JP2019168038A

JP2019168038A - Ｍｒ流体ブレーキ構造

Info

Publication number: JP2019168038A
Application number: JP2018056265A
Authority: JP
Inventors: 輝朗吉地; Teruaki Yoshiike; 卓近藤; Taku Kondo; 近藤　　卓
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd; Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd; Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-10-03

Abstract

【課題】本発明は、ＭＲ流体とロータとステータの組み合わせに応じて、トルクアップによるブレーキ力の向上を得ることである。【解決手段】本発明によるＭＲ流体ブレーキは、固定体(3)にもうけた環状ステータ(61)の環状底面(65)に巻線（51）をもうけ、環状凹部（62）内にアウタロータディスク(64)と中間ステータ(70)とをＭＲ流体(80)を介して多板状態とすることにより、中間ステータ(70)に対して従来よりも大なる磁束密度を持たせることができ、従来構成よりも大なるトルクを得ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＲ流体ブレーキ構造に関し、特に、ＭＲ流体の磁気結合剪断力を利用したブレーキ構造のトルクアップを計るための新規な改良に関する。

従来、用いられていたＭＲ流体ブレーキ構造としては、例えば、特許文献１の構成を図６として挙げると共に、特許文献２の構成を図７及び図８として挙げることができる。
すなわち、図６において、符号１１で示されるものは、特許文献１における「磁界応答材料を有するブレーキ」のブレーキ装置である。
本発明の第１従来例を説明すると、ハウジング室１５内で回転するロータ２１に対して極辺３３が対向配置されていることを特長とする。

特許文献２の魚釣用リールの場合、図７及び図８に示すように励磁コイル５１が制動板４５、第２制動板４７の外側に配置されており、収容空間S１（磁気反応摩擦材）〜MR流体を収容する収容部材４３（非磁性材）が用いられている。

特開２０１６−２１４１２３号公報特開２０１２−１８０９３９号公報

従来のＭＲ流体ブレーキ構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図６の第１従来構成の場合、ハウジング室１５内に位置するロータ２１に対して極片３３が対向配置されているため、ロータ２１と極片３３とを軸方向Ｐに沿って多段化することによってトルクアップすることは、極めて困難であった。
また、前述の図６及び図７に開示された第２従来構成の場合、図６の魚釣リールの場合、軸心に設けられた多板状の磁気制動手段４０の外側に、これと同軸に輪状の励磁コイル５１が４３収容部材（非磁性材）を磁気回路上に含む形で設けられていたため、ＭＲ流体ブレーキ構造の磁気効率が低下するのと共に、外径の大きさを小形化することができず、例えば小形の飛翔体に取り付けることが極めて困難であった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ＭＲ流体ブレーキのＭＲ流体の磁気結合剪断力を利用したブレーキ構造のトルクアップを図るようにしたＭＲ流体ブレーキ構造を提供することを目的とする。

本発明によるＭＲ流体ブレーキ構造は、軸体に接続された固定体と、前記固定体に設けられ縦断面でＵ字型をなす環状ステータと、前記環状ステータの外周に形成された環状凹部と、前記環状凹部の環状底面に設けられた巻線と、前記環状凹部内に設けられ前記固定体の軸方向に沿って所定間隔で配設された複数のアウタロータディスクと、前記各アウタロータディスク間に設けられた中間ステータと、前記アウタロータディスクの内側に設けられ非磁性のステータスペーサと、前記ステータスペーサの内面及び前記中間ステータの内面と前記環状凹部の底面との間には前記巻線が設けられ、前記環状ステータ内の中間ステータ及び前記アウタロータディスクの表面にはＭＲ流体が存在している構成であり、また、前記巻線は、前記中間ステータの近傍に設けられている構成であり、また、前記巻線は、前記中間ステータの内側の巻線水冷部を介して水循環型の水冷巻線よりなり、また、前記アウタロータに接して、外方へ向けて延設された１個又は複数の放熱フィンが形成されている構成である。

本発明によるＭＲ流体ブレーキは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、軸体に接続された固定体と、前記固定体に設けられ縦断面でＵ字型をなす環状ステータと、前記環状ステータの外周に形成された環状凹部と、前記環状凹部の環状底面に設けられた巻線と、前記環状凹部内に設けられ前記固定体の軸方向に沿って所定間隔で配設された複数のアウタロータディスクと、前記各アウタロータディスク間に設けられた中間ステータと、前記各アウタロータディスクの第１内面及び前記中間ステータの第２内面と前記環状凹部の底面との間には前記巻線が設けられ、前記環状ステータ内の中間ステータ、中間ステータ、アウタロータディスクの表面にはＭＲ流体が存在しているため、環状ステータの環状凹部内の多数の中間ディスクの近くに巻線を近付けて設けることができ、中間ディスク上の磁束に寄与することができ、多板化した時のトルクアップを図ることができる。
また、前記巻線は、水冷巻線よりなることにより、大きい負荷時の巻線の温度上昇による出力低下を防ぐことができる。
また、前記中間ステータの外端には、外方へ向けて延設された１個又は複数の放熱フィンが形成されていることにより、ＭＲ流体ブレーキの放熱性の特性を向上できる。

本発明によるＭＲ流体ブレーキの断面構成図である。図１のＡ部を示す拡大断面図である。図１の他の形態を示す拡大断面図である。図３のＢ部を示す拡大断面図である。図４の要部の詳細拡大図である。特許文献１のブレーキ装置を示す断面図である。特許文献２のＭＲ流体ブレーキを示す断面図である。図７の要部の磁気制動手段を含む部分の拡大断面図である。

本発明によるＭＲ流体ブレーキは、ＭＲ流体の磁気結合剪断力を利用したブレーキ構造のトルクアップ（ブレーキ力向上）を計ることである。

以下、図面と共に本発明によるＭＲ流体ブレーキの好適な実施の形態について説明する。
尚、本実施の形態では、前述の図６，図７及び図８の従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号６１で示されるものは、固定体３に設けられた環状ステータであり、この環状ステータ６１の外側には、アウタロータ６３が回転自在に設けられており、前記環状ステータ６１を保持する断面Ｔ字状をなす固定体３には、軸体１００が嵌入される筒状をなす筒状突出部６０が形成されている。

前記筒状突出部６０の外周面６０Ａには、断面でみて一対のＵ字型をなすと共に全体形状が環状をなす環状ステータ６１が嵌入されていることにより、前記固定体３に環状ステータ６１が一体状に結合されている。

前記環状ステータ６１の環状凹部６２には、図１のＡ部を拡大して示す図２の断面図に示されるように、前記環状ステータ６１の外側には円筒体をなすアウタロータ６３が回転可能に設けられている。

アウタロータディスク６４の側面６４Ｂには、ドーナッツ板型をなすロータスペーサ６６（非磁性）が前記環状ステータ６１の軸方向Ｐに沿って所定間隔毎に一体状に軸心Ｐ’に向けて延設されている。ロータスペーサ６６は非磁性にすることにより、アウタロータディスク６４間の漏れ磁束を減少させ、中間ステータ７０へ効率よく磁束を流す役割を担っている。
前記環状ステータ６１の外周には、図１で示されるような前記環状凹部６２が形成されているが、前記環状凹部６２の環状底面６５には、励磁を行うための巻線５１が設けられ、この巻線５１は励磁時に熱を発生する。巻線水冷部５２（巻線５１エリア-中間ステータの第２内面７０Ａ間）に注水し水冷型とし、それによって、大電流を巻線５１に流すことが出来るように構成しても良い。

前記各アウタロータディスク６４間には、前記環状ステータ６１の外側に接続され前記ドーナッツ板型をなす中間ステータ７０がステータスペーサ６７（非磁性）に挟まれて配設されている。ステータスペーサ６７は非磁性にすることにより、中間ステータ７０間の漏れ磁束を減少させ、アウタロータディスク６４へ効率よく磁束を流す役割を担っている。
前記各中間ステータ７０の内面７０Ａ，ステータスペーサ６７の内側には、前記巻線５１が配設され、前記巻線５１の内面５１Ａは、前記環状ステータ６１の環状底面６５に接している。
図２の断面図において、前記アウタロータ６３に接続された前記アウタロータディスク６４と前記中間ステータ７０との間において、太い黒線で表してある図示部分は、周知のＭＲ流体８０が充填されている。

図４は、図３（図１の他の形態）のＢ部の拡大断面図を示すもので、図５の前記各中間ステータ７０の外端７０Ａ’から外方へ向けて延設された１個もしくは複数の放熱フィン９０が設けられている。
前記各放熱フィン９０は、アウタロータ６３に設け、ＭＲ流体８０、アウタディスク６４の発熱を大気中に放熱し高温化を防ぎ、ブレーキ効率が低下しないように構成されている。

また、本発明によるＭＲ流体ブレーキのブレーキ原理は周知のことであるが、前記巻線５１に電流が供給されると、前記アウタロータディスク６４と前記中間ステータ７０との間のＭＲ流体８０に磁束が通ることで、剪断応力が作用してブレーキ作用が発生する。
この時、さらに、前記ＭＲ流体８０に働く磁束密度の大きさ、すなわち、前記巻線５１に通電する電流の大きさによってブレーキ力を調整することが出来る。
また、前述のように、中間ステータ７０及びアウタロータディスク６４が従来よりも多重化できるため、中間ステータ７０とアウタロータディスク６４間で発生する剪断応力を積算することで大きくなり、大きい制動力を得ることができる。

本発明によるＭＲ流体ブレーキは、筒状突出部の外周に設けた環状ステータの外周に環状凹部を設け、この環状凹部内にＭＲ流体を介して、アウタロータのアウタロータディスク及び中間ステータからなる多板の内側にＭＲ流体を介して巻線が配設されているため、従来構成よりも、より強大なトルクによるブレーキ力を発揮することができる。

１ＭＲ流体ブレーキ
３固定体
３Ａ外部取付孔
５１巻線
５１Ａ内面
５２巻線水冷部
６０筒状突出部
６０Ａ外周面
６１環状ステータ
６２環状凹部
６３アウタロータ
６４アウタロータディスク
６４Ａ内面
６４Ｂ側面
６５環状底面
６６ロータスペーサ（非磁性）
６７ステータスペーサ（非磁性）
７０中間ステータ
７０Ａ第２内面
７０Ａ’ 外端
８０ＭＲ流体
９０放熱フィン
１００軸体
Ｐ軸方向
Ｐ’ 軸心

Claims

軸体(100)に接続された固定体(3)と、前記固定体(3)に設けられ縦断面でＵ字型をなす環状ステータ(61)と、前記環状ステータ(61)の外周に形成された環状凹部(62)と、前記環状凹部(62)の環状底面(65)に設けられた巻線(51)と、前記環状凹部(62)内に設けられ前記固定体(3)の軸方向(P)に沿って所定間隔で配設された複数のアウタロータディスク(64)と、前記各アウタロータディスク(64)間に設けられた中間ステータ(70)と、前記アウタロータディスク(64)の内側に設けられた非磁性のステータスペーサ(67)と、前記ステータスペーサ(67)の内面及び前記中間ステータ(70)の内面(70A)と前記環状凹部(62)の環状底面(65)との間には前記巻線(51)が設けられ、前記環状ステータ(61)内の中間ステータ(70)及び前記アウタロータディスク(64)の表面にはＭＲ流体(80)が存在していることを特徴とするＭＲ流体ブレーキ構造。
前記巻線(51)は、前記中間ステータ(70)の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１記載のＭＲ流体ブレーキ構造。
前記巻線(51)は、前記中間ステータ(70)の内側の巻線水冷部(52)を介して水循環型の水冷巻線よりなることを特徴とする請求項１ないし２の何れか１項に記載のＭＲ流体ブレーキ構造。
前記中間ステータ(70)の外端(70A')には、外方へ向けて延設された１個又は複数の放熱フィン(90)が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のＭＲ流体ブレーキ構造。