特開 2025-5718 ブレーキ内蔵モータ

(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】P2025005718

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】ブレーキ内蔵モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/102 20060101AFI20250109BHJP

   F16D 55/28 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H02K7/102

F16D55/28 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106019

(22)【出願日】2023-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 理恵

【テーマコード（参考）】

3J058

5H607

【Ｆターム（参考）】

3J058AA43

3J058AA48

3J058AA53

3J058AA58

3J058AA78

3J058AA88

3J058BA67

3J058CB15

3J058CC07

3J058CC12

3J058CC72

3J058CC77

3J058FA42

5H607AA12

5H607BB01

5H607BB14

5H607CC03

5H607DD03

5H607EE07

5H607EE10

5H607EE19

5H607GG01

5H607GG08

(57)【要約】

【課題】小型でより多くの巻き線を収容できるブレーキ内蔵モータを提供する。
【解決手段】ブレーキ内蔵モータ１は、電磁ブレーキ装置３を有する。電磁ブレーキ装置３は、回転軸部１０と、ブレーキ機構２０と、ブレーキ機構２０を回転軸部１０に対して回転可能に支持する軸受５を有する。ブレーキ機構２０は、巻き線２１とヨーク３０を有する。ヨーク３０は、収容部３７と、軸受５の外輪５２が固定される軸受固定部３６と、を有する。回転軸線Ａｘの径方向から見て、収容部３７の少なくとも一部は軸受固定部３６と重なっている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、非導通時に前記モータに制動力を作用させる電磁ブレーキ装置とを有するブレーキ内蔵モータであって、
前記電磁ブレーキ装置は、
回転軸線方向に延びる回転軸部と、
前記回転軸部に制動力を作用させるブレーキ機構と、
前記ブレーキ機構を前記回転軸部に対して回転可能に支持する軸受と、を有し
前記ブレーキ機構は、
巻き線と、
前記巻き線を収容するヨークと、を有し、
前記ヨークは、前記巻き線を収容する収容部と、前記軸受の外輪が固定される軸受固定部と、を有し、
前記回転軸線の径方向から見て、前記収容部の少なくとも一部は前記軸受固定部と重なっている、ブレーキ内蔵モータ。

【請求項2】

前記ヨークは、前記巻き線の外周を覆う外壁部と、前記巻き線の前記回転軸線の前記モータの反対側の端部を覆う端壁部と、を一体的に有し、
前記端壁部の内面は、前記軸受の前記外輪の前記モータ側の面よりも、前記回転軸線の方向について前記モータの反対側に位置している、請求項１に記載のブレーキ内蔵モータ。

【請求項3】

前記収容部は、内側収容部と、前記内側収容部の外側にある外側収容部を有し、
前記外側収容部は前記内側収容部よりも前記回転軸線方向に長い、請求項１または２に記載のブレーキ内蔵モータ。

【請求項4】

前記ブレーキ機構は、前記モータを収容するケースに固定されており、
前記ブレーキ機構は、前記回転軸部とともに回転する摩擦部材に制動力を付与する、請求項１または２に記載のブレーキ内蔵モータ。

【請求項5】

前記ブレーキ機構は、摩擦部材と、インナプレートと、アウタプレートと、ガイドピンと、を有し、
前記アウタプレートは、前記ガイドピンによって前記ヨークから前記回転軸線方向について離れた位置に固定されており、
前記インナプレートは前記ガイドピンによって、前記回転軸線方向に移動可能かつ、回転不可能に支持されており、
前記摩擦部材は前記回転軸線方向について前記インナプレートと前記アウタプレートとの間に設けられている、
請求項１または２に記載のブレーキ内蔵モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブレーキ内蔵モータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、モータ回転軸の後端が軸受を介してモータ端板によって支持されるブレーキ内蔵モータを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－００５２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のブレーキ内蔵モータにおいては、モータ端板とモータの後端との間にデッドスペースが発生し、ブレーキ内蔵モータ全体の軸長が長くなってしまう。
そこで本開示は小型でより多くの巻き線を収容できるブレーキ内蔵モータ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】

【0005】

本発明の一側面に係るブレーキ内蔵モータは、
モータと、非導通時に前記モータに制動力を作用させる電磁ブレーキ装置とを有するブレーキ内蔵モータであって、
前記電磁ブレーキ装置は、
回転軸線方向に延びる回転軸部と、
前記回転軸部に制動力を作用させるブレーキ機構と、
前記ブレーキ機構を前記回転軸部に対して回転可能に支持する軸受と、を有し
前記ブレーキ機構は、
巻き線と、
前記巻き線を収容するヨークと、を有し、
前記ヨークは、前記巻き線を収容する収容部と、前記軸受の外輪が固定される軸受固定部と、を有し、
前記回転軸線の径方向から見て、前記収容部の少なくとも一部は前記軸受固定部と重なっている。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、小型でより多くの巻き線を収容できるブレーキ内蔵モータが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示に係るブレーキ内蔵モータの断面図である。

【図2】図２は、ブレーキ機構を示す、図１の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。

【0009】

図１は、本開示に係るブレーキ内蔵モータ１の断面図である。図１に示すように、ブレーキ内蔵モータ１は、モータ２と、電磁ブレーキ装置３と、モータ２および電磁ブレーキ装置３を覆うケース４とを有する。本開示のブレーキ内蔵モータ１は、非通電時にモータ２に制動力が作用する、無励磁作動型電磁ブレーキ付きのブレーキ内蔵モータである。

【0010】

電磁ブレーキ装置３は、回転軸線Ａｘ方向に延びる回転軸部１０と、回転軸部１０に制動力を作用させるブレーキ機構２０と、ブレーキ機構２０を回転軸部１０に対して回転可能に支持する軸受５を有する。なお、以降の説明で、回転軸線Ａｘ方向について、図１の左方を前方Ｆ、図１の右方を後方Ｒと呼ぶことがある。

【0011】

図１において、電磁ブレーキ装置３はモータ２よりも後方に設けられている。回転軸部１０は、モータ２の出力軸２ａと接続されている。回転軸部１０は、モータ２とともに回転軸線Ａｘ回りに回転する。なお、回転軸部１０はモータ２の出力軸２ａと一体で構成されていてもよいし、回転軸部１０はモータ２の出力軸２ａと別部材であってもよい。また、回転軸部１０はモータ２の出力軸２ａとギアなどの動力伝達部材で接続されていてもよい。

【0012】

ブレーキ機構２０は、巻き線２１と、巻き線２１を収容するヨーク３０と、バネ２２を有する。
巻き線２１はヨーク３０内に配置され、コイルをなすように巻かれた銅線などの金属線である。巻き線２１は全体として略円筒状のコイルをなすように巻かれている。

【0013】

ヨーク３０は内部に巻き線２１が収容される収容部３７が設けられた金属製の部材である。ヨーク３０は有底円筒状の部材である。ヨーク３０は、円筒状の巻き線２１の内周を覆う内周壁部３１と、円筒状の巻き線２１の外周を覆う外周壁部３２と、円筒状の巻き線２１の回転軸線Ａｘのモータ２の反対側の端部を覆う端壁部３３と、を一体的に有している。

【0014】

内周壁部３１の内周側の貫通孔３４に回転軸部１０が貫通されている。回転軸部１０は、ヨーク３０に設けられた軸受５を介して、ヨーク３０に対して回転可能に支持されている。

【0015】

内周壁部３１と外周壁部３２と端壁部３３とで形成される内部の空間が収容部３７である。収容部３７は回転軸線Ａｘ方向の前方（モータ２側）に開口している。巻き線２１に通電されると、ヨーク３０は巻き線２１に生じる磁力線の磁気回路を構成する。ヨーク３０は、磁力の磁束密度を高めて磁力を増大させる。

【0016】

図２は、ブレーキ機構２０を示す、図１の部分拡大図である。図２に示したように、ブレーキ機構２０はさらに、摩擦部材２３と、アウタプレート２４と、インナプレート２５と、ガイドピン２６を有している。回転軸線Ａｘ方向について、前方から後方に向かって、アウタプレート２４、摩擦部材２３、インナプレート２５がこの順に配列されている。

【0017】

ガイドピン２６は、回転軸線Ａｘ方向に延びるピン２６ａと、ピン２６ａが挿通されているスリーブ２６ｂとを有する。ガイドピン２６の頭部２６ｃは、ヨーク３０の前方端面から前方に向かって突き出ている。ガイドピン２６の頭部２６ｃと反対側に位置する後方端部はヨーク３０に固定されている。ガイドピン２６は、ヨーク３０の収容部３７よりも径方向外側に位置する外周壁部３２に固定されている。複数のガイドピン２６は、ヨーク３０の外周壁部３２の前方端面３２ａに周方向に沿って設けられている。

【0018】

ピン２６ａは、スリーブ２６ｂを挿通している。ガイドピン２６の頭部２６ｃはスリーブ２６ｂを介してヨーク３０の前方端面３０ａから離間した位置に固定されている。ガイドピン２６はヨーク３０へ、接着、溶着、圧入、嵌合、または螺合などの固定手段で固定される。

【0019】

アウタプレート２４は、回転軸線Ａｘと交差する径方向に延びる板状の部材である。アウタプレート２４はリング状でもあり、アウタプレート２４の径方向中心に設けられた貫通孔に回転軸部１０が貫通されている。アウタプレート２４は、ガイドピン２６の頭部２６ｃとスリーブ２６ｂとの間に挟み込まれて固定されている。アウタプレート２４は、スリーブ２６ｂを介して、ヨーク３０の前方端面３０ａから離れた位置に固定されている。つまり、アウタプレート２４はヨーク３０に対して移動不能である。

【0020】

摩擦部材２３は回転軸線Ａｘと交差する径方向に延びる板状の部材である。摩擦部材２３もリング状でもあり、摩擦部材２３の径方向中心に設けられた貫通孔に回転軸部１０が貫通されている。摩擦部材２３は、アウタプレート２４との間に摩擦力を生じさせる、高い摩擦係数の表面を有する部材である。摩擦部材２３は、例えば金属製の本体と、本体の表面に貼り付けたセラミックスなどからなる高摩擦材とで構成することができる。

【0021】

摩擦部材２３の外周面はガイドピン２６のスリーブ２６ｂよりも径方向内側に位置している。径方向について、摩擦部材２３はスリーブ２６ｂと回転軸部１０との間に位置している。

【0022】

摩擦部材２３の内周面には回転軸線Ａｘ方向に延びる嵌合溝２３ａが設けられている。この嵌合溝２３ａは、回転軸部１０に固定されたハブ部材２７の外周面に設けられた嵌合部２７ａと対応する形状となっている。このため、摩擦部材２３は回転軸部１０に対して、回転軸線Ａｘ方向については移動可能であるが、回転軸線Ａｘ回りには回転不可能である。つまり、摩擦部材２３は回転軸部１０の回転に伴って回転する。

【0023】

インナプレート２５は、回転軸線Ａｘと交差する径方向に延びる板状の部材である。インナプレート２５はリング状でもあり、インナプレート２５の内周孔には回転軸部１０が貫通している。インナプレート２５の外周部には、各々ガイドピン２６のスリーブ２６ｂに対応する形状の凹部が設けられている。つまりインナプレート２５は、スリーブ２６ｂによって回転軸線Ａｘ回りの回転が阻止されている。このため、インナプレート２５は摩擦部材２３と同様に、回転軸線Ａｘ方向について移動可能であるが、回転軸線Ａｘ回りには回転不可能である。

【0024】

図１に戻り、バネ２２は、ヨーク３０の前方端面に開口したバネ収容部３５に収容されている。バネ２２は、例えばコイルスプリングである。バネ２２は、圧縮された状態でバネ収容部３５に収容されている。バネ２２は、インナプレート２５を摩擦部材２３に押し付ける弾性復元力をインナプレート２５に作用させている。

【0025】

図２に示したように、軸受５は、ブレーキ機構２０のヨーク３０を、回転軸部１０に対して回転軸線Ａｘ回りに回転可能に支持している。軸受５は、内輪５１と、外輪５２と、転動体５３とを有する。内輪５１は、回転軸部１０に固定されている。外輪５２は、ヨーク３０に固定されている。ヨーク３０は、軸受５の外輪５２が固定される軸受固定部３６を有している。図示の例では、軸受固定部３６はヨーク３０の内周壁部３１の後方端部に設けられている。
なお、回転軸線Ａｘ方向の前方側に位置するモータ側軸受は、モータ２の出力軸２ａをケース４に対して回転可能に支持している。

【0026】

ブレーキ内蔵モータ１は、モータ２を作動させている通常状態では、巻き線２１にも電力が供給されている。巻き線２１に通電された状態では、巻き線２１により電磁力が生じている。この電磁力により、バネ２２の弾性復元力に抗して、インナプレート２５がヨーク３０に引き寄せられている。この状態では、インナプレート２５と摩擦部材２３、および、摩擦部材２３とアウタプレート２４との間に隙間が生じており、各々の部材間に摩擦力が生じない。つまり、ブレーキ内蔵モータ１の通常状態では、ブレーキ機構２０による制動力が生じていない。

【0027】

モータ２への通電が遮断された場合など、巻き線２１への通電が絶たれた非通電状態では、巻き線２１に電磁力が作用しない。このため、バネ２２の弾性復元力によりインナプレート２５は摩擦部材２３をアウタプレート２４に押し付ける。このため、インナプレート２５と摩擦部材２３、および、摩擦部材２３とアウタプレート２４との間に摩擦力が生じている。つまり、非通電状態では、ブレーキ機構２０により制動力が生じる。

【0028】

ところで本開示のブレーキ内蔵モータ１においては、図２に示したように、収容部３７は略円筒状の本体部Ｓと、本体部Ｓの外周部から後方に突き出した延長部Ｔとを有する空間となっている。回転軸線Ａｘの径方向から見ると（図２の矢印ＩＩ方向）、この収容部３７の一部である延長部Ｔの少なくとも一部は軸受固定部３６と重なって見える。

【0029】

収容部３７に収容する巻き線２１が長いほど、巻き線２１の巻き数が増加し、巻き線抵抗値が上昇する。これにより、モータ２の消費電力を低く抑えることができる。本開示に係るブレーキ内蔵モータ１は、元々デッドスペースであった軸受５の径方向外側の領域も収容部３７として使用している。このため、回転軸線Ａｘの径方向から見て収容部が軸受固定部と重ならないブレーキ内蔵モータと比較して、回転軸線Ａｘ方向の寸法を保ったままより多くの巻き線を収容することができるので、消費電力を低減することができる。あるいは、本開示に係るブレーキ内蔵モータ１は、回転軸線Ａｘの径方向から見て収容部３７が軸受固定部３６と重ならないブレーキ内蔵モータ１と同等の消費電力でありながら、回転軸線Ａｘ方向の寸法を小さくすることができる。

【0030】

また本開示のブレーキ内蔵モータ１によれば、
ヨーク３０は、巻き線２１の外周を覆う外周壁部３２と、巻き線２１の回転軸線Ａｘのモータ２の反対側の端部を覆う端壁部３３と、を一体的に有し、
端壁部３３の内面３３ａは、軸受５の外輪５２のモータ２側の面５２ａよりも、回転軸線Ａｘの方向についてモータ２の反対側（後方）に位置している。
このような構成により、収容部３７の外周の領域の一部が軸方向の後方に突き出す構成とすることができる。これにより、元々デッドスペースであった軸受５の径方向外側の領域に収容部３７を設けることができる。

【0031】

また本開示のブレーキ内蔵モータ１によれば、
収容部３７は内側収容部３７Ａと内側収容部３７Ａの外側にある外側収容部３７Ｂを有し、
外側収容部３７Ｂは内側収容部３７Ａよりも軸方向に長い。
より具体的には、図２に示したように、収容部３７を、軸方向長さＬ１を有する円筒状の内側収容部３７Ａと、軸方向長さＬ１よりも長い軸方向長さＬ２を有して内側収容部３７Ａの外周側に位置する円筒状の外側収容部３７Ｂとに分けて考える。すると、内側収容部３７Ａの前端面(モータ２側の端面）と外側収容部３７Ｂの前端面とは面一となるように配置されており、外側収容部３７Ｂの後端面は内側収容部３７Ａの後端面よりも後方に突き出ていると表現できる。このように収容部３７の後端面に段差面が生じており、元々デッドスペースであった軸受５の径方向外側の領域に収容部３７を設けることができる。

【0032】

また本開示のブレーキ内蔵モータ１によれば、
ブレーキ機構２０は、モータ２を収容するケース４に固定されており、
ブレーキ機構２０は、回転軸部１０とともに回転する摩擦部材２３に制動力を付与する。
本開示のブレーキ内蔵モータ１において、ブレーキ機構２０は摩擦部材２３との間に摩擦力を作用させて回転軸部１０に制動力を付与する。本開示のブレーキ内蔵モータ１は、このような構成を有するブレーキ内蔵モータ１に好適に適用できる。

【0033】

また本開示のブレーキ内蔵モータ１によれば、
ブレーキ機構２０は、摩擦部材２３と、インナプレート２５と、アウタプレート２４と、ガイドピン２６と、を有し、
アウタプレート２４は、ガイドピン２６によってヨーク３０から回転軸線Ａｘ方向について離れた位置に固定されており、
インナプレート２５はガイドピン２６によって、回転軸線Ａｘ方向に移動可能かつ、回転不可能に支持されており、
摩擦部材２３は回転軸線Ａｘ方向についてインナプレート２５とアウタプレート２４との間に設けられている。
このような構成によれば、制動時に摩擦部材２３がインナプレート２５とアウタプレート２４とで挟み込まれる。摩擦部材２３の両面を使って大きな摩擦力を作用させやすい。本開示のブレーキ内蔵モータ１は、このような構成を有するブレーキ内蔵モータ１に好適に適用できる。

【0034】

以上、本開示の実施形態について説明をしたが、本開示の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本開示の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

【0035】

上述した説明では、バネ収容部３５はヨーク３０の内周壁部３１に設けられた例を説明したが、バネ収容部３５は外周壁部３２に設けられていてもよい。

【0036】

また、上述した説明では、摩擦部材２３が高摩擦材を有する部材であると説明したが、本開示はこれに限られない。摩擦部材２３が高摩擦材を有さず、アウタプレート２４やインナプレート２５のうち摩擦部材２３と接触する部位に高摩擦材が貼り付けられていてもよい。摩擦部材２３がアウタプレート２４やインナプレート２５の少なくとも一方と接触して摩擦力を生じさせる構成となっていればよい。

【符号の説明】

【0037】

１ ブレーキ内蔵モータ
２ モータ
２ａ 出力軸
３ 電磁ブレーキ装置
４ ケース
５ 軸受
１０ 回転軸部
２０ ブレーキ機構
２１ 巻き線
２２ バネ
２３ 摩擦部材
２３ａ 嵌合溝
２４ アウタプレート
２５ インナプレート
２６ ガイドピン
２６ａ ピン
２６ｂ スリーブ
２６ｃ 頭部
２７ ハブ部材
３０ ヨーク
３０ａ ヨークの前方端面
３１ 内周壁部
３２ 外周壁部
３２ａ 外周壁部の前方端面
３３ 端壁部
３３ａ 端壁部の内面
３４ 貫通孔
３５ バネ収容部
３６ 軸受固定部
３７ 収容部
３７Ａ 内側収容部
３７Ｂ 外側収容部
５１ 内輪
５２ 外輪
５３ 転動体
５５ モータ側軸受
Ａｘ 回転軸線
Ｓ 本体部
Ｔ 延長部

【図1】

【図2】