CN100426638C - 涡电流式减速器 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供可确保制动能力并防止磁力泄漏的涡电流式减速器。在本发明的一个优选实施例中，涡电流式减速器(1)包括与制动转子(3)相对安置的并包含沿周向间隔布置的多个永磁体(16)的第一磁体环(18)，以及与所述第一磁体环(18)相对安置的并包含沿周向间隔布置的多个永磁体(10)的第二磁体环(7)，其中所述第二磁体环(7)的每个永磁体(10)的磁力设成大于用作在制动停止状态下形成磁回路的合作部分的所述第一磁体环(18)的一个或多个永磁体(16)的总磁力。结果，在所述制动停止期间泄漏到所述制动转子(3)的磁通量可几乎为零。

Description

涡电流式减速器

技术领域

本发明涉及主要适用于作为大型车辆的副制动器的涡电流式减速器。

背景技术

涡电流式减速器已经被用作大型车辆例如卡车的副制动器。

以下参看图15和图16将说明传统涡电流式减速器的实例。

该涡电流式减速器51包括安装在诸如车辆驱动轴等转动轴52上的鼓形制动转子53以及径向安置在所述制动转子53的内侧并安装在诸如传动箱等固定侧上的定子54(磁力源)。

所述定子54包括支承在所述固定侧上的中空壳体55以及安置在所述壳体55内侧的两个磁体环57、58。

所述第一磁体环57被固定成其不可相对于所述壳体55转动，并且所述第二磁体环58被安置成与所述第一磁体环57平行，并可转动地容纳在所述壳体55的内侧。所述第二磁体环58通过致动器56被转动。

所述第一和第二磁体环57、58分别具有由磁性材料制成的支承环59、60以及在所述支承环59、60上沿周向以指定间距安装的多个永磁体61、62。永磁体61、62在它们的径向两端具有磁极表面，并且它们被设置成磁极表面的指向在沿周向邻近的磁体之间各不相同。

由磁性材料(铁质材料等)制成的多个极片63沿周向方向以相同的间距被嵌入在所述壳体55的外周壁内。

在所述涡电流式减速器的减速制动停止(OFF)时，所述第二磁体环58通过致动器56被转动，并且所述第一磁体环57的每个永磁体61以及所述第二磁体环58的永磁体62被安置在使它们以不同的磁极相互面对的相位。结果，如图15所示，在所述第一和第二磁体环57、58以及极片63之间形成短路的磁回路W1。因此，没有磁力作用在所述制动转子53上，并且不产生涡电流。换句话说，不产生减速制动。

在另一方面，在所述减速制动启用(ON)时，所述第二磁体环58被转动，并且所述第一磁体环57的永磁体61以及所述第二磁体环58的永磁体62以相同的磁极相互面对。结果，如图16所示，来自所述第一和第二磁体环57、58的永磁体61、62的磁通量经过极片63到达所述制动转子53，并且在所述第一和第二磁体环57、58、极片63以及制动转子53之间形成磁回路W2。因此，在所述制动转子53内产生涡电流，并且通过该涡电流与来自永磁体61、62的磁通量的相互作用来实现所述转动轴52的减速制动。

例如，在日本专利公开文献No.H07-123697中说明了此种涡电流式减速器。

然而，在此种涡电流式减速器中，在期望增加制动能力时，必须增加所述永磁体61、62的磁力。然而，如果增加所述磁体61、62的磁力，则所产生的问题是在所述制动停止期间部分磁通量泄漏到所述制动转子53，形成漏磁回路并产生滑动制动。

因而，在改进涡电流式减速器的过程中将涉及到这样的任务，即在制动启用时确保制动能力并且在制动停止时还防止磁力泄漏。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题并提供可同时确保制动能力以及防止磁力泄漏的涡电流式减速器。

在本发明的一个实施方式中，涡电流式减速器包括：安装在转动轴上的制动转子；第一磁体环，其包括与所述制动转子相对安置的环形磁性构件和沿周向间隔地嵌入在所述磁性构件内的多个永磁体；在所述制动转子的相反侧与所述第一磁体环相对安置的第二磁体环，其包括沿周向间隔布置的多个永磁体；其中，所述第一磁体环位于所述第二磁体环和所述制动转子之间，所述第二磁体环的每个永磁体的磁力被设置成大于用作在制动停止期间形成磁回路的合作部分的所述第一磁体环的一个或多个永磁体的总磁力。

在该实施方式中，在制动停止期间，所述第一磁体环的每个永磁体的磁通量几乎完全被吸引到所述第二磁体环的每个永磁体侧。因而，磁通量没有泄漏到所述制动转子侧。结果，所述第一磁体环与所述第二磁体环的永磁体之间的磁力可增加并且可实现确保制动能力以及防止磁力泄漏的目的。

这里，所述第二磁体环的永磁体的磁极表面的面积被设置成大致等于在所述制动停止期间与所述第二磁体环的永磁体一起形成磁回路的所述第一磁体环的一个或多个永磁体的磁极表面的总面积，并且所述第二磁体环的永磁体的磁通量密度可被构造成大于所述第一磁体环的永磁体的磁通量密度。

可选地，所述第二磁体环的永磁体的磁通量密度可设成几乎等于所述第一磁体环的永磁体的磁通量密度，并且所述第二磁体环的永磁体的磁极表面的面积被设置成大于在所述制动停止期间与所述第二磁体环的永磁体一起形成磁回路的所述第一磁体环的一个或多个永磁体的磁极表面的总面积。

此外，在制动停止期间所述第一磁体环与所述第二磁体环之间相对的相位可基于以下因素而设定，即所述第二磁体环的永磁体与所述第一磁体环的永磁体之间的磁力、磁通量密度、或磁极表面积的差值或比率。

在本发明另一实施方式中，涡电流式减速器包括安装在转动轴上的制动转子，在所述制动转子的内侧与其相对安置的外磁体环，以及一从所述制动转子的内侧并与其相对安置的内磁体环，所述外磁体环包括多个永磁体，它们沿周向间隔布置从而沿周向相互面对的磁极具有相同的极性；所述内磁体环包括多个永磁体，它们沿周向间隔布置从而面对所述外磁体环的各磁极沿周向交互相反；其中，在制动启用状态下，通过使得所述外磁体环与所述内磁体环以指定相位彼此相面对，来实现在所述外和内磁体环与所述制动转子之间形成磁回路，并且在制动停止状态下，通过从所述制动启用状态转动所述外磁体环和/或内磁体环经过所述指定相位，来实现在所述外磁体环与所述内磁体环之间形成短路的磁回路；其中，所述内磁体环的永磁体的磁力被设置成大于作为所述制动停止期间与所述内磁体环的永磁体一起形成磁回路的合作部分的所述外磁体环的一个或多个永磁体的总磁力；并且，并且在所述制动停止状态下泄漏到所述制动转子的磁通量几乎为零。

这里，所述外磁体环可包括环形磁性构件以及沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件内的所述多个永磁体，并且由所述磁性构件产生的薄层部可形成在每个永磁体的径向外侧。

在又一个实施方式中，涡电流式减速器包括安装在转动轴上的制动转子、与所述制动转子相对安置的第一磁体环以及与所述第一磁体环相对安置的第二磁体环；所述第一磁体环包括沿周向间隔布置的多个永磁体，并且所述永磁体沿周向在其两侧的端部表面上具有磁极；所述第二磁体环包括沿周向间隔布置的多个永磁体，并且所述永磁体沿周向在其两侧的端部表面上具有磁极；其中，所述第一磁体环位于所述第二磁体环和所述制动转子之间，所述第一磁体环的磁体的磁力与所述第二磁体环的磁体的磁力之比设定在1：大约1.2至大约1.6的范围内。

这里，所述第一磁体环与所述第二磁体环的磁体的每单位表面积的磁力被设定成几乎彼此相同，并且所述第一磁体环的磁体的磁极表面的面积与所述第二磁体环的磁体的磁极表面的面积之比设定在1：大约1.2至大约1.6的范围内。

此外，所述第一磁体环和所述第二磁体环的磁体的轴向长度和周向长度分别设成彼此大致相等；并且所述第一磁体环的磁体的径向长度与所述第二磁体环的磁体的径向长度之比可设定在1：大约1.2至大约1.6的范围内。

在本发明的另一实施方式中，涡电流式减速器包括安装在转动轴上的制动转子、在所述制动转子的内侧与其相对安置的外磁体环以及在所述外磁体环的内侧与其相对安置的内磁体环；所述外磁体环包括多个永磁体，所述多个永磁体被沿周向间隔布置从而沿周向相互面对的磁极具有相同的磁性，所述磁体环包括多个永磁体，所述多个永磁体被沿周向间隔布置从而沿周向相互面对的磁极具有相同的磁性；其中，在制动启用状态下，通过使得所述外磁体环与所述内磁体环以指定相位彼此相面对，来实现在所述外和内磁体环与所述制动转子之间形成磁回路，并且在制动停止状态下，通过从所述制动启用状态转动所述外磁体环和/或内磁体环经过所述指定相位，来实现在所述外磁体环与所述内磁体环之间形成短路的磁回路，其中，所述外磁体环的磁体的磁力与所述内磁体环的磁体的磁力之比设定在1：大约1.2至大约1.6的范围内。

这里，所述外磁体环可包括环形磁性构件以及沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件内的所述多个永磁体，并且包括所述磁性构件的一薄层部可形成在每个永磁体的径向外侧。

在所述磁性构件内位于各永磁体之间的部分内可形成有径向向外突出的突起部。

附图说明

通过阅读和理解下面对于本发明详细的说明，本领域技术人员将很容易理解本发明的其他目的、特征和实施效果。

图1是侧向剖视图，其示出了根据本发明一实施例的涡电流式减速器的上半部分；

图2是局部前剖视图，其示出了如图1所示的涡电流式减速器在制动停止期间的状态；

图3是局部前剖视图，其示出了如图1所示的涡电流式减速器在制动启用期间的状态；

图4示出了在制动停止期间，所述内侧永磁体的磁力与所述外侧永磁体的总力之比与作用在所述制动转子上的磁通量的关系；

图5是局部前剖视图，其示出了在制动停止期间的磁力泄漏；

图6示出了所述内磁体环的转动相位与作用在所述制动转子上的磁通量的关系；

图7a是侧向剖视图，其示出了根据本发明的另一实施例的涡电流式减速器的上半部分；

图7b是如图7a所示的涡电流式减速器的局部的剖切俯视图；

图8是侧向剖视图，其示出了根据本发明的又一实施例的涡电流式减速器的上半部分；

图9是局部侧向剖视图，其示出了如图8所示的涡电流式减速器在制动停止期间的状态；

图10是局部侧向剖视图，其示出了其示出了如图8所示的涡电流式减速器在制动启用期间的状态；

图11示出了在制动停止期间，所述第一和第二磁体环的永磁体沿径向长度之比与磁性构件的最外周部的磁通量的关系；

图12示出了在制动启用期间，所述第一和第二磁体环的永磁体沿径向长度之比与磁性构件的最外周部的磁通量的关系；

图13示出了所述第一和第二磁体环的永磁体沿径向长度之比与通过用磁通量除以所述各永磁体的总径向长度所得到的值的关系；

图14是侧向剖视图，其示出了根据本发明的又一实施例的涡电流式减速器的上半部分；

图15是侧向剖视图，其示出了传统涡电流式减速器的上半部分；并且

图16是局部前剖视图，其示出了传统涡电流式减速器。

具体实施方式

以下将参照附图说明根据本发明的优选实施例。

图1是根据本发明的涡电流式减速器的上半部分的侧向剖视图。图2是局部前剖视图，其示出了在制动停止期间，该涡电流式减速器的状态。图3是局部前剖视图，其示出了在制动启用期间，该涡电流式减速器的状态。

如图1所示，涡电流式减速器1包括安装在诸如车辆驱动轴等转动轴2上的鼓形制动转子3以及径向安置在所述制动转子3的内侧上的并安装在诸如传动箱等固定侧上的定子4(磁力源)。通过将磁力从定子4供应至转子3来在所述转子3内产生涡电流从而引出所述转动轴2的减速制动，并且通过在所述定子4内侧屏蔽所述磁力来取消所述减速制动。

所述定子4具有支承在所述固定侧上的中空壳体5，并且外磁体环(第一磁体环)18以与所述制动转子3的内表面相对的方式安装在所述壳体5的外周壁上。如图2和3所示，所述外磁体环18具有安装在所述壳体5上的环状磁性构件17(例如电磁钢板的层合体，铁块料等)以及沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件17内的多个永磁体16。每个永磁体16沿周向在其两端部具有磁极表面，并且相邻的永磁体16被设置成以相同的磁极相互面对。磁性构件17产生的薄层部13形成在每个永磁体16的径向外侧上。

内磁体环(第二磁体环)7容纳在所述壳体5的内侧。在所述制动转子3的相反侧(径向内侧)，所述内磁体环7面对所述外磁体环18。所述内磁体环7被设置成可经由衬套6相对于所述壳体5转动，并且被设置在所述壳体5的侧部上的致动器8(例如，液压缸)转动。所述内磁体环7包括支承环9、磁性构件11以及多个永磁体10，所述支承环由非磁性本体(奥氏体不锈钢等)构成，所述磁性构件(例如电磁钢板的层合体，铁块料等)设置在所述支承环9的外周上，所述多个永磁体沿周向以恒定的间距嵌入在所述磁性构件11内。所述各永磁体10在其径向两端具有磁极表面，并且它们被设置成面对所述外磁体环18的各磁极在沿周向相邻的磁体10之间交替各不相同。内磁体环7的各永磁体10的周向长度基本上被设置成大致等于所述外磁体环18的各永磁体16之间的间距。在所述磁性构件11内，矩形口15形成在位于所述各永磁体10之间的部分内。

在所述涡电流式减速器的减速制动停止时，所述内磁体环7通过致动器8被转动，并且如图2所示，所述内磁体环7的每个永磁体10被安置在所述外磁体环18的各相应永磁体16之间，并且所述内磁体环7的各永磁体10与所述外磁体环18的各永磁体16被安置在以不同的磁极相互面对的相位。结果，在所述内磁体环7的永磁体10与磁性构件11之间以及在所述外磁体环18的永磁体16与磁性构件17之间形成短路的磁回路(short magnetic circuit)31。因此，没有磁力作用在所述制动转子3上并且不产生减速制动。此时，从所述外磁体环18的永磁体16流动到所述制动转子3的磁通量经过所述薄层部13形成短路(短回路)，并可以有效防止磁力泄漏到所述制动转子3。

在另一方面，在减速制动启用时，所述内磁体环7被转动，并且如图3所示，所述内磁体环7的每个永磁体10被安置在所述外磁体环18的各永磁体16之间，并且所述内磁体环7的永磁体10与所述外磁体环18的永磁体16被安置在以相同的磁极相互面对的相位。结果，在所述内和外磁体环7、18的永磁体10、16、磁性构件11、17以及制动转子3之间分别形成磁回路32、33。因此，在所述制动转子3内产生涡电流，并且通过该涡电流与来自永磁体10、16的磁通量相互作用来实现所述转动轴2的减速制动。此时，由于在所述内磁体环7的磁性构件11内已经形成口15，因此来自永磁体10的磁通量被防止经过所述磁性构件11而形成短路。

本发明人已经发现在此种涡电流式减速器中，如果所述内磁体环7的永磁体10的磁力被构造成大于所述外磁体环18的各永磁体16的总磁力，则在制动停止期间的磁泄漏可几乎为零，其中所述永磁体16和所述永磁体10在制动停止期间(如图2所示的状态)彼此相互形成磁回路。更具体地讲，在本实施例中，在制动停止期间，通过一个内侧永磁体10以及位于其两侧的两个永磁体16形成磁回路。因此，通过将所述永磁体10的磁力W2设置成其大于每个外侧永磁体16的磁力W1的两倍(W2＞2×W1)可消除磁力泄漏。

在永磁体10、16内产生不同的磁通量(每单位表面积的磁通)的方法、生产具有不同磁极表面的面积的永磁体10、16的方法、或者这些方法的合并可以被采用，以使得所述内侧永磁体10的磁力大于所述外侧永磁体16的磁力。

例如，在所述内磁体10的磁极表面(径向端面)的面积被设置成大致等于用作在制动停止期间形成磁回路的合作部分的两个外侧永磁体16的磁极表面的总面积，也就是，在每个内侧永磁体10的磁极表面的面积被构造成等于每个永磁体16的磁极表面的两倍面积时，如果内侧永磁体10的磁通量密度高于所述外侧永磁体16的磁通量密度，则所述内侧永磁体10的磁力可被制成大于用作形成磁回路的合作部分的两个外侧永磁体16的总磁力。

此外，在每个内侧永磁体10和每个外侧永磁体16的磁通量密度被设置成大致彼此相等时，如果所述内侧永磁体10的磁极表面的面积被制成大于在制动停止期间形成磁回路的两个永磁体16的磁极表面的总面积，则所述内侧永磁体10的磁力可构造成大于用作形成磁回路的合作部分的两个外侧永磁体16的总磁力。例如，在所述外侧永磁体16的轴向长度T1被设置成大致等于所述内侧永磁体10的轴向长度T2时，所述内侧永磁体10的周向长度L2(见图2)可大于所述外侧永磁体16的两倍径向长度L1(L2＞2×L1)。可选地，在所述内侧永磁体10的外周长度L2被制成大致等于所述外侧永磁体16的两倍径向长度L1时，所述内侧永磁体10的轴向长度T2可大于所述外侧永磁体16的轴向长度T1(T2＞T1)。

此外，即使在每个内侧永磁体10和每个外侧永磁体16的磁通量密度被设置成彼此几乎相等并且所述内侧永磁体10的磁极表面的面积被制成等于每个外侧永磁体16的磁极表面的两倍面积时，如果所述内侧永磁体10的径向长度被制成大于外侧永磁体16的周向长度，则所述内侧永磁体10的磁力可被制成大于所述外侧永磁体16的磁力。换句话说，所述内侧永磁体10的体积可被制成超过所述外侧永磁体16的两倍体积。

本发明人已经证实了通过改变所述内侧永磁体10的磁力与在所述制动停止期间用作形成磁回路的合作部分的所述外侧永磁体16的总磁力之比产生的磁力泄漏的情况。这些结果在图4中示出。这里，通过将所述内和外磁体环10、16的磁通量密度(导磁率)制成几乎彼此相同并且改变所述内侧永磁体10的磁极表面的面积和所述各外侧永磁体16的磁极表面的总面积之比来开展试验。这里，通过将所述内侧永磁体10的磁力与所述各外侧永磁体16的总磁力之比在1.1至1.7的范围内进行改变来开展试验。所述比值为1.0意味着所述内侧永磁体10的磁力等于每个所述外侧永磁体16的两倍磁力。

在图中，在横坐标中绘出的是所述内侧永磁体10的磁力与所述各外侧永磁体16的总磁力之比，并且在纵坐标绘出的是在制动停止状态下作用在制动转子3上的磁通量。

如图所示，在前述比值为1.1时，在制动停止期间作用在制动转子3上的磁通量在正侧(正区)以特定程度而产生，并且然后随着所述比值的增加而逐渐减小。在所述比值为大约1.4时，所述磁通量几乎为零，并且如果该比值超过1.4，则在负侧(负区)产生磁通量。

在所述比值显著小于1.4时，正磁通量作用在所述制动转子3上，这是因为从内侧永磁体10吸引外侧永磁体16的磁通量的力比较小并且，如图5的虚线W3所示，所述外侧永磁体16的部分磁通量泄漏到所述制动转子3并且形成漏磁回路。

此外，1.4的比值意味着，所述各外侧永磁体16的全部磁通量被吸引到所述各内侧永磁体10，并且实际上没有磁通量泄漏到所述制动转子3。因而，如果所述内侧永磁体10的磁力与所述各外侧永磁体16的总磁力之比被制成为大约1.4，则在制动停止期间的磁力泄漏可几乎被完全消除。

在所述比值显著超过1.4时，负磁通量作用在所述制动转子3上，这是因为所述内侧永磁体10的磁力太大，并且如图5的虚线W4所示，所述内侧永磁体10的部分磁通量泄漏到所述制动转子3并形成漏磁回路。换句话说，由于漏磁回路W4以由外侧永磁体16所产生的漏磁回路W3相反的方向而出现，因此所述磁通量设为负值。

结果，如果所述内侧永磁体10的磁力被构造成大于在制动停止状态下与所述内侧永磁体10一起形成磁回路的所述各外侧永磁体16的总磁力，则由所述各外侧永磁体16所致的磁力泄漏可被消除。然而，清楚的是，如果所述内侧永磁体10的磁力太大，则产生由所述内侧永磁体10所致的漏磁回路。

由于最佳的比值，其使得能够几乎使磁力泄漏为零，明显根据涡电流式减速器的结构以及所述内和外侧永磁体10、16的尺寸而改变，因此该比值优选根据所述涡电流式减速器的每个类型而正确设定。

此外，本发明人已经发现，通过使得所述内侧永磁体10的磁力大于在制动停止状态下与所述内侧永磁体10一起形成磁回路的所述各外侧永磁体16的总磁力，甚至可更加可靠地防止磁力泄漏，并且这也可通过设置在制动停止期间所述内磁体环7与所述外磁体环18之间的相对的相位，也就是所述内侧永磁体10与所述外侧永磁体16的相对的相位来实现。这些内容在以下说明。

图6示出了在所述内侧永磁体10的磁力与所述外侧永磁体16的总磁力之比大于1.5的情况下，在所述内磁体环7从制动启用状态被逐渐转动时分析作用在所述制动转子3上的磁通量所得到结果。

在图中，横坐标上绘制为所述内侧永磁体7的转动角度，且0°的角度与制动启用状态的相位相对应。换句话说，在该状态下，如图3所示，每个内侧永磁体10被精确安置在相应的外侧永磁体16的中间，并且所述各永磁体以相同的磁极相互面对。11°的角度代表所述内磁体环7转动经过所述内侧永磁体10的一个跨度的相位。换句话说，在该状态下，如图2所示，每个内侧永磁体10被精确安置在相应的外侧永磁体16的中间，并且所述永磁体以不同的磁极相互面对。

接下来如图6所示，随着所述内磁体环7从0°开始的转动，作用在所述制动转子3上的磁通量逐渐减小。此外，在所述内磁体环7被转动经过大约8.5°时，磁通量几乎为零。如果进一步转动所述磁体环7，则负磁通量(沿反向的磁通量)作用在所述制动转子3上。因而，在所述内侧永磁体10的磁力被构造为所述各外侧永磁体16的总磁力的1.5倍时，通过在制动停止期间转动所述内磁体环7经过稍微小于所述各永磁体10的一个跨度(大约8.5°对应一个11°的跨度)的相位可几乎完全消除所述磁力泄漏。

在如图4所示的上述试验中，在制动停止期间所述内磁体环7被转动经过所述各内侧永磁体10的一个跨度。因而，在所述内侧永磁体10的磁力为所述各外侧永磁体16的总磁力的大约1.4倍时，如果在制动停止期间所述内磁体环7的转动相位被构造成等于所述各内侧永磁体10的一个跨度，则可几乎完全消除磁力泄漏。

因而，所述磁力泄漏可被最小化的所述内磁体环7的转动角度依靠于所述内侧永磁体10的磁力与所述各外侧永磁体16的总磁力的差(或比值)而变化。因而，基于所述内侧永磁体10与所述外侧永磁体16之间的磁力、磁通量密度或磁极表面面积的差值(比率)，设置在制动停止状态下所述外磁体环18与内磁体环7之间相对的相位，可更加可靠地防止磁力泄漏。基于各种不同的试验，本发明人已经确认，由于所述内侧永磁体10的磁力变得大于所述各外侧永磁体16的总磁力，因此在制动停止期间所述内磁体环7的转动相位可减小。

上述结果说明，通过设置在制动停止期间所述内磁体环7的相位对应于所述内侧永磁体10的磁力与所述各外侧永磁体16的总磁力之比，在制动停止期间的制动能力可被确保，并且在制动停止期间的磁力泄漏可被防止。

其原因如下所述。首先，因为作用在所述制动转子3上的磁通量可增加，因此通过增加所述内侧永磁体10的磁力可获得制动停止期间的制动能力的改进。然而，如下根据图4，在所述内磁体环7的转动相位等于所述各内侧永磁体10的1个跨度时，如果所述内侧永磁体10的磁力变得太大(在此，如果其被构造成超过所述外侧永磁体16的总磁力的1.4倍)，则在制动停止期间发生由所述内侧永磁体10所致的磁力泄漏。因此，通过减小所述内侧永磁体的转动相位小于1个跨度来避免该磁力泄漏。换句话说，通过增加所述内侧永磁体10的磁力来获得制动能力的改进，而通过基于所述内侧永磁体10与所述外侧永磁体16之间的磁力的差值(或比率)来设定所述内磁体环7的转动相位，所述磁力泄漏可为零。

此外，上述实施例仅仅是一个实例，并且其的各种不同的改型是可以的。

例如，在上述实施例中，关于所述内磁体环7被转动的结构进行了说明，但本发明也可采用所述内磁体环7固定而所述外磁体环18被转动的结构。

此外，如图7a和7b所示，本发明也可采用装备有盘形制动转子40类型的涡电流式减速器。在该结构中，壳体41安装在从该侧部分与所述制动转子40相对的固定侧上，并且第一磁体环42(等同于如图1所示的外磁体环18)安装在所述壳体41上。第二磁体环43(等同于如图1所示的内磁体环7)被可转动地设置在所述壳体41内侧，并且该第二磁体环43从所述制动转子40的相反侧面对所述第一磁体环42。所述第一磁体环42包括沿周向以指定间隔而安置的多个永磁体44，并且它们被设定成沿周向相互面对的磁极具有相同的极性。所述第二磁体环43包括沿周向以指定间距而安置的多个永磁体45，并且它们被设定成面对所述第一磁体环42的各磁极沿周向而交互相反。

在此种涡电流式减速器中，同样，通过在该设定比值情况下构造成所述第二磁体环43的每个永磁体45的磁力大于在制动停止状态下与其一起形成磁回路的所述第一磁体环42的各磁体44的总磁力，并且通过合理地设定在制动停止期间所述第一磁体环42与所述第二磁体环43之间相对的相位对应于该比值，能可靠地防止磁力泄漏。

以下将参看图8至图10说明本发明的另一实施例。图8是该实施例的涡电流式减速器的上半部分的侧向剖视图。图9是局部前剖视图，其示出了如图8所示的涡电流式减速器在制动停止期间的状态。图10是局部前剖视图，其示出了如图8所示的涡电流式减速器在制动启用期间的状态。

如图8所示，该涡电流式减速器1包括安装在诸如车辆驱动轴等转动轴2上的鼓形制动转子3以及径向安置在所述制动转子3的内侧上的并安装在诸如传动箱等固定侧上的定子4(磁力源)。通过将磁力从定子4供应至转子3来在所述转子3内产生涡电流从而引出所述转动轴2的减速制动，并且通过在所述定子4内侧屏蔽所述磁力来取消所述减速制动。

所述定子4包括支承在所述固定侧上的中空壳体5，并且外磁体环(第一磁体环)18以与所述制动转子3的内表面相对的方式被安装在所述壳体5的外周壁上。如图9和图10所示，所述外磁体环18包括安装在所述壳体5上的磁性构件17(例如电磁钢板的层合体，铁块料等)以及沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件17内的多个永磁体16。每个永磁体16沿周向在其两端部具有磁极并且相邻的永磁体16被设定成以相同的磁极相互面对。构成磁性构件17的薄层部13被形成在每个永磁体16的径向外侧上。径向向外突出的突起部14被形成在位于各永磁体16之间的磁性构件17内。

与所述外磁体环18同样的内磁体环(第二磁体环)7经由衬套6被可转动地容纳在所述壳体5内。该内磁体环7被设置成从与所述制动转子3相反的那侧(径向内侧)面对所述外磁体环18，并且该内磁体环通过设置在所述壳体5的侧部上的致动器8(例如，液压缸)而被转动。所述内磁体环7包括支承环9、磁性构件11以及多个永磁体10，所述支承环由非磁性本体(奥氏体不锈钢等)构成，所述磁性构件(例如电磁钢板的层合体，铁块料等)设置在所述支承环9的外周上，所述多个永磁体沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件11内。各永磁体10沿周向在其两端部具有磁极，并且它们被设置成相邻的永磁体10以相同的磁极相互面对。构成磁性构件11的薄层部12被形成在每个永磁体10的径向外侧上。所述内与外磁体环7、18的各永磁体10、16的相应跨度被设定成彼此大致相同。

在所述涡电流式减速器的减速制动停止时，所述内磁体环7通过致动器8被转动，并且如图9所示，所述内磁体环7的每个永磁体10与所述外磁体环8的每个永磁体16通过相互不同的磁极相互面对。结果，在所述内磁体环7的各永磁体10与所述磁性构件11之间以及在所述外磁体环18的各永磁体16与所述磁性构件11之间形成短路的磁回路31。因而，没有磁力作用在所述制动转子3上并且不产生减速制动。此时，从所述外磁体环18的各永磁体16流动到所述制动转子3的磁通量经过所述薄层部13而形成短路。并且有效防止磁力泄漏到所述制动转子3。

在另一方面，在所述减速制动启用时，所述内磁体环7被转动，并且如图10所示，所述内磁体环7的永磁体10与所述外磁体环18的永磁体16被弄成以相同的磁极相互面对。结果，在所述内和外磁体环7、18的永磁体10、16、磁性构件11、17以及制动转子3之间分别形成磁回路32、33。因而，在所述制动转子3内产生涡电流，并且通过该涡电流与来自永磁体10、16的磁通量的相互作用来实现所述转动轴2的减速制动。此时，由于在安置于各永磁体16之间的磁性构件17的部分之内形成径向向外突出的突起部14，因此在所述磁性构件17与所述制动转子3之间的空气间隙很小并且可获得高制动力。

本发明人已经发现在此种涡电流式减速器内，通过正确设定所述内磁体环7的永磁体10与所述外磁体环18的永磁体16的磁力之比，可确保制动能力并且还可有效防止磁力泄漏。更具体地讲，通过以指定比值构造使得所述内磁体环7的永磁体10的磁力大于所述外磁体环18的永磁体16的磁力，可有效确保制动能力并与此同时可有效防止磁力泄漏。

本发明人还进行了各种不同的试验，即通过改变所述外磁体环18的永磁体16的磁力与所述内磁体环7的永磁体10的磁力之比来找出该比值的最佳值。这里，通过将所述永磁体10、16的轴向长度(如图8所示沿从左至右方向的长度)以及周向长度(如图9和图10所示沿从左至右方向的长度)设定成它们彼此几乎相等并且改变所述永磁体10、16的径向长度L1、L2(见图9)来开展这些试验。因而，通过改变所述永磁体10、16的径向长度L1、L2可改变所述永磁体10、16的磁极表面的面积。由于被使用的永磁体10、16具有大致相同的每表面积的磁通量，因此所述永磁体10、16的磁力大致等比例于所述磁极表面的面积。

试验结果如图11至图13所示。

图11示出了关于在制动停止期间所述磁性构件17的最外周部分B(见图9)的磁通量密度的分析结果，并用来判断在制动停止期间磁力泄漏。图12示出了关于在制动启用期间所述磁性构件17的最外周部分B的磁通量密度的分析结果，并用来判断制动能力。图13示出了将在制动启用期间所述磁性构件17的最外周部分B的磁通量密度除以所述永磁体10、16的总径向长度(L1+L2)所得到的值，并用来判断制动效率。

三种类型的所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1：5、10以及15mm被用作为试验条件并且，所述内磁体环7的永磁体10的径向长度L2与所述径向长度L1之比(L2/L1)是在0.8至2.2的范围内变化。在图11至图13中，由方形点所绘的线是在所述永磁体16的径向长度L1为5mm情况下得到的结果，菱形点所绘的线是在所述长度为10mm情况下得到的结果，并且三角形点所绘的线是在所述长度为15mm情况下得到的结果。

首先，如图11所示，在所述内磁体环7的永磁体10的径向长度L2与所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1之比(L2/L1)被选定为大约1.4时，泄漏磁通量几乎为零，并且在该比值或更高或更低时，该泄漏磁通量逐渐增加。换句话说，如果所述永磁体10与所述永磁体16的磁力之比被设定为接近1.4，更具体地讲，在从大约1.2至大约1.6的范围内，则磁通量泄漏可被几乎或完全消除。如果该比值太小，则磁通量泄漏显著增加，这是因为吸引所述外磁体环18的永磁体16的磁通量的所述内磁体环7的永磁体10的力减小并且所述永磁体16的部分磁通量泄漏到所述制动转子3。在另一方面，如果该比值太大，则泄漏磁通量显著增加，这是因为所述内磁体环7的永磁体10的磁力变大并且其的部分磁通量泄漏到所述制动转子3。上述1.2至1.6的范围可以说成是这样的范围，即在该范围内，所述外磁体环18的各永磁体16的几乎所有的磁通量被吸引到所述内磁体环7的永磁体10并且所述内磁体环7的永磁体10的磁通量流动到所述制动转子3。

此外，如图11所示的曲线证实，所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1越小，则低漏磁通量的区域就越大。

此外，如图12所示，清楚的是，在制动启用期间的制动力随着所述内磁体环7的永磁体10的径向长度L2与所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1之比的增加(即，随着所述永磁体10的径向长度L2的增加)而增加。此外，清楚的是，所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1越大，则制动力就越大。换句话说，这些结果也证实，所述永磁体10、16的磁力越大，则所述制动力就越大。

此外，如图13所示，清楚的是，磁体的每单位长度的磁通量(制动效率)是大致恒定的并且在所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1为10mm时不依靠前述比值(L2/L1)，所述磁体的每单位长度的磁通量在所述永磁体16的径向长度L1为5mm时随着该比值的增加而增加，并且所述磁体的每单位长度的磁通量在所述永磁体16的径向长度为15mm时随该比值的增加而降低。换句话说，在所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1为15mm时，与所述内侧永磁体7的永磁体10相比，在所述外磁体环18的永磁体16的作用下产生更多的制动扭矩，并且在所述外磁体环18的永磁体16的径向长度L1为5mm时，与所述外侧永磁体18的永磁体16相比，在所述内磁体环7的永磁体10的作用下产生更多的制动扭矩。

上述结果证实，如果所述内磁体环7的永磁体10的磁力与所述外磁体环18的永磁体16的磁力之比被设定在1：大约1.2至大约1.6的范围内，则可确保制动力等于或高于传统***，而同时几乎完全或完全防止磁力泄漏。

此外，在实际设计所述涡电流式减速器时，可根据优先防止磁力泄漏和确保制动力的思想来设定前述比值。换句话说，如果防止磁力泄漏更加重要，则该比值可设定接近1.4，并且如果制动力更加重要，则该比值可尽可能设定成接近1.6。无论如何如果所述比值是在大约1.2至大约1.6的范围内，则在相对高的级别上可确保磁力泄漏的防止与所保证的制动力这二者。

可以考虑对上述实施例进行各种不同的修改。

例如，在上述实施例中，说明了设定所述外和内磁体环18、7的永磁体16、10的径向长度L1、L2之比的情况，但是本发明不限于该特征。换句话说，由于所述永磁体10与所述永磁体16的磁力之比可被设定在上述范围内，因此轴向的厚度之比可被设定在该范围内或者各磁体的强度(每单位表面积的磁力)之比可被设定在该范围内。

此外，在上述实施例中，说明了所述内磁体环7被转动的结构，但是本发明也可采用所述内磁体环7被固定而所述外磁体环18被转动的结构。

此外，如图14所示，本发明还可采用装备有盘形制动转子40类型的涡电流式减速器。在该结构中，壳体41安装在固定侧并从侧部与所述制动转子40相对，并且第一磁体环42(等同于如图8所示的外磁体环18)安装在所述壳体41上。此外，第二磁体环43(等同于如图8所示的内磁体环7)可转动地设置在所述壳体41内侧从而从所述制动转子40的相反侧面对所述第一磁体环42。类似于如图8所示的外和内磁体环18、7，所述第一和第二磁体环42、43包括沿周向以指定间距而安置的多个永磁体44、45，并且它们被设置成沿周向相互面对的磁极具有相同的极性。

在此种涡电流式减速器中，同样，通过将所述第二磁体环43的永磁体45的磁力与所述第一磁体环42的永磁体44的磁力之比设定在1：大约1.2至大约1.6的范围内，可获得与上述实施例的同样效果。

本申请要求日本专利申请No.2003-140347和2003-140348(二者均于2003年5月19日提交)的优先权，并且这些申请的内容结合在此作为本说明书的参考。

Claims (12)

1. 一种涡电流式减速器，包括：

安装在转动轴上的制动转子；

第一磁体环，其包括与所述制动转子相对安置的环形磁性构件和沿周向间隔地嵌入在所述磁性构件内的多个永磁体；

在所述制动转子的相反侧与所述第一磁体环相对安置的第二磁体环，其包括沿周向间隔布置的多个永磁体；其中

所述第一磁体环位于所述第二磁体环和所述制动转子之间；

所述第二磁体环的每个永磁体的磁力被设置成大于用作在制动停止期间形成磁回路的合作部分的所述第一磁体环的一个或多个永磁体的总磁力。

2. 根据权利要求1所述的涡电流式减速器，其特征在于：

所述第二磁体环的永磁体的磁极表面的面积被设置成等于在所述制动停止期间与所述第二磁体环的永磁体一起形成磁回路的所述第一磁体环的一个或多个永磁体的磁极表面的总面积；并且

所述第二磁体环的永磁体的磁通量密度被构造成大于所述第一磁体环的永磁体的磁通量密度。

3. 根据权利要求1所述的涡电流式减速器，其特征在于：

所述第二磁体环的永磁体与所述第一磁体环的永磁体的磁通量密度被设置成彼此相等；并且

所述第二磁体环的永磁体的磁极表面的面积被设置成大于在所述制动停止期间与所述第二磁体环的永磁体一起形成磁回路的所述第一磁体环的一个或多个永磁体的磁极表面的总面积。

4. 根据权利要求1至3任一所述的涡电流式减速器，其特征在于，基于所述第一磁体环的永磁体与所述第二磁体环的永磁体之间的磁力、磁通量密度或磁极表面积的差值或比率来设定在所述制动停止期间所述第一磁体环与所述第二磁体环之间相对的相位。

5. 一种涡电流式减速器，包括：

安装在转动轴上的制动转子；

在所述制动转子的内侧与其相对安置的外磁体环，所述外磁体环包括多个永磁体，它们沿周向间隔布置，从而沿周向相互面对的磁极具有相同的极性；

在所述外磁体环的内侧与其相对安置的内磁体环，所述内磁体环包括多个永磁体，它们沿周向间隔布置，从而面对所述外磁体环的各磁极沿周向交互相反；其中，在制动启用状态下，通过使得所述外磁体环与所述内磁体环以指定相位彼此相面对，来实现在所述外和内磁体环与所述制动转子之间形成磁回路，并且在制动停止状态下，通过从所述制动启用状态转动所述外磁体环和/或内磁体环经过所述指定相位，来实现在所述外磁体环与所述内磁体环之间形成短路的磁回路；其中

所述内磁体环的永磁体的磁力被设置成大于作为所述制动停止期间与所述内磁体环的永磁体一起形成磁回路的合作部分的所述外磁体环的一个或多个永磁体的总磁力；并且

在所述制动停止状态下泄漏到所述制动转子的磁通量为零。

6. 根据权利要求5所述的涡电流式减速器，其特征在于：

所述外磁体环包括环形磁性构件，所述多个永磁体沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件内；并且

由所述磁性构件产生的薄层部形成在每个永磁体的径向外侧。

7. 一种涡电流式减速器，包括：

安装在转动轴上的制动转子；

与所述制动转子相对安置的第一磁体环，所述第一磁体环包括沿周向间隔布置的多个永磁体，并且所述永磁体沿周向在其两侧的端部表面上具有磁极；

与所述第一磁体环相对安置的第二磁体环，所述第二磁体环包括沿周向间隔布置的多个永磁体，并且所述永磁体沿周向在其两侧的端部表面上具有磁极；其中

所述第一磁体环位于所述第二磁体环和所述制动转子之间；

所述第一磁体环的磁体的磁力与所述第二磁体环的磁体的磁力之比设定在1∶大约1.2至大约1.6的范围内。

8. 根据权利要求7所述的涡电流式减速器，其特征在于：

所述第一磁体环与所述第二磁体环的磁体的每单位表面积的磁力被设定成彼此相同；并且

所述第一磁体环的磁体的磁极表面的面积与所述第二磁体环的磁体的磁极表面的面积之比设定在1∶大约1.2至大约1.6的范围内。

9. 根据权利要求7或8所述的涡电流式减速器，其特征在于：

所述第一磁体环和所述第二磁体环的磁体的轴向长度和周向长度分别设成彼此相等；并且

所述第一磁体环的磁体的径向长度与所述第二磁体环的磁体的径向长度之比设定在1∶大约1.2至大约1.6的范围内。

10. 一种涡电流式减速器，包括：

安装在转动轴上的制动转子；

在所述制动转子的内侧与其相对安置的外磁体环，所述外磁体环包括多个永磁体，所述多个永磁体被沿周向间隔布置从而沿周向相互面对的磁极具有相同的磁性；

在所述外磁体环的内侧与其相对安置的内磁体环，所述内磁体环包括多个永磁体，所述多个永磁体被沿周向间隔布置从而沿周向相互面对的磁极具有相同的磁性；其中，在制动启用状态下，通过使得所述外磁体环与所述内磁体环以指定相位彼此相面对，来实现在所述外和内磁体环与所述制动转子之间形成磁回路，并且在制动停止状态下，通过从所述制动启用状态转动所述外磁体环和/或内磁体环经过所述指定相位，来实现在所述外磁体环与所述内磁体环之间形成短路的磁回路；其中

所述外磁体环的磁体的磁力与所述内磁体环的磁体的磁力之比设定在1∶大约1.2至大约1.6的范围内。

11. 根据权利要求10所述的涡电流式减速器，其特征在于：

所述外磁体环包括环形磁性构件，所述多个永磁体沿周向以恒定间距嵌入在所述磁性构件内；并且

由所述磁性构件产生的薄层部形成在每个永磁体的径向外侧。

12. 根据权利要求11所述的涡电流式减速器，其特征在于：

在安置在所述各永磁体之间的所述磁性构件的部分内形成有径向向外突出的突起部。

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