JP4815985B2

JP4815985B2 - 渦電流式減速装置

Info

Publication number: JP4815985B2
Application number: JP2005297633A
Authority: JP
Inventors: 徹桑原
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: JP2007110804A

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、２記載のものが知られている。

この渦電流式減速装置は、車両等の回転軸に取り付けられたドラム状のロータと、ロータの内周面に対向して配置された内側磁石環と、内側磁石環とロータとの間に配置された外側磁石環とを備えて構成されている。内側磁石環と外側磁石環は、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を有し、内側磁石環を回動させることでロータの制動、非制動を切り替えるようになっている。

また、本発明者は、スイッチングトルクが小さな渦電流式減速装置として図７に示すものを開発（特許出願中：未公開）した。この渦電流式減速装置３０は、外側磁石環３１に永久磁石３２に臨んで凹部３３を形成することでスイッチングトルクを小さくしたものであるが、外側磁石環３１の永久磁石３２が小さくなってしまうため、内側磁石環３４の永久磁石３５からロータ３６に磁気が漏れ、引きずりトルクが発生するという問題が発生した。この問題は、図８に示すように内側磁石環３４を永久磁石３５の１ピッチ回動させないで途中で止める方法を採用しても解決されなかった。具体的には、内側磁石環３４の永久磁石３５が外側磁石環３１の永久磁石３２の片側に偏り、永久磁石３２から離れている側からロータ３６に磁束が漏れやすいからであった。このため、本発明者は、上記渦電流式減速装置３０をベースに更に改良を重ね、図９に示す渦電流式減速装置４０を発明した（特許出願中：未公開）。この渦電流式減速装置４０は、凹部３３に対して永久磁石３２を周方向の一方に偏って配置したものであり、内側磁石環３４を非制動の位置にしたとき、永久磁石３２、３５間の磁路の長さを外側磁石環４１の永久磁石３２のＮ極側とＳ極側とで等しくすると共に、内側磁石環３４の周方向に隣接する永久磁石３５同士を外側磁石環４１の磁性体を介して結ぶ磁路を形成するようにしたものである。

これにより、スイッチングトルクを小さくしつつ引きずりトルクを小さくできた。

特開２００３−３４８８１６号公報特開２００４−３２９２７号公報

しかしながら、外側磁石環４１の永久磁石３２が小さいため、引きずりトルクの低減にも限界があり、制動性能も小さい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、引きずりトルクをさらに低減でき、制動力を向上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の内周面に周方向に延びる凹部を有し、且つ該凹部に沿う環状体に埋設されると共に凹部の周方向の一方側に偏って埋設され且つ周方向で向き合う磁極が同極となるように埋設された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動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、上記凹部の他方側の位置に、埋設してある永久磁石を避けて上記環状体を深く掘り下げる掘り下げ部を形成したものである。

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するとよい。

また、上記内側磁石環又は外側磁石環のいずれか一方は、ロータを制動する位置と、ロータを非制動とする位置との間で往復回動するように形成され、上記凹部は、上記内側磁石環の永久磁石に周方向の一方の縁部を近接させるように配置されるとよい。

上記掘り下げ部は、上記内側磁石環又は外側磁石環を回動させて外側磁石環に対する内側磁石環の位置を制動オフの位置から制動オンの位置にするとき、上記凹部の周方向の両側のうち、上記外側磁石環に対する内側磁石環の回動方向とは反対の側に位置して形成されるとよい。

本発明によれば、引きずりトルクを低減でき、制動力を向上できる。

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に示すように、渦電流式減速装置１は、図示しない回転軸に取り付けられたロータ２と、ロータ２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２との間に配置され、内側磁石環６と対向する内周面に凹部３が形成され且つ凹部３の周方向の一方に偏って埋設された永久磁石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２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２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、永久磁石５の間に介設された非磁性部材（永久磁石を固定するボルトやネジ等）１１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。永久磁石５は、径方向外側に向く磁極の周方向長さを径方向内側に向く磁極の周方向長さより短く形成されている。

また、内側磁石環６は、非磁性体からなる中空リング状のケーシング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（図示せず）が連結されており、内側磁石環６は、エアシリンダーの伸縮で往復回動されるようになっている。

外側磁石環８は、磁性体からなる環状体１６を有し、凹部３は、環状体１６の内周面に周方向に所定の長さに延びると共に、軸方向に延びて形成されている。永久磁石７は、環状体１６内に周方向に向き合う磁極が同極になるように、かつ、凹部３の周方向の一方に偏って配置されている。また、凹部３の周方向の他方の側、すなわち、永久磁石７から離間する側には、永久磁石７を避けて深く掘り下げる掘り下げ部１５が形成されている。

図４に示すように、永久磁石７は、掘り下げ部１５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３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。また、凹部３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。

図１及び図２に示すように、掘り下げ部１５は、内側磁石環６を回動させて外側磁石環８に対する内側磁石環６の位置を制動オフの位置から制動オンの位置にするとき、凹部３の周方向の両側のうち、外側磁石環８に対する内側磁石環６の回動方向とは反対の側に位置して形成されている。図３に示すように、掘り下げ部１５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１７を傾斜して形成されている。また、凹部３の縁部１８、１９と掘り下げ部１５の隅部２０はそれぞれ丸めて形成されている。図４に示すように、掘り下げ部１５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１５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、凹部３は、周方向の一方の縁部１９、すなわち、永久磁石７が偏って近接される側の縁部１９を内側磁石環６の永久磁石５に近接させるように配置されており、磁束密度の大きい縁部１９でスイッチングトルクを発生させないようにしても良い。

次に本実施の形態の作用を述べる。

ロータ２を制動する場合、図１に示すように外側磁石環８の凹部３間に形成される凸部２１と内側磁石環６の永久磁石５の磁極とを向かい合わせにすると共に、その極性を凸部２１の径方向外側の環状体１６に隣接する永久磁石７の磁極と同じとす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２に導き、ロータ２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１５よりも径方向内側に延出するように大きく形成されているため、図９に示す従来の渦電流式減速装置４０のように制動力が低下するのを防ぐことができ、ロータ２を十分な力で制動することができる。

ロータ２を非制動にする場合、図２に示すように、内側磁石環６をその永久磁石５の２／３ピッチ回動させて凸部２１に向かい合う磁極の極性を変える。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とを結ぶ第一磁気回路（ロータ２に対する遮断回路）２２が形成されると共に、内側磁石環６の永久磁石５同士を外側磁石環８の環状体１６を介して結ぶ第二磁気回路（ロータ２に対する遮断回路）２３が形成される。このとき、外側磁石環８の永久磁石７は凹部３の周方向の一方に偏って配置されており、さらに、外側磁石環８の永久磁石７が凹部３を浅くするようにして径方向に長く形成されているため、外側磁石環８の永久磁石７と内側磁石環６の永久磁石５との間の磁路の長さが外側磁石環８の永久磁石７のＮ極側とＳ極側とで等しくなると共に、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とのボリュームのバランスが良好となっている。このため、引きずりトルクを抑えることができ、ロータ２の制動を良好に解除できる。

この状態から再び内側磁石環６を回動させてロータ２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の凹部３には、内側磁石環６の回転方向に対する反対側に掘り下げ部１５が形成されているため、永久磁石７から凸部２１の角部（凹部３の縁部１８）までの磁路が長く、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２１からすぐに離脱し、凸部２１に入り込む磁束は少なくなる。このため、外側磁石環８の永久磁石７を大きく形成してもスイッチングトルクが大きくなるのを防ぐことができる。

このように、内側磁石環６と対向する内周面に凹部３が形成され且つ凹部３の周方向の一方に偏って埋設された永久磁石７を有する外側磁石環８の凹部３の周方向の他方の側に、埋設してある永久磁石７を避けて深く掘り下げる掘り下げ部１５を形成したため、引きずりトルクを低減でき、制動力を向上できる。

また、掘り下げ部１５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と引きずりトルクとを良好に抑えることができ、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。

内側磁石環６又は外側磁石環８のいずれか一方は、ロータ２を制動する位置と、ロータ２を非制動とする位置との間で往復回動するように形成され、凹部３は、内側磁石環６の永久磁石５に周方向の一方の縁部１９、すなわち、永久磁石７が偏って近接される側の縁部１９を近接させるように配置されるものとしたため、外側磁石環８の磁束密度が高い部分と内側磁石環６の永久磁石５とが近接離間されるのを防ぐことができ、スイッチングトルクを抑えることができる。

また、掘り下げ部１５は、内側磁石環６を回動させて外側磁石環８に対する内側磁石環６の位置を制動オフの位置から制動オンの位置にするとき、凹部３の周方向の両側のうち、外側磁石環８に対する内側磁石環６の回動方向とは反対の側に位置して形成されるものとしたため、制動オフから制動オンにするときのスイッチングトルクを小さくすることができる。

なお、内側磁石環６を回動させてロータ２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。

また、外側磁石環８の永久磁石７を凹部３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３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３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。

掘り下げ部１５の隅部２０は丸めて形成するものとしたが、図５に示すように、掘り下げ部１５の奥に平面状のストレート部２４を形成してもよい。

また、掘り下げ部１５は凹部３の周方向の他方の側に一カ所形成するものとしたが、図６に示すように、凹部３の周方向の一方の側にも掘り下げ部２５を形成してもよい。この場合、凹部３の周方向の他方の側の掘り下げ部１５を一方の側よりも深く大きく形成するとよい。

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。外側磁石環に形成される磁束の概略説明図である。内側磁石環と外側磁石環の要部正面説明図である。他の実施の形態を示す外側磁石環の要部正面説明図である。他の実施の形態を示す外側磁石環の要部正面説明図である。従来の渦電流式減速装置の要部正面断面図である。従来の渦電流式減速装置の要部正面断面図である。従来の渦電流式減速装置の要部正面断面図である。

符号の説明

１渦電流式減速装置
２ロータ
３凹部
５永久磁石
６内側磁石環
７永久磁石
８外側磁石環
１５掘り下げ部
１６環状体
１９縁部

Claims

回転軸に取り付けられたロータと、該ロータ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の内周面に周方向に延びる凹部を有し、且つ該凹部に沿う環状体に埋設されると共に凹部の周方向の一方側に偏って埋設され且つ周方向で向き合う磁極が同極となるように埋設された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動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、上記凹部の他方側の位置に、埋設してある永久磁石を避けて上記環状体を深く掘り下げる掘り下げ部を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。
上記内側磁石環又は外側磁石環のいずれか一方は、ロータを制動する位置と、ロータを非制動とする位置との間で往復回動するように形成され、上記凹部は、上記内側磁石環の永久磁石に周方向の一方の縁部を近接させるように配置された請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
上記掘り下げ部は、上記内側磁石環又は外側磁石環を回動させて外側磁石環に対する内側磁石環の位置を制動オフの位置から制動オンの位置にするとき、上記凹部の周方向の両側のうち、上記外側磁石環に対する内側磁石環の回動方向とは反対の側に位置して形成された請求項１〜３のいずれかに記載の渦電流式減速装置。