JPS6115564A - 渦電流ブレ−キ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は鉄道車両等に使用されるディスク形の渦電流
ブレーキ装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

車両用渦電流ブレーキ装置は、一般に第１１図及び第１
２図に示す如く、車両の台車（図示せず）の車軸１の左
右車輪２相互間途中に制動円板３のボス部３ａを圧入嵌
合して該車軸１と一体に回転するように固定し、一方上
記台車の台枠フレーム４に支持して固定枠５を上記ディ
スク３の路上半部を上側から覆う状態に設け、その固定
枠５内両側面部に励磁コイル６を巻いた励磁用磁極鉄心
７を複数個ずつ配設してなる構成で、その両側複数個ず
つの磁極鉄心７は上記制動円板３の周方向に間隔を存し
て配列してそれぞれ該制動円板３の外周寄り側面部に対
向されている。

こうした渦電流ブレーキ装置は、回転している制動円板
３に渦電流を発生させて車軸１に回転制動力を与えるも
のである。つまり車両走行中に、円板３が回転している
ので、その制動円板３に渦電流が発生する。この制動円
板３に発生した渦電流の作用により、その制動円板３に
その回転方向と逆方向の制動１〜ルクが働き、その制動
１〜ルクが車軸１に伝達されて車両の減速力どなる。

ところで、このような渦電流フレ−キ１％！では、制動
円板３が回転により磁束を交叉づることで渦電流が発生
する。このことより回転制動力の増大を図るには、制動
円板３の回転速度を一定どした場合、次の手段を講じな
ければならない。

（１）制動円板３を大形にしてその両側面の面積を広く
する。

（２）励磁用磁極鉄心７を大きくする。

（３）磁束密度を大きくする。

しかし、上記（１）、（２）項の如く制動円板３や励磁
用ｖ１極鉄心７を大きくすることは、装置全体の大形化
を招き、車両特有の床下空間が限定されている場所では
困難である。また仮にある程度大きくできたとしても装
置全体の重量が重くなり、車両型■やエネルギー効率等
において問題となり、出来るだけ小型軽量化したいとの
志向と逆行することとなる。

また、上記（３）項の如く磁束密度を高くすることは、
磁束が飽和したり、制動円板３に発生した渦電流により
発熱が生じて高温状態となる。その制動円板３の温度が
高くなると、回転制動力が低下するようになったり、制
動円板３自体に撓みが生じ、その撓み量が許容値を越え
ると、渦電流ブレーキ装置が使用不能となってしまう。

従って制動円板３の温度１胃を低く押えるべく、上記磁
束密度をあまり高くできない。このために渦電流ブレー
キ装置ではその回転制動力や制動動作時間が厳しく制限
されているのが現状である。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、制動円板や
励磁用磁極鉄心等を大形にしたり、許容（品度上昇値を
高くしたりすることなく、大きな回転制動力を得ること
ができると共に、制動作動時間も長くとれ、小型軽伍で
非常に品性ａｈな渦電流ブレーキ装置を提供することを
目的どり“るものである。

（発明の概要） この発明の渦電流ブレーキ装置は、車両の車軸に固定し
た制動円板の両側面に対向させてそれぞれ励磁コイルを
巻いた励磁用磁極鉄心を複数個配設し、その励磁コイル
に通電することにより回転中の上記制動円板に渦電流を
発生させて車軸に回転制動力を与える渦電流ブレーキ装
置において、上記制動円板の両側面に径を大小異にする
内外環状溝及びその内外環状溝相互を繋ぐ複数の放射状
溝をそれぞれ形成し、その両側の内外環状溝及び放射状
溝内にそれぞれ二次回路を構成づる導電部材を設けた構
成で、制動時その制動円板の両側溝の導電部材に二次電
流が流れて、より大きな回転制動力が１ｑられるように
なるものである、。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例を第１図乃至第３図に従え説明
する。なお、ここでは上記第１１図及び第１２図の制動
円板３以外の固定枠５や励磁コイル６、励磁用磁極鉄心
７等は従来同様であるので、その説明及び図面を省略し
て、説明の簡略化を図ることにする。

ここで図中１０は従来同様に中央部にボス部１０ａを有
した制動円板で、この制動円板１０の両側面にそれぞれ
径を大小異にする内外環状溝１１゜１２と、その内外環
状溝１１．１２相互間を繋ぐ複数の放射状溝１３とが形
成されて、それらの両側の合溝に一体連続して二次回路
を構成する導電部材１４が設けられている。更に詳述す
ると、上記内環状溝１１は上記制動円板１０の両側面の
ボス部１０ａに近い位置に小径な円をなす状態に形成さ
れ、外環状溝１２は上記制動円板１０の両側面の外周縁
に近い位置に大きな径の円をなす状態に形成されて、上
記放射状溝１３は制動円板１０の両側面の内環状溝１１
から外環状溝１２に各々直線状に亘って複数本ずつ（例
えば図示の如く４本ずつ）周方向に等間隔を存して形成
されており、しかもそれら４本ずつの放射状溝１３は制
動円板１０両側で互いに対向せずに周方向に４５度位相
をずらして形成されている。また上記導電部材１４は鉄
製の制動円板１０より電気抵抗が小ざい銅等の良導電材
で、上記制動円板１０の両側の谷溝１１．１２．１３に
それぞれ連続して埋込む状態に設けられて、その制動円
板１０の両側にイれぞれ二次回路を構成するようになっ
ている。

なお、上記各溝１１．１２．１３内への導電部材１４の
埋込みは、その材料である銅等の良導電製材温を該溝１
１．１２．１３内にまんべんなく流し込んで硬化すると
言った鋳込み方式にＪ：り密に埋込まれている。

また、上記導電部材１４が制動円板゛１０の回転による
遠心力や走行震動等により１１１１，１２゜１３から離
脱しないように、その各％１１．１２゜′　１３の断面
幅及びその溝内に埋込まれている導電部材１４の断面幅
が制動円板１０の表面側よりもその反対側が広くなって
いる。即ち、溝内が溝底に行くに従え幅広となる一種の
あり溝状になって導電部材１４と密に嵌まり合っている
。

而して、上述の如く両側面に導電材１４を埋込んだ制動
円板１０を第１１図及び第１２図に示した制動円板３の
代わりに用いて構成した渦電流ブレーキ装置の作用を述
べると、第３図は制動円板１０を片側から見てその一側
面の一部を展開した状態図で、今仮に制動円板１０が矢
印１５で示す方向に回転しているとして、図示しない固
定枠５に取付けた各励磁用磁極鉄心７−．７．７′の励
磁コイルに直流電流を流すと、その励磁用磁極鉄心７′
（Ｎ極ン→制動円板１ｏ→励磁用磁極鉄心７（Ｓ極）→
固定枠５→励磁用磁極鉄心７−（Ｎ曲）で磁気回路を構
成する。この状態で制動円板１０が回転していることで
、従来同様に該制動円板１０に渦電流が発生して上記回
転方向１５と逆の回転制動力が発生する。これと同時に
上記制動円板１０の側面の導電部材１４が上記磁気回路
の磁束を切ることで、その導電部材１４からなる二次回
路にはフレミングの右手の法則により図示矢印１６，１
７．１８の如く電流が流れる。これにて制動円板１０に
は、その二次回路の電流１７によりｎ極が、また電流１
８によりＳ極が発生し、し同極同志は反発し合う力が発
生するにうになり、そのノコが制動円板１０の回転方向
１５ど逆の回転制動力となる。

つまり、この渦電流ブレーキ装置では、従来同様に制動
円板１０に発生する渦電流にＪこる回転制動力に加えて
、該制動円板１０の導電部材１４による二次回路より得
られる回転制動力が作用することで、制動円板や励磁用
磁極鉄心を大形にしたり磁束密度を大きくしたりするこ
となく、大きな回転制動力が得られるようになる。特に
導電部材１４は制動円板１０より電気抵抗が低いので、
電流が流れ易く、より大きな回転制動力が得られる。

また、上記従来一般のアラボの円板の原理と称される制
動円板の渦電流の発生による回転制動力は、高速回転域
において比較的高回転制動ノ〕が得られるが、低速回転
域では回転制動力があまり得られない特性となっている
。これに対して上記制動円板１０に埋込んだ導電部材１
４からなる二次回路による回転制動力は、高速回転領域
よりも低速回転領域において高く得られる特性がある。

従ってこの発明の渦電流ブレーキ装置では、従来の渦電
流による回転制動特性と二次回路による回転制動特性と
の双方の特長を合せ持つことになって、低速回転域から
高速回転域まで常に一定に安定した高い回転制動力が得
られるようになる。

しかも上述の如く電気抵抗が低いので自ずと発生熱量も
少なく、大きな回転制動力が得られる割には制動円板１
０の温度上昇を低く押えることが可能である。

次にこの発明の他の実施例をいくつか説明する。

先ず第４図（ａ＞乃至（Ｃ）では、制動円板１０に溝底
部がハの字状に幅広となった放射状溝２３を形成し、こ
の溝２３に対して断面逆Ｖ字状に内端部が割れた先割れ
導電部材２４を打込んで、その導電部材２４の内端を左
右に広がらせ、最終的には第４図（Ｃ）の如く該導電部
材２４を溝２３内からＭ脱しない密嵌状態に埋込んだ構
成である。

なお上記放射状溝２３だけでなく図示しないかは内外環
状溝及びそれらの部分に嵌込まれる導電部材も上記同様
に構成してもよい。

第５図及び第６図では、制動円板１０に断面溝幅が表面
側も溝底も均等な内外環状溝３１　＋’　３２を形成す
ると共に、第６図に示す如く表面側溝幅を段状的に幅狭
とした複数の放射状溝３３を上記内環状溝３１から外環
状溝３２を突っ切って制動円板１０外周面に亘り開口す
るように形成し、そして先ず内環状溝３１内にそれと同
径の環状導電部材３４ａを嵌合し、その状態で制動円板
１０の外周面より各放射状溝３３に断面角形導電部材３
４ｂをその先端が上記内環状導電部材３４８に突き当た
るまで挿入するように打込み、その後に外環状溝３２内
にそれと同径の環状導電部材３４ｃを嵌合し、その状態
で上記各導電部＋４３／Ｉａ、３４ｂ、３４ｃ相互を溶
接等して一体化した構成である。

なお、上記第５図及び第６図の実施例において放射状溝
３３とそれに埋込まれる導電部材３４ｂは、第７図に３
３′及び３４ｂ−で示す如き断面形状としてもよい。

第８図及び第９図では、制動円板１０に断面溝幅が表面
側も溝底も均等な内外環状溝４１．４２及び放射状溝４
３を形成し、それら１４１，４２゜４３内に導電部材４
４を嵌め込むと共に、制動円板１０の表面部にその外周
から外環状溝４２上を横切って放射状溝４３上に沿い且
つ内環状溝４１上を横切るまでに亘る断面偏平亀甲形状
クサビ溝４５を形成し、そのクサビ溝４５にその長手方
向全体に亘り非磁性体からなるクサビ４６を打込んで、
そのクサビ４６により上記内外環状溝４１゜４２及び放
射状溝４３内の導電部材４４を押え付けた構成である。

なおそのクサビ４６はクサビ溝４５から抜けないＪ：う
に制動円板１０の外周部に溶接固定する。

第１０図では、外環状溝５２を制動円板１０の外周縁部
に形成した構成で、その他は先きの実施例と同様である
。

〔発明の効果〕

この発明は上述した如くなしたから、制動円板や励磁用
磁極鉄心等を大形にしたり、訂容温度上昇値を高くした
りすることなく、制動円板に設けた二次回路に流れる電
流により、より大ぎな回転制動力を安定して得ることが
できると共に、制動作動時間も長くとれ、小型軽量で非
常に高性能な渦電流ブレーキ装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は制動円板の側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第３図は制動円板の二次回路の作用を説
明する一部展開図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）はこの発
明の他の実施例を示す溝に対する導電部材の埋込み状態
の［！ｌｉ面図、第５図はこの発明の更に他の実施例を
示す制動円板の一部省略した側面図、第６図は第５図の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、第７図は第６図の変形例を示す
断面図、第８図はこの発明の更に他の実施例を示す制動
円板の一部省略した側面図、第９図は第８図のＣ−Ｃ線
に沿う断面図、第１０図はこの発明の更に他の実施例を
示す第２図相当図、第１１図は従来例を示す渦電流ブレ
ーキ装置全体の側面図、第１２図は第１１図のＤ−Ｄ線
に沿う断面図である。 １・・・車軸、２・・・車輪、３，１０・・・制動円板
、３ａ、　１Ｑａ・・・ボス部、４・・・台枠フレーム
、５・・・固定枠、６・・・励磁コイル、７．７−・・
・励磁用磁極鉄心、１１．３１．４１・・・内環状溝、
１２，３２゜４２．５２・・・外環状溝、１３，２３，
３３゜３３”、４３・・・放射状溝、１４，２４．３４
．３４−．４４・・・導電部材、１５・・・制動円板回
転方向。 １６．１７．１８・・・二次回路電流、４５・・・クサ
ビ溝、４６・・・クサビ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 毎１図 第３図 ヱｙ４図 （ａ）　　　　　（ｂ）　　　　　（ｃ）第５図 第６図 第７図 第８図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の車軸に固定した制動円板の両側面に対向さ
   せてそれぞれ励磁コイルを巻いた励磁用磁極鉄心を複数
   個配設し、その励磁コイルに通電することにより回転中
   の上記制動円板に渦電流を発生させて車軸に回転制動力
   を与える渦電流ブレーキ装置において、上記制動円板の
   両側面に径を大小異にする内外環状溝及びその内外環状
   溝相互を繋ぐ複数の放射状溝をそれぞれ形成し、その両
   側の内外環状溝及び放射状溝内にそれぞれ二次回路を構
   成する導電部材を設けて構成したことを特徴とする渦電
   流ブレーキ装置。
2. （２）放射状溝は制動円板の両側面に互いに位相をずら
   して設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の渦電流ブレーキ装置。
3. （３）溝と導電部材は断面幅が制動円板の表面側よりも
   その反対側が広くなっていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の渦電流ブレーキ装置。