ホーム > 特許ランキング > 東京モートロニクス株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022032597
(43)【公開日】2022-02-25
(54)【発明の名称】電磁ブレーキ装置
(51)【国際特許分類】
F16D 55/28 20060101AFI20220217BHJP
F16D 65/16 20060101ALI20220217BHJP
H01F 7/122 20060101ALI20220217BHJP
F16D 121/22 20120101ALN20220217BHJP
【ＦＩ】
F16D55/28 B
F16D65/16
H01F7/122 C
F16D121:22
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020136512
(22)【出願日】2020-08-12
(71)【出願人】
【識別番号】399027060
【氏名又は名称】東京モートロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002697
【氏名又は名称】めぶき国際特許業務法人
(74)【代理人】
【識別番号】100104709
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 誠剛
(72)【発明者】
【氏名】長谷部 洋一
(72)【発明者】
【氏名】中村 匡志
(72)【発明者】
【氏名】土井 修
【テーマコード（参考）】
3J058
5E048
【Ｆターム（参考）】
3J058AA48
3J058AA53
3J058AA58
3J058AA88
3J058BA01
3J058CC07
3J058CC72
3J058CC77
3J058FA50
5E048AB06
5E048AC05
5E048AD07
(57)【要約】
【課題】強い制動力を安定的に発揮しながらも省電力な電磁ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】
電磁ブレーキ装置１は、ブレーキディス４００、固定ディスク５００、アーマチュア３００、アーマチュアを付勢する付勢部材２００及びアーマチュアを吸引するステータ１００を備える。ステータ磁路部材１０５はＵの字形の一端から他端にかけて第１ヨーク１１０、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０の順に配置されている。回転自在状態及び回転制動状態ではコイル通電はオフで回転自在状態及び回転制動状態を保持する。回転自在状態でコイル１５０に第１方向の所定の大きさの電流が流されると回転制動状態に移行し、回転制動状態でコイル１５０に第２方向に所定の大きさの電流が流されると回転自在状態に移行するように構成されている。
【選択図】図２
【解決手段】
電磁ブレーキ装置１は、ブレーキディス４００、固定ディスク５００、アーマチュア３００、アーマチュアを付勢する付勢部材２００及びアーマチュアを吸引するステータ１００を備える。ステータ磁路部材１０５はＵの字形の一端から他端にかけて第１ヨーク１１０、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０の順に配置されている。回転自在状態及び回転制動状態ではコイル通電はオフで回転自在状態及び回転制動状態を保持する。回転自在状態でコイル１５０に第１方向の所定の大きさの電流が流されると回転制動状態に移行し、回転制動状態でコイル１５０に第２方向に所定の大きさの電流が流されると回転自在状態に移行するように構成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被制動対象の回転軸の動きを制動する電磁ブレーキ装置であって、
前記回転軸と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、
前記ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され、前記中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ブレーキディスクが配置された方向に押し付ける付勢部材と、
前記アーマチュアに対し前記ブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、前記アーマチュアが前記ブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能なステータと、を備え、
前記ステータは、コイルと、第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークを含むステータ磁路部材とを有し、
前記ステータ磁路部材は、前記中心軸線を含む平面で切断した面を断面視したときに前記コイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面及び他端側の他端面が前記アーマチュアに面するようにして配置されており、
前記ステータ磁路部材の各要素は前記Ｕの字形の一端から他端にかけて前記第１ヨーク、前記永久磁石及び前記第２ヨークの順に配置されており、
前記電磁ブレーキ装置は、
前記回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、前記コイルへの通電はオフでありながらも、前記アーマチュアが前記ステータ磁路部材の前記一端面及び前記他端面と当接した状態を保持し、
前記回転自在状態で前記コイルに所定の大きさの第１方向の電流が流されると、前記アーマチュアが前記ブレーキディスクの側に移動し前記ブレーキディスクと当接して前記回転軸の回転が制動される回転制動状態に移行し、
前記回転制動状態においては、前記コイルへの通電はオフでありながらも、前記ブレーキディスクが前記アーマチュア及び前記固定ディスクの間に当接しながら挟みこまれた状態を保持し、
前記回転制動状態で前記コイルに前記第１方向とは逆方向の第２方向に所定の大きさの電流が流されると、前記アーマチュアが前記ステータの側に移動し、前記ブレーキディスクが前記アーマチュア及び前記固定ディスクの当接から解放されて前記回転自在状態に移行する、ように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
前記回転軸と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、
前記ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され、前記中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ブレーキディスクが配置された方向に押し付ける付勢部材と、
前記アーマチュアに対し前記ブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、前記アーマチュアが前記ブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能なステータと、を備え、
前記ステータは、コイルと、第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークを含むステータ磁路部材とを有し、
前記ステータ磁路部材は、前記中心軸線を含む平面で切断した面を断面視したときに前記コイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面及び他端側の他端面が前記アーマチュアに面するようにして配置されており、
前記ステータ磁路部材の各要素は前記Ｕの字形の一端から他端にかけて前記第１ヨーク、前記永久磁石及び前記第２ヨークの順に配置されており、
前記電磁ブレーキ装置は、
前記回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、前記コイルへの通電はオフでありながらも、前記アーマチュアが前記ステータ磁路部材の前記一端面及び前記他端面と当接した状態を保持し、
前記回転自在状態で前記コイルに所定の大きさの第１方向の電流が流されると、前記アーマチュアが前記ブレーキディスクの側に移動し前記ブレーキディスクと当接して前記回転軸の回転が制動される回転制動状態に移行し、
前記回転制動状態においては、前記コイルへの通電はオフでありながらも、前記ブレーキディスクが前記アーマチュア及び前記固定ディスクの間に当接しながら挟みこまれた状態を保持し、
前記回転制動状態で前記コイルに前記第１方向とは逆方向の第２方向に所定の大きさの電流が流されると、前記アーマチュアが前記ステータの側に移動し、前記ブレーキディスクが前記アーマチュア及び前記固定ディスクの当接から解放されて前記回転自在状態に移行する、ように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項2】
被制動対象の回転軸の動きを制動する電磁ブレーキ装置であって、
前記回転軸と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、
前記ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され、前記中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ブレーキディスクが配置された方向に押し付ける付勢部材と、
前記アーマチュアに対し前記ブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、前記アーマチュアが前記ブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能なステータと、を備え、
前記ステータは、コイルと、第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークを含むステータ磁路部材とを有し、
前記ステータ磁路部材は、前記中心軸線を含む平面で切断した面を断面視したときに前記コイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面及び他端側の他端面が前記アーマチュアに面するようにして配置されており、
前記ステータ磁路部材の各要素は前記Ｕの字形の一端から他端にかけて前記第１ヨーク、前記永久磁石及び前記第２ヨークの順に配置されており、
前記電磁ブレーキ装置は、
前記回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢部材によって前記アーマチュアを付勢する力の大きさを上回り、
前記回転自在状態から前記回転軸の回転が制動される回転制動状態へと遷移する際には、前記永久磁石及び前記コイルを起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢力の大きさを下回り、
前記回転制動状態においては、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢力の大きさを下回り、
前記回転制動状態から前記回転自在状態へと遷移する際には、前記永久磁石及び前記コイルを起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢力の大きさを上回る、ように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
前記回転軸と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、
前記ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され、前記中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ブレーキディスクが配置された方向に押し付ける付勢部材と、
前記アーマチュアに対し前記ブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、前記アーマチュアが前記ブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能なステータと、を備え、
前記ステータは、コイルと、第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークを含むステータ磁路部材とを有し、
前記ステータ磁路部材は、前記中心軸線を含む平面で切断した面を断面視したときに前記コイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面及び他端側の他端面が前記アーマチュアに面するようにして配置されており、
前記ステータ磁路部材の各要素は前記Ｕの字形の一端から他端にかけて前記第１ヨーク、前記永久磁石及び前記第２ヨークの順に配置されており、
前記電磁ブレーキ装置は、
前記回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢部材によって前記アーマチュアを付勢する力の大きさを上回り、
前記回転自在状態から前記回転軸の回転が制動される回転制動状態へと遷移する際には、前記永久磁石及び前記コイルを起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢力の大きさを下回り、
前記回転制動状態においては、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢力の大きさを下回り、
前記回転制動状態から前記回転自在状態へと遷移する際には、前記永久磁石及び前記コイルを起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさが、前記付勢力の大きさを上回る、ように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の電磁ブレーキ装置において、
前記回転自在状態における、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさと、前記付勢部材による前記アーマチュアを付勢する力の大きさとの差をΔｆ１とし、
前記回転制動状態における、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさと、前記付勢部材による前記アーマチュアを付勢する力の大きさとの差をΔｆ２としたときに、
Δｆ２＞Δｆ１となるように前記永久磁石の起磁力、並びに、前記付勢部材のばね係数及び当該付勢部材の変位が設定されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
前記回転自在状態における、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさと、前記付勢部材による前記アーマチュアを付勢する力の大きさとの差をΔｆ１とし、
前記回転制動状態における、前記永久磁石を起磁力源とする磁気回路によって前記アーマチュアを吸引する力の大きさと、前記付勢部材による前記アーマチュアを付勢する力の大きさとの差をΔｆ２としたときに、
Δｆ２＞Δｆ１となるように前記永久磁石の起磁力、並びに、前記付勢部材のばね係数及び当該付勢部材の変位が設定されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項4】
請求項１～３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置において、
前記永久磁石は、前記回転軸の前記中心軸線に近い前記Ｕの字形の前記一端の側で、かつ、前記一端面寄りの位置に配置されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
前記永久磁石は、前記回転軸の前記中心軸線に近い前記Ｕの字形の前記一端の側で、かつ、前記一端面寄りの位置に配置されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項5】
請求項１～４のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置において、
前記中心軸線を含む平面で前記電磁ブレーキ装置を切断した面を断面視したときに、前記中心軸線に垂直な方向の前記永久磁石の幅をＷ１とし、前記中心軸線に垂直な方向の前記第１ヨークの前記一端面又は前記第２ヨークの前記他端面の幅をＷ２としたときに、
Ｗ２＜Ｗ１となるように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
前記中心軸線を含む平面で前記電磁ブレーキ装置を切断した面を断面視したときに、前記中心軸線に垂直な方向の前記永久磁石の幅をＷ１とし、前記中心軸線に垂直な方向の前記第１ヨークの前記一端面又は前記第２ヨークの前記他端面の幅をＷ２としたときに、
Ｗ２＜Ｗ１となるように構成されている、
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【請求項6】
請求項５に記載の電磁ブレーキ装置において、Ｗ２＜（Ｗ１／２）となるように構成されていることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自己保持型の電磁ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
被制動対象（例えばモータ、車等）の回転軸（例えばモータのシャフト、車輪の軸等）の動きを制動する装置として電磁ブレーキ装置が知られている。
従来の電磁ブレーキ装置（無励磁作動型）は、例えば特許文献１～３に記載されているように、回転軸と一体的に回転可能であると共に当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、アーマチュアをブレーキディスクが配置された方向に押し付けるコイルばねと、アーマチュアに対しブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、アーマチュアがブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能な、コイル及びヨークからなる電磁石と、を備える。
従来の電磁ブレーキ装置（無励磁作動型）は、例えば特許文献１～３に記載されているように、回転軸と一体的に回転可能であると共に当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、アーマチュアをブレーキディスクが配置された方向に押し付けるコイルばねと、アーマチュアに対しブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、アーマチュアがブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能な、コイル及びヨークからなる電磁石と、を備える。
【0003】
従来の電磁ブレーキ装置（無励磁作動型）は、電磁石が励磁されていないときには、コイルばねの付勢力によってアーマチュアが付勢され、これによりブレーキディスクがアーマチュア及び固定ディスクの間に当接しながら挟みこまれて回転軸の回転が制動される。一方、電磁石が励磁されると電磁石から磁力が発生してアーマチュアが吸引され、上記したコイルばねの付勢力に逆らうようにしてアーマチュアがステータの側に移動し、ブレーキディスクがアーマチュア及び固定ディスクの当接から解放され、回転軸の回転が自在となる。
【0004】
しかしながら、従来の電磁ブレーキ装置（無励磁作動型）によれば回転自在状態においては常に電磁石のコイルに電流を流し続ける必要がある。このため省電力とはいえない。
【0005】
このような課題を解決するものとして、コイルばねを用いず、ブレーキの作動状態及び非作動状態（回転自在状態）の間で状態を遷移するときのみ電力を消費するいわゆる「自己保持型」の電磁ブレーキ装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】実開昭５７－１２２８３６号公報
【特許文献2】特開２０１０－１４４８５２号公報
【特許文献3】特開２０１９－１９９９５７号公報
【特許文献4】特開平９－２２９１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図６は、特許文献４に記載された電磁ブレーキ装置９００の構成を示す図である。特許文献４に記載された電磁ブレーキ装置は、詳しい説明を省略するが、アーマチュアがロビン型のものであるため次のような課題を有している。
【0008】
（ａ）ブレーキの作動／非作動の状態切替に資する磁気回路上の場所（力点ともいえる）であるステータ磁路部材９６０の一端９６１及び他端９６２付近の第２フランジ部９３２と、ハブ９１６への押し付けを行い回転部の制動に資する場所（作用点ともいえる）である第１フランジ部９３１のブレーキ当接面９３１ａと、が物理的に離れている。したがって、必ずしも上記した無励磁作動型の電磁ブレーキ装置のような強い制動力を得ることができない。
（ｂ）アーマチュア９３０がロビン型であるため、第１フランジ部９３１及び第２フランジ部９３２が互いに動きを規制するという宿命を負っている。このため、第１フランジ部９３１側で、ブレーキ当接面９３１ａを摩擦材９１３に当接してブレーキ作動状態としたときには、第２フランジ部９３２側では、第２フランジ部９３２の他方側の面９３２ｂとステータ磁路部材９６０の他端９６２との間には必ずエアギャップ９ｂを確保する必要がある。また、第２フランジ部９３２を挟んだ反対側にもエアギャップ９ａが存在している。このため、エアギャップ９ａ，９ｂにより磁気回路上の磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなり、その結果必ずしも十分な吸引力を得ることができない。よって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
（ｃ）摩擦材９１３が摩耗するとエアギャップ９ｂが減少し最終的には０（ゼロ）となる可能性がある。そうすると、ハブ９１６に対する押し付けの力が弱くなり、制動力を安定的に発揮できなくなる。
（ｄ）アーマチュア９３０は中心軸線ＡＸと平行な方向に沿って移動させる必要があるため、永久磁石９３３と第２フランジ部９３２の端部（図示を省略）との間にクリアランス９ｃを確保する必要がある。なお、永久磁石９３３の両隣に図示されている符号９３４はスペーサでありヨークとして機能していない。永久磁石９３３からみてヨークとして機能しているのはステータ磁路部材９６０及び第２フランジ部９３２である。このようにクリアランス９ｃが必要となるため磁気回路上の磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなり、その結果必ずしも十分な吸引力を得ることができない。よって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
（ｂ）アーマチュア９３０がロビン型であるため、第１フランジ部９３１及び第２フランジ部９３２が互いに動きを規制するという宿命を負っている。このため、第１フランジ部９３１側で、ブレーキ当接面９３１ａを摩擦材９１３に当接してブレーキ作動状態としたときには、第２フランジ部９３２側では、第２フランジ部９３２の他方側の面９３２ｂとステータ磁路部材９６０の他端９６２との間には必ずエアギャップ９ｂを確保する必要がある。また、第２フランジ部９３２を挟んだ反対側にもエアギャップ９ａが存在している。このため、エアギャップ９ａ，９ｂにより磁気回路上の磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなり、その結果必ずしも十分な吸引力を得ることができない。よって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
（ｃ）摩擦材９１３が摩耗するとエアギャップ９ｂが減少し最終的には０（ゼロ）となる可能性がある。そうすると、ハブ９１６に対する押し付けの力が弱くなり、制動力を安定的に発揮できなくなる。
（ｄ）アーマチュア９３０は中心軸線ＡＸと平行な方向に沿って移動させる必要があるため、永久磁石９３３と第２フランジ部９３２の端部（図示を省略）との間にクリアランス９ｃを確保する必要がある。なお、永久磁石９３３の両隣に図示されている符号９３４はスペーサでありヨークとして機能していない。永久磁石９３３からみてヨークとして機能しているのはステータ磁路部材９６０及び第２フランジ部９３２である。このようにクリアランス９ｃが必要となるため磁気回路上の磁気抵抗が大きくなり、これに伴い通過する磁束が小さくなり、その結果必ずしも十分な吸引力を得ることができない。よって、必ずしも強い制動力を得ることができない。
【0009】
そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、強い制動力を安定的に発揮しながらも省電力な電磁ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様によれば、回転軸と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸の中心軸線に沿ってスライド可能なブレーキディスクと、ブレーキディスクの一方の側に同軸状態に対向配置された固定ディスクと、ブレーキディスクの他方の側に同軸状態に対向配置され、中心軸線に沿ってスライド可能なアーマチュアと、アーマチュアをブレーキディスクが配置された方向に押し付ける付勢部材と、アーマチュアに対しブレーキディスクが配置された側とは反対の側に配置され、アーマチュアがブレーキディスクから離れる方向に吸引する磁力を発生可能なステータと、を備えた被制動対象の回転軸の動きを制動する電磁ブレーキ装置が提供される。
ここで、ステータは、コイルと、第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークを含むステータ磁路部材とを有する。ステータ磁路部材は、中心軸線を含む平面で切断した面を断面視したときにコイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面及び他端側の他端面がアーマチュアに面するようにして配置されている。ステータ磁路部材の各要素はＵの字形の一端から他端にかけて第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークの順に配置されている。
電磁ブレーキ装置は、（ｉ）回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、コイルへの通電はオフでありながらも、アーマチュアがステータ磁路部材の一端面及び他端面と当接した状態を保持し、（ｉｉ）回転自在状態でコイルに所定の大きさの第１方向の電流が流されると、アーマチュアがブレーキディスクの側に移動しブレーキディスクと当接して回転軸の回転が制動される回転制動状態に移行し、（ｉｉｉ）回転制動状態においては、コイルへの通電はオフでありながらも、ブレーキディスクがアーマチュア及び固定ディスクの間に当接しながら挟みこまれた状態を保持し、（ｉｖ）回転制動状態でコイルに第１方向とは逆方向の第２方向に所定の大きさの電流が流されると、アーマチュアがステータの側に移動し、ブレーキディスクがアーマチュア及び固定ディスクの当接から解放されて回転自在状態に移行するように構成されている。
ここで、ステータは、コイルと、第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークを含むステータ磁路部材とを有する。ステータ磁路部材は、中心軸線を含む平面で切断した面を断面視したときにコイルを取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面及び他端側の他端面がアーマチュアに面するようにして配置されている。ステータ磁路部材の各要素はＵの字形の一端から他端にかけて第１ヨーク、永久磁石及び第２ヨークの順に配置されている。
電磁ブレーキ装置は、（ｉ）回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、コイルへの通電はオフでありながらも、アーマチュアがステータ磁路部材の一端面及び他端面と当接した状態を保持し、（ｉｉ）回転自在状態でコイルに所定の大きさの第１方向の電流が流されると、アーマチュアがブレーキディスクの側に移動しブレーキディスクと当接して回転軸の回転が制動される回転制動状態に移行し、（ｉｉｉ）回転制動状態においては、コイルへの通電はオフでありながらも、ブレーキディスクがアーマチュア及び固定ディスクの間に当接しながら挟みこまれた状態を保持し、（ｉｖ）回転制動状態でコイルに第１方向とは逆方向の第２方向に所定の大きさの電流が流されると、アーマチュアがステータの側に移動し、ブレーキディスクがアーマチュア及び固定ディスクの当接から解放されて回転自在状態に移行するように構成されている。
【0011】
また、本発明の別の態様によれば、電磁ブレーキ装置は（イ）回転軸の回転が自在となる回転自在状態においては、永久磁石を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュアを吸引する力の大きさが、付勢部材によってアーマチュアを付勢する力（付勢力）の大きさを上回り、（ロ）回転自在状態から回転軸の回転が制動される回転制動状態へと遷移する際には、永久磁石及びコイルを起磁力源とする磁気回路によってアーマチュアを吸引する力の大きさが、上記付勢力の大きさを下回り、（ハ）回転制動状態においては、永久磁石を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュアを吸引する力の大きさが、上記付勢力の大きさを下回り、（ニ）回転制動状態から回転自在状態へと遷移する際には、永久磁石及びコイルを起磁力源とする磁気回路によってアーマチュアを吸引する力の大きさが、上記付勢力の大きさを上回るように構成されている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば強い制動力を安定的に発揮しながらも省電力な電磁ブレーキ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の斜視図である。
【図3】実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の機能を説明するために示す図である。
【図4】ステータ１００によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力ｆｓｃ）及び付勢部材２００によってアーマチュア３００を付勢する力（ばね力ｆｓｐ）を、アーマチュア３００の位置との関係の下で表したグラフである。
【図5】変形例に係る電磁ブレーキ装置２の要部拡大断面図である。
【図6】特許文献４に記載された電磁ブレーキ装置９００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る電磁ブレーキ装置の実施形態について図面を参照して説明する。各図面は一例を示した模式図であり、必ずしも実際の寸法、比率等を厳密に反映したものではない。
【0015】
１．実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の構成
（１）電磁ブレーキ装置１の概要
実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、図示しない被制動対象（モータ、各種の車等）の回転軸（モータのシャフト、車輪の軸等）の動きを制動する電磁ブレーキ装置である。
（１）電磁ブレーキ装置１の概要
実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、図示しない被制動対象（モータ、各種の車等）の回転軸（モータのシャフト、車輪の軸等）の動きを制動する電磁ブレーキ装置である。
【0016】
図１は、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の斜視図である。図１（ａ）は電磁ブレーキ装置１の外観を示す図であり、図１（ｂ）は電磁ブレーキ装置１を回転軸（シャフト７００）の中心軸線ＡＸに沿って分解したときの図である。図１においてリード線の表示は省略している。図２は、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１を、図１（ａ）のＰＬ１，ＰＬ２で示す２つの仮想面（ボルトねじ６３０，中心軸線ＡＸ，コイルばね２００を含む仮想面）を展開して矢印Ａに沿って見たときのＡ－Ａ矢視断面図である。図２は、回転制動状態のときを示している。リブ、シャフト、ベアリング等の表示は省略している。
【0017】
図１及び図２に示すように、電磁ブレーキ装置１は、ステータ１００、アーマチュア３００、ブレーキディスク４００及び固定ディスク５００を備え、これらが図面左側から右側にかけてこの順番で回転軸（シャフト７００）の中心軸線ＡＸに沿って配置されている。付勢部材としてのコイルばね２００は、ステータ１００のばね穴１２５に配設されている《図１（ｂ）及び図２参照》。
なお、回転軸（シャフト７００）は必ずしも電磁ブレーキ装置１の必須構成要素というわけではないが、図１においては理解容易とするため他の構成要素と併せて示している。以下においてシャフトを回転軸７００ということがあり、回転軸をシャフト７００ということがある。同様に、コイルばねを付勢部材２００ということがあり、付勢部材をコイルばね２００ということがある。これらは相互に言い換えが可能である。
なお、回転軸（シャフト７００）は必ずしも電磁ブレーキ装置１の必須構成要素というわけではないが、図１においては理解容易とするため他の構成要素と併せて示している。以下においてシャフトを回転軸７００ということがあり、回転軸をシャフト７００ということがある。同様に、コイルばねを付勢部材２００ということがあり、付勢部材をコイルばね２００ということがある。これらは相互に言い換えが可能である。
【0018】
電磁ブレーキ装置１を使用する際には、例えば適宜の固定部（被制動対象の固定部等）にステータ１００を固定し、被制御対象のシャフト７００をハブ６１０（後述）の開口部６１２に嵌挿し、当該シャフト７００をボルトねじによりねじ穴（図示を省略）を通じてハブ６１０に固定するようにしてもよい。また、図１のようにシャフト７００が電磁ブレーキ装置１のハブ６１０に予め嵌挿されている場合には、カップリング等を用いて当該シャフト７００と被制動対象の回転部とを接続してもよい。
電磁ブレーキ装置１は、上記のように被制動対象に固定・接続した上で、リード線（図示を省略）を通じて外部からコイル１５０（後述）に所定の大きさの意図した方向の電流を流すとアーマチュア３００が動くようになっている（詳細は後述）。なお、ここでの「固定・接続」は、直接的に行う固定・接続であっても別部品を介して間接的に行う固定・接続であっても構わない。
電磁ブレーキ装置１は、上記のように被制動対象に固定・接続した上で、リード線（図示を省略）を通じて外部からコイル１５０（後述）に所定の大きさの意図した方向の電流を流すとアーマチュア３００が動くようになっている（詳細は後述）。なお、ここでの「固定・接続」は、直接的に行う固定・接続であっても別部品を介して間接的に行う固定・接続であっても構わない。
【0019】
ブレーキディスク４００は、ハブ６１０と共に回転軸７００と一体になって中心軸線ＡＸを中心に回転するようになっている。アーマチュア３００が固定ディスク５００の側に移動し、固定ディスク５００と共にブレーキディスク４００を当接しながら挟み込むと、ブレーキディスク４００はアーマチュア３００及び固定ディスク５００とのそれぞれの間の摩擦力によって動きが制動される。これによって回転軸７００の動きも間接的に制動される（回転が減速する，回転が停止する，回転方向の動きを拘束する）。一方、アーマチュア３００がステータ１００側に移動すると、ブレーキディスク４００がアーマチュア３００及び固定ディスク５００による当接から解放され回転が自在となる。これに伴い回転軸７００も間接的に回転自在となる。
【0020】
以下、電磁ブレーキ装置１の各構成要素の詳細について構造を中心に説明を続ける。
（２）ブレーキディスク４００
ブレーキディスク４００は、回転軸７００と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸７００の中心軸線ＡＸに沿ってスライド可能になっている。ブレーキディスク４００は、略リング状をなし、一方の側に固定ディスク５００と当接する摩擦面を有しており、他方の側にアーマチュア３００と当接する摩擦面を有している。
ブレーキディスク４００は、スペーサディスク４１０と、該スペーサディスク４１０を挟むようにしてスペーサディスク４１０の両面に配置されたブレーキパッド４２０とを有している。
ブレーキパッド４２０は一定幅のリング状をなしており、一方の面はスペーサディスク４１０に密着固定され、他方の面（表面）は上記した摩擦面を形成している。ブレーキパッド４２０は比較的高い摩擦係数を有する材料でありながらも耐久性が高いものが望ましい。ブレーキパッド４２０の幅はスペーサディスク４１０の幅よりも遥かに狭い幅としている。スペーサディスク４１０は略リング状をなし、中央にはハブ６１０（後述）の輪郭形状に即した略四角形をした開口部４１２が形成されている《図１（ｂ）参照》。スペーサディスク４１０は非磁性体、軟磁性体のどちらであっても構わない。
なお、ブレーキディスク４００においてブレーキパッド４２０の配設を省略し、スペーサディスク４１０のみでブレーキディスク４００を構成しても構わない。
（２）ブレーキディスク４００
ブレーキディスク４００は、回転軸７００と一体的に回転可能であると共に、当該回転軸７００の中心軸線ＡＸに沿ってスライド可能になっている。ブレーキディスク４００は、略リング状をなし、一方の側に固定ディスク５００と当接する摩擦面を有しており、他方の側にアーマチュア３００と当接する摩擦面を有している。
ブレーキディスク４００は、スペーサディスク４１０と、該スペーサディスク４１０を挟むようにしてスペーサディスク４１０の両面に配置されたブレーキパッド４２０とを有している。
ブレーキパッド４２０は一定幅のリング状をなしており、一方の面はスペーサディスク４１０に密着固定され、他方の面（表面）は上記した摩擦面を形成している。ブレーキパッド４２０は比較的高い摩擦係数を有する材料でありながらも耐久性が高いものが望ましい。ブレーキパッド４２０の幅はスペーサディスク４１０の幅よりも遥かに狭い幅としている。スペーサディスク４１０は略リング状をなし、中央にはハブ６１０（後述）の輪郭形状に即した略四角形をした開口部４１２が形成されている《図１（ｂ）参照》。スペーサディスク４１０は非磁性体、軟磁性体のどちらであっても構わない。
なお、ブレーキディスク４００においてブレーキパッド４２０の配設を省略し、スペーサディスク４１０のみでブレーキディスク４００を構成しても構わない。
【0021】
（３）ハブ６１０
ハブ６１０は、中心貫通孔を有しており、シャフト７００が中心貫通孔の開口部６１２から嵌挿できるようになっている。嵌挿されたシャフト７００は図示しない固定ねじでハブ６１０に固定できるようになっている。
ハブ６１０の外形は略四角柱であるが、四つの角においては中心貫通孔の中心である中心軸線ＡＸを中心とする円弧とほぼ同等の輪郭形状に形成されており（厳密にいうと完全な円弧ではなく単に直線で面取りをした形状であって構わない）、上記したスペーサディスク４１０の開口部４１２の開口と整合するようになっている。この略四角形をなす輪郭形状のハブ６１０の外形寸法は、上記スペーサディスク４１０の開口部４１２の寸法よりも若干小さめに設定されており、ハブ６１０が上記スペーサディスク４１０の開口部４１２に嵌めることができるようになっている。
スペーサディスク４１０（ひいてはブレーキディスク４００）とハブ６１０とはこのような関係になっているため、ブレーキディスク４００は回転方向でハブ６１０に拘束されることになり、ハブ６１０（ひいては回転軸７００）と一体的に回転するようになっている。その一方でスラスト方向にあっては、ブレーキディスク４００は中心軸線ＡＸに沿ってスライドできるようになっている。
ハブ６１０は、中心貫通孔を有しており、シャフト７００が中心貫通孔の開口部６１２から嵌挿できるようになっている。嵌挿されたシャフト７００は図示しない固定ねじでハブ６１０に固定できるようになっている。
ハブ６１０の外形は略四角柱であるが、四つの角においては中心貫通孔の中心である中心軸線ＡＸを中心とする円弧とほぼ同等の輪郭形状に形成されており（厳密にいうと完全な円弧ではなく単に直線で面取りをした形状であって構わない）、上記したスペーサディスク４１０の開口部４１２の開口と整合するようになっている。この略四角形をなす輪郭形状のハブ６１０の外形寸法は、上記スペーサディスク４１０の開口部４１２の寸法よりも若干小さめに設定されており、ハブ６１０が上記スペーサディスク４１０の開口部４１２に嵌めることができるようになっている。
スペーサディスク４１０（ひいてはブレーキディスク４００）とハブ６１０とはこのような関係になっているため、ブレーキディスク４００は回転方向でハブ６１０に拘束されることになり、ハブ６１０（ひいては回転軸７００）と一体的に回転するようになっている。その一方でスラスト方向にあっては、ブレーキディスク４００は中心軸線ＡＸに沿ってスライドできるようになっている。
【0022】
（４）固定ディスク５００
固定ディスク５００は、ブレーキディスク４００の一方の側に同軸状態に対向配置されている。固定ディスク５００は中央が開口した略リング状をなしており、開口部５１２においてシャフト７００、ハブ６１０等を逃がしてこれらと干渉しないようになっている。
固定ディスク５００のブレーキディスク４００が配置される側にはブレーキディスク４００と当接する摩擦面（図示を省略）を有している。固定ディスク５００には皿穴５１０が１２０°間隔で３箇所設けられており、当該皿穴５１０に固定ディスク５００の摩擦面が設けられた側の反対側からボルトねじ６３０が挿入できるようになっている。
ボルトねじ６３０が円筒状のカラー６４０の内孔６４２を貫通してステータ１００（外周側の第２ヨーク１２０）に設けられたねじ穴１２４に螺合しており、これにより固定ディスク５００はカラー６４０の高さで規定された離間間隔を保ちつつ、ステータ１００に対し固定されている。
固定ディスク５００は、ブレーキディスク４００の一方の側に同軸状態に対向配置されている。固定ディスク５００は中央が開口した略リング状をなしており、開口部５１２においてシャフト７００、ハブ６１０等を逃がしてこれらと干渉しないようになっている。
固定ディスク５００のブレーキディスク４００が配置される側にはブレーキディスク４００と当接する摩擦面（図示を省略）を有している。固定ディスク５００には皿穴５１０が１２０°間隔で３箇所設けられており、当該皿穴５１０に固定ディスク５００の摩擦面が設けられた側の反対側からボルトねじ６３０が挿入できるようになっている。
ボルトねじ６３０が円筒状のカラー６４０の内孔６４２を貫通してステータ１００（外周側の第２ヨーク１２０）に設けられたねじ穴１２４に螺合しており、これにより固定ディスク５００はカラー６４０の高さで規定された離間間隔を保ちつつ、ステータ１００に対し固定されている。
【0023】
（５）アーマチュア３００
アーマチュア３００は、ブレーキディスク４００の他方の側に同軸状態に対向配置されている。アーマチュア３００は軟磁性体からなる。アーマチュア３００は、中央が開口した略リング状をなしており、開口部３１２においてシャフト７００、ハブ６１０等を逃がしてこれらと干渉しないようになっている。
アーマチュア３００のブレーキディスク４００が配置される側にはブレーキディスク４００と当接する摩擦面（図示を省略）を有している。かかる摩擦面が設けられた面とは反対側の面は、後述するステータ１００のヨーク（１１０，１２０）と当接する当接面や、後述するコイルばね２００の付勢を受ける面などを有している。
また、アーマチュア３００の外周縁には、上記したカラー６４０に対応した位置に切り欠き３２０が設けられている。かかる切り欠き３２０にはカラー６４０が緩く係合しており、アーマチュア３００がコイルばね２００による付勢力やステータ１００による吸引力によって移動する際には（詳細は後述）、アーマチュア３００は切り欠き３２０を介してカラー６４０に案内されて中心軸線ＡＸに沿ってスラスト方向にスライドできるようになっている。
アーマチュア３００は、ブレーキディスク４００の他方の側に同軸状態に対向配置されている。アーマチュア３００は軟磁性体からなる。アーマチュア３００は、中央が開口した略リング状をなしており、開口部３１２においてシャフト７００、ハブ６１０等を逃がしてこれらと干渉しないようになっている。
アーマチュア３００のブレーキディスク４００が配置される側にはブレーキディスク４００と当接する摩擦面（図示を省略）を有している。かかる摩擦面が設けられた面とは反対側の面は、後述するステータ１００のヨーク（１１０，１２０）と当接する当接面や、後述するコイルばね２００の付勢を受ける面などを有している。
また、アーマチュア３００の外周縁には、上記したカラー６４０に対応した位置に切り欠き３２０が設けられている。かかる切り欠き３２０にはカラー６４０が緩く係合しており、アーマチュア３００がコイルばね２００による付勢力やステータ１００による吸引力によって移動する際には（詳細は後述）、アーマチュア３００は切り欠き３２０を介してカラー６４０に案内されて中心軸線ＡＸに沿ってスラスト方向にスライドできるようになっている。
【0024】
（６）コイルばね２００（付勢部材）
付勢部材としてのコイルばね２００は、後述するステータ１００の第２ヨーク１２０に設けられた円形凹状のばね穴１２５に落とし込まれ、その一端がばね穴１２５の底となるばねの壁１２５ａに当接されて規制され、他端がばね穴１２５からアーマチュア３００の方向に中心軸線ＡＸに沿って突出してアーマチュア３００に当接している（図２参照）。
コイルばね２００は、アーマチュア３００の移動に伴ってその他端側も中心軸線ＡＸに沿って、アーマチュア３００が配置された側に伸縮可能となっている。
付勢部材としてのコイルばね２００は、アーマチュア３００をブレーキディスク４００が配置された方向に押し付けている。なお、本明細書においてアーマチュア３００をブレーキディスク４００が配置された方向に押し付けることを「付勢する」というものとし、この押し付ける力を「付勢力ｆｓｐ又はばね力ｆｓｐ」というものとする。
なお、実施形態では付勢部材としてコイルばね２００を取り上げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、板バネ、適宜のアクチュエータ等により付勢部材を実現しても構わない。
付勢部材としてのコイルばね２００は、後述するステータ１００の第２ヨーク１２０に設けられた円形凹状のばね穴１２５に落とし込まれ、その一端がばね穴１２５の底となるばねの壁１２５ａに当接されて規制され、他端がばね穴１２５からアーマチュア３００の方向に中心軸線ＡＸに沿って突出してアーマチュア３００に当接している（図２参照）。
コイルばね２００は、アーマチュア３００の移動に伴ってその他端側も中心軸線ＡＸに沿って、アーマチュア３００が配置された側に伸縮可能となっている。
付勢部材としてのコイルばね２００は、アーマチュア３００をブレーキディスク４００が配置された方向に押し付けている。なお、本明細書においてアーマチュア３００をブレーキディスク４００が配置された方向に押し付けることを「付勢する」というものとし、この押し付ける力を「付勢力ｆｓｐ又はばね力ｆｓｐ」というものとする。
なお、実施形態では付勢部材としてコイルばね２００を取り上げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、板バネ、適宜のアクチュエータ等により付勢部材を実現しても構わない。
【0025】
（７）ステータ１００
ステータ１００は、アーマチュア３００に対しブレーキディスク４００が配置された側とは反対の側に配置され、「アーマチュア３００がブレーキディスクから離れる方向」に吸引する磁力を発生できるようになっている。なお、本明細書においてアーマチュア３００を吸引する力を「吸引力ｆｓｃ」というものとする。図２に示すように、ステータ１００は大まかに捉えると、コイル１５０と、第１ヨーク１１０、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０を含むステータ磁路部材１０５とを有している。
ステータ１００は、アーマチュア３００に対しブレーキディスク４００が配置された側とは反対の側に配置され、「アーマチュア３００がブレーキディスクから離れる方向」に吸引する磁力を発生できるようになっている。なお、本明細書においてアーマチュア３００を吸引する力を「吸引力ｆｓｃ」というものとする。図２に示すように、ステータ１００は大まかに捉えると、コイル１５０と、第１ヨーク１１０、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０を含むステータ磁路部材１０５とを有している。
【0026】
（７－１）コイル１５０は、リード線（図示を省略）を介して外部から所定の大きさの意図した方向の電流を供給し通電することにより、ステータ磁路部材１０５、アーマチュア３００等の磁気回路（詳細は後述）を構成する部材を励磁する。コイル１５０は、ボビン１４０を用いて、当該ボビン１４０のレールに沿って中心軸線ＡＸを中心に電線を巻回することによって得てもよい。なお、ボビン１４０は絶縁材からなる。
【0027】
（７－２）ステータ磁路部材１０５は、中心軸線ＡＸを含む平面で切断した面を断面視したときに（図２のような状態）、コイル１５０を取り囲むような略Ｕの字形をなし、該Ｕの字形の一端側の一端面１１２及び他端側の他端面１２２がアーマチュア３００に面するようにして配置されている。ステータ磁路部材１０５の各要素は、上記したＵの字形の一端（回転軸に近い側）から他端（回転軸に遠い側）にかけて第１ヨーク１１０（内周ヨーク）、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０（外周ヨーク）の順に配置されている。
【0028】
なお、永久磁石１３０は、回転軸７００の中心軸線ＡＸに近い上記Ｕの字形の一端の側で、かつ、一端面寄りの位置に配置されているのが好ましい。
【0029】
ここで、ステータ磁路部材１０５の断面形状が「略Ｕの字形」というのは、一端側の一端面１１２及び他端側の他端面１２２がアーマチュア３００に面しており、且つ、一端面１１２と他端面１２２との間を結ぶ部材は特段のエアギャップもなく閉じて連続しているという意味での「略Ｕの字形」であり、この限りにおいては略Ｃの字形や略くの字形に近いものもここでいう「略Ｕの字形」に含まれる。また、ここでの「ステータ磁路部材１０５」は、磁気回路（詳細は後述）を構成する部材一般をいうものとし、ヨークの他に永久磁石も含む概念とする。第１ヨーク１１０及び第２ヨーク１２０は軟磁性体からなる。
【0030】
（７－３）ステータ磁路部材１０５の断面形状は上記した通りであるが、ステータ磁路部材１０５の全体としては中央が開口した略リング形状又は略円筒形状をなしている《図２及び図１（ｂ）参照》。ステータ磁路部材１０５の開口部１０２にはボールベアリング（図示を省略）が埋め込まれており、ボールベアリングの外輪がステータ磁路部材の側に固定されつつ、ボールベアリングの内輪がシャフト７００に固定されている。
【0031】
（７－４）第２ヨーク１２０も同様に全体として中央が開口した略リング形状又は略円筒形状をなしており、アーマチュア３００側に開口した円環状の凹溝１２１が形成されている。円環状の凹溝１２１を形成する第２ヨーク１２０の外周寄り（ＲＤ方向寄り）の壁はステータ磁路部材１０５の「他端」を構成しており、この他端におけるアーマチュア３００に面した面はステータ磁路部材１０５の「他端面１２２」となっている。他端面１２２はアーマチュア３００と当接する面となる。他端面１２２の幅は、他端面１２２以外の第２ヨーク１２０の幅（外周寄りの壁の幅）よりも小さく（狭く）設定されている。
円環状の凹溝１２１には、ボビン１４０と共にコイル１５０が収容されている。
円環状の凹溝１２１を形成する中央寄り（－ＲＤ方向寄り）の壁は、外周寄り（ＲＤ方向寄り）の壁よりも１段低くなっており、この中央寄りの低い方の段にリング状の永久磁石１３０が積層され、更にその上に、第２ヨーク１２０と共に永久磁石１３０を挟むようにしてリング状の第１ヨーク１１０が積層されている。
第２ヨーク１２０には円形凹状のばね穴１２５が形成されている。また、第２ヨーク１２０にはボルトねじ６３０と組み合わせて螺合可能なねじ穴１２４が形成されている。
円環状の凹溝１２１には、ボビン１４０と共にコイル１５０が収容されている。
円環状の凹溝１２１を形成する中央寄り（－ＲＤ方向寄り）の壁は、外周寄り（ＲＤ方向寄り）の壁よりも１段低くなっており、この中央寄りの低い方の段にリング状の永久磁石１３０が積層され、更にその上に、第２ヨーク１２０と共に永久磁石１３０を挟むようにしてリング状の第１ヨーク１１０が積層されている。
第２ヨーク１２０には円形凹状のばね穴１２５が形成されている。また、第２ヨーク１２０にはボルトねじ６３０と組み合わせて螺合可能なねじ穴１２４が形成されている。
【0032】
（７－５）永久磁石１３０は、やや扁平したリング状をなしており、例えば一方の面をＮ極、他方の面をＳ極となるように着磁したものを採用することができる。
永久磁石１３０は、該永久磁石１３０が有する正の磁極（Ｎ極）及び負の磁極（Ｓ極）を互いに結ぶ磁軸が、第１ヨーク１１０、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０が積層する方向（図２では左右方向）と一致するようにして配置されている。実施形態の例では、固定ディスク５００が配置された側（図２右側の第１ヨーク１１０が積層された側）に正の磁極（Ｎ極）が出現し、それとは逆の側（図２左側の第２ヨーク１２０が積層された側）に負の磁極（Ｓ極）が出現するようにして永久磁石１３０を配置している。なお、正の磁極及び負の磁極の配置は、後述するコイル１５０への通電の制御を整合させるのであれば、上記と逆に配置しても構わない。
永久磁石１３０は、該永久磁石１３０が有する正の磁極（Ｎ極）及び負の磁極（Ｓ極）を互いに結ぶ磁軸が、第１ヨーク１１０、永久磁石１３０及び第２ヨーク１２０が積層する方向（図２では左右方向）と一致するようにして配置されている。実施形態の例では、固定ディスク５００が配置された側（図２右側の第１ヨーク１１０が積層された側）に正の磁極（Ｎ極）が出現し、それとは逆の側（図２左側の第２ヨーク１２０が積層された側）に負の磁極（Ｓ極）が出現するようにして永久磁石１３０を配置している。なお、正の磁極及び負の磁極の配置は、後述するコイル１５０への通電の制御を整合させるのであれば、上記と逆に配置しても構わない。
【0033】
（７－６）第１ヨーク１１０は、全体として中央が開口した略リング形状をなしており、アーマチュア３００に面した側において、中央寄りが外周寄りの縁よりも１段低くなって略カップ状になっている。この外周寄りの縁の部分は、ステータ磁路部材１０５の「一端」を構成しており、その端面はステータ磁路部材１０５の「一端面１１２」となっている。一端面１１２はアーマチュア３００と当接する面となる。
【0034】
（７－７）一端面１１２の幅Ｗ２は、一端面１１２を含む第１ヨーク１１０の全体の幅（この例では永久磁石１３０の幅Ｗ１と実質的に同じ）よりも小さく（狭く）設定されている。また、中心軸線ＡＸを含む平面で電磁ブレーキ装置１を切断した面を断面視したときに、中心軸線ＡＸに垂直な方向の永久磁石１３０の幅をＷ１とし、中心軸線ＡＸに垂直な方向の第１ヨーク１１０の一端面１１２又は第２ヨーク１２０の他端面１２２の幅をＷ２としたときに、Ｗ２＜Ｗ１となるように構成されている。さらに、Ｗ２＜（Ｗ１／２）となるように構成するのがより好ましい。
【0035】
２．実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の機能
次に、電磁ブレーキ装置１の機能について図３～４を参照しながら順次説明する。
図３は、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の機能を説明するために示す図である。図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｅ）及び図３（ｇ）は第１フェーズ～第４フェーズにそれぞれ対応した要部拡大断面図である。なお、本図の各構成要素は模式的に示しているため図１及び図２の各構成要素とは寸法、比率等が異なっている。図３（ｂ）、図３（ｄ）、図３（ｆ）及び図３（ｈ）は第１フェーズ～第４フェーズにそれぞれ対応した電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路の図を示している。
次に、電磁ブレーキ装置１の機能について図３～４を参照しながら順次説明する。
図３は、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の機能を説明するために示す図である。図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｅ）及び図３（ｇ）は第１フェーズ～第４フェーズにそれぞれ対応した要部拡大断面図である。なお、本図の各構成要素は模式的に示しているため図１及び図２の各構成要素とは寸法、比率等が異なっている。図３（ｂ）、図３（ｄ）、図３（ｆ）及び図３（ｈ）は第１フェーズ～第４フェーズにそれぞれ対応した電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路の図を示している。
【0036】
（１）電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路
まず、電磁ブレーキ装置１の機能を説明するにあたり、電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路についてはじめに説明する。
電磁ブレーキ装置１はこれまで述べたような構造を採っているため、１つの閉じた「磁気回路」を構成している。
「磁気回路」は、永久磁石１３０，コイル１５０を起磁力源として、永久磁石１３０のＮ極、第１ヨーク１１０、一端面１１２～アーマチュア３００間のエアギャップＡＧ、アーマチュア３００、アーマチュア３００～他端面１２２間のエアギャップＡＧ、第２ヨーク１２０、永久磁石１３０のＳ極の経路によって作られた回路をいうものとする。但し、磁極の向きについては上記で例示した永久磁石の磁極配置の場合を想定したものである。
ここで、永久磁石１３０の起磁力をＦｍｇとし、コイルの起磁力をＦｃとし、磁気回路を構成する経路の磁気抵抗のうち第１ヨーク１１０、アーマチュア３００及び第２ヨーク１２０による磁気抵抗（すなわちアーマチュア３００がステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び他端面１２２と当接した状態の全抵抗と同じ）をＲＣＯＮとし、アーマチュア３００がステータ１００から離れエアギャップＡＧが少しでも生じているときの当該エアギャップＡＧ部分の磁気抵抗をＲＡＧとし、磁気回路を通過する磁束をΦとする《図２及び後述する図３参照》。
本実施形態においては、Ｆｍｇは一定であり、Ｆｃはコイルに流す電流の向き・大きさによって変わるものとし、ＲＣＯＮは一定であるとし、ＲＡＧはエアギャップＡＧの大きさによって変わるものとし、Φ（フェーズ番号に応じた添え字を付す）は状態によって変わり得るものとする。
まず、電磁ブレーキ装置１の機能を説明するにあたり、電磁ブレーキ装置１に等価な磁気回路についてはじめに説明する。
電磁ブレーキ装置１はこれまで述べたような構造を採っているため、１つの閉じた「磁気回路」を構成している。
「磁気回路」は、永久磁石１３０，コイル１５０を起磁力源として、永久磁石１３０のＮ極、第１ヨーク１１０、一端面１１２～アーマチュア３００間のエアギャップＡＧ、アーマチュア３００、アーマチュア３００～他端面１２２間のエアギャップＡＧ、第２ヨーク１２０、永久磁石１３０のＳ極の経路によって作られた回路をいうものとする。但し、磁極の向きについては上記で例示した永久磁石の磁極配置の場合を想定したものである。
ここで、永久磁石１３０の起磁力をＦｍｇとし、コイルの起磁力をＦｃとし、磁気回路を構成する経路の磁気抵抗のうち第１ヨーク１１０、アーマチュア３００及び第２ヨーク１２０による磁気抵抗（すなわちアーマチュア３００がステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び他端面１２２と当接した状態の全抵抗と同じ）をＲＣＯＮとし、アーマチュア３００がステータ１００から離れエアギャップＡＧが少しでも生じているときの当該エアギャップＡＧ部分の磁気抵抗をＲＡＧとし、磁気回路を通過する磁束をΦとする《図２及び後述する図３参照》。
本実施形態においては、Ｆｍｇは一定であり、Ｆｃはコイルに流す電流の向き・大きさによって変わるものとし、ＲＣＯＮは一定であるとし、ＲＡＧはエアギャップＡＧの大きさによって変わるものとし、Φ（フェーズ番号に応じた添え字を付す）は状態によって変わり得るものとする。
【0037】
（１－１）第１フェーズの磁気回路
図３（ａ）に示すように、アーマチュア３００がステータ１００に完全に引き寄せられているときは回転軸の回転が自在となる。この状態を「回転自在状態」というものとする。回転自在状態でコイル１５０に電流を流さないとしたときの等価な磁気回路は、図３（ｂ）に示す通りとなり、起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇのみである（永久磁石を起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧは０（ゼロ）であるためＲＡＧも０（ゼロ）となり全体の磁気抵抗はＲＣＯＮのみとなる。このときの磁束はΦ１である。
図３（ａ）に示すように、アーマチュア３００がステータ１００に完全に引き寄せられているときは回転軸の回転が自在となる。この状態を「回転自在状態」というものとする。回転自在状態でコイル１５０に電流を流さないとしたときの等価な磁気回路は、図３（ｂ）に示す通りとなり、起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇのみである（永久磁石を起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧは０（ゼロ）であるためＲＡＧも０（ゼロ）となり全体の磁気抵抗はＲＣＯＮのみとなる。このときの磁束はΦ１である。
【0038】
（１－２）第２フェーズの磁気回路
図３（ｃ）に示すように、第１フェーズの回転自在状態でコイル１５０に所定の大きさの第１方向（ここでは紙面表面から紙面裏面の方向）の電流が流されると、アーマチュア３００がブレーキディスク４００の側（矢印Ｂ）に移動し始めることとなる。この状態に等価な磁気回路は、図３（ｄ）に示す通りとなる。この回路における起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇと、永久磁石の起磁力Ｆｍｇを減じる方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃであり、これらを合成した全体の起磁力はＦｍｇ－Ｆｃである（永久磁石及びコイルを起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧが生じているためＲＡＧも０（ゼロ）の状態から値ある状態となり、全体の磁気抵抗はＲＣＯＮ＋ＲＡＧとなる。このときの磁束はΦ２である。このときの磁束Φ２の値は磁束Φ１の値よりも小さくなっている。したがって、第１フェーズよりも吸引力ｆｓｃは弱まる方向となる。一般に、磁気回路においてエアギャップが大きいほどアーマチュアに働く吸引力も小さくなることが知られている。エアギャップが大きいと磁気回路全体の磁気抵抗が大きくなり、これに伴いエアギャップＡＧ付近を通過する磁束が小さくなって吸引力が減じられるからである。
図３（ｃ）に示すように、第１フェーズの回転自在状態でコイル１５０に所定の大きさの第１方向（ここでは紙面表面から紙面裏面の方向）の電流が流されると、アーマチュア３００がブレーキディスク４００の側（矢印Ｂ）に移動し始めることとなる。この状態に等価な磁気回路は、図３（ｄ）に示す通りとなる。この回路における起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇと、永久磁石の起磁力Ｆｍｇを減じる方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃであり、これらを合成した全体の起磁力はＦｍｇ－Ｆｃである（永久磁石及びコイルを起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧが生じているためＲＡＧも０（ゼロ）の状態から値ある状態となり、全体の磁気抵抗はＲＣＯＮ＋ＲＡＧとなる。このときの磁束はΦ２である。このときの磁束Φ２の値は磁束Φ１の値よりも小さくなっている。したがって、第１フェーズよりも吸引力ｆｓｃは弱まる方向となる。一般に、磁気回路においてエアギャップが大きいほどアーマチュアに働く吸引力も小さくなることが知られている。エアギャップが大きいと磁気回路全体の磁気抵抗が大きくなり、これに伴いエアギャップＡＧ付近を通過する磁束が小さくなって吸引力が減じられるからである。
【0039】
（１－３）第３フェーズの磁気回路
図３（ｅ）に示すように、アーマチュア３００がブレーキディスク４００を押し付け、ブレーキディスク４００が完全にアーマチュア３００及び固定ディスク５００の間に当接しながら挟み込まれているときには回転軸の回転が制動される。この状態を「回転制動状態」というものとする。回転制動状態でコイル１５０に電流を流さないとしたときの等価な磁気回路は、図３（ｆ）に示す通りとなり、起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇのみである（永久磁石を起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧに対応した磁気抵抗はＲＡＧはエアギャップの最大値ＡＧｍａｘに対応した値となり、全体の磁気抵抗はＲＣＯＮ＋ＲＡＧ（ＡＧ＝ＡＧｍａｘ）となる。このときの磁束はΦ３である。一般にΦ３≦Φ２≦Φ１となっている。
図３（ｅ）に示すように、アーマチュア３００がブレーキディスク４００を押し付け、ブレーキディスク４００が完全にアーマチュア３００及び固定ディスク５００の間に当接しながら挟み込まれているときには回転軸の回転が制動される。この状態を「回転制動状態」というものとする。回転制動状態でコイル１５０に電流を流さないとしたときの等価な磁気回路は、図３（ｆ）に示す通りとなり、起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇのみである（永久磁石を起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧに対応した磁気抵抗はＲＡＧはエアギャップの最大値ＡＧｍａｘに対応した値となり、全体の磁気抵抗はＲＣＯＮ＋ＲＡＧ（ＡＧ＝ＡＧｍａｘ）となる。このときの磁束はΦ３である。一般にΦ３≦Φ２≦Φ１となっている。
【0040】
（１－４）第４フェーズの磁気回路
図３（ｇ）に示すように、第３フェーズの回転制動状態でコイル１５０に第１方向とは逆方向の第２方向（ここでは紙面裏面から紙面表面の方向）に所定の大きさの電流が流されると、アーマチュア３００がステータ１００の側（矢印Ｃ）に移動し始めることとなる。この状態に等価な磁気回路は、図３（ｈ）に示す通りとなる。この回路における起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇと、永久磁石の起磁力Ｆｍｇに加勢する方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃであり、これらを合成した全体の起磁力はＦｍｇ＋Ｆｃである（永久磁石及びコイルを起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧは減少しつつあるものの依然として残存していることからＲＡＧも値ある状態となり、全体の磁気抵抗はＲＣＯＮ＋ＲＡＧとなる。このときの磁束はΦ４である。このときの磁束Φ４の値は磁束Φ３の値よりも大きくなっている。したがって、第３フェーズよりも吸引力ｆｓｃは強まる方向となる。第２フェーズのときと逆で、エアギャップが小さくなると磁気回路全体の磁気抵抗が小さくなり、これに伴いエアギャップＡＧ付近を通過する磁束が大きくなって吸引力が強まるからである。
図３（ｇ）に示すように、第３フェーズの回転制動状態でコイル１５０に第１方向とは逆方向の第２方向（ここでは紙面裏面から紙面表面の方向）に所定の大きさの電流が流されると、アーマチュア３００がステータ１００の側（矢印Ｃ）に移動し始めることとなる。この状態に等価な磁気回路は、図３（ｈ）に示す通りとなる。この回路における起磁力は永久磁石１３０によるＦｍｇと、永久磁石の起磁力Ｆｍｇに加勢する方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃであり、これらを合成した全体の起磁力はＦｍｇ＋Ｆｃである（永久磁石及びコイルを起磁力源とする磁気回路）。エアギャップＡＧは減少しつつあるものの依然として残存していることからＲＡＧも値ある状態となり、全体の磁気抵抗はＲＣＯＮ＋ＲＡＧとなる。このときの磁束はΦ４である。このときの磁束Φ４の値は磁束Φ３の値よりも大きくなっている。したがって、第３フェーズよりも吸引力ｆｓｃは強まる方向となる。第２フェーズのときと逆で、エアギャップが小さくなると磁気回路全体の磁気抵抗が小さくなり、これに伴いエアギャップＡＧ付近を通過する磁束が大きくなって吸引力が強まるからである。
【0041】
（２）電磁ブレーキ装置１の諸元
アーマチュア３００付近の構造からも分かるように（図２及び図３参照）、アーマチュア３００の挙動・状態は、コイルばね２００による「ばね力ｆｓｐ」と、磁気回路によって生じる磁束Φ（厳密にいうとアーマチュア３００～ステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び／又は他端面１２２の間を通過する磁束Φ）による「吸引力ｆｓｃ」と、の合成により決まってくることが理解できる。
ここで、ばねの強さ（ばね定数、ばねの配置位置（ばねの縮み量）、永久磁石の起磁力、コイルの起磁力、ヨークの透磁率、エアギャップの最大値ＡＧｍａｘ等の「諸元」については本発明の作用・効果を奏する限りにおいて適宜に設定することができるが、本実施形態では、例えば図４に示すようなばね力ｆｓｐ，吸引力ｆｓｃを生じるように（詳細は次に説明）、これらの「諸元」が設定されて電磁ブレーキ装置１を構成している。
アーマチュア３００付近の構造からも分かるように（図２及び図３参照）、アーマチュア３００の挙動・状態は、コイルばね２００による「ばね力ｆｓｐ」と、磁気回路によって生じる磁束Φ（厳密にいうとアーマチュア３００～ステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び／又は他端面１２２の間を通過する磁束Φ）による「吸引力ｆｓｃ」と、の合成により決まってくることが理解できる。
ここで、ばねの強さ（ばね定数、ばねの配置位置（ばねの縮み量）、永久磁石の起磁力、コイルの起磁力、ヨークの透磁率、エアギャップの最大値ＡＧｍａｘ等の「諸元」については本発明の作用・効果を奏する限りにおいて適宜に設定することができるが、本実施形態では、例えば図４に示すようなばね力ｆｓｐ，吸引力ｆｓｃを生じるように（詳細は次に説明）、これらの「諸元」が設定されて電磁ブレーキ装置１を構成している。
【0042】
（３）ばね力ｆｓｐ，吸引力ｆｓｃの関係とアーマチュア３００の動き
図４は、ステータ１００によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力ｆｓｃ）及び付勢部材２００によってアーマチュア３００を付勢する力（ばね力ｆｓｐ）を縦軸とし、アーマチュア３００の位置を横軸として、それらの関係を表したグラフである。縦軸のプラス域において符号Ｄで示す２点鎖線は、ばね力ｆｓｐの大きさと吸引力ｆｓｃの大きさを符号なしの状態で比較するために示す「ばね力の絶対値｜ｆｓｐ｜」の曲線である。図中の矢印はフェーズの移行方向を示している。グラフにおいて横軸としているアーマチュア３００の位置は、ヨーク（第１ヨーク１１０，第２ヨーク１２０）とアーマチュア３００と間の間隔であるともいえ、具体的にはアーマチュア３００のステータ１００側の面とステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び／又は他端面１２２との間のエアギャップＡＧに相当する。
以下、電磁ブレーキ装置１におけるばね力ｆｓｐ，吸引力ｆｓｃの関係と、アーマチュア３００の動きについて、図４を参照しながら（図３も併せて参照）説明を続ける。
図４は、ステータ１００によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力ｆｓｃ）及び付勢部材２００によってアーマチュア３００を付勢する力（ばね力ｆｓｐ）を縦軸とし、アーマチュア３００の位置を横軸として、それらの関係を表したグラフである。縦軸のプラス域において符号Ｄで示す２点鎖線は、ばね力ｆｓｐの大きさと吸引力ｆｓｃの大きさを符号なしの状態で比較するために示す「ばね力の絶対値｜ｆｓｐ｜」の曲線である。図中の矢印はフェーズの移行方向を示している。グラフにおいて横軸としているアーマチュア３００の位置は、ヨーク（第１ヨーク１１０，第２ヨーク１２０）とアーマチュア３００と間の間隔であるともいえ、具体的にはアーマチュア３００のステータ１００側の面とステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び／又は他端面１２２との間のエアギャップＡＧに相当する。
以下、電磁ブレーキ装置１におけるばね力ｆｓｐ，吸引力ｆｓｃの関係と、アーマチュア３００の動きについて、図４を参照しながら（図３も併せて参照）説明を続ける。
【0043】
（３－１）第１フェーズ（回転自在状態の自己保持）
第１フェーズは回転自在状態を自己保持するフェーズである。
グラフにおいて電磁ブレーキ装置１が第１フェーズにあるとき（ＡＧ＝０のとき）には、吸引力が取る座標（０，ｆｓｃ１）は、曲線Ｄで示すばね力の絶対値の座標よりもΔｆ１分だけ上にある。換言すると、回転軸７００の回転が自在となる回転自在状態においては、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力）ｆｓｃ１の大きさが、付勢部材２００によってアーマチュア３００を付勢する力（ばね力又は付勢力）ｆｓｐ１の大きさを上回っている。
ところで、第１フェーズではコイル１５０への通電はオフである。第１フェーズの磁気回路において起磁力源は永久磁石１３０のみであり、これだけだと吸引力ｆｓｃが十分引き出せないようにも思える。しかし、一般に吸引力がアーマチュアの位置によって変わること（一般に、エアギャップＡＧが小さいほど磁気抵抗ＲＡＧも小さくなりアーマチュアに働く吸引力は大きくなる）を上手く活用して諸元を最適に設定すれば、永久磁石１３０のみによる吸引力ｆｓｃだけでばね力ｆｓｐを上回るように構成することができる。
第１フェーズは回転自在状態を自己保持するフェーズである。
グラフにおいて電磁ブレーキ装置１が第１フェーズにあるとき（ＡＧ＝０のとき）には、吸引力が取る座標（０，ｆｓｃ１）は、曲線Ｄで示すばね力の絶対値の座標よりもΔｆ１分だけ上にある。換言すると、回転軸７００の回転が自在となる回転自在状態においては、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力）ｆｓｃ１の大きさが、付勢部材２００によってアーマチュア３００を付勢する力（ばね力又は付勢力）ｆｓｐ１の大きさを上回っている。
ところで、第１フェーズではコイル１５０への通電はオフである。第１フェーズの磁気回路において起磁力源は永久磁石１３０のみであり、これだけだと吸引力ｆｓｃが十分引き出せないようにも思える。しかし、一般に吸引力がアーマチュアの位置によって変わること（一般に、エアギャップＡＧが小さいほど磁気抵抗ＲＡＧも小さくなりアーマチュアに働く吸引力は大きくなる）を上手く活用して諸元を最適に設定すれば、永久磁石１３０のみによる吸引力ｆｓｃだけでばね力ｆｓｐを上回るように構成することができる。
【0044】
このように電磁ブレーキ装置１は、第１フェーズでは、コイル１５０への通電がオフでありながらも《図３（ａ）及び図３（ｂ）参照》吸引力ｆｓｃがばね力ｆｓｐを常に勝るように構成されており、アーマチュア３００が常にステータ１００の側に引き付けられ、アーマチュア３００がステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び他端面１２２と当接した状態を保持するようになっている。
【0045】
（３－２）第２フェーズ（回転自在状態から回転制動状態への遷移）
第２フェーズは、第１フェーズ（回転自在状態）から第３フェーズ（回転制動状態）に遷移する過程のフェーズである。
第１フェーズの状態においてコイル１５０に所定の大きさの第１方向《図３（ｃ）参照》の電流が流されると、上述したように永久磁石の起磁力Ｆｍｇを減じる方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃが発生し、合成後の全体の起磁力はＦｍｇ－Ｆｃとなり、結果的に吸引力ｆｓｃが弱められるようになっている。
第１フェーズから第２フェーズに移行すると、上記した原理により吸引力が弱まり第１フェーズの吸引力が取る座標が（０，ｆｓｃ１）だったのが一旦（０，ｆｓｃ２）に移行する。このとき、グラフのようにばね力の絶対値｜ｆｓｐ１｜が吸引力ｆｓｃ２に勝るため、アーマチュア３００がステータ１００から離されていくようになる（これに伴いエアギャップＡＧも増加する）。上記したように吸引力はアーマチュアの位置によって変わるため、吸引力ｆｓｃはアーマチュア３００の移動につれて（ＡＧの変化につれて）グラフの曲線Ｅに沿って変化することとなる。一方、ばね力ｆｓｐはばねの縮み量に応じて変化することから、ばね力ｆｓｐについてもアーマチュア３００の移動につれてグラフの直線Ｈに沿って変化することとなる。そして、回転制動状態となりアーマチュア３００がそれ以上移動できないところまでエアギャップが広がると吸引力ｆｓｃの取る座標は（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ３）となる。この間、吸引力ｆｓｃ（曲線Ｅ）は常にばね力のばね力の絶対値（曲線Ｄ）を下回っている。
第２フェーズは、第１フェーズ（回転自在状態）から第３フェーズ（回転制動状態）に遷移する過程のフェーズである。
第１フェーズの状態においてコイル１５０に所定の大きさの第１方向《図３（ｃ）参照》の電流が流されると、上述したように永久磁石の起磁力Ｆｍｇを減じる方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃが発生し、合成後の全体の起磁力はＦｍｇ－Ｆｃとなり、結果的に吸引力ｆｓｃが弱められるようになっている。
第１フェーズから第２フェーズに移行すると、上記した原理により吸引力が弱まり第１フェーズの吸引力が取る座標が（０，ｆｓｃ１）だったのが一旦（０，ｆｓｃ２）に移行する。このとき、グラフのようにばね力の絶対値｜ｆｓｐ１｜が吸引力ｆｓｃ２に勝るため、アーマチュア３００がステータ１００から離されていくようになる（これに伴いエアギャップＡＧも増加する）。上記したように吸引力はアーマチュアの位置によって変わるため、吸引力ｆｓｃはアーマチュア３００の移動につれて（ＡＧの変化につれて）グラフの曲線Ｅに沿って変化することとなる。一方、ばね力ｆｓｐはばねの縮み量に応じて変化することから、ばね力ｆｓｐについてもアーマチュア３００の移動につれてグラフの直線Ｈに沿って変化することとなる。そして、回転制動状態となりアーマチュア３００がそれ以上移動できないところまでエアギャップが広がると吸引力ｆｓｃの取る座標は（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ３）となる。この間、吸引力ｆｓｃ（曲線Ｅ）は常にばね力のばね力の絶対値（曲線Ｄ）を下回っている。
【0046】
つまり、回転自在状態から回転軸７００の回転が制動される回転制動状態へと遷移する際（第２フェーズ）には、永久磁石１３０及びコイル１５０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力の大きさ（吸引力ｆｓｃ）が、付勢力（ばね力ｆｓｐ）の大きさを下回っている。
【0047】
別の言い方をすると、電磁ブレーキ装置１は、回転自在状態でコイル１５０に所定の大きさの第１方向の電流が流されると、アーマチュア３００がブレーキディスク４００の側に移動し、ブレーキディスク４００と当接して回転軸７００の回転が制動される「回転制動状態」に移行するよう構成されている。
【0048】
（３－３）第３フェーズ（回転制動状態の自己保持）
第３フェーズは回転制動状態を保持するフェーズである。
グラフにおいて電磁ブレーキ装置１が第３フェーズにあるとき（ＡＧ＝ＡＧｍａｘのとき）には、吸引力が取る座標（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ４）は、曲線Ｄで示すばね力の絶対値の座標よりもΔｆ２分だけ下にある。換言すると、回転制動状態においては、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力）ｆｓｃ４の大きさが、付勢力（ばね力）ｆｓｐ２の大きさを下回っている。
第３フェーズは回転制動状態を保持するフェーズである。
グラフにおいて電磁ブレーキ装置１が第３フェーズにあるとき（ＡＧ＝ＡＧｍａｘのとき）には、吸引力が取る座標（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ４）は、曲線Ｄで示すばね力の絶対値の座標よりもΔｆ２分だけ下にある。換言すると、回転制動状態においては、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力（吸引力）ｆｓｃ４の大きさが、付勢力（ばね力）ｆｓｐ２の大きさを下回っている。
【0049】
このように電磁ブレーキ装置１は、第３フェーズでは、コイル１５０への通電はオフでありながらも《図３（ｅ）及び図３（ｆ）参照》、ばね力ｆｓｐが吸引力ｆｓｃを常に勝るように構成されており、ブレーキディスク４００がアーマチュア３００及び固定ディスク５００の間に当接しながら挟みこまれた状態を保持するようになっている。
【0050】
（３－４）第４フェーズ（回転制動状態から回転自在状態への遷移）
第４フェーズは、第３フェーズ（回転制動状態）から第１フェーズ（回転自在状態）に遷移する過程のフェーズである。
第３フェーズの状態においてコイル１５０に第１方向とは逆方向の第２方向《図３（ｃ）参照》に所定の大きさの電流が流されると、上述したように永久磁石の起磁力Ｆｍｇに加勢する方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃが発生し、合成後の全体の起磁力はＦｍｇ＋Ｆｃとなり、結果的に吸引力ｆｓｃが強められるようになっている。
第３フェーズから第４フェーズに移行すると、上記した原理により吸引力が強まり第１フェーズの吸引力が取る座標が（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ４）だったのが一旦（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ５）に移行する。このとき、グラフのように今度は吸引力ｆｓｃ５がばね力の絶対値｜ｆｓｐ２｜に勝るため、アーマチュア３００がステータ１００に近づいていくようになる（これに伴いエアギャップＡＧも減少する）。上記したように吸引力はアーマチュアの位置によって変わるため、吸引力ｆｓｃはアーマチュア３００の移動につれて（ＡＧの変化につれて）グラフの曲線Ｇに沿って変化することとなる。一方、ばね力ｆｓｐはばねの縮み量に応じて変化することから、ばね力ｆｓｐについてもアーマチュア３００の移動につれてグラフの直線Ｈに沿って変化することとなる。そして、アーマチュア３００が完全にステータ１００に当接してそれ以上移動できないところまでエアギャップが無くなるとと吸引力ｆｓｃの取る座標は（０，ｆｓｃ６）となる。この間、吸引力ｆｓｃ（曲線Ｇ）は常にばね力のばね力の絶対値（曲線Ｄ）を上回っている。
第４フェーズは、第３フェーズ（回転制動状態）から第１フェーズ（回転自在状態）に遷移する過程のフェーズである。
第３フェーズの状態においてコイル１５０に第１方向とは逆方向の第２方向《図３（ｃ）参照》に所定の大きさの電流が流されると、上述したように永久磁石の起磁力Ｆｍｇに加勢する方向のコイル１５０による起磁力Ｆｃが発生し、合成後の全体の起磁力はＦｍｇ＋Ｆｃとなり、結果的に吸引力ｆｓｃが強められるようになっている。
第３フェーズから第４フェーズに移行すると、上記した原理により吸引力が強まり第１フェーズの吸引力が取る座標が（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ４）だったのが一旦（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ５）に移行する。このとき、グラフのように今度は吸引力ｆｓｃ５がばね力の絶対値｜ｆｓｐ２｜に勝るため、アーマチュア３００がステータ１００に近づいていくようになる（これに伴いエアギャップＡＧも減少する）。上記したように吸引力はアーマチュアの位置によって変わるため、吸引力ｆｓｃはアーマチュア３００の移動につれて（ＡＧの変化につれて）グラフの曲線Ｇに沿って変化することとなる。一方、ばね力ｆｓｐはばねの縮み量に応じて変化することから、ばね力ｆｓｐについてもアーマチュア３００の移動につれてグラフの直線Ｈに沿って変化することとなる。そして、アーマチュア３００が完全にステータ１００に当接してそれ以上移動できないところまでエアギャップが無くなるとと吸引力ｆｓｃの取る座標は（０，ｆｓｃ６）となる。この間、吸引力ｆｓｃ（曲線Ｇ）は常にばね力のばね力の絶対値（曲線Ｄ）を上回っている。
【0051】
つまり、回転制動状態から回転軸７００の回転が制動される回転自在状態へと遷移する際（第４フェーズ）には、永久磁石１３０及びコイル１５０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力の大きさ（吸引力ｆｓｃ）が、付勢力（ばね力ｆｓｐ）の大きさを上回っている。
【0052】
別の言い方をすると、電磁ブレーキ装置１は、回転制動状態でコイル１５０に第１方向とは逆方向の第２方向に所定の大きさの電流が流されると、アーマチュア３００がステータ１００の側に移動し、ブレーキディスク４００がアーマチュア３００及び固定ディスク５００の当接から解放されて「回転自在状態」に移行するように構成されている。
【0053】
（３－５）また、電磁ブレーキ装置１は、Δｆ２＞Δｆ１となるように永久磁石１３０の起磁力、並びに、付勢部材２００のばね係数及び当該付勢部材２００の変位が設定されている。ここでの「付勢部材２００の変位が設定されている」とは、例えばコイルばね２００の縮みの大きさが設定されていると言うことができる。具体的には、ばね穴１２５の深さ、ＡＧｍａｘの寸法が適切に設定されていることをいうものとする。
【0054】
但し、回転自在状態（第１フェーズ）における、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力の大きさ｜ｆｓｃ１｜と、付勢部材２００によるアーマチュア３００を付勢する力の大きさ｜ｆｓｐ１｜との差をΔｆ１とし、回転制動状態（第３フェーズ）における、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力の大きさ｜ｆｓｃ４｜と、付勢部材２００によるアーマチュア３００を付勢する力の大きさ｜ｆｓｐ２｜との差をΔｆ２とする（図４参照）。
【0055】
（３－６）また、図４からも分かるように、ばね力ｆｓｐの曲線Ｈ（０，ｆｓｐ１）～（ＡＧｍａｘ，ｆｓｐ２）の傾きよりも、吸引力ｆｓｃの曲線Ｅ（０、ｆｓｃ２）～（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ３）又は曲線Ｇ（ＡＧｍａｘ，ｆｓｃ５）～（０，ｆｓｃ６）の傾きの方が大きくなっている。すなわち、電磁ブレーキ装置１において、アーマチュア２００の変位（横軸）に対して、付勢部材２００による付勢力ｆｓｐの変化率よりも、ステータ１００による吸引力ｆｓｃの変化率の方が高くなるように諸元が設定されている。
【0056】
以上の説明から理解できるように、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１において、アーマチュア３００に加えられる力は、大きく分けて、付勢部材２００による付勢力（ばね力ｆｓｐ）及びステータ１００を中心とした磁気回路による吸引力（ｆｓｃ）の２種の力である。なお吸引力（ｆｓｃ）については、永久磁石１３０を起磁力源とする吸引力と、コイル１５０を起磁力源とする吸引力と、を発生することができるようになっている。
一方で、永久磁石１３０由来の起磁力Ｆｍｇは固定バイアスとして発生するようになっている（永久磁石１３０由来の吸引力はある程度必ず生ずるようになっている）。
他方で、コイル１５０由来の起磁力Ｆｃについては、コイルへの通電を適宜制御することによって（コイル１５０への通電／非通電（オフ）制御、通電する場合には第１の方向／第２の方向といった電流を流す方向の制御、電流の大きさの制御など）、当該起磁力Ｆｍｇの発生の仕方を意図に従ってコントロールできるようになっている。
一方で、永久磁石１３０由来の起磁力Ｆｍｇは固定バイアスとして発生するようになっている（永久磁石１３０由来の吸引力はある程度必ず生ずるようになっている）。
他方で、コイル１５０由来の起磁力Ｆｃについては、コイルへの通電を適宜制御することによって（コイル１５０への通電／非通電（オフ）制御、通電する場合には第１の方向／第２の方向といった電流を流す方向の制御、電流の大きさの制御など）、当該起磁力Ｆｍｇの発生の仕方を意図に従ってコントロールできるようになっている。
【0057】
こうしたことから、実施形態における電磁ブレーキ装置１は、アーマチュア３００の位置によって（エアギャップＡＧの大きさによって）磁気抵抗ＲＡＧが変わることを上手く活用しながら永久磁石１３０のみによる吸引力だけでばね力ｆｓｐを上回るように構成して自己保持を行うことができるようにしつつ、「回転自在状態」と「回転制動状態」との間の遷移に当たっては、コイル１５０に流す電流の方向を変えることによって吸引力ｆｓｃを強めたり（重畳）／弱めたりして、付勢力ｆｓｐを上回るようにしたり／下回るようにしたりできるようになっている。
【0058】
３．実施形態に係る電磁ブレーキ装置１の効果
（１）実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、アーマチュア３００をブレーキディスク４００が配置された方向に押し付ける付勢部材２００を備えており、上述したような構成となっているため、回転制動状態では主として付勢部材２００による付勢力が制動に寄与することとなる。このため、永久磁石の起磁力のみに頼ってアーマチュアを動かして制動するという従来の自己保持型の電磁ブレーキ装置に比べ（特許文献４参照）、より強い制動力を安定的に発揮することができる。
（１）実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、アーマチュア３００をブレーキディスク４００が配置された方向に押し付ける付勢部材２００を備えており、上述したような構成となっているため、回転制動状態では主として付勢部材２００による付勢力が制動に寄与することとなる。このため、永久磁石の起磁力のみに頼ってアーマチュアを動かして制動するという従来の自己保持型の電磁ブレーキ装置に比べ（特許文献４参照）、より強い制動力を安定的に発揮することができる。
【0059】
電磁ブレーキ装置１においては、ステータ磁路部材１０５としてヨーク（第１ヨーク１１０，第２ヨーク１２０）の他に永久磁石１３０を更に含んでいる。この永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によって、回転自在状態では、コイル１５０への通電はオフでありながらも、アーマチュア３００がステータ磁路部材１０５の一端面１１２及び他端面１２２と当接した状態を保持できるように構成されている。
このため、本発明の電磁ブレーキ装置は、従来の無励磁作動型の電磁ブレーキ装置（特許文献１～３参照）のように回転自在状態で常にコイルに電流を流し続ける必要もなくなり、従来よりも省電力な電磁ブレーキ装置となる。
このため、本発明の電磁ブレーキ装置は、従来の無励磁作動型の電磁ブレーキ装置（特許文献１～３参照）のように回転自在状態で常にコイルに電流を流し続ける必要もなくなり、従来よりも省電力な電磁ブレーキ装置となる。
【0060】
以上より、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、強い制動力を安定的に発揮しながらも省電力なものとなる。
【0061】
（２）実施形態に係る電磁ブレーキ装置１においては、上記した付勢部材２００を備え、かつ、ステータ１００にはコイル１５０の他、ステータ磁路部材１０５の構成要素として永久磁石１３０を含んでいる。このとき、「回転自在状態においては、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力の大きさが、付勢部材２００によってアーマチュア３００を付勢する力の大きさを上回り」、「回転制動状態においては、永久磁石１３０を起磁力源とする磁気回路によってアーマチュア３００を吸引する力の大きさが、付勢力の大きさを下回る」ように構成されている。
このため、コイル１５０に電流を流すことなく回転自在状態及び回転制動状態を保持することが可能となり、省電力な電磁ブレーキ装置となる。
このため、コイル１５０に電流を流すことなく回転自在状態及び回転制動状態を保持することが可能となり、省電力な電磁ブレーキ装置となる。
【0062】
また、回転制動状態においては、主として付勢部材２００による付勢力が制動に寄与することとなる。このため、永久磁石の起磁力のみに頼ってアーマチュアを動かして制動するという従来の自己保持型の電磁ブレーキ装置に比べ（特許文献４参照）、より強い制動力を安定的に発揮することができる。
【0063】
また、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は「回転自在状態から回転制動状態へと遷移する際には、永久磁石１３０及びコイル１５０を起磁力源とする磁気回路によって、アーマチュア３００を吸引する力の大きさが、付勢力の大きさを下回り」、「回転制動状態から回転自在状態へと遷移する際には、永久磁石１３０及びコイル１５０を起磁力源とする磁気回路によって、アーマチュア３００を吸引する力の大きさが、付勢力の大きさを上回る」ようにも構成されている。
このため、コイルの起磁力をいわば梃子のようにして、アーマチュアをブレーキディスク側に動かしたりステータ側に動かしたりすることが可能となり、回転自在状態と回転制動状態との間を任意に行き来することができる。
このため、コイルの起磁力をいわば梃子のようにして、アーマチュアをブレーキディスク側に動かしたりステータ側に動かしたりすることが可能となり、回転自在状態と回転制動状態との間を任意に行き来することができる。
【0064】
以上より、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、強い制動力を安定的に発揮しながらも省電力なものとなる。
【0065】
（３）永久磁石１３０は、回転軸７００の中心軸線ＡＸに近いＵの字形の一端の側（第１ヨーク１１０の側）で、かつ、一端面１１２寄りの位置に配置されている。
このように、磁力源たる永久磁石１３０を、中心軸線ＡＸに近い位置に配置することで、回転軸７００により近い位置で強い吸引力を生じることが期待でき、より安定した制動を得ることができる。また、永久磁石１３０を一端面１１２寄りの位置に配置することで、アーマチュア３００と当接する面（一端面１１２）に近い位置から比較的大きい磁束を生じせしめることが期待でき、効率よくアーマチュアを吸引することができる。
このように、磁力源たる永久磁石１３０を、中心軸線ＡＸに近い位置に配置することで、回転軸７００により近い位置で強い吸引力を生じることが期待でき、より安定した制動を得ることができる。また、永久磁石１３０を一端面１１２寄りの位置に配置することで、アーマチュア３００と当接する面（一端面１１２）に近い位置から比較的大きい磁束を生じせしめることが期待でき、効率よくアーマチュアを吸引することができる。
【0066】
（４）中心軸線ＡＸに垂直な方向の永久磁石１３０の幅をＷ１とし、中心軸線ＡＸに垂直な方向の第１ヨーク１１０の一端面１１２又は第２ヨーク１２０の他端面１２２の幅をＷ２としたときに、Ｗ２＜Ｗ１となるように構成されている。このため、アーマチュア３００の側に磁束が渡される面となる一端面１１２又は他端面１２２の幅Ｗ２が、起磁力源たる永久磁石１３０の幅Ｗ１よりも狭められることから、狭い幅で磁束Φを誘導して磁束密度を高めることができ、効率よくアーマチュアを吸引することができる。さらに、Ｗ２＜（Ｗ１／２）となるようにすることでこの効果を一層高めることができる。
【0067】
（５）｜ｆｓｃ１｜と｜ｆｓｐ１｜との差をΔｆ１とし、｜ｆｓｃ４｜と｜ｆｓｐ２｜との差をΔｆ２としたときに、Δｆ２＞Δｆ１となるように永久磁石１３０の起磁力、並びに、付勢部材２００のばね係数及び当該付勢部材２００の変位が設定されている。換言すると、回転自在状態においてアーマチュアが第１ヨーク及び／又は第２ヨークに当接する力Δｆ１よりも、回転制動状態においてアーマチュアがブレーキディスクに当接する力Δｆ２のほうが大きくなるように設定されている。このため、実施形態に係る電磁ブレーキ装置１は、更に強い制動力を安定的に発揮することができる。
【0068】
（６）ブレーキディスク４００は、スペーサディスク４１０と、該スペーサディスク４１０を挟むようにしてスペーサディスク４１０の両面に配置されたブレーキパッド４２０とを有している。
【0069】
ブレーキディスク４００においてブレーキパッド４２０の配設を省略し、スペーサディスク４１０のみでブレーキディスク４００を構成してもよいが、この場合、ブレーキディスク４００～アーマチュア３００間及びブレーキディスク４００～固定ディスク５００間の接触はそれぞれ金属同士の接触となる。このため、回転を制動しようとアーマチュア３００をブレーキディスク４００にぶつけると、摩擦面が不規則に削れてしまうことがあり、これに伴い摩擦の状態が変動しやすくなり、安定した摩擦を取り出すことができない場合がある。一方で、実施形態のように、スペーサディスク４１０の両面にブレーキパッド４２０を配置しておくと、上記不具合は生じることもなく安定的な摩擦を得ることができる。
【0070】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【0071】
（１）上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【0072】
（２）実施形態で説明した例において、永久磁石１３０は、回転軸７００の中心軸線ＡＸに近いＵの字形の一端の側で、かつ、一端面１１２寄りの位置に配置されている態様を説明した。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。例えば図５に示すように、永久磁石１３０’を、回転軸（図示を省略）の中心軸線ＡＸから遠いＵの字形の他端の側で、かつ、他端面寄りの位置に配置してもよい。なお、図５は、変形例に係る電磁ブレーキ装置２の要部拡大断面図で、図３（ａ）に対応する図面である。
【符号の説明】
【0073】
１，２，９００…電磁ブレーキ装置、１００…ステータ、１０２…（ステータの）開口部、１０５，９６０…ステータ磁路部材、１１０…第１ヨーク（内周ヨーク）、１１２…（Ｕの字形の一端側の）一端面、１２０…第２ヨーク（外周ヨーク）、１２１…凹溝、１２２…（Ｕの字形の他端側の）他端面、１２４…ねじ穴、１２５…ばね穴、１２５ａ…ばねの壁、１３０，１３０'，９３３…永久磁石、１４０…ボビン、１５０…コイル、２００…付勢部材（コイルばね）、３００，９３０…アーマチュア、３１２…（アーマチュアの）開口部、３２０…切り欠き、４００…ブレーキディスク、４１０…スペーサディスク、４１２…（ブレーキディスクの）開口部、４２０…ブレーキパッド、５００…固定ディスク、５１０…皿穴、５１２…（固定ディスクの）開口部、６１０，９１６…ハブ、６１２…（ハブの）開口部、６３０…ボルトねじ、６４０…カラー、６４２…内孔、７００…回転軸（シャフト）、９１３…摩擦材、９３１…第１フランジ部、９３１ａ…ブレーキ当接面、９３２…第２フランジ部、９３２ｂ…（他方側の）面、９６１…（ステータ磁路部材の）一端、９６２…（ステータ磁路部材の）他端
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】