JP3082975B2 - ヒステリシスブレーキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブレーキ付電動機に装
着される空隙式ブレーキ、特にはヒステリシスブレーキ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のブレーキ付電動機としては、図７
に断面図で示した構造のブレーキ付電動機が提案されて
いる（実公昭４９−３９０４４号公報参照）。図面に基
づいて簡単に説明すると、このブレーキ付電動機１は、
一次巻線２が巻かれた固定子鉄心３がフロント側のブラ
ケット４とリアー側のブラケット５との間にボルト（図
示せぬ）で一体に固定されている。固定子鉄心３の中心
孔内となる界磁空間内には、エンドリング６により互い
に短絡接続されたカゴ形導体を埋設した回転子鉄心７が
配設されており、回転子鉄心７は、軸受８，９によりブ
ラケット４，５に回転自在に支持された回転軸１０上に
一体に固定されている。

【０００３】このような概略構成からなるブレーキ付電
動機１は、リアー側ブラケット５の環状な突出部５ａに
形成された環状溝内に環状なブレーキシュー１１を嵌合
固着しており、このブレーキシュー１１の突出部５ａよ
り突出した平面と摩擦摺接する円板状のディスク１２が
回転軸１０に嵌合固着されている。そして、フロント側
ブラケット４の凹部底面と軸受８の外輪端面との間に
は、非線型ばね特性を有する皿ばね１３が配設されてい
る。したがってディスク１２には、軸受８と回転軸１０
を介して皿ばね１３の定荷重が作用しており、回転軸１
０は、このディスク１２とブレーキシュー１１の摩擦摺
動抵抗力が作用して制動されている。

【０００４】このようなブレーキ付電動機１は、非線型
ばね特性を有する皿ばね１３を配設しこの皿ばね１３の
非線型ばね特性の定荷重領域内で回転軸１０の制動力を
得る構造としたから、各部品の寸法精度を高めるための
加工上の労力が軽減でき、また寸法精度のばらつきによ
る制動力のばらつきも抑制できるなどの効果を得てい
る。しかしながら、軸受８のガタをなくす程度の予圧で
あれば良いが、設計上回転軸１０の制動力を増加させる
ためには皿ばね１３の定荷重を高めなければならず、軸
受８の耐久性をそこなうことがない所に皿ばね１３の構
成を設計変更しなければならない場合も考えられる。

【０００５】またブレーキ付電動機１は、ブレーキシュ
ー１１、ディスク１２、皿ばね１３からなる機械式ブレ
ーキを構成しているので、このブレーキ付電動機１の回
転軸１０に作用する慣性負荷の運動エネルギーをブレー
キシュー１１とディスク１２の摩擦係合により吸収しな
ければならず、ブレーキシュー１１の経時的な摩耗によ
り皿ばね１３による定荷重領域内での回転軸１０の制動
ができなくなる。このような機械式ブレーキを備える電
動機１は、面倒な保守点検が必要である。

【０００６】このような問題点を鑑み、一対の永久磁石
からなる空隙式ブレーキを構成した電動機が提案されて
いる（特開昭６１−１５４４７５号公報参照）。空隙式
ブレーキは、円周方向Ｎ・Ｓ交互に着磁された一対の円
板状永久磁石からなり、一方の永久磁石は電動機のブラ
ケットに固定され、他方の永久磁石は回転軸に装着され
る。したがって、永久磁石の着磁力やこれら一対の永久
磁石間に設けられた空隙の寸法などにより、空隙式ブレ
ーキの制動力を設定することができ、摩擦ブレーキのよ
うな経時的な制動力低下はなく、面倒な保守点検も必要
がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら一対の永
久磁石からなる空隙式ブレーキを備えたブレーキ付電動
機においては、永久磁石が異極同志で対向したときは回
転軸を制動または静止保持をする制動トルクを得るが、
永久磁石が同極同志で対向したときは反発力が作用して
しまい制動トルクが脈動してしまう。したがって、安定
した制動作用が得られないばかりか、このような作用を
繰り返えすと、従動側の機器の耐久性をそこなうなどの
問題がある。

【０００８】また一般に電動機においては、構成部品の
加工誤差を吸収するために、また熱膨張による回転軸の
変位を吸収するために、また更には軸受外輪側のクリー
プを防止するために、図７の皿ばね１３が構成された位
置となる、ブラケットと軸受外輪端面との間にウェーブ
ワッシャなどを組み込んでいる。したがって、組み立て
られた一対の永久磁石間に形成される空隙の寸法はばら
つきやすくこの寸法を微調整して、空隙式ブレーキの制
動トルクを一定にしなければならないので、組み立て時
間がかかり生産性が悪いという問題もある。この発明
は、このような問題点を一掃し安定した制動作用が得ら
れるブレーキ付電動機の空隙式ブレーキを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、出願人はブレーキ付電動機の空隙式ブレーキ
としてヒステリシスブレーキを採用した。またそのヒス
テリシスブレーキは、電動機の回転軸と、ブラケットか
ら突出する前記回転軸の軸周りに配設されるとともに、
円周方向交互に極性が異なる多極性の永久磁石と、この
永久磁石が固着 され前記永久磁石の磁気回路を構成する
とともに、前記回転軸の軸周りに配設され前記ブラケッ
トの側面に固定された継鉄と、前記永久磁石と所定の空
隙をおいて対向するとともに、中または高炭素鋼材を熱
処理加工することにより製造されたヒステリシス板と、
このヒステリシス板が固着されているとともに、前記回
転軸の非円形状の軸端が嵌合される非円形状の軸孔がボ
ス部に形成された非磁性材製ハブと、前記軸端を非円形
状にすることにより設けられた前記回転軸の端部壁面と
前記ハブの軸孔が開口する側面との間に形成された空隙
と、内輪が前記回転軸に嵌合され外輪が前記継鉄の内周
面に嵌合された軸受とを備え、前記軸受の内輪端面に前
記ハブのボス部端面が当接することにより前記空隙が形
成されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】ヒステリシスブレーキは、ヒステリシス板が永
久磁石の磁界の中を回転するので、その回転軸の慣性負
荷による運動エネルギーはヒステリシスエネルギーによ
り吸収され、脈動のない安定した制動トルク特性が得ら
れる。したがって、このようなヒステリシスブレーキを
備えたブレーキ付電動機では、電動機を停止するとブラ
ケットに軸受を介して支持された回転軸が慣性回転する
が、ヒステリシスブレーキにより脈動することなく回転
軸は制動される。

【００１１】

【実施例】まず、本発明の実施例を説明する前に、図１
乃至図４に図示されたブレーキ付電動機を説明する。図
１はヒステリシスブレーキが装着されたブレーキ付電動
機のリアー側断面図、図２は図１のII−II線側面図に対
応するヒステリシスブレーキの正面図、図３は図１のII
I−III線側面図に対応するヒステリシスブレーキの平面
図、図４はヒステリシスブレーキの要部断面図である。

【００１２】ブレーキ付電動機１４は、電動機１５とこ
の電動機１５のリアー側ブラケット５（固定部材）から
突出する回転軸１６に装着されたヒステリシスブレーキ
１７とで構成されている。なお、電動機１５は図７の電
動機１と略同一な構成であるから、図７で使用した符号
を使用することで詳細な説明は省略する。電動機１５の
回転軸１６は、リアー側ブラケット５の軸孔から突出し
ており、この突出した延長部１６ａの軸周りにヒステリ
シスブレーキ１７が配設されている。

【００１３】ヒステリシスブレーキ１７は、回転軸１６
の延長部１６ａ上に嵌合された軸受１８が内周面に嵌合
された誘導子が設けられている。誘導子は、円周方向交
互にＮ・Ｓ極とした希土類磁石からなる円板状の多極性
永久磁石１９と、この永久磁石１９が固着されるととも
にこの永久磁石１９の磁気回路を構成する円板状継鉄２
０とを有する。継鉄２０の内周面には、永久磁石１９の
固着面からブラケット５側へ窪んだ凹部が形成され、永
久磁石１９の内周面側から嵌合される軸受１８の外輪端
面が上述した凹部の底部に当接している。また継鉄２０
の外周面寄りには、取付けねじ（図示せぬ）が挿入され
るねじ孔２０ａが形成され、継鉄２０はブラケット５に
ねじ止めされている。

【００１４】また、ヒステリシスブレーキ１７の被誘導
子は、永久磁石１９の磁極面と所定の空隙Ｓ（約１mm程
度の寸法）をおいて対向する半硬質磁石からなるヒステ
リシス板２１と、このヒステリシス板２１がフランジ部
に固着されたアルミ材や合成樹脂材からなる非磁性材製
ハブ２２とからなり、ハブ２２は、ボス部２２ａ（図４
を参照）の端面が軸受１８の内輪端面に当接され、ねじ
２３で回転軸１６の延長部１６ａに固定されている。

【００１５】このような構成からなるブレーキ付電動機
１４は、永久磁石１９の磁界内でヒステリシス板２１が
回転しているので、電動機１５が停止すると回転軸１６
は慣性回転するが、この運動エネルギーはヒステリシス
エネルギーで吸収され、回転軸１６は迅やかに制動され
停止する。またこの電動機１５に装着される従動機器
（図示せぬ）に、軽負荷が作用して回転軸１６が回転し
ようとしても、回転軸１６はヒステリシスブレーキ１７
により静止保持される。

【００１６】図５は、別のヒステリシスブレーキが装着
されたブレーキ付電動機のリアー側断面図である。な
お、先に説明したブレーキ付電動機１４と同一な構成部
材には同一な符号を付けることで、詳細な説明を省略す
る。この図面に示されたブレーキ付電動機２４は、電動
機２５のリアー側ブラケット２６の外側に軸受９が突出
するように嵌合されている。そしてヒステリシスブレー
キ２７の継鉄２８に形成したインロー部としての内周面
の凹部を軸受９の突出部分に嵌合し、この継鉄２８をブ
ラケット２６に固定することにより、軸受９の外輪がこ
れらブラケット２６と継鉄２８で固定されている。

【００１７】またハブ２２のボス部２２ａ端面を、軸受
９の内輪端面に当接させてから、このハブ２２をねじ２
３で回転軸１６の延長部１６ａに固定することにより、
永久磁石１９とヒステリシス板２１との間に空隙Ｓが形
成されている。このようなブレーキ付電動機２５もブレ
ーキ付電動機１４と同様な作用が得られるとともに、図
１に示される軸受１８が不要となりその分ブレーキ付電
動機２５を安価に提供できる。

【００１８】図６はこの発明の実施例であり、ヒステリ
シスブレーキが装着されたブレーキ付電動機のリアー側
断面図である。なお、先に説明したブレーキ付電動機１
４と同一な構成部材には同一な符号を付けることで、詳
細な説明を省略する。この図面に示されたブレーキ付電
動機２９は、電動機３０のブラケット５から突出した回
転軸３１の延長部３１ａ軸端を、Ｄ字状を呈する非円形
状Ｄ字部３１ｂに形成している。そしてヒステリシスブ
レーキ３２のハブ３３の軸孔３３ａを、回転軸３１のＤ
字部３１ｂと同一形状からなるＤ字状を呈する形状とし
ている。

【００１９】そして、回転軸３１の延長部３１ａに形成
したＤ字部３１ｂの端部壁面３４と、ハブ３３の軸孔３
３ａが開口する側面３５との間には（誇張して図示され
ている）空隙Ｌが形成され、回転軸３１に対しハブ３３
は回転方向に一体に連結されている。なお、符号３６は
ハブ３３の抜け止め用スナップリングであり、回転軸３
１の延長部３１ａに係合されている。また、ヒステリシ
スブレーキ３２のヒステリシス板２１は、中または高炭
素鋼材である例えばＳ４５Ｃを熱処理加工した円板で構
成されている。このヒステリシス板２１は、例えばＳ４
５Ｃ鋼板を焼入れ温度約８５０度により約１時間焼入れ
した後、焼き戻し温度約１８０度により約２時間焼き戻
しするとともに、焼き戻しした後で表面処理加工をする
ことにより製造されたものである。

【００２０】このような炭素鋼材製ヒステリシス板で
は、半硬質磁石からなるヒステリシス板と異なり渦電流
が大きくスリップ回転数の増加に比例して制動トルクも
増加してしまうが、ヒステリシス板自体の内部組織が異
なり半硬質磁石より磁気抵抗が小さくなるので、永久磁
石によるこのヒステリシス板の磁気吸引力は大きくな
る。したがって、電動機の回転軸に作用する軸線方向の
変位が大きくても、磁気吸引力により空隙を一定に保て
る。

【００２１】なおこの実施例において、ハブ３３は軸受
１８とスナップリング３６で回転軸３１に抜け止めした
が、ハブ３３とスナップリング３６との間に微小な空隙
を形成する。そしてハブ３３を、回転軸３１に回転方向
にのみ一体連結してもよい。このような構造にすると、
永久磁石１９の磁気吸引力が回転軸３１に作用しないの
で、電動機３０の回転軸３１は軸線方向に変位自在であ
る。また、回転軸３１の延長部３１ａに形成したＤ字部
３１ｂとハブ３３のＤ字状を呈する形状の軸孔３３ａと
の嵌合としたが、回転軸３１の延長部３１ａにスプライ
ン溝を形成しこの溝にハブ３３の軸孔３３ａをスプライ
ン嵌合するなど、設計変更が可能である。

【００２２】このような構成からなるブレーキ付電動機
２９は、ブレーキ付電動機１４と同一な作用が得られる
が、回転軸３１のＤ字部３１ｂとハブ３３のＤ字状を呈
する形状の軸孔３３ａとの嵌合としたので、ハブ３３に
固定されたヒステリシス板２１が、回転軸３１の変位に
より永久磁石１９から離間することはない。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明のヒステリシスブ
レーキでは、外輪が継鉄の内周面に嵌合されブラケット
に固定された軸受の内輪端面にハブのボス部端面が当接
することにより、永久磁石とヒステリシス板との間の空
隙が形成される構造にしたので、一対の永久磁石片から
なる空隙式ブレーキと相異し、制動トルクの脈動が見ら
れず安定した制動作用が得られるとともに、電動機に後
付装着する場合の空隙調整が簡単にできるヒステリシス
ブレーキを提供することができる。

【００２４】またこの発明のヒステリシスブレーキにお
いては、中または高炭素鋼材を熱処理加工することによ
り製造したヒステリシス板としたので、ヒステリシスブ
レーキを安価に提供できる。また更には、永久磁石によ
るヒステリシス板の磁気吸引力を大きくするとともに、
軸端を非円形状にすることにより設けられた回転軸の端
部壁面とハブの軸孔が開口する側面との間に空隙を形成
したので、永久磁石とヒステリシス板との間の空隙が回
転軸の変位で変わることがなく、常に安定した制動作用
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒステリシスブレーキが装着されたブレーキ付
電動機のリアー側断面図である。

【図２】図１のII−II線側面図に対応するヒステリシス
ブレーキの正面図である。

【図３】図１のIII−III線側面図に対応するヒステリシ
スブレーキの平面図である。

【図４】ヒステリシスブレーキの要部断面図である。

【図５】別のヒステリシスブレーキが装着されたブレー
キ付電動機のリアー側断面図である。

【図６】この発明の実施例であるヒステリシスブレーキ
が装着されたブレーキ付電動機のリアー側断面図であ
る。

【図７】従来のブレーキ付電動機を示した断面図であ
る。

【符号の説明】

５ （リアー側の）ブラケット ９ 軸受 １６ 回転軸 １６ａ 延長部 １８ 軸受 １９ 永久磁石 ２０ 継鉄 ２１ ヒステリシス板 ２２ ハブ ２２ａ ボス部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−87166（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−119750（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−25303（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平２−23091（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平２−97858（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平１−61860（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭62−19056（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の回転軸と、ブラケットから突出
   する前記回転軸の軸周りに配設されるとともに、円周方
   向交互に極性が異なる多極性の永久磁石と、この永久磁
   石が固着され前記永久磁石の磁気回路を構成するととも
   に、前記回転軸の軸周りに配設され前記ブラケットの側
   面に固定された継鉄と、前記永久磁石と所定の空隙をお
   いて対向するとともに、中または高炭素鋼材を熱処理加
   工することにより製造されたヒステリシス板と、このヒ
   ステリシス板が固着されているとともに、前記回転軸の
   非円形状の軸端が嵌合される非円形状の軸孔がボス部に
   形成された非磁性材製ハブと、前記軸端を非円形状にす
   ることにより設けられた前記回転軸の端部壁面と前記ハ
   ブの軸孔が開口する側面との間に形成された空隙と、内
   輪が前記回転軸に嵌合され外輪が前記継鉄の内周面に嵌
   合された軸受とを備え、前記軸受の内輪端面に前記ハブ
   のボス部端面が当接することにより前記空隙が形成され
   ていることを特徴とするヒステリシスブレーキ。