JPH0357700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転軸を遅延させ、かつ一方では軸
の支持と一体構造であるとともに交互極性を持つ
突起電極の少なくとも１つの不連続リングを含む
電磁固定誘導子と、他方では軸と一体構造である
とともに電極のリングと同軸に取り付けられてこ
のリングに対向して軸方向に走行しそれから微小
な厚さの環状空隙によつてのみ分離される磁気材
料で作られた回転電機子円板と、を有する電気遅
延装置に関する。

さらに詳しく述べれば、本発明はこれらの遅延
装置の中で、不連続リングを形成する電極が電気
巻線によつて囲まれた磁気材料から作られた円筒
またはプリズム状のコアによつて構成されるもの
に関するが、そのコイルは軸の軸線に平行にわた
り、空隙のレベルで広げられた端部分の形で終
り、その部分は一般に前記コアに固定された板に
よつて構成され、前記端は以下「拡大磁極片」と
呼ばれる。

さらに詳しく述べれば、本発明は主としてこれ
らの遅延装置の中で、車両を装備しかつ回転電機
子が遅延すべき車両の伝導軸と一体構造になつて
おり、誘導子は遅延装置および軸を支持するシヤ
ーシと一体構造になつているような遅延装置に関
する。

以下の説明において、下記の定義が使用される
ものとする： −「円周方向」とは遅延装置の軸上に中心がある
円の方向を意味し、「円周方向に」とは「円周
方向にある」ことを意味する。

−拡大磁極片の「円周方向断面」とは前記磁極片
の最端表面の中心を通りかつこの表面に垂直
な、装置の軸を持つ円筒形の回転表面を通るこ
の磁極片の断面を意味する。

−拡大磁極片の「入力ホーン」および「出力ホー
ン」とは電機子円板の相対走行方向に関して円
周方向と考えられるこの磁極片の「上流」すな
わち「後縁」および「下流」すなわち「前縁」
をそれぞれ意味し、この意味で各拡大磁極片の
前を通るときこの円板の各点は前記磁極片の入
力ホーンから出力ホーンに移動する。

上記のような遅延装置の既知実施例では、各拡
大磁極片の円周方向断面は、遅延装置の軸を通り
かつ対応するコアの軸を通る面に関して対称の輪
郭を有する。

本発明の目的は、特に、これらの装置の与えら
れた重量および大きさについて考慮された遅延装
置内のうず電流の発生によりトルクを増加させる
ことである。

この目的のために、本発明の問題の遅延装置
は、各拡大磁極片の円周方向断面が遅延装置の軸
を通りかつ対応するコアの軸を通る面に関して非
対称であり、その入力ホーンがその出力ホーンよ
りもこの面からさらに延長されている、という特
徴を備えている。

好適な実施例では、さらに下記方式のどれかに
頼らなければならない： −各拡大磁極片は、遅延装置の軸に平行と思われ
る端面図において、円板の回転方向と反対の方
向の対応するコアの軸に関して円周方向にオフ
セツトされている中心を持つ、丸味のある角度
を有することが望ましい２等辺４角形の一般形
をしている。

−前項による遅延装置において、各コアの断面は
丸味のある角度を有することが望ましい２等辺
４角形の一般形をしている。

−最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片の厚さ
はその全範囲にわたり一定である。

−最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片の厚さ
は、この厚さと円板の外径との比が１／15〜
１／30であるので比較的小である。

−各拡大磁極片の出力ホーンの縁を形成する表面
はこの磁極片の最端表面に垂直でありかつ対応
するコアの横表面に接している。

−各拡大磁極片の入力ホーンは少なくともコアを
囲む巻線の横表面が隣接する拡大磁極片によつ
て終る限り円周方向にわたる。

本発明は、これらの主な方式とは違つて、同時
に使用されることが望ましくかつ後で一層明確に
説明されるある他の方式を含む。

以下において、本発明の実施例を、もちろん少
しも制限的ではない方法で付図に関して説明す
る。

本質的に知られている方法で、遅延装置の固定
子は各場合において遅延装置の軸Ｘのまわりに一
様に隔置された偶数個（本場合には８個）の同じ
電磁石１から成るリングと、おのおのＸに平行な
軸Ｙを持つ円筒またはプリズム状のコア２と、こ
のコアを囲む電気巻線３とを含む。

各コア２は、例えば少なくとも１個のカツプの
形をした共通支持４の上に置かれるが、その支持
４自体は車両その他のシヤシー上でこの車両の後
部車軸またはギヤボツクスのケーシングに取り付
けられている。

各巻線３は、特に１個のねじ６を用いてこのコ
アの端の突起板５にねじ止めすることによつてそ
のコア２に保持されるが、この板はコアの相補凹
部と共に板と一体構造の偏心ピンクの共動作用に
よりねじのまわりの運動に対して角度をつけて固
定されている。

板５の外面は軸Ｘに垂直な同一面内にわたり、
かくて平らな不連続リングを構成する。

巻線３は適当な制御および接続装置によつて直
流電源に電気接続されるが、この電源に対するそ
れぞれの接続は、上述のリングの連続する板５が
正負の交互特性の磁極片を形成するようにされ、
すなわち板５はこれらの磁極片の「拡大部分」を
構成し、しばしば「拡大磁極片」と呼ばれる。

また本質的に知られている方法で、遅延装置の
回転子は固定子リングに対向して走行するように
車両の伝動軸の部分９（第１図）に角度をつけて
固定された少なくとも１個の連続円板８（第２図
ならびに第３図）を含むが、この円板およびリン
グは環状の間隙ｅ（第２図ならびに第３図）によ
つて相互に分離されている。

この間隙ｅすなわち「空隙」の厚さは微小であ
り、例えば１〜２mm程度である。

図中の矢印Ｆは対面する固定子リングに関する
回転円板８の運動方向を示す。

コア２、板５および円板８はすべて、巻線３の
電気的付勢により発生される磁束に関して、空隙
ｅをおのおの２度横切る間閉じられる磁気回路を
構成するように、強磁性体で作られている。

この円板の回転中、かかる回転に対向して車両
の軸の制動を作るうず電流を円板８に生じさせる
のはこの磁束である。

上述の形の電気遅延装置の既知実施例では、各
板または拡大磁極片５の上記定義で意味される
「円周方向」断面は、遅延装置の軸Ｘおよび対応
する磁気コア２の軸Ｙを通る面に関して対称であ
る。

換言すれば、各拡大磁極片の入力ホーンＥおよ
び出力ホーンＳは、第３図に見られる通り相互に
同じ円周方向断面を有する。

この場合には、遅延装置が付勢されると、これ
ら２個のホーンＥおよびＳにおける磁束の分布は
遅延装置が停止されるときに同じである。

これまで、電機子８が回転し始めたときにこれ
らの分布がどうなつたかが知られていなかつたの
は、電機子の反作用による変動のためであつた。

電機子反作用の現象がコレクタおよび巻線形電
機子を有するダイナモ機器について長い間研究さ
れていたことが、ここで思い出される。

かかる場合において、電機子の巻線はその巻
数、寸法および方向が完全に定められており、同
じことがそのおのおのに流れる電流の方向と強さ
についても言える。したがつてこれらの各巻線に
対応する電機子反作用磁束を計算しかつこれらの
磁束が磁気回路の局部飽和に及ぼす全影響を求め
ることは容易である。

かかる飽和を克服するために、これらの機器が
電動機であるか発電機であるかによつて異なる方
向に、これらの機器の若干の磁極片ホーンの円周
方向の長さを変えることが既に提案されている。
（米国特許第2240652号参照。） うず電流機器では、状況が全く違う。

実際に、短絡を作るように自ら閉じるうず巻通
路を有するこれらの電流は、識別して、突き止
め、そして測定することが難しく、本発明以前に
は、遅延装置の作動中の磁極片ホーンの飽和に関
する限り有用な情報をそこから入手することはで
きなかつた。

近代式のコンピユータ計算方式を用いて、本出
願人はこれらの問題を克服するとともに、遅延装
置の作動中に磁気部品の質量中の磁束線を表示す
ることにも成功した。

かくて、電機子８が矢印Ｆの方向に回転すると
き、既知の遅延装置（第３図）のような各磁極片
の対称構造を考えるならば、磁束は入力ホーンＥ
よりも出力ホーンＳでより濃密となることが発見
された。これは第３図に見られ、すなわち磁束を
表わす磁束線Ｌが密であるほど局部磁気誘導は強
くなる。

この磁束の濃密は、考えられる拡大磁極片５に
対応する巻線３に対する電力供給が漸次増加され
るとき、入力ホーンＥよりも出力ホーンＳでより
急速な飽和を生じさせ。

本発明により、電力供給が示された通り増加さ
れるとき、飽和が出力ホーンＳに達する時間を遅
らせるために、拡大磁極片５は円周方向に「後方
に」、すなわち円板８の回転方向Ｆに対向する方
向に移動される。

本出願人は、この場合、各拡大磁極片の容積全
体にわたり磁界が一段と均質に分布され、この点
で今までに不十分であつた入力ホーンの利益のた
めに出力ホーンがその過度の誘導をいわば解除さ
れることを発見した。

これは第２図の磁束線Ｌの分布によつて象徴さ
れ、第３図の場合と全く同じ作動を想定すること
によつて作られたものであり、第１図の構造との
唯一の相違点は拡大磁極片の円周方向の後方移動
にある。

特に、これらの拡大磁極片のすべての寸法は完
全に保たれている。

上記円周方向の移動の角度値αはＡ／25〜Ａ／
７であることが望ましく、ただしＡは磁極片の角
度ピツチを表わし、すなわち軸Ｘを通る面とそれ
ぞれ２つの連続磁極片の軸Ｙを通る面とを分離す
る装置の軸Ｘのまわりで数えられる角度である。
磁極片の数が８に等しい説明のための場合では、
この角度αは2゜〜7゜であることが望ましい。

拡大磁極片が記される軸Ｘのまわりで数えられ
る角度を極弧によつてさらに表わすならば、この
極弧と上述の角度極ピツチとの比は0.65〜0.90で
あることが望ましい。この比は説明のための実施
例では0.80程度である。

さらにこの実施例では、 −軸方向に考えられる各拡大磁極片の厚さはその
全範囲にわたつて一定に保たれる。

−拡大磁極片５を構成する各板は丸味のある角度
を持つ２等辺４角形の一般形をしている。

−隣接拡大磁極片の入力ホーンＦの縁T_Eに対向
して円周方向に置かれている各拡大磁極片の出
力ホーンＳの縁T_Sを形成する表面は、考えら
れる拡大磁極片によつて終らされるコア２の横
表面Ｎに接しており、少なくとも円筒形回転面
のレベルで遅延装置の軸Ｘとコア２の軸Ｙが含
まれる。

−各拡大磁極片の入力ホーンＥの縁T_Eを形成す
る表面は、隣接拡大磁極片によつて終らされる
コアを囲む巻線すなわちコイル３の横表面に接
している。

−連続する拡大磁極片の相互に向き合う平らな縁
T_SおよびT_Eは、その間に２つずつの微小角を
構成し、それらのおのおのは遅延装置の軸Ｘを
通る面によつて定められるが、これらの縁も２
つずつ平行となる。

経験が示すところによれば、全く驚くべきこと
に、拡大磁極片が上述の方法で円周方向に後方に
「移動」される遅延装置では、発生された遅延ト
ルクは同一の遅延装置によつて発生されたものよ
りもはるかに大きく、その拡大磁極片は対応する
コアに中心を置く。

この改良は第４図にプロツトされているグラフ
で明白に示されている。

−横座標として、遅延装置の回転子の回転速度Ｖ
がrpmで示されている。

−縦座標として、軸の上にこの遅延装置により発
生されたトルクＣがメートル・ニユートンで示
されている。

この第４図の曲線１０は在来形の拡大磁極片を
持つ遅延装置、すなわち第３図により対応するコ
アに取り付けられかつその上に中心を持つ遅延装
置に相当する。

曲線１１は、拡大磁極片が対応するコアに関し
て円周方向に後方に、すなわち第１図および第２
図により円板の回転方向Ｆと対向する方向に、移
動される同遅延装置に相当する。

見られる通り、拡大磁極片の「後方」移動によ
つて得られる遅延トルクの増加が相当大きく、他
のすべてのことが等しいのは、それが特に500〜
1000rpmといつた比較的低速の回転子のある回転
速度で低温であるとき15％以上に達することがあ
るからである。より高速の場合は、磁気回路は普
通飽和されないので、本発明により得られる利得
が低いのは明白である。

第１図および第３図に関する上述の各場合で
は、各磁気コア２は軸Ｙを持つ円筒形の回転表面
によつて形成された。

これらの条件の下で、第２図および第３図の磁
束線Ｌによつて表わされた磁界の分布の変形は、
理論的には、前記図の部分に対応する円筒形の表
面に沿つてわたる各拡大磁極片の容積の極めて薄
い部分にのみ関係する。

磁界の分布が拡大磁極片の簡単な「後方」移動
により上述の方法で改良された各拡大磁極片の容
積を増加するために、各拡大磁気コアは断面がそ
れを終りにしたり少なくともそれに接近する拡大
磁極片の断面に似ているプリズムまたは円筒の形
を与えられることがある。

第５図の場合には、各コアのこの断面は上述の
拡大磁極片５の一般形に似た、丸味のある角度2₁
を持つ四角形によつて形成される。かかる場合に
は、電気巻線は事実上一定の厚さの四角形断面を
持つプリズム・スリーブ3₁の一般形を有する。

経験が示すところによれば、遅延装置をこのよ
うに改良すると、遅延トルクは第４図の曲線１２
によつて示される通りさらに改良され、すなわち
この場合には、既知の遅延装置（曲線１０）に関
して増加するトルクが得られ、ある速度値では20
％を越えることもある。

第２図に見られる通り、本発明の後方移動は既
知構造の極めて迅速に飽和される出力ホーンＳの
極めて大きな部分の抑制を生じる。すなわち、入
力ホーンＥはほとんどもつぱら既存の点に対応し
て作られるので、またこの入力ホーンは磁気飽和
に敏感でないので、与えられた性能についての既
知構造に関して、拡大磁極片の全体と共に入力ホ
ーンをより薄くすることができ、これは重量およ
び大きさが減少することになる。

かくて、遅延装置の拡大磁極片の厚さと環状電
機子の外径との比は一般に１／30より大である
が、１／35以下にそして実に１／50ほどにも小さ
くすることができる。

これにより、かつどんな実施例が採用されて
も、電気遅延装置の質量トルクに対する電力を増
加する極めて簡単かつ有効な装置が提供されるの
は、その拡大磁極片を少し「後方」に移動するだ
けで済むからである。

明らかな通り、また先行技術から既に示された
通り、本発明は特に考慮されたその応用および実
施例の態様に少しも制限されず、それどころか、
そのあらゆる変形すなわち特に下記のような変形
を包含する： −遅延装置の誘導固定子が拡大磁極片の２個の平
らなリングを形成する交互極性の２個の磁極片
リングを含み、これらの２個の平らな各リング
が回転電機子円板および共に連動される２個の
円板と組み合わされ、次に誘導子を軸方向に囲
むような変形。

−拡大磁極片がそれらのわたる磁気材料コアと共
に単一ブロツクを構成し、例えば前記コアに固
定された独立板によつて構成される代わりにこ
れらのコアと共に一体構造に成形されるような
変形。

−拡大磁極片が丸味のある角度を持つ２等辺４角
形以外の一般形を有し、この４角形の隅がどう
しても丸くされず、４角形自体はどうしても２
等辺、例えば矩形以外であつたり、遅延装置の
軸のまわり少し曲つてさえいるような変形。

−考慮されたうず電流遅延装置が車両に取り付け
られず、リフトまたはドリル装置のような遅延
すべき回転軸を含む地の機器に固定されるよう
な変形。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用のうず電流遅延装
置の誘導固定子の部分端面図、第２図は前記遅延
装置のこの固定子の前部および電機回転子の一部
を拡大展開した第１図の−を通る部分「円周
方向」断面であり、磁気部品内の磁界の分布を示
す前記断面、第３図は第２図に似た既知の固定子
−回転子組立体の断面の比較図、すなわち本発明
以前には知られなかつた磁気部品内の磁界の分布
図、第４図は本発明の利点を示すグラフ、第５図
は本発明の変形により作られたうず電流遅延装置
の２個の磁極片の概略端面図を示す。 符号の説明：１……リング；２……コア；３…
…巻線；４……支持；５……拡大磁極片；８……
回転円板；９……回転軸；Ｅ……入力ホーン；Ｓ
……出力ホーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸９を遅延させ、かつ一方では軸の支持
   に固定されるとともに交互極性を持つ突起電極の
   少なくとも１つの不連続リングを含む電磁固定誘
   導子であり、各電極は電気巻線によつて囲まれる
   磁気材料から作られた円筒またはプリズム状のコ
   ア２によつて構成され、前記コアは軸の軸線に平
   行にわたるとともに拡大磁極片５で終る前記固定
   誘導子と、他方では軸に固定されるとともに電極
   のリングと同軸に取り付けられてその拡大磁極片
   に対向して軸方向に走行しそれから微小な厚さｅ
   の環状空隙によつてのみ分離される磁気材料で作
   られた回転電機子円板８とを有する電気遅延装置
   であつて、各拡大磁極片５の円周方向断面が遅延
   装置の軸Ｘおよび対応するコア２の軸Ｙを通る面
   に関して非対称であり、その入力ホーンＥがその
   出力ホーンＳよりもこの面からさらに出ているこ
   とを特徴とする前記電気遅延装置。 ２ 各拡大磁極片５は、遅延装置の軸に平行と思
   われる端面図において、丸味のある隅を持つこと
   が望ましい２等辺４角形の一般形を有し、その中
   心が円板８の回転方向と反対の方向に円周方向に
   移動されている、ことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載による電気遅延装置。 ３ 名コア２の断面が丸味のある隅を持つことが
   望ましい２等辺４角形の一般形を有する、ことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載による電気
   遅延装置。 ４ 最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片５の
   厚さはその全範囲にわたつて一定である、ことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   どれでも１つの項記載による電気遅延装置。 ５ 最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片５の
   厚さは、この厚さと円板８の外径との比が１／50
   〜１／30であるので比較的小である、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のどれ
   でも１つの項記載による電気遅延装置。 ６ 各拡大磁極片５の出力ホーンＳの縁を形成す
   る表面はこの拡大部分の最端表面に垂直でありか
   つ対応するコア２の横表面Ｎに接している、こと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項
   のどれでも１つの項記載による電気遅延装置。 ７ 各拡大磁極片５の入力ホーンＥは少なくとも
   隣接拡大磁極片によつて終らされるコアを囲む巻
   線３の横表面に関する限り円周方向にわたる、こ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６
   項のどれでも１つの項記載による電気遅延装置。 ８ 各拡大磁極片５の後方円周軸角度（α）は磁
   極片角度ピツチの1/25〜1/7である、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のどれ
   でも１つの項記載による電気遅延装置。