JPH0734648B2 - 渦電流制動機における電磁石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固定保持された電磁石とこれに対向して配設
された渦電流発生ディスクまたは渦電流発生ドラムとを
組み合わせた渦伝流制御機における電磁石に関する。

（従来の技術） 渦電流制動機は、強磁性体で形成した回転体と、この回
転対向して配設されてこの回転体が磁束を横切るように
配設された磁石とから構成され、回転体内に発生する渦
電流により制動力を発生するように構成されている。

従来における渦電流制動機は、第７図に示すように、固
定鉄板１に所定間隔を置いて設けた磁極２にそれぞれコ
イル３を巻いて電磁石４を形成し、これらが移動鉄板５
と対向配置して構成される。この電磁石４の極性を交互
に異ならせるようにコイル３に通電し、この電磁石４と
微少間隙を有して対向する移動鉄板５、つまり回転する
ディスク又はドラムに渦電流を発生させ、制動力を生じ
させるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の渦電流制動機においては、電磁石の極
性を交互に異ならせることにより、隣の電磁石の磁極２
を磁束の帰路として磁束を発生させるため、磁束密度を
高くするのが難しく、発生する制動トルクが小さいとい
う問題があった。このため、制動トルクを大きくするに
は電磁石の数を増やす必要があり、制動機が大型化、重
量化するという問題があった。

さらに、隣接する電磁石の磁極２を磁束の帰路とするた
め、隣接する電磁石の配設間隔を所定の距離に設定しな
いと漏洩磁束が大きくなり、制動トルクがさらに小さく
なるという問題があった。このため、電磁石の配置上で
の制約が多く、その配置が難しいという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑み、小型コンパクトで且つ
大きな制動トルクを発生させることができる渦電流制動
機における電磁石を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このような目的達成のため、本発明においては、固定部
材上に回転部材に対向するとともに回転部材の円周方向
に沿って複数の電磁石を配設して渦電流制動機を構成
し、この電磁石を、固定部材に固定された円板状の底板
と、この底板の中心部から鉛直に起立した丸棒状の磁極
と、底板の外縁から磁極を囲んで鉛直に起立した円筒状
の磁極ケースと、磁極を囲むとともに磁極ケースに覆わ
れて配設されたコイルとから構成している。

なお、磁極ケースの開口端における横断面積を磁極の横
断面積と等しいかそれ以上に形成するのが望ましい。

この場合、回転部材を円板状に形成するとともに固定部
材を回転部材と対向する平板状に形成し、電磁石を円板
状の回転部材に対向するとともにこの円板の円周に沿っ
て配置し、磁極ケースの開口端面および磁極の先端面を
回転部材に近接対向するように構成することができる。

また、回転部材を中空円筒状に形成するとともに、固定
部材を回転部材の内部にこれと同心に配設した円筒状部
材から構成し、電磁石を固定部材の外周面上に円周方向
に並んで配設し、磁極ケースの開口端面および磁極の先
端面を回転部材の内周面に近接対向するように構成して
も良い。

さらに、磁極ケースにおける回転部材の円周方向と直角
な方向の両端部を切り欠いて、コイルを一部露出するの
が好ましい。

（作用） 以上のように、丸棒状の磁極を囲んで配設されたコイル
が円筒状の磁極ケースに覆われて電磁石が形成されてい
るため、磁極の一端側（例えば、Ｎ極側）から出た磁束
は磁極ケースを通って反対側（Ｓ極側）に戻り、この電
磁石の周囲に密度の高い磁束を発生させることができ
る。

この場合、磁極ケースの横断面積を磁極の横断面積とほ
ぼ等しいかこれより大きく設定すれば、磁極から出た磁
束がほぼすべて磁極ケースを通るように磁束を発生さ
せ、より高密度の磁束を発生させることができる。

このため、従来のような磁極ケースの無い電磁石に比較
して磁場の強さを高くすることができ、渦電流制御機を
大型化、重量化することなくその制動トルクを大きくす
ることができる。

（実施例） この発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

本発明に係る電磁石10は、第１図および第２図に示すよ
うに、円板状の底板６と、この底板６の外縁から鉛直に
起立した円筒状の磁極ケース７と、底板６の中心部から
鉛直に起立した丸棒状の磁極８と、この磁極８を囲むと
ともに磁極ケース７に覆われて配設されたコイル９とか
ら構成される。なお、底板６、磁極ケース７および磁極
８は、強磁性材料により一体に形成される。コイル９
は、銅線を巻き上げて形成され、磁極８を囲んで配設さ
れている。なお、磁極ケース７の開口端部の横断面積は
磁極８の横断面積と等しいかこれより大きくなるように
設定されている。

この電磁石10を、ドラム形渦電流制動機に適用した例を
第３図に示している。円筒状の固定鉄板12が制動機基台
に固定保持されており、複数の電磁石10がこの固定鉄板
12の上に円周方向に沿って等間隔で放射状位置に取り付
けられる。この場合、底板６が固定鉄板12の外周面上に
着脱自在に螺着固定される。この固定鉄板12を囲んで回
転自在な回転ドラム11が同心に配設されており、電磁石
10の外端面が回転ドラム11の内周面と僅かな間隙を有し
て対向する。

磁極ケース７を開口端が広くなる末広がり状に形成し、
第４図に示すように、円周方向と直角な方向の両端部に
半円状の切切部13を形成し、この欠切部13を介してコイ
ル９を部分的に露出させ冷却効果を高めている。このよ
うに末広がりにすることにより、切欠部13を設けても磁
極ケース７の開口端部の横断面積が小さくなることを防
止できる。

この渦電流制動機では、コイル９に通電されて磁極８の
上端から出た磁束は回転ドラム11を横切って磁極ケース
７に戻り、底板６を通って磁極の下端に戻る。このよう
に磁束が回転ドラム11を横切ることにより回転ドラム11
に渦電流を発生させて、回転ドラム114を制動する。こ
のように磁束は、それ自体で完結する磁束（自己完結型
磁束）であり、隣接する電磁石に影響されず密度の高い
磁束が発生する。このため、この渦電流制動機の制動ト
ルクは大きくなる。

なお、欠切部13は円周方向と直角な方向の両側に設けら
れているが、この欠切部13が無い場合にこの部分におい
て発生する磁束はドラム11の回転方向と直角な磁束であ
り、これにより発生する渦電流は回転制動方向と直角な
方向に作用するため、制動トルクへの寄与は小さい。こ
のため、欠切部13を円周方向と直角な方向に設ければ、
制動トルクをあまり低下させることなく、コイル９の冷
却を行うことができる。

本発明の電磁石を用いたディスク形渦電流制動機を第５
図および第６図を参照して説明する。

この制動機では円板状の固定鉄板14が制動機基台に固定
されている。この固定鉄板14の両側に円周上に等間隔で
放射状に位置して、複数の電磁石15が着脱自在に固定さ
れている。なお、この電磁石15も第３図および第４図と
同様に両側に切欠部13が設けられており、この切欠部13
が円周方向と直角な方向、すなわち、半径方向に位置す
るように電磁石15が取り付けられている。これにより、
制動トルクをあまり低下させることなく、コイル９の冷
却効果を高めるようにしている。

このように配設された電磁石15の開口端部と僅かな間隙
を有して回転ディスク16が回転自在に配設されている。
なお、回転ディスク16の内側面（電磁石15と対向する
面）には電気伝導度の大きい材料からなる金属層17が設
けられている。

以上のように構成した本発明に係る電磁石を用いた渦電
流制動機と、従来の電磁石（磁極ケースの無い電磁石）
を用いた渦電流制動機との制動性能比較試験結果を第８
図に示している。曲線Ｉは本発明に係る電磁石を用いた
渦電流制動機の制動トルクを示し、曲線IIは従来の渦電
流制動機の制動トルクを示している。なお、両電磁石と
もコイルは同じで、0.9ミリメートル線750回巻であり、
同図に示すように、2000rpmにおいてトルク比がほぼ1.6
倍となった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、丸棒状の磁極を
囲んで配設されたコイルが円筒状の磁極ケースに覆われ
て電磁石が形成されているため、磁極の一端側（例え
ば、Ｎ極側）から出た磁束は磁極ケースを通って反対側
（Ｓ極側）に戻り、この電磁石の周囲に密度の高い磁束
を発生させることができる。この場合、磁極ケースの横
断面積を磁極の横断面積とほぼ等しいかこれより大きく
設定しているため、磁極から出た磁束がほぼすべて磁極
ケースを通るように磁束を発生させることができるの
で、磁束密度を非常に高くすることができる。

このため、従来のような磁極ケースの無い電磁石に比較
して磁場の強さを高くすることができ、渦電流制動機を
大型化、重量化することなく、その制動トルクを大きく
することができる。

また、本発明の電磁石では自己完結型の磁束を形成する
ため、隣接する電磁石の磁極を帰路として利用する必要
もなく、隣接する電磁石との位置関係は無関係であるた
め、電磁石配置上での制約がほとんど無い。

なお、磁極ケースにおける回転部材の円周方向と直角な
方向の両端部を切り欠いて、コイルを一部露出させてコ
イルを冷却するのが好ましい。この部分において発生す
る磁束は制動トルクにあまり寄与しないため、この部分
を切り欠いても制動トルク性能を低下させることが少な
く、このように切り欠きを設ければ、制動トルクをあま
り低下させることなく、コイルを十分に冷却させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁石の断面図、 第２図はその平面図、 第３図および第４図は本発明に係る電磁石を用いたドラ
ム形渦電流制動機を示す部分正面図および部分平面図、 第５図および第６図は本発明に係る電磁石を用いたディ
スク形渦電流制動機を示す断面図および側面図、 第７図は従来の電磁石を用いた渦電流制動を示す正面
図、 第８図は渦電流制動トルク性能試験結果を示すグラフで
ある。 ６……底板、７……磁極ケース、８……磁極、 ９……コイル、10,15……電磁石、 12,14……固定鉄板、16……回転ディスク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静止保持された固定部材と、この固定部材
   に対向するとともに回転自在な回転部材と、前記固定部
   材上に前記回転部材に対向するとともに前記回転部材の
   円周方向に沿って配設された複数の電磁石とからなる渦
   電流制動機において、 前記電磁石が、 前記固定部材に固定された円板状の底板と、この底板の
   中心部から鉛直に起立した丸棒状の磁極と、前記底板の
   外縁から前記磁極を囲んで鉛直に起立した円筒状の磁極
   ケースと、前記磁極を囲むとともに前記磁極ケースに覆
   われて配設されたコイルとから構成されることを特徴と
   する渦電流制動機における電磁石。
2. 【請求項２】前記磁極ケースの開口端における横断面積
   を前記磁極の横断面積と等しいかそれ以上に形成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の渦電流制
   動機における電磁石。
3. 【請求項３】前記回転部材が円板状に形成されるととも
   に前記固定部材が前記回転部材と対向する平板状に形成
   されており、 前記複数の電磁石が前記円板状の回転部材に対向すると
   ともにこの円板の円周に沿って配置されており、前記磁
   極ケースの開口端面および前記磁極の先端面が前記回転
   部材に近接対向することを特徴とする請求の範囲第１項
   もしくは第２項に記載の電磁石。
4. 【請求項４】前記回転部材が中空円筒状に形成されると
   ともに、前記固定部材が前記回転部材の内部にこれと同
   心に配設された円筒状部材から構成され、 前記複数の電磁石が前記固定部材の外周面上に円周方向
   に並んで配設され、前記磁極ケースの開口端面および前
   記磁極の先端面が前記回転部材の内周面に近接対向する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項もしくは第２項に記
   載の電磁石。
5. 【請求項５】前記磁極ケースにおける前記回転部材の円
   周方向と直角な方向の両端部が切り欠かれて、前記コイ
   ルが一部露出するようになっていることを特徴とする請
   求の範囲第１項から第４項いずれかに記載の電磁石。