WO2013076788A1 - ブレーキ装置及び回転電機 - Google Patents

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WO2013076788A1
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brake
coil
armature
brake device
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Inventor
原田　学
尚剛 吉澤
吉田　秀作
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株式会社安川電機
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes
    • H02K7/1023—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets
    • H02K7/1025—Magnetically influenced friction brakes using electromagnets using axial electromagnets with generally annular air gap

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a brake device and a rotating electrical machine including the brake device.
  • a non-excitation operation type double-sided brake device used for, for example, a rotating electric machine.
  • the brake disc is attached to the rotation shaft so as to be movable in the axial direction.
  • the armature is pressed against the brake disc by the urging force of the spring provided on the field core, whereby the brake disc moves and contacts the side plate.
  • braking is performed by friction between both the armature and the side plate and the friction plates attached to both sides of the brake disk.
  • the magnetic attraction force from the field core exciting coil overcomes the biasing force of the spring to move the armature, thereby moving the brake disk away from the side plate.
  • the brake disc can move freely in the axial direction, so that when the brake is released, the friction plate of the brake disc contacts either the armature or the side plate, and idling wear occurs. May occur.
  • An object of the present invention is to provide a brake device that can prevent idling wear and that is easy to maintain, and a rotating electrical machine including the brake device.
  • a braking device that brakes a rotating shaft of a rotating electrical machine, the field core accommodating a first coil, and the rotation with respect to the field core.
  • An armature supported so as to be movable in the axial direction of the shaft, a braking spring interposed between the field core and the armature, a fixing plate disposed on the armature opposite to the field core, and At least one of the armature and the fixed plate is frictionally engaged by a spring force of the brake spring, provided between the armature and the fixed plate so as to be able to transmit rotation to the rotary shaft and move in the axial direction.
  • a brake device having one brake disk and a magnetic member provided on the outer periphery of the brake disk is applied.
  • idling wear can be prevented and maintenance can be facilitated.
  • an electric motor 1 that is an example of a rotating electrical machine includes an electric motor main body 10 and a brake device 100.
  • the motor body 10 includes a motor shaft 3 that is a rotating shaft, a rotor 2 provided on the motor shaft 3, a stator 4 provided on the inner side of the frame 7, a load side bracket 5a, and an anti-load side bracket 5b. And bearings 6a and 6b that are respectively provided on the load side and anti-load side brackets 5a and 5b and support both end sides of the motor shaft 3 respectively.
  • the brake device 100 is a non-excitation operation type brake device that is disposed on the anti-load side (left side in FIG. 1) of the electric motor body 10 and brakes the anti-load side of the motor shaft 3.
  • the electric motor main body 10 corresponds to an example of a rotating electric machine main body.
  • the motor shaft 3 is supported by bearings 6a and 6b so as to be rotatable around the axis AX, and the anti-load side protrudes from the anti-load side bracket 5b, and the brake device 100 is provided at the protruding portion.
  • a detector 8 made of, for example, an encoder for detecting the rotation of the motor shaft 3 and a detector cover 9 are provided.
  • the brake device 100 includes a gear-shaped hub 21 fixed to the outer peripheral portion of the motor shaft 3, a field core 27 housing the brake coil 23 and the coil spring 25, and the field core 27 facing the axial direction of the motor shaft 3. And an armature 29 supported so as to be movable in the axial direction, a side plate 31 disposed on the opposite side of the field core 27 of the armature 29, and disposed between the side plate 31 and the armature 29.
  • a disc-shaped brake disc 33 is provided so as to be able to transmit rotation to the motor shaft 3 and move in the axial direction.
  • One end of the coil spring 25 housed in the field core 27 is fixed to the field core 27 and the other end is fixed to the armature 29, and the coil spring 25 is interposed between the field core 27 and the armature 29. .
  • the brake coil 23 corresponds to an example of a first coil
  • the coil spring 25 corresponds to an example of a braking spring
  • the side plate 31 corresponds to an example of a fixed plate.
  • the field core 27 includes an inner cylindrical portion 27A, an outer cylindrical portion 27B, and a bottom plate portion 27C.
  • a radial space between the inner cylindrical portion 27 ⁇ / b> A and the outer cylindrical portion 27 ⁇ / b> B is a coil recess 35 that is released to the right side in FIG. 1, and the brake coil 23 is accommodated in the coil recess 35.
  • a plurality of spring recesses 37 are formed in the circumferential direction in the circumferential direction at appropriate equal intervals on the surface of the outer cylindrical portion 27B on the armature 29 side, and the coil springs that are compression coil springs in the spring recesses 37, respectively. 25 is stored.
  • These coil springs 25 exert an urging force that presses the armature 29 toward the brake disc 33 side.
  • the surfaces of the inner cylindrical portion 27A and the outer cylindrical portion 27B on the side of the armature 29 form a magnetic pole surface that magnetically attracts the armature 29.
  • the armature 29 is formed in a disk shape by an appropriate magnetic body (for example, a steel plate), and includes a through hole 29a on the center side in the radial direction.
  • the armature 29 is disposed between the field core 27 and the brake disc 33 so as to be movable only in the axial direction.
  • the side plate 31 is formed in a disk shape and includes a through hole 31a on the center side in the radial direction.
  • the outer peripheral edge of the side plate 31 is fixed to the outer cylindrical portion 27B of the field core 27 by a plurality of fixing screws (not shown) with a collar (not shown) interposed.
  • the collar is inserted and disposed in a recess (not shown) formed on the outer periphery of the armature 29 to prevent the armature 29 from rotating.
  • the brake disc 33 includes a core plate 43, a friction material 45, and a friction material 47.
  • the core plate 43 is formed in a disk shape from a suitable nonmagnetic material (for example, nonmagnetic stainless steel), and has a spline 43a on its inner peripheral surface. Due to the engagement between the spline 43a and the spline 21a provided on the hub 21, the brake disk 33 is provided so as to be movable in the axial direction and non-rotatable (in other words, capable of transmitting rotation) with respect to the hub 21.
  • a friction material 45 is attached to a surface of the core plate 43 facing the outer side plate 31, and a friction material 47 is attached to a surface of the core plate 43 facing the outer armature 29.
  • the friction material 45 and the friction material 47 may be provided on the side plate 31 or the armature 29 side which are opposing members.
  • a magnetic member 49 is continuously provided in a ring shape on the outer periphery of the brake disc 33, that is, on the outer periphery of the core plate 43.
  • the magnetic member 49 is made of an appropriate magnetic body (for example, iron), and is fixed to the outer periphery of the brake disk 33 by fitting the core plate 43 into the opening 49a.
  • the outer peripheral portion of the magnetic member 49 is formed such that its axial thickness becomes thinner outward in the radial direction.
  • a yoke iron core 51 disposed so that one end 51 a faces the magnetic member 49, and the periphery of the yoke iron core 51
  • a coil 52 wound around is disposed.
  • the yoke iron core 51 and the coil 52 generate a magnetic attractive force with the magnetic member 49 when the coil 52 is energized to move the brake disk 33 to the neutral position.
  • the neutral position is a position where both the friction members 45 and 47 of the brake disc 33 are separated from both the side plate 31 and the armature 29 in a state of being sucked by the field core 27 and are not frictionally engaged (see FIG. 1 and later). (The position shown in FIG. 3B).
  • the coil 52 corresponds to an example of a second coil.
  • One set of the yoke iron core 51 and the coil 52 is disposed at an appropriate position around the axis AX (a position where the collar and the coil spring 25 are not disposed), and is fixed to the outer cylindrical portion 27B of the field core 27. It is supported by the supporting member 53.
  • the tip end portion 51 a on one side of the yoke iron core 51 has a tapered shape, and the tip end portion 51 a of the yoke iron core 51 and the outer peripheral edge portion 49 b of the magnetic member 49 face each other. In the disposed state, the brake disc 33 is positioned at the neutral position.
  • the coil end on one side of the brake coil 23 and the coil end on one side of the coil 52 are connected to each other, and the coil end 61 on the other side of the brake coil 23 and the coil end 62 on the other side of the coil 52 are , Wired outside the brake device 100. That is, the coil 52 is connected in series to the brake coil 23. Even if it does in this way, since it is sufficient for the coil 52 to generate
  • the armature 29 in this braking state, the armature 29 is moved to one side in the axial direction (right side in the figure) by being pressed by the coil spring 25 and contacts the brake disc 33, and the brake disc 33 is in its axial direction.
  • the armature 29 comes into contact with the side plate 31 from the other side (the left side in the figure).
  • the brake disc 33 is frictionally engaged with the armature 29 and the side plate 31, thereby braking the rotation of the motor shaft 3 of the electric motor 1.
  • the motor shaft 3 that is rotating inertial is stationary, or the motor shaft 3 is held by holding the motor shaft 3 when a force (torque) is applied to the stationary motor shaft 3 from the outside. 3 still state is maintained.
  • the brake coil 23 applies a magnetic attractive force to the armature 29 toward the other side in the axial direction (the left side in the drawing).
  • the armature 29 moves to the other side in the axial direction while resisting the urging force of the coil spring 25 that presses the armature 29.
  • the brake disc 33 is released from the braking and can be separated from the side plate 31.
  • the yoke core 51 and the coil 52 give the magnetic member 49 a magnetic attractive force toward the neutral position. That is, when the brake disc 33 is positioned on the side plate 31 side of the neutral position when the brake is released, a magnetic attraction force is applied to the other side in the axial direction (the left side in the figure), and the brake disc 33 is positioned more than the neutral position. When located on the armature 29 side, a magnetic attractive force is applied to one side (right side in the figure) in the axial direction. As a result, as shown in FIG.
  • the brake disk 33 is separated from the armature 29 in which the friction members 45 and 47 are sucked by the side plate 31 and the field core 27 by the gaps g1 and g2, respectively. Move to neutral position. As a result, the motor shaft 3 of the electric motor 1 can be rotated without the brake disc 33 contacting either the armature 29 or the side plate 31 (that is, without causing idling wear).
  • the magnetic member 49 is provided on the outer periphery of the brake disk 33, and the tip 51 a is disposed on the outer peripheral side of the brake disk 33 so as to face the magnetic member 49.
  • a yoke iron core 51 and a coil 52 wound around the yoke iron core 51 are provided.
  • the brake disc 33 is moved to the neutral position in a non-contact manner.
  • the brake disc 33 is moved by mechanical contact using a mechanical component such as a leaf spring or a ball. No wear or deterioration. Therefore, since such parts need not be replaced, maintenance is facilitated.
  • this embodiment has the following advantages compared with this structure.
  • metal powder is generated by frictional engagement between the friction members 45 and 47 of the brake disk 33 and the armature 29 and the side plate 31.
  • the metal powder is always attracted to the permanent magnet, so that the metal powder gradually accumulates on the permanent magnet.
  • there is a risk of causing problems such as contact with the magnetic member 49.
  • the coil spring 25 needs to be strengthened accordingly. As a result, the brake coil 23 and the field core 27 are enlarged. End up.
  • an electromagnet as in this embodiment, it is possible to turn on the magnet only when necessary (during braking release) and turn off the magnet when not needed (during braking). Even if the metal powder is attracted to the yoke iron core when the magnet is ON, it can be removed when the magnet is OFF. Therefore, the above-mentioned problem due to the accumulation of metal powder can be prevented. Further, since the magnet can be turned off during braking, the brake coil 23 and the field core 27 are not increased in size as described above.
  • the coil 52 is connected to the brake coil 23.
  • the energization timing of the brake coil 23 and the coil 52 can be made simultaneously. That is, when the brake coil 23 is energized to generate a magnetic attractive force to the armature 29 when the brake is released, the coil 52 is also energized, and the brake disk 33 can be returned to the neutral position.
  • both the brake coil 23 and the coil 52 are not energized during braking, the movement of the brake disk 33 due to the urging force of the coil spring 25 is not hindered by the magnetic attractive force of the coil 52.
  • the configuration can be simplified and application to an existing brake device is facilitated.
  • the coil 52 is connected in series to the brake coil 23. Thereby, the fall of an electric current can be suppressed compared with the case where it connects in parallel. Therefore, the decrease in the magnetic attractive force to the armature 29 by the brake coil 23 can be reduced, and the magnetic attractive force to the magnetic member 49 by the coil 52 can be increased.
  • the thickness of the outer peripheral portion of the magnetic member 49 is formed so as to become thinner outward in the radial direction, and the yoke core 51 has a tapered end 51a facing the magnetic member 49. ing.
  • the yoke iron core 51 and the coil 52 are not limited to the shape shown in FIG. 2 in the above-described embodiment, and may have other shapes.
  • the magnetic attractive force by the coil 52 can be increased. That is, the magnetic member 49 can be attracted with a smaller current than in the case shown in FIG.
  • Part 2 Variation of the shape of the yoke iron core (Part 2)
  • the substantially iron-shaped yoke iron core 51B formed so that the 3 or more front-end
  • the magnetic attractive force by the coil 52 can be increased as compared with the shape shown in FIG. That is, the magnetic member 49 can be attracted with a smaller current than in the case shown in FIG.
  • the brake disk 33 is more stably floated and is stably positioned at the neutral position. be able to.
  • the plurality of coils 52 and the brake coil 23 are all connected in series.
  • each brake disc is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the motor shaft 3, and an intermediate plate capable of moving in the axial direction is provided between the two brake discs. It is done.
  • the magnetic member 49 is provided on the outer periphery of the two brake disks, and the magnetic member 49 is also provided on the outer periphery of the intermediate plate, so that two sets of the yoke iron core 51 and the coil 52 corresponding to each magnetic member 49 are provided.
  • the brake disc and the intermediate plate may be arranged at positions corresponding to the neutral positions.
  • the magnetic member 49 is a continuous ring-shaped member, but is not limited to this, and the discontinuous ring-shaped member, That is, a plurality of arc-shaped magnetic members may be provided on the outer periphery of the brake disk 33. The same effect can be obtained also by this.
  • the thickness of the outer periphery of the magnetic member 49 is reduced and the tip 51a of the yoke iron core 51 is tapered.
  • the variation in the floating position of the brake disk 33 is within an allowable range. If present, these processes do not necessarily have to be performed.
  • the electric motor 1 has the detector 8 etc. was demonstrated as an example in the said embodiment, it can apply also to the electric motor which does not have the detector 8 etc.
  • the case where the rotating electrical machine is an electric motor has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a case where the rotating electrical machine is a generator.

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Abstract

【課題】空転摩耗を防止しつつ、メンテナンスを容易化する。 【解決手段】ブレーキコイル２３が収容されたフィールドコア２７と、フィールドコア２７に対しモータシャフト３の軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア２９と、フィールドコア２７とアーマチュア２９との間に介装されたコイルばね２５と、アーマチュア２９のフィールドコア２７と反対側に配置されたサイドプレート３１と、アーマチュア２９とサイドプレート３１との間において、モータシャフト３に対し回転伝達可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、コイルばね２５のばね力によりアーマチュア２９及びサイドプレート３１の少なくとも一方が摩擦係合する少なくとも１つのブレーキディスク３３と、磁性体で構成され、ブレーキディスク３３の外周に設けられた磁性部材４９と、を有する。

Description

ブレーキ装置及び回転電機
　開示の実施形態は、ブレーキ装置、及びこれを備えた回転電機に関する。
　従来、例えば回転電機に用いられる無励磁作動形の両面ブレーキ装置が知られている。このブレーキ装置では、回転軸に対し、ブレーキディスクが軸方向に移動可能に取り付けられる。制動時においては、フィールドコアに設けたばねの付勢力によってアーマチュアがブレーキディスクに押し付けられ、これによってブレーキディスクが移動してサイドプレートに接触する。その結果、アーマチュア及びサイドプレートの両方とブレーキディスクの両面に取り付けられた摩擦板との摩擦によって、制動が行われる。制動解放時には、フィールドコアの励磁用コイルからの磁気吸引力がばねの付勢力に打ち勝ってアーマチュアを移動させ、これによってブレーキディスクが移動してサイドプレートから離間する。
　このような無励磁作動形のブレーキ装置においては、ブレーキディスクが軸方向に自由に移動可能であるため、制動解放時にブレーキディスクの摩擦板がアーマチュア又はサイドプレートのいずれかに接触して空転摩耗が生じるおそれがある。
　このような空転摩耗を防止するために、制動解放時に摩擦板とアーマチュア及びサイドプレートとの間に一定の隙間を保持できるようにしたブレーキ装置が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、偶数個の非磁性の球をブレーキディスクの円周上に均等に配設するとともに、板ばねの弾性力により球がアーマチュア及びサイドプレートに交互に接触するように構成することで、制動解放時にも球が板ばねの弾性でアーマチュア及びサイドプレートと接触する。
特開２０１０－１４４８５２号公報
　上記従来技術では、制動解放時、高速で回転するブレーキディスクと固定されたアーマチュア及びサイドプレートとの間で球が転がりつつ接触するため、球が摩耗する。また、制動及び制動解放を繰り返すことで、板ばねに劣化が生じる。したがって、所定の期間ごとに球や板ばね等の部品交換が必要となり、メンテナンスに手間がかかるという問題があった。
　本発明の目的は、空転摩耗を防止でき、且つ、メンテナンスが容易なブレーキ装置、及び、これを備えた回転電機を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転電機の回転軸の制動を行うブレーキ装置であって、第１コイルが収容されたフィールドコアと、前記フィールドコアに対し前記回転軸の軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、前記フィールドコアと前記アーマチュアとの間に介装された制動ばねと、前記アーマチュアの前記フィールドコアと反対側に配置された固定板と、前記アーマチュアと前記固定板との間において、前記回転軸に対し回転伝達可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、前記制動ばねのばね力により前記アーマチュア及び前記固定板の少なくとも一方が摩擦係合する少なくとも１つのブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの外周に設けられた磁性部材と、を有するブレーキ装置が適用される。
　本発明のブレーキ装置等によれば、空転摩耗を防止でき、且つ、メンテナンスを容易化できる。
実施形態に係るブレーキ装置を備えた電動機の全体構造を表す縦断面図である。 継鉄鉄心及びコイルの構造を説明するための説明図である。 実施形態に係るブレーキ装置の動作を説明するための説明図である。 継鉄鉄心及びコイルの他の構造を説明するための説明図である。 継鉄鉄心及びコイルのさらに他の構造を説明するための説明図である。
　以下、一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
　＜電動機及びブレーキ装置の構成＞
　図１に示すように、回転電機の一例である電動機１は、電動機本体１０及びブレーキ装置１００を備えている。電動機本体１０は、回転軸であるモータシャフト３と、モータシャフト３に設けられた回転子２と、フレーム７の内側に設けられた固定子４と、負荷側ブラケット５ａと、反負荷側ブラケット５ｂと、それら負荷側及び反負荷側ブラケット５ａ，５ｂにそれぞれ設けられ、モータシャフト３の両端側をそれぞれ軸支するベアリング６ａ，６ｂとを有している。ブレーキ装置１００は、電動機本体１０の反負荷側（図１中の左側）に配置され、モータシャフト３の反負荷側に対し制動を行う無励磁作動形のブレーキ装置である。なお、電動機本体１０が回転電機本体の一例に相当する。
　モータシャフト３は、ベアリング６ａ，６ｂにより軸心ＡＸ周りに回転可能に支持されており、その反負荷側が上記反負荷側ブラケット５ｂから突出し、その突出部にブレーキ装置１００が設けられている。ブレーキ装置１００のさらに反負荷側には、モータシャフト３の回転を検出する、例えばエンコーダ等からなる検出器８と、検出器カバー９とが設けられている。
　ブレーキ装置１００は、モータシャフト３の外周部に固定された歯車状のハブ２１と、ブレーキコイル２３及びコイルばね２５を収納したフィールドコア２７と、フィールドコア２７に対しモータシャフト３の軸方向に対向するように配置され、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア２９と、このアーマチュア２９のフィールドコア２７と反対側に配置されたサイドプレート３１と、このサイドプレート３１とアーマチュア２９との間に配置され、モータシャフト３に対し回転伝達可能かつ軸方向に移動可能に設けられた円板状のブレーキディスク３３を備えている。フィールドコア２７に収納されたコイルばね２５は、その一端がフィールドコア２７に、他端がアーマチュア２９に固定されており、フィールドコア２７とアーマチュア２９との間に介装された構成となっている。
　なお、ブレーキコイル２３が第１コイルの一例に相当し、コイルばね２５が制動ばねの一例に相当し、サイドプレート３１が固定板の一例に相当する。
　フィールドコア２７は、内側円筒部２７Ａと、外側円筒部２７Ｂと、底板部２７Ｃとを備えている。内側円筒部２７Ａと外側円筒部２７Ｂとの間の径方向空間が、図１中の右側に解放するコイル用凹部３５となっており、このコイル用凹部３５にブレーキコイル２３が収納されている。また外側円筒部２７Ｂのアーマチュア２９側の面には、複数のばね用凹部３７が周方向に適宜の等間隔で形成されており、これらばね用凹部３７のそれぞれに圧縮コイルばねである上記コイルばね２５が収納されている。これらのコイルばね２５は、アーマチュア２９に対しブレーキディスク３３側へ押圧する付勢力を作用させる。なお、内側円筒部２７Ａと外側円筒部２７Ｂの上記アーマチュア２９側の面は、アーマチュア２９を磁気的に吸引する磁極面を形成する。
　アーマチュア２９は、適宜の磁性体（例えば鋼板）によって円板状に形成され、貫通孔２９ａを径方向中心側に備えている。このアーマチュア２９は、フィールドコア２７とブレーキディスク３３との間に上記軸方向にのみ移動自在に配置されている。
　サイドプレート３１は、円板状に形成されており、貫通孔３１ａを径方向中心側に備えている。サイドプレート３１の外周縁部は、カラー（図示省略）を介在させつつ、複数個の固定用ねじ（図示省略）によってフィールドコア２７の外側円筒部２７Ｂに固定される。カラーは、アーマチュア２９の外周に形成された凹部（図示省略）に挿入配置され、アーマチュア２９の回転を防止する。
　ブレーキディスク３３は、芯板４３、摩擦材４５及び摩擦材４７を備えている。芯板４３は、適宜の非磁性体（例えば非磁性ステンレス鋼）によって円板状に形成され、その内周面にスプライン４３ａを設けている。このスプライン４３ａとハブ２１に設けられたスプライン２１ａとの係合により、ブレーキディスク３３は、ハブ２１に対し軸方向に移動可能でかつ回転不能（言い換えれば回転伝達可能）に設けられている。
　芯板４３の外周側のサイドプレート３１に対向する面には摩擦材４５が取り付けられ、また、芯板４３の外周側のアーマチュア２９と対向する面には摩擦材４７が取り付けられている。なお、摩擦材４５及び摩擦材４７を、芯板４３に設ける代わりに、対向する部材であるサイドプレート３１やアーマチュア２９側に設けてもよい。
　ブレーキディスク３３の外周、すなわち芯板４３の外周には、磁性部材４９がリング状に連続して設けられている。磁性部材４９は、適宜の磁性体（例えば鉄）によって構成されており、その開口４９ａに芯板４３が嵌め込まれることにより、ブレーキディスク３３の外周に固定されている。図１に示すように、磁性部材４９の外周部は、その軸方向の厚みが半径方向外側に向けて薄くなるように形成されている。
　図１及び図２に示すように、ブレーキディスク３３の外周側には、一方側の先端部５１ａが磁性部材４９と対向するように配置された継鉄鉄心５１と、この継鉄鉄心５１の周囲に巻回されたコイル５２とが配置されている。これら継鉄鉄心５１及びコイル５２は、コイル５２が通電された際に磁性部材４９との間で磁気吸引力を生じさせ、ブレーキディスク３３を中立位置に移動させる。なお、中立位置とは、ブレーキディスク３３の摩擦材４５，４７のいずれもがサイドプレート３１及びフィールドコア２７に吸引された状態のアーマチュア２９のいずれとも離間し摩擦係合しない位置（図１及び後述の図３（ｂ）に示す位置）である。なお、コイル５２が第２コイルの一例に相当する。
　継鉄鉄心５１及びコイル５２は、軸心ＡＸ周りの適宜の位置（カラーやコイルばね２５が配設されていない位置）に１組配置されており、フィールドコア２７の外側円筒部２７Ｂに固定された支持部材５３によって支持されている。図１及び図２に示すように、継鉄鉄心５１の一方側の先端部５１ａは先細り形状となっており、この継鉄鉄心５１の先端部５１ａと磁性部材４９の外周縁部４９ｂとが対向配置された状態において、ブレーキディスク３３が上記中立位置に位置するようになっている。
　なお、ブレーキコイル２３の一方側のコイル端部とコイル５２の一方側のコイル端部は互いに接続され、ブレーキコイル２３の他方側のコイル端部６１とコイル５２の他方側のコイル端部６２は、ブレーキ装置１００の外部に配線されている。すなわち、コイル５２は、ブレーキコイル２３に直列に接続された構成となっている。このようにしても、コイル５２は、ブレーキディスク３３を浮遊させる程度の磁気吸引力を発生させれば足りるため、コイルばね２５のばね力に抗してアーマチュア２９を移動させる必要があるブレーキコイル２３に比べ、容量が大幅に小さいことから、ブレーキコイル２３の吸引力低下への影響は小さい。
　＜ブレーキ装置の動作＞
　次に、上記構成である電動機１に備えられるブレーキ装置１００の動作について、図３を用いて説明する。
　図３（ａ）は、ブレーキコイル２３に通電されず（＝無励磁状態）、ブレーキ装置１００による制動が行われる制動状態を示している。図３（ａ）において、この制動状態では、アーマチュア２９はコイルばね２５に押圧されることにより軸方向一方側（図示右側）へ移動してブレーキディスク３３に接触し、ブレーキディスク３３はその軸方向他方側（図示左側）からのアーマチュア２９の接触によって、サイドプレート３１に接触する。この結果、ブレーキディスク３３はアーマチュア２９とサイドプレート３１とに摩擦係合し、これにより、電動機１のモータシャフト３の回転は制動される。その結果、慣性回転しているモータシャフト３は静止され、あるいは、静止しているモータシャフト３に外部から回転しようとする力（トルク）が加えられた時にモータシャフト３を保持することによってモータシャフト３の静止状態が維持される。
　なお、この制動状態においてはコイル５２も通電されないため（＝無励磁状態）、コイルばね２５の付勢力によるブレーキディスク３３の上記移動動作がコイル５２の磁気吸引力により阻害されることはない。
　図３（ｂ）は、ブレーキコイル２３に通電され（＝励磁状態）、ブレーキ装置１００による制動が行われない制動解放状態を示している。図３（ｂ）において、この制動解放状態では、ブレーキコイル２３はアーマチュア２９に対して軸方向他方側（図示左側）への磁気吸引力を与える。これにより、アーマチュア２９は、アーマチュア２９を押圧するコイルばね２５の付勢力に抗しつつ軸方向他方側へ移動する。この結果、ブレーキディスク３３は上記制動から解放され、サイドプレート３１から離間することが可能となる。
　このとき、コイル５２が通電されるため（＝励磁状態）、継鉄鉄心５１及びコイル５２は磁性部材４９に対して中立位置側への磁気吸引力を与える。すなわち、制動解放時にブレーキディスク３３が中立位置よりもサイドプレート３１側に位置する場合には、軸方向他方側（図示左側）への磁気吸引力を与えることとなり、ブレーキディスク３３が中立位置よりもアーマチュア２９側に位置する場合には、軸方向一方側（図示右側）への磁気吸引力を与えることとなる。これにより、ブレーキディスク３３は、図３（ｂ）に示すように、摩擦材４５，４７がサイドプレート３１及びフィールドコア２７に吸引されたアーマチュア２９とそれぞれ隙間ｇ１，ｇ２だけ離間し、摩擦係合しない中立位置に移動する。その結果、ブレーキディスク３３がアーマチュア２９及びサイドプレート３１のいずれとも接触することなく（すなわち空転摩耗を生じることなく）、電動機１のモータシャフト３が回転可能となる。
　＜実施形態の効果＞
　以上説明したように、本実施形態のブレーキ装置１００においては、ブレーキディスク３３の外周に磁性部材４９を設けると共に、ブレーキディスク３３の外周側に、先端部５１ａが磁性部材４９と対向するように配置された継鉄鉄心５１と、この継鉄鉄心５１の周囲に巻回されたコイル５２を設ける。これにより、制動解放時にコイル５２を通電させることで磁性部材４９との間に磁気吸引力を作用させ、ブレーキディスク３３を中立位置に復帰させることができる。したがって、制動解放時にブレーキディスク３３が空転摩耗することを防止できる。なお、本実施形態では、磁気吸引力によりブレーキディスク３３を中立位置に浮遊させるので、電動機１の設置方向（例えばブレーキディスク３３に対しアーマチュア２９が上側となるか下側となるか）に関わらず、ブレーキディスク３３の空転摩耗を防止できる。また、本実施形態においては非接触でブレーキディスク３３を中立位置に移動させるので、例えば板バネやボール等の機械的部品を用いて機械的接触によりブレーキディスク３３を移動させる場合のように、部品の摩耗、劣化が生じない。したがって、そのような部品の交換が不要となるので、メンテナンスが容易となる。
　また、既存のブレーキ装置への適用を考慮した場合、既存のブレーキディスクの外周に磁性部材４９を取り付けると共に、その外周側に継鉄鉄心とコイルを有する電磁石等を追加配置すれば足り、既存のブレーキ装置の電磁部、機構部を大幅に設計変更することなく空転摩耗対策を施すことが可能である。したがって、既存のブレーキ装置への適用が比較的容易である。
　なお、上記と同様の効果を得るために、ブレーキディスク３３の外周側に永久磁石を設ける構成も考えられるが、本実施形態はこの構成と比べても次のような点で優位である。一般にブレーキ装置１００においては、ブレーキディスク３３の摩擦材４５，４７とアーマチュア２９及びサイドプレート３１との摩擦係合により、金属粉が生じる。このため、仮にブレーキディスク３３の外周側に永久磁石を配置して同様の効果を得ようとした場合には、この金属粉が永久磁石に常時引き寄せられるため、金属粉が徐々に永久磁石に堆積し、磁性部材４９との接触等の不具合を招くおそれがある。さらに、制動時には永久磁石による磁気吸引力に抗してブレーキディスク３３を移動させる必要があるため、コイルばね２５をその分強くする必要があり、その結果、ブレーキコイル２３やフィールドコア２７が大型化してしまう。一方、本実施形態のように電磁石を用いることで、必要なとき（制動解放時）にのみ磁石をＯＮとし、不要なとき（制動時）には磁石をＯＦＦとすることが可能となるので、磁石がＯＮのときには金属粉が継鉄鉄心に引き寄せられても、ＯＦＦの際に払い落とすことが可能となる。したがって、金属粉の堆積による上記不具合を防止することができる。また、制動時には磁石をＯＦＦにできるので、上述のようにブレーキコイル２３やフィールドコア２７の大型化を招くこともない。
　また、本実施形態では特に、コイル５２がブレーキコイル２３に接続されている。これにより、ブレーキコイル２３とコイル５２の通電タイミングを同時にすることができる。すなわち、制動解放時にアーマチュア２９への磁気吸引力を発生させるためにブレーキコイル２３が通電されると、コイル５２も通電され、ブレーキディスク３３を中立位置に復帰させることができる。一方、制動時にはブレーキコイル２３及びコイル５２の両方が通電されないため、コイルばね２５の付勢力によるブレーキディスク３３の移動がコイル５２の磁気吸引力により阻害されることがない。また、このようにコイル５２をブレーキコイル２３に接続することで、ブレーキコイル２３とコイル５２の電源を共用できるので、コイル５２用に新たな電源を設ける必要がない。したがって、構成を簡素化できると共に、既存のブレーキ装置への適用も容易となる。
　また、本実施形態では特に、コイル５２をブレーキコイル２３に直列に接続する。これにより、並列に接続する場合に比べて電流の低下を抑えることができる。したがって、ブレーキコイル２３によるアーマチュア２９への磁気吸引力の低下を小さくできると共に、コイル５２による磁性部材４９への磁気吸引力を大きくできる。
　また、本実施形態では特に、磁性部材４９の外周部の厚みが半径方向外側に向けて薄くなるように形成され、継鉄鉄心５１は、磁性部材４９と対向する先端部５１ａが先細り形状となっている。これにより、ブレーキディスク３３の浮遊位置のばらつきを抑えることが可能となり、ブレーキディスク３３を精度良く中立位置に位置させることができる。したがって、ブレーキディスク３３の空転摩耗をより確実に防止できる。
　＜変形例＞
　なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例について説明する。
　（１）継鉄鉄心の形状のバリエーション（その１）
　継鉄鉄心５１及びコイル５２については、上記実施形態において図２に示した形状に限られず、別の形状とすることも可能である。例えば、図４に示すように、一方側及び他方側の両方の先端部５１ａが磁性部材４９に対向するように形成された、略コの字形状の継鉄鉄心５１Ａとしてもよい。これにより、図２に示した形状に比べ、コイル５２による磁気吸引力を大きくすることができる。すなわち、図２に示した場合よりも少ない電流で磁性部材４９を吸引できる。
　（２）継鉄鉄心の形状のバリエーション（その２）
　例えば、図５に示すように、３以上の先端部５１ａが磁性部材４９に対向するように形成された、略ヨの字形状の継鉄鉄心５１Ｂとしてもよい。本変形例によっても、図２に示した形状に比べ、コイル５２による磁気吸引力を大きくすることができる。すなわち、図２に示した場合よりも少ない電流で磁性部材４９を吸引できる。
　（３）複数組の継鉄鉄心及びコイルを配置する場合
　上記実施形態では、継鉄鉄心５１及びコイル５２を１組のみ設けた場合を一例として説明したが、これに限らず、複数組の継鉄鉄心５１及びコイル５２を設けてもよい。この場合、図示は省略するが、例えば継鉄鉄心５１及びコイル５２が２つである場合には、各々をシャフト３の軸心ＡＸ周りに対向するように（略１８０度間隔で）配置させ、継鉄鉄心５１及びコイル５２が３つである場合には、各々を軸心ＡＸ周りに略１２０度間隔に配置させるのが好ましい。このように、複数の継鉄鉄心５１及びコイル５２をシャフト３の軸心ＡＸ周りに略等間隔に配置することで、ブレーキディスク３３をより安定して浮遊させ、中立位置に安定して位置させることができる。なお、本変形例においては、複数のコイル５２とブレーキコイル２３とが全て直列に接続される。
　（４）複数のブレーキディスクを用いる場合
　上記実施形態では、１枚のブレーキディスクを有するブレーキ装置を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、複数枚のブレーキディスクを有するブレーキ装置にも適用することが可能である。例えば２枚のブレーキディスクを有するブレーキ装置では、各々のブレーキディスクがモータシャフト３に対し軸方向に移動可能に設けられると共に、２枚のブレーキディスクの間に軸方向に移動可能な中間プレートが設けられる。この場合、２枚のブレーキディスクの外周に磁性部材４９を設けると共に、中間プレートの外周にも磁性部材４９を設け、各磁性部材４９に対応する３組の継鉄鉄心５１及びコイル５２を２枚のブレーキディスク及び中間プレートの中立位置に対応する位置にそれぞれ配置すればよい。
　（５）磁性部材が不連続なリング状である場合
　上記実施形態では、磁性部材４９を連続したリング状の部材としたが、これに限定されるものではなく、不連続なリング状の部材、すなわち複数の円弧状の磁性部材をブレーキディスク３３の外周に設ける構成としてもよい。これによっても、同様の効果を得ることができる。
　（６）その他
　上記実施形態では、磁性部材４９の外周の板厚を薄くすると共に、継鉄鉄心５１の先端部５１ａを先細り形状としたが、ブレーキディスク３３の浮遊位置のばらつきが許容範囲内であれば、これらの加工は必ずしも行わなくてもよい。また、上記実施形態では電動機１が検出器８等を有する場合を一例として説明したが、検出器８等を有しない電動機にも適用することができる。また、上記実施形態では回転電機が電動機である場合を一例として説明したが、これに限られず、回転電機が発電機である場合にも適用することができる。
　また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　１　　　　　　　　　電動機（回転電機）
　２　　　　　　　　　回転子
　３　　　　　　　　　モータシャフト（回転軸）
　４　　　　　　　　　固定子
　７　　　　　　　　　フレーム
　１０　　　　　　　　電動機本体（回転電機本体）
　２３　　　　　　　　ブレーキコイル（第１コイル）
　２５　　　　　　　　コイルばね（制動ばね）
　２７　　　　　　　　フィールドコア
　２９　　　　　　　　アーマチュア
　３１　　　　　　　　サイドプレート（固定板）
　３３　　　　　　　　ブレーキディスク
　４９　　　　　　　　磁性部材
　５１　　　　　　　　継鉄鉄心
　５１ａ　　　　　　　先端部
　５１Ａ，５１Ｂ　　　継鉄鉄心
　５２　　　　　　　　コイル（第２コイル）
　１００　　　　　　　ブレーキ装置

Claims (11)

  1. 　回転電機の回転軸の制動を行うブレーキ装置であって、
    　第１コイルが収容されたフィールドコアと、
    　前記フィールドコアに対し前記回転軸の軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、
    　前記フィールドコアと前記アーマチュアとの間に介装された制動ばねと、
    　前記アーマチュアの前記フィールドコアと反対側に配置された固定板と、
    　前記アーマチュアと前記固定板との間において、前記回転軸に対し回転伝達可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、前記制動ばねのばね力により前記アーマチュア及び前記固定板の少なくとも一方が摩擦係合する少なくとも１つのブレーキディスクと、
    　前記ブレーキディスクの外周に設けられた磁性部材と、を有する
    ことを特徴とするブレーキ装置。
  2. 　前記磁性部材は、
    　前記ブレーキディスクの外周にリング状に連続又は不連続に設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
  3. 　前記ブレーキディスクの外周側において、先端部が前記磁性部材と対向するように配置された継鉄鉄心と、
    　前記継鉄鉄心の周囲に巻回された第２コイルと、をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ装置。
  4. 　前記第２コイルは、
    　前記第１コイルに接続されている
    ことを特徴とする請求項３に記載のブレーキ装置。
  5. 　前記第２コイルは、
    　前記第１コイルに直列に接続されている
    ことを特徴とする請求項４に記載のブレーキ装置。
  6. 　前記継鉄鉄心は、
    　一方側の前記先端部が前記磁性部材に対向するように形成されている
    ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
  7. 　前記継鉄鉄心は、
    　一方側及び他方側の両方の前記先端部が前記磁性部材に対向するように形成されている
    ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
  8. 　前記継鉄鉄心は、
    　３以上の前記先端部が前記磁性部材に対向するように形成されている
    ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
  9. 　前記磁性部材は、
    　外周部の厚みが半径方向外側に向けて薄くなるように形成され、
    　前記継鉄鉄心は、
    　前記磁性部材と対向する前記先端部が先細り形状となっている
    ことを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
  10. 　前記継鉄鉄心及び前記第２コイルを複数組有し、
    　各々の前記継鉄鉄心及び前記第２コイルは、前記回転軸の軸心周りに略等間隔に配置されている
    ことを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載のブレーキ装置。
  11. 　回転軸に設けられた回転子及びフレームに設けられた固定子を有する回転電機本体と、前記回転軸の制動を行うブレーキ装置と、を備え、
    　前記ブレーキ装置は、
    　第１コイルが収容されたフィールドコアと、
    　前記フィールドコアに対し前記回転軸の軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、
    　前記フィールドコアと前記アーマチュアとの間に介装された制動ばねと、
    　前記アーマチュアの前記フィールドコアと反対側に配置された固定板と、
    　前記アーマチュアと前記固定板との間において、前記回転軸に対し回転伝達可能かつ軸方向に移動可能に設けられ、前記制動ばねのばね力により前記アーマチュア及び前記固定板の少なくとも一方が摩擦係合する少なくとも１つのブレーキディスクと、
    　磁性体で構成され、前記ブレーキディスクの外周に設けられた磁性部材と、を有する
    ことを特徴とする回転電機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3628636A1 (en) * 2018-08-17 2020-04-01 Otis Elevator Company Elevator braking device and elevator system
EP3657649A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-27 Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik Elektrische dreheinheit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5529745U (ja) * 1978-08-16 1980-02-26
JP2011190918A (ja) * 2010-03-17 2011-09-29 Yaskawa Electric Corp ブレーキ装置及び回転電機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5529745U (ja) * 1978-08-16 1980-02-26
JP2011190918A (ja) * 2010-03-17 2011-09-29 Yaskawa Electric Corp ブレーキ装置及び回転電機

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3628636A1 (en) * 2018-08-17 2020-04-01 Otis Elevator Company Elevator braking device and elevator system
US10975927B2 (en) 2018-08-17 2021-04-13 Otis Elevator Company Brake device for elevator and an elevator system
EP3657649A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-27 Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik Elektrische dreheinheit

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