(57)【要約】  短い持続時間の電流パルスがブレーキを係合状態と解除状態との間で動かす電磁ブレーキが提供される。第１の極性を有する第１の電流パルスは、ブレーキが係合されているとき、フィールドシェル内の導体に受け渡され、フィールドシェル及びアーマチュア板を含む電磁回路を確立し、この電磁回路は、ブレーキを解除するために、アーマチュア板を回転する摩擦板から離れ、かつフィールドシェルに向かって付勢する。磁気回路は、アーマチュア板及びフィールドシェルの少なくとも１つの残留磁気のため、第１の電流パルスの終了後に維持される。ブレーキが解除されているとき、導体に受け渡される、第１の極性と反対の第２の極性を有する第２の電流パルスは、磁気回路を弱め、それにより、スプリングが、アーマチュア板をフィールドシェルから離れ、かつ摩擦板に向かって動かして、ブレーキを係合させることを可能にする。【選択図】図１
2021521385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキであって、
シャフトと共に回転軸の周りで回転するために前記シャフトに結合するように構成された摩擦板と、
前記摩擦板の第１の側で前記軸の周りに配置され、かつ回転しないように固定された圧力板と、
前記摩擦板の第２の側で前記軸の周りに配置されたアーマチュア板と、
前記アーマチュア板の、前記摩擦板とは反対の側で前記軸の周りに配置されたフィールドシェルと、
前記ブレーキを係合させるために、前記アーマチュア板を、前記摩擦板に向かい、かつ前記フィールドシェルから離れる第１の軸方向にバイアスするスプリングと、
前記フィールドシェル内に配置された導体と、
を含み、
前記ブレーキが係合されているとき、第１の極性を有する第１の電流パルスの前記導体への受け渡しは、前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルを含む電磁回路を確立し、前記電磁回路は、前記ブレーキを解除するために、前記アーマチュア板を、前記摩擦板から離れ、かつ前記フィールドシェルに向かう第２の軸方向に付勢し、前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルを含む磁気回路は、前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの少なくとも１つの残留磁気のため、前記第１の電流パルスの終了後に維持され、前記磁気回路は、前記スプリングのバイアス力よりも大きい吸引力を発生させ、及び前記ブレーキが解除されているとき、前記第１の極性と反対の第２の極性を有する第２の電流パルスの前記導体への受け渡しは、前記磁気回路を弱め、それにより、前記スプリングが、前記アーマチュア板を、前記フィールドシェルから離れ、かつ前記摩擦板に向かう前記第１の軸方向に動かして、前記ブレーキを係合させることを可能にする、ブレーキ。
【請求項２】
前記第２の電流パルスの大きさは、前記第１の電流パルスの大きさよりも小さい、請求項１に記載のブレーキ。
【請求項３】
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの少なくとも１つは、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する、請求項１に記載のブレーキ。
【請求項４】
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの両方は、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する、請求項３に記載のブレーキ。
【請求項５】
前記圧力板は、前記フィールドシェルに結合される、請求項１に記載のブレーキ。
【請求項６】
前記スプリングは、前記フィールドシェルと前記アーマチュア板との間に配置される、請求項１に記載のブレーキ。
【請求項７】
ブレーキであって、該ブレーキは、
シャフトと共に回転軸の周りで回転するために前記シャフトに結合するように構成された摩擦板と、
前記摩擦板の第１の側で前記軸の周りに配置され、かつ回転しないように固定された圧力板と、
前記摩擦板の第２の側で前記軸の周りに配置されたアーマチュア板と、
前記アーマチュア板の、前記摩擦板とは反対の側で前記軸の周りに配置されたフィールドシェルと、
前記ブレーキを係合させるために、前記アーマチュア板を、前記摩擦板に向かい、かつ前記フィールドシェルから離れる第１の軸方向にバイアスするスプリングと、
前記フィールドシェル内に配置された導体と、
を含み、
コントローラーは、
前記ブレーキを解除するとき、第１の電流パルスを前記導体に受け渡すことであって、前記第１の電流パルスは、第１の極性を有し、かつ前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルを含む電磁回路を確立するように構成され、前記電磁回路は、前記アーマチュア板を、前記摩擦板から離れ、かつ前記フィールドシェルに向かう第２の軸方向に付勢し、前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルを含む磁気回路は、前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの少なくとも１つの残留磁気のため、前記第１の電流パルスの終了後に維持され、前記磁気回路は、前記スプリングのバイアス力よりも大きい吸引力を発生させる、受け渡すことと、
前記ブレーキを係合させるとき、第２の電流パルスを前記導体に受け渡すことであって、前記第２の電流パルスは、前記第１の極性と反対の第２の極性を有し、かつ前記磁気回路を弱めるように構成され、それにより、前記スプリングが、前記アーマチュア板を、前記フィールドシェルから離れ、かつ前記摩擦板に向かう前記第１の軸方向に動かすことを可能にする、受け渡すことと
を行うように構成される、ブレーキ。
【請求項８】
前記第２の電流パルスの大きさは、前記第１の電流パルスの大きさよりも小さい、請求項７に記載のブレーキ。
【請求項９】
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの少なくとも１つは、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する、請求項７に記載のブレーキ。
【請求項１０】
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの両方は、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する、請求項９に記載のブレーキ。
【請求項１１】
前記圧力板は、前記フィールドシェルに結合される、請求項７に記載のブレーキ。
【請求項１２】
前記スプリングは、前記フィールドシェルと前記アーマチュア板との間に配置される、請求項７に記載のブレーキ。
【請求項１３】
ブレーキであって、該ブレーキは、
シャフトと共に回転軸の周りで回転するために前記シャフトに結合するように構成された摩擦板と、
前記摩擦板の第１の側で前記軸の周りに配置され、かつ回転しないように固定された圧力板と、
前記摩擦板の第２の側で前記軸の周りに配置されたアーマチュア板と、
前記アーマチュア板の、前記摩擦板とは反対の側で前記軸の周りに配置されたフィールドシェルと、
前記ブレーキを係合させるために、前記アーマチュア板を、前記摩擦板に向かい、かつ前記フィールドシェルから離れる第１の軸方向にバイアスするスプリングと、
前記フィールドシェル内に配置された導体と、
を含み、
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの少なくとも１つは、残留磁気を有し、前記残留磁気は、電流パルスを前記導体に提供することによって前記ブレーキが解除された後及び続いて前記電流パルスの終了後、前記スプリングのバイアス力よりも大きい、前記アーマチュア板と前記フィールドシェルとの間の吸引力を発生させる、ブレーキ。
【請求項１４】
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの少なくとも１つは、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する、請求項１３に記載のブレーキ。
【請求項１５】
前記アーマチュア板及び前記フィールドシェルの両方は、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する、請求項１３に記載のブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ブレーキに関する。特に、本開示は、短い持続時間の電流パルスが使用されて、係合状態と解除状態との間でブレーキを動かす双安定ブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用途で使用される１つの従来のタイプのブレーキは、回転部材に結合される摩擦板又はディスクを含む。スプリングは、ブレーキを係合させるために、非回転アーマチュア板をバイアスして摩擦板と係合させる。次いで、ブレーキを解除することが望ましい場合、アーマチュア板を摩擦板から引き離すために、電磁石及び／又は磁石を使用して電磁回路又は磁気回路をもたらす。
【０００３】
上記のブレーキは、その意図された目的に対して良好に機能する。しかし、このブレーキは、欠点を有する。永久磁石を内蔵するブレーキは、永久磁石を使用することと、磁石によって形成された磁気回路を断ち、ブレーキの再係合を可能にするために電磁石がさらに必要とされることとから、比較的費用がかかり、複雑である。電磁石のみを内蔵するブレーキは、通常、ブレーキを解除状態に維持するために常に電流を供給することを必要とし、それにより比較的大量の電力を消費し、比較的大量の熱を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、本明細書において、上記で特定した欠点の１つ又は複数を最小限にし及び／又はなくすブレーキの必要性を認識した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ブレーキが提供される。特に、短い持続時間の電流パルスが使用されて、ブレーキを係合状態と解除状態との間で動かす双安定ブレーキが提供される。
【０００６】
本発明の一実施形態によるブレーキは、シャフトと共に回転軸の周りで回転するためにシャフトに結合するように構成された摩擦板を含む。ブレーキは、摩擦板の第１の側で軸の周りに配置され、かつ回転しないように固定された圧力板をさらに含む。ブレーキは、摩擦板の第２の側で軸の周りに配置されたアーマチュア板をさらに含む。ブレーキは、アーマチュア板の、摩擦板とは反対の側で軸の周りに配置されたフィールドシェルをさらに含む。ブレーキは、ブレーキを係合させるために、アーマチュア板を、摩擦板に向かい、かつフィールドシェルから離れる第１の軸方向にバイアスするスプリングをさらに含む。ブレーキは、フィールドシェル内に配置された導体をさらに含む。ブレーキが係合されているとき、第１の極性を有する第１の電流パルスの導体への受け渡しは、アーマチュア板及びフィールドシェルを含む電磁回路を確立する。電磁回路は、ブレーキを解除するために、アーマチュア板を、摩擦板から離れ、かつフィールドシェルに向かう第２の軸方向に付勢する。アーマチュア板及びフィールドシェルを含む磁気回路は、アーマチュア板及びフィールドシェルの少なくとも１つの残留磁気のため、第１の電流パルスの終了後に維持される。磁気回路は、スプリングのバイアス力よりも大きい吸引力を発生させる。ブレーキが解除されているとき、第１の極性と反対の第２の極性を有する第２の電流パルスの導体への受け渡しは、磁気回路を弱め、それにより、スプリングが、アーマチュア板を、フィールドシェルから離れ、かつ摩擦板に向かう第１の軸方向に動かして、ブレーキを係合させることを可能にする。
【０００７】
本発明の別の実施形態によるブレーキは、シャフトと共に回転軸の周りで回転するためにシャフトに結合するように構成された摩擦板を含む。ブレーキは、摩擦板の第１の側で軸の周りに配置され、かつ回転しないように固定された圧力板をさらに含む。ブレーキは、摩擦板の第２の側で軸の周りに配置されたアーマチュア板をさらに含む。ブレーキは、アーマチュア板の、摩擦板とは反対の側で軸の周りに配置されたフィールドシェルをさらに含む。ブレーキは、ブレーキを係合させるために、アーマチュア板を、摩擦板に向かい、かつフィールドシェルから離れる第１の軸方向にバイアスするスプリングをさらに含む。ブレーキは、フィールドシェル内に配置された導体をさらに含む。ブレーキは、ブレーキを解除するとき、第１の電流パルスを導体に受け渡すように構成されたコントローラーをさらに含む。第１の電流パルスは、第１の極性を有し、かつアーマチュア板及びフィールドシェルを含む電磁回路を確立するように構成され、この電磁回路は、アーマチュア板を、摩擦板から離れ、かつフィールドシェルに向かう第２の軸方向に付勢する。アーマチュア板及びフィールドシェルを含む磁気回路は、アーマチュア板及びフィールドシェルの少なくとも１つの残留磁気のため、第１の電流パルスの終了後に維持される。磁気回路は、スプリングのバイアス力よりも大きい吸引力を発生させる。コントローラーは、ブレーキを係合させるとき、第２の電流パルスを導体に受け渡すようにさらに構成される。第２の電流パルスは、第１の極性とは反対の第２の極性を有し、かつ磁気回路を弱めるように構成され、それにより、スプリングが、アーマチュア板を、フィールドシェルから離れ、かつ摩擦板に向かう第１の軸方向に動かすことを可能にする。
【０００８】
本発明の別の実施形態によるブレーキは、シャフトと共に回転軸の周りで回転するためにシャフトに結合するように構成された摩擦板を含む。ブレーキは、摩擦板の第１の側で軸の周りに配置され、かつ回転しないように固定された圧力板をさらに含む。ブレーキは、摩擦板の第２の側で軸の周りに配置されたアーマチュア板をさらに含む。ブレーキは、アーマチュア板の、摩擦板とは反対の側で軸の周りに配置されたフィールドシェルをさらに含む。ブレーキは、ブレーキを係合させるために、アーマチュア板を、摩擦板に向かい、かつフィールドシェルから離れる第１の軸方向にバイアスするスプリングをさらに含む。ブレーキは、フィールドシェル内に配置された導体をさらに含む。アーマチュア板及びフィールドシェルの少なくとも１つは、残留磁気を有し、この残留磁気は、電流パルスを導体に提供することによってブレーキが解除された後及び続いて電流パルスの終了後、スプリングのバイアス力よりも大きい、アーマチュア板とフィールドシェルとの間の吸引力を発生させる。
【０００９】
本教示によるブレーキは、従来のブレーキと比較して有益である。特に、本発明のブレーキは、ブレーキが連続的な電流供給なしに係合状態及び解除状態を維持することができ、それにより電力消費及び熱を制限する双安定ブレーキを提供する。さらに、ブレーキは、永久磁石を使用しないようにし、それによりブレーキのコストを削減し、複雑性を低くする。
【００１０】
以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読み、かつ例として本発明の特徴部を示す添付図面を検討することで本発明の前述の及び他の態様、特徴、詳細、実用性及び利点が明らかになるであろう。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるブレーキの斜視図である。
【図２】図１のブレーキの背面図である。
【図３】図１のブレーキの正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿って切り取った図１〜３のブレーキの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、図面を参照すると、様々な図の同一の構成要素を特定するのに同じ参照数字が使用されており、図１〜４は、本発明の一実施形態によるブレーキ１０を示す。ブレーキ１０は、回転体の回転を遅くするか又は停止させるために、シャフト、ギヤ、プーリ、ブレードなどの回転体にブレーキトルクを提供する。ブレーキ１０は、ブレーキを必要とする様々な産業及び他の用途で使用され得ることが当業者に分かるであろう。ブレーキ１０は、摩擦板１２と、圧力板１４と、アーマチュア板１６と、スプリング１８など、アーマチュア板１６を一方の方向にバイアスする手段と、フィールドシェル２０及び導体２２など、アーマチュア板１６を他方の方向に付勢する手段と、コントローラー２４とを含むことができる。
【００１６】
摩擦板１２は、ブレーキトルクをシャフト又は他の回転体に伝達するために設けられている。摩擦板１２は、従来の金属又はプラスチックから作製することができ、スタンピング、型成形及び／又は機械加工で作製することができる。図４を参照すると、摩擦板１２は、環状の形状であり得、回転軸２６の周りに配置され、回転軸２６を中心とすることができる。摩擦板１２は、シャフト（図示せず）に結合され、このシャフトと共に軸２６の周りで回転するように構成され、ブレーキ１０の適切な動作を可能にするために、かつ摩耗、振動、振れ又は熱膨張を考慮して、摩擦板１２のシャフトに対する軸方向移動を可能にする様々な方法でシャフトに回転可能に結合することができる。例えば、摩擦板１２の半径方向内側面及びシャフトの半径方向外側面は、（例示した実施形態に示すような）スプライン、キー及びキー溝、単一又は二重のＤ形状又は六角形状など、相補的でトルクを伝達する形状であり得る。摩擦板１２は、ブレーキ１０の係合時、それぞれ圧力板１４及びアーマチュア板１６に係合するように構成された両側２８、３０の摩擦面を含む。
【００１７】
圧力板１４は、ブレーキ１０の作動時、ブレーキトルクを摩擦板１２に伝達するために摩擦板１２に係合するように構成されている。圧力板１４は、ブレーキ１０の作動時、アーマチュア板１６が摩擦板１２を押し付ける反力面を提供する。圧力板１４は、従来の金属又はプラスチックから作製することができ、一部の実施形態では（ステンレス鋼を含む）鋼から作製することができる。圧力板１４は、摩擦板１２の側２８に配置されている。圧力板１４は、軸２６の周りにさらに配置することができる。圧力板１４は、回転しないように固定され、ボルト、ピン又はねじなどの軸方向に延びる複数の留め具３２を使用してフィールドシェル２０に結合することができる。
【００１８】
アーマチュア板１６も、ブレーキ１０の作動時、ブレーキトルクを摩擦板１２に伝達するために摩擦板１２に係合するように構成されている。アーマチュア板１６は、金属若しくは金属合金又は鉄若しくは鋼などの磁気抵抗が比較的小さい他の材料から作製することができる。様々な実施形態によれば、アーマチュア板１６は、炭素含量が比較的多い金属合金からできており、そのため、そのアーマチュア板１６は、電磁場にさらされた後、比較的高い残留磁気を有する。特定の実施形態によれば、アーマチュア板１６は、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する材料からできている（「炭素当量」は、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）の組み合わせを含み、この組み合わせは、式ＣＥ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５によって表されることが多い）。アーマチュア板１６は、摩擦板１２の側３０に配置されている。アーマチュア板１６は、軸２６の周りにさらに配置し、軸２６を中心とすることができる。アーマチュア板１６は、回転しないように固定されるが、ブレーキ１０の係合及び解除を可能にするために、摩擦板１２及び圧力板１４に向かって、かつ摩擦板１２及び圧力板１４から離れて軸方向に移動可能である。アーマチュア板１６は、留め具３２がアーマチュア板１６を通過することを可能にするように構成された、アーマチュア板１６を貫通する複数のボア又はアーマチュア板１６の半径方向外側面の複数の凹部を含むことができる。このようにして、留め具３２は、アーマチュア板１６の軸２６の周りの回転を制限又は防止するが、アーマチュア板１６は、軸２６に沿って動くことができる。
【００１９】
スプリング１８は、ブレーキ１０を係合させるために、アーマチュア板１６を軸２６に沿って一方向に摩擦板１２及び圧力板１４に向かってバイアスする手段を提供する。スプリング１８は、フィールドシェル２０とアーマチュア板１６との間に配置することができ、アーマチュア板１６にバイアス力を加えて、摩擦板１２を圧力板１４に向かって付勢することができる。ブレーキ１０は、単一の環状スプリング１８又は軸２６の周りに環状配列で配置された複数のスプリング１８かのいずれかを含み得ることを理解されたい。後者の場合、スプリング１８は、軸２６の周りで周方向に等間隔に配置され得る。
【００２０】
フィールドシェル２０は、ブレーキ１０を解除するために、導体２２と共に、アーマチュア板１６を軸２６に沿って摩擦板１２及び圧力板１４から離れる反対方向に付勢する手段を提供する。フィールドシェル２０は、構造支持体も提供し、圧力板１４及びスプリング１８を含むブレーキ１０の他の構成要素の向きを定めることができる。フィールドシェル２０は、環状の形状であり、軸２６の周りに配置し、軸２６を中心とすることができ、アーマチュア板１６の、摩擦板１２とは反対の側に配置することができる。フィールドシェル２０は、強磁性材料などの磁気抵抗が比較的小さい材料から作製することができる。様々な実施形態によれば、フィールドシェル２０は、炭素含量が比較的多い金属合金からできており、そのため、そのフィールドシェル２０は、電磁場にさらされた後、比較的高い残留磁気を有する。特定の実施形態によれば、フィールドシェル２０は、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する材料からできている。フィールドシェル２０は、半径方向に広がる端壁３４と、軸方向に延び、半径方向に整列する内壁３６及び外壁３８とを画定することができ、内壁３６及び外壁３８は、端壁３４からアーマチュア板１６に向かって軸方向に延びている。内壁３６は、各スプリング１８の一端を受け入れるように構成された１つ又は複数の閉じたボア４０を画定することができる。外壁３８も、留め具３２を受け入れるように構成された１つ又は複数の閉じたボア４２を画定することができる。導体２２は、従来の巻きコイル又は同様の導体を含むことができ、壁３６、３８間でフィールドシェル２０内に受け入れられるように構成されている。導体２２に供給された電流は、下記にさらに詳細に説明するように、電流の強度及び極性と、ブレーキ１０の現在の状態とに応じて、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０を含む電磁回路を発生させるか又は弱める。電磁回路は、ブレーキ１０を解除するために、スプリング１８のバイアス力に抗してアーマチュア板１６をフィールドシェル２０に向かって、かつ摩擦板１２から離れて付勢する。
【００２１】
コントローラー２４は、導体２２への電流の受け渡しを制御するために、したがってブレーキ１０の動作を制御するために設けられている。コントローラー２４は、プログラム可能なマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラーを含み得るか、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含み得る。コントローラー２４は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含むことができる。コントローラー２４は、メモリ及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイスも含むことができ、コントローラー２４は、入力／出力インターフェイスを通じて複数の入力信号を受け取り、複数の出力信号を送達することができる。コントローラー２４は、バッテリ又はコンデンサなどの電力源（図示せず）から導体２２への電流の受け渡しを制御する。
【００２２】
コントローラー２４は、ブレーキ１０を作動させ、解放するために、短い持続時間の電流パルスを導体２２に受け渡すように構成されている。ブレーキ１０のこの構成により、ブレーキ１０は、双安定ブレーキとして動作し、電流パルスは、ブレーキ１０が係合状態と解除状態との間で動き、次の電流パルスが導体２２に提供されるまで、パルスの終了後に所与の状態を維持するようにする。ブレーキ１０が係合しているとき（すなわちバイアス力がスプリング１８によって加えられている状態でアーマチュア板１６が摩擦板１２と係合し、摩擦板１２をアーマチュア板１６と圧力板１４との間に挟み込んでいるとき）、コントローラー２４は、いずれかの極性の電流パルスを導体２２に受け渡すことでブレーキ１０を解除することができる。電流パルスは、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０を含む電磁回路を確立する。特に、電流パルスは、導体２２のターン数（Ｎ）に電流（Ｉ）の大きさを乗じたものに等しい大きさの起磁力を発生させる。起磁力は、磁束（φ）を発生させ、磁束（φ）は、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の空隙を横断し、磁束（φ）量は、電磁回路の磁気抵抗（Ｒ）に依存する。電磁回路の磁束（φ）は、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間において、スプリング１８のバイアス力とは反対方向の吸引力（Ｆ）を発生させ、この吸引力（Ｆ）は、フィールドシェル２０の壁３６、３８に形成された内極及び外極での力を合わせたものであり、Ｆ＝φ2／（外極の面積）＋φ2／（内極の面積）である。供給される電流（Ｉ）の大きさは、摩擦板１２から離れ、かつフィールドシェル２０に向かう軸方向にアーマチュア板１６を付勢して、ブレーキ１０を解除するために、スプリング１８のバイアス力よりも大きい吸引力（Ｆ）を発生させるのに十分でなければならない。
【００２３】
本教示によれば、ブレーキ１０は、電流パルスの終了後でも、スプリング１８のバイアス力を超える吸引力（Ｆ）を維持するように構成されている。上記のように、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０の少なくとも１つは、炭素含量が比較的多い材料から作製することができる。その結果、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０は、電流パルスが終了し、電流が導体２２にもはや提供されなくなった後でも、引き続き存在する比較的高い残留磁気を有する。この残留磁気のため、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０内の磁気回路は、電流パルスの終了後に維持され、ブレーキ１０は、解除又は解放状態のままである。一実施形態では、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０の少なくとも１つは、比較的高い残留磁気を有するように、少なくとも０．３５重量％の炭素又は炭素当量の含量を有する。しかし、アーマチュア板１６及び／又はフィールドシェル２０の正確な材料組成は、ブレーキ１０が解除されたときのアーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の空隙の大きさ及びフィールドシェル２０の内壁３６、３８によって形成された磁極の面積など、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の吸引力の大きさに影響を及ぼす他の因子に基づいて変えることができる。さらに、材料組成は、材料の焼き鈍し、機械的応力（例えば、コイニング）及び熱処理を含む、残留磁気に影響を及ぼす他の因子を考慮して選択することができる。一般に、アーマチュア板１６及び／又はフィールドシェル２０のための材料は、これらの他の因子を考慮する場合、スプリング１６のバイアス力を超える、アーマチュア板１６及び／又はフィールドシェル２０間の残留吸引力を発生させるように選択される。
【００２４】
ブレーキ１０を再係合又は再作動させることが望ましい場合、コントローラー２４は、別の電流パルスを導体２２に受け渡すことができる。ブレーキ１０を係合させるのに使用される電流パルスは、ブレーキ１０を解除するのに使用されるパルスの極性とは反対の極性を有する。電流パルスは、この場合にも、導体２２のターン数（Ｎ）に電流（Ｉ）の大きさを乗じたものに等しい大きさの起磁力を発生させるが、この起磁力は、ブレーキ１０を解除するのに使用される電流パルスによって発生する力とは反対の方向に作用する。この抗起磁力は、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の空隙を横断する残留磁束（φ）を減少させる。その結果、電流パルスは、アーマチュア板１６及びフィールドシェル２０内の磁気回路を弱め、それにより、スプリング１８が、ブレーキ１０を再係合させるために、アーマチュア板１６を、軸２６に沿ってフィールドシェル２０から離れ、かつ摩擦板１２に向かって動かすことを可能にする。スプリング１８のバイアス力は、ブレーキ１０の係合時にアーマチュア板１６を動かすため、ブレーキ１０を係合させるのに使用される電流パルスは、ブレーキ１０を解除するのに使用されるパルス状の電流の大きさよりも小さい大きさを有することができる（ブレーキ１０を解除する際、スプリング１８によって加えられる力に打ち勝たなければならない）。さらに、ブレーキ１０を再係合又は再作動させるのに必要とされる電流の大きさは、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の空隙の大きさを考慮して最小限にすることができる。特に、空隙の存在は、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の残留吸引力を妨害する。従来の減磁曲線のグラフにおいて、空隙線は、空隙の長さを空隙の面積で除したものに等しい傾きで元のグラフの第２象限にプロットすることができる。その線と減磁曲線との交点は、電流が導体２２に提供されない場合に残る残留磁束を特定する。この点から、空隙の影響を盛り込んだ場合、アーマチュア板１６とフィールドシェル２０との間の残留吸引力を打ち勝つのに十分な抗起磁力を発生させるのに必要とされる電流の大きさを求めることができる。
【００２５】
上述のように、コントローラー２４による電流パルスの生成は、ブレーキ１０を（完全な）係合位置と（完全な）解除位置との間で動かすのに使用される。しかし、一部の実施形態では、回転体の動作速度を制御するために、中程度のブレーキトルクを加えることが望ましいことがある。これらの実施形態では、コントローラー２４は、スプリング１８単独でもたらされるトルクよりも小さいブレーキトルクを発生させるために、比較的高い周波数で極性を交互に代える電流パルスを生成するようにさらに構成することができる。コントローラー２４は、メモリに格納されたプログラム命令の組（すなわちソフトウェア）に応じて、及び／又はセンサのフィードバック（例えば、回転体の速度若しくは軸２６に沿ったアーマチュア板１６の位置）に応じて、及び／又は従来のユーザインターフェイスを通じて入力されたユーザコマンドに応じて、これらのパルスを生成することができる。
【００２６】
本教示によるブレーキ１０は、従来のブレーキと比較して有益である。特に、本発明のブレーキ１０は、連続的な電流供給なしに係合状態及び解除状態を維持することができ、それにより電力消費及び熱を制限する双安定ブレーキを提供する。さらに、ブレーキ１０は、永久磁石を使用しないようにし、それによりブレーキのコストを削減し、複雑さを低減する。
【００２７】
本発明が図示され、本発明の１つ又は複数の特定の実施形態に関連して説明されたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更形態及び修正形態がなされ得ることが当業者に分かるであろう。
【図１】
2021521385.tif 000003
【図２】
2021521385.tif 000004
【図３】
2021521385.tif 000005
【図４】
2021521385.tif 000006
【国際調査報告】
2021521385.tif 000007
2021521385.tif 000008