JP7274915B2

JP7274915B2 - ブレーキ付電動機

Info

Publication number: JP7274915B2
Application number: JP2019071259A
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: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2039-04-03
Also published as: JP2020171127A

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、ディスク式ブレーキが、当該電動機の反負荷側に配置されている。この電動機では、反負荷側の軸受とブレーキディスクとの間にフェルトパッキンを配置することにより、軸受から漏洩する潤滑油がブレーキディスクに到達することを抑制していた。

特開２００９－６７５２２号公報

しかし、フェルトパッキンの回転摩耗による劣化により、潤滑油がフェルトパッキンから漏洩し、回転軸表面等を介してブレーキディスク表面に到達し、ブレーキを作動させた時にブレーキトルクが低下するという問題があった。
そこで、軸受の潤滑油がブレーキディスクに到達することを抑制し、ブレーキトルクの低下を抑制し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、前記電動機本体に格納された回転軸と、前記電動機本体の一端に配設された軸受ブラケットと、前記軸受ブラケットに設けられ、内部に潤滑油が保持され、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受ブラケットに配置され、ディスクを備えるディスクブレーキと、前記軸受と回転軸と前記軸受ブラケットの内壁とで形成され、前記軸受に連通する第１空間と、前記軸受内部の潤滑油を保持するための接触シール及び非接触シールと、を備え、前記接触シールは、その先端部が軸受の内壁に接触して設けられており、非接触シールは、その先端部が内壁に非接触で設けられており、前記接触シールは前記ディスク側に配置され、前記非接触シールはディスクとは反対側に配置され、前記回転軸は、前記第１空間に面する外周面に前記回転軸の周回りに沿って形成された凹部が設けられている。

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縦断側面図軸受の概略構成を示す拡大断面図ブレーキ付電動機の概略構成を示す拡大断面図であり、図１の破線Ａで示される部分を拡大した図第２実施形態に係るブレーキ付電動機の概略構成を示す拡大断面図第３実施形態に係るブレーキ付電動機の概略構成を示す拡大断面図ラビリンス構造の概略構成を示す拡大断面図第４実施形態に係るブレーキ付電動機の概略構成を示す拡大断面図

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、第１実施形態に係るブレーキ付電動機１ついて、図１から図３を参照して説明する。図１等に示す様に、ブレーキ付電動機１は、例えばエレベータかごの昇降に使用される回転電機である。ブレーキ付電動機１は、電動機本体２、綱車３、及びディスクブレーキ４を備えている。網車３は巻上機用負荷であり、ディスクブレーキ４は回転軸１０の回転を制動するための制動装置として機能する。以下の説明において、電動機本体２について、綱車３が位置する方向を負荷側とし、ディスクブレーキ４が位置する方向を反負荷側とする。

電動機本体２は、例えば永久磁石形同期電動機を主として構成される。電動機本体２は、例えばインバータ制御されることにより駆動される。電動機本体２は、固定子５と回転子６とを内部に格納して備えている。固定子５は、多数の鋼板を積層して円筒状に形成された固定子鉄心７と、固定子鉄心７の内周側に巻回された巻線８とから構成されている。

回転子６は、固定子５の内周側に隙間を介して配置された多数の鋼板からなる回転子鉄心９と、回転子鉄心９の内部或いは外周面に固定された図示しない永久磁石と、回転子鉄心９の中心部に挿入固定された回転軸１０とから構成されている。回転軸１０の負荷側軸受ブラケット１５から外側に突出する端部１０ａには、綱車３が連結されている。この綱車３の外周部には、エレベータのかごを吊るすための図示しない網が掛けられる。

反負荷側軸受ブラケット１６は軸受固定板取付用通しボルト２０により電動機本体２の一端に固定されている。反負荷側軸受ブラケット１６の反負荷側端部には、回転子６に制動力を加えるためのディスクブレーキ４が設けられている。ディスクブレーキ４において、回転軸１０の反負荷側の端部には、ディスク２２が配置されている。ディスク２２は、回転軸１０の軸方向に溝切して設けられた図示しないスプラインに、軸方向に摺動可能に係合されている。

ディスク２２は、これにより回転軸１０の回転と共に回転し、且つ、後述するアマチャ２４の押圧によって回転軸１０の軸方向に沿って移動可能となるように構成されている。ディスク２２と回転軸１０の間には隙間が存在しており、この隙間を通過して、図３中の矢印で示されるように、ディスク２２の表裏方向に潤滑油が移動することが可能である。

ディスクブレーキ４の負荷側であって、ディスク２２の反負荷側には、アマチャ２４が設けられている。アマチャ２４は、ディスクブレーキ４内に設けられた図示しない電磁コイルとばねによって軸方向に往復移動可能に構成されている。アマチャ２４のディスク２２に対向する部分にはパッド部２６が設けられている。反負荷側軸受ブラケット１６のディスク２２に対向する部分にはパッド部２７が設けられている。ディスク２２は、パッド部２６、２７により挟まれて配置されている。

前記図示しないばねはアマチャ２４をディスク２２側に付勢するように構成されている。図示しない電磁コイルは通電状態でアマチャ２４を反負荷側すなわちばね２５ｂの付勢力反する方向に吸引することにより、ディスク２２に制動力が及ばないようにしている。電磁コイルが断電した状態では、ディスクブレーキ４内のばねの付勢力によってアマチャ２４がディスク２２を押圧されるようになっている。これによってディスク２２が負荷側に移動して、ディスク２２がパッド部２６と２７により挟まれるようにして当接し、これらの摩擦力によってディスク２２に制動力が生じる。このようにして回転軸１０の回転が制動される。

電動機本体２において、固定子５の両端部に負荷側軸受ブラケット１５、及び反負荷側軸受ブラケット１６が配設されている。負荷側軸受ブラケット１５は電動機本体２の負荷側に位置し、反負荷側軸受ブラケット１６は反負荷側に位置している。反負荷側軸受ブラケット１６内には、ベアリング１８ａで構成された軸受１８が各々支持されている。負荷側軸受ブラケット１５内にも図示しない軸受が存在しているがここでは説明は省略する。軸受１８内にはグリスなどの油脂分である潤滑油が保持されている。回転子６の回転軸１０は軸受１８により回転自在に支持されている。

図２に示す様に、軸受１８の内部にはベアリング１８ａを備えている。軸受１８の内部にはベアリング１８ａと軸受本体１８ｂとの間に形成された空間１８ｅを備えており、空間１８ｅに潤滑油が封入されている。軸受１８内には接触シール１８ｃ及び非接触シール１８ｄが設けられている。接触シール１８ｃはディスク２２側すなわち反負荷側に設けられており、非接触シール１８ｄはディスク２２の反対側すなわち負荷側に配置されている。

接触シール１８ｃ及び非接触シール１８ｄは空間１８ｅ内の潤滑油が外部に漏洩しないようにシーリングするものである。接触シール１８ｃの先端部１８ｈと、軸受１８の内壁１８ｆとは接触しているため、潤滑油が密閉されて外部に漏洩しにくいが、非接触シール１８ｄの先端部１８ｉは、空間１８ｅの内壁１８ｆとの間に隙間１８ｇが構成されるため、潤滑油が外部に漏洩する場合がある。

また、ブレーキ付電動機１の運転直後に、軸受１８の内部の温度が冷え、軸受１８の外部の温度が高い場合に、軸受１８の内外圧差が生じる。この内外圧差により、軸受１８の内部の潤滑油が外部に漏洩しやすくなる。ここで、片側に非接触シール１８ｄを用いると、軸受１８の内外圧差が生じなく、潤滑油が軸受１８の外部に急激に流出することがなくなる。また、非接触シール１８ｄを用いると、ブレーキ付電動機１のメカロスが低減される。

軸受１８内の潤滑油は、軸受１８から漏洩し、図３等に記載した矢印で示す経路により移動し、ディスク２２まで到達する可能性があるが、非接触シール１８ｄはブレーキ付電動機１の負荷側に設けられているので、潤滑油はディスク２２側に漏洩しにくくなっている。また、回転軸１０の周囲にカラー状に設けられたフェルトパッキン２５は、軸受１８から漏洩する潤滑油がブレーキディスクに到達することを抑制するために設けられている。

図３に示すように、反負荷側軸受ブラケット１６は、軸受１８の反負荷側に位置して、回転軸１０と反負荷側軸受ブラケット１６の内壁１６ａと軸受１８により構成される第１空間３０を備えている。第１空間３０は軸受１８に隣接しており、軸受１８から潤滑油が漏洩すると、潤滑油は第１空間３０に移動する。第１空間３０の底部には第１空間３０と外部とを連通する第１ドレン穴３１が設けられている。第１空間３０に移動してきた潤滑油は、第１ドレン穴３１を通過して機外に排出される。この構成により、潤滑油がディスク２２方向に移動することを抑制することができる。

また、第１空間３０に面する回転軸１０には、回転軸１０の周回りに沿って形成された凹部３８が設けられている。回転軸１０に凹部３８が形成されたことにより凹部３８から見てディスク２２方向には壁が形成されるため、潤滑油が回転軸１０表面に沿ってディスク２２方向に移動することを立体的に抑制することができる。また、凹部３８によって行く手を阻まれた潤滑油が重力によって第１ドレン穴３１方向に移動するため、潤滑油の外部への排出が促進される。

また、回転軸１０と、反負荷側軸受ブラケット１６の外壁１６ｂと、ディスク２２との間には、第２空間３２が形成されている。図３の矢印で示す様に、第１空間３０に到達した潤滑油は、回転軸１０と反負荷側軸受ブラケット１６との間の隙間を通過して、第２空間３２に到達する場合がある。

第２空間３２の底部には、第２空間３２と外部と連通する第２ドレン穴３３が設けられている。第２空間３２に移動してきた潤滑油は、第２ドレン穴３３を通過して外部に排出される。この構成により、潤滑油がディスク２２方向に移動することを抑制することができる。

更に、第２ドレン穴３３のディスク２２側に隣接した領域には、回転軸１０方向に凸形状となる堰部３６が設けられている。潤滑油のディスク２２側への移動が、堰部３６の立体的効果により抑制される。この構成により、潤滑油がディスク２２方向に移動することを抑制することができ、潤滑油のディスク２２への到達を抑制することができる。

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。
軸受１８において、接触シール１８ｃは反負荷側に設けられており、非接触シール１８ｄは負荷側に設けられているため、軸受１８内の潤滑油が反負荷側方向に漏洩しにくくなる。これにより、潤滑油のディスク２２方向への移動を抑制することができる。

また、軸受１８から漏洩する潤滑油は、軸受１８の反負荷側に位置して、回転軸１０と反負荷側軸受ブラケット１６の内壁１６ａと軸受１８により構成される第１空間３０に移動するが、第１空間３０の底部には第１空間３０と外部とを連通する第１ドレン穴３１が設けられている。第１空間３０に移動してきた潤滑油は、第１ドレン穴３１を通過して機外に排出される。

また、第１空間３０に面する回転軸１０には、回転軸１０の周回りに沿って凹部３８が設けられているため、潤滑油が回転軸１０表面に沿ってディスク２２方向に移動することを立体的に抑制することができる。

また、回転軸１０と、反負荷側軸受ブラケット１６の外壁１６ｂと、ディスク２２との間に形成された第２空間３２の底部には、第２空間３２と外部と連通する第２ドレン穴３３が反負荷側軸受ブラケット１６に設けられているため、潤滑油が第２ドレン穴３３を通過して外部に排出される。これにより、潤滑油がディスク２２方向に移動することを抑制することができる。

更に、第２ドレン穴３３のディスク２２側に隣接した領域には堰部３６が設けられているため、堰部３６の立体的効果により潤滑油がディスク２２側に移動することが抑制される。

上記構成により、軸受１８から漏洩した潤滑油がディスク２２方向に移動することを抑制することができる。これにより、ディスク２２に潤滑油が付着することが抑制されるため、ブレーキトルクの低下が抑制されたブレーキ付電動機１を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図４を参照して説明する。図４において第１実施形態と同様の構成には同様の符号を付して説明は省略する。図４に示すように、第１空間３０に面する回転軸１０の周回りに沿って油切りカラー４０が設けられている。油切りカラー４０は回転軸１０の周回りに沿って、回転軸１０の径方向外側に凸となるように突出するリング形状の部材である。油切りカラー４０の先端部には端面に対して窪んだ形状の凹部４０ａが形成されている。

軸受１８から回転軸１０表面を移動してきた潤滑油は、油切りカラー４０の立体的効果によりディスク２２方向に移動することが抑制される。また、油切りカラー４０の先端部に設けられた凹部４０ａの立体的効果により、潤滑油が油切りカラー４０表面に沿ってディスク２２側に移動することが抑制される。

第２実施形態に係るブレーキ付電動機１によれば、第１実施形態に係るブレーキ付電動機１と同様の効果を奏する。油切りカラー４０及び凹部４０ａにより、潤滑油のディスク２２への移動が更に抑制される。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６において第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成には同様の符号を付して説明は省略する。図５及び図６に示すように、第１空間３０に面する反負荷側軸受ブラケット１６の内壁１６ａに形成された凹凸部１６ｃと、当該凹凸と噛合うように形成された凹凸部４２ａを備えるグリースバルブ４２を設けることにより、潤滑油の移動経路Ｒに凹凸部１６ｃと凹凸部４２ａにより形成されるいわゆるラビリンス構造４６を設ける。グリースバルブ４２は、回転軸１０の周回りに沿ってカラー状に設けられており、例えばゴムにより形成されている。グリースバルブ４２はリング形状の部材である。

第３実施形態に係るブレーキ付電動機１によれば、第１実施形態及び第２実施形態に係るブレーキ付電動機１と同様の効果を奏する。潤滑油の移動経路Ｒにラビリンス構造４６が形成されることにより、第１空間３０内の潤滑油のディスク２２方向への移動が抑制される。

（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において第１実施形態から第３実施形態と同様の構成には同様の符号を付して説明は省略する。図７に示すように、第１空間３０に面する回転軸１０の周回りに沿ってカラー状に形成されたＶリング４８が設けられている。Ｖリング４８は回転軸１０の周回りに沿って設けられた部材であり、回転軸１０の径方向外側に凸となるように突出するリング形状の部材である。さらに、Ｖリング４８の先端部はＶ字形状に凹部が形成されたＶ字凹部４８ａが形成されており、Ｖ字凹部４８ａには先端に向かうほど厚さが薄くなる舌部４８ｂが形成されている。ディスク２２側の舌部４８ｂは、反負荷側軸受ブラケット１６の内壁１６ａ方向に付勢されて、内壁１６ａに弾性的に当接するようにして配置されている。

Ｖリング４８に設けられたＶ字凹部４８ａの立体的効果により、第１空間３０に流出した潤滑油がディスク２２方向に移動することが抑制される。また、第１空間３０内からディスク２２方向に移動する潤滑油の移動経路に、Ｖ字凹部４８ａが形成されたＶリング４８が存在するため、潤滑油のディスク２２方向への移動が抑制される。更に、内壁１６ａに弾性的に当接する舌部４８ｂが存在するため、潤滑油のディスク２２方向への移動が更に抑制される。

また、第１空間３０に面する内壁１６ａには、段差となる内壁段部１６ｄが設けられている。この内壁段部１６ｄが潤滑油の移動経路に存在するため、ディスク２２方向への潤滑油の移動が抑制される。

第４実施形態に係るブレーキ付電動機１によれば、第１実施形態及び第２実施形態に係るブレーキ付電動機１と同様の効果を奏する。また、Ｖリング４８、Ｖリング４８に設けられたＶ字凹部４８ａ、内壁１６ａに接触するように構成された舌部４８ｂ、及び内壁段部１６ｄにより、潤滑油のディスク２２方向への移動を抑制する効果が更に向上する。

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場合を想定して説明したが、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、上記実施形態では一枚のディスク２２を備えるディスクブレーキ４を例示して説明したが、これに限定されない。ディスク２２の枚数はブレーキ付電動機１の用途に応じて任意の数を備えることができる。

１…ブレーキ付電動機、４…ディスクブレーキ、１０…回転軸、反負荷側軸受ブラケット１６、１６ａ…内壁、１６ｂ…外壁、１６ｃ…凹凸部、１６ｄ…内壁段部、１８…反負荷側軸受、１８ａ…ベアリング、１８ｃ…接触シール、１８ｄ…非接触シール、１８ｅ…空間、１８ｆ…内壁、１８ｇ…隙間、１８ｈ、１８ｉ…先端部、２２…ディスク、３０…第１空間、３１…第１ドレン穴、３２…第２空間、３３…第２ドレン穴、３６…堰部、３８…凹部、４０…油切りカラー、４０ａ…凹部、４２…グリースバルブ、４６…ラビリンス構造、４８…Ｖリング、４８ａ…Ｖ字凹部、４８ｂ…舌部

Claims

電動機本体と、
前記電動機本体に格納された回転軸と、
前記電動機本体の一端に配設された軸受ブラケットと、
前記軸受ブラケットに設けられ、内部に潤滑油が保持され、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、
前記軸受ブラケットに配置され、ディスクを備えるディスクブレーキと、
前記軸受と回転軸と前記軸受ブラケットの内壁とで形成され、前記軸受に連通する第１空間と、
前記軸受内部の潤滑油を保持するための接触シール及び非接触シールと、
を備え、
前記接触シールは、その先端部が軸受の内壁に接触して設けられており、非接触シールは、その先端部が内壁に非接触で設けられており、
前記接触シールは前記ディスク側に配置され、前記非接触シールはディスクの反対側に配置され、
前記回転軸は、前記第１空間に面する外周面に前記回転軸の周回りに沿って形成された凹部が設けられているブレーキ付電動機。
前記軸受ブラケットには前記第１空間と外部を連通する第１ドレン穴が設けられている請求項１に記載のブレーキ付電動機。
前記回転軸と、軸受ブラケットと、ディスクとで形成された第２空間が設けられ、
前記軸受ブラケットには前記第２空間と外部を連通する第２ドレン穴が設けられている請求項１または２に記載のブレーキ付電動機。
前記第１空間に面する前記回転軸の周回りに沿ってカラー状に油切りカラーが設けられる請求項１から３の何れか一項に記載のブレーキ付電動機。
前記油切りカラーの端部には凹部が設けられている請求項４に記載のブレーキ付電動機。
前記第１空間に面する反負荷側軸受ブラケットの内壁に形成された凹凸部と、当該凹凸と噛合うように凹凸が形成され、且つ回転軸の周回りに沿ってカラー状に設けられグリースバルブによりラビリンス構造が形成される請求項１から３の何れかに記載のブレーキ付電動機。
前記第１空間に面する前記回転軸の周回りに沿ってカラー状に設けられた、端部がＶ字形状となるように凹部が形成されていることにより舌部が形成されたＶリングを備える請求項１から３の何れか一項に記載のブレーキ付電動機。
前記舌部は反負荷側軸受ブラケットの内壁に当接する請求項７に記載のブレーキ付電動機。