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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Dievorliegende Erfindung stellt einen Motor mit einer Bremse bereit,bei welchem nach einer Anfangsphase eine an die Bremse angelegteSpannung vermindert wird, um hierdurch die Wärmeerzeugung in der Bremsezu begrenzen. In dem Motor mit einer Bremse wird nachdem Signalantriebeine Spannung eines dem elektormagnetischen Antriebsabschnitts derBremse zugeführtenAntriebssignals vermindert, wodurch die Wärmeerzeugung in der Bremsewährendder Motorrotation begrenzt wird, was es ermöglicht, eine auf den Motoraufzubringende Belastung zu erhöhen.
    公开号:DE102004014679A1
    申请号:DE102004014679
    申请日:2004-03-25
    公开日:2004-12-09
    发明作者:Hiromasa Iida Miura；Toshiyuki Iida Noda
    申请人:Tamagawa Seiki Co Ltd；
    IPC主号:H02K7-102
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit einer Bremse.Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine neuartige Verbesserungeines Motors mit einer Bremse zum Begrenzen der Wärmeerzeugungin einer Spule eines elektromagnetischen Antriebsabschnitts der Bremse.Die Begrenzung der Wärmeerzeugungkann derart erzielt werden, dass eine normale Spannung während einerAnfangsanregung zum Bremsenlösen beieingeschaltetem Motorantrieb angelegt wird, und wobei, nach derAnfangserregung, eine niedrigere Spannung zur Erregung angelegtwird.
    [0002] Beieinem herkömmlichenMotor mit einer Bremse dieser Art ist der elektromagnetische Antriebsabschnitt,wenn der Motor läuft,eingeschaltet, um die Bremse elektromagnetisch gelöst zu halten. Wennder Motor ausgeschaltet wird, wird die Bremse durch ein Feder betätigt, waseine Rotation des Rotors durch die Bremse verhindert (vgl. beispielsweise JP2000-50569A).
    [0003] DerherkömmlicheMotor mit einer Bremse ist wie oben aufgebaut, und besitzt daherdie folgenden Nachteile.
    [0004] Genauergesagt ist die Bremse des Motors mit einer Bremse wie nachfolgendangegeben aufgebaut. wenn der Motor ausgeschaltet ist, wird keine Spannungzu der Bremse zugeführt,und eine bewegliche Bremsplatte wird durch eine Feder beaufschlagt,um an einer stationärenBremsplatte anzuliegen, wodurch eine Bremswirkung bereitgestelltwird. Wenn der Motor eingeschaltet wird, wird die Bremse gleichzeitigerregt, und die bewegliche Bremsplatte wird gegen eine elastischeKraft der Feder gezogen, um die Bremse zu lösen. Daher wird, wenn der Motor eingeschaltetist, konstant eine hohe Spannung an die Bremse angelegt.
    [0005] Wennsomit der Motor füreine lange Zeitdauer betrieben wird, wird kontinuierlich eine Spannung aufeinem Anfangsniveau an die Bremse angelegt, und die Bremse erzeugtWärme,welche auf die Seite des Stators übertragen wird, was es schwierigmacht, eine übermäßige Belastungnicht nur auf die Bremse, sondern auch auf den Motor selbst aufzubringen.
    [0006] Fernerunterscheidet sich allgemein gesagt die Bremsantriebsspannung, dievon der verwendeten Bremse abhängt,von der Spannung der Motorantriebsleistungsquelle, sodass es erforderlichist, eine Bremsantriebsleistungsquelle bereitzustellen, die für den Bremsantriebvorgesehen ist.
    [0007] Dievorliegende Erfindung dient zum Lösen der oben genannten Nachteiledes Standes der Technik. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,einen Motor mit einer eingebauten Antriebsschaltung bereitzustellen,der eine Bremse besitzt, bei welcher eine normale Spannung während einerAnfangserregung zum Bremsenlösenbei eingeschaltetem Motorantriebsstrom angelegt wird, und bei welchemnach der Anfangserregung eine geringere Spannung zur Anregung angelegtwird, um hierdurch eine Wärmeerzeugungin einer Spule eines elektromagnetischen Antriebsabschnitts derBremse zu begrenzen, und bei welchem eine Motorantriebsleistungsquelleebenso zum Bremsenantrieb verwendet wird, wodurch eine eigene Stromquellefür die Bremsevermieden wird.
    [0008] DieseAufgabe wird durch einen Motor mit einer Bremse nach Anspruch 1gelöst.Der Motor mit einer Bremse gemäß der vorliegendenErfindung umfasst: einen Stator, der in einem zylindrischen Gehäuse vorgesehenist und eine Statorspule besitzt; eine Rotationswelle, die drehbardurch Lager an beiden Enden des zylindrischen Gehäuses gelagertist und einen Rotor besitzt; einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt,der eine bewegliche Bremsplatte zum Stoppen der Rotation des Rotorsbesitzt; eine seitens des Rotors befestigte, stationäre Bremsplatte;und eine Feder zum Beaufschlagen der beweglichen Bremsplatte zuder stationärenBremsplatte, wobei eine Bremswirkung auf den Rotor durch die Federaufgebracht wird, wenn der Strom ausgeschaltet ist, und der elektromagnetischeAntriebsabschnitt währendeines Betreibens erregt wird, um die bewegliche Bremsplatte vonder stationärenBremsplatte zu trennen, um dem Rotor zu ermöglichen, zu rotieren, wobeinach einer Anfangserregung des elektromagnetischen Antriebsabschnittszum Trennen der beweglichen Bremsplatte von der stationären Bremsplattedie zu dem elektromagnetischen Antriebsabschnitt zugeführte Spannungauf ein Niveau vermindert wird, das niedriger ist als das der Anfangserregungsspannungfür dieAnfangserregung.
    [0009] Gemäß einerWeiterbildung der Erfindung wird die Spannung zum Antreiben deselektromagnetischen Antriebsabschnitts mittels eines PWM-Impulssignalsgesteuert.
    [0010] 1 ist eine Schnittansichteines Motors mit einer Bremse gemäß der vorliegenden Erfindung;
    [0011] 2 ist ein schematischesDiagramm, das zeigt, wie der Motor aus 1 arbeitet;
    [0012] 3 ist ein Blockdiagramm,welches das Antriebssystem fürdie in 1 gezeigte Bremse zeigt;und
    [0013] 4 ist ein Blockdiagramm,das eine weitere Ausführungsformvon 3 zeigt.
    [0014] EinMotor mit einer Bremse gemäß einerbevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme aufdie Zeichnungen beschrieben.
    [0015] In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einzylindrisches Gehäusemit einem Stator 3, um welchen eine Statorspule 2 gewickeltist. Eine vordere Abdeckung 3A und eine hintere Abdeckung 4 sindjeweils an den Enden des zylindrischen Gehäuses 1 montiert.
    [0016] EineRotationswelle 7 ist drehbar durch Lager 5 und 6,die an der vorderen Abdeckung 3A bzw. der hinteren Abdeckung 4 vorgesehensind, gelagert. Ein innerhalb des Stators 3 gelegener Motor 8 ist drehbaran der Rotationswelle 7 vorgesehen, und die hintere Abdeckung 4 istmit einem elektromagnetischen Antriebsabschnitt 9 ausgestattet,der eine Erregerspule (nicht gezeigt) besitzt. Der Stator 3,der Rotor 8 und ein Encoder 30 bilden einen Servomotorabschnitt 100.
    [0017] EinestationärePlatte 11 ist an einer Stelle seitens der vorderen Abdeckung 3A deselektromagnetischen Antriebsabschnitts 9 mittels einerSchraube 10 derart angebracht, um einen Spalt D dazwischenaufrecht zu erhalten. Innerhalb des Spalts D sind eine stationäre Bremsplatte 12 undeine bewegliche Bremsplatte 13 angeordnet. Die stationäre Bremsplatte 12 istseitens des Rotors 8 befestigt, und die bewegliche Bremsplatte 13 istaxial in Bezug auf den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 9 mittels einerFeder (nicht gezeigt) bewegbar.
    [0018] Wiees im Stand der Technik bekannt ist, ist diese Feder in einem zusammengedrückten Zustand innerhalbeines Gehäuses 9a deselektromagnetischen Antriebsabschnitts 9 vorgesehen. DieseFeder veranlasst die bewegliche Bremsplatte 13, in Kontakt mitder StationärenBremsplatte 12 gehalten zu werden.
    [0019] Wennsomit der elektromagnetische Antriebsabschnitt 9 nichterregt ist, ist die bewegliche Bremsplatte 13 in Kontaktmit der stationärenBremsplatte 12 gehalten, um eine Rotation des Rotors 8 zu verhindern.Wenn der elektromagnetische Antriebsabschnitt 9 erregtwird, wird die bewegliche Bremsplatte 13 angezogen, umdie stationäre Bremsplatte 12 freizugeben,wodurch dem Rotor 8 ermöglichtwird, zu rotieren.
    [0020] DiestationäreBremsplatte 11, die bewegliche Bremsplatte 13 undder elektromagnetische Antriebsabschnitt 9 bilden einebekannte Bremse 20.
    [0021] Derelektromagnetische Antriebsabschnitt 9 wird durch Anlegeneines Antriebssignals 200 mit einer vorbestimmten Spannungerregt. Im Falle aus 3 wirddas Antriebssignal 200 mit einer vorbestimmten Spannungvariabel durch ein Impulssignal 201 vom bekannten PWM-Typ(pulsw width modulation – Impulsbreitenmodulation)(wie beispielsweise in JP 6-284781 A und JP 6-165573 A offenbart)an einem PWM-Impulssignalauswahlabschnitt 202 ausgewählt, undwird an den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 9 angelegt.
    [0022] Dasheißt,nur wenn der Motorstrom eingeschaltet ist, wird das Antriebssignal 200 miteiner vorbestimmten Spannung (beispielsweise 10V) an den elektromagnetischenAntriebsabschnitt 9 zur Anfangserregung angelegt, sodassdie bewegliche Antriebsplatte 13 von der stationären Bremsplatte 12 getrenntwird, um hierdurch die Bremse 20 zu lösen.
    [0023] Diewährendder Anfangserregung angelegte Anfangserregungsspannung ist dieselbewie diejenige des Antriebssignals 200. Sobald die Bremse 20 gelöst wordenist, wird das Spannungsniveau des Antriebssignals 200 aufein Spannungsniveau vermindert, das niedriger ist als das für die Anfangserregung(beispielsweise 5V oder weniger), und zwar an dem Ausfallabschnitt 202 durchdas PWM-Impulssignal 201 mit einem vorbestimmten Timing.Dementsprechend wird ein Umschalten auf ein minimales Spannungsniveauausgeführt,welches ermöglicht, dassdie Bremse 20 weiterhin in dem gelösten Zustand bleibt. Während derMotor betrieben wird, ist die Wärmeerzeugungin der Spule (nicht gezeigt) des elektromagnetischen Antriebsabschnitts 9 minimal.
    [0024] Nebendem oben beschriebenen Verfahren unter Einsatz des PWM-Impulssignals 201 istes ebenso möglich,ein in 4 gezeigtes Verfahren einzusetzen,bei welchem das Antriebssignal 200 in einen mit einer Stromquelle 300 verbundenenUmschaltabschnitt 301 eingegeben wird, und bei welchemnur währendder Anfangserregung die Spannung dieses Antriebssignals 200 sowie sie ist in den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 9 eingeben wird;nachdem die Bremse 20 gelöst worden ist, wird das Antriebssignal 200 mitseinem in dem Umschaltabschnitt 301 abgesenkten Spannungsniveauin den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 9 eingegeben,um die Wärmeerzeugungwährenddes Motorbetriebs zu begrenzen.
    [0025] DasVerfahren zum Anschalten der an den elektromagnetischen Antriebsabschnitt 9 anzulegendenSpannung des Antriebssignals 200 ist nicht auf die unterBezugnahme auf 3 und 4 beschriebenen begrenzt.Es ist ebenso möglich,ein Verfahren unter Einsatz einer anderen Einrichtung, wie beispielsweiseeines Timers, anzuwenden.
    [0026] Fernerwird dieselbe Stromquelle zum Bremsenantrieb und zum Motorantriebverwendet. Selbst wenn die Spannung der Motorantriebsleistungsquellehöher istals die Anfangserregungsspannung für die Bremse, ist es möglich, einegeeignete Bremsantriebsspannung an die Bremse 20 durchEinsatz des oben genannten PWM-Impulssignals 201 anzulegen.
    [0027] Derhervorstehende Abschnitt 7a der Rotationsquelle 7,der durch die Öffnung 4a derhinteren Abdeckung 4 verläuft und sich über diesehinaus erstreckt, ist mit einer Codeplatte 21 ausgestattet,und eine in der hinteren Abdeckung 4 vorgesehene Halteplatte 22 istmit einem lichtausstrahlenden Element 23 ausgestattet.
    [0028] Ander hinteren Abdeckung 4 mittels eines Lageelements 24 vorgesehenist eine Sensorschaltungsplatte 25, die eine gedruckteLeiterplatte aufweist, die an der äußeren Seite, d.h. an der hinteren Seiteder oben genannten Codeplatte 21 befestigt ist.
    [0029] Aufder Oberflächeder Sensorschaltungsplatte 25 ist ein lichtempfangendesElement 26 vorgesehen. Das Lichtausstrahl-Element 23,die Codeplatte 21 und das lichtempfangende Element 26 bildeneinen Encoder 30 als Rotationsdetektor. Es ist ebenso möglich, anstelledieses Encoders einen bekannten Resolver (Drehmelder) zu verwenden.
    [0030] Ander anderen Oberflächeder Sensorschaltungsplatte 25 sind ein Sensorschaltungsabschnitt 31 undein Antriebssteuerschaltungsabschnitt 32 vorgesehen, diebekannt sind und aus Ics (integrierten Schaltungen) aufgebaut sind.Der Sensorschaltungsabschnitt 31 führt eine Strom- und Signalverarbeitungin Bezug auf den Encoder 30 aus, um ein Encodersignal zudem Antriebssteuerschaltungsabschnitt 32 zuzuführen.
    [0031] EinebecherförmigeSensorabdeckung 40, die aus einem Material mit einer ausreichendenWärmestrahlungseigenschaftwie Aluminium ausgeformt ist, ist an der hinteren Seite der hinterenAbdeckung 4 derart montiert, um den Encoder 30 abzudecken.
    [0032] DieSensorabdeckung 40 besitzt an ihrer inneren Oberfläche einenHalter 41, an welchem eine Motorantriebsplatte 42 montiertist, die eine gedruckte Leiterplatte aufweist. Die Motorantriebsplatte 42 besitzteine Stromvorrichtung 43, die einen Stromtransistor oderdergleichen aufweist, der mit der inneren Oberfläche 40a der Sensorabdeckung 40 inKontakt und verbunden ist, was es ermöglicht, eine Wärmeübertragungund Wärmestrahlungzu bewirken.
    [0033] DieSensorabdeckung 40 besitzt an ihrer inneren Oberfläche Kühlrippen 44,mittels derer eine Wärmestrahlungmit hoher Effizienz bewegt werden.
    [0034] Wiees im Stand der Technik bekannt ist, ist die Motorantriebsplatte 42 miteiner Motorantriebsschaltung 43A zum Betreiben der Drei-Phasen-Statorwicklung 2 durchdie Stromvorrichtung 43 ausgestattet, und der Antriebssteuerschaltungsabschnitt 32 führt eineAntriebssteuerung an der Motorantriebsschaltung 43A aus.
    [0035] Ein äußerer Durchmesserder Sensorschaltungsplatte 25 und derjenige der Motorantriebsplatte 42 sindgeringer als der innere Durchmesser der Sensorabdeckung 40 undein äußerer Durchmesser desServomotorabschnitts 100. Die Sensorschaltungsplatte 25 unddie Motorantriebsplatte 42 sind nebeneinander innerhalbder Sensorabdeckung 40 derart angeordnet, um voneinanderin einer axialen Richtung davon beabstandet zu sein.
    [0036] DerSensorschaltungsabschnitt 31, der Antriebssteuerschaltungsabschnitt 32 unddie Motorantriebsschaltung 43A bilden Schaltungen, dieelektrisch voneinander unabhängigsind, und es wird keine elektrische Isolationsschaltung wie im Standder Technik verwendet.
    [0037] Dieoben beschriebenen Platten 25 und 42 aus 1 sind wie in 2 schematisch gezeigt aufgebaut,welche die elektrische Verbindungsbeziehung derselben zeigt.
    [0038] Alsnächsteswird ein Betrieb dieser Ausführungsformbeschrieben. Zuerst wird in der oben beschriebenen Konstruktionbeim Einschalten des Stromes der elektromagnetische Antriebsabschnitt 9 gleichzeitigbetrieben, um die bewegliche Bremsplatte 13 anzuziehen,um die Bremse 20 zu lösen,und der Servomotorabschnitt 100 beginnt eine Rotation aufder Basis eines Positionssignals (gegenseitiges Umschaltsignal)vom Encoder 30. Danach wird der Servoantrieb des Servomotorabschnitts 100 aufder Basis eines Befehlssignals (nicht gezeigt) von außerhalbund eines Encodersignals von dem Encoder 30 gestartet.Gleichzeitig wird der Motorantrieb fortgesetzt, während dieBremse 20 in dem gelöstenZustand durch das Anlegen der oben genannten Minimalspannung gehaltenwird.
    [0039] Esist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf denServomotor, sondern auch auf einen herkömmlichen Motor anwendbar ist.
    [0040] DerMotor mit einer Bremse gemäß der vorliegendenErfindung, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, ermöglicht diefolgenden Vorteile.
    [0041] Anstelledes konstanten Anlegens der Spannung auf demselben Niveau an denelektromagnetischen Antriebsabschnitt der Bremse, wird die folgendeAnordnung angesetzt: Währendder Anfangserregung, d.h. wenn der Strom angeschaltet wird, wird dasAntriebssignal auf dem normalen Spannungsniveau angelegt. Danachwird das auf ein Spannungsniveau vermindere Antriebssignal verwendet,das gerade ermöglicht,dass die bewegliche Bremsplatte angezogen wird und die Bremse indem gelöstenZustand hält.Somit ist es selbst wenn der Motor für eine lange Zeit voll betriebenwird, möglich,die Wärmeerzeugungder Spule des elektromagnetischen Antriebsabschnitts zu begrenzenund die Wärmeerzeugungin dem Motor zu begrenzen, was es ermöglicht, eine große Belastungauf den Motor aufzubringen.
    [0042] Fernerist es möglich,die Bremsantriebsspannung durch das PWM-Signal zu steuern, sodass dieMotorantriebsstromquelle ebenso als Bremsantriebsstromquelle verwendetwerden kann.
    权利要求:
    Claims (2)
    [1] Motor mit einer Bremse, umfassend: einen Stator(3), der in einem zylindrischen Gehäuse (1) vorgesehenist und eine Statorspule (2) besitzt; eine Rotationswelle(7), die drehbar durch Lager (5, 6) an beidenEnden des zylindrischen Gehäuses(1) gelagert ist und einen Rotor (8) besitzt;einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt (9), der einebewegliche Bremsplatte (13) zum Stoppen der Rotation des Rotors(8) besitzt; eine seitens des Rotors (8) befestigte,stationäreBremsplatte (12); und eine Feder zum Beaufschlagen derbeweglichen Bremsplatte (13) zu der stationären Bremsplatte(12), wobei eine Bremswirkung auf den Rotor (8)durch die Feder aufgebracht wird, wenn der Strom aus ist, und wobeider elektromagnetische Antriebsabschnitt (9) während einesAntreibens erregt ist, um die bewegliche Bremsplatte (13)von der stationärenBremsplatte (12) zu trennen, um es dem Rotor (8)zu ermöglichen, zurotieren, wobei nach Anfangserregung des elektromagnetischenAntriebsabschnitts (9) zum Trennen der beweglichen Bremsplatte(13) von der stationären Bremsplatte(12) die an den elektromagnetischen Antriebsabschnitt (9)angelegte Spannung auf ein Niveau vermindert wird, das niedrigerist als dasjenige der Anfangserregungsspannung für die Anfangserregung.
    [2] Rotor mit einer Bremse nach Anspruch 1, wobei dieSpannung zum Antreiben des elektromagnetischen Antriebsabschnitts(9) mittels eines PWM-Impulssignals (201) gesteuertist.
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    引用文献:
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    法律状态:
    2004-12-09| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-09-27| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
    2012-02-09| R003| Refusal decision now final|Effective date: 20111104 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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