JP6867767B2 - ディスクブレーキ付電動機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ディスクブレーキ付電動機に関する。

エレベータ装置は、エレベータかごとカウンターウエイトをロープで繋ぎ、このロープを巻上機により回転させることで、エレベータかごを昇降させるようになっている。この巻上機用の電動機としては、電動機本体の反負荷側にディスク式のブレーキ部を備えるディスクブレーキ付モータが採用されている（例えば特許文献１参照）。前記ブレーキ部は、モータの回転軸と一体的に回転するブレーキディスクと、電磁石及びばねにより移動するアーマチュアとを備えている。そして、電磁石の通電時にはアーマチュアがブレーキディスクから離間しており、電磁石が断電されると、アーマチュアがブレーキディスクを本体の固定部に押付けることによって、回転軸を回転不能にロックする、ひいてはエレベータかごを停止位置に保持するようになっている。

特開２００２−５１４９８号公報

ところで、上記のようなディスクブレーキ付モータにあっては、高温、多湿環境で、長期間、例えば数日から２週間程度モータが停止されると、ごく初期ではあるが、錆の発生により、モータの再起動時に、ブレーキディスクが固定部或いはアーマチュアに貼り付いてしまう虞があった。このようなブレーキディスクの貼り付きが発生してしまうと、モータが起動できなくなり、エレベータかごの昇降が不能となる事象が発生し得る。

そこで、ブレーキディスクの固定部分への貼り付きを防止することができるディスクブレーキ付電動機を提供する。

本実施形態のディスクブレーキ付電動機は、電動機本体の反負荷側に、ディスク式のブレーキ部を備えるものであって、前記ブレーキ部は、上下に２個の制動機構を備えており、前記ブレーキ部を覆うカバーを、前記電動機本体に対してシール部材を介して気密状に取付けてなり、前記カバーは、前面が開口した矩形箱状をなすと共に、そのうち少なくとも天井面部及び底面部は非磁性材料から構成されており、前記カバーの下部においては、前記カバーの底面部の前端辺部は、前記電動機本体にはめ込まれると共に、前記シール部材は、該カバーの前端辺部の端面と該電動機本体との間に線状に配置されているところに特徴を有する。

第１の実施形態を示すもので、ディスクブレーキ付電動機の全体の構成例を概略的に示す左側面図 カバーの取外し状態の電動機本体の後部の異なる２方向からの斜視図 カバーの取付状態の電動機本体の斜視図 カバーの取付状態の電動機本体の図３とは異なる方向からの斜視図 カバーの前面開口部の天井面部（ａ）、左側面部（ｂ）、底面部（ｃ）におけるフランジ部との間のパッキンの配置状態を示す断面図 カバー単体の斜視図 第２の実施形態を示すもので、ディスクブレーキ付電動機を概略的に示す左側面図 カバーの取付状態の電動機本体の後方からの斜視図

（１）第１の実施形態
以下、エレベータの巻上機の駆動源として用いられるディスクブレーキ付の永久磁石式同期モータに適用した第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るディスクブレーキ付電動機１の全体構成を概略的に示しており、図１では、右側を前側（負荷側）、左側を後側（反負荷側）としている。ここで、ディスクブレーキ付電動機１は、永久磁石式同期モータからなる電動機本体２の反負荷側（図１で左側）に、ディスク式のブレーキ部３を備えている。

このとき、ディスクブレーキ付電動機１の回転軸４は、電動機本体２を図１で左右方向に貫通するように設けられている。そして、回転軸４の前端部（負荷側端部）に、駆動綱車として機能するシーブ５が取付けられている。シーブ５には、図示しないエレベータかごとカウンターウエイトとを繋ぐロープ６が掛け渡されている。巻上機は、ディスクブレーキ付電動機１によりシーブ５を回転させることによって、ロープ６を上下動させ、エレベータかごを昇降させる構成である。

前記ブレーキ部３は、円板状のブレーキディスク７を備えると共に、上下に２個（２組）の制動機構８を備えている。前記ブレーキディスク７は、その中心部が、前記回転軸４の後端側部分に対し、いわゆるスプライン係合されていることにより、軸方向には所定範囲の移動が可能で、回転方向には一体回転するように取付けられている。また、ブレーキディスク７の両面には、外周寄り部分に位置して、耐摩耗性の高い摩擦ライニング９が円環状に設けられている。

前記制動機構８は、電動機本体２の後方（ブレーキディスク７の後方）に設けられた電磁石１０と、その電磁石１０の前面側（ブレーキディスク７の後面側）に配置されたアーマチュア１１と、それら電磁石１０とアーマチュア１１との間に設けられた圧縮コイルばねからなるばね１２とを備えている。前記電磁石１０は、複数本のボルト１３により、ブレーキディスク７の外側において、電動機本体２の後部を構成するモータブラケット１４に対し固定的に設けられている。アーマチュア１１は、電磁石１０に対し前後方向（軸方向）に移動可能に支持されている。また、ばね１２は、アーマチュア１１を前方（ブレーキディスク７に対し押付ける方向）に付勢するように設けられている。

これにて、制動機構８は、電磁石１０に対する通電時には、ばね１２のばね力に抗してアーマチュア１１を吸引して、ブレーキディスク７ひいては回転軸４を回転可能とさせる。そして、電磁石１０に対する通電停止（断電）時には、ばね１２のばね力によって、アーマチュア１１が前方に移動し、ブレーキディスク７を前方に押圧して、固定部としてのモータブラケット１４の後面部に押付ける。これにて、ブレーキディスク７ひいては回転軸４が回転不能となるようにブレーキがかけられる。この場合、制動機構８は、上下２組が設けられていることにより、安全性が高められるようになっている。

尚、上記したように、電動機本体２の後端側部分は、金属製のモータブラケット１４から構成されており、このモータブラケット１４の後面部が固定部として機能する。このとき、図２等にも示すように、モータブラケット１４は、四角形状のフランジ部１５を有して構成されている。また、図２に示すように、前記回転軸４の後端部にはエンコーダ１６が設けられている。更に、図示はしないが、ブレーキ部３には、リミットスイッチなども設けられている。

さて、本実施形態のディスクブレーキ付電動機１には、前記ブレーキ部３への湿気の侵入を防止するためのカバー１７が設けられる。以下、このカバー１７について、図２〜図６も参照して述べる。このカバー１７は、図６等に示すように、前面が開口した矩形箱状をなし、ブレーキ部３に対して後方から被せられるようにして、前面開口部が前記フランジ部１５に取付けられ、これにより、ブレーキ部３全体を密閉状に覆うように構成されている。

このカバー１７は、全体として金属性の薄板から構成されるのであるが、本実施形態では、図１、図６に示すように、上部及び下部、つまり天井面部１７ａ及び底面部１７ｄが、非磁性材料例えばステンレスから構成されている。残りの３面（左右の側面部及び後面部）は、例えば薄い鉄板をコ字状に折曲げて構成され、そのコ字状の鉄板に対し、前記天井面部１７ａ及び底面部１７ｄが接合（例えばろう付け等）されている。更に、後述するように、カバー１７の左側面部１７ｂには、図３にも示すように、ブレーキ部３の点検のための点検口１８が縦長矩形状に形成されている。これと共に、カバー１７の後面部１７ｅには、図４にも示すように、配線引出し用の引出し口１９が形成されている。

このカバー１７は、前記モータブラケット１４の後端部のフランジ部１５に対し例えばボルト締めにより取付けられる。このとき、カバー１７は、シール部材としての例えばゴム製のパッキン２１、２２、２３（図５参照）を介して、モータブラケット１４のフランジ部１５に対し気密状に（湿気の流通がないように）取付けられる。本実施形態では、次のような取付け構造が採用されている。

即ち、図６に示すように、カバー１７のうち天井面部１７ａの前端辺部には、図５（ａ）にも示すように、３個のねじ挿通孔２４が形成されている。カバー１７の左側面部１７ｂの前端辺部にも、３個のねじ挿通孔２４が形成されている。そして、図５（ｂ）にも示すように、カバー１７の右側面部１７ｃの前端には、天井面部１７ａの前端よりも後方に位置して、外側（右側）に直角に曲がるようなフランジ辺部２５が形成されており、このフランジ辺部２５にも、３個のねじ挿通孔２４が形成されている。図５（ｃ）にも示すように、カバー１７の底面部１７ｄの前端辺部には、ねじ挿通孔２４は存在しない。

これに対し、前記フランジ部１５に関しては、まず、図２及び図５（ａ）に示すように、フランジ部１５のうち上辺部に、カバー１７の天井面部１７ａの前端面の下面を受ける受け面１５ａが上面を向いて設けられ、この受け面１５ａにねじ挿通孔２４に対応した３個のタップ穴２６が形成されている。同様にフランジ部１５のうち左側辺部には、図２（ａ）に示すように、カバー１７の左側面部１７ｂの前端面内の内側を受ける受け面１５ｂが左側方を向いて設けられ、この受け面１５ｂにもねじ挿通孔２４に対応した３個のタップ穴２６が形成されている。

図２（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、フランジ部１５のうち右側辺部には、前記受け面１５ａよりも後方に突出した形態で、フランジ辺部２５の前面を受ける受け面１５ｃが後方を向いて設けられ、この受け面１５ｃにもねじ挿通孔２４に対応した３個のタップ穴２６が形成されている。フランジ部１５のうち下辺部には、図５（ｃ）に示すように、カバー１７の底面部１７ｄの前端辺部が配置される凹部１５ｄが形成されている。底面部１７ｄの前端辺部の端面と、凹部１５ｄの奥壁との間には、パッキン２３配置用の僅かな隙間が形成されている。

そして、前記パッキン２１は、細長い薄板状（帯状）をなし、図２（ａ）に示すように、受け面１５ａ上を右から左に全体に延びて配置されると共に、更に連続して受け面１５ｂ上を上から下に全体に延びるように配置される。前記パッキン２２は、細長い薄板状（帯状）をなし、図２（ａ）に示すように、受け面１５ｃに上下方向全体に延びて配置されている。これらパッキン２１、２２には、前記タップ穴２６に対応した孔が形成されている。図５（ｃ）に示すように、前記パッキン２３は左右方向に線状に延びている。

上記構成において、カバー１７をフランジ部１５に取付けるにあたっては、まず、カバー１７の天井面部１７ａ及び左側面部１７ｂの前端面を、夫々フランジ部１５の受け面１５ａ及び受け面１５ｂ（パッキン２１）に宛がうように配置し、図５（ａ）に示すように、６カ所にて、ボルト２８がねじ挿通孔２４、パッキンの穴２７を通してタップ穴２６に締付けられる。次いで、カバー１７の右側面部１７ｃの前端のフランジ辺部２５を、フランジ部１５の受け面１５ｃ（パッキン２２）に宛がうように配置し、図５（ｂ）に示すように、同様に３カ所にてボルト２８を締付ける。

尚、図５（ｃ）に示すように、パッキン２３は、底面部１７ｄの前端辺部の端面と凹部１５ｄの奥壁との間に圧縮状とされて保持される。このとき、パッキン２１、２２、２３とカバー１７との間には、例えばシリコン等の液状（ゲル状）の防湿剤２９が塗布され、更に防湿効果が高められるようになっている。このような取付け構造とすることにより、カバー１７に多少の寸法誤差が生じていたとしても、フランジ部１５に対する組付け性は良好となる。

更に、本実施形態では、図３に示すように、前記カバー１７の左側面部１７ｃには、前記点検口１８よりも大きい矩形状をなし、当該点検口１８を気密に塞ぐ蓋部材３０が開閉可能、この場合着脱可能に設けられている。詳しく図示はしないが、蓋部材３０の裏面側には、点検口１８の縁部を機密に塞ぐようなシール部材が設けられている。また、図３、図４に示すように、前記引出し口１９は、ブレーキ部３からの配線（電磁石１０の通電線、エンコーダ１６、リミットスイッチの配線）が引出されるようになっており、このとき、引出し口１９は、閉塞部材としてのゴムブッシュ３１により気密に塞がれている。

次に、本実施形態のディスクブレーキ付電動機１の作用、効果について述べる。上記のように電動機本体２の外部にブレーキ部３を有する構成のディスクブレーキ付電動機１は、高温、多湿環境で、長期間、例えば数日から２週間程度電動機１が停止されると、初期の錆の発生等により、ブレーキディスク７（摩擦ライニング９）が、アーマチュア１１又はモータブラケット１４に対して貼り付いてしまう虞がある。このようなブレーキディスク７の貼り付きが発生してしまうと、電動機１が起動できなくなり、エレベータかごの昇降が不能となる事象が発生し得る。

ところが、本実施形態では、ブレーキ部３を覆うカバー１７を、電動機本体２のフランジ部１５に対してシール部材としてのパッキン２１、２２、２３を介して気密状に取付けるようにしている。これにより、カバー１７の内部ひいてはブレーキ部３部分に、湿気が侵入することを防止することができる。この結果、高温、多湿環境で、電動機１が長期間停止されることがあっても、ブレーキディスク７が固定部分への貼り付してしまうことを効果的に防止することができる。

ちなみに、発明者は、従来品（カバー１７の存在しないもの）及び本実施形態品に関してブレーキ部３のブレーキディスク７の貼り付きに関する実験を行った。温度３０℃、湿度９０％にて３時間放置し、その後、５度まで温度降下させ２０時間放置した後、貼り付きの有無（剥がしに必要なトルク）を測定した。その結果、従来品では、貼り付きが発生し、１００〜１４０Ｎｍの剥がしトルクが必要であったが、本実施形態品では、貼り付きは発生せず、剥がしトルクは０であった。

特に本実施形態では、カバー１７の天井面部１７ａ及び底面部１７ｄを、非磁性材料であるステンレスから構成し、残りを鉄板から構成した。ブレーキ部３の電磁石１０の近くに配置される天井面部１７ａ及び底面部１７ｄが、電磁石１０からの電磁的な力（吸引力）を受けることなく済ませることができ、さほど強度を高いものとせずとも、電磁的な力に耐え得るものとなる。カバー１７の残りの部分を鉄板から構成することにより、全体的に簡単で安価な構成で済ませることができた。

また、カバー１７に、ブレーキ部３の点検のための点検口１８を設けると共に、当該点検口１８を気密に塞ぐ蓋部材３０が開閉可能に設ける構成とした。これにより、点検時以外の通常時には、点検口１８が気密に塞がれるので、ブレーキ部３に対する湿気の侵入を防止することができる。カバー１７に設けられた配線を引出すための引出し口１９に関しても、ゴムブッシュ３１により気密に塞ぐようにしたので、配線引出し部分から内部に湿気が侵入することを防止することができる。

更に、本実施形態では、シール部材のうち、カバー１７の下部に設けられるパッキン２３については、底面部１７ｄの前端面と、フランジ部１５の凹部１５ｄの奥壁との間に線状に配置する構成とした。これにより、気密性を確保しながらも、パッキンを配置するためにフランジ部１５を下方の突出した形態で設けずとも済み、フランジ部１５の下方への突出を抑えることができ、スペースを小さく済ませる、言い換えると電動機１全体としての上下方向の大形化を抑制することができる。

（２）第２の実施形態、その他の実施形態
図７及び図８は、第２の実施形態に係るディスクブレーキ付電動機４１の構成を概略的に示しており、上記第１の実施形態と異なる点は、主としてカバー４２の構成にある。即ち、ディスクブレーキ付電動機４１は、やはり永久磁石式同期モータからなる電動機本体２の反負荷側（図７で左側）に、ディスク式のブレーキ部３を備えている。電動機本体２の後端側部分は、金属製のモータブラケット４３から構成されており、このモータブラケット４３の後端部に、四角形状のフランジ部４４が設けられている。フランジ部４４は、上下左右の４面に外面側を向く受け面４４ａを有している。

そして、電動機本体２の後部には、前記ブレーキ部３への湿気の侵入を防止するためのカバー４２が設けられる。本実施形態では、カバー４２は、非磁性材料である軟質プラスチック製フィルム（シート）から、前面が開口した四角形の袋状に構成されている。具体的には、このカバー４２は、ガスバリア性の良い材料、例えば、ＰＴＳと称されるセラミック蒸着タイプのポリエチレンフィルムや、ＰＥＴやポリエチレン等をベースとしたアルミ蒸着フィルム（アルミ箔の積層フィルム）等が用いられる。また、カバー４２の前端には、段差部を介して他の部分よりもやや小さく絞られた形態の口部４２ａが一体的に設けられている。口部４２ａは、前記フランジ部４４の受け面４４ａの外側にほぼ密に嵌る大きさとされている。

このように構成されたカバーは、ブレーキ部３に対して後方から被せられるようにして、口部４２ａが、フランジ部４４の受け面４４ａの外側に嵌合される。このとき、図７に示すように、フランジ部４４の受け面４４ａ全周に、シール部材としての細幅の帯状のパッキン４５が配置されている。そして、図８にも示すように、口部４２ａの外側から、締め付けバンド４６により、口部４２ａの周囲全体をフランジ部４４に対して締め付けるようにして固定がなされる。このとき、口部４２ａの内面と、受け面４４ａとの間にお圧布４５が介在されているので、カバー４２は気密状に取付けられる。

尚、詳しく図示はしないが、本実施形態では、ブレーキ部３の配線は、モータブラケット４３に設けられた引出し口を通って外部に導出される。また、ブレーキ部３の点検は、カバー４２を取外して行われるようになっている。

このような第２の実施形態のディスクブレーキ付電動機４１においては、ブレーキ部３を覆うカバー４２を、電動機本体２のフランジ部４４に対してシール部材としてのパッキン４５を介して気密状に取付けるようにしている。これにより、カバー４２の内部ひいてはブレーキ部３部分に、湿気が侵入することを防止することができる。この結果、高温、多湿環境で、電動機４１が長期間停止されることがあっても、ブレーキディスク７が固定部分への貼り付してしまうことを効果的に防止することができる。

特に本実施形態では、カバー４２をガスバリア性に優れたプラスチック製フィルムから構成したので、湿気の侵入防止効果に優れたものとすることができた。また、カバー４２は非磁性材料からなるので、ブレーキ部３の電磁石１０からの電磁的な力（吸引力）による悪影響を受けることがないことは勿論である。更に、カバー４２を軽量で、比較的安価に済ませることもでき、カバー４２の取付けや交換も容易に行うことができる。

尚、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように拡張または変形することができる。
即ち、図示は省略するが、カバーの形状特に開口部部分の形状、及び電動機本体に対するその取付け構造を、１８０度の回転対称に構成することができる。このとき、ブレーキ部の点検のための点検口は、カバーの一方の側面に配置され、カバーが電動機本体に対して上下反転して取付け可能に構成されていることにより、点検口を左右どちらの側面にも配置することが可能となる。ここで、エレベータの場合、電動機の取付けスペースやその向きによって、点検口が電動機本体の右側にあった方が良い場合と左側にあった方が良い場合とがある。上記構成によれば、カバーの取付け方によって、点検口を左右どちらの側面にも配置可能とすることができるので、部品の共用化を図ることができる。

また、上記した各実施形態では、カバーの材質として、鉄板とステンレス板との組合せ、或いは、軟質プラスチック製フィルムから構成したが、全体をステンレス板から構成したり、或いは、硬質なプラスチック成型品から構成したりすることもできる。また、ブレーキ部の詳細な構成としても、様々な変更が可能である。シール部材（パッキン）の形状や構造、材質等についても各種変形が可能である。更には、エレベータ用に限らず、各種用途のディスクブレーキ付電動機に適用することもできる。

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１、４１はディスクブレーキ付電動機、２は電動機本体、３はブレーキ部、４は回転軸、７はブレーキディスク、８は制動機構、１０は電磁石、１４、４３はモータブラケット、１５、４４はフランジ部、１７、４２はカバー、１８は点検口、１９は引出し口、２１、２２、２３、４５はパッキン（シール部材）、２８はボルト、３０は蓋部材、３１はゴムブッシュ（閉塞部材）、４６は締め付けバンドを示す。

Claims (4)

1. 電動機本体の反負荷側に、ディスク式のブレーキ部を備えるディスクブレーキ付電動機であって、
   前記ブレーキ部は、上下に２個の制動機構を備えており、
   前記ブレーキ部を覆うカバーを、前記電動機本体に対してシール部材を介して気密状に取付けてなり、
   前記カバーは、前面が開口した矩形箱状をなすと共に、そのうち少なくとも天井面部及び底面部は非磁性材料から構成されており、
   前記カバーの下部においては、前記カバーの底面部の前端辺部は、前記電動機本体にはめ込まれると共に、前記シール部材は、該カバーの前端辺部の端面と該電動機本体との間に線状に配置されているディスクブレーキ付電動機。
2. 前記カバーには、前記ブレーキ部の点検のための点検口が設けられると共に、当該点検口を気密に塞ぐ蓋部材が開閉可能に設けられている請求項１記載のディスクブレーキ付電動機。
3. 前記点検口は、前記カバーの側面に配置され、前記カバーは、前記電動機本体に対して上下反転して取付け可能に構成されていることにより、前記点検口を左右どちらの側面にも配置可能とされている請求項２記載のディスクブレーキ付電動機。
4. 前記カバーには、前記ブレーキ部からの配線を引出すための引出し口が設けられると共に、当該引出し口を気密に塞ぐ閉塞部材が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のディスクブレーキ付電動機。

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