JP2649397B2 - 渦電流式減速装置の制動制御方法およびその減速装置 - Google Patents

渦電流式減速装置の制動制御方法およびその減速装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、バスやトラックなど大型自動車に使用さ
れる渦電流式減速装置の制動制御方法およびその減速装
置に関する。
従来の技術 大型自動車の制動装置としては、主ブレーキであるフ
ートブレーキ、補助ブレーキである排気ブレーキのほ
か、長い坂道の降坂時などで安定した減速を行い、かつ
フートブレーキの焼損を防止するため渦電流式減速装置
などが使用されている。
この渦電流式減速装置は、鉄心に電磁コイルを巻着し
た電磁石を磁極として、その磁極の多数をディスクの両
面に配設してなり、バッテリ電源からの通電により磁界
を発生させ、渦電流現象によりディスクを減速させる方
向にトルクを発生させ制動力を得るものである(特開昭
50−61574号公報)。
この渦電流式減速装置は、鉄心に電磁コイルを巻着し
た電磁石を磁極として使用するため、重量が重くなり、
かつ外形寸法も大きいので、空間の限定された車両搭載
は不利である。また、制動ON時は常時通電しておく必要
があり、バッテリの電力消耗が激しいためバッテリ容量
の増大および発電機能力の増強が必要となる。
上記の問題点を除くため、本出願人は先に永久磁石を
使用することにより、制動時の通電が短時間ですむ消費
電力の少ない渦電流式減速装置を種々開発した(特開平
1−234043号公報、同1−234044号公報、同1−234045
号公報等)。
発明が解決しようとする課題 上記永久磁石を使用した渦電流式減速装置は、その制
動ON−OFF操作が円周配設された磁極群の位置をシリン
ダにより変える方法、あるいはローターと磁極群との間
に円周配置されたスイッチ板群の位置を変える方法で行
われている。
しかし、前者の方法では磁極の位置を変えるため装置
全体に占める空間が大きくなり、後者の方法ではスイッ
チ板の介在により複雑な機構となる。
この発明は、上記の永久磁石を使用した渦電流式減速
装置における問題点を排除し、制動ON−OFF制御装置が
簡素化かつ小型化できる渦電流式減速装置の制動制御方
法およびその減速装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、この発明の渦電流式減速装
置の制動制御方法は、磁気特性の優れた永久磁石からな
る第1磁石とその両磁極面にそれぞれ接続する一対の内
側ヨークと該内側ヨーク間の空隙に介在する回転軸に嵌
着したディスクで第1磁気回路を構成し、着脱磁が容易
な磁石に着脱磁コイルを装着した着脱磁自在の一対の第
2磁石の内側磁極面を前記内側ヨークの外側面に当接
し、外側磁極面間を外側ヨークで接続して第2磁気回路
を構成してなり、制動OFF時には第1磁気回路の磁束方
向と第2磁気回路の磁束方向が互いに逆向きとなり、内
側ヨーク間の空隙の磁束密度が減少するように着脱磁コ
イルに短時間通電し、制動ON時には第1磁気回路の磁束
方向と第2磁気回路の磁束方向が同じとなり、内側ヨー
ク間の空隙の磁束密度が増大するように着脱磁コイルに
短時間通電して切換えることを特徴とする。
上記制動制御方法を使った渦電流式減速装置は、回転
軸に嵌着したローターの両端の外側位置に軸支した一対
の支持円板の外周縁間に円筒状ヨークを支持し、着脱磁
が容易な円弧状磁石に着脱磁コイルを装着した着脱磁自
在の一対の第2磁石を前記円筒状ヨークの内周面の直径
線上に対向して円弧状の外側磁極面を接着し、磁気特性
の優れた円弧状の永久磁石からなる一対の第1磁石を両
側磁極面に円弧状ヨークを接続して円筒状に組み合せ、
第1磁石が前記第2磁石の間にあり、円弧状ヨークを第
2磁石の内側磁極面に対向して組み込み、円弧状ヨーク
の内周面を空隙をもってローターの外周面に対向させて
なる。
また、上記制動制御方法を使った他の渦電流式減速装
置は、回転軸に軸受を介して軸支した支持体に円筒状ヨ
ークを支持し、該円筒状ヨークの外周面に磁気特性の優
れた永久磁石からなる第1磁石の複数個を互いに極性が
逆向きで間隔をおいて円周配設し、各第1磁石の外側磁
極面にヨーク片を載設し、隣設ヨーク片の間に着脱磁が
容易な磁石に着脱磁コイルを装着した着脱磁自在の第2
磁石の両磁極面をヨーク片に当接して設け、回転軸に嵌
着したローターの外周縁に形成した円筒部の内周面を空
隙をもって上記ヨーク片に対向させてなる。
この発明で使用する第1磁石としては、磁気特性の優
れた希土類コバルト系磁石、希土類・鉄・硼素磁石など
の希土類磁石が望ましい。また、第2磁石としては、着
脱磁が容易なアルニコ磁石などの使用が望ましい。
作 用 永久磁石からなる第1磁石の起磁力と着磁したときの
第2磁石の起磁力が同等となるように構成すれば、第2
磁石の飽和磁化により回転軸に嵌着したディスクを介在
した空隙、またはローターには大きな磁束密度が発生
し、最大の制動トルクが得られる。
また、第2磁石を含む第2磁気回路の磁束方向が、第
1磁石を含む第1磁気回路の磁束方向に対し逆向きとな
るように第2磁石を飽和磁化すれば、上記空隙またはロ
ーターの磁束密度は零となり制動OFFの状態となる。そ
して、着脱磁コイルに流す電流密度を変えることにより
制動トルクは変動し、その結果回転軸の減速が任意に選
べる。
なお、着脱磁の容易な第2磁石の磁化は、着脱磁コイ
ルへの1回の短時間通電により行うことができ、制動ON
−OFFの切換えは迅速かつ確実にできる。
実 施 例 実施例1 請求項1に対応する実施例を第1図および第2図に基
づいて説明する。
磁気特性の優れた希土類磁石を磁化して第1磁石とし
て使い、その両磁極面に内側ヨーク(2−1)(2−
2)を接続し、ヨークの一部は空隙(3)を介して対向
させる。そして、内側ヨーク(2−1)(2−2)の外
面に、それぞれ着脱磁コイル(4)を巻着したアルニコ
磁石を着脱磁自在の第2磁石(5−1)(5−2)とし
て、その内側の磁極面を当接し、外側の磁極面の間を外
側ヨーク(6)で接続して組立て、上記空隙(3)には
回転軸(7)に嵌着したディスク(8)の外周部分の一
部を非接触で介在させる。
上記において、1個の第1磁石と2個一対の第2磁石
(5−1)(5−2)とは、その起磁力が同等になるよ
うに構成する。ここで、2個の第2磁石(5−1)(5
−2)を飽和磁化したときのアルニコ磁石のみによる空
隙(3)の磁束密度は6000Gs、第1磁石(1)の希土類
磁石による空隙(3)の磁束密度は6000Gsである。
今、空隙(3)の初期磁束密度を零とし、第1磁石
(1)による第1磁気回路の磁束方向と同じ方向に磁束
が生じるように、第2磁石(5−1)(5−2)による
第2磁気回路の着脱磁コイル(4)に短時間通電して第
2磁石(5−1)(5−2)を飽和磁化すると、両磁石
は反発し合って、第2図(a)に示す状態となり、第1
磁石(1)の磁束は、第1磁石(1)→内側ヨーク(2
−2)→空隙(3)→内側ヨーク(2−1)→第1磁石
(1)と流れ、また第2磁石による磁束は、第2磁石
(5−2)→内側ヨーク(2−2)→空隙(3)→内側
ヨーク(2−1)→第2磁石(5−1)→外側ヨーク
(6)→第2磁石(5−2)と流れ、第1磁石(1)お
よび第2磁石(5−1)(5−2)の磁束密度が合算さ
れて、空隙(3)には磁束密度12000Gsが発生する。そ
のため、空隙(3)に介在するディスク(8)には、こ
れに見合った渦電流が流れ、最大の制動力が得られる。
また、第2図(a)の状態より、第1磁石(1)によ
る第1磁気回路の磁束方向と逆向きに磁束が生じるよう
に、第2磁石(5−1)(5−2)による第2磁気回路
の着脱磁コイル(4)に短時間通電して第2磁石(5−
1)(5−2)を飽和磁化すると、第2図(b)に示す
状態となり、第1磁石(1)の磁束は、前記と同様に、
第1磁石(1)→内側ヨーク(2−2)→空隙(3)→
内側ヨーク(2−1)→第1磁石(1)と流れ、また第
2磁石による磁束は、第2磁石(5−1)→内側ヨーク
(2−1)→空隙(3)→内側ヨーク(2−2)→第2
磁石(5−2)→外側ヨーク(6)→第2磁石(5−
1)と流れ、第1磁石(1)と第2磁石(5−1)(5
−2)の磁束密度は逆向きのため、空隙(3)の磁束密
度は相殺され零となり、制動力は働かない。いわゆる制
動OFFの状態となる。
上記装置において、空隙(3)の初期磁束密度を零と
して第2磁石(5−1)(5−2)を正逆飽和磁化する
ように着脱磁コイル(4)の短時間通電を繰り返した結
果、第3図に示すように、第2図(a)の制動ONの状態
では常に12000Gsの最大磁束密度となり、第2図(b)
の制動OFFの状態では常に磁束密度は零となることが確
認できた。
さらに、空隙(3)の初期磁束密度を1000Gsから1200
0Gsの間で段階的に設定し、一定電圧(80V)のもとで、
磁束密度が減少する方向に第2磁石(5−1)(5−
2)を磁化した。その結果、第4図に示すように、初期
磁束密度は異なっても飽和磁化できる電圧のもとでは、
磁化後の磁束密度はほぼ零となることが確認できた。
逆に、第2磁石(5−1)(5−2)を空隙(3)の
磁束密度が減少するように磁化する際、その磁化の大き
さを変えることにより、空隙(3)に発生する磁束密度
の大きさに見合ったディスクに対する制動力が得られ、
回転軸の減速が行われる。
実施例2 請求項2に対応する渦電流式減速装置を第5図および
第6図に示す。
円弧状のアルニコ磁石からなり、着脱磁コイル(4)
を巻着した着脱磁自在の第2磁石(15−1)(15−2)
は、回転軸(9)に嵌着したローター(14)の両端の外
側位置に軸支した一対の支持円板(10)の外周縁間に支
持した円筒状ヨーク(12)の内周面の直径線上に対設す
る。
また、円弧状の希土類磁石を磁化してなる第1磁石
(11−1)(11−2)は、両側磁極面に円弧状ヨーク
(13−1)(13−2)を接続して円筒状に組み合せ、第
1磁石(11−1)(11−2)が前記第2磁石(15−1)
(15−2)の間にあり、円弧状ヨーク(13−1)(13−
2)を第2磁石(15−1)(15−2)の内側磁極面に対
向して組み込み、円弧状ヨーク(13−1)(13−2)の
内周面を空隙をもってローター(14)に対向させてな
る。
この装置において、第2磁石(15−1)(15−2)を
正逆飽和磁化するように、それぞれの着脱磁コイル
(4)の短時間通電により磁化すると、第5図に示す制
動ON状態の磁気回路が構成され、第1磁石(11−1)の
磁束は、第1磁石(11−1)→円弧状ヨーク(13−2)
→ローター(14)→円弧状ヨーク(13−1)→第1磁石
(11−1)に流れ、第2磁石の磁束は、第2磁石(15−
1)→円筒状ヨーク(12)→第2磁石(15−2)→円弧
状ヨーク(13−2)→ローター(14)→円弧状ヨーク
(13−1)→第2磁石(15−1)と流れ、また他方の第
1磁石(11−2)と第2磁石(15−1)(15−2)の間
においても前記磁束と同様に流れ、第1磁石(11−1)
(11−2)と第2磁石(15−1)(15−2)との磁束が
合算される。その結果、ローター(14)には大きな渦電
流が発生し、それに見合った制動力によりローター(1
4)の回転は減速される。そして、上記とは逆向きに第
2磁石(15−1)(15−2)を磁化すると、ローター
(14)を流れる渦電流は減少し、制動OFFに移行する。
実施例3 請求項3に対応する実施例を第7図および第8図に基
づいて説明する。
回転軸(19)に軸受(22)を介して軸支した支持体
(16)に円筒状ヨーク(17)を支持し、該円筒状ヨーク
(17)の外周面に希土類磁石を磁化してなる第1磁石
(21)の複数個を互いに極性が逆向きで間隔をおいて円
周配設する。そして、各第1磁石の外側磁極面にヨーク
片(18)を載設し、隣設ヨーク片(18)の間に着脱磁コ
イル(4)を巻着したアルニコ磁石からなる着脱磁自在
の第2磁石(25)の両磁極面をヨーク片(18)に当接し
て設ける。一方、回転軸(19)に取着したローター(2
0)の円筒部(20−1)の内周面を上記ヨーク片(18)
の外周面に空隙を介して対向させてなる。
したがって、この減速装置においては、隣設した2個
の第1磁石(21)と円筒状ヨーク(17)およびローター
(20)の円筒部(20−1)で第1磁気回路が構成され、
円筒部(20−1)には渦電流が発生する。一方、第2磁
石(25)は磁化されると、両側のヨーク片(18)および
ローター(20)の円筒部(20−1)で第2磁気回路が構
成される。
そこで、第2磁石(25)による第2磁気回路と第1磁
石(21)による第1磁気回路が同じ向きとなるように第
2磁石(25)を磁化すると、例えば第8図に示すよう
に、ヨーク片(18−1)をN極に、ヨーク片(18−2)
をS極になるように磁化すると、第2磁石(25)の磁束
は第1磁石(21)の磁束と同じ向きとなり、第1磁気回
路の磁束と第2磁気回路の磁束が合算されて、ローター
(20)に働く制動力が大きくなり制動ONの状態となる。
また、上記とは逆に磁化方向を変えて第2磁石(25)を
磁化すると、第1磁石(21)と第2磁石(25)の磁束は
逆向きのため、ローター(20)の円筒部(20−1)を流
れる磁束密度は相殺されて減少し制動力が失われる。そ
して、磁束密度が零となったとき制動OFFの状態とな
る。
発明の効果 この発明は、磁気特性のすぐれた永久磁石による磁気
回路と、着脱磁自在の磁石を磁化した際の磁気回路が、
共に回転軸に取着したディスクまたはローターに渦電流
を発生させるように構成し、着脱磁自在磁石の磁化方向
を切換えることにより制動ON−OFF操作されるため、前
記ディスクまたはローターを流れる磁気の磁束密度の大
きさに対応した回転制御が確実にできる。また、上記の
ように着脱磁自在の磁石の磁化方向の切換えは電流制御
により行なうので装置を小型化できる。さらに、制動ON
−OFF操作は短時間通電により行われるから電力消費を
大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1に対応する実施例を示す渦電流式減速
装置の説明図、第2図は第1図に示す減速装置の動作説
明図で、(a)は制動ON時の状態を、(b)は制動OFF
時の状態を示す、第3図は第1図の減速装置により制動
ON−OFF操作を繰返した際の空隙の磁束密度の変化を示
すグラフ、第4図は同じく初期磁束密度を変えて制動OF
Fした場合の着磁後の磁束密度を示すグラフ、第5図は
請求項2に対応する渦電流式減速装置の要部を示す側面
図、第6図は第5図A−A線上の断面図、第7図は請求
項3に対応する渦電流式減速装置で第8図B−B線上の
断面図、第8図は同上の一部側面図である。 1、11−1、11−2、21……第1磁石(永久磁石) 2−1、2−2……内側ヨーク 3……空隙 4……着脱磁コイル 5−1、5−2、15−1、15−2、25……第2磁石(着
脱磁自在磁石) 6……外側ヨーク 7、9、19……回転軸 12、17……円筒状ヨーク 13−1、13−2、18……ヨーク片 14……ローター 16……支持板 20……ローター

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気特性の優れた永久磁石からなる第1磁
    石とその両磁極面にそれぞれ接続する一対の内側ヨーク
    と該内側ヨーク間の空隙に介在する回転軸に嵌着したデ
    ィスクで第1磁気回路を構成し、着脱磁が容易な磁石に
    着脱磁コイルを装着した着脱磁自在の一対の第2磁石の
    内側磁極面を前記内側ヨークの外側面に当接し、外側磁
    極面間を外側ヨークで接続して第2磁気回路を構成して
    なり、制動OFF時には第1磁気回路の磁束方向と第2磁
    気回路の磁束方向が互いに逆向きとなり、内側ヨーク間
    の空隙の磁束密度が減少するように着脱磁コイルに短時
    間通電し、制動ON時には第1磁気回路の磁束方向と第2
    磁気回路の磁束方向が同じとなり、内側ヨーク間の空隙
    の磁束密度が増大するように着脱磁コイルに短時間通電
    して切換えることを特徴とする渦電流式減速装置の制動
    制御方法。
  2. 【請求項2】回転軸に嵌着したローターの両端の外側位
    置に軸支した一対の支持円板の外周縁間に円筒状ヨーク
    を支持し、着脱磁が容易な円弧状磁石に着脱磁コイルを
    装着した着脱磁自在の一対の第2磁石を前記円筒状ヨー
    クの内周面の直径線上に対向して円弧状の外側磁極面を
    接着し、磁気特性の優れた円弧状の永久磁石からなる一
    対の第1磁石を両側磁極面に円弧状ヨークを接続して円
    筒状に組み合せ、第1磁石が前記第2磁石の間にあり、
    円弧状ヨークを第2磁石の内側磁極面に対向して組み込
    み、円弧状ヨークの内周面を空隙をもってローターの外
    周面に対向させた渦電流式減速装置。
  3. 【請求項3】回転軸に軸受を介して軸支した支持体に円
    筒状ヨークを支持し、該円筒状ヨークの外周面に磁気特
    性の優れた永久磁石からなる第1磁石の複数個を互いに
    極性が逆向きで間隔をおいて円周配設し、各第1磁石の
    外側磁極面にヨーク片を載設し、隣設ヨーク片の間に着
    脱磁が容易な磁石に着脱磁コイルを装着した着脱磁自在
    の第2磁石の両磁極面をヨーク片に当接して設け、回転
    軸に嵌着したローターの外周縁に形成した円筒部の内周
    面を空隙をもって上記ヨーク片に対向させた渦電流式減
    速装置。
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