JP3216954B2 - 磁性粒子式制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁性粒子式制動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の磁性粒子式制動装置の一例
を示す断面図であり、図において１は環状の固定子、２
は固定子１の内部に周方向に内蔵されたコイル、３、４
はそれぞれ例えばねずみ鋳鉄で作製された円板状の第１
および第２のブラケットであり、これらの第１および第
２のブラケット３、４をボルト５により両側から固定子
１に取り付けて、固定子１が第１および第２のブラケッ
ト３、４に支承されている。６は外周面が固定子１の内
周面と相対するように第１のブラケット３にボルト７に
より取り付けられた制動子、８は第２のブラケット４に
内蔵された軸受け９、１０に支承された回転軸、１１は
鍔部１１ａが固定子１の内周面と制動子６の外周面との
間に位置するように回転軸８に固定された回転子、１２
は制動子６と回転子１１との間に封入された磁性粒子、
１３は回転子１１の鍔部１１ａの端部に取り付けられ磁
性粒子１２の漏れを防止するプレートである。１４は第
１のブラケット３側に固定された軸流ファン、１５は固
定子１の外周面に取り付けられたサーマルスイッチであ
る。ここで、固定子１、制動子６および回転子１１はコ
イル２の励磁の際に磁路を形成できるように、磁性材
料、例えば機械構造用炭素鋼の中の軟鋼材が用いられて
いる。

【０００３】つぎに、上記従来の磁性粒子式制動装置の
動作について説明する。まず、固定子１に内蔵されてい
るコイル２に電流を流すと、コイル２が励磁されて、図
中点線で示す磁路に磁束Φが発生する。そして、磁路を
構成する磁性粒子１２は、回転子１１と制動子６との間
で鎖状に連結する。そこで、回転軸８とともに回転する
回転子１１は、回転子１１と制動子６との間で鎖状に連
結された磁性粒子１２により制動されながら回転を続け
るか、あるいは停止されることになる。また、コイル２
に流されている電流を遮断すると、磁路に磁束Φが流れ
なくなり、回転子１１と制動子６との間の磁性粒子１２
の鎖状の連結が解除され、回転子１１の回転がフリーと
なる。

【０００４】そして、負荷を制動させたり、制動させな
がら回転を続けた場合には、回転子１１は磁性粒子１２
を介して制動子６上をスリップすることになり、それら
の間で摩擦熱が発生する。この摩擦熱がある値以上とな
ると、磁性粒子１２が焼結状態となり、さらには回転子
１１から固定子１に伝達されてコイル２が焼け磁束Φを
発生できなくなり、制動装置としての機能を果たさなく
なる。これらの不具合を回避するために、制動装置の許
容仕事量を規制している。そこで、軸流ファン１４を駆
動して第１のブラケット３に強制的に風を送り込むこと
により、固定子１および制動子６を介して第１のブラケ
ット３に伝達された摩擦熱が速やかに放散される。その
結果、制動装置の許容仕事量を大きくしている。

【０００５】しかしながら、この軸流ファン１４の吸入
孔は風を吸い込む際に異物、例えば糸クズを吸入するこ
とがある。そこで、軸流ファン１４には、異物の吸い込
み防止のために吸入孔に網目のカバーを取り付けている
が、カバーに異物が堆積して所望の風量が得られなくな
り、熱の放散性が低下してしまう。さらには、軸流ファ
ン１４の軸受けが破損したり、コイルが断線した場合に
は、軸流ファン１４が駆動できなくなる。その結果、上
記摩擦熱が速やかに放散されず、制動装置の焼損を発生
させるおそれがあった。そこで、サーマルスイッチ１５
が固定子１の温度を監視し、固定子１が所定温度に達す
るとコイル２への通電を停止させて、制動装置の焼損を
防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁性粒子式制動
装置は以上のように、固定子１の外周面に取り付けられ
たサーマルスイッチ１５により固定子１の所定温度を超
える温度上昇を検出してコイル２への通電を停止するよ
うに構成されている。しかしながら、回転子１１が磁性
粒子１２を介して制動子６上をスリップして発生する摩
擦熱は、回転子１１と固定子１との間の空隙を介して回
転子１１から固定子１に伝達されるため、熱伝達が遅く
なり回転子１１と固定子１との温度差が生じてしまう。
その結果、サーマルスイッチ１５にて異常な摩擦熱の検
知が遅れ、摩擦熱により磁性粒子１２が酸化して劣化
し、寿命を短くしてしまい、最悪の場合にはコイル２の
焼損を発生させてしまうという課題があった。また、回
転子１１と固定子１との間の空隙は、一般に０．２〜
０．６ｍｍに確保されているが、作製上の加工公差から
バラツキがある。そこで、このバラツキにより回転子１
１から固定子１への熱伝達量、伝達速度が変動し、許容
仕事量の範囲内にも拘わらずサーマルスイッチ１５が作
動してしまうことが発生し、サーマルスイッチ１５が正
確に動作しなくなるという課題もあった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、サーマルスイッチにて回転子と
制動子との間で発生する摩擦熱の温度を正確にかつ速や
かに検出させ、磁性粒子の劣化を防止できるとともに、
コイルの焼損を防止できる磁性粒子式制動装置を得るこ
とを第１の目的とする。また、摩擦熱を第１のブラケッ
トを介して放散させ、磁性粒子の酸化を抑制して、磁性
粒子の長寿命化を図ることができる磁性粒子式制動装置
を得ることを第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る磁性粒子式制動装置は、ボスが制動子より良好な熱
伝導を有する材料で作製されているとともに、該ボスに
サーマルスイッチを取り付けたものである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】また、この発明の第２の発明に係る磁性粒
子式制動装置は、上記第１の発明において、軸流ファン
が第１のブラケットに取り付けられているものである。

【００１２】また、この発明の第３の発明に係る磁性粒
子式制動装置は、上記第１の発明において、サーマルス
イッチは軸流ファンによる冷却風に直接曝される位置に
取り付けられているものである。

【００１３】

【作用】この発明の第１の発明においては、負荷を制動
させたり、制動させながら回転を続けた際に、回転子が
磁性粒子を介して制動子上をスリップして発生する摩擦
熱は、ボスに取り付けたサーマルスイッチにて検出され
る。そして、摩擦熱により加熱された動作部の温度と制
動子の温度とはほぼ一致している。また、ボスが制動子
より良好な熱伝導を有する材料で作製されているので、
制動子を介して伝達された摩擦熱がボス内を速やかに伝
達される。そこで、動作部の温度は時間遅れなく正確に
サーマルスイッチで検出される。したがって、摩擦熱が
異常に発熱した場合にはサーマルスイッチにて瞬時に検
出されて、コイルへの通電が停止され、磁性粒子の焼結
やコイルの焼損を防止できる。また、摩擦熱を時間遅れ
なく検出できるので、回転子と制動子との間の磁性粒子
の過度の温度上昇が抑えられ、磁性粒子の酸化による劣
化が抑えられる。

【００１４】

【００１５】

【００１６】また、この発明の第２の発明においては、
動作部で発生した摩擦熱は制動子を介して第１のブラケ
ットに伝達され、回転子から固定子を介して第１のブラ
ケットに伝達される。そして、軸流ファンを駆動するこ
とにより冷却風が第１のブラケットに送り込まれ、摩擦
熱が第１のブラケットを介して放散される。

【００１７】また、この発明の第３の発明においては、
軸流ファンを駆動することにより冷却風がサーマルスイ
ッチに直接曝される。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。比較例 １． 図１はこの発明の比較例１に係る磁性粒子式制動装置を
示す側断面図であり、図において図４に示した従来の磁
性粒子式制動装置と同一または相当部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００１９】図において、１６は第１のブラケット３の
開口から露呈する制動子６の側壁面に取り付けられたサ
ーマルスイッチである。なお、他の構成は、図４に示し
た従来の磁性粒子式制動装置と同様に構成されている。

【００２０】つぎに、この比較例１の動作について説明
する。負荷を制動させたり、制動させながら回転を続け
た際に、回転子１１が磁性粒子１２を介して制動子６上
をスリップして、該動作部にて摩擦熱が発生する。そし
て、発生した摩擦熱は、主に制動子６の外周部から中央
部に伝達され、さらに制動子６と第１のブラケット３と
の当接面を介して第１のブラケット３に伝達される。ま
た、摩擦熱の一部は、回転子１１から空隙の空気を介し
て固定子１に伝達され、さらに固定子１と第１のブラケ
ット３との当接面を介して第１のブラケット３に伝達さ
れる。ついで、装置の動作中、軸流ファン１４が駆動さ
れて冷却風が第１のブラケット３に送り込まれ、摩擦熱
が第１のブラケット３を介して放散される。また、制動
子６に取り付けられたサーマルスイッチ１６が動作部の
温度を監視している。そして、サーマルスイッチ１６の
検出温度が規定温度に達した場合には、コイル２への通
電が停止される。

【００２１】なお、動作部で発生した摩擦熱は、制動子
６内を速やかに伝達し、制動子６の中央部の温度は、動
作部の温度上昇に時間遅れなく追従して上昇する。一
方、固定子１の温度は、回転子１１からの伝達経路中に
空気層が介在しているので、動作部の温度上昇に追従し
きれず、固定子１と回転子１１との温度差が生じてしま
う。そこで、この比較例１（制動子６にサーマルスイッ
チ１６を取り付けた場合）と従来技術（固定子１にサー
マルスイッチ１５を取り付けた場合）との熱時定数を比
較したところ、従来技術での熱時定数はこの比較例１の
数倍にもなっていることが確認できた。

【００２２】このように、この比較例１によれば、制動
子６にサーマルスイッチ１６を取り付けているので、サ
ーマルスイッチ１６により動作部の温度を時間遅れなく
監視できる。そこで、異常な摩擦熱が発生した場合に
は、動作部の異常な温度上昇をサーマルスイッチ１６に
より速やかにかつ確実に検出してコイル２への通電を停
止でき、動作部の異常な温度上昇による磁性粒子１２の
焼結やコイル２の焼損の発生を防止でき、装置の信頼性
を高めることができる。また、第１のブラケット３側に
軸流ファン１４を取り付けているので、第１のブラケッ
ト３を介して摩擦熱を放散できる。そこで、動作部の温
度上昇が抑えられ、許容仕事量を大きくできるととも
に、動作部の過度の温度上昇にともなって生じる磁性粒
子１２の酸化が促進されず磁性粒子１２の劣化が抑えら
れて、磁性粒子１２の長寿命化を図ることができる。さ
らに、サーマルスイッチ１６により異常に発生した摩擦
熱の検出において、回転子１１から空隙を介して固定子
１に伝達される熱の寄与が極めて少なくい。そこで、作
製上の加工公差により該空隙のバラツキが生じてもサー
マルスイッチ１６による異常に発生した摩擦熱の検出動
作に影響がなく、摩擦熱の異常発生を確実にかつ安定し
て検出することができる。

【００２３】実施例１． 図２はこの発明の実施例１に係る磁性粒子式制動装置を
示す側断面図であり、図において１７は第１のブラケッ
ト３の内周部にボルト７により取り付けられたボスであ
り、このボス１７の外周には環状の制動子１８が固着さ
れているとともに、第１のブラケット３の開口から露呈
する側壁面にはサーマルスイッチ１６が取り付けられて
いる。ここで、制動子１８は磁路を構成する必要上から
磁性材料、例えば軟鋼で作製され、ボス１７は制動子１
８に比べて良好な熱伝導材、例えば銅で作製されてい
る。なお、この実施例１は、上記比較例１の制動子６が
ボス１７と制動子１８との２部品から構成されている点
を除いて、上記比較例１と同様に構成されている。

【００２４】この実施例１では、摩擦熱は制動子１８お
よびボス１７を介して第１のブラケット３に伝達され
る。そこで、動作部から第１のブラケット３への熱の伝
達経路中における熱伝導の悪い制動子１８の占める割合
が低減される。そして、摩擦熱は制動子１８およびボス
１７を介して第１のブラケット３に速やかに伝達され、
軸流ファン１４により摩擦熱を効率よく放散できる。そ
の結果、上記比較例１に比べて、許容仕事量を一層大き
くできるとともに、磁性粒子１２の長寿命化を一層図る
ことができる。また、制動子１８から伝達された熱がボ
ス１７内を速やかに伝達するので、サーマルスイッチ１
６により動作部の温度を時間遅れなく監視できる。そこ
で、異常な摩擦熱が発生した場合には、動作部の異常な
温度上昇をサーマルスイッチ１６により速やかにかつ確
実に検出してコイル２への通電を停止でき、動作部の異
常な温度上昇による磁性粒子１２の焼結やコイル２の焼
損の発生を防止でき、装置の信頼性を一層高めることが
できる。

【００２５】実施例２． 図３はこの発明の実施例２に係る磁性粒子式制動装置を
示す側断面図であり、図において１９はアルミニウムで
作製された第１のブラケットである。なお、この実施例
２は、アルミニウムで作製された第１のブラケット１９
を用い、この第１のブラケット１９にサーマルスイッチ
１６を取り付けているている点を除いて、上記実施例１
と同様に構成されている。

【００２６】この実施例２では、第１のブラケット１９
が良熱伝導材であるアルミニウムで作製されているの
で、制動子１８およびボス１７を介して伝達された熱は
第１のブラケット１９内を速やかに伝達する。そこで、
第１のブラケット１９に取り付けられたサーマルスイッ
チ１６により動作部の温度上昇を時間遅れなく監視で
き、異常な摩擦熱の発生を検出することができる。さら
に、ねずみ鋳鉄で作製された第１のブラケット３を用い
る上記実施例１に比べて、熱が第１のブラケット１９内
をより速やかに伝達できるので、軸流ファン１４による
摩擦熱の放散効率が向上し、動作部における温度上昇が
抑えられ、許容仕事量をさらに大きくできるとともに、
磁性粒子１２の長寿命化をさらに図ることができる。ま
た、第１のブラケット１９の熱伝導が良好であるので、
第１のブラケット１９内の温度勾配が平坦化されて、サ
ーマルスイッチ１６の取付自由度を増大できる。さら
に、第１のブラケット１９をアルミニウムで作製するこ
とにより、良好な熱伝導が得られるとともに、加工性、
軽量化、耐食性等の点でも効果がある。

【００２７】なお、上記比較例１では、サーマルスイッ
チ１６を制動子６に取り付けるものとしているが、サー
マルスイッチ１６を第１のブラケット３に取り付けるも
のとしてもよい。この場合、サーマルスイッチ１５を固
定子１に取り付ける従来技術に比べ、摩擦熱の伝達経路
中に回転子１１と固定子１との間の空隙がない分、動作
部の温度とサーマルスイッチ１６による検出温度との温
度差が低減され、異常な摩擦熱の発生を時間遅れなく検
出できる。

【００２８】また、上記比較例１および実施例１では、
ねずみ鋳鉄で作製された第１のブラケット６を用いるも
のとしているが、該第１のブラケット６に代えてアルミ
ニウムで作製された第１のブラケット１９を用いるもの
としてもよい。この場合、摩擦熱が第１のブラケット１
９内を速やかに均一に伝達され、軸流ファン１４による
第１のブラケット１９を介しての摩擦熱の放散性を向上
させることができる。

【００２９】また、上記各実施例では、制動装置につい
て説明しているが、この発明は、制動子を回転可能に取
り付け、コイルの励磁により磁性粒子を連結させて制動
子と回転子とを連結して回転力を伝達する連結装置に適
用できることはいうまでもないことである。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３１】この発明の第１の発明によれば、ボスが制
動子より良好な熱伝導を有する材料で作製されていると
ともに、該ボスにサーマルスイッチを取り付けているの
で、制動子から伝達されてきた熱がボス内を速やかに伝
達される。そこで、サーマルスイッチにて異常な摩擦熱
の発生を時間遅れなく検出でき、過度の温度上昇にとも
なう磁性粒子の焼結やコイルの焼損を防止でき、信頼性
を向上させることができる。

【００３２】

【００３３】

【００３４】また、この発明の第２の発明によれば、上
記第１の発明において、軸流ファンが第１のブラケット
に取り付けられているので、摩擦熱が制動子を介して第
１のブラケットに伝達され、軸流ファンの駆動により第
１のブラケットを介して放散される。そこで、動作部の
温度上昇が抑えられ、許容仕事量を大きくできるととも
に、磁性粒子の酸化が抑制されて磁性粒子の長寿命化を
図ることができる。

【００３５】また、この発明の第３の発明によれば、上
記第１の発明において、サーマルスイッチは軸流ファン
による冷却風に直接曝される位置に取り付けられている
ので、摩擦熱がサーマルスイッチの取付部周りから放散
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の比較例１に係る磁性粒子式制動装
置を示す側断面図である。

【図２】 この発明の実施例１に係る磁性粒子式制動装
置を示す側断面図である。

【図３】 この発明の実施例２に係る磁性粒子式制動装
置を示す側断面図である。

【図４】 従来の磁性粒子式制動装置の一例を示す側断
面図である。

【符号の説明】 １ 固定子、２ コイル、３ 第１のブラケット、４
第２のブラケット、６ 制動子、８ 回転軸、９ 軸受
け、１０ 軸受け、１１ 回転子、１１ａ鍔部、１２
磁性粒子、１４ 軸流ファン、１６ サーマルスイッ
チ、１７ ボス、１８ 制動子、１９ 第１のブラケッ
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 63/00 F16D 37/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを内蔵した環状の固定子と、前記
   固定子を両側から支承する第１および第２のブラケット
   と、外周面を前記固定子の内周面に相対して所定間隙を
   持つようにボスを介して前記第１のブラケットに固定さ
   れた制動子と、前記第２のブラケットに軸受けを介して
   回転可能に取り付けられた回転軸と、鍔部が前記制動子
   の外周面と前記固定子の内周面との間に位置するように
   前記回転軸の一端側に固定された回転子と、前記制動子
   と前記回転子の鍔部との間の空隙に充填された磁性粒子
   とを備えた磁性粒子式制動装置であって、前記ボスが前
   記制動子より良好な熱伝導を有する材料で作製されてい
   るとともに、前記ボスにサーマルスイッチを取り付けた
   ことを特徴とする磁性粒子式制動装置。
2. 【請求項２】 軸流ファンが前記第１のブラケットに取
   り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁
   性粒子式制動装置。
3. 【請求項３】 前記サーマルスイッチは前記軸流ファン
   による冷却風に直接曝される位置に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁性粒子式制動装
   置。