(57)【要約】【課題】この発明は、回転軸の保持という機能に特化し、結線回路を簡略化して、小型、低コスト化を実現できるとともに、ブレーキ解除時にコギング力を消滅させるようにして、モータ動作時の特性に影響を及ぼさないモータ保持用ブレーキを得る。【解決手段】回転子側突極４が周方向に等角ピッチで外周壁面に複数突設され、モータ回転軸に同軸に固着された回転子鉄心３と、固定子側突極７が周方向に等角ピッチで内周壁面に複数突設され、回転子鉄心３に対して一定の空隙を有して、回転子鉄心３の外周を囲繞して配設された固定子鉄心６と、固定子鉄心６に巻装された円筒子コイル８と、を備える。そして、直流電源９から直流電流を円筒コイル８に通電することにより、回転子鉄心３の回転位置に応じたトルク脈動を発生させる。【選択図】図１
2008271765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚肉円筒状に作製され、かつ回転子側突極が周方向に第１の等角ピッチで外周壁面に複数突設され、回転軸に同軸に固着された回転子鉄心と、
円筒状に作製され、かつ固定子側突極が周方向に第２の等角ピッチで内周壁面に複数突設され、上記回転子鉄心に対して一定の空隙を有して、該回転子鉄心の外周を囲繞して配設された固定子鉄心と、
上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルと、
上記固定子コイルに直流電流を通電する第１の電源手段と、を備え、
上記第１の電源手段により直流電流を上記固定子コイルに通電することにより、上記回転子鉄心の回転位置に応じたトルク脈動を発生させることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
【請求項２】
請求項１記載のモータ保持用ブレーキにおいて、
上記回転子側突極のそれぞれが、軸方向に所定距離離間した第１および第２回転子側突極から構成され、
上記固定子側突極のそれぞれが、軸方向に所定距離離間した第１および第２固定子側突極から構成され、
上記固定子コイルが、導体線を円筒状に所定回巻回して作製された円筒コイルから構成され、上記第１および第２固定子側突極間に位置して上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
【請求項３】
請求項１記載のモータ保持用ブレーキにおいて、上記固定子コイルが、導体線を複数の上記固定子側突極のそれぞれに順次該固定子側突極周りに所定回巻回して作製された集中巻きコイルから構成されていることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ保持用ブレーキにおいて、
定電流又は定電圧を上記固定子コイルに印加し、上記回転子鉄心の回転位置に応じた電圧値変化又は電流値変化を該固定子コイルに発生させる第２の電源手段と、
閾値を発生する閾値発生手段と、
上記回転子鉄心の回転位置に応じた電圧値変化又は電流値変化と上記閾値発生手段により発生された閾値とを比較して、エンコーダパルスを出力する比較器と、をさらに備えていることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のモータ保持用ブレーキにおいて、上記第１の等角ピッチと上記第２の等角ピッチとが同じであることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモータ保持用ブレーキにおいて、
上記回転子側突極数と上記固定子側突極数との最小公倍数をＰ、慣性モーメントをＪ、上記回転子側突極と上記固定子側突極との間に発生するコギングトルクの振幅をτ１としたときの上記モータ保持用ブレーキの共振周波数ｆ１が式（１）で表され、振幅Ｆを有する外乱が作用したときの上記モータ保持用ブレーキの振動角度の周波数特性における振動角度が２π／Ｐとなるときの周波数ｆ０が式（２）で表されたとき、
上記回転子側突極数と上記固定子側突極数との最小公倍数Ｐ、慣性モーメントＪ、および上記回転子側突極と上記固定子側突極との間に発生するコギングトルクの振幅τ１が、ｆ１≧ｆ０を満足するように設定されていることを特徴とすることを特徴とするモータ保持用ブレーキ。
【数１】
2008271765.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ停止時のモータ本体の回転子の回転位置を保持するモータ保持用ブレーキに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータにおいては、回転子に電磁ブレーキを取り付けて、回転子に制動を加えていた。しかし、電磁ブレーキの磁界回路がモータの磁気回路に比べて大きくなり、装置の大型化をもたらすとともに、摩耗部分があり、保守に手間がかかるという問題があった。
【０００３】
このような状況を鑑み、非接触で回転子に保持ブレーキをかける小型のブレーキ機構が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載のものでは、モータの停止を判断すると、直流励磁電流をモータ本体の三相のコイルに流して磁気吸引力を発生させ、この磁気吸引力によりロータ磁石を吸引してロータの回転状態を保持していた。また、特許文献２に記載のものでは、コギングトルク抑制トルクを発生してモータを運転し、駆動電源を停止することで、回転子を固定子のティース部の先端と回転子の永久磁石との間の吸引力により保持して停止するようにしていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４１５９０号公報
【特許文献２】特開平５−１４６１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された従来のブレーキ機構では、モータ本体の三相のコイルへの通電用の結線にブレーキ用と回転用との２種類の結線が必要となり、結線回路が煩雑になるという問題があった。
特許文献２に記載された従来のブレーキ機構では、モータの回転時には、コギングトルクがブレーキ力として残る。そこで、コギングトルクの振幅より大きなトルクを与えないと安定点に戻ってしまい、モータとして回転しないので、始動時には、コギングトルクを乗り越えるような大きな電流を通電しなければならず、損失が大きくなるという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、回転軸の保持という機能に特化し、結線回路を簡略化して、小型、低コスト化を実現できるとともに、ブレーキ解除時にコギング力を消滅させるようにして、モータ動作時の特性に影響を及ぼさないモータ保持用ブレーキを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるモータ保持用ブレーキは、厚肉円筒状に作製され、かつ回転子側突極が周方向に第１の等角ピッチで外周壁面に複数突設され、回転軸に同軸に固着された回転子鉄心と、円筒状に作製され、かつ固定子側突極が周方向に第２の等角ピッチで内周壁面に複数突設され、上記回転子鉄心に対して一定の空隙を有して、該回転子鉄心の外周を囲繞して配設された固定子鉄心と、上記固定子鉄心に巻装された固定子コイルと、上記固定子コイルに直流電流を通電する第１の電源手段と、を備え、上記第１の電源手段により直流電流を上記固定子コイルに通電することにより、上記回転子鉄心の回転位置に応じたトルク脈動を発生させる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、モータとは別体で、しかも固定子コイルに直流電流を通電し、回転子側突極と固定子側突極との間に磁気吸引力を発生させて回転軸を保持、停止するように構成されているので、モータの３相のコイルを運転用とブレーキ用とで併用することに起因する結線回路が複雑となるという不具合が無く、簡易な構成でモータ保持用ブレーキを実現できるとともに、ブレーキの摩耗もなく、摩擦を利用した機械式ブレーキの持つ不安定さを排除できる。また、固定子コイルへの通電を停止することでコギング力が消失するので、モータの始動時にモータへの通電電流を大きくする必要もなく、コギング力がブレーキ力として残ることに起因する損失の増大が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する図、図２はこの発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部の構成を説明する一部破断斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキを構成する固定子鉄心および回転子鉄心を示す断面図、図４はこの発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキにおける固定子の組立方法を説明する図、図５はこの発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキにおけるトルク脈動を示す波形図である。
【００１０】
図１乃至図３において、モータ保持用ブレーキは、モータ回転軸２に固着された回転子鉄心３と、回転子鉄心３に対して一定の空隙ｇを有して、回転子鉄心３の外周を囲繞して固定部材（図示せず）に固定された固定子５と、からなるブレーキ機構部１を有する。モータ保持用ブレーキは、さらに、後述する固定子５の円筒コイル８に直流電流を通電し、回転子鉄心の回転位置に応じたトルク脈動を発生させる第１の電源手段としての直流電源９を有する。
【００１１】
回転子鉄心３は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により厚肉円筒状に作製され、回転子側突極４が周方向に第１の等角ピッチで外周壁面に複数突設されている。各回転子側突極４は、軸方向に所定の間隔Ｌｃをもって離間した第１および第２回転子側突極４ａ，４ｂから構成されている。第１および第２回転子側突極４ａ，４ｂが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、回転子鉄心３はコ字状断面を有している。モータ回転軸２が、この回転子鉄心３の軸心位置に穿設された貫通穴３ａに圧入固定されている。
【００１２】
固定子５は、固定子鉄心６と、固定子鉄心６に巻装された固定子コイルとしての円筒コイル８と、を備えている。固定子鉄心６は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により円筒状に作製され、固定子側突極７が周方向に第２の等角ピッチで外周壁面に複数突設されている。各固定子側突極７は、軸方向に所定の間隔Ｌｃをもって離間した第１および第２固定子側突極７ａ，７ｂから構成されている。第１および第２固定子側突極７ａ，７ｂが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、固定子鉄心６はコ字状断面を有している。そして、円筒コイル８は、導体線を円筒状に所定回巻回して作製され、軸方向に相対する第１および第２固定子側突極７ａ，７ｂ間に位置するように固定子鉄心６に配設されている。なお、第１の等角ピッチと第２の等角ピッチとは等しい。
【００１３】
ここで、固定子鉄心６は、図４に示されるように、軸方向に２分割された第１および第２鉄心６Ａ，６Ｂから構成されている。そして、第１および第２鉄心６Ａ，６Ｂを軸方向両側から円筒コイル８を挟持するように突き当て、第１および第２鉄心６Ａ，６Ｂの突き当て部を接合して、円筒コイル８が軸方向に相対する第１および第２固定子側突極７ａ，７ｂの対間に位置するように組み付けられる。
【００１４】
次に、このように構成されたモータ保持用ブレーキの動作について説明する。
直流電流が直流電源９から円筒コイル８に流されると、図１中矢印で示されるように、磁束Ａが円筒コイル８を周回するように発生する。つまり、磁束Ａは、第１固定子側突極７ａから第１回転子側突極４ａに入り、回転子鉄心３内を第２回転子側突極４ｂまで流れ、第２固定子側突極７ｂに入り、固定子鉄心６内を第１固定子側突極７ａまで流れるように発生する。そして、回転子側突極４と固定子側突極７との間に磁気吸引力が働き、回転子鉄心３が回転して、回転子側突極４が固定子側突極７と相対する位置に停止する。つまり、回転子側突極４と固定子側突極７とが径方向に相対する位置が安定点となる。このように、回転子側突極４と固定子側突極７との相対位置に応じて、回転子側突極４を安定点に移動させようとするコギングトルクが発生する。回転子側突極４と固定子側突極７とが径方向に相対したときに、コギングトルクがゼロとなり、回転子側突極４と固定子側突極７とが周方向にずれるほど、コギングトルクが大きくなる。そこで、トルク脈動が、図５に示されるように、回転子側突極４と固定子側突極７との相対位置に応じて、回転子鉄心３と固定子鉄心６との間に発生する。
【００１５】
このモータ保持用ブレーキは、ブレーキ機構部１をモータ回転軸２に装着してモータ（図示せず）に取り付けられる。そして、モータの停止信号を受けると、直流電流が直流電源９から円筒コイル８に通電され、モータ回転軸２が回転子側突極４と固定子側突極７との間の磁気吸引力により保持、停止される。これにより、モータが無負荷状態の場合に、外乱が発生しても、モータは所定位置に保持される。
また、モータの運転信号を受けると、直流電源９による円筒コイル８への通電が停止され、回転子側突極４と固定子側突極７との間の磁気吸引力が無くなり、モータ回転軸２、即ちモータがスムーズに運転される。
【００１６】
このように、この実施の形態１によれば、モータ保持用ブレーキは、モータとは別体で、しかも円筒コイル８に直流電流を通電し、回転子側突極４と固定子側突極７との間に磁気吸引力を発生させてモータ回転軸２を保持、停止するように構成されているので、モータの３相のコイルを運転用とブレーキ用とで併用することに起因する結線回路が複雑となるという不具合が無く、簡易な構成でモータ保持用ブレーキを実現できるとともに、ブレーキの摩耗もなく、摩擦を利用した機械式ブレーキの持つ不安定さを排除できる。
【００１７】
また、円筒コイル８への通電電流の大きさを制御することで、ブレーキ力の大きさを調整できるので、通電電流を一定に制御するだけで温度に拘わらずブレーキ力を繰り返し同じ値で再現でき、しかもブレーキ力の経時的な変化もなく、安定したブレーキ力を簡易に付与できる。
また、円筒コイル８への通電を停止することでコギング力が消失するので、モータの始動時にモータへの通電電流を大きくする必要もなく、コギング力がブレーキ力として残ることに起因する損失の増大が防止される。
【００１８】
このモータ保持用ブレーキには、ブレーキ力の上限があり、このブレーキ力の上限値を超える力が作用すると、モータ回転軸２は脱調して回転する。そこで、モータに減速機を介してボールねじなどの機械要素を駆動するような用途において、モータ回転軸２の保持動作時に、ブレーキ力の上限値を超える衝撃力が負荷側からモータに加わった場合、モータ回転軸２は脱調して回転するので、過度の衝撃力により減速機などが故障するような不具合が未然に防止される。
【００１９】
このモータ保持用ブレーキでは、円筒コイル８を配置しているので、固定子鉄心６と回転子鉄心３との間の回転子側突極４と固定子側突極７は、円筒コイル８にとって並列磁気回路となるため、固定子コイルに必要な起磁力は増加しない。そこで、ブレーキ力（コギング力）を大きくするために突極数を多くしても、コイルの損失の増大が抑制される。また、単純な形状の１つの円筒コイル８を配設すればよく、量産性も向上する。このように、円筒コイル８を用いることにより、大きなブレーキ力のモータ保持用ブレーキを安価に実現できる。
【００２０】
モータの極数は通常４〜１０極程度であるので、モータ自体にコギング力を発生させてモータ単独でモータ回転軸２を保持する場合には、大きなブレーキ力を得るためには通電電流を大きくする必要がある。
このモータ保持用ブレーキでは、モータ回転軸２の保持という機能に特化し、突極数を数十〜１００程度に増やして設計することで、モータ単独でモータ回転軸２を保持する場合に比べ、同等のブレーキ力を得るための通電電流を大幅に低減できる。そこで、このモータ保持用ブレーキを用いれば、モータ単独でモータ回転軸２を保持する場合に比べ、保持時のシステム損失を低減できる。
【００２１】
また、コギング力の周波数は回転子鉄心１回転あたり固定子鉄心と回転子鉄心の磁極数の最小公倍数となる。従って、突極数を数十〜１００程度に設計したモータ保持用ブレーキでは、通常４〜１０極程度の極数であるモータ単独でモータ回転軸２を保持する場合に比べ、モータ回転軸２の回転位置を高分解能に保持することができる。
【００２２】
ここで、突極数をＰとした場合、コギングトルクの波形は、式（１）で表すことができる。
【００２３】
【数１】
2008271765.tif 000003
【００２４】
なお、τ１はコギングトルクの振幅［Ｎｍ］、θは回転位置［ｒａｄ］、突極数Ｐは固定子側突極数と回転子側突極数との最小公倍数である。
【００２５】
ここで、本モータ保持用ブレーキは、外乱にトルク変動があった場合、磁気ばねとして表現できるため、磁気ばね定数をｋとおくと、ｋ［Ｎｍ／ｒａｄ］は式（１）をθで微分することで求められる。そのため、磁気ばね定数ｋは、式（２）で表される。
【００２６】
【数２】
2008271765.tif 000004
【００２７】
そして、コギングトルクの安定点では、θ＝０であるため、ばね定数ｋは、式（３）と近似できる。
【００２８】
【数３】
2008271765.tif 000005
【００２９】
また、トルクτと慣性モーメントＪとの関係は、式（４）で表される。
【００３０】
【数４】
2008271765.tif 000006
【００３１】
なお、ωは、角周波数［ｒａｄ／ｓ］である。
【００３２】
従って、式（３）、（４）からｋ＝Ｊω２を算出することができ、ｋ＝Ｊω２から本モータ保持用ブレーキの共振周波数ｆ１は、式（５）となる。
【００３３】
【数５】
2008271765.tif 000007
【００３４】
ここで、本モータ保持用ブレーキのＯＮ／ＯＦＦ（円筒コイル８に通電／非通電）時において、式（６）に示す加振周波数をもつ変動負荷τ'［Ｎｍ］を外乱として与えた場合の振動角度の周波数特性を図６に示す。
【００３５】
【数６】
2008271765.tif 000008
【００３６】
なお、Ｆは外乱の振幅である。
図６において、本モータ保持用ブレーキの保持可能範囲は、θ１＝２π／Ｐ［ｒａｄ］以下の範囲である。言い換えれば、本モータ保持用ブレーキは、振動角度がθ１＝２π／Ｐ［ｒａｄ］より大きくなると、保持できなくなる。
本モータ保持用ブレーキがＯＦＦ時、τ'の外乱に対する振動角度θは式（７）となる。
【００３７】
【数７】
2008271765.tif 000009
【００３８】
式（４）、（７）から、振動角度がθ１＝２π／Ｐ［ｒａｄ］となる周波数ｆ０は式（８）で表される。
【００３９】
【数８】
2008271765.tif 000010
【００４０】
なお、振動角度θは、ある周波数成分を持つ外乱に対して回転子が安定点を中心に振れる範囲の角度である。
【００４１】
このことから、共振周波数ｆ１をｆ０若しくはｆ０より大きくすることにより、外乱の周波数が共振周波数ｆ１と等しい場合でも、図６に示されるように、振動量を本モータ保持用ブレーキの保持可能範囲に抑えることができる。つまり、突極数Ｐ、慣性モーメントＪおよびコギングトルクの振幅τ１が、ｆ１≧ｆ０を満足するように設定されていればよい。
なお、外乱が直流成分に加えて高調波成分を含む場合でも同様である。
【００４２】
なお、上記実施の形態１では、固定子鉄心６および回転子鉄心３を、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼の塊状体で作製するものとしているが、固定子鉄心６および回転子鉄心３を、例えば低炭素鋼の薄板を所定枚積層し、一体化して作製してもよい。
また、上記実施の形態１では、モータ回転軸２に直接取り付けるものとしているが、モータ回転軸２に動力伝達機構を介して連結された回転軸に取り付けられてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態１では、回転子側突極４と固定子側突極７とを同一の等角ピッチで形成して同一の突極数とした好ましい形態について説明しているが、配設ピッチを変えて回転子側突極４と固定子側突極７との突極数を異ならしても良い。また、突極数も、モータの極数の数倍以上とすることが好ましい。いずれの場合にも、コギング力の周波数は回転子鉄心１回転あたり固定子側突極数と回転子側突極数との最小公倍数となる。つまり、コギング力の安定点が回転子鉄心１回転あたり固定子側突極数と回転子側突極数との最小公倍数となる。そこで、固定子側突極数と回転子側突極数とを等しくした場合には、固定子側突極数と回転子側突極数とを異ならした場合に比べ、コギング力の振幅を大きくすることができる。
【００４４】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部を示す断面図である。
図７において、円筒コイル８は、導体線を円筒状の巻線固定部材１０に所定回巻回して作製されている。そして、円筒コイル８が巻線固定部材１０に巻回された状態で、軸方向に相対する第１および第２固定子側突極７ａ，７ｂ間に位置するように固定子鉄心６に配設されている。円筒状の巻線固定部材１０の材料は非磁性体であればよく、樹脂材料、ステンレスやアルミニウム等の金属材料を用いることができる。他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４５】
この実施の形態２によれば、円筒コイル８が巻線固定部材１０に巻回された状態で固定子鉄心６に配設されているので、円筒コイル８が変位して回転子鉄心３と干渉することを確実に防止できる。
【００４６】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部を示す断面図である。
図８において、固定子鉄心１１は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により円筒状に作製され、固定子側突極１２が周方向に第２の等角ピッチで内周壁面に複数突設されている。各固定子側突極１２は、軸方向に所定の間隔Ｌｃ’をもって離間した第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂから構成されている。各第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂには、内周端から軸方向に延出する鍔部１３を有する。第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、固定子鉄心１１はＣ状断面を有している。円筒コイル８は、軸方向に相対する第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂ間の断面Ｃ状の空間に収容されるように固定子鉄心１１に配設されている。
【００４７】
回転子鉄心１４は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により厚肉円筒状に作製され、回転子側突極１５が周方向に第１の等角ピッチで外周壁面に複数突設されている。各回転子側突極１５は、軸方向に所定の間隔Ｌｃ’をもって離間した第１および第２回転子側突極１５ａ，１５ｂから構成されている。第１および第２回転子側突極１５ａ，１５ｂが軸方向に所定の間隔で相対している部分では、回転子鉄心１４はコ字状断面を有している。モータ回転軸２が、回転子鉄心１４の軸心位置に穿設された貫通穴１４ａに圧入固定されている。ここで、第１の等角ピッチと第２の等角ピッチとは等しい。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４８】
この実施の形態３によれば、円筒コイル８が軸方向に相対する第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂ間の断面Ｃ状の空間に収容されるように固定子鉄心１１に配設されているので、巻線固定部材１０を用いることなく、円筒コイル８が変位して回転子鉄心１４と干渉することを確実に防止できる。
【００４９】
ここで、実施の形態１，３によるモータ保持用ブレーキの円筒コイル８に同じ電流を流した時のトルク脈動を測定し、その結果を図９に示す。なお、図９中、実線が実施の形態３を示し、点線が実施の形態１を示す。
図９から分かるように、実施の形態３によるモータ保持用ブレーキは、実施の形態１によるモータ保持用ブレーキに比べ、振幅の大きなトルク脈動が得られることが分かる。
これは、第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂに鍔部１３が設けられている分、固定子側突極１２と回転子側突極１５との間の対向面積が増大したことに起因する。そのため、実施の形態３では、実施の形態１におけるモータ保持用ブレーキと同等のトルク脈動を得るには、固定子鉄心１１の軸長を短くすることができる。つまり、モータ保持用ブレーキの小型化を実現できる。
【００５０】
この実施の形態３では、軸方向に相対する第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂの鍔部１３間の軸方向長さＬｃ’が短くなっているので、固定子鉄心１１内部で閉じる漏れ磁束Ｃが生じやすい。そこで、漏れ磁束Ｃを低減するためには、軸方向に相対する第１および第２固定子側突極１２ａ，１２ｂ間の軸方向距離Ｌｃ’を固定子鉄心１１と回転子鉄心１４との間の空隙ｇに対して十分大きくすることが望ましく、Ｌｃ’はｇの１０倍以上とすることが好ましい。
また、実施の形態３においても、固定子鉄心１１を軸方向に２分割することで、円筒コイル８を容易に装着することができる。
【００５１】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する模式図である。
図１０において、固定子鉄心１６は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により円筒状に作製され、固定子側突極１７が周方向に第２の等角ピッチで内周壁面に複数突設されている。固定子コイルとしてのコイル１８は、導体線を固定子側突極１７のそれぞれに順次連続して所定回巻回して固定子鉄心１６に巻装された集中巻きコイルである。回転子鉄心１９は、例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で冷間鍛造製法により厚肉円筒状に作製され、回転子側突極２０が周方向に第１の等角ピッチで外周壁面に突設されている。モータ回転軸２が、回転子鉄心１９の軸心位置に穿設された貫通穴１９ａに圧入固定されている。ここで、第１の等角ピッチと第２の等角ピッチとは等しい。
【００５２】
このように構成されたブレーキ機構部１Ａを有するモータ保持用ブレーキでは、直流電流が直流電源９からコイル１８に流されると、固定子側突極１７から固定子鉄心１６のコアバック部を通って周方向の一側に隣接する固定子側突極１７に流れ、回転子側突極２０から回転子鉄心１９に入り、周方向他側に隣接する回転子側突極２０から固定子側突極１７に戻る磁束が発生する。そして、固定子側突極１７と回転子側突極２０との間に磁気吸引力が働き、回転子鉄心１９が回転して、回転子側突極２０が固定子側突極１７と相対する位置に停止する。この時、回転子側突極２０と固定子側突極１７とが径方向に相対したときに、コギングトルクがゼロとなり、回転子側突極２０と固定子側突極１７とが周方向にずれるほど、コギングトルクが大きくなる。そこで、トルク脈動が、回転子側突極２０と固定子側突極１７との相対位置に応じて、回転子鉄心１９と固定子鉄心１６との間に発生する。
【００５３】
このモータ保持用ブレーキは、ブレーキ機構部１Ａをモータ回転軸２に装着してモータに取り付けられる。そして、モータの停止信号を受けると、直流電流が直流電源９からコイル１８に通電され、モータ回転軸２が固定子側突極１７と回転子側突極２０との間の磁気吸引力により保持、停止される。また、モータの運転信号を受けると、直流電源９によるコイル１８への通電が停止され、固定子側突極１７と回転子側突極２０との間の磁気吸引力が無くなり、モータ回転軸２、即ちモータがスムーズに運転される。
従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５４】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する模式図である。
図１１において、モータ保持用ブレーキは、回転子鉄心３と固定子５とからなるブレーキ機構部１と、モータの停止信号を受けてブレーキ力発生用の定電流を円筒コイル８に通電させ、モータの運転信号を受けてモータ回転軸２の回転位置検出用の定電流を円筒コイル８に通電するように直流電源９を制御する制御手段２１と、回転子鉄心３の回転によるインピーダンス変化に応じた電圧値と閾値発生回路２３からの閾値とを比較し、エンコーダパルス２４をモータＣＰＵ２５に出力する比較器２２と、を備える。なお、直流電源９は、第１および第２の電源手段に相当する。
【００５５】
このモータ保持用ブレーキは、ブレーキ機構部１をモータ回転軸２に装着してモータに取り付けられる。そして、制御手段２１がモータの停止信号を受けると、ブレーキ力発生用の定電流を直流電源９から円筒コイル８に通電させる。これにより、モータ回転軸２が回転子側突極４と固定子側突極７との間の磁気吸引力により保持、停止される。
【００５６】
制御手段２１が、モータの運転信号を受けると、モータ回転軸２の回転位置検出用の定電流を直流電源９から円筒コイル８に通電させる。そして、モータの回転動作、即ちモータ回転軸２の回転動作により回転子鉄心３が回転する。回転子鉄心３（回転子側突極４）と固定子鉄心６（固定子側突極７）との相対位置に応じて円筒コイル８のインダクタンスが変化する。そして、図１２に示されるように、このインダクタンス変化に応じて、円筒コイル８の両端に発生する電圧値が変化する。比較器２２は、円筒コイル８の両端に発生した電圧値変化と閾値発生回路２３からの閾値とを比較し、エンコーダパルス２４を出力する。モータＣＰＵ２５は、エンコーダパルス２４を入力し、モータの回転数、移動距離などの位置情報を出力する。
【００５７】
このように、実施の形態５によれば、上記実施の形態１の効果に加え、簡易な構成でモータ回転軸２の位置情報を出力することができる。従って、このモータ保持用ブレーキをモータに取り付けることで、従来必要であった回転位置センサを用いることなく、モータの回転数や移動距離などの位置情報を得ることができる。
ここで、実施の形態１では、定電流を円筒コイル８に通電し、インダクタンス変化を円筒コイル８の両端に発生する電圧値変化として検出するものとしているが、定電圧を円筒コイル８に印加し、インダクタンス変化を円筒コイル８に発生する電流値変化として検出してもよい。この場合、直流電源９に加えて、第２の電源手段としての定電圧電源を設けることになる。
【００５８】
なお、上記実施の形態２〜５では、回転子側突極４と固定子側突極７とを同一の等角ピッチで形成して同一の突極数とした場合について説明しているが、配設ピッチを変えて回転子側突極４と固定子側突極７との突極数が異なっていても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部の構成を説明する一部破断斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキを構成する固定子鉄心および回転子鉄心を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキにおける固定子の組立方法を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキにおけるトルク脈動を示す波形図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るモータ保持用ブレーキの周波数特性を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るモータ保持用ブレーキにおけるブレーキ機構部を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るモータ保持用ブレーキにおけるトルク脈動を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係るモータ保持用ブレーキの構成する説明する模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係るモータ保持用ブレーキにおける電流波形および電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
３，１４，１９  回転子鉄心、４，１５，２０  回転子側突極、４ａ，１５ａ  第１回転子側突極、４ｂ，１５ｂ  第２回転子側突極、５  固定子、６，１１，１６  固定子鉄心、７，１２，１７  固定子側突極、７ａ，１２ａ  第１固定子側突極、７ｂ，１２ｂ  第２固定子側突極、８  円筒コイル（固定子コイル）、９  直流電源（第１の電源手段）、１８  コイル（固定子コイル）、２１  制御手段、２２  比較器、２３  閾値発生手段、２４  エンコーダパルス。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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