JPH11122906A - 永久磁石式渦電流減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の永久磁石式渦電流減速装置にあった問
題点の原因であったポールピースを省略し、ポールピー
スに起因する問題点をなくすること。 【解決手段】 隣接する磁石の極性が互いに逆向きとな
るように、複数個の永久磁石１１を周設した磁石支持リ
ング１２を、ロータ１３を端部に嵌着した回転軸１５の
軸方向に移動が自在なように設置し、永久磁石１１の磁
極面がロータ１３に対して磁気的に全面対向する位置
と、全面離脱する位置の間を移動させることで、永久磁
石１１の磁気回路により発生する渦電流により制動力を
発生させる渦電流減速装置である。制動時、永久磁石１
１と磁気的に対向するロータ１３の内表面に、Ｃｕのコ
ーティング層１３ｄを設ける。永久磁石１１とロータ１
３の距離を２ｍｍとする。永久磁石１１とロータ１３の
間にステンレスの薄板からなるケーシングカバー１４ａ
を介在させる。 【効果】 重量軽減とコスト削減、及び制動力の向上が
図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制動補助装置とし
てバスやトラック等の大型自動車に取付けられる永久磁
石式渦電流減速装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、バスやトラック等の大型自動車に
は、下り勾配路でのフットブレーキの使用回数を減少さ
せて、ライニングの異常摩耗やフェード現象を防止する
と共に、制動停止距離を短縮することを目的として、主
ブレーキであるフットブレーキや補助ブレーキである排
気ブレーキの他に渦電流減速装置が取付けられるように
なってきた。

【０００３】この渦電流減速装置の一例である永久磁石
式渦電流減速装置を、図５を用いて説明する。図５にお
いて、１は永久磁石であり、隣接する磁石の極性が互い
に逆向きとなるようにして、複数個が磁石支持リング２
の外周面に周設されている。３は強磁性体のロータであ
り、外筒３ａと内筒３ｂをアーム３ｃで接続すること
で、外筒３ａと内筒３ｂを所要の間隔をもって対向させ
て円筒部を形成している。

【０００４】４は前記円筒部の内周面に対向して複数個
円周配設した透磁性のポールピースであり、前記永久磁
石１を保護するために設けられている。これらポールピ
ース４は、非磁性材料のケーシングカバー５ａと、強磁
性材料のケーシング外筒５ｂと、ケーシング内筒５ｃか
らなるケーシング５によって支持されている。

【０００５】６は支持部材７、取付け円板８を介して前
記ロータ３を取付けた回転軸であり、前記した永久磁石
１を、この回転軸６の軸方向に移動が可能なように取付
けている。そして、複数のシリンダー９のロッドの出退
動作によって永久磁石１をロータ３と磁気的に全面対向
する位置と、ロータ３に磁束が入って行かない磁気回路
上の離脱位置との間を移動させることで、永久磁石１の
磁気回路によりロータ３に発生する渦電流により制動力
を得るものである。なお、図５中の３ｄは冷却フィンで
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した構造の永久磁
石式渦電流減速装置では、永久磁石を異物の吸着による
損傷や、水の浸入による腐食から保護するために、ポー
ルピース４が不可欠であったが、このポールピース４を
ケーシングカバー５ａに支持させるには、鋳ぐるむ等複
雑かつ不経済な構造を採用せざるを得なかった。また、
永久磁石１とロータ３間にポールピース４を介在させて
いるので、永久磁石１とロータ３間の間隔が６ｍｍ以上
と大きくなり、必然的に磁力を大きくする必要から、高
価な永久磁石１の使用量が多くなると共に、装置全体の
重量も増加するという問題もある。

【０００７】本発明は、上記した構造の従来の永久磁石
式渦電流減速装置にあった問題点の原因であったポール
ピースを省略し、ポールピースに起因する問題点をなく
することができる永久磁石式渦電流減速装置を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る永久磁石式渦電流減速装置は、制
動時、永久磁石と磁気的に対向するロータの内表面に、
ロータの回転体の構成材料より電気伝導度が大きくかつ
透磁率が低い材料で形成した金属層を設けると共に、永
久磁石とロータの距離を２〜３ｍｍとしている。そし
て、このような構成により、ポールピースを省略でき、
かつ、制動トルクの向上が図れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明者らは、ポールピースを設
置した従来の永久磁石式渦電流減速装置において、ロー
タの内表面にＣｕをコーティングした場合（厚さ２００
〜４００μｍ）と、Ｃｕをコーティングしなかった場合
において、永久磁石（全重量１kg）とロータの距離を２
ｍｍと６ｍｍに設定し、プロペラシャフトの回転数を５
００rpm 、１０００rpm 、１５００rpm 、２０００rpm
に変化させた場合の制動トルクの変化を調べた。その結
果を図２に示す。

【００１０】図２において、実線はロータの内表面にＣ
ｕをコーティングし、かつ、永久磁石とロータの距離が
２ｍｍの場合（比較例１）、破線はロータの内表面にＣ
ｕをコーティングし、かつ、永久磁石とロータの距離が
６ｍｍの場合（比較例２）、一点鎖線はロータの内表面
にＣｕをコーティングせず、かつ、永久磁石とロータの
距離が２ｍｍの場合（比較例３）、二点鎖線はロータの
内表面にＣｕをコーティングせず、かつ、永久磁石とロ
ータの距離が６ｍｍの場合（従来例）を示す。

【００１１】図２より、同じ重量の永久磁石を使用した
場合では、比較例１と比較例２，３及び従来例とでは制
動トルクに大きな差があることが判明した。すなわち、
ロータの内表面に電気伝導度が大きく、透磁率の低いＣ
ｕ等をコーティングし、かつ、永久磁石とロータの距離
を２ｍｍ程度にすると、従来例の約３倍の制動力が得ら
れた。

【００１２】次に、本発明者らは、ロータの内表面にＣ
ｕをコーティングした場合（厚さ２００〜４００μｍ）
において、ポールピースを設置した場合と設置しない場
合で、永久磁石とロータの距離をそれぞれ２ｍｍと６ｍ
ｍに設定し、プロペラシャフトの回転数を５００rpm 、
１０００rpm 、１５００rpm 、２０００rpm に変化させ
た場合の、前記距離の差が同じ場合におけるポールピー
スの有無による制動トルクの劣化状況を観察した。その
結果を図３に示す。

【００１３】図３において、実線はポールピースを設置
しない場合で、永久磁石とロータの距離が２ｍｍの場合
（実施例）、破線はポールピースを設置した場合で、永
久磁石とロータの距離が２ｍｍの場合（比較例４）、一
点鎖線はポールピースを設置しない場合で、永久磁石と
ロータの距離が６ｍｍの場合（比較例５）、二点鎖線は
ポールピースを設置した場合で、永久磁石とロータの距
離が６ｍｍの場合（従来例）を示す。

【００１４】図３より、同じＣｕコーティングを施し、
永久磁石とロータの距離が同じ場合には、ポールピース
の有無による制動トルクの劣化割合は、永久磁石からロ
ータまでの距離が短い場合のほうが小さいことが判明し
た。従って、永久磁石とロータの距離が短い場合には、
ポールピースをなくしても、その影響が少ないことが明
らかとなった。

【００１５】次に、本発明者らは、ロータの内表面にＣ
ｕをコーティングした場合（厚さ２００〜４００μｍ）
において、ポールピースの有る場合と、無い場合におい
て、永久磁石とロータの距離による制動トルク（プロペ
ラシャフトの回転数が１５００ｒｐｍの場合）の変化に
ついて調査した。その結果を図４に示す。図４におい
て、実線はポールピースを設置しない場合、破線はポー
ルピースを設置した場合を示す。

【００１６】図４より、ロータの内表面にＣｕをコーテ
ィングした場合における、ポールピースの有る場合と無
い場合の、永久磁石とロータの距離による制動トルクの
変化は、ポールピースが無い場合のほうが大きいことが
判明した。これより、ポールピースが無い場合には、永
久磁石とロータの距離を適切に設定しなければならない
ことが判る。なお、図４にはロータの内表面にＣｕをコ
ーティングしない場合における、ポールピースを設置し
た場合（二点鎖線）と設置しない場合（一点鎖線）の結
果も併せて示すが、この場合も前記したのと同じ傾向を
示している。

【００１７】本発明に係る永久磁石式渦電流減速装置
は、上記した本発明者らの実験に基づく知見により成立
したものであり、隣接する磁石の極性が互いに逆向きと
なるように、複数個の永久磁石を外周面に周設した磁石
支持リングを、強磁性体のロータを端部に嵌着した回転
軸の軸方向に移動が自在なように設置し、永久磁石の磁
極面が所要の空隙を存してロータに対して磁気的に全面
対向する位置と、全面離脱する位置の間を移動させるこ
とで、永久磁石の磁気回路により発生する渦電流により
制動力を発生させる渦電流減速装置において、制動時、
永久磁石と磁気的に対向するロータの内表面に、ロータ
の回転体の構成材料より電気伝導度が大きくかつ透磁率
が低い材料で形成した金属層を設けると共に、永久磁石
とロータの距離を２〜３ｍｍとし、この永久磁石とロー
タの間に非磁性材料の薄板からなるケーシングカバーを
介在させたものである。

【００１８】また、本発明に係る永久磁石式渦電流減速
装置は、前記した永久磁石式渦電流減速装置において、
ケーシング外筒のロータ側側面に、ケーシングカバーの
一方端を挿入する嵌合溝を刻設すると共に、この嵌合溝
の外周側にかしめ用溝を設け、前記嵌合溝にケーシング
カバーの一方端を挿入後、かしめ用溝にかしめ治具を打
ち込んでケーシングカバーをケーシング外筒に取付けた
ものである。

【００１９】本発明に係る永久磁石式渦電流減速装置に
おいて、永久磁石とロータの距離を２〜３ｍｍとしたの
は、前記した図２〜図４に示した実験に基づくものであ
り、この範囲を外れるとケーシングカバーが挿入できな
くなったり、また、本発明者の実験（特に図４の実験）
では制動トルクが急に低下するからである。

【００２０】本発明に係る永久磁石式渦電流減速装置で
は、ロータの内表面に、ロータの回転体の構成材料より
電気伝導度が大きくかつ透磁率が低い材料で形成した金
属層を設けると共に、永久磁石とロータの距離を２〜３
ｍｍとすることにより、ポールピースを省略できるの
で、重量軽減が図れると共に、永久磁石の使用量も低減
でき、しかも、制動トルクも向上する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る永久磁石式渦電流減速装
置を図１に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発
明に係る永久磁石式渦電流減速装置の一実施例を示す縦
断面図である。

【００２２】図１において、１１は例えばネオジウム系
希土類からなる永久磁石であり、隣接する磁石の極性が
互いに逆向きとなるようにして、複数個が磁石支持リン
グ１２の外周面に周設されている。１３は強磁性体のロ
ータであり、その外周部に冷却フィン１３ｅを取付けた
外筒１３ａと内筒１３ｂをアーム１３ｃで接続すること
で、外筒１３ａと内筒１３ｂを所要の間隔をもって対向
させて円筒部を形成している。そして、本発明では、制
動時、永久磁石１１と磁気的に対向する前記外筒１３ａ
の内周部に、ロータ１３の他の構成材料より電気伝導度
が大きくかつ透磁率が低い材料、例えばＣｕを２００〜
４００μｍの厚さでコーティングしている。なお、１３
ｄはコーティング層を示す。

【００２３】１４はケーシングであり、非磁性材料のケ
ーシングカバー１４ａと、強磁性材料のケーシング外筒
１４ｂと、ケーシング内筒１４ｃとで構成され、このう
ちのケーシングカバー１４ａは、本実施例では、例えば
厚さが０．７ｍｍのステンレス鋼板が採用され、永久磁
石１１と外筒１３ａの内周部におけるコーティング層１
３ｄとの距離Ｌが例えば２ｍｍとなるようにしている。

【００２４】加えて、本実施例では、ケーシングカバー
１４ａのケーシング外筒１４ｂとの取付けは、ケーシン
グ外筒１４ｂに刻設した嵌合溝１４ｂａにケーシングカ
バー１４ａの一端を挿入した後、前記嵌合溝１４ｂａの
外周に設けた、かしめ用溝１４ｂｂにかしめ治具を打ち
込んで、嵌合溝１４ｂａに挿入したケーシングカバー１
４ａの一端挿入部を圧着することで、高精度に位置決め
固定できるものを示している。

【００２５】１５は支持部材１６、取付け円板１７を介
してロータ１３を取付けた回転軸である。また、１８は
シリンダーであり、ロッドの出退動作によって前記した
永久磁石１１を、前記ケーシング内筒１４ｃに案内させ
て、永久磁石１１をロータ１３と磁気的に全面対向する
位置と、ロータ１３に磁束が入って行かない磁気回路上
の離脱位置との間を、回転軸１５の軸方向に移動させ、
永久磁石１１の磁気回路によりロータ１３に発生する渦
電流により制動力を得るものである。

【００２６】上記した本発明に係る永久磁石式渦電流減
速装置では、シリンダー１８のロッドを突出移動させ
て、永久磁石１１をローター１３の外筒１３ａの内周面
に磁気的に全面対向させると、外筒１３ａの内周面にＣ
ｕコーティング層１４ｃを設けたことと、永久磁石とロ
ータの距離を２ｍｍとしたことより、隣接する永久磁石
１１間ごとに構成される磁気回路によりローター１３に
は大きな渦電流が流れ、大きな制動力が得られる。

【００２７】反対に、シリンダー１８のロッドを退入移
動させて、永久磁石１１をローター１３の外筒１３ａの
内周面と磁気的に全面対向する位置から、全面離脱する
位置まで移動するに従って、前記発生する制動力は徐々
に減少し、対にはゼロになる。

【００２８】本実施例では、ロータ１３の回転体の構成
材料より電気伝導度が大きくかつ透磁率が低い材料とし
て、Ｃｕを示したが、これに限るものではなく、例えば
アルミニウム等でも良い。また、制動時、永久磁石と磁
気的に対向するロータの内表面に、ロータの回転体の構
成材料より電気伝導度が大きくかつ透磁率が低い材料で
形成した金属層を設ける手段は本実施例のようにコーテ
ィングに限らず、金属層を溶着したり、ビスで取付けた
りしたものでも良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る永久
磁石式渦電流減速装置によれば、以下に列挙する効果が
得られる。 制動時、永久磁石と対向するロータの内表面に、ロ
ータの回転体の構成材料より電気伝導度が大きくかつ透
磁率が低い材料で形成した金属層を設けると共に、永久
磁石とロータの距離を２〜３ｍｍとしたので、制動トル
クが従来の約３倍も向上する。 ポールピースを省略でき、かつ、高価な永久磁石の
使用量が低減できるので、重量軽減が図れると共に、コ
ストも大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る永久磁石式渦電流減速装置の一実
施例を示す縦断面図である。

【図２】ポールピースを設置した従来の永久磁石式渦電
流減速装置において、ロータの内表面にＣｕをコーティ
ングした場合と、Ｃｕをコーティングしなかった場合に
おいて、永久磁石とロータの距離を２ｍｍと６ｍｍに設
定し、プロペラシャフトの回転数を変化させた場合の制
動トルクの変化を調べた図である。

【図３】ロータの内表面にＣｕをコーティングした場合
において、ポールピースを設置した場合と設置しない場
合で、永久磁石とロータの距離をそれぞれ２ｍｍと６ｍ
ｍに設定し、プロペラシャフトの回転数を変化させた場
合の、前記距離の差が同じ場合におけるポールピースの
有無による制動トルクの劣化状況を観察した図である。

【図４】ロータの内表面にＣｕをコーティングした場合
において、ポールピースの有る場合と、無い場合におい
て、永久磁石とロータの距離による制動トルク（プロペ
ラシャフトの回転数が１５００ｒｐｍの場合）の変化に
ついて調査した図である。

【図５】従来の永久磁石式渦電流減速装置の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 永久磁石 １２ 磁石支持リング １３ ロータ １３ａ 外筒 １３ｄ コーティング層 １４ ケーシング １４ａ ケーシングカバー １５ 回転軸 １８ シリンダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接する磁石の極性が互いに逆向きとな
   るように、複数個の永久磁石を外周面に周設した磁石支
   持リングを、強磁性体のロータを端部に嵌着した回転軸
   の軸方向に移動が自在なように設置し、永久磁石の磁極
   面が所要の空隙を存してロータに対して磁気的に全面対
   向する位置と、全面離脱する位置の間を移動させること
   で、永久磁石の磁気回路により発生する渦電流により制
   動力を発生させる渦電流減速装置において、制動時、永
   久磁石と磁気的に対向するロータの内表面に、ロータの
   回転体の構成材料より電気伝導度が大きくかつ透磁率が
   低い材料で形成した金属層を設けると共に、永久磁石と
   ロータの距離を２〜３ｍｍとし、この永久磁石とロータ
   の間に非磁性材料の薄板からなるケーシングカバーを介
   在させたことを特徴とする永久磁石式渦電流減速装置。
2. 【請求項２】 ケーシング外筒のロータ側側面に、ケー
   シングカバーの一方端を挿入する嵌合溝を刻設すると共
   に、この嵌合溝の外周側にかしめ用溝を設け、前記嵌合
   溝にケーシングカバーの一方端を挿入後、かしめ用溝に
   かしめ治具を打ち込んでケーシングカバーをケーシング
   外筒に取付けたことを特徴とする請求項１記載の永久磁
   石式渦電流減速装置。