JP6025703B2 - Brake motor, hoisting machine - Google Patents

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Description

本発明は、ブレーキモータ、巻上機に関する。   The present invention relates to a brake motor and a hoisting machine.

従来のプルロータ式のブレーキを備えたブレーキモータは、モータロータ、プルロータ、および可動コア（ブレーキドラム）が、モータ軸に回転不能に取り付けられ、モータロータ、プルロータ、可動コアおよびモータ軸が全て一体的に回転する構造が提案されている（特許文献１参照）。   In a conventional brake motor equipped with a pull rotor type brake, the motor rotor, the pull rotor, and the movable core (brake drum) are non-rotatably attached to the motor shaft, and the motor rotor, the pull rotor, the movable core, and the motor shaft all rotate integrally. A structure has been proposed (see Patent Document 1).

特開２０１２−２１１００１号公報JP 2012-211001 A

特許文献１のようなブレーキモータでは、モータ起動時には、モータトルクがブレーキトルクを上まわるまでの間ではモータ軸は回転しない。したがって、プルロータも回転しないので、プルロータの鉄片には、回転磁界が交番磁界として作用する。このことから、鉄片内の磁束密度は、本来の磁束密度よりも低く抑えられる。この低い磁束密度でもブレーキを解放するには、可動コアを大きくするか、ブレーキばね力を小さくしても所定のブレーキ力が発生するように、ブレーキユニットのブレーキドラムおよびブレーキブロックを大型化しなければならない。その結果、モータ効率が低下してしまうことが考えられる。   In a brake motor such as that disclosed in Patent Document 1, when the motor is started, the motor shaft does not rotate until the motor torque exceeds the brake torque. Therefore, since the pull rotor does not rotate, the rotating magnetic field acts as an alternating magnetic field on the iron piece of the pull rotor. For this reason, the magnetic flux density in the iron piece can be kept lower than the original magnetic flux density. In order to release the brake even at this low magnetic flux density, the brake drum and brake block of the brake unit must be enlarged so that the predetermined brake force is generated even if the movable core is enlarged or the brake spring force is reduced. Don't be. As a result, it is conceivable that the motor efficiency decreases.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータ効率を向上させることができるブレーキモータを提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a brake motor capable of improving motor efficiency.

上記課題を解決するために、本発明は、モータステータと、モータステータの円筒中空部内に回転自在に配置されるモータロータと、モータロータの回転中心部を貫通するモータ軸と、モータ軸の軸方向一方の先端部に、軸方向に移動可能に取り付けられる磁性体製の可動コアを有するブレーキユニットと、円周方向に配置される複数の磁性体片と、磁性体片を保持する保持部材と、を有するプルロータを備え、プルロータは、モータロータと前記可動コアとの間に配置されると共に、前記モータステータの円筒中空部内において、モータ軸に対して相対回転可能に取付けられている、こととする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a motor stator, a motor rotor that is rotatably disposed in a cylindrical hollow portion of the motor stator, a motor shaft that passes through the rotation center portion of the motor rotor, and one axial direction of the motor shaft. A brake unit having a movable core made of a magnetic material that is attached to the tip end of the magnetic material, a plurality of magnetic material pieces arranged in a circumferential direction, and a holding member that holds the magnetic material pieces. It is assumed that the pull rotor is disposed between the motor rotor and the movable core, and is attached so as to be rotatable relative to the motor shaft in the cylindrical hollow portion of the motor stator.

また、上記発明に加えて、保持部材は、磁性体片よりも比重が小さい材料で形成されている、ことが好ましい。   In addition to the above invention, the holding member is preferably made of a material having a specific gravity smaller than that of the magnetic piece.

また、本発明の巻上機は、上記発明のブレーキモータを使用していることとする。   The hoisting machine of the present invention uses the brake motor of the above invention.

本発明によると、プルロータの小型化と、モータ効率が高いブレーキモータを提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a brake motor having a small pull rotor and high motor efficiency.

本発明に係るブレーキモータの全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the brake motor which concerns on this invention. ブレーキモータを構成するプルロータを示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the pull rotor which comprises a brake motor. プルロータを構成する鉄片の配列を示す断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view which shows the arrangement | sequence of the iron piece which comprises a pull rotor. 電気角０度のときのプルロータの回転位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rotation position of a pull rotor when an electrical angle is 0 degree | times. 電気角９０度のときのプルロータの回転位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the rotation position of a pull rotor at the time of an electrical angle of 90 degree | times. ブレーキモータ起動時における可動コアに作用する電磁力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the electromagnetic force which acts on a movable core at the time of brake motor starting.

以下、本発明の実施の形態に係るブレーキモータ１について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a brake motor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（ブレーキモータ１の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るブレーキモータ１の全体構成を示す断面図である。なお、以下で説明するブレーキモータ１は、ブレーキ付の三相交流誘導モータである。図１に示すように、ブレーキモータ１は、円筒形状のモータステータ２と、モータステータ２の円筒中空部２ａ内に回転自在に配置されるモータロータ３と、モータロータ３の回転中心を貫通するモータ軸４とを備えている。そして、ブレーキモータ１は、モータ軸４の軸方向一方の先端部（図１では、左側先端部）にスプライン結合によって取り付けられたブレーキユニット５と、モータロータ３とブレーキユニット５との間においてモータステータ２の円筒中空部２ａ内に配置されると共に、モータ軸４に相対回転可能に取付けられるプルロータ６とを備えている。プルロータ６は、モータ軸４との間にボールベアリング７を介在させて取り付けられている。したがって、プルロータ６は、モータ軸４（モータロータ３）の回転とは別個に回転可能となっている。 (Configuration of brake motor 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a brake motor 1 according to an embodiment of the present invention. The brake motor 1 described below is a three-phase AC induction motor with a brake. As shown in FIG. 1, a brake motor 1 includes a cylindrical motor stator 2, a motor rotor 3 that is rotatably disposed in a cylindrical hollow portion 2 a of the motor stator 2, and a motor shaft that passes through the rotation center of the motor rotor 3. 4 is provided. The brake motor 1 includes a brake unit 5 attached to one end of the motor shaft 4 in the axial direction (the left end in FIG. 1) by spline coupling, and a motor stator between the motor rotor 3 and the brake unit 5. And a pull rotor 6 which is disposed in the cylindrical hollow portion 2a and is attached to the motor shaft 4 so as to be relatively rotatable. The pull rotor 6 is attached to the motor shaft 4 with a ball bearing 7 interposed therebetween. Therefore, the pull rotor 6 can be rotated separately from the rotation of the motor shaft 4 (motor rotor 3).

モータステータ２には、コイル２ｂが巻回されており、モータステータ２は、モータフレーム８の内筒部に押し込まれて固定されている。モータフレーム８は、モータステータ２、モータロータ３、およびブレーキユニット５を収容した状態で、ブレーキブロック９と協働して内部空間を封止している。ブレーキブロック９の内周面は、ブレーキ制動面９ａとなる。   A coil 2 b is wound around the motor stator 2, and the motor stator 2 is fixed by being pushed into the inner cylinder portion of the motor frame 8. The motor frame 8 seals the internal space in cooperation with the brake block 9 in a state in which the motor stator 2, the motor rotor 3, and the brake unit 5 are accommodated. The inner peripheral surface of the brake block 9 is a brake braking surface 9a.

モータロータ３は、モータ軸４に固定されている。モータ軸４には、ブレーキユニット５の配置範囲にスプライン４ａが形成されている。そして、モータ軸４の両先端の各々は、モータフレーム８に配置された軸受１０ａと、ブレーキブロック９に配置された軸受１０ｂで回転可能に支持されている。図１では軸受としてボールベアリングを例示している。   The motor rotor 3 is fixed to the motor shaft 4. A spline 4 a is formed on the motor shaft 4 in the arrangement range of the brake unit 5. Each end of the motor shaft 4 is rotatably supported by a bearing 10 a disposed on the motor frame 8 and a bearing 10 b disposed on the brake block 9. FIG. 1 illustrates a ball bearing as the bearing.

ブレーキユニット５は、磁性体である鉄系材料で形成された可動コア５ａと、可動コア５ａのブレーキブロック９側の先端部に固定されたコーン型のブレーキドラム５ｂとから構成されている。可動コア５ａの内周面にはスプライン５ｃが形成されており、スプライン５ｃとモータ軸４のスプライン４ａとを嵌合させることで、ブレーキユニット５はモータ軸４と一体となって回転し、軸方向に進退可能となっている。ブレーキドラム５ｂは、略椀形状をしており、ブレーキブロック９側の外周縁にはコーン形状のリング状のブレーキライニング１１が固定されている。図１では、ブレーキライニング１１は、ブレーキブロック９のブレーキ制動面９ａに押圧された状態を表している。   The brake unit 5 includes a movable core 5a formed of an iron-based material that is a magnetic material, and a cone-type brake drum 5b fixed to the tip of the movable core 5a on the brake block 9 side. A spline 5c is formed on the inner peripheral surface of the movable core 5a. By fitting the spline 5c and the spline 4a of the motor shaft 4, the brake unit 5 rotates integrally with the motor shaft 4, and the shaft It is possible to advance and retreat in the direction. The brake drum 5b has a substantially bowl shape, and a cone-shaped ring-shaped brake lining 11 is fixed to the outer peripheral edge of the brake block 9 side. In FIG. 1, the brake lining 11 represents a state of being pressed against the brake braking surface 9 a of the brake block 9.

可動コア５ａのプルロータ６側の端面にはブレーキドラム５ｂ側に向かって掘り下げられた円環状の溝５ｄが形成されている。そして、その溝５ｄ内にブレーキばね１２が配設されている。ブレーキばね１２は、一方の端部がモータ軸４に固定されたばね受け部材１３に当接し、他方の端部は、溝５ｄの底面に当接しており、ブレーキユニット５をブレーキブロック９側に押し付けている。図１は、ブレーキ制動の状態を表しているので、可動コア５ａとプルロータ６との間には、ギャップＧが形成されている。   An annular groove 5d that is dug down toward the brake drum 5b is formed on the end surface of the movable core 5a on the pull rotor 6 side. A brake spring 12 is disposed in the groove 5d. One end of the brake spring 12 is in contact with a spring receiving member 13 fixed to the motor shaft 4, and the other end is in contact with the bottom surface of the groove 5 d to press the brake unit 5 against the brake block 9 side. ing. Since FIG. 1 shows a state of brake braking, a gap G is formed between the movable core 5 a and the pull rotor 6.

プルロータ６は、円周方向に等間隔で配置される複数の磁性体片としての鉄片１４と、鉄片１４を保持する略円筒形状の保持部材１５と、を有して構成されている。磁性体は、いわゆる強磁性体であって、鉄、またはコバルト、ニッケルなどの金属を含む合金等である。本実施の形態では鉄を材料とした鉄片１４を用いている。保持部材１５は、鉄片１４を中心軸Ｐから放射状に保持するものであり、鉄片１４に加わる衝撃およびモータの発熱に耐えうるアルミニウムなどの非磁性の軽金属材料を用いる。なお、保持部材１５は、鉄片１４よりも比重が小さい材料を用いることが好ましい。プルロータ６の詳細な構成は、図２および図３を参照して説明する。   The pull rotor 6 includes a plurality of iron pieces 14 as magnetic pieces arranged at equal intervals in the circumferential direction, and a substantially cylindrical holding member 15 that holds the iron pieces 14. The magnetic material is a so-called ferromagnetic material, such as iron or an alloy containing a metal such as cobalt or nickel. In this embodiment, an iron piece 14 made of iron is used. The holding member 15 holds the iron piece 14 radially from the central axis P, and uses a non-magnetic light metal material such as aluminum that can withstand the shock applied to the iron piece 14 and the heat generation of the motor. The holding member 15 is preferably made of a material having a specific gravity smaller than that of the iron piece 14. The detailed configuration of the pull rotor 6 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

（プルロータ６の構成）
図２は、ブレーキモータ１を構成するプルロータ６を示す断面斜視図であり、図３は、プルロータ６を構成する鉄片１４の配列を示す断面斜視図である。図２、図３は共に、プルロータ６の中心軸Ｐを通り、中心軸Ｐに直角な平面で切断した断面斜視図を表している。なお、図２、図３では、モータロータ３側方向をＸ１とし、ブレーキユニット５側方向をＸ２として表し説明する。図２に示すように、プルロータ６は、複数の鉄片１４と、鉄片１４を保持する保持部材１５と、保持部材１５を保持する円筒形状のプルロータ芯部材１６とから構成されている。鉄片１４は、円周方向に等間隔で保持部材１５に埋め込まれるようにして固定されている。鉄片１４の外周面１４ａは、保持部材１５の外周面１５ａと同じ円周面内に露出されている。なお、外周面１４ａを外周面１５ａよりも突出させてもよい。モータステータ２の円筒中空部２ａ（図１参照）と、外周面１４ａとの間には、プルロータ６が回転中にモータステータ２に接触しない程度の最小限の空隙が設けられている。保持部材１５は、プルロータ芯部材１６とその外周に複数の鉄片１４を等間隔で配置し、これらの部品と共にインサート鋳造法に一体的に成形され、その後、所望の形状に切削成形されている。 (Configuration of pull rotor 6)
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing the pull rotor 6 constituting the brake motor 1, and FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing the arrangement of the iron pieces 14 constituting the pull rotor 6. FIGS. 2 and 3 both show cross-sectional perspective views taken along a plane that passes through the central axis P of the pull rotor 6 and is perpendicular to the central axis P. FIG. In FIGS. 2 and 3, the motor rotor 3 side direction is denoted by X1, and the brake unit 5 side direction is denoted by X2. As shown in FIG. 2, the pull rotor 6 includes a plurality of iron pieces 14, a holding member 15 that holds the iron pieces 14, and a cylindrical pull rotor core member 16 that holds the holding member 15. The iron pieces 14 are fixed so as to be embedded in the holding member 15 at equal intervals in the circumferential direction. The outer peripheral surface 14 a of the iron piece 14 is exposed in the same circumferential surface as the outer peripheral surface 15 a of the holding member 15. In addition, you may make the outer peripheral surface 14a protrude rather than the outer peripheral surface 15a. A minimum gap is provided between the cylindrical hollow portion 2a (see FIG. 1) of the motor stator 2 and the outer peripheral surface 14a so that the pull rotor 6 does not contact the motor stator 2 during rotation. The holding member 15 has a pull rotor core member 16 and a plurality of iron pieces 14 arranged at equal intervals on the outer periphery thereof. The holding member 15 is integrally formed with these parts together with the insert casting method, and then cut into a desired shape.

鉄片１４は、保持部材１５のＸ１方向端面１５ｂからＸ２方向端面１５ｃを貫通している。そして、鉄片１４のＸ１方向端面１４ｂは、保持部材１５のＸ１方向端面１５ｂおよびプルロータ芯部材１６の鍔部１６ａのＸ１方向端面１６ｂとは同じ平面内にある。鉄片１４のＸ２方向端面１４ｃは、保持部材１５のＸ２方向端面１５ｃおよびプルロータ芯部材１６の端面１６ｃと同じ平面内にあるか、もしくは、Ｘ２方向端面１５ｃよりも突出させてもよい。また、鉄片１４のＸ２方向端面１４ｃの面積は、Ｘ１方向端面１４ｃの面積よりも大きく設定されている。なお、プルロータ芯部材１６の内筒部１６ｄには、リング形状の突出部１６ｅが設けられており、ボールベアリング７（図１参照）が圧入される。なお、プルロータ芯部材１６の材質は、機械的強度があれば特に限定されない。また、プルロータ芯部材１６は、保持部材１５と一体に形成したものとしてもよく、その場合には、非磁性体製とする。   The iron piece 14 penetrates from the X1 direction end surface 15b of the holding member 15 to the X2 direction end surface 15c. The X1 direction end surface 14b of the iron piece 14 is in the same plane as the X1 direction end surface 15b of the holding member 15 and the X1 direction end surface 16b of the flange portion 16a of the pull rotor core member 16. The X2 direction end surface 14c of the iron piece 14 may be in the same plane as the X2 direction end surface 15c of the holding member 15 and the end surface 16c of the pull rotor core member 16, or may protrude from the X2 direction end surface 15c. Moreover, the area of the X2 direction end surface 14c of the iron piece 14 is set larger than the area of the X1 direction end surface 14c. A ring-shaped protrusion 16e is provided on the inner cylinder portion 16d of the pull rotor core member 16, and the ball bearing 7 (see FIG. 1) is press-fitted. The material of the pull rotor core member 16 is not particularly limited as long as it has mechanical strength. Further, the pull rotor core member 16 may be formed integrally with the holding member 15, and in that case, it is made of a non-magnetic material.

図３に示すように、鉄片１４はプルロータ６の中心軸Ｐから放射状に、かつ周方向に等間隔に配列されている。したがって、鉄片１４は、外周面１４ａ、内周面１４ｄおよび段部外周面１４ｅは、中心軸Ｐを中心とする同心円となっている。そして、隣り合う鉄片１４の間には、図２に示すように、保持部材１５の一部が隙間なく入り込んでいる。   As shown in FIG. 3, the iron pieces 14 are arranged radially from the central axis P of the pull rotor 6 and at equal intervals in the circumferential direction. Therefore, in the iron piece 14, the outer peripheral surface 14a, the inner peripheral surface 14d, and the stepped outer peripheral surface 14e are concentric circles centered on the central axis P. And between the adjacent iron pieces 14, as shown in FIG. 2, a part of holding member 15 has entered without a gap.

（プルロータ６の回転動作）
図４は、４極三相誘導電動機の電気角０度のときのプルロータ６の回転位置を示す説明図、図５は、電気角９０度のときのプルロータ６の回転位置を示す説明図である。なお、図４、図５は、図１のブレーキユニット５側（図の左側）方向からプルロータ６とモータステータ２を見た状態を表している。プルロータ６は、モータ軸４に対して相対回転可能に取り付けられているので、ブレーキ作動中でモータ軸４が拘束されていても回転磁界に同期して回転できるようにしている。ブレーキを開放するため可動コアを吸引するときに、プルロータは極めて短時間に回転磁界と同速度で回転するようになるので、プルロータ６の鉄片１４には回転磁界との回転数の差により生じる交番磁界が作用せず、モータステータ２が発生する磁界を効率よく可動コア５ａを吸引する電磁力に変換することができる。このことから、プルロータ６を小型化でき、モータ効率が高いブレーキモータ１を実現できる。 (Rotation operation of the pull rotor 6)
4 is an explanatory view showing the rotational position of the pull rotor 6 when the electrical angle of the four-pole three-phase induction motor is 0 degrees, and FIG. 5 is an explanatory view showing the rotational position of the pull rotor 6 when the electrical angle is 90 degrees. . 4 and 5 show a state in which the pull rotor 6 and the motor stator 2 are viewed from the direction of the brake unit 5 in FIG. 1 (left side in the figure). Since the pull rotor 6 is attached so as to be rotatable relative to the motor shaft 4, the pull rotor 6 can be rotated in synchronization with the rotating magnetic field even when the motor shaft 4 is restrained during braking. When the movable core is attracted to release the brake, the pull rotor rotates at the same speed as the rotating magnetic field in a very short time. Therefore, the iron piece 14 of the pull rotor 6 has an alternating force generated by the difference in the rotational speed from the rotating magnetic field. The magnetic field does not act, and the magnetic field generated by the motor stator 2 can be efficiently converted into an electromagnetic force that attracts the movable core 5a. From this, the pull rotor 6 can be reduced in size, and the brake motor 1 with high motor efficiency can be realized.

図４に示す電気角０度は、回転磁界が０度位置にあるときであり、コイル位置２ｂ‐１，２ｂ‐２の間に鉄片１４‐１が位置する。図５に示すように、４極三相誘導電動機の場合は、回転磁界が電気角９０度まで位相移動したときには、鉄片１４‐１は、その位相移動に追従して電気角の１／２（４５度）分だけ電気角０度位置から回転移動し、この時の鉄片１４は、コイル位置２ｂ‐３，２ｂ‐４の間に位置する。こうして、プルロータ６は、鉄片１４に回転磁界が作用すると、鉄片１４が回転磁界に追従し回転するので、交流電流がモータステータ２に通電されても、鉄片１４には、ほぼ一定強さの磁界が作用する。   The electrical angle 0 degree shown in FIG. 4 is when the rotating magnetic field is at the 0 degree position, and the iron piece 14-1 is located between the coil positions 2b-1 and 2b-2. As shown in FIG. 5, in the case of a four-pole three-phase induction motor, when the rotating magnetic field is phase-shifted to an electrical angle of 90 degrees, the iron piece 14-1 follows the phase shift and is half the electrical angle ( 45 degrees), and the iron piece 14 at this time is positioned between the coil positions 2b-3 and 2b-4. In this way, when the rotating magnetic field acts on the iron piece 14, the pull rotor 6 rotates following the rotating magnetic field. Therefore, even when an alternating current is applied to the motor stator 2, the iron piece 14 has a substantially constant magnetic field. Works.

（ブレーキ制動動作）
続いて、ブレーキ制動動作について図１を参照して説明する。既述したように、図１は、ブレーキ制動状態を表している。モータステータ２の通電を遮断（電流ＯＦＦ）すると、モータステータ２には回転磁界は発生せず、プルロータ６に対する吸引力も発生しない。つまり、プルロータ６に磁気吸引力が作用しないので、ブレーキユニット５は、ブレーキばね１２の弾性力によってブレーキブロック９方向に押動される。そして、ブレーキライニング１１がブレーキブロック９のブレーキ制動面９ａを押圧する。ブレーキユニット５とモータ軸４とは、スプライン結合されていることから、モータ軸４およびモータロータ３が同時に回転を停止する。 (Brake braking operation)
Next, the brake braking operation will be described with reference to FIG. As described above, FIG. 1 shows the brake braking state. When energization of the motor stator 2 is interrupted (current OFF), no rotating magnetic field is generated in the motor stator 2 and no attractive force is generated against the pull rotor 6. That is, since the magnetic attraction force does not act on the pull rotor 6, the brake unit 5 is pushed toward the brake block 9 by the elastic force of the brake spring 12. Then, the brake lining 11 presses the brake braking surface 9 a of the brake block 9. Since the brake unit 5 and the motor shaft 4 are spline-coupled, the motor shaft 4 and the motor rotor 3 stop rotating simultaneously.

モータロータ３が制動されている状態で、モータステータ２に通電すると、モータステータ２に回転磁界が発生する。プルロータ６は、この回転磁界に追従して回転を開始する。プルロータ６の回転は、回転磁界にほぼ同期することから交番磁界は発生せず、起動直後から強力な電磁力が発生し、可動コア５ａを吸引する。すると、ブレーキライニング１１がブレーキブロック９のブレーキ制動面９ａから離れてブレーキ制動を解除し、モータロータ３が回転し始める。このことから、起動時に、きわめて短時間でブレーキ制動を解除できる。ブレーキ解除以降、モータロータ３とプルロータ６は、同期して回転する。   When the motor stator 2 is energized while the motor rotor 3 is braked, a rotating magnetic field is generated in the motor stator 2. The pull rotor 6 starts rotating following the rotating magnetic field. Since the rotation of the pull rotor 6 is almost synchronized with the rotating magnetic field, an alternating magnetic field is not generated, and a strong electromagnetic force is generated immediately after activation, and attracts the movable core 5a. Then, the brake lining 11 is separated from the brake braking surface 9a of the brake block 9 to release the brake braking, and the motor rotor 3 starts to rotate. From this, the brake braking can be released in a very short time at the start-up. After the brake is released, the motor rotor 3 and the pull rotor 6 rotate in synchronization.

（ブレーキモータ起動時における可動コアに作用する電磁力の変化）
図６は、ブレーキモータ起動時における可動コアに作用する電磁力の変化を示す図で、実線は本発明のブレーキモータ１の場合を示し、点線は特許文献１の構造（プルモータがモータ軸と一体回転する構造）の場合を示している。なお、図６は、ブレーキモータ起動直後からごく短時間の電磁力の変化を示している。図６に示すように、０．００３秒までは、このブレーキモータ１と従来構造のものとでは大きな違いがないが、０．００３秒を過ぎると差異が大きくなり、やがて、ブレーキモータ１は、従来構造のものに比べ１．５倍程度の電磁力となっている。モータステータ２に通電すると、モータステータ２に回転磁界（交流による磁界）が発生し、プルロータ６は、モータ軸４とは相対回転が可能であるため、回転磁界に追従して回転しようとする。ブレーキモータ起動後０．００３秒付近までは、プルロータ６自身の慣性からプルロータ６の回転開始が遅れているので、従来構造のものと電磁力に差異は無いが、０．００３秒を過ぎて鉄片１４が、回転磁界に追従して回転していると、鉄片１４のそれぞれには直流電流による磁界のような一定の磁界が作用し、交番磁界として作用しないので、交番磁界（磁界の向きがＮＳ逆向きに繰り返し作用する磁界）による損失がほとんど発生せず、磁束の流れがよくなり、可動コア５ａに作用する電磁力が従来に比べ大きく上昇する。 (Changes in electromagnetic force acting on the movable core when the brake motor is started)
FIG. 6 is a diagram showing changes in electromagnetic force acting on the movable core when the brake motor is activated. The solid line shows the case of the brake motor 1 of the present invention, and the dotted line shows the structure of Patent Document 1 (the pull motor is integrated with the motor shaft). The case of a rotating structure) is shown. FIG. 6 shows a change in electromagnetic force for a very short time immediately after the brake motor is started. As shown in FIG. 6, there is no significant difference between this brake motor 1 and the conventional structure until 0.003 seconds, but after 0.003 seconds, the difference becomes large. The electromagnetic force is about 1.5 times that of the conventional structure. When the motor stator 2 is energized, a rotating magnetic field (AC magnetic field) is generated in the motor stator 2, and the pull rotor 6 can rotate relative to the motor shaft 4, and therefore tries to rotate following the rotating magnetic field. Since the start of rotation of the pull rotor 6 is delayed due to the inertia of the pull rotor 6 until about 0.003 seconds after the start of the brake motor, there is no difference in electromagnetic force from that of the conventional structure. When 14 is rotating following the rotating magnetic field, a constant magnetic field such as a magnetic field caused by a direct current acts on each of the iron pieces 14 and does not act as an alternating magnetic field. Therefore, the alternating magnetic field (the direction of the magnetic field is NS There is almost no loss due to a magnetic field that repeatedly acts in the opposite direction, the flow of magnetic flux is improved, and the electromagnetic force acting on the movable core 5a is greatly increased compared to the conventional case.

ただし、モータロータ３とプルロータ６が、同期回転に達した時点では、可動コア５ａに作用する電磁力は、従来構造と本発明の構造によるものとの差はほとんどなくなる。   However, when the motor rotor 3 and the pull rotor 6 reach synchronous rotation, the electromagnetic force acting on the movable core 5a is hardly different between the conventional structure and the structure of the present invention.

従来技術によれば、モータロータ３、プルロータ６、および可動コア５ａが、モータ軸４と一体的に回転する構造であるため、モータ起動時において、モータトルクがブレーキトルクを上まわるまでの間は、モータ軸６は回転しない。したがって、プルロータ６も回転しないので、プルロータ６の鉄片１４には、回転磁界は交番磁界として作用し、鉄片内の磁束密度は、本来の磁束密度よりも低く抑えられ、ブレーキ吸引力をもっとも必要とするモータ起動時に、可動コア５ａに作用する電磁力が不十分となる。それに対し、本発明によるブレーキモータ１は、プルモータ６をモータ軸４に対して相対回転可能に取り付け、ブレーキ作動中でモータ軸４が拘束されていても、プルロータ６が回転磁界に同期して回転できるようにしているので、モータ軸４が回転していない起動時でも、回転磁界に追従してプルモータ６が回転する。このことによって、回転するプルロータ６の鉄片１４に交番磁界が発生せず、モータステータ２が発生する磁界を効率よく可動コア５ａを吸引する電磁力に変換することができる。その結果、小型化が可能で、モータ効率の高いブレーキモータ１を実現できる。   According to the prior art, since the motor rotor 3, the pull rotor 6 and the movable core 5a are structured to rotate integrally with the motor shaft 4, until the motor torque exceeds the brake torque at the time of starting the motor, The motor shaft 6 does not rotate. Therefore, since the pull rotor 6 does not rotate either, the rotating magnetic field acts on the iron piece 14 of the pull rotor 6 as an alternating magnetic field, and the magnetic flux density in the iron piece is kept lower than the original magnetic flux density, and the brake attractive force is most required. When starting the motor, the electromagnetic force acting on the movable core 5a becomes insufficient. On the other hand, in the brake motor 1 according to the present invention, the pull motor 6 is attached to the motor shaft 4 so as to be rotatable relative to the motor shaft 4, and the pull rotor 6 rotates in synchronization with the rotating magnetic field even when the motor shaft 4 is restrained during braking. Thus, even when the motor shaft 4 is not rotating, the pull motor 6 rotates following the rotating magnetic field. As a result, an alternating magnetic field is not generated in the iron piece 14 of the rotating pull rotor 6, and the magnetic field generated by the motor stator 2 can be efficiently converted into an electromagnetic force that attracts the movable core 5a. As a result, the brake motor 1 that can be reduced in size and has high motor efficiency can be realized.

また、保持部材１５は、鉄片１４よりも比重が小さいアルミニウムなどで形成されている。そのことによって、プルロータ６の慣性モーメントを小さくできるので、プルロータ６は、モータステータ２に発生する回転磁界にすみやかに追従して回転することができる。   The holding member 15 is formed of aluminum or the like having a specific gravity smaller than that of the iron piece 14. As a result, the moment of inertia of the pull rotor 6 can be reduced, so that the pull rotor 6 can quickly follow the rotating magnetic field generated in the motor stator 2 and rotate.

以上説明したプルロータ式のブレーキを備えたブレーキモータ１は、モータ効率が高いこと、起動時に、きわめて短時間でブレーキ制動を解除できることから、電気チェーンブロックや電気ホイストなどの巻上機として有効である。   The brake motor 1 provided with the pull rotor type brake described above is effective as a hoisting machine such as an electric chain block or an electric hoist because the motor efficiency is high and the brake braking can be released in a very short time when starting up. .

なお、ブレーキモータとしては、三相交流誘導モータとしたが、単相交流誘電モータ、交流同期モータなど他のブレーキモータにも適用できる。また、モータ軸４とブレーキユニット５との間の取り付けは、スプライン構造ではなく、軸方向にスライド可能で回転不能に結合する他の結合構造としてもよい。また、鉄片１４は、等間隔に配置されているが、一部を不等間隔にしたり、全てを不等間隔にしてもよい。   The brake motor is a three-phase AC induction motor, but can be applied to other brake motors such as a single-phase AC dielectric motor and an AC synchronous motor. In addition, the attachment between the motor shaft 4 and the brake unit 5 may be another coupling structure that is slidable in the axial direction and non-rotatably coupled instead of the spline structure. Moreover, although the iron pieces 14 are arrange | positioned at equal intervals, you may make some unequal intervals, or make all unequal intervals.

１…ブレーキモータ
２…モータステータ
２ａ…円筒中空部
３…モータロータ
４…モータ軸
５…ブレーキユニット
５ａ…可動コア
６…プルロータ
７…ボールベアリング
１４…鉄片（磁性体片）
１５…保持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brake motor 2 ... Motor stator 2a ... Cylindrical hollow part 3 ... Motor rotor 4 ... Motor shaft 5 ... Brake unit 5a ... Movable core 6 ... Pull rotor 7 ... Ball bearing 14 ... Iron piece (magnetic body piece)
15 ... Holding member

Claims (3)

モータステータと、
前記モータステータの円筒中空部内に回転自在に配置されるモータロータと、
前記モータロータの回転中心部を貫通するモータ軸と、
前記モータ軸の軸方向一方の先端部に、軸方向に移動可能に取り付けられる磁性体製の可動コアを有するブレーキユニットと、
円周方向に配置される複数の磁性体片と、前記磁性体片を保持する保持部材を有するプルロータと、を備え、
前記プルロータは、前記モータロータと前記可動コアとの間に配置されると共に、前記モータステータの円筒中空部内において、前記モータ軸に対して相対回転可能に取付けられている、
ことを特徴とするブレーキモータ。 A motor stator;
A motor rotor disposed rotatably in a hollow cylindrical portion of the motor stator;
A motor shaft passing through the rotation center of the motor rotor;
A brake unit having a movable core made of a magnetic material attached to one end of the motor shaft in the axial direction so as to be movable in the axial direction;
A plurality of magnetic pieces arranged in a circumferential direction, and a pull rotor having a holding member for holding the magnetic pieces,
The pull rotor is disposed between the motor rotor and the movable core, and is attached so as to be relatively rotatable with respect to the motor shaft in a cylindrical hollow portion of the motor stator.
Brake motor characterized by that. 請求項１に記載のブレーキモータにおいて、
前記保持部材は、前記磁性体片よりも比重が小さい材料で形成されている、
ことを特徴とするブレーキモータ。 The brake motor according to claim 1, wherein
The holding member is formed of a material having a specific gravity smaller than that of the magnetic piece.
Brake motor characterized by that. 請求項１または請求項２に記載のブレーキモータを使用していることを特徴とする巻上機。   A hoisting machine using the brake motor according to claim 1 or 2.
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