(57)【要約】【課題】省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキ装置を提供する。【解決手段】フランジ部１２４を有するハブ１２０と、ステータ２００と、ハブ１２０とステータ２００との間に配置されたアーマチュア３００とを備える。ステータ２００は励磁コイル２２０を取り囲む略Ｕの字形のステータ磁路部材２６０を含む。アーマチュア３００は、回転軸ＡＸの側から径方向ＲＤに向かって内周ヨーク３１０、永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の順番で積層し、永久磁石３３０の磁軸が積層方向と一致するように構成する。フランジ部１２４に第１当接面１３０、アーマチュア３００に第２当接面３５０及び第３当接面３６０、並びにステータ磁路部材２６０に第４当接面２７０を有している。励磁することにより、アーマチュア３００が移動し、第１当接面１３０及び第２当接面３５０が当接するか又は第３当接面３６０及び第４当接面２７０が当接する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制動対象の回転部の動きを制動する電磁ブレーキ装置であって、
回転軸の側から該回転軸に垂直な径方向に突出したフランジ部を有し、前記被制動対象の前記回転部に接続されるハブと、
前記被制動対象の固定部に固定されるステータと、
前記ハブと前記ステータとの間に配置され、前記ハブと前記ステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能に構成されたアーマチュアと、を備え、
前記ステータは、励磁コイルと、前記回転軸を含む平面で切断した面を視るようにして断面視したときに前記励磁コイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし一端及び他端が前記アーマチュアに面するようにして配置されたステータ磁路部材と、を含み、
前記アーマチュアは、内周ヨーク、永久磁石及び外周ヨークを含み、前記回転軸の側から前記径方向に向かって互いに隣接しながら前記内周ヨーク、前記永久磁石及び前記外周ヨークの順番で積層するようにして構成されており、
前記永久磁石は、該永久磁石が有する正の磁極及び負の磁極を互いに結ぶ磁軸が、前記内周ヨーク、前記永久磁石及び前記外周ヨークの積層方向と一致するようにして配置されており、
前記ハブは、前記フランジ部において、前記アーマチュアに対向する位置に第１当接面を有しており、
前記アーマチュアは、前記第１当接面と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの一端側の端面によって構成された第２当接面を有しており、且つ、前記ステータ磁路部材と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの他端側の端面によって構成された第３当接面を有しており、
前記ステータ磁路部材は、前記第３当接面と対向する位置に前記ステータ磁路部材の前記一端の端面及び前記他端の端面によって構成された第４当接面を有しており、
前記励磁コイルに所定の電流を通電することにより、前記アーマチュアが所定の方向に移動して、前記第１当接面及び前記第２当接面が互いに当接する状態となるか、又は、前記第３当接面及び前記第４当接面が互いに当接する状態となるように構成されている、
ことを特徴とする自己保持型の電磁ブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁ブレーキ装置において、
前記ステータ磁路部材と一体となったガイド部材を更に備え、
前記内周ヨーク又は前記外周ヨークにおいて被ガイド部が設けられ、
前記ガイド部材及び前記被ガイド部が係合して互いに案内をすることにより、前記アーマチュアが前記ハブと前記ステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能となっており、
前記第１当接面及び前記第２当接面が当接することで前記回転部を制動するよう構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁ブレーキ装置において、
前記ハブと一体となったガイド部材を更に備え、
前記内周ヨーク又は前記外周ヨークにおいて被ガイド部が設けられ、
前記ガイド部材及び前記被ガイド部が係合して互いに案内をすることにより、前記アーマチュアが前記ハブと前記ステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能となっており、
前記第３当接面及び前記第４当接面が当接することで前記回転部を制動するよう構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置において、
前記回転部の制動に資する前記第１当接面又は前記第４当接面の前記径方向の寸法の中心と、前記永久磁石の前記径方向の厚みの中心と、が同一の位置となるように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置において、
前記回転部の制動に資する前記第１当接面又は前記第４当接面は、前記ハブ又は前記ステータ磁路部材が占有する領域のうち前記回転軸から遠い領域に設けられている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置において、
前記フランジ部又は前記ステータ磁路部材には、前記回転軸と平行な方向に沿って視たときに、他の部分よりも高い底上げ部を有しており、
前記底上げ部の上面をもって、前記第１当接面又は前記第４当接面をなしている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電磁ブレーキ装置において、
前記フランジ部又は前記ステータ磁路部材における前記底上げ部の前記上面と前記他の部分との高さの差をＳＴＰとし、前記回転部の制動に資する、前記第１当接面及び前記第２当接面の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧＦ、又は、前記第３当接面及び前記第４当接面の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧ’Ｆとすると、
ＡＧＦ＜ＳＴＰ  又は  ＡＧ’Ｆ＜ＳＴＰ  の関係となるように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被制動対象（モータ、車等）の回転部（モータシャフト、車輪等）の動きを制動する装置として電磁ブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された電磁ブレーキ装置は、図示を省略するが、励磁コイルが非通電（無励磁）状態のとき、制動用ばねによってアーマチュアをハブにシリコンゴム等の摩擦板を介して押し付けることにより必要な制動力を得て、ブレーキを作動させる。励磁コイルが通電（励磁）状態のときには、励磁コイルによる電磁力によりアーマチュアを制動用ばねに抗して吸引することによりブレーキを非作動とし、回転部の動きを開放する。
特許文献１に記載された電磁ブレーキ装置は、停電等により電源供給が断たれた場合であっても制動用ばねのバネ力によってブレーキが作動する。このため、例えばモータを動力としたクレーンによって運搬物を吊り上げている最中にモータ、電磁ブレーキ装置等への電源供給が断たれたとしても、クレーンに連結されている電磁ブレーキ装置において自動的にブレーキが作動し回転部（モータシャフト、車輪等）の動きを制動するので、運搬物の落下を防ぐことができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された電磁ブレーキ装置は、制動用ばねが破損した場合にはブレーキが作動しなくなってしまうという課題がある。また、制動用ばねのバネ力に抗うポジションにアーマチュアを維持し続けるには、励磁コイルに対し連続的に通電しなければならず、省電力とはいえない。このことは、特許文献１に記載されたいわゆる無励磁作動型の電磁ブレーキ装置に限らず、いわゆる励磁作動型の電磁ブレーキ装置においても同様の課題となっている。
【０００５】
このような課題を解決するものとして、制動用ばねを用いない電磁ブレーキ装置であって、ブレーキの作動状態及び非作動状態の間で状態を変えるときのみ電力を消費するという、いわゆる自己保持型の電磁ブレーキ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
図９は、特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置９００の構成を示す図である。
特許文献２に記載の電磁ブレーキ装置９００は、図９に示すように、被制動対象の回転部の動きを制動する電磁ブレーキ装置であって、回転軸ＡＸの側から該回転軸に垂直な径方向に突出したフランジ部を有し、被制動対象の回転部に接続されるハブ９１６と、被制動対象の固定部に固定されるステータ（図示なし）と、回転軸ＡＸを含む平面で切断した面を視るようにして断面視したときに、ハブ９１６とステータとの間に配置され、ハブ９１６とステータとの間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されたアーマチュア９３０と、を備える。また、特許文献２に記載の電磁ブレーキ装置９００は、励磁コイル９２２と、断面視したときに励磁コイル９２２を取り囲むような略Ｃの字形をなし一端９６１及び他端９６２がアーマチュア９３０に面するようにして配置されたステータ磁路部材９６０と、を含む。また、ステータ磁路部材９６０の略Ｃの字型の内側には永久磁石９３３が配置されている。さらに、アーマチュア９３０は、第１フランジ部９３１及び第２フランジ部９３２を有するロビン型となっている。
【０００７】
特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置９００では、永久磁石９３３、ステータ磁路部材９６０及び第２フランジ部９３２によって形成された磁気回路により、第２フランジ部の他方側の面９３２ｂ及びステータ磁路部材９６０の他端９６２の間で吸引力を生じさせている。この吸引力に基づき、第１フランジ部９３１のブレーキ当接面９３１ａを、摩擦材９１３を介してハブ９１６に押し付けることにより必要な制動力を得て、ブレーキの作動状態を保持している（図９参照）。一方、ブレーキ非作動状態の場合は、第２フランジ部の一方側の面９３２ａ及びステータ磁路部材９６０の一端９６１の間で吸引力を生じさせる。この吸引力に基づき、第１フランジ部９３１の裏面９３１ｂをステータ磁路部材９６０の外面９６３に当接させることによりブレーキの非作動状態を保持する。ブレーキの作動状態及び非作動状態の間で状態を変えるときには、励磁コイル９２２に所定の電流を通電することにより、アーマチュア９３０を所定の方向に移動させて状態を変える。
特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置９００によれば、制動用ばねを必要とせず、また、ブレーキの作動状態及び非作動状態の間で状態を変えるときのみ電力を消費するため比較的省電力なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５７−１２２８３６号公報
【特許文献２】特開平９−２２９１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置９００のアーマチュア９３０は上記したようにロビン型となっている。このため次のような課題を有している。
（ａ）ブレーキの作動／非作動の状態切替に資する磁気回路上の場所（磁束が通過し吸引力を得ようとする場所。「力点」とも言える。）であるステータ磁路部材９６０の一端９６１及び他端９６２付近の第２フランジ部９３２と、ハブ９１６への押し付けを行い回転部の制動に資する場所（「作用点」とも言える）である第１フランジ部９３１のブレーキ当接面９３１ａと、が物理的に離れている。したがって、特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置９００によれば必ずしも強い制動力を得ることができない。
（ｂ）また、アーマチュア９３０がロビン型であるため、第１フランジ部９３１及び第２フランジ部９３２が互いに動きを規制するという宿命を負っている。このため、第１フランジ部９３１側で、ブレーキ当接面９３１ａを摩擦材９１３に当接してブレーキ作動状態としたときには、第２フランジ部９３２側では、第２フランジ部９３２の他方側の面９３２ｂとステータ磁路部材９６０の他端９６２との間には必ずエアギャップ９ｂを確保する必要がある。また、第２フランジ部９３２を挟んだ反対側にもエアギャップ９ａが存在している。このため、エアギャップ９ａ，９ｂにより磁気回路上の磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなり、その結果必ずしも十分な吸引力を得ることができない。よって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
（ｃ）また、摩擦材９１３が摩耗するとエアギャップ９ｂが減少し最終的には０（ゼロ）となる可能性がある。そうすると、ハブ９１６に対する押し付けの力が弱くなり、十分な制動力を得ることができなくなる。
（ｄ）さらに、アーマチュア９３０は回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動させる必要があるため、永久磁石９３３と第２フランジ部９３２の端部（図示を省略）との間にクリアランス９ｃを確保する必要がある。なお、永久磁石９３３の両隣に図示されている符号９３４はスペーサでありヨークとして機能していない。永久磁石９３３からみてヨークとして機能しているのはステータ磁路部材９６０及び第２フランジ部９３２である。このようにクリアランス９ｃが必要となるため磁気回路上の磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなり、その結果必ずしも十分な吸引力を得ることができない。よって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
【００１０】
そこで本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［１］本発明の電磁ブレーキ装置は、被制動対象の回転部の動きを制動する自己保持型の電磁ブレーキ装置であって、以下を特徴とする。回転軸の側から該回転軸に垂直な径方向に突出したフランジ部を有し、前記被制動対象の前記回転部に接続されるハブと、前記被制動対象の固定部に固定されるステータと、前記ハブと前記ステータとの間に配置され、前記ハブと前記ステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能に構成されたアーマチュアと、を備える。また、前記ステータは、励磁コイルと、前記回転軸を含む平面で切断した面を視るようにして断面視したときに前記励磁コイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし一端及び他端が前記アーマチュアに面するようにして配置されたステータ磁路部材と、を含み、前記アーマチュアは、内周ヨーク、永久磁石及び外周ヨークを含み、前記回転軸の側から前記径方向に向かって互いに隣接しながら前記内周ヨーク、前記永久磁石及び前記外周ヨークの順番で積層するようにして構成されており、前記永久磁石は、該永久磁石が有する正の磁極（Ｎ極）及び負の磁極（Ｓ極）を互いに結ぶ磁軸が、前記内周ヨーク、前記永久磁石及び前記外周ヨークの積層方向と一致するようにして配置されている。また、前記ハブは、前記フランジ部において、前記アーマチュアに対向する位置に第１当接面を有しており、前記アーマチュアは、前記第１当接面と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの一端側の端面によって構成された第２当接面を有しており、且つ、前記ステータ磁路部材と対向する位置に前記内周ヨーク及び前記外周ヨークのそれぞれの他端側の端面によって構成された第３当接面を有しており、前記ステータ磁路部材は、前記第３当接面と対向する位置に前記ステータ磁路部材の前記一端の端面及び前記他端の端面によって構成された第４当接面を有している。さらに、前記励磁コイルに所定の電流を通電することにより、前記アーマチュアが所定の方向に移動して、前記第１当接面及び前記第２当接面が互いに当接する状態となるか、又は、前記第３当接面及び前記第４当接面が互いに当接する状態となるように構成されている。
【００１２】
（１）本発明の電磁ブレーキ装置において、アーマチュアは、ハブとステータとの間に配置され、ハブとステータとの間を回転軸と平行な方向に沿って移動可能に構成されている。また、アーマチュア自体は、回転軸の側から径方向に向かって互いに隣接しながら内周ヨーク、永久磁石及び外周ヨークの順番で積層するようにして構成されている。ここでの永久磁石は、磁軸が上記積層方向と一致するようにして配置されている。
さらに、ハブ、アーマチュア及びステータ（ステータ磁路部材）との接触に関しては次の通りとなっている。すなわち、ハブは、フランジ部において、アーマチュアに対向する位置に第１当接面を有している。アーマチュアは、第１当接面と対向する位置に内周ヨーク及び外周ヨークのそれぞれの一端側の端面によって構成された第２当接面を有しており、且つ、ステータ磁路部材と対向する位置に内周ヨーク及び外周ヨークのそれぞれの他端側の端面によって構成された第３当接面を有している。ステータ磁路部材は、第３当接面と対向する位置にステータ磁路部材の一端の端面及び他端の端面によって構成された第４当接面を有している。
本発明の電磁ブレーキ装置はこのような構成を採っているため、永久磁石を起点として永久磁石のＮ極、外周ヨーク、外周ヨークによる第２当接面、ハブの第１当接面、ハブ、ハブの第１当接面、内周ヨークによる第２当接面、内周ヨーク及び永久磁石のＳ極の経路で「第１の磁気回路」を構成している。
同様に、永久磁石のＮ極、外周ヨーク、外周ヨークによる第３当接面、ステータ磁路部材の一端の端面による第４当接面、ステータ磁路部材、ステータ磁路部材の他端の端面による第４当接面、内周ヨークによる第３当接面、内周ヨーク及び永久磁石のＳ極の経路で「第２の磁気回路」を構成している。なお、ここでは永久磁石において外周側にＮ極を内周側にＳ極を配置する場合を想定した説明としている。
このため、一旦、ハブの第１当接面及びアーマチュアの第２当接面が互いに当接する状態となるか、又は、アーマチュアの第３当接面及びステータ磁路部材の第４当接面が互いに当接する状態となったならば、仮に励磁コイルへの通電を切ったとしても、永久磁石を起磁力とする吸引力が、第１の磁気回路を通じて第１当接面及び第２当接面を介してアーマチュアからハブに働き続ける、又は、第２の磁気回路を通じて第３当接面及び第４当接面を介してアーマチュアからステータ磁路部材に働き続けることとなる。つまり、一旦、アーマチュアがハブ側に引き寄せられる、又は、アーマチュアがステータ磁路部材側に引き寄せられると、仮に励磁コイルへの通電を切ったとしてもその状態を維持することができる。
したがって、本発明によれば自己保持型の省電力な電磁ブレーキ装置を得ることができる。
【００１３】
（２）例えば、アーマチュアの第２当接面からハブの第１当接面に押し付けを行って制動を行う態様の場合をもって説明すると、アーマチュアの押し付けを行い回転部分の制動に資する場所（「作用点」とも言える）は、第１当接面及び第２当接面である。また、ブレーキの作動／非作動の状態切替に資する磁気回路上の場所（磁束が通過し吸引力を得ようとする場所。「力点」とも言える。）も同様に第１当接面及び第２当接面の付近である。
したがって、本発明の電磁ブレーキ装置によれば、吸引力を生じる界面と制動のために押し付けが行われる界面とが同じ界面であるため、吸引力を押し付ける力として直に変換することができ、その結果、強い制動力を得ることができる。
【００１４】
（３）本発明の電磁ブレーキ装置において、ブレーキ作動状態としたとき、磁気回路上のアーマチュアの第２当接面がハブと必ず接するか、又は、アーマチュアの第３当接面がステータ磁路部材と必ず接することとなるため、特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置のように第２フランジ部９３２の両側にエアギャップ９ａ，９ｂを設けた場合に比べ、磁気回路上の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、通過する磁束が大きくなって強い吸引力を生じ、その結果、強い制動力を得ることができる。
【００１５】
（４）本発明の電磁ブレーキ装置において、アーマチュアは、ハブとステータとの間に配置され、ハブとステータとの間を回転軸と平行な方向に沿って移動可能に構成されている。そして、ブレーキ作動状態としたとき、磁気回路上のアーマチュアの第２当接面がハブに押し付けられるか、又は、アーマチュアの第３当接面がステータ磁路部材に押し付けられながら接するよう構成されている。
換言すると、本発明の電磁ブレーキ装置におけるアーマチュアの可動範囲においては、特段、アーマチュアの動きを規制するものは無い。このため、制動のために押し付けられる面が多少摩耗したとしても、特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置のように押し付けの力が弱くなることはなく、依然として強い制動力を得ることができる。
【００１６】
［２］本発明の［１］に記載の電磁ブレーキ装置においては、前記ステータ磁路部材と一体となったガイド部材（ボス、ガイドレール等）を更に備え、前記内周ヨーク又は前記外周ヨークにおいて被ガイド部（ボス孔等）が設けられ、前記ガイド部材及び前記被ガイド部が係合して互いに案内をすることにより、前記アーマチュアが前記ハブと前記ステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能となっており、前記第１当接面及び前記第２当接面が当接することで前記回転部を制動するよう構成されている、ことが好ましい。
【００１７】
このような構成とすることにより、アーマチュアをガイド部材に沿って円滑に移動させることができる。また、このような構成とすることにより、アーマチュアはステータに属することとなり、逆に回転体側（いわゆるロータ側）を軽量化することができるため、比較的弱いトルクでも制動でき、効率よく制動することができる。
【００１８】
［３］本発明の［１］に記載の電磁ブレーキ装置においては、前記ハブと一体となったガイド部材（ボス、ガイドレール等）を更に備え、前記内周ヨーク又は前記外周ヨークにおいて被ガイド部（ボス孔等）が設けられ、前記ガイド部材及び前記被ガイド部が係合して互いに案内をすることにより、前記アーマチュアが前記ハブと前記ステータとの間を前記回転軸と平行な方向に沿って移動可能となっており、前記第３当接面及び前記第４当接面が当接することで前記回転部を制動するよう構成されている、ことが好ましい。
【００１９】
このような構成とすることにより、アーマチュアをガイド部材に沿って円滑に移動させることができる。また、このような構成とすることにより、アーマチュアはロータに属することとなり、逆にステータの構造を簡略化することができる。
【００２０】
［４］本発明の電磁ブレーキ装置においては、前記回転部の制動に資する前記第１当接面又は前記第４当接面の前記径方向の寸法の中心と、前記永久磁石の前記径方向の厚みの中心と、が同一の位置となるように構成されている、ことが好ましい。
【００２１】
第１当接面又は第４当接面は、起磁力の発生源たる永久磁石を含むアーマチュアに最も接近している面である。したがって、第１当接面又は第４当接面の径方向の寸法の中心と、永久磁石の径方向の厚みの中心と、が同一の位置となるように構成することにより、永久磁石のＮ極から発生した磁力線と、Ｓ極に戻る磁力線とが、ほぼ均等の本数で最も近いところを通ることとなる。逆の言い方をすると、Ｎ極の側のみ磁力線が極端に多くＳ極の側は磁力線が少ないといった偏りが少なくなる。
これにより、全体としてハブとアーマチュアとの間の吸引力、アーマチュアとステータ磁路部材との間の吸引力を最大とすることができる。また、永久磁石の径方向の外側と内側とで制動に資する当接面における摩擦の偏りが少なくなり、強い制動力を維持することができる。
【００２２】
［５］本発明の電磁ブレーキ装置においては、前記回転部の制動に資する前記第１当接面又は前記第４当接面は、前記ハブ又は前記ステータ磁路部材が占有する領域のうち前記回転軸から遠い領域に設けられている、ことが好ましい。
【００２３】
このように、回転部の制動に資する当接面（第１当接面又は第４当接面）が回転軸から遠くなっているため、大きな制動トルクを得ることができ、強い制動力を得ることができる。
【００２４】
［６］本発明の電磁ブレーキ装置においては、前記フランジ部又は前記ステータ磁路部材には、前記回転軸と平行な方向に沿って視たときに、他の部分よりも高い底上げ部を有しており、前記底上げ部の上面をもって、前記第１当接面又は前記第４当接面をなしている、ことが好ましい。
【００２５】
このように底上げ部を有するため、回転部の制動に資する当接面（第１当接面又は第４当接面）に少々の摩耗があったとしたとしても、少なくとも他の部分と底上げ部の上面との間の段差が存在する間は、底上げ部の上面が当接することとなり、長期間に渡り強い制動力を維持することができる。
【００２６】
［７］本発明の電磁ブレーキ装置においては、前記フランジ部又は前記ステータ磁路部材における前記底上げ部の前記上面と前記他の部分との高さの差をＳＴＰとし、前記回転部の制動に資する、前記第１当接面及び前記第２当接面の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧＦ、又は、前記第３当接面及び前記第４当接面の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧ’Ｆとすると、ＡＧＦ＜ＳＴＰ  又は  ＡＧ’Ｆ＜ＳＴＰ  の関係となるように構成されている、ことが好ましい。
【００２７】
このように、非制動時のエアギャップＡＧＦ，ＡＧ’Ｆを小さくして磁気回路上の磁気抵抗を低減し強い吸引力を持たせることと、底上げ部の上面と他の部分との高さの差であるＳＴＰを大きくして将来の摩耗に対するマージンを大きく確保することの両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の斜視図である。
【図２】実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１を図１の矢印Ａの方向に垂直な断面で切断したときのａ−ａ断面図である。
【図３】実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１を、図２（ｂ）の破線で囲まれた領域Ｃについて拡大した要部拡大断面図である
【図４】実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路（但し、非励磁状態）を示す図である。
【図５】実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の動作を説明するために示す図である。
【図６】実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２を説明するための図である。
【図７】比較例に係る電磁ブレーキ装置と実施例に係る電磁ブレーキ装置とを表を用いて比較説明するために示す図である。
【図８】変形例に係るハブ１２０ａ，１２０ｂを示す要部拡大断面図である。
【図９】特許文献２に記載された電磁ブレーキ装置９００の構成を示す図である
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の電磁ブレーキ装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、各図面は、各実施形態の一例を示すものでありこれに限定されるものではない。また各図面は、一部をデフォルメした模式図であり必ずしも実際の寸法を厳密に反映したものではない。
【００３０】
［実施形態１］
１．実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の構成
図１は、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の斜視図である。図１（ａ）は電磁ブレーキ装置１の外観を示す図であり、図１（ｂ）は電磁ブレーキ装置１を回転軸ＡＸに沿って分解したときの図である。図１においてリード線２２６（後述）の表示は省略している。
【００３１】
（１）電磁ブレーキ装置１の概要
実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１は、図示しない被制動対象（モータ，各種の車等）の回転部（モータシャフト，車輪等）の動きを制動する電磁ブレーキ装置であって、電磁石となる励磁コイル２２０に流す電流の方向を瞬時に切り替えて流すだけで、ブレーキの作動・非作動を切り替えて自己保持することができるブレーキ装置である。
図１（ａ）に示すように、電磁ブレーキ装置１は、ハブ１２０、ステータ２００及びアーマチュア３００を備えている。なお、シャフト１１０は必ずしも電磁ブレーキ装置１の必須構成要素ではないが（勿論構成要素に含めてもよい）、理解容易とするため他の構成要素と併せて図示している。
ハブ１２０は、何等かの形で被制動対象の回転部に接続される。ステータ２００は、何等かの形で被制動対象の固定部に固定される。ここでの接続・固定は、直接的に行う接続・固定であっても、別部品を介して間接的に行う接続・固定であっても構わない。
電磁ブレーキ装置１を使用する際には、被制動対象の固定部とステータ２００とを互いに固定する。その上で、被制動対象の回転部をハブ１２０に接続する。被制動対象の回転部とハブ１２０との接続は、例えば、被制動対象の一部であるシャフト（例えばモータシャフト等）をハブ１２０の空洞（後述する）に挿入し、ねじ穴１２３を通じてボルトねじ（図示を省略）で固定することによって行ってもよい。また、図１（ａ）のように電磁ブレーキ装置１に予めシャフト１１０がハブ１２０に嵌装されている場合には、カップリング等で被制動対象の回転部と当該シャフト１１０とを連結してもよい。上記のように被制動対象に接続・固定した上で、外部からリード線２２６を通じて励磁コイル２２０に所定の電流を通電することによりアーマチュア３００を動かし、これにより回転部の制動／非制動の切り替えを行うことができる。
【００３２】
（２）ハブ１２０
図１（ｂ）に示すように、ハブ１２０は、回転軸ＡＸの側から該回転軸ＡＸに垂直な径方向ＲＤに突出したフランジ部１２４を有している。ハブ１２０の具体的な構成例としては、回転軸ＡＸに沿って空洞が形成された略筒状の筒状胴部１２２を形成し、この筒状胴部１２２の外周付近より径方向ＲＤに向けて突出するフランジ部１２４を設けることによってハブ１２０を構成してもよい。
ハブ１２０のうち少なくともフランジ部１２４は、軟磁性体からなっている。
筒状胴部１２２の空洞側の内壁１２１は、図示したような円弧の形状を有する内周壁であってもよいが、角を有する形状の壁であってもよい。筒状胴部１２２にはねじ穴１２３が形成されている。
シャフト１１０は、筒状胴部１２２の空洞側に嵌装されており、ねじ穴１２３を通じてボルトねじ等によりハブ１２０に固定されている。シャフト１１０は、回転軸ＡＸを中心に回転が可能となっており、被制動対象の回転部とハブ１２０との間の回転力・制動力を伝達する。
【００３３】
図２は、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１を図１（ａ）の矢印Ａの方向に垂直な断面で切断したときのａ−ａ断面図である。図２（ａ）はブレーキ作動状態の様子を示し、図２（ｂ）はブレーキ非作動状態の様子を示している。図２（ｃ）は図２（ａ）の破線で囲まれた領域Ｂの要部拡大断面図である。図２（ｄ）は図２（ｂ）の破線で囲まれた領域Ｃの要部拡大断面図である。
【００３４】
ハブ１２０はシャフト１１０等と共にロータ１００（回転体ともいう）を構成し、ステータ２００（固定体ともいう）に対し相対的に回転可能となっている。具体的には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ステータ２００とシャフト１１０とがボールベアリング４００によって接続されている。このためロータ１００はステータ２００に対して回転可能となっている。なお、図２において符号４１０はボールベアリングの内輪、符号４２０はボールベアリングの外輪、符号４３０はボールを示している。
【００３５】
（３）ステータ２００
ステータ２００は、図２に示すように、大まかに捉えると励磁コイル２２０及びステータ磁路部材２６０を含んでいる。
励磁コイル２２０は、外部からリード線２２６によって所定の電流を供給し通電することにより、磁気回路を形成する部材（ステータ磁路部材２６０、内周ヨーク３１０、外周ヨーク３２０、ハブ１２０、ガイド部材２３０等。詳細は後述する。）を励磁する。
励磁コイル２２０は、コイルホルダ２２２を用いて当該コイルホルダ２２２のレールに沿って電線を、回転軸ＡＸを中心に巻回することによって得てもよい。コイルホルダ２２２は外観が扁平したボビン形状をなした絶縁材からなる《符号２２２は図２（ｃ）及び図２（ｄ）を参照》。
ステータ磁路部材２６０は、ステータ２００側の磁気回路（「第２の磁気回路」、詳細は後述する）の一部を構成する部材である。ここでは、図２のようにケース２４０とステータ基体２１０とを併せてステータ磁路部材２６０を構成する。なお、ステータ基体２１０及びケース２４０は軟磁性体からなる。ケース２４０は、磁路部材として機能すると共に、電磁ブレーキ装置１の一部を覆ってケーシングとしても機能する。
ステータ磁路部材２６０は、例えば図２のように回転軸ＡＸを含む平面で切断した面を視るようにして断面視したとき、励磁コイル２２０を取り囲むような略Ｕの字形をなしている。ステータ磁路部材２６０は、その一端の端面２６０ａ及び他端の端面２６０ｂがアーマチュア３００に面するようにして配置されている《各符号は図２（ｃ）を参照》。
ここで、ステータ磁路部材２６０の断面形状が「略Ｕの字形」というのは、一端の端面２６０ａ及び他端の端面２６０ｂがアーマチュア３００に面しており、且つ、一端の端面２６０ａと他端の端面２６０ｂの間を結ぶ磁路部材の部分（図面では右側の方）は特段のエアギャップもなく閉じて連続しているという意味での「略Ｕの字形」であり、この限りにおいては略Ｃの字形や略くの字形に近いものもここでいう「略Ｕの字形」に含まれる。
【００３６】
なお、ステータ２００の組立は図１（ｂ）が詳しい。励磁コイル２２０を保持しているコイルホルダ２２２をステータ基体２１０に嵌め込んでサブ組をし、当該サブ組したコイルホルダ２２２及びステータ基体２１０の外側から被せるようにしてケース２４０を嵌め込むことにより、ステータ２００の組立を行うことができる。このとき、ステータ基体２１０とケース２４０とはケース２４０の内周面２４２で接続され、連続的に閉じた磁路部材（後述する「第２の磁気回路」の一部）が構成される。
【００３７】
（４）ガイド部材２３０
実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１は、ステータ磁路部材２６０と一体となったガイド部材２３０を更に備えている。つまり、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１においては、ステータ２００（固定体）に属する形でガイド部材２３０が設けられている。
ガイド部材２３０は、アーマチュア３００に設けられた被ガイド部３１４（詳細は後述）と係合して、アーマチュア３００の移動を案内する。
ガイド部材２３０は、ボス状のもの、ガイドレール状のもの等で構成することができる。ここでは、ピン２３２を用いてボス状のガイド部材２３０を構成している。ピン２３２は、その一端側がステータ基体２１０に設けられたピン固定穴２１４に圧入されており、ステータ基体２１０に固定されている。ピン２３２の他端側の残余はステータ基体２１０のアーマチュア３００側の面から突出しており、かかる突出した部分によって「ボス」を構成している。このガイド部材２３０としてのボスは、その長手方向が回転軸ＡＸと平行となるようにして配置されている《各符号は主に図２（ｄ）を参照》。
このボス状のピン２３２はステータ基体２１０に複数本配置されていることが好ましく、さらには３本配置されていることがより好ましい。配置数が３本であることにより、３本より多い場合のようにピン２３２と被ガイド部３１４の間の摩擦やガタの影響を受けることも少なく、また、２本以下の場合のように励磁による吸引力が偏ってアーマチュア３００に伝達することもなく、円滑且つ満遍なくアーマチュア３００を案内することができる《図１（ｂ）参照》。
なお、ガイド部材２３０は軟磁性体であっても、そうでなくても、どちらでも構わない。
【００３８】
（５）アーマチュア３００
アーマチュア３００は電磁力の影響を受けて動く可動部分をいう。アーマチュア３００は、ハブ１２０とステータ２００との間に配置され、ハブ１２０とステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されている。
【００３９】
アーマチュア３００は、内周ヨーク３１０、永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０を含み、回転軸ＡＸの側（内側）から径方向ＲＤに向かって互いに隣接しながら内周ヨーク３１０、永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の順番で積層するようにして構成されている。
なお、本明細書では、アーマチュア３００におけるハブ１２０と対向する側を「一端側」と定義し、ステータ磁路部材２６０と対向する側を「他端側」と定義する。
【００４０】
内周ヨーク３１０は、環状をなした軟磁性体からなり、ガイド部材２３０と係合するように被ガイド部３１４（ここではボス孔）が３箇所設けられている《符号３１４は図１（ｂ）及び図２（ｄ）参照》。
これにより、ガイド部材２３０及び被ガイド部３１４が係合して互いに案内をすることにより、アーマチュア３００がハブ１２０とステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能となっている。
外周ヨーク３２０は、内周ヨーク３１０よりも径の大きな環状をなした軟磁性体からなる。外周ヨーク３２０の外周面は、ハブ１２０の外周面及びステータ磁路部材２６０の外周面と同一面を形成するような位置に配置されているが、ハブ１２０の外周面及びステータ磁路部材２６０の外周面よりも内側（回転軸ＡＸに近い側）の位置に配置してもよい。
【００４１】
永久磁石３３０は、該永久磁石３３０が有する正の磁極（Ｎ極）及び負の磁極（Ｓ極）を互いに結ぶ磁軸が、内周ヨーク３１０、永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の積層方向と一致するようにして配置されている。例えば、永久磁石３３０は、径方向ＲＤの側（外側）に正の磁極（Ｎ極）が出現し、回転軸ＡＸの側（内側）に負の磁極（Ｓ極）が出現するようにして配置されている。なお、正の磁極及び負の磁極は、後述する励磁コイル２２０への通電の制御を整合させるのであれば、上記と逆に配置しても構わない。
永久磁石３３０としては、連続的な円環状のもので、例えば外周側をＮ極、内周側をＳ極となるように着磁したいわゆる内外周単極のものを採用することができる。
ただ、円環を複数分割した形状の個別の永久磁石を複数組み合わせて「永久磁石３３０」として構成することが好ましい。連続的な円環状の永久磁石を製造するよりも、個別の永久磁石を製造する方が成形、着磁等の点で容易だからである。例えば、一周３６０°の円環を８分割した形状であって中心角にして４５°の円弧状の個別の永久磁石を、８個連結して「永久磁石３３０」を構成してもよい。
【００４２】
回転軸ＡＸ方向において、永久磁石３３０の厚みはアーマチュア３００の厚みと同じとしてもよい（後述する図６の例ではそのようになっている）。
また、図２に示すように、永久磁石３３０の厚みをアーマチュア３００の厚みよりも小さくしてもよい。この場合、永久磁石３３０のアーマチュア３００における位置（回転軸に沿ってみたときの位置）は、ステータ磁路部材２６０の側に偏在させることが好ましい。
なお、永久磁石３３０で埋めきれない空間は非磁性材料からなるスペーサ３４０で埋めてもよい。
【００４３】
（６）アーマチュア３００とハブ１２０・ステータ磁路部材２６０との接触面
アーマチュア３００は、ハブ１２０とステータ２００（ステータ磁路部材２６０）との間を行き来しながら、それらのいずれかと当接して、当接の際の押し当ての力により得られる当接面同士の摩擦抵抗により回転体の制動をする。以下に、かかる当接面について説明をする。
本明細書においては、ハブ１２０におけるアーマチュア３００側の当接面を「第１当接面」、アーマチュア３００におけるハブ１２０側の当接面を「第２当接面」及びステータ磁路部材２６０側の当接面を「第３当接面」、並びに、ステータ磁路部材２６０におけるアーマチュア３００側の当接面を「第４当接面」と定義する。
図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、ハブ１２０は、フランジ部１２４において、アーマチュア３００に対向する位置に第１当接面１３０を有している。アーマチュア３００は、第１当接面１３０と対向する位置に内周ヨーク３１０及び外周ヨーク３２０のそれぞれの一端側の端面３１０ａ，３２０ａによって構成された第２当接面３５０を有しており、且つ、ステータ磁路部材２６０と対向する位置に内周ヨーク３１０及び外周ヨーク３２０のそれぞれの他端側の端面３１０ｂ，３２０ｂによって構成された第３当接面３６０を有している。ステータ磁路部材２６０は、第３当接面３６０と対向する位置にステータ磁路部材２６０の一端の端面２６０ａ及び他端の端面２６０ｂによって構成された第４当接面２７０を有している。
これら第１当接面１３０、第２当接面３５０、第３当接面３６０及び第４当接面２７０は、回転軸ＡＸに対し垂直の関係になっている。別言すると、これらの当接面は、内周ヨーク、永久磁石及び外周ヨークの積層方向と平行の関係になっている。なおここでの「垂直」「平行」とは、厳密な意味での「垂直」「平行」の他に、実用的な範囲で電磁ブレーキ装置１が作用・効果を奏する程度に概略垂直・概略平行な場合もこれに含まれる。
また、第２当接面３５０は、内周ヨーク３１０及び外周ヨーク３２０のそれぞれの一端側の端面３１０ａ，３２０ａが同一平面（いわば面一）として形成されていることを想定して説明しているが、端面３１０ａ，３２０ａの間に若干の段差があっても構わない。これは、第３当接面３６０及び第４当接面２７０においても同様である。
【００４４】
ブレーキ作動状態（回転部の制動）のときには、一方で第１当接面１３０及び第２当接面３５０が互いに当接する状態となってハブ１２０が制動され、他方で第３当接面３６０及び第４当接面２７０の間はエアギャップＡＧＢが生じている《図２（ａ）参照》。
ブレーキ非作動状態（回転部の開放）のときには、一方で第１当接面１３０及び第２当接面３５０の間でエアギャップＡＧＦが生じてハブ１２０の回転が解放され、他方で第３当接面３６０及び第４当接面２７０が互いに当接する状態となっている《図２（ｂ）参照》。
なお、図２等では説明のためにデフォルメしてエアギャップを比較的大きく描いているが、これらのエアギャップにも磁束が通過するものとして以下も説明を続ける。
【００４５】
実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１は、励磁コイル２２０に所定の電流を通電することにより、アーマチュア３００が所定の方向に移動して、第１当接面１３０及び第２当接面３５０が互いに当接する状態となるか、又は、第３当接面３６０及び第４当接面２７０が互いに当接する状態となるように構成されている。
【００４６】
（７）電磁ブレーキ装置１のその他の特徴
図３は、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１を、図２（ｂ）の破線で囲まれた領域Ｃについて拡大した要部拡大断面図である。
電磁ブレーキ装置１は、図３に示すように、回転部の制動に資する第１当接面１３０又は第４当接面２７０（実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１では第１当接面１３０）の径方向の寸法の中心と、永久磁石３３０の径方向の厚みの中心と、が図３のＤで示される同一の位置となるように構成されている。
【００４７】
また、回転部の制動に資する第１当接面１３０（又は第４当接面２７０）は、ハブ１２０（又はステータ磁路部材２６０）が占有する領域のうち回転軸ＡＸから遠い領域に設けられている（但し、括弧内は後述する実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２の場合）。実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１を例に換言すると、第１当接面１３０は、ハブ１２０のうち回転軸ＡＸ寄りの内側の位置ではなく、径方向ＲＤの回転軸ＡＸからみて遠い外側の位置に設けられている。さらに、第１当接面１３０は、ハブ１２０のうち回転軸ＡＸから遠い位置（外周端）を起点に回転軸ＡＸ寄りにかけて形成されていることが好ましい。
【００４８】
また、フランジ部１２４（又はステータ磁路部材２６０）には、回転軸ＡＸと平行な方向に沿って視たときに、他の部分よりも高い底上げ部１２６を有している。かかる底上げ部１２６の上面（外端側面）１２６ａをもって、第１当接面１３０（又は第４当接面２７０’）をなしている（但し、括弧内は後述する実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２の場合）。
【００４９】
さらに、図３の矢印Ｅに沿って視たときのフランジ部１２４（又はステータ磁路部材２６０）における底上げ部１２６の上面１２６ａと他の部分との高さの差をＳＴＰとする。
同様に視たときの、回転部の制動に資する、第１当接面１３０及び第２当接面３５０の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧＦとするとＡＧＦ＜ＳＴＰ（又は、第３当接面３６０’及び第４当接面２７０’の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧ’ＦとするとＡＧ’Ｆ＜ＳＴＰ）の関係となるように構成されている（但し、括弧内は後述する実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２の場合）。
【００５０】
２．実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の作用
（１）等価な磁気回路
図４は、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路（但し、非励磁状態）を示す図である。
電磁ブレーキ装置１はこれまで述べたような構成を採っているため、起磁力源である永久磁石３３０を起点として永久磁石３３０のＮ極、外周ヨーク３２０、外周ヨークによる第２当接面３５０、ハブ１２０の第１当接面１３０、ハブ１２０、ハブ１２０の第１当接面１３０、内周ヨーク３１０による第２当接面３５０、内周ヨーク３１０及び永久磁石３３０のＳ極の経路で「第１の磁気回路」を構成している。なお、永久磁石３３０の起磁力をＦｍｇとし、第１の磁気回路の磁気抵抗をＲｒとし、第１の磁気回路を通過する磁束をΦｒとする（図２〜図４を参照）。
同様に、起磁力源である永久磁石３３０を起点として永久磁石３３０のＮ極、外周ヨーク３２０、外周ヨーク３２０による第３当接面３６０、ステータ磁路部材２６０の一端の端面２６０ａによる第４当接面２７０、ステータ磁路部材２６０、ステータ磁路部材２６０の他端の端面２６０ｂによる第４当接面２７０、内周ヨーク３１０による第３当接面３６０、内周ヨーク３１０及び永久磁石３３０のＳ極の経路で「第２の磁気回路」を構成している。なお、永久磁石３３０の起磁力をＦｍｇとし、第２の磁気回路の磁気抵抗をＲｓとし、第２の磁気回路を通過する磁束をΦｓとする（図２〜図４を参照）。
またなお、ここでは永久磁石３３０において外周側にＮ極を内周側にＳ極を配置する場合を想定した説明としている。
【００５１】
参考までに、図１〜図３に例示した電磁ブレーキ装置１においては、永久磁石３３０を起点に実質的な磁路長を比較してみると、励磁コイル２２０が配置されているステータ側（第２の磁気回路）の磁路長よりも、ロータ側（第１の磁気回路）の磁路長の方が短くなっている。
【００５２】
（２）電磁ブレーキ装置１の動作
上記した磁気回路を念頭に、以下、電磁ブレーキ装置１の動作について説明する。
図５は、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の動作を説明するために示す図である。図５（ａ）、図５（ｃ）、図５（ｅ）及び図５（ｇ）は第１フェーズ〜第４フェーズにそれぞれ対応した要部拡大断面図である。リード線２２６の表示は省略している。励磁コイル２２０を構成する各電線は、電流を通電していない状態は白抜きの丸の表示とし、紙面手前側から紙面裏側の方向に電流（紙面裏側への電流）を通電している状態は丸の中にＸを書き入れた表示とし、紙面裏側から紙面手前側の方向に電流（紙面手前側への電流）を通電している状態は丸の中に点を書き入れた表示としている。また、図５（ｂ）、図５（ｄ）、図５（ｆ）及び図５（ｈ）は、第１フェーズ〜第４フェーズにそれぞれ対応した磁気回路の図である。これらの各図において、磁力線（磁束）の一部を実線及び点線で模式的に示しており、また、点線については励磁コイル２２０による磁力線（磁束）の増加分を示している。
【００５３】
（２−１）ブレーキ作動モードからブレーキ非作動モードへの切り替え
（ａ）第１フェーズ《図５（ａ）及び図５（ｂ）参照》
第１フェーズは、安定的にブレーキ作動状態を維持しているモード（ブレーキ作動モード）である。
一般に、磁気回路においてエアギャップが小さいほどアーマチュアに働く吸引力も大きいことが知られている。エアギャップが小さいと磁気抵抗が小さくなり、これに伴いエアギャップ付近を通過する磁束が大きくなって吸引力が増すからである。
第１フェーズにおいて、ハブ１２０（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップは０（ゼロ）である。一方、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップはＡＧＢである。
このときの第１の磁気回路の磁気抵抗ＲｒＢと第２の磁気回路の磁気抵抗ＲｓＢとの関係は、ＲｒＢ＜＜ＲｓＢとなる。このため、永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第１の磁気回路を通過する。このときの第１の磁気回路を通過する磁束をΦ１とする。一方で、第２の磁気回路を通過する磁束は０（ゼロ）である。なお、厳密にみれば第２の磁気回路を通過する磁束は完全に０（ゼロ）とまで言えないが、ここでは便宜上０（ゼロ）として扱いながら図５を図示し以下の説明を続ける。また第１の磁気回路の磁束が０（ゼロ）の場合も同様とする。
このようにして、第１フェーズにおいては、アーマチュア３００〜ステータ磁路部材２６０間の吸引力はほぼ０（ゼロ）である一方、ハブ１２０〜アーマチュア３００間には強い吸引力が生じている。このため、励磁コイル２２０に電流を通電しなくとも、安定的にハブ１２０（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間の当接状態は保持され、回転体を制動し、ブレーキ作動状態を維持することができる。
【００５４】
（ｂ）第２フェーズ《図５（ｃ）及び図５（ｄ）参照》
ブレーキ作動モードにある電磁ブレーキ装置１に対して、励磁コイル２２０に紙面裏側への所定量の電流を通電すると、励磁コイル２２０は電磁石となり起磁力Ｆｃを発生する。このため、かかる起磁力Ｆｃにより第１の磁気回路及び第２の磁気回路には追加的な磁束Φ３が生じる。
｜Φ３｜≒｜Φ１｜の関係となるように励磁コイル２２０に通電する電流を設定すると、第１の磁気回路を通過する磁束Φｒ（例えば第１当接面１３０及び第２当接面３５０を通過する磁束Φｒ）は、永久磁石３３０による磁束Φ１と励磁コイル２２０による磁束Φ３とによって相殺されて、実質的に０（ゼロ）となる。
そうすると、実質的には、永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第２の磁気回路を通過することとなる。このため、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップＡＧＢを通過する磁束は相対的に大きなものとなり、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間で吸引力を生じる。このようにして、アーマチュア３００がステータ磁路部材２６０側に移動することとなる（第３フェーズへの移行）。
【００５５】
（ｃ）第３フェーズ《図５（ｅ）及び図５（ｆ）参照》
第２フェーズによって励磁された電磁ブレーキ装置１は、アーマチュア３００の両側における吸引力のバランスが変わり、アーマチュア３００がステータ磁路部材２６０側に移動する。すると、図５（ｅ）及び図５（ｆ）に示すように、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップは０（ゼロ）となり、ハブ１２０（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップはＡＧＦとなる。
このときの第１の磁気回路の磁気抵抗ＲｒＦと第２の磁気回路の磁気抵抗ＲｓＦとの関係は、ＲｒＦ＞＞ＲｓＦとなる。このため、永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第２の磁気回路を通過する。このときの第２の磁気回路を通過する磁束をΦ２とする。一方で、第１の磁気回路を通過する磁束は０（ゼロ）である。
このようにして、第３フェーズにおいては、ハブ１２０〜アーマチュア３００間の吸引力はほぼ０（ゼロ）である一方、アーマチュア３００〜ステータ磁路部材２６０間には強い吸引力が生じている。このため、励磁コイル２２０に電流を通電しなくとも、安定的にアーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間の当接状態は保持され、回転体を開放し、ブレーキ非作動状態を維持することができる。
【００５６】
以上説明したように第１フェーズ、第２フェーズ及び第３フェーズの順にフェーズを変えることにより、ブレーキ作動モードからブレーキ非作動モードに切り替えることができる。
【００５７】
（２−２）ブレーキ非作動モードからブレーキ作動モードへの切り替え
ブレーキ非作動モードからブレーキ作動モードへ切り替える場合は、上記（２−１）と逆の動作をする。
（ａ）第３フェーズ《図５（ｅ）及び図５（ｆ）参照》
上記（２−１）（ｃ）で行った説明と同様のため詳しい説明は省略するが、第３フェーズにおいては安定的にブレーキ非作動状態を維持している。
【００５８】
（ｂ）第４フェーズ《図５（ｇ）及び図５（ｈ）参照》
ブレーキ非作動モードにある電磁ブレーキ装置１に対して、励磁コイル２２０に紙面手前側への所定量の電流を通電すると、励磁コイル２２０は電磁石となり起磁力Ｆｃ’を発生する。このため、かかる起磁力Ｆｃ’により第１の磁気回路及び第２の磁気回路には追加的な磁束Φ４が生じる。
｜Φ４｜≒｜Φ２｜の関係となるように励磁コイル２２０に通電する電流を設定すると、第２の磁気回路を通過する磁束Φｓ（例えば第３当接面３６０及び第４当接面２７０を通過する磁束Φｓ）は、永久磁石３３０による磁束Φ２と励磁コイル２２０による磁束Φ４とによって相殺されて、実質的に０（ゼロ）となる。
そうすると、実質的には、永久磁石３３０から発した磁束の殆どが第１の磁気回路を通過することとなる。このため、ハブ１２０（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップＡＧＦを通過する磁束は相対的に大きなものとなり、ハブ１２０（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間で吸引力を生じる。このようにして、アーマチュア３００がハブ１２０側に移動することとなる（第１フェーズへの移行）。
【００５９】
（ｃ）第１フェーズ《図５（ａ）及び図５（ｂ）参照》
第４フェーズによって励磁された電磁ブレーキ装置１は、アーマチュア３００の両側における吸引力のバランスが変わり、アーマチュア３００がハブ１２０側に移動する。すると、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ハブ１２０（第１当接面）〜アーマチュア３００（第２当接面）間のエアギャップは０（ゼロ）となり、アーマチュア３００（第３当接面）〜ステータ磁路部材２６０（第４当接面）間のエアギャップはＡＧＢとなる。
このようにして、第１フェーズにおいては安定的にブレーキ作動状態を維持することができる《詳しい説明は上記（２−１）（ａ）を援用する。》。
【００６０】
以上説明したように第３フェーズ、第４フェーズ及び第１フェーズの順にフェーズを変えることにより、ブレーキ作動モードからブレーキ非作動モードに切り替えることができる。
【００６１】
なお、上記からも理解できるように、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１は、励磁コイル２２０に電流を通電しなくとも、永久磁石３３０による吸引力のみでブレーキ作動モード及びブレーキ非作動モードを安定的に維持できるため、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１を「自己保持型」の電磁ブレーキ装置として提供することができる。
【００６２】
３．実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１の効果
（１）実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１は、電磁石となる励磁コイル２２０に流す電流の方向を瞬時に切り替えて流すだけで、ブレーキの作動・非作動を切り替えて自己保持することができる。
実施形態１の電磁ブレーキ装置１において、アーマチュア３００は、ハブ１２０とステータ２００との間に配置され、ハブ１２０とステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されている。また、アーマチュア３００自体は、回転軸ＡＸの側から径方向ＲＤに向かって互いに隣接しながら内周ヨーク３１０、永久磁石３３０及び外周ヨーク３２０の順番で積層するようにして構成されている。ここでの永久磁石３３０は、磁軸が上記積層方向と一致するようにして配置されている。
さらに、ハブ１２０、アーマチュア３００及びステータ２００（ステータ磁路部材２６０）との接触に関しては、上記した第１当接面１３０、第２当接面３５０、第３当接面３６０及び第４当接面２７０を有している。電磁ブレーキ装置１はこのような構成を採っているため、永久磁石３３０を起点とした上記「第１の磁気回路」及び上記「第２の磁気回路」を構成している。
このため、一旦、ハブ１２０の第１当接面１３０及びアーマチュア３００の第２当接面３５０が互いに当接する状態となるか、又は、アーマチュア３００の第３当接面３６０及びステータ磁路部材２６０の第４当接面２７０が互いに当接する状態となったならば、仮に励磁コイル２２０への通電を切ったとしても、永久磁石３３０を起磁力（Ｆｍｇ）とする吸引力が、第１の磁気回路を通じて第１当接面１３０及び第２当接面３５０を介してアーマチュア３００からハブ１２０に働き続ける、又は、第２の磁気回路を通じて第３当接面３６０及び第４当接面２７０を介してアーマチュア３００からステータ磁路部材２６０に働き続けることとなる。つまり、一旦、アーマチュア３００がハブ１２０側に引き寄せられる、又は、アーマチュア３００がステータ磁路部材２６０側に引き寄せられると、仮に励磁コイル２２０への通電を切ったとしてもその状態を維持することができる。
したがって、本発明によれば自己保持型の省電力な電磁ブレーキ装置を得ることができる。
【００６３】
（２）例えば、アーマチュア３００の第２当接面３５０からハブ１２０の第１当接面１３０に押し付けを行って制動を行う態様の場合をもって説明すると、アーマチュア３００の押し付けを行い回転部分の制動に資する場所は、第１当接面１３０及び第２当接面３５０である。また、ブレーキの作動／非作動の状態切替に資する磁気回路上の場所も同様に第１当接面１３０及び第２当接面３５０の付近である。
したがって、電磁ブレーキ装置１によれば、吸引力を生じる界面と制動のために押し付けが行われる界面とが同じ界面であるため、吸引力を押し付ける力として直に変換することができ、その結果、強い制動力を得ることができる。
【００６４】
（３）電磁ブレーキ装置１において、ブレーキ作動状態としたとき磁気回路上のアーマチュア３００の第２当接面３５０がハブ１２０と必ず接する、又は、ブレーキ非作動状態としたときアーマチュア３００の第３当接面３６０がステータ磁路部材２６０と必ず接することとなるため、両側にエアギャップを設けなければならない場合に比べて磁気回路上の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、通過する磁束が大きくなって強い吸引力を生じ、その結果、ブレーキ作動状態のときに強い制動力を得ることができる。
【００６５】
（４）電磁ブレーキ装置１において、アーマチュア３００は、ハブ１２０とステータ２００との間に配置され、ハブ１２０とステータ２００との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能に構成されている。そして、ブレーキ作動状態としたとき、磁気回路上のアーマチュア３００の第２当接面３５０が、ハブ１２０に押し付けられながら接するよう構成されている。
換言すると、電磁ブレーキ装置１におけるアーマチュア３００の可動範囲においては、特段、アーマチュア３００の動きを規制するものは無い。このため、制動のために押し付けられる面が多少摩耗したとしても、従来の電磁ブレーキ装置のように押し付けの力が弱くなることはなく、依然として強い制動力を得ることができる。
【００６６】
（５）電磁ブレーキ装置１においては、ステータ磁路部材２６０と一体となったガイド部材２３０を更に備え、内周ヨーク３１０又は外周ヨーク３２０において被ガイド部３１４が設けられている。
このような構成とすることにより、アーマチュア３００をガイド部材２３０に沿って円滑に移動させることができる。また、このような構成とすることにより、アーマチュア３００はステータに属することとなり、逆に回転体側（いわゆるロータ側）を軽量化することができるため、比較的弱いトルクでも制動でき、効率よく制動することができる。
【００６７】
（６）電磁ブレーキ装置１においては、回転部の制動に資する第１当接面１３０の径方向ＲＤの寸法の中心と、永久磁石３３０の径方向ＲＤの厚みの中心と、が同一の位置となるように構成されている。
したがって、永久磁石３３０のＮ極から発生した磁力線と、Ｓ極に戻る磁力線とが、ほぼ均等の本数で最も近いところを通ることとなる。逆の言い方をすると、Ｎ極の側のみ磁力線が極端に多くＳ極の側は磁力線が少ないといった偏りが少なくなる。
これにより、全体としてハブ１２０とアーマチュア３００との間の吸引力、アーマチュア３００とステータ磁路部材２６０との間の吸引力を最大とすることができる。また、永久磁石３３０の径方向ＲＤの外側と内側とで制動に資する当接面における摩擦の偏りが少なくなり、強い制動力を維持することができる。
【００６８】
（７）電磁ブレーキ装置１においては、回転部の制動に資する第１当接面１３０又は第４当接面２７０は、ハブ１２０又はステータ磁路部材２６０が占有する領域のうち回転軸ＡＸから遠い領域に設けられている。
このように構成することにより、大きな制動トルクを得ることができ、強い制動力を得ることができる。
【００６９】
（８）電磁ブレーキ装置１のフランジ部１２４においては、上記したような底上げ部１２６（段差）を有するため、回転部の制動に資する当接面（第１当接面１３０又は第４当接面２７０）に少々の摩耗があったとしたとしても、少なくとも他の部分と底上げ部１２６の上面との間の段差が存在する間は、底上げ部１２６の上面１２６ａが当接することとなり、長期間に渡り強い制動力を維持することができる。
【００７０】
（９）電磁ブレーキ装置１においては、フランジ部１２４又はステータ磁路部材２６０における底上げ部１２６の上面１２６ａと他の部分との高さの差をＳＴＰとし、回転部の制動に資する、第１当接面１３０及び第２当接面３５０の間の非制動時のエアギャップの距離をＡＧＦとすると、ＡＧＦ＜ＳＴＰの関係となるように構成されている。
このように、非制動時のエアギャップＡＧＦを小さくして磁気回路上の磁気抵抗を低減し強い吸引力を持たせることと、底上げ部の上面と他の部分との高さの差であるＳＴＰを大きくして将来の摩耗に対するマージンを大きく確保することの両立を図ることができる。
【００７１】
［実施形態２］  
図６は、実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２を説明するための図である。図６（ａ）はブレーキ作動状態（回転部の制動）の様子を示し、図６（ｂ）はブレーキ非作動状態（回転部の開放）の様子を示しており、それぞれの図は実施形態１を説明した図２（ａ）及び図２（ｂ）に対応している。図６において、実施形態１と同じ構成要素については、実施形態１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２は、基本的には実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１と同様の構成を有するが、アーマチュア３００’がロータ（回転体）側に属する点において実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１とは異なる。そこで、実施形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施形態１と共通する他の部分については、符号を付しての図示及びそれらの説明は省略する。
【００７３】
図６に示すように、実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２は、ハブ１２０と一体となったガイド部材２３０’を更に備えている。つまり、実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２においては、ロータ（回転体）に属する形でガイド部材２３０’が設けられている。
図６の例では、ピン２３２’を用いてボス状のガイド部材２３０’を構成している。ピン２３２’は、その一端側がハブ１２０’に設けられたピン固定穴（符号なし）に圧入されており、ハブ１２０’に固定されている。ピン２３２’の他端側の残余はハブ１２０’のアーマチュア３００’側の面から突出しており、かかる突出した部分によって「ボス」を構成している。このガイド部材２３０’としてのボスは、その長手方向が回転軸ＡＸと平行となるようにして配置されている。
一方、内周ヨーク３１０’又は外周ヨーク３２０’（図においては内周ヨーク３１０’）において被ガイド部３１４’（ボス孔等）が設けられている。
また、ガイド部材２３０’及び被ガイド部３１４’が係合して互いに案内をすることにより、アーマチュア３００’がハブ１２０’とステータ２００’との間を回転軸ＡＸと平行な方向に沿って移動可能となっている。第３当接面３６０’及び第４当接面２７０’が当接することで回転部を制動するよう構成されている、
【００７４】
このような実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２によれば、アーマチュア３００’をガイド部材２３０’に沿って円滑に移動させることができる。また、このような構成とすることにより、アーマチュア３００’はロータ（回転体）に属することとなり、逆にステータ１００’の構造を簡略化することができる。
【００７５】
なお、実施形態２に係る電磁ブレーキ装置２は、アーマチュア３００’がロータ（回転体）側に属する点以外の構成においては、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【００７６】
［実験例］
実験による評価の結果、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキ装置となったことを確認したので、以下説明する。
【００７７】
１．試料
特許文献１に記載された電磁ブレーキ装置と同様の原理による制御用ばねを用いた無励磁作動型の電磁ブレーキ装置（市販品）を「比較例に係る電磁ブレーキ装置」とした。
一方、実施形態１に係る電磁ブレーキ装置１と同様の構成による自己保持型の電磁ブレーキ装置を試作し、これを「実施例に係る電磁ブレーキ装置」とした。
【００７８】
２．比較例に係る電磁ブレーキ装置と実施例に係る電磁ブレーキ装置との比較結果
図７は、比較例に係る電磁ブレーキ装置と実施例に係る電磁ブレーキ装置とを表を用いて比較説明するために示す図である。
図７に示すように、外形寸法は概ね同様の大きさながら、回転部の動きを開放する状態（フリー状態）を得るための電力については「比較例に係る電磁ブレーキ装置」では、状態を保持している間は連続的に６．５Ｗの電力を必要とするのに対し、「実施例に係る電磁ブレーキ装置」は、回転部の動きを制動する状態から解放する状態（フリー状態）に移行するときのみ瞬間的に６．３Ｗを必要とするだけであった。
また、ブレーキが作動している状態で得られる制動トルクは、「実施例に係る電磁ブレーキ装置」によれば「比較例に係る電磁ブレーキ装置」と同等の０．５Ｎ・ｍであり、十分に強い制動力が得られることが確認された。
したがって、本発明による電磁ブレーキ装置によれば、省電力ながら強い制動力を得ることができる自己保持型の電磁ブレーキ装置となることが確認された。
【００７９】
［変形例］
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００８０】
（１）上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【００８１】
（２）各実施形態ではシャフト１１０及びハブ１２０，１２０’は別体とした構成又はシャフト１１０が無い構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、シャフト１１０とハブ１２０，１２０’とは一体的に成型されたものとして構成してもよい。
【００８２】
（３）図８は、変形例に係るハブ１２０ａ，１２０ｂを示す要部拡大断面図である。図８（ａ）は複数の階段状の段差を有する形状のフランジ部１２４ａを示し、図８（ｂ）はテーパー状のフランジ部１２４ｂを示す図である。
各実施形態ではフランジ部１２４又はステータ磁路部材２６０’に、他の部分よりも高い底上げ部１２６（段差）を有しており、底上げ部１２６の上面１２６ａをもって、第１当接面１３０又は第４当接面２７０’をなす構成を説明した。図１、図２及び図６では底上げ部１２６の段差が１段のメサ状の構成を例示した。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図８（ａ）に示すように、複数の階段状の段差を有する階段部１２７が形成されたフランジ部１２４ａとしてもよい。また、図８（ｂ）に示すように、径方向ＲＤの外側から回転軸ＡＸに向かうにつれてアーマチュア３００（図示を省略）から遠ざかるテーパー部１２８が形成されたフランジ部１２４ｂとしてもよい。このように構成することにより、摩耗の程度に応じて連続的に当接面を確保することができる。
【００８３】
（４）各実施形態において、底上げ部（段差）をハブ１２０側又はステータ磁路部材２６０’側に設ける構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、底上げ部（段差）をアーマチュア３００，３００’側に設けてもよい。
形成されていてもよい。
【００８４】
（５）各実施形態において、被ガイド部３１４，３１４’を内周ヨーク３１０，３１０’に設ける構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外周ヨーク３２０、３２０’において被ガイド部３１４，３１４’を設けてもよい。
【００８５】
（６）各実施形態において、制動に資する第１当接面１３０及び第２当接面３５０の間、又は、第３当接面３６０’及び第４当接面２７０’の間には、特段何も介装されていない構成を図において例示した。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、制動に資する第１当接面１３０及び第２当接面３５０の間、又は、第３当接面３６０’及び第４当接面２７０’の間には、摩擦材等の別の部材が介装されていてもよい。その場合の状態も、「第１当接面及び第２当接面が互いに当接する状態となるか、又は、第３当接面及び第４当接面が互いに当接する状態」と実質的に同じであり、摩擦材等の別の部材が介装されている構成も、本発明に係る電磁ブレーキ装置と均等物を構成する。
【符号の説明】
【００８６】
１，２，９００…電磁ブレーキ装置、ＡＧＢ，ＡＧＦ，ＡＧ’Ｂ，ＡＧ’Ｆ，９ａ，９ｂ…エアギャップ、９ｃ…クリアランス、１００…ロータ、１１０…シャフト、１２０，１２０’，１２０ａ，１２０ｂ，９１６…ハブ、１２１…（筒状胴部の）内壁、１２２…筒状胴部、１２３…ねじ穴、１２４，１２４ａ，１２４ｂ…フランジ部、１２６…底上げ部、１２６ａ…（底上げ部の）上面、１２７…階段部、１２８…テーパー部、１３０，１３０’…第１当接面、２００，２００'…ステータ、２１０…ステータ基体、２１４…ピン固定穴、２２０，９２２…励磁コイル、２２２…コイルホルダ、２２６…リード線、２３０，２３０’…ガイド部材、２３２，２３２’…ピン、２４０…ケース、２４２…（ケースの）内周面、２６０，２６０’，９６０…ステータ磁路部材、２６０ａ…（ステータ磁路部材の一端の）端面、２６０ｂ…（ステータ磁路部材の他端の）端面、２７０，２７０’…第４当接面、３００，３００’，９３０…アーマチュア、３１０，３１０’…内周ヨーク、３１０ａ…（内周ヨークの一端側の）端面、３１０ｂ…（内周ヨークの他端側の）端面、３１４，３１４’…被ガイド部、３２０，３２０’…外周ヨーク、３２０ａ…（外周ヨークの一端側の）端面、３２０ｂ…（外周ヨークの他端側の）端面、３３０，９３３…永久磁石、３４０…スペーサ、３５０，３５０’…第２当接面、３６０，３６０’…第３当接面、４００…ボールベアリング、９１３…摩擦材、９３１…第１フランジ部、９３１ａ…ブレーキ当接面、９３１ｂ…（第１フランジ部の）裏面、９３２…第２フランジ部、９３２ａ…（第２フランジ部の一方側の）面、９３２ｂ…（第２フランジ部の他方側の）面、９６１…（ステータ磁路部材の）一端、９６２…（ステータ磁路部材の）他端、９６３…（ステータ磁路部材の）外面
【図１】
2020133673.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020133673.tif 000009
【図８】
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【図９】
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