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公開番号2025134294
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032117
出願日2024-03-04
発明の名称電動モータ装置
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 7/102 20060101AFI20250909BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】省スペース化および低コスト化を図ると共に、安定した制動を行うことができる電動モータ装置を提供する。
【解決手段】電動モータ装置DMは、ハウジング3と、ハウジング3に支持される固定子4と、ハウジング3に回転自在に支持され固定子4に対して軸方向C1に対向して回転する回転子5とを備えたアキシアルギャップ型である。回転子5が、ハウジング3および固定子4に対して回転自在に支持された主軸9と、主軸9に回転同期し且つ軸方向C1に摺動可能に設けられた界磁機構8とを含む。界磁機構8を軸方向C1に摺動させたとき、界磁機構8とハウジング3または固定子4とを接触させ接触面に作用する摩擦力によって、回転子5の回転を制動すると共に界磁機構8の軸方向位置を規制する界磁機構規制手段7を備えた。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ハウジングと、このハウジングに支持される固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持され前記固定子に対して軸方向に対向して回転する回転子と、を備えたアキシアルギャップ型の電動モータ装置であって、
前記回転子が、前記ハウジングおよび前記固定子に対して回転自在に支持された主軸と、この主軸に回転同期し且つ前記軸方向に摺動可能に設けられた界磁機構と、を含み、
前記界磁機構を軸方向に摺動させたとき、前記界磁機構と前記ハウジングまたは前記固定子とを接触させ接触面に作用する摩擦力によって、前記回転子の回転を制動すると共に前記界磁機構の軸方向位置を規制する界磁機構規制手段を備えた電動モータ装置。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電動モータ装置において、前記固定子を任意の通電状態とする制御装置を有し、前記制御装置は、前記固定子の通電条件を変化させることで、前記回転子の回転を制動すると共に前記界磁機構の軸方向位置を規制する規制状態と、前記回転子の回転および前記界磁機構の軸方向位置が規制されない非規制状態とにわたって制御する電動モータ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電動モータ装置において、前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に設けられる制動部と、前記ハウジングまたは前記固定子に設けられ前記制動部に接触する被制動部とを有し、前記制動部および前記被制動部のいずれか一方または両方の接触箇所に摩擦材が設けられている電動モータ装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電動モータ装置において、前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に対して前記軸方向の力を付勢する反力ばねを有し、前記界磁機構の磁極によって前記界磁機構に作用する界磁磁力と、前記反力ばねによって前記界磁機構に作用するばね力とについて、前記規制状態で作用する前記界磁磁力と、前記非規制状態で作用する前記界磁磁力の大きさの差である界磁磁力差が、前記規制状態で作用する前記ばね力と前記非規制状態で作用する前記ばね力の大きさの差であるばね力差よりも大きくなるように、前記界磁機構の磁極および前記反力ばねが設けられている電動モータ装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の電動モータ装置において、前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に設けられる制動部と、前記ハウジングまたは前記固定子に設けられ前記制動部に接触する被制動部とを有し、前記制動部は、前記界磁機構における、前記固定子側を向いた面が前記被制動部に接触し、且つ前記制動部および前記被制動部は、前記固定子の励磁コイルおよび前記回転子の磁極よりも径方向外方に位置する電動モータ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電動モータ装置において、前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に対して前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向の力を付勢する反力ばねと、前記界磁機構が前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向に摺動可能な限界位置を設定する離隔制限手段とを有し、
前記界磁機構が前記離隔制限手段により前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向への摺動が制限されている状態においては、前記界磁機構の磁極によって前記固定子に吸引される界磁磁力よりも、前記反力ばねによって前記界磁機構に付勢されるばね力が大きく、
前記離隔制限手段により前記界磁機構の摺動が制限されている状態から前記前記制動部と前記被制動部とが近接する方向に設定量以上摺動した状態においては、前記反力ばねによって前記界磁機構に付勢されるばね力よりも、前記界磁機構の磁極によって前記固定子に吸引される界磁磁力が大きくなるように、前記界磁機構の磁極および前記反力ばねが設けられている電動モータ装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の電動モータ装置において、前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に設けられる制動部と、前記ハウジングに設けられ前記制動部に接触する被制動部とを有し、前記制動部は、前記界磁機構における、前記固定子と反対側を向いた面が前記被制動部に接触する電動モータ装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電動モータ装置において、前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に対して前記制動部と前記被制動部とが近接する方向の力を付勢する反力ばねと、前記界磁機構が前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向に摺動可能な限界位置を設定する離隔制限手段とを有し、
前記界磁機構が前記離隔制限手段により前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向への摺動が制限されている状態においては、前記反力ばねによって前記界磁機構に付勢されるばね力よりも、前記界磁機構の磁極によって前記固定子に吸引される界磁磁力が大きく、
前記離隔制限手段により前記界磁機構の摺動が制限されている状態から前記制動部と前記被制動部とが近接する方向に設定量以上摺動した状態においては、前記界磁機構の磁極によって前記固定子に吸引される界磁磁力よりも、前記反力ばねによって前記界磁機構に付勢されるばね力が大きくなるように、前記界磁機構の磁極および前記反力ばねが設けられている電動モータ装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の電動モータ装置において、前記固定子は前記回転子の軸方向両側に配置され、前記回転子の軸方向両側面がそれぞれ前記固定子に対して軸方向に対向するダブルステータ型であり、
前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に設けられる制動部と、前記ハウジングまたは前記固定子に設けられ前記制動部に接触する被制動部とを有し、前記制動部は、前記界磁機構におけるいずれか一方の軸方向一側面が前記被制動部に接触し、且つ前記制動部および前記被制動部は、前記固定子の励磁コイルおよび前記回転子の磁極よりも径方向外方に位置するように設けられ、
前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に対して前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向の力を付勢する反力ばねと、前記界磁機構が前記制動部と前記被制動部とが離隔する方向に摺動可能な移動量の限界位置を設定する離隔制限手段とを有する電動モータ装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の電動モータ装置において、前記固定子は前記回転子の軸方向両側に配置され、前記回転子の軸方向両側面がそれぞれ前記固定子に対して軸方向に対向するダブルステータ型であり、
前記界磁機構規制手段は、前記界磁機構に設けられる制動部と、前記ハウジングまたは前記固定子に設けられ前記制動部に接触する被制動部とを有し、前記制動部は、前記界磁機構における軸方向両側面が前記被制動部に接触可能で、且つ前記制動部および前記被制動部は、前記固定子の励磁コイルおよび前記回転子の磁極よりも径方向外方に位置するように設けられ、
前記回転子に対して、軸方向一方に設けられた固定子の励磁コイルと、軸方向他方に設けられた固定子の励磁コイルとがそれぞれ独立した電流条件で駆動可能であり、
前記制御装置は、前記界磁機構における軸方向両側の制動部について、いずれかの制動部を前記被制動部に接触させて前記規制状態にするかを任意に制御する電動モータ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータ装置に関し、省スペース化、低コスト化および安定制動することができる技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電動モータ装置として、以下の技術が提案されている。
１．電磁ブレーキを設けた電動モータ（特許文献１）。
２．回生制動機能を有する電動モータを搭載した電動車両（特許文献２）。
３．短絡ブレーキ機能を有する電動モータ制御システム（特許文献３）。
４．モータで駆動する無人搬送車（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平９－３２７１５２号公報
特開２０１６－１９５９号公報
特開２０１９－５８０３６号公報
特開２０２１－１４２７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の電動モータ装置のように、電動モータを適用するアプリケーションにおいて、回転をより安定的に制動・静止する目的で電磁ブレーキを設けた電動モータが提案されている。モータに別途電磁ブレーキを設けることで、電磁ブレーキの搭載スペース、電磁ブレーキ用の配線、制御装置等が必要となる。このため、モータ搭載スペースおよびコストの増加が問題となる場合がある。
【０００５】
例えば、特許文献２は、モータの回生制動によって回転制動力を発生させる技術が記載されている。しかしながら、角速度零ないし零に近い低速においては、角度サーボ制御により静止することになる。このため、回転させるような外力が加わるとモータが回転してしまうことが問題になる場合がある。特許文献２のような回生システムを実装するためには、電力源が回生電力を充電可能な仕様である必要がある。しかし、例えば、回生機能を持たない電力コンバータを電源とする場合、または回生可能なバッテリであっても満充電に近く充電が困難な場合等においては、回転制動力を発生させることが困難である場合がある。
【０００６】
例えば、特許文献３に記載のように、モータコイルの端子を短絡状態つまりコイル相関の電位差が略零となるように制御することで、電源仕様によらず回転制動力を発生させる技術が提案されている。しかしながら、前記技術で発生する制動力はモータ角速度に依存する。このため、所望の制動力を得ることが困難である場合があり、特に角速度が低速な状態では制動力が弱くなり、いわゆるゼロ速度では制動力が発生しない。したがって、角速度が低速な状態またはゼロ速度の場合には、安定的に制動力を発生させられないことが問題となる場合がある。
【０００７】
例えば、特許文献４に記載のような電動モータで駆動する無人搬送車において、特許文献２，３の技術を適用することが考えられる。この場合、荷物の積み下ろし等で力が加わると無人搬送車が動いてしまい、安定した作業が行えなくなる問題が生じる可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、省スペース化および低コスト化を図ると共に、安定した制動を行うことができる電動モータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電動モータ装置は、ハウジングと、このハウジングに支持される固定子と、前記ハウジングに回転自在に支持され前記固定子に対して軸方向に対向して回転する回転子と、を備えたアキシアルギャップ型の電動モータ装置であって、
前記回転子が、前記ハウジングおよび前記固定子に対して回転自在に支持された主軸と、この主軸に回転同期し且つ前記軸方向に摺動可能に設けられた界磁機構と、を含み、
前記界磁機構を軸方向に摺動させたとき、前記界磁機構と前記ハウジングまたは前記固定子とを接触させ接触面に作用する摩擦力によって、前記回転子の回転を制動すると共に前記界磁機構の軸方向位置を規制する界磁機構規制手段を備えた。
【００１０】
この構成によると、界磁機構規制手段は、界磁機構を軸方向に摺動させたとき、界磁機構と、ハウジングまたは固定子の静止系とを接触させる。これら界磁機構と静止系との接触面に作用する摩擦力によって、回転子の回転を制動すると共に界磁機構の軸方向位置を規制する。よって、回転子を任意の回転位置で精度良く保持し得る。換言すれば、安定した制動を行うことができる。アキシアルギャップ型の電動モータ装置において、界磁機構とハウジングまたは固定子の静止系との間に、前記のような摩擦力による制動機能を有する界磁機構規制手段を設けることで、モータ外部に電磁摩擦ブレーキ等を別途必要とせず、このモータ外部に電磁摩擦ブレーキ等を備えた従来技術よりも省スペース化および低コスト化を図ると共に、安定した制動を行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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