JP2002051533A - 渦電流式減速装置 - Google Patents
渦電流式減速装置Info
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Abstract
され、ロータ8の周方向に沿って互いに逆向きの磁極と
なるよう所要角度旋回可能な支持リング4に一定間隔を
存して配置した永久磁石6群と、永久磁石6群とロータ
8との間に、各永久磁石6と基本的に同じ角度位置に介
設したスイッチ板7群と、各スイッチ板7の間に介設し
た支持体3部分を備えた単列旋回方式の渦電流式減速装
置である。スイッチ板7の厚みをT、幅をW、周方向に
隣合うスイッチ板7における近接する内周面側端部間の
回転軸中心からの角度をδθ、極間の回転中心からの角
度をθとした場合、前記幅Wと、厚みTと、角度δθ、
θの関係(δθ/θ)×W/Tを0.75〜1.5とす
る。 【効果】 制動ON時の制動力を損なわずに、制動OF
F時の引きずりトルクを大幅に減少させ、非制動時の動
力損失を抑制する。
Description
てバスやトラック等の大型自動車に取付けられる渦電流
式減速装置に関するものである。
は、長い降坂時等において、安定した減速を行い、フッ
トブレーキの使用回数を減少させて、ライニングの異常
摩耗やフェード現象を防止すると共に、制動停止距離を
短縮することを目的として、主ブレーキであるフットブ
レーキや補助ブレーキである排気ブレーキの他に渦電流
式減速装置が取付けられるようになってきた。この渦電
流式減速装置には、磁石として、電磁石を使用するもの
と、永久磁石を使用するものがあるが、最近では、制動
時に通電を必要としない永久磁石を使用したものが多く
なってきている。
の一例である特開平1−298948号で提案されたも
のは、図6に示すように、回転軸1に軸受2を介して軸
支された非磁性体の支持体3に、ヨーク用の支持リング
4を、軸受5を介して回動自在に軸支し、この支持リン
グ4に複数の永久磁石6を互いに極性を逆向きにして周
設すると共に、これら永久磁石6群の外周面に対向する
ように、上記支持体3に互いに磁気的に絶縁した強磁性
体の複数のスイッチ板7を周設し、回転軸1に固着した
ロータ8の円筒部8aの内周面を、所定の間隙を存して
前記スイッチ板7に対向せしめ、上記支持リング4を支
持体3に対して所定角度回動可能に構成したものであ
る。なお、図6中の3aは支持体3の取付け部、8bは
冷却フィンを示す。
た単列旋回方式の渦電流式減速装置は、例えば特公平7
−118901号で提案されたような、図7に示す、回
転軸1に設けられたロータ8と、このロータ8に対向し
て固定側から支持され、その周方向に沿って所定間隔で
N極、S極が交互に配置された永久磁石11群を有する
固定支持リング12と、この固定支持リング12と同様
の永久磁石13群を有し、かつ、固定支持リング12に
対して回動自在な可動支持リング14と、上記ロータ8
と永久磁石11,13群との間に介設され、固定支持リ
ング12の各永久磁石11の上方から可動支持リング1
4の上方へ延出された強磁性体の複数のスイッチ板7
と、これらスイッチ板7間に介設された非磁性体の支持
体3を備えた二列旋回方式の渦電流式減速装置に比べ
て、制動OFF時における引きずりトルクが高いという
欠点を有するものの、反面、部品点数を大幅に減らすこ
とができるので、耐久信頼性が向上すると共に、低コス
ト化が図れ、また、永久磁石13の旋回角度が半分にな
るので、シリンダーの小型化や消費エアーの節減が図れ
るという長所がある。
た渦電流式減速装置では、図8(a)に示すように、永
久磁石6がスイッチ板7と重なり合うように支持リング
4を回動させると、支持リング4と、隣接する永久磁石
6及び隣接するスイッチ板7と、ロータ8の円筒部8a
で、矢印で示すように磁気回路が形成されて、いわゆる
制動ONの状態となり、前記した円筒部8aには永久磁
石6からの磁束が作用して渦電流が発生し、制動トルク
が発生する。
を回し、図8(b)に示すように、一つの永久磁石6が
隣接するスイッチ板7を跨いで半分ずつ重なり合った状
態となすと、支持リング4と、隣接する永久磁石6と、
一つのスイッチ板7で、矢印で示すように短絡的磁気回
路が形成されて、いわゆる制動OFFの状態となる。
流が流れず、制動トルクが発生しないのが理想である
が、現実には、図8(b)に破線で示す、永久磁石6上
でスイッチ板7に覆われない部分からの漏れ磁束がロー
タ8の円筒部8aに作用するため、円筒部8aに引きず
りトルクが発生するという問題が生じる。
するために、例えば特開平5−211761号、特開平
6−165477号、特開平6−189522号、特開
平6−86534号が提案されている。
9に示すように、制動OFF時にスイッチ板(7)に覆
われない部分となる永久磁石6の周方向中央部分に開口
部6aを設けたり(図9(a))、また、周方向中央両
側に切欠き6bを設ける(図9(b))ことで、スイッ
チ板(7)に覆われない部分の永久磁石面積を縮小し、
制動OFF時、スイッチ板(7)に覆われない部分から
の漏れ磁束を低減しようとしている。
10に示すように、制動OFF時にスイッチ板7に覆わ
れない部分となる永久磁石6の周方向中央部分に、極性
が逆の磁石9を設け、制動OFF時、永久磁石6と磁石
9とで短絡的磁気回路を形成させるようにしている。
11に示すように、制動OFF時にスイッチ板に覆われ
ない部分となる永久磁石6の周方向中央部分に凹部6c
を設けて、スイッチ板に覆われない部分の永久磁石体積
を縮小し、制動OFF時、スイッチ板に覆われない部分
からの漏れ磁束を低減しようとしている。
2に示すように、各永久磁石6の外周面の周方向両端側
に、スイッチ板7の方向に突出する強磁性体からなる磁
極材10を設けることで、制動OFF時、スイッチ板7
に覆われない部分からの漏れ磁束を低減しようとしてい
る。
た特開平5−211761号、特開平6−165477
号、特開平6−189522号で提案されたものは、い
ずれも、制動OFF時にスイッチ板に覆われない部分と
なる、永久磁石における周方向中央部分の磁力を弱める
ものであるから、制動OFF時の漏れ磁束は低減できる
ものの、同時に制動ON時の制動トルクも低下するとい
う問題がある。また、難加工材である永久磁石の形状を
複雑にすることにより、コスト高を招く。
たものでは、スイッチ板と永久磁石間の間隔が大きくな
るので、必然的に永久磁石とロータの円筒部との距離も
大きくなって、制動ON時にロータの円筒部に到達して
作用する磁束密度が低減する。特に、永久磁石の周方向
中央部で、スイッチ板との間に空隙が形成されるので、
永久磁石の周方向中央部から生じる磁束の減衰が大きく
なる結果、制動ON時の制動トルクが低下するという問
題がある。
なされたものであり、スイッチ板の厚さを制動トルクの
増大にあわせて厚くする必要がなく、制動ON時の制動
力を可及的に損なわないで、制動OFF時に、周方向に
隣接するスイッチ板間からロータの円筒部に漏れる磁束
を抑え、引きずりトルクを抑制することができる渦電流
式減速装置を提供することを目的としている。
ために、本発明の渦電流式減速装置は、スイッチ板の厚
みをT、幅をW、周方向に隣合うスイッチ板における近
接する内周面側端部間の回転軸中心からの角度をδθ、
極間の回転中心からの角度をθとした場合、前記幅W
と、厚みTと、角度δθ、θの関係(δθ/θ)×W/
Tが、高速車両用の渦電流式減速装置では0.75〜
1.5と、また、低中速車両用の渦電流式減速装置では
0.75〜2.25となすこととしている。そして、こ
のようにスイッチ板の厚み及び幅と、周方向に隣合うス
イッチ板における近接する内周面側端部間の回転軸中心
からの角度δθと極間の回転中心からの角度θの関係を
規定することで、制動ON時の制動力を可及的に損なわ
ないで、制動OFF時、車両に応じてロータの円筒部へ
の磁気漏れを効果的に低減することができる。
ば、渦電流式減速装置においては、スイッチ板の厚みT
と周方向に隣合うスイッチ板の内周面側間隔δの関係δ
/Tのみならず、磁気回路の構成要件よりスイッチ板の
幅Wも制動トルクや引きずりトルクに影響を与えること
が判明した。また、最近では、低中速走行用の車両や駆
動系がダイレクトドライブ系の車両にも渦電流式減速装
置が装着されるようになってきているが、これらの車両
と従来より渦電流式減速装置が装着されている高速走行
用の車両や駆動系がオーバードライブ系の車両とでは、
制動OFF時における許容可能な磁気漏れ量が異なる。
と低中速車両用の渦電流式減速装置について、スイッチ
板の厚みTと周方向に隣合うスイッチ板の内周面側間隔
δの関係δ/T、及び、スイッチ板の幅Wの影響につい
て種々研究、実験した結果に基づいてなされたものであ
り、回転軸に一体的に取り付けられたロータと、このロ
ータに対向して支持され、ロータの周方向に沿って磁極
の向きを互いに逆向きとなるよう、所要角度旋回可能な
強磁性体の支持リングに一定の間隔を存して配置された
永久磁石群と、この永久磁石群と前記ロータとの間に、
前記永久磁石群の各永久磁石と基本的には同じ角度位置
に介設された強磁性体のスイッチ板群と、このスイッチ
板群の各スイッチ板の間に介設された非磁性体の支持体
部分を備えた単列旋回方式の渦電流式減速装置におい
て、スイッチ板の厚みをT、幅をW、周方向に隣合うス
イッチ板における近接する内周面側端部間の回転軸中心
からの角度をδθ、極間の回転中心からの角度をθとし
た場合、前記幅Wと、厚みTと、角度δθ、θの関係
(δθ/θ)×W/Tが、高速車両用の渦電流式減速装
置では0.75〜1.5、低中速車両用の渦電流式減速
装置では0.75〜2.25であることを要旨とするも
のである。
向に隣合うスイッチ板の内周面側の間隔を、周方向に隣
合うスイッチ板における近接する内周面側端部間の回転
軸中心からの角度δθと、極間の回転中心からの角度θ
の比δθ/θで表したのは、径の大小に関わらず最適な
値を得られるようにするためである。
て、スイッチ板の幅Wと、厚みTと、角度δθ、θの関
係(δθ/θ)×W/Tを0.75以上としたのは、本
発明者らの実験によれば、高速車両用と低中速車両用の
渦電流式減速装置ともに、制動ONの状態のとき、(δ
θ/θ)×W/Tが0.75未満であれば十分な制動ト
ルクを得ることができなかったからである。
スイッチ板の幅Wと、厚みTと、角度δθ、θの関係
(δθ/θ)×W/Tを、高速車両用の渦電流式減速装
置では1.5以下と、また、低中速車両用の渦電流式減
速装置では2.25以下としたのは、これらの値を超え
ると、制動OFF時における磁気漏れ量が多くなって、
高速車両や低中速車の燃費に悪影響を与えるからであ
る。
車両用とは、例えば大型トラックの場合には、終減速比
が3.3を超えるものを、また、低中速車両用とは、例
えば大型トラックの場合には、終減速比が3.3以下の
ものをいう。
板と永久磁石が重なり合うと、支持リングと、隣接する
永久磁石及び隣接するスイッチ板と、ロータの円筒部で
磁気回路が形成されて、いわゆる制動ONの状態とな
り、回転するロータの円筒部が永久磁石からの磁界を横
切る時にロータの円筒部に生じる渦電流と磁界の作用に
より、ロータの円筒部に制動トルクが発生する。この制
動ONの状態の時、本発明の渦電流式減速装置では、ス
イッチ板の幅Wと、厚みTと、角度δθ、θの関係(δ
θ/θ)×W/Tを0.75以上としたので、十分な制
動トルクを得ることができる。
の永久磁石が、隣接するスイッチ板を跨いで半分ずつ重
なり合った制動OFFの状態となすと、支持リングと、
隣接する永久磁石と、これら永久磁石を跨いだスイッチ
板で短絡的磁気回路が形成されるため、ロータの円筒部
には磁界がほとんど作用しないので、制動力は極めて小
さくなる。
流式減速装置では、スイッチ板の幅Wと、厚みTと、角
度δθ、θの関係(δθ/θ)×W/Tを、高速車両用
の渦電流式減速装置では0.75〜1.5と、また、低
中速車両用の渦電流式減速装置では0.75〜2.25
としたので、ロータの円筒部への磁気漏れ量は高速車両
用、低中速車両用の渦電流式減速装置ともに減少して、
ロータの円筒部に発生する制動トルクが大幅に減少し、
引きずりトルクが低減する。
ては、さらに永久磁石の幅wに対するスイッチ板の幅W
をも適正に設定することで、制動OFF時における引き
ずりトルクを抑制できるのと共に、制動ON時における
制動トルクの低下を最小限に抑えた高効率な設計が可能
になる。本発明者らの実験によれば、スイッチ板の幅W
と、永久磁石の幅wの比W/wが0.7〜1.5の場合
に、引きずりトルクと制動トルクの低下を最小限に抑え
ることができた。
3に示す実施例に基づいて説明する。なお、図1〜図3
中、図6〜図12と同一符号は同一部分或いは相当部分
を示し、詳細な説明を省略する。図1及び図2は磁極数
が16極である本発明の渦電流式減速装置の説明図で、
図1は制動ONの状態の磁気回路構成を示す部分斜視
図、図2は制動OFFの状態の短絡的磁気回路構成を示
す部分斜視図、図3は本発明の渦電流式減速装置の回転
軸方向の断面図である。
示したもので、図6を用いて説明した特開平1−298
948号で提案されたものと同様の、回転軸(1)に一
体的に取り付けられたロータ8と、このロータ8に対向
して支持され、ロータ8の周方向に沿って磁極の向きを
互いに逆向きとなるよう、所要角度旋回可能な強磁性体
の支持リング4に一定の間隔を存して配置された永久磁
石6群と、この永久磁石6群と前記ロータ8との間に、
前記永久磁石6群の各永久磁石6と基本的には同じ角度
位置に介設された強磁性体のスイッチ板7群と、このス
イッチ板7群の各スイッチ板7の間に介設された非磁性
体の支持体3部分を備えた構造である。
造において、スイッチ板7の厚みをT、幅をW、周方向
に隣合うスイッチ板7における近接する内周面側端部間
の回転軸中心からの角度をδθ(=360°/磁極
数)、極間の回転中心からの角度をθとした場合、前記
幅Wと、厚みTと、角度δθ、θの関係(δθ/θ)×
W/T(以下、「磁気漏れ係数G」という。)を、高速
車両用の渦電流式減速装置では0.75〜1.5と、ま
た、低中速車両用の渦電流式減速装置では0.75〜
2.25となるようにしているのである。加えて、本実
施例では、スイッチ板7の幅Wと、永久磁石6の幅wの
比W/wを0.7〜1.5の範囲となしている。
速装置では、支持リング4を回動させて、図1に示すよ
うに、永久磁石6がスイッチ板7と重なり合うと、支持
リング4と、隣接する永久磁石6及び隣接するスイッチ
板7と、ロータ(8)の円筒部8aで磁気回路が形成さ
れて、いわゆる制動ONの状態となり、回転する前記円
筒部8aが永久磁石6からの磁界を横切る時に、円筒部
8aに生じる渦電流と磁界の作用により、円筒部8aに
制動トルクが発生する。
リング4を回動させて永久磁石6列を磁石の半配列ピッ
チ分だけ旋回させた状態では、図2に示すように、一つ
の永久磁石6が、隣接するスイッチ板7を跨いで半分ず
つ重なった状態となって、支持リング4と、隣接する永
久磁石6及びスイッチ板7で短絡的磁気回路が形成され
て、いわゆる制動OFFの状態となる。
に、磁極数が12,16,18極の本発明の渦電流式減
速装置の試験体(以下、「本発明試験体」という)を作
製して性能試験を行ったところ、図4に示したように、
磁気漏れ係数Gを0.50〜2.312の間で変化させ
た本発明試験体(スイッチ板7の幅Wと、永久磁石6の
幅wの比W/w=1.0)では、高速車両用の磁気漏れ
係数Gが0.75〜1.5の範囲では制動ON時におけ
る制動トルク比(図4中の○印)は制動トルクが588
N・mの場合を100%とした場合、70〜105%
に、また、制動OFF時における引きずりトルク比(図
4中の●印)は引きずりトルクが9.8N・mの場合を
100%とした場合、0.9〜63%と、共に極めて良
好な結果が得られた。
0.75〜2.25の範囲では制動ON時における制動
トルク比(図4中の○印)は制動トルクが588N・m
の場合を100%とした場合、70〜109%に、ま
た、制動OFF時における引きずりトルク比(図4中の
●印)は引きずりトルクが9.8N・mの場合を100
%とした場合、0.9〜197%と、共に極めて良好な
結果が得られた。この図4に示したグラフの各数値を下
記表1に示す。
磁極数が16極の高速車両用の本発明試験体におけるス
イッチ板7の幅Wと、永久磁石6の幅wの比W/wを
0.5〜2.0の間で変化させた場合には、図5に示す
ように、W/wが0.7〜1.5の範囲内の場合には、
さらに制動OFF時における引きずりトルク(図5中の
●印)を抑制しつつ、制動ON時における制動トルク
(図5中の○印)の低下を最小限に抑えることができ
た。この図5に示したグラフの各数値を下記表1に示
す。
制動トルクが588N・mの場合を100%と、引きず
りトルク比は引きずりトルクが9.8N・mの場合を1
00%とした時の比率で示している。
ースを省略したものを示しているが、永久磁石6(,1
1,13)の外周にポールピースを取付けたものであっ
ても良い。
旋回方式のものについて説明したが、例えば特開平1−
298947号で提案されているような、ディスクタイ
プの渦電流式減速装置にも適用できることは言うまでも
ない。そして、ディスクタイプも、永久磁石群の両側を
ディスクで挟むものに限らず、一枚のディスクの両側を
永久磁石群で挟むものでも良い。
減速装置によれば、スイッチ板の幅W及び厚みTと、周
方向に隣合うスイッチ板における近接する内周面側端部
間の回転軸中心からの角度δθ、極間の回転中心からの
角度θとの関係(δθ/θ)×W/Tを適正範囲に規定
することで、制動ON時の制動力を損なわないで、制動
OFF時の引きずりトルクを大幅に減少させることがで
き、その結果、非制動時の動力損失を抑制することがで
きる。また、本発明の渦電流式減速装置では、特公平7
−118901号で提案された方式のように、スイッチ
板の厚さを、制動トルクの増大にあわせて厚くする必要
がなく、コンパクト、軽量化が図れる利点も有する。
置の説明図で、制動ONの状態の磁気回路構成を示す斜
視図である。
置の説明図で、制動OFFの状態の短絡的磁気回路構成
を示す斜視図である。
図である。
係(δθ/θ)×W/Tと、制動トルク比及び引きずり
トルク比の関係の一例を示した図である。
wと、制動トルク比及び引きずりトルク比の関係の一例
を示した図である。
式減速装置の側面図で、上半分を断面して示した図であ
る。
減速装置の側面図で、上半分を断面して示した図であ
る。
を示す説明図で、(a)は制動ONの状態、(b)は制
動OFFの状態を示す図である。
で提案された永久磁石の形状を説明する斜視図である。
流式減速装置における制動OFF時の短絡磁気回路構成
を示す説明図である。
磁石の形状を説明する断面図である。
式減速装置における制動OFF時の短絡磁気回路構成を
示す説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 回転軸に一体的に取り付けられたロータ
と、このロータに対向して支持され、ロータの周方向に
沿って磁極の向きを互いに逆向きとなるよう、所要角度
旋回可能な強磁性体の支持リングに一定の間隔を存して
配置された永久磁石群と、この永久磁石群と前記ロータ
との間に、前記永久磁石群の各永久磁石と基本的には同
じ角度位置に介設された強磁性体のスイッチ板群と、こ
のスイッチ板群の各スイッチ板の間に介設された非磁性
体の支持体部分を備えた単列旋回方式の渦電流式減速装
置において、スイッチ板の厚みをT、幅をW、周方向に
隣合うスイッチ板における近接する内周面側端部間の回
転軸中心からの角度をδθ、極間の回転中心からの角度
をθとした場合、前記幅Wと、厚みTと、角度δθ、θ
の関係(δθ/θ)×W/Tが0.75〜1.5である
ことを特徴とする高速車両用の渦電流式減速装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の渦電流式減速装置におい
て、スイッチ板の幅Wと、厚みTと、角度δθ、θの関
係(δθ/θ)×W/Tが0.75〜2.25であるこ
とを特徴とする低中速車両用の渦電流式減速装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の渦電流式減速装置
において、スイッチ板の幅Wと、永久磁石の幅wの比W
/wが0.7〜1.5であることを特徴とする渦電流式
減速装置。
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JP3953718B2 (ja) | 2007-08-08 |
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