JPH0783251A - 制動装置及び制動装置付き動力発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非接触式にして摩耗の問題を解決する一方、
電磁石だけでなく永久磁石の磁力を制動力に利用するこ
とができる、制動装置及び制動装置付き動力発生装置を
提供すること。 【構成】 被回転軸１１の回りに配置されて、該被回転
軸１１と共に回転する永久磁石１３と、該永久磁石１３
の磁界中に同軸に配置されて被回転軸１１と共に回転す
る磁性体１４と、該磁性体１４の周囲にその周方向に沿
って所定の間隔をおいて固定装備され、且つ磁気回路が
互いに独立した、複数の電磁石１６ａ乃至１６ｌとを具
備し、制動時に励磁手段１７により前記複数の電磁石１
６ａ乃至１６ｌのうち被回転軸の回転方向の前方に位置
する電磁石を前記永久磁石１３の磁極の極性と同極性に
一時的に励磁し、駆動時に前記磁性体１４を通る磁束を
一定方向に収束して前記被回転軸１１に回転トルクを付
与するように、前記複数の電磁石１６ａ乃至１６ｌのう
ち被回転軸１１の回転方向の前方に位置する電磁石を前
記永久磁石１３の磁極の極性と逆極性に順次励磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定子として電磁石を
使用し、回転子或いは可動子として永久磁石と軟鋼等の
磁性体との組合体を使用した制動装置及び制動装置付き
動力発生装置に係り、詳しくは永久磁石の磁力が本来的
に保有しているエネルギとしての磁力を最大限活用して
磁気エネルギを作業エネルギに転換させる、制動装置及
び制動装置付き動力発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、電磁石を利用した電磁ブレー
キとして例えば摩擦式の電磁ブレーキが知られている
が、この摩擦式の電磁ブレーキは、他の形式の電磁ブレ
ーキ、例えばパウダクラッチ・ブレーキ、ヒステリスク
ラッチ・ブレーキ等に比して構造が簡単で、小型化が容
易で、使用上の制約が少ない等の理由により、一般産業
用として今日最も多量に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、摩擦式である
ため、長期間繰り返して使用していると、摩擦面が摩耗
したり、機械的な衝撃を受けたりして、電磁石の鉄心と
これに吸引される軟鉄等の磁性体との間のギャップの寸
法が変化してしまい、これにより制動力が変化す等の問
題があり、定期的にメンテナンスの必要がある。

【０００４】また、他の形式の電磁ブレーキを含めた従
来の電磁ブレーキにあっては、より大きい制動力を得よ
うとすれば、電磁石の巻線に印加する電流量を増加する
か、あるいは巻線数を増加する等しなければならない問
題がある。

【０００５】したがって、本発明は前記従来の問題点に
鑑みてなされたもので、非接触式にして摩耗の問題を解
決する一方、電磁石だけでなく永久磁石の磁力を制動力
に利用することができる、制動装置及び制動装置付き動
力発生装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の制動装置は、支持部材に回転自在に
装備された、回転駆動される被回転軸と、該被回転軸の
回りに配置されて、被回転軸と共に回転する永久磁石
と、該永久磁石と同軸に配置されて前記被回転軸と共に
回転する、該永久磁石の磁束が通る磁性体と、該磁性体
の周囲にその周方向に沿って所定の間隔をおいて磁気回
路が互いに独立するように前記支持部材に固定装備され
た複数の電磁石と、制動時に前記被回転軸の回転を停止
するように、前記複数の電磁石のうち被回転軸の回転方
向の前方に位置する電磁石を前記永久磁石の磁極の極性
と同極性に一時的に励磁する励磁手段とを具備してなる
ことを特徴としている。

【０００７】また、本発明の第２の制動装置は、直線軌
道に移動可能に配置される被移動体上に装備された永久
磁石と、該永久磁石上に配置されて永久磁石の磁束が通
る磁性体と、前記直線軌道に沿って適宜間隔をおいて配
置され且つ磁気回路が互いに独立した複数の電磁石と、
制動時に前記直線軌道上の被移動体を停止するように、
前記複数の電磁石のうち被移動体の進行方向の前方に位
置する前記電磁石を前記永久磁石の磁極と同極性に一時
的に励磁する励磁手段とを具備してなることを特徴とし
ている。

【０００８】また、本発明の第１の制動装置付き動力発
生装置は、支持部材に回転自在に装備された被回転軸
と、該被回転軸の回りに配置されて、被回転軸と共に回
転する永久磁石と、該永久磁石と同軸に配置されて前記
被回転軸と共に回転する、永久磁石の磁束が通る磁性体
と、該磁性体の周囲にその周方向に沿って所定の間隔を
おいて磁気回路が互いに独立するように前記支持部材に
固定装備された複数の電磁石と、駆動時に前記磁性体を
通る磁束を一定方向に収束して前記被回転軸に回転トル
クを付与するように、前記複数の電磁石のうち被回転軸
の回転方向の前方に位置する電磁石を前記永久磁石の磁
極の極性と逆極性に順次励磁し、制動時に前記被回転軸
の回転を停止するように、前記複数の電磁石のうち被回
転軸の回転方向の前方に位置する電磁石を前記永久磁石
の磁極の極性と同極性に一時的に励磁する励磁手段とを
具備してなることを特徴としている。

【０００９】また、第２の制動装置付き動力発生装置
は、直線軌道に移動可能に配置される移動体上に装備さ
れた永久磁石と、前記永久磁石上に配置されて該永久磁
石の磁束が通る磁性体と、前記直線軌道に沿って適宜間
隔をおいて配置され且つ磁気回路が互いに独立した複数
の電磁石と、駆動時に前記移動体の直線運動を直線運動
させるように、前記複数の電磁石のうち移動体の進行方
向の前方に位置する前記電磁石を前記永久磁石の磁極と
逆極性に順次励磁し、制動時に前記移動体を停止するよ
うに、前記複数の電磁石のうち移動体の進行方向の前方
に位置する前記電磁石を前記永久磁石の磁極と同極性に
一時的に励磁する励磁手段とを具備してなることを特徴
としている。

【００１０】

【作用】第１の制動装置によれば、制動時に被回転軸の
回転方向に前方に位置する電磁石を永久磁石と同極性に
励磁すると、励磁された電磁石によって生じる磁界と永
久磁石によって生じる磁界とが反発し合う一方、回転方
向後方に位置する、励磁されていない他の電磁石の鉄心
が永久磁石の影響を受けて磁性体を吸引するように働
き、これにより被回転軸を停止させる。

【００１１】また、第２の制動装置によれば、制動時に
移動体の移動方向前端の前方に位置する電磁石を永久磁
石の極性と同極性に励磁すると、該電磁石によって生じ
る磁界と永久磁石によって生じる磁界とが反発し合う一
方、移動体の移動方向後端の後方に位置する、励磁され
ていない他の電磁石が永久磁石の影響を受けて磁性体を
吸引するように働き、これにより移動体を停止させる。

【００１２】第１の制動装置付き動力発生装置によれ
ば、駆動時に被回転軸の回転方向に前方に位置する電磁
石を永久磁石の極性と逆極性に励磁すると、励磁された
電磁石によって生じる磁界と永久磁石によって生じる磁
界とが作用し合い、磁性体を通る磁束が電磁石側に収束
され、これにより被回転軸を該電磁石側の方向に所定角
度回転させる。被回転軸が所定角度回転したら前記電磁
石の励磁を中断する一方、新たに被回転軸の回転方向の
前方に位置する電磁石を励磁する。このようにして電磁
石を順次励磁することにより、被回転軸を所定方向に回
転することができる。また、制動時に被回転軸の回転方
向に前方に位置する電磁石を永久磁石と同極性に励磁す
ると、励磁された電磁石によって生じる磁界と永久磁石
によって生じる磁界とが反発し合う一方、回転方向後方
に位置する、励磁されていない他の電磁石の鉄心が永久
磁石の影響を受けて磁性体を吸引するように働き、これ
により被回転軸を停止させる。

【００１３】また、第２の制動装置付き動力発生装置に
よれば、駆動時に移動体の移動方向前端の前方に位置す
る電磁石を励磁すると、該電磁石によって生じる磁界と
永久磁石によって生じる磁界とが作用し合い、磁性体を
通る磁束が励磁された電磁石側に収束され、これにより
移動体を該電磁石側の方向に所定量移動させる。移動体
が所定量移動すると、移動体が前記電磁石の下方に位置
する一方、移動体の移動方向前端の前方には別の電磁石
が位置するようになる。この状態になったら、移動体の
上に位置する電磁石の励磁を中断する一方、新たに移動
体の移動方向前端の前方に位置するようになった電磁石
の励磁を開始する。このようにして電磁石を順次励磁す
ることにより、移動体を所定方向に移動することができ
る。また、制動時に移動体の移動方向前端の前方に位置
する電磁石を永久磁石の極性と同極性に励磁すると、該
電磁石によって生じる磁界と永久磁石によって生じる磁
界とが反発し合う一方、移動体の移動方向後端の後方に
位置する、励磁されていない他の電磁石が永久磁石の影
響を受けて磁性体を吸引するように働き、これにより移
動体を停止させる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を、好ましい実施例を図示した
添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】第１実施例 図１は本発明の制動装置付き動力発生装置の第１実施例
を示す一部切欠した正面図、図２は図１のII−II線に沿
う断面図、図３は遮光板を装備した状態の正面図、図４
は制動時の作用を説明する説明図、図５乃至１２は駆動
時の作用を説明する説明図、図１３、１４は電磁石を励
磁したときの磁束の収束状態を示す断面図である。

【００１６】図１及び図２に示すように、支持部材１０
の前後側板１０ａ間には、被回転軸１１が軸受１１ａを
介して回転自在に装備されている。この被回転軸１１の
軸方向両端側であって、前後側板１０ａの内側位置に
は、該被回転軸１１と共に回転する、軸方向着磁された
リング状の永久磁石１３がそれぞれ遊嵌状態で配置され
ている。また、被回転軸１１の側板１０ａと永久磁石１
３との間の位置には、外周部に切欠部１４ａと磁歯部１
４ｂとを交互に有した、永久磁石１３の磁束が通る磁性
体１４がそれぞれ固定状態で配置されている。図１で
は、例えば、切欠部１４ａを３個、磁歯部１４ｂを３個
形成した場合を示している。永久磁石１３と磁性体１４
は被回転軸１１に対して同軸であり、両者はボルト等の
締結手段１５により一体化し、被回転軸１１とともに回
転する回転子１２をなしている。

【００１７】ここで、支持部材１０及び被回転軸１１
は、共に非磁性体であり、支持部材１０は例えばステン
レス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、合成樹脂等
で形成され、また被回転軸１１は例えばステンレス鋼等
で形成されている。したがって、被回転軸１１の軸方向
一端側の永久磁石１３と磁性体１４とからなる磁気回路
と、軸方向他端側の永久磁石１３と磁性体１４とからな
る磁気回路とは、互いに独立している。また、磁性体１
４は、例えば各種鉄材、ケイ素鋼板、パーマロイ等の透
磁率の高い磁性材料により形成されている。

【００１８】前後側板１０ａ間には、固定子となる複数
個の電磁石１６ａ乃至１６ｌが、磁性体１４の周囲に周
方向に沿って略等間隔に固定状態で装備されている。図
１では、例えば１２個配置した場合を示している。これ
ら電磁石１６ａ乃至１６ｌは、その磁気回路が互いに独
立していて、励磁された電磁石の磁束が隣接する電磁石
の鉄心を通らないようにしてある。そして、各電磁石１
６ａ乃至１６ｌは、被回転軸１１、永久磁石１３、磁性
体１４の軸線方向に延び且つ被回転軸１１等に対して平
行に装備され、それらの軸方向両端部分（磁極の部分）
が磁性体１４の周面と僅かな隙間をおいて対向してい
る。電磁石１６ａ乃至１６ｌのうち、その一部は、磁性
体１４の切欠部１４ａと磁歯部１４ｂとの境界部分１４
c₁乃至１４c₆に対応する箇所に位置している。図１で
は、例えば、境界部分１４c₁に電磁石１６ａ、境界部分
１４c₂に電磁石１６ｂ、境界部分１４c₃に電磁石１６
ｅ、境界部分１４c₄に電磁石１６ｆ、境界部分１４c₅に
電磁石１６ｉ，境界部分１４c₆に電磁石１６ｊがそれぞ
れ位置している場合を示している。

【００１９】図１３は電磁石を励磁していないときの永
久磁石１３の作り出す磁束の通路を示し、また図１４は
電磁石を励磁したときの、永久磁石１３の作り出す磁束
の通路と電磁石の巻線が作り出す磁束の通路とを示して
いる。これら図面から明らかなように、両者ともその軸
方向端部にＮ極かＳ極のいずれか一方の極が均一に現れ
るユニポーラ形の分布をとっている。電磁石の励磁時に
永久磁石１３の磁界と電磁石の磁界とが作用し合って回
転トルクを発生する。

【００２０】励磁手段１７は、基本的には電磁石１６ａ
乃至１６ｌの各巻線にそれぞれ直流を供給する通常の励
磁回路から構成されているが、本実施例では電磁石１６
ａ乃至１６ｌへの給電を切り換える切換部分は複数の光
センサ１８と該光センサ１８をオン・オフする遮光板１
９とから構成されている。また、励磁手段１７は、駆動
時から制動時に切り換えるのに、電流の方向を切り換え
る手動スイッチ（図示せず）を直流電源と電磁石１６ａ
乃至１６ｌとの間に装備している。

【００２１】光センサ１８は、発光素子と受光素子とを
遮光板１９が通過し得る間隔をおいて対向配置してなる
もので、電磁石１６ａ乃至１６ｌに対応する位置関係で
前後側板１０ａの一方の外面に円周方向に沿って等間隔
に配置されている（図２及び３では、例えば、前板外面
に配置した場合を示している。）。また、遮光板１９
は、光センサ１８が配置された側の側板１０ａから突出
する被回転軸１１の端部に固定されている。

【００２２】本実施例では、遮光板１９によって光セン
サ１８が遮光されている間、該光センサ１８に対応する
電磁石に通電するようにしてある。

【００２３】次に上記第１実施例の制動時の作用を図４
を参照して説明する。

【００２４】制動時に励磁手段１７の手動スイッチを駆
動側から制動側に切り換えると、被回転軸１１の回転方
向に前方に位置する電磁石、例えば切欠部１４ａと磁歯
部１４ｂとの境界部分１４c₁、１４c₃及び１４c₅に位置
する各電磁石１６ａ、ｅ，ｉが永久磁石１３の極性と同
極性に励磁され、永久磁石１３の磁界と電磁石１６ａ、
ｅ，ｉの磁界とが反発し合う一方、回転方向後方に位置
する、励磁されていない他の電磁石、例えば切欠部１４
ａと磁歯部１４ｂとの境界部分１４c₂、１４c₄、１４c₆
に位置する電磁石１６ｂ、ｆ、ｊの鉄心が永久磁石１３
の影響を受けて磁性体１４を吸引するように働き、これ
により被回転軸１１を停止させる。

【００２５】すなわち、磁性体１４を介して被回転軸１
１に回転方向の力と反対方向の力を作用させて被回転軸
１１を押し戻すようにする一方、電磁石１６ｂ、ｆ、ｊ
の鉄心が磁性体１４を介して被回転軸１１を引き戻すよ
うに、電磁石１６ａ、ｅ，ｉの磁力と永久磁石１３の磁
力の両方を利用して被回転軸１１を制動するようにして
おり、機械的な衝撃を受けたり、機械的な摩耗を受けた
りしない上に、電磁石への電流量を増加することなく、
より大きな制動力を得ることができる。

【００２６】次に上記第１実施例の駆動時時の作用を図
５乃至１２を参照して説明する。

【００２７】励磁手段１７により電磁石１６ａ乃至１６
ｌに何ら通電しない場合には、図５に示すように、磁歯
部１４ｂと僅かなギャップをおいて対向する電磁石１６
ｃ、ｄ、ｇ、ｈ、ｋ、ｌは、永久磁石１３の磁界中にあ
る単なる磁性体となり（図５の薄墨部分参照）、磁歯部
１４ｂ部分を吸引し、回転子１２は停止状態にある。

【００２８】次いで、励磁手段１７により図６に示すよ
うに切欠部１４ａと磁歯部１４ｂとの境界部分１４c₁、
１４c₃及び１４c₅に位置する電磁石１６ａ、ｅ，ｉを同
時に励磁すると、永久磁石１３の磁界と電磁石１６ａ、
ｅ，ｉの磁界とが作用し合い、磁性体１４を通る磁束１
４ｄが該電磁石１６ａ、ｅ，ｉ側に瞬時に収束される。
これにより、回転子１２は、電磁石１６ａ、ｅ，ｉ側に
吸引され、磁束１４ｄの幅を広げようとする方向、すな
わち図６の時計方向への回転トルクを受ける。

【００２９】図７乃至図１０は、回転子１２の回転に伴
う磁束１４ｄの幅の変化を示しており、磁束１４ｄの幅
が最大となる時点、すなわち磁歯部１４ｂがのみが電磁
石１６ａ、ｅ、ｉと対向する一方、切欠部１４ａが電磁
石１６ａ、ｅ、ｉから完全に外れたときに、磁束１４ｄ
の幅が最大となって、永久磁石１３と電磁石１６ａ、
ｅ、ｉとの間に働く吸引力が最大となるが、回転子１２
に作用する回転トルクはゼロになる。

【００３０】回転子１２に作用する回転トルクが完全に
ゼロになる前、すなわち境界部分１４c₁、１４c₃及び１
４c₅が回転方向前方の別の電磁石１６ｂ、ｆ、ｊに差し
かかった時点で（図１１参照）、励磁手段１７により電
磁石１６ａ、ｅ，ｉの励磁を停止する一方、電磁石１６
ｂ、ｆ、ｊの励磁を開始すると、図１２に示すように、
磁束１４ｄが電磁石１６ｂ、ｆ、ｊ側に収束され、前回
と同様にして回転子１２に回転トルクが作用する。

【００３１】この後、電磁石１６ｃ，ｇ，ｋを励磁し、
回転子１２の回転に伴って境界部分１４c₁、１４c₃及び
１４c₅が回転方向前方の別の電磁石１６ｄ、ｈ、ｌに差
しかかった時点で、電磁石１６ｃ，ｇ，ｋの励磁を停止
する一方、電磁石１６ｄ、ｈ、ｌの励磁を開始する。

【００３２】このようにして電磁石１６ａ乃至１６ｌを
順次励磁することにより、永久磁石１３の磁界と電磁石
１６ａ乃至１６ｌの磁界が作用し合い、回転子１２に回
転トルクを付与する。

【００３３】このとき、永久磁石１３の一方の磁極（例
えばＮ極）側と電磁石１６ａ乃至１６ｌの軸方向一端の
磁極（例えばＳ極）との間で回転トルクが生じると共
に、永久磁石１３の他方の磁極（例えばＳ極）側と電磁
石１６ａ乃至１６ｌの軸方向他端の磁極（例えばＮ極）
との間でも回転トルクが生じる。

【００３４】ここで、永久磁石１３の一方の磁極側、例
えばＮ極側では、電磁石１６ａ乃至１６ｌのうち所定の
電磁石がＳ極のみに励磁されており、励磁中の電磁石か
ら隣接する他の電磁石に磁束が通ることにより磁気回路
を構成して永久磁石１３と同極のＮ極にすることがな
い。また、永久磁石１３の他方の磁極側、例えばＳ極側
では、所定の電磁石がＮ極のみに励磁されており、励磁
中の電磁石から隣接する他の電磁石に磁束が通ることに
より磁気回路を構成して永久磁石１３と同極のＳ極にす
るようなことがない。また、永久磁石１３の磁束は磁性
体１４を通って励磁中の電磁石側に収束され（図４Ｂ乃
至Ｈ中の磁束１４ｄ参照）、磁性体１４の非励磁の電磁
石と対向する部分が磁束の通らないデッドゾーンになっ
ている。したがって、回転子１２の回転を妨げるような
力は生じない。

【００３５】これを電磁石１６ａ乃至１６ｌに印加する
電気エネルギの観点からみると、印加された電気エネル
ギの殆ど全てが回転子１２の回転に寄与するのに消費さ
れ、また永久磁石１３の磁気エネルギの有効利用の観点
から見ると、磁気エネルギの殆ど全てが回転子１２の回
転に寄与するのに利用されるということができる。

【００３６】また、磁性体１４の外周部に切欠部１４ａ
と磁歯部１４ｂとを交互に設けると共に、これらの間の
境界部分に対応する箇所にそれぞれ電磁石を配置してあ
るので、該電磁石を励磁したとき境界部分と電磁石との
間のギャップに生じる磁力線を大きく傾かせることがで
き、電磁石の励磁初期時に大きな回転トルクを得ること
がきる。

【００３７】換言すれば、上記制動装置付き動力発生装
置と類似の構造を有する、固定子として電磁石を使用
し、回転子として軟鋼等の磁性体と永久磁石との組合体
を使用した、例えばＨＢ（ハイブリッド）型ステッピン
グ・モータの問題点を解決するものということができ
る。

【００３８】これをＨＢ型モータのトルク発生のメカニ
ズムをリニア・モータ形式に展開したモデルを示す図１
６及び図１７を参照して説明すると、図１６は永久磁石
５４のＳ側の断面を示し、図１７はＮ側の断面を示して
いる。これら図中、実線は電磁石５１による磁束を示
し、破線は永久磁石５４による磁束を示している。

【００３９】電磁石５１による磁界についてみると（図
１６、１７の実線を参照）、永久磁石５４のＳ側の断面
において、中央のギャップでは磁力線が右下がりである
のに対し、同図の右端側のギャップでは磁力線が右上が
りで、両者は打ち消す合う関係にある。また、永久磁石
５４のＮ側の断面にいおても同様である。

【００４０】ところが、電磁石５１による磁界と永久磁
石５４による磁界とが作用し合うとトルクが発生する。
すなわち、永久磁石５４のＳ側断面における中央のギャ
ップ（電磁石５１のＮ側）では、電磁石５１による磁界
と永久磁石５４による磁界とが同じ方向で強め合って図
１１の左方向の推力が回転子５２に現れるが、右側のギ
ャップ（電磁石５１のＳ側）では、両磁界が反対方向で
弱め合って同図の右方向の推力が現れてしまう。また、
永久磁石５４のＮ側断面における中央のギャップ（電磁
石５１のＮ側）でも、電磁石５１による磁界と永久磁石
５４による磁界とが反対方向で弱め合って図１２の右方
向の推力が回転子５２に現れてしまう。これを電磁石５
１の巻線に印加する電気エネルギの観点からみると、図
１６の右端の電磁石の巻線に印加される電流や、図１７
の中央の電磁石の巻線に印加される電流は、回転子５２
の運動を妨げようとする永久磁石５４の磁界を打ち消す
のに消費され、回転子５２の運動には何ら寄与せず、エ
ネルギ効率が低い。また、永久磁石５４の磁気エネルギ
の観点からみると、電磁石５１の作る磁界とともに回転
子５２の運動に利用されるが、その一部は回転子５２の
運動を妨げてしまい、永久磁石５４の磁気エネルギの有
効利用が図られていない。

【００４１】上記制動装置付き動力発生装置にあって
は、上述のようにこのような問題点を解決することがで
きる。

【００４２】第２実施例 図１５Ａ乃至Ｈはリニア・モータ形式にした制動装置付
き動力発生装置の第２の実施例の作用を説明する説明図
である。

【００４３】本実施例によれば、フレームにローラを多
数並列に配置したローラコンベヤ形式の直線軌道２０上
で移動させられる被移動体２１に永久磁石２２を設置す
ると共に、該永久磁石２２上面に該永久磁石２２の磁束
が通る平板状の磁性体２３を固定して可動子２４が構成
されている。そして、可動子２４上には、直線軌道２０
に沿って固定子２５としての複数の電磁石２５ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、…が並列に配置されている。これら電磁石２５
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、…は、その磁気回路が互いに独立して
おり、図示しない励磁手段によって永久磁石２２の磁極
と逆極性に順次励磁されるように構成されている。な
お、移動体２１の側面には動力取出軸２１ａが設けられ
ている。

【００４４】次に上記第２実施例の作用を説明する。

【００４５】制動時にあっては、励磁手段により被移動
体２１の移動方向前端の前方に位置する電磁石、例えば
電磁石２５ｃが永久磁石２２の極性と同極性に励磁さ
れ、該電磁石２５ｃによって生じる磁界と永久磁石２２
によって生じる磁界とが反発し合う一方、被移動体２１
の移動方向後端の後方に位置する、励磁されていない他
の電磁石２５ａが永久磁石２２の影響を受けて磁性体２
３を吸引するように働き、これにより被移動体２１を停
止させる。

【００４６】また、駆動時にあっては、電磁石になんら
通電しない場合に、図１５Ａに示すように、可動子２４
の真上に位置する電磁石２５ａ、２５ｂは永久磁石２２
の磁界中にある単なる磁性体となり（図１５Ａの薄墨部
分参照）、磁性体２３部分を吸引し、可動子２４は停止
状態にある。

【００４７】次いで、励磁手段により図１５Ｂに示すよ
うに可動子２４の前端の移動方向前方に位置する電磁石
２５ｃを励磁すると、永久磁石２２の磁界と電磁石２５
ｃの磁界とが作用し合い、磁性体２３を通る磁束２３ａ
が該電磁石２５ｃ側に瞬時に収束される。これにより、
可動子２４は、電磁石２５ｃ側に吸引され、磁束２３ａ
の幅が広がる方向、すなわち図１５Ｂの矢印方向の推力
を受けて直線軌道２０上を移動する。

【００４８】図１５Ｃ乃至図１５Ｅは、可動子２４の移
動に伴う磁束２３ａの幅の変化を示しており、磁束２３
ａの幅が最大となる時点、すなわち可動子２４の磁性体
２３部分の前端部が電磁石２５ｃを通過する直前まで移
動してきたときに、磁束２３ｄの幅が最大となって、永
久磁石２２と電磁石２５ｃとの間に働く吸引力が最大と
なるが、可動子２４に作用する推力はゼロになる。

【００４９】可動子２４に作用する推力が完全にゼロに
なる前、すなわち可動子２４の磁性体２３部分の前端部
が電磁石２５ｃを通過しようとする時点で、励磁手段に
より電磁石２５ｃの励磁を停止する一方、電磁石２５ｄ
の励磁を開始すると、図１６Ｆに示すように、磁束２３
ａが電磁石２５ｄ側に収束され、前回と同様にして可動
子２４に推力が作用する。

【００５０】この後、可動子２４の移動に伴って図１６
Ｇ、Ｈに示すように磁束２３ａの幅が広くなり、同様の
作用が繰り返される。

【００５１】このようにして電磁石を順次励磁すること
により、永久磁石２２の磁界と電磁石の磁界が作用し合
い、可動子２４に推力を付与する。

【００５２】ここで、電磁石と対向する側の永久磁石２
２の磁極が例えばＮ極の場合、電磁石２５ｃはＳ極のみ
に励磁されており、電磁石２５ｃから隣接する他の電磁
石２５ｂ、２５ｄに磁束が通ることにより磁気回路を構
成して永久磁石２２の磁極と同極のＮ極にすることがな
い。したがって、第１実施例の場合と同様に可動子２４
の移動を妨げるような力は生じない。

【００５３】なお、上記第１、２実施例の制動装置付き
動力発生装置は、大幅な設計変更を加えることなく制動
装置にすることができる。すなわち、上記制動装置付き
動力発生装置の励磁手段以外の構成についてはそのまま
にし、励磁手段のみを、電磁石の極性を永久磁石の極性
と同極性になるように一時的に励磁するだけの構成にす
れば制動装置にすることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の制動装置に
よれば、非接触方式であり、従来の摩擦式電磁ブレーキ
のもつ問題点である摩耗の問題を解決することができ、
またパウダクラッチ・ブレーキ等の非接触式電磁ブレー
キのように構造が複雑にならずに済む。また、電磁石の
磁力と永久磁石の磁力の両方を利用して制動することが
でき、制動力の増加に対しても容易に対処することが出
来る。

【００５５】また、本発明の制動装置付き動力発生装置
によれば、回転子、可動子の運動方向を妨げるような力
が生じることがなく、電磁石に印加する電気エネルギの
利用効率を高める一方、永久磁石のもつ磁気エネルギの
有効利用を図ることができる上に、供給電源の極性を変
えるだけで、モータからブレーキにすることができ、モ
ータの他にブレーキ手段を装備するようなことをしなく
ても済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制動装置付き動力発生装置の第１実施
例を示す、一部切欠、一部省略した示した正面図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】遮光板を装備した図１の制動装置付き動力発生
装置モータの正面図である。

【図４】制動時の作用を説明する説明図である。

【図５】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図６】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図７】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図８】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図９】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図１０】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図１１】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図１２】駆動時の作用を説明する説明図である。

【図１３】電磁石を励磁しないときの永久磁石の作り出
す磁束の通路を説明する説明図である。

【図１４】電磁石を励磁したときの、永久磁石の作り出
す磁束の通路と電磁石の作り出す磁束の通路とを説明す
る説明図である。

【図１５】図１５Ａ乃至Ｈはリニア・モータ形式にした
本発明の第２実施例の作用を説明する説明図である。

【図１６】従来のＨＢ型ステッピング・モータの永久磁
石のＳ側における永久磁石の磁界と電磁石の磁界との間
の作用を説明する説明図である。

【図１７】従来のＨＢ型ステッピング・モータの永久磁
石のＮ側における永久磁石の磁界と電磁石の磁界との間
の作用を説明する説明図である。

【符号の説明】

１０ 支持部材 １１ 被回転軸 １２ 回転子 １３ 永久磁石 １４ 磁性体 １４ａ 切欠部 １４ｂ 磁歯部 １４c₁乃至１４c₆ 境界部分 １６ａ乃至１６ｌ 電磁石 １７ 励磁手段 １８ 光センサ １９ 遮光板 ２０ 直線軌道 ２１ 被移動体 ２２ 永久磁石 ２３ 磁性体 ２４ 可動子 ２５ 固定子 ２５ａ乃至２５ｄ等 電磁石

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持部材に回転自在に装備された、回転
   駆動される被回転軸と、 前記被回転軸の回りに配置されて、該被回転軸と共に回
   転する永久磁石と、 前記永久磁石と同軸に配置されて前記被回転軸と共に回
   転する、該永久磁石の磁束が通る磁性体と、 前記磁性体の周囲にその周方向に沿って所定の間隔をお
   いて磁気回路が互いに独立するように前記支持部材に固
   定装備された複数の電磁石と、 制動時に前記被回転軸の回転を停止するように、前記複
   数の電磁石のうち被回転軸の回転方向の前方に位置する
   電磁石を前記永久磁石の磁極の極性と同極性に一時的に
   励磁する励磁手段とを具備してなることを特徴とする制
   動装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の制動装置にして、 前記磁性体の外周部に、切欠部と磁歯部とを交互に形成
   し、また前記電磁石のうち一部を、該切欠部と該磁歯部
   との境界部分に対向する箇所に配置し、前記励磁手段
   を、制動時に前記複数の電磁石のうち被回転軸の回転方
   向の前方に位置する電磁石であって、前記境界部分に対
   向する箇所に位置する電磁石を前記永久磁石の磁極と同
   極性に一時的に励磁するように構成してなることを特徴
   とする制動装置。
3. 【請求項３】 支持部材に回転自在に装備された被回転
   軸と、 前記被回転軸の回りに配置されて、該被回転軸と共に回
   転する永久磁石と、 前記永久磁石と同軸に配置されて前記被回転軸と共に回
   転する、該永久磁石の磁束が通る磁性体と、 前記磁性体の周囲にその周方向に沿って所定の間隔をお
   いて磁気回路が互いに独立するように前記支持部材に固
   定装備された複数の電磁石と、 駆動時に前記磁性体を通る磁束を一定方向に収束して前
   記被回転軸に回転トルクを付与するように、前記複数の
   電磁石のうち被回転軸の回転方向の前方に位置する電磁
   石を前記永久磁石の磁極の極性と逆極性に順次励磁し、
   制動時に前記被回転軸の回転を停止するように、前記複
   数の電磁石のうち被回転軸の回転方向の前方に位置する
   電磁石を前記永久磁石の磁極の極性と同極性に一時的に
   励磁する励磁手段とを具備してなることを特徴とする制
   動装置付き動力発生装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の制動装置付き動力発生
   装置にして、 前記磁性体の外周部に、切欠部と磁歯部とを交互に形成
   し、また前記電磁石のうち一部を、該切欠部と該磁歯部
   との境界部分に対向する箇所に配置し、前記励磁手段
   を、駆動時に前記複数の電磁石のうち被回転軸の回転方
   向の前方に位置する電磁石であって、前記境界部分に対
   向する箇所に位置する電磁石を前記永久磁石の磁極と逆
   極性に順次励磁し、制動時に前記複数の電磁石のうち被
   回転軸の回転方向の前方に位置する電磁石であって、前
   記境界部分に対向する箇所に位置する電磁石を前記永久
   磁石の磁極と同極性に一時的に励磁するように構成して
   なることを特徴とする制動装置付き動力発生装置。
5. 【請求項５】 直線軌道に移動可能に配置される被移動
   体上に装備された永久磁石と、 前記永久磁石上に配置されて該永久磁石の磁束が通る磁
   性体と、 前記直線軌道に沿って適宜間隔をおいて配置され且つ磁
   気回路が互いに独立した複数の電磁石と、 制動時に前記直線軌道上の被移動体を停止するように、
   前記複数の電磁石のうち被移動体の進行方向の前方に位
   置する前記電磁石を前記永久磁石の磁極と同極性に一時
   的に励磁する励磁手段とを具備してなることを特徴とす
   る制動装置。
6. 【請求項６】 直線軌道に移動可能に配置される被移動
   体上に装備された永久磁石と、 前記永久磁石上に配置されて該永久磁石の磁束が通る磁
   性体と、 前記直線軌道に沿って適宜間隔をおいて配置され且つ磁
   気回路が互いに独立した複数の電磁石と、 駆動時に前記磁性体を通る磁束を所定方向に収束して前
   記直線軌道上の被移動体を直線運動させるように、前記
   複数の電磁石のうち被移動体の進行方向の前方に位置す
   る電磁石を前記永久磁石の磁極と逆極性に順次励磁し、
   制動時に前記直線軌道上の被移動体を停止するように、
   前記複数の電磁石のうち被移動体の進行方向の前方に位
   置する電磁石を前記永久磁石の磁極と同極性に一時的に
   励磁する励磁手段とを具備してなることを特徴とする制
   動装置付き動力発生装置。