JP3804425B2 - 渦電流減速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として車両の摩擦ブレーキを補助する、電磁石と永久磁石を用いた渦電流減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石を用いた渦電流減速装置は、永久磁石を制動ドラムの内外に移動させるか（特願平１−２１８４９９号）、制動ドラムの内部で偶数個の永久磁石を周方向に結合する磁石支持筒を正逆回動させる（特願平２−２０１８２０号）などして、非制動位置と制動位置とに切り換える構造のものであり、磁石支持筒を動かすのにアクチユエータを必要とする。アクチユエータには空圧シリンダ、油圧シリンダ、回転モータ、リニアモータなどが採用される。一方、特開平６−３２７２２７号公報などに開示される電磁石を用いた渦電流減速装置は電磁石を動かす必要はなく、電磁コイルへ加える電流の制御だけで、非制動位置と制動位置とに切り換えることができるが、永久磁石を用いた渦電流減速装置に比べて形状が大きく、重くなるなどの問題があつた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、従来の電磁石を利用した渦電流減速装置よりも小型・軽量であり、磁石支持部材を動かすことなく、電磁コイルの電流を制御するだけで非制動位置と制動位置とに切換えが可能な渦電流減速装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成は回転軸に結合した制動ドラムの内部に非磁性体からなる不動の磁石支持部材を配設し、前記磁石支持部材に電磁鋼板からなる鉄心に電磁コイルを巻装してなる電磁石を周方向等間隔に支持し、前記鉄心の内空部に永久磁石を嵌合し、前記鉄心の周方向の両端から前記制動ドラムの内周面へ対向するように延びる磁極部材を前記鉄心と一体に構成したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では回転軸に結合した制動ドラムの内部に、非磁性体からなる不動の磁石支持部材を配設する。磁石支持部材に制動ドラムの内周面と対向するように、電磁鋼板からなる磁極部材と電磁石とを周方向に交互に配設する。電磁石の鉄心の内空部に永久磁石を嵌合する。電磁石に通電することにより電磁石からの磁界に基づく渦電流により制動ドラムに制動力を発生させる。
【０００６】
電磁コイル支持部分と磁極部材を一体に備える鉄心は、多数の電磁鋼板を積層してなり、鉄心の電磁コイル支持部分の内空部に永久磁石を嵌合する。電磁石から発生する磁界の方向を、永久磁石から発生する磁界の方向と一致させる。電磁コイルに非通電時は、永久磁石からの磁界は鉄心の内部で短絡的磁気回路を形成し、鉄心の外部へは殆ど磁界を及ぼさない。
【０００７】
電磁コイルに通電時は、電磁コイルの磁界と永久磁石の磁界の方向が同じであるので、磁極部材のＮ極から出た磁界は制動ドラムに入り、隣接する磁極部材のＳ極へ入り、電磁石と制動ドラムとの間に磁気回路を形成し、回転する制動ドラムに渦電流に基づく制動力を発生させる。
【０００８】
【実施例】
図１，２に示すように、本発明による渦電流減速装置は回転軸４１に結合したボス部から放射状に突出する複数の支持腕４５の先端に、外周面に放熱フイン４２ａを有する制動ドラム４２の基端部が溶接などにより結合される。鉄などからなる制動ドラム４２の両端部には銅などの良導体からなる環状体４３，４４が結合され、渦電流の軸方向への広がりを促し、制動能力を高めるようになつている。電磁石６０はＨ形またはＵ形の鉄心５２に外嵌した巻枠５０に、電磁コイル４９を巻装してなる。鉄心５２は制動ドラム４２の周方向に延びる電磁コイル支持部分と、電磁コイル支持部分の周方向の両端から径外方へ延びかつ制動ドラム４２の内周面に対向する磁極部材４８とを一体に備えるＨ形またはＵ形の多数の電磁鋼板を重ね合せたものである。鉄心５２は磁極部材４８を、台形の非磁性体からなる前後１対の磁石支持部材４７の間に挟まれ、磁石支持部材４７、磁極部材４８、磁石支持部材４７を貫通する複数のボルト４６にナツト４６ａを螺合して締結される。一方の磁石支持部材４７と一体をなす円板状の固定板４７ａが車両の非回転部分に固定される。こうして、多数の電磁石組立体Ａが磁石支持部材４７により周方向等間隔に結合され、各磁極部材４８が制動ドラム４２の内周面に対向される。
【０００９】
相隣接する電磁石組立体Ａの磁極部材４８は制動ドラム４２の内周面に対向する極性が互いに異なるように配設される。しかし、図１１に示すように、相隣接する電磁石組立体Ａの磁極部材４８の極性が同じであつてもよく、この場合には隣接する電磁石組立体Ａの磁極部材４８が互いに接するように配設してもよい（図１５を参照）。
【００１０】
図３に示すように、非磁性体からなる環状の磁石支持部材４７Ａに周方向等間隔に設けた長方形の開口５６に各電磁石組立体Ａの電磁コイル４９を収容し、隣接する２つの磁極部材４８を磁石支持部材４７Ａに重ね合せて通孔４６ｂを貫通する４本のボルト４６により結合するようにしてもよい。この場合、電磁鋼板からなる磁極部材４８は前後１対の磁石支持部材４７Ａの間に挟まれる。
【００１１】
図４，５，８に示すように、各電磁石組立体Ａの磁極部材４８は、径外方部分の周方向寸法が径内方部分の周方向寸法よりも長い扇状のものである。図２に示すように、前後１対の磁極部材４８は相対向する平行な内面に対して、磁極部材４８の外面が傾斜されるのが好ましい。鉄心５２の電磁コイル支持部分の開口ないし内空部６４に、断面長方形の筒体からなる合成樹脂などの非磁性材５３を嵌合し、非磁性材５３の内部に周方向に並ぶ永久磁石５４と磁性体５５が嵌合される。
【００１２】
図８に示すように、永久磁石５４は周方向の端部が磁極をなすように着磁されており、電磁コイル４９への非通電時、永久磁石５４のＮ極からの磁界は磁極部材４８、鉄心５２、他方の磁極部材４８、磁性体５５へと短絡的磁気回路ｗを形成し、制動ドラム４２には磁界を及ぼさない。
【００１３】
図９に示すように、制動時、電磁コイル４９に通電すると、例えば鉄心５２の左端が永久磁石５４と同じくＮ極に、右端がＳ極になり、制動ドラム４２との間に磁気回路ｚを形成する。回転する制動ドラム４２が電磁石６０と永久磁石５４からの磁界を横切る時、制動ドラム４２の内部に渦電流が発生し、制動ドラム４２に制動トルクが発生する。制動トルクの大きさは電磁コイル４９へ加える電流により加減される。
【００１４】
図６，７に示すように、鉄心５２の電磁コイル支持部分にそれぞれ複数の長方形の内空部６４を設け、各内空部６４に非磁性材５３を介して、周方向に並ぶ永久磁石５４と磁性体５５（図示せず）が嵌合されるようにしてもよい。
【００１５】
上述の実施例では、鉄心５２の電磁コイル支持部分の内空部６４に、周方向に並ぶ永久磁石５４と磁性体５５が嵌合されるが、図１０に示すように、鉄心５２の電磁コイル支持部分に設けた長方形の内空部６４に、ブロツク状の永久磁石５４だけを嵌合するようにしてもよい。
【００１６】
図１１に示す実施例では、多数のＨ形の電磁鋼板を重ね合せてなる鉄心５２の電磁コイル支持部分に設けた内空部６４に永久磁石５４を埋め込むとともに、鉄心５２の磁極部材４８と磁極部材４８の間の電磁コイル支持部分に電磁コイル４９を巻装したものである。隣接する磁石組立体Ａの電磁コイル４９の通電方向を互いに逆にして、各磁極部材４８の極性が周方向にＮ，Ｎ，Ｓ，Ｓ，Ｎ，…と並ぶようにしても、図２に示すものと同様の作用効果が得られる。
【００１７】
図１２，１３に示す実施例では、非磁性体からなる断面溝形の磁石支持筒６２の内部に、図２に示したものと同様の磁石支持部材４７により環状に連結された電磁石組立体Ａが収容され、電磁コイル４９の内部へ泥水などが浸入するのを防止するために、電磁石６０と磁極部材４８との外周面が、磁極部材４８と対向する部分のみが磁性体であり、残余の部分が非磁性体である覆板６１により覆われる。
【００１８】
図１４，１５に示す実施例では、鉄心５２Ａは電磁コイル支持部分と磁極部材４８とが周方向に交互に配設された多数の環状の電磁鋼板を積層して構成される。鉄心５２Ａの電磁コイル支持部分の内空部６４に非磁性材５３を介して、周方向に並ぶ永久磁石５４と磁性体５５とが嵌合され、電磁コイル支持部分に電磁コイル４９が巻装される。固定板４７ａと一体をなす非磁性体からなる円板状の磁石支持部材４７に鉄心５２Ａが重ね合され、各磁極部材４８と磁石支持部材４７に設けた複数の通孔４６ｂを貫通するボルト４６にナツト４６ａを螺合して締結される。
【００１９】
図１４，１５の実施例において、電磁コイル支持部分と磁極部材４８とが周方向に交互に配設された鉄心５２Ａは、予め周方向に分割されたものを環状に突き合せてから積層するようにしてもよい。また、図１６に示すように、各磁極部材４８の外周縁に軸方向の溝６６を設けることにより多極化が可能になり、制動能力が向上される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は上述のように、回転軸に結合した制動ドラムの内部に非磁性体からなる不動の磁石支持部材を配設し、前記磁石支持部材に電磁鋼板を積層してなる鉄心に電磁コイルを巻装してなる電磁石を周方向等間隔に支持し、前記鉄心の内空部に永久磁石を嵌合し、前記鉄心の周方向の両端から前記制動ドラムの内周面へ対向するように延びる磁極部材を前記鉄心と一体に構成したものであるから、従来の電磁石式渦電流減速装置よりも小型・軽量になり、永久磁石式渦電流減速装置よりも大きくかつやや重くなるが、永久磁石を動かす必要がなく、電磁コイルの電流を制御するだけで、渦電流減速装置の非制動と制動の切換えと、制動力を加減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る渦電流減速装置の部分的側面断面図である。
【図２】同渦電流減速装置の部分的正面断面図である。
【図３】同渦電流減速装置の磁石支持部材の部分的正面図である。
【図４】図２の線４Ａ−４Ａによる電磁石組立体の電磁コイル支持部分の側面断面図である。
【図５】図２の線５Ａ−５Ａによる電磁石組立体の磁極部材の側面断面図である。
【図６】電磁石組立体の変更実施例を示す側面断面図である。
【図７】電磁石組立体の他の変更実施例を示す側面断面図である。
【図８】電磁石組立体の非通電時の状態を示す正面断面図である。
【図９】同電磁石組立体の通電時の状態を示す正面断面図である。
【図１０】電磁石組立体の他の変更実施例の非通電時の状態を示す正面断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図１２】本発明の第３実施例に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【図１３】同渦電流減速装置の電磁石組立体の側面断面図である。
【図１４】本発明の第４実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図１５】同渦電流減速装置の部分的正面断面図である。
【図１６】本発明の第５実施例に係る渦電流減速装置の正面断面図である。
【符号の説明】
Ａ：電磁石組立体 ４１：回転軸 ４２：制動ドラム ４３：良導体の環状体
４４：良導体の環状体 ４５：支持腕 ４７：磁石支持部材 ４７Ａ：磁石支持部材 ４７ａ：固定板 ４８：磁極部材 ４９：電磁コイル ５０：巻枠 ５２，５２Ａ：鉄心 ５３：非磁性材 ５４：永久磁石 ５５：磁性体 ６０：電磁石 ６１：覆板 ６２：磁石支持筒 ６４：内空部 ６６：溝

Claims (14)

1. 回転軸に結合した制動ドラムの内部に非磁性体からなる不動の磁石支持部材を配設し、前記磁石支持部材に電磁鋼板からなる鉄心に電磁コイルを巻装してなる電磁石を周方向等間隔に支持し、前記鉄心の内空部に永久磁石を嵌合し、前記鉄心の周方向の両端から前記制動ドラムの内周面へ対向するように延びる磁極部材を前記鉄心と一体に構成したことを特徴とする渦電流減速装置。
2. 回転軸に結合した制動ドラムの内部に非磁性体からなる不動の磁石支持部材を配設し、前記磁石支持部材に多数の電磁石を周方向等間隔に支持し、前記電磁石に通電することにより該電磁石からの磁界に基づく渦電流により前記制動ドラムに制動力を発生させる渦電流減速装置において、前記電磁石はＨ形の電磁鋼板を積層してなる鉄心と電磁コイルとからなり、前記鉄心は前記電磁コイルを外嵌する電磁コイル支持部分と該電磁コイル支持部分の周方向の両端から延びかつ前記制動ドラムの内周面へ対向する磁極部材とを有し、前記電磁コイル支持部分の内空部に永久磁石を嵌合したことを特徴とする渦電流減速装置。
3. 前記電磁コイルの外周側部分を非磁性材により覆つた、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
4. 前記各磁極部材は径外方部分の周方向寸法が径内方部分の周方向寸法よりも大なる扇形をなす、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
5. 前記電磁鋼板の積層体からなる鉄心の少くとも一方の端面に、前記電磁鋼板よりも厚く同形の補強板を重ね合せ、複数のボルトとナツトにより締結した、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
6. 前記鉄心の電磁コイル支持部分の少くとも１つの内空部に永久磁石を嵌合した、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
7. 互いに隣接する前記鉄心の磁極部材の前記制動ドラムの内周面に対向する極性が互いに異なる、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
8. 互いに隣接する前記鉄心の磁極部材の前記制動ドラムの内周面に対向する極性が同じである、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
9. 互いに隣接する前記鉄心の磁極部材を互いに密着した、請求項８に記載の渦電流減速装置。
10. 互いに隣接する前記鉄心の磁極部材を前記磁石支持部材により環状に連結した、請求項６〜８に記載の渦電流減速装置。
11. 前記各鉄心の磁極部材を非磁性体からなる環状の磁石支持部材に重合せ結合した、請求項７〜９に記載の渦電流減速装置。
12. 多数の電磁鋼板の積層体からなる前記鉄心の少くとも一方の端面に、前記電磁鋼板よりも厚い環状の磁石支持部材を重ね合せてボルトとナツトにより締結し、前記磁石支持部材の前記電磁コイル支持部分に対応する部分に、前記永久磁石を嵌合するための内空部を設けた、請求項７〜９に記載の渦電流減速装置。
13. 前記電磁石と前記磁極部材の外周面を、磁極部材と対向する部分のみが磁性体であり残余の部分が非磁性体である覆板により覆つた、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。
14. 前記鉄心は前記電磁コイルを巻装する電磁コイル支持部分と、該電磁コイル支持部分の周方向の端部から制動ドラムの内周面へ対向するように延びる磁極部材とを一体に有する環状の電磁鋼板からなる、請求項１，２に記載の渦電流減速装置。

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