電磁ブレーキ

電磁ブレーキまたはEM ブレーキは、電磁力を使用して機械的抵抗 (摩擦) を適用し、車両を減速または停止させるために使用されます。元々は電気機械ブレーキと呼ばれていましたが、長年にわたってその名前は「電磁ブレーキ」に変わりました。これは、現代の電気機械ブレーキとは通常関係のない作動方法を指します。20 世紀半ばに特に電車や路面電車で普及して以来、用途やブレーキ設計の多様性は劇的に増加しましたが、基本的な操作は同じままです。

電磁ブレーキと渦電流ブレーキはどちらも電磁力を利用しますが、電磁ブレーキは最終的には摩擦に依存するのに対し、渦電流ブレーキは磁力を直接利用します。

機関車では、機械的なリンク機構がトルクを電磁ブレーキ部品に伝達します。

路面電車や列車では、磁力によってブレーキ要素がレールに押し付けられる電磁軌道ブレーキが使用されています。これは、ブレーキ要素がレールに機械的に押し付けられる 機械式軌道ブレーキとは区別されます。

産業用およびロボット用の電気モーターにも電磁ブレーキが採用されています。

最近の設計革新により、航空機への電磁ブレーキの応用が進んでいます。^[1]この用途では、モーターと発電機を組み合わせたものが、まず着陸前にタイヤを加速するためのモーターとして使用され、タイヤの摩耗を軽減し、次に発電機として回生ブレーキを提供します。^[1]

摩擦板ブレーキは、単一のプレート摩擦面を使用してクラッチの入力メンバーと出力メンバーを噛み合わせます。片面電磁ブレーキは、すべての動力ブレーキ アプリケーションの約 80% を占めています。

パワーオフ ブレーキは、電力が誤って失われた場合や意図的に切断された場合に、負荷を停止または保持します。過去には、一部の企業がこれを「フェイルセーフ」ブレーキと呼んでいました。これらのブレーキは通常、電気モーター上またはその近くで使用されます。一般的な用途には、ロボット工学、Z 軸ボール スクリューの保持ブレーキ、サーボ モーター ブレーキなどがあります。ブレーキは複数の電圧で使用でき、標準バックラッシュ ハブまたはゼロ バックラッシュ ハブのいずれかを使用できます。複数のディスクを使用して、ブレーキ直径を大きくせずにブレーキ トルクを増やすこともできます。保持ブレーキには主に 2 つのタイプがあります。1 つ目はスプリング適用ブレーキです。2 つ目は永久磁石ブレーキです。

スプリングタイプ- ブレーキに電気が供給されていないとき、スプリングが圧力プレートに押し付けられ、内側の圧力プレートと外側のカバープレートの間の摩擦ディスクが圧迫されます。この摩擦​​クランプ力は、シャフトに取り付けられたハブに伝達されます。

永久磁石型– 永久磁石保持ブレーキは、標準的な電力印加電磁ブレーキと非常によく似ています。スプリングを介して摩擦ディスクを圧迫する代わりに、永久磁石を使用して片面アーマチュアを引き付けます。ブレーキが作動すると、永久磁石が磁束線を作成し、アーマチュアをブレーキハウジングに引き付けます。ブレーキを解除するには、コイルに電力を印加して、永久磁石の磁束を打ち消す交番磁場を設定します。

両方のパワーオフブレーキは、電力が供給されていないときに作動していると見なされます。通常、電力が失われた場合や機械回路で電力が利用できない場合に、単独で保持または停止する必要があります。永久磁石ブレーキは、そのサイズの割にトルクが非常に大きいですが、永久磁場を相殺するために定電流制御も必要です。スプリング適用ブレーキは定電流制御を必要とせず、単純な整流器を使用できますが、直径が大きいか、トルクを増やすために積層摩擦ディスクが必要になります。

磁性粒子ブレーキは、幅広い動作トルク範囲が利用できるため、他の電気機械式ブレーキとは設計が異なります。電気機械式ブレーキと同様に、トルクと電圧の関係はほぼ直線的ですが、磁性粒子ブレーキでは、トルクを非常に正確に制御できます (ユニットの動作 RPM 範囲内)。このため、これらのユニットは、ワイヤ巻き取り、ホイル、フィルム、テープ張力制御などの張力制御アプリケーションに最適です。応答が速いため、磁気カード リーダー、仕分け機、ラベル付け装置などの高サイクル アプリケーションにも使用できます。

磁性粒子 (鉄粉に非常に類似) は粉末キャビティ内にあります。コイルに電気が流されると、結果として生じる磁束が粒子を結合させようとします。これは磁性粒子のスラッシュに似ています。電流が増加すると、粒子の結合はより強くなります。ブレーキ ローターはこれらの結合した粒子を通過します。ハウジングの出力は、マシンの一部にしっかりと取り付けられています。粒子が結合し始めると、ローターに抵抗力が生じ、出力シャフトが減速し、最終的に停止します。

電気ヒステリシス ユニットのトルク範囲は非常に広くなっています。これらのユニットはリモート制御できるため、さまざまなトルクが必要なテスト スタンド アプリケーションに最適です。ドラッグ トルクが最小限であるため、これらのユニットはヒステリシス製品の中で最も広いトルク範囲を提供します。電源付きヒステリシス ユニットを使用するほとんどのアプリケーションは、テスト スタンド要件です。

電気が磁界に印加されると、内部磁束が発生します。この磁束は、磁界を通過するヒステリシスディスク（アルニコ合金^[2]で作られる場合があります）に伝達されます。ヒステリシスディスクはブレーキシャフトに取り付けられています。ヒステリシスディスクの磁気抵抗により、出力シャフトの一定の抵抗、または最終的な停止が可能になります。

ブレーキから電気が除去されると、ヒステリシス ディスクは自由に回転し、どちらのメンバー間でも相対的な力は伝達されません。したがって、入力と出力の間に見られる唯一のトルクはベアリングの抵抗です。

複数のディスク ブレーキを使用することで、狭いスペースで極めて高いトルクを実現できます。これらのブレーキはウェットでもドライでも使用できるため、マルチスピード ギア ボックス アプリケーション、工作機械アプリケーション、またはオフロード機器での使用に最適です。

電気機械式ディスク ブレーキは電気的な作動によって動作しますが、トルクは機械的に伝達されます。電磁石のコイルに電気が流されると、磁束がアーマチュアをブレーキの面に引き寄せます。その際、内側と外側の摩擦ディスクが一緒に圧迫されます。ハブは通常、回転するシャフトに取り付けられます。ブレーキ ハウジングは機械フレームにしっかりと取り付けられています。ディスクが圧迫されると、トルクがハブから機械フレームに伝達され、シャフトが停止して保持されます。

ブレーキから電気が除去されると、アーマチュアはシャフトとともに自由に回転します。スプリングが摩擦ディスクとアーマチュアを互いに離します。ブレーキ面は接触せず、抵抗は最小限に抑えられます。

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