电磁制动装置的制作方法

1.本发明涉及一种自我保持型的电磁制动装置。


背景技术：

2.以往，已知有电磁制动装置，其用于对被制动对象(例如电机、车辆等)的旋转轴(例如电机轴、车轮轴等)的运动进行制动。
3.以往的电磁制动装置(无励磁动作型)例如专利文献1～3所记载的那样，具备：制动盘，能够与旋转轴一体旋转的同时沿该旋转轴的中心轴线滑动；固定盘，以同轴状态对置配置在制动盘的一侧；电枢，以同轴状态对置配置在制动盘的另一侧并可沿中心轴线滑动；线圈弹簧，将电枢向配置有制动盘的方向推压；以及由线圈和磁轭构成的电磁铁，相对于电枢配置在配置有制动盘的一侧的相反侧，能够产生将电枢向离开制动盘的方向吸引的磁力。
4.以往的电磁制动装置(无励磁动作型)在电磁铁未被励磁时，通过线圈弹簧的作用力对电枢施力，通过这样，制动盘在与电枢及固定盘之间抵接的同时被夹持从而使旋转轴的旋转被制动。另一方面，当电磁铁被励磁时，从电磁铁产生磁力从而吸引电枢，电枢逆着上述线圈弹簧的作用力向定子以侧移动，制动盘被从与电枢及固定盘的抵接中释放，从而旋转轴得以自由旋转。
5.然而，由于以往的的电磁制动装置(无励磁动作型)在自由旋转的状态下需要始终使电流持续流过电磁铁的线圈，因此谈不上省电。
6.为了解决上述问题，行业已提出一种不使用线圈弹簧，而仅在制动器的工作状态与非工作状态(自由旋转状态)之间转移状态时消耗电力的“自我保持型”的电磁制动装置(例如，参照专利文献4)。
7.【先行技术文献】
8.专利文献1：实开昭57-122836号公报
9.专利文献2：日本特开2010-144852号公报
10.专利文献3：日本特开2019-199957号公报
11.专利文献4：日本特开平9-229105号公报
12.图6是展示专利文献4所记载的电磁制动装置900结构的图。虽然省略了专利文献4所记载的电磁制动装置的详细说明，但由于电枢是罗宾(robin)型的，因此存在以下课题。
13.(a)作为有助于制动器的工作/非工作状态切换的磁路上的部位(也称为力点)的定子磁路构件960的一端961及另一端962附近的第二凸缘部932与进行向轮毂916的推压而有助于旋转部的制动的部位(作用点)的第一凸缘部931的制动抵接面931a之间在物理上是相互隔开的。因此，并不一定能获得上述无励磁动作型电磁制动装置那样的强制动力。
14.(b)由于电枢930为罗宾型，因此第一凸缘部931及第二凸缘部932会相互限制对方的动作。因此，在第一凸缘部931侧，在使制动器抵接面931a与摩擦件913抵接而作为制动器工作状态时，在第二凸缘部932侧，第二凸缘部932的另一侧的面932b与定子磁路构件960的
另一端962之间必须确保存在气隙(air-gap)9b。另外，在电枢930的夹着第二凸缘部932的相反侧也存在气隙9a。像这样，由于气隙9a、9b的存在，使磁路上的磁阻变大，伴随于此，所通过的磁通变小，其结果就导致未必能够获得充分的吸引力。因此，未必能得到强制动力。
15.(c)摩擦件913磨损时，气隙9b减少并最终可能为0(零)。这样依赖，对轮毂916的推压力变弱，无法稳定地发挥制动力。
16.(d)由于需要使电枢930沿与中心轴线ax平行的方向移动，因此需要在永久磁铁933与第二凸缘部932的端部(省略图示)之间确保间隙9c。另外，永久磁铁933的两侧相邻处所示的符号934为垫片，其未作为磁轭发挥作用。从永久磁铁933来看，作为磁轭发挥作用的是定子磁路构件960及第二凸缘部932。像这样，由于需要间隙9c，因此磁路上的磁阻变大，与此相伴，通过的磁通变小，结果就导致未必能够获得充分的吸引力。因此，未必能得到强制动力。
17.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够稳定地发挥强制动力，同时又省电的电磁制动装置。


技术实现要素：

18.本发明涉及的电磁制动装置，对被制动对象的旋转轴的动作进行制动，其特征在于，包括：制动盘，能够与所述旋转轴一体旋转的同时，沿该旋转轴的中心轴线滑动；固定盘，以同轴状态对置配置在所述制动盘的一侧；电枢，以同轴状态对置配置在所述制动盘的另一侧，能够沿所述中心轴线滑动；施力构件，将所述电枢向配置有所述制动盘的方向推压；以及定子，相对于所述电枢，配置在配置有所述制动盘的一侧的相反侧，能够产生将所述电枢向远离所述制动盘的方向吸引的磁力。
19.其中，所述定子具有：线圈、以及包含第一磁轭、永久磁铁及第二磁轭的定子磁路构件。所述定子磁路构件在剖视以包含所述中心轴线的平面进行切割后的截面时呈包围所述线圈的大致u字形，该u字形的一端侧的一端面及另一端侧的另一端面以面向所述电枢的方式配置。所述定子磁路构件的各要素从所述u字形的一端到另一端按照所述第一磁轭、所述永久磁铁、所述第二磁轭的顺序配置。
20.所述电磁制动装置被构成为：(1)当处于所述旋转轴自由旋转的自由旋转状态下，即使断开对所述线圈的通电，依然保持所述电枢与所述定子磁路构件的所述一端面及所述另一端面相抵接的状态，(2)所述自由旋转状态下一旦所述线圈中流过规定大小的第一方向的电流，则转为所述电枢向所述制动盘一侧移动并与所述制动盘抵接从而对所述旋转轴的旋转进行制动的旋转制动状态，(3)当处于所述旋转制动状态下，即使断开对所述线圈的通电，依然保持所述制动盘与所述电枢及所述固定盘之间相抵接并被夹持的状态，(4)所述旋转制动状态下一旦所述线圈中沿与所述第一方向相反的方向的第二方向流过规定大小的电流，则所述电枢向所述定子一侧移动，所述制动盘从与所述电枢及所述固定盘的抵接中释放后转为所述自由旋转状态。
21.另外，根据本发明的另一方式，电磁制动装置被构成为：(1)当处于所述旋转轴自由旋转的自由旋转状态下，通过以所述永久磁铁为磁动势源的磁路吸引所述电枢的力强于通过所述施力构件对所述电枢施加的作用力，(2)当从所述自由旋转状态向所述旋转轴的旋转被制动的旋转制动状态转移时，通过以所述永久磁铁及所述线圈为磁动势源的磁路吸
引所述电枢的力弱于所述作用力，(3)当处于所述旋转制动状态下，通过以所述永久磁铁为磁动势源的磁路吸引所述电枢的力弱于所述作用力，(4)当从所述旋转制动状态向所述自由旋转状态转移时，通过以所述永久磁铁及所述线圈为磁动势源的磁路吸引所述电枢的力强于所述作用力。
22.发明效果
23.根据本发明，就能够提供能够稳定地发挥强制动力的同时，省电的电磁制动装置。
附图说明
24.图1是实施方式涉及的电磁制动装置1的立体图。
25.图2是将图1(a)中pl1、pl2所示的两个假想面展开后沿箭头a方向观察时的a-a剖视图。
26.图3是用于说明实施方式涉及的电磁制动装置1的功能的图。
27.图4是在与电枢300的位置的关系下展示由定子100吸引电枢300的力(吸引力fsc)和由施力构件200对电枢300施加的力(弹簧力fsp)的图表。
28.图5是变形例涉及的电磁制动装置2的主要部分放大剖视图。
29.图6是专利文献4所记载的电磁制动装置900的结构图。
具体实施方式
30.以下，参照附图说明本发明的电磁制动装置的实施方式。各附图为示例图，并不能严格反映实际的尺寸、比例等。
31.1.实施方式涉及的电磁制动装置1的结构
32.(1)电磁制动装置1概要
33.本实施方式的电磁制动装置1是对未图示的被制动对象(电机、各种车辆等)的旋转轴(电机轴、车轮轴等)的运动进行制动的电磁制动装置。
34.图1是实施方式涉及的电磁制动装置1的立体图。其中，图1(a)是表示电磁制动装置1的外观的图，图1(b)是沿着旋转轴(轴700)的中心轴线ax分解电磁制动装置1时的图。图1中省略了引线。图2是将图1(a)的pl1、pl2所示的两个假想面(包含螺栓630、中心轴线ax、螺旋弹簧200的假想面)展开后沿着箭头a方向观察本实施方式的电磁制动装置1时的a-a剖视图。图2显示了旋转制动状态时的样子。图中省略了加强筋(rib)、轴、轴承等图示。
35.如图1和图2所示，电磁制动装置1具有定子100、电枢300、制动盘400以及固定盘500，它们从附图左侧到右侧按该顺序沿着旋转轴(轴700)的中心轴线ax配置。作为施力构件的螺旋弹簧200配置在定子100的弹簧孔125中(参照图1(b)和图2)。
36.另外，旋转轴(轴700)并不一定是电磁制动装置1的必要构成要素，但在图1中为了容易理解，与其他构成要素一起展示。以下，有时将轴称为旋转轴700，将旋转轴称为轴700。同样地，有时将螺旋弹簧称为施力构件200，有时将施力构件称为螺旋弹簧200。这些称谓可以相互转换。
37.在使用电磁制动装置1时，例如可以将定子100固定于合适的固定部(被制动对象的固定部等)，将被控制对象的轴700嵌插于轮毂610(后述)的开口部612，利用螺栓将该轴700通过螺纹孔(省略图示)固定在轮毂610上。另外，如图1所示，在轴700预先嵌入电磁制动
装置1的轮毂610的情况下，也可以使用联轴器等连接该轴700与被制动对象的旋转部。
38.电磁制动装置1在如上所述地固定连接于被制动对象的基础上，当通过引线(省略图示)从外部向线圈150(后述)流过规定大小的期望方向的电流时，电枢300随即动作(详细情况后述)。这里的“固定连接”可以是直接进行的固定连接，也可以是经由其他构件间接进行的固定连接。
39.制动盘400与轮毂610共同与旋转轴700一体化地以中心轴线ax为中心旋转。当电枢300向固定盘500侧移动，将制动盘400与固定盘500一起抵接并夹住时，制动盘400通过电枢300和固定盘500各自之间的摩擦力来实施制动。通过这样，旋转轴700的运动也被间接地制动(旋转减速，旋转停止，旋转方向上的运动受到约束)。另一方面，当电枢300向定子100一侧移动时，制动盘400从来自电枢300及固定盘500的抵接中解放出来，从而得以自由旋转。随之，旋转轴700也间接地自由旋转。
40.以下，以结构为中心继续对电磁制动装置1的各构成要素的详细情况进行说明。
41.(2)制动盘400
42.制动盘400能够在与旋转轴700一体旋转的同时沿该旋转轴700的中心轴线ax滑动。制动盘400呈大致环状，在一侧具有与固定盘500抵接的摩擦面，在另一侧具有与电枢300抵接的摩擦面。
43.制动盘400具有间隔盘410以及隔着该间隔盘410配置在间隔盘410的两面的刹车片420。
44.刹车片420呈一定宽度的环状，其一个面紧固定在间隔盘410上，另一个面(表面)形成上述摩擦面。刹车片420优选具有较高摩擦系数的并且耐久性高的材料。刹车片420的宽度比间隔盘410的宽度窄得多。间隔盘410呈大致环状，在其中央形成有呈符合轮毂610(后述)的轮廓形状的大致四边形的开口部412(参照图1(b))。间隔盘410可以是非磁性体、软磁性体中的任一种。
45.在刹车盘400中，也可以省略刹车片420的配置，仅用隔离盘410构成刹车盘400。
46.(3)集线器610
47.轮毂610具有中心贯穿孔，轴700能够从中心贯穿孔的开口部612嵌插。嵌入后的轴700能够通过未图示的固定螺钉固定在轮毂610上。
48.轮毂610的外形为大致四方柱，但在四个角形成为与以中心贯穿孔的中心即中心轴线ax为中心的圆弧大致同等的轮廓形状(严格来说，也可以不是完全的圆弧，而是仅用直线进行了倒角的形状)，其与上述的间隔盘410的开口部412的开口相整合。该呈大致四边形轮廓形状的轮毂610的外形尺寸设定得比上述间隔盘410的开口部412的尺寸略小，并且轮毂610可以嵌入上述隔离盘410的开口部412。
49.由于隔离盘410(制动盘400)与轮毂610是这样的关系，所以制动盘400在旋转方向上被轮毂610约束，从而与轮毂610(旋转轴700)一体旋转。另一方面，在推力方向，制动盘400能够沿着中心轴线ax滑动。
50.(4)固定盘500
51.固定盘500以同轴状态对置配置在制动盘400的一侧。固定盘500呈中央开口的大致环状，在开口部512处避开轴700、轮毂610等而不与它们干涉。
52.在固定盘500的配置有制动盘400的一侧具有与制动盘400抵接的摩擦面(省略图
示)。在固定盘500上以120
°
的间隔设置有三个埋头孔510，螺栓630能够从设置有固定盘500的摩擦面的一侧的相反侧插入该埋头孔510。
53.螺栓630贯通圆筒状的轴环640的内孔642后与设置在定子100(外周侧的第二磁轭120)上的螺纹孔124螺合，通过这样，固定盘500在保持由轴环640的高度规定的间隔的同时，相对于定子100固定。
54.(5)电枢300
55.电枢300以同轴状态与制动盘400的另外一侧相对配置。电枢300由软磁性体构成。电枢300呈中央开口的大致环状，在开口部312处避开轴700、轮毂610等而不与它们干涉。
56.在电枢300的配置有制动盘400的一侧具有与制动盘400抵接的摩擦面(省略图示)。与设有该摩擦面的面相反侧的面具有与后述的定子100的磁轭(110、120)抵接的抵接面、以及用于承接后述的螺旋弹簧200的施力的面等。
57.另外，在电枢300的外周缘，在与上述轴环640对应的位置设有切口320。轴环640松弛地卡合在所述切口320中，当电枢300因螺旋弹簧200的作用力和定子100的吸引力而移动时(详细情况后述)，电枢300经由切口320被轴环640引导，并能够沿着中心轴线ax朝推力方向滑动。(6)螺旋弹簧200(施力构件)
58.作为施力构件的螺旋弹簧200落入设置在后述的定子100的第二磁轭120上的圆形凹状的弹簧孔125中，其一端与作为弹簧孔125的底部的弹簧壁125a抵接而被限制，另一端从弹簧孔125向电枢300方向沿中心轴线ax突出后与电驱300抵接(参照图2)。
59.随着电枢300的移动，螺旋弹簧200的另一端侧也能够沿着中心轴线ax向配置有电枢300的一侧伸缩。
60.作为施力构件的螺旋弹簧200将电枢300向配置有制动盘400的方向推压。在本说明书中，将在配置制动盘400的方向上推压电枢300称为“施力”，将该推压的力称为“作用力fsp或弹簧力fsp”。
61.在本实施方式中，使用螺旋弹簧200作为施力构件进行了说明，但是不限于此。例如，也可以通过板簧、适当的致动器等实现施力构件。
62.(7)定子100
63.定子100相对于电枢300配置在配置有制动盘400的一侧的相反侧，能够产生将“电枢300向离开制动盘的方向”吸引的磁力。在本说明书中将吸引电枢300的力称为“吸引力fsc”。如图2所示，定子100大致具有线圈150以及包含第一磁轭110、永久磁铁130及第二磁轭120的定子磁路构件105。
64.(7-1)线圈150通过经由导线(省略图示)从外部提供规定大小的期望方向的电流并通电，来对定子磁路构件105、电枢300等构成磁路(详细情况后述)的构件进行励磁。可以通过使用线架140沿着线架140的轨道围绕中心轴线ax缠绕电线来获得线圈150。线架140由绝缘材料构成。
65.(7-2)定子磁路构件105从以包含中心轴线ax的平面切割后的截面观看时(图2那样的状态)，呈包围线圈150的大致u字形，该u字形的一端侧的一端面112和另一端侧的另一端面122面向电枢300配置。定子磁路构件105的各要素从上述u字形的一端(接近旋转轴的一侧)到另一端(远离旋转轴的一侧)按照第一磁轭110(内周磁轭)、永久磁铁130、第二磁轭120(外周磁轭)的顺序配置。
66.永久磁铁130优选配置在接近旋转轴700的中心轴线ax的上述u字形的一端侧且靠近一端面的位置。
67.定子磁路构件105截面形状为“大致u字形”是因为，一端侧的一端面112和另一端侧的另一端面122面向电枢300，且连接一端面112和另一端面122之间的构件没有特别的气隙而闭合连接，从这点来说，“大致c字形”和“大致
く
字形”也包含在“大致u字形”的范畴内。另外，这里的“定子磁路构件105”一般是指构成磁路(详细情况后述)的构件，是除了磁轭以外还包括永久磁铁的概念。第一磁轭110及第二磁轭120由软磁性体构成。
68.(7-3)虽然定子磁路构件105的截面形状如上所述，但从整体上来看，呈中央开口的大致环形状或大致圆筒形状(参照图2和图1(b))。在定子磁路构件105的开口部102中埋入有滚珠轴承(省略图示)，滚珠轴承的外圈固定在定子磁路构件一侧，内圈则固定在轴700上。
69.(7-4)第二磁轭120也同样整体呈中央开口的大致环形状或大致圆筒形状，并形成有向电枢300侧开口的圆环状的凹槽121。用于形成圆环形凹槽121的第二磁轭120的靠外周(靠rd方向)的壁构成定子磁路构件105的“另一端”，该另一端的面向电枢300的面构成定子磁路构件105的“另一端面122”。另一端面122为与电枢300抵接面。另一端面122的宽度设定得比另一端面122以外的第二磁轭120的宽度(靠近外周的壁的宽度)更小(窄)。
70.线圈150与线架140一起容纳在圆环状的凹槽121中。
71.形成圆环状的凹槽121的靠中央(-rd方向)的壁比靠外周(靠rd方向)的壁低一阶，在该靠中央的较低的层上层叠有环状的永久磁铁130，并且在其上，以与第二磁轭120一起夹着永久磁铁130的方式层叠有环状的第一磁轭110。
72.在第二磁轭120上形成有圆形凹状的弹簧孔125。另外，在第二磁轭120上形成有能够与螺栓630组合螺合的螺纹孔124。
73.永久磁铁130呈稍微扁平的环状，例如可以采用以一面为n极、另一面为s极的方式进行磁化的永久磁铁。
74.永久磁铁130被配置为将所具有的正磁极(n极)和负磁极(s极)相互连接的磁轴与第一磁轭110、永久磁铁130及第二磁轭120层叠的方向(在图2中为左右方向)一致。在本实施例中，以在配置固定盘500的一侧(图2右侧的层叠有第一磁轭110的一侧)出现正磁极(n极)，在与此相反的一侧(图2左侧的层叠有第二磁轭120的一侧)出现负磁极(s极)的方式配置永久磁铁130。另外，只要与后述的线圈150的通电的控制相整合，正磁极和负磁极的配置也可以与上述配置相反。
75.第一磁轭110整体呈中央开口的大致环状，在面向电枢300的一侧，靠近中央的部分比靠近外周的边缘低一级，为大致杯状。该靠外周的边缘部分构成定子磁路构件105的“一端”，其端面为定子磁路构件105的“一端面112”。一端面112成为与电枢300抵接的面。
76.一端面112的宽度w2设定得比包括一端面112在内的第一磁轭110的整体宽度(在该例子中与永久磁铁130的宽度w1实质上相同)更小(窄)。此外，在从以包含中心轴线ax的平面剖切电磁制动装置1的面观看时，在将与中心轴线ax垂直的方向的永久磁铁130的宽度设为w1、将与中心轴线ax垂直的方向的第一磁轭110的一端面112或第二磁轭120的另一端面122的宽度设为w2时，满足w2＜w1。更优选为满足w2＜(w1/2)。
77.2.实施方式涉及的电磁制动装置1的功能
78.接着，参照图3～4依次说明电磁制动装置1的功能。
79.图3是用于说明实施方式涉及的电磁制动装置1的功能的图。其中，图3(a)、图3(c)、图3(e)及图3(g)是分别与第一阶段(phase)～第四阶段对应主要部分放大截面图。另外，由于示意性地表示了本图的各构成要素，所以尺寸、比率等与图1和图2的各构成要素不同。图3(b)、图3(d)、图3(f)及图3(h)是展示与第一阶段～第四阶段分别对应的、与电磁制动装置1等效的磁路图。
80.(1)与电磁制动装置1等效磁路
81.首先，在说明电磁制动装置1的功能前，首先对等效于电磁制动装置1的磁路进行说明。
82.电磁制动装置1由于采用了如上所述的结构，因此构成了一个封闭的“磁路”。
[0083]“磁路”是一个以永久磁铁130、线圈150为磁动势源，由永久磁铁130的n极、第一磁轭110、一端面112～电枢300间的气隙ag、电枢300、电枢300～另一端面122间的气隙ag、第二磁轭120、永久磁铁130的s极为路径形成的回路。磁极的方向是假设上述例示的永久磁铁的磁极配置的情况。
[0084]
这里，将永久磁铁130的磁动势为fmg，线圈的磁动势设为fc，将用于构成磁路的路径的磁阻中的第一磁轭110、电枢300及第二磁轭120产生的磁阻(即与电枢300与定子磁路构件105的一端面112及另一端面122抵接的状态下的总电阻相同)设为rcon，将电枢300离开定子100而产生了哪怕是一点气隙ag时的该气隙ag部分的磁阻设为rag，将通过磁路的磁通设为φ《参照图2及后述的图3》。
[0085]
在本实施方式中，将fmg设为固定，并且设为fc根据流过线圈的电流的大小而变化，将rcon设为固定，并且设为rag根据气隙ag的大小而变化，并且设为φ(附加与阶段编号对应的下标)根据状态而变化。
[0086]
(1-1)第一阶段磁路
[0087]
如图3(a)所示，在电枢300完全被定子100吸引时，旋转轴自由旋转。该状态称为“自由旋转状态”。在自由旋转状态下不在线圈150中流过电流时的等效磁路如图3(b)所示，磁动势仅为永久磁铁130的fmg(以永久磁铁为磁动势源的磁路)。由于气隙ag为0(零)，因此rag也为0(零)，磁阻整体仅为rcon。此时的磁通为φ1。
[0088]
(1-2)第二阶段磁路
[0089]
如图3(c)所示，在第一阶段的自由旋转状态下，当在线圈150中流过规定定大小的第一方向(从纸面表面向纸面背面的方向)的电流时，电枢300开始向制动盘400一侧(箭头b)移动。等价于该状态的磁路如图3(d)所示。该电路中的磁动势是由永久磁铁130产生的fmg和在减少永久磁铁的磁动势fmg的方向上的线圈150产生的磁动势fc，即将它们合成后的整体磁动势为fmg-fc(以永久磁铁和线圈为磁动势源的磁路)。由于气隙ag的产生，rag也从0(零)的状态变成有值的状态，并且总的磁阻变为rcon+rag。此时的磁通为φ2。此时的磁通φ2的值小于磁通φ1的值。因此，吸引力fsc变为比第一阶段弱的方向。一般来说，众所周知，在磁路中，气隙越大，作用于电枢的吸引力也越小。这是因为如果气隙较大，则磁路整体磁阻变大，随之通过气隙ag附近的磁通变小，吸引力减弱的缘故。
[0090]
(1-3)第三阶段磁路
[0091]
如图3(e)所示，当电枢300推压制动盘400，制动盘400在电枢300与固定盘500之间
被完全抵接并夹持时，旋转轴的旋转被制动。该状态称为“旋转制动状态”。在旋转制动状态线圈150中不流过电流时的等效磁路如图3(f)所示，磁动势仅为永久磁铁130的fmg(以永久磁铁为磁动势源的磁路)。对应于气隙ag的磁阻rag对应于气隙的最大值agmax的值，总体的磁阻为rcon+rag(ag＝agmax)。此时的磁通为φ3。一般为φ3≤φ2≤φ1。
[0092]
(1-4)第四阶段磁路
[0093]
如图3(g)所示，在第三阶段的旋转制动状态下，当在线圈150中向与第一方向相反的第二方向(从纸面背面向纸面表面的方向)流通规定大小的电流时，电枢300开始向定子100侧(箭头c)移动。等价于该状态的磁路如图3(h)所示。该电路中的磁动势是永久磁铁130的fmg和对永久磁铁的磁动势fmg施力的方向的线圈150的磁动势fc，将它们合成后的整体磁动势为fmg+fc(以永久磁铁和线圈为磁动势源的磁路)。虽然气隙ag在减少，但依然存在，因此rag也处于有值的状态，整体的磁阻为rcon+rag。此时的磁通为φ4。此时的磁通φ4的值大于磁通φ3的值。因此，吸引力fsc成为比第三阶段更强的方向。这是因为，与第二阶段时相反，气隙变小时，磁路整体的磁阻变小，伴随于此，通过气隙ag附近的磁通变大，吸引力增强。
[0094]
(2)电磁制动装置1的各参数
[0095]
从电枢300附近结构可知(参照图2和图3)，电枢300的动作状态取决于螺旋弹簧200的“弹簧力fsp”与由磁路产生的磁通φ(严格来说是通过电枢300～定子磁路构件105的一端面112以及/或另一端面122之间的磁通φ)的合成。
[0096]
关于弹簧的强度(弹簧常数、弹簧的配置位置(弹簧的收缩量)、永久磁铁的磁动势、线圈的磁动势、磁轭的磁导率、气隙的最大值agmax等“参数”，只要能发挥本发明的作用效果即可，可以适当进行设定，在本实施方式中，例如为了产生图4所示的弹力fsp、吸引力fsc(详细情况在后述)，设定了它们的“参数”从而构成电磁制动装置1。
[0097]
(3)弹簧力fsp与吸引力fsc的关系以及电枢300的动作
[0098]
图4是以通过定子100吸引电枢300的力(吸引力fsc)以及通过施力构件200对电枢300施加的力(弹簧力fsp)为纵轴，以电枢300的位置为横轴来表示它们之间的关系的图表。在纵轴正区域中，符号d所示的双点划线是为了在无符号的状态下比较弹簧力fsp的大小和吸引力fsc的大小而示出的“弹簧力的绝对值|fsp|”的曲线。图中的箭头表示阶段的转移方向。虽然在图表中作为横轴电枢300的位置也可以说是磁轭(第一磁轭110、第二磁轭120)与电枢300间的间隔，但具体而言，相当于电枢300的定子100一侧的面与定子磁路部件105的一端面112和/或另外一端面122间的气隙ag。
[0099]
下面，参照图4(也同时参照图3)继续说明电磁制动装置1中的弹簧力fsp与吸引力fsc的关系以及电枢300的动作。
[0100]
(3-1)第一阶段(自由旋转状态的自我保持)
[0101]
第一阶段是自我保持自由旋转状态的阶段。
[0102]
在曲线图中，当电磁制动装置1处于第一阶段时(ag＝0时)，吸引力取得的坐标(0、fsc1)位于曲线d所示的弹簧力的绝对值的坐标的上方δf1。换言之，在旋转轴700自由旋转的自由旋转状态下，通过以永久磁铁130为磁动势源的磁路吸引电枢300的力(吸引力)fsc1的大小超过通过施力构件200对电枢300施加的力(弹力或作用力)fsc1的大小。
[0103]
在第一阶段，关闭了对线圈150的通电。在第一阶段的磁路中，磁动势源只有永久
磁铁130，这样的话吸引力fsc似乎无法充分发挥。不过，通常来说所如果充分利用吸引力根据电枢的位置而变化(一般来说，气隙ag越小，磁阻rag也越小，作用于电枢的吸引力越大)这一常理来将参数设定为最佳，则能够仅凭借永久磁铁130的吸引力fsc就能超过弹力fsp。
[0104]
像这样，电磁制动装置1被构成为：在第一阶段，在断开对线圈150的通电的同时(参照图3(a)和图3(b))，吸引力fsc始终胜过弹簧力fsp，从而电枢300始终被吸引在定子100一侧，并且保持电枢300与定子磁路构件105的一端面112与另一端面122抵接的状态。
[0105]
(3-2)第二阶段(从自由旋转状态向旋转制动状态转移)
[0106]
第二阶段是从第一阶段(自由旋转状态)转移至第三阶段(旋转制动状态)的过程。
[0107]
在第一阶段的状态下，当在线圈150中流过规定大小的第一方向“参照图3(c)”电流时，如上所述，由线圈150产生减少永久磁铁的磁动势fmg的方向上的磁动势fc，合成后的整体磁动势为fmg-fc，其结果为吸引力fsc减弱。
[0108]
当从第一阶段转移至第二阶段时，根据上述原理，吸引力减弱，第一阶段的吸引力所取的坐标为(0，fsc1)暂时转移至(0，fsc2)。此时，如图表所示，由于弹簧力的绝对值|fsp1|胜过吸引力fsc2，因此电枢300远离定子100(气隙ag也随之增加)。如上所述，由于吸引力根据电枢的位置而变化，因此吸引力fsc随着电枢300的移动(随着ag的变化)沿图表中的曲线e变化。另一方面，弹簧力fsp根据弹簧的压缩量而变化，因此弹簧力fsp也随着电枢300的移动而沿着图表的直线h变化。当气隙扩展到处于旋转制动状态且电枢300无法进一步移动的位置时，吸引力fsc的坐标变为(agmax、fsc3)。在此期间，吸引力fsc(曲线e)总是弱于弹簧力的弹簧力的绝对值(曲线d)。
[0109]
也就是说，在从自由旋转状态向旋转轴700的旋转被制动的旋转制动状态转移时(第二阶段)，以永久磁铁130和线圈150为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小(吸引力fsc)弱于作用力(弹簧力fsp)的大小。
[0110]
换言之，在电磁制动装置1中，当处于自由旋转状态下在线圈150中流过规定大小的第一方向的电流时，电枢300向制动盘400侧移动并与制动盘400抵接，从而转移至旋转轴700的旋转被制动的“旋转制动状态”。
[0111]
(3-3)第三阶段(旋转制动状态的自我保持)
[0112]
第三阶段是保持旋转制动状态的阶段。
[0113]
在曲线图中，当电磁制动装置1处于第三阶段时(ag＝agmax时)，吸引力取得的坐标(agmax、fsc4)比曲线d所示的弹簧力的绝对值的坐标靠下δf2。换言之，在旋转制动状态下，通过以永久磁铁130为磁动势源的磁路吸引电枢300的力(吸引力)fsc4的大小弱于作用力(弹簧力)fsp2的大小。
[0114]
像这样，电磁制动装置1被构成为在第三阶段，虽然断开对线圈150的通电，但是(参照图3(e)和图3(f))，弹簧力fsp总是胜过吸引力fsc，并保持制动盘400在电驱300与固定盘500之间抵接并夹持的状态。(3-4)第四阶段(从旋转制动状态向自由旋转状态的转移)
[0115]
第四阶段是从第三阶段(旋转制动状态)转移到第一阶段(自由旋转状态)的阶段。
[0116]
在第三阶段的状态下，当在线圈150中沿与第一方向相反的第二方向“参照图3(c)”流过规定大小的电流时，如上所述，由向永久磁铁的磁动势fmg助力的方向上的线圈150产生磁动势fc，合成后的整体磁动势为fmg+fc。其结果为吸引力fsc得到增强。
[0117]
当从第三阶段转换至第四阶段时，根据上述原理，吸引力增强，第一阶段的吸引力
取得的坐标暂时移至(agmax，fsc4)。此时，如图表所示，这次吸引力fsc5胜过弹簧力的绝对值|fsp2|，因此电枢300接近定子100(气隙ag也随之减少)。如上所述，由于吸引力根据电枢的位置而变化，因此吸引力fsc随着电枢300的移动(随着ag的变化)沿着图表的曲线g变化。另一方面，弹簧力fsp根据弹簧的压缩量而变化，因此弹簧力fsp也随着电枢300的移动而沿着图表的直线h变化。并且，当气隙消失到电枢300完全与定子100抵接而无法进一步移动的位置时，吸引力fsc所取的坐标为(0、fsc6)。在此期间，吸引力fsc(曲线g)总是超过弹簧力的弹簧力的绝对值(曲线d)。
[0118]
也就是说，从旋转制动状态向旋转轴700的旋转被制动的自由旋转状态(第四阶段)转移时，以永久磁铁130和线圈150为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小(吸引力fsc)超过作用力(弹簧力)fsp的大小。
[0119]
换句话说，在电磁制动装置1中，在旋转制动状态下，当在线圈150中沿与第一方向相反的方向的第二方向流过规定大小的电流时，电枢300向定子100侧移动，从而转换为制动盘400从与电枢300和固定盘400的抵接中释放的“自由旋转状态”。
[0120]
(3-5)另外，电磁制动装置1以使δf2》δf1的方式设定有永久磁铁130的磁动势、以及施力构件200的弹簧系数和该施力构件200的位移。这里的“设定有施力构件200的位移”例如可以说设定了螺旋弹簧200的收缩的大小。具体地说，就是适当地设定了弹簧孔125的深度、agmax的尺寸。
[0121]
将在自由旋转状态(第一阶段)下，以永久磁铁130为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小|fsc1|与施力构件200对电枢300施加的力的大小|fsp1|之间的差设为δf1，将旋转制动状态(第三阶段)下，以永久磁铁130为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小|fsc4|与施力构件200对电枢300施力的力的大小|fsp2|之间的的差设为δf2(参照图4)。
[0122]
(3-6)从图4可知，与弹力fsp曲线h(0、fsp1)～(agmax、fsp2)的倾斜度相比，吸引力fsc的曲线e(0、fsc2)～(agmax、fsc3)或曲线g(agmax、fsc5)～(0、fsc6)的倾斜度更大。即，在电磁制动装置1中，相对于电枢200的位移(横轴)，以定子100的吸引力fsc的变化率高于施力构件200的作用力fsp的变化率的方式来设定参数。
[0123]
根据以上说明可以理解，在实施方式的电磁制动装置1中，施加于电枢300的力大致分为施力构件200的作用力(弹簧力fsp)和以定子100为中心的磁路的吸引力(fsc)这两种。关于吸引力(fsc)，能够产生以永久磁铁130为磁动势源的吸引力和以线圈150为磁动势源的吸引力。
[0124]
一方面，来自永久磁铁130的磁动势fmg作为固定偏置产生(来自永久磁铁130的吸引力在某种程度上一定会产生)。
[0125]
另一方面，关于来自线圈150的磁动势fc，通过适当控制对线圈的通电(对线圈150的通电/不通电(断开)，在通电的情况下控制第一方向/第二方向这样的使电流流动的方向、电流的大小等)，从而能够人为地该磁动势fc的发生。
[0126]
通过这样，本实施方式中的电磁制动装置1能够在充分利用磁阻rag根据电枢300的位置(根据气隙ag的大小)而变化的同时，仅利用永久磁铁130的吸引力就超过弹簧力fsp而进行自我保持，在“自由旋转状态”和“旋转制动状态”之间的转换时，通过改变流过线圈150的电流的方向来增强(重加)/减弱吸引力fsc，从而能够使其强于/弱于作用力fsp。
[0127]
3.实施方式涉及的电磁制动装置1的效果
[0128]
(1)实施方式的电磁制动装置1具备将电枢300向配置有制动盘400的方向推压的施力构件200，由于为如上所述的结构，因此在旋转制动状态下有助于施力构件200的作用力进行制动。因此，与仅依靠永久磁铁的磁动势来使电枢移动来进行制动的以往的的自我保持型的电磁制动装置相比(参照专利文献4)，能够稳定地发挥更强的制动力。
[0129]
在电磁制动装置1中，作为定子磁路构件105，除了磁轭(第一磁轭110、第二磁轭120)以外还包括永久磁铁130。通过以该永久磁铁130为磁动势源的磁路，在自由旋转状态下，即使关闭对线圈150的通电，也能够保持电枢300与定子磁路构件105的一端面112以及另一端面122抵接的状态。
[0130]
本发明的电磁制动装置不需要像以往的无励磁动作型的电磁制动装置(参照专利文献1～3)那样在自由旋转状态下总是使电流持续流过线圈，因此是一种比以往省电的电磁制动装置。
[0131]
根据以上所述，实施方式的电磁制动装置1能够在稳定地发挥强制动力的同时实现省电节能。
[0132]
(2)在实施方式的电磁制动装置1中，具有上述施力构件200，并且在定子100中除了线圈150以外，还包括永久磁铁130作为定子磁路构件105的构成要素。此时，在旋转状态下，以永久磁铁130为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小超过通过施力构件200对电枢300施加的力的大小，而在旋转制动状态下，以永久磁铁130为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小弱于作用力的大小。
[0133]
因此，能够在在线圈150不流动电流的情况下保持自由旋转状态和旋转制动状态，是一种省电的电磁制动装置。
[0134]
另外，在旋转制动状态下，主要由施力构件200施加的作用力来帮助实施制动。因此，与仅依靠永久磁铁的磁动势来使电枢移动来进行制动的以往的的自我保持型的电磁制动装置相比(参照专利文献4)，能够稳定地发挥更强的制动力。
[0135]
此外，实施方式的电磁制动装置1在从自由旋转状态向旋转制动状态转换时，以永久磁铁130及线圈150为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小弱于作用力的大小，在从旋转制动状态向旋转制动状态转移时，以永久磁铁130和线圈150为磁动势源的磁路吸引电枢300的力的大小则强于作用力的大小。
[0136]
因此，能够将线圈的磁动势像杠杆一样，使电枢向制动盘侧移动或向定子侧移动，能够在自由旋转状态和旋转制动状态之间任意地来回移动。
[0137]
如上所述，本实施方式的电磁制动装置1在稳定地发挥强制动力的同时，实现省电。
[0138]
(3)永久磁铁130配置在靠近旋转轴700的中心轴线ax的u字形的一端侧(第一磁轭110的一侧)，且靠近一端面112的位置。
[0139]
这样，通过将作为磁力源的永久磁铁130配置在接近中心轴线ax的位置，能够在更接近旋转轴700的位置产生强吸引力，从而获得更稳定的制动。另外，通过将永久磁铁130配置在靠近一端面112的位置，能够从接近与电枢300抵接的面(一端面112)的位置产生较大的磁通，从而能够有效地吸引电枢。
[0140]
(4)当将与中心轴线ax垂直的方向的永久磁铁130的宽度设为w1、将与中心轴线ax垂直的方向的第一磁轭110的一端面112或第二磁轭120的另一端面122的宽度设为w2时，满
足w2＜w1。因此，由于磁通传递到电枢300侧的面的一端面112或另一端面122的宽度w2窄于作为磁动势源的永久磁铁130的宽度w1，因此能够以窄的宽度引导磁通φ并提高磁通密度，从而能够高效地吸引电枢。另外，通过使w2＜(w1/2)，还能够进一步提高上述效果。
[0141]
(5)当设|fsc1|与|fsp1|之差为δf1，设|fsc4|与|fsp2|之差为δf2时，永久磁铁130的磁动势、以及施力构件200的弹簧系数满足δf2＞δf1。换言之，与在自由旋转状态下电枢抵接第一磁轭和/或第二磁轭的力δf1相比，在旋转制动状态下电枢抵接制动盘的力δf2被设定得更大。因此，实施方式涉及的电磁制动装置1能够稳定地发挥更强的制动力。
[0142]
(6)制动盘400具有间隔盘410和以隔着该间隔盘410的方式配置在间隔盘410的两面的刹车片420。
[0143]
也可以在制动盘400中省略刹车片420，仅用间隔盘410构成制动盘400，但在这种情况下，在制动盘400～电枢300之间以及制动盘400～固定盘500之间的接触均为金属之间的相互接触。因此，当为了对旋转进行制动而使电枢300碰撞制动盘400时，摩擦面有时会不规则地被磨削，随之摩擦的状态容易变动，从而无法获得稳定的摩擦。相对于此，如本发明实施方式所示，如果在间隔盘410的两面配置刹车片420，则能够在不产生上述不良情况的情况下获得稳定的摩擦。
[0144]
以上，根据上述实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施方式。在不脱离构思的范围内能够以多种方式实施，例如能够进行以下变形。
[0145]
(1)上述实施方式中记载的构成要素的数量、材质、形状、位置、大小等是示例性的，可以在不损害本发明效果的范围内进行变更。
[0146]
(2)上述实施方式所的例子中，说明了永久磁铁130配置在旋转轴700的接近中心轴线ax的u字形的一端侧且靠近一端面112的位置。但本发明不限于此。例如，如图5所示，永磁体130’也可以布置在远离旋转轴(未示出)的中心轴线ax的u形的另一端侧，并且位于靠近另一端面的位置。另外，图5是变形例所涉及电磁制动装置2的主要部分放大剖视图，其与图3(a)相对应。
[0147]
【符号说明】
[0148]
1、2、900
…
电磁制动装置；100
…
定子；102
…
(定子的)开口部；105、960
…
定子磁路构件；110
…
第一磁轭(内周磁轭)；112
…
(u字形的一端侧的)一端面；120
…
第二磁轭(外周磁轭)；121
…
凹槽；122
…
(u字形的另一端侧的)另一端面；124
…
螺纹孔；125
…
弹簧孔；125a
…
弹簧的壁；130、130'、933
…
永久磁铁；140
…
线架；150
…
线圈；200
…
施力构件(螺旋弹簧)；300、930
…
电枢；312
…
(电枢的)开口部；320
…
切口；400
…
制动盘；410
…
间隔盘、412
…
(刹车盘的)开口部；420
…
刹车片；500
…
固定盘；510
…
埋头孔；512
…
(固定盘的)开口部；610、916
…
轮毂；612
…
(轮毂的)开口部；630
…
螺栓；640
…
轴环；642
…
内孔；700
…
旋转轴(轴)；913
…
摩擦件；931
…
第一凸缘部；931a
…
制动器抵接面；932
…
第二凸缘部；932b
…
(另一侧的)面；961
…
(定子磁路构件的)一端；962
…
(定子磁路构件的)另一端。