JP3937743B2 - Eddy current reducer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として大型車両の摩擦ブレーキを補助する渦電流減速装置、特に制動トルクの制御が容易な渦電流減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特願平1-218499号、特願平2-201820号などに提案されているように、渦電流減速装置には永久磁石(以下、これを単に磁石という)を用いるものと電磁石を用いるものとがある。前者は小型(コンパクト)、軽量であるが、制動トルクの制御に磁石(磁石支持筒)を動かさなけばならない。特に、近年、希土類磁石の性能が向上し、磁石式渦電流減速装置の小型・軽量化が進んでいるが、制動トルクの制御には磁石支持筒の移動に大きな駆動力を要し、このため強力なアクチユエータ(空圧、油圧、電動など)が必要とされ、応答性にもやや難がある。後者は電磁石の電流を加減するだけでよく、制動トルクの制御性に優れるが、装置の重量が大であるという問題がある。
【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、比較的小型軽量で制動と非制動の切換えに動力を必要としない渦電流減速装置を提供することにある。
【0004】
【問題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の構成は導体からなる環状体と環状のヨークの内の一方を回転軸に、他方を車体の非回転部分にそれぞれ支持し、前記環状のヨークの周縁部に径外方へ突出する多数の鉄心を周方向等間隔に備え、前記鉄心に電磁コイルを巻装して電磁石を形成し、前記環状体に対向する前記鉄心の先端の磁極の極性が周方向交互に異なるように配設し、前記ヨークの周方向に隣接する前記鉄心の周方向中間位置に、径方向の永久磁石を埋め込み、周方向の両側面が磁極をなす前記永久磁石と、周方向に隣接する前記電磁石とが、制動時前記環状体を通る同じ磁気回路を形成することを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明では鉄心と電磁コイルからなる複数の電磁石を周方向に並べ、軟磁性体からなる各鉄心を径内方の端部でヨーク(継鉄)により環状に結合し、鉄心の径外方の端部を導体からなる環状体に対向させ、ヨークの鉄心と鉄心の間の部分に磁石を埋め込む。各電磁石の鉄心の径外方の端部の磁極はN,S,N,S,・・・というように周方向交互に異なるように並べる。磁石は互いに周方向に対向する磁極が同じであるように、ヨークの内部に配設する。
【0006】
制動時、電磁コイルに通電して励磁すると、電磁石からの磁界と磁石からの磁界が周方向に並び(一緒になり)、環状体(制動円板ドラムまたは制動円板)との間に磁気回路を形成する。回転する環状体が電磁石と磁石からの磁界を横切る時、環状体に渦電流に基づく制動トルクが発生する。非制動時、電磁コイルへの通電を遮断すると電磁石が消磁され、磁石からの磁界はヨークの内部で短絡的磁気回路を形成し、環状体の内部へは到達しないので、制動トルクを発生しない。
【0007】
制動トルクを制御するには、電磁コイルの電流を制御する。磁石は鉄心の内部でなく、電磁コイルから離れたヨークの内部に埋め込まれるので、環状体の内部の熱はもちろん電磁コイルの熱の影響を受けにくい。
【0008】
固定部(ステータ)は外周部の軟磁性体からなる鉄心(磁極片)と内周部の環状のヨークとがそれぞれ一体構造でもよいし、分割体をボルトなどにより締結してもよい。一体構造の場合には電磁鋼板を積層したものとすることができる。外部の泥水などから保護するために、磁石はカバーによりシールするのが好ましい。
【0009】
なお、環状体を固定し、電磁石と磁石を支持するヨークを回転軸に結合してもよい。この場合は、水冷式環状体を採用することができる。また、磁石を支持する回転子は電動機や発電機の電機子として構成できる。さらに、磁石と電磁石を支持するヨークを外周側に、環状体を内周側にそれぞれ配設してもよい。
【0010】
【実施例】
図1は本発明に係る渦電流減速装置の制動時の正面断面図、図2は同渦電流減速装置の非制動時の正面断面図である。図1に示すように、回転軸4に結合したボス部16(別の実施例である図4を参照)から放射方向に延びる多数の支持腕の先端に、外周面に冷却フイン2aを有する鉄、銅、アルミニウムなどの導体からなる環状体、すなわち制動ドラム2の基端部が溶接などにより結合される一方、制動ドラム2の内部には軟磁性体からなる、好ましくは電磁鋼板を積層してなるヨーク3の周縁から径外方へ多数の鉄心3aが突出され、制動ドラム2の内周面に対向される。ヨーク3は制動ドラム2と同軸に配設され、かつ例えば車両の非回転部分にボルト8により支持される。鉄心3aには巻枠5を介して電磁コイル6を巻装して電磁石10が構成される。ヨーク3の内部には、鉄心3aと同数の磁石7が埋め込まれる。具体的には、プレス機により電磁鋼板からヨーク3を打ち抜くと同時に長方形の開口を打ち抜き、該開口にブロツク状の磁石7を埋め込む。磁石7は周方向の端面が磁極をなし、かつ周方向に並ぶ磁石7の相対向する磁極が同極となるように配列される。
【0011】
制動時、電磁コイル6に通電して励磁すると、鉄心3aは図1に示すように磁化される。すなわち、制動ドラム2の内周面に対向する鉄心3aの磁極が周方向交互に異なるように磁化される。磁石7は鉄心3aと鉄心3aとの間に、すなわち鉄心3aとは回転位相を半ピツチだけずらして、ヨーク3の内部に配設され、かつ磁石7の磁極と鉄心3aの内端の磁極との極性が互いに反対になるように構成されているので、1対の鉄心3aと制動ドラム2との間に磁気回路zが形成される。回転する制動ドラム2が各鉄心3aからの磁界を横切る時、制動ドラム2に渦電流に基づく制動トルクが発生する。非制動時、図2に示すように、電磁コイル6への通電を停止すると、各鉄心3aは磁化されなくなり、磁石7とヨーク3には図示のような短絡的磁気回路wが形成され、制動ドラム2には磁界を及ぼさない。
【0012】
図3に示す実施例では、回転軸に結合された環状体としての環状のヨーク3の内部に磁石7が埋め込まれ、ヨーク3の内周面から径内方へ突出される鉄心3aに巻枠5を介して電磁コイル6を巻装して電磁石10が構成される。電磁石10は周方向等間隔に配設され、また磁石7は鉄心3aよりも径外方にあつて、鉄心3aと鉄心3aの間に配設されるのは、図1に示す実施例と同様である。ヨーク3の内部に配置される不動の制動ドラム2には、断面長方形をなす環状の水室20が形成される。つまり、水室20には冷却水を導入する入口12と、水室20の冷却水を外部へ、具体的には放熱器(熱交換器)へ排出する出口13とが設けられ、放熱器で冷却された水は再び入口12へ戻るように構成される。図3に示す実施例でも、電磁コイル6へ通電すると、図1に示す実施例と同様に、回転する鉄心3aからの磁界が、制動ドラム2を横切る時、制動ドラム2に渦電流に基づく制動トルクが発生する。
【0013】
図4に示す実施例では、水室20を有する中空の制動ドラム2の一端に形成した環状板2bが、複数のボルト14により例えば車両用変速機の壁部に固定される一方、車両用変速機の出力回転軸4に結合したボス部16と一体のフランジ16aに、ボルト15により環状のヨーク3が結合される。ヨーク3の内部には周方向等間隔に磁石7が埋め込まれ、ヨーク3から径外方へ突出しかつ周方向等間隔に配設された鉄心3aが制動ドラム2の内周面に対向される。鉄心3aには巻枠5を介して電磁コイル6が巻装して電磁石10が構成される。制動と非制動の切換えは、電磁コイル6へ通電するか遮断することにより達せられるのは図1に示す実施例と同様である。
【0014】
【発明の効果】
本発明は上述のように、導体からなる環状体と環状のヨークの内の一方を回転軸に、他方を車体の非回転部分にそれぞれ支持し、前記環状のヨークの周縁部に径外方へ突出する多数の鉄心を周方向等間隔に備え、前記鉄心に電磁コイルを巻装して電磁石を形成し、前記環状体に対向する前記鉄心の先端の磁極の極性が周方向交互に異なるように配設し、前記ヨークの周方向に隣接する前記鉄心の周方向中間位置に、径方向の永久磁石を埋め込み、周方向の両側面が磁極をなす前記永久磁石と、周方向に隣接する前記電磁石とが、制動時前記環状体を通る同じ磁気回路を形成するようにしたものであるから、渦電流減速装置を比較的小型軽量に構成でき、制動と非制動の切換えに動力を必要としない。
【0015】
制動トルクは電磁コイルに加える電流を加減して制御することができる。
【0016】
磁石はヨークの鉄心から径内方へ離れた部分に配設されるので、制動ドラムに発生する熱はもとより電磁コイルに発生する熱の影響を受けにくい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る渦電流減速装置の制動時の正面断面図である。
【図2】同渦電流減速装置の非制動時の正面断面図である。
【図3】本発明の第2実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図4】本発明の第3実施例に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【符号の説明】
w:短絡的磁気回路 z:磁気回路 2:制動ドラム 2a:冷却フイン 2b:環状板 3:ヨーク 3a:鉄心 4:回転軸 5:巻枠 6:電磁コイル 7:磁石 8:ボルト 10:電磁石 12:入口 13:出口 14:ボルト15:ボルト 16:ボス部 16a:フランジ 20:水室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to an eddy current reduction device that assists a friction brake of a large vehicle, and more particularly to an eddy current reduction device that can easily control a braking torque.
[0002]
[Prior art]
As proposed in Japanese Patent Application Nos. 1-218499 and 2-201820, the eddy current reduction device uses a permanent magnet (hereinafter simply referred to as a magnet) and an electromagnet. There is. The former is small (compact) and lightweight, but the magnet (magnet support tube) must be moved to control the braking torque. In particular, in recent years, the performance of rare earth magnets has improved, and the eddy current reduction device of the magnet type has been reduced in size and weight. However, control of the braking torque requires a large driving force to move the magnet support cylinder. Powerful actuators (pneumatic, hydraulic, electric, etc.) are required, and the response is somewhat difficult. The latter only needs to adjust the current of the electromagnet and is excellent in controllability of braking torque, but has a problem that the weight of the device is large.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an eddy current reduction device that is relatively small and light and does not require power for switching between braking and non-braking.
[0004]
[Means for solving problems]
In order to solve the above problems, the configuration of the present invention is such that one of an annular body made of a conductor and an annular yoke is supported on a rotating shaft and the other is supported on a non-rotating portion of the vehicle body, and the peripheral portion of the annular yoke A large number of iron cores projecting radially outward are provided at equal intervals in the circumferential direction , an electromagnetic coil is wound around the iron core to form an electromagnet, and the polarity of the magnetic pole at the tip of the iron core facing the annular body is circumferential. The permanent magnets, which are arranged so as to be alternately different and are embedded with radial permanent magnets at intermediate positions in the circumferential direction of the iron core adjacent to the circumferential direction of the yoke and whose both sides in the circumferential direction form magnetic poles , and the circumferential direction The electromagnets adjacent to each other form the same magnetic circuit that passes through the annular body during braking.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, a plurality of electromagnets composed of an iron core and an electromagnetic coil are arranged in the circumferential direction, and each iron core composed of a soft magnetic material is connected in a ring shape with a yoke (junction) at the inner end of the inner diameter. The end is opposed to the annular body made of a conductor, and a magnet is embedded in a portion between the iron cores of the yoke. The magnetic poles at the outer ends of the iron cores of the electromagnets are arranged alternately in the circumferential direction such as N, S, N, S,. The magnets are arranged inside the yoke so that the magnetic poles facing each other in the circumferential direction are the same.
[0006]
During braking, when an electromagnetic coil is energized and excited, the magnetic field from the electromagnet and the magnetic field from the magnet are aligned in the circumferential direction (together), and the magnetic circuit is between the annular body (braking disc drum or braking disc). Form. When the rotating annular body crosses the electromagnet and the magnetic field from the magnet, a braking torque based on the eddy current is generated in the annular body. During non-braking, if the energization of the electromagnetic coil is interrupted, the electromagnet is demagnetized, and the magnetic field from the magnet forms a short circuit inside the yoke and does not reach the inside of the annular body, so that no braking torque is generated.
[0007]
In order to control the braking torque, the current of the electromagnetic coil is controlled. Since the magnet is embedded not in the iron core but in the yoke away from the electromagnetic coil, it is hardly affected by the heat of the electromagnetic coil as well as the heat in the annular body.
[0008]
The fixed portion (stator) may have an integral structure of an iron core (magnetic pole piece) made of a soft magnetic material on the outer peripheral portion and an annular yoke on the inner peripheral portion, or the divided member may be fastened with a bolt or the like. In the case of an integral structure, electromagnetic steel sheets can be laminated. In order to protect against external muddy water and the like, the magnet is preferably sealed with a cover.
[0009]
The annular body may be fixed and an electromagnet and a yoke supporting the magnet may be coupled to the rotating shaft. In this case, a water-cooled annular body can be employed. Moreover, the rotor which supports a magnet can be comprised as an armature of an electric motor or a generator. Further, the yoke supporting the magnet and the electromagnet may be disposed on the outer peripheral side, and the annular body may be disposed on the inner peripheral side.
[0010]
【Example】
FIG. 1 is a front sectional view of the eddy current reduction device according to the present invention during braking, and FIG. 2 is a front sectional view of the eddy current reduction device during non-braking. As shown in FIG. 1, iron having cooling
[0011]
When the
[0012]
In the embodiment shown in FIG. 3, a
[0013]
In the embodiment shown in FIG. 4, an
[0014]
【The invention's effect】
In the present invention, as described above, one of the annular body made of a conductor and the annular yoke is supported on the rotating shaft, and the other is supported on the non-rotating portion of the vehicle body, and the peripheral edge of the annular yoke is radially outward . A large number of protruding iron cores are provided at equal intervals in the circumferential direction , electromagnetic coils are wound around the iron core to form an electromagnet, and the polarities of the magnetic poles at the tip of the iron core facing the annular body are alternately different in the circumferential direction. The permanent magnet having a radial direction embedded in a circumferential intermediate position of the iron core adjacent to the circumferential direction of the yoke , and the electromagnet adjacent in the circumferential direction, with the permanent magnets having both sides in the circumferential direction forming magnetic poles However, since the same magnetic circuit passing through the annular body is formed at the time of braking, the eddy current reduction device can be configured to be relatively small and light, and no power is required for switching between braking and non-braking.
[0015]
The braking torque can be controlled by adjusting the current applied to the electromagnetic coil.
[0016]
Since the magnet is disposed at a portion radially inward from the iron core of the yoke, it is not easily affected by heat generated in the electromagnetic coil as well as heat generated in the brake drum.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view at the time of braking of an eddy current reduction device according to the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view of the eddy current reduction device when not braking.
FIG. 3 is a side sectional view of an eddy current reduction device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side sectional view of an eddy current reduction device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
w: short circuit magnetic circuit z: magnetic circuit 2:
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