JP3885606B2 - 永久磁石式渦電流減速装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石式渦電流減速装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大型車両の摩擦ブレーキを補助する渦電流減速装置は、磁石支持筒の周面に設けられた磁石(永久磁石)群を回動させながら、非制動(制動オフ)と制動(制動オン)との切り換えを行うものであり、ドラム型のものとディスク型のものが挙げられる。渦電流減速装置として、2列の磁石支持筒を有する制動ドラム型及び制動円板型(特願平2−112026号及び特願平2−201817号参照)のものと、1列の磁石支持筒を有する制動ドラム型及び制動円板型(特開平1−298948号公報及び特許登録公報2701390号参照)のものがある。
【0003】
これらの渦電流減速装置の内、2列の磁石支持筒を有するドラム型の渦電流減速装置は、図1に示すように、回転軸1に結合した制動ドラム7と、その制動ドラム7の内部に設けられ、断面長方形の内空部を有する不動の案内筒10と、その案内筒10の内空部に軸方向2列に設けた磁石支持筒14a,14bと、各磁石支持筒14a,14bの外周面に、周方向等間隔に、かつ、極性が周方向交互に異なるように固定して設けた多数個の永久磁石24a,24bと、案内筒10の外周面の、各永久磁石24a,24bと対向する位置に設けた強磁性体(ポールピース)21とを有している。一方の磁石支持筒14bは固定で、他方の磁石支持筒14aが可動となっている。
【0004】
ここで、あるポールピース21に対向する各磁石支持筒14a,14bの永久磁石24a,24bの組み合わせが異極同士の場合、即ち、図1に示した状態の場合、磁束は、ポールピース21内を迂回して制動ドラム7には殆ど入らず、短絡的磁気回路を形成するため、制動力がオフ状態となる。制動ドラム7が回転方向y1で回転している時に、エアシリンダなどのアクチュエータを用いて、図19に示すように、可動側の磁石支持筒14aを永久磁石24aの配列ピッチ分だけ回動させることにより、あるポールピース21に対向する各磁石支持筒14a,14bの永久磁石24a,24bの組み合わせが同極同士となり、磁束はポールピース21を経て制動ドラム7へと達する。回転する制動ドラム7がこの磁界を横切る時、渦電流に基づく制動力(制動トルク)Tが生じ、制動力がオン状態となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制動オフ状態から制動オン状態へと切り換える際、図20に示すように、制動ドラム7に発生する渦電流からの反抗磁界Hにより、各永久磁石24aの磁束Jが、永久磁石回転方向y2の後方側のポールピースに流れ、各永久磁石24aと永久磁石回転方向y2の後方側の各ポールピース21との間に大きな吸引力が生じる。また、各永久磁石24aと永久磁石回転方向y2の前方側の各ポールピース21との間には、反抗磁界Hにより反発する力が働く。このため、制動オフ状態から制動オン状態へと切り換える際、反抗磁界Hにより、磁石支持筒14aを回動させるために強力な力を必要とする。よって、アクチュエータとしてエアシリンダを用いる場合、強力なエアシリンダ、即ちサイズの大きなエアシリンダが必要となり、トランスミッションの後部やその他の場所に搭載するのが困難となると共に、エア消費量が多いという問題があった。
【0006】
ここで、制動オフ状態から制動オン状態へと切り換える際の磁石支持筒を回動させるのに要する力を小さくするための最も簡単な方法は、各ポールピースの周方向間隔を小さくするという方法が挙げられるが、この場合、制動オン時に、磁束がポールピース間で流れ易くなるため、制動力が低下するという問題があった。
【0007】
一方、前述した1列の磁石支持筒を有する制動ドラム型及び制動円板型の渦電流減速装置においては、制動オフ時に各強磁性体間から磁束漏れが生じ、引きずりトルクが発生し、燃費の悪化を招くという問題があった。また、この渦電流減速装置においても、磁石支持筒を回動させるのに強力な力を必要とするという問題があった。
【0008】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、制動オン時に、小さな回動力で磁石支持筒又は磁石支持環を回動できる永久磁石式渦電流減速装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく第3の実施の形態に係る永久磁石式渦電流減速装置は、回転軸に結合した制動ドラムと、その制動ドラムの内部に設けられ、断面長方形の内空部を有する不動の案内筒と、その案内筒の内空部に設けた磁石支持筒と、磁石支持筒の外周面に、周方向等間隔に、かつ、極性が周方向交互に異なるように固定して設けた多数個の永久磁石と、案内筒の外周面の、各永久磁石と対向する位置に設けた強磁性体とを有する渦電流減速装置において、上記各強磁性体の少なくとも一方の周方向端面で、かつ、径方向内周部側を含むように、径方向の一部を周方向に突出させて磁束迂回部を形成し、各強磁性体の磁束迂回部を含めた内周部側の周方向長さを上記各永久磁石の周方向最大長さよりも長く形成したものである。
【0014】
また、第4の実施の形態に係る永久磁石式渦電流減速装置は、回転軸に結合した制動円板と、その制動円板に対向して設けられ、断面長方形の内空部を有する不動の案内筒と、その案内筒の内空部に設けた磁石支持環と、磁石支持環の制動円板側端面に、周方向等間隔に、かつ、極性が周方向交互に異なるように固定して設けた多数個の永久磁石と、案内筒の制動円板側端面の、各永久磁石と対向する位置に設けた強磁性体とを有する渦電流減速装置において、上記各強磁性体の少なくとも一方の周方向端面で、かつ、軸方向永久磁石側を含むように、軸方向の一部を周方向に突出させて磁束迂回部を形成し、各強磁性体の磁束迂回部を含めた軸方向永久磁石側の周方向長さを上記各永久磁石の周方向最大長さよりも長く形成したものである。
【0015】
以上の構成によれば、制動オン時に、小さな回動力で磁石支持筒又は磁石支持環を回動できる永久磁石式渦電流減速装置が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【0017】
(第1の実施の形態[参考例1])
第1の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図を図1に、図1における渦電流減速装置の制動オフ時の部分正面断面図を図2に、図1における渦電流減速装置の制動オン時の部分正面断面図を図3に示す。
【0018】
図1〜図3に示すように、第1の実施の形態に係る渦電流減速装置は、例えば車両用変速機の出力回転軸1に結合される導体からなる制動ドラム7と、制動ドラム7の内部に配設されるアルミニウムなどの非磁性体からなる案内筒10と、案内筒10の断面長方形の内空部に収容した可動及び不動の磁石支持筒14a,14bとを備えている。
【0019】
制動ドラム7はボス5のフランジ部5aを、駐車ブレーキの制動ドラム3の端壁部と一緒に、回転軸1にスプライン嵌合固定した取付フランジ2に重ね合され、かつ複数のボルト4とナットにより締結される。ボス5から放射状に延びる多数の支持腕(スポーク)6に、放熱フィン8を備えた制動ドラム7の基端が結合される。ここで、制動ドラム7の両端面(図1中では左側端面のみ)及び内周面におけるポールピース21(後述)と対向しない部分に、銅などの良伝導体からなる環状板9a〜9cを設けてもよい。これによって、制動ドラム7の内部を流れる渦電流が整流され、制動トルクを増大させることができる。
【0020】
断面長方形の内空部を有する案内筒10は、非磁性体(又は強磁性体)で構成され、例えば断面L字形の筒体状を呈しており、径方向のフランジ部10aと軸方向の内側案内筒10bとを有している。案内筒10は適当な手段により、例えば変速機の歯車箱(図示せず)に固定される。また、内側案内筒10bの端部10cには、非磁性体からなる環状の端壁板11が複数のボルトなどにより結合される。案内筒10は、非磁性材(例えば、アルミやステンレス鋼など)で鋳造する際に、後述するポールピース21を、案内筒10の外周面(図1〜図3中では上面)に鋳包むといった方法等で形成される。
【0021】
ポールピース21は、案内筒10の外周面に、周方向等間隔に設けられる矩形体であり、本体部21aの周方向両端面(図2、図3中では左右面)の内周部側(図2、図3中では下側)が周方向に突出し、磁束迂回部21b,21cを形成している。
【0022】
ポールピース21を構成する強磁性材としては、電気抵抗の少ない低炭素鋼材や、コスト低減を図ることが可能な鋳鋼材が挙げられる。また、ポールピース21は、図8に示すように、所望の形状に形成した加工用薄鋼板(薄板材;例えば、電磁鋼板、一般用リムド鋼板(SPCC)等)81を積層プレスして形成してもよい。この場合、ポールピース21における軸方向断面が同一となるように加工用薄鋼板81が積層される。電磁鋼板でポールピース21を形成した場合、各鋼板間のシール性を確保すべく、各鋼板間及び/又はポールピース21の外周部に耐熱性のシール剤や含浸剤を含浸させるのが好ましい。
【0023】
案内筒10の内空部には、磁性体からなる可動及び不動の磁石支持筒14a,14bが収容される。可動の磁石支持筒14aは軸受12により内側案内筒10bに対して正逆回動可能に支持され、固定の磁石支持筒14bは内側案内筒10bに固定して設けられる。磁石支持筒14aから軸方向へ延びる腕16は、案内筒10の端壁に設けた円弧状のスリット18aを経て、アクチュエータ20のロッドに連結される。磁石支持筒14a,14bの外周面の、ポールピース21と対向する位置には、磁石24a,24bが、ポールピース21に対向する極性が周方向交互に異なるように設けられる。各磁石24a,24bの周方向の両端部には段部24c,24dが形成され、断面T字形の保持金具28を、隣接する各磁石24a,24bの間に挟むと共に段部24c,24dに着座させ、ボルト29により、各磁石24a,24bは磁石支持筒14a,14bに締結・固定される。
【0024】
可動の磁石支持筒14aを正逆回動するためのアクチュエータ20は、フランジ部10aと一体に形成したシリンダ(図示せず)にピストン(図示せず)を嵌挿して2つの端室を区画形成し、ピストンに結合したピストンロッドが一方の端室から外部へ突出される。磁石支持筒14aからフランジ部10aのスリット18aを経て外部に突出する腕16がロッド34に連結され、このロッド34とピストンロッドとが所定の屈曲角を超えないようにピンにより連結される。
【0025】
次に、第1の実施の形態の作用を説明する。
【0026】
本実施の形態の渦電流減速装置において、制動オフ時は、図1に示すように、ある共通のポールピース21に対向する磁石支持筒14a,14bにおける磁石24a,24bの極性は異極同士となっている。よって、各磁石24a,24bからの磁界は、各ポールピース21と磁石支持筒14a,14bとの間で短絡的磁気回路wが生じ、各磁石24a,24bからの磁界は制動ドラム7に磁界を殆ど及ぼさない。
【0027】
一方、制動オン時は、先ず、可動の磁石支持筒14aを、制動ドラム7の回転方向y1とは反対の方向y2に回動させる。この回動中、図2に示すように、制動ドラム7に発生する渦電流からの反抗磁界Hが、ポールピース21から磁石24a(外周面側がN極の磁石)に作用する。この時、要部Aにおいて、反抗磁界Hに基づく磁束の一部が、隣接する各ポールピース21の対向する磁界迂回部21b,21c間を通って流れる(迂回する)。これによって、従来例の部分で前述した反抗磁界Hに起因する磁石24aに対する吸引力や反発力が低減する。
【0028】
その後、さらに磁石支持筒14aを回動させ、図3に示すように、ある共通のポールピース21に対向する磁石支持筒14a,14bにおける磁石24a,24bの極性が同極同士となる。これによって、各磁石24a,24bからの磁界は、ポールピース21を経て制動ドラム7に磁界を及ぼし、回転する制動ドラム7が磁界を横切る時、制動ドラム7に渦電流が流れ、制動ドラム7に制動トルクTが発生する。この時、制動ドラム7と磁石支持筒14a,14bとの間で磁気回路zが生じる。
【0029】
つまり、各ポールピース21間の、径方向の全体の間隔を詰めるのではなく、各ポールピース21間に磁束迂回部21b,21cを形成し、各ポールピース21間の、径方向の一部を近接させることで、制動オン時、反抗磁界Hに起因する磁石24aに対する吸引力や反発力を低減することができるため、磁石支持筒14aを回動させる回動力を小さくすることができる。その結果、アクチュエータ20の容量(サイズ)を小さくすることができる。また、アクチュエータ20としてエアシリンダを用いる場合、従来のエアシリンダと比較して、空気消費量を節減することができる。
【0030】
また、各ポールピース21間に、磁束迂回部21b,21cを形成することで、制動オン時、隣接する各ポールピース21間における急激な磁束変化を緩和することができるため、各磁石24a,24bからの磁界に基づく磁束が、隣接する各ポールピース21間で流れ易くなるということもなく、制動力(制動トルク)も殆ど低下することはない。
【0031】
さらに、本実施の形態においては、磁石支持筒14aを可動、磁石支持筒14bを固定とした場合について説明を行ったが、磁石支持筒14a,14bを共に可動とし、磁石支持筒14aをある方向に回転させる際に、その回転方向とは逆の方向に磁石支持筒14bを回転させるようにしてもよい。これによって、磁石支持筒14a,14bの回動角度をより小さくすることができる。
【0032】
ポールピース21の磁束迂回部21b,21cの形成位置は、図2、図3に示したように、周方向両端面の径方向内周部側だけに限定するものではなく、他にも様々なものが考えられる。図2及び図3における案内筒10のポールピース21の第1〜第4変形例を図4〜図7に示す。尚、図2及び図3と同様の部材には同じ符号を付している。
【0033】
具体的には、図4に示すように、ポールピース41における本体部41aの周方向両端面(図4中では左右面)の径方向外周部側(図4中では上側)を、周方向に突出させて磁束迂回部41b,41cを形成した案内筒40であってもよい。また、図5に示すように、ポールピース51における本体部51aの周方向両端面(図5中では左右面)の径方向中央部(図5中では中央部)を、周方向に突出させて磁束迂回部51b,51cを形成した案内筒50であってもよい。さらに、図6に示すように、ポールピース61における本体部61aの周方向一端面(図6中では左端面)の径方向内周部側(図6中では下側)を、周方向に突出させて磁束迂回部61bを形成した案内筒60であってもよい。また、図7に示すように、ポールピース71における本体部71aの周方向一端面(図7中では右端面)の径方向外周部側(図7中では上側)を、周方向に突出させて磁束迂回部61bを形成した案内筒70であってもよい。
【0034】
また、ポールピース21の磁束迂回部21b,21cは、図2、図3に示したように、本体部21aと一体に形成したものだけに限定するものではなく、他にも様々なものが考えられる。図2及び図3における案内筒10のポールピース21の第5変形例を図9に示す。
【0035】
具体的には、図9に示すように、各ポールピース91間に、強磁性材の薄板からなる磁束迂回部92を配置した案内筒10であってもよい。この磁束迂回部92は、各ポールピース91間の非磁性体93に溝94を形成し、その溝94に磁束迂回部92を接着又はビス止めにより固定する。磁束迂回部92の固定位置は、図9に示した案内筒10の、内周部側(図9中では下側)又は外周部側(図9中では上側)のいずれであってもよい。
【0036】
さらに、図2、図3においては、各ポールピース21を別体に形成した場合について説明を行ったが、これに特に限定するものではない。図2及び図3における案内筒10のポールピース21の第6〜第8変形例を図10〜図12に示す。尚、図9と同様の部材には同じ符号を付している。
【0037】
具体的には、図10に示すように、突起部102及び連結部103を周方向交互に有するリング体を、軟磁性材からなる鋳鋼により一体形成し、突起部102をポールピース101に形成する。ここで、鋳鋼溶解時に、連結部103の部分にNiを溶かし込んで連結部103をオーステナイト化し、非磁性化する。各ポールピース101間における連結部(非磁性部)103の外周側(図10中では上側)に、磁束迂回部92を接着(又はビス止め)により固定する。この磁束迂回部92を固定したリング体を案内筒100としてもよい。リング体における連結部103の形成位置は特に限定するものではなく、図11に示すように、各ポールピース101の径方向外周部を連結部103で連結した案内筒110や、図12に示すように、各ポールピース101の径方向中央部を連結部103で連結した案内筒120であってもよい。この案内筒120における磁束迂回部92の固定位置は、連結部103の内周側(図11中では下側)又は外周側(図12中では上側)のいずれであってもよい。
【0038】
また、図10に示した案内筒100を構成するリング体の別の形成方法としては、マルテンサイト系又はフェライト系の強磁性体からなるステンレス鋼により、突起部102及び連結部103を周方向交互に有するリング体を一体形成すると共に、連結部103に熱処理を施して連結部103を非磁性化(又は弱磁性化)するようにしてもよい。
【0040】
(第2の実施の形態[参考例2])
第2の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図を図13に、図13におけるポールピースの部分斜視図を図14に示す。
【0041】
図13、図14に示すように、第2の実施の形態に係る渦電流減速装置は、回転軸131に結合される左右1対の導体からなる制動円板132と、制動円板132の間に配設される非磁性体からなる不動の案内筒133と、案内筒133の内空部に支持した径方向2列の磁石支持環134a,134bと、案内筒133の軸方向両側端面に設けられる強磁性体(ポールピース)140とを備えている。
【0042】
制動円板132は、ボス132aから放射方向に延びる複数の支持腕132bと導風路132cとを一体に形成され、ボス132aが回転軸131にスプライン嵌合される。
【0043】
案内筒133はボス136aから放射方向に延びる支持腕136bと一体に形成され、ボス136aが軸受137により回転軸131に支持される。案内筒133は適当な手段により、例えば変速機の歯車箱に固定される。案内筒133は、非磁性材(例えば、アルミやステンレス鋼など)で鋳造する際に、後述するポールピース140を、案内筒133の軸方向両側端面(図13中では左右両端面)に鋳包むといった方法等で形成される。
【0044】
ポールピース140は、案内筒133の軸方向両側端面に、周方向等間隔に設けられる矩形体であり、本体部141aの周方向両端面(図14中では左右端面)の一部(図14中では下側部)が周方向に突出し、磁束迂回部141b,141cを形成している。また、図14に示すポールピース140において、磁束迂回部141b,141cを形成した方の面(図14中では下面)が、後述する滑り板139と摺接される。さらに、ポールピース140を構成する強磁性材としては、電気抵抗の少ない低炭素鋼材や、コスト低減を図ることが可能な鋳鋼材が挙げられる。
【0045】
非磁性体からなる磁石支持環134a,134bの内、可動の磁石支持環134aは案内筒133の断面長方形の内空部に軸受138により回動可能に支持され、固定の磁石支持環134bは案内筒133に固定される。磁石支持環134a,134b内部の、ポールピース140と対向する位置に、磁石135a,135bが配設される。磁石支持環134a,134bの軸方向両側端面には、潤滑油を含浸させた薄い滑り板139,139が結合され、ポールピース140に摺接可能とされる。
【0046】
磁石支持環134a,134bには扇形の磁石135a,135bが、ポールピース140に対向し、かつ、ポールピース140に対向する極性が周方向交互に異なるように配設される。磁石支持環134a,134bの外周壁に形成した部分歯車(図示せず)に、案内筒133に固定したアクチュエータ(図示せず)の小歯車が噛み合わされており、磁石支持環134aは、磁石135aの配列ピッチの半分のピッチだけ、正逆回動可能に設けられる。
【0047】
次に、第2の実施の形態の作用を説明する。
【0048】
本実施の形態の渦電流減速装置において、制動オフ時は、ある共通のポールピース140に対向する磁石支持環134a,134bにおける磁石135a,135bの極性は異極同士となっている。よって、各磁石135a,135bからの磁界は、各ポールピース140と磁石支持環134a,134bとの間で短絡的磁気回路が生じ、各磁石135a,135bからの磁界は制動円板132に磁界を殆ど及ぼさない。
【0049】
一方、制動オン時は、先ず、可動の磁石支持環134aを、制動円板132の回転方向とは反対の方向に回動させる。この回動中、制動円板132に発生する渦電流からの反抗磁界が、ポールピース140から磁石135a(外周面側がN極の磁石)に作用する。この時、反抗磁界に基づく磁束の一部が、隣接する各ポールピース140の対向する磁界迂回部141b,141c間を通って流れる(迂回する)。これによって、反抗磁界に起因する磁石135aに対する吸引力や反発力が低減する。
【0050】
その後、さらに磁石支持環134aを回動させ、ある共通のポールピース140に対向する磁石支持環134a,134bにおける磁石135a,135bの極性が同極同士となる。これによって、各磁石135a,135bからの磁界は、ポールピース140を経て制動円板132に磁界を及ぼし、回転する制動円板132が磁界を横切る時、制動円板132に渦電流が流れ、制動円板132に制動トルクが発生する。この時、制動円板132と磁石支持環134a,134bとの間で磁気回路が生じる。
【0051】
つまり、各ポールピース140間に、磁束迂回部141b,141cを形成することで、制動オン時、反抗磁界に起因する磁石135aに対する吸引力や反発力を低減することができるため、磁石支持環134aを回動させる回動力を小さくすることができる。その結果、アクチュエータの容量(サイズ)を小さくすることができる。また、アクチュエータとしてエアシリンダを用いる場合、従来のエアシリンダと比較して、空気消費量を節減することができる。
【0052】
また、各ポールピース140の磁束迂回部141b,141cの形成位置は、軸方向(図14中では上下方向)のいずれの位置であってもよい(図4、図5参照)。
【0053】
さらに、図14に示した各ポールピース140においては、磁束迂回部141b,141cを周方向両端面に形成しているが、周方向の一端面(図14中では右面又は左面)のみに形成してもよい(図6、図7参照)。
【0054】
また、図14に示した各ポールピース140においては、本体部141aと磁束迂回部141b,141cとを一体に形成しているが、各ポールピース間の非磁性体の部分に、強磁性薄板からなる磁束迂回部を配置するようにしてもよい(図9参照)。
【0055】
また、図14に示した各ポールピース140はそれぞれを別体に形成しているが、鋳鋼などにより、連結部を介してリング状に一体に鋳造形成してもよい。この場合、連結部の形成位置は軸方向のいずれの位置でもよく、また、連結部の表面に強磁性薄板からなる磁束迂回部が配置される(図10〜図12参照)。
【0056】
本実施の形態の渦電流減速装置においても、第1の実施の形態の渦電流減速装置と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【0057】
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図を図15に、図15における16A−16A線の部分断面図を図16に示す。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付し、図1と同様の部材の説明については省略する。
【0058】
第1の実施の形態の渦電流減速装置は、案内筒10の内空部に、軸方向に2列の磁石支持筒14a,14bを有するものであった。
【0059】
これに対して、第3の実施の形態に係る渦電流減速装置は、図15、図16に示すように、例えば車両用変速機の出力回転軸1に結合される導体からなる制動ドラム7と、制動ドラム7の内部に配設されるアルミニウムなどの非磁性体からなる案内筒10と、案内筒10の断面長方形の内空部に収容され、軸方向1列の可動の磁石支持筒154とを備えている。
【0060】
ポールピース151は、案内筒10の外周面に、周方向等間隔に設けられる矩形体であり、本体部151aの少なくとも一方の周方向両端面(図16中では左右両端面)の径方向内周部側(図16中では下側)が周方向に突出し、磁束迂回部151b,151cを形成している。ここで、本体部151aの外周部側(図16中では上側)の周方向長さをa、本体部151a及び磁束迂回部151b,151cを含めた内周部側(図16中では下側)の周方向長さをbとすると、a<bとなるように形成される。
【0061】
ポールピース151を構成する強磁性材としては、電気抵抗の少ない低炭素鋼材や、コスト低減を図ることが可能な鋳鋼材が挙げられる。また、ポールピース151は、図8に示したように、所望の形状に形成した加工用薄鋼板(薄板材;例えば、電磁鋼板、一般用リムド鋼板(SPCC)等)81を積層プレスして形成してもよい。この場合、ポールピース151における軸方向断面が同一となるように加工用薄鋼板81が積層される。電磁鋼板でポールピース151を形成した場合、各鋼板間のシール性を確保すべく、各鋼板間及び/又はポールピース151の外周部に耐熱性のシール剤や含浸剤を含浸させるのが好ましい。
【0062】
案内筒10の内空部には、磁性体からなる可動の磁石支持筒154が収容される。可動の磁石支持筒154は軸受12により内側案内筒10bに対して正逆回動可能に支持される。磁石支持筒154から軸方向へ延びる腕16は、案内筒10の端壁に設けた円弧状のスリット18aを経て、アクチュエータ20のロッドに連結される。磁石支持筒154の外周面の、ポールピース151と対向する位置には、磁石155が、ポールピース151に対向する極性が周方向交互に異なるように設けられる。各磁石155の周方向の両端部には段部155a,155bが形成され、断面T字形の保持金具28を、隣接する各磁石155の間に挟むと共に段部155a,155bに着座させ、ボルト29により、各磁石155は磁石支持筒154に締結・固定される。ここで、磁石155の周方向における最大長さをcとすると、c<bとなるように形成される。
【0063】
本実施の形態に係る渦電流減速装置においては、各ポールピース151に磁束迂回部151b,151cを形成し、本体部151a及び磁束迂回部151b,151cを含めた内周部側の周方向長さbを、磁石155の周方向における最大長さcよりも長く形成しているため、制動オン時に、小さな回動力で磁石支持筒154を回動できるようになる。また、制動オフ時に、各磁石155から各ポールピース151間の非磁性体部を通って制動ドラム7へと漏れる磁束量の低減を図ることができる。よって、制動オフ時に引きずりトルクが発生するということはなく、燃費の向上を図ることができる。
【0064】
また、磁束迂回部151b,151cの形成位置は、図16に示した径方向内周部側のみに限定するものではなく、径方向外周部側又は径方向中央部に形成してもよい(図4、図5参照)。
【0065】
さらに、本実施の形態においては、可動の磁石支持筒を軸方向に1列有する渦電流減速装置を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定するものではなく、可動の磁石支持筒を軸方向に複数列有し、磁石支持筒を回転列数を制御することによって制動力(制動トルク)をコントロールする渦電流減速装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【0066】
本実施の形態に係る渦電流減速装置においても、第1の実施の形態に係る渦電流減速装置と同様に、各ポールピース151の本体部151a間に磁束迂回部21b,21cを形成しているため、制動オン時、反抗磁界に起因する磁石155に対する吸引力や反発力を低減することができ、磁石支持筒154を回動させる回動力を小さくすることができる。その結果、アクチュエータ20の容量(サイズ)を小さくすることができる。また、アクチュエータ20としてエアシリンダを用いる場合、従来のエアシリンダと比較して、空気消費量を節減することができる。また、各ポールピース151の本体部151a間に磁束迂回部21b,21cを形成しているので、制動オン時、隣接する各ポールピース151間における急激な磁束変化を緩和することができるため、各磁石155からの磁界に基づく磁束が、隣接する各ポールピース151間で流れ易くなるということもなく、制動力(制動トルク)も殆ど低下することはない。
【0067】
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図を図17に、図17におけるポールピースの部分斜視図を図18に示す。尚、図13、図14と同様の部材には同じ符号を付し、図13、図14と同様の部材の説明については省略する。
【0068】
第2の実施の形態の渦電流減速装置は、案内筒133の内空部に、径方向に2列の磁石支持環134a,134bを有するものであった。
【0069】
これに対して、図17に示すように、第4の実施の形態に係る渦電流減速装置は、回転軸131に結合される左右1対の導体からなる制動円板132と、制動円板132の間に配設される非磁性体からなる不動の案内筒133と、案内筒133の内空部に支持した径方向1列の磁石支持環174と、案内筒133の軸方向両側端面に設けられる強磁性体(ポールピース)170とを備えている。
【0070】
ポールピース170は、案内筒133の軸方向両側端面に、周方向等間隔に設けられる矩形体であり、本体部171aの周方向両端面(図18中では左右端面)の一部(図18中では下側部)が周方向に突出し、磁束迂回部171b,171cを形成している。また、図18に示すポールピース170において、磁束迂回部171b,171cを形成した方の面(図18中では下面)が、滑り板139と摺接される。さらに、ポールピース170を構成する強磁性材としては、電気抵抗の少ない低炭素鋼材や、コスト低減を図ることが可能な鋳鋼材が挙げられる。ここで、本体部171aの軸方向制動円板132側(図18中では上側)の周方向長さをd、本体部171a及び磁束迂回部171b,171cを含めた軸方向滑り板139側(図18中では下側)の周方向長さをeとすると、径方向全体においてd<eとなるように形成される。
【0071】
非磁性体からなる可動の磁石支持環174は、案内筒133の断面長方形の内空部に軸受138により回動可能に支持される。磁石支持環174内部の、ポールピース170と対向する位置に、磁石175が配設される。磁石支持環174の軸方向両側端面には、潤滑油を含浸させた薄い滑り板139,139が結合され、ポールピース170に摺接可能とされる。
【0072】
磁石支持環174には扇形の磁石175が、ポールピース170に対向し、かつ、ポールピース170に対向する極性が周方向交互に異なるように配設される。磁石支持環174の外周壁に形成した部分歯車(図示せず)に、案内筒133に固定したアクチュエータ(図示せず)の小歯車が噛み合わされており、磁石支持環174は、磁石175の配列ピッチの半分のピッチだけ、正逆回動可能に設けられる。ここで、径方向全体における磁石175の周方向長さが、本体部171a及び磁束迂回部171b,171cを含めた軸方向滑り板139側(図18中では下側)の周方向長さeよりも短くなるように形成される。
【0073】
本実施の形態に係る渦電流減速装置においては、各ポールピース170に磁束迂回部171b,171cを形成し、径方向全体における本体部171a及び磁束迂回部171b,171cを含めた軸方向滑り板139側の周方向長さeを、径方向全体における磁石175の周方向長さよりも長く形成しているため、制動オン時に、小さな回動力で磁石支持環174を回動できるようになる。また、制動オフ時に、各磁石175から各ポールピース170間の非磁性体部を通って制動円板132へと漏れる磁束量の低減を図ることができる。よって、制動オフ時に引きずりトルクが発生するということはなく、燃費の向上を図ることができる。
【0074】
また、本実施の形態の渦電流減速装置におけるポールピース170の磁束迂回部171b,171cの形成位置は、図17の軸方向滑り板139側(図18中では下側)のみに限定するものではなく、軸方向制動円板132側(図18中では上側)又は軸方向中央部(図18中では上下方向中央部)に形成してもよい。
【0075】
さらに、本実施の形態においては、可動の磁石支持環を軸方向に1列有する渦電流減速装置を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定するものではなく、可動の磁石支持環を軸方向に複数列有し、磁石支持環を回転列数を制御することによって制動力(制動トルク)をコントロールする渦電流減速装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【0076】
本実施の形態の渦電流減速装置においても、第3の実施の形態の渦電流減速装置と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【0077】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【0078】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、制動オン時に、小さな回動力で磁石支持筒又は磁石支持環を回動できる永久磁石式渦電流減速装置を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図2】図1における渦電流減速装置の制動オフ時の部分正面断面図である。
【図3】図1における渦電流減速装置の制動オン時の部分正面断面図である。
【図4】図2及び図3における案内筒のポールピースの第1変形例を示す図である。
【図5】 図2及び図3における案内筒のポールピースの第2変形例を示す図である。
【図6】 図2及び図3における案内筒のポールピースの第3変形例を示す図である。
【図7】 図2及び図3における案内筒のポールピースの第4変形例を示す図である。
【図8】 ポールピースの形成方法を説明するための斜視図である。
【図9】 図2及び図3における案内筒のポールピースの第5変形例を示す図である。
【図10】図2及び図3における案内筒のポールピースの第6変形例を示す図である。
【図11】図2及び図3における案内筒のポールピースの第7変形例を示す図である。
【図12】図2及び図3における案内筒のポールピースの第8変形例を示す図である。
【図13】第2の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図14】図13におけるポールピースの部分斜視図である。
【図15】第3の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図16】図15における16A−16A線の部分断面図である。
【図17】第4の実施の形態に係る渦電流減速装置の側面断面図である。
【図18】図17におけるポールピースの部分斜視図である。
【図19】従来の渦電流減速装置における制動オン時の部分正面断面図である。
【図20】従来の渦電流減速装置における制動オン開始直後の部分正面断面図である。
【符号の説明】
1、131 回転軸
7 制動ドラム
10、133 案内筒
14a,14b 磁石支持筒
21、140 ポールピース(強磁性体)
21a、141a 本体部(ポールピース)
21b,21c、141b,141c 磁束迂回部
24a,24b、135a,135b 永久磁石
132 制動円板
134a,134b 磁石支持環
Claims (2)
- 回転軸に結合した制動ドラムと、その制動ドラムの内部に設けられ、断面長方形の内空部を有する不動の案内筒と、その案内筒の内空部に設けた磁石支持筒と、磁石支持筒の外周面に、周方向等間隔に、かつ、極性が周方向交互に異なるように固定して設けた多数個の永久磁石と、案内筒の外周面の、各永久磁石と対向する位置に設けた強磁性体とを有する渦電流減速装置において、上記各強磁性体の少なくとも一方の周方向端面で、かつ、径方向内周部側を含むように、径方向の一部を周方向に突出させて磁束迂回部を形成し、各強磁性体の磁束迂回部を含めた内周部側の周方向長さを上記各永久磁石の周方向最大長さよりも長く形成したことを特徴とする永久磁石式渦電流減速装置。
- 回転軸に結合した制動円板と、その制動円板に対向して設けられ、断面長方形の内空部を有する不動の案内筒と、その案内筒の内空部に設けた磁石支持環と、磁石支持環の制動円板側端面に、周方向等間隔に、かつ、極性が周方向交互に異なるように固定して設けた多数個の永久磁石と、案内筒の制動円板側端面の、各永久磁石と対向する位置に設けた強磁性体とを有する渦電流減速装置において、上記各強磁性体の少なくとも一方の周方向端面で、かつ、軸方向永久磁石側を含むように、軸方向の一部を周方向に突出させて磁束迂回部を形成し、各強磁性体の磁束迂回部を含めた軸方向永久磁石側の周方向長さを上記各永久磁石の周方向最大長さよりも長く形成したことを特徴とする永久磁石式渦電流減速装置。
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