JPH0785641B2 - デイスクブレ−キ付き電気モ−タ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モーターシャフトに不動に固定されたブレー
キディスクと、モーターシャフトを同中心的に取巻きか
つ回転不可能であるが軸方向には動き得るように配設さ
れたブレーキディスクとその一側で対面する環状押圧部
分と、この押圧部分がブレーキディスクに対して押しつ
けられるようにするブレーキ力を発生させる装置と、前
記押圧部分がブレーキディスクから離れて動かされるよ
うブレーキを弛める装置とを備え、前記ブレーキ力を発
生させる装置とブレーキを弛める装置とが環状のハウジ
ングフレームの中に収容されている、ディスクブレーキ
を有する電気モーターに関するものである。

〔従来の技術〕

モーター用に考案にされたこのようなディスクブレーキ
は、例えばヨーロッパ特許出願EP第0,078,944号により
知られており、電磁的に作動するスプリングブレーキと
して構成されている。そのブレーキ板はこの場合、他の
多くの公知のブレーキ板がそうであるように、これにブ
レーキライニングが固定されている堅い、非常に重くか
つ厚いディスクからなり、ブレーキの作動中その押圧部
分が一側につき当るようになっている。この押圧部分は
電磁石の電機子（アーマチュア）により形成されてお
り、そのポット形状の磁石ハウジングがモーターシャフ
トを取巻きかつ軸方向に円錐曲線回転体のコイル（トロ
イダルコイル）を担持している。このトロイダルコイル
はアーマチュアの方向にばねによって押圧され、アーマ
チュアはコイルとブレーキ板との間で軸方向に動くこと
ができるように配置されている。モーターシャフトのた
めの軸受ブッシュは磁石ハウジングの中央開口部の中に
据えつけられ、そのため磁石ハウジングはモーターシャ
フトを僅かに小さな距離をもって取囲む。

この型のディスクブレーキは特に静止ブレーキとして用
いられ、これが、コイルが通電していないとき、云いか
えればモーターの接続が断たれたとき、移動コイルによ
って、ばねによりブレーキ板に対して押しつけられてい
るアーマチュアにより、その制動位置をとるようにして
いる。一方においてコイルの励磁により、ブレーキは、
ばねの作用に対抗してブレーキ板からアーマチュアを引
き戻す、より強力な磁力により弛められる。このような
静止ブレーキは、モーターがその接続が断たれ又は動力
不足の場合にその位置に回転子（ローター）を停止させ
なければならないようなモーターを位置ぎめするのに、
特に必要である。

その比較的大きな重量とそれに伴う大きな慣性モーメン
トとのために、今まで用いられてきた堅くて重いブレー
キディスクは、しばしば不都合なものとなる。すなわち
このブレーキ板が、スイッチをひんぱんにオン、オフし
なければならない、特に迅速に加速したりブレーキをか
けたりしなければならないような、モーターを位置ぎめ
するための静止ブレーキとして用いるときに不都合なも
のとなる。さらにその上にモーターが高速で作動しなけ
ればならない場合には、ブレーキ板の大きな慣性モーメ
ントは特に不都合なものとなる。これに加えて、重いブ
レーキ板を完全につり合いを保つようにするためには労
力を要しまた時間がかかる。さらに、このブレーキを収
容するために空間を要することはしばしば不都合なもの
となり、なかんずくモーターがさらに付属部品、例えば
回転計用発電機及び位相角センサの少なくとも一方を備
えなければならないような場合に不都合なものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、ディスクブレーキを有し、このディス
クブレーキのブレーキ板が小さな慣性モーメントしか有
せずそれにもかかわらずブレーキ作用が損われることが
なく、しかも付属部品の装備が妨げられることのないよ
うに空間を要しない方法で収容され、特に軸方向に大き
な空間を必要としないでこぢんまりした構造とすること
のできるようになっている。ディスクブレーキを持った
電気モーターを創案することである。このようなブレー
キは特にモーターを位置ぎめするための静止ブレーキと
して有利である。

〔問題点を解決するための手段及びその効果〕 上記の目的は、モーターシャフトに動かないように固定
されたブレーキ板と、その一側でこのブレーキ板と対向
し、前記シャフトを同中心的に取巻きかつ軸方向には移
動可能で回転しないように配設された環状押圧部分と、
前記押圧部分がブレーキ板に対して押しつけられるよう
なブレーキ力を発生させる装置と、前記押圧部分がブレ
ーキ板から離れて移動されるようなブレーキを弛める装
置とからなり、前記ブレーキ力発生装置とブレーキ緩和
装置とが環状ハウジングフレームの中に収容されている
ディスクブレーキを持った電気モーターにおいて、この
環状ハウジングフレームと押圧部分とがモーターのシャ
フトを取巻き、他の付属部品、特に回転計用発電機及び
位相角センサの少なくとも一方又は軸受、特にモーター
シャフトを担持するボール軸受のための場所を提供する
自由な環状空間を形成し、またブレーキ板が弾性的に屈
撓し得る材料からなり、固定ブレーキ部分が、ブレーキ
板の、前記押圧部分から離れた方の側に取付けられ、さ
らに前記押圧部分が、ブレーキ力の作用のもとに、前記
固定ブレーキ部分に対して、ブレーキ板の環状リム部分
を、その弾性変形を伴って押圧するようにしている、デ
ィスクブレーキを持った電気モーターによって、達成さ
れるものとなる。

このようにして、制動中に押圧部分と固定ブレーキ部分
との間にしっかりと締めつけられているブレーキ板は特
に薄く達成することができ、そのためその重量と慣性モ
ーメントが非常に小さく保たれそのつり合いが容易とな
る。これらの利点は、ブレーキライニングが好ましくは
押圧部分と固定ブレーキ部分との上に配設されブレーキ
板の上には配設されないようにすることによって、さら
に高められる。ブレーキ力が、ブレーキ板の外側リム上
に環状押圧部分を介して作用するようになるに従って、
最大のブレーキモーメントが得られる。さらにブレーキ
のハウジングフレーム内部の環状自由空間が、他の付属
部分、特に回転計用発電機及び位相角センサの少なくと
も一方、又はモーターシャフト用のボール軸受等を収容
するため、空間を要しないようにして、得られる。

好ましくは、ブレーキ板は、電磁的に作動し得るスプリ
ングブレーキ、特に静止ブレーキの形式に構成され、ハ
ウジングフレームは、電磁石の固定子（ステータ）を形
成しまたこのステータの凹所内で軸方向可動に支持され
かつばねの作用のもとに電磁石のアーマチュアを形成す
る押圧部分に対しその外面が当接している、少なくとも
１つのコイルを、それ自体公知の方法で担持している。
この装置において、コイルの接続が断たれたとき、押圧
部分はばねの作用のもとにそのブレーキ位置をとり、コ
イルが励磁されたときはその反対方向に作用する。より
強力な磁力により、そのブレーキの弛められた位置をと
る。本発明の他の適当な実施態様が特許請求の範囲の実
施態様項から明らかとなる。

本発明は、静止ブレーキとして作用する、電磁的に作動
可能なスプリングブレーキを持った電気モーターの典型
的な実施態様を示す図面を参照することにより、以下に
さらに詳細に説明される。

〔実施例〕

ディスクブレーキは、電気モーター１（単に略図的に示
されている）のフランジ1aの一側に取付けられ、一定の
距離をもってモーター１のシャフト２を同中心的に取巻
きかつ押圧部分を形成するアーマチュア８を持った電磁
石と、圧入によりシャフト２上に不動に固定されている
ブレーキ板12と、外側ブレーキハウジングを形成する固
定ブレーキ部分13とからなっている。

電磁石はステータを形成する環状ハウジングフレーム４
を有し、モーターフランジ1a上に固定され、かつポット
形状であり、モーター１から離れた方の側の環状凹所５
は開放されている。コイル要素6aを持った環状コイル６
が、この凹所５内に軸方向移動自在に支持され、らせん
スプリング形式のばね７の作用を受ける。これらのばね
は、凹所５の中に位置しステータ４の周囲に沿って均等
に分配された圧縮スプリングであり、一方においてこの
凹所５の底部に当接し他方においてコイル６のコイル要
素6aの内側に当接している。コイル６を持ったステータ
４とブレーキ板12との間で軸方向には移動可能であるが
回転しないよう支持されて、環状アーマチュア８があ
り、このアーマチュア８は押圧部分を形成し、ある距離
をもってシャフト２を取巻いている。アーマチュア８の
回転を阻止するため、多数の軸方向に向けられたピン10
がこれに固定されかつその周囲に沿って分配され、これ
らのピンがステータ４の対応穴11の中に自由に移動でき
るように係合している。ブレーキをその電磁石で被覆す
るブレーキハウジングを形成している固定ブレーキ部分
13は、ねじ15によりモーターフランジ1a上に固定されて
いる。

ブレーキ板12に対面する側でアーマチュア８と固定ブレ
ーキ部分13とは環状ブレーキライニング９と14とを担持
し、これらのライニングはブレーキ板12の環状リム部分
12aに向い合っている。ブレーキ板12は弾性的に屈撓し
得るばね鋼からなり例えば0.15mmから0.30mm、好ましく
は約0.20mmの、わずかの厚さを有している。その直径は
モーターのサイズに適合しており、そして考えられる例
においては、約16cmである。その外径が約20cmまではブ
レーキ板12は上記のような好ましい約0.2mmの厚さであ
り、直径が20cmから30cm及びそれ以上の場合は、この厚
さはそれに対応してより大きくするよう、例えば約0.3m
mに選択される。

ブレーキ板12と、一方においてアーマチュア８のブレー
キライニング９との間、及び他方においてブレーキ部分
13のブレーキライニング14との間の空気の隙間は、ブレ
ーキの弛められた状態において、それぞれ約0.2mmであ
り、それによりブレーキ板12のへり部分12aが制動中に
約0.2mmだけ移動される。説明を明らかにするため第１
図及び第２図において誇張して大きく示されているブレ
ーキ板と上記の空気の隙間の厚さについては、第１図及
び第２図は寸法上は正しくない。結局のところ環状ステ
ータ４の直径が電気モーターの直径よりもほんの少しだ
け小さくまたその半径方向の寸法が比較的小さく選択さ
れるので、電磁石のステータ４によって限定される環状
の自由空間は比較的大きい。そのため、この内側環状空
間はその直径が好ましくは少なくともモーターの直径の
半分の大きさであり、モーターフランジ1a上に取付けら
れる他の付属部品３、例えば回転計用発電機及び位相角
センサの少なくとも一方を収容するために利用され、そ
れにより特に空間を要しないこぢんまりした構造が得ら
れる。しかしこの環状空間には軸受、特にモーター１の
シャフト２のためのフランジ1aの外側に配設されたボー
ル軸受もまた取付けられ、それによりシャフト２を担持
する２つの軸受の間の軸方向の距離が増加しそのためモ
ーターのローターの安定性が改善される。

第１図は弛められた状態のディスクブレーキを示し、同
図においてディスクブレーキはモーターのスイッチがオ
ンとなりしたがってコイル６が励磁されているときを示
している。この状態で、ばね７の力に打ち勝つ磁力がア
ーマチュア８をステータ４上のストッパまで引き戻し、
軸方向に移動できるコイル６がばね７の作用に対抗する
コイル要素6aにより凹所５の中に押し込まれ、ブレーキ
板12が解放される。この当接せず変形していない状態で
は、ブレーキ板12はアーマチュア８上のライニング９か
らと固定ブレーキ部分13の内側のブレーキライニング14
からある距離にあり、シャフト２と共に自由に回転する
ことができる。

第２図は、モーターの接続が断たれ又は動力が欠乏しそ
のためコイル６が通電していないときを表わすブレーキ
の制動作用状態を示している。この状態では、ばね７
が、コイル６をコイル要素6aにより軸方向外側にアーマ
チュア８に押しつけ、ブレーキ板12の環状リム部分12a
を、このブレーキ板を弾性変形させて固定ブレーキ部分
13に対して押しつけ、それによりブレーキ板がそのリム
部分12aによって２つのブレーキライニング９と14との
間にしっかりと締めつけられる。ブレーキ板12のこの２
つの側面による当接とブレーキ板12の外側リム上にブレ
ーキ力が作用する状態とにより、最大のブレーキモーメ
ントが得られる。ブレーキが弛められブレーキ板が解放
されるやいなや、これがその本来の弾性のため第１図に
示すようにその変形しない形状に戻る。

そのほんの小さな慣性モーメントのため、その加速とブ
レーキ作用とは実質的な余分の原動力を全く必要とせ
ず、それにより本発明のディスクブレーキは特にスイッ
チがひんぱんにオンオフされるモーターを位置ぎめする
のに適している。シャフト２上に軸方向に動かないよう
に取付けられているので、静止状態におけるモーターシ
ャフトの自由な隙間をもった停止がまた保証される。

本発明は上記の実施態様に限定されず、設計のために多
くの変更が許されるものであり、特に、１つのコイル６
の代りに、数個の別々のコイル例えば３つのコイルをス
テータ４の周りに沿って均等に分配することが考えられ
る。

さらに、ブレーキ力及びブレーキを弛める力又はそのい
ずれかの一方はばねや電磁力とは異った方法、例えばば
ねやコイルの代りに空気式又は油圧式に作動される復動
ピストンが適用され、これがアーマチュア８に対応する
押圧部分に作用しまた例えばこれに枢着される。

【図面の簡単な説明】

第１図は弛められた状態にあるブレーキを軸方向に切断
したモーターの側面図、 第２図は制動状態にある同上ブレーキの軸方向切断側面
図である。 １……モーター、２……モーターシャフト、３……付属
部品、４……ハウジングフレーム、５……凹所、６……
コイル、７……ばね、８……押圧部分、9,14……ライニ
ング、12……ブレーキ板、13……固定ブレーキ部分。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータシャフト（２）に動かないよう固定
   されたブレーキ板（12）と、ブレーキ板（12）とその一
   側で向い合ってシャフト（２）を同中心に取巻きかつ回
   転しないよう軸方向には移動可能に配設された環状押圧
   部分（８）と、この押圧部分（８）をブレーキ板（12）
   に対して押しつけるようなブレーキ力を発生させる装置
   と、押圧部分（８）をブレーキ板（12）から離れるよう
   動かすブレーキを弛める装置とからなり、前記ブレーキ
   力発生装置とブレーキ緩和装置とが環状ハウジングフレ
   ーム（４）の中に収容されている、ディスクブレーキを
   持った電気モーターにおいて、前記環状ハウジングフレ
   ーム（４）と押圧部分（８）とがモーター（１）のシャ
   フト（２）を取巻き、他の付属部品（３）、特に回転計
   用発電機及び位相角センサの少なくとも一方又は軸受、
   特にモーターシャフト（２）を担持するボール軸受のた
   めの、場所を提供する環状の自由空間を形成し、またブ
   レーキ板（12）が弾性的に屈撓可能な材料からなり、固
   定ブレーキ部分（13）がブレーキ板（12）の、押圧部分
   （８）から離れた方の側に取付けられ、さらに押圧部分
   （８）がブレーキ力の作用のもとに、ブレーキ板（12）
   の環状リム部分（12a）をこのブレーキ板の弾性変形を
   伴って、固定ブレーキ部分（13）に対して押しつけるよ
   うにしている、ディスクブレーキ付き電気モーター。
2. 【請求項２】ブレーキ板（12）がばね鋼からなりかつ0.
   15mmと0.30mmとの間、好ましくは0.20mmの厚さを有して
   いる特許請求の範囲第１項記載のディスクブレーキ付き
   電気モーター。
3. 【請求項３】ブレーキライニング（9,14）が押圧部分
   （８）及び固定ブレーキ部分（13）の少なくとも一方に
   固定され、ブレーキ板（12）には取付けられていない特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載のディスクブレーキ
   付き電気モーター。
4. 【請求項４】ハウジングフレーム（４）が電磁石のステ
   ータを形成し、またハウジングフレームが、このステー
   タの凹所（５）の中に軸方向に移動可能に支持されかつ
   ばね（７）の作用のもとに電磁石のアーマチュアを形成
   する押圧部分（８）に対してその外面が当接されている
   少なくとも１つのコイル（６）を、それ自体公知の方法
   で担持し、この押圧部分は、コイル（６）がその接続を
   断たれたときにばね（７）の作用のもとにその制動位置
   をとり、コイル（６）が励磁されたとき反対方向に作用
   するより強力な磁力によりそのブレーキの弛められた位
   置をとる、電磁石によって作動するスプリングブレーキ
   の形式の特許請求の範囲第１項から第３項中の１項に記
   載のディスクブレーキ付き電気モーター。
5. 【請求項５】電磁石がステータ（４）の周りに沿って分
   配されている数個の別々のコイル（６）を有している特
   許請求の範囲第４項記載のディスクブレーキ付き電気モ
   ーター。
6. 【請求項６】固定ブレーキ部分（13）が、ブレーキ板
   （12）と電磁石とを被覆するポット形状のハウジング部
   分によって形成されている特許請求の範囲第４項又は第
   ５項に記載のディスクブレーキ付き電気モーター。
7. 【請求項７】環状の自由空間が、少なくとも電気モータ
   ーの直径の半分の大きさの直径である特許請求の範囲第
   １項から第６項中の１項に記載のディスクブレーキ付き
   電気モーター。