JP2004096935A - Eddy current type reduction gear - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動軸等の回転体に減速制動を与える渦電流式減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
永久磁石を用いた渦電流式減速装置としては、本出願人の特許出願に係る特許文献1記載のものが知られている。
【0003】
図19に示すように、この渦電流式減速装置50は、回転軸(図示せず)に結合されたロータ51と、ロータ51の内周側に対向して設けられ非磁性体からなるヨーク52と、ヨーク52の外周に磁極を周方向に向けると共に向かい合う磁極同士を同極とするように周方向に間隔を隔てて設けられた永久磁石53と、隣り合う永久磁石53同士の間に設けられ磁性体からなる磁性部材54と、永久磁石53の外周側に設けられ非磁性体からなるカバー55とを備えて構成されている。
【0004】
磁性部材54はポールピースを構成するようになっており、周方向に対面する磁極からの磁束を径方向に対面するロータ51に進入させるようになっている。
【0005】
渦電流式減速装置50は、永久磁石53から発せられた磁束を磁性部材54を介してロータ51に到達させ、他の磁性部材54を介するのみで永久磁石53に戻すため、磁極を径方向に向けるタイプの渦電流式減速装置(図示せず)のようにヨーク52に磁束を流すことはなく、全磁束を制動に有効活用できるという優れた性能を発揮するものであった。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−184690号公報(第3頁、第1図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、全く新規な渦電流式減速装置であることから、性能への影響を考慮するとやみくもに軽量化を図ることもできず、軽量化については改良の余地が残されていた。
【0008】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、制動性能を落とすことなく軽量化できる渦電流式減速装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転自在なロータに対向して非磁性体からなる支持部材を配置し、該支持部材のロータ側に複数の永久磁石をそれぞれ磁極を周方向に向けると共に向かい合う磁極同士を同極とするように周方向に間隔を隔てて設け、これら隣り合う永久磁石同士の間にそれぞれ磁性部材を設けた渦電流式減速装置において、上記磁性部材の周方向中間位置であって上記ロータから径方向に離間される側に軽量化のための穴を形成したものである。
【0010】
穴が磁性部材内を流れる磁気に干渉しないため、磁気抵抗を高めることがなく、制動性能を落とすことなく軽量化できる。
【0011】
また、上記磁性部材の周方向中間位置であって上記ロータから径方向に離間される側の面に軽量化のための溝を形成してもよい。
【0012】
そして、回転自在なロータに対向して非磁性体からなる支持部材を配置し、該支持部材のロータ側に複数の永久磁石をそれぞれ磁極を周方向に向けると共に向かい合う磁極同士を同極とするように周方向に間隔を隔てて設け、これら隣り合う永久磁石同士の間にそれぞれ磁性部材を設けた渦電流式減速装置において、上記磁性部材の周方向中間位置であって上記ロータから径方向に離間される側の面に軽量化のための溝を形成したものであってもよい。
【0013】
また、上記穴又は上記溝又は上記穴と溝の両方が軸方向に延びるように形成されるとよい。
【0014】
上記磁性部材に上記穴又は上記溝又は上記穴と溝の両方を複数形成してもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0016】
図1は本実施形態に係る渦電流式減速装置をロータの軸端側から見た正面断面図である。図2は渦電流式減速装置をロータの軸に沿って径方向に切断した断面図である。
【0017】
図1及び図2に示すように、渦電流式減速装置1は、車両の駆動軸等の動力伝達系の回転軸(図示せず)に取り付けられ回転軸と一体に回転するドラム状のロータ2と、ロータ2の内周側に軸方向移動自在に設けられた支持部材たるヨーク3と、ヨーク3の外周側(ロータ2側)に周方向に所定の間隔(等ピッチ)を隔てて複数設けられた永久磁石4と、隣り合う永久磁石4同士の間にそれぞれ設けられた磁性部材5とを備えて構成されている。
【0018】
ロータ2は、磁気を通す鉄などの磁性体で形成されており、常に一定の微小間隔で永久磁石4に近接されるように内周を真円に形成されている。ロータ2の外周には、放熱用のフィン6が複数形成されている。
【0019】
ヨーク3は、非磁性体にて筒状に形成されており、軸方向の長さをロータ2より短く形成されている。ヨーク3は、筒状に形成されたガイド7に外接しており、軸方向移動可能に支持されると共に、軸方向に伸縮するエアシリンダ8のシリンダロッド9に取り付けられている。そしてヨーク3は、エアシリンダ8が伸張することでロータ2内に入ってロータ2の内周面10に磁性部材5の外周面11を対向させる制動位置に移動され、エアシリンダ8が縮退することでロータ2外に出て磁性部材5をロータ2から軸方向に離間させる非制動位置に移動されるようになっている。
【0020】
永久磁石4は、全て同じ形状同じ磁力を有するものであり、それぞれ磁極を周方向に向けると共に向かい合う磁極同士を同極(例えばN極同士を向かい合わせる)とするように交互に向きを反転させて配置されている。
【0021】
磁性部材5は、磁性体(例えば、軟磁性材:鉄のブロック材、積層電磁鋼板等)をブロック状に形成してなるものであり、全て同じ形状に形成されている。磁性部材5は、それぞれ周方向の長さを径方向の厚さよりも大きくするように形成されており、ヨーク3に取り付けられたときに外周面11をロータ2の内周面10に所定の微小間隔を隔てて沿わせるように円弧状に形成されている。
【0022】
そして、磁性部材5の周方向中間位置であってロータ2から径方向に離間される内周側には、軽量化のための穴12がそれぞれ1つづつ形成されている。穴12は、軸方向に延びるように形成されており、磁性部材5を貫通している。穴12は加工容易な円形に形成されており、φ7mm(磁性部材5の軸方向の端面面積(穴の端面面積を含む)の約5.7%)に形成されている。
【0023】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【0024】
エアシリンダ8を伸張させてヨーク3をロータ2の内部に移動させると、ロータ2の内周面10に磁性部材5の外周面11が微小間隔を隔てて対向される。永久磁石4から発せられる磁気は、磁性部材5を通じてロータ2へ伝わり、周方向に隣接する他の磁性部材5を経て磁気発生源である永久磁石4に戻る。すなわち、永久磁石4とロータ2との間に磁気回路13が構成される。そして、永久磁石4に対してロータ2が回転することで発生する渦電流と、永久磁石4からの磁界との相互作用により制動力が発生する。
【0025】
このとき、磁性部材5の穴12は、周方向中間位置であってロータ2から径方向に離間される内周側の位置に形成されているため、磁束に干渉して磁気抵抗を大きくすることはなく、制動性能に影響を及ぼすことはない。
【0026】
エアシリンダ8を縮退させると、ヨーク3はロータ2外に移動され、永久磁石4からの磁気はロータ2に流れなくなる。
【0027】
このように、磁性部材5の周方向中間位置であってロータ2から径方向に離間される側に軽量化のための穴12を形成したため、制動性能を保ちつつ渦電流式減速装置1を軽量化することができる。そして、ヨーク3を磁性部材5ごと軸方向に移動させるエアシリンダ8を小型で軽量なものに代えることができる。
【0028】
なお、本実施の形態では磁性部材5にφ7mmの丸穴12を軸方向に貫通して形成するものとしたがこれに限るものではない。
【0029】
図3に示すように、φ7mmの丸穴12に代えて磁性部材20にφ15mm(磁性部材の軸方向の端面面積の約26%)の丸穴21を形成しても実用可能であることが確認できた。
【0030】
具体的には、磁性部材に軽量化のための穴を形成しない場合と、φ7mmの丸穴12を形成した場合と、φ15mmの丸穴21を形成した場合とについてロータ2の回転数が1000rpm、2000rpm、3000rpmの時の制動トルクを電磁界解析した。
【0031】
結果は図13に示すトルクカーブとなった。φ7mmの丸穴12がある場合の各回転数における制動トルク(図中白抜き三角印)は穴が空いていない場合(図中黒丸印)と同じであり、制動性能を落とさずに軽量化できたことが確認できた。そして、φ15mmの丸穴21がある場合(図中白抜き丸印)については、1000rpm(低回転)時に若干のトルク低下が認められたが、2000rpm以上(中高回転)の時にトルク低下はなく、ほぼ制動性能を維持しつつ軽量化できることが確認できた。
【0032】
また、ロータ2の回転数が1000rpm、2000rpm、3000rpmの各場合において穴径の大小が制動トルクに及ぼす影響について電磁界解析を行った。
【0033】
結果は図14に示す通りである。穴径がφ0〜7mmまでは1000rpm、2000rpm、3000rpmのいずれにおいても制動トルクの低下は認められず、穴径がφ7mmを超えるものについても1000rpm時における制動トルクが穴径の大きさに反比例して若干低下する程度でほぼ制動トルクを維持できることが確認できた。そして、これらの結果から実用上、穴径の最大値はφ15mm+2〜3mm程度と予想される。すなわち、最大φ18mm(磁性部材の軸方向の端面面積の約38%)までの丸穴を磁性部材に形成できることが解った。ただし、低回転時の性能トルク低下が問題となる場合は、φ15mmより小さな穴を形成するとよい。
【0034】
また、図4、図5及び図6に示すように穴22,23,24の形状は断面三角形であっても、矩形であっても、台形であっても構わない。そして、図7に示すように、円形と四角形を組み合わせた形状の穴25でも他の形状を組み合わせた形状の穴(図示せず)であっても構わない。また、上述した穴12,21,22,23,24,25は磁性部材5,20,26,27,28,29を貫通しないものであっても構わない。そして、図8に示すように、磁性部材30に複数の穴31,32を形成してもよい。ただし、磁束への干渉を防ぐため、ロータ2側に比較的近い位置にあってはロータ2に近づくにつれて永久磁石4から離れるように穴の形状等を決定することが好ましい。
【0035】
またさらに、図9に示すように、磁性部材40の周方向中間位置であってロータ2から径方向に離間される側(内周側)の周面41に軽量化のための溝42を形成してもよい。溝42は径方向外方(ロータ2側)へ向けて窄む断面三角形状に形成されている。そして、溝42は、図10及び図11に示すように断面半円状の溝43としても矩形状の溝44としてもよく、他の形状に形成しても構わない。また、図12に示すように、磁性部材45に複数の溝46を形成したり、溝46と穴47との両方を形成してもよい。この場合、溝46と穴47をそれぞれ複数形成してもよく、いずれか一方のみを複数形成してもよい。
【0036】
また、本実施の形態では制動時、磁性部材5がロータ2に直接対向するものとしたがこれに限るものではない。図15及び図16に示すように、磁性部材5と永久磁石4をヨーク3ごとケーシング60で囲繞し、ロータ2に磁性部材5をケーシング60越しに対向させるようにしたほうがより好ましい。ケーシング60は、アルミニウムなどの非磁性材で形成するとよい。そして、ケーシング60は、ヨーク3の軸方向の移動を許容するように軸方向に長く形成されるとよく、エアシリンダ8に設けられるとよい。このように磁性部材5、永久磁石4及びヨーク3をケーシング60で囲繞したほうが埃や水などの装置内部への侵入を防げるため耐久性を向上でき、実用的である。
【0037】
そして更にケーシング60はこれに限るものではなく、図17及び図18に示すように、一部(ロータ2と磁性部材5との間に挟まれる部分62)を低炭素鋼などの磁性材で形成したケーシング61としてもよい。なお、図3〜図12に示した全ての渦電流式減速装置が上述のケーシング60又はケーシング61を備えてよいのは勿論である。
【0038】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
(1)渦電流式減速装置を制動性能を落とすことなく軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図2】図1のII−II線矢視断面図である。
【図3】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図4】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図5】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図6】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図7】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図8】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図9】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図10】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図11】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図12】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図13】磁性部材が穴を有しない場合と、φ7mmの穴を有する場合と、φ15mmの穴を有する場合のロータの回転数と制動トルクの関係を示す線図である。
【図14】ロータの回転数が1000rpmの場合と、2000rpmの場合と、3000rpmの場合の穴径と制動トルクの関係を示す線図である。
【図15】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図16】図15のXVI−XVI線矢視断面図である。
【図17】他の実施の形態を示す渦電流式減速装置の正面断面図である。
【図18】図17のXVIII−XVIII線矢視断面図である。
【図19】従来の渦電流式減速装置の正面断面図である。
【符号の説明】
1 渦電流式減速装置
2 ロータ
3 ヨーク(支持部材)
4 永久磁石
5 磁性部材
12 穴
42 溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an eddy current type speed reducer that applies deceleration braking to a rotating body such as a drive shaft.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an eddy current type speed reducer using a permanent magnet, there is known an eddy current type speed reducer described in
[0003]
As shown in FIG. 19, the eddy current
[0004]
The
[0005]
The eddy current
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-184690 (
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since it is a completely new type of eddy current type speed reducer, it was not possible to reduce the weight in a blind manner considering the effect on the performance, and there is room for improvement in the weight reduction.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide an eddy current type speed reducer that can be reduced in weight without reducing braking performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a support member made of a non-magnetic material is arranged facing a rotatable rotor, and a plurality of permanent magnets are respectively directed in a circumferential direction on a rotor side of the support member, and In an eddy current type speed reducer in which magnetic poles facing each other are provided at intervals in the circumferential direction so as to have the same polarity, and magnetic members are provided between these adjacent permanent magnets, at a circumferential intermediate position of the magnetic member. In addition, a hole for reducing the weight is formed on the side radially separated from the rotor.
[0010]
Since the holes do not interfere with the magnetism flowing in the magnetic member, the weight can be reduced without increasing the magnetic resistance and without reducing the braking performance.
[0011]
Further, a groove for reducing the weight may be formed at a circumferentially intermediate position of the magnetic member and on a surface radially separated from the rotor.
[0012]
Then, a support member made of a non-magnetic material is arranged facing the rotatable rotor, and a plurality of permanent magnets are directed to the rotor side of the support member in the circumferential direction and the facing magnetic poles are made to be the same. In the eddy current type reduction gear transmission provided with a magnetic member between these adjacent permanent magnets at an intermediate position in the circumferential direction of the magnetic member and radially separated from the rotor, A groove for reducing the weight may be formed on the surface on the side to be formed.
[0013]
Further, the hole, the groove, or both the hole and the groove may be formed so as to extend in the axial direction.
[0014]
The magnetic member may have a plurality of holes or grooves or both holes and grooves.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 is a front cross-sectional view of the eddy current type speed reducer according to the present embodiment as viewed from the shaft end side of a rotor. FIG. 2 is a cross-sectional view of the eddy current type speed reducer cut radially along the axis of the rotor.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 2, an eddy current
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
One
[0023]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0024]
When the
[0025]
At this time, since the
[0026]
When the
[0027]
As described above, since the
[0028]
In this embodiment, the
[0029]
As shown in FIG. 3, it has been confirmed that it is practical to form a
[0030]
Specifically, when the hole for reducing the weight is not formed in the magnetic member, when the
[0031]
The result was the torque curve shown in FIG. When there is a φ7 mm
[0032]
In addition, electromagnetic field analysis was performed on the influence of the size of the hole diameter on the braking torque when the rotation speed of the
[0033]
The results are as shown in FIG. No reduction in braking torque is observed at any of 1000 rpm, 2000 rpm, and 3000 rpm until the hole diameter is φ0 to 7 mm, and the braking torque at 1000 rpm is inversely proportional to the size of the hole diameter even when the hole diameter exceeds φ7 mm. It was confirmed that the braking torque could be almost maintained with a slight decrease. From these results, it is expected that the maximum value of the hole diameter is about 15 mm + 2 to 3 mm in practical use. That is, it has been found that a round hole up to φ18 mm (about 38% of the axial end surface area of the magnetic member) can be formed in the magnetic member. However, if a decrease in performance torque at low rotation becomes a problem, a hole smaller than φ15 mm may be formed.
[0034]
4, 5, and 6, the shape of the
[0035]
Further, as shown in FIG. 9, a
[0036]
Further, in the present embodiment, the
[0037]
Further, the
[0038]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) The eddy current type reduction gear can be reduced in weight without deteriorating the braking performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission showing a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission showing another embodiment.
FIG. 4 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission according to another embodiment.
FIG. 5 is a front sectional view of an eddy current type speed reducer showing another embodiment.
FIG. 6 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission according to another embodiment.
FIG. 7 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission showing another embodiment.
FIG. 8 is a front sectional view of an eddy current type speed reducer according to another embodiment.
FIG. 9 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission showing another embodiment.
FIG. 10 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission according to another embodiment.
FIG. 11 is a front sectional view of an eddy current type speed reducer according to another embodiment.
FIG. 12 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission according to another embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the rotor and the braking torque when the magnetic member has no hole, when it has a hole of φ7 mm, and when it has a hole of φ15 mm.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the hole diameter and the braking torque when the rotation speed of the rotor is 1000 rpm, 2000 rpm, and 3000 rpm.
FIG. 15 is a front sectional view of an eddy current type reduction gear transmission according to another embodiment.
FIG. 16 is a sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 15;
FIG. 17 is a front sectional view of an eddy current type speed reducer according to another embodiment.
18 is a sectional view taken along the line XVIII-XVIII in FIG.
FIG. 19 is a front sectional view of a conventional eddy current type speed reducer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
4
Claims (5)
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (1)
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EP3264576A4 (en) * | 2015-02-24 | 2018-10-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Eddy-current heater |
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2002
- 2002-09-03 JP JP2002257368A patent/JP2004096935A/en active Pending
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