JP7222653B2

JP7222653B2 - ブレーキ付電動機

Info

Publication number: JP7222653B2
Application number: JP2018193433A
Authority: JP
Inventors: 弘明川瀬
Original assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Current assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2023-02-15
Anticipated expiration: 2038-10-12
Also published as: JP2020060279A

Description

本発明の実施形態は、ブレーキ付電動機に関する。

ブレーキ付電動機では、回転軸に固定されたブレーキディスクと、ブレーキディスクを押圧するアマチュアと、アマチュアと反対側においてブレーキディスクと当接する制動面を備えるディスク式ブレーキが配置されている。

特表２００８－５４０９６８号公報

しかし、ブレーキ付電動機を長期間停止させる場合などに、ブレーキディスクと制動面との間で貼り付きが生じてしまい、ブレーキ付電動機を再稼働させる場合に回転動作できないという問題があった。

そこで、ブレーキディスクと制動面との間での貼り付きの発生が抑制されたブレーキ付電動機を提供する。

実施形態に係るブレーキ付電動機は、電動機本体と、前記電動機本体に配置された軸受ブラケットと、前記軸受ブラケットに対向するように配置されるブレーキディスクと、前記ブレーキディスクを前記軸受ブラケットに付勢するアマチュアと、を備え、前記ブレーキディスクに対向する軸受ブラケットの面は制動面を構成し、前記制動面は前記ブレーキディスクを介して前記アマチュアに対向する対向部と、前記アマチュアに対向しない非対向部とを有し、前記非対向部のみに前記ブレーキディスクに対する接触面積を低減する凹部を備える。

第１実施形態に係るブレーキ付電動機の概略構成を示す一部破断側面図ブレーキ付電動機本体の概略構成を示す一部斜視図ブレーキ付電動機の概略構成を示す一部拡大図軸受ブラケットのフランジ部の概略構成を示す図第２実施形態に係る軸受ブラケットのフランジ部の概略構成を示す図第３実施形態に係る軸受ブラケットのフランジ部の概略構成を示す図第４実施形態に係る軸受ブラケットのフランジ部の概略構成を示す図第５実施形態に係る軸受ブラケットのフランジ部の概略構成を示す図

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明において、同様の部位には同様の符号を付し、説明は省略する。
（第１実施形態）
以下、エレベータの巻上機の駆動源として用いられるディスクブレーキ付の永久磁石式同期モータに適用した第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。以下の説明では、図１における右側を前側もしくは負荷側とし、左側を後側もしくは反負荷側として説明する。

図１は、本実施形態に係るブレーキ付電動機１の全体構成を概略的に示している。図２は電動機本体２の概略構成を示す斜視図であり、図３は、図１のブレーキディスク７周辺を拡大した図、図４は軸受ブラケット１４のフランジ部１５のブレーキディスク７に対向する制動面１５ａの構成を示すとともに、ブレーキディスク７に対する押圧を介してフランジ部１５の制動面１５ａを押圧するアマチュア１１との位置関係をも示す図である。

ブレーキ付電動機１は、例えば永久磁石式同期モータからなる電動機本体２の図における左側に、ディスク式のブレーキ部３を備えている。ブレーキ付電動機１の回転軸４は、電動機本体２を図１における左右方向に貫通するように設けられている。回転軸４の前端部（負荷側端部）に、ブレーキ付電動機１の負荷として図示しない綱車が取付けられている。綱車には図示しないエレベータかごと図示しないカウンターウエイトとを繋ぐ図示しないロープが掛け渡されている。ブレーキ付電動機１は、ブレーキ付電動機１により綱車を回転させることによって、ロープを上下動させ、エレベータかごを昇降させる機構を構成している。

ブレーキ部３は、円板状のブレーキディスク７を備えると共に、上下に２個（２組）の制動機構８を備えている。ブレーキディスク７は、その中心部が、回転軸４の後端側部分に対し、いわゆるスプライン係合されていることにより、軸方向には所定範囲の移動が可能で、回転方向には一体回転するように取付けられている。また、ブレーキディスク７の両面には、外周寄り部分に位置して、耐摩耗性の高い摩擦ライニング９が円環状に設けられている。

制動機構８は、電動機本体２の後方すなわちブレーキディスク７の後方に設けられた電磁石１０と、その電磁石１０の前面側すなわちブレーキディスク７の後面側に配置されたアマチュア１１と、それら電磁石１０とアマチュア１１との間に設けられた図示しない圧縮コイルばねとを備えている。電磁石１０は、複数本のボルト１３により、ブレーキディスク７の外側において、電動機本体２の後部を構成する軸受ブラケット１４のフランジ部１５に対し固定的に設けられている。アマチュア１１は、電磁石１０に対し前後方向すなわち軸方向に移動可能に支持されている。アマチュア１１は、図示しないばねによりを前方すなわちブレーキディスク７を押付ける方向に付勢されて設けられている。

制動機構８は、電磁石１０に対する通電時には、アマチュア１１を後側に吸引して、ブレーキディスク７ひいては回転軸４を回転可能とさせる。電磁石１０に対する通電停止すなわち断電時には、ばねによる付勢力によりアマチュア１１を介してブレーキディスク７を前方に押圧し、軸受ブラケット１４のフランジ部１５のブレーキディスク７に対向する後面部に押圧する。これによりブレーキディスク７が制動面１５ａに押圧されて、ブレーキディスク７ひいては回転軸４に対して制動力が付与される。制動機構８は、上下２組が設けられている。

図４に示すように、フランジ部１５の制動面１５ａの中央には、回転軸４を挿通するための回転軸穴１５ｂが設けられており、その周囲に同心円となるように凹部１５ｃが設けられている。さらに凹部１５ｃの外周であって、ブレーキディスク７の摩擦ライニング９に対向する位置に、回転軸穴１５ｂに対して同心円の円環状となるように当接部１９が設けられている。ブレーキ付電動機１の制動時には、ブレーキディスク７はアマチュア１１によって前側に付勢され、摩擦ライニング９は当接部１９に押圧された状態で当接する。

また、図１、図３及び図４にも示すように、フランジ部１５の制動面１５ａの当接部１９の外周には、制動面１５ａから前側に窪む溝部６が、回転軸穴１５ｂ、凹部１５ｃ、及び当接部１９に対して同心円状かつ円環状に囲むように設けられている。

図２に示すように、二つのアマチュア１１は、フランジ部１５の上下部に対向するように配置されている。図４には、アマチュア１１がブレーキディスク７を押圧する領域を押圧部１６として示している。押圧部１６はアマチュア１１の外形に対応し、フランジ部１５の上下部に位置している。

フランジ部１５の制動面１５ａにおいて、当接部１９のうちアマチュア１１に対向する部分を対向部１５ｄと、対向しない部分を非対向部１５ｅと称する。当接部１９の全面にはブレーキディスク７の摩擦ライニング９部が対向して当接しているが、アマチュア１１による押圧力が大きく作用しているのは押圧部１６に対向する対向部１５ｄであり、ブレーキディスク７に対する制動力は主として対向部１５ｄにおける摩擦力によるものである。

第１実施形態に係るブレーキ付電動機１においては、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の対向部１５ｄの表面が、面粗さが負荷面積率ｓｍ（ｒ）で８０％以上、または、平均面粗さＲａで３．２以下となるように設定されている。

また、第１実施形態に係るブレーキ付電動機１においては、軸受ブラケット１４、もしくは少なくとも制動面１５ａは、錆が発生し難い材料で構成されている。例えば、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等により構成されている。

第１実施形態に係るブレーキ付電動機１によれば以下の効果を奏する。
ブレーキ付電動機１は電動機本体２の外部にブレーキ部３を有するため、外部の高温、多湿環境の影響を受ける。ブレーキ付電動機１は停止時にブレーキディスク７を制動状態にする。すなわち、ブレーキ付電動機１は、アマチュア１１によりブレーキディスク７をフランジ部１５の制動面１５ａに押圧もしくは付勢した状態で停止される。しかし、例えば数日から数週間程度の長期間、ブレーキ付電動機１が停止されると、湿気、結露等による錆の発生等により、ブレーキディスク７及び摩擦ライニング９に当接するフランジ部１５の制動面１５ａとの間で貼り付きが生じる場合がある。

このようなブレーキディスク７の貼り付きが発生すると、ブレーキディスク７の回転が妨げられるため、ブレーキ付電動機１が起動できなくなる。例えばブレーキ付電動機１をエレベータの昇降機に使用している場合に、エレベータかごの昇降が不能となる事象が発生し得る。

第１実施形態においては、フランジ部１５の制動面１５ａの当接部１９の外周に、当接部１９の外周を囲むように溝部６を設けることにより、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の周辺に発生した結露等が、制動面１５ａの当接部１９、対向部１５ｄ及び非対向部１５ｅ等とブレーキディスク７との間へ浸入することを抑制することができる。これにより、ブレーキディスク７とフランジ部１５との間、特にブレーキディスク７と制動面１５ａの当接部１９、対向部１５ｄ、非対向部１５ｅとの間における錆の発生を抑制できるため、ブレーキディスク７とフランジ部１５との張り付きの発生を抑制することができる。

また、第１実施形態においては、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の対向部１５ｄの表面の面粗さが、負荷面積率ｓｍ（ｒ）で８０％以上、平均面粗さＲａで３．２以下となるように設定されている。このように、対向部１５ｄ表面の面粗さを上述のように設定することで、ブレーキディスク７とフランジ部１５との接触面積を低減することができるため、軸受ブラケット１４の制動面１５は湿気等による水分が発生しにくい構造となり、ブレーキディスク７とフランジ部１５との張り付きの発生を抑制することができる。

また、第１実施形態に係るブレーキ付電動機１においては、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の少なくとも制動面１５ａの表面、もしくは軸受ブラケット１４を、錆が発生し難い材料、例えば、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等により構成する。これにより、ブレーキディスク７すなわち摩擦ライニング９と、フランジ部１５すなわち制動面１５ａと間の錆の発生が抑制されるため、ブレーキディスク７とフランジ部１５との張り付きの発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図５を参照して説明する。図５は第１実施形態における図４に相当する図である。図５に示すように、第２実施形態に係るブレーキ付電動機１では、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の制動面１５ａにおいて、当接部１９の非対向部１５ｅに複数の孔２０が設けられている。孔２０はフランジ部１５を貫通するように形成されているものでもよいし、制動面１５ａを貫通することなく表面に設けられた凹部となる溝として形成されていてもよい。

第２実施形態においては、フランジ部１５の当接部１９の非対向部１５ｅに複数の孔２０を設けることにより、ブレーキディスク７すなわち摩擦ライニング９と、フランジ部１５すなわち制動面１５ａと間の接触面積を低減することができるため、ブレーキディスク７とフランジ部１５との張り付きの発生を抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図６を参照して説明する。図６は第１実施形態における図４に相当する図である。図６に示すように、第３実施形態に係るブレーキ付電動機１では、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の制動面１５ａにおいて、当接部１９の非対向部１５ｅにスリット２１が設けられている。スリット２１はフランジ部１５を貫通するように形成されているものでもよいし、制動面１５ａを貫通することなく表面に設けられた凹部となる溝として形成されていてもよい。

第３実施形態においては、フランジ部１５の当接部１９の非対向部１５ｅにスリット２１を設けることにより、ブレーキディスク７すなわち摩擦ライニング９と、フランジ部１５すなわち制動面１５ａと間の接触面積を低減することができるため、ブレーキディスク７とフランジ部１５との張り付きの発生を抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図７を参照して説明する。図７は第１実施形態における図５に相当する図である。図７に示すように、第４実施形態に係るブレーキ付電動機１では、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の制動面１５ａにおいて、当接部１９の非対向部１５ｅにザグリ２２が設けられている。ザグリ２２は制動面１５ａの非対向部１５ｅに設けられた凹部であり、当接部１９により形成される平面より前側に後退して窪みとなっている。ザグリ２２は、ブレーキ付電動機１の制動時にブレーキディスク７と接触することがない。

第４実施形態に係るブレーキ付電動機１によれば、フランジ部１５の当接部１９の非対向部１５ｅにザグリ２２を設けることにより、ブレーキディスク７すなわち摩擦ライニング９と、フランジ部１５すなわち制動面１５ａと間の接触面積を低減することができるため、ブレーキディスク７とフランジ部１５との張り付きの発生を抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について図８を参照して説明する。図８は第１実施形態における図５に相当する図である。図８に示すように、第５実施形態に係るブレーキ付電動機１では、軸受ブラケット１４のフランジ部１５の制動面１５ａにおいて、当接部１９の非対向部１５ｅに反発部材２３が設けられている。非対向部１５ｅに第３実施形態におけるザグリ２２を形成し、ザグリ２２である凹部に反発部材２３を設けるように構成されている。

反発部材２３は例えばウレタンのように弾性力を発揮しうる材料により構成される。反発部材２３は、ブレーキ付電動機１の非制動時において、当接部１９により形成される面よりも後側に突出するように形成される。ブレーキ付電動機１の制動時においては、反発部材２３はブレーキディスク７による押圧により圧縮されて当接部１９表面より後退し、非制動時には弾性力により元に戻る。かかる構成により、反発部材２３は、ブレーキディスク７を、反発部材２３の弾性力により後側すなわち制動面１５ａから離間する方向に付勢している。非制動時には、反発部材２３は、ブレーキディスク７を制動面１５ａから離間する方向に押し返すことができる。

第５実施形態に係るブレーキ付電動機１によれば、ブレーキディスク７は、反発部材２３の反発力により後側すなわち制動面１５ａから離間する方向に付勢されるため、ブレーキディスク７すなわち摩擦ライニング９の、フランジ部１５すなわち制動面１５ａに対する貼り付きを抑制することができる。

さらに、ブレーキディスク７のフランジ部１５に対する貼り付きが発生した場合においても、反発部材２３の反発力によりブレーキディスク７は制動面１５ａから離間する方向に付勢されている。従って、ブレーキ付電動機１の起動時におけるブレーキディスク７のわずかな回転力によってもブレーキディスク７を制動面１５ａから離間させて貼り付きを解除する効果を奏する。

以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態に係るブレーキ付電動機１は、エレベータに使用される態様を例示して説明したが、これに限る意図はない。例えば、クレーン等、様々な機器の巻下げ機にも適用できる。
また、第１実施形態から第５実施形態は、発明の主旨を逸脱しない範囲で組み合わせることができる。

１…ブレーキ付電動機、２…電動機本体、３…ブレーキ部、７…ブレーキディスク、１１…アマチュア、１４…軸受ブラケット、１５ａ…制動面、対向部…１５ｄ、１５ｅ…非対向部、２０…孔、２１…スリット、２２…ザグリ、２３…反発部材

Claims

電動機本体と、
前記電動機本体に配置された軸受ブラケットと、
前記軸受ブラケットに対向するように配置されるブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクを前記軸受ブラケットに付勢するアマチュアと、
を備え、
前記ブレーキディスクに対向する軸受ブラケットの面は制動面を構成し、
前記制動面は前記ブレーキディスクを介して前記アマチュアに対向する対向部と、前記アマチュアに対向しない非対向部とを有し、
前記非対向部のみに前記ブレーキディスクに対する接触面積を低減する凹部を備える、
ブレーキ付電動機。
前記対向部の面粗さが、負荷面積率ｓｍ（ｒ）で８０％以上、平均面粗さＲａで３．２以下である請求項１に記載のブレーキ付電動機。
前記軸受ブラケットの少なくとも制動面の表面を錆が生じにくい材料で構成した請求項１に記載のブレーキ付電動機。
前記凹部は複数の孔で構成される請求項１から３の何れか一項に記載のブレーキ付電動機。
前記凹部は複数のスリットで構成される請求項１から３の何れか一項に記載のブレーキ付電動機。
前記凹部は、ザグリで構成される請求項１から３の何れか一項に記載のブレーキ付電動機。
前記制動面の前記非対向部及び前記対向部の外周に溝部を備える請求項１から６の何れか一項に記載のブレーキ付電動機。