JP7372539B2 - Eddy current reduction gear - Google Patents
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Description
本開示は、渦電流式減速装置に関する。 The present disclosure relates to an eddy current speed reduction device.
例えばトラックやバス等といった大型車両の補助ブレーキとして、従来、渦電流式減速装置が使用されている。渦電流式減速装置は、通常、車両の回転軸に固定された円筒状の制動部材と、制動部材の内側に配列された複数の永久磁石とを備える。制動部材と永久磁石との間には、複数のポールピースが配置されている。ポールピースに対する永久磁石の位置を変化させることにより、制動状態と非制動状態とが切り替えられる。 BACKGROUND OF THE INVENTION Eddy current speed reducers have conventionally been used as auxiliary brakes for large vehicles such as trucks and buses, for example. An eddy current speed reduction device typically includes a cylindrical braking member fixed to a rotating shaft of a vehicle and a plurality of permanent magnets arranged inside the braking member. A plurality of pole pieces are arranged between the braking member and the permanent magnet. By changing the position of the permanent magnet with respect to the pole piece, a braking state and a non-braking state can be switched.
渦電流式減速装置が制動状態にある場合、永久磁石からの磁束がポールピースを介して制動部材に到達し、制動部材の表面に渦電流が発生する。この渦電流と磁束との相互作用により、制動部材において回転方向と逆向きの制動トルクが発生する。一方、渦電流式減速装置が非制動状態にある場合には、永久磁石とポールピースとの間で磁気回路が形成され、永久磁石からの磁束は制動部材に到達しない。そのため、制動部材において制動トルクは発生しない。 When the eddy current speed reduction device is in a braking state, magnetic flux from the permanent magnet reaches the braking member via the pole piece, and an eddy current is generated on the surface of the braking member. The interaction between this eddy current and the magnetic flux generates a braking torque in the opposite direction to the rotational direction in the braking member. On the other hand, when the eddy current reduction gear is in a non-braking state, a magnetic circuit is formed between the permanent magnet and the pole piece, and the magnetic flux from the permanent magnet does not reach the braking member. Therefore, no braking torque is generated in the braking member.
特許文献1には、2種類の永久磁石を備える渦電流式減速装置が開示されている。この減速装置では、制動部材の内側又は外側において複数の第1永久磁石が制動部材の周方向に配列されるとともに、制動部材と第1永久磁石との間において複数の第2永久磁石が周方向に配列されている。第2永久磁石の各々は、概略台形状の横断面を有し、隣り合う第1永久磁石を跨ぐように配置されている。隣り合う第2永久磁石の間には、それぞれ、ポールピースが第2永久磁石に接触するように配置されている。
特許文献1の渦電流式減速装置では、第1永久磁石の磁極の向きが制動部材の径方向に沿う一方、第2永久磁石の磁極の向きが制動部材の周方向に沿っている。第1永久磁石の磁極の向きは、互いに隣り合う第1永久磁石同士で交互に反転する。同様に、第2永久磁石の磁極の向きも、互いに隣り合う第2永久磁石同士で交互に反転する。第1永久磁石を保持する磁石保持部材の回転により、第2永久磁石及びポールピースに対する第1永久磁石の位置が変化して、制動状態と非制動状態とが切り替えられる。
In the eddy current speed reduction device disclosed in
特許文献1の渦電流式減速装置において、横断面視で概略台形状の第2永久磁石は、ステータ内に収容され、回転軸方向の両側部がステータに固定されている。第2永久磁石は、第1永久磁石よりも制動部材側に配置され、その天面が制動部材側に露出する。そのため、例えば車両の走行中、減速装置が雨水や路面の泥水等を浴び、雨水や泥水、又はその他の異物が制動部材とステータとの間に入り込んだ場合、これらが第2永久磁石の天面に接触する。また、雨水や泥水等がステータと第2永久磁石の側部との隙間に侵入し、第2永久磁石の側部に接触する可能性もある。この場合、第2永久磁石が発錆して渦電流式発電装置の性能が低下する。
In the eddy current speed reduction device of
本開示は、永久磁石の発錆を抑制し、高い性能を維持することができる渦電流式減速装置を提供することを課題とする。 An object of the present disclosure is to provide an eddy current speed reduction device that can suppress rusting of permanent magnets and maintain high performance.
本開示に係る渦電流式減速装置は、円筒状の制動部材と、円筒状の磁石保持部材と、複数の第1永久磁石と、複数の第2永久磁石と、複数のポールピースと、円筒部材と、ステータと、を備える。制動部材は、回転軸に固定される。磁石保持部材は、制動部材の内側又は外側において制動部材と同軸に配置される。第1永久磁石は、磁石保持部材の内周面及び外周面のうち制動部材側の面に保持される。第1永久磁石は、制動部材の周方向に配列される。第1永久磁石の各々の磁極の向きは、制動部材の径方向に沿い、且つ両隣の第1永久磁石の磁極の向きと反転している。第2永久磁石は、制動部材と第1永久磁石との間において周方向に配列される。第2永久磁石の各々は、制動部材側に配置される天面と、第1永久磁石側に配置され天面よりも周方向に長い底面と、を有する。第2永久磁石の各々の磁極の向きは、周方向に沿い、且つ両隣の第2永久磁石の磁極の向きと反転している。ポールピースは、周方向に隣り合う第2永久磁石の間に各々配置され、第2永久磁石に接触する。円筒部材は、制動部材とポールピースとの間において制動部材と同軸に配置される。円筒部材は、第2永久磁石を制動部材側から覆う。ステータには、円筒部材が固定される。磁石保持部材を回転軸周りに回転させることにより、渦電流式減速装置の制動状態と非制動状態とが切り替えられる。 An eddy current speed reduction device according to the present disclosure includes a cylindrical braking member, a cylindrical magnet holding member, a plurality of first permanent magnets, a plurality of second permanent magnets, a plurality of pole pieces, and a cylindrical member. and a stator. The braking member is fixed to the rotating shaft. The magnet holding member is arranged coaxially with the brake member inside or outside the brake member. The first permanent magnet is held on the braking member side of the inner circumferential surface and outer circumferential surface of the magnet holding member. The first permanent magnets are arranged in the circumferential direction of the braking member. The direction of the magnetic pole of each of the first permanent magnets is along the radial direction of the braking member, and is opposite to the direction of the magnetic poles of the first permanent magnets on both sides. The second permanent magnets are arranged in the circumferential direction between the braking member and the first permanent magnet. Each of the second permanent magnets has a top surface disposed on the braking member side and a bottom surface disposed on the first permanent magnet side and longer in the circumferential direction than the top surface. The direction of the magnetic pole of each of the second permanent magnets is along the circumferential direction and is opposite to the direction of the magnetic poles of the second permanent magnets on both sides. The pole pieces are each arranged between circumferentially adjacent second permanent magnets and are in contact with the second permanent magnets. The cylindrical member is arranged coaxially with the brake member between the brake member and the pole piece. The cylindrical member covers the second permanent magnet from the braking member side. A cylindrical member is fixed to the stator. By rotating the magnet holding member around the rotation axis, the eddy current speed reduction device is switched between a braking state and a non-braking state.
本開示に係る渦電流式減速装置によれば、永久磁石の発錆を抑制することができるため、高い性能を維持することができる。 According to the eddy current speed reduction device according to the present disclosure, it is possible to suppress rusting of the permanent magnets, so high performance can be maintained.
実施形態に係る渦電流式減速装置は、円筒状の制動部材と、円筒状の磁石保持部材と、複数の第1永久磁石と、複数の第2永久磁石と、複数のポールピースと、円筒部材と、ステータと、を備える。制動部材は、回転軸に固定される。磁石保持部材は、制動部材の内側又は外側において制動部材と同軸に配置される。第1永久磁石は、磁石保持部材の内周面及び外周面のうち制動部材側の面に保持される。第1永久磁石は、制動部材の周方向に配列される。第1永久磁石の各々の磁極の向きは、制動部材の径方向に沿い、且つ両隣の第1永久磁石の磁極の向きと反転している。第2永久磁石は、制動部材と第1永久磁石との間において周方向に配列される。第2永久磁石の各々は、制動部材側に配置される天面と、第1永久磁石側に配置され天面よりも周方向に長い底面と、を有する。第2永久磁石の各々の磁極の向きは、周方向に沿い、且つ両隣の第2永久磁石の磁極の向きと反転している。ポールピースは、周方向に隣り合う第2永久磁石の間に各々配置され、第2永久磁石に接触する。円筒部材は、制動部材とポールピースとの間において制動部材と同軸に配置される。円筒部材は、第2永久磁石を制動部材側から覆う。ステータには、円筒部材が固定される。磁石保持部材を回転軸周りに回転させることにより、渦電流式減速装置の制動状態と非制動状態とが切り替えられる(第1の構成)。 The eddy current reduction device according to the embodiment includes a cylindrical braking member, a cylindrical magnet holding member, a plurality of first permanent magnets, a plurality of second permanent magnets, a plurality of pole pieces, and a cylindrical member. and a stator. The braking member is fixed to the rotating shaft. The magnet holding member is arranged coaxially with the brake member inside or outside the brake member. The first permanent magnet is held on the braking member side of the inner circumferential surface and outer circumferential surface of the magnet holding member. The first permanent magnets are arranged in the circumferential direction of the braking member. The direction of the magnetic pole of each of the first permanent magnets is along the radial direction of the braking member, and is opposite to the direction of the magnetic poles of the first permanent magnets on both sides. The second permanent magnets are arranged in the circumferential direction between the braking member and the first permanent magnet. Each of the second permanent magnets has a top surface disposed on the braking member side and a bottom surface disposed on the first permanent magnet side and longer in the circumferential direction than the top surface. The direction of the magnetic pole of each of the second permanent magnets is along the circumferential direction and is opposite to the direction of the magnetic poles of the second permanent magnets on both sides. The pole pieces are each arranged between circumferentially adjacent second permanent magnets and are in contact with the second permanent magnets. The cylindrical member is arranged coaxially with the brake member between the brake member and the pole piece. The cylindrical member covers the second permanent magnet from the braking member side. A cylindrical member is fixed to the stator. By rotating the magnet holding member around the rotation axis, the eddy current speed reduction device is switched between a braking state and a non-braking state (first configuration).
第1の構成に係る渦電流式減速装置では、制動部材とポールピースとの間に設けられた円筒部材により、制動部材の周方向に配列された第2永久磁石が制動部材側から覆われる。円筒部材は、第2永久磁石を制動部材側から覆った状態でステータに固定されている。すなわち、各第2永久磁石は、円筒部材及びステータによって保護されている。そのため、制動部材とステータとの間に雨水や泥水、又はその他の異物が侵入したとしても、これらが各第2永久磁石に触れるのを防止することができる。よって、第2永久磁石の発錆を抑制することができ、渦電流式減速装置の性能を高く維持することができる。 In the eddy current speed reduction device according to the first configuration, the second permanent magnets arranged in the circumferential direction of the brake member are covered from the brake member side by the cylindrical member provided between the brake member and the pole piece. The cylindrical member is fixed to the stator while covering the second permanent magnet from the braking member side. That is, each second permanent magnet is protected by the cylindrical member and the stator. Therefore, even if rainwater, muddy water, or other foreign matter enters between the braking member and the stator, this can be prevented from touching each second permanent magnet. Therefore, rusting of the second permanent magnet can be suppressed, and the performance of the eddy current speed reduction device can be maintained at a high level.
ポールピースの各々は、円筒部材に接触していてもよい。この場合、第2永久磁石の各々の天面は、円筒部材と隙間を空けて対向することが好ましい(第2の構成)。 Each of the pole pieces may contact the cylindrical member. In this case, it is preferable that the top surface of each of the second permanent magnets faces the cylindrical member with a gap therebetween (second configuration).
渦電流式減速装置が制動状態にある場合、制動部材は、第1永久磁石及び第2永久磁石からの磁束によってその表面で渦電流を発生させ、それに伴って発熱する。これに対して、第2の構成では、ポールピースの各々が円筒部材に接触する一方、各第2永久磁石の天面が円筒部材と隙間を空けて対向している。そのため、周方向に隣り合うポールピースと、これらの間に配置される第2永久磁石の天面と、円筒部材との間に空間が形成される。この空間は、断熱層として機能する。すなわち、制動部材側の円筒部材と第2永久磁石との間に空間が存在することにより、制動部材で発生した熱が第2永久磁石に伝達しにくくなる。よって、第2永久磁石の温度上昇を抑制することができる。 When the eddy current reduction gear is in a braking state, the braking member generates an eddy current on its surface due to the magnetic flux from the first permanent magnet and the second permanent magnet, and generates heat accordingly. On the other hand, in the second configuration, each of the pole pieces contacts the cylindrical member, while the top surface of each second permanent magnet faces the cylindrical member with a gap. Therefore, a space is formed between the circumferentially adjacent pole pieces, the top surface of the second permanent magnet disposed between them, and the cylindrical member. This space functions as a heat insulating layer. That is, the presence of a space between the cylindrical member on the braking member side and the second permanent magnet makes it difficult for heat generated in the braking member to be transmitted to the second permanent magnet. Therefore, the temperature rise of the second permanent magnet can be suppressed.
ポールピースの各々は、円筒部材に固定されていてもよい(第3の構成)。 Each of the pole pieces may be fixed to a cylindrical member (third configuration).
第3の構成において、各ポールピースは円筒部材に固定されている。円筒部材はステータに固定されているため、各ポールピースは、円筒部材を介し、間接的にステータに取り付けられることになる。この場合、例えば固定用のピン等により、ポールピースを1つずつステータに取り付ける必要がない。よって、渦電流式減速装置の組立性を向上させることができ、且つ渦電流式減速装置の部品点数を削減することができる。 In a third configuration, each pole piece is fixed to a cylindrical member. Since the cylindrical member is fixed to the stator, each pole piece is indirectly attached to the stator via the cylindrical member. In this case, there is no need to attach the pole pieces to the stator one by one using, for example, fixing pins. Therefore, it is possible to improve the assemblability of the eddy current reduction gear, and to reduce the number of parts of the eddy current reduction gear.
制動部材と第1永久磁石との間に配置された各第2永久磁石には、第1永久磁石からの引力又は斥力が作用する。例えば、第1永久磁石と第2永久磁石との間で斥力が作用した場合、第2永久磁石には制動部材側への力が負荷される。これに対して、第3の構成では、ポールピースを円筒部材に固定することにより、第2永久磁石に接触するポールピースと、制動部材側の円筒部材とを一体化させている。一体化されて全体剛性が向上したポールピース及び円筒部材により、制動部材側への力に対して第2永久磁石を効果的に保持することができる。 Attractive force or repulsive force from the first permanent magnet acts on each second permanent magnet disposed between the braking member and the first permanent magnet. For example, when a repulsive force acts between the first permanent magnet and the second permanent magnet, a force is applied to the second permanent magnet toward the braking member. On the other hand, in the third configuration, by fixing the pole piece to the cylindrical member, the pole piece that contacts the second permanent magnet and the cylindrical member on the braking member side are integrated. The pole piece and the cylindrical member, which are integrated and have improved overall rigidity, can effectively hold the second permanent magnet against force toward the braking member.
円筒部材は、磁性材料で構成されていることが好ましい(第4の構成)。 The cylindrical member is preferably made of a magnetic material (fourth configuration).
第4の構成において、第2永久磁石を制動部材側から覆う円筒部材は、磁性材料で構成されている。これにより、非制動状態において、第1永久磁石及び第2永久磁石から制動部材への磁束漏れを抑制することができる。よって、磁束漏れに起因して発生する損失トルクを低減することができる。 In the fourth configuration, the cylindrical member that covers the second permanent magnet from the braking member side is made of a magnetic material. Thereby, in the non-braking state, leakage of magnetic flux from the first permanent magnet and the second permanent magnet to the braking member can be suppressed. Therefore, torque loss caused by magnetic flux leakage can be reduced.
磁石保持部材は、制動部材の内側に配置されていてもよい(第5の構成)。 The magnet holding member may be arranged inside the braking member (fifth configuration).
第5の構成では、制動部材の内側に磁石保持部材が配置されている。第1永久磁石、第2永久磁石、ポールピース、及び円筒部材は、制動部材と磁石保持部材の間に配置される。すなわち、第5の構成によれば、制動部材、磁石保持部材、第1永久磁石、第2永久磁石、ポールピース、及び円筒部材のうち、制動状態で発熱する制動部材が径方向において最も外側に位置することになる。これにより、制動部材が気流に晒されやすくなり、制動部材の高温化を抑制することができる。その結果、制動部材以外の構成部品の温度上昇も抑制することができる。 In the fifth configuration, a magnet holding member is arranged inside the braking member. The first permanent magnet, the second permanent magnet, the pole piece, and the cylindrical member are arranged between the braking member and the magnet holding member. That is, according to the fifth configuration, among the braking member, the magnet holding member, the first permanent magnet, the second permanent magnet, the pole piece, and the cylindrical member, the braking member that generates heat in the braking state is located at the outermost side in the radial direction. will be located. Thereby, the braking member is easily exposed to the airflow, and it is possible to suppress the braking member from increasing in temperature. As a result, temperature increases in components other than the braking member can also be suppressed.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or equivalent components are designated by the same reference numerals, and the same description will not be repeated.
[渦電流式減速装置の構成]
図1は、実施形態に係る渦電流式減速装置100の概略構成を示す縦断面図である。減速装置100は、例えば、トラックやバス等といった車両の補助ブレーキとして使用される。縦断面とは、減速装置100が用いられる車両の回転軸200の軸心Xを含む平面で切断したときの断面をいう。回転軸200は、例えば、プロペラシャフトや、ドライブシャフトである。
[Configuration of eddy current reduction gear]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of an eddy current
図1を参照して、減速装置100は、制動部材10と、ステータ20と、磁石保持部材30と、複数の永久磁石41,42と、複数のポールピース50と、円筒部材60とを備える。
Referring to FIG. 1,
制動部材10は、円筒状であり、回転軸200の軸心Xと実質的に同一の軸心を有する。制動部材10は、回転軸200に固定されている。より詳細には、制動部材10は、支持部材70を介して回転軸200に固定されている。そのため、制動部材10は、回転軸200とともに軸心X周りに回転する。以下、軸心Xが延びる方向を軸方向といい、制動部材10の周方向及び径方向を単に周方向及び径方向という。
The braking
制動部材10は、例えば、炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料で構成されている。制動部材10の内周面は、導電率が高い銅めっき層で被覆されてもよい。制動部材10の外周面には、放熱フィン11が複数設けられている。
The braking
ステータ20は、径方向において制動部材10の内側に配置されている。ステータ20は、回転軸200とともに回転しないよう、例えばトランスミッションカバー等といった車両の非回転部300に固定されている。ステータ20は、ステータ本体21と、ステータ保持部材22とを含む。ステータ本体21は、軸心Xを中心とする概略円環板状に形成されている。ステータ本体21は、ステータ保持部材22によって保持される。ステータ保持部材22は、ステータ本体21に対向する側部221と、側部221とステータ本体21とを連結する底部222とを含む。底部222は、支持部223を介し、車両の非回転部300に取り付けられる。
The
磁石保持部材30は、円筒状であり、制動部材10と同一の軸心Xを有する。すなわち、磁石保持部材30は、実質的に制動部材10と同軸に配置されている。本実施形態の例では、磁石保持部材30は、径方向において制動部材10の内側に配置されている。磁石保持部材30は、ステータ本体21と、ステータ保持部材22の側部221及び底部222とで形成される空間内に配置されている。
The
磁石保持部材30は、回転軸200とともに回転しない。磁石保持部材30は、例えばリング状のスライドプレート(図示略)を介し、ステータ本体21及びステータ保持部材22に対して周方向に摺動可能に取り付けられる。磁石保持部材30は、リンク機構(図示略)により、エアシリンダや電動アクチュエータ等の駆動装置(図示略)に接続されている。この駆動装置が作動することにより、磁石保持部材30が回転軸200周りに回転し、ステータ20に対して周方向に移動する。磁石保持部材30を回転軸200周りに回転させることにより、減速装置100の制動状態と非制動状態とが切り替えられる。磁石保持部材30は、例えば、炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料で構成されている。
The
磁石保持部材30は、その外周面において複数の永久磁石41を保持している。永久磁石41の各々は、例えば接着剤又は溶接等により、磁石保持部材30の外周面に取り付けられる。永久磁石41と制動部材10との間には、複数の永久磁石42及び複数のポールピース50が設けられている。永久磁石42の各々は、ステータ20に取り付けられる。具体的には、各永久磁石42において、軸方向の一端がステータ本体21に固定され、軸方向の他端がステータ保持部材22の側部221に固定されている。特に限定されるものではないが、各永久磁石42は、例えば、ピンやボルト等の固定部材(図示略)により、ステータ本体21及びステータ保持部材22の側部221に固定することができる。永久磁石41,42は、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、又はサマリウムコバルト磁石等である。本実施形態の例において、ポールピース50の各々は、ステータ20に直接固定されていない。各ポールピース50は、円筒部材60を介してステータ20に取り付けられている。各ポールピース50は、例えば、炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料で構成されている。
The
円筒部材60は、制動部材10及び磁石保持部材30と同一の軸心Xを有する。すなわち、円筒部材60は、実質的に制動部材10及び磁石保持部材30と同軸に配置されている。円筒部材60は、制動部材10とポールピース50との間に配置され、永久磁石42を制動部材10側から覆う。円筒部材60は、その内周面でポールピース50を保持している。
The
円筒部材60は、ステータ20に固定されている。より具体的には、円筒部材60の軸方向の両端のうち、一方がステータ本体21に固定され、他方がステータ保持部材22の側部221に固定されている。円筒部材60の固定方法は、特に限定されるものではない。円筒部材60の軸方向の両端は、例えば、接着剤や、溶接、かしめ加工等によってステータ本体21及びステータ保持部材22の側部221に接合することができる。円筒部材60の軸方向の両端は、ステータ本体21及びステータ保持部材22の側部221に埋め込まれていてもよいし、ステータ本体21及びステータ保持部材22の側部221の端面上に載置されていてもよい。
円筒部材60は、磁性材料で構成されることが好ましい。円筒部材60の材質としては、例えば、炭素鋼や鋳鉄等を挙げることができる。ただし、非磁性材料によって円筒部材60を構成することもできる。円筒部材60の肉厚は、例えば、0.3mm~2.0mmとすることができる。
It is preferable that the
図2において、図1に示す減速装置100の横断面を部分的に示す。横断面とは、回転軸200の軸心Xと直交する平面で切断したときの断面をいう。図2では、ステータ20が省略されている。
In FIG. 2, a cross section of the
図2を参照して、複数の永久磁石41は、磁石保持部材30の外周面上において周方向に配列されている。複数の永久磁石41は、磁石保持部材30の全周にわたり、所定の間隔を空けて配置されている。
Referring to FIG. 2, the plurality of
永久磁石41の各々は、一対の磁極(N極,S極)を有する。各永久磁石41の磁極の向きは、径方向に沿うとともに、両隣の永久磁石41の磁極の向きと反転している。すなわち、各永久磁石41は、径方向の内側にN極又はS極を有し、径方向の外側にこれと反対のS極又はN極を有する。各永久磁石41は、概略四角形状の横断面を有する。
Each of the
複数の永久磁石42は、制動部材10と永久磁石41との間において、周方向に配列されている。複数の永久磁石42は、周方向に所定の間隔を空けて配置されている。回転軸200の軸心X(図1)周りの永久磁石42の配置角度は、軸心X周りの永久磁石41の配置角度と等しい。各永久磁石42は、周方向に隣り合う2つの永久磁石41に跨るように配置されている。
The plurality of
永久磁石42の各々は、一対の磁極(N極,S極)を有する。各永久磁石42の磁極の向きは、周方向に沿うとともに、両隣の永久磁石42の磁極の向きと反転している。すなわち、各永久磁石42は、周方向の一方側にN極又はS極を有し、周方向の他方側にこれと反対のS極又はN極を有する。
Each of the
各永久磁石42は、天面421と、底面422とを含む。天面421は、制動部材10側に配置されている。底面422は、天面421よりも周方向に長く、永久磁石41側に配置されている。天面421及び底面422の周方向の一端同士は、斜面423によって接続されている。天面421及び底面422の周方向の他端同士は、斜面424によって接続されている。斜面423,424と底面422との角部は、削り落とされていてもよいし、丸められていてもよい。同様に、斜面423,424と天面421との角部も、削り落とされていてもよいし、丸められていてもよい。
Each
永久磁石42の各々は、周方向の両端部に向かうにつれて厚み(径方向における長さ)が小さくなっている。各永久磁石42の薄肉の両端部は、両隣に位置する永久磁石42の端部と空間S1を介して対向する。空間S1には、非磁性材料又は磁性材料が充填されていてもよいし、充填されなくてもよい。
The thickness (length in the radial direction) of each of the
周方向に隣り合う永久磁石42の間には、それぞれ、ポールピース50が配置されている。回転軸200の軸心X(図1)周りのポールピース50の配置角度は、軸心X周りの永久磁石41の配置角度と等しい。ポールピース50は、周方向において永久磁石41と対応する位置に配置されている。
ポールピース50の各々は、例えば、概略ホームベース形状の横断面を有する。ポールピース50は、円筒部材60に対向する底面51と、底面51から永久磁石42側に延びる側面52,53と、側面52,53から周方向中央側且つ永久磁石41側に向かう斜面54,55とを含む。ポールピース50は、斜面54,55で永久磁石42に接触する。すなわち、各ポールピース50において、一方の斜面54は、当該ポールピース50の両隣に位置する永久磁石42のうち、一方側の永久磁石42の斜面423と対向して接触し、他方の斜面55は、他方側の永久磁石42の斜面424と対向して接触する。ポールピース50の斜面54,55は、例えば接着剤等により、永久磁石42の斜面423,424に対して固定されていてもよい。永久磁石42の斜面423,424に対し、ポールピース50の斜面54,55を固定することなく密着させることもできる。
Each of the
本実施形態の例において、ポールピース50の各々は、周方向の中央部に向かうにつれて厚み(径方向における長さ)が大きくなっている。各ポールピース50は、その底面51で円筒部材60の内周面に接触する。一方、各永久磁石42の天面421は、隙間を空けて円筒部材60の内周面に対向する。そのため、周方向に隣り合うポールピース50と、これらのポールピース50の間に位置する永久磁石42の天面421と、円筒部材60の内周面とによって空間S2が形成される。空間S2は、典型的には、空気のみが存在する単なる空隙である。各永久磁石42の天面421から円筒部材60までの径方向の距離は、例えば、0.2mm~2.0mmとすることができる。
In the example of this embodiment, the thickness (length in the radial direction) of each of the
円筒部材60は、制動部材10と、永久磁石42及びポールピース50との間に配置されている。円筒部材60の外周面は、制動部材10の内周面と隙間を空けて対向する。円筒部材60の内周面は、永久磁石42及びポールピース50に対向する。円筒部材60の内周面は、好ましくは、各ポールピース50の底面51との間に隙間が生じないようにポールピース50に密着する。円筒部材60には、例えば接着剤や溶接等によって各ポールピース50が固定されることが好ましい。ただし、円筒部材60には各ポールピース50が固定されていなくてもよい。
The
[渦電流式減速装置の動作]
次に、図3及び図4を参照しつつ、減速装置100の動作を説明する。図3は、減速装置100が非制動状態にあるときに形成される磁気回路を示す模式図である。図4は、減速装置100が制動状態にあるときに形成される磁気回路を示す模式図である。
[Operation of eddy current reduction gear]
Next, the operation of the
(非制動状態)
図3を参照して、永久磁石42の各々は、当該永久磁石42よりも径方向の内側で周方向に隣り合う2つの永久磁石41に跨るように配置されている。すなわち、各永久磁石42は、周方向視で2つの永久磁石41と部分的に重なるように配置されている。非制動状態では、各永久磁石42において、2つの永久磁石41の一方と重なる部分の磁極は、当該永久磁石41の永久磁石42側の磁極と異なる。同様に、各永久磁石42において、2つの永久磁石41の他方と重なる部分の磁極も、当該永久磁石41の永久磁石42側の磁極と異なる。そのため、非制動状態では、周方向に隣り合う2つの永久磁石41と、これらに跨る永久磁石42と、磁石保持部材30との間に磁気回路が形成される。
(non-braking state)
Referring to FIG. 3, each of the
具体的に説明すると、周方向に隣り合う2つの永久磁石41のうち、一方の永久磁石41が永久磁石42側にN極を有し、他方の永久磁石41が永久磁石42側にS極を有する場合、一方の永久磁石41のN極から出た磁束は、径方向の外側に向かい、永久磁石42のS極に到達する。
Specifically, among two
永久磁石42のN極から出た磁束は、他方の永久磁石41のS極に到達する。他方の永久磁石41のN極から出た磁束は、磁石保持部材30を通って一方の永久磁石41のS極に到達する。永久磁石41,42からの磁束は、制動部材10には到達しない。
The magnetic flux emitted from the north pole of the
非制動状態では、減速装置100の全周にわたり、このような磁気回路が複数形成される。これらの磁気回路の磁束の向きは、周方向に隣り合う磁気回路同士で逆向きとなる。
In a non-braking state, a plurality of such magnetic circuits are formed all around the
(制動状態)
図4を参照して、減速装置100は、駆動装置(図示略)によって磁石保持部材30を回転させることにより、非制動状態から制動状態へと切り替えられる。磁石保持部材30は、回転軸200の軸心X(図1)周りにおける永久磁石41の配置角度の分だけ、回転軸200周りに回転する。磁石保持部材30の回転により、永久磁石42及びポールピース50に対する永久磁石41の周方向の位置が変化する。
(braking state)
Referring to FIG. 4,
制動状態においても、各永久磁石42は、周方向視で2つの永久磁石41と部分的に重なるように配置される。ただし、制動状態では、各永久磁石42において、2つの永久磁石41の一方と重なる部分の磁極は、当該永久磁石41の永久磁石42側の磁極と等しい。同様に、各永久磁石42において、2つの永久磁石41の他方と重なる部分の磁極も、当該永久磁石41の永久磁石42側の磁極と等しい。そのため、制動状態では、周方向に隣り合う2つの永久磁石41と、これらに対応するポールピース50と、制動部材10と、磁石保持部材30との間に磁気回路が形成される。また、制動状態では、周方向に隣り合う2つのポールピース50と、これらの間の永久磁石42と、制動部材10との間にも磁気回路が形成される。
Even in the braking state, each
具体的に説明すると、周方向に隣り合う2つの永久磁石41のうち、一方の永久磁石41が永久磁石42側にN極を有し、他方の永久磁石41が永久磁石42側にS極を有する場合、一方の永久磁石41から出た磁束は、空間S1を通過し、当該永久磁石41に対応するポールピース50に導入される。この磁束は、円筒部材60を通過し、制動部材10を通って他方の永久磁石41に対応するポールピース50に導入される。磁束は、さらに空間S1を通過し、他方の永久磁石41のS極に到達する。他方の永久磁石41のN極から出た磁束は、磁石保持部材30を通って一方の永久磁石41のS極に到達する。
Specifically, among two
一方、各永久磁石42のN極から出た磁束は、この永久磁石42に隣接する2つのポールピース50の一方、及び円筒部材60を順に通り、制動部材10に導入される。各永久磁石42のN極から制動部材10に向かう磁束は、永久磁石41のN極から制動部材10に向かう磁束と重畳する。制動部材10に達した磁束は、円筒部材60、及び永久磁石42に隣接する2つのポールピース50の他方を順に通過し、永久磁石42のS極に到達する。
On the other hand, the magnetic flux emitted from the N pole of each
制動状態では、減速装置100の全周にわたり、このような磁気回路が複数形成される。これらの磁気回路の磁束の向きは、周方向に隣り合う磁気回路同士で逆向きとなる。
In the braking state, a plurality of such magnetic circuits are formed all around the
永久磁石41,42が静止している一方、制動部材10は回転軸200(図1)とともに回転していることにより、永久磁石41,42からの磁束が到達した制動部材10の内周面では渦電流が発生する。この渦電流と永久磁石41,42からの磁束との相互作用により、回転軸200とともに回転する制動部材10に対し、その回転方向と逆向きの制動トルクが発生する。
While the
[実施形態の効果]
本実施形態に係る渦電流式減速装置100において、各永久磁石42は、その天面421が露出しないように、円筒部材60によって制動部材10側から覆われている。円筒部材60の軸方向の両端は、ステータ本体21及びステータ保持部材22に固定されている。そのため、雨水や泥水、又はその他の異物はステータ20内に侵入することができず、これらが各永久磁石42に接触することがない。よって、各永久磁石42の発錆を抑制することができ、減速装置100の性能の低下を防止することができる。
[Effects of embodiment]
In the eddy current
減速装置100が制動状態にあるときには、永久磁石41,42からの磁束によって制動部材10の内周面で渦電流が発生し、制動部材10が発熱する。そのため、制動部材10の内周側に配置された永久磁石42が高温となる可能性がある。これに対して、本実施形態では、制動部材10と永久磁石42との間に円筒部材60が設けられ、円筒部材60と永久磁石42との間に空間S2が形成されている。この空間S2が断熱層として機能するため、制動部材10で発生した熱が永久磁石42に伝達されにくくなる。よって、永久磁石42の温度上昇を抑制することができる。
When the
制動状態において、各永久磁石42には、径方向内側に配置された永久磁石41からの斥力が作用し、径方向外側への力が負荷される。これに対して、本実施形態では、各永久磁石42を径方向外側から円筒部材60で覆っている。この円筒部材60と、永久磁石42同士の間に配置されたポールピース50とによって、各永久磁石42を径方向外側への力に対して保持することができる。
In the braking state, a repulsive force from the
本実施形態において、各ポールピース50は、好ましくは円筒部材60に固定されている。この場合、円筒部材60を介してポールピース50をステータ20に対して取り付けることができるため、ポールピース50を固定用のピン等によってステータ20に直接固定する必要がない。これにより、減速装置100の組立性を向上させることができるとともに、減速装置100の部品点数を削減することができる。
In this embodiment, each
また、ポールピース50を円筒部材60に固定してこれらを一体化することにより、ポールピース50及び円筒部材60の全体としての剛性が大きくなる。そのため、径方向外側への力に対する永久磁石42の保持力を向上させることができる。
Moreover, by fixing the
本実施形態において、制動部材10と永久磁石42との間の円筒部材60は、磁性材料で構成されていることが好ましい。この場合、非制動状態において、永久磁石41及び永久磁石42から制動部材10への磁束漏れが生じるのを抑制することができる。よって、磁束漏れに起因して発生する損失トルクを低減することができる。
In this embodiment, the
ただし、円筒部材60は、非磁性材料で構成されていてもよい。この場合、制動状態において永久磁石41,42からの磁束が制動部材10により到達しやすくなるため、高い制動トルクを発生させることができる。
However, the
本実施形態に係る減速装置100において、磁石保持部材30は、制動部材10の内側に配置されている。すなわち、制動部材10、磁石保持部材30、永久磁石41,42、ポールピース50、及び円筒部材60のうち、制動部材10が径方向において最も外側に配置されている。これにより、制動時に発熱する制動部材10が気流に晒されやすくなり、制動部材10の高温化を抑制することができる。その結果、制動部材10以外の構成部品の温度上昇も抑制することができる。
In the
本実施形態において、周方向に隣り合う永久磁石42の間には、空間S1が形成されている。この空間S1内に空気のみが存在するか、空間S1に非磁性材料が充填されている場合、空間S1は、非制動状態において磁気抵抗となり、永久磁石41からポールピース50への磁束漏れを抑制する機能を有する。一方、空間S1は、制動状態における磁気回路の形成を実質的に阻害しない。制動状態では、永久磁石41のN極からの磁束に永久磁石42のN極からの磁束が重畳する。そのため、永久磁石41のN極からの磁束は、永久磁石42のN極からの磁束と強め合いながら、空間S1を通じ、ポールピース50に有効に導入される。ポールピース50に導入された磁束は、制動部材10を通って周方向に隣接するポールピース50に導入された後、永久磁石42のS極に引き寄せられることにより、空間S1を通じて永久磁石41のS極まで有効に到達することができる。よって、制動状態では、永久磁石41,42とポールピース50との間で授受される磁束の量を十分に確保することができ、制動トルクを発生させるための磁気回路を形成することができる。
In this embodiment, a space S1 is formed between the
空間S1には、磁性材料が充填されていてもよい。例えば、各ポールピース50の一部で空間S1を埋めることもできる。空間S1に磁性材料が充填されている場合、非制動状態における磁束漏れをより確実に抑制することが可能である。すなわち、空間S1への磁性材料の充填と併せて円筒部材60の材質を磁性材料とすることで、空間S1内の磁性材料、ポールピース50、及び円筒部材60によって磁気シールドが形成される。これにより、非制動状態において、永久磁石41,42から制動部材10への磁束漏れをより低減することができる。
The space S1 may be filled with a magnetic material. For example, a portion of each
本実施形態において、各永久磁石42の厚みは、周方向の両端部に向かうにつれて小さくなっている。そのため、各永久磁石42の周方向の両端部から出る磁束は比較的少ない。また、永久磁石42間に配置されるポールピース50の厚みは、周方向の中央部に向かうにつれて大きくなっている。これらの構成により、制動状態において、周方向に隣り合う永久磁石42間で磁束漏れが生じるのを抑制することができる。よって、制動時において各永久磁石42からの磁束を制動部材10側に確実に導くことができ、制動トルクを効果的に発生させることができる。
In this embodiment, the thickness of each
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit thereof.
上記実施形態では、磁石保持部材30が制動部材10の内側に配置されている。しかしながら、磁石保持部材30が制動部材10の外側に配置されていてもよい。この場合、永久磁石41,42、ポールピース50、及び円筒部材60も制動部材10の外側に配置される。円筒部材60は、径方向の内側から永久磁石42を覆うことになる。
In the embodiment described above, the
上記実施形態に係る減速装置100は、制動部材10と永久磁石42との間に円筒部材60を備えている。減速装置100は、円筒部材60とは別の円筒部材をさらに備えていてもよい。この円筒部材は、例えば、永久磁石41と永久磁石42との間に配置され、ステータ20に固定される。この場合、当該円筒部材と、円筒部材60及びポールピース50とによって永久磁石42を挟持することができる。そのため、永久磁石42をステータ20に直接固定しなくてもよい。
The
上記実施形態では、各永久磁石42の天面421が円筒部材60と隙間を空けて対向する。そのため、周方向に隣り合うポールピース50と、これらのポールピース50の間に位置する永久磁石42の天面421と、円筒部材60の内周面とによって空間S2が形成されている。しかしながら、各永久磁石42の天面421を円筒部材60に接触させることも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態において、各ポールピース50は、円筒部材60と別体であり、必要に応じて円筒部材60に固定される。しかしながら、図5に示すように、複数のポールピース50を円筒部材60と一体成形することもできる。ポールピース50及び円筒部材60の一体部品80は、例えば、一般構造用圧延鋼材等にフローフォーミング加工を施すことによって作製することができる。ポールピース50及び円筒部材60を一体成形することにより、減速装置100の製造時間及びコストを低減することができる。
In the above embodiment, each
100:渦電流式減速装置
10:制動部材
20:ステータ
30:磁石保持部材
41,42:永久磁石
421:天面
422:底面
50:ポールピース
60:円筒部材
200:回転軸
100: Eddy current reduction gear 10: Braking member 20: Stator 30:
Claims (4)
回転軸に固定される円筒状の制動部材と、
前記制動部材の内側又は外側において前記制動部材と同軸に配置される円筒状の磁石保持部材と、
前記磁石保持部材の内周面及び外周面のうち前記制動部材側の面に保持され、前記制動部材の周方向に配列される複数の第1永久磁石であって、各々の磁極の向きが、前記制動部材の径方向に沿い、且つ両隣の第1永久磁石の磁極の向きと反転している前記第1永久磁石と、
前記制動部材と前記第1永久磁石との間において前記周方向に配列され、前記制動部材側に配置される天面と、前記第1永久磁石側に配置され前記天面よりも前記周方向に長い底面とを各々有する複数の第2永久磁石であって、各々の磁極の向きが、前記周方向に沿い、且つ両隣の第2永久磁石の磁極の向きと反転している前記第2永久磁石と、
前記周方向に隣り合う前記第2永久磁石の間に各々配置され、前記第2永久磁石に接触する複数のポールピースと、
前記制動部材と前記ポールピースとの間において前記制動部材と同軸に配置され、前記第2永久磁石を前記制動部材側から覆う円筒部材と、
前記円筒部材が固定されるステータと、
を備え、
前記ポールピースの各々は、前記円筒部材に固定され、
前記磁石保持部材を前記回転軸周りに回転させることにより、制動状態と非制動状態とが切り替えられる、渦電流式減速装置。 An eddy current reduction device,
a cylindrical braking member fixed to the rotating shaft;
a cylindrical magnet holding member disposed coaxially with the braking member inside or outside the braking member;
A plurality of first permanent magnets are held on the braking member side of the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the magnet holding member, and are arranged in the circumferential direction of the braking member, and each of the first permanent magnets has a magnetic pole direction: the first permanent magnet that is along the radial direction of the braking member and whose magnetic pole direction is opposite to that of the first permanent magnets on both sides;
A top surface arranged in the circumferential direction between the braking member and the first permanent magnet and disposed on the braking member side, and a top surface arranged on the first permanent magnet side and further in the circumferential direction than the top surface. a plurality of second permanent magnets each having a long bottom surface, the second permanent magnets each having a magnetic pole direction along the circumferential direction and opposite to the direction of the magnetic poles of the second permanent magnets adjacent on both sides; and,
a plurality of pole pieces each arranged between the second permanent magnets adjacent in the circumferential direction and in contact with the second permanent magnet;
a cylindrical member disposed coaxially with the braking member between the braking member and the pole piece and covering the second permanent magnet from the braking member side;
a stator to which the cylindrical member is fixed;
Equipped with
Each of the pole pieces is fixed to the cylindrical member,
An eddy current speed reduction device in which a braking state and a non-braking state can be switched by rotating the magnet holding member around the rotation axis.
前記ポールピースの各々は、前記円筒部材に接触し、
前記第2永久磁石の各々の前記天面は、前記円筒部材と隙間を空けて対向する、渦電流式減速装置。 The eddy current reduction device according to claim 1,
each of the pole pieces contacts the cylindrical member;
The top surface of each of the second permanent magnets is arranged to face the cylindrical member with a gap therebetween.
前記円筒部材は、磁性材料で構成される、渦電流式減速装置。 The eddy current reduction device according to claim 1 or 2 ,
The cylindrical member is an eddy current speed reduction device made of a magnetic material.
前記磁石保持部材は、前記制動部材の内側に配置される、渦電流式減速装置。
The eddy current speed reduction device according to any one of claims 1 to 3 ,
The magnet holding member is an eddy current speed reduction device arranged inside the braking member.
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