JP3633291B2

JP3633291B2 - 渦電流減速装置

Info

Publication number: JP3633291B2
Application number: JP19729198A
Authority: JP
Inventors: 憲治今西; 昭佳石田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2018-07-13
Also published as: JP2000032734A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動補助装置としてバスやトラック等の大型自動車に取付けられる渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、バスやトラック等の大型自動車には、下り勾配路でのフットブレーキの使用回数を減少させて、ライニングの異常摩耗やフェード現象を防止すると共に、制動停止距離を短縮することを目的として、主ブレーキであるフットブレーキや補助ブレーキである排気ブレーキの他に渦電流減速装置が取付けられるようになってきた。そして、この渦電流減速装置も、最近では、磁極として永久磁石を使用し、制動時に通電を必要としないものが多くなってきている。
【０００３】
この永久磁石式渦電流減速装置における制動ＯＦＦの状態について、図６を用いて説明する。
図６に示すように、ヨーク用の固定支持リング１ａと回動支持リング１ｂの２つの磁石支持リングを有する構成の場合、支持体５に埋設状に取付けられた一つのポールピース２に対向する固定側と回動側の二つの永久磁石３ａ、３ｂの極性が互いに逆となる制動ＯＦＦの状態にあっては、一つのポールピース２とこれに対向する二つの永久磁石３ａ、３ｂ間で、図６（ａ）に実線矢印で示すように、磁気回路が構成される。一方、ロータ４の円筒部４ａの内周面には永久磁石３ａ、３ｂから発生する磁束が作用しないので、渦電流は流れず制動トルクは発生しない。
【０００４】
この制動ＯＦＦの状態における磁束分布は、図６（ｃ）に示したように、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た形状が、高さ方向中間部に拡幅部を設けた形状のポールピース２では、永久磁石３ａの外側部分からポールピース２に入る磁束が、図６（ｃ）に破線矢印Ａで示すように、ロータ４の円筒部４ａに漏れ出し、制動ＯＦＦ状態にも拘らず制動力（引きずりトルク）が発生して走行抵抗が増加し、自動車の燃費悪化の原因となる。
【０００５】
そこで、制動ＯＦＦの状態における問題を解決する手段として、現在は、図６（ｂ）に示すＨ（ポールピース２の半径方向長さ）の寸法、すなわち、ポールピースの高さを大きくすることで対応している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポールピースの高さを大きくした場合には、装置の外径が大きくなるので、重量増加を招くことになる。加えて、ポールピースの高さを大きくした場合には、永久磁石とロータの間隔が大きくなり、制動時、永久磁石からポールピースを透過してロータへ到達する磁束が少なくなって制動トルクが低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、制動ＯＦＦ時におけるポールピースからロータへの漏洩磁束を防止すると共に、制動時における制動トルクを大きくすることができる渦電流減速装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の渦電流減速装置では、ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成している。そして、このようにすることで、制動がＯＦＦ状態の際には、永久磁石からポールピースに出た磁束は、断面縮小部に沿って最短の磁路を通り、ロータへの磁束の漏れを可及的に抑制することができる。また、制動がＯＮ状態の際には、断面縮小部によって磁束密度が大きくなり、制動トルクが大きくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の渦電流減速装置は、複数の永久磁石を互いに極性を逆向きにして周設した固定支持リングと回動支持リングを並列に配置し、これらの永久磁石群の外周磁極面に、互いに磁気的に絶縁した状態で強磁性体製の複数のポールピースを対向配置した渦電流減速装置であって、前記ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成しているのである。なお、本発明において、ポールピースの幅方向とは、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た場合における幅方向を言う。
【００１０】
本発明の渦電流減速装置は、ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成したので、制動がＯＦＦ状態の際に、永久磁石からポールピースに出た磁束は、断面縮小部に沿って最短の磁路を通ることになる。従って、ロータへの磁束の漏れを可及的に抑制することができる。また、制動がＯＮ状態の際には、永久磁石からポールピースを経てロータの円筒部に出る磁束は、断面縮小部によって磁束密度が大きくなり、制動トルクが大きくなる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の渦電流減速装置を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の渦電流減速装置のポールピース部分の要部斜視図、図２は本発明の渦電流減速装置における、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た制動原理説明図で、（ａ）は制動ＯＦＦ状態を示す図、（ｂ）は制動ＯＮ状態を示す図、図３及び図４は本発明の他の実施例の渦電流減速装置の図２と同方向から見た図である。
【００１２】
図１において、１１は本発明の特徴を備えたポールピースであり、並列配置した固定支持リング１ａと回動支持リング１ｂの外周に、互いに極性を逆向きにして配置した複数の永久磁石３ａ、３ｂ群の、外周磁極面に対向状に配置されている。このポールピース１１は、円周方向に例えば１６個設置され、隣合うポールピース１１は、非磁性の例えばアルミ合金鋳物１２によって互いに磁気的に絶縁した状態となされている。
【００１３】
本発明では、上記したポールピース１１を、図３及び図４に示すように、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た場合における幅方向（図３及び図４における紙面左右方向）の両側の例えば対称位置に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部１１ａを形成した形状としている。
【００１４】
渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た前記断面縮小部１１ａは、図３（ａ）（ｂ）では三角形状に切欠くことによって形成したものを、また、図３（ｃ）（ｄ）では図３（ａ）（ｂ）の切欠き部の頂角を円弧状にしたものを、また、図３（ｅ）では、ポールピース１１の高さ方向に、ロータ４の円筒部４ａ方向に向かって、２段の勾配をもって断面縮小部１１ａを形成したものを示している。
【００１５】
また、図４（ｃ）ではポールピース１１を台形状とすることで、ロータ４の円筒部４ａ側を断面縮小部１１ａとしたものを、また、図４（ａ）（ｂ）ではポールピース１１を、台形の上部に矩形状の突出部を設けた形状とし、このうちの突出部を断面縮小部１１ａとなしたものを示している。しかしながら、この断面縮小部１１ａの形状は必ずしもこれらの形状に限るものではない。
【００１６】
本発明では、ポールピース１１を上記したような形状となすことによって、制動がＯＦＦ状態の際に、永久磁石３ａからポールピース１１に入った磁束ａは、図２（ａ）に示すように、断面縮小部１１ａに沿って最短の磁路を通ることになる。従って、永久磁石３ａの外側部分からポールピース１１に入った磁束ａが、ロータ４の円筒部４ａに漏れ出すことを可及的に抑制することができる。
【００１７】
また、制動がＯＮ状態の際には、永久磁石３ａ，３ｂからポールピース１１を経てロータ４の円筒部４ａに出る磁束は、図２（ｂ）に示すように、断面縮小部１１ａによって磁束ａの透過面積が小さくなって、磁束密度が大きくなる。従って、制動トルクが大きくなる。
【００１８】
ちなみに、前述のポールピース１１を使用した本発明の場合と、従来のポールピース２を使用した場合の、磁束分布を調査した結果を図５に示す。図５（ａ）は、高さの３／４の位置に形成した断面縮小部１１ａにおける、高さと、軸の縦断面方向から見た場合における永久磁石側の幅の比が、０．４５：１の場合で、この場合の漏洩磁束は８．７７４×１０⁻ ⁴Ｗｂであった。
【００１９】
また、図５（ｂ）は、図５（ａ）と同じ大きさの断面縮小部１１ａを、同じ位置に形成し、かつ、軸の縦断面方向から見た場合におけるロータ４の円筒部４ａ側の幅を、永久磁石側の幅の２／３の長さにした場合で、この場合の漏洩磁束は７．３６５×１０^−４Ｗｂであった。
また、図５（ｃ）は、３／４の高さで、ロータ４の円筒部４ａ側の幅を、永久磁石側の幅の１／２とした台形の上部に、１／４の高さの矩形状の突出部を設けた場合で、この場合の漏洩磁束は４．８４１×１０^−４Ｗｂであった。
【００２０】
また、図５（ｄ）は、図５（ｃ）において台形の高さを１／２、矩形状の突出部の高さを永久磁石側の幅の１／２とした場合で、この場合の漏洩磁束は４．７０４×１０^−４Ｗｂであった。
また、図５（ｅ）は、ポールピース１１の形状を、ロータ４の円筒部４ａ側の幅を、永久磁石側の幅の１／２とした台形とした場合で、この場合の漏洩磁束は５．４５９×１０^−４Ｗｂであった。
【００２１】
一方、図５（ｆ）に示した断面縮小部１１ａを形成せず、高さ方向中間部に拡幅部を設けた従来のポールピース２を使用した場合には、漏洩磁束は１．３９９×１０⁻ ³Ｗｂであった。
なお、調査に使用したポールピース１１，２は、いずれも、高さと幅の比は、０．２：１のものを使用した。
【００２２】
上記した図５の結果では、ポールピース１１を使用した本発明の場合は、ポールピース２を使用した従来の場合と比較して、漏洩磁束は、図５（ａ）では約６２．７％に、また、図５（ｂ）では約５２．６％に、また、図５（ｃ）では約３４．６％に、図５（ｄ）では約３３．６％に、また、図５（ｅ）では約３９．０％に減少した。
【００２３】
また、実機により、図５の（ａ）、（ｃ）、（ｅ）に示したポールピース１１（本発明）と、図５（ｆ）に示したポールピース２（従来）の制動トルク及び引きずりトルクを求め、本発明と従来の性能を比較した。
【００２４】
図５（ｆ）に示した従来のポールピース２の、制動トルク及び引きずりトルクを夫々１とした場合、図５（ａ）に示したポールピース１１では制動トルクは１．０１４、引きずりトルクは０．５１３に、また、図５（ｃ）に示したポールピース１１では制動トルクは０．９６６、引きずりトルクは０．２３４に、また、図５（ｅ）に示したポールピース１１では制動トルクは０．９６５、引きずりトルクは０．２５３であった。
【００２５】
この結果より、本発明では、従来と比較して、制動トルクは余り変化がないにも拘らず、引きずりトルクは大幅に低減していることが判る。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の渦電流減速装置は、ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成したので、制動がＯＦＦ状態の際に、永久磁石からポールピースに出た磁束は、断面縮小部に沿って最短の磁路を通ることになる。従って、ロータへの磁束の漏れを可及的に抑制することができる。
【００２７】
また、本発明の渦電流減速装置では、制動がＯＮ状態の際には、永久磁石からポールピースを経てロータの円筒部に出る磁束は、断面縮小部によって磁束密度が大きくなり、制動トルクが大きくなる。
これらの効果により、本発明の渦電流減速装置は、軽量でコンパクトで、かつ、制動がＯＦＦ状態の際には制動ロスが少なく、また、制動時には大きな制動力を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の渦電流減速装置のポールピース部分の要部斜視図である。
【図２】本発明の渦電流減速装置における、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た制動原理説明図で、（ａ）は制動ＯＦＦ状態を示す図、（ｂ）は制動ＯＮ状態を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の他の実施例の渦電流減速装置の図２と同方向から見た図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例の渦電流減速装置の図２と同方向から見た図である。
【図５】本発明のポールピースの効果を説明する図であり、（ａ）〜（ｅ）は本発明のポールピースを使用した場合、（ｆ）は従来のポールピースを使用した場合である。
【図６】永久磁石式渦電流減速装置における制動ＯＦＦ状態の制動原理説明図で、（ａ）は縦断面側面図、（ｂ）は縦断面正面図、（ｃ）は（ａ）の拡大図である。
【符号の説明】
１ａ固定支持リング
１ｂ回動支持リング
３ａ永久磁石
３ｂ永久磁石
４ロータ
４ａ円筒部
１１ポールピース
１１ａ断面縮小部

Claims

複数の永久磁石を互いに極性を逆向きにして周設した固定支持リングと回動支持リングを並列に配置し、これらの永久磁石群の外周磁極面に、互いに磁気的に絶縁した状態で強磁性体製の複数のポールピースを対向配置した渦電流減速装置であって、
前記ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部が形成されていることを特徴とする渦電流減速装置。