JP4581468B2

JP4581468B2 - 渦電流式減速装置

Info

Publication number: JP4581468B2
Application number: JP2004126240A
Authority: JP
Inventors: 誠小川; 雅樹浅野; 一也秋池; 知之久保宮
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: JP2005312194A

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５１と、制動ドラム５１の内方で対向するように固定側（図示せず）に結合された電磁石支持環５２と、電磁石支持環５２の外周面に周方向に所定間隔を隔てて複数取り付けられた電磁石５３とを備えている。各電磁石５３は、鉄心５４と、鉄心５４に巻装された電磁コイル５５と、鉄心５４の径方向外側面に設けられ制動ドラム５１の内周面に臨む磁極片５６とを備えている。周方向に隣接する電磁石５３の電磁コイル５５では、電線の巻付方向が異なる。電磁石５３の電磁コイル５５を通電すると、各電磁石５３の磁極が、周方向にＮ極と、Ｓ極とが交互に配置される。これにより、電磁石５３と制動ドラム５１とを結ぶ磁束回路（図中符号５７で示す）が形成されて、制動ドラム５１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、回転軸を減速制動する際に、電磁石５３の磁極片５６は、電磁石５３の磁束を制動ドラム５１へと効率良く導く働きをする。しかしながら、周方向に隣接する電磁石５３同士の間隔が狭いと、図１０中に符号５８で示すように、一の磁極片５６から周方向に隣接する磁極片５６へと磁束が直接流れる磁束漏れが発生してしまう。この磁束漏れが大きいと電磁石５３から制動ドラム１０側へと流れる磁束が小さくなり、制動トルクが低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、周方向に隣接する磁極片間の磁束漏れを抑制することで、制動トルクの向上を図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、制動ドラムの内周面に対向し且つ半径方向に延出された鉄心と、該鉄心に巻装された電磁コイルと、上記鉄心の径方向外側面に設けられ上記制動ドラムの内周面に臨む磁極片とを有し、該磁極片の内周面の端部と上記鉄心の径方向外側面の端部とを周方向及び軸方向で略一致させて成る電磁石を備えた渦電流式減速装置において、上記磁極片の周方向両側面のうち少なくとも一方を、上記磁極片の内周面の端部から外周面にわたって、周方向の外側に延出するように形成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、上記周方向の外側に延出された側面が直線状又は円弧状に形成された請求項１記載の渦電流式減速装置である。

請求項３の発明は、上記磁極片の軸方向両側面のうち少なくとも一方を、上記磁極片の内周面の端部から外周面にわたって、軸方向の外側に延出するように形成した請求項１又は２記載の渦電流式減速装置である。

請求項４の発明は、上記軸方向の外側に延出された側面が直線状又は円弧状に形成された請求項３記載の渦電流式減速装置である。

本発明によれば、周方向に隣接する磁極片間の磁束漏れを抑制することで、渦電流式減速装置の制動トルクの向上を図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正面断面図である。図２は、図１の実施の形態に係る部分側面断面図である。図３は、図１の要部拡大図である。図４は、磁極片の斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の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）に支持腕１１を介して結合された制動ドラム１０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）からなる。支持腕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。

制動ドラム１０の内方には、電磁石支持環１２が配設されている。電磁石支持環１２は、非磁性体の材料からなる支持腕１３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。電磁石支持環１２は、磁性体の材料からなる。

電磁石支持環１２の外周面には、周方向に所定間隔を隔てて複数の電磁石１４が支持されている。各電磁石１４は、制動ドラム１０の内周面に対向し且つ半径方向に延出された鉄心１５と、鉄心１５に巻枠（ボビン）１６を介して巻装された電磁コイル１７と、鉄心１５の径方向の外側面に設けられ制動ドラム１０の内周面に臨む磁極片１８とを備えている。鉄心１５及び磁極片１８は、磁性体の材料からなる。周方向に隣接する電磁石１４の電磁コイル１７では、電線の巻付方向が異なる。なお、鉄心１５と磁極片１８とを一体に形成しても良く、鉄心１５と磁極片１８と電磁石支持環１２とを一体に形成しても良い。

図４に示すように、磁極片１８は周方向の外側から見て四角形状に形成されている。磁極片１８の外周面１８ａ（制動ドラム１０の内周面に臨む面）は制動ドラム１０の内周面の湾曲に合わせて円弧状に形成されている。磁極片１８の内周面１８ｂ（鉄心１５への取付面）は鉄心１５の外側面に合わせて平面状に形成されている。

図１及び図３に示すように、磁極片１８の周方向の両側面１８ｃは、半径方向の内側から外側に向かって、周方向に延出するように形成されている。本実施の形態においては、周方向の両側面１８ｃは、直線状に傾斜したテーパ状に形成されている。図２に示すように、磁極片１８の軸方向の両側面１８ｄは、半径方向の内側から外側に向かって、軸方向に延出するように形成されている。本実施の形態においては、軸方向の両側面１８ｄは、直線状に傾斜したテーパ状に形成されている。

回転軸を減速制動する際には、電磁石１４の電磁コイル１７を通電する。すると、電磁コイル１７が巻装された鉄心１５が磁化されて、各鉄心１５の外側面に設けられた磁極片１８の外周面１８ａがＮ極又はＳ極のいずれかに磁化される。これにより、各電磁石１４の磁極が、周方向に交互にＮ極と、Ｓ極とが配置されて、電磁石１４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。この回転軸の減速制動は、電磁石１４の電磁コイル１７の通電を切れば解除される。

上述のように、本実施の形態においては、電磁石１４の磁極片１８の周方向両側面１８ｃを、半径方向の内側から外側に向かって、周方向に延出するように形成している。このように形成すると、周方向に隣接する電磁石１４同士の間隔を狭くせざるを得ない場合でも、周方向に隣接する磁極片１８同士の間隔が、磁極片１８の外周面１８ａ側に比べて内周面１８ｂ側で広くなる。これにより、回転軸を減速制動する際、周方向に隣接する磁極片１８間の磁気抵抗が高くなり、磁束漏れが生じ難くなる。その分、制動ドラム１０側へと流れる磁束が大きくなり、渦電流式減速装置の制動トルクが向上する。また、磁極片１８の外周面１８ａの面積、即ち、電磁石１４の磁極面の面積を従来と同じに維持できるので、磁極片１８は電磁石１４の磁束を制動ドラム１０側へと効率良く導くことができる。磁束漏れが小さいので、電磁石１４の電磁コイル１７に流す電流の値を大きくすれば、渦電流式減速装置の制動トルクのさらなる向上を図ることができ、電磁コイル１７に流す電流の値を小さくすれば、渦電流式減速装置の省電力化を図ることができる。

なお、図５に示すように、磁極片２８に、その周方向の両側面２８ｃと内周面２８ｂとの角部に面取を施すことで、磁極片２８の周方向の両側面２８ｃの一部分（内周面２８ｂ側）のみを、半径方向の内側から外側に向かって、周方向の外側に延出するように形成しても良い。図例では、磁極片２８の半径方向の面取長さをＡとし、磁極片２８の周方向の面取長さをＢとして、半径方向の面取長さＡと、周方向の面取長さＢとを等しくしている。

面取を施した磁極片２８の効果を確認するため、図１０で示した従来の磁極片５６と、面取長さＡ、Ｂの異なる二種類の磁極片２８とを用いて、渦電流式減速装置の制動トルクを測定した。その結果を図６に示す。

図６中、縦軸が制動トルクを、横軸が磁極片２８の面取長さＡ、Ｂをそれぞれ表す。また、丸印が回転軸の回転数が５００ｒｐｍのときに得られた、磁極片２８の面取長さＡ、Ｂに対応する制動トルクを示し、四角印が回転軸の回転数が１０００ｒｐｍのときに得られた、磁極片２８の面取長さＡ、Ｂに対応する制動トルクを示す。面取長さＡ、Ｂが０ｍｍのものが従来の磁極片５６をなす。

図６に示すように、回転軸の回転数に関わらず、面取を施した磁極片２８では、渦電流式減速装置の制動トルクが、従来の磁極片５６に比べて向上することが分かる。従って、図５に示す如く、磁極片２８の周方向の両側面２８ｃの一部分（内周面２８ｂ側）のみに面取を施すことでも、効果があることが分かる。また、回転軸の回転数に関わらず、磁極片２８の面取長さＡ、Ｂが大きくなるほど、渦電流式減速装置の制動トルクがより向上することが分かる。

以上、本実施の形態によれば、周方向に隣接する磁極片間の磁束漏れを抑制することで、渦電流式減速装置の制動トルクの向上を図ることができる。

本発明は以上説明した実施の形態に限定はされない。

例えば、上述の実施の形態では、磁極片１８の周方向の両側面１８ｃが、半径方向の内側から外側に向かって、周方向に延出するように形成されているとしたが、磁極片１８の周方向の両側面１８ｃのうち一方だけを半径方向の内側から外側に向かって、周方向に延出するように形成しても良い。このようにしても、従来に比べて、周方向に隣接する磁極片１８間の磁束漏れを抑制することができる。

また、上述の実施の形態では、磁極片１８の軸方向の両側面１８ｄが、半径方向の内側から外側に向かって、軸方向に延出するように形成されているとしたが、磁極片１８の軸方向の両側面１８ｄのうち一方だけを半径方向の内側から外側に向かって、軸方向に延出するように形成しても良い。

また、上述の実施の形態では、磁極片１８の周方向の外側に延出された側面１８ｃ、及び軸方向の外側に延出された側面１８ｄが直線状に傾斜したテーパ状に形成されているとしたが、図７又は図８に示すように、これら側面３８ｃ、４８ｃを円弧状に形成しても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、図９に示すように、磁極片３０の周方向の両側面３０ｃのうち少なくとも一方の内周面３０ｂ側に、周方向に窪んだ凹部３０ｅを設けても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。その際、図示はしないが、磁極片３０の軸方向の両側面のうち少なくとも一方の内周面３０ｂ側に、軸方向に窪んだ凹部を設けても良い。

本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分正面断面図である。図１の実施の形態に係る部分側面断面図である。図１の要部拡大図である。磁極片の斜視図である。周方向の側面と内周面との角部に面取が施された電磁石の正面断面図である。面取長さと制動トルクとの関係を表すグラフである。磁極片の変形例を示す電磁石の正面断面図である。磁極片の変形例を示す電磁石の正面断面図である。磁極片の変形例を示す電磁石の正面断面図である。従来の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。

符号の説明

１０制動ドラム
１２電磁石支持環
１４電磁石
１５鉄心
１７電磁コイル
１８磁極片
１８ａ外周面
１８ｂ内周面
１８ｃ周方向側面
１８ｄ軸方向側面
Ｗ磁束回路

Claims

制動ドラムの内周面に対向し且つ半径方向に延出された鉄心と、該鉄心に巻装された電磁コイルと、上記鉄心の径方向外側面に設けられ上記制動ドラムの内周面に臨む磁極片とを有し、該磁極片の内周面の端部と上記鉄心の径方向外側面の端部とを周方向及び軸方向で略一致させて成る電磁石を備えた渦電流式減速装置において、上記磁極片の周方向両側面のうち少なくとも一方を、上記磁極片の内周面の端部から外周面にわたって、周方向の外側に延出するように形成したことを特徴とする渦電流式減速装置。
上記周方向の外側に延出された側面が直線状又は円弧状に形成された請求項１記載の渦電流式減速装置。
上記磁極片の軸方向両側面のうち少なくとも一方を、上記磁極片の内周面の端部から外周面にわたって、軸方向の外側に延出するように形成した請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
上記軸方向の外側に延出された側面が直線状又は円弧状に形成された請求項３記載の渦電流式減速装置。