JP2005143261A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁石を低コストで製造すると共に、渦電流式減速装置の制動性能を向上させる。
【解決手段】 回転軸１に取り付けられた制動ドラム６と、固定側に制動ドラム６に対向させて取り付けられ且つ回転軸１の軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の磁性体からなる環状の電磁石支持板９と、これら電磁石支持板９間に周方向に所定間隔を隔てて取り付けられた複数の電磁石１０とを備え、電磁石１０は、回転軸１の軸方向に延びて形成された鉄心１１と、鉄心１１に巻装した電磁コイル１２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の摩擦ブレーキを補助する渦電流式減速装置に係り、特に、電磁石を用いた渦電流式減速装置に関する。

渦電流式減速装置として、回転軸に取り付けられた制動ドラムと、制動ドラムに対向させて固定側に取り付けられた電磁石とを備えたものが知られている。このような渦電流式減速装置においては、電磁石に通電することで制動ドラムに渦電流を生起して回転軸を減速制動し、通電を切ることで減速制動を解除する。このような渦電流式減速装置は、特許文献１等にも記載されている。

図７に示すように、この種の渦電流式減速装置は、回転軸（図示せず）に取り付けられた制動ドラム２１と、固定側（図示せず）に取り付けられた磁性体の材料からなる電磁石支持環２２と、電磁石支持環２２の外周面に、制動ドラム２１に対向させて取り付けられ、且つ、回転軸の周方向に所定間隔を隔てて設けられた複数の電磁石２３とを備えている。各電磁石２３は、電磁石支持環２２の径方向の外方に突出して設けられた鉄心２４と、鉄心２４に巻装した電磁コイル２５とを備えている。

減速制動時には、電磁石２３（電磁コイル２５）を通電する。すると、電磁コイル２５が巻装された鉄心２４の両端面が磁化される。これにより、鉄心２４と、制動ドラム２１と、鉄心２４と、電磁石支持環２２とを循環する磁束回路Ｗ０が形成される。このとき、電磁石２３と制動ドラム２１との相対回転によって、制動ドラム２１の内周面に渦電流が生起され、回転軸が減速制動される。

特開２００２−９５２３５号公報

ところで、図７に示す渦電流式減速装置においては、鉄心２４の電磁石支持環２２への取付面を、電磁石支持環２２の外周面の形状（Ｒ形状）に合わせて、Ｒ形状に加工していた。このようにすると、電磁石２３の製造コストが高くなるという問題点があった。

また、周方向に隣接する電磁石２３間には、電磁石支持環２２が、介在させて設けられている。このようにすると、磁気回路Ｗ０が電磁石支持環２２を周方向に横断することで、磁束回路Ｗ０が長くなって抵抗が大きくなるため磁力が低下してしまい、渦電流式減速装置の制動性能が低下してしまうという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、電磁石を低コストで製造すると共に、制動性能を向上することができる渦電流式減速装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第一の発明は、回転軸に取り付けられた制動ドラムと、固定側に上記制動ドラムに対向させて取り付けられ且つ上記回転軸の軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の磁性体からなる環状の電磁石支持板と、これら電磁石支持板間に周方向に所定間隔を隔てて取り付けられた複数の電磁石とを備え、上記電磁石は、上記回転軸の軸方向に延びて形成された鉄心と、該鉄心に巻装した電磁コイルとを備えたことを特徴とする渦電流式減速装置である。

第二の発明は、固定側に取り付けられた制動ドラムと、回転軸に上記制動ドラムに対向させて取り付けられ且つ上記回転軸の軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の磁性体からなる環状の電磁石支持板と、これら電磁石支持板間に周方向に所定間隔を隔てて取り付けられた複数の電磁石とを備え、上記電磁石は、上記回転軸の軸方向に延びて形成された鉄心と、該鉄心に巻装した電磁コイルとを備えたことを特徴とする渦電流式減速装置である。

ここで、上記電磁石支持板の外周端部に、上記制動ドラムに対向させて設けられ且つ軸方向に延びて形成された誘導極部材を設けても良い。

また、上記電磁石支持板の外周面及び／又は上記誘導極部材の外周面に、周方向に所定間隔を隔てて複数の溝を設け、各溝で区画された複数の磁極片を形成しても良い。

本発明によれば、電磁石を低コストで製造すると共に、渦電流式減速装置の制動性能を向上することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、一実施の形態に係る渦電流式減速装置の側面断面図である。図２は、図１の実施の形態に係る電磁石及び電磁石支持板の斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態の回転軸１は、変速機のアウトプットシャフトであり、その端部には、アウトプットフランジ２が回転不能に被嵌され、ナット３によって固定されている。アウトプットフランジ２には、制動ロータ４が回転不能に取り付けられていると共に、図示しないプロペラシャフトが連結されるプロペラフランジ５が取り付けられている。

制動ロータ４は、渦電流が生起される制動ドラム６を備えている。この制動ドラム６は、導電体且つ磁性体（強磁性体、軟磁性体等、以下同じ）の材料（例えば、低炭素鋼、低炭素合金鋼、鋳鉄等、以下同じ）からなり、回転軸１と同芯的な環状に形成されている。制動ドラム６の外周面には、渦電流による発熱を放熱するための放熱フィン７が設けられている。

制動ドラム６の内方には、図示しない固定側（例えば、変速機のカバー等）に取り付けられたブラケット８が配置されている。このブラケット８には、一対の電磁石支持板９が回転軸１の軸方向に所定間隔を隔てて取り付けられ、且つ、その外周面が制動ドラム６の内周面に対向させて配置されている。詳しくは、一方の電磁石支持板９は、ブラケット８に取り付けられており、他方の電磁石支持板９は、後述する電磁石１０を介して、一方の電磁石支持板９に取り付けられている。これら電磁石支持板９は、磁性体（強磁性体又は軟磁性体）の材料からなり、回転軸１と同芯的な環状に形成されている。

ここで、ブラケット８は、固定側への磁束漏れを防止するため、非磁性体の材料（例えば、アルミ等の低透磁率材料）からなる。なお、固定側（変速機のカバー等）が、非磁性体の材料からなる場合、ブラケット８は、磁性体の材料からなっても良く、また、電磁石支持板９と一体的に成形されていても良い。

図１及び図２に示すように、一対の電磁石支持板９の軸方向の間には、周方向に所定間隔を隔てて複数（図例では、八個）の電磁石１０が取り付けられている。各電磁石１０は、回転軸１の軸方向に延びて形成された鉄心１１と、鉄心１１に巻装した電磁コイル１２とを備えている。鉄心１１の軸方向の両端面は、図示しないボルトにより各電磁石支持板９の側面にそれぞれ取り付けられている。つまり、電磁石１０は、一対の電磁石支持板９に軸方向の両側から挟み込むように支持されている。

各電磁コイル１２の電線の巻付方向は、全て同一となるように設定されている。各電磁コイル１２の外周面には、防水のためのシール部材（図示せず）が巻き付けられている。

次に、本実施の形態の作用について説明する。

減速制動時においては、電磁石１０（電磁コイル１２）を通電する。すると、鉄心１１には、電磁コイル１２が巻装されているので、鉄心１１の軸方向の両端面、及びその両端面に取り付けられた電磁石支持板９がそれぞれＮ極、Ｓ極となる。このとき、電磁コイル１２の電線の巻付方向が全て同一なので、一方の電磁石支持板９の外周面がＮ極となると共に、他方の電磁石支持板９の外周面がＳ極となる。

その結果、図１に示すように、鉄心１１と、電磁石支持板９と、制動ドラム６と、電磁石支持板９とを循環する磁束回路Ｗ１が形成される。これにより、電磁石１０と制動ドラム６との相対回転によって、制動ドラム６の内周面に渦電流が生起され、回転軸１が減速制動される。また、電磁石１０の通電を切れば、減速制動が解除される。

本実施の形態の電磁石１０の鉄心１１は、電磁石支持板９の側面に取り付けられている。そのため、鉄心１１の電磁石支持板９への取付面（軸方向の両端面）は、平面に加工されていれば良く、従来におけるようなＲ形状に加工する必要はない。このようにすることで、電磁石１０（鉄心１１）を、図７に示す渦電流式減速装置に比べて低コストで製造することができる。

また、本実施の形態では、減速制動時において、磁束回路Ｗ１は、電磁石支持板９を周方向に横断して形成されることはない。つまり、磁束が電磁石支持板９から制動ドラム６に直接流れることになり、図７に示す渦電流式減速装置における、電磁石支持環２２を周方向に横断する磁束回路を省略できる。このようにすることにより、電磁石１０と制動ドラム６との間に形成される磁束回路Ｗ１は、図７に示す渦電流式減速装置に比べて短くなり、制動ドラム６に作用する磁力が大きくなる。そのため、制動ドラム６に生起される渦電流が大きくなり、渦電流式減速装置の制動性能を向上させることができる。

また、渦電流式減速装置の制動性能を従来と同程度に調整する場合は、電磁石１０（電磁コイル１２）に流す電流値を小さくするか、電磁コイル１２の電線の巻数を減らすことで、電磁石１０の低コスト化を図ることができる。

ここで、鉄心１１（電磁石１０）は、軸方向の長さを、可能な限り短くして、外径を可能な限り大きくしておくと良い。このようにすると、電磁石１０と制動ドラム６との間で形成される磁束回路が短くなる。これにより、制動ドラム６に生起される渦電流が大きくなり、渦電流式減速装置の制動性能がより向上する。

次に、他の実施の形態について説明する。

図３（ａ）は、他の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の実施の形態に係る電磁石支持板の展開平面図である。

この実施の形態は、電磁石支持板の外周面に磁極片を設けた点が図１の実施の形態と異なり、その他は同様となっている。よって、図１と同一部材には、同一符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、各電磁石支持板９の外周面には、周方向に所定間隔を隔てて複数の溝９ａと、各溝９ａで区画された複数の磁極片９ｂとが形成されている。溝９ａの底面は、電磁石支持板９の外周面に対して平行に形成されている。減速制動時においては、一方の電磁石支持板９の磁極片９ｂが全てＮ極に磁化されると共に、他方の電磁石支持板９の磁極片９ｂが全てＳ極に磁化される。

この実施の形態によれば、電磁石支持板９の各溝９ａが、電磁石１０と制動ドラム６との間の磁気を断続的に遮断して、磁極変化（強弱）を起こさせる。これにより、渦電流が電磁石１０内に発生し易くなり、制動力を高めることができる。そのため、渦電流式減速装置の制動性能を更に向上させることができる。

次に、更に他の実施の形態について説明する。

図４（ａ）は、他の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の実施の形態に係る電磁石支持板及び誘導極部材の展開平面図である。

この実施の形態は、電磁石支持板の外周端面に誘導極部材を設けた点が図１の実施の形態と異なり、その他は同様となっている。よって、図１と同一部材には、同一符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、各電磁石支持板９の外周端部には、軸方向に延びて形成された誘導極部材１３がそれぞれ取り付けられ、且つ、その外周面が制動ドラム６の内周面に対向させて配置されている。この誘導極部材１３は、磁性体の材料からなり、回転軸１と同芯的な円筒状に形成されている。軸方向に隣接する誘導極部材１３間で、磁束回路を形成することがないように、誘導極部材１３間の距離は、制動ドラム６と誘導極部材１３との距離より大きくすることが好ましい。誘導極部材１３の電磁石支持板９への取付は、ボルトによって固定されても良く、溶接によって固定されても良い。また、電磁石支持板９と誘導極部材１３とを一体的に成形しても良い。

電磁石支持板９及び誘導極部材１３の外周面には、周方向に所定間隔を隔てて複数の溝９ａ、１３ａと、各溝９ａ、１３ａで区画された複数の磁極片９ｂ、１３ｂとが形成されている。溝９ａ、１３ａの底面は、電磁石支持板９の外周面及び誘導極部材１３の外周面に対して平行に形成されている。減速制動時においては、一方の電磁石支持板９の磁極片９ｂ、及び一方の誘導極部材１３の磁極片１３ｂが全てＮ極に磁化されると共に、他方の電磁石支持板９の磁極片９ｂ、及び他方の誘導極部材１３の磁極片１３ｂが全てＳ極に磁化される。

この実施の形態によれば、電磁石支持板９の各溝９ａ、及び誘導極部材１３の各溝１３ａが、電磁石１０と制動ドラム６との間の磁気を断続的に遮断して、磁極変化（強弱）を起こさせる。これにより、渦電流が電磁石１０内に発生し易くなり、制動力を高めることができる。また、誘導極部材１３を制動ドラム６の内周面に対向させて設けているので、制動ドラム６に対向する電磁石１０の磁極面積が、図１の実施の形態に比べて大きくなる。そのため、渦電流式減速装置の制動性能を更に向上させることができる。

ここで、図５に示すように、電磁石支持板９の溝９ａ及び誘導極部材１３の溝１３ａの底面を、電磁石支持板９の外周面及び誘導極部材１３の外周面に対して斜めに形成しても良く、図示はしないが、Ｒ形状により形成しても良い。

また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、図４に示す誘導極部材１３を、周方向に所定間隔を隔てて複数の磁極片１４ａが設けられた櫛状誘導極部材１４としても良い。この場合、各櫛状誘導極部材１４の磁極片１４ａは、周方向及び軸方向に互いに接することなく設けられる。図例では、櫛状誘導極部材１４の磁極片１４ａは、曲線により形成されているが、直線で形成されていても良い。

なお、上述の実施の形態においては、回転軸に制動ドラムを取り付け、固定側に電磁石を取り付けるとしたが、図１の実施の形態とは逆に、固定側に制動ドラムを取り付け、回転軸に電磁石を取り付けても良い。このとき、図４〜図６と同様に、電磁石支持板の外周端部に誘導極部材を設けても良く、図３〜図５と同様に、電磁石支持板の外周面及び誘導極部材の外周面に磁極片を設けても良い。

一実施の形態に係る渦電流式減速装置の側面断面図である。 図１の実施の形態に係る電磁石及び電磁石支持板の斜視図である。 （ａ）は、他の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。（ｂ）は、図３（ａ）の実施の形態に係る電磁石支持板の展開平面図である。 （ａ）は、他の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。（ｂ）は、図４（ａ）の実施の形態に係る電磁石支持板及び誘導極部材の展開平面図である。 他の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。 （ａ）は、他の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。（ｂ）は、図６（ａ）の実施の形態に係る電磁石支持板及び誘導極部材の展開平面図である。 従来の渦電流式減速装置の部分正面断面図である。

符号の説明

１ 回転軸
６ 制動ドラム
９ 電磁石支持板
９ａ 溝
９ｂ 磁極片
１０ 電磁石
１１ 鉄心
１２ 電磁コイル
１３ 誘導極部材
１３ａ 溝
１３ｂ 磁極片

Claims (4)

1. 回転軸に取り付けられた制動ドラムと、固定側に上記制動ドラムに対向させて取り付けられ且つ上記回転軸の軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の磁性体からなる環状の電磁石支持板と、これら電磁石支持板間に周方向に所定間隔を隔てて取り付けられた複数の電磁石とを備え、上記電磁石は、上記回転軸の軸方向に延びて形成された鉄心と、該鉄心に巻装した電磁コイルとを備えたことを特徴とする渦電流式減速装置。
2. 固定側に取り付けられた制動ドラムと、回転軸に上記制動ドラムに対向させて取り付けられ且つ上記回転軸の軸方向に所定間隔を隔てて配置された一対の磁性体からなる環状の電磁石支持板と、これら電磁石支持板間に周方向に所定間隔を隔てて取り付けられた複数の電磁石とを備え、上記電磁石は、上記回転軸の軸方向に延びて形成された鉄心と、該鉄心に巻装した電磁コイルとを備えたことを特徴とする渦電流式減速装置。
3. 上記電磁石支持板の外周端部に、上記制動ドラムに対向させて設けられ且つ軸方向に延びて形成された誘導極部材を設けた請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
4. 上記電磁石支持板の外周面及び／又は上記誘導極部材の外周面に、周方向に所定間隔を隔てて複数の溝を設け、各溝で区画された複数の磁極片を形成した請求項１から３いずれか記載の渦電流式減速装置。
   

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