JP2002281733A - ポールピース及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非制動時において引摺りトルクが発生するお
それがないポールピース及びその製造方法を提供するも
のである。 【解決手段】 本発明に係るポールピース１０は、渦電
流式減速装置２０に用いられ、強磁性部２４と非磁性部
２５を交互に有するポールピース１０において、ポール
ピース１０の非磁性部２５の内周部２３、外周部２２、
又は肉厚中央部に、強磁性部又は弱磁性部３０を設けた
ものである。本発明に係るポールピース１０の製造方法
は、強磁性のステンレス鋼で円筒部材２１を形成した
後、円筒部材２１の周方向又は軸方向に亘って所定の間
隔で熱処理を施し、その熱処理部分を、部材内周部２
３、部材外周部２２、又は部材中央部に強磁性部或いは
弱磁性部３０が一部残存した非磁性部２５に形成するも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポールピース及び
その製造方法に係り、特に、車両に減速制動を与えるリ
ターダ用渦電流式減速装置のポールピース及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両が長い坂等を下る時には、
車両に生じる加速を低減すると共に、車両に安定した連
続的な減速制動を与え、メインブレーキであるフットブ
レーキの焼損を防止するために減速制動装置（リター
ダ）が用いられ、そのリターダの一つとして渦電流式減
速装置がある。

【０００３】図９に示すように、渦電流式減速装置９０
の構成部材の一つに、回転軸９１と同軸に取り付けられ
るロータ９２と、そのロータ９２の内周面に対向して、
かつ、リング状のヨーク９６の外周面に設けられる磁石
体（永久磁石体）９３との間に設けられるポールピース
９５がある。ここでいうポールピース９５とは、図１０
に示すように、強磁性部１０１ａ〜ｄ…と非磁性部（又
は弱磁性部）１０２ａ〜ｃ…を周方向又は軸方向（図１
０中では周方向）に亘って交互に有する円筒状部材のこ
とである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のポー
ルピース９５を用いた渦電流式減速装置９０において、
非制動時（制動力オフ時）、即ちある磁石体９３ｂが強
磁性部１０１ｂ，１０１ｃ間の非磁性部１０２ｂに位置
する時、磁石体９３ｂのＮ極から出た磁束は、通常、強
磁性部１０１ｂ，１０１ｃを通って、隣接する磁石体９
３ａ，９３ｃのＳ極へと戻り、磁気回路Ｃ１を形成して
いる。

【０００５】しかし、磁石体９３ｂのＮ極から出た磁束
の一部は、非磁性部１０２ｂ、ロータ９２、隣接する非
磁性部１０２ａ，１０２ｃを通って、隣接する磁石体９
３ａ，９３ｃのＳ極へと戻って磁気回路Ｃ２を形成して
しまい、いわゆる磁気漏れが生じてしまう。つまり、制
動力をオフにしているにもかかわらず、ロータ９２に対
する“引摺りトルク”が発生することから、この渦電流
式減速装置９０を搭載した自動車は、燃費が悪くなって
しまうという問題があった。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、非制動時において引摺りトルクが発生するおそ
れがないポールピース及びその製造方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係るポールピースは、渦電流式減速装置に用いら
れ、強磁性部と非磁性部を交互に有するポールピースに
おいて、上記ポールピースの非磁性部の内周部、外周
部、又は肉厚中央部に、強磁性部又は弱磁性部を形成し
たものである。

【０００８】以上の構成によれば、非磁性部においても
周方向に亘って略連続的に磁性を有するポールピースと
なる。

【０００９】一方、本発明に係るポールピースの製造方
法は、強磁性のステンレス鋼で円筒部材を形成した後、
円筒部材の周方向又は軸方向に亘って所定の間隔で熱処
理を施し、その熱処理部分を、部材内周部、部材外周
部、又は部材中央部に強磁性部或いは弱磁性部が一部残
存した非磁性部に形成するものである。また、本発明に
係るポールピースの製造方法は、強磁性のステンレス鋼
で板部材を形成した後、その板部材の縦方向又は横方向
に亘って所定の間隔で熱処理を施し、その熱処理部分
を、部材上面部、部材下面部、又は部材中央部に強磁性
部或いは弱磁性部が一部残存した非磁性部に形成し、そ
の後、その板部材を縦方向又は横方向に丸めて円筒部材
を形成するものである。

【００１０】以上の方法によれば、円筒部材（或いは板
部材）の内周部（或いは上面部）、外周部（或いは下面
部）、又は肉厚中央部に強磁性部（或いは弱磁性部）が
一部残存した非磁性部を形成できるため、非磁性部にお
いても周方向に亘って略連続的に磁性を有するポールピ
ースを得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を説明する。

【００１２】第１の実施の形態に係るポールピースの部
分横断面図を図１に示す。

【００１３】図１（ａ）に示すように、本実施の形態に
係るポールピース１０は、強磁性のステンレス鋼で円筒
部材２１を形成した後、円筒部材２１の外周部２２に、
周方向又は軸方向（図１中では周方向）に亘って所定の
間隔で熱処理を施し、その熱処理部分を、内周部２３に
強磁性部（又は弱磁性部）２４が一部残存した非磁性部
２５に形成したものであり、非熱処理部分が強磁性部２
４に、熱処理部分が非磁性部２５となる。また、非磁性
部２５はその殆どがオーステナイト相であり、強磁性部
（又は弱磁性部）２４の内、強磁性部は主相がマルテン
サイト相、弱磁性部は主相がオーステナイト相である。
以下、非磁性部２５に一部残存した強磁性部２４を、
「残存強磁性部３０」と示す。

【００１４】円筒部材２１を構成するステンレス鋼とし
ては、常温で強磁性を有し、熱処理により非磁性のオー
ステナイト相に変態するステンレス鋼であれば特に限定
するものではなく、例えば、フェライト系ステンレス
鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼などが挙げられる。

【００１５】ここで、円筒部材２１の外周部２２に熱処
理を施して非磁性部２５を形成する際、熱処理の温度・
時間などを調整して非磁性部２５の先端２５ａが内周部
２３にまで達しないようにすると共に、各熱処理部の内
周部２３に、非磁性部２５の先端２５ａまでを除去して
なる凹部２６を形成してもよい（図１（ｂ）参照）。ま
た、円筒部材２１の外周部２２に熱処理を施して非磁性
部２５を形成する際、熱処理の温度・時間などを調整し
て非磁性部２５の先端２５ａが内周部２３にまで達しな
いようにすると共に、各熱処理部の内・外周部２３，２
２に、非磁性部２５の先端２５ａまでを除去してなる凹
部２６および外周部２２における非磁性部２５の一部を
除去してなる凹部２７を形成してもよい（図１（ｃ）参
照）。これらの凹部２６，２７は、円筒部材２１の軸方
向全長に亘って形成され、また、凹部２６は、非磁性部
２５と凹部２６の境界部に残存強磁性部３０が残るよう
に形成される。

【００１６】これによって、各非磁性部２５の厚みが各
強磁性部２４よりも薄くなり、ポールピース１０の重量
軽減、延いては渦電流式減速装置の軽量化を図ることが
できる。また、各強磁性部２４の位置精度を確保するこ
とができることから、各磁石体３３（図２，図３参照）
からの磁束が、各強磁性部２４を介して効果的にロータ
に作用するようになる。

【００１７】また、図１に示した凹部２６，２７の形状
は任意であり、周方向（回転方向）において対称である
必要はなく、回転方向下流側に傾斜したような形状の凹
部であってもよい。これによって、磁石体３３からの磁
束が、強磁性部２４の回転方向下流側に絞り込まれた状
態でロータ９２（図２，図３参照）に作用するようにな
るため、制動トルクをより高めることができる。

【００１８】さらに、非磁性部２５と内周部２３の境界
部近傍における残存強磁性部３０の体積がある程度確保
されている場合、その境界部近傍は全体として強磁性部
となり、また、境界部近傍における残存強磁性部３０の
体積が著しく少ない場合、その境界部近傍は全体として
弱磁性部となる。

【００１９】次に、本実施の形態に係るポールピース１
０の作用を説明する。

【００２０】本実施の形態のポールピースを用いた渦電
流式減速装置の縦断面図を図２に、図２のＡ−Ａ線断面
図を図３に示す。尚、図９，図１０と同様の部材には同
じ符号を付している。

【００２１】図２，図３に示すように、渦電流式減速装
置２０は、回転軸９１と同軸に取り付けられるロータ９
２と、そのロータ９２の内周面に対向して設けられるリ
ング状のヨーク３６と、ヨーク３６の外周面に設けられ
る磁石体（永久磁石体）３３と、磁石体３３とロータ９
２の間に設けられる前述したポールピース１０で構成さ
れる。ポールピース１０には、図３に示すように、強磁
性部２４ａ〜ｄ…と非磁性部２５ｂ〜ｄ…が周方向に亘
って交互に形成されている。

【００２２】本実施の形態のポールピースを用いた渦電
流式減速装置２０において、非制動時（制動力オフ
時）、即ちある磁石体３３ｂが強磁性部２４ｂ，２４ｃ
間の非磁性部２５ｃに位置する時、磁石体３３ｂのＮ極
から出た磁束は、強磁性部２４ｂ，２４ｃを通って、隣
接する磁石体３３ａ，３３ｃのＳ極へと戻り、磁気回路
Ｃ１を形成する。また、磁石体３３ｂのＮ極から出た磁
束の一部は、非磁性部２５ｃを通るものの、非磁性部２
５ｃとポールピース１０の内周部２３との境界部におけ
る残存強磁性部３０により、その殆どがロータ９２に漏
れることなく強磁性部２４ｂ，２４ｃへと入る。即ち、
磁石体３３ｂのＮ極から出た磁束の一部は、残存強磁性
部３０および強磁性部２４ｂ，２４ｃを介して、隣接す
る磁石体３３ａ，３３ｃのＳ極へと戻り、磁気回路Ｃ３
を形成する。

【００２３】以上より、この渦電流式減速装置２０にお
いては、従来の渦電流式減速装置９０において生じてい
た非制動時の磁気漏れのおそれ、即ちロータ９２に対す
る“引摺りトルク”が発生するおそれがなくなることか
ら、この渦電流式減速装置２０を搭載した自動車におい
ては、従来の自動車と比較して燃費が向上する。

【００２４】本実施の形態のポールピース１０は、周方
向１列式のリターダ、即ち図２に示した回転軸９１の長
軸方向（図２中では左右方向）に磁石体３３を１列のみ
配置した渦電流式減速装置２０に対して適用するのが特
に有効であるが、回転軸の長軸方向に磁石体を２列配置
した渦電流式減速装置に対して適用してもよい。

【００２５】次に、本発明の他の実施の形態を添付図面
に基いて説明する。

【００２６】第２〜６の実施の形態に係るポールピース
の部分横断面図を図４〜図８に示す。尚、図４〜図８に
おいて、図１と同様の部材には同じ符号を付している。

【００２７】第１の実施の形態に係るポールピース１０
は、非磁性部２５の先端２５ａが内周部２３にまで達す
るものであった（図１（ａ）参照）。これに対して、第
２の実施の形態に係るポールピース４０は、図４（ａ）
に示すように、円筒部材２１の外周部２２に熱処理を施
して形成した非磁性部２５の先端２５ａを、円筒部材２
１の肉厚中央部（部材中央部）又はその近傍に位置させ
るようにしたものである。これによって、残存強磁性部
３０と強磁性部２４が、ポールピース４０の内周部２３
において連続するようになる。また、図４（ｂ）に示す
ように、残存強磁性部３０と強磁性部２４がポールピー
ス４０の内周部２３において連続するのを阻害しない範
囲で、各熱処理部の、内周部２３に凹部４６及び／又は
外周部２２に凹部４７を形成してもよい。

【００２８】また、第１の実施の形態に係るポールピー
ス１０は、その内周部２３に残存強磁性部３０が形成さ
れるものであった（図１（ａ）参照）。これに対して、
第３の実施の形態に係るポールピース５０は、図５
（ａ）に示すように、円筒部材２１の内周部２３に熱処
理を施して非磁性部２５を形成すると共に、ポールピー
ス５０の外周部２２に残存強磁性部３０を形成したもの
である。

【００２９】ここで、円筒部材２１の内周部２３に熱処
理を施して非磁性部２５を形成する際、熱処理の温度・
時間などを調整して非磁性部２５の先端２５ａが外周部
２２にまで達しないようにすると共に、各熱処理部の内
周部２３に、非磁性部２５の先端２５ａまでを除去して
なる凹部５６を形成してもよい（図５（ｂ）参照）。ま
た、円筒部材２１の内周部２３に熱処理を施して非磁性
部２５を形成する際、熱処理の温度・時間などを調整し
て非磁性部２５の先端２５ａが外周部２２にまで達しな
いようにすると共に、各熱処理部の内・外周部２３，２
２に、非磁性部２５の先端２５ａまでを除去してなる凹
部５６および内周部２３における非磁性部２５の一部を
除去してなる凹部５７を形成してもよい（図５（ｃ）参
照）。これらの凹部５６，５７は、円筒部材２１の軸方
向全長に亘って形成され、また、凹部５６は、非磁性部
２５と凹部５６の境界部に残存強磁性部３０が残るよう
に形成される。

【００３０】さらに、第３の実施の形態に係るポールピ
ース５０は、非磁性部２５の先端２５ａが外周部２２に
まで達するものであった（図５（ａ）参照）。これに対
して、第４の実施の形態に係るポールピース６０は、図
６（ａ）に示すように、円筒部材２１の内周部２３に熱
処理を施して形成した非磁性部２５の先端２５ａを、円
筒部材２１の肉厚中央部又はその近傍に位置させるよう
にしたものである。これによって、残存強磁性部３０と
強磁性部２４が、ポールピース６０の外周部２２におい
て連続するようになる。また、図６（ｂ）に示すよう
に、残存強磁性部３０と強磁性部２４がポールピース６
０の外周部２２において連続するのを阻害しない範囲
で、各熱処理部の、外周部２２に凹部６６及び／又は内
周部２３に凹部６７を形成してもよい。

【００３１】また、第１の実施の形態に係るポールピー
ス１０は、その内周部２３に残存強磁性部３０が、第３
の実施の形態に係るポールピース５０は、その外周部２
２に残存強磁性部３０が形成されるものであった（図１
（ａ）及び図５（ａ）参照）。これに対して、第５の実
施の形態に係るポールピース７０は、図７（ａ）に示す
ように、円筒部材２１の内・外周部２３，２２に熱処理
を施して、ポールピース７０の肉厚中央部又はその近傍
においてそれぞれの先端７５ａが突き合わさる非磁性部
７５ｃ，７５ｂを形成すると共に、非磁性部７５ｃ，７
５ｂの突き合わせ部間に残存強磁性部３０を形成したも
のである。また、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、各
熱処理部の、内周部２３に凹部７６及び／又は外周部２
２に凹部７７を形成してもよい。

【００３２】さらに、第５の実施の形態に係るポールピ
ース７０は、ポールピース７０の肉厚中央部又はその近
傍で非磁性部７５ｃ，７５ｂの先端７５ａが突き合わさ
るものであった（図７（ａ）参照）。これに対して、第
６の実施の形態に係るポールピース８０は、図８（ａ）
に示すように、円筒部材２１の内・外周部２３，２２に
熱処理を施して、ポールピース８０の肉厚中央部又はそ
の近傍においてそれぞれの先端８５ａが突き合わさらな
い非磁性部８５ｃ，８５ｂを形成すると共に、非磁性部
８５ｃ，８５ｂの各先端８５ａの離間部に残存強磁性部
３０を形成したものである。また、図８（ｂ）に示すよ
うに、各熱処理部の、内周部２３に凹部８６及び／又は
外周部２２に凹部８７を形成してもよい。

【００３３】上述した第２〜第６の実施の形態のポール
ピース４０，５０，６０，７０，８０においても、第１
の実施の形態のポールピース１０と同様の作用効果を発
揮することは言うまでもなく、特に、第２，第４，第６
の実施の形態のポールピース４０，６０，８０において
は、強磁性部２４と残存強磁性部３０が連続的に形成さ
れているため、非制動時に、ある磁石体のＮ極から出た
磁束は、全て残存強磁性部３０および強磁性部２４を通
って隣接する磁石体のＳ極に戻り、磁束がロータに全く
漏れないという優れた作用効果を発揮する。

【００３４】次に、本発明に係るポールピースの製造方
法を添付図面に基いて説明する。

【００３５】第１の実施の形態に係るポールピースの製
造方法は、先ず、強磁性のステンレス鋼で円筒部材２１
（図１参照）を形成する。次に、この円筒部材２１の周
方向又は軸方向（図１中では周方向）に亘って、かつ、
図３に示した各磁石体３３の磁極面（図３中では上面）
と対向するように所定の間隔を有して熱処理を施す。こ
の熱処理により、熱処理部分を内周部２３、外周部２
２、又は肉厚中央部に強磁性部（又は弱磁性部）が一部
残存した非磁性部２５に形成し、ポールピース１０が得
られる。ここで、熱処理により生じた熱歪みは機械加工
等により除去し、ポールピース１０を真円に矯正する。

【００３６】また、第２の実施の形態に係るポールピー
スの製造方法は、先ず、強磁性のステンレス鋼で板部材
（図示せず）を形成する。次に、この板部材の縦方向又
は横方向に亘って、かつ、図３に示した各磁石体３３ａ
〜３３ｃの周方向ピッチと同じ間隔で熱処理を施す。こ
の熱処理により、熱処理部分を上面部、下面部、又は肉
厚中央部に強磁性部（又は弱磁性部）が一部残存した非
磁性部に形成し、板部材が得られる。その後、この板部
材を縦方向又は横方向に丸めてポールピース（円筒部
材）を製造する。ここで、熱処理により生じた熱歪みは
機械加工等により除去し、板部材を平らに矯正する。

【００３７】円筒部材２１又は板部材に対する熱処理と
しては、溶体化処理又は急速加熱・急冷処理が挙げられ
る。溶体化処理は、８５０℃以上の温度、好ましくは１
１００〜１２００℃の温度で、１０〜６０分間加熱保持
するものであり、この条件範囲内において、ステンレス
鋼の化学組成に応じて加熱温度および保持時間が適宜選
択される。溶体化処理後の冷却速度は、非磁性部２５が
非磁性のオーステナイト相となる速度以下であれば特に
限定するものではなく、空冷が一般的である。また、急
速加熱・急冷処理は、レーザや電子ビームなどの部分加
熱手段を用いて８５０℃以上に急速加熱して、加熱部分
を部分溶解した後に急冷するものである。

【００３８】また、図１中においては、熱処理部を周方
向に３つ隣接して形成することで非磁性部２５を構成し
ているが、熱処理部の熱処理幅は特に限定するものでは
なく、１つの熱処理部で非磁性部２５を構成してもよ
く、或いは、熱処理部を周方向に２つ又は４つ以上隣接
して形成することで非磁性部２５を構成するようにして
もよい。

【００３９】上述した各実施の形態の製造方法によれ
ば、強磁性のステンレス鋼からなる円筒部材２１（或い
は板部材）に対して熱処理を施す際、円筒部材２１の熱
処理部を外周部から内周部に亘って（或いは板部材の熱
処理部を上面部から下面部に亘って）均一に非磁性部２
５に形成するのではなく、円筒部材２１の内周部（或い
は下面部）、外周部（或いは上面部）、又は肉厚中央部
に強磁性部を残すようにしている。これによって、各実
施の形態の製造方法により得られたポールピースを渦電
流式減速装置などに用いた場合、非制動時に非磁性部２
５に入った磁束は、残存強磁性部を介して、残存強磁性
部の周方向両端の強磁性部へと通るようになるため、ロ
ータに磁束が漏れるおそれがなくなる。

【００４０】また、非磁性部２５を形成するための熱処
理として急速加熱・急冷処理を用いた場合、その温度お
よび時間が、溶体化処理と比較して低温・短時間である
ため、急冷処理後におけるポールピースの熱歪みは、溶
体化処理を施した後のポールピースの熱歪みと比較して
小さくなる。これによって、急速加熱・急冷処理後のポ
ールピース１０に対する機械加工による修正は少なくて
済む。

【００４１】以上、本発明の実施の形態は、上述した実
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、強磁性部
と非磁性部を交互に有するポールピースの非磁性部の内
周部、外周部、又は肉厚中央部に、強磁性部或いは弱磁
性部を形成することで、非磁性部においても周方向に亘
って略連続的に磁性を有するポールピースを得ることが
できるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るポールピースの部分横
断面図である。

【図２】第１の実施の形態に係るポールピースを用いた
渦電流式減速装置の縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】第２の実施の形態に係るポールピースの部分横
断面図である。

【図５】第３の実施の形態に係るポールピースの部分横
断面図である。

【図６】第４の実施の形態に係るポールピースの部分横
断面図である。

【図７】第５の実施の形態に係るポールピースの部分横
断面図である。

【図８】第６の実施の形態に係るポールピースの部分横
断面図である。

【図９】従来のポールピースを用いた渦電流式減速装置
の縦断面図である。

【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１０，４０，５０，６０，７０，８０ ポールピース ２０ 渦電流式減速装置 ２１ 円筒部材 ２２ 外周部 ２３ 内周部 ２４ 強磁性部 ２５ 非磁性部 ２６，２７ 凹部 ３０ 残存強磁性部（強磁性部又は弱磁性部） ４６，４７ 凹部 ５６，５７ 凹部 ６６，６７ 凹部 ７６，７７ 凹部 ８６，８７ 凹部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦電流式減速装置に用いられ、強磁性部
   と非磁性部を交互に有するポールピースにおいて、上記
   ポールピースの非磁性部の内周部、外周部、又は肉厚中
   央部に、強磁性部又は弱磁性部を設けたことを特徴とす
   るポールピース。
2. 【請求項２】 上記非磁性部の部材内周部、部材外周
   部、又は部材内・外周部に、凹部を形成した請求項２記
   載のポールピース。
3. 【請求項３】 渦電流式減速装置に用いられ、強磁性部
   と非磁性部を交互に有するポールピースの製造方法にお
   いて、強磁性のステンレス鋼で円筒部材を形成した後、
   円筒部材の周方向又は軸方向に亘って所定の間隔で熱処
   理を施し、その熱処理部分を、部材内周部、部材外周
   部、又は部材中央部に強磁性部或いは弱磁性部が一部残
   存した非磁性部に形成することを特徴とするポールピー
   スの製造方法。
4. 【請求項４】 渦電流式減速装置に用いられ、強磁性部
   と非磁性部を交互に有するポールピースの製造方法にお
   いて、強磁性のステンレス鋼で板部材を形成した後、そ
   の板部材の縦方向又は横方向に亘って所定の間隔で熱処
   理を施し、その熱処理部分を、部材上面部、部材下面
   部、又は部材中央部に強磁性部或いは弱磁性部が一部残
   存した非磁性部に形成し、その後、その板部材を縦方向
   又は横方向に丸めて円筒部材を形成することを特徴とす
   るポールピースの製造方法。
5. 【請求項５】 上記熱処理が、８５０℃以上の温度で１
   ０〜６０分間加熱保持する溶体化処理である請求項３又
   は４記載のポールピースの製造方法。
6. 【請求項６】 上記熱処理が、熱処理部分を８５０℃以
   上に急速加熱して部分溶解した後に急冷を行なう急速加
   熱・急冷処理である請求項３又は４記載のポールピース
   の製造方法。