JP4380278B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に大型車両において補助ブレーキとして使用される渦電流式減速装置に関するものである。

従来から、主にトラック等の大型車両の補助ブレーキとして渦電流式減速装置が使用されている。このような渦電流式減速装置は、特許文献１等にも記載されている。

ところで、本出願人は、先に図５及び６に示す渦電流式減速装置を出願した（特願２００２−１５３４９号）。図５に示すように、この渦電流式減速装置は、図示しない回転軸に取り付けられた制動ドラム５０と、制動ドラム５０に対向させて配置された磁石環５１とを備えている。

図６に示すように、磁石環５１は、ステンレス等の非磁性体の材料からなるリング状の支持リング５２と、支持リング５２の外周面に、周方向に所定間隔を隔てて設けられ、且つ、周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石５３と、各永久磁石５３間に介設された磁性部材（電磁鋼板の積層体やブロック体等）５４とを備えている。

例えば、各永久磁石５３は、外周側の周方向の両端部に爪（図示せず）を有する磁性部材５４によって支持リング５２の外周面に取り付けられている。

特開２００２−３１５２９９号公報

ところで、図５に示す渦電流式減速装置においては、支持リング５２は、周方向に磁極面を有する永久磁石５３又は永久磁石５３同士が、径方向の内側（支持リング５２側）において磁気短絡することを防止するために非磁性体の材料からなる。このような支持リング５２は、永久磁石５３又は永久磁石５３同士の磁気短絡による制動時の制動性能の低下、及び非制動時の引きずりトルクの発生を防ぐという作用を有する。しかしながら、非磁性体の材料は、磁性体の材料に比べてコストが高い。

また、各磁性部材５４は、電磁鋼板の積層体、又はブロック体からなり、ボルト等により支持リング５２の外周面にそれぞれ取り付けられている。各永久磁石５３は、磁性部材５４の爪等により押さえられるようにして支持リング５２の外周面にそれぞれ取り付けられている。このような構成によると、部品点数が多くなり、製造にコストを要するという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、部品点数を減らして低コストで製造することができる渦電流式減速装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、回転軸に取り付けられた制動ドラムと、該制動ドラムに対向させて該制動ドラムの径方向の内側に配置された第一磁石環と、上記制動ドラムと該第一磁石環との間に配置された第二磁石環とを備え、上記第一磁石環と該第二磁石環とが相対回転可能である渦電流式減速装置であって、上記第一磁石環は、リング状の磁性部材と、該磁性部材に周方向に所定間隔を隔てて設けられ且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石と、上記第一磁石環の磁性部材に上記第一磁石環の永久磁石よりも径方向の内側に設けられ、上記第一磁石環の永久磁石同士の磁気短絡を防止する空隙とを備え、上記第二磁石環は、リング状の磁性部材と、該磁性部材に周方向に所定間隔を隔てて設けられ且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石とを備えたものである。

ここで、空隙を、上記第一磁石環の磁性部材に周方向に所定間隔を隔てて複数設け、各空隙間に上記第一磁石環の磁性部材で区切られた空隙間磁性部を形成しても良い。

また、上記空隙間磁性部の周方向の長さを、上記第一磁石環の永久磁石の周方向の長さよりも小さく形成すると共に、上記空隙間磁性部の周方向の長さの中心と、上記第一磁石環の永久磁石の周方向の長さの中心とを上記第一磁石環の磁性部材の法線上に配置しても良い。

また、上記空隙内に、非磁性部材を設けても良い。

本発明によれば、渦電流式減速装置を、部品点数を減らして低コストで製造できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。図２は、図１の実施の形態に係る制動時の横断面図である。図３は、図１の実施の形態に係る非制動時の横断面図である。

図１に示すように、この渦電流式減速装置は、図示しない回転軸に取り付けられた制動ロータ１０を備えている。この制動ロータ１０は、回転軸と同芯的な筒状に形成された制動ドラム１１を備えている。この制動ドラム１１の外周面には、渦電流によって生じた発熱を放熱するための放熱フィン１２が設けられている。

制動ドラム１１の内方には、図示しない固定側に支持された環状ケーシング１３が配置されている。この環状ケーシング１３は、回転軸と同芯的な環状に形成されたケーシング本体１４を備えている。このケーシング本体１４は、非磁性体の材料（例えば、アルミ、ステンレス等の低透磁率材料、以下同じ）からなる。

ケーシング本体１４内には、制動ドラム１１に対向させて配置された第一磁石環１５が周方向に回転自在に設けられている。図２に示すように、この第一磁石環１５は、リング状の磁性部材１６と、磁性部材１６に、周方向に所定間隔を隔てて設けられ、且つ、周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石１７と、磁性部材１６に、永久磁石１７よりも径方向の内側に設けられ、永久磁石１７又は永久磁石１７同士の磁気短絡を防止する空隙１８とを備えている。

磁性部材１６は、導電体且つ磁性体（強磁性体、軟磁性体等、以下同じ）の材料（例えば、低炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等、以下同じ）からなる電磁鋼板の積層体、又はブロック体である。

磁性部材１６には、周方向に所定間隔を隔てて永久磁石１７を収容するための断面略矩形状の孔１９が複数設けられている。また、磁性部材１６には、孔１９よりも径方向の内側に、周方向に所定間隔を隔てて断面略矩形状の空隙１８が複数設けられている。この空隙１８は、磁性部材１６の軸方向に貫通して設けられている。

ここで、孔１９（永久磁石１７）と空隙１８との径方向の間隔は、永久磁石１７が径方向の内側において磁気短絡することを防止するために、できる限り小さくするものとする。このようにすると、永久磁石１７が径方向の内側で形成する短絡した磁束回路の影響は、小さくなる。

また、空隙１８の径方向の長さは、できる限り大きくするものとする。このようにすると、永久磁石１７より径方向の内側にエアギャップが生じ、永久磁石１７同士が磁気短絡することを防止することができる。

また、空隙１８の周方向の長さは、後述する空隙間磁性部２０の周方向の長さによって決定される。

各空隙１８間には、磁性部材１６で区切られた空隙間磁性部２０が形成されている。この空隙間磁性部２０の周方向の長さｂは、永久磁石１７の周方向の長さａよりも小さく形成している。また、空隙間磁性部２０の周方向の長さｂの中心と、永久磁石１７の周方向の長さａの中心とを、磁性部材１６の法線上に配置している。

即ち、空隙間磁性部２０を、永久磁石１７の周方向の長さａの中心（Ｎ極とＳ極の中立位置）付近に配置している。空隙間磁性部２０を、このように配置することにより、永久磁石１７の磁気が、空隙間磁性部２０を通って漏れにくく、短絡的な磁束回路を形成することはない。

ここで、空隙１８が設けられた磁性部材１６の剛性を高める（損なわない）ために、空隙１８内に、樹脂等の非磁性体の材料からなる非磁性部材を設けておいても良い。例えば、非磁性部材を、空隙１８内に圧入しておくと良い。

更に、図４に示すように、磁性部材１６の両側に、リング状のサイドプレート２２を取り付け、磁性部材１６の剛性を高めても良い。このサイドプレート２２は、ピン、又は溶接等によって、磁性部材１６に取り付けられる。空隙１８内に非磁性部材を設けた場合、サイドプレート２２は、非磁性体の材料からなると良い。空隙１８内に非磁性部材を設けない場合、サイドプレート２２は、磁性体の材料からなると良い。

図２に示すように、磁性部材１６の各孔１９には、永久磁石１７が収容されている。この永久磁石１７は、磁性部材１６の周方向に磁極面が形成されている。永久磁石１７は、周方向に隣接する永久磁石１７同士の磁極が同極で対向するように配置されている。

図１に示すように、磁性部材１６の内方及び側方には、ブッシュ２３がそれぞれ設けられている。磁性部材１６の側面には、ロッド２４が取り付けられている。このロッド２４は、ケーシング本体１４の一側に設けられたアクチュエータ（流体シリンダ等）２５と接続されている。このアクチュエータ２５により、第一磁石環１５は、周方向に回転される。

制動ドラム１１と第一磁石環１５との間には、第二磁石環２６が配置されている。この第二磁石環２６は、制動ドラム１１に対向して設けられると共に、ケーシング本体１４の外周壁を形成するように設けられている。

図２に示すように、第二磁石環２６は、リング状の磁性部材２７と、磁性部材２７に、周方向に所定間隔を隔てて設けられ、且つ、周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石２８とを備えている。

磁性部材２７は、導電体且つ磁性体の材料からなる電磁鋼板の積層体、又はブロック体である。磁性部材２７には、周方向に所定間隔を隔てて永久磁石２８を収容するための断面略矩形状の孔２９が設けられている。

磁性部材２７の各孔２９には、永久磁石２８が収容されている。この永久磁石２８は、磁性部材２７の周方向に磁極面が形成されている。永久磁石２８は、周方向に隣接する永久磁石２８同士の磁極が同極で対向するように配置されている。

図２に示すように、制動時においては、第一磁石環１５を、第一磁石環１５の永久磁石１７と、第二磁石環２６の永久磁石２８とが同極で対向する位置に移動する。すると、第一磁石環１５の永久磁石１７と、第一磁石環１５の磁性部材１６と、第二磁石環２６の磁性部材２７と、制動ドラム１１と、第二磁石環２６の磁性部材２７と、第一磁石環１５の磁性部材１６とを循環する磁束回路Ｗ１が形成されると共に、第二磁石環２６の永久磁石２８と、第二磁石環２６の磁性部材２７と、制動ドラム１１と、第二磁石環２６の磁性部材２７とを循環する磁束回路Ｗ２が形成される。これにより、制動ドラム１１に渦電流が作用し、回転軸が減速制動される。

一方、図３に示すように、非制動時においては、第一磁石環１５を、第一磁石環１５の永久磁石１７と、第二磁石環２６の永久磁石２８とが異極で対向する位置に移動する。すると、第一磁石環１５の永久磁石１７と、第一磁石環１５の磁性部材１６と、第二磁石環２６の磁性部材２７と、第二磁石環２６の永久磁石２８と、第二磁石環２６の磁性部材２７と、第一磁石環１５の磁性部材１６とを循環する短絡した磁束回路Ｗ３が形成される。この短絡した磁束回路Ｗ３は、第一磁石環１５と第二磁石環２６との間（ケーシング本体１４内）で形成されるため、制動ドラム１１に渦電流は作用しない。

次に、本実施の形態の作用について説明する。

本実施の形態の第一磁石環１５は、磁性体の材料からなるリング状の磁性部材１６を備えている。この磁性部材１６には、永久磁石１７（孔１９）よりも径方向の内側に設けられ、永久磁石１７又は永久磁石１７同士の磁気短絡を防止する空隙１８が設けられている。このような空隙１８を、磁性部材１６に設けることにより、図５に示すような、非磁性体の材料からなる支持リング５２を別途設けなくても、永久磁石１７又は永久磁石１７同士の磁気短絡を防止することができる。

また、磁性部材１６は、電磁鋼板の積層体、又はブロック体で一体的に形成されていると共に、磁性部材１６には、永久磁石１７を収容するための孔１９が設けられている。各永久磁石１７は、この孔１９に収容されている。そのため、図５に示す渦電流式減速装置のように、永久磁石１７を取り付けのための部品を別途用意する必要はない。

このような構成によると、部品点数を減らすことができると共に、磁性部材１６を一体的に形成することが可能となり、磁性部材１６の剛性を高くすることができる。即ち、本発明の渦電流式減速装置は、図５に示す渦電流式減速装置に比べ、部品点数を減らして低コストで製造することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態には制限されないものである。

まず、空隙１８の大きさ及び配置は、上述の実施の形態には制限されない。例えば、図２に示す空隙１８のうち幾つかは、連通されて設けられていても良い。つまり、空隙１８の大きさ（数量）は、空隙１８を設けたときの磁性部材１６の剛性を考慮して決定すれば良い。

また、空隙間磁性部２０の周方向の長さｂの中心と、永久磁石１７の周方向の長さａの中心とを、磁性部材１６の法線上に配置しなくても良い。この場合、空隙磁性部２０の周方向の長さｂの中心と、周方向に隣接する永久磁石１７間の中心とを、磁性部材１６の法線上に配置すれば良い。つまり、空隙間磁性部２０を、永久磁石１７の磁気が空隙間磁性部２０を通って漏れ得ない位置に配置すれば良い。

また、上述の実施の形態においては、第一磁石環１５を周方向に回転自在としたが、第一磁石環１５に代えて、第二磁石環２６を周方向に回転自在としても良い。即ち、第一磁石環１５又は第二磁石環２６のいずれかが周方向に回転自在に設けられていれば良い。

本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分側面断面図である。 図１の実施の形態に係る制動時の横断面図である。 図１の実施の形態に係る非制動時の横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る部分側面断面図である。 本出願人が出願した渦電流式減速装置の部分側面断面図である。 図５の渦電流式減速装置の横断面図である。

符号の説明

１１ 制動ドラム
１５ 第一磁石環
１６ 磁性部材
１７ 永久磁石
１８ 空隙
２０ 空隙間磁性部
２１ 非磁性部材
ａ 永久磁石の周方向の長さ
ｂ 空隙間磁性部の周方向の長さ
Ｗ１ 磁束回路
Ｗ２ 磁束回路
Ｗ３ 磁束回路

Claims (4)

1. 回転軸に取り付けられた制動ドラムと、該制動ドラムに対向させて該制動ドラムの径方向の内側に配置された第一磁石環と、上記制動ドラムと該第一磁石環との間に配置された第二磁石環とを備え、上記第一磁石環と該第二磁石環とが相対回転可能である渦電流式減速装置であって、
   上記第一磁石環は、リング状の磁性部材と、該磁性部材に周方向に所定間隔を隔てて設けられ且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石と、上記第一磁石環の磁性部材に上記第一磁石環の永久磁石よりも径方向の内側に設けられ、上記第一磁石環の永久磁石同士の磁気短絡を防止する空隙とを備え、
   上記第二磁石環は、リング状の磁性部材と、該磁性部材に周方向に所定間隔を隔てて設けられ且つ周方向に向き合う磁極が同極に設定された複数の永久磁石とを備えたことを特徴とする渦電流式減速装置。
2. 上記空隙を、上記第一磁石環の磁性部材に周方向に所定間隔を隔てて複数設け、各空隙間に上記第一磁石環の磁性部材で区切られた空隙間磁性部を形成した請求項１記載の渦電流式減速装置。
3. 上記空隙間磁性部の周方向の長さを、上記第一磁石環の永久磁石の周方向の長さよりも小さく形成すると共に、上記空隙間磁性部の周方向の長さの中心と、上記第一磁石環の永久磁石の周方向の長さの中心とを上記第一磁石環の磁性部材の法線上に配置した請求項２記載の渦電流式減速装置。
4. 上記空隙内に、非磁性部材を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の渦電流式減速装置。

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