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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-25
(45)【発行日】2024-01-09
(54)【発明の名称】電気モータ
(51)【国際特許分類】
H02K 7/102 20060101AFI20231226BHJP
F16D 55/28 20060101ALI20231226BHJP
F16D 65/16 20060101ALI20231226BHJP
F16D 121/22 20120101ALN20231226BHJP
【ＦＩ】
H02K7/102
F16D55/28 B
F16D65/16
F16D121:22
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021557400
(86)(22)【出願日】2020-04-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-01
(86)【国際出願番号】 US2020028629
(87)【国際公開番号】W WO2020214884
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2021-09-24
(31)【優先権主張番号】62/935,879
(32)【優先日】2019-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/835,686
(32)【優先日】2019-04-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513307933
【氏名又は名称】パーカー－ハネフィン コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＰＡＲＫＥＲ－ＨＡＮＮＩＦＩＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】６０３５ Ｐａｒｋｌａｎｄ Ｂｌｖｄ． Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， ＯＨ ４４１２４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】ウアード，スティーヴン・アール
(72)【発明者】
【氏名】アンダーソン，トラヴィス・ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ヘンケ，ケヴィン・ビイ
(72)【発明者】
【氏名】ドブマイヤー，ジョセフ・エル
(72)【発明者】
【氏名】ブロムバーグ，ジョン・ピイ
(72)【発明者】
【氏名】バイヤーズ，ジャスティン・オー
【審査官】服部 俊樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－３２８８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５８－０３１４４４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１５－０８３４４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１６３６２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５１－１０８２０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０３－０７８１４４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１９－０１８２７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０６－０６２２３１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１７／２０３５７０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ７／１０２
Ｆ１６Ｄ ５５／２８
Ｆ１６Ｄ ６５／１６
Ｆ１６Ｄ １２１／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気モータであって、ハウジングと、
前記ハウジングに固定されたステータと、
ハブ部、円筒部、および前記ハブ部と前記円筒部とを連結するディスク部を有するロータであって、前記ハブ部は、円筒状を呈し、かつ第１の端部、第２の端部、およびハブ部を貫通し挿入されるシャフトを支持するように構成された貫通孔を有する、ロータと、
前記ハウジングに対して固定されており、前記ロータの前記ディスク部を前記ハウジングに選択的に結合するように構成されている、ブレーキアセンブリと、
前記ロータの前記ハブ部の前記第１の端部と前記ロータの前記ディスク部との間に取り付けられた第１の軸受と、
前記ロータの前記ハブ部の前記第２の端部と前記ロータの前記ディスク部との間に取り付けられた第２の軸受と、を備え、
前記ロータの前記円筒部は、磁性材料で作製され、前記ロータの前記円筒部と前記ロータの前記ハブとを連結する前記ディスク部は、非磁性材料で作製されている、電気モータ。
【請求項2】
電気モータであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに固定されたステータと、
ハブ部、円筒部、およびディスク部を有するロータであって、前記ハブ部は、円筒状を呈し、かつ第１の端部、第２の端部、およびハブ部を貫通し挿入されるシャフトを支持するように構成された貫通孔を有する、ロータと、
前記ハウジングに対して固定されており、前記ロータの前記ディスク部を前記ハウジングに選択的に結合するように構成されている、ブレーキアセンブリと、を備え、
前記ブレーキアセンブリは、ブレーキハウジング、基部およびブレーキ板を含み、前記ブレーキハウジングは、前記基部から軸方向に延在している第１の円筒部および前記基部から軸方向に延在している第２の円筒部を有し、前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部は、前記ブレーキハウジングの前記第１の円筒部内に同心円状に位置決めされており、
前記第１の円筒部の軸方向端部は、少なくとも一部が相対静止する前記ブレーキ板と対向し、かつ前記第２の円筒部の軸方向端部から軸方向に相対静止する前記ブレーキ板に向けてオフセットされており、さらに、前記第２の円筒部の軸方向端部に平行である、電気モータ。
【請求項3】
前記ロータの前記ハブ部の前記第１の端部と前記ロータの前記ディスク部との間に取り付けられた第１の軸受と、
前記ロータの前記ハブ部の前記第２の端部と前記ロータの前記ディスク部との間に取り付けられた第２の軸受と、を備える、請求項２に記載の電気モータ。
【請求項4】
前記ハブ部は、非磁性材料で作製されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項5】
前記ロータの前記円筒部の周りに周方向に取り付けられた複数の磁石をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項6】
前記ブレーキアセンブリは、ブレーキハウジングおよび基部を備え、前記基部は、前記電気モータの前記ハウジングに固定的に装着されており、前記ブレーキハウジングは、前記基部から軸方向に延在している第１の円筒部、および前記基部から軸方向に延在している第２の円筒部を有し、前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部は、前記ブレーキハウジングの第１の円筒部内に同心円状に位置決めされている、請求項１ならびに請求項１を引用する請求項４および５のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項7】
前記ブレーキアセンブリは、前記ブレーキハウジングの前記第１の円筒部の軸方向端部の少なくとも一部、および前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部の軸方向端部を覆うブレーキ板をさらに備える、請求項２および６、ならびに請求項２を引用する請求項３から５のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項8】
前記ブレーキ板は、前記第１の円筒部の凹部または前記第２の円筒部の凹部に位置決めされたばねによって、前記ロータの前記ディスク部に対して付勢されている、請求項７に記載の電気モータ。
【請求項9】
前記ブレーキアセンブリは、前記ブレーキハウジングの前記第１の円筒部と前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部との間で少なくとも部分的に位置決めされた電磁ブレーキ解放部をさらに備え、前記電磁ブレーキ解放部は、作動されたときに、前記ブレーキ板を前記ロータの前記ディスク部から離して動かすように構成されている、請求項８に記載の電気モータ。
【請求項10】
前記ロータの回転軸に平行な線分ＡＢが、前記ロータの前記ディスク部、前記ブレーキアセンブリ、前記第１の軸受、前記ばね、および前記ブレーキ板を通過し、前記ばねは、前記第２の円筒部の前記凹部に位置決めされており、前記ロータの回転軸に直交する線分ＣＤが、前記ロータの前記ハブ部、前記ブレーキハウジング、前記電磁ブレーキ解放部、前記ロータの前記円筒部、および前記ステータを通過するように構成されている、請求項９に記載の電気モータ。
【請求項11】
前記ブレーキ板は、前記ロータの前記ディスク部の表面上のローレット模様に対して付勢されている、請求項７から１０のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項12】
前記第１の円筒部の軸方向端部は、前記第２の円筒部の軸方向端部から軸方向にオフセットされており、かつ、前記第２の円筒部の軸方向端部に平行である、請求項１を引用する請求項６から１１のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項13】
前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部の内径よりも大きい外径を各々有し、前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部の前記内径よりも小さい内径を各々有する、請求項３および６、ならびに請求項３または６を引用する請求項４から１２のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項14】
前記ブレーキアセンブリは、前記ブレーキアセンブリの前記基部を通過するブレーキワイヤ通路をさらに備え、これにより、前記ブレーキハウジングの前記第１の円筒部と前記ブレーキハウジングの前記第２の円筒部との間に形成されたスロットを前記基部の内側と接続する、請求項２および６から１３、ならびに請求項２を引用する請求項３から５のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項15】
前記第１の軸受および前記第２の軸受は、前記ロータの前記ハブ部の前記貫通孔の内径よりも大きい内径を各々有する、請求項１および３、ならびに請求項１または３を引用する請求項４から１４のいずれか一項に記載の電気モータ。
【請求項16】
ターゲットおよびリーダヘッドを有するフィードバックシステムをさらに備え、前記リーダヘッドは、前記ハウジングに取り付けられており、前記ターゲットは、前記ロータの前記ディスク部に対して非対称に取り付けられている留め具を用いて、前記ロータの前記ディスク部に取り付けられている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の参照
本出願の特許請求の範囲は、２０１９年４月１８日に出願された米国特許出願第６２／８３５，６８６号および２０１９年１１月１５日に出願された米国特許出願第６２／９３５，８７９号に対して優先権を主張するものであり、これらの各々の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願の特許請求の範囲は、２０１９年４月１８日に出願された米国特許出願第６２／８３５，６８６号および２０１９年１１月１５日に出願された米国特許出願第６２／９３５，８７９号に対して優先権を主張するものであり、これらの各々の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、一般に電気モータに関し、より詳細には一体型ブレーキ付きブラシレス電気モータに関する。
【背景技術】
【0003】
電気モータを利用する用途の多くは、ブレーキも利用する。したがって、これら２つの技術を組み合わせた発明が多数存在する。電気モータの設計者は、電気モータを設計するときに、パッケージ寸法の制限、トルクの要求、保持ならびに減速／停止の要求、およびその他の要求を考慮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願公開第６２／８３５，６８６号明細書
【文献】米国特許出願公開第６２／９３５，８７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一例では、電気モータについて説明する。電気モータは、ハウジングと、ハウジングに対して固定されたステータと、ロータと、ブレーキアセンブリと、第１の軸受と、第２の軸受と、を含む。ロータは、ハブ部、円筒部、およびディスク部を有する。ロータのハブ部は、第１の端部、第２の端部、およびハブ部を貫通する貫通孔を有する。ブレーキアセンブリは、ハウジングに対して固定されており、ロータのディスク部をハウジングに選択的に結合するように構成されている。第１の軸受は、ロータのハブ部の第１の端部とロータのディスク部との間に取り付けられている。第２の軸受は、ロータのハブ部の第２の端部とロータのディスク部との間に取り付けられている。
【0006】
別の例では、電気モータについて説明する。電気モータは、ハウジングと、ハウジングに対して固定されたステータと、ロータと、ブレーキアセンブリと、第１の軸受と、第２の軸受と、を含む。ロータは、ハブ部、円筒部、およびディスク部を有する。ロータのハブ部は、第１の端部、第２の端部、およびハブ部を貫通する貫通孔を有する。ブレーキアセンブリは、ハウジングに対して固定されており、円筒部を有する。加えて、ブレーキアセンブリは、ロータのディスク部をハウジングに選択的に結合するように構成されている。第１の軸受は、ロータのハブ部の第２の端部とロータのディスク部との間に取り付けられている。第２の軸受は、ロータのハブ部の第２の端部とロータのディスク部との間に取り付けられている。第１の軸受および第２の軸受は、ブレーキアセンブリの円筒部の内径よりも大きい外径を各々有する。また、第１の軸受および第２の軸受は、ブレーキアセンブリの円筒部の内径よりも小さい内径を各々有する。
【0007】
別の例では、電気モータについて説明する。電気モータは、ハウジングと、ハウジングに対して固定されたステータと、ロータと、ブレーキアセンブリと、を含む。ロータは、ハブ部、円筒部、およびディスク部を有する。ロータのハブ部は、第１の端部、第２の端部、およびハブ部を貫通する貫通孔を有する。ブレーキアセンブリは、ハウジングに対して固定されており、ロータのディスク部をハウジングに選択的に結合するように構成されている。加えて、ブレーキアセンブリは、ブレーキハウジングを含む。ブレーキハウジングは、基部、基部から軸方向に延在する第１の円筒部、および基部から軸方向に延在する第２の円筒部を有する。ブレーキハウジングの第２の円筒部は、ブレーキハウジングの第１の円筒部内に同心円状に位置付けられている。第１の円筒部の軸方向端部は、第２の円筒部の軸方向端部から軸方向にオフセットされており、かつ、第２の円筒部の軸方向端部に平行である。
【0008】
これまで論じてきた特徴、機能、および利点は、様々な例で独立して実現することができるか、または以下の説明および図を参照して見ることができる、さらに他の例のさらなる詳細に組み込まれてもよい。
【課題を解決するための手段】
【0009】
例示的な実施例の特色と考えられる新規の特徴は、添付の請求項に記載されている。しかしながら、例示的な実施例、ならびに好ましい使用態様、さらなる目的およびその説明は、添付の図と併せて読むときに、本開示の例示的な実施例の以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】例示的な一実施形態による、電気モータの正方斜視図である。
【図7】例示的な一実施形態による、ステータの立面図である。
【図10】例示的な一実施形態による、ロータの断面図である。
【図15】例示的な一実施形態による、ブレーキアセンブリの斜視図である。
【図19】例示的な一実施形態による、ロボットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
開示された実施例は、開示された実施例のすべてではなく、それらのいくつかが示されている添付の図を参照して、以下でより完全に説明される。実際、いくつかの異なる実施例が提供されてもよく、本明細書に記載された実施例に限定して解釈されるものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、当業者に本開示の範囲を十分に伝えることができるように提供されている。
【0012】
シャフトを駆動し、またブレーキアセンブリも含む電気モータを使用する従来のシステムでは、電気モータは、第１の位置で駆動シャフトに結合され、電気モータの外側にあるブレーキアセンブリは、第２の位置で駆動シャフトに結合されている。いくつかの例では、共通のハウジング内に一体型ブレーキを一緒に備えた電気モータを提供することが望ましい場合がある。
【0013】
したがって、本明細書では、一体型ブレーキを有する電気モータについて説明する。例示的な電気モータは、ハウジングと、ステータと、ロータと、ブレーキアセンブリと、を含む。ロータは、ハブ部、円筒部、およびディスク部を有する。ロータのハブ部は、第１の端部、第２の端部、およびハブ部を貫通する貫通孔を有する。ブレーキアセンブリは、ハウジングに対して固定されており、ロータのディスク部をハウジングに選択的に結合するように構成されている。
【0014】
有利なことに、ブレーキアセンブリは、ステータおよびロータとともに電気モータのハウジングの内部に設けられる。例えば、ブレーキアセンブリは、ロータの円筒部内に収まるブレーキ板および他の構成要素を含むことができる。このようにブレーキを電気モータのハウジングに一体化することで、電気モータによって駆動されるシャフトに別個のブレーキを結合する必要性を排除することができる。
【0015】
以下に、添付の図を参照しながら、電気モータの様々な特徴を説明する。
【0016】
ここで図１～図６を参照すると、ハウジング２０、ステータ３０、ロータ４０、ブレーキアセンブリ５０、軸受カバー６０、フィードバックシステム７０、第１の軸受８２、および第２の軸受８４を有する電気モータ１０が提供される。ハウジング２０は、概円筒部２２、閉じた第１の端部２４、および開いた第２の端部２６を含む。円筒部２２は、電気モータの組み立て中にハウジング２０を固定具内に固着することを可能にする、突出リブ２２ａおよび溝２２ｂを含む。ハウジング２０はまた、ストレインリリーフプラグ２８を含む。
【0017】
ステータ３０は、円筒部２２の内部に固定的に装着されている。ロータ４０は、ステータ３０内に同心円状に位置付けられ、隙間によってそれから分離されている。ロータ４０は、ハブ部４２、ディスク部４４、および円筒部４６を含む。ハブ部４２は、第１の端部４２ａ、第２の端部４２ｂ、およびハブ部を貫通する貫通孔４２ｃを有する。貫通孔４２ｃは、ロボットの車軸のようなシャフトを支持するために利用されてもよい。円筒部４６は、磁性材料で作製されており、その周りに周方向に取り付けられた複数の磁石４８を含む。ディスク部４４は、ハブ部４２と円筒部４６との間で半径方向に延在している。ハブ部４２およびディスク部４４は、非磁性材料で作製されてもよい。
【0018】
ブレーキアセンブリ５０は、ハウジング２０の開いた第２の端部２６に固定的に装着されており、基部５１、ブレーキハウジング５２、ブレーキ板５３、および電磁ブレーキ解放部５４を含む。基部５１は、ハウジング２０と組み合わせて、電気モータ１０を収容する。ブレーキハウジング５２は、ロータ４０の円筒部４６内に同心円状に位置決めされており、そこから隙間によって分離されている。ブレーキハウジング５２は、第１の円筒部５５、および第２の円筒部５６を含む。第１の円筒部５５は、軸方向に、基部５１から軸方向端部５５ａに延在している。第２の円筒部５６は、軸方向に、基部５１から軸方向端部５６ａに延在している。第２の円筒部５６は、第１の円筒部５５内に同心円状に位置決めされており、そこからスロット５７によって分離されている。基部５１およびブレーキハウジング５２は、組み合わせた部品として示されている。他の例では、基部５１およびブレーキハウジング５２は、互いに固定的に装着することができる別個の部品であってもよい。
【0019】
軸受カバー６０は、留め具６２を用いて、ブレーキアセンブリ５０の基部５１に装着される。軸受カバー６０の使用により、第２の軸受８４を電気モータ１０の外側から設置することができる。
【0020】
フィードバックシステム７０は、ターゲット７２、およびリーダヘッド７４を含む。 一例では、ターゲット７２は、ロータ４０に装着されているエンコーダディスクとすることができる。エンコーダディスクは、リーダヘッド７４によって読み取られ、ターゲット７２の角度位置、したがって、ロータ４０が結合されているシャフトの角度位置を決定するために使用できる模様を有することができる。
【0021】
図７～図９に示すように、ステータ３０は、ステータワイヤ３３を保持するように設計されたスロット３２を有する積層スタック３１を含むことができる。ステータワイヤ３３は、モータコントローラによって通電することができる。積層スタック３１は、鋼板のスタックを含むことができる。鋼板は、ステータワイヤ３３に印加された電圧が積層された鋼板のスタックに短絡するのを防止するために使用される絶縁体でコーティングすることができる。
【0022】
さらに、ステータ３０は、ステータ３０をハウジング２０と位置合わせするために使用できるノッチ３４を含む。例えば、止めねじ９０は、ハウジング２０の円筒部２２を介して位置決めし、ノッチ３４の１つに係合することができる。
【0023】
図１０に示すように、フィードバックシステム７０のターゲット７２は、複数の留め具７６によってロータのディスク部４４に取り付けることができる。さらに、図１１に示すように、複数の留め具７６は、ターゲット７２がロータの複数の磁石４８に対して１つの向きのみで設置できるように、非対称模様で配置することができる。この特徴は、モータコントローラ（図示せず）による電気モータ１０の適切な整流を保証することができ、ロータ４０の貫通シャフトキー溝４７を、ターゲット７２上で提供される絶対位置情報と位置合わせる際に利用することができる。
【0024】
図１１にさらに示すように、ロータ４０の円筒部４６は、円筒部４６のＮ極磁石と位置合わせできる取り付け孔４５を含む。この特徴は、モータコントローラによって通電されたときに、ロータ４０のディスク部４４が正しい方向に回転することを保証することができる。
【0025】
いくつかの例では、ブレーキアセンブリ５０のブレーキライニングによって係合されるように構成された、ロータ４０のディスク部４４の表面の一部は、その表面の一部の静摩擦係数を高める表面仕上を含むことができる。これにより、電気モータ１０は、ロータ４０が動くことなく、より大きな力に耐えることができるとともに、ブレーキアセンブリ５０の停止性能を最大化することができる。
【0026】
一例として、図１２は、ディスク部４４の表面の一部が表面仕上４９を含むことを示している。表面仕上４９は、ディスク部４４の表面に切り込まれたローレット模様として示されている。ローレット模様は、ディスク部４４の表面に切り込まれた、重なり合う曲線を含む。例示的な実装形態では、曲線は、１０００分の１インチ～１０００分の５インチの間など、数千分の１インチの深さを有することができる。さらに、各曲線は、１インチ～２インチの間の半径を有する円の円弧など、円の円弧とすることができる。ローレット模様の縁部は、いくつかの整合性を有するブレーキパッド材料とともに使用される場合、わずかに高い把持力を有し得る。有利なことに、図１２に示すローレット模様は、（例えば、エンドミルを使用して）簡単に作製することができ、ブレーキに対して余分な摩擦を提供する。表面仕上４９は、他の形態も可能である。
【0027】
図６に示すように、また、図１３および図１４により明確に示すように、ブレーキ板５３は、第１の円筒部５５および第２の円筒部５６の軸方向端部５５ａ、５６ａの少なくとも一部に位置決めされ、これを覆っている。ブレーキ板５３は、第１の動作状態でロータ４０の回転を防止するために、ばね５９によってロータ４０のディスク部４４に対して付勢するブレーキライニング部５８を含む。ばね５９は、第１の円筒部５５の凹部５５ｂおよび／または第２の円筒部５６の凹部５６ｂに収容されてもよい。凹部５５ｂおよび凹部５６ｂは、図１５に示されている。
【0028】
さらに、図６、図１３、および図１４に電磁コイルとして示されている電磁ブレーキ解放部５４は、ブレーキライニング部５８とロータ４０のディスク部４４との間に隙間が存在するようにブレーキ板５３を後退させることができ、これにより、第２の動作状態でロータ４０の回転を可能にする。例えば、モータコントローラは、電磁ブレーキ解放部５４に電流を送り、これにより、ブレーキ板５３を後退させてもよい。ピン９１は、ブレーキハウジング５２に対してブレーキ板５３の回転を防止するために、ブレーキ板４３および第２の円筒部５６の凹部５６ｂとともに利用されてもよい。凹部５６ｂは、図１５に示されている。
【0029】
図１４にさらに示すように、いくつかの例では、第１の円筒部５５の軸方向端部５５ａは、軸方向端部５５ａ、５６ａが互いに平行であるが同一面内にはないように、第２の円筒部５６の軸方向端部５６ａから軸方向にオフセットされている。この構成では、ブレーキ板５３は、軸方向端部５５ａ、５６ａのうちの一方にのみ平らに載る。図１４に示すように、ブレーキ板５３は、軸方向端部５６ａにのみ載っているので、安定性が向上する。他の例では、ブレーキ板５３は、軸方向端部５６ａにのみ載ってもよい。
【0030】
平面から外れた軸方向端部５５ａ、５６ａは、調整可能な電流レベルでブレーキ板５３を解放することを可能にする。ブレーキ板５３をブレーキ非係合位置に保持するのに必要な電流は、オフセットに正比例する。軸方向端部５５ａ、５６ａの２つの平面がより大きな距離だけ離れているとき、ブレーキ板５３をブレーキ非係合位置に保持するのに必要な電流は、２つの平面がより小さな距離だけ離れているときにブレーキ板５３をブレーキ非係合位置に保持するのに必要な電流と比較して高くなる。これは、ブレーキ板５３と軸方向端部５５ａ、５６ａのうちの下側のものとの間の空隙が、磁束の流れに磁気抵抗を生じさせるためである。軸方向端部５５ａ、５６ａ間のオフセットが小さすぎる場合、ブレーキハウジング５２のヒステリシスによって磁束が滞留し、したがって、電磁ブレーキ解放部に印加される電流がゼロに低減されてもブレーキ板５３がブレーキ非係合位置に保持される可能性がある。
【0031】
再び図６を参照すると、ハウジング２０内でのロータ４０の回転は、第１の軸受８２および第２の軸受８４によって可能になる。第１の軸受８２は、ロータ４０のハブ部４２の第１の端部４２ａとロータ４０のディスク部４４との間に取り付けられている。第２の軸受８４は、ロータ４０のハブ部４２の第２の端部４２ｂとロータ４０のディスク部４４との間に取り付けられている。第１の軸受８２の内径および第２の軸受８４の内径は、ロータ４０の貫通孔４２ｃの内径よりも大きい。さらに、第１の軸受８２の外径および第２の軸受８４の外径は、ブレーキハウジング５２の第２の円筒部５６の内径よりも大きい。またさらに、第１の軸受８２の内径および第２の軸受８４の内径は、ブレーキハウジング５２の第2の円筒部５６の内径よりも小さい。ブレーキアセンブリ５０の基部５１は、電気モータ１０の外側から第２の軸受８４を設置することができるように構成されている。第２の軸受を設置した後、軸受カバー６０を基部５１に装着することで、ブレーキハウジング５２および電磁ブレーキ解放部５４のサイズを最大化することができる。そうでなければ、第２の円筒部５６の内径は、組み立て中に第２の軸受８４が通過できるように大きくする必要があり、それにより、ブレーキハウジング５２のサイズが低減される。有利なことに、ブレーキハウジング５２および電磁ブレーキ解放部５４のサイズを増加すると、ブレーキ板５３を後退させるために使用される磁界が最大化される。この最大化された磁界は、次に、より強いばね５９の使用を可能にし、これにより、ブレーキアセンブリ５０の停止力および保持力が増大する。
【0032】
図６に示すように、組み立てられたとき、電気モータ１０は、ロータ４０の回転軸Ｒに平行な線分ＡＢが、ロータ４０のディスク部４４、ブレーキアセンブリ５０、第１の軸受８２、およびブレーキ板５３を通過するように構成されている。いくつかの例では、線分ＡＢは、第２の円筒部５６の凹部５６ｂ内に収容されたばね５９も通過することができる（図６には示されていない）。加えて、組み立てられたとき、電気モータ１０は、ロータ４０の回転軸Ｒに直交する線分ＣＤが、貫通孔４２ｃ、ブレーキハウジング５２、電磁ブレーキ解放部５４、円筒部４６、およびステータ３０を通過するように構成されている。
【0033】
いくつかの例では、ロータ４０のディスク部４４は、非磁性または緩磁性である。ディスク部４４を非磁性材料で作製することは、ブレーキアセンブリ５０とフィードバックシステム７０との間の結合を排除することができ、また、ブレーキ板５３を後退させるのに必要な電流を最小化することができる。磁性材料は一般的に遮蔽効果をもたらすので、これはモータ設計者にとって直感に反する場合がある。しかしながら、電気モータ１０では、ハブ部４２の貫通孔４２ｃ内を移動する漏れ磁束が、ブレーキアセンブリ５０から、ディスク部４４の反対側にあるターゲット７２の一部である磁石ディスクに引き付けられる。電磁ブレーキ解放部５４からの余分な磁界は、フィードバックシステム７０がターゲット７２からの磁界を検出することによって動作する場合は特に、フィードバックシステム７０を妨害する可能性がある。
【0034】
いくつかの例では、電気モータに通電するワイヤと電磁ブレーキ解放部５４を制御するワイヤの両方が、ハウジング２０の同じ端部で電気モータ１０から出ることが望ましい場合がある。例えば、これらのワイヤの両方が、ハウジング２０の閉じた第１の端部２４を経由して電気モータ１０から出ることが望ましい場合がある。これは、電磁ブレーキ解放部５４が電気モータ１０の閉じた第１の端部２４とは反対側にあるため、電磁ブレーキ解放部５４を制御するワイヤに設計上の課題をもたらす可能性がある。外部環境からワイヤの保護を補助するために、ワイヤを電気モータ１０の内部に配線することが望ましい場合がある。ステータ３０とロータ４０との間の隙間内で、このようなワイヤが電気モータ１０を介して移動するための空間が制限されている場合がある。しかしながら、隙間内でワイヤがわずかに動くと、ワイヤは、ロータ４０を擦り、ブレーキアセンブリ５０の故障につながる可能性がある。
【0035】
したがって、図１５および図１６に示すように、電磁ブレーキ解放部５４を制御するワイヤを、電気モータ１０を介してハウジング２０の閉じた第１の端部２４に配線するために、ブレーキアセンブリ５０は、スロット５７を基部５１の内側と接続するブレーキワイヤ通路９２を含む。ブレーキワイヤ通路９２は、第１の円筒部５５と基部５１との交点に設けられている。ブレーキワイヤ通路９２は、電磁ブレーキ解放部５４に装着されたワイヤ９３が、回転ロータ４０を含む電気モータの空洞を安全に横切ることを可能にし、したがって、ワイヤ９３が回転ロータ４０によって不注意に摩耗する故障モードを解消する。
【0036】
スロット５７からブレーキワイヤ通路９２を経由して基部５１の内側に通過した後、ワイヤ９３は、様々な方法でハウジング２０の閉じた第１の端部２４に配線することができる。一例として、ブレーキワイヤ通路９２を出た後、ワイヤ９３は、ハウジングの円筒部２２の内面に切り込まれた溝９４内を移動することができる。溝９４は、図１７および図１８に示されている。この手法では、ワイヤ９３は、ステータ３０とハウジング２０との間を移動することができる。別の例として、ブレーキワイヤ通路９２を出た後、ワイヤ９３は、ステータ３０を介して移動することができる。例えば、ワイヤ９３は、ステータワイヤ３３を含むステータ３０のスロット３５を介して移動することができる。スロット３５は、図９に示されている。
【0037】
上述したように、電気モータ１０は、ハウジング２０の円筒部２２を介して位置決めされ、ステータ３０のノッチ３４に係合するために使用される止めねじ９０を含むことができる。これにより、ステータ３０を１つの向きのみでハウジング２０と位置合わせすることができる。いくつかの例では、図１８に示すように、ハウジング２０の閉じた第１の端部２４の内側には、フィードバックシステム７０のリーダヘッド７４をハウジング２０に取り付けるために使用される取り付けパッド９５を含むことができる。これにより、リーダヘッド７４も、１つの向きのみでハウジング２０と位置合わせすることになる。ステータ３０とリーダヘッド７４の両方が１つの向きのみでハウジング２０に取り付けられるので、モータコントローラは、電子位置合わせ手順を実施することなく、ステータ３０に適切に通電することができる。加えて、フィードバックシステム７０は、位置合わせ手順を実施することなく動作することができる。したがって、ノッチ３４および取り付けパッド９５を使用することで、製造コストを低減し、信頼性を高めることができる。
【0038】
図１９は、ロボット１０２の車軸１００に結合された電気モータ１０を示している。車軸１００は、電気モータ１０の中心を通り、タイヤ１０４に装着されている。電気モータ１０の少なくとも１つの表面は、ロボット１０２の本体１０６に装着されている。例えば、電気モータのハウジング２０の一部は、ロボット１０２の本体１０６に装着されている。動作中、電気モータ１０は、車軸１００を１つ以上の方向に回転させ、車軸１００を所定の位置に保持し、および／または車軸１００の回転を停止させ、それにより、ロボット１０２の動きを制御することができる。
【0039】
異なる有利な配置に関する記載は、例示および説明の目的で提示されたものであり、網羅的であるか、または開示された形態の例に限定されることを意図したものではない。前述の開示を検討して理解した後、多くの修正および変形が当業者には明らかになるであろう。さらに、異なる実施例は、他の実施例と比較して異なる利点を提供してもよい。選択された実施例または複数の実施例は、原理、実際の用途を最良に説明するために、また、当業者が企図された特定の使用に適した様々な変更を伴う様々な実施例について、本開示を理解できるようにするために選択され、記載されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】