JPH01202132A - 非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機、
詳しくは非接触ブレーキを巧みに構成することにより大
幅に小型化し、かつコストダウンを図った非接触ブレー
キ付ブラシレス直流電動機に関する。

〔従来の技術〕

従来のブラシレスＤＣモータを第４．５図によって説明
する。

図示のように、多数の段差を有するシャフト１０１の中
央部にはフェライト等からなるマグネット１１３が固着
されており、このマグネット１１３の外周側の直径はＤ
ｌである。このシャフト１０１の中央部左方には鉄材か
らなるブレーキ用ロータ１１２が固定されている。そし
て、更にブレーキ用ロータ１１２の左方にはボールベア
リングからなる第１の軸受１０９の内輪が取付られ、上
記マグネット１１３の右方には第２の軸受１１１の内輪
が嵌入固定されている。

更に、上記シャフト１０１の右端部にはマグネット１１
４が取付けられている。

このシャフト１０１等を収納するのがフレームを構成す
る円筒状をしたフロントブラケット１０２とエンドブラ
ケット１０３であり、上記フロンドブラケット１０２の
左端部中央には上記第１の軸受１０９の外輪が嵌入固定
されている。また、このフロントブラケット１０２の内
面側であって上記シャフト１０１に固着されているブレ
ーキ用ロータ１１２に対向した位置にはブレーキ用ステ
ータ１０７が固定され、このステータ１０７にはコイル
１０８が巻回されている。

また、上記エンドブラケット１０３の中央部から内方に
延びた仕切部１０３ａの中心部には前記第２の軸受１１
１の外輪が嵌入固定されており、このエンドブラケット
１０３の右端部はカバ１０４により封止されている。

そして、上記フロントブラケット１０２の右端部とエン
ドブラケット１０３の左端部との間には横方向の長さが
Ｌｌであるステータ１０５が固定され、このステータ１
０５にはコイル１０６が巻回されている。

前記シャフト１０１の圧部に取付けられたマグネット１
１４の外周側にはホールＩＣ１１５を取付けたプリント
基板１１４が配設され、このプリント基板１１４はエン
ドブラケット１０３内に形成された取付部１０３ｂに固
定されている。

このようなタイプのブラシレスＤＣモータをインナーロ
ータ型という。

ところで、ＤＣモータの出力は前記寸法り、の２乗とり
、との積によって決定される。即ち、Ｄ１′×ＬＩによ
って決定される。

一方、第４図に示したブラシレスＤＣモータは寸法が大
きく、かつ加工も複雑で、少しでも小型化し加工工数を
減らして、コストダウンを図るという面から見るとあま
り好ましいものではない。

そこで、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータが登
場した。

ここで、第１図を借りてアウターロータ型のブラシレス
ＤＣモータの構造を述べる。

第１図に示すように、シャフト１にＬよ第１の軸受９と
第２の軸受１１とのそれぞれの内輪が嵌入固定され、中
央部にはボス１０が固着されている。

一方、エンドブラケット３の内側中央部から下方に向か
って仕切部３ａが形成され、この仕切部３ａの中心部に
上記軸受１１の外輪が嵌入固定されている。

そして、この仕切部３ａの中心部からは左方に延び出し
て取付部が形成され、その上面に横方向の長さがＬ２で
あるステータ５が固定され、このステータ５にはコイル
６が巻回されている。このステータ５の外周側の直径が
Ｄ２である。

上記エンドブラケット３の仕切部３ａの左側にはホール
ＩＣｌ３を搭載した第１のプリント基板１６が配設され
、このホールＩＣｌ３は次に述べるマグネット１３に対
向配置されている。

上記シャフトｌの中央部に配設されているボス１０には
断面形状がＬ字型をしたローフ１４が固定され、Ｌ字型
の水平部の下面にはフェライト等からなるマグネット１
３が上記ステータ５の外周側と対向配置されている。

そして、上記エンドブラケット３の仕切部３ａの右側面
には制御用回路を搭載した第２のプリント基板１７が配
設され、この第２のプリント基板１７の右方の空間部に
は図示しない電子回路部品及びヒートシンク等が配設さ
れている。

この第１図に示したような構成をとると、寸法Ｄ２を大
きく取ることができ、しかも前述のようにモータの出力
はＤ”ＸＬに比例するので、ステータ５の横方向の寸法
Ｌ２を小さ（することができる。即ち、第１図に示した
ようなアウターロータ型のＤＣモータにおいては前記第
４図示したインナーロータ型のＤＣモータに比べ、出力
を同一に維持しつつ寸法を大幅に小形化でき、その重量
を約半分にすることが可能である。

〔解決しようとする課題〕

ところで、従来のインナーロータ型のＤＣモータにおい
ては、ブレーキ部は前記第５図に示したようなブレーキ
用ロータ１１２やブレーキ用ステータ１０７を用いてい
た。また、モータ部はマグネットの内径が大きいものを
使用していた。

そのために、シャフトは第４図に示したように段差が多
数あり、旋盤等を用いて工作する場合にコストがかかっ
ていた。

また、第５図に示すように、ブレーキ用ステータ１０７
にコイル１０８を巻回する場合に、非常に巻き難く、コ
ストが高いものとなっていた。

更にまた、マグネット１１３は当然のことながら高速回
転するものであるが、この高速回転によりロータを構成
しているマグネットが遠心力により外部に飛散してしま
う虞れがある。そのためにこのマグネットの外周に沿っ
て特殊な粘着テープを何回も巻回し上述のような飛散現
象を発生させないようにしていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、シャフトに固定
した永久磁石が、フレームに固定した界磁コイルの外周
側に沿って回転するようにしたアウターロータ型のブラ
シレス直流電動機部と、フレームに固定されたブレーキ
用ステータとシャフトに固定された鉄部材が上記ブレー
キ用ステータの外周側に沿って回転するように配設され
た非接触ブレーキ部とを有する非接触ブレーキ付ブラシ
レス直流電動機において、モータロータとブレーキ用ロ
ータとを背中合わせに一体構造化したものである。

〔作用〕

本発明では、ブレーキ用ステータの外周に沿ってブレー
キ用ロータが回転し、コイルに電流を流すことによりシ
ャフトに固定された鉄部材がコイルに吸引され、ブレー
キ作用をなす。

また、ロータが高速回転してもその内面側に固定された
マグネットが飛散してしまうことがない。

〔実施例〕

以下、この発明の非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動
機を第１〜３図に示した実施例に基づいて説明する。な
お、既に第１図に示したブラシレスＤＣモータのアウタ
ーロータ型モータの動力発生部については既に説明済み
であるので、重ねて説明することを避ける。

第１．２図に示すように断面形状がＬ字型をしたロータ
１４の垂直部と密接して、同様に断面形状がＬ型をした
ブレーキ用ロータ１２の垂直部が固定されてしくる。そ
して、このブレーキ用ロータ１２の水平部内面には比較
的薄い鉄片１３Ａが固定されている。

この鉄片１３Ａを固定する場合には、第２図に示すよう
にブレーキ用ロータ１２の内周側に沿って溶接すればよ
い。なお、このブレーキ用ロータ１２の内周側に例えば
８極の鉄片を溶接すればブレーキ時の脈動を４極より低
減し、スムーズなブレーキ作用をなすようにすることが
できる。

一方、フロントカバー２の端面ば中央に向かって延び出
しており、その中心部には前記軸受９の外輪が嵌入固定
されている。そして、この嵌入部からシャフト１の中心
軸に平行に取付部２ａが延び出し、ここにコイル８が巻
回されたステータ７が固定されている（第３図参照）。

このステータ７の外周面に前記ロータ１２に溶接された
鉄片１３Ａが対向配置されている。

次に、このように構成されているブラシレスＤＣモータ
を回転駆動するには、コイル６に直流電流を流すと回転
を開始し、ホールＩＣｌ３によりロータ１４の回転角度
が常に検出され、回転制御が行われる。

一方、回転駆動をしている最中においてはブレーキ用の
コイル８には電流が流されていないので、当然のことな
がらステータ７からは磁界が発生せずステータ７とロー
タ１２との間には同等力が作用していない。したがって
、ステータ７及びロータ１２等はシャフト１の回転の障
害とはならないこととなる。

一方、上述のようにして回転しているＤＣモータを急に
停止させたい場合には、前記コイル６への電流の供給を
遮断すると共に、ブレーキ用のコイル８に対し電流を供
給する。

すると、ステータ７とコイル８とから磁界が発生し、こ
の磁界はブレーキ用ロータ１２の内面に形成されている
鉄片１３Ａに作用し、吸引力が働く。従って、それまで
スムーズに回転していたシャフト１がブレーキ作用を受
け、徐々に回転を下げていくこととなる。

また、本発明によればロータの内面にマグネットが張り
つけられているので、たとえこのロータが高速回転した
としてもマグネットが飛散してしまうことがない。従っ
て、従来のように特殊なテープを用いてロータを巻回固
定する必要がない。

〔効果〕

モータロータとブレーキ用ロータとを背中合わせに一体
構造化し、またアウタロータ構造を採用することにより
小型化が実現される。（寸法縮小、重量軽減により取扱
性向上）。

また、モークローク、ブレーキ用ロータが一体構造の為
、部品点数が減り、信頼性が向上する。

更にまた、アウタロータ構造の為、マグネットが内径側
にくる為、マグネット飛散防止が不要となり、工数低減
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動
機を示す断面図、第２図は本発明の非接触ブレーキ付ブ
ラシレス直流電動機のブレーキ用ロータの正面図、第３
図は本発明の非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機の
ステータを示す正面図、第４図は従来の非接触ブレーキ
付ブラシレス直流電動機を示す断面図、第５図は従来の
非接触ブレーキ付ブラシレス直流電動機の非接触ブレー
キを示す斜視図である。 １　・・・シャフト、 ７　・・・ブレーキ用ステータ、 １２・・・ブレーキ用ロータ、 １３Ａ・・・鉄片（鉄部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シャフトに固定した永久磁石が、フレームに固定し
   た界磁コイルの外周側に沿って回転するようにしたアウ
   ターロータ型のブラシレス直流電動機部と、フレームに
   固定されたブレーキ用ステータとシャフトに固定された
   鉄部材が上記ブレーキ用ステータの外周側に沿って回転
   するように配設された非接触ブレーキ部とを有する非接
   触ブレーキ付ブラシレス直流電動機において、 モータロータとブレーキ用ロータとを背中合わせに一体
   構造化することを特徴とする非接触ブレーキ付ブラシレ
   ス直流電動機。