JP3633291B2 - 渦電流減速装置 - Google Patents
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Description
【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渦電流減速装置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。そして、この渦電流減速装置も、最近では、磁極として永久磁石を使用し、制動時に通電を必要としないものが多くなってきている。
【0003】
この永久磁石式渦電流減速装置における制動OFFの状態について、図6を用いて説明する。
図6に示すように、ヨーク用の固定支持リング1aと回動支持リング1bの2つの磁石支持リングを有する構成の場合、支持体5に埋設状に取付けられた一つのポールピース2に対向する固定側と回動側の二つの永久磁石3a、3bの極性が互いに逆となる制動OFFの状態にあっては、一つのポールピース2とこれに対向する二つの永久磁石3a、3b間で、図6(a)に実線矢印で示すように、磁気回路が構成される。一方、ロータ4の円筒部4aの内周面には永久磁石3a、3bから発生する磁束が作用しないので、渦電流は流れず制動トルクは発生しない。
【0004】
この制動OFFの状態における磁束分布は、図6(c)に示したように、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た形状が、高さ方向中間部に拡幅部を設けた形状のポールピース2では、永久磁石3aの外側部分からポールピース2に入る磁束が、図6(c)に破線矢印Aで示すように、ロータ4の円筒部4aに漏れ出し、制動OFF状態にも拘らず制動力(引きずりトルク)が発生して走行抵抗が増加し、自動車の燃費悪化の原因となる。
【0005】
そこで、制動OFFの状態における問題を解決する手段として、現在は、図6(b)に示すH(ポールピース2の半径方向長さ)の寸法、すなわち、ポールピースの高さを大きくすることで対応している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポールピースの高さを大きくした場合には、装置の外径が大きくなるので、重量増加を招くことになる。加えて、ポールピースの高さを大きくした場合には、永久磁石とロータの間隔が大きくなり、制動時、永久磁石からポールピースを透過してロータへ到達する磁束が少なくなって制動トルクが低下してしまう。
【0007】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、制動OFF時におけるポールピースからロータへの漏洩磁束を防止すると共に、制動時における制動トルクを大きくすることができる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、本発明の渦電流減速装置では、ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成している。そして、このようにすることで、制動がOFF状態の際には、永久磁石からポールピースに出た磁束は、断面縮小部に沿って最短の磁路を通り、ロータへの磁束の漏れを可及的に抑制することができる。また、制動がON状態の際には、断面縮小部によって磁束密度が大きくなり、制動トルクが大きくなる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の渦電流減速装置は、複数の永久磁石を互いに極性を逆向きにして周設した固定支持リングと回動支持リングを並列に配置し、これらの永久磁石群の外周磁極面に、互いに磁気的に絶縁した状態で強磁性体製の複数のポールピースを対向配置した渦電流減速装置であって、前記ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成しているのである。なお、本発明において、ポールピースの幅方向とは、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た場合における幅方向を言う。
【0010】
本発明の渦電流減速装置は、ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成したので、制動がOFF状態の際に、永久磁石からポールピースに出た磁束は、断面縮小部に沿って最短の磁路を通ることになる。従って、ロータへの磁束の漏れを可及的に抑制することができる。また、制動がON状態の際には、永久磁石からポールピースを経てロータの円筒部に出る磁束は、断面縮小部によって磁束密度が大きくなり、制動トルクが大きくなる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の渦電流減速装置を図1〜図4に示す実施例に基づいて説明する。
図1は本発明の渦電流減速装置のポールピース部分の要部斜視図、図2は本発明の渦電流減速装置における、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た制動原理説明図で、(a)は制動OFF状態を示す図、(b)は制動ON状態を示す図、図3及び図4は本発明の他の実施例の渦電流減速装置の図2と同方向から見た図である。
【0012】
図1において、11は本発明の特徴を備えたポールピースであり、並列配置した固定支持リング1aと回動支持リング1bの外周に、互いに極性を逆向きにして配置した複数の永久磁石3a、3b群の、外周磁極面に対向状に配置されている。このポールピース11は、円周方向に例えば16個設置され、隣合うポールピース11は、非磁性の例えばアルミ合金鋳物12によって互いに磁気的に絶縁した状態となされている。
【0013】
本発明では、上記したポールピース11を、図3及び図4に示すように、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た場合における幅方向(図3及び図4における紙面左右方向)の両側の例えば対称位置に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部11aを形成した形状としている。
【0014】
渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た前記断面縮小部11aは、図3(a)(b)では三角形状に切欠くことによって形成したものを、また、図3(c)(d)では図3(a)(b)の切欠き部の頂角を円弧状にしたものを、また、図3(e)では、ポールピース11の高さ方向に、ロータ4の円筒部4a方向に向かって、2段の勾配をもって断面縮小部11aを形成したものを示している。
【0015】
また、図4(c)ではポールピース11を台形状とすることで、ロータ4の円筒部4a側を断面縮小部11aとしたものを、また、図4(a)(b)ではポールピース11を、台形の上部に矩形状の突出部を設けた形状とし、このうちの突出部を断面縮小部11aとなしたものを示している。しかしながら、この断面縮小部11aの形状は必ずしもこれらの形状に限るものではない。
【0016】
本発明では、ポールピース11を上記したような形状となすことによって、制動がOFF状態の際に、永久磁石3aからポールピース11に入った磁束aは、図2(a)に示すように、断面縮小部11aに沿って最短の磁路を通ることになる。従って、永久磁石3aの外側部分からポールピース11に入った磁束aが、ロータ4の円筒部4aに漏れ出すことを可及的に抑制することができる。
【0017】
また、制動がON状態の際には、永久磁石3a,3bからポールピース11を経てロータ4の円筒部4aに出る磁束は、図2(b)に示すように、断面縮小部11aによって磁束aの透過面積が小さくなって、磁束密度が大きくなる。従って、制動トルクが大きくなる。
【0018】
ちなみに、前述のポールピース11を使用した本発明の場合と、従来のポールピース2を使用した場合の、磁束分布を調査した結果を図5に示す。図5(a)は、高さの3/4の位置に形成した断面縮小部11aにおける、高さと、軸の縦断面方向から見た場合における永久磁石側の幅の比が、0.45:1の場合で、この場合の漏洩磁束は8.774×10− 4Wbであった。
【0019】
また、図5(b)は、図5(a)と同じ大きさの断面縮小部11aを、同じ位置に形成し、かつ、軸の縦断面方向から見た場合におけるロータ4の円筒部4a側の幅を、永久磁石側の幅の2/3の長さにした場合で、この場合の漏洩磁束は7.365×10−4Wbであった。
また、図5(c)は、3/4の高さで、ロータ4の円筒部4a側の幅を、永久磁石側の幅の1/2とした台形の上部に、1/4の高さの矩形状の突出部を設けた場合で、この場合の漏洩磁束は4.841×10−4Wbであった。
【0020】
また、図5(d)は、図5(c)において台形の高さを1/2、矩形状の突出部の高さを永久磁石側の幅の1/2とした場合で、この場合の漏洩磁束は4.704×10−4Wbであった。
また、図5(e)は、ポールピース11の形状を、ロータ4の円筒部4a側の幅を、永久磁石側の幅の1/2とした台形とした場合で、この場合の漏洩磁束は5.459×10−4Wbであった。
【0021】
一方、図5(f)に示した断面縮小部11aを形成せず、高さ方向中間部に拡幅部を設けた従来のポールピース2を使用した場合には、漏洩磁束は1.399×10− 3Wbであった。
なお、調査に使用したポールピース11,2は、いずれも、高さと幅の比は、0.2:1のものを使用した。
【0022】
上記した図5の結果では、ポールピース11を使用した本発明の場合は、ポールピース2を使用した従来の場合と比較して、漏洩磁束は、図5(a)では約62.7%に、また、図5(b)では約52.6%に、また、図5(c)では約34.6%に、図5(d)では約33.6%に、また、図5(e)では約39.0%に減少した。
【0023】
また、実機により、図5の(a)、(c)、(e)に示したポールピース11(本発明)と、図5(f)に示したポールピース2(従来)の制動トルク及び引きずりトルクを求め、本発明と従来の性能を比較した。
【0024】
図5(f)に示した従来のポールピース2の、制動トルク及び引きずりトルクを夫々1とした場合、図5(a)に示したポールピース11では制動トルクは1.014、引きずりトルクは0.513に、また、図5(c)に示したポールピース11では制動トルクは0.966、引きずりトルクは0.234に、また、図5(e)に示したポールピース11では制動トルクは0.965、引きずりトルクは0.253であった。
【0025】
この結果より、本発明では、従来と比較して、制動トルクは余り変化がないにも拘らず、引きずりトルクは大幅に低減していることが判る。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の渦電流減速装置は、ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部を形成したので、制動がOFF状態の際に、永久磁石からポールピースに出た磁束は、断面縮小部に沿って最短の磁路を通ることになる。従って、ロータへの磁束の漏れを可及的に抑制することができる。
【0027】
また、本発明の渦電流減速装置では、制動がON状態の際には、永久磁石からポールピースを経てロータの円筒部に出る磁束は、断面縮小部によって磁束密度が大きくなり、制動トルクが大きくなる。
これらの効果により、本発明の渦電流減速装置は、軽量でコンパクトで、かつ、制動がOFF状態の際には制動ロスが少なく、また、制動時には大きな制動力を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の渦電流減速装置のポールピース部分の要部斜視図である。
【図2】本発明の渦電流減速装置における、渦電流減速装置を取付ける軸の縦断面方向から見た制動原理説明図で、(a)は制動OFF状態を示す図、(b)は制動ON状態を示す図である。
【図3】(a)〜(e)は本発明の他の実施例の渦電流減速装置の図2と同方向から見た図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の他の実施例の渦電流減速装置の図2と同方向から見た図である。
【図5】本発明のポールピースの効果を説明する図であり、(a)〜(e)は本発明のポールピースを使用した場合、(f)は従来のポールピースを使用した場合である。
【図6】永久磁石式渦電流減速装置における制動OFF状態の制動原理説明図で、(a)は縦断面側面図、(b)は縦断面正面図、(c)は(a)の拡大図である。
【符号の説明】
1a 固定支持リング
1b 回動支持リング
3a 永久磁石
3b 永久磁石
4 ロータ
4a 円筒部
11 ポールピース
11a 断面縮小部
Claims (1)
- 複数の永久磁石を互いに極性を逆向きにして周設した固定支持リングと回動支持リングを並列に配置し、これらの永久磁石群の外周磁極面に、互いに磁気的に絶縁した状態で強磁性体製の複数のポールピースを対向配置した渦電流減速装置であって、
前記ポールピースの幅方向の両側に、円周方向の長さ部分全域に亘る断面縮小部が形成されていることを特徴とする渦電流減速装置。
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