(57)【要約】【課題】電流が流れない状況でも作動装置をその位置に保持し得るように、電動機を構成する。【解決手段】少なくとも一つの永久磁石を有する磁石系とロータを備えた電動機、とりわけ鐘形状のロータを有した電動機において、電動機が、強磁性材料から成る少なくとも一つの制動要素（１６）を有し、当該制動要素が少なくとも部分的に永久磁石（１３）の磁場（１７）に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの永久磁石を有する磁石系とロータを備えた電動機、とりわけ鐘形状のロータを有した電動機において、
電動機が、強磁性材料から成る少なくとも一つの制動要素（１６）を有し、当該制動要素が少なくとも部分的に永久磁石（１３）の磁場（１７）に位置していることを特徴とする電動機。
【請求項２】
制動要素（１６）がロータ（３）と相対回転不能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
制動要素（１６）がケーシング固定して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
磁場（１８）が永久磁石（１３）と電動機ケーシング（１）の壁（１０）の間に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項５】
永久磁石（１３）がリング状に形成され、ロータ軸（３）を間隔をおいて取り囲んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項６】
永久磁石（１３）が、ロータ軸（３）を取り囲む環状壁（１５）に固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項７】
環状壁（１５）におけるロータ軸（３）が少なくとも一つの軸受（４）によって回転可能に支持されていることを特徴とする請求項６に記載の電動機。
【請求項８】
永久磁石（１３）が空隙（１２）を形成しながら少なくとも一つのコイル（１１）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項９】
永久磁石（１３）が少なくとも一つのコイル（１１）と対向することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１０】
制動要素（１６）が環状壁（１５）の外側でロータ軸（３）上に相対回転不能に在ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１１】
制動要素（１６）が円板状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１２】
制動要素（１６）が扇形円板として形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１３】
扇形円板（１６）が少なくとも一つの羽根（１９，２０）を有することを特徴とする請求項１２に記載の電動機。
【請求項１４】
羽根（１９，２０）が互いに１８０°の角距離を有することを特徴とする請求項１３に記載の電動機。
【請求項１５】
羽根（１９，２０）が互いに９０°の角距離を有することを特徴とする請求項１３に記載の電動機。
【請求項１６】
制動要素（１６）がリングとして形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１７】
制動要素（１６）が、リング体（２４）から軸方向に突き出る少なくとも一つの張り出し部（２５）を有することを特徴とする請求項１６に記載の電動機。
【請求項１８】
制動要素（１６）がトランスフォーマシートから製造されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１９】
制動要素（１６）が、高い残留磁気誘導と低い飽和保磁力を備えた磁気的に半硬質な材料から構成されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項２０】
残留磁気誘導が約０．５と約１．５Ｔの範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の電動機。
【請求項２１】
飽和保磁力が約２と約６６ｋＡ／ｍの範囲にあることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の電動機。
【請求項２２】
制動要素（１６）は磁化された硬質磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項２３】
制動要素（１６）はロータコイル上に取り付けられたリングであることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項２４】
リングがそのほどきにおいて少なくとも一つの歯を有することを特徴とする請求項２３に記載の電動機。
【請求項２５】
制動要素（１６）が多数の部分（１６ａ，１６ｂ）から構成されることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか一項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分（所謂おいて部分）にしたがう電動機、とりわけ鐘形状のロータを有した電動機（Glockenankermotor；グロッケンアンカーモータ、ベルアーマチュアモータ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄心に巻かれず自由支持・自己支持の銅コイルから成るロータを有するグロッケンアンカーモータと称する形態をした電動機は、公知である。電動機のこの構造の独自性は、殆ど止めモーメント（Rastmoment）を有さないことである。多くの適用にとって、そのような電動機の制御特性が特に低い回転数範囲において優れているので、これは有利である。更にそのような電動機は、低いインダクタンスを有し、これは整流の際に生じる電圧ピークを低く維持する。電流が通じていない状況において、ロータは低回転モーメントで回転させられ、即ち、殆ど保持モーメントを有さない。自己停止伝動装置（selbsthemmenden Getriebe）と組み合わされない多くの電気アクチュエータにとって、電気アクチュエータは電流が流れない状況でもその位置に保持され得ることがしばしば望まれるので、これは都合が悪い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、電流が流れない状況でも駆動装置をその位置に保持し得るように上記様式の電動機を構成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、上記様式の電動機において、本発明にしたがって請求項１の特徴構成で解決される。
【０００５】
本発明に係る電動機の場合、制動要素は少なくとも部分的に永久磁石の磁場に位置する。それによって構造上非常に簡単に電流が流れない状況において保持モーメント生じる。それゆえ、電動機は、自己停止伝動装置と組み合わされないそのような駆動装置、特に電気アクチュエータ／サーボ駆動装置／ポジショナーにとって優れて用いられ得る。保持モーメントによってローラは所定位置に保持される。
本発明の更なる特徴構成は他の請求項、明細書及び図面からもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を図面に示した幾つかの実施形態に基づき、詳細に説明する。
図１〜７にしたがう電動機は、鐘形状のロータを有した電動機として従来のように構成され、ケーシング１を有し、その底部２にロータ軸３が回転可能に支承されている。ケーシング１の内部でロータ軸３が別の軸受４によって回転可能に支承されている。ケーシング１の内部に位置するロータ軸３の端部に、電気絶縁性材料からなるロータ体５が中心縦出っ張り６を備えて存する。この出っ張りに銅薄片若しくは貴金属薄片の集電子薄片７がある。集電子薄片７に公知のようにブラシ８が隣接する。このブラシは電気絶縁性材料からなるケーシング蓋９に支持されている。当該ケーシング蓋はケーシング底部２と反対側のケーシング端部に挿入され、そこにしっかりと結合されている。
【０００７】
ケーシングジャケット１０の内壁にコイル１１が配される。当該コイルはケーシングジャケット１０の長さの大部分にわたって延在し、ケーシング底部２と反対側端部でロータ体５に固定されている。
【０００８】
コイル１１は、環状隙間１２を形成しつつ、磁石系１４の一部である環状の永久磁石１３を取り囲む。永久磁石１３は、それを取り囲むコイル１１より短く、コイルは両端で永久磁石より出っ張っている。１個の環状磁石１３の代わりに、互いに接しておかれた多数の環状磁石を備えることもできる。
【０００９】
ローラ軸３は放射状遊びを備えて環状壁１５によって取り囲まれている。当該環状壁は、ケーシング底部２と一体的に形成され、ケーシング１の内部に位置する端部にロータ軸３用軸受４を担持する。永久磁石１３は環状壁１５上に固定されている。
【００１０】
環状の永久磁石１３とロータ体５の間の領域において、回転しないようにローラ軸３に、強磁性材料から成る制動要素１６が位置している。制動要素は、図５〜７に基づいてなお説明されるように、様々な異なった輪郭形状を有し得る平坦な円板として形成されている。
【００１１】
図２は、電動機の磁石系１４における磁場分布を示す。磁石１３とケーシング１の間に磁場１７が形成される。制動要素１６に向いた永久磁石１３の端面から出る磁場線１８（図２）は、磁場線１８のこの領域に突き出る制動要素１６と協働する。
【００１２】
図３から分かるように、ケーシングジャケット１０は円筒状に形成されている。永久磁石１３は、その北極が一方のリング半体に、その南極が他方のリング半体にある（図３）ように、配置されている。これに対応して、磁場線１７は上記北極から放射状にケーシングジャケット１０へ、そこから放射状に永久磁石１３の南極へ戻るように延びる。
【００１３】
図４は、制動要素１６が位置するロータ軸３を示す。制動要素は、ロータ軸３を間隔をおいて取り囲む円筒状コイル１１の近くにまで達している。
制動要素１６は、僅かな取付空間のみを要する円板状に形成されているのが、有利である。当然ながら、製造要素１６はまた、円板形状と相違する形状構成をとることもできる。制動要素１６は、ステータ側の永久磁石１３の磁場１８にあるように、ロータ軸３上に位置する。
【００１４】
図５に係る実施形態では、制動要素１６は二枚羽に形成されている。それは互いに向き合う二枚の羽根１９，２０を有し、これらはロータ軸３にある中間部分２１から放射状に突き出ている。羽根１９，２０は中間部分２１からその自由端の方向に広がっている。両方の羽根１９，２０は等しく形成されているのが有利である。制動要素１６の二枚羽形態のために、図示の二極磁石１３の場合、ロータ軸３の回転の際にロータ軸回転あたり二つの休止位置（Raststellungen）がもたらされる。それでロータ軸３は電動機に電流が流れない状態において、規定された二つの位置に確実に保持され得る。
【００１５】
図６に係る制動要素１６は、円形の中間部分２１から突き出る四つの羽根１９，２０を有する。これらは９０°の角距離で中間部分２１の周囲に配置され、放射状外側に向かって延在している。羽根１９，２０はその自由端に向けて連続的に広がっている。羽根１９，２０は更に、制動要素１６を取り付けた際に、ステータ側永久磁石１３の磁場１８の領域へ突き出るように、形成されている。羽根１９，２０は更に等しく形成され共通面にあるのが有利である。二極の永久磁石１３の場合、四つの羽根１９，２０に基づいて、ロータ回転あたり四つの休止位置がもたらされる。それでロータ軸３は、電動機がスイッチオフの際に、四つの位置に正確に保持されることができる。
【００１６】
図７に係る制動要素１６は、ロータ軸３を差し込むための中央開口２２を有するリング円板（ワッシャー）として形成されている。制動要素１６の外径は、コイル１１の内径よりもほんの僅か小さい。保持モーメント（Haltemoment）は、この実施形態において、磁気ヒステリシス損失（鉄損）によって発生する。
【００１７】
しかしながら、リング円板１６は磁化された硬質磁性材料から構成されることも可能である。この場合、保持モーメントは前述した実施形態の場合のように、回り止め機構によって発生する。
【００１８】
制動要素１６の上記図示した実施形態は単に例示である。制動要素１６は、二つ若しくは四つだけでなく単に一つ、三つ若しくは五つ以上の羽根を有する区分された円板として形成されることもでき、電動機に電流が通じない場合に、ロータ軸３は対応する位置で保持されることができる。
【００１９】
制動要素１６は、高い残留磁気誘導があり低い飽和保磁力の半硬質磁性材料から作られているのが有利である。残留磁気誘導は例えば約０．５と約１．５Ｔの範囲にあり、飽和保磁力は例えば約２から約６６ｋＡ／ｍの範囲にある。
【００２０】
制動要素１６は、磁化された硬質磁性材料から成っていることも可能である。
制動要素１６は結局、軟質磁性材料、特にトランスフォーマシート（Trafoblech, transformer sheet）から成っていることも可能である。
【００２１】
図示しない実施形態では、制動要素１６は、ロータコイル上に取り付けられたリングである。当該リングは、その展開・ほどきにおいて少なくとも一つの歯を与えられる。このリングの歯の数に応じて、電磁石に電流が流れない場合にロータ回転に際して対応する停止位置が生じる。
【００２２】
本電動機は、鐘形状のロータを有した電動機をもとにして述べられた。しかしながら、制動要素１６は電動機の他の形式、ブラシレス電動機やディスク型電機子電動機でも適用され得る。
【００２３】
図８は、ロータ軸３を備えるブラシレス電動機を軸断面で簡素化して示す。ロータ軸はケーシング１を軸方向に貫通し、ケーシング底部２並びにケーシング蓋９において夫々軸受４でもって回転可能に支承されている。ケーシングジャケット１０の内壁に、ケーシング底部２とケーシング蓋９の間に延びるコイル１１が固定されている。コイル１１は、ロータ軸３上に相対回転不能におかれた永久磁石１３を間隔をおいて取り囲む。
【００２４】
ケーシング蓋９の内側に、ロータ軸３を取り囲む制動要素１６があり、これは平坦な円板として形成され、図５〜図７に対応する形態を有している。制動要素１６は永久磁石１３の軸方向に作用する磁場１８（図２）と共に既述のように協働する。制動要素１６で、電動機をスイッチオフした際に所定の位置にロータ軸３を保持することが可能である。
【００２５】
制動要素１６はまた、図１０に基づき後に記述されるように、直径上に作用する磁場１７（図２と図３）と協働するように、形成され得る。
図９に係る電動機は、ディスク型電機子電動機（シュランクオンディスクモータ）として形成され、ケーシング１を軸方向に貫通するロータ軸３を有する。ケーシング底部２とケーシング蓋９において、ロータ軸３は夫々軸受４でもって回転可能に支持されている。ケーシング底部２の内側に、環状円盤として形成されロータ軸３を間隔をおいて取り囲む永久磁石１３がある。永久磁石１３に対向して、軸方向の間隔をおいてコイル１１がある。コイルは円板状に形成され、相対回転不能にロータ軸３と連結されている。コイル１１における永久磁石３と反対側に制動要素１６があり、当該制動要素は同じく相対回転不能にロータ軸３と連結されている。コイル１１と制動要素１６は、ロータ軸３に備えられた集電子７上にある。
【００２６】
図５〜７に対応して形成される制動要素１６でもって、既述された様式において電動機に電流が流れない場合にロータ軸３は制動要素１６の形態に応じて対応する位置に正確に止められ得る。
【００２７】
図１０に係る電動機は、図１に係る電動機と、僅かに制動要素１６の形態で相違する。当該制動要素は円板ではなく、コイル１１の内壁に位置するリングとして形成されている。制動要素１６は絶縁体５に固定され、永久磁石１３の端面凹み部２３に突き出ている。
【００２８】
リング状制動要素１６は、永久磁石１３の直径上に作用する磁場１７（図２，３）にある。既述のようにロータ軸３は電動機をスイッチオフした際に夫々の位置に正確に止められ得る。
【００２９】
図１１はリング状制動要素１６の実施態様を示す。当該制動要素は円周形状のリング体２４を有し、これから軸方向張り出し部２５が突き出ている。これらはリング体２４の周囲にわたり均等に分布して配置されている。実施例において、制動要素１６は４つのそのような張り出し部２５を有し、それらは夫々９０°の角距離を有する。それによってロータ軸３は電動機をスイッチオフした際に所定位置に止まることができる。
【００３０】
リング体２４から、３つ以下の張り出し部あるいは５つ以上の張り出し部２５が突き出すこともでき、その結果、ローラ軸３は対応する位置に保持され得る。
図１１に係る制動要素１６は、半硬質磁性材料又は軟質磁性材料から製造されるのが有利である。
【００３１】
図１２に係る制動要素１６は磁化された硬質磁性材料から成るリングとして形成されている。保持モーメントは、そのようなリング状制動要素１６ではロッキング（鎖錠）によって生じる。これに反して、制動要素１６が磁性的に硬くない磁化材料からなる場合、保持モーメントはヒステリシス損失によって生じる。
【００３２】
最後に図１３は、制動要素１６が別個の部分１６ａ，１６ｂから作られる可能性を示す。図示の実施例において、制動要素部分１６ａ，１６ｂは、有利には等しい大きさの２つの円板から成り、これらは仮想の中心２６回りに配置されている。両方の部分１６ａ，１６ｂは例えば、図１に係る円板状制動要素１６に代えて、絶縁体５の下側に固定され、例えば接着固定され得る。中心２６はこの場合、ロータ軸３の回転軸である。
【００３３】
図８，９に係る実施態様の場合にも、円板状制動要素１６は、別個の制動要素部分１６ａ，１６ｂによって置き換えられ得る。図８にしたがう電動機の場合、この制動要素部分１６ａ，１６ｂはケーシング底部９（磁気ヨーク；Rueckschlussteil）に固定され、図９に係る電動機の場合には、円板状コイル１１上に固定され、仮想の中心２６がロータ軸３の軸線を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】鐘形状のロータを有した電動機の形態をした本発明に係る電動機の軸線方向断面図である。
【図２】図１にしたがう本発明に係る電動機の磁石系の軸線方向断面図である。
【図３】本発明に係る電動機の磁石系の半径断面図である。
【図４】本発明に係る電動機のロータの軸線方向断面図である。
【図５】本発明に係る電動機の制動円板の平面図である。
【図６】本発明に係る電動機の制動円板の異なる形態の平面図である。
【図７】本発明に係る電動機の制動円板の別の形態の平面図である。
【図８】ブラシレスモータとしての本発明に係る電動機の軸線方向断面図である。
【図９】ディスク型電機子電動機として形成された本発明に係る電動機の軸線方向断面図である。
【図１０】鐘形状のロータを有した電動機の形態をした本発明に係る電動機の別の形態の軸線方向断面図である。
【図１１】本発明に係る電動機の制動要素の実施形態の斜視図である。
【図１２】本発明に係る電動機の制動要素の他の実施形態の斜視図である。
【図１３】製造要素の製造のための個別要素の図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ケーシング
３  ロータ軸
４  軸受
１０  壁
１１  コイル
１２  空隙
１３  永久磁石
１５  環状壁
１６  制動要素
１８  磁場
１９，２０  羽根
２４  リング体
２５  張り出し部
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
2006149193.tif 000011
【図１０】
2006149193.tif 000012
【図１１】
2006149193.tif 000013
【図１２】
2006149193.tif 000014
【図１３】
2006149193.tif 000015