JP4400205B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の摩擦ブレーキを補助する渦電流式減速装置に係り、特に、電磁石を用いた渦電流式減速装置に関する。

例えば、電磁石を用いた渦電流式減速装置は、図１０に示すように、回転軸（図示せず）に結合された制動ドラム３０と、制動ドラム３０の内側で対向するように固定側（図示せず）に結合された環状のヨーク３１と、ヨーク３１の外周面に周方向に等間隔で複数（図例では、十二個）取り付けられた電磁石３２とを備えている。各電磁石３２は、鉄心３３と、鉄心３３に巻回されたコイル３４とを備え、一方の磁極面がヨーク３１に取り付けられ、他方の磁極面が制動ドラム３０の内周面に対向するように設けられている。周方向に隣接する電磁石３２のコイル３４では、電線の巻付方向が異なる。電磁石３２のコイル３４を通電すると、電磁石３２の磁極が、周方向にＮ極、Ｓ極交互に配置される。これにより、制動ドラム３０に渦電流が生起され、回転軸が減速制動される（特許文献１等参照）。

特開２００２−９５２３５号公報

ところで、図１０に示す渦電流式減速装置においては、一つの電磁石３２（コイル３４）につき、Ｎ極、Ｓ極のうちのいずれか一方の磁極のみしか減速制動に利用することができず、渦電流式減速装置全体としての磁気効率が悪かった。また利用できる磁極を増やすためには、電磁石３２（コイル３４）を増設する必要があり、コストアップに繋がる。

そこで、本発明の目的は、一つの電磁石につき、Ｎ極、Ｓ極両方の磁極を減速制動に利用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、請求項１の発明は、回転軸に結合された制動ドラムと、該制動ドラムの内側で対向するように周方向に等間隔に複数配置された電磁石とを備えた渦電流式減速装置において、上記電磁石は、中央及び上記制動ドラムの周方向の両端に径方向に突出させて設けられた磁極片を有するヨークと、該ヨークの中央の磁極片に巻回されたコイルとを備え、周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルを巻回した上記ヨーク中央の磁極片同士により上記コイルを巻回していない上記ヨーク端の磁極片二つを周方向に挟み、且つ、周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルで電線の巻付方向を互いに異ならせ、且つ、上記電磁石に通電した際に周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片同士が短絡した磁気回路を形成しないように、周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片を上記制動ドラムの周方向に所定間隔を隔てて配置したことを特徴とする渦電流式減速装置である。

請求項２の発明は、回転軸に結合された制動ディスクと、該制動ディスクの側方で対向するように周方向に等間隔に複数配置された電磁石とを備えた渦電流式減速装置において、上記電磁石は、中央及び上記制動ディスクの周方向の両端に軸方向に突出させて設けられた磁極片を有するヨークと、該ヨークの中央の磁極片に巻回されたコイルとを備え、周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルを巻回した上記ヨーク中央の磁極片同士により上記コイルを巻回していない上記ヨーク端の磁極片二つを周方向に挟み、且つ、周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルで電線の巻付方向を互いに異ならせ、且つ、上記電磁石に通電した際に周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片同士が短絡した磁気回路を形成しないように、周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片を上記制動ディスクの周方向に所定間隔を隔てて配置したことを特徴とする渦電流式減速装置である。

本発明によれば、一つの電磁石につき、Ｎ極、Ｓ極両方の磁極を減速制動に利用することが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形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の前提となる参考の形態に係る渦電流式減速装置の正面断面図である。図２は、図１の部分側面断面図である。

図１に示すように、渦電流式減速装置は、図示しない回転軸（例えば、変速機の出力軸）に結合された制動ドラム１０と、制動ドラム１０の内側で対向するように周方向に等間隔に複数（図例では、六個）配置された電磁石１１とを備えている。制動ドラム１０は、磁性体（強磁性体又は軟磁性体、以下同じ）の材料（例えば、低炭素鋼、低炭素合金鋼、鋳鉄等、以下同じ）からなり、回転軸と同芯的な円筒状に形成されている。

各電磁石１１は、非磁性体の材料（例えば、アルミ等の低透磁率材料、以下同じ）からなるブラケット１２（図２参照）を介して、図示しない固定側（例えば、変速機のカバー）に結合されている。本実施の形態においては、周方向に隣接する電磁石１１同士は、周方向に所定間隔を隔てて配置されている。

電磁石１１は、円弧状に湾曲させて形成された磁性体の材料からなるヨーク１３を備えている。ヨーク１３の側面には、ブラケット１２にボルト１４（図２参照）で固定するためのボルト孔１３ａが設けられている。ヨーク１３の中央部には、径方向に突出させて磁極片（鉄心）１５が形成されている。ヨーク１３の両端部には、径方向に突出させて磁極片１６が形成されている。つまり、本実施の形態のヨーク１３は、断面Ｗ型に形成されており、中央の磁極片１５にコイル１７を巻回して電磁石１１の鉄心とし、中央の磁極片（鉄心）１５の両側に、この磁極片（鉄心）１５と磁気的に繋がった磁極片１６を一体に設けている。

ヨーク１３の中央の磁極片（鉄心）１５に巻回されたコイル１７の電線の巻付方向は、全てのコイル１７で同一となるように設定されている。中央の磁極片（鉄心）１５における制動ドラム１０側の端面には、磁性体の材料からなるフランジ１８が取り付けられている。本実施の形態の電磁石１１においては、ヨーク１３の両端部の磁極片１６及びフランジ１８が制動ドラム１０の内周面に対向するように配置される。また本実施の形態においては、両端部の磁極片１６及びフランジ１８における、制動ドラム１０の内周面に対向する面は、制動ドラム１０の内周面の湾曲に合わせてＲ形状に加工されている。

ここで、電磁石１１のヨーク１３は、各部位（磁極片１５、１６）を、各々別部品として形成し、それらを組み立てたものでも良い。また、ヨーク１３及びフランジ１８を一体に形成しても良い。一体形成する場合には、鍛造により形成しても良く、電磁鋼板で形成し、それを複数積層しても良い。

回転軸を減速制動する際には、電磁石１１のコイル１７を通電する。すると、コイル１７が巻回されたヨーク１３の中央の磁極片（鉄心）１５が磁化される。このとき、中央の磁極片（鉄心）１５に取り付けられたフランジ１８がＮ極又はＳ極のいずれか（図例では、Ｎ極）に磁化されると共に、中央の磁極片（鉄心）１５に磁気的に繋がっている両端部の各磁極片１６がフランジ１８と異極（図例では、Ｓ極）に磁化される。つまり、本実施の形態の渦電流式減速装置においては、フランジ１８がＮ極に磁化されると共に、両端部の磁極片１６がＳ極に磁化されるので、一つの電磁石１１につき、Ｎ極、Ｓ極両方の磁極を減速制動に利用することができる。これにより、電磁石１１の磁極が、周方向に交互にＮ極、Ｓ極と配置されて、電磁石１１と制動ドラム１０とを結ぶ磁束回路Ｗが形成され、回転軸が減速制動される。また電磁石１１のコイル１７の通電を切れば、減速制動は解除される。

本参考の形態によれば、一つの電磁石１１につき、Ｎ極、Ｓ極両方の磁極を減速制動に利用することができるので、従来に比べて電磁石１１（コイル１７）の数が少なくて済む。例えば、図１０で示した渦電流式減速装置において、十二個の電磁石３２でＮ極、Ｓ極交互に十二極を得ていたが、本実施の形態の渦電流式減速装置においては、半分（六個）の電磁石１１（コイル１７）で達成することが可能である。つまり、従来に比べて、電磁石１１（コイル１７）の数を半分に削減することができ、渦電流式減速装置のコストダウンを図ることができる。また電磁石１１（コイル１７）の数が従来に比べて少ないので、磁気効率が良いといえる。なお、従来と同程度の制動性能を得るためには、電磁石１１のコイル１７一つ当り、電線の巻き数を従来の二割増にすれば良い（理論値）。このようにしても、電磁石１１の数は従来の半分なので、コスト的に有利である。

なお、電磁石１１のヨーク１３の形状は、断面Ｗ型には限定されない。例えば、ヨーク１３を断面コ字型としても良い。この場合、一方の端部を鉄心として、他方の端部を磁極片とすれば良い。つまり、電磁石の鉄心の一側に、この鉄心と磁気的に繋がった磁極片を一体に設けても良い。このようにしても、一つの電磁石につき、Ｎ極、Ｓ極両方の磁極を減速制動に利用することができる。

また、上述の参考の形態においては、周方向に隣接する電磁石１１同士を、周方向に所定間隔を隔てて配置するとしたが、図３に示すように電磁石１１同士を密着させて配置しても良い。この場合、図４に示すように、電磁石１１のヨーク１３の一端部に凸部１３ｂを設け、他端部に凸部１３ｂに対応する凹部１３ｃを設けて、ヨーク１３同士を接合しても良い。また図５に示すように、複数（図例では、二個）の電磁石１１のヨーク１３を一体に形成しても良い。複数のヨーク１３を一体に形成すると、特に、ヨーク１３及びフランジ１８を電磁鋼板で一体に形成した場合において、材料の歩留まりが良くなる。

上述の参考の形態においては、電磁石１１のコイル１７の電線の巻付方向が、全てのコイル１７で同一であるとしたが、図６に示す本発明の実施の形態では、周方向に隣接するコイル１７で電線の巻付方向が互いに異なるようにしている。この場合、図６に示すように、電磁石１１のコイル１７を通電した際に、周方向に隣接する電磁石１１のヨーク１３の両端部の磁極片１６が異極に磁化されるので、隣接する電磁石１１間で短絡した磁束回路を形成することがないように、適度な間隔を設ける。このようにすると、電磁石１１の数の二倍以上の磁極（例えば、六個の電磁石１１でＮ極、Ｓ極交互に十八極）を減速制動に利用することができ、図１の参考の形態に比べて、磁気効率が更に向上すると共に、強い制動力を得ることができる。

また、上述の実施の形態においては、回転軸に制動ドラム１０を結合するとしたが、制動ドラム１０を固定側に結合しても良い。この場合、電磁石１１を回転軸に結合すれば良い。

また、上述の参考及び実施の形態は、制動ドラムタイプの渦電流式減速装置であるが、本発明は、制動ディスクタイプの渦電流式減速装置にも適用が可能である。この場合、図７から図９に示すように、制動ディスクタイプの渦電流式減速装置は、図示しない回転軸に結合された制動ディスク２０と、制動ディスク２０の側方で対向するように周方向に等間隔に複数配置された電磁石１１とを備える。各電磁石１１は、非磁性体の材料からなるブラケット２１を介して図示しない固定側に結合されている。ここで、電磁石１１は、図１で示した制動ドラムタイプのものと略同一である。この図７から図９に示す参考の形態においては、電磁石１１のヨーク１３における、ブラケット２１への取付面及び制動ディスク２０に対向する面は、ブラケット２１の側面及び制動ディスク２０の側面と平行に形成されている。図示しない本発明の実施の形態では、制動ディスクタイプの渦電流式減速装置においても、周方向に隣接する電磁石１１のコイル１７で、電線の巻付方向が互いに異なるようにする（図６参照。図例は、制動ドラムタイプ）。

本発明の前提となる参考の形態に係る渦電流式減速装置の正面断面図である。 図１の部分側面断面図である。 電磁石の変形例を示す部分正面断面図である。 電磁石の変形例を示す部分正面断面図である。 電磁石の変形例を示す部分正面断面図である。 本発明の実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分正面断面図である。 他の参考の形態に係る部分側面断面図である。 図７の平面展開図である。 図７の部分正面図である。 従来の渦電流式減速装置の部分正面断面図である。

符号の説明

１０ 制動ドラム
１１ 電磁石
１３ ヨーク
１５ 中央の磁極片（鉄心）
１６ 両端部の磁極片
１７ コイル
２０ 制動ディスク
Ｗ 磁束回路

Claims (2)

1. 回転軸に結合された制動ドラムと、該制動ドラムの内側で対向するように周方向に等間隔に複数配置された電磁石とを備えた渦電流式減速装置において、
   上記電磁石は、中央及び上記制動ドラムの周方向の両端に径方向に突出させて設けられた磁極片を有するヨークと、該ヨークの中央の磁極片に巻回されたコイルとを備え、
   周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルを巻回した上記ヨーク中央の磁極片同士により上記コイルを巻回していない上記ヨーク端の磁極片二つを周方向に挟み、且つ、
   周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルで電線の巻付方向を互いに異ならせ、且つ、 上記電磁石に通電した際に周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片同士が短絡した磁気回路を形成しないように、周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片を上記制動ドラムの周方向に所定間隔を隔てて配置したことを特徴とする渦電流式減速装置。
2. 回転軸に結合された制動ディスクと、該制動ディスクの側方で対向するように周方向に等間隔に複数配置された電磁石とを備えた渦電流式減速装置において、
   上記電磁石は、中央及び上記制動ディスクの周方向の両端に軸方向に突出させて設けられた磁極片を有するヨークと、該ヨークの中央の磁極片に巻回されたコイルとを備え、
   周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルを巻回した上記ヨーク中央の磁極片同士により上記コイルを巻回していない上記ヨーク端の磁極片二つを周方向に挟み、且つ、
   周方向に隣接する上記電磁石の上記コイルで電線の巻付方向を互いに異ならせ、且つ、 上記電磁石に通電した際に周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片同士が短絡した磁気回路を形成しないように、周方向に隣接する上記電磁石の上記ヨーク端の磁極片を上記制動ディスクの周方向に所定間隔を隔てて配置したことを特徴とする渦電流式減速装置。

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