JP2005159025A - Compound magnet and eddy current type reduction gear employing it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁石と永久磁石の複合磁石及びそれを用いた渦電流式減速装置に関する。 The present invention relates to a composite magnet of an electromagnet and a permanent magnet and an eddy current type speed reducer using the same.
複合磁石として、電磁石と永久磁石とを組み合わせたものが知られている。図17に示すように、この種の複合磁石30は、鉄心31と、鉄心31の外周面を囲うように配設された電磁コイル32と、鉄心31の両端面に取り付けられた磁極板33と、鉄心31内に埋設された永久磁石34とを備えている。複合磁石30は、電磁コイル32に通電して鉄心31を磁化した際に、鉄心31内に埋設された永久磁石34が電磁コイル32の磁力を補助することで、電磁石(電磁コイル32)と永久磁石34とを合わせた磁力を得ることができる(特許文献1等参照)。
A combination of an electromagnet and a permanent magnet is known as a composite magnet. As shown in FIG. 17, this type of
ところで、永久磁石34(例えば、フェライト磁石、希土類磁石等)は、鉄心31(例えば、低炭素鋼)に比べて透磁率が低い(磁気抵抗が大きい)。そのため、電磁コイル32に通電して鉄心31を磁化した際に、電磁コイル32で囲まれた鉄心31内に埋設された永久磁石34が磁気抵抗となり、電磁石(電磁コイル32)と永久磁石34とを合わせた磁力を得ることができないことがある。例えば、電磁コイル32に流す電流値が比較的大きく、鉄心31内の磁束密度が大きいときは、永久磁石34が磁気抵抗となり、電磁石(電磁コイル32)と永久磁石34とを合わせた磁力を得ることができない。
By the way, the permanent magnet 34 (for example, a ferrite magnet, a rare earth magnet, etc.) has a lower magnetic permeability (high magnetic resistance) than the iron core 31 (for example, low carbon steel). Therefore, when the
なお、複合磁石30は、車両、特にトラック等の大型車両の補助ブレーキとして使用される渦電流式減速装置等の種々の装置に適用されている。例えば、図18に示すように、渦電流式減速装置は、図示しない回転軸に取り付けられた制動ドラム41と、図示しない固定側に取り付けられた不動の磁石支持環42と、磁石支持環42の外周面に周方向に所定間隔を隔てて複数取り付けられた複合磁石30とを備えている。図18に示す渦電流式減速装置においては、永久磁石34は、磁石支持環42内であって、周方向に隣接する複合磁石30間に配置されている(特許文献2等参照)。
The
本発明の目的は、電磁石及び永久磁石の両方の磁力を有効に利用することができる複合磁石及びそれを用いた渦電流式減速装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a composite magnet capable of effectively utilizing the magnetic force of both an electromagnet and a permanent magnet, and an eddy current type speed reducer using the same.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、鉄心と、該鉄心の外周面を囲うように配設された電磁コイルと、上記鉄心の軸方向の両端面に取り付けられた磁性体からなる磁極板と、上記電磁コイルの磁力を補助する永久磁石とを備えた複合磁石において、上記磁極板の一方を厚くし、その磁極板と上記鉄心とを跨ぐように上記永久磁石が配置されることを特徴とする複合磁石である。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes an iron core, an electromagnetic coil disposed so as to surround the outer peripheral surface of the iron core, and a magnetic body attached to both axial end surfaces of the iron core. In the composite magnet comprising the magnetic pole plate and the permanent magnet for assisting the magnetic force of the electromagnetic coil, one of the magnetic pole plates is thickened, and the permanent magnet is disposed so as to straddle the magnetic pole plate and the iron core. This is a composite magnet.
請求項2の発明は、鉄心と、該鉄心の外周面を囲うように配設された電磁コイルと、上記鉄心の軸方向の両端面に取り付けられた磁性体からなる磁極板と、上記電磁コイルの磁力を補助する永久磁石とを備えた複合磁石において、上記磁極板の一方を厚くし、その磁極板内であって上記鉄心に接するように又はその近傍に上記永久磁石が配置されることを特徴とする複合磁石である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an iron core, an electromagnetic coil disposed so as to surround an outer peripheral surface of the iron core, a magnetic pole plate made of a magnetic material attached to both end faces in the axial direction of the iron core, and the electromagnetic coil In the composite magnet provided with a permanent magnet for assisting the magnetic force of the magnet, one of the magnetic pole plates is thickened, and the permanent magnet is disposed in or near the iron core in the magnetic pole plate. This is a featured composite magnet.
請求項3の発明は、回転軸に取り付けられた制動ドラムの内方に、不動の磁石支持環を配置し、上記磁石支持環に請求項1又は2記載の複合磁石をその磁極面が制動ドラムの内周面に対向するように周方向に所定間隔を隔てて複数設けた渦電流式減速装置である。 According to a third aspect of the present invention, an immovable magnet support ring is disposed inside a brake drum attached to a rotating shaft, and the magnetic pole surface of the composite magnet according to the first or second aspect is disposed on the magnet support ring. The eddy current type reduction gears are provided in a plurality at a predetermined interval in the circumferential direction so as to face the inner peripheral surface of the eddy current.
請求項4の発明は、不動の制動ドラムの内方に、回転軸に取り付けられた磁石支持環を配置し、上記磁石支持環に請求項1又は2記載の複合磁石をその磁極面が制動ドラムの内周面に対向するように周方向に所定間隔を隔てて複数設けた渦電流式減速装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, a magnet support ring attached to a rotating shaft is disposed inside a stationary brake drum, and the magnetic pole surface of the composite magnet according to the first or second aspect is disposed on the magnet support ring. The eddy current type reduction gears are provided in a plurality at a predetermined interval in the circumferential direction so as to face the inner peripheral surface of the eddy current.
本発明によれば、電磁石及び永久磁石の両方の磁力を有効に利用することができるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, there is an excellent effect that the magnetic forces of both the electromagnet and the permanent magnet can be effectively used.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る複合磁石の横断面図であって、電磁コイルを通電したときの磁束の状態を示す。図2は、図1の実施の形態に係る複合磁石の横断面図であって、電磁コイルを通電していないときの磁束の状態を示す。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite magnet according to an embodiment of the present invention, and shows a state of magnetic flux when an electromagnetic coil is energized. FIG. 2 is a cross-sectional view of the composite magnet according to the embodiment of FIG. 1 and shows the state of magnetic flux when the electromagnetic coil is not energized.
図1に示すように、複合磁石10は、任意の断面形状(例えば、円形状、矩形状等)を有する鉄心11を備えている。この鉄心11は、磁性体(強磁性体又は軟磁性体、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)からなる。鉄心11の外周面の全てを囲うように、非磁性の絶縁体(例えば、耐熱性のある合成樹脂材等)からなる巻枠12が装着されている。詳しくは、巻枠12は、鉄心11の外周面を囲う円筒部12aと、円筒部12aの軸方向の両端面に形成されたフランジ12bとからなる。巻枠12の円筒部12aの外周面には、電磁コイル13が配設されている。
As shown in FIG. 1, the
鉄心11の軸方向の両端面には、巻枠12及び電磁コイル13を挟み込むように、磁性体の材料からなる磁極板14が取り付けられている。この磁極板14は、図示しないボルト等により鉄心11の端面に固定される。鉄心11及び磁極板14における鉄心11と磁極板14との対向面は、隙間なく接するように加工されている。各磁極板14の外側端面が複合磁石10の磁極面となる。
本実施の形態においては、鉄心11の両端面に取り付けられる磁極板14のうち一方を厚く形成している。厚く形成した磁極板14における鉄心11との対向面には、孔14aが設けられている。厚く形成した磁極板14に対向する鉄心11の端面には、孔11aが設けられている。
In the present embodiment, one of the
鉄心11の孔11a及び磁極板14の孔14aには、電磁コイル13の磁力を補助する永久磁石15が収容されている。つまり、本実施の形態においては、永久磁石15は、鉄心11と磁極板14とを跨ぐように配置されている。
A
永久磁石15は、任意の断面形状(例えば、円形状、矩形状等)を有し、その外周面及び両端面が鉄心11の孔11a、磁極板14の孔14aの底面又は側面に隙間なく接するように形成されている。永久磁石15の磁極の向きは、電磁コイル13を通電したときの鉄心11の磁化方向(図例では、上下方向)と同一となるように設定されている。鉄心11と磁極板14との間には、複合磁石10内(特に、永久磁石15)に水やダスト等が浸入するのを防止するために、シーラー等のシーリング剤が塗布されている。これにより、永久磁石15は、複合磁石10内に密封される。
The
電磁コイル13を通電すると、電磁コイル13に囲まれた鉄心11が磁化されて、一方の磁極板14(図例では、下側)の外側端面がN極に、他方の磁極板14(図例では、上側)の外側端面がS極になる。このとき、永久磁石15が電磁コイル13の磁力を補助し、電磁コイル13(電磁石)の磁束と永久磁石15の磁束とが複合された磁束が形成される。電磁コイル13の通電を解除すると、鉄心11には残留磁束がほとんど残らず、永久磁石15は、鉄心11内及び磁極板14内で短絡した磁束を形成する(図2参照)。
When the
本実施の形態においては、永久磁石15を鉄心11と磁極板14とを跨ぐように配置している。そのため、永久磁石15が図17で示した永久磁石34と同一寸法であるとすると、電磁コイル13に囲まれた鉄心11内における、永久磁石15の占有体積が図17の永久磁石34の専有体積に比べて小さくなる。つまり、本実施の形態においては、鉄心11内における永久磁石15の占有体積を小さくすることで、電磁コイル13を通電したときに永久磁石15が磁気抵抗となりにくいようにしている。そのため、本実施の形態によれば、電磁コイル13に流す電流値が比較的大きく、鉄心11内の磁束密度が大きいときも、電磁石(電磁コイル13)と永久磁石15とを合わせた磁力を得ることが可能となる。
In the present embodiment, the
即ち、本実施の形態の複合磁石10は、永久磁石15の少なくとも一部が電磁コイル13で囲まれた空間(鉄心11)の外側に位置するように配置することで、永久磁石15が電磁コイル13の磁束形成の妨げとならないようにしている。このようにすることで、本実施の形態の複合磁石10は、電磁石(電磁コイル13)及び永久磁石15の両方の磁力を有効に利用することができる。
In other words, the
また、本実施の形態においては、永久磁石15が配置される磁極板14を厚く形成している。そのため、電磁コイル13を通電しないときには、永久磁石15の磁束が磁極板14を通って外部に漏れることはない。
In the present embodiment, the
なお、図1の実施の形態においては、永久磁石15を鉄心11と磁極板14とを跨ぐように配置したが、図3及び図4に示すように、永久磁石15を磁極板14内であって鉄心11に接するように又はその近傍に配置しても良い。つまり、永久磁石15の全部を電磁コイル13で囲まれた空間(鉄心11)の外側であって、電磁コイル13で囲まれた空間(鉄心11)の軸線上に配置しても良い。図3の実施の形態においては、永久磁石15を磁極板14の孔14a内であって、永久磁石15の端面が鉄心11の端面に接するように配置している。図4の実施の形態においては、磁性体の材料からなる蓋部材16により、永久磁石15を磁極板14内に密封して鉄心11の近傍に配置している。
In the embodiment of FIG. 1, the
また、図1の実施の形態においては、電磁コイル13は、鉄心11の外周面の全てを囲うように配設されているとしたが、図5に示すように、鉄心11を小径部11aと大径部11bとから構成される段付構造として、電磁コイル13を、鉄心11の小径部11aの外周面を囲うように配設しても良い。この場合も、永久磁石15の少なくとも一部が電磁コイル13で囲まれた空間(鉄心11の小径部11a)の外側に位置するように配置する。図例では、永久磁石15を鉄心11の大径部11b内に配置している。
In the embodiment of FIG. 1, the
これら図3から図5の実施の形態によれば、電磁コイル13に囲まれた空間(鉄心11又は鉄心11の小径部11b)には、永久磁石15が配置されないので、永久磁石15が磁気抵抗となりにくく、図1の実施の形態に比べてさらに強い磁力を得ることが可能となる。
3 to 5, since the
また、図1から図5の実施の形態においては、鉄心11の両端面に取り付けられた磁極板14のうち一方にだけ、永久磁石15が配置されているが、図6から図9に示すように、両方の磁極板14を厚くして、これら磁極板14に永久磁石15をそれぞれ配置しても良い。この場合、各永久磁石15を、鉄心11と磁極板14とを跨ぐように配置しても良く(図6参照)、磁極板14内又は鉄心11の大径部11b内に埋設しても良い(図7から図9参照)。つまり、永久磁石15の少なくとも一部が電磁コイル13で囲まれた空間(鉄心11又は鉄心11の小径部11b)の外側に位置するように配置すると良い。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the
これら図6から図9の実施の形態によれば、図1の実施の形態に比べて、電磁コイル13の磁力を補助する永久磁石15の数が多いので、図1の実施の形態に比べてさらに強い磁力を得ることが可能となる。
According to the embodiment of FIGS. 6 to 9, the number of
本実施の形態の複合磁石は、種々の装置に適用することができるものである。例えば、複合磁石は、車両、特にトラック等の大型車両の補助ブレーキとして使用される渦電流式減速装置に適用することができる。適用の一例として、本実施の形態の複合磁石を渦電流式減速装置に適用した実施の形態を図10を用いて説明する。 The composite magnet of the present embodiment can be applied to various devices. For example, the composite magnet can be applied to an eddy current reduction device used as an auxiliary brake for a vehicle, particularly a large vehicle such as a truck. As an example of application, an embodiment in which the composite magnet of the present embodiment is applied to an eddy current reduction device will be described with reference to FIG.
図10は、本発明の一実施形態に係る渦電流式減速装置の部分縦断面図である。図10において、図1で示した複合磁石の実質上の同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 10 is a partial longitudinal sectional view of an eddy current type speed reducer according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, substantially the same parts of the composite magnet shown in FIG.
例えば、図10に示すように、渦電流式減速装置は、図示しない回転軸(例えば、変速機の出力軸)に取り付けられた磁性体の材料からなる制動ドラム21と、制動ドラム21の内方に配置された磁性体の材料からなる不動の磁石支持環22とを備えている。磁石支持環22は、変速機のカバー等の固定側(図示せず)に取り付けられている。これら制動ドラム21及び磁石支持環22は、回転軸と同芯的な環状に形成されている。
For example, as shown in FIG. 10, the eddy current type speed reducer includes a
磁石支持環22の外周面には、周方向に所定間隔を隔てて複数の複合磁石10が取り付けられている。各複合磁石10の磁極板14は、制動ドラム21の内周面に対向させて配置されている。この実施の形態においては、図1で示した複合磁石10の磁極板14のうち、永久磁石15が配置される磁極板14の機能を、磁石支持環22が有する。
A plurality of
この実施の形態においては、複合磁石10の永久磁石15を、複合磁石10の鉄心11と磁石支持環22とを跨ぐように配置している。この場合、磁石支持環22には、永久磁石15を収容するための孔22aが設けられる。つまり、複合磁石10の永久磁石15の少なくとも一部が複合磁石10の電磁コイル13で囲まれた空間(複合磁石10の鉄心11)の外側に位置するように配置している。この実施の形態においては、周方向に隣接する複合磁石10同士で、電磁コイル13の電線の巻付方向が異なる。
In this embodiment, the
回転軸を減速制動する際には、複合磁石10の電磁コイル13を通電する。すると、複合磁石10の電磁コイル13に囲まれた鉄心11が磁化されて、複合磁石10の磁極板14が周方向に交互に、N極、S極となり、複合磁石10と制動ドラム21とを結ぶ磁気回路(磁束)が形成される。これにより、複合磁石10と制動ドラム21との相対回転によって、制動ドラム21に渦電流が生起され、回転軸が減速制動される。また、複合磁石10の電磁コイル13の通電を切れば、減速制動が解除される。
When the rotating shaft is decelerated and braked, the
この実施の形態の渦電流式減速装置によれば、永久磁石15の少なくとも一部が複合磁石10の電磁コイル13で囲まれた空間(鉄心11)の外側に位置するように配置することで、永久磁石15が複合磁石10の電磁コイル13の磁束形成の妨げとならないようにしている。このようにすることで、本実施の形態の渦電流式減速装置は、電磁石(電磁コイル13)及び永久磁石15の両方の磁力を有効に利用することができる。
According to the eddy current type reduction gear of this embodiment, by disposing at least a part of the
また、本実施の形態の渦電流式減速装置においては、永久磁石15を複合磁石10の鉄心11の近傍に配置している。これに対して、図18で示した渦電流式減速装置においては、永久磁石34を複合磁石30の鉄心31から離れた位置に配置している。複合磁石10(電磁コイル13)の磁束密度は、複合磁石10の鉄心11から離れる程低くなる。本実施の形態の渦電流式減速装置においては、永久磁石15を電磁コイル13の磁束密度が高い鉄心11の近傍に配置することで、磁束の流れのバランスが良くなり、図18で示した渦電流式減速装置に比べて制動性能を向上させることができる。
Further, in the eddy current type speed reducer of the present embodiment, the
なお、図10で示した渦電流式減速装置は、図1の実施の形態に係る複合磁石10を適用したものであり、図3から図5の実施の形態に係る複合磁石10についても適用することが可能である(図11から図13参照)。
10 applies the
また、本実施の形態の渦電流式減速装置は、複数の複合磁石10を周方向に連結したもの(図14参照。この場合、複合磁石10の鉄心11の両端面が回転軸の周方向に向けて配置される)、又は非磁性体の材料からなる磁石支持環22の側面に複合磁石10を取り付けたもの(図15参照。この場合、複合磁石10の鉄心11の両端面が回転軸の周方向に向けて配置される)、又は磁石支持環22、コア部(鉄心)11及び磁極片(磁極板)14を電磁鋼板で一体成形し、それを回転軸の軸方向に複数積層したもの(図16参照)等を適用することができる。
Further, the eddy current type speed reducer of the present embodiment has a plurality of
また、図10から図16の実施の形態に係る渦電流式減速装置は、制動ドラム21が回転軸に取り付けられているとしたが、本実施の形態の渦電流式減速装置は、制動ドラム21を固定側に取り付けたものにも適用することができる。この場合、磁石支持環22は、回転軸に取り付けられる。
In addition, in the eddy current type reduction gear according to the embodiment of FIGS. 10 to 16, the
また、図10から図16の実施例に係る渦電流式減速装置は、制動ドラムタイプの渦電流式減速装置であるが、本実施の形態の渦電流式減速装置は、制動ディスクタイプのものにも適用することができる。 Further, the eddy current type speed reducer according to the embodiment of FIGS. 10 to 16 is a brake drum type eddy current type speed reducer, but the eddy current type speed reducer of the present embodiment is of a brake disk type. Can also be applied.
以上、本実施の形態の電磁石と永久磁石の複合磁石は、永久磁石を電磁コイル(電磁石)の磁束形成の妨げとならないように配置することで、電磁石(電磁コイル)及び永久磁石の両方の磁力を有効に利用することができるようしたものであって、渦電流式減速装置等の種々の装置に適用することができる。 As described above, in the composite magnet of the electromagnet and the permanent magnet according to the present embodiment, the magnetic force of both the electromagnet (electromagnetic coil) and the permanent magnet is obtained by arranging the permanent magnet so as not to interfere with the magnetic flux formation of the electromagnetic coil (electromagnet). Can be used effectively, and can be applied to various devices such as an eddy current reduction device.
10 複合磁石
11 鉄心
11a 孔
12 巻枠
13 電磁コイル
14 磁極板
14a 孔
15 永久磁石
16 蓋部材
21 制動ドラム
22 磁石支持環
DESCRIPTION OF
Claims (4)
A magnet support ring attached to a rotating shaft is disposed inside the stationary brake drum, and the magnetic pole surface of the composite magnet according to claim 1 is opposed to the inner peripheral surface of the brake drum. In this way, a plurality of eddy current type reduction gears are provided at predetermined intervals in the circumferential direction.
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