JP6233380B2 - ブレーキ装置及び回転電機 - Google Patents
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Description
開示の実施形態は、ブレーキ装置及び回転電機に関する。
特許文献1には、無励磁作動型の電磁ブレーキを備えたモータが記載されている。この電磁ブレーキは、モータシャフトの外周部に固定されたトルク伝達部材と、励磁コイル及びばねを収納したフィールドコアと、フィールドコアに対し軸方向に移動自在に配置されたアーマチュアと、フィールドコアに固定されたサイドプレートと、アーマチュアとサイドプレートの間に配置され、トルク伝達部材に対し軸方向に移動可能で且つ回転不能に設けられたブレーキディスクとを備える。
上記電磁ブレーキにおいて信頼性の向上を図る場合、装置構成の更なる最適化が要望される。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性を向上できるブレーキ装置及び回転電機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転電機のブレーキ装置であって、ブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの両側に配置された2つの第1可動プレートと、一方の前記第1可動プレートと連結された第2可動プレートと、他方の前記第1可動プレートと前記第2可動プレートとの間に配置されたブレーキヨークと、を有するブレーキ装置が適用される。
また、本発明の別の観点によれば、回転子及び固定子を備え、シャフトを回転させる電磁部と、前記シャフトの制動を行う上記ブレーキ装置と、を有する回転電機が適用される。
本発明によれば、ブレーキ装置及び回転電機の信頼性を向上できる。
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、回転電機等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用する場合があるが、回転電機等の各構成の位置関係を限定するものではない。
<1.回転電機の全体構成>
図1を参照しつつ、本実施形態に係る回転電機1の全体構成の一例について説明する。なお、本明細書において「負荷側」とは回転電機1に対して負荷が取り付けられる方向、すなわちこの例ではシャフト10が突出する方向(図1中右側)を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向、すなわちこの例ではブレーキ装置4が配置される方向(図1中左側)を指す。
図1を参照しつつ、本実施形態に係る回転電機1の全体構成の一例について説明する。なお、本明細書において「負荷側」とは回転電機1に対して負荷が取り付けられる方向、すなわちこの例ではシャフト10が突出する方向(図1中右側)を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向、すなわちこの例ではブレーキ装置4が配置される方向(図1中左側)を指す。
図1に示すように、回転電機1は、シャフト10を回転させる電磁部3と、シャフト10の制動を行うブレーキ装置4とを有する。回転電機1は、モータ又は発電機として使用される。
電磁部3は、回転子11及び固定子12を備える。また、電磁部3は、フレーム2と、負荷側ブラケット5と、負荷側軸受6と、反負荷側ブラケット7と、反負荷側軸受8とを有する。
負荷側ブラケット5は、フレーム2の負荷側端部に設けられ、負荷側軸受6は負荷側ブラケット5に外輪が嵌合される。反負荷側ブラケット7は、フレーム2の反負荷側端部に設けられ、反負荷側軸受8は反負荷側ブラケット7に外輪が嵌合される。
シャフト10は、負荷側軸受6と反負荷側軸受8とにより回転自在に支持されている。この例では、負荷側軸受6は、反負荷側軸受8よりもサイズが大きく剛性が比較的高く構成されている。
回転子11は、シャフト10の外周面に同一軸心となるように設けられる。固定子12は、回転子11の外周面と径方向に対向するようにフレーム2の内周面に設けられる。
ブレーキ装置4は、電磁部3の反負荷側、この例では反負荷側ブラケット7の反負荷側に配置されている。ブレーキ装置4は、反負荷側ブラケット7の反負荷側に設けられたブレーキカバー13を有する。
<2.ブレーキ装置の構成>
図1〜図6を参照しつつ、ブレーキ装置4の構成の一例について説明する。
図1〜図6を参照しつつ、ブレーキ装置4の構成の一例について説明する。
図1に示すように、ブレーキ装置4は、ブレーキディスク15と、サイドプレート16と、アーマチュア17と、サイドプレート用アーマチュア18と、ブレーキヨーク19と、連結部材35とを有する。
図1、図5及び図6に示すように、ブレーキディスク15は、円板状のディスク部15Aと、ディスク部15Aの反負荷側に突出し、シャフト10に固定される突出部15Bとを備える。ブレーキディスク15は、ディスク部15A及び突出部15Bの径方向中心を貫通する貫通穴15aを備え、貫通穴15aにシャフト10が取り付けられる。突出部15Bの外周面には、ネジ孔21aが設けられ、ネジ孔21aに挿入したネジ21により、ブレーキディスク15がシャフト10に固定される。ディスク部15Aの反負荷側及び負荷側の表面には、それぞれ環状の摩擦板22,23が取り付けられている。
図1、図5及び図6に示すように、ブレーキヨーク19は、シャフト10の軸方向(軸心AXの方向)においてアーマチュア17とサイドプレート用アーマチュア18との間に配置されている。ブレーキヨーク19は、径方向の中間部に環状のコイル用凹部26を有し、径方向中心部にシャフト10が挿通される略円筒体として形成されている。ブレーキヨーク19は、ネジ孔24に挿入された取付ネジ25により固定部材27を介して反負荷側ブラケット7に固定される。固定部材27は図示しないボルト等により反負荷側ブラケット7に取り付けられている。
図2に示すように、ブレーキヨーク19の外周部には、複数(この例では3つ)の取付ネジ25用のネジ孔24が周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられている。なお、図2及び図4では取付ネジ25の図示を省略している。3つのネジ孔24の位置は、シャフト10の軸心AX周りの周方向(図2の右回りを正とする)において例えばネジ32の角度を0°とした場合に、例えば略60°、180°、300°の角度に位置する。
また、図2及び図6に示すように、ブレーキヨーク19の外周部には、複数(この例では3つ)のバネ28が周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられている。3つのバネ28は、上記ネジ孔24とは異なる角度、例えば略30°、150°、270°の角度に位置する。バネ28は、ブレーキヨーク19を軸方向に貫通するバネ装着用の穴部28aに挿入される。バネ28は、穴部28aの両端から突出して、アーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18の各々をブレーキヨーク19から離間する方向に略均等な力で押圧する。すなわち、アーマチュア17を反負荷側へ押圧し、サイドプレート用アーマチュア18を負荷側へ押圧する。
コイル用凹部26は、例えば負荷側が開口した環状の凹部として形成されており、コイル30が収容される。ブレーキヨーク19は、コイル30の通電時に磁気吸引力を発生し、バネ28の付勢力に抗してアーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18をブレーキヨーク19の方向へ吸引する。アーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18は、磁性体(鋼板等)で構成される。
図1、図5及び図6に示すように、サイドプレート16(一方の第1可動プレートの一例)は、ブレーキディスク15の反負荷側に配置される。サイドプレート16は、径方向中心部にブレーキディスク15の突出部15Bが挿通されており、軸方向に移動可能に配置される。図2に示すように、サイドプレート16は、周方向に交互に配置された複数(この例では3つ)の凸部16A及び凹部16Bを備える。3つの凸部16Aは、周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、例えば略15°、135°、255°の角度に中心が位置するように配置される。凸部16Aは、凹部16Bに対して径方向外側に膨出し、ブレーキヨーク19の外周縁と重なる外周縁16aを有する。3つの凹部16Bは、周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、例えば略75°、195°、315°の角度に中心が位置するように配置される。凹部16Bは、凸部16Aに対して径方向内側に凹み、ブレーキヨーク19の外周縁に略平行な底縁部16bを有する。
サイドプレート16は、複数(この例では3つ)のネジ32により連結部材35の反負荷側の端部に固定される。ネジ32は、周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、上記ネジ孔24及びバネ28とは異なる角度、例えば略0°、120°、240°の角度に位置する。
図1、図5及び図6に示すように、アーマチュア17(他方の第1可動プレートの一例)は、ブレーキディスク15の負荷側、すなわちブレーキディスク15のディスク部15Aとブレーキヨーク19との間に配置される。アーマチュア17は、径方向中心部にシャフト10が挿通されており、軸方向に移動可能に配置される。図3に示すように、アーマチュア17は、周方向に交互に配置された複数(この例では6つ)の凸部17A及び凹部17Bを備える。6つの凸部17Aは、周方向に略等間隔(この例では略60°間隔)に設けられ、例えば略30°、90°、150°、210°、270°、330°の角度に中心が位置するように配置される。凸部17Aは、凹部17Bに対して径方向外側に膨出し、ブレーキヨーク19の外周縁と重なる外周縁17aを有する。6つの凹部17Bは、周方向に略等間隔(この例では略60°間隔)に設けられ、例えば略0°、60°、120°、180°、240°、270°の角度に中心が位置するように配置される。凹部17Bは、凸部17Aに対して径方向内側に凹み、連結部材35の外周面に応じた円弧形状の底縁部17bを有する。アーマチュア17は、6つの凹部17Bのうち、略0°、120°、240°の3つの凹部17Bに連結部材35が収容されるように配置される。
アーマチュア17は、上記凹部17Bと連結部材35との嵌合構造により、軸方向の移動が許容されつつ周方向の移動(回転)が規制される。
図1、図5及び図6に示すように、サイドプレート用アーマチュア18(第2可動プレートの一例)は、ブレーキヨーク19の負荷側に配置される。サイドプレート用アーマチュア18は、径方向中心部にシャフト10が挿通されており、軸方向に移動可能に配置される。図4に示すように、サイドプレート用アーマチュア18は、周方向に交互に配置された複数(この例では3つ)の凸部18A及び凹部18Bを備える。3つの凸部18Aは、周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、例えば略0°、120°、240°の角度に中心が位置するように配置される。なお、図2及び図3と周方向の正の向きを一致させるように、図4では左回りを正とする。凸部18Aは、凹部18Bに対して径方向外側に膨出し、ブレーキヨーク19の外周縁と重なる外周縁18aを有する。3つの凹部18Bは、周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、例えば略60°、180、300°の角度に中心が位置するように配置される。凹部18Bは、凸部18Aに対して径方向内側に凹み、略円弧形の底縁部18bを有する。
サイドプレート用アーマチュア18は、複数(この例では3つ)のネジ34により連結部材35の負荷側の端部に固定される。ネジ34は、周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、上記ネジ孔24及びバネ28とは異なる角度、例えば略0°、120°、240°の角度に位置する。なお、サイドプレート用アーマチュア18の凹部18B内には固定部材27が設置されるが、図4では図示を省略している。
図1及び図5に示すように、連結部材35は、サイドプレート16とサイドプレート用アーマチュア18を軸方向に連結する。連結部材35は、例えば樹脂や非磁性金属等、アーマチュア18及びブレーキヨーク19との摺動抵抗が小さい材料で構成されており、略円筒形に形成されている。連結部材35は、ブレーキヨーク19の外周部に周方向に沿って例えば3つ配置される。この例では、図3及び図5に示すように、ブレーキヨーク19の外周部の略0°、120°、240°の3箇所に軸方向の円形の挿通孔33が設けられ、連結部材35は挿通孔33に移動可能に挿通される。連結部材35の両端は挿通孔33の両側に延出され、上述したように、連結部材35の反負荷側にサイドプレート16が固定され、連結部材35の負荷側にサイドプレート用アーマチュア18が固定される。したがって、サイドプレート用アーマチュア18が負荷側に移動すると、連結部材35が負荷側に移動し、サイドプレート16も同様に負荷側に移動する。また、サイドプレート用アーマチュア18が反負荷側に移動すると、連結部材35が反負側に移動し、サイドプレート16も同様に反負荷側に移動する。つまり、サイドプレート16とサイドプレート用アーマチュア18とは、連結部材35を介して軸方向に一体的に移動する。
なお、アーマチュア17とブレーキヨーク19との間には、組立時、ギャップ調整用の複数(この例では3つ)のシム37(後述の図7参照)が挿入され、シム固定用のネジ39(後述の図7参照)により固定される。図2及び図3に示すように、アーマチュア17及びブレーキヨーク19の外周部には、ネジ39用のネジ孔38が周方向に略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられ、上記ネジ孔24、バネ28及びネジ32とは異なる角度、例えば略90°、210°、330°の角度に設けられている。
<3.ブレーキ装置の組立方法>
図7を参照しつつ、ブレーキ装置4の組立方法の一例について説明する。図7に示すように、まず、アーマチュア17がシム37を介してブレーキヨーク19の反負荷側の面に取り付けられる。このとき、アーマチュア17は、ブレーキヨーク19に対し図3に示す角度位置となるように調整される。そして、シム固定用のネジ39がブレーキヨーク19のネジ孔38に締結され、アーマチュア17が所定の間隔を空けてブレーキヨーク19に固定される。なお、シム37は、アーマチュア17とブレーキヨーク19とのギャップを調整するための部品であり、上述のように例えば周方向3箇所に取り付けられる。そして、一体となったアーマチュア17及びブレーキヨーク19は、芯出し用の治具40に装着される。
図7を参照しつつ、ブレーキ装置4の組立方法の一例について説明する。図7に示すように、まず、アーマチュア17がシム37を介してブレーキヨーク19の反負荷側の面に取り付けられる。このとき、アーマチュア17は、ブレーキヨーク19に対し図3に示す角度位置となるように調整される。そして、シム固定用のネジ39がブレーキヨーク19のネジ孔38に締結され、アーマチュア17が所定の間隔を空けてブレーキヨーク19に固定される。なお、シム37は、アーマチュア17とブレーキヨーク19とのギャップを調整するための部品であり、上述のように例えば周方向3箇所に取り付けられる。そして、一体となったアーマチュア17及びブレーキヨーク19は、芯出し用の治具40に装着される。
次に、ブレーキヨーク19のバネ装着用の穴部28aにバネ28が挿入される。そして、サイドプレート用アーマチュア18がブレーキヨーク19の軸方向一方側(図7中右側)に配置されるように、治具40に装着される。このとき、サイドプレート用アーマチュア18は、ブレーキヨーク19に対し図4に示す角度位置となるように調整される。
次に、ブレーキヨーク19の挿通孔33(図1参照)に連結部材35が挿入され、サイドプレート用アーマチュア18に突き当てられる。そして、ネジ34によりサイドプレート用アーマチュア18と連結部材35の一端部とが固定される。
次に、ブレーキディスク15がアーマチュア17の軸方向他方側(図7中左側)に配置されるように治具40に装着される。さらに、サイドプレート16がブレーキディスク15のディスク部15Aの軸方向他方側(図7中左側)に配置されるように突出部15Bに装着される。このとき、サイドプレート16は、アーマチュア17に対し図2に示す角度位置となるように調整される。そして、ネジ32によりサイドプレート16と連結部材35の他端部とが固定される。
以上により、ブレーキ装置4が組み上がる。なおこのとき、シム37及びネジ39は取り付けられた状態である。その後、ブレーキ装置4は治具40から取り外され、回転電機1に組み付けられる。
なお、上記組立方法は一例であり、適宜組立手順の順番等が変更されてもよい。
<4.ブレーキ装置の回転電機への組付方法>
次に、図1を参照しつつ、ブレーキ装置4の回転電機への組み付け方法の一例について説明する。まず、上述のようにして組み上がったブレーキ装置4が治具40から取り外される。そして、ブレーキ装置4がシャフト10に装着され、ブレーキヨーク19が取付ネジ25により固定部材27を介して反負荷側ブラケット7に固定される。これにより、ブレーキ装置4は反負荷側ブラケット7に支持固定される。
次に、図1を参照しつつ、ブレーキ装置4の回転電機への組み付け方法の一例について説明する。まず、上述のようにして組み上がったブレーキ装置4が治具40から取り外される。そして、ブレーキ装置4がシャフト10に装着され、ブレーキヨーク19が取付ネジ25により固定部材27を介して反負荷側ブラケット7に固定される。これにより、ブレーキ装置4は反負荷側ブラケット7に支持固定される。
次に、ブレーキディスク15の突出部15Bのネジ孔21aに挿入されたネジ21が締め付けられて、ブレーキディスク15がシャフト10に固定される。
最後に、ネジ39が緩められてアーマチュア17とブレーキヨーク19との間に介挿されたシム37が取り外され、ブレーキ装置4の回転電機1への組み付けが完了する。
なお、上記組み付け方法は一例であり、適宜組付手順の順番等が変更されてもよい。
<5.ブレーキ装置の動作>
図8及び図9を参照しつつ、ブレーキ装置4の動作の一例について説明する。図8はブレーキ装置4の制動時の状態の一例を表す説明図、図9はブレーキ装置4の制動解放時の状態の一例を表す説明図である。
図8及び図9を参照しつつ、ブレーキ装置4の動作の一例について説明する。図8はブレーキ装置4の制動時の状態の一例を表す説明図、図9はブレーキ装置4の制動解放時の状態の一例を表す説明図である。
図8に示すように、ブレーキ装置4は、コイル30が通電されていない状態(無励磁状態)では、バネ28のバネ力によりアーマチュア17が反負荷側(図8中左側)へ押圧されて移動すると共に、サイドプレート用アーマチュア18が負荷側(図8中右側)へ押圧されて移動する。これにより、アーマチュア17がブレーキディスク15の摩擦板23に摩擦係合するとともに、サイドプレート用アーマチュア18の負荷側への移動によりサイドプレート16が負荷側に移動し、サイドプレート16がブレーキディスク15の摩擦板22に摩擦係合する。この結果、ブレーキディスク15に摩擦力が付与され、シャフト10の回転が制動される、あるいはシャフト10の停止状態が保持される。
一方、図9に示すように、ブレーキ装置4は、コイル30が通電されている状態(励磁状態)では、コイル30による磁気吸引力によりアーマチュア17が負荷側(図9中右側)へ移動すると共に、サイドプレート用アーマチュア18が反負荷側(図9中左側)へ移動する。これにより、アーマチュア17と摩擦板23との摩擦係合が解かれるとともに、サイドプレート用アーマチュア18の反負荷側への移動によりサイドプレート16が反負荷側へ移動し、サイドプレート16と摩擦板22との摩擦係合が解かれる。この結果、ブレーキディスク15が拘束から解放され、ブレーキ装置4によるシャフト10への制動が解放される。
<6.比較例>
次に、本実施形態による効果を説明する前に、図10及び図11を参照しつつ、本実施形態に対する比較例1のブレーキ装置4’及び比較例2のブレーキ装置4”の構成について説明する。比較例1のブレーキ装置4’は、ブレーキディスク15の両面に摩擦板22,23を備えるいわゆる両面ブレーキである。比較例2のブレーキ装置4”は、ブレーキディスク15の片面に摩擦板23を備えるいわゆる単面ブレーキである。
次に、本実施形態による効果を説明する前に、図10及び図11を参照しつつ、本実施形態に対する比較例1のブレーキ装置4’及び比較例2のブレーキ装置4”の構成について説明する。比較例1のブレーキ装置4’は、ブレーキディスク15の両面に摩擦板22,23を備えるいわゆる両面ブレーキである。比較例2のブレーキ装置4”は、ブレーキディスク15の片面に摩擦板23を備えるいわゆる単面ブレーキである。
図10に示すように、比較例1のブレーキ装置4’は、コイル30が設けられたブレーキヨーク19と、アーマチュア17と、ブレーキディスク15と、サイドプレート16と、摩擦板22,23と、バネ28とを有する。
アーマチュア17は、ブレーキヨーク19の負荷側(図10中右側)に配置され、軸方向に移動可能である。ブレーキディスク15は、アーマチュア17の負荷側に配置され、シャフト10に固定されたスプラインハブ42に対しスプライン部42aによる連結で軸方向に移動可能に取り付けられる。サイドプレート16は、ブレーキディスク15の負荷側に配置され、ネジ32によってブレーキヨーク19に固定される。摩擦板22,23は、ブレーキディスク15の反負荷側(図10中左側)及び負荷側に取り付けられる。バネ28は、ブレーキヨーク19に設けられる。
ブレーキ装置4’は、コイル30が通電されていない状態(無励磁状態)では、図10に示すように、バネ28のバネ力によりアーマチュア17が負荷側へ押圧されて移動し、これによりブレーキディスク15が負荷側へ移動してサイドプレート16に押圧される。これにより、アーマチュア17がブレーキディスク15の摩擦板22に摩擦係合するとともに、サイドプレート16がブレーキディスク15の摩擦板23に摩擦係合する。この結果、ブレーキディスク15の両面に摩擦力が付与される。
一方、コイル30が通電されている状態(励磁状態)では、コイル30による磁気吸引力によりアーマチュア17が反負荷側へ移動し、アーマチュア17によるブレーキディスク15に対する負荷側への押圧がなくなる。この結果、ブレーキディスク15に対する制動が解放される。
図11に示すように、比較例2のブレーキ装置4”は、コイル30が設けられたブレーキヨーク19と、ブレーキディスク15と、アーマチュア17と、摩擦板23と、バネ28とを有する。
ブレーキディスク15は、ブレーキヨーク19の反負荷側(図11中左側)に配置され、ネジ孔21aに挿入されたネジ21によりシャフト10に固定される。アーマチュア17は、ブレーキディスク15とブレーキヨーク19との間に配置され、軸方向に移動可能である。摩擦板23は、ブレーキディスク15の負荷側に取り付けられ、バネ28は、ブレーキヨーク19に設けられる。
ブレーキ装置4”は、コイル30が通電されていない状態(無励磁状態)では、図11に示すように、バネ28のバネ力によりアーマチュア17が反負荷側へ押圧されて移動する。これにより、アーマチュア17がブレーキディスク15の摩擦板23に摩擦係合する。この結果、ブレーキディスク15に摩擦力が付与される。
一方、コイル30が通電されている状態(励磁状態)では、コイル30による磁気吸引力によりアーマチュア17が負荷側(図11中右側)へ移動し、アーマチュア17と摩擦板23との摩擦係合が解かれる。この結果、ブレーキディスク15に対する制動が解放される。
<7.実施形態の効果>
以上説明したように、回転電機1のブレーキ装置4は、ブレーキディスク15と、ブレーキディスク15の両側に配置されたサイドプレート16及びアーマチュア17と、サイドプレート16と連結されたサイドプレート用アーマチュア18と、アーマチュア17とサイドプレート用アーマチュア18との間に配置されたブレーキヨーク19とを有する。これにより、次の効果を奏する。
以上説明したように、回転電機1のブレーキ装置4は、ブレーキディスク15と、ブレーキディスク15の両側に配置されたサイドプレート16及びアーマチュア17と、サイドプレート16と連結されたサイドプレート用アーマチュア18と、アーマチュア17とサイドプレート用アーマチュア18との間に配置されたブレーキヨーク19とを有する。これにより、次の効果を奏する。
すなわち、上述の比較例1のブレーキ装置4’では、シャフト10にスプライン連結されたブレーキディスク15が、制動解放時(コイル30の通電時)にアーマチュア17とサイドプレート16とのギャップ分だけ軸方向に移動可能となる。このため、回転電機1の姿勢、回転速度、振動等の条件によっては、ブレーキディスク15が重力によりサイドプレート16又はアーマチュア17に擦れ回り、空転摩耗や騒音を生じる可能性がある。また、スプライン部42aを有するので摩耗やバックラッシュを生じる可能性もある。
一方、上述の比較例2のブレーキ装置4”では、シャフト10に固定されたブレーキディスク15の片面のみに制動力が作用する。このため、両面ブレーキ相当の制動力を得るためにバネ28のバネ圧を高くする場合がある。その場合、制動時(コイル30の非通電時)にバネ力によりシャフト10に軸方向の力が作用し、シャフト10を支持する軸受(負荷側軸受6、反負荷側軸受8)の予圧やシャフト端の位置が変動する可能性がある。また、高いバネ圧に抗してアーマチュア17を吸引するためにブレーキヨーク19(コイル30)が大型化するという課題がある。
これに対し、本実施形態のブレーキ装置4は、サイドプレート16及びアーマチュア17の2つによりブレーキディスク15の両面に制動力を付与できるので、上記比較例2の単面ブレーキに比べてブレーキヨーク19(コイル30)の大型化を抑制でき、ブレーキ装置4を小型化できる(あるいは同寸法とすることで制動力を増大できる)。さらに、ブレーキディスク15を軸方向両側からほぼ均等な力で押圧するので、シャフト10や軸受(負荷側軸受6、反負荷側軸受8)に作用する軸方向の力を低減できる。
また、制動解放時には、ブレーキヨーク19がアーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18を吸引することにより、アーマチュア17がブレーキディスク15から離間する方向に移動すると共に、サイドプレート用アーマチュア18と連結されたサイドプレート16がブレーキディスク15から離間する方向に移動する。その結果、サイドプレート16及びアーマチュア17の両方を固定されたブレーキディスク15から離間することができる。したがって、ブレーキディスク15がサイドプレート16及びアーマチュア17の2つと擦れ回ることがなく、空転摩耗や騒音の発生を防止できる。さらに、スプライン部が不要となるので、摩耗やバックラッシュの発生を防止できる。したがって、ブレーキ装置4の信頼性を向上できる。
さらに、ブレーキヨーク19の両側に対してアーマチュア17とサイドプレート用アーマチュア18をそれぞれ吸着・離間させる構成とすることで、単一のブレーキヨーク19により2つの可動プレートを駆動できる。したがって、ブレーキ装置4の構造を簡素化でき、小型化できる。
また、本実施形態では特に、ブレーキ装置4は、ブレーキヨーク19に配置され、アーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18の各々をブレーキヨーク19から離間する方向に押圧するバネ28を有する。これにより、次の効果を奏する。
すなわち、本実施形態のブレーキ装置4では、制動時には、バネ28がアーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18の各々をブレーキヨーク19から離間する方向に押圧する。これにより、アーマチュア17がブレーキディスク15側に押圧されると共に、サイドプレート用アーマチュア18と連結されたサイドプレート16がブレーキディスク15側に押圧される。したがって、ブレーキディスク15に対してサイドプレート16、アーマチュア17の2つの可動プレートにより制動力が付与され、ブレーキディスク15が拘束される。このようにして、コイル30の非通電時にバネ力によりシャフト10を制動(停止状態の保持を含む)させる無励磁作動形の電磁ブレーキを構成することができる。
また、本実施形態では特に、ブレーキ装置4は、サイドプレート16とサイドプレート用アーマチュア18とを連結する連結部材35を有し、連結部材35は、ブレーキヨーク19に移動可能に挿通されている。これにより、次の効果を奏する。
すなわち、制動時、サイドプレート16にはブレーキディスク15との摩擦接触により回転力が作用するので、サイドプレート16の回転を防止しつつ軸方向の移動を許容する構造とする必要がある。
本実施形態では、連結部材35がブレーキヨーク19に移動可能に挿通されている。ブレーキヨーク19は回転電機1の筐体(本実施形態では反負荷側ブラケット7)に固定されることから、上記構成により連結部材35を利用してサイドプレート16及びサイドプレート用アーマチュア18の回転を防止することができる。また、回り止めのための部材を別途設ける必要がないので、構造を簡素化でき、部品点数・コストを低減できる。さらに、連結部材35をサイドプレート16及びサイドプレート用アーマチュア18の軸方向移動のガイド部材として機能させることができる。また、連結部材35はブレーキヨーク19との摺動抵抗が小さい材料で構成されるので、サイドプレート16及びサイドプレート用アーマチュア18の2つを円滑に移動させることができる。
また、本実施形態では特に、アーマチュア17は、連結部材35の外周面に応じた形状の凹部17Bを有し、連結部材35を凹部17Bに収容するように配置される。これにより、次の効果を奏する。
すなわち、制動時、アーマチュア17にはブレーキディスク15との摩擦接触により回転力が作用するので、アーマチュア17の回転を防止しつつ軸方向の移動を許容する構造とする必要がある。
本実施形態では、アーマチュア17が連結部材35の外周面に応じた形状の凹部17Bを有し、連結部材35を凹部17Bに収容するように配置される。連結部材35は回転電機1の筐体(本実施形態では反負荷側ブラケット7)に固定されるブレーキヨーク19に挿通されることから、上記構成により連結部材35を利用してアーマチュア17の回転を防止することができる。また、回り止めのための部材を別途設ける必要がないので、構造を簡素化でき、部品点数・コストを低減できる。さらに、連結部材35をアーマチュア17の軸方向の移動のガイド部材として機能させることができる。また、連結部材35はアーマチュア17との摺動抵抗が小さい材料で構成されるので、アーマチュア17を軸方向に円滑に移動させることができる。
また、本実施形態の回転電機1は、回転子11及び固定子12を備え、シャフト10を回転させる電磁部3と、シャフト10の制動を行う上述のブレーキ装置4とを有する。これにより、信頼性の高いブレーキ装置を有する回転電機を実現できる。
<8.変形例>
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
上記実施形態では、連結部材35を利用して制動時のサイドプレート16及びサイドプレート用アーマチュア18の回転を防止し、アーマチュア17の凹部17Bに連結部材35を収容することで制動時のアーマチュア17の回転を防止する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、制動時のサイドプレート16及びアーマチュア17の回転を防止する回転防止部材を別途設けてもよい。
本変形例のブレーキ装置4Aの構成の一例を図12及び図13に示す。図12は本変形例のブレーキ装置4Aの構成の一例を表す図1のII−II矢視に相当する矢視断面図、図13は図12のXIII−XIII断面図である。図12において図2と同様の構成には同一の符号を付し、図13において図6と同様の構成には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図12及び図13に示すように、ブレーキ装置4Aは、アーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18の回転を防止する複数(この例では3つ)のピン部材50を備える。ブレーキヨーク19の外周部には、3つのピン部材50が略等間隔(この例では略120°間隔)に設けられている。3つのピン部材50の位置は、上記ネジ孔24、バネ28及びネジ32とは異なる角度、例えば略15°、135°、255°の角度に設けられている。各ピン部材50は、ブレーキヨーク19の貫通孔50aに挿通されて固定され、両端が貫通孔50aから突出して、アーマチュア17の貫通孔50b及びサイドプレート用アーマチュア18の貫通孔50cに摺動可能に挿入されている。
上記構成の変形例によれば、次のような効果を得る。すなわち、制動時、サイドプレート16及びアーマチュア17にはブレーキディスク15との摩擦接触により回転力が作用するため、両プレート16,17の回転を防止する構造とする必要がある。本変形例では、ピン部材50により、アーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18の回転を防止できるので、アーマチュア17及びサイドプレート用アーマチュア18と連結されたサイドプレート16の回転を防止することができる。また、ピン部材50でサイドプレート16及びアーマチュア17の各々の回転力を受けることにより、連結部材35に作用する回転力を低減できる。したがって、連結部材35のブレーキヨーク19に対する摺動動作の確実性を高め、ブレーキ装置4Aの信頼性をさらに向上できる。
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、力等が「同一」「等しい」「均等」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「均等」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に均等」「実質的に異なる」という意味である。
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、上記実施形態や変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
1 回転電機
3 電磁部
4 ブレーキ装置
4A ブレーキ装置
10 シャフト
11 回転子
12 固定子
15 ブレーキディスク
16 サイドプレート(一方の第1可動プレートの一例)
17 アーマチュア(他方の第1可動プレートの一例)
17B 凹部
18 サイドプレート用アーマチュア(第2可動プレートの一例)
19 ブレーキヨーク
28 バネ
35 連結部材
50 ピン部材
3 電磁部
4 ブレーキ装置
4A ブレーキ装置
10 シャフト
11 回転子
12 固定子
15 ブレーキディスク
16 サイドプレート(一方の第1可動プレートの一例)
17 アーマチュア(他方の第1可動プレートの一例)
17B 凹部
18 サイドプレート用アーマチュア(第2可動プレートの一例)
19 ブレーキヨーク
28 バネ
35 連結部材
50 ピン部材
Claims (6)
- 回転電機のブレーキ装置であって、
ブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの両側に配置された2つの第1可動プレートと、
一方の前記第1可動プレートと連結された第2可動プレートと、
他方の前記第1可動プレートと前記第2可動プレートとの間に配置されたブレーキヨークと、
を有することを特徴とするブレーキ装置。 - 前記ブレーキヨークに配置され、前記他方の第1可動プレート及び第2可動プレートの各々を前記ブレーキヨークから離間する方向に押圧するバネをさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載のブレーキ装置。 - 前記一方の第1可動プレートと第2可動プレートとを連結する連結部材をさらに有し、
前記連結部材は、
前記ブレーキヨークに移動可能に挿通されている
ことを特徴とする請求項2に記載のブレーキ装置。 - 前記他方の第1可動プレートは、
前記連結部材の外周面に応じた形状の凹部を有し、前記連結部材を前記凹部に収容するように配置される
ことを特徴とする請求項3に記載のブレーキ装置。 - 前記ブレーキヨークに挿通され、両端が前記他方の第1可動プレート及び前記第2可動プレートにそれぞれ挿入されたピン部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のブレーキ装置。 - 回転子及び固定子を備え、シャフトを回転させる電磁部と、
前記シャフトの制動を行う請求項1乃至5のいずれか1項に記載のブレーキ装置と、
を有することを特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015206399A JP6233380B2 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | ブレーキ装置及び回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015206399A JP6233380B2 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | ブレーキ装置及び回転電機 |
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JP2017079535A JP2017079535A (ja) | 2017-04-27 |
JP6233380B2 true JP6233380B2 (ja) | 2017-11-22 |
Family
ID=58665694
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JPS57146764U (ja) * | 1981-03-12 | 1982-09-14 | ||
JPH0511387Y2 (ja) * | 1988-12-15 | 1993-03-22 | ||
JP3078159B2 (ja) * | 1993-08-09 | 2000-08-21 | 株式会社東芝 | クラッチ式ディスクブレーキ |
JP5874323B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2016-03-02 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 電磁ブレーキ |
-
2015
- 2015-10-20 JP JP2015206399A patent/JP6233380B2/ja active Active
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