(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターヨーク及びインナーヨークを同軸二重円筒状に形成して静止体に固定し、前記アウターヨークと前記インナーヨークとの間の円筒状空隙部に電磁コイルを収容して電磁石組立体を構成し、リング状又はリングを周方向に所定の間隔で略円弧状に分割した形状の永久磁石を前記電磁石組立体内に設け、前記電磁石組立体と軸方向に対向するようにアーマチュアを前記電磁石組立体に対して接離可能に配置するとともに、該アーマチュアを、前記電磁石組立体の軸線上に挿通した、前記静止体から突出するように設けられた回転軸に一体的に設け、かつ該アーマチュアを前記電磁石組立体から引き離す方向に付勢する付勢手段を設け、前記永久磁石によって、前記電磁コイルが励磁されない状態では、前記アーマチュアを前記付勢手段の付勢力に抗して前記電磁石組立体に吸着させて前記回転軸の回転を制動するとともに、前記電磁コイルが励磁されると前記永久磁石の磁束を打ち消す磁束が発生し、前記付勢手段の付勢力により前記アーマチュアを吸着から解放して前記回転軸に対する制動を解除する無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、
前記アウターヨークの軸方向一端から径方向内側に突出するようにリング状の鍔部が設けられるとともに、前記インナーヨークの軸方向一端から径方向外側に突出するようにリング状の鍔部が設けられ、前記アウターヨークの鍔部又は前記インナーヨークの鍔部が直接、前記静止体に固定され、一方の鍔部に他方の鍔部と軸方向に対向させて凸部が設けられ、前記凸部により形成される凹部と前記他方の鍔部との間に、軸方向に着磁された前記永久磁石が配置され、前記凸部と前記他方の鍔部との間に非磁性体からなるギャップ材が設けられることを特徴とする無励磁作動型電磁ブレーキ。
【請求項２】
前記ギャップ材が銅又はステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１に記載の無励磁作動型電磁ブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無励磁作動型電磁ブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無励磁作動型電磁ブレーキとして特許文献１が知られている。同文献には、イン
ナーヨークの先端の磁極部に所定形状の切り欠き部を形成して、該インナーヨークとアウ
ターヨークとの間の磁気空隙部の部分を適正な体積となるように増大させる技術が開示さ
れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−１０８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、所定値の電流による励磁によりブレーキを非作動
の状態とするためには、アウターヨークとインナーヨークとの間に所定のギャップを設け
る必要がある。そのギャップの精度を保つためには、インナーヨーク及びアウターヨーク
の高い加工精度及び組立精度が求められていた。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑み、インナーヨーク及びアウターヨークの加工精度及び組
立精度に依存せずに、インナーヨークとアウターヨークとの間のギャップの精度を保つこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、アウターヨーク及びインナーヨークを同軸二重円筒状に形成して静止体に固定し、前記アウターヨークと前記インナーヨークとの間の円筒状空隙部に電磁コイルを収容して電磁石組立体を構成し、リング状又はリングを周方向に所定の間隔で略円弧状に分割した形状の永久磁石を前記電磁石組立体内に設け、前記電磁石組立体と軸方向に対向するようにアーマチュアを前記電磁石組立体に対して接離可能に配置するとともに、該アーマチュアを、前記電磁石組立体の軸線上に挿通した、前記静止体から突出するように設けられた回転軸に一体的に設け、かつ該アーマチュアを前記電磁石組立体から引き離す方向に付勢する付勢手段を設け、前記永久磁石によって、前記電磁コイルが励磁されない状態では、前記アーマチュアを前記付勢手段の付勢力に抗して前記電磁石組立体に吸着させて前記回転軸の回転を制動するとともに、前記電磁コイルが励磁されると前記永久磁石の磁束を打ち消す磁束が発生し、前記付勢手段の付勢力により前記アーマチュアを吸着から解放して前記回転軸に対する制動を解除する無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、前記アウターヨークの軸方向一端から径方向内側に突出するようにリング状の鍔部が設けられるとともに、前記インナーヨークの軸方向一端から径方向外側に突出するようにリング状の鍔部が設けられ、前記アウターヨークの鍔部又は前記インナーヨークの鍔部が直接、前記静止体に固定され、一方の鍔部に他方の鍔部と軸方向に対向させて凸部が設けられ、前記凸部により形成される凹部と前記他方の鍔部との間に、軸方向に着磁された前記永久磁石が配置され、前記凸部と前記他方の鍔部との間に非磁性体からなるギャップ材が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インナーヨーク及びアウターヨークの加工精度及び組立精度に依存せ
ずに、インナーヨークとアウターヨークとの間のギャップの精度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を示す図であり、（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す横半断面図、（Ｂ）は励磁された電磁コイルによる磁束状態を示す横半断面図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）に対応する等価な磁気回路図であり、（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応する等価な磁気回路図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は永久磁石による磁束状態を示す横半断面図、（Ｂ）は励磁された電磁コイルによる磁束状態を示す横半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
図１において、符号１は、静止体２から突出して設けられた回転軸３に装備された電磁
ブレーキである。この電磁ブレーキ１は、回転軸３に一体的に設けられたリング状のアー
マチュア４と、静止体２に固定され、かつ前記アーマチュア４と一定のギャップＧａを置
いて対向して配置された電磁石組立体５とを備えている。
【００１０】
アーマチュア４は、回転軸３の軸方向先端に装着されたハブ６に設けられたばねプレー
ト７により支持され、かつ軸方向に沿って電磁石組立体５と接離可能に装着されている。
このアーマチュア４は、軟磁性体で成形され、ばねプレート７により、常時、前記電磁石
組立体５から引き離される方向（図示左方向）に付勢されている。
【００１１】
電磁石組立体５は、回転軸３と同軸に配置された二重円筒状のアウターヨーク５１１及
びインナーヨーク５２１を備えている。つまり、回転軸３は、電磁石組立体５の軸線上に
挿通されている。アウターヨーク５１１とインナーヨーク５２１との間にある円筒状空隙
５３１内には、インナーヨーク５２１に巻回された電磁コイル５４１が収容されている。
【００１２】
アウターヨーク５１１には、軸方向一端から径方向内側に突出するようにリング状の鍔
部５１ａ１が設けられ、この鍔部５１ａ１が静止体２に固定されている。さらに、鍔部５
１ａ１の軸方向アーマチュア４側の面には、リング状かつ回転軸３と同軸方向の凸部５１
ｂ１が設けられ、この凸部５１ｂ１の内周側にリング状の凹部５１ｃ１が形成されている
。
【００１３】
インナーヨーク５２１の軸方向かつ静止体２側の端部には、径方向外側に突出するよう
にかつ前記アウターヨーク５１１の鍔部５１ａ１と軸方向に対向するようにリング状の鍔
部５２ａ１が設けられている。この鍔部５２ａ１の軸方向静止体２側の面の外周側には、
リング状かつ回転軸３と同軸方向の凸部５２ｂ１が設けられ、この凸部５２ｂ１の内周側
にリング状の凹部５２ｃ１が形成されている。インナーヨーク５２１の凸部５２ｂ１及び
凹部５２ｃ１はそれぞれ、アウターヨーク５１の凸部５１ｂ１及び凹部５１ｃ１と軸方向
に対向するように位置合わせがなされている。
【００１４】
そして、アウターヨーク５１１の凹部５１ｃ１と、インナーヨーク５２１の凹部５２ｃ
１とで形成される円環状空間には、リング状の永久磁石５５１が設けられている。永久磁
石５５１は、インナーヨーク５２１の鍔部５２ａ１側の軸方向端面がＮ極、アウターヨー
ク５１１の鍔部５１ａ１側の軸方向端面がＳ極となるように着磁されている。
【００１５】
さらに、アウターヨーク５１１の凸部５１ｂ１と、インナーヨーク５２１の凸部５２ｂ
１とに挟まれるようにリング状のギャップ材５６１が設けられている。ギャップ材５６１
の内径は、永久磁石５５１の外径よりも大きいか又は等しい。このギャップ材５６１の材
質は非磁性体であり、銅又はステンレス鋼が好ましい。このようなギャップ材５６１によ
り、アウターヨーク５１１の凸部５１ｂ１と、インナーヨーク５２１の凸部５２ｂ１との
間にリング状のギャップＧｂ１が軸方向に設けられる。このギャップＧｂ１は、前記永久
磁石５５１の径方向外側に位置している。ギャップＧｂ１の軸方向の長さＬＧｂ１は、ギ
ャップ材５６１の軸方向の肉厚と等しく、かつ永久磁石５５１の軸方向の肉厚Ｌ１よりも
小さい。
【００１６】
以上のような電磁ブレーキ１において、永久磁石５５１の有効磁束φｍを図１（Ａ）の
破線矢印により示している。永久磁石５５１の漏れ磁束については後述する。有効磁束φ
ｍは、永久磁石５５１のＮ極から、インナーヨーク５２１内をアーマチュア４に向かって
軸方向に通過しアーマチュア４の内周側の領域に流入する。この有効磁束φｍは、アーマ
チュア４内を径方向外向きに通過してアーマチュア４の外周側の領域からアウターヨーク
５１１に流入する。有効磁束φｍはさらに、アウターヨーク５１１内を鍔部５１ａ１に向
かって軸方向に通過し、鍔部５１ａ１内を径方向内向きに通過して永久磁石５５１のＳ極
に至る。このように還流する有効磁束φｍにより、電磁コイル５４１が無励磁の状態では
、アーマチュア４がばねプレート７の付勢力に抗して電磁石組立体５に吸着されるため、
回転軸３の回転にブレーキが働く。
【００１７】
その一方で、電磁コイル５４１に対し、永久磁石５５１による磁束φｍを打ち消す方向
に所定値の電流を流すと、磁束φｍと大きさがほぼ同じで向きが逆方向の磁束φｃが図１
（Ｂ）の破線矢印に示すように生じる。磁束φｃは、インナーヨーク５２１内を鍔部５２
ａ１に向けて軸方向に通過し、永久磁石５５１を迂回するように、鍔部５２ａ１内を径方
向外向きに通過し、かつ凸部５２ｂ１内を軸方向に通過してギャップＧｂ１に流入する。
この磁束φｃは、ギャップＧｂ１を軸方向に通過してアウターヨーク５１１の凸部５１ｂ
１に流入し、鍔部５１ａ１内を径方向外向きに通過し、アウターヨーク５１１内をアーマ
チュア４に向かって軸方向に通過する。磁束φｃはさらに、ギャップＧａを経たうえでア
ーマチュア４の外周側の領域に流入し、アーマチュア４内を径方向内向きに通過してアー
マチュア４の内周側の領域からギャップＧａを経たうえでインナーヨーク５２１に流入す
る。このように、磁束φｃが前記有効磁束φｍとは逆方向に還流することにより、磁束φ
ｍと磁束φｃとが互いに打ち消し合って、その差がある値以下となるため、ばねプレート
７の付勢力によりアーマチュア４は電磁石組立体５への吸着から解放される。その結果、
ブレーキトルクは零となる。
【００１８】
電磁コイル５４に流す電流をさらに増加させると、磁束φｃの大きさが磁束φｍの大き
さを上回り、その差が大きくなるため、アーマチュア４は再び電磁石組立体５に吸着され
る。つまり、ブレーキトルクが再び生じる。したがって、永久磁石５５１により生じる磁
界の強さと、ばねプレート７の付勢力とに合わせて、電磁コイル５４１への励磁電流の向
き及び大きさを調整することにより、ブレーキトルクを制御することができる。
【００１９】
このように磁束φｃは、永久磁石５５１を迂回するように、ギャップ材５６１により形
成されたギャップＧｂ１を通過する。そのため、ギャップ材５６１及びギャップＧｂ１を
それぞれ、バイパスギャップ材５６１及びバイパスギャップＧｂ１とも呼ぶ。
【００２０】
以上のような無励磁作動型の電磁ブレーキ１を示した図１（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ
対応する等価な磁気回路を図２（Ａ）及び（Ｂ）に示している。
【００２１】
図２（Ａ）は、電磁コイル５４１が励磁されていない図１（Ａ）に対応する等価な磁気
回路を示している。同図において、起磁力Ｅｍの永久磁石５５１により生じる磁束は、ア
ーマチュア４に達する前記有効磁束φｍと、アーマチュア４には達せずにバイパスギャッ
プＧｂ１を通る漏れ磁束φｍＬとに分けられる。まず有効磁束φｍは、アーマチュア４と
電磁石組立体５との間のギャップＧａによる磁気抵抗Ｒｇａ１及びＲｇａ２を通過する。
これに対し、漏れ磁束φｍＬは、バイパスギャップＧｂ１による磁気抵抗Ｒｇｂを通過す
る。アーマチュア４側に流れる有効磁束φｍにより、アーマチュア４が電磁石組立体５に
吸着され、同図において電磁ブレーキ１は作動状態にある。
【００２２】
図２（Ｂ）は、電磁コイル５４１に前記所定値の電流を流した図１（Ｂ）に対応する等
価な磁気回路を示している。同図において、起磁力Ｅｃの電磁コイル５４１により生じる
磁束φｃは、磁気抵抗Ｒｇａ１及びＲｇａ２を、永久磁石５５１の有効磁束φｍとは逆向
きに通過するとともに、磁気抵抗Ｒｇｂを通過する。そして、永久磁石５５１による有効
磁束φｍと電磁コイル５４１による磁束φｃとが互いに打ち消し合い、その差がある値以
下になるため、アーマチュア４が電磁石組立体５への吸着から解放され、同図において電
磁ブレーキ１は非作動状態になる。
【００２３】
以上に鑑みて、バイパスギャップＧｂ１による磁気抵抗Ｒｇｂが小さいほど、アーマチ
ュア４の解放に必要な電磁コイル５４１の起磁力Ｅｃを小さくすることができ、結果とし
てアーマチュア４を容易に解放することができる。その一方で、磁気抵抗Ｒｇｂをある程
度大きくして、永久磁石５５１の漏れ磁束φｍＬを小さくすることで、無励磁の状態にお
いて電磁ブレーキ１を効率的に作動させることができる。つまり、バイパスギャップＧｂ
１による磁気抵抗Ｒｇｂの値は、ある数値範囲内に収める必要があり、そのためには、バ
イパスギャップＧｂ１の軸方向の長さＬＧｂ１を適当な数値範囲に限定する必要がある。
【００２４】
本実施形態においては、バイパスギャップＧｂ１をバイパスギャップ材５６１で管理す
ることができるため、アウターヨーク５１１及びインナーヨーク５２１の加工精度及び組
立精度に依存せずしてバイパスギャップＧｂ１の長さＬＧｂ１の精度を保つことができる
。加えて、バイパスギャップ材５６１が設けられていることにより、バイパスギャップＧ
ｂ１を経由したゴミなどの侵入及び付着を防ぐことができる。
【００２５】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態を変更した実施形態を図３に示している。まず、アウターヨーク５
１２とインナーヨーク５２２との間にある円筒状空隙５３２内には、インナーヨーク５２
２に巻回された電磁コイル５４２が収容されている。そして、インナーヨーク５２２の鍔
部５２ａ２が静止体２に固定されている。さらに、鍔部５２ａ２の軸方向アーマチュア４
側の面には、リング状かつ回転軸３と同軸方向の凸部５２ｂ２が設けられ、この凸部５２
ｂ２の外周側にリング状の凹部５２ｃ２が形成されている。
【００２６】
アウターヨーク５１２の鍔部５１ａ２は、インナーヨーク５２２の鍔部５２ａ２と軸方
向に対向するように設けられている。この鍔部５１ａ２の軸方向静止体２側の面の内周側
には、リング状かつ回転軸３と同軸方向の凸部５１ｂ２が設けられ、この凸部５１ｂ２の
外周側にリング状の凹部５１ｃ２が形成されている。アウターヨーク５１の凸部５１ｂ２
及び凹部５１ｃ２はそれぞれ、インナーヨーク５２２の凸部５２ｂ２及び凹部５２ｃ２と
軸方向に対向するように位置合わせがなされている。
【００２７】
そして、アウターヨーク５１２の凹部５１ｃ２と、インナーヨーク５２２の凹部５２ｃ
２とに挟まれるように、リング状の永久磁石５５２が設けられている。さらに、アウター
ヨーク５１２の凸部５１ｂ２と、インナーヨーク５２２の凸部５２ｂ２とに挟まれるよう
にリング状のバイパスギャップ材５６２が設けられている。バイパスギャップ材５６２の
外径は、永久磁石５５２の内径よりも小さいか又は等しい。このバイパスギャップ材５６
２によるバイパスギャップＧｂ２は、前記永久磁石５５２の径方向内側に位置している。
バイパスギャップＧｂ２の軸方向の長さＬＧｂ２は、ギャップ材５６２の軸方向の肉厚と
等しく、かつ永久磁石５５２の軸方向の肉厚Ｌ２よりも小さい。
【００２８】
以上のような本実施形態においては、第１の実施形態とは異なり、永久磁石５５２の径
方向内側にバイパスギャップＧｂ２を設けている。このような本実施形態によっても、図
２に示したような磁気回路が得られ、第１の実施形態と同様の作用及び効果を得ることが
できる。
【００２９】
［その他］
ハイブリッド型ステッピングモーターのロータに使用している永久磁石を電磁ブレーキ
１の永久磁石５５１及び５５２として流用することができる。静止体２がハイブリッド型
ステッピングモーターの場合には、部品の種類を削減することができる。さらに、ハイブ
リッド型ステッピングモーターのロータと電磁石組立体５とに、永久磁石のもととなる着
磁前の素材を組み込んだうえで、電磁ブレーキ１をハイブリッド型ステッピングモーター
に組み付け、前記ロータの着磁前の素材と電磁石組立体５の着磁前の素材とに対して同時
に着磁を施すことができる。これにより、工数を削減することができる。
【００３０】
永久磁石５５１及び５５２はリング状に限られず、リングを周方向に所定の間隔で略円
弧状に分割した形状でもよい。
【００３１】
ばねプレート７に限らず、常時、アーマチュア４を電磁石組立体５から引き離す方向に
付勢する任意の付勢手段を用いることができる。
【００３２】
永久磁石５５１及び５５２による磁束φｍの方向及び電磁コイル５４１及び５４２によ
る磁束φｃの方向は、図示したものに限られず、磁束φｍとは逆方向に磁束φｃが生じれ
ばよい。
【００３３】
上記において、本発明に係る無励磁作動型電磁ブレーキの特定の実施形態について具体
的に説明した。しかし、本発明は、このような実施形態に限定されず、当業者にとって明
らかな変更、修正は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１      電磁ブレーキ
２      静止体
３      回転軸
４      アーマチュア
５      電磁石組立体
６      ハブ
７      ばねプレート
５１１、５１２    アウターヨーク
５１ａ１、５１ａ２  鍔部
５１ｂ１、５１ｂ２  凸部
５１ｃ１、５１ｃ２  凹部
５２１、５２２    インナーヨーク
５２ａ１、５２ａ２  鍔部
５２ｂ１、５２ｂ２  凸部
５２ｃ１、５２ｃ２  凹部
５３１、５３２    円筒状空隙
５４１、５４２    電磁コイル
５５１、５５２    永久磁石
５６１、５６２    ギャップ材
Ｇａ    ギャップ
Ｇｂ１、Ｇｂ２    バイパスギャップ
ＬＧｂ１    バイパスギャップＧｂ１の軸方向の長さ
ＬＧｂ２    バイパスギャップＧｂ２の軸方向の長さ
Ｌ１、Ｌ２      肉厚
Ｅｍ    永久磁石の起磁力
Ｅｃ    コイルの起磁力
φｍ    永久磁石の有効磁束
φｍＬ  永久磁石の漏れ磁束
φｃ    電磁コイルによる磁束
Ｒｇａ１  ギャップＧａによる磁気抵抗
Ｒｇａ２  ギャップＧａによる磁気抵抗
Ｒｇｂ    バイパスギャップＧｂによる磁気抵抗
【図１】
0005947946.tif 000002
【図２】
0005947946.tif 000003
【図３】
0005947946.tif 000004