JP6344246B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本開示は、回転電機に関する。

従来の回転電機として、例えば特許文献１に記載されているモータが知られている。特許文献１に記載のモータは、モータ部と減速部とが、中空構造の第１の軸に同軸配置された第１ユニットと、ブレーキ部とエンコーダ部とが、第１の軸とは分離独立した第２の軸に同軸配置された第２ユニットと、第１ユニットと第２ユニットとを接続する動力伝達部と、を備えている。

特開２０１４−１５１４１２号公報

上記従来のモータでは、モータ部及び減速部とブレーキ部及びエンコーダ部とが異なる軸上に配置されているため、各部が同一軸上に配置される構成に比べて、軸方向において小型化（薄型化）が図られている。しかしながら、従来のモータでは、モータ部とエンコーダ部とが動力伝達部を介して接続されるため、エンコーダ部において外乱等の影響を受け易い。そのため、従来のモータでは、モータ部の回転体の回転の検出精度について、更なる改善の余地がある。

本開示は、小型化を図りつつ、回転体の回転を精度良く検出できる回転電機を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る回転電機は、回転体を軸中心に回転させる回転電機本体と、回転体の回転を検出する回転検出装置と、回転体の回転を減速させる制動装置と、を備え、回転検出装置は、回転体と連動して回転する回転部を有し、当該回転部が軸と同軸に配置されており、制動装置は、回転体の軸からずれた位置に配置されている。

本開示によれば、小型化を図りつつ、回転体の回転を精度良く検出できる。

図１は、一実施形態に係る回転電機が取り付けられるロボットを示す斜視図である。 図２は、回転電機の外観を示す斜視図である。 図３は、図２に示す回転電機の断面構成を示す図である。 図４は、他の実施形態に係る回転電機の断面構成を示す図である。 図５は、図４に示す回転電機の動作を説明するための断面図である。

以下、添付図面を参照して、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［ロボットの構成］
図１は、一実施形態に係る回転電機が取り付けられるロボットを示す斜視図である。図１に示されるロボット１は、本実施形態に係る回転電機としてのモータ２０（図３参照）により駆動されており、図示しないワークに対して作業を行う産業用ロボットである。本実施形態では、ロボット１の一例として、自動車のボディ等の被溶接物に対してアーク溶接を行う溶接ロボットについて説明する。なお、本実施形態では、回転電機を、ロボットを駆動させる電動機（モータ）として用いる構成を一例に示すが、発電機として用いることも可能である。

図１に示されるように、ロボット１は、基台３と、旋回部５と、第１のアーム７と、第２のアーム９と、エンドベース１１と、溶接トーチ１３と、を備えている。基台３、旋回部５、第１のアーム７、第２のアーム９、及びエンドベース１１は、ロボット１の基端から先端に向けてこの順に接続されている。

基台３は、設置面に固定されており、ロボット１全体を支持する。

旋回部５は、基台３上に設けられている。旋回部５は、鉛直方向に延びる第１の軸Ａｘ１を旋回軸として、基台３に対して第１の軸Ａｘ１周りに旋回可能である。旋回部５は、当該旋回部５に収容された第１のモータを動力源として駆動され、第１の軸Ａｘ１周りに旋回する。第１の軸Ａｘ１は、Ｓ軸と称されることもある。

第１のアーム７は、旋回部５及び第１のアーム７の接続部分（第１のアーム７のうち旋回部５側の端部）６を通る第２の軸Ａｘ２を揺動軸として、旋回部５に対して第２の軸Ａｘ２周りに揺動可能である。旋回部５及び第１のアーム７の接続部分６には、第２のモータが搭載されている。第１のアーム７は、第２のモータを動力源として駆動され、第２の軸Ａｘ２周りに揺動する。第２の軸Ａｘ２は、Ｌ軸と称されることもある。

第２のアーム９は、第１のアーム７側に位置する基端部９ａと、エンドベース１１側に位置する先端部９ｂとを有する。基端部９ａは、第１のアーム７及び第２のアーム９の接続部分（第１のアーム７のうち基端部９ａ側の端部）１０を通る第３の軸Ａｘ３を揺動軸として、第１のアーム７に対して第３の軸Ａｘ３周りに揺動可能である。そのため、第２のアーム９も全体として、第１のアーム７に対して第３の軸Ａｘ３周りに揺動可能である。第１のアーム７及び第２のアーム９の接続部分１０には、第３のモータが搭載されている。第２のアーム９（基端部９ａ）は、第３のモータを動力源として駆動され、第３の軸Ａｘ３周りに揺動する。第３の軸Ａｘ３は、第２の軸Ａｘ２と平行に延びている。第３の軸Ａｘ３は、Ｕ軸と称されることもある。

先端部９ｂは、第２のアーム９の中心を通る第４の軸Ａｘ４を旋回軸として、基端部９ａに対して第４の軸Ａｘ４周りに旋回可能である。先端部９ｂは、第４のモータを動力源として駆動され、第４の軸Ａｘ４周りに旋回する。第４の軸Ａｘ４は、Ｒ軸と称されることもある。

エンドベース１１は、第２のアーム９側に位置する基端部１１ａと、先端側に位置する先端部１１ｂとを有する。基端部１１ａは、第２のアーム９（先端部９ｂ）及びエンドベース１１（基端部１１ａ）の接続部分を通る第５の軸Ａｘ５を揺動軸として、先端部９ｂに対して第５の軸Ａｘ５周りに揺動可能である。基端部１１ａは、第５のモータを動力源として駆動され、第５の軸Ａｘ５周りに揺動する。第５の軸Ａｘ５は、Ｂ軸と称されることもある。

先端部１１ｂは、エンドベース１１の中心を通る第６の軸Ａｘ６を回転軸として、基端部１１ａに対して第６の軸Ａｘ６周りに回転可能に取り付けられている。先端部１１ｂは、第６のモータを動力源として駆動され、第６の軸Ａｘ６周りに回転する。第６の軸Ａｘ６は、Ｔ軸と称されることもある。

溶接トーチ１３は、エンドエフェクタの一種であり、先端部１１ｂに配置されている。溶接トーチ１３の先端には、溶接ワイヤに電流を供給するためのコンタクトチップや、アークをシールドするシールドガスを供給するためのオリフィス等が設けられている。溶接トーチ１３は、先端部１１ｂに対して着脱可能に取り付けられていてもよいし、先端部１１ｂと一体化されていてもよい。すなわち、先端部１１ｂ（エンドベース１１）は、溶接トーチ１３（エンドエフェクタ）を保持可能に構成されている。

［モータの構成］
（第１実施形態）
続いて、上記ロボット１に搭載されるモータ（第１〜第６のモータ）について詳細に説明する。図２は、モータの外観を示す斜視図である。図３は、図２に示すモータの断面構成を示す図である。図２及び図３に示されるように、モータ２０は、ケーシング（筐体）３０と、ロータ（回転電機本体）４０と、ステータ（回転電機本体）５０と、エンコーダ（回転検出装置）６０と、ブレーキ（制動装置）７０と、を備えている。

ケーシング３０は、ロータ４０、ステータ５０、エンコーダ６０、及び、ブレーキ７０を保持する。ケーシング３０の外形は、例えば、円形状を呈している。ケーシング３０は、モータ２０の出力軸Ａｘに直交する第１面３０ａ及び第２面３０ｂと、出力軸Ａｘに沿って延在する円形状の第３面３０ｃと、を有している。ケーシング３０は、モータ２０の出力軸Ａｘに沿った方向における寸法が出力軸Ａｘに略垂直な方向における寸法よりも小さい形状とされている。すなわち、ケーシング３０は、第１面３０ａと第２面３０ｂとの間の寸法Ｌ１が対向する第３面３０ｃの直径に相当する寸法Ｌ２よりも小さく（Ｌ１＜Ｌ２）、偏平な形状を呈している。本実施形態では、寸法Ｌ１は、寸法Ｌ２の１/２以下に設定される。

ケーシング３０は、収容部３２と、第１開口部３４と、第２開口部３６と、第３開口部３８と、カバー（蓋）３９と、を有している。収容部３２は、ケーシング３０内において空間を形成しており、ロータ４０、ステータ５０、及びエンコーダ６０を収容する。

第１開口部３４は、第１面３０ａに開口して設けられている。第１開口部３４は、収容部３２と連通している。第１開口部３４は、出力軸Ａｘを含む位置に設けられている。第２開口部３６は、第２面３０ｂに開口して設けられている。第２開口部３６は、収容部３２と連通している。第２開口部３６は、出力軸Ａｘを含む位置、すなわち第１開口部３４とは反対側の位置に設けられている。第３開口部３８は、第２面３０ｂに開口して設けられている。第３開口部３８は、収容部３２と連通している。第３開口部３８は、第２面３０ｂにおいて外縁側に設けられている。

カバー３９は、第２開口部３６を塞いでいる。カバー３９は、ケーシング３０において着脱可能とされている。カバー３９は、例えば、図示しないねじによって、ケーシング３０に固定されている。

ロータ４０は、回転体４２と、ブレーキパッド（第１当接部）４４と、を有している。回転体４２は、出力軸Ａｘを中心に回転駆動される部材である。回転体４２は、第１部分４２ａと、第２部分４２ｂと、第３部分４２ｃと、第４部分４２ｄと、を有している。

第１部分４２ａは、円盤状を呈している。第２部分４２ｂは、円筒状を呈している。第２部分４２ｂの出力軸Ａｘに沿った方向の一端部（第１面３０ａ側の端部）は、第１部分４２ａの外縁に接続されている。第１部分４２ａと第２部分４２ｂとにより、回転体４２には、凹部４２ｅが形成されている。第３部分４２ｃは、円環状を呈している。第３部分４２ｃは、第２部分４２ｂの外周面に接続されており、第２部分４２ｂの外周面から径方向に沿って外側に延在している。第４部分４２ｄは、円環状を呈している。第４部分４２ｄは、第３部分４２ｃの外縁に接続されている。すなわち、第４部分４２ｄは、第３部分４２ｃによって、第２部分４２ｂと連結されている。第４部分４２ｄにおける出力軸Ａｘに沿った方向の厚み寸法は、第３部分４２ｃの厚み寸法よりも大きい。

回転体４２は、ケーシング３０に固定された円環状のベアリング４６ａ，４６ｂにより回転可能とされている。具体的には、回転体４２の第２部分４２ｂが、２つのベアリング４６ａ，４６ｂにより支持されている。ベアリング４６ａ，４６ｂは、出力軸Ａｘに沿った方向において所定の間隔をあけて（第３部分４２ｃを挟んで）並んで配置されている。第４部分４２ｄの外周面には、第４部分４２ｄの周方向に沿って磁石４８が配置されている。

回転体４２は、軸部材４３を有している。軸部材４３は、第１部分４２ａに設けられている。軸部材４３は、第１開口部３４に位置しており、ケーシング３０の第１面３０ａから突出している。第１開口部３４と軸部材４３との間には、封止材４９が設けられている。

ブレーキパッド４４は、ブレーキ７０により制動される部材である。ブレーキパッド４４は、回転体４２の周縁部に設けられている。詳細には、ブレーキパッド４４は、第４部分４２ｄの第２面３０ｂ側の側面４２ｓに接続されている。ブレーキパッド４４は、円環状を呈している。ブレーキパッド４４は、出力軸Ａｘと同軸に配置されている。ブレーキパッド４４の外縁は、第４部分４２ｄの外縁よりも外側に位置している。すなわち、ブレーキパッド４４の外径は、回転体４２の外径よりも大きい。ブレーキパッド４４は、第３開口部３８に位置している。ブレーキパッド４４は、例えば、金属により形成されている。

ステータ５０は、ロータ４０に回転力を付与する部材である。ステータ５０は、コア５２と、コイル５４と、を有している。コア５２は、例えば、円環状を呈している。コア５２は、回転体４２の第４部分４２ｄの外周面と対向する位置に配置されている。コイル５４は、コア５２に設けられている。

エンコーダ６０は、ロータ４０の回転を検出する回転検出装置である。エンコーダ６０は、例えばロータリエンコーダであり、ロータ４０の回転数、回転角、及び／又は回転速度といったモータ２０の駆動量を検出可能である。エンコーダ６０は、カップリング部６２と、回転部６４と、検出部６６と、ホルダ６７と、を有している。

カップリング部６２は、ロータ４０の回転体４２と回転部６４とを接続する。カップリング部６２は、回転体４２の凹部４２ｅ内に配置されており、第１部分４２ａと接続されている。カップリング部６２は、回転体４２の回転方向への移動が規制されていると共に、出力軸Ａｘに沿った方向への移動が許可されている。カップリング部６２としては、例えば、オルダムカップリングを採用することができる。

回転部６４は、回転体４２に連動して回転する。回転部６４は、その一端がカップリング部６２に接続されている。これにより、回転部６４は、カップリング部６２を介して回転体４２に接続され、回転体４２と同期して回転する。回転部６４の先端側は、回転体４２の凹部４２ｅ内に位置している。回転部６４は、円環状のベアリング６５ａ，６５ｂにより回転可能とされている。ベアリング６５ａ，６５ｂは、出力軸Ａｘに沿った方向において所定の間隔をあけて並んで配置されている。

検出部６６は、回転体４２の回転に応じて回転する被検出体６６ａと、被検出体６６ａを検出する検出素子６６ｂと、を含んでいる。被検出体６６ａは、回転部６４に接続されており、回転部６４（回転体４２）と同期して回転する。検出素子６６ｂは、例えば、投受光センサである。検出部６６は、被検出体６６ａの回転を検出素子６６ｂにより検出することで、ロータ４０の回転数、回転角、及び／又は回転速度といったモータ２０の駆動量を検出する。

ホルダ６７は、カップリング部６２、回転部６４、及び検出部６６を保持している。ホルダ６７は、第１ホルダ６８と、第２ホルダ６９と、を有している。

第１ホルダ６８は、第１部分６８ａと、第２部分６８ｂと、を有している。第１部分６８ａは、筒状を呈している。第１部分６８ａは、その中心軸が出力軸Ａｘと一致するように配置されている。第１部分６８ａは、内周面にベアリング６５ａ，６５ｂが固定されている。これにより、第１部分６８ａは、ベアリング６５ａ，６５ｂに支持される回転部６４及び回転部６４に接続されたカップリング部６２を保持している。第２部分６８ｂは、円環状を呈している。第２部分６８ｂは、第１部分６８ａの一端部（ケーシング３０の第２面３０ｂ側の端部）に設けられおり、第１部分６８ａの外周面から第１部分６８ａの径方向に沿って外側に張り出している。第２部分６８ｂは、検出部６６を支持している。

第２ホルダ６９は、第１ホルダ６８を保持している。第２ホルダ６９は、第１部分６９ａと、第２部分６９ｂと、第３部分６９ｃと、を有している。第１部分６９ａは、筒状を呈している。第１部分６９ａは、その中心軸が出力軸Ａｘと一致するように配置されている。第２部分６９ｂは、円環状を呈している。第２部分６９ｂは、第１部分６９ａの一端部（ケーシング３０の第１面３０ａ側の端部）に設けられており、第１部分６９ａの内周面から第１部分６９ａの径方向に沿って内側に張り出している。第２部分６９ｂは、第１ホルダ６８の第２部分６８ｂを支持している。具体的には、第２部分６９ｂには、第１ホルダ６８の第２部分６８ｂが、例えば図示しないねじにより固定されている。

第３部分６９ｃは、円環状を呈している。第３部分６９ｃは、第１部分６９ａの他端部（ケーシング３０の第２面３０ｂ側の端部）に設けられおり、第１部分６９ａの外周面から第１部分６９ａの径方向に沿って外側に張り出している。第３部分６９ｃは、ケーシング３０に固定されている。具体的には、第３部分６９ｃは、例えばねじによりケーシング３０に固定されている。

上記構成を有するエンコーダ６０は、ユニット化されている。エンコーダ６０は、ホルダ６７により、各部が一体に保持されている。エンコーダ６０は、ケーシング３０において取り外し及び取り付けが可能となっている。

ブレーキ７０は、ロータ４０の回転を制動する制動装置である。ブレーキ７０は、ケーシング３０の第２面３０ｂから外方に向けて、出力軸Ａｘに沿って突出している。ブレーキ７０は、出力軸Ａｘとは偏心した位置に配置されている。具体的には、ブレーキ７０は、ケーシング３０の第３開口部３８に配置されている。ブレーキ７０は、ケース７２と、摩擦材（第２当接部）７４と、保持部材７６と、付勢部材（駆動部）７８と、コイル（駆動部）７９と、を有している。

ケース７２は、保持部材７６、付勢部材７８、及びコイル７９を収容する。ケース７２は、例えば、ねじによりケーシング３０に固定されている。ケース７２の外形は、図２に示されるように、例えば、円柱状を呈している。ケース７２の形状は、設計に応じて適宜設定されればよい。

摩擦材７４は、ロータ４０のブレーキパッド４４に摺接（当接）することでブレーキパッド４４に摩擦力を付与する。摩擦材７４は、保持部材７６に設けられている。摩擦材７４の材料としては、例えば、レンジモールド、セミメタリック、焼結合金（鉄系、銅系）等を用いることができる。

保持部材７６は、摩擦材７４を保持する。保持部材７６は、例えば、金属により形成されている。保持部材７６は、略Ｔ字状を呈している。保持部材７６は、本体部７６ａと、保持部７６ｂと、を有している。

本体部７６ａは、例えば、円柱状を呈している。本体部７６ａは、出力軸Ａｘに沿った方向に延在している。保持部７６ｂは、例えば、円盤状を呈している。保持部７６ｂは、本体部７６ａの一端部（ブレーキパッド４４に近い位置の端部）に設けられている。保持部７６ｂの外径は、本体部７６ａの外径よりも大きい。保持部７６ｂは、ロータ４０のブレーキパッド４４と対向して配置されている。すなわち、摩擦材７４がブレーキパッド４４と対向して配置されている。

保持部材７６は、出力軸Ａｘに沿った方向において移動（摺動）自在に設けられている。具体的には、保持部材７６は、保持部７６ｂがコイル７９に当接する第１の位置（初期位置）と、摩擦材７４がブレーキパッド４４に摺接する第２の位置との間で移動自在に設けられている。

付勢部材７８は、保持部材７６を付勢する。付勢部材７８は、例えば、コイルばねである。付勢部材７８は、保持部材７６の本体部７６ａの他端部に配置されている。付勢部材７８は、保持部材７６が第１の位置に位置しているときに、保持部材７６をロータ４０側に向かって付勢している。

コイル７９は、保持部材７６の移動を制御する。コイル７９は、保持部材７６の本体部７６ａの周囲を取り囲んで配置されている。コイル７９は、電流が供給されているときには、付勢部材７８による付勢力に抗する電磁力を作用させて、保持部７６ｂを引き寄せて保持部材７６を第１の位置に保持する。コイル７９は、電流が供給されていないときには、保持部材７６の保持を解除する。

上記構成を有するブレーキ７０は、コイル７９への電流の供給が停止されると、コイル７９による保持部材７６の保持を解除し、付勢部材７８の付勢力により保持部材７６をロータ４０側に進出させる。すなわち、保持部材７６を第２の位置に位置させる。そして、ブレーキ７０は、摩擦材７４をブレーキパッド４４に摺接させ、ブレーキパッド４４に摩擦力を付与する。これにより、回転状態のロータ４０が減速又は静止すると共に、静止状態のロータ４０の回転が妨げられる。

ブレーキ７０は、コイル７９に電流が供給されると、コイル７９において保持部材７６を引き寄せて摩擦材７４とブレーキパッド４４とを離間させる。すなわち、保持部材７６を第１の位置に位置させる。これにより、ロータ４０が回転可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係るモータ２０は、エンコーダ６０の回転部６４を回転体４２の出力軸Ａｘと同軸に配置することにより、歯車等の動力伝達部材を設けなくても、回転部６４の回転をエンコーダ６０において直接検出できる。これにより、外乱等の影響を抑制できるため、エンコーダ６０における検出精度の向上を図ることができる。また、モータ２０では、ブレーキ７０を回転体４２からずれた位置に配置（オフセット配置）することにより、各部を同軸上に並べて配置する構成に比べて、出力軸Ａｘに沿った方向において小型化（薄型化）を図ることができる。

本実施形態では、回転体４２には、出力軸Ａｘと同軸に配置されたブレーキパッド４４が設けられている。ブレーキ７０は、ブレーキパッド４４に摺接することでブレーキパッド４４に摩擦力を付与する摩擦材７４と、摩擦材７４が設けられた保持部材７６を駆動させるコイル７９と、を有している。このような構成により、ブレーキ７０の構成の簡易化を図ることができる。

本実施形態では、ブレーキパッド４４は、回転体４２の周縁部（第４部分４２ｄ）に配置されており、ブレーキ７０は、周縁部に対応する位置に配置されている。このような構成により、回転体４２の周縁部において摩擦材７４がブレーキパッド４４と摺接するため、ブレーキパッド４４が回転体４２の内側に配置される構成に比べて、回転体４２を停止させるためにブレーキパッド４４に与える負荷を小さくすることができる（大きな静摩擦トルクを得ることができる）。そのため、ブレーキ７０の小型化が図れ、その結果、モータ２０の小型化を図ることができる。また、ブレーキ７０が周縁部に対応する位置に配置されるため、モータ２０の縁部側にブレーキ７０が片寄って配置される。これにより、ブレーキ７０以外の部分にスペースが形成されるため、例えばモータ２０を機器に搭載した際に、当該スペースを配線のため等に用いることが可能となる。

本実施形態では、回転体４２には、出力軸Ａｘを含む位置に凹部４２ｅが設けられており、エンコーダ６０の少なくとも一部は、凹部４２ｅに位置している。このように、凹部４２ｅ内にエンコーダ６０の少なくとも一部を位置させることにより、出力軸Ａｘに沿った方向において更にモータ２０の小型化を図ることができる。

本実施形態では、ロータ４０、ステータ５０、エンコーダ６０、及び、ブレーキ７０を保持するケーシング３０を備えている。エンコーダ６０は、回転部６４と回転体４２とを接続すると共に、回転体４２の回転方向への移動が規制され且つ出力軸Ａｘに沿った方向への移動が許可されているカップリング部６２と、回転部６４を保持するホルダ６７と、を有しており、ホルダ６７は、ケーシング３０に着脱可能に設けられている。このような構成により、エンコーダ６０を出力軸Ａｘに沿って移動させることによりケーシング３０に対してエンコーダ６０を容易に着脱することができる。そのため、エンコーダ６０の交換やメンテナンスを容易に行うことができる。

本実施形態では、ケーシング３０は、エンコーダ６０を収容すると共に開口する収容部３２を有し、収容部３２と連通する第２開口部３６を塞ぐカバー３９を備えている。エンコーダ６０が収容される収容部３２の第２開口部３６をカバー３９で塞ぐことにより、収容部３２に塵や埃が入ることを抑制できる。これにより、塵や埃がエンコーダ６０の検出精度に影響を与えることを抑制できるため、検出精度の低下を抑制できる。

（第１実施形態の変形例）
上記実施形態では、ブレーキ７０に摩擦材７４が設けられている形態を一例に説明したが、摩擦材は、ブレーキパッド４４に設けられていてもよい。この場合、ブレーキパッド４４の一部（ブレーキ７０と当接する部分）を摩擦材により形成できる。摩擦材は金属よりも軽いため、ブレーキパッドを全て金属で形成する場合に比べて、ブレーキパッドの軽量化を図ることができる。そのため、ブレーキパッドのイナーシャが小さくなるため、回転体４２の加減速の向上を図ることが可能となる。また、この構成では、摩擦材を保持部材７６に設ける場合に比べて、摩擦材の容積が大きくなる。そのため、摩擦材の寿命が長くなるため、メンテナンス性の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係るモータの断面構成を示す図である。図４に示されるように、モータ２０Ａは、ケーシング３０と、ロータ４０Ａと、ステータ５０と、エンコーダ６０と、ブレーキ８０と、を備えている。第２実施形態に係るモータ２０Ａのケーシング３０、ステータ５０及びエンコーダ６０は、第１実施形態に係るモータ２０Ａと同様の構成を有している。以下では、第１実施形態と異なる構成について詳細に説明する。

ロータ４０Ａは、回転体４２と、ギア（第１歯車）４７と、を有している。ギア４７は、回転体４２の周縁部に設けられている。詳細には、ギア４７は、第４部分４２ｄの第２面３０ｂ側の側面４２ｓに接続されている。ギア４７は、円環状を呈している。ギア４７は、出力軸Ａｘと同軸に配置されている。

ブレーキ８０は、ロータ４０の回転を制動する制動装置である。ブレーキ８０は、ケーシング３０の第２面３０ｂから外方に向けて、出力軸Ａｘに沿って突出している。ブレーキ８０は、出力軸Ａｘとは偏心した位置に配置されている。具体的には、ブレーキ８０は、ケーシング３０の第３開口部３８に配置されている。ブレーキ８０は、ケース８１と、シャフト８２と、ブレーキギア（第２歯車）８３と、制動部８４と、封止材８５と、を有している。

ケース８１は、シャフト８２、ブレーキギア８３、制動部８４、及び、封止材８５を収容する。ケース８１は、例えば、ねじによりケーシング３０に固定されている。ケース８１の外形は、例えば、円柱状を呈している。ケース８１の形状は、設計に応じて適宜設定されればよい。

シャフト８２は、回転自在に設けられている。シャフト８２は、円柱状を呈している。シャフト８２は、ケース８１に固定された円環状のベアリング８６ａ，８６ｂにより回転可能とされている。具体的には、ベアリング８６ａは、シャフト８２の一端部（ギア４７が設けられている側の端部）に配置されている。ベアリング８６ｂは、シャフト８２の他端部に配置されている。シャフト８２の一部には、スプラインが設けられている。

ブレーキギア８３は、ギア４７に歯合する。ブレーキギア８３は、例えば、金属で形成されている。ブレーキギア８３は、シャフト８２の一端部に設けられている。ブレーキギア８３は、例えば、ねじによりシャフト８２に取り付けられている。ブレーキギア８３は、ギア４７の回転に伴って回転する。ブレーキギア８３の外径は、ギア４７の外径よりも小さい。具体的には、ブレーキギア８３の外径は、ギア４７の外径の１／４程度である。ブレーキギア８３とギア４７とには、潤滑油が注入されている。

制動部８４は、シャフト８２の回転を停止させる。制動部８４は、可動部８７と、係合部８８と、固定部８９と、コイル９０と、を有している。制動部８４では、出力軸Ａｘに沿った方向において、シャフト８２の先端側から順番に、固定部８９、係合部８８、可動部８７、及びコイル９０の並びで配置されている。

可動部８７は、出力軸Ａｘに沿った方向（シャフト８２の延在方向）において移動可能に設けられている。可動部８７は、円環状を呈している。可動部８７には、シャフト８２が挿通されている。可動部８７は、コイル９０の電磁力により、移動が制御される。

係合部８８は、シャフト８２のスプラインに係合している。係合部８８は、円環状を呈している。係合部８８の内周は、シャフトのスプラインに係合する形状とされている。これにより、係合部８８は、シャフト８２と同期して回転すると共に、シャフト８２の延在方向に沿って移動可能とされている。係合部８８には、摩擦材８８ａ，８８ｂ（図５参照）が設けられている。摩擦材８８ａは、係合部８８において可動部８７側に配置されている。摩擦材８８ｂは、係合部８８において固定部８９側に配置されている。摩擦材８８ａ，８８ｂのそれぞれは、円環状を呈している。

固定部８９は、ケース８１に固定されている。固定部８９は、円環状を呈している。固定部８９は、可動部８７との間に係合部８８を挟むように配置されている。

コイル９０は、可動部８７の移動を制御する。コイル９０は、シャフト８２の一部の周囲を取り囲んで配置されている。コイル９０には、可動部８７側に、図示しない付勢部材（例えばコイルばね）が複数設けられている。付勢部材は、コイル９０の周方向において所定の間隔をあけて配置されている。コイル９０は、電流が供給されているときには、付勢部材による付勢力に抗する電磁力を作用させて、可動部８７を引き寄せ、可動部８７を係合部８８と離間する位置に保持する。コイル９０は、電流が供給されていないときには、可動部８７の保持を解除する。

上記構成を有するブレーキ８０は、図４に示されるように、コイル９０への電流の供給が停止されると、コイル９０による可動部８７の保持を解除し、付勢部材の付勢力により可動部８７を係合部８８側に進出させる。ブレーキ８０は、可動部８７を移動させて、可動部８７と固定部８９とにより係合部８８を挟み、摩擦材８８ａ，８８ｂを可動部８７及び固定部８９のそれぞれに摺接させる。これにより、回転状態のロータ４０が減速又は静止すると共に、静止状態のロータ４０の回転が妨げられる。

ブレーキ８０は、図５に示されるように、コイル９０に電流が供給されると、コイル９０において可動部８７を引き寄せて可動部８７と係合部８８とを離間させる。これにより、シャフト８２が回転自在となり、シャフト８２に接続されたブレーキギア８３が回転自在となることで、ブレーキギア８３に歯合するギア４７が設けられたロータ４０が回転可能となる。

封止材８５は、潤滑油の制動部８４側への漏洩を抑制する。封止材８５は、ベアリング８６ａと固定部８９との間に配置されている。封止材８５は、円環状を呈している。

以上説明したように、本実施形態に係るモータ２０Ａは、第１実施形態に係るモータ２０と同様に、エンコーダ６０の回転部６４を回転体４２の出力軸Ａｘと同軸に配置することにより、歯車等の動力伝達部材を設けなくても、回転部６４の回転をエンコーダ６０において直接検出できる。これにより、外乱等の影響を抑制できるため、エンコーダ６０における検出精度の向上を図ることができる。また、ブレーキ７０を回転体４２からずれた位置に配置（オフセット配置）することにより、各部を同軸上に並べて配置する構成に比べて、軸方向において小型化（薄型化）を図ることができる。

本実施形態では、ブレーキ８０は、ギア４７に歯合するブレーキギア８３の回転を停止、すなわちシャフト８２の回転を停止させることにより、回転体４２の回転を停止させる。ブレーキギア８３は、ギア４７より外径が小さい。そのため、例えば、ギア４７の外径がブレーキギア８３の外径のｎ倍の大きさである場合、ブレーキ８０では、回転体４２を停止させるために必要な静摩擦トルクの１／ｎの静摩擦トルクにより回転体４２を停止させることができる。したがって、制動部８４の小型化が可能となるためブレーキ８０全体の小型化が図れ、その結果、モータ２０Ａの小型化を図ることができる。

本実施形態では、ギア４７は、回転体４２の周縁部に配置されており、ブレーキ８０は、周縁部に対応する位置に配置されている。この構成によれば、ギア４７の外径を大きくすることができる。これにより、ギア４７の外径に対してブレーキギア８３の外径を小さくすることができる。そのため、ブレーキ８０を小型化した場合であっても、回転体４２の回転を確実に停止させることができる。また、ブレーキ８０が周縁部に対応する位置に配置されるため、モータ２０Ａの縁部側にブレーキ８０が片寄って配置される。これにより、ブレーキ８０以外の部分にスペースが形成されるため、例えばモータ２０Ａを機器に搭載した際に、当該スペースを配線のため等に用いることが可能となる。

（第２実施形態の変形例）
上記実施形態では、ギア４７及びブレーキギア８３が金属で形成されている形態を一例に説明した。しかし、ギア４７及びブレーキギア８３は、自己潤滑性を有する樹脂で形成されていてもよい。ギア４７及びブレーキギア８３を金属で形成した場合、歯合するギア４７及びブレーキギア８３の間に潤滑油を注入する必要がある。そのため、モータ２０Ａには、潤滑油が外に漏洩することを防止するために、封止材８５を設けている。ギア４７及びブレーキギア８３を自己潤滑性を有する樹脂で形成することで、潤滑油の注入が不要となるため、封止材８５が不要となる。その結果、部品点数を減らすことができ、構成の簡易化を図れる。そのため、モータ２０Ａの小型化を図れると共に、製造コストの低減を図ることができる。耐久性の観点からは、ギア４７及びブレーキギア８３が金属で形成されていることが好ましい。

上記実施形態では、ブレーキギア８３の外径がギア４７の外径の１／４程度である形態を一例に説明したが、ブレーキギア８３及びギア４７の外径は、これに限定されない。ブレーキギア８３及びギア４７の外径は、設計に応じて適宜設定されればよい。要は、ブレーキギア８３の外径が、ギア４７の外径よりも小さければよい。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、モータ２０，２０Ａのケーシング３０の外形が円形状を呈する形態を一例に説明したが、ケーシング３０の形状はこれに限定されない。

２０，２０Ａ…モータ（回転電機）、３０…ケーシング（筐体）、４０，４０Ａ…ロータ（回転電機本体）、４２…回転体、４２ｅ…凹部、４４…ブレーキパッド（第１当接部）、４７…ギア（第１歯車）、５０…ステータ（回転電機本体）、６０…エンコーダ（回転検出装置）、６４…回転部、７０，８０…ブレーキ（制動装置）、７４…摩擦材（第２当接部）、８２…シャフト、８３…ブレーキギア（第２歯車）、８４…制動部、Ａｘ…出力軸。

Claims (9)

1. 回転体を軸中心に回転させる回転電機本体と、
   前記回転体の回転を検出する回転検出装置と、
   前記回転体の回転を停止させる制動装置と、
   前記回転電機本体、前記回転検出装置及び前記制動装置を保持する筐体と、を備え、
   前記筐体は、当該筐体内で空間を形成する収容部を有しており、
   前記回転電機本体及び前記回転検出装置は、前記収容部に収容されており、
   前記回転検出装置は、前記回転体と連動して回転する回転部を有し、当該回転部が前記軸と同軸に配置されており、
   前記制動装置は、前記回転体の前記軸からずれた位置に配置されている、回転電機。
2. 前記回転体には、前記軸と同軸に配置された第１当接部が設けられており、
   前記制動装置は、
   前記第１当接部に摺接することで当該第１当接部に摩擦力を付与する第２当接部と、
   前記第２当接部を駆動させる駆動部と、を有している、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記第１当接部は、前記回転体の周縁部に配置されており、
   前記制動装置は、前記周縁部に対応する位置に配置されている、請求項２に記載の回転電機。
4. 前記回転体には、前記軸と同軸に配置された第１歯車が設けられており、
   前記制動装置は、
   前記第１歯車に歯合すると共に、前記第１歯車よりも径の小さい第２歯車と、
   前記第２歯車を回転自在に支持するシャフトと、
   前記シャフトの回転を停止させる制動部と、を有している、請求項１又は２に記載の回転電機。
5. 前記第１歯車は、前記回転体の周縁部に配置されており、
   前記制動装置は、前記周縁部に対応する位置に配置されている、請求項４に記載の回転電機。
6. 前記第１歯車及び前記第２歯車のそれぞれは、自己潤滑性を有する樹脂で形成されている、請求項４又は５に記載の回転電機。
7. 前記回転体には、前記軸を含む位置に凹部が設けられており、
   前記回転検出装置の少なくとも一部は、前記凹部に位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機。
8. 前記回転検出装置は、
   前記回転部と前記回転体とを接続すると共に、前記回転体の回転方向への移動が規制され且つ前記軸に沿った方向への移動が許可されている接続部と、
   前記回転部を保持する保持部と、を有しており、
   前記保持部は、前記筐体に着脱可能に設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転電機。
9. 前記収容部は開口しており、
   前記収容部の前記開口を塞ぐ蓋を備えている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転電機。

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