JP4815963B2

JP4815963B2 - 渦電流式減速装置

Info

Publication number: JP4815963B2
Application number: JP2005267065A
Authority: JP
Inventors: 徹桑原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: JP2007082338A

Description

本発明は、車両等の回転軸に減速制動を与える渦電流式減速装置に関するものである。

磁力源に永久磁石を用いた渦電流式減速装置としては、特許文献１〜３記載のものが知られている。

図６及び図７に示すように、この渦電流式減速装置３０は、ロータ４と、ロータ４の内周面に対向して配置された内側磁石環３１と、内側磁石環３１とロータ４との間に配置された外側磁石環３２とを備えて構成されている。内側磁石環３１と外側磁石環３２は、それぞれ周方向に所定間隔を隔てて配置された複数の永久磁石３３、３４を有し、内側磁石環３１を回動させることでロータ４の制動、非制動を切り替えるようになっている。

ところで、このタイプの渦電流式減速装置３０は、内側磁石環３１と外側磁石環３２の双方に永久磁石３３、３４を有し、磁石環３１、３２同士の境界面が全面的に磁化されるため、特に、永久磁石３３、３４の磁極が変化する位置（磁極間の境付近）は磁力が強くなり、永久磁石３３を移動させるときの永久磁石３３、３４同士の吸引力、反発力が強く、スイッチングトルクが大きいという問題があった。このため、内側磁石環３２を回動させるエアシリンダー（図示せず）を大きくしなければならず、レイアウトが難しく、大量のエアーを消費するという問題があった。

そこでかかる問題を解決すべく本発明者は、図８に示すように、磁力が強い磁極間の境付近（特に外側磁石環４２の永久磁石４４の内周側）に凹部（溝）４５、４６を形成する発明（特許出願中：未公開）をした。これにより、永久磁石４３、４４同士の吸引力、反発力を弱めることができ、スイッチングトルクを小さくすることができた。

特開２００４−４８８４７号公報特開２００４−３２８８６３号公報特開２００４−３２９２７号公報

しかしながら、外側磁石環４２は凹部４５の位置で径方向の厚さが薄くなるため、永久磁石４４の径方向の寸法が小さくなってボリュームが小さくなってしまい、制動力が低下してしまうという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、スイッチングトルクを小さくしつつ制動力の低下を抑えることのできる渦電流式減速装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、回転軸に取り付けられたロータと、該ロータの内周面に対向して配置され周方向に所定間隔を隔てて配置された複数の永久磁石を有する内側磁石環と、該内側磁石環とロータとの間に配置された磁性体からなる環状体に周方向に所定間隔を隔てると共に周方向で向き合う磁極が同極となるように埋設された複数の永久磁石を有する外側磁石環とを備え、上記内側磁石環又は外側磁石環のいずれか一方を回転させてロータの制動、非制動を切り替えるようにした渦電流式減速装置において、上記環状体の内周面に、外側磁石環の永久磁石に沿って周方向に延び周方向の両端を永久磁石から延出させる凹部を形成すると共に、該凹部の両端の位置に環状体をさらに深く掘り下げる掘り下げ部を永久磁石を避けて形成するものである。

上記掘り下げ部は、隣接する永久磁石の径方向の長さの２０％以下、かつ、０％より大きい深さに形成されるとよい。

本発明によれば、スイッチングトルクを小さくしつつ制動力の低下を抑えることができる。

本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。

図１及び図５に示すように、渦電流式減速装置１は、回転軸２に非磁性体からなる支持アーム３を介して取り付けられたロータ４と、ロータ４の内周面に対向して配置され周方向に所定間隔を隔てて配置された複数の永久磁石５を有する内側磁石環６と、内側磁石環６とロータ４との間に配置され、周方向に所定間隔を隔てると共に磁極を周方向に向けて配置された複数の永久磁石７を有する外側磁石環８とを備えて構成されている。

ロータ４は、磁性体からなり、軸方向に長い環状に形成されている。ロータ４の外周には放熱用のフィン９が複数形成されている。

内側磁石環６は、磁性体からなる支持リング１０と、支持リング１０の外周面に周方向に所定間隔を隔てて設けられた複数の永久磁石５とからなる。永久磁石５は、磁極を径方向に向けると共に周方向に隣り合う磁極が交互に逆極性となるように配置されている。また、周方向に隣り合う永久磁石５の径方向外側の磁極間には、空隙１１が形成されており、外側磁石環８を経ない磁路が形成されるのを防ぐようになっている。図３に示すように、永久磁石５は、径方向外側に向く磁極の周方向長さＬ１を径方向内側に向く磁極の周方向長さＬ２より短く形成されている（Ｌ１＜Ｌ２）。

図５に示すように、内側磁石環６は、非磁性体からなる中空のケーシング１２内にブッシュ１３を介して回動自在に収容されており、ケーシング１２と、後述する外側磁石環８とでステータ１４を構成している。内側磁石環６には、アクチュエータたるエアシリンダー１５の一端が連結されている。エアシリンダー１５は、伸縮することで内側磁石環６を往復回動させ、永久磁石５の位置を隣接する他の永久磁石５の位置に移動させるようになっている。

図１及び図５に示すように、外側磁石環８は、磁性体からなる環状体１６の内部に永久磁石７を周方向に向き合う磁極が同極になるように埋設して構成されており、ケーシング１２の外周部に一体に取り付けられている。外側磁石環８の内周面、すなわち環状体１６の内周面には、永久磁石７に沿って周方向に延び周方向の両端を永久磁石７から延出させる凹部１７が形成されると共に、凹部１７の両端の位置に環状体１６をさらに深く掘り下げる掘り下げ部１８、１８が永久磁石７を避けて形成されている。

図３に示すように、永久磁石７は、掘り下げ部１８よりも径方向内側に延出するように径方向の長さｂを周方向の長さａよりも長く形成されており、磁極の面積を大きくするようになっている。これにより、外側磁石環８に凹部１７を形成しても永久磁石７の磁力が低下するのを抑えるようになっている。

凹部１７は、周方向の長さを内側磁石環６の永久磁石５の周方向長さよりも短く形成されている。具体的には、凹部１７は、その開口の周方向長さＬ３を内側磁石環６の永久磁石５の径方向外側に向く磁極の周方向長さＬ１の０．５５倍の長さに形成されている。ただし、凹部１７の開口の周方向長さＬ３は、永久磁石５の径方向外側に向く磁極の周方向長さＬ１の０．５５倍以上１．０倍未満の範囲で変更しても良い。また、外側磁石環８に凹部１７が周方向に離間して形成されることで凹部１７間に形成される凸部１９は、周方向長さＬ４を内側磁石環６の永久磁石５の径方向外側の磁極の周方向長さＬ１と略等しくなるように形成されている。

図３及び図４に示すように、掘り下げ部１８は、永久磁石７の磁束が出やすくするように磁極に臨む面２０を傾斜して形成されている。また、凹部１７とその掘り下げ部１８の隅部２１、２２はそれぞれ丸めて形成されている。またさらに、掘り下げ部１８は、隣接する永久磁石７の径方向の長さｂの２０％の深さｃに形成されている。ただし、掘り下げ部１８の深さｃは、永久磁石７の径方向の長さｂの２０％以下、かつ、０％より大きい深さの間で変更しても良い。

また図５に示すように、外側磁石環８の永久磁石７は、軸方向の長さｌを内側磁石環６の永久磁石５の長さＬよりも長く形成されており、軸方向の両端を内側磁石環６の両端から突出させるように配置されている。

次に本実施の形態の作用を述べる。

ロータ４を制動する場合、図１に示すように外側磁石環８の凸部１９に内側磁石環６の永久磁石５の磁極を向かい合わせると共に、その極性を凸部１９の径方向外側の環状体１６に隣接する永久磁石７の磁極と同じとなるように内側磁石環６を回動させる。このとき、環状体１６の磁性体部分を囲むように近接する３つの永久磁石５、７、７はそれぞれ同じ極性となるため、磁力線を永久磁石５、７、７同士で短絡させることなくロータ４に導き、ロータ４は渦電流によって制動される。また、外側磁石環８の永久磁石７は、掘り下げ部１８よりも径方向内側に延出するように径方向の長さｂを十分長く形成されると共に、内側磁石環６よりも軸方向に長く形成されて十分な磁力に形成されているため、図８に示す従来の渦電流式減速装置のように制動力が低下するのを防ぐことができ、ロータ４を十分な力で制動することができる。また図４に示すように、凹部１７とその掘り下げ部１８は、隅部２１、２２をそれぞれ丸めて形成されているため、磁束が隅部２１、２２近傍で歪むのを防ぐことができ、制動力が落ちるのを防ぐことができる。

ロータ４を非制動にする場合、エアシリンダー１５を伸縮させて内側磁石環６を回動させ、図２に示すように、内側磁石環６の永久磁石５、５間に位置される外側磁石環８の永久磁石７が内側磁石環６の永久磁石５、５と異極性となるようにする。これにより、内側磁石環６の永久磁石５と外側磁石環８の永久磁石７とがそれぞれ異極同士で近接されることとなり、近接する永久磁石５、７同士で磁束を導きあう磁気回路が形成され、磁束が及ばないロータ４は非制動となる。

この状態から再び内側磁石環６を回動させてロータ４を制動する場合、内側磁石環６の永久磁石５と外側磁石環８の永久磁石７とは異極同士で近接して互いに吸引し合っているが、外側磁石環８の永久磁石７の内周側には両端に掘り下げ部１８を有する凹部１７が形成されているため、内側磁石環６が回動され始めるとその永久磁石５は外側磁石環８の凸部１９からすぐに離脱し、凸部１９に入り込む磁束は少なくなる。このため、内側磁石環６が反抗磁界の影響を受け難く、同極同士が接近するときの反発力も小さくなり、図６及び図７に示す従来の渦電流式減速装置よりもスイッチングトルクを小さくできる。

このように、外側磁石環８の内周面に、外側磁石環８の永久磁石７に沿って周方向に延び周方向の両端を永久磁石７から延出させる凹部１７を形成すると共に、凹部１７の両端の位置に外側磁石環８をさらに深く掘り下げる掘り下げ部１８を永久磁石７を避けて形成したため、永久磁石７を凹部１７側に突き出させて径方向に大きく形成することができ、外側磁石環８に凹部１７を形成しても永久磁石７のボリューム及び磁極面積の減少を抑えることができ、スイッチングトルクを小さくしつつ制動力の低下を抑えることができる。

また、掘り下げ部１８は、隣接する永久磁石７の径方向の長さの２０％以下、かつ、０％より大きい深さに形成されるものにすると、スイッチングトルクが小さく制動性能に優れた実用的な渦電流式減速装置１を得ることができる。

なお、内側磁石環６を回動させてロータ４の制動、非制動を切り替えるものとしたが、外側磁石環８を回転させて切り替えるものとしてもよい。

凹部１７とその掘り下げ部１８の隅部２１、２２はそれぞれ丸めて形成するものとしたが、隅部２１、２２を多角形状に形成してその鋭角な角を取るものとしてもよい。

また、外側磁石環８の永久磁石７を凹部１７側へ突き出す程大きな制動力を得ることができるが、凹部１７が浅くなるにつれてスイッチングトルクが大きくなるため、永久磁石７の凹部１７側への突き出し量は、必要とする制動性能とスイッチングトルクとのバランスから自由に決定するとよい。

本発明の好適実施の形態を示す渦電流式減速装置の要部正面断面図である。非制動時の渦電流式減速装置の要部正面断面図である。内側磁石環と外側磁石環を展開した要部正面断面図である。外側磁石環に形成される磁束の概略説明図である。図１の要部側面断面図である。従来の渦電流式減速装置の要部正面断面図である。従来の非制動時の渦電流式減速装置の要部正面断面図である。本発明に先立って開発した渦電流式減速装置の要部正面断面図である。

符号の説明

１渦電流式減速装置
２回転軸
４ロータ
５永久磁石
６内側磁石環
７永久磁石
８外側磁石環
１６環状体
１７凹部
１８掘り下げ部

Claims

回転軸に取り付けられたロータと、該ロータの内周面に対向して配置され周方向に所定間隔を隔てて配置された複数の永久磁石を有する内側磁石環と、該内側磁石環とロータとの間に配置された磁性体からなる環状体に周方向に所定間隔を隔てると共に周方向で向き合う磁極が同極となるように埋設された複数の永久磁石を有する外側磁石環とを備え、上記内側磁石環又は外側磁石環のいずれか一方を回転させてロータの制動、非制動を切り替えるようにした渦電流式減速装置において、上記環状体の内周面に、外側磁石環の永久磁石に沿って周方向に延び周方向の両端を永久磁石から延出させる凹部を形成すると共に、該凹部の両端の位置に環状体をさらに深く掘り下げる掘り下げ部を永久磁石を避けて形成したことを特徴とする渦電流式減速装置。
上記掘り下げ部は、隣接する永久磁石の径方向の長さの２０％以下、かつ、０％より大きい深さに形成された請求項１記載の渦電流式減速装置。