JP4538776B2

JP4538776B2 - Electromagnetic suspension device

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Publication number: JP4538776B2
Application number: JP2001101143A
Authority: JP
Inventors: 裕介赤見; 博史吉倉
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002295580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力による振動抑制用アクチュエータ、ダンパに係り、特に、自動車、鉄道車両、構造物及び建造物などに用いて好適な電磁サスペンション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁サスペンション装置の一例として、油圧ダンパのオリフィス等の減衰力発生機構に代えて、回転型モータ及びこの回転型モータのロータの回転動を直線動に変換する直動―回転動変換機構を用いたり、あるいは直動型モータを用いた電磁サスペンション装置がある。この電磁サスペンション装置は、通電することにより可動部を変位させモータを本来のモータ（アクチュエータ）としてアクティブに動作させる一方、モータを発電機として使用することにより(パッシブに)減衰力を発生させるようにしている。
【０００３】
また、モータを発電機として使用した場合の減衰力は、コイルに流れる電流の大きさに比例するので、減衰力を可変とするためには、コイルに流れる電流の大きさを調整できればよい。コイルに流れる電流を調整するには、回路に可変抵抗を設けたり、回路をオン、オフするスイッチのオン、オフ時間を制御することなどで容易に実現できる。
【０００４】
そのため、電磁サスペンション装置の減衰力をストローク速度やストローク位置に応じて可変制御したり、制御対象の振動を抑制するようにリアルタイムに可変制御する、いわゆるセミアクティブダンパとして構成することは比較的容易である。また、このようにセミアクティブダンパとして構成する（発電機として使用する）場合、電磁サスペンション装置に電気エネルギーを与える必要はなく、消費電力を非常に低く抑えることができる。
【０００５】
また、電磁サスペンション装置に電気エネルギーを与えてモータとして使用すれば、容易に任意の力を発生させることができるため、力を加えて減衰力を大きくしたり、任意の力を発生させてアクティブサスペンションとして動作させ、振動抑制効果を高めることが可能であり、このようにして振動抑制効果を高める方法も提案されている。
【０００６】
上述した発電機及びモータとして作用する電磁サスペンション装置の一例として、３相同期形の同軸円筒形リニアモータによって構成したものがある。
その一例として特開平４−１９７８１３号の装置がある。この装置は、磁性体で形成された二重筒状の車体側部材と、車体側部材の外筒及び車体側部材の内筒間の隙間に挿入される車軸側部材とを備えている。さらに、この装置は、車体側部材の外筒の内周面及び車体側部材の内筒の外周面のそれぞれに永久磁石を設け、車軸側部材の外周側にコイルを設けている。
【０００７】
また、上述した電磁サスペンション装置の他の例として、図７に示すものがある。図７に示す装置（電磁サスペンション装置）１は、車両の車体側に保持される磁性材料製で筒状の外ヨーク２と、この外ヨーク２に相対変位可能に挿嵌され一端側が車両の車軸側に保持される磁性材料製で筒状の内ヨーク３とを備えている。外ヨーク２の内側には複数のコイル４が軸方向に所定長さにわたって設けられている。内ヨーク３の外周側には、永久磁石５が軸方向に所定長さにわたって設けられている。また、内ヨーク３には、コイル４を覆うようにガイドパイプ６が保持されている。
【０００８】
この装置１では、永久磁石５は内周、外周側がそれぞれＮ極、Ｓ極あるいはその逆となるように着磁されており、かつ、隣り合った磁極が交互にＮ極、Ｓ極となるように配置される。
そして、図７に示すように、永久磁石５のＮ極から発生する磁束のうち、コイル４を通過する磁束の流れ（図７上側の磁束の流れ）は、永久磁石５のＮ極 →ガイドパイプ６ → エアギャップ７ａ → コイル４ → 外ヨーク２ →コイル４ → エアギャップ７ａ →ガイドパイプ６ → 永久磁石５のＳ極という経路を辿る。また、コイル４を通過しない側の磁束の流れ（図７下側の磁束の流れ）は、永久磁石５のＮ極 → 内ヨーク３ → 永久磁石５のＳ極という経路を辿る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した図７に示す装置１では、外ヨーク２から磁束が装置外に漏洩する。そして、磁束が装置外に漏洩すると、車両の走行中に鉄粉、鉄屑等を装置に引き寄せることとなり、カジリ等による不具合の発生を誘起する。又、永久磁石５の磁気エネルギーをモータ推力として有効に用いることが望まれるが、磁束が漏洩することにより、その分、利用できる磁気エネルギーが少なくなり、磁気エネルギーの有効利用が阻害されることになる。
磁束の漏洩を招くことは、前記特開平４−１９７８１３号の装置も同様に言えることであり、磁気エネルギーの有効利用を果たすことが望まれている。
【００１０】
なお、前記特開平４−１９７８１３号の装置では、上述した車体側部材の外筒が磁気回路を構成するが、この外筒からの磁束の漏洩を抑えるために、仮に磁性材料製の外筒部材を設けようとすると、装置が大型化する上、車体側部材には外筒に加えて外筒部材が付加されることになり、車軸側部材との間の重量バランスの適正化が図れず、ひいては制御性の低下を招きやすくなり、適切な改善策になり得なかった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、磁束の漏洩防止を、装置の大型化及び重量増加を招くことなく果たすことができる電磁サスペンション装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、磁性材料よりなる筒体に対して長手状部材が相対的に変位可能に挿嵌され、前記筒体の内周部又は前記長手状部材のいずれか一方に、磁石部材を軸方向に複数個設け、いずれか他方に、コイル部材を軸方向に複数個設け、前記筒体に対する前記長手状部材の相対変位によって起電力又は推進力を生じる電磁サスペンション装置において、前記筒体を挿通する大きさの磁性材料よりなる外筒部材を有し、該外筒部材は、一端側が前記長手状部材に保持され、他端側と前記長手状部材との間に形成される環状空間に、前記磁石部材又はコイル部材を設けた前記筒体を変位可能に挿入し、前記筒体と共に磁気回路を形成するように設けたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記外筒部材を、前記筒体及び前記長手状部材を弾性的に支持するばねの一端側を支持するばね受けとしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施の形態に係る電磁サスペンション装置を図１及び図２に基づいて説明する。なお、図７に示す部分及び部材と同等の部分及び部材については、その説明は適宜省略する。
【００１４】
図１及び図２において、電磁サスペンション装置１Ａは、筒状で磁性材料製の外ヨーク２（筒体）を有している。外ヨーク２は、有蓋筒状のロッド部材１０の開口側（図１下側）に嵌合されロッド部材１０を介して車両の車体側に保持されている。ロッド部材１０の蓋部１１には内側と外側を連通する連通孔（便宜上、第１連通孔という。）１２ａが形成されている。外ヨーク２の内周部には複数個のコイル４が軸方向に並べて設けられている。
【００１５】
外ヨーク２及びロッド部材１０には、磁性材料製で有底筒状の内ヨーク３（長手状部材）が相対変位可能に挿嵌されている。内ヨーク３は、この内ヨーク３に比して大径で有底のガイドパイプ６に収納されている。内ヨーク３は、その底部３ａがガイドパイプ６の底部６ａに接合されて、ガイドパイプ６に固定されている。ガイドパイプ６は、ロッド部材１０の開口部内側に設けた摺動部材１３ａ及び外ヨーク２の開口部内側に設けた摺動部材１３ｂを介してロッド部材１０及び外ヨーク２に対して相対的に変位し得るようになっている。
【００１６】
内ヨーク３は、底部３ａ側部分が所定の厚さに形成されていると共に、この底部３ａ側部分に連接して先端部まで所定長さにわたって延びる部分が底部３ａ側部分に比して厚い寸法とされており、磁気回路の磁気抵抗を小さくするようにしている。この厚い寸法とされた部分を、以下、便宜上、厚肉部３ｂという。厚肉部３ｂの外周部には、ガイドパイプ６に収まるようにして永久磁石（磁石部材）５が軸方向に複数個固定されている。内ヨーク３の底部３ａ側部分には、連通孔（便宜上、第２連通孔という。）１２ｂが形成されている。ガイドパイプ６ひいては内ヨーク３（永久磁石５）は、ガイドパイプ６の底部６ａ側に取付けられたブラケット１４を介して車軸側に固定されている。
【００１７】
複数個の永久磁石５は、図２に示すように、外周部（図２上側）、内周部（図２下側）がそれぞれ、Ｎ極、Ｓ極、あるいはその逆となるように着磁されており、かつ、隣り合った磁極が交互にとされ、Ｎ極、Ｓ極となるように配置されている。内ヨーク３における永久磁石５が設けられた部分は磁気回路の一部を構成している。
【００１８】
ガイドパイプ６の底部６ａ側部分には、ばね受けである磁性材料製のばね受け部２０が取付けられている。このばね受け部２０と車体側に設けた図示しないばね受け部〔ひいてはロッド部材１０及び外ヨーク２（コイル４）〕との間には、コイルばね２１が介装されており、外ヨーク２（筒体）及び内ヨーク３（長手状部材）を弾性的に支持するようにしている。
【００１９】
ばね受け部２０は、ガイドパイプ６に嵌合してこれに保持される筒状の基端部（以下、ばね受け部基端部という。）２２と、ばね受け部基端部２２から拡径して延設される外筒部材を構成する筒部（以下、ばね受け部筒部という。）２３と、ばね受け部筒部２３の先端側に連接して略漏斗状に形成され、前記コイルばね２１を支持する支持部（以下、ばね支持部という。）２４と、から大略構成されている。
【００２０】
ばね受け部筒部２３とガイドパイプ６との間には、環状空間２５が形成されている。この環状空間２５には、外ヨーク２及びこの外ヨーク２に保持されるコイル４が変位可能に挿入されるようになっている。この場合、外ヨーク２の外径寸法とばね受け部筒部２３の内径寸法は近い値であり、外ヨーク２及びばね受け部筒部２３は、近接して変位し、両者が対面した状態で、共に磁気回路を形成するようになっている。
ばね受け部筒部２３は、内ヨーク３及び外ヨーク２が相対的に最も縮み込んだ状態（図１に示す状態）で、ガイドパイプ６の底部６ａからロッド部材１０の蓋部１１までの長さ（装置全長）の２／３程度の長さとされている。
【００２１】
なお、このように外ヨーク２及びばね受け部筒部２３が共に磁気回路を形成することから、コイル４の外側にばね受け部筒部２３がなくて外ヨーク２のみが存在する場合に比して、コイル４の外側部分の磁気回路の断面積が大きくなり、磁束を容易に通して、装置からの磁束の漏洩を必要最小限に抑えることができる。
さらに、装置からの磁束の漏洩を必要最小限のものにすることから、永久磁石５の磁気エネルギーを充分適切に利用でき、その分、永久磁石５の小型化ひいては装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２２】
ガイドパイプ６におけるばね受け部基端部２２の近傍部分には、ガイドパイプ６の内側と環状空間２５とを連通する連通孔（便宜上、第３連通孔という。）１２ｃが形成されている。ばね受け部筒部２３とばね支持部２４との連接部分には、ガイドパイプ６に摺動するシール部材２６が設けられており、環状空間２５への水、ゴミ、埃などの侵入を防止するようにしている。
また、上述したように第１連通孔１２ａ、第２連通孔１２ｂ及び第３連通孔１２ｃを設け、これらを通して装置外部、ロッド部材１０の内部空間、内ヨーク３の内部空間及び環状空間２５が連通している。そして、ガイドパイプ６（内ヨーク３）とロッド部材１０（外ヨーク２）とが相対的に変位して環状空間２５の体積が変化した際、第１連通孔１２ａを通して装置外との空気の授受が行なわれ、環状空間２５の体積変化に対処し得るようにされている。
【００２３】
この電磁サスペンション装置１Ａでは、内ヨーク３（すなわち永久磁石５）が外ヨーク２（すなわちコイル４）に対してストロークすれば、フレミングの右手則によりコイル４には起電力が発生する。
すなわち、電磁サスペンション装置１Ａは、発電機として作用し、コイル４の端子を仮に短絡し、コイル４を含む閉回路を形成すればコイル４に電流が流れる。この結果、この電磁サスペンション装置１Ａは、内ヨーク３（すなわち永久磁石５）の外ヨーク２（すなわちコイル４）に対する相対速度に応じた抵抗力、すなわち減衰力を発生することになる。
【００２４】
また、コイル４と永久磁石５との相対的な位置関係（電気角）に応じて、コイル４に電流を流せば、電磁サスペンション装置１Ａは、モータ（アクチュエータ）として作用する。本実施の形態では、コイル４をＵ，Ｖ，Ｗ相の３相に分割し、永久磁石５との相対的な位置関係（電気角）に応じて、コイル４に電流を流し、この電磁サスペンション装置１Ａがモータ（アクチュエータ）〔３相同期モータ〕として機能するようにしている。
【００２５】
この電磁サスペンション装置１Ａは、さらに、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に対応して設けられた３個のホール素子(図示省略)を備えている。３相の同期型リニアモータを用いた電磁サスペンション装置１Ａでは、アクチュエータとして動作させる場合には、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）を構成する各コイル４への通電を、ストロークに応じて変化するコイル４−永久磁石５の相対位置（電気角）に合わせて制御する必要がある。前記ホール素子は、電気角を検出するための位置センサとして用いられ、ホール素子（位置センサ）によって検出されるコイル４−永久磁石５の相対位置（電気角）に応じてコイル４への通電制御を行なうようにしている。
【００２６】
ここで、ホール素子によりコイル４と永久磁石５との相対的な位置関係を検出する原理を説明する。
【００２７】
ホール素子は、永久磁石５により発生する磁界の強度に応じて、ホール電圧を発生するものである。そして、外筒部材３に固定されるコイル４が、永久磁石５に対して相対的に軸方向に移動したとき、このホール素子を通過する磁界強度は、永久磁石５の並びに応じて周期的に変化する。すなわち、ホール素子の出力電圧は、コイル４と永久磁石５との相対的な位置関係に応じて変化し、かつその変化のパターンはコイル４と永久磁石５との相対的な位置関係に対して繰り返し再現される。そのため、コイル４と永久磁石５との相対的な位置関係を検出することが可能である。
【００２８】
そして、例えばホール素子の出力電圧を正弦波状に補正し、Ｒ／Ｄ変換器などでパルス列やディジタルデータに変換することで、市販の３相同期モータ駆動用のドライバ装置を用いて電磁サスペンション装置１Ａをモータ（アクチュエータ）〔３相同期モータ〕として動作させることができる。
【００２９】
上述したように構成した電磁サスペンション装置１Ａでは、発電機又はモータとして作用させる際、図２に示すように磁気回路が構成される。すなわち、永久磁石５のＮ極から発生する磁束のうち、コイル４を通過する磁束の流れ（図２上側の磁束の流れ）は、永久磁石５のＮ極 → ガイドパイプ６ → エアギャップ７ａ → コイル４ → 外ヨーク２ → コイル４ → エアギャップ７ａ→ガイドパイプ６ → 永久磁石５のＳ極という経路を辿る。また、コイル４を通過しない側の磁束の流れ（図２下側の磁束の流れ）は、永久磁石５のＮ極 → 内ヨーク３ → 永久磁石５のＳ極という経路を辿る。
【００３０】
前記外ヨーク２に入った磁束のうち一部が外ヨーク２から漏洩するものの、この外ヨーク２から漏洩した磁束は、外ヨーク２ → 外ヨーク２とばね受け部筒部２３との間のエアギャップ７ｂ → ばね受け部筒部２３ → 前記エアギャップ７ｂ → 外ヨーク２という経路を辿って外ヨーク２に戻り、起電力等の発生に寄与することになる。すなわち、上述したように、装置外部への磁束の漏洩を必要最小限に抑えられ、永久磁石５の磁気エネルギーを充分適切に利用できる。そして、このように永久磁石５の磁気エネルギーを充分適切に利用できることから、所望の起電力等を発生させる上で、永久磁石５として小型のもので対処可能であり、ひいては装置の小型化を図ることができる。
装置外への磁束の漏洩防止が図れることから、鉄粉、鉄屑等の異物を吸引するようなことが抑制されるので、異物のカジリ等による信頼性、耐久性の低下を回避できる。
【００３１】
なお、装置外への磁束の漏洩防止を図るために、外ヨーク２を覆うように車体側に筒状の磁性体を設けたり、あるいは外ヨーク２の肉厚を厚くしたりすることが考えられる。しかし、この場合、車体側（外ヨーク２側）の重量と車軸側（内ヨーク３側）の重量とのバランスが崩れ、その分、サスペンション制御性が低下しやすくなる。これに対し、本実施の形態では、装置外への磁束の漏洩防止を、車体側に保持される外ヨーク２及び車軸側に保持されるばね受け部筒部２３が協働して果たしている。このため、上述したように仮に外ヨーク２を覆うように車体側に筒状の磁性体を設けたり、あるいは外ヨーク２の肉厚を厚くしたりして、装置外への磁束の漏洩防止を図る場合に比して、相対変位する外ヨーク２側及び内ヨーク３側の重量バランスをとりやすくなり、ひいてはサスペンション制御性（追従性）の向上を図ることができる。
【００３２】
また、車体側に保持される外ヨーク２に対して車軸側にばね受け部筒部２３（外筒部材）を設けており、外ヨーク２とばね受け部筒部２３（外筒部材）との間には空隙部（環状空間２５）が形成されると共に、外ヨーク２及びばね受け部筒部２３が対面しない部分が形成されるので、放熱性が、良好なものになり、熱膨張を抑制できる。このように熱膨張を抑制できることから、コイル４−永久磁石５間のエアギャップ７ａを小さくし、推力の向上を図ることができる。
また、上述したように放熱性が良好なものになることから、膨張、収縮の繰り返しによる疲労を抑制できるため、装置の耐久性を向上できる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、ばね受け部２０が外筒部材を兼ねており、その分、部品数および組付け工数が低減されて生産性の向上を図ることができると共に、重量の増加を抑制することができる。
また、ガイドパイプ６に嵌合するばね受け部基端部２２から延設してばね受け部筒部２３を設け、ガイドパイプ６とばね受け部筒部２３との間に環状空間２５を形成しており、ばね受け部筒部２３のばね受け部基端部２２側部分（延設部分）は閉塞されており、当該延設部分を通して水、ゴミ、埃等が環状空間２５に侵入することがない。
【００３４】
外筒部材であるばね受け部筒部２３は、上述したように内ヨーク３及び外ヨーク２が相対的に最も縮み込んだ状態（図１に示す状態）で、ガイドパイプ６の底部６ａからロッド部材１０の蓋部１１までの長さ（装置全長）の２／３程度の長さとされている。このため、装置全長にわたって外筒部材を設ける場合に比して、小型化及び軽量化を図ることができる。
【００３５】
上記第１実施の形態では、ばね受け部２０は外筒部材を兼ねているが、これに代えて図３に示すように構成してもよい（第２実施の形態）。この第２実施の形態では、第１実施の形態に比して、ばね受け部２０に代えて、ガイドパイプ６に嵌合される磁性材料製の外筒部材３０及びこの外筒部材３０に嵌合するばね受け３１を設けたことが主に異なっている。
外筒部材３０は、ガイドパイプ６に嵌合してこれに保持される筒状の基端部（以下、外筒部材基端部という。）と、外筒部材基端部３２から拡径して延設される外筒部材本体３３とからなっている。
【００３６】
外筒部材本体３３とガイドパイプ６との間には、環状空間２５が形成されている。この環状空間２５には、上述したのと同様に外ヨーク２及びこの外ヨーク２に保持されるコイル４が変位可能に挿入されるようになっている。この場合、外ヨーク２の外径寸法と外筒部材本体３３の内径寸法は近い値であり、外ヨーク２及び外筒部材本体３３は、近接して変位し、両者が対面した状態で、共に磁気回路を形成するようになっている。
ばね受け３１は、外筒部材本体３３における外筒部材基端部３２側部分に嵌合されており、第１実施の形態のばね支持部２４に比して低い位置に設けられている。
【００３７】
この第２実施の形態では、ばね受け３１は必ずしも磁性材料製としなくてもよく、その分、設計自由度が大きくなる。また、ばね受け３１を、外筒部材本体３３における外筒部材基端部３２側部分に設けているので、外筒部材本体３３における先端側に設ける場合に比して、外筒部材本体３３の先端側部分（図３上側）が大きな荷重を受けなくて済み、その分、外筒部材本体３３の肉厚を薄くすることが可能であり、これに伴い重量の軽減を図ることができる。
【００３８】
また、上記第１実施の形態では、ばねがコイルばね２１である場合を例にしたが、これに代えて、図４に示すようにエアばね装置４０を用いるようにしてもよい（第３実施の形態）。第３実施の形態は、第１実施の形態のばね受け部２０のばね支持部２４及びコイル４ばねを廃止し、エアばね装置４０を設けたことが主に異なっている。
エアばね装置４０は、一端側が内側に折り返された二重筒状の可撓性部材４１と、ばね受け部筒部２３の先端側に設けられ、可撓性部材４１の一端側を保持する筒状の支持体（以下、便宜上、第１支持体という。）４２と、ロッド部材１０を覆うように車体側に設けられ、可撓性部材４１の他端側を保持する筒状の支持体（以下、便宜上、第２支持体という。）４３と、から構成され、可撓性部材４１の内側に形成される室内の空気を利用して弾性力を発生するようにしている。
【００３９】
また、上記第１実施の形態において、図５及び図６に示すように、第３連通孔１２ｃに、ガイドパイプ６の内側から環状空間２５への流れを許容する逆止弁５０を設けるように構成してもよい（第４実施の形態）。この場合、第１実施の形態でばね受け部筒部２３とばね支持部２４との連接部分に設けたシール部材２６は廃止されている。
【００４０】
この第４実施の形態では、図５に示すように、伸び行程時には、第１連通孔１２ａ、第２連通孔１２ｂを通して空気が流れ、さらに、ガイドパイプ６の内側から逆止弁５０を通って環状空間２５に案内され、環状空間２５の逆止弁５０側から開口側（ばね支持部２４側）に向かう空気流が発生する。一方、縮み行程時には、図６に示すように、外ヨーク２の先端側が環状空間２５の逆止弁５０側に近付くことに伴い、環状空間２５の逆止弁５０側から開口側（ばね支持部２４側）に向かう空気流が発生する。
【００４１】
この第４実施の形態では、伸び行程時及び縮み行程時において、環状空間２５の逆止弁５０側から開口側（ばね支持部２４側）に向かう空気流を発生するので、仮に環状空間２５にゴミ等などが存在していたとしても、そのゴミ等を排出することが可能になる。このため、第１実施の形態で用いたシール部材２６を廃止しても、カジリなどの発生を抑制することができることになる。また、上述したように環状空間２５からゴミ等を排出できることから、第１実施の形態で用いたシール部材２６に比して簡易なシール部材を用いても、カジリなどの発生を抑制することができ、その分、装置の簡素化及び生産コストの低減を図ることができる。
【００４２】
なお、上記第１ないし第４実施の形態において、伸び行程及び縮み行程のストローク端で相対的に変位する部材〔ロッド部材１０―ガイドパイプ６、第１、第２実施の形態の外ヨーク２ーばね受け部２０等）〕が大きな力で衝突しないようにバンプラバー等を設けるように構成してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、外筒部材は、一端側が長手状部材に保持され、他端側と前記長手状部材との間に形成される環状空間に、磁石部材又はコイル部材を設けた筒体を変位可能に挿入し、前記筒体と共に磁気回路を形成するように設けたので、筒体から磁束が漏洩しても、その磁束は筒体と共に磁気回路を形成する外筒部材を流れ、外筒部材から漏洩する磁束を必要最小限に抑えることができる。このため、磁石部材の磁気エネルギーを充分適切に利用できると共に、これに伴い、所望の起電力等を発生させる上で、磁石部材として小型のもので対処可能であり、ひいては装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００４４】
さらに、装置外への磁束の漏洩防止が図れることから、鉄粉、鉄屑等の異物を吸引するようなことが抑制されるので、異物のカジリ等による信頼性、耐久性の低下を回避できる。
また、装置外への磁束の漏洩防止を、筒体及び外筒部材が協働して果たしているが、外筒部材は、筒体に対して相対変位する長手状部材に保持しているので、筒体側に外筒部材を設ける場合に比して、相対変位する筒体及長手状部材の重量バランスをとりやすくなり、サスペンション制御性（追従性）の向上を図ることができる。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、ばね受けは、外筒部材を兼ねるので、部品数および組付け工数が低減されて生産性の向上を図ることができると共に、重量の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る電磁サスペンション装置を示す断面図である。
【図２】図１の装置における磁気回路を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る電磁サスペンション装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施の形態に係る電磁サスペンション装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施の形態に係る電磁サスペンション装置の伸び行程時における空気の流れの一部を模式的に示す断面図である。
【図６】図５の電磁サスペンション装置の縮み行程時における空気の流れの一部を模式的に示す断面図である。
【図７】従来の電磁サスペンション装置における磁気回路の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ電磁サスペンション装置
２外ヨーク
３内ヨーク
４コイル
５永久磁石（磁石部材）
２０ばね受け部（ばね受け）
２３ばね受け部筒部（外筒部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator and a damper for suppressing vibration due to electromagnetic force, and more particularly to an electromagnetic suspension device suitable for use in automobiles, railway vehicles, structures, buildings, and the like.
[0002]
[Prior art]
As an example of a conventional electromagnetic suspension device, instead of a damping force generation mechanism such as an orifice of a hydraulic damper, a linear motion-rotational motion conversion mechanism that converts the rotational motion of a rotary motor and the rotor of the rotary motor into a linear motion is provided. There are electromagnetic suspension devices that use or use direct acting motors. In this electromagnetic suspension device, the movable part is displaced by energization and the motor is actively operated as an original motor (actuator), while the motor is used as a generator to generate a damping force (passively). ing.
[0003]
Further, since the damping force when the motor is used as a generator is proportional to the magnitude of the current flowing through the coil, it is only necessary to adjust the magnitude of the current flowing through the coil in order to make the damping force variable. Adjustment of the current flowing through the coil can be easily realized by providing a variable resistor in the circuit, or controlling the on / off time of a switch for turning on / off the circuit.
[0004]
Therefore, it is relatively easy to configure a so-called semi-active damper that variably controls the damping force of the electromagnetic suspension device according to the stroke speed or stroke position, or variably controls in real time so as to suppress the vibration of the controlled object. is there. Further, when configured as a semi-active damper (used as a generator) in this way, it is not necessary to give electric energy to the electromagnetic suspension device, and the power consumption can be suppressed to a very low level.
[0005]
In addition, if the electromagnetic suspension device is used as a motor with electric energy, any force can be generated easily. Therefore, the damping force can be increased by applying force, or any force can be generated to make the active suspension. It is possible to increase the vibration suppressing effect, and thus a method for increasing the vibration suppressing effect has been proposed.
[0006]
As an example of the electromagnetic suspension device acting as the generator and motor described above, there is one constituted by a three-phase synchronous coaxial cylindrical linear motor.
One example is an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-197813. This device includes a double cylinder-shaped vehicle body side member made of a magnetic material, and an axle side member inserted into a gap between an outer cylinder of the vehicle body side member and an inner cylinder of the vehicle body side member. Further, in this device, a permanent magnet is provided on each of the inner peripheral surface of the outer cylinder of the vehicle body side member and the outer peripheral surface of the inner cylinder of the vehicle body side member, and a coil is provided on the outer peripheral side of the axle side member.
[0007]
Another example of the electromagnetic suspension device described above is shown in FIG. A device (electromagnetic suspension device) 1 shown in FIG. 7 is made of a magnetic material held on the vehicle body side of a vehicle, and has a cylindrical outer yoke 2 and is fitted into the outer yoke 2 so as to be relatively displaceable. And a cylindrical inner yoke 3 made of a magnetic material held on the side. A plurality of coils 4 are provided on the inner side of the outer yoke 2 over a predetermined length in the axial direction. A permanent magnet 5 is provided on the outer peripheral side of the inner yoke 3 over a predetermined length in the axial direction. The inner yoke 3 holds a guide pipe 6 so as to cover the coil 4.
[0008]
In this device 1, the permanent magnet 5 is magnetized so that the inner circumference and the outer circumference are N-pole and S-pole or vice versa, and adjacent magnetic poles are alternately N-pole and S-pole. Placed in.
As shown in FIG. 7, among the magnetic fluxes generated from the N pole of the permanent magnet 5, the flow of magnetic flux passing through the coil 4 (the flow of the magnetic flux on the upper side of FIG. 7) is N pole of the permanent magnet 5 → guide pipe. 6 → Air gap 7a → Coil 4 → Outer yoke 2 → Coil 4 → Air gap 7a → Guide pipe 6 → S pole of permanent magnet 5 Further, the flow of magnetic flux on the side not passing through the coil 4 (flow of magnetic flux on the lower side in FIG. 7) follows the path of the N pole of the permanent magnet 5 → the inner yoke 3 → the S pole of the permanent magnet 5.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the apparatus 1 shown in FIG. 7 described above, the magnetic flux leaks from the outer yoke 2 to the outside of the apparatus. When the magnetic flux leaks out of the device, iron powder, iron scraps, etc. are attracted to the device while the vehicle is running, thereby inducing the occurrence of problems due to galling or the like. In addition, it is desirable to effectively use the magnetic energy of the permanent magnet 5 as the motor thrust. However, when the magnetic flux leaks, the magnetic energy that can be used is reduced correspondingly, and the effective use of the magnetic energy is hindered. Become.
The leakage of magnetic flux is also true of the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-197813, and it is desired to effectively use magnetic energy.
[0010]
In the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-197813, the outer cylinder of the vehicle body side member described above constitutes a magnetic circuit. In order to suppress leakage of magnetic flux from the outer cylinder, the outer cylinder member made of a magnetic material is temporarily used. In addition to increasing the size of the device, an outer cylinder member will be added to the vehicle body side member in addition to the outer cylinder, and the weight balance with the axle side member cannot be optimized, As a result, the controllability is likely to be lowered, and it cannot be an appropriate improvement measure.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electromagnetic suspension device that can prevent leakage of magnetic flux without causing an increase in size and weight of the device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a longitudinal member is inserted into a cylindrical body made of a magnetic material so as to be relatively displaceable, and a magnet is attached to either the inner peripheral portion of the cylindrical body or the longitudinal member. In the electromagnetic suspension device in which a plurality of members are provided in the axial direction and a plurality of coil members are provided in the axial direction on the other, and an electromotive force or a propulsive force is generated by relative displacement of the longitudinal member with respect to the cylindrical body An outer cylinder member made of a magnetic material of a size that passes through the body has an annular shape formed between the other end side and the longitudinal member. The cylindrical body provided with the magnet member or the coil member is inserted into a space so as to be displaceable, and a magnetic circuit is formed together with the cylindrical body.
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the outer cylindrical member is a spring receiver that supports one end side of a spring that elastically supports the cylindrical body and the longitudinal member. And
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An electromagnetic suspension device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the part and member equivalent to the part and member shown in FIG. 7, the description is abbreviate | omitted suitably.
[0014]
1 and 2, the electromagnetic suspension device 1A has a cylindrical outer yoke 2 (cylindrical body) made of a magnetic material. The outer yoke 2 is fitted to the opening side (the lower side in FIG. 1) of the covered cylindrical rod member 10 and is held on the vehicle body side of the vehicle via the rod member 10. The lid portion 11 of the rod member 10 has a communication hole (referred to as a first communication hole for convenience) 12a that communicates the inside and the outside. A plurality of coils 4 are arranged in the axial direction on the inner peripheral portion of the outer yoke 2.
[0015]
A bottomed cylindrical inner yoke 3 (longitudinal member) made of a magnetic material is inserted into the outer yoke 2 and the rod member 10 so as to be relatively displaceable. The inner yoke 3 is accommodated in a guide pipe 6 having a diameter larger than that of the inner yoke 3 and having a bottom. The inner yoke 3 is fixed to the guide pipe 6 with its bottom 3 a joined to the bottom 6 a of the guide pipe 6. The guide pipe 6 is relative to the rod member 10 and the outer yoke 2 via a sliding member 13 a provided inside the opening of the rod member 10 and a sliding member 13 b provided inside the opening of the outer yoke 2. It can be displaced.
[0016]
The inner yoke 3 has a bottom 3a side portion having a predetermined thickness, and a portion connected to the bottom 3a side portion and extending over a predetermined length to the tip portion is thicker than the bottom 3a side portion. The magnetic resistance of the magnetic circuit is reduced. Hereinafter, this thick portion is referred to as a thick portion 3b for convenience. A plurality of permanent magnets (magnet members) 5 are fixed in the axial direction so as to be accommodated in the guide pipe 6 on the outer peripheral portion of the thick portion 3b. A communication hole (referred to as a second communication hole for convenience) 12 b is formed in the bottom yoke 3 side portion of the inner yoke 3. The guide pipe 6 and thus the inner yoke 3 (permanent magnet 5) are fixed to the axle side via a bracket 14 attached to the bottom 6a side of the guide pipe 6.
[0017]
As shown in FIG. 2, the plurality of permanent magnets 5 are magnetized so that the outer peripheral part (upper side in FIG. 2) and the inner peripheral part (lower side in FIG. 2) are N poles, S poles, or vice versa. In addition, the adjacent magnetic poles are alternately arranged so as to be an N pole and an S pole. The portion of the inner yoke 3 where the permanent magnet 5 is provided constitutes a part of the magnetic circuit.
[0018]
A spring receiving portion 20 made of a magnetic material, which is a spring receiver, is attached to the bottom 6 a side portion of the guide pipe 6. A coil spring 21 is interposed between the spring receiving portion 20 and a spring receiving portion (not shown) provided on the vehicle body side (as a result, the rod member 10 and the outer yoke 2 (coil 4)), and the outer yoke 2 ( The cylinder) and the inner yoke 3 (longitudinal member) are elastically supported.
[0019]
The spring receiving portion 20 is fitted into the guide pipe 6 and held in a cylindrical base end portion (hereinafter referred to as a spring receiving portion base end portion) 22, and the diameter of the spring receiving portion base end portion 22 is increased. A cylindrical portion (hereinafter, referred to as a spring receiving portion cylindrical portion) 23 constituting an outer cylindrical member that is extended, and is connected to the distal end side of the spring receiving portion cylindrical portion 23 to be formed in a substantially funnel shape. And a support portion (hereinafter referred to as a spring support portion) 24 that supports the spring 21.
[0020]
An annular space 25 is formed between the spring receiving portion cylinder portion 23 and the guide pipe 6. The outer yoke 2 and the coil 4 held by the outer yoke 2 are inserted into the annular space 25 so as to be displaceable. In this case, the outer diameter of the outer yoke 2 and the inner diameter of the spring receiving portion cylindrical portion 23 are close to each other, and the outer yoke 2 and the spring receiving portion cylindrical portion 23 are displaced close to each other and face each other. Together, they form a magnetic circuit.
The spring receiving portion cylindrical portion 23 is a length from the bottom portion 6a of the guide pipe 6 to the lid portion 11 of the rod member 10 in a state where the inner yoke 3 and the outer yoke 2 are relatively contracted (state shown in FIG. 1). The length is about 2/3 of the total length of the device.
[0021]
Since the outer yoke 2 and the spring receiving portion cylindrical portion 23 together form a magnetic circuit in this way, compared to the case where there is no spring receiving portion cylindrical portion 23 outside the coil 4 and only the outer yoke 2 exists. Thus, the cross-sectional area of the magnetic circuit in the outer portion of the coil 4 is increased, and the magnetic flux can be easily passed, so that the leakage of the magnetic flux from the apparatus can be suppressed to a necessary minimum.
Further, since the leakage of magnetic flux from the apparatus is minimized, the magnetic energy of the permanent magnet 5 can be used sufficiently and appropriately, and the downsizing of the permanent magnet 5 and the downsizing and the weight of the apparatus can be reduced accordingly. Can be planned.
[0022]
A communication hole (referred to as a third communication hole for convenience) 12c that connects the inside of the guide pipe 6 and the annular space 25 is formed in a portion of the guide pipe 6 near the base end portion 22 of the spring receiving portion. A seal member 26 that slides on the guide pipe 6 is provided at a connecting portion between the spring receiving portion cylinder portion 23 and the spring support portion 24, and prevents water, dust, dust, and the like from entering the annular space 25. I am doing so.
Further, as described above, the first communication hole 12a, the second communication hole 12b, and the third communication hole 12c are provided, through which the outside of the apparatus, the internal space of the rod member 10, the internal space of the inner yoke 3, and the annular space 25 communicate. is doing. When the guide pipe 6 (inner yoke 3) and the rod member 10 (outer yoke 2) are relatively displaced to change the volume of the annular space 25, air is exchanged outside the apparatus through the first communication hole 12a. To cope with the volume change of the annular space 25.
[0023]
In this electromagnetic suspension device 1A, if the inner yoke 3 (that is, the permanent magnet 5) strokes with respect to the outer yoke 2 (that is, the coil 4), an electromotive force is generated in the coil 4 by Fleming's right-hand rule.
That is, the electromagnetic suspension device 1 </ b> A acts as a generator, temporarily short-circuits the terminals of the coil 4, and forms a closed circuit including the coil 4, so that current flows through the coil 4. As a result, the electromagnetic suspension device 1A generates a resistance force, that is, a damping force corresponding to the relative speed of the inner yoke 3 (ie, the permanent magnet 5) with respect to the outer yoke 2 (ie, the coil 4).
[0024]
Moreover, if an electric current is sent through the coil 4 according to the relative positional relationship (electrical angle) between the coil 4 and the permanent magnet 5, the electromagnetic suspension device 1A acts as a motor (actuator). In the present embodiment, the coil 4 is divided into three phases of U, V, and W phases, and an electric current is passed through the coil 4 in accordance with the relative positional relationship (electrical angle) with the permanent magnet 5, and this electromagnetic suspension The apparatus 1A functions as a motor (actuator) [three-phase synchronous motor].
[0025]
The electromagnetic suspension device 1A further includes three Hall elements (not shown) provided corresponding to the three phases (U, V, W phase). In the electromagnetic suspension device 1A using a three-phase synchronous linear motor, when operated as an actuator, the energization to each coil 4 constituting the three-phase (U, V, W phase) changes according to the stroke. It is necessary to control according to the relative position (electrical angle) of the coil 4-permanent magnet 5 to be performed. The Hall element is used as a position sensor for detecting an electrical angle, and energization control for the coil 4 is performed according to the relative position (electrical angle) of the coil 4 -permanent magnet 5 detected by the Hall element (position sensor). To do.
[0026]
Here, the principle of detecting the relative positional relationship between the coil 4 and the permanent magnet 5 by the Hall element will be described.
[0027]
The Hall element generates a Hall voltage according to the strength of the magnetic field generated by the permanent magnet 5. When the coil 4 fixed to the outer cylinder member 3 moves in the axial direction relative to the permanent magnet 5, the magnetic field intensity passing through the Hall element is periodically changed according to the arrangement of the permanent magnet 5. Change. That is, the output voltage of the Hall element changes according to the relative positional relationship between the coil 4 and the permanent magnet 5, and the pattern of the change is relative to the relative positional relationship between the coil 4 and the permanent magnet 5. It is reproduced repeatedly. Therefore, the relative positional relationship between the coil 4 and the permanent magnet 5 can be detected.
[0028]
Then, for example, the output voltage of the Hall element is corrected to a sine wave shape and converted into a pulse train or digital data by an R / D converter or the like, so that an electromagnetic suspension device 1A is used using a commercially available driver device for driving a three-phase synchronous motor Can be operated as a motor (actuator) [three-phase synchronous motor].
[0029]
In the electromagnetic suspension device 1A configured as described above, when acting as a generator or a motor, a magnetic circuit is configured as shown in FIG. That is, of the magnetic flux generated from the N pole of the permanent magnet 5, the flow of the magnetic flux passing through the coil 4 (the flow of the magnetic flux on the upper side in FIG. 2) is N pole of the permanent magnet 5 → guide pipe 6 → air gap 7a → coil. 4 → outer yoke 2 → coil 4 → air gap 7a → guide pipe 6 → the S pole of the permanent magnet 5 is followed. Further, the flow of magnetic flux on the side not passing through the coil 4 (flow of magnetic flux on the lower side in FIG. 2) follows the path of the N pole of the permanent magnet 5 → the inner yoke 3 → the S pole of the permanent magnet 5.
[0030]
Although a part of the magnetic flux entering the outer yoke 2 leaks from the outer yoke 2, the magnetic flux leaked from the outer yoke 2 is the air between the outer yoke 2 → the outer yoke 2 and the spring receiving portion cylinder portion 23. It follows the path of gap 7b → spring receiving portion cylinder 23 → air gap 7b → outer yoke 2 and returns to the outer yoke 2 to contribute to the generation of electromotive force and the like. That is, as described above, the leakage of magnetic flux to the outside of the apparatus can be suppressed to the minimum necessary, and the magnetic energy of the permanent magnet 5 can be used sufficiently appropriately. Since the magnetic energy of the permanent magnet 5 can be used adequately in this way, it is possible to deal with a small permanent magnet 5 in order to generate a desired electromotive force and the like, and thus to downsize the apparatus. be able to.
Since leakage of magnetic flux to the outside of the apparatus can be prevented, it is possible to prevent foreign matters such as iron powder and iron scraps from being sucked in, so that a decrease in reliability and durability due to galling of foreign matters can be avoided.
[0031]
In order to prevent leakage of magnetic flux to the outside of the apparatus, a cylindrical magnetic body may be provided on the vehicle body side so as to cover the outer yoke 2, or the thickness of the outer yoke 2 may be increased. . However, in this case, the balance between the weight on the vehicle body side (outer yoke 2 side) and the weight on the axle side (inner yoke 3 side) is lost, and the suspension controllability is easily reduced accordingly. On the other hand, in the present embodiment, the leakage of the magnetic flux to the outside of the apparatus is cooperated by the outer yoke 2 held on the vehicle body side and the spring receiving portion cylinder portion 23 held on the axle side. For this reason, as described above, a cylindrical magnetic body is provided on the vehicle body side so as to cover the outer yoke 2, or the thickness of the outer yoke 2 is increased to prevent leakage of magnetic flux outside the apparatus. Compared with the case where it is intended, it becomes easier to balance the weight of the outer yoke 2 side and the inner yoke 3 side which are relatively displaced, and as a result, the suspension controllability (following property) can be improved.
[0032]
Further, a spring receiving portion cylindrical portion 23 (outer cylindrical member) is provided on the axle side with respect to the outer yoke 2 held on the vehicle body side, and the outer yoke 2 and the spring receiving portion cylindrical portion 23 (outer cylindrical member) are connected to each other. A gap portion (annular space 25) is formed between them, and a portion where the outer yoke 2 and the spring receiving portion cylindrical portion 23 do not face each other is formed, so that heat dissipation is good and thermal expansion is suppressed. it can. Since thermal expansion can be suppressed in this way, the air gap 7a between the coil 4 and the permanent magnet 5 can be reduced, and thrust can be improved.
Moreover, since the heat dissipation becomes favorable as described above, fatigue due to repeated expansion and contraction can be suppressed, so that the durability of the apparatus can be improved.
[0033]
In the present embodiment, the spring receiving portion 20 also serves as an outer cylinder member, and accordingly, the number of parts and assembly man-hours can be reduced to improve productivity and suppress an increase in weight. can do.
Further, a spring receiving portion cylindrical portion 23 is provided extending from the spring receiving portion base end portion 22 fitted to the guide pipe 6, and an annular space 25 is formed between the guide pipe 6 and the spring receiving portion cylindrical portion 23. The spring receiving portion base end 22 side portion (extended portion) of the spring receiving portion cylindrical portion 23 is closed, and water, dust, dust, etc. may enter the annular space 25 through the extending portion. Absent.
[0034]
As described above, the spring receiving portion cylinder portion 23 that is an outer cylinder member is a rod that extends from the bottom portion 6a of the guide pipe 6 in a state where the inner yoke 3 and the outer yoke 2 are relatively contracted (the state shown in FIG. 1). The length of the member 10 to the lid portion 11 is about 2/3 of the length (the entire length of the apparatus). For this reason, compared with the case where an outer cylinder member is provided over the full length of an apparatus, size reduction and weight reduction can be achieved.
[0035]
In the first embodiment, the spring receiving portion 20 also serves as an outer cylinder member, but may be configured as shown in FIG. 3 instead (second embodiment). In the second embodiment, as compared with the first embodiment, instead of the spring receiving portion 20, the outer cylinder member 30 made of a magnetic material fitted to the guide pipe 6 and the outer cylinder member 30 are fitted. The main difference is that a spring receiver 31 is provided.
The outer cylinder member 30 is expanded in diameter from a cylindrical base end portion (hereinafter referred to as an outer cylinder member base end portion) that is fitted to and held by the guide pipe 6 and the outer cylinder member base end portion 32. The outer cylinder member main body 33 is extended.
[0036]
An annular space 25 is formed between the outer cylinder member main body 33 and the guide pipe 6. As described above, the outer yoke 2 and the coil 4 held by the outer yoke 2 are inserted into the annular space 25 so as to be displaceable. In this case, the outer diameter of the outer yoke 2 and the inner diameter of the outer cylinder member main body 33 are close to each other, and the outer yoke 2 and the outer cylinder member main body 33 are displaced close to each other and both face each other. A magnetic circuit is formed.
The spring receiver 31 is fitted to the outer cylinder member base end 32 side portion of the outer cylinder member main body 33, and is provided at a lower position than the spring support portion 24 of the first embodiment.
[0037]
In the second embodiment, the spring receiver 31 does not necessarily have to be made of a magnetic material, and the degree of design freedom is increased accordingly. Further, since the spring receiver 31 is provided on the outer cylinder member base end 32 side portion of the outer cylinder member main body 33, the outer cylinder member main body 33 is provided with the spring receiver 31 as compared with the case where it is provided on the distal end side of the outer cylinder member main body 33. The distal end portion (upper side in FIG. 3) does not need to receive a large load, and accordingly, the thickness of the outer cylinder member main body 33 can be reduced, and the weight can be reduced accordingly.
[0038]
In the first embodiment, the case where the spring is the coil spring 21 is taken as an example, but instead of this, an air spring device 40 may be used as shown in FIG. 4 (third embodiment). Form). The third embodiment is mainly different in that the spring support portion 24 and the coil 4 spring of the spring receiving portion 20 of the first embodiment are eliminated and an air spring device 40 is provided.
The air spring device 40 includes a double cylindrical flexible member 41 whose one end is folded inward, and a cylinder that is provided on the distal end side of the spring receiving portion cylindrical portion 23 and holds one end of the flexible member 41. A cylindrical support (hereinafter, referred to as a first support for convenience) 42 and a cylindrical support (which is provided on the vehicle body side so as to cover the rod member 10) and holds the other end of the flexible member 41. Hereinafter, for the sake of convenience, it is referred to as a second support body) 43, and the elastic force is generated by utilizing the indoor air formed inside the flexible member 41.
[0039]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a check valve 50 that allows the flow from the inside of the guide pipe 6 to the annular space 25 is provided in the third communication hole 12 c. You may comprise (4th Embodiment). In this case, the seal member 26 provided in the connecting portion between the spring receiving portion cylinder portion 23 and the spring support portion 24 in the first embodiment is eliminated.
[0040]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, during the extension stroke, air flows through the first communication hole 12a and the second communication hole 12b, and further passes through the check valve 50 from the inside of the guide pipe 6. Guided by the annular space 25, an air flow from the check valve 50 side to the opening side (spring support portion 24 side) of the annular space 25 is generated. On the other hand, during the contraction stroke, as shown in FIG. 6, as the distal end side of the outer yoke 2 approaches the check valve 50 side of the annular space 25, the opening side (spring support portion) from the check valve 50 side of the annular space 25. Air flow toward (24 side) is generated.
[0041]
In the fourth embodiment, an air flow from the check valve 50 side to the opening side (spring support portion 24 side) of the annular space 25 is generated during the extension stroke and the contraction stroke. Even if garbage exists, it becomes possible to discharge the garbage. For this reason, even if the sealing member 26 used in the first embodiment is eliminated, the occurrence of galling or the like can be suppressed. Moreover, since dust etc. can be discharged | emitted from the annular space 25 as mentioned above, even if it uses a simple sealing member compared with the sealing member 26 used in 1st Embodiment, generation | occurrence | production of a galling etc. is suppressed. Therefore, the apparatus can be simplified and the production cost can be reduced accordingly.
[0042]
In the first to fourth embodiments, a member relatively displaced at the stroke end of the expansion stroke and the contraction stroke [rod member 10-guide pipe 6, outer yoke 2 of the first and second embodiments]. Bump rubber or the like may be provided so that the spring receiving portion 20 or the like) does not collide with a large force.
[0043]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the outer cylinder member is provided with a magnet member or a coil member in an annular space formed between the other end side and the longitudinal member. The outer cylinder member that forms the magnetic circuit together with the cylinder even if the magnetic flux leaks from the cylinder, is provided so as to form a magnetic circuit together with the cylinder. The magnetic flux that flows and leaks from the outer cylinder member can be minimized. For this reason, the magnetic energy of the magnet member can be used adequately and appropriately, and in order to generate a desired electromotive force, the magnet member can be dealt with with a small magnet member. Can be achieved.
[0044]
Furthermore, since leakage of magnetic flux to the outside of the apparatus can be prevented, it is possible to prevent foreign matters such as iron powder and iron scraps from being sucked in, so that deterioration of reliability and durability due to foreign matter galling can be avoided. .
In addition, the cylinder and the outer cylinder member cooperate to prevent leakage of magnetic flux outside the apparatus, but the outer cylinder member is held by a longitudinal member that is relatively displaced with respect to the cylinder. Compared with the case where the outer cylinder member is provided on the cylinder side, it becomes easier to balance the weight of the cylinder body and the longitudinal member that are relatively displaced, and the suspension controllability (followability) can be improved.
[0045]
According to the invention described in claim 2, since the spring receiver also serves as the outer cylinder member, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced, and productivity can be improved, and an increase in weight can be suppressed. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electromagnetic suspension device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a magnetic circuit in the apparatus of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electromagnetic suspension device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electromagnetic suspension device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of the air flow during the extension stroke of the electromagnetic suspension device according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view schematically showing a part of the air flow during the contraction stroke of the electromagnetic suspension device of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a magnetic circuit in a conventional electromagnetic suspension device.
[Explanation of symbols]
1A Electromagnetic suspension device 2 Outer yoke 3 Inner yoke 4 Coil 5 Permanent magnet (magnet member)
20 Spring receiver (spring receiver)
23 Spring receiving cylinder (outer cylinder)

Claims

磁性材料よりなる筒体に対して長手状部材が相対的に変位可能に挿嵌され、前記筒体の内周部又は前記長手状部材のいずれか一方に、磁石部材を軸方向に複数個設け、いずれか他方に、コイル部材を軸方向に複数個設け、前記筒体に対する前記長手状部材の相対変位によって起電力又は推進力を生じる電磁サスペンション装置において、
前記筒体を挿通する大きさの磁性材料よりなる外筒部材を有し、該外筒部材は、一端側が前記長手状部材に保持され、他端側と前記長手状部材との間に形成される環状空間に、前記磁石部材又はコイル部材を設けた前記筒体を変位可能に挿入し、前記筒体と共に磁気回路を形成するように設けたことを特徴とする電磁サスペンション装置。A longitudinal member is inserted into a cylindrical body made of a magnetic material so as to be relatively displaceable, and a plurality of magnet members are provided in the axial direction on either the inner periphery of the cylindrical body or the longitudinal member. In the electromagnetic suspension device, on the other side, a plurality of coil members are provided in the axial direction, and an electromotive force or a propulsive force is generated by relative displacement of the longitudinal member with respect to the cylindrical body.
The outer cylinder member is made of a magnetic material having a size to be inserted through the cylindrical body, and the outer cylinder member is held by the longitudinal member at one end side and is formed between the other end side and the longitudinal member. An electromagnetic suspension device, wherein the cylinder body provided with the magnet member or the coil member is inserted in an annular space so as to be displaceable and a magnetic circuit is formed together with the cylinder body.

請求項１記載の構成において、前記外筒部材を、前記筒体及び前記長手状部材を弾性的に支持するばねの一端側を支持するばね受けとしたことを特徴とする電磁サスペンション装置。 2. The electromagnetic suspension device according to claim 1, wherein the outer cylinder member is a spring receiver that supports one end of a spring that elastically supports the cylinder and the longitudinal member.