JPH082163B2 - ブレーキを備えた電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はかご形回転子を有する非同期電動機を備えた
ブレーキ電動機に関する。

本発明は特に管状の電動減速ユニットの製造に用いら
れ、該電動減速ユニットは比較的小さな径（90mm以下）
を有し、特に太陽光に対する防護、扉閉鎖または巻上げ
用の装置の巻上げ用の管体内に収納されることが意図さ
れたものである。

本発明によるかご形回転子を有する非同期電動機を備
えたブレーキ電動機においては、回転子は一方では、そ
の対向する両端において、回転子導体により接続された
非磁性材料よりなるそれぞれ第１および第２の短絡環を
具備し、第２の短絡環は第２の短絡環の外縁と回転子の
外径との間に、半径方向面が可動ブレーキ板の半径方向
面に対向して配列される磁性材料よりなる環状セグメン
トを残して、円筒状みぞから外側に向かって半径方向に
広がっており、他方では回転子の一部分を分離する非磁
性材料よりなる中間短絡環はブレーキの可動板の方向に
おいて、半径方向の固定子界磁の対応部分を偏向するた
めのものであり、この可動板はその一つの実質的に半径
方向面が回転子の半径方向端に対向して配列されてお
り、中間短絡環は回転子と共に回転する如く接続され、
ばねの作用に抗して、固定ブレーキ板から遠くへ移動す
るために回転子軸上で軸方向に移動することが可能であ
り、円筒状みぞは第２の環から少くとも中間環まで軸方
向に広がっており、これら二つの環の間の回転子導体は
回転子の外径から円筒状みぞまで半径方向に広がってい
るものである。

〔従来の技術〕

フランス特許第1,532,298号において記載されたよう
に、この形式の公知のブレーキ用電動機においては、第
２の非磁性短絡環は回転子の外縁から極めて小さな、し
かし実在する距離に放射状に配列され、また中間短絡環
と長手方向回転子導体に対して、第２の短絡環は長手方
向回転子導体の内側の回転子のまわりに一様に分布した
短絡ターンの系列を構成する。電動機が全負荷状態で指
導されると、その結果として回転子の外線と第２の短絡
管の外縁の間を通過する磁気回路は飽和して、可動板の
方に偏向された磁束（F₂）大部分（近似的に85％）は固
定子界磁に関して位相外れとなるにも拘わらず駆動トル
クに寄与している。中間環の分離する回転子の一部の磁
束の大部分は、したがって比較的小さな外径をもった、
ブレーキの可動板の領域に加えられ、ブレーキの可動板
を吸引するためには全体として使用されない。これはで
きるだ強い吸引力を得ようとする場合の問題点である。

他方、中間短絡環は回転子の外径から放射状に、回転
子の半径の一部を単に過って広がっている。この中間環
により分離された回転子の二部分は従って完全には磁気
的に分離されないし、固定子への電力の供給が遮断され
る時にはこの固定子内に簡単に相当の電流が生成され、
この電流による変換効果によって回転子内の回転子導体
に更に大きな電流を瞬時に発生する。そにより、強度の
大なる磁界が回転子を構成する磁気鋼板に生成される
が、このことはブレーキの動作の観点からは欠点であ
り、その理由は、磁気鋼板であって特にブレーキに近接
しているものは高度に磁化されており、このことがこれ
らの鋼板に残留磁界を生じさせ、したがって電動機への
電力の供給が遮断された後或る時間長（１ないし２秒）
の間ブレーキの可動板を保持する力を生じさせるからで
ある。このことはブレーキの瞬時的な動作を阻止した特
に負荷が低下するとき、負荷を瞬間的に運動不能状態に
することをさまたげるので、固定板と可動板のブレーキ
のライニングを逐次劣化させる危険があるのであり、こ
の逐次劣化は二種類の板の相対速度が既に極めて大であ
る時点において或る遅延をもって接触するこれらライニ
ングの突然の摩擦と加熱の結果として生ずるものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

他の公知の実施例（フランス特許第1,181,434号）に
おいては、第２の短絡環はこの環の外線と回転子の外径
との間の磁性材料の環のセグメントを残して、外方に向
けて円筒状凹所から放射状に広がっている。これらの磁
性セグメントに対し動作する可動電機子の外側環はしか
しながら飽和されるためにある大きさに作られ、これ恰
も磁気的なセグメントが飽和しているかの如き場合と同
じである。

事実、可動電機子の外部極面を通過する磁束を、一層
大きな起動トルクを得るために吸引力を生成するのに必
要な値にまで制限しようとすることが試みられて来た。
中間環が導電性でなければ、かつ電動機への電力の供給
を遮断した後に回転子鋼板の残留磁界がかなりの量であ
れば、これは尚更必要であった。このブレーキ用電動機
はしたがって前記従来技術と同様の問題点を有してい
る。

本発明の目的は、極めて迅速に閉鎖および開放を行う
ブレーキを有する、ブレーキを備えた電動機を実現する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明においては、かご形回転子をもつ非同期電動機
を有する、ブレーキ電動機であって、該かご形回転子
は、その対向する両端において、回転子導体により接続
された非磁性材料よりなる第１および第２の短絡環を具
備し、該第２の短絡環はその外縁と該回転子の外径との
間に、磁性材料よりなる環状セグメントを有する回転子
の円筒状みぞの外側に半径方向に設置され、その半径方
向の面は可動ブレーキ板と、該回転子を二部分に分割す
る非磁性材料の中間短絡環の半径方向面に対向して配列
され、その一部分は半径方向固定子界磁の対応部分を、
可動ブレーキ板の方向に偏向させる如く用いられ、その
一つの実質的に半径方向面は該回転子の半径方向端に対
向して配列され、かつ該可動板は該回転子と共に回転
し、ばね作用に抗して固定ブレーキ板から偏位するよう
に該回転子の軸上を軸方向に調節可能に接続されてお
り、該円筒状みぞは第２の短絡環から少くとも中間短絡
環まで軸方向に広がっており、該回転子の外径から該円
筒状みぞまで半径方向に広がっているこれら２個の短絡
環の間で回転子導体を有するブレーキを備えた電動機に
おいて、該中間短絡環は回転子の外径から少くとも円筒
状みぞまで半径方向に広がっており、該第２の短絡環は
この第２の短絡環の外周と回転子の外径との間で、磁性
材料を用いた環状セグメントを存続させることにより円
筒状みぞから外部に向かって半径方向に広がっており、
また半径方向断面はこのセグメントが電動機の起動時に
飽和しないように十分であって、かつ半径方向面がブレ
ーキの可動板の半径方向面に対向して配列され、磁性材
料を用いた環のセグメントの半径方向面は、第２の短絡
環の半径方向面に比べれば、少くともこの第２の短絡環
の厚みに等しく、軸方向に測定された距離だけ引込んで
配置され、またその活動状態にある半径方向面をもつブ
レーキの可動板は、単に上記半径方向面に対向してセグ
メントの半径方向面の方向に前記板の残余部の前方に少
くとも該第２の短絡環の厚みに等しい距離だけ変移され
ているその活動状態の半径方向面を有することを特徴と
する、ブレーキを備えた電動機、が提供される。

本発明によるブレーキを備えた電動機においては、中
間短絡環が少くとも円筒状凹所まで回転子の外径から放
射状に広がっており、上記環セグメントの放射状断面
は、電動機が起動する場合にこれらのセグメントが飽和
しないよう十分なものである。

本発明によるブレーキを備えた電動機の構成によれ
ば、一方において、負荷のもとに起動を行う場合に、ロ
ータにおいてブレーキの可動プレートの方へ偏向した最
大の磁束が、該可動プレートを、吸引力（したがってブ
レーキ力）ができるだけ大であるように吸引するのに用
いられ、他方において、電動機への給電が遮断された場
合に、ブレーキの可動プレートに近接する積層形ロータ
のシートに残留磁界が存在せずそれによりブレーキの可
動プレートがロータから瞬間的に移動することが可能に
なる。

特に、磁気鋼板の積層物が一方では第１の環と中間環
の間に配列され、他方では中間環と第２の環との間に配
列されている場合の興味ある実施例によれば、磁性材料
の環セグメントの放射状面は、この第２の環の厚みｌに
少くとも等しく軸方向に測定された距離だけ、第２の短
絡環の放射状面に関して後戻りするように配列され、ブ
レーキの可動板は、少くとも厚みｌに等しい距離だけ偏
位されたその活動的な放射状面を、単に上記放射状面に
対向するだけで、セグメントの放射状面の方向の上記板
の残り部分の前方に有するものである。別の興味ある実
施例によれば、中間環と第２の環の間に一する磁性材料
の一部分が固体材料により構成される場合には特に、磁
性材料のセグメントの半径方向は第２の環の半径方向と
同一平面内で前方に移動され、可動板の半径方向面はし
たがって或は後方に移動される。

〔実施例〕

第１図から第３図までの図面に示したように、ブレー
キ電動機は電流が流れなくても動作するブレーキ２と協
働す非同期電動機１を具備している。この例において電
動機とブレーキの両者は外筐として用いられる管部３内
に端と端とをくっつけて収納され、また図面等には示し
てないが、或る回転数で動作する減速装置と自動停止装
置とを含むことができる。一般には、比較的小さな外径
（例えば90mm以下の）のこの形式のブレーキ電動機は、
特に、ローラーブラインド、ころがりシャッタ、工作格
子窓などをもつ巻線管内に収納されることを目的として
いる。

電動機１は非同期電動機であり、３相であってもよい
し、単相でもよい。この例においては、コンデンサ付き
の単相電動機である。この電動機１は、固定子４を具備
し、固定子外部寸法は、管部３とかご形回転子５の内部
寸法に対応している。その二つの対向する両端におい
て、この回転子は長手方向に広がっている回転子導体９
が接続する非磁性対の導電材料よりなる夫々第１、第２
の短絡環11,12を具備している。回転子はまた同様に非
磁性導電材料よりなり、回転子の第１の部分５′から第
２の部分５″を分離する中間短絡環13を具備している。
これら２個の部分５′と５″とはこの例においては夫々
第１の環11と中間環13との間および中間環13と第２の環
12との間に配列された夫々積み重ねられた磁性鋼板10′
と10″により構成される。回転子の第１の部分５′にお
いて、回転子導体９の第１の夫々の部分９′は比較的小
さな断面の棒により構成され、回転子５の外径８と同一
平面で広がっている。回転子５の第２の部分５″におい
て、回転子導体９の夫々第２の部分９″は、円筒状みぞ
15まで回転子の外径８から半径方向に広がっており、こ
の円筒状凹所は磁気鋼板10′と接触している中間環13の
面まで、第２の環12の外側半径方向、面21から軸方向に
広がっている。円筒状みぞ15は回転子の軸16と同心状で
ある。

本実施例において３個の短絡環11,12,13は回転子導体
９の２個の部分９′,9″と同様に、慎重ねられた磁気網
板10′,10″に一体に鋳造されたアルミニウムの如き非
磁性、導電材料により構成される利点を有し、その２個
の積層板は中間環13にとって所望の厚みに等しい距離だ
け予め隔てられている。

第１図に示される構造の理解を助けるための分解的な
図が第４図に示される。

第１〜第３図の図解において、９′は第１図の中間リ
ングの右側に位置する導体９の一部分に関係するから、
第２図および第３図にはあらわれない。部分９′は積層
された回転子の鋼板10′により半径方向に制限されるこ
とに注意すべきである。９″は回転子の断面５″におけ
る各導体９の一部分を示す。この一部分９″は第３図に
は完全にみられ、第２図には半径方向に部分的にみられ
る。

この例において、中間環13は、回転子５の外径８から
円筒状みぞ15まで半径方向に広がっている。この第２の
短絡環12の外線７と回転子５の外径８の間で、積層鋼板
10″により構成される磁性材料（第２図）の環状セグメ
ント17を残して、第２の短絡環12は、円筒状みぞ15から
外部に向かって半径方向に広がっている。一実施例にお
いて、回転子の外径８は33.5mmに等しく、第２の環12の
外径７は27.5mmに等しく、みぞ15の内径は21.5mmに等し
い。この場合非磁性材料のセグメント17の全半径方向部
分と回転子５の断面の間の比は、円筒状みぞ15の断面を
減少して実質的に0.3に等しい。本発明の請求範囲から
逸脱することなく、ある寸法の可能な変化に依存すれ
ば、この比0.2に等しいか0.2より大である限りは、それ
自身変化し得るものである。

セグメント17の半径方向面18は、ブレーキ２の可動板
20の半径方向面19に対向して配置され、その可動板は軸
16に関して同心状に配置されている。この例において
は、磁性材料の環状セグメント17の半径方向面18は、第
２短絡環12の外部半径方向面21に関して、この第２の環
12の厚みＬに少くとも等しく軸方向に測定された距離だ
け後戻り（第１図）されるように配置されている。ブレ
ーキ２それ自身の可動板20は、矢印25に従って単に上記
半径方向面18に対向して、セグメント17の半径方向面18
の方向における上記板20の残余部の前面に、Ｌに等しい
距離だけ偏位しているその活動状態にある半径方向面19
を有している。

可動板20は、コッターピン22を介して回転子５の軸16
と共に回転する如く接続され、ばね例えば円筒状みぞ15
内の軸16に関し共軸的に配列された圧縮用ばねの作用に
抗して、ブレーキ２の固定板26から移動し去るために、
回転子５の軸16上矢印（25）（第１図）の方向に軸方向
に移動可能である。本発明の特許請求の範囲を逸脱しな
いで、この圧縮ばね28は、みぞ15の外側に配列された１
個以上の牽引ばねなどにより置換することが可能であ
る。

軸16に関してやはり同心状に配列されている固定板26
は、例えば横断用コッターピン27により、管３の内部外
縁と一体化されている。固定板26と可動板20とは夫々の
対向面上で、電動機への電力供給が遮断される場合に相
互に協働する目的のブレーキライニング26′と20′とを
備えている。

固定子４に電力が供給される瞬間に、電動機が例えば
負荷の低下をひきおこす方向に起動する場合、この固定
子内を循環する電流は回転用や脈動用や脈動・回転用界
磁である半径方向磁界を、電力供給が３相、単相または
本例の如くコンデンサを用いた単相のいずれかに依存し
て、発生する回転子５の第１部分５′において、この半
径方向磁界は、第１の短絡環11と中間短絡環13とを通っ
て流れる相当量の誘起電流の中枢である回転子導体９′
と交差する。この起動電流は回転磁界を生成し、種々の
界磁に起因する力は回転子の回転を生ぜしめる。この第
１の部分５′に誘起された電流は、中間環13の存在によ
って、回転子の第２の部分５″に向かって軸方向に偏位
することができない。

回転子５の第２の部分５″において、半径方向固定子
界磁は回転子内にこの回転子の回転をひきおこす磁束を
生成することができない。事実上、磁束は円筒状みぞ15
の存在することにより半径方向に回転子５を通過するこ
とはできない。また磁束はこのみぞ15まで外径８から広
がっている回転子導体９″の存在に起因するこのみぞ15
のへり沿いに矢印S1の方向に（第３図）環状に進むこと
は不可能で、したがってこれらの導体９″と交差するこ
とはできない。また中間短絡環13の存在に起因して、回
転子の第１の部分５′に向けて矢印S2（第１図）の方向
に磁束を軸方向偏向させることができず、かつ第２の短
絡環12の存在に起因する可動板20の方向のばね28の中間
近傍で軸方向に偏向させることもできない。固定子４の
界磁から半径方向に到来する全磁束はたとえ飽和された
セグメント17がなくても、ブレーキの可動板20の活動状
態の半径方向面19の方向において、第２の短絡環12の外
縁７の外側の磁気セグメント17を通り矢印S3（第１図）
の方向に単に軸方向偏向されることが可能である。全体
の固定子磁束はしたがって、セグメント17の方向に、ば
ね28（第１図）の作用に抗して、矢印25の方向に、可動
板20を吸引するように合併して、磁束は比較的大きな直
径の環状領域に集中されるから吸引力は最大となる。こ
の吸引作用は、固定子４に電力が供給されるや否や瞬時
に発生する。ライニング26′20′とが相互に移動して離
れると、ブレーキ２はもはやその機能を完了せず、回転
子５は負荷を回転時にかけることができる。

負荷の低下中に固定子４に電力が供給されている間可
動板20に作用する吸引力は起動時に存在する吸引力と実
質的に同等の状態に維持される。実際上この吸引力は、
単に固定子界磁にのみ依存し、回転子５の回転速度に連
合する回転子界磁には依存しない。

固定子４への電力の供給が遮断された瞬間に、可動板
は直ちに解放され、電動機がこれまで装荷していた負荷
を矢印静止状態にするために固定板26に抗して平坦に置
かれる。事実この瞬間には短時間の相当な電流が固定子
４に発生されるが、実際上回転子５の第２の部分５″に
は電流は発生しない。それは回転子の第１の部分５″の
回転子導体９′中の実在の電流を短絡する中間短絡環13
が存在することによるものであり、かつ先に述べたよう
に固定子界磁から到来する磁束は回転子の第２の部分
５″を放射状に通過することができないからである。し
たがって、電力が遮断される瞬間に第２の部分５″の板
10″を磁化する回転子磁束は存在しない。電力が遮断さ
れた直後にこのような板10″には残留磁束は存在せず、
吸引力は可動板20を固定板26から遠去けない、他方でま
た、中間短絡環13の存在することにより、回転子の第１
の部分５′の鋼板10′の残留磁気は、可動板20に接近し
た第２の部分５″の鋼板10″に送ることはできない。

固定子に供給される電力がコンデンサを含んで単相で
ある場合には、電源を遮断した後に、コンデンサはその
貯蔵エネルギーにより固定子４に無給電を確かに維持す
るが、その結果としての一時的な固定子界磁は、回転子
５の第２の部分５″に残留磁界がない場合可動板20を保
持するのに不十分である。

本発明の特許請求の範囲を逸脱することなく、中間短
絡環13は軸16まで回転子５の外径８から半径方向に広が
ることが可能であり、円筒状みぞ15は、鋼板10′まで広
がることなく、中間環13まで軸方向に広がることが可能
である。同様に、磁気セグメント17の半径方向面18は第
２の環12の半径方向面21と同じ平面内を前方向に移動す
ることが可能で、可動板20の半径方向面19はしたがって
恐らく後方に移動されるであろう。ブレーキ電動機装置
の動作は不変の状態に保たれることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はブレーキ電動機の本実施例において第２図のＩ
−Ｉ線上の長手方向一部断面図； 第２図は同じ実施例の回転子における第１図のII−II線
上の断面図； 第３図は同じ実施例の回転子における第１図のIII−III
線上の断面図； 第４図は第１図の構造の理解を助けるため分解的に示す
図である。 １……非同期電動機、２……ブレーキ、 ３……管部、４……固定子、 ５……かご形回転子、５′……第１部分、 ５″……第２部分、７……第２環の外径、 ８……外径（回転子の）、９……回転子導体、 ９′……回転子導体、10′……積層磁気鋼板、 10″……積層磁気鋼板、11……第１短絡環、 12……第２短絡環、13……中間環、 15……円筒状みぞ、16……軸、 17……環状セグメント、18……半径方向面（セグメント
の）、 19……半径方向面（可動板の）、20……可動板、 20′……ブレーキ・ライニング、21……外部半径方向
面、 22……コッターピン、25……矢印、 26……固定板、26′……ブレーキライニング、 27……横コッターピン、28……圧縮ばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】かご形回転子をもつ非同期電動機を有す
   る、ブレーキ電動機であって、該かご形回転子は、その
   対向する両端において、回転子導体により接続された非
   磁性材料よりなる第１および第２の短絡環を具備し、該
   第２の短絡環はその外縁と該回転子の外径との間に、磁
   性材料よりなる環状セグメントを有する回転子の円筒状
   みぞの外側に半径方向に設置され、その半径方向の面は
   可動ブレーキ板と、該回転子を二部分に分割する非磁性
   材料の中間短絡環の半径方向面に対向して配列され、そ
   の一部分は半径方向固定子界磁の対応部分を、可動ブレ
   ーキ板の方向に偏向させる如く用いられ、その一つの実
   質的に半径方向面は該回転子の半径方向端に対向して配
   列され、かつ該可動板は該回転子と共に回転し、ばね作
   用に抗して固定ブレーキ板から偏位するように該回転子
   の軸上を軸方向に調節可能に接続されており、該円筒状
   みぞは第２の短絡環から少くとも中間短絡環まで軸方向
   に広がっており、該回転子の外径から該円筒状みぞまで
   半径方向に広がっているこれら２個の短絡環の間で回転
   子導体を有するブレーキを備えた電動機において、該中
   間短絡環は回転子の外径から少くとも円筒状みぞまで半
   径方向に広がっており、該第２の短絡環はこの第２の短
   絡環の外周と回転子の外径との間で、磁性材料を用いた
   環状セグメントを存続させることにより円筒状みぞから
   外部に向かって半径方向に広がっており、また半径方向
   断面はこのセグメントが電動機の起動時に飽和しないよ
   うに十分であって、かつ半径方向面がブレーキの可動板
   の半径方向面に対向して配列され、磁性材料を用いた環
   のセグメントの半径方向面は、第２の短絡環の半径方向
   面に比べれば、少くともこの第２の短絡環の厚みに等し
   く、軸方向に測定された距離だけ引込んで配置され、ま
   たその活動状態にある半径方向面をもつブレーキの可動
   板は、単に上記半径方向面に対向してセグメントの半径
   方向面の方向に前記板の残余部の前方に少くとも該第２
   の短絡環の厚みに等しい距離だけ偏移されているその活
   動状態の半径方向面を有することを特徴とする、ブレー
   キを備えた電動機。
2. 【請求項２】磁性材料を用いた該セグメントの全半径方
   向断面と回転子の横断面との間の円筒みぞの横断面だけ
   減じた比は、0.20に等しいか、または0.20より大である
   特許請求の範囲第１項記載のブレーキを備えた電動機。