fixing armature elements and permanent magnets and filling the bypass gap and magnetic shielding part with adhesive, non-magnetic members of the bypass gap and magnetic shielding part can also be used. I can also serve. By controlling the amount of adhesive applied, it is possible to prevent the adhesive from protruding from the bypass gap. Further, the bypass gap and the magnetic shielding part can be made a gap.
Compared to the prior art of Patent Document 2 in which permanent magnets magnetized in the same axial (axial) direction are arranged on the yoke side, the distance (magnetic path) from the permanent magnet to the attracting surface of the yoke and armature is short. A strong attractive force can be obtained with the same magnet.
In addition, by making the large armature element convex, the thickness of the armature inner circumference increases, and the thickness of the entire armature is reduced by reducing the difference in magnetic flux density between the outer circumference and the inner circumference. The electromagnetic brake can be downsized.

従来例では、永久磁石がラジアル（半径）方向に着磁されているので、着磁された永久磁石を固定する必要がある。さらに、バイパスギャップを空隙にした場合は、リング状永久磁石の内面と外面に、それぞれ鉄などの磁性材料からなるリング状の部品を接着材等により固定してアーマチュア組立体を構成することになるが、永久磁石が着磁されているため、接着後にアーマチュア組立体の端面の平面度を出すための仕上げ加工を施すことができない。(切粉がバイパスギャップに入ってしまう〉。個々の部品を高精度に仕上げ、仕上げ加工を不要としてもアーマチュアが磁化されているため、バイパスギャップ溝に鉄粉などが入り込む可能性があり、扱いに注意が必要になる。本願では、着磁されていない永久磁石を生産時に使用し、アーマチュア組立体とした後、または、アーマチュア組立体と電磁石組立体をモータ等に組付けた後で、永久磁石に軸方向に着磁することができるので、接着固定後にアーマチュアの端面の仕上げ加工が可能となり、接着前の永久磁石およびアーマチュア要素の部品精度を高く仕上げる必要がなくなり、安価に製造が可能である。また、銅などの非磁性金属でバイパスギャップを構成する場合、必ずしもブレージングする必要はなく、円筒状の非磁性金属を挿入することでも良い。したがって、ステンレス等の非磁性金属も使用できる。 In the conventional example, since the permanent magnet is magnetized in the radial (radius) direction, it is necessary to fix the magnetized permanent magnet. Further, when the bypass gap is a gap, the armature assembly is configured by fixing ring-shaped parts made of a magnetic material such as iron to the inner surface and the outer surface of the ring-shaped permanent magnet with an adhesive or the like. However, since the permanent magnet is magnetized, it is impossible to perform a finishing process for obtaining the flatness of the end face of the armature assembly after bonding. (Chips enter the bypass gap.) Since the armature is magnetized even if each part is finished with high accuracy and no finishing is required, iron powder may enter the bypass gap groove. In this application, permanent magnets that are not magnetized are used in production to form an armature assembly, or after the armature assembly and electromagnet assembly are assembled to a motor, etc. Since the magnet can be magnetized in the axial direction, it is possible to finish the end face of the armature after bonding, eliminating the need to finish the parts of the permanent magnet and armature element before bonding with high accuracy, and manufacturing at low cost. In addition, when the bypass gap is made of a nonmagnetic metal such as copper, brazing is not necessarily required, and a cylindrical nonmagnetic metal is inserted. Therefore, nonmagnetic metals such as stainless steel can also be used.

またさらに、アーマチュアに使用する永久磁石を軸方向に着磁することで、ハイブリット型ステッピングモータのロータに使用されている永久磁石と同様に、ボビン型のヨーク内での着磁が可能になり、電磁ブレーキとして組立完成後に、永久磁石を着磁することが可能になる。また、ステッピングモータに電磁ブレーキを組み付けた後に、ロータの永久磁石と電磁ブレーキの永久磁石との両方を1度に着磁することができ、生産性をアップすることが可能でコストを低減できる。
さらに、ステッピングモータに使用している永久磁石などの流用も可能になり、より安価に製作が可能になる。 Furthermore, by magnetizing the permanent magnet used in the armature in the axial direction, it becomes possible to magnetize in the bobbin type yoke, similar to the permanent magnet used in the rotor of the hybrid type stepping motor, It becomes possible to magnetize a permanent magnet after assembly completion as an electromagnetic brake. In addition, after assembling the electromagnetic brake to the stepping motor, both the permanent magnet of the rotor and the permanent magnet of the electromagnetic brake can be magnetized at a time, so that productivity can be increased and costs can be reduced.
Furthermore, the permanent magnet used for the stepping motor can be diverted and can be manufactured at a lower cost.

なお、上記実施の形態では、アーマチュア組立体３内での永久磁石８の配置は、薄い中空円筒状の１個で示したが、円周方向に所定の間隔で円弧状に分割した複数の永久磁石８でも、本発明の効果は変わらない。 In the above embodiment, the arrangement of the permanent magnets 8 in the armature assembly 3 is shown as one thin hollow cylindrical shape, but a plurality of permanent magnets divided into arcs at predetermined intervals in the circumferential direction. Even the magnet 8 does not change the effect of the present invention.

１電磁ブレーキ
２回転軸
３，１３，２３，３３アーマチュア組立体
４静止体
５電磁石組立体
６スプラインハブ
６ａスプライン
７ばねプレート
８，１５，１７，２７永久磁石
９ヨーク
１０電磁コイル
１１，１６，１８，２８磁気遮断部
１２，１９，２２，２９バイパスギャップ
Ｇａアーマチュアギャップ
Ｇｂアーマチュアに形成したギャップ(バイパスギャップ)
Ｐｏアウタポール(外側ヨーク)
Ｐｉインナポール(内側ヨーク)
φｃ電磁コイルによる磁束
φｍ永久磁石による磁束 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic brake 2 Rotating shaft 3, 13, 23, 33 Armature assembly 4 Stationary body 5 Electromagnet assembly 6 Spline hub 6a Spline 7 Spring plate 8, 15, 17, 27 Permanent magnet 9 Yoke 10 Electromagnetic coil 11, 16, 18 , 28 Magnetic shielding part 12, 19, 22, 29 Bypass gap Ga armature gap Gb Gap formed in armature (bypass gap)
Po outer pole (outer yoke)
Pi inner pole (inner yoke)
φc Magnetic flux by electromagnetic coil φm Magnetic flux by permanent magnet

Claims

A yoke in which an outer peripheral wall and an inner peripheral wall are formed concentrically to form an annular gap is fixed to a stationary body, and an electromagnetic coil is accommodated in the annular gap to constitute an electromagnet assembly. An armature assembly is disposed so as to be opposed to and separated from the electromagnet assembly so as to face the annular gap, and the armature assembly is integrally provided on a rotating shaft inserted through the axis of the electromagnet assembly, and Repulsion means for urging the armature assembly in a direction away from the electromagnet assembly is provided. When the electromagnet assembly is not excited by a permanent magnet disposed in the armature assembly, the armature assembly is repelled. The magnet assembly is attracted to and braked against the repulsive force of the means, and when the electromagnet assembly is excited, a magnetic force that cancels the magnetic flux of the permanent magnet is generated. And, in the electromagnetic brake to release the brake by releasing the armature assembly by the biasing force of the repulsion means,
An armature element obtained by dividing the armature assembly into an annular magnetic body in the axial direction;
An annular permanent magnet arranged between these armature elements and magnetized in the axial direction;
Consists of a gap or a non-magnetic material provided between armature elements not interposing the permanent magnet ,
One of the armature elements is composed of an annular body A having a large diameter portion and a small diameter portion in the axial direction,
The other of the armature elements, the inner peripheral surface is fitted to the small diameter portion,
The outer peripheral surface is constituted by an annular body B that matches the large diameter portion,
An electromagnetic brake comprising the annular body A and the annular body B sandwiching the permanent magnet in the axial direction .

The electromagnetic brake according to claim 1 , wherein a non-magnetic part is interposed between the small-diameter part of the annular body A and the inner peripheral surface of the annular body B.

Forming the outer diameter of the permanent magnet smaller than the annular bodies A and B;
The electromagnetic brake according to claim 2 , wherein a non-magnetic part is interposed between the annular body A and the annular body B on the outer peripheral surface of the permanent magnet.

One of the armature elements is constituted by an annular body C having a small diameter portion and a large diameter portion in the axial direction of the inner peripheral surface,
The other armature element has an outer peripheral surface fitted into the large diameter portion,
An inner peripheral surface is constituted by an annular body D that matches the small diameter portion,
2. The permanent magnet formed between the annular body C and the annular body D so that the outer diameter thereof matches the inner peripheral surface of the large-diameter portion of the annular body C is sandwiched in the axial direction. Electromagnetic brake.

The electromagnetic brake according to claim 4 , wherein a non-magnetic part is interposed between an inner peripheral surface of the large-diameter portion of the annular body C and an outer peripheral surface of the annular body D.

Forming the inner diameter of the permanent magnet larger than the inner diameter of the small diameter portion of the annular body C and the inner diameter of the annular body D;
The electromagnetic brake according to claim 5 , wherein a non-magnetic part is interposed between the annular body C and the annular body D on the inner peripheral surface side of the permanent magnet.