(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ用ステータと、
強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、
前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第１のベアリングと、
前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、
前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第２のベアリングと、
前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた第２のベアリングホルダと、
前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材と、
前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記シャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にする電磁ブレーキと、
前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えた電磁ブレーキ付きモータであって、
第２のベアリングホルダが強磁性を有しており、
前記ベアリング押さえ部材は、前記シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有しており、且つ前記ベアリング押さえ部材の前記シャフトの外周面と対向する内周面は前記外周面と近接した位置にあり、
前記シャフトの前記非負荷側端部には、前記ベアリング押さえ部材と前記磁気センサとの間の位置に、前記電磁コイルで発生して前記シャフトを通って漏出する漏洩磁束を、前記シャフトから前記ベアリング押さえ部材へと導いて、前記漏洩磁束が前記磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されていることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項２】
モータ用ステータと、
強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、
前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第１のベアリングと、
前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、
前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第２のベアリングと、
前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた第２のベアリングホルダと、
前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材と、
前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記シャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にする電磁ブレーキと、
前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えた電磁ブレーキ付きモータであって、
第２のベアリングホルダが強磁性を有しており、
前記シャフトの前記非負荷側端部には、前記ベアリング押さえ部材と前記磁気センサとの間の位置に、前記電磁コイルで発生して前記シャフトを通って漏出する漏洩磁束を、前記シャフトから前記ベアリング押さえ部材へと導いて、前記漏洩磁束が前記磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されていることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項３】
モータ用ステータと、
強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、
前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第１のベアリングと、
前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、
前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第２のベアリングと、
前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた第２のベアリングホルダと、
前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材と、
前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記シャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にする電磁ブレーキと、
前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えた電磁ブレーキ付きモータであって、
第２のベアリングホルダが強磁性を有しており、
前記ベアリング押さえ部材は、前記シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有しており、且つ前記ベアリング押さえ部材の前記シャフトの外周面と対向する内周面は前記外周面と近接した位置にあることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項４】
前記第２のベアリングホルダが、前記ブレーキ用コアである請求項１，２または３に記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項５】
前記第２のベアリングホルダが、前記ブレーキ用コアが固定されたブラケットである請求項１，２または３に記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項６】
前記第１及び第２のベアリングが、ボールベアリングからなる請求項１〜５のいずれか1つに記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項７】
モータ用ステータと、
強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、
前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持するボールベアリングからなる第１のベアリングと、
前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、
前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持し、外輪が強磁性を有するボールベアリングからなる第２のベアリングと、
前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた第２のベアリングホルダと、
前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材と、
前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記シャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にする電磁ブレーキと、
前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えた電磁ブレーキ付きモータであって、
前記第２のベアリングホルダが、前記ブレーキ用コアが固定された非磁性体のブラケットからなり、
前記第２のベアリングの外輪が、前記ブレーキ用コアに接触しており、
前記ベアリング押さえ部材は、前記シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有しており、且つ前記ベアリング押さえ部材の前記シャフトの外周面と対向する内周面は前記外周面と近接した位置にあり、
前記シャフトの前記非負荷側端部には、前記ベアリング押さえ部材と前記磁気センサとの間の位置に、前記電磁コイルで発生して前記シャフトを通って漏出する漏洩磁束を、前記シャフトから前記ベアリング押さえ部材へと導いて、前記漏洩磁束が前記磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されていることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項８】
モータ用ステータと、
強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、
前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持するボールベアリングからなる第１のベアリングと、
前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、
前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持し、外輪が強磁性を有するボールベアリングからなる第２のベアリングと、
前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた第２のベアリングホルダと、
前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材と、
前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記シャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にする電磁ブレーキと、
前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えた電磁ブレーキ付きモータであって、
前記第２のベアリングホルダが、前記ブレーキ用コアが固定された非磁性体のブラケットからなり、
前記第２のベアリングの外輪が前記ブレーキ用コアに接触しており、
前記シャフトの前記非負荷側端部には、前記ベアリング押さえ部材と前記磁気センサとの間の位置に、前記電磁コイルで発生して前記シャフトを通って漏出する漏洩磁束を、前記シャフトから前記ベアリング押さえ部材へと導いて、前記漏洩磁束が前記磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されていることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項９】
モータ用ステータと、
強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、
前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持するボールベアリングからなる第１のベアリングと、
前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、
前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持し、外輪が強磁性を有するボールベアリングからなる第２のベアリングと、
前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた第２のベアリングホルダと、
前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材と、
前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記シャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にする電磁ブレーキと、
前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えた電磁ブレーキ付きモータであって、
前記第２のベアリングホルダが、前記ブレーキ用コアが固定された非磁性体のブラケットからなり、
前記第２のベアリングの外輪が前記ブレーキ用コアに接触しており、
前記ベアリング押さえ部材は、前記シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有しており、且つ前記ベアリング押さえ部材の前記シャフトの外周面と対向する内周面は前記外周面と近接した位置にあることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項１０】
前記磁気シールド部材は、前記シャフトの径方向に延び且つ前記ベアリング押さえ部材と間隙を介して前記シャフトの軸線方向において対向する板状部と、該板状部から前記磁気センサ側に突出する突出部とから構成されている請求項１，２，７または８に記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項１１】
前記突出部は、円板状の前記板状部と一体に形成され且つ前記板状部の外周部から前記磁気センサ側に突出する円筒形状を有している請求項１０に記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項１２】
前記磁気式センサは、前記シャフトの前記先端に固定された回転体と、該回転体に設けられた複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石の磁束を検出する磁気検出器とを備えた磁気式ロータリエンコーダであり、
前記シールド部材の前記円筒形状の前記突出部の先端部は、前記回転体と間隙を介して対向している請求項１１に記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項１３】
前記ベアリング押さえ部材は、前記第２のベアリングの外輪と接触するが内輪とは接触しないように配置されている請求項１，３，７または９に記載の電磁ブレーキ付きモータ。
【請求項１４】
モータ部と、電磁ブレーキと、前記モータの回転位置を検出する回転位置検出器とが前記モータのシャフトに沿って並んで構成されている電磁ブレーキ付きモータであって、
前記モータ部は、ハウジング内に配置されたモータ用ステータと、強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、前記シャフトを前記負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第１のベアリングと、前記ハウジングを介して前記モータ用ステータに固定されて前記第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、前記シャフトを前記非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第２のベアリングと、前記第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた強磁性を有する第２のベアリングホルダと、前記第２のベアリングホルダに嵌合された前記第２のベアリングが前記ベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために前記第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材とを備えており、
前記電磁ブレーキは、前記ハウジングに連結された電磁ブレーキ用ハウジングと、前記電磁ブレーキ用ハウジングの内部に固定されたブレーキ用コアと、前記ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルと、前記ブレーキ用コアに対して動作可能に設けられたブレーキプレートを備えたプレート構造部と、前記ロータ部と前記第２のベアリングとの間に位置する前記シャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板とを備えて、制動時には前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にして前記ロータを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用して前記ブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることにより前記シャフトを回転可能にするように構成され、
前記回転位置検出器は、前記電磁ブレーキ用ハウジングに連結された検出器用ハウジングと、前記検出器用ハウジングの内部に配置されて、前記第２のベアリングから突出する前記シャフトの前記非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備え、
前記ブレーキ用コアが前記第２のベアリングホルダを兼ねており、
前記ベアリング押さえ部材が前記ブレーキ用コアに固定され、前記ベアリング押さえ部材は、前記シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有し、且つ前記ベアリング押さえ部材の前記シャフトの外周面と対向する内周面は前記外周面と近接した位置にあり、
前記シャフトの前記非負荷側端部には、前記ベアリング押さえ部材と前記磁気センサとの間の位置に、前記電磁コイルで発生して前記シャフトを通って漏出する漏洩磁束を、前記シャフトから前記ベアリング押さえ部材へと導いて、前記漏洩磁束が前記磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されていることを特徴とする電磁ブレーキ付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの非駆動時にシャフトが負荷と共に回転するのを防止する電磁ブレーキを備えた電磁ブレーキ付きモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−１２４２５９号公報（特許文献１）等には、モータ用ステータと、強磁性材料からなシャフトを備えてモータ用ステータに対して回転するモータ用ロータとを備えたモータが示されている。そして、モータには、非常停止時にシャフトが負荷と共に回転するのを防止するため、電磁ブレーキが備えられている。電磁ブレーキは、シャフトに固定されたブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備えている。そして、制動時にはブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にしてシャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用してブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることによりシャフトを回転可能にする。しかしながら、この種のモータでは、通常、シャフトの非負荷側端部の先端よりも外側に磁気式センサが備えられているため、電磁ブレーキの電磁コイルで発生してシャフトを通って漏出する漏洩磁束が磁気式センサを通り、磁気式センサが誤作動をおこすおそれがあった。そこで、特許文献１では、シャフトの電磁ブレーキより非負荷側端部側の部分にモータ内部の熱を外部に放出する内扇ファンを設け、電磁コイルが設けられるブレーキ用コアが固定されたブラケットに熱遮断板を設け、これらの内扇ファン及び熱遮断板を強磁性材料により形成することが提案された。これにより、電磁コイルで発生してシャフトを通って漏出する漏洩磁束の一部を内扇ファンから熱遮断板を経由して電磁コイルに導くことにより、漏洩磁束が磁気式センサに与える影響の低減を図っている。
【特許文献１】特開２００５−１２４２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示される電磁ブレーキ付きモータでは、熱遮断板が設けられたブラケットが非磁性材料のアルミにより形成されている上、内扇ファンから熱遮断板に漏洩磁束を流すことができず、効果的に磁気式センサに与える影響の低減することができなかった。
【０００４】
また、シャフトの全体または非負荷側端部をステンレス鋼等の非磁性材料により形成することも考えられる。しかしながら、この場合、シャフトの加工が困難になる上、シャフトの材料費が高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、漏洩磁束が磁気式センサに与える影響の低減を十分に図ることができる電磁ブレーキ付きモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が改良の対象とする電磁ブレーキ付きモータは、モータ用ステータと、モータ用ロータと、第１のベアリングと、第１のベアリングホルダと、第２のベアリングと、第２のベアリングホルダと、ベアリング押さえ部材と、電磁ブレーキと、磁気式センサとを備えている。モータ用ロータは、強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えている。第１のベアリングは、シャフトを負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持している。第１のベアリングホルダは、モータ用ステータに固定されて第１のベアリングを保持している。第２のベアリングは、シャフトを非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持している。第２のベアリングホルダは、第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えている。ベアリング押さえ部材は、第２のベアリングホルダに嵌合された第２のベアリングがベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために第２のベアリングホルダに固定されており、強磁性を有している。電磁ブレーキは、ロータ部と第２のベアリングとの間に位置するシャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板と、ブレーキプレートと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルとを備え、制動時にはブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にしてシャフトを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用してブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることによりシャフトを回転可能にする。磁気式センサは、第２のベアリングから突出するシャフトの非負荷側端部の先端よりも外側に配置されている。本発明では、第２のベアリングホルダが強磁性を有している。また、ベアリング押さえ部材は、シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有しており、且つベアリング押さえ部材のシャフトの外周面と対向する内周面は外周面と近接した位置にある。そして、シャフトの非負荷側端部には、ベアリング押さえ部材と磁気センサとの間の位置に、電磁コイルで発生してシャフトを通って漏出する漏洩磁束を、シャフトからベアリング押さえ部材へと導いて、漏洩磁束が磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されている。
【０００７】
本発明のように、第２のベアリングホルダが強磁性を有しており、強磁性材料からなる磁気シールド部材をベアリング押さえ部材と磁気センサとの間の位置に配置させ、強磁性材料からなるベアリング押さえ部材の内周面をシャフトの外周面に近接させると、電磁コイルを起磁力源として発生する磁束のうち、シャフトに流れる漏洩磁束は、シャフトからベアリング押さえ部材へと積極的に導びかれ、漏洩磁束の多くは、ブレーキ用コア→シャフト→磁気シールド部材→ベアリング押さえ部材→ブレーキ用コアと流れることになる。そのため、従来のように、内扇ファン及び熱遮断板を強磁性材料により形成した場合に比べて、単純な構造で磁気式センサを通る漏洩磁束の密度を低くして漏洩磁束が磁気式センサに与える影響を低減することができる。
【０００８】
磁気シールド部材をベアリング押さえ部材と磁気式センサとの間に配置する構成及びベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させる構成のいずれか一方だけを採用するものであっても構わない。磁気シールド部材を配置する構成のみを採用する場合でも、ブレーキ用コア→シャフト→磁気シールド部材→ベアリング押さえ部材→ブレーキ用コアの経路で磁束の多くが流れる。また、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させる構成のみを採用する場合は、ブレーキ用コア→シャフト→ベアリング押さえ部材→ブレーキ用コアの経路で磁束の多くが流れる。このようにどちらか一方だけを採用するものは、両方の構成を採用する場合に比べて磁気式センサを通る漏洩磁束の密度は高くなるが、磁気シールドを比較的簡単な構造で構成できる。
【０００９】
第２のベアリングホルダは、ブレーキ用コアでもよく、ブレーキ用コアが固定されたブラケットであってもよい。第２のベアリングホルダをブレーキ用コアで構成すれば、モータの部品点数を少なくすることができる。この場合漏洩磁束の多くは、第２のベアリングホルダ（ブレーキ用コア）→シャフト→磁気シールド部材→ベアリング押さえ部材→第２のベアリングホルダ（ブレーキ用コア）と流れることになる。しかしながら、このような構成では、ブレーキ用コアに第２のベアリングを取り付ける凹部等の加工が必要になり、ブレーキ用コアの性能が低下したり、加工が面倒になる場合がある。第２のベアリングホルダをブレーキ用コアが固定されたブラケットで構成すれば、このような問題を解消できる。また、電磁ブレーキ付きモータの軸線の径方向の寸法を小さくすることができる。この場合、漏洩磁束の多くは、ブレーキ用コア→シャフト→磁気シールド部材→ベアリング押さえ部材→第２のベアリングホルダ（ブラケット）→ブレーキ用コアと流れることになる。
【００１０】
第１及び第２のベアリングはボールベアリングを用いることができる。この場合、ベアリング押さえ部材は、第２のベアリングの外輪と接触するが内輪とは接触しないように配置すればよい。このようにすれば、ベアリング押さえ部材は、第２のベアリングをしっかりと押さえた状態で、第２のベアリングの動きを妨げることなく、漏洩磁束の密度を低くすることができる。
【００１１】
また、第２のベアリングホルダがブレーキ用コアが固定された非磁性体のブラケットからなる場合にも本発明の磁気シールド構造を採用することができる。この場合は、外輪が強磁性を有する第２のベアリングを用い、第２のベアリングの外輪をブレーキ用コアに接触させる。このような構成を採用すると、磁気シールド部材をベアリング押さえ部材と磁気式センサとの間に配置し、強磁性材料からなるベアリング押さえ部材の内周面をシャフトの外周面に近接させると、漏洩磁束の多くは、ブレーキ用コア→シャフト→磁気シールド部材→ベアリング押さえ部材→第２のベアリングの外輪→ブレーキ用コアと流れることになる。また、磁気シールド部材のみをを配置した場合も、漏洩磁束の多くは、ブレーキ用コア→シャフト→磁気シールド部材→ベアリング押さえ部材→第２のベアリングの外輪→ブレーキ用コアと流れることになる。ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させる構成のみを採用する場合は、ブレーキ用コア→シャフト→ベアリング押さえ部材→第２のベアリングの外輪→ブレーキ用コアの経路で磁束の多くが流れる。
【００１２】
磁気シールド部材は、シャフトの径方向に延び且つベアリング押さえ部材と間隙を介してシャフトの軸線方向において対向する板状部と、該板状部から磁気センサ側に突出する突出部とから構成することができる。このようにすれば、ベアリング押さえ部材と磁気シールド部材とがシャフトの軸線方向に並んで配置されることになり、磁気シールド部材からベアリング押さえ部材への磁束の流れが促進される。また、磁束は、透磁率が高い経路を通りやすいので、凸状の先端を経由して流れやすい。そのため、磁気シールド部材に突出部を設ければ、突出部の先端から空間に漏洩磁束が流れ出て、磁気式センサを通る漏洩磁束の密度を低くすることができる。
【００１３】
より具体的には、突出部は、円板状の板状部と一体に形成され且つ板状部の外周部から磁気センサ側に突出する円筒形状を有している形状に形成することができる。このようにすれば、突出部の先端がシャフトを中心に円形に位置することになり、シャフトの外側に位置する磁気式センサを通る漏洩磁束の密度を効果的に低くすることができる。
【００１４】
磁気式センサは、シャフトの先端に固定された回転体と、該回転体に設けられた複数の永久磁石と、複数の永久磁石の磁束を検出する磁気検出器とを備えた磁気式ロータリエンコーダにより構成することができる。この場合、シールド部材の円筒形状の突出部の先端部は、回転体と間隙を介して対向させればよい。このようにすれば、磁気式センサの回転体に設けられた複数の永久磁石と磁気検出器とが、シャフトの先端の外側においてシールド部材の円筒形状の突出部に囲まれた領域に位置することになり、複数の永久磁石及び磁気検出器の近傍の漏洩磁束の密度を低くすることができる。
【００１５】
本発明のより具体的な電磁ブレーキ付きモータは、モータ部と、電磁ブレーキと、モータの回転位置を検出する回転位置検出器とがモータのシャフトに沿って並んで構成されている。モータ部は、ハウジング内に配置されたモータ用ステータと、強磁性材料からなり且つ負荷側端部と非負荷側端部とを有するシャフト及び該シャフトに固定されたロータ部を備えてなるモータ用ロータと、シャフトを負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第１のベアリングと、ハウジングを介してモータ用ステータに固定されて第１のベアリングを保持する第１のベアリングホルダと、シャフトを非負荷側端部寄りの位置で回転自在に支持する第２のベアリングと、第２のベアリングが嵌合されるベアリング嵌合部を備えた強磁性を有する第２のベアリングホルダと、第２のベアリングホルダに嵌合された第２のベアリングがベアリング嵌合部から抜け出るのを防止するために第２のベアリングホルダに固定された強磁性を有するベアリング押さえ部材とを備えている。電磁ブレーキは、ハウジングに連結された電磁ブレーキ用ハウジングと、電磁ブレーキ用ハウジングの内部に固定されたブレーキ用コアと、ブレーキ用コアに設けられた電磁コイルと、ブレーキ用コアに対して動作可能に設けられたブレーキプレートを備えたプレート構造部と、ロータ部と第２のベアリングとの間に位置するシャフトの部分に固定されたブレーキ用摩擦板とを備えている。そして、制動時にはブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを接触状態にしてロータを回転不能とし、非制動時には電磁コイルにより発生する電磁力を利用してブレーキ用摩擦板とブレーキプレートとを非接触状態にすることによりシャフトを回転可能にするように構成されている。回転位置検出器は、電磁ブレーキ用ハウジングに連結された検出器用ハウジングと、検出器用ハウジングの内部に配置されて、第２のベアリングから突出するシャフトの非負荷側端部の先端よりも外側に配置された磁気式センサとを備えている。ブレーキ用コアは、第２のベアリングホルダを兼ねている。ベアリング押さえ部材は、ブレーキ用コアに固定されている。ベアリング押さえ部材は、シャフトが貫通する貫通孔を備えた環状構造を有し、且つベアリング押さえ部材のシャフトの外周面と対向する内周面は外周面と近接した位置にある。シャフトの非負荷側端部には、ベアリング押さえ部材と磁気センサとの間の位置に、電磁コイルで発生してシャフトを通って漏出する漏洩磁束を、シャフトからベアリング押さえ部材へと導いて、漏洩磁束が磁気式センサに与える影響を低減する磁気シールド部材が固定されている。
【００１６】
このように電磁ブレーキ付きモータを構成すれば、電磁コイルで発生してシャフトを通って漏出する漏洩磁束を、シャフトからベアリング押さえ部材へと積極的に導びくことができ、漏洩磁束が磁気式センサに与える影響を低減することができる。特にブレーキ用コアが第２のベアリングホルダを兼ねているのでモータの部品点数を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２のベアリングホルダを強磁性を有するように構成する場合及び第２のベアリングホルダを非磁性体で形成する場合のいずれにおいても、強磁性材料からなる磁気シールド部材をベアリング押さえ部材と磁気センサとの間の位置に配置し、強磁性材料からなるベアリング押さえ部材の内周面をシャフトの外周面に近接させるので、電磁コイルで発生してシャフトを通って漏出する漏洩磁束を、シャフトからベアリング押さえ部材へと積極的に導びくことができ、従来のように、内扇ファン及び熱遮断板を強磁性材料により形成した場合に比べて、単純な構造で磁気式センサを通る漏洩磁束の密度を低くして漏洩磁束が磁気式センサに与える影響を低減することができる。そのため、漏洩磁束により磁気式センサが誤作動するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１の形態の電磁ブレーキ付きモータの半部を破断状態にして示した図であり、図２は図１の部分拡大図である。図１に示すように、本例の電磁ブレーキ付きモータは、エンドブラケット１と、センサカバー３と、モータ部５と、電磁ブレーキ７と、回転位置検出器を構成する磁気式センサ９とを有している。モータ部５は、筒状のハウジング１１と、モータ用ステータ１３と、モータ用ロータ１５と、第１及び第２のベアリングを構成する第１及び第２のボールベアリング１７，１９とを有している。なお、第１及び第２のボールベアリング１７，１９のボールは作図の関係で多角形状に描かれているが、実際には球体である。モータ用ステータ１３は、ハウジング１１の内側に固定されており、ステータコア２１と、ステータコア２１に取り付けられる複数の巻線部２３とを有している。
【００１９】
モータ用ロータ１５は、シャフト２５と、該シャフト２５に固定されたロータ部２７とを備えている。シャフト２５は、強磁性材料からなる鋼材の加工品であり、負荷が接続される負荷側端部２５ａと、負荷側端部２５ａの反対側に位置する非負荷側端部２５ｂとを有している。ロータ部２７は、鋼材の加工品または電磁鋼板の積層体からなりシャフト２５に嵌合される筒状のロータコア２７ａと、ロータコア２７ａ上に配置されてモータ用ステータ１３と対向する複数の永久磁石２７ｂとを有している。シャフト２５は、負荷側端部２５ａ寄りの位置で第１のボールベアリング１７によりエンドブラケット１に回転自在に支持されており、非負荷側端部２５ｂ寄りの位置で第２のボールベアリング１９により後述する電磁ブレーキ７のブレーキ用コア２９に回転自在に支持されている。本例では、エンドブラケット１が第１のボールベアリング１７を保持する第１のベアリングホルダを構成しており、ブレーキ用コア２９が第２のボールベアリング１９を保持する第２のベアリングホルダを構成している。本例の電磁ブレーキ付きモータでは、モータ部５と、電磁ブレーキ７と、磁気式センサ９とがシャフト２５に沿って並んで構成されることになる。
【００２０】
電磁ブレーキ７は、電磁ブレーキ用ブラケット２８と、ブレーキ用コア２９と、電磁コイル３１と、ブレーキ用摩擦板３３と、プレート構造部３５とを備えている。電磁ブレーキ用ブラケット２８は、非磁性体であるアルミにより形成されており、筒状を呈している。電磁ブレーキ用ブラケット２８は、ハウジング１１とセンサカバー３に両端が連結されている。本例では、電磁ブレーキ用ブラケット２８がシャフト２５の非負荷側端部２５ｂ寄りのエンドブラケットの役割を果たしている。図２に詳細に示すように、ブレーキ用コア２９は電磁ブレーキ用ブラケット２８の内部に固定されており、強磁性材料からなる鋼材の加工品または焼結体から構成されている。ブレーキ用コア２９の非負荷側端部２５ｂ側の端部には、シャフト２５と非負荷側端部２５ｂ側とに開口する環状の凹部からなるベアリング嵌合部２９ａが形成されている。ベアリング嵌合部２９ａには第２のボールベアリング１９の外輪１９ａが嵌合されている。さらに、ブレーキ用コア２９には、第２のボールベアリング１９がベアリング嵌合部２９ａから抜け出るのを防止するベアリング押さえ部材４１が取り付けられている。ベアリング押さえ部材４１は、シャフトが貫通する貫通孔４１ａを備えた円環状構造を有している。ベアリング押さえ部材４１のシャフト２５の径方向外側の外径部分４１ｂは、ブレーキ用コア２９に固定されている。また、外径部分４１ｂは、第２のボールベアリング１９の外輪１９ａに接触している。ベアリング押さえ部材４１のシャフト２５の径方向内側の内径部分４１ｃは、第２のボールベアリング１９の内輪１９ｂと接触しないように該内輪１９ｂと間隔を隔てて配置されている。ベアリング押さえ部材４１のシャフト２５の外周面２５ｃと対向する貫通孔４１ａの内周面４１ｄはシャフト２５の外周面２５ｃと近接した位置にある。ベアリング押さえ部材４１の内径部分４１ｃは、電磁コイル３１で発生してシャフト２５を通って漏出する漏洩磁束が磁気式センサ９に与える影響を低減する役割を果たしている。このような役割を果たすベアリング押さえ部材４１の作用については、後に詳細に説明する。
【００２１】
図１に戻って、ブレーキ用摩擦板３３は、円板形状を有しており、ロータ部２７と第２のボールベアリング１９との間に位置するシャフト２５の部分に径方向に延びるように固定されている。プレート構造部３５は、アウタープレート３７とブレーキプレートを構成するインナープレート３９とを有している。アウタープレート３７とインナープレート３９とは、ブレーキ用摩擦板３３を間にはさむように、該ブレーキ用摩擦板３３と間隔をあけてシャフト２５の軸線方向に並んで配置されている。アウタープレート３７は、ブレーキ用コア２９に間接的に固定されている。インナープレート３９は、ブレーキ用コア２９に対して動作可能に設けられている。そして、インナープレート３９には、該インナープレート３９をブレーキ用摩擦板３３側に付勢する図示しないスプリングが取り付けられている。電磁ブレーキ７は、制動時には図示しないスプリングの付勢によりブレーキ用摩擦板３３とインナープレート３９とアウタープレート３７とを接触状態にしてシャフト２５を回転不能とするように作動する。また、非制動時には電磁コイル３１により発生する電磁力の磁石作用を利用してブレーキ用摩擦板３３とインナープレート３９とを非接触状態にすることによりシャフト２５を回転可能にするように作動する。
【００２２】
図２に詳細に示すように、シャフト２５の非負荷側端部２５ｂには、磁気シールド部材４３が固定されている。磁気シールド部材４３は、強磁性材料からなる鋼材の加工品または焼結体により形成されており、板状部４３ａと突出部４３ｂとを有している。板状部４３ａは円環状形状を有しており、板状部４３ａの中央の孔部４３ｃがシャフト２５に嵌合した状態で、ベアリング押さえ部材４１と後述する磁気式センサ９の回転体９ａとの間に位置している。これにより、板状部４３ａは、ベアリング押さえ部材４１と間隙を介してシャフト２５の軸線方向において対向することになる。突出部４３ｂは円筒形を有しており、板状部４３ａの縁部から磁気センサ９側に突出している。磁気シールド部材４３は、円筒形状の突出部４３ｂの先端部４３ｄが後述する磁気式センサ９の回転体９ａと間隙を介して対向するように配置されている。磁気シールド部材４３は、電磁コイル３１で発生してシャフト２５を通って漏出する漏洩磁束が磁気式センサ９に与える影響を低減する役割を果たしている。このような役割を果たす磁気シールド部材４３の作用については、後に詳細に説明する。
【００２３】
磁気式センサ９は、磁気式ロータリエンコーダであり、シャフト２５の先端に固定された回転体９ａと、センサカバー３に固定された磁気検出器９ｂとを有している。回転体９ａは、円板形状を有しており、シャフト２５の外側方向の面に複数の永久磁石９ｃが設けられている。磁気検出器９ｂは、シャフト２５の外側方向において複数の永久磁石９ｃと対向するように配置されており、複数の永久磁石９ｃの磁束を検出している。
【００２４】
本例の電磁ブレーキ付きモータによれば、強磁性材料からなる磁気シールド部材４３をベアリング押さえ部材４１と磁気式センサ９との間に配置し、更に強磁性材料からなるベアリング押さえ部材４１の内周面４１ｄをシャフト２５に近接させたため、電磁コイル３１で発生してシャフト２５を通って漏出する漏洩磁束は、シャフト２５からベアリング押さえ部材４１へと積極的に導びかれ、漏洩磁束の多くは、ブレーキ用コア（第２のベアリングホルダ）２９→シャフト２５→磁気シールド部材４３→ベアリング押さえ部材４１→ブレーキ用コア（第２のベアリングホルダ）２９と流れることになる。そのため、磁気式センサ９の磁気検出器９ｂを通る漏洩磁束の密度を低くして漏洩磁束が磁気式センサ９に与える影響を低減することができる。
【００２５】
なお、本例では、磁気シールド部材４３を配置した上にベアリング押さえ部材４１の内周面４１ｄをシャフト２５に近接させたが、本発明は、磁気シールド部材を配置する構成及びベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させる構成のいずれか一方だけを採用するものであっても構わない。
【００２６】
次に、電磁コイルの巻線を１０００ターンとし、励磁電流を０．５Ａとした場合の各種のモータのブレーキ用コアの周辺の磁束線のシミュレーションを行った結果について説明する。図３は、本例（磁気シールド部材をベアリング押さえ部材と磁気式センサとの間に配置しベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させた実施例１）の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図であり、図４は、磁気シールド部材はベアリング押さえ部材と磁気式センサとの間に配置したが、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させない実施例２の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図であり、図５は、磁気シールド部材をベアリング押さえ部材と磁気式センサとの間に配置せず、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させた実施例３の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図であり、図６は、磁気シールド部材を配置せず、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させない比較例の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図である。なお、上記各図は、磁気式センサの回転体を取り外した状態で描いている。各図より、図３〜図５に示す実施例１〜実施例３の電磁ブレーキ付きモータでは、シャフト２５を通って漏出する漏洩磁束Ｍ１が磁気シールド部材４３またはベアリング押さえ部材４１のシャフト２５に近接した部分を介してブレーキ用コア２９側に流れているのが分かる。このため、図３〜図５に示す実施例１〜実施例３の電磁ブレーキ付きモータは、図６に示す比較例の電磁ブレーキ付きモータに比べて、シャフト２５の非負荷側端部の先端から磁気式センサ側に漏出する漏洩磁束Ｍ２の密度を低くできるのが分かる。
【００２７】
次に、上記の実施例１〜３及び比較例の電磁ブレーキ付きモータのシャフトの非負荷側端部の先端から外側に３ｍｍ離れた位置においてシャフトの径方向に延びる仮想平面の磁束密度の分布を調べた結果について説明する。図７はその測定結果を示している。図７より、比較例のモータは、シャフトの非負荷側端部の漏洩磁束の磁束密度がもっとも高く、最大値が２９ｍＴとなっているのが分かる。これに対して、実施例３のモータ（磁気シールド部材を配置せず、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させたモータ）では、磁束密度の最大値が２４ｍＴであり比較例のモータに比べて１７％程低くなっているのが分かる。また、実施例２のモータ（磁気シールド部材は配置したが、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させないモータ）では、中心付近の磁束密度の最大値が１８．６ｍＴであり比較例のモータに比べて３６％程低くなっているのが分かる。なお、半径座標１０ｍｍ近傍で磁束密度が最大になっているが、この位置では磁気式センサには影響はない。また、実施例１のモータ（磁気シールド部材を配置しベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させたモータ）では、中心付近の磁束密度の最大値が１５．５ｍＴであり比較例のモータに比べて半減できるのが分かる。
【００２８】
次に、上記の実施例１の電磁ブレーキ付きモータにおいて、磁気シールド部材４３の突出部４３ｂのシャフト２５の軸線方向の長さ（突出長さ）を種々に変えて、突出長さとモータのシャフトの非負荷側端部の先端から外側に３ｍｍ離れた位置の磁束密度との関係を調べた結果について説明する。図８はその測定結果を示している。図８より、突出長さを大きくするほど、磁束密度を低くできるのが分かる。
【００２９】
次に、上記の実施例１の電磁ブレーキ付きモータにおいて、磁気シールド部材４３の板状部４３ａの外径部の半径寸法を種々に変えて、外径部の半径寸法とモータのシャフトの非負荷側端部の先端から外側に３ｍｍ離れた位置の磁束密度との関係を調べた結果について説明する。図９はその測定結果を示している。図９より、外径部の半径寸法を大きくするほど、磁束密度を低くできるのが分かる。しかしながら、１８ｍｍを超えたあたりから飽和曲線となり、前述の突出長さを変えた場合に比べて効果が低いのが分かる。
【００３０】
図１０は、本発明の他の実施の形態の電磁ブレーキ付きモータの半部を破断状態にして示した図である。本例の電磁ブレーキ付きモータでは、第２のベアリングホルダをブレーキ用コアが固定されたブラケット（電磁ブレーキ用ブラケット１２８）により構成している。本例のモータは、ブレーキ用コア及び電磁ブレーキ用ブラケットを除いて図１及び図２に示すモータと基本的に同じような構造を有している。そのため、ブレーキ用コア及び電磁ブレーキ用ブラケット以外の部材については、図１及び図２に付した符号に１００を加えた数の符号を付して、その説明を省略する。本例のモータの電磁ブレーキ用ブラケット１２８は、非磁性体であるアルミにより形成されており、筒状部１２８ａと該筒状部１２８ａから径方向内側に延びる環状部１２８ｂとを有している。環状部１２８ｂの径方向内側に位置する内周面によりベアリング嵌合部１２８ｃが形成されている。ベアリング嵌合部１２８ｃには、第２のボールベアリング１１９の外輪１１９ａの外周面１１９ｃが嵌合されている。第２のボールベアリング１１９は、強磁性を有する材料により形成されている。なお、第２のボールベアリングは外輪が強磁性を有し、他の部分（内輪、ボール）が非磁性体により形成されているものでも構わない。ブレーキ用コア１２９は、第２のボールベアリング１１９の外輪１１９ａの円環状の端面１１９ｄと接触している。この例でもベアリング押さえ部材１４１と磁気式センサ１０９との間に強磁性材料からなる磁気シールド部材１４３を配置し、強磁性材料からなるベアリング押さえ部材１４１の内周面１４１ｄをシャフト１２５に近接させている。その結果、本例の電磁ブレーキ付きモータでは、漏洩磁束の多くは、ブレーキ用コア１２９→シャフト１２５→磁気シールド部材１４３→ベアリング押さえ部材１４１→第２のボールベアリング１１９の外輪１１９ａ→ブレーキ用コア１２９と流れることになる。本例の電磁ブレーキ付きモータでは、ブレーキ用コアに第２のベアリングを取り付ける凹部等を形成する必要がなくなるので製造が容易になる。また、軸線の径方向の寸法を小さくすることができる。
【００３１】
なお、上記例では、磁気シールド部材１４３を配置し、更にベアリング押さえ部材１４１の内周面をシャフト１２５の外周面と近接させたが、磁気シールド部材の配置する構成及びベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させる構成のいずれか一方だけを採用するものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１の形態の電磁ブレーキ付きモータの半部を破断状態にして示した図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図１に示す磁気シールド部材を配置しベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させた実施例１の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図である。
【図４】磁気シールド部材は配置したが、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させない実施例２の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図である。
【図５】磁気シールド部材を配置せず、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させた実施例３の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図である。
【図６】磁気シールド部材を配置せず、ベアリング押さえ部材の内周面をシャフトに近接させない比較例の電磁ブレーキ付きモータの磁束線図である。
【図７】実施例１〜３及び比較例の電磁ブレーキ付きモータのシャフトの非負荷側端部の先端から外側に３ｍｍ離れた位置においてシャフトの径方向に延びる仮想平面の磁束密度の分布を示す図である。
【図８】磁気シールド部材の突出部のシャフトの軸線方向の長さ（突出長さ）とモータのシャフトの非負荷側端部の先端から外側に３ｍｍ離れた位置の磁束密度との関係を示す図である。
【図９】磁気シールド部材の板状部の外径部の半径寸法とモータのシャフトの非負荷側端部の先端から外側に３ｍｍ離れた位置の磁束密度との関係を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態の電磁ブレーキ付きモータの半部を破断状態にして示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
５  モータ部
７  電磁ブレーキ
９  磁気式センサ
１７  第１のボールベアリング
１９  第２のボールベアリング
２５  シャフト
２８  電磁ブレーキ用ブラケット
２９  ブレーキ用コア
２９ａ  凹部（ベアリング嵌合部）
３１  電磁コイル
３３  ブレーキ用摩擦板
３５  プレート構造部
４１  ベアリング押さえ部材
４３  磁気シールド部材
４３ａ  板状部
４３ｂ  突出部
【図１】
0004457156.tif 000002
【図２】
0004457156.tif 000003
【図７】
0004457156.tif 000004
【図８】
0004457156.tif 000005
【図９】
0004457156.tif 000006
【図１０】
0004457156.tif 000007
【図３】
0004457156.tif 000008
【図４】
0004457156.tif 000009
【図５】
0004457156.tif 000010
【図６】
0004457156.tif 000011