JP2008017579A - Eddy current decelerating apparatus - Google Patents

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Makoto Ogawa
誠 小川
Takafumi Fukada
隆文 深田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eddy current decelerating apparatus which can generate power while braking a rotating shaft by an eddy current. <P>SOLUTION: The eddy current decelerating apparatus comprises an annular body provided on the fixed side concentrically with respect to the rotating shaft, a plurality of cores provided at the annular body along the circumferential direction thereof at predetermined intervals, a conductive coil wound around these cores, a ring-shaped yoke located at the radial inside or outside of the annular body and provided at the fixed side, a plurality of permanent magnets provided at the yoke along the circumferential direction thereof while alternating the N pole and the S pole so that each magnetic pole opposes each core of the annular body, a ring-shaped rotor composed of nonmagnetic conductors provided at the rotating shaft between the annular body and the yoke, and a plurality of pole pieces of a magnetic body provided at the rotor to oppose the cores of the annular body and the permanent magnets of the yoke, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、渦電流により回転軸を制動可能な渦電流減速装置に関するものである。   The present invention relates to an eddy current reduction device capable of braking a rotating shaft with an eddy current.

従来、渦電流を用いた渦電流ブレーキ(渦電流減速装置)が知られている。   Conventionally, an eddy current brake (eddy current reduction device) using an eddy current is known.

図7に示すように、渦電流ブレーキは、磁石81および導体(ロータ)82の相互運動により発生する渦電流83と、磁石81からの磁界84との相互作用により発生する制動力85を利用して、導体を減速するようにしている。ここで、磁界84を発生するための磁石81には、永久磁石と電磁石とがある。   As shown in FIG. 7, the eddy current brake uses a braking force 85 generated by the interaction between the eddy current 83 generated by the mutual movement of the magnet 81 and the conductor (rotor) 82 and the magnetic field 84 from the magnet 81. The conductor is decelerated. Here, the magnet 81 for generating the magnetic field 84 includes a permanent magnet and an electromagnet.

この図7の原理を用いた渦電流ブレーキを自動車用ブレーキの補助ブレーキとして利用したものに図8のようなリターダがある。   A retarder as shown in FIG. 8 is one in which an eddy current brake using the principle of FIG. 7 is used as an auxiliary brake for an automobile brake.

図8に示すように、リターダ91のステータ92は磁石93を保護するのためアルミでケーシングされており、その分のエアギャップ増大による磁束の低下を抑制するために、ポールピース(P/P)94と呼ばれる磁性材(鉄材)が取り付けられている。   As shown in FIG. 8, the stator 92 of the retarder 91 is casing with aluminum to protect the magnet 93, and in order to suppress a decrease in magnetic flux due to an increase in the air gap, a pole piece (P / P) A magnetic material (iron material) called 94 is attached.

このようなリターダの制動・非制動を切り替えるON−OFF機構として、図9に示すように、磁石101が固定されたヨーク102をエアシリンダ(図示せず)などで回転軸方向にスライドさせるスライドスイッチング機構106が、例えば、特許文献1にて提案されている。   As an ON-OFF mechanism for switching between retarding and non-braking of the retarder, as shown in FIG. 9, slide switching is performed in which a yoke 102 to which a magnet 101 is fixed is slid in the rotation axis direction by an air cylinder (not shown). The mechanism 106 is proposed in Patent Document 1, for example.

この図9の機構では、磁石101がケーシング103内のポールピース(P/P)104に対向するよう磁石101を軸方向に移動させ、ポールピース(P/P)104を介して、磁石101とロータ(図示せず)とで磁気回路を形成することで、制動側(ON)に切り替えるようにしている。   In the mechanism of FIG. 9, the magnet 101 is moved in the axial direction so that the magnet 101 faces the pole piece (P / P) 104 in the casing 103, and the magnet 101 is connected to the magnet 101 via the pole piece (P / P) 104. By switching to the braking side (ON) by forming a magnetic circuit with a rotor (not shown).

また、図10に示すように、複数の磁石111が周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう固定されたヨーク112を、軸方向に並べて2列配置し、片方のヨーク112をエアシリンダ(図示せず)などで周方向に回動させる回転スイッチング機構117が、例えば、特許文献2にて提案されている。   Further, as shown in FIG. 10, two rows of yokes 112 in which a plurality of magnets 111 are fixed so that N poles and S poles are alternately arranged along the circumferential direction are arranged in the axial direction, and one yoke 112 is arranged. For example, Patent Document 2 proposes a rotation switching mechanism 117 that rotates in the circumferential direction using an air cylinder (not shown) or the like.

この図10の機構では、隣接する列の磁石の磁極が異なるよう一方のヨーク112を回動させて、ケーシング114内のポールピース(P/P)115内で閉回路を作り、ロータ(図示せず)に磁束を通さないことで、非制動側(OFF)に切り替えるようにしている。   In the mechanism of FIG. 10, one yoke 112 is rotated so that the magnetic poles of adjacent rows of magnets are different, thereby creating a closed circuit in a pole piece (P / P) 115 in the casing 114, and a rotor (not shown). In this case, the magnetic flux is not passed through the non-braking side (OFF).

特開2002−291224号公報JP 2002-291224 A 特開2002−291226号公報JP 2002-291226 A

しかしながら、上述したリターダ81は、渦電流損失により制動力を得るため、制動エネルギーを全て熱として大気中に放出してしまい、エネルギーの有効利用が十分に図れないという問題があった。   However, since the retarder 81 described above obtains a braking force due to eddy current loss, all of the braking energy is released into the atmosphere as heat, and there is a problem that the effective use of energy cannot be sufficiently achieved.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、渦電流により回転軸を制動させつつ、発電可能な渦電流減速装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an eddy current reduction device capable of generating power while solving the above-described problems and braking a rotating shaft with an eddy current.

上記目的を達成するために本発明は、回転軸に対して同芯的に位置させて固定側に設けられた環状体と、該環状体に、その周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられた複数の鉄心と、これら鉄心に巻回された導電性コイルと、上記環状体の径方向内側または外側に位置させて固定側に設けられたリング状のヨークと、該ヨークに、その周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう、かつ各磁極が上記環状体の各鉄心に対向するよう設けられた複数の永久磁石と、上記回転軸に、上記環状体と上記ヨークとの間に位置させて設けられた非磁性を有する導体からなるリング状のロータと、該ロータに、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石に各々対向するよう設けられた磁性体からなる複数のポールピースとを備え、上記回転軸が回転する際に、上記ロータの非磁性体部分に渦電流を生起させて上記回転軸を減速させると共に、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石の間に、上記ロータのポールピースまたは非磁性体部分を位置させ磁束の量を増減させることで、上記環状体のコイルに起電力を発生させて発電するように構成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides an annular body that is positioned concentrically with respect to a rotating shaft and provided on a fixed side, and a predetermined interval along the circumferential direction of the annular body. A plurality of provided iron cores, a conductive coil wound around the iron cores, a ring-shaped yoke provided on the fixed side and positioned inside or outside in the radial direction of the annular body, A plurality of permanent magnets provided so that N poles and S poles alternate along the circumferential direction, and each magnetic pole faces each iron core of the annular body, and the annular body and the yoke And a ring-shaped rotor made of a non-magnetic conductor provided between and a magnetic body provided on the rotor so as to face the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke, respectively. The above rotating shaft rotates In this case, an eddy current is generated in the non-magnetic part of the rotor to decelerate the rotating shaft, and the pole piece of the rotor or the non-magnetic substance is interposed between the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke. By positioning the portion and increasing or decreasing the amount of magnetic flux, an electromotive force is generated in the coil of the annular body to generate power.

上記目的を達成するために本発明は、回転軸に対して同芯的に位置させて固定側に設けられた環状体と、該環状体に、その周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられた複数の鉄心と、これら鉄心に巻回された導電性コイルと、上記環状体に対して軸方向に並べて固定側に設けられたリング状のヨークと、該ヨークに、その周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう、かつ各磁極が上記環状体の各鉄心に対向するよう設けられた複数の永久磁石と、上記回転軸に、上記環状体と上記ヨークとの間に位置させて設けられた非磁性を有する導体からなるリング状のロータと、該ロータに、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石に各々対向するよう設けられた磁性体からなる複数のポールピースとを備え、上記回転軸が回転する際に、上記ロータの非磁性体部分に渦電流を生起させて上記回転軸を減速させると共に、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石の間に、上記ロータのポールピースまたは非磁性体部分を位置させ磁束の量を増減させることで、上記環状体のコイルに起電力を発生させて発電するように構成したものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides an annular body that is positioned concentrically with respect to a rotating shaft and provided on a fixed side, and a predetermined interval along the circumferential direction of the annular body. A plurality of provided iron cores, conductive coils wound around these iron cores, a ring-shaped yoke arranged on the fixed side in the axial direction with respect to the annular body, and a circumferential direction in the yoke A plurality of permanent magnets provided so that N poles and S poles alternate along each other, and each magnetic pole faces each iron core of the annular body, and between the annular body and the yoke on the rotating shaft A ring-shaped rotor made of a non-magnetic conductor provided on the rotor, and a plurality of poles made of a magnetic material provided on the rotor so as to face the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke, respectively. And when the rotary shaft rotates, An eddy current is generated in the non-magnetic part of the rotor to decelerate the rotation shaft, and the pole piece or non-magnetic part of the rotor is positioned between the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke. By increasing or decreasing the amount, the electromotive force is generated in the annular coil to generate power.

好ましくは、上記ロータのポールピースが、上記環状体の鉄心と同数設けられたものである。   Preferably, the pole pieces of the rotor are provided in the same number as the iron core of the annular body.

本発明によれば、渦電流により回転軸を制動させつつ、発電することができるという優れた効果を発揮するものである。   According to the present invention, an excellent effect that power can be generated while the rotating shaft is braked by eddy current is exhibited.

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。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施形態の渦電流減速装置は、例えば車両の補助ブレーキとして使用するものであり、車両の変速機の出力軸(以下、回転軸)に制動力を付与するように構成される。   The eddy current reduction device of this embodiment is used as an auxiliary brake of a vehicle, for example, and is configured to apply a braking force to an output shaft (hereinafter referred to as a rotating shaft) of a vehicle transmission.

まず、図1から図3に基づき渦電流減速装置の概略構造を説明する。   First, a schematic structure of the eddy current reduction device will be described with reference to FIGS.

図1から図3に示すように、本実施形態の渦電流減速装置1は、回転軸2と、その回転軸2に対して同芯的に位置させて固定側に設けられた環状体3と、その環状体3の径方向内側に位置させて固定側に設けられたリング状のヨーク4と、環状体3と上記ヨーク4との間に位置させて、回転軸2に設けられたリング状のロータ5とを備える。環状体3とヨーク4とロータ5とは、基本的に制動時は、回転軸2に対して同芯的に、かつ同一の軸方向位置に配置される。   As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the eddy current reduction device 1 of the present embodiment includes a rotating shaft 2 and an annular body 3 that is positioned concentrically with the rotating shaft 2 and provided on the fixed side. The ring-shaped yoke 4 provided on the fixed side and positioned on the inner side in the radial direction of the annular body 3, and the ring-shaped yoke provided on the rotary shaft 2 positioned between the annular body 3 and the yoke 4. The rotor 5 is provided. The annular body 3, the yoke 4 and the rotor 5 are basically arranged concentrically with the rotary shaft 2 and at the same axial position during braking.

環状体3は、図示しないケーシングに取り付けられる。環状体3は、磁性体からなる。   The annular body 3 is attached to a casing (not shown). The annular body 3 is made of a magnetic material.

その環状体3には、周方向に沿って所定の間隔で複数(図例では12極、図1および図2では4極のみ示す)の鉄心(以下、コイル鉄心という)31と、これらコイル鉄心31に巻回されたコイル32(導電性コイル)とが設けられる。   The annular body 3 includes a plurality of cores (hereinafter referred to as coil cores) 31 (hereinafter referred to as coil cores) 31 at predetermined intervals along the circumferential direction, and these coil cores. A coil 32 (conductive coil) wound around 31 is provided.

具体的には、コイル鉄心31は、環状体3の内周面に沿って等間隔で形成され、内周面から径方向内側に突出する。コイル32は、例えば、一本の電線にて全てのコイル鉄心31を巻回してなり、そのコイル32は、車両のバッテリなどに接続される。   Specifically, the coil core 31 is formed at equal intervals along the inner peripheral surface of the annular body 3 and protrudes radially inward from the inner peripheral surface. For example, the coil 32 is formed by winding all the coil cores 31 with a single electric wire, and the coil 32 is connected to a vehicle battery or the like.

ヨーク4は、回転軸2に対して同芯的に位置させて、図示しないケーシングに取り付けらる。ヨーク4は、例えば、低炭素鋼などの磁性体からなる。   The yoke 4 is positioned concentrically with the rotating shaft 2 and attached to a casing (not shown). The yoke 4 is made of a magnetic material such as low carbon steel, for example.

そのヨーク4には、複数(図例では12極、図1および図2では4極のみ示す)の永久磁石41が、周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう、かつ各磁極が環状体3の各コイル鉄心31に対向するよう設けられる。   The yoke 4 has a plurality of permanent magnets 41 (12 poles in the example shown, only 4 poles shown in FIGS. 1 and 2), and N poles and S poles are alternately arranged along the circumferential direction. Is provided so as to face each coil core 31 of the annular body 3.

具体的には、永久磁石41は、一方の磁極を径方向外側(鉄心側)に向けて突出するよう、かつ他方の磁極がヨーク4の外周面に当接するよう、ヨーク4に等間隔で取り付けられる。本実施形態では、永久磁石41は、コイル鉄心31と同数設けられ、各コイル鉄心31に対応する周方向位置に配置、固定される。   Specifically, the permanent magnet 41 is attached to the yoke 4 at equal intervals so that one magnetic pole protrudes radially outward (iron core side) and the other magnetic pole contacts the outer peripheral surface of the yoke 4. It is done. In the present embodiment, the same number of permanent magnets 41 as the coil cores 31 are provided, and are arranged and fixed at circumferential positions corresponding to the coil cores 31.

また、本実施形態では、ヨーク4および永久磁石41を、回転軸2の軸方向に沿って往復動させるためのスイッチング装置が設けられる。   In the present embodiment, a switching device for reciprocating the yoke 4 and the permanent magnet 41 along the axial direction of the rotary shaft 2 is provided.

そのスイッチング装置は、ヨーク4の内周面に摺接してヨーク4を軸方向移動可能に支持するヨーク支持材421と、ヨーク4の軸方向の一端部に取り付けられ、軸方向に伸縮可能なエアシリンダ(図示せず)とを備え、そのエアシリンダを伸縮させて、永久磁石41がコイル鉄心31と対向する位置(略同じ軸方向位置)(制動ON位置)と、コイル鉄心31に対して軸方向に離間した位置(制動OFF位置)とで、ヨーク4の位置を切り替える。   The switching device includes a yoke support member 421 that slidably contacts the inner peripheral surface of the yoke 4 and supports the yoke 4 so as to be movable in the axial direction, and an air that is attached to one end of the yoke 4 in the axial direction and can expand and contract in the axial direction. A cylinder (not shown), and the air cylinder is expanded and contracted so that the permanent magnet 41 faces the coil iron core 31 (substantially the same axial position) (braking ON position) and the axis with respect to the coil iron core 31 The position of the yoke 4 is switched between a position separated in the direction (braking OFF position).

ロータ5は、環状体3およびヨーク4に対して、径方向に所定の隙間を隔てて配置され、図示しない支持材(例えば、スポーク状の支持材)にて回転軸2に取り付けられる。ロータ5と、環状体3およびヨーク4の隙間は、例えば、永久磁石41の磁力などを考慮して設定される。   The rotor 5 is disposed with a predetermined gap in the radial direction with respect to the annular body 3 and the yoke 4, and is attached to the rotary shaft 2 by a support material (not shown) (for example, a spoke-shaped support material). The gap between the rotor 5 and the annular body 3 and the yoke 4 is set in consideration of the magnetic force of the permanent magnet 41, for example.

ロータ5は、非磁性を有する導体からなる。具体的には、ロータ5の材料は、回転に耐えうる強度を持ち、かつ渦電流が発生しやすいよう電気抵抗の小さい材料(良導電体)が使用される。ロータ5の非磁性材料として、例えば、銅やアルミニウムなどが考えられる。   The rotor 5 is made of a nonmagnetic conductor. Specifically, the material of the rotor 5 is a material (good conductor) having a strength that can withstand rotation and a low electrical resistance so that eddy currents are easily generated. As the non-magnetic material of the rotor 5, for example, copper or aluminum can be considered.

そのロータ5には、磁性材料(磁性体)(例えば、鉄など)からなる複数のポールピース51が設けられる。   The rotor 5 is provided with a plurality of pole pieces 51 made of a magnetic material (magnetic material) (for example, iron).

ポールピース51は、ロータ5内に周方向に等間隔で埋め込まれ、環状体3のコイル鉄心31およびヨーク4の永久磁石41に各々対向するよう設けられる。また、ロータ5のポールピース51間には、ロータ5自身を構成する非磁性材料からなる非磁性体部分52が位置する。   The pole pieces 51 are embedded in the rotor 5 at equal intervals in the circumferential direction, and are provided so as to face the coil core 31 of the annular body 3 and the permanent magnet 41 of the yoke 4, respectively. Further, between the pole pieces 51 of the rotor 5, a nonmagnetic part 52 made of a nonmagnetic material constituting the rotor 5 itself is located.

本実施形態では、ロータ5のポールピース51が、環状体3のコイル鉄心31(およびヨーク4の永久磁石41)と同数設けられる。   In the present embodiment, the same number of pole pieces 51 of the rotor 5 as the coil cores 31 of the annular body 3 (and the permanent magnets 41 of the yoke 4) are provided.

ポールピース51の磁性材料は、できるだけ永久磁石41の磁束がコイル鉄心31を通過するよう透磁率の高い材料が望ましく、かつ、渦電流が発生しにくいように電気抵抗の大きな材料(絶縁体や半導体など)が好ましい。例えば、ポールピース51の磁性材料としては、積層鋼板などが考えられる。   The magnetic material of the pole piece 51 is desirably a material having a high magnetic permeability so that the magnetic flux of the permanent magnet 41 passes through the coil core 31 as much as possible, and a material having a large electric resistance (insulator or semiconductor) so that eddy currents are not easily generated. Etc.) is preferable. For example, as the magnetic material of the pole piece 51, a laminated steel plate can be considered.

詳しくは後述するが、制動時に、回転軸2(ロータ5)の回転により、環状体3のコイル鉄心31およびヨーク4の永久磁石41の間に、ロータ5のポールピース51または非磁性体部分52が交互に位置し、磁束の量が増減することで、環状体3のコイル32に起電力が発生し発電が行われる。   As will be described in detail later, the pole piece 51 or the non-magnetic part 52 of the rotor 5 is interposed between the coil core 31 of the annular body 3 and the permanent magnet 41 of the yoke 4 by the rotation of the rotating shaft 2 (rotor 5) during braking. Are alternately positioned and the amount of magnetic flux increases or decreases, so that an electromotive force is generated in the coil 32 of the annular body 3 to generate power.

次に、本実施形態の渦電流減速装置1の作用を説明する。   Next, the operation of the eddy current reduction device 1 of this embodiment will be described.

まず、図1、図2、図4および図5に基づき、コイル鉄心31、ポールピース51、および永久磁石41間に形成される磁気回路について説明する。なお、図4および図5は、永久磁石および発電コイルが8極である回転発動機を、直線モデルにて模式的に示す。   First, a magnetic circuit formed between the coil iron core 31, the pole piece 51, and the permanent magnet 41 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5. FIG. 4 and 5 schematically show a rotary engine having a permanent magnet and a power generation coil having 8 poles in a linear model.

図1および図4に示すように、ロータ5のポールピース51が、環状体3のコイル鉄心31およびヨーク4の永久磁石41と同じ周方向位置に位置するときは、永久磁石41のN極からポールピース51、コイル鉄心31を通り、さらにヨーク4、隣接するコイル鉄心31、ポールピース51、永久磁石41のS極に至る磁気回路C1が形成される。このとき、コイル鉄心31を通る磁束は最大となる。   As shown in FIGS. 1 and 4, when the pole piece 51 of the rotor 5 is located at the same circumferential position as the coil core 31 of the annular body 3 and the permanent magnet 41 of the yoke 4, the N pole of the permanent magnet 41 A magnetic circuit C <b> 1 is formed that passes through the pole piece 51 and the coil core 31 and reaches the yoke 4, the adjacent coil core 31, the pole piece 51, and the S pole of the permanent magnet 41. At this time, the magnetic flux passing through the coil core 31 is maximized.

この図1の位置からロータ5が回転すると、ポールピース51を通過してコイル鉄心31を通る磁束の量が徐々に減少する。   When the rotor 5 rotates from the position shown in FIG. 1, the amount of magnetic flux passing through the pole piece 51 and passing through the coil iron core 31 gradually decreases.

図2および図5に示すように、ロータ5の非磁性体部分52が、環状体3のコイル鉄心31およびヨーク4の永久磁石41と同じ周方向位置に位置するときは、その非磁性体部分52により、永久磁石41からコイル鉄心31への磁束が遮断され、永久磁石41のN極から、ポールピース51を通り隣接する永久磁石41のS極に至る磁気回路C2が形成される。このとき、コイル鉄心31を通る磁束は最小(ほぼ0)となる。   As shown in FIGS. 2 and 5, when the nonmagnetic portion 52 of the rotor 5 is located at the same circumferential position as the coil core 31 of the annular body 3 and the permanent magnet 41 of the yoke 4, the nonmagnetic portion The magnetic flux from the permanent magnet 41 to the coil core 31 is interrupted by 52, and a magnetic circuit C2 is formed from the N pole of the permanent magnet 41 to the S pole of the adjacent permanent magnet 41 through the pole piece 51. At this time, the magnetic flux passing through the coil iron core 31 is minimum (almost 0).

この図2の位置からロータ5が回転すると、ポールピース51を通過してコイル鉄心31を通る磁束の量が徐々に増大する。   When the rotor 5 rotates from the position shown in FIG. 2, the amount of magnetic flux passing through the coil core 31 through the pole piece 51 gradually increases.

以上のように本実施形態では、回転軸2およびロータ5を回転させ、コイル鉄心31へ進入する磁束の量を増減させコイル32に起電力を発生させる。   As described above, in the present embodiment, the rotating shaft 2 and the rotor 5 are rotated, and the amount of magnetic flux entering the coil core 31 is increased or decreased to generate an electromotive force in the coil 32.

次に、図6に基づき、回転軸2(ロータ5)の回転角と、コイル32の電圧およびコイル鉄心31内の磁束との関係を説明する。   Next, the relationship between the rotation angle of the rotating shaft 2 (rotor 5), the voltage of the coil 32, and the magnetic flux in the coil iron core 31 will be described with reference to FIG.

図6は、一例として、極数が12の渦電流減速装置1におけるロータ5の回転角によるコイル鉄心31内の磁束(図6において、破線Mで示す)および起電力(電圧)(図6において、実線Eで示す)の変化を示す。ここで、ポールピース51が、コイル鉄心31および永久磁石41と同じ周方向位置に位置するときの回転角を、0度とし、60度までを示す。   6 shows, as an example, magnetic flux (indicated by a broken line M in FIG. 6) and electromotive force (voltage) (voltage in FIG. 6) in the coil core 31 due to the rotation angle of the rotor 5 in the eddy current reduction device 1 having 12 poles. , Indicated by a solid line E). Here, the rotation angle when the pole piece 51 is located at the same circumferential position as the coil core 31 and the permanent magnet 41 is 0 degree, and shows up to 60 degrees.

図6に示すように、ポールピース51が、コイル鉄心31および永久磁石41と同じ周方向位置に位置する回転角0、30および60度(図6において、符号Hで示す)では、コイル鉄心31内の磁束が最大となる。   As shown in FIG. 6, at the rotation angles 0, 30 and 60 degrees (indicated by reference sign H in FIG. 6) where the pole piece 51 is located at the same circumferential position as the coil core 31 and the permanent magnet 41, the coil core 31. The magnetic flux inside becomes the maximum.

一方、ポールピース51が、極(永久磁石41)の中間位置に位置する回転角15、45度(図6において、符号Lで示す)では、コイル鉄心31内の磁束が最小となる。   On the other hand, at the rotation angle of 15 and 45 degrees (indicated by symbol L in FIG. 6) where the pole piece 51 is located at the intermediate position of the pole (permanent magnet 41), the magnetic flux in the coil core 31 is minimized.

以上のように、回転角によりコイル鉄心31内の磁束が変化し、その変化量に見合った起電力がコイル32に発生して発電が行われる。   As described above, the magnetic flux in the coil core 31 changes depending on the rotation angle, and an electromotive force corresponding to the amount of change is generated in the coil 32 to generate power.

次に、回転軸2の制動について説明する。   Next, braking of the rotating shaft 2 will be described.

本実施形態では、ロータ5の非磁性体部分52を、非磁性を有する導体から形成しているので、ロータ5は、回転により磁気回路C1を横切って移動することになり、非磁性体部分52内に渦電流が発生する。その渦電流と磁気回路C1により、ロータ5に回転方向と反対方向の力が働き、回転軸2が制動される。   In the present embodiment, since the non-magnetic part 52 of the rotor 5 is formed of a non-magnetic conductor, the rotor 5 moves across the magnetic circuit C1 by rotation, and the non-magnetic part 52 An eddy current is generated inside. Due to the eddy current and the magnetic circuit C1, a force in the direction opposite to the rotation direction acts on the rotor 5, and the rotating shaft 2 is braked.

なお、制動力が不要な場合、上述したスイッチング装置により、永久磁石41をコイル鉄心31から離間させることで、ロータ5に進入する磁束(永久磁石41およびコイル鉄心31間の磁束)を減らし、制動力を低下させることができる。   When the braking force is unnecessary, the magnetic flux entering the rotor 5 (magnetic flux between the permanent magnet 41 and the coil iron core 31) is reduced by separating the permanent magnet 41 from the coil iron core 31 by the switching device described above. Power can be reduced.

このように本実施形態では、ロータ5が回転する際に、永久磁石41から発生している磁束の外周側をロータ5が回転するため、非磁性の良導電体部(非磁性体部分52)にて渦電流が発生し制動力を得ることができ、かつコイル鉄心31内の磁束が変化するため、発電することができる。   Thus, in this embodiment, since the rotor 5 rotates on the outer peripheral side of the magnetic flux generated from the permanent magnet 41 when the rotor 5 rotates, a non-magnetic good conductor portion (non-magnetic portion 52). Since an eddy current is generated and a braking force can be obtained, and the magnetic flux in the coil iron core 31 changes, power can be generated.

つまり、本実施形態では、配置された磁石を利用し、発電機能を有した渦電流式制動装置を得ることができる。   That is, in the present embodiment, an eddy current braking device having a power generation function can be obtained using the arranged magnets.

その結果、制動エネルギーを全て熱として大気中に放出してしまうことなく、制動エネルギーの一部にて発電することができるので、エネルギーの有効利用を図ることができる。   As a result, since it is possible to generate electric power using a part of the braking energy without releasing all the braking energy as heat into the atmosphere, it is possible to effectively use the energy.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various modifications and application examples can be considered.

例えば、上述の実施形態では、ロータ5、7に対して径方向の外周側に環状体3(コイル鉄心31およびコイル32)、内周側にヨーク4(永久磁石41)を各々配置したが、環状体3とヨーク4の配置は内外周を反対にしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the annular body 3 (coil core 31 and coil 32) is disposed on the outer peripheral side in the radial direction with respect to the rotors 5 and 7, and the yoke 4 (permanent magnet 41) is disposed on the inner peripheral side. The arrangement of the annular body 3 and the yoke 4 may be reversed on the inner and outer periphery.

また、回転軸方向に、順に、ヨーク(磁石)、ロータ(ポールピース)および環状体(コイル鉄心およびコイル)を配置するようにしてもよい。   Moreover, you may make it arrange | position a yoke (magnet), a rotor (pole piece), and a cyclic | annular body (a coil iron core and a coil) in order in a rotating shaft direction.

すなわち、環状体に対して軸方向に並べて、リング状のヨークを固定側に設け、それら環状体とヨークとの間に位置させて、非磁性体からなる(或いは、非磁性を有する導体からなる)リング状のロータを回転軸に設けるようにしてもよい。このとき、環状体、ヨークおよびロータは、略同径のリング状に形成することが好ましい。   That is, a ring-shaped yoke is arranged on the fixed side in an axial direction with respect to the annular body, and is located between the annular body and the yoke, and is made of a non-magnetic material (or made of a non-magnetic conductor). ) A ring-shaped rotor may be provided on the rotating shaft. At this time, the annular body, the yoke, and the rotor are preferably formed in a ring shape having substantially the same diameter.

また、スイッチング装置は、上述したヨーク4を軸方向に移動するものに限定されず、例えば、図10に示すように、複数の磁石101が周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう固定されたヨーク102を、軸方向に2列配置し、片方のヨーク102をエアシリンダ(図示せず)などで周方向に回動させる回転スイッチング機構117のようなものでもよい。   Further, the switching device is not limited to the above-described one that moves the yoke 4 in the axial direction. For example, as shown in FIG. 10, a plurality of magnets 101 have alternating N poles and S poles along the circumferential direction. Such a fixed yoke 102 may be arranged in two rows in the axial direction, and a rotary switching mechanism 117 for rotating one yoke 102 in the circumferential direction by an air cylinder (not shown) or the like may be used.

図1は、本発明に係る一実施形態による渦電流減速装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an eddy current reduction device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施形態の渦電流減速装置の断面図であり、図1からロータが所定角度回転した状態を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view of the eddy current reduction device of the present embodiment, and shows a state where the rotor is rotated by a predetermined angle from FIG. 図3は、本実施形態の渦電流減速装置の部分斜視図である。FIG. 3 is a partial perspective view of the eddy current reduction device of the present embodiment. 図4は、本実施形態の渦電流減速装置の作用を説明するための直線モデル図である。FIG. 4 is a linear model diagram for explaining the operation of the eddy current reduction device of the present embodiment. 図5は、本実施形態の渦電流減速装置の作用を説明するための直線モデル図であり、図4からロータが所定角度回転した状態を示す。FIG. 5 is a linear model diagram for explaining the operation of the eddy current reduction device of the present embodiment, and shows a state in which the rotor is rotated by a predetermined angle from FIG. 図6は、ロータの回転角と、鉄心内の磁束およびコイルの電圧の関係を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the rotation angle of the rotor, the magnetic flux in the iron core, and the voltage of the coil. 図7は、渦電流による制動力を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the braking force due to the eddy current. 図8は、従来の渦電流減速装置を示す。FIG. 8 shows a conventional eddy current reduction device. 図9は、従来の渦電流減速装置を示す。FIG. 9 shows a conventional eddy current reduction device. 図10は、従来の渦電流減速装置を示す。FIG. 10 shows a conventional eddy current reduction device.

符号の説明Explanation of symbols

1 渦電流減速装置
2 回転軸
3 環状体
31 鉄心(コイル鉄心)
32 コイル
4 ヨーク
41 永久磁石
5 ロータ
51 ポールピース
52 非磁性体部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Eddy current reduction device 2 Rotating shaft 3 Annulus 31 Iron core (coil core)
32 Coil 4 Yoke 41 Permanent magnet 5 Rotor 51 Pole piece 52 Non-magnetic part

Claims (3)

回転軸に対して同芯的に位置させて固定側に設けられた環状体と、
該環状体に、その周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられた複数の鉄心と、
これら鉄心に巻回された導電性コイルと、
上記環状体の径方向内側または外側に位置させて固定側に設けられたリング状のヨークと、
該ヨークに、その周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう、かつ各磁極が上記環状体の各鉄心に対向するよう設けられた複数の永久磁石と、
上記回転軸に、上記環状体と上記ヨークとの間に位置させて設けられた非磁性を有する導体からなるリング状のロータと、
該ロータに、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石に各々対向するよう設けられた磁性体からなる複数のポールピースとを備え、
上記回転軸が回転する際に、上記ロータの非磁性体部分に渦電流を生起させて上記回転軸を減速させると共に、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石の間に、上記ロータのポールピースまたは非磁性体部分を位置させ磁束の量を増減させることで、上記環状体のコイルに起電力を発生させて発電するように構成したことを特徴とする渦電流減速装置。
An annular body provided concentrically with the rotation axis and provided on the fixed side;
A plurality of iron cores provided at predetermined intervals along the circumferential direction of the annular body;
A conductive coil wound around these iron cores;
A ring-shaped yoke provided on the fixed side and positioned on the radially inner side or outer side of the annular body;
A plurality of permanent magnets provided on the yoke such that N poles and S poles alternate along the circumferential direction, and each magnetic pole faces each iron core of the annular body;
A ring-shaped rotor made of a non-magnetic conductor provided on the rotating shaft between the annular body and the yoke;
The rotor includes a plurality of pole pieces made of a magnetic body provided to face the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke, respectively.
When the rotating shaft rotates, an eddy current is generated in the nonmagnetic portion of the rotor to decelerate the rotating shaft, and the rotor pole is interposed between the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke. An eddy current reduction device configured to generate electricity by generating an electromotive force in a coil of the annular body by positioning a piece or a non-magnetic part and increasing or decreasing the amount of magnetic flux.
回転軸に対して同芯的に位置させて固定側に設けられた環状体と、
該環状体に、その周方向に沿って所定の間隔を隔てて設けられた複数の鉄心と、
これら鉄心に巻回された導電性コイルと、
上記環状体に対して軸方向に並べて固定側に設けられたリング状のヨークと、
該ヨークに、その周方向に沿ってN極、S極が交互になるよう、かつ各磁極が上記環状体の各鉄心に対向するよう設けられた複数の永久磁石と、
上記回転軸に、上記環状体と上記ヨークとの間に位置させて設けられた非磁性を有する導体からなるリング状のロータと、
該ロータに、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石に各々対向するよう設けられた磁性体からなる複数のポールピースとを備え、
上記回転軸が回転する際に、上記ロータの非磁性体部分に渦電流を生起させて上記回転軸を減速させると共に、上記環状体の鉄心および上記ヨークの永久磁石の間に、上記ロータのポールピースまたは非磁性体部分を位置させ磁束の量を増減させることで、上記環状体のコイルに起電力を発生させて発電するように構成したことを特徴とする渦電流減速装置。
An annular body provided concentrically with the rotation axis and provided on the fixed side;
A plurality of iron cores provided at predetermined intervals along the circumferential direction of the annular body;
A conductive coil wound around these iron cores;
A ring-shaped yoke provided on the fixed side in the axial direction with respect to the annular body;
A plurality of permanent magnets provided on the yoke such that N poles and S poles alternate along the circumferential direction, and each magnetic pole faces each iron core of the annular body;
A ring-shaped rotor made of a non-magnetic conductor provided on the rotating shaft between the annular body and the yoke;
The rotor includes a plurality of pole pieces made of a magnetic body provided to face the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke, respectively.
When the rotating shaft rotates, an eddy current is generated in the nonmagnetic portion of the rotor to decelerate the rotating shaft, and the rotor pole is interposed between the iron core of the annular body and the permanent magnet of the yoke. An eddy current reduction device configured to generate electricity by generating an electromotive force in a coil of the annular body by positioning a piece or a non-magnetic part and increasing or decreasing the amount of magnetic flux.
上記ロータのポールピースが、上記環状体の鉄心と同数設けられた請求項1または2記載の渦電流減速装置。
The eddy current reduction device according to claim 1 or 2, wherein pole pieces of the rotor are provided in the same number as the iron core of the annular body.
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