JP7068221B2 - Electromagnetic suspension - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、自動車、鉄道車両等の車両の振動を緩衝する電磁サスペンションに関する。 The present invention relates to, for example, an electromagnetic suspension that cushions vibration of a vehicle such as an automobile or a railroad vehicle.
一般に、自動車、鉄道車両等の車両には、車体側（ばね上）と各車軸側（ばね下）との間に緩衝器が設けられている。このような緩衝器として、互いに相対直線運動可能に支持された固定子と可動子とからなるリニアモータを用いた電磁サスペンションが知られている。この種の従来技術による電磁サスペンションでは、例えば可動子に複数の円筒状の永久磁石（マグネット）が軸方向に並んで設けられている。 In general, vehicles such as automobiles and railroad vehicles are provided with a shock absorber between the vehicle body side (upper spring) and each axle side (unsprung). As such a shock absorber, an electromagnetic suspension using a linear motor composed of a stator and a mover that are supported so as to be able to move in a relative linear motion with each other is known. In this type of conventional electromagnetic suspension, for example, a plurality of cylindrical permanent magnets (magnets) are provided side by side in the axial direction on a mover.
ここで、特許文献１には、円筒状の磁石取付部の外周面または内周面に径方向に突出する突起部を設けた磁石保護カバーを備えた電磁サスペンションが記載されている。また、特許文献２には、軸方向に長尺なパイプ内に複数の永久磁石を並べると共に永久磁石の間にスペーサを設けたリニアアクチュエータが記載されている。
Here,
従来技術は、電磁サスペンションの効率化、即ち、推力性能の向上を考えた場合、製造コストが増大する可能性がある。 In the prior art, the manufacturing cost may increase when considering the efficiency of the electromagnetic suspension, that is, the improvement of the thrust performance.
本発明の目的は、推力性能の向上と製造コストの低減とを両立できる電磁サスペンションを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic suspension capable of achieving both improvement in thrust performance and reduction in manufacturing cost.
本発明は、相対移動可能な第１部材と第２部材とが２部材間に取り付けられて推力を発生させる電磁サスペンションであって、該電磁サスペンションは、円柱状または円筒状の部材を有し、一端側が被取付部材と接続する前記第１部材と、前記第１部材の径方向内側または径方向外側に位置し、一端側に前記第１部材の軸方向に延びる電機子を有する前記第２部材と、前記第１部材に設けられ、前記第１部材の軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石からなる界磁と、前記複数の永久磁石の径方向内周側と径方向外周側とのうちの前記電機子と対向する位置の前記第１部材に配置され、前記永久磁石を保持し、磁性体からなる複数の円筒状カバーと、隣り合う複数の前記永久磁石の各々の一端面と他端面との間、および、隣り合う複数の前記円筒状カバーの各々の一端面と他端面との間に当接して設けられ、前記円筒状カバーの径方向に延びる非磁性体からなる複数の環状スペーサと、を有する。 The present invention is an electromagnetic suspension in which a first member and a second member that are relatively movable are attached between the two members to generate a thrust, and the electromagnetic suspension has a cylindrical or cylindrical member. The first member having one end side connected to the attached member and the second member having an armature located radially inside or radially outside the first member and extending axially to the first member on one end side. A field magnet composed of a plurality of permanent magnets provided on the first member and extending in the axial direction of the first member to form an annular shape, and a radial inner peripheral side and a radial outer circumference of the plurality of permanent magnets. One of each of a plurality of cylindrical covers made of a magnetic material and a plurality of adjacent permanent magnets, which are arranged on the first member of the side facing the armature and hold the permanent magnets. It is made of a non-magnetic material that is provided in contact between the end face and the other end surface and between one end surface and the other end surface of each of the plurality of adjacent cylindrical covers and extends in the radial direction of the cylindrical cover. It has a plurality of annular spacers.
本発明によれば、推力性能の向上と製造コストの低減とを両立できる。 According to the present invention, it is possible to achieve both improvement in thrust performance and reduction in manufacturing cost.
以下、実施形態による電磁サスペンションを、鉄道車両に搭載した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, the electromagnetic suspension according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings, taking as an example the case where the electromagnetic suspension is mounted on a railway vehicle.
図１ないし図４は、第１の実施形態を示している。図１において、鉄道車両１（以下、車両１という）は、例えば乗客、乗務員等の乗員が乗車する車体２と、車体２の下側に設けられた前側の台車３Ａおよび後側の台車３Ｂとを備えている。なお、図１および図２では、図面が複雑になることを避けるため、１両の車両１、即ち、１両編成の列車を示している。しかし、一般的には、複数の車両１を連結した列車、即ち、複数の車両１により編成された列車で運行される。
1 to 4 show a first embodiment. In FIG. 1, the railroad vehicle 1 (hereinafter referred to as vehicle 1) includes, for example, a
台車３Ａ，３Ｂには、車軸５，５の長さ方向の両端側（即ち、車体２の幅方向の両端側）にそれぞれ車輪４，４を設けてなる輪軸６，６が、前後方向に離間してそれぞれ２個ずつ取付けられている。これにより、各台車３Ａ，３Ｂには、それぞれ４個の車輪４，４が設けられている。車両１は、各車輪４，４が左右のレールＲ（図１に一方のみ図示）上を回転することにより、レールＲに沿って走行する。
On the
車両１の車体２と各台車３Ａ，３Ｂとの間には、それぞれの台車３Ａ，３Ｂ上で車体２を弾性的に支持する複数の空気ばね７Ａ－７Ｄと、各空気ばね７Ａ－７Ｄと並列関係をなすように配置された複数のアクチュエータ１１Ａ－１１Ｄとが設けられている。空気ばね７Ａ－７Ｄは、「枕ばね」または「懸架ばね」とも呼ばれ、「ばね上質量」となる車体２等と「ばね間質量」となる台車３Ａ，３Ｂ等との間に設けられる「二次ばね」に対応する。なお、「一次ばね」は、台車３Ａ，３Ｂに設けられる軸ばね、即ち、「ばね下質量」となる車輪４，４（輪軸６，６）と「ばね間質量」となる台車３Ａ，３Ｂの台車枠との間に設けられる軸ばねに対応する。空気ばね７Ａ－７Ｄは、各台車３Ａ，３Ｂの左右両側にそれぞれ１個ずつ設けられている。
Between the
アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、車両１の車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間に設けられた車体台車間アクチュエータであり、上下方向に加振をする。この場合、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、リニアアクチュエータ、例えば、三相リニアモータ等の電動リニアモータ（電磁アクチュエータ）により構成されている。アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間で上下方向の振動を緩衝（減衰）する電動サスペンション（電磁サスペンション）を構成している。アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、上下方向に調整可能な力を発生する。アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、１つの台車３Ａ，３Ｂ毎に左右方向に離間して２つ設けられている。
The
アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、車両１に対して上下方向に取付けられている。アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、前側の台車３Ａおよび後側の台車３Ｂに対する車体２の振動を、台車３Ａ，３Ｂ毎に左右方向でそれぞれ個別に緩衝して低減させるように、制御装置１４から個別に出力される指令信号に従って力を発生する。この場合、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄは、インバータ１２Ａ－１２Ｄを介して供給される電力によって力を発生する。インバータ１２Ａ－１２Ｄは、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄの電源回路である。
The
インバータ１２Ａ－１２Ｄは、電力線側が図示しない車両電力源（例えば、架線、発電機等からの電力供給源）に接続されると共に、動力線側がアクチュエータ１１Ａ－１１Ｄに接続されている。インバータ１２Ａ－１２Ｄは、例えばトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等からなる複数のスイッチング素子を含んで構成され、各スイッチング素子は、制御装置１４からの指令信号に基づいて制御される。
In the
インバータ１２Ａ－１２Ｄは、制御装置１４からの指令信号と車両電力源からの電力とに基づいて、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄを駆動する。即ち、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄの力行時は、車両電力源からインバータ１２Ａ－１２Ｄを経由して、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄに電力が供給される。このとき、インバータ１２Ａ－１２Ｄは、車両電力源から電力線を介して供給される電力から三相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の交流電力を生成し、動力線を介して各アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄの各コイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ（図３参照）に電力を供給する。
The
図２に示すように、車体２には、前後方向と左右方向に離間した４隅側の位置に、それぞれの位置で車体２の上下方向の加速度をばね上加速度として検出する加速度センサ１３Ａ－１３Ｄが設けられている。加速度センサ１３Ａ－１３Ｄは、車両１の異なる複数個所にそれぞれ搭載されて車両１の挙動（より具体的には、車体２の振動状態）を検出するセンサ（挙動センサ）である。加速度センサ１３Ａ－１３Ｄは、例えば圧電式、サーボ式、ピエゾ抵抗式等のアナログ式加速度センサ等、各種の加速度センサを用いることができる。各加速度センサ１３Ａ－１３Ｄは、制御装置１４に接続されている。各加速度センサ１３Ａ－１３Ｄは、それぞれの位置で検出した車体２の加速度の検出信号を制御装置１４に互いに異なる信号（車両挙動である車体２の振動の検出信号）として出力する。
As shown in FIG. 2, the
制御装置１４は、各アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄが発生する力（減衰力）を可変に制御する。制御装置１４は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されている。制御装置１４の入力側は、インバータ１２Ａ－１２Ｄ、加速度センサ１３Ａ－１３Ｄ等に接続されている。制御装置１４の出力側は、各インバータ１２Ａ－１２Ｄを介してアクチュエータ１１Ａ－１１Ｄに接続されている。
The
制御装置１４は、例えば通信回線１５を介して車体２に連接（連結）された他の車体の制御装置（いずれも図示せず）に接続されている。制御装置１４には、車両１の車両情報（例えば、車両の走行位置、走行速度等）が通信回線１５を介して入力される。制御装置１４は、例えば、加速度センサ１３Ａ－１３Ｄから得られる信号（加速度）と通信回線１５を介して得られる信号（車両情報）とに基づいて内部で演算（制御演算）を行い、各アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄ（具体的には、各インバータ１２Ａ－１２Ｄ）に指令信号を出力する。
The
この場合、制御装置１４は、車体２のロール（横揺れ）、ピッチ（前後方向の揺れ）等の振動を低減し乗り心地を向上すべく、サンプリング時間毎に加速度センサ１３Ａ－１３Ｄからの検出信号等を読込みつつ、例えばスカイフック理論（スカイフック制御則）に従って指令信号（制御指令の電流値）を演算する。この上で、制御装置１４は、指令信号をインバータ１２Ａ－１２Ｄに個別に出力し、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄ毎の発生力を可変に制御する。なお、アクチュエータ１１Ａ－１１Ｄの制御則としては、スカイフック制御則に限るものではなく、例えばＬＱＧ制御則またはＨ∞制御則等を用いる構成でもよい。
In this case, the
次に、車体２の振動減衰を行う電磁サスペンションを構成するアクチュエータ１１Ａ－１１Ｄ（以下、アクチュエータ１１またはリニアアクチュエータ１１ともいう）について、図３を参照しつつ説明する。
Next, the
アクチュエータ１１は、例えば車体２側に配置される固定子２１と、被取付部材である台車３Ａ，３Ｂ（車輪４）側に配置される可動子２６とを有している。アクチュエータ１１は、第２部材となる固定子２１に設けられた電機子２３のコイル部材２５と、第１部材となる可動子２６に設けられた永久磁石３１とにより三相リニアモータ（三相リニア同期モータ）を構成している。換言すると、アクチュエータ１１は、車体２（ばね上部材）と車輪４側の台車３Ａ，３Ｂ（ばね下部材）との間に介装され、相対変位可能な同軸状の内筒（変位部材）と外筒（変位部材）とのうちの内筒に対応するロッド２２にコア２４を介して設けられた複数相のコイル群からなるコイル部材２５（コイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）と、外筒に対応するチューブ（ヨーク）２７に設けられコイル部材２５と対向する磁性部材としての永久磁石３１とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータとして構成されている。
The
アクチュエータ１１の固定子２１と可動子２６は、２部材間（例えば、一方の部材となる車体２と他方の部材となる台車３Ａ，３Ｂとの間）にそれぞれ取り付けられる。固定子２１と可動子２６は、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間に直線状に互いに相対変位（相対移動）可能に配置され、ストローク方向となる軸方向、即ち、相対変位の方向である図３の上，下方向に推力を発生させる。本実施形態では、第１部材と第２部材とのうち、第１部材を可動子２６とし、第２部材を固定子２１とした場合を例示している。しかし、これに限らず、第１部材を固定子とし、第２部材を可動子としてもよい。
The
ここで、固定子２１は、可動子２６の径方向内側に位置している。固定子２１は、その一端側（図３の下端側）に可動子２６の軸方向に延びる電機子２３を有している。即ち、固定子２１は、ロッド２２と電機子２３とを含んで構成されている。ロッド２２は、例えば有底円筒状に形成され軸方向に延びるロッド筒部２２Ａと、ロッド筒部２２Ａの他端側（図３の上端側）を閉塞する底部２２Ｂと、ロッド筒部２２Ａの径方向内側に位置してロッド筒部２２Ａと同心状に形成され他端側が底部２２Ｂの位置まで軸方向に延びて底部２２Ｂにより閉塞された内側筒部２２Ｃとを含んで構成されている。
Here, the
ロッド２２の内側筒部２２Ｃの一端側は、電機子２３（コア２４）の内周側を軸方向に延び、例えば嵌合、圧入等の手段を用いてコア２４の内側に固定されている。ロッド２２の底部２２Ｂには、例えば車両１のばね上（例えば、車体２）に取付けられる取付アイ２２Ｄが設けられている。取付アイ２２Ｄは、ロッド２２の底部２２Ｂ（突出端）を車両のばね上部材（車体２側）に取付けるための取付部材である。一方、ロッド筒部２２Ａの開口端側（図３の下端側）には、電機子２３が一体化（固定）するように設けられている。
One end side of the
電機子２３は、例えば磁性体からなる略筒状のコア２４と、該コア２４に設けられコイル部材２５を構成する複数のコイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ（即ち、ｕ相コイル２５Ａ，ｖ相コイル２５Ｂ，ｗ相コイル２５Ｃ）とにより構成されている。なお、コイル部材２５（コイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）の個数は、３個に限らず、例えば６個、９個、１２個等、設計仕様等に応じて適宜に変更することができる。
The
可動子２６の一端側は、被取付部材となる台車３Ａ，３Ｂに接続される。可動子２６には、可動子２６の軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石３１からなる界磁が設けられている。可動子２６は、円筒状の部材となるチューブ２７を有している。即ち、可動子２６は、電機子２３（コア２４およびコイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）の外周側に配置されるヨーク（外筒）としてのチューブ２７と、該チューブ２７の内側に位置して軸方向に延びる案内ロッド２８と、チューブ２７に設けられコイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに対し径方向に隙間をもって対向する磁性部材としての複数（例えば、８個）の永久磁石３１とにより構成されている。
One end side of the
チューブ２７は、例えば、磁場の中に置くと磁路を形成する磁性材料、より具体的には機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１２Ａ）等を用いて有底円筒状に形成され、軸方向に延びている。即ち、チューブ２７は、磁性材料を用いることにより、アクチュエータ１１の磁気回路を形成すると共に、永久磁石３１の磁束を外部に漏らさないためのカバーとしての機能も有している。
The
ここで、チューブ２７は、軸方向に延びる筒部２７Ａと、該筒部２７Ａの一端側を閉塞する底部２７Ｂと、筒部２７Ａの開口側（他端側）に位置し固定子２１のロッド２２側に向かって径方向の内側へと延びた環状の軸受取付部２７Ｃとにより構成されている。筒部２７Ａの内側には、複数の永久磁石３１が軸方向に並んで配置されている。
Here, the
底部２７Ｂには、筒部２７Ａの内側に位置して底部２７Ｂから電機子２３の内側（ロッド２２の内側筒部２２Ｃの内側）を軸方向に延びる案内ロッド２８が設けられている。案内ロッド２８は、ロッド２２の内側筒部２２Ｃ内を、第１軸受２９Ａを介して軸方向に相対変位可能に摺動する。第１軸受２９Ａは、例えばコア２４の内周側に設けられている。なお、案内ロッド２８は、チューブ２７の底部２７Ｂに該チューブ２７と一体に形成する構成や、チューブ２７とは別体の案内ロッド２８を底部２７Ｂにねじやボルト等を用いて固定する構成を採用することができる。
The
また、チューブ２７の底部２７Ｂには、案内ロッド２８とは軸方向の反対側に位置して取付アイ２７Ｄが設けられている。この取付アイ２７Ｄは、チューブ２７を車両１のばね下部材（台車３Ａ，３Ｂ側）に取付けるための取付部材である。一方、軸受取付部２７Ｃの内周面には、ロッド２２の外周面と摺接する軸受、スリーブ等の摺動部材からなる第２軸受２９Ｂが設けられている。軸受取付部２７Ｃと第２軸受２９Ｂは、ロッド２２を軸方向に摺動可能に支持するロッドガイドを構成している。
Further, the
界磁となる複数の永久磁石３１は、可動子２６に設けられている。即ち、チューブ２７の筒部２７Ａの内周面側には、磁場を生じさせる部材である磁性部材としての複数の円環状の永久磁石３１が軸方向に沿って並んで配置されている。この場合、軸方向に隣合う各永久磁石３１は、例えば互いに逆極性になっている。例えば、チューブ２７の一端側から数えて奇数個目の永久磁石３１を、内周面側がＮ極で外周面側がＳ極のものとすれば、一端側から数えて偶数個目の永久磁石３１は、内周面側がＳ極で外周面側がＮ極のものとなっている。
A plurality of
この場合、永久磁石３１は、例えば、周方向に分割されたセグメント磁石（セグメントマグネット）により構成できる。永久磁石３１は、少なくとも２分割以上に分割されているのが望ましい。なお、永久磁石３１は、円筒状に一体に形成されたリング磁石としてもよい。即ち、リング磁石とセグメント磁石とのうちのどちらを採用するか、何分割のセグメント磁石を採用するか等は、永久磁石３１のチューブ２７への組付性やコスト等を考慮して選択することができる。また、第１の実施形態では、永久磁石３１の着磁方向は、径方向である。しかし、永久磁石３１の着磁方向は、径方向と軸方向との何れでもよく、製作性や用途等によって選択することができる。さらに、永久磁石３１の個数は、図示の例に限るものではない。より具体的には、永久磁石３１の個数は、複数（２個以上）であればよく、必要段数分用いることができる。永久磁石３１の大きさも同様で、電機子２３のコイル部材２５との組み合わせや外部への磁気漏洩の程度等を考慮して寸法や厚さを決定する。
In this case, the
後述する図４に示すように、永久磁石３１は、円筒状カバー３２および環状スペーサ３３と共に磁石組立体Ｍ１を構成している。磁石組立体Ｍ１は、アクチュエータ１１に組み付けられる永久磁石３１と円筒状カバー３２と環状スペーサ３３とを、アクチュエータ１１に組み付ける前に予め一体的に組み立てた組立体である。磁石組立体Ｍ１は、可動子２６のチューブ２７内に組み付けられる。この場合、磁石組立体Ｍ１は、図３に二点鎖線で示す抑え部材３４によってチューブ２７内に固定される。抑え部材３４は、例えば、チューブ２７の内周面に形成された雌ねじに螺合することにより、磁石組立体Ｍ１をチューブ２７に固定すると共に、磁石組立体Ｍ１に軸力を付与する。抑え部材３４の螺合によって付与する軸力は、アクチュエータ１１で発生する制御力（減衰力）とアクチュエータ１１に作用する最大外力とに対し、十分な安全率を考慮して設定する。
As shown in FIG. 4, which will be described later, the
ところで、図１および図２に示すように、鉄道車両用の制御サスペンションシステムの一例として、車両１の台車３Ａ，３Ｂと車体２との間に２次ばねとなる空気ばね７Ａ－７Ｄと並列にリニアアクチュエータ１１を配置したアクティブサスペンションシステムがある。制御サスペンションの一つであるアクティブサスペンションは、車体２の振動状態に合わせてリアルタイムに制御力を変更することが可能であり、車両１の乗り心地を向上させることができる。リニアアクチュエータ１１の制御力は、コイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに電気を流したことによって発生する電磁力（起磁力）と、コイル２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと対向するように配置した永久磁石３１の磁力との吸引力および／または反発力によって発生する。
By the way, as shown in FIGS. 1 and 2, as an example of a control suspension system for a railroad vehicle, in parallel with an
ここで、一般的に、高効率の回転モータ、リニアアクチュエータは、ネオジム系の永久磁石を用いることが多い。このような永久磁石を用いるリニアアクチュエータは、永久磁石の保護を目的に、磁石保護カバー（マグネットカバー）を用いることが多い。この理由は、永久磁石は焼結部材であるため、過度な外力、他部品との接触により、ひび割れ等の破損の可能性があるためである。そして、損傷による磁石片（破片）が飛散した場合は、コイルを傷つけることによる絶縁の低下、摺動部への噛みこみによる固渋、固着の可能性がある。 Here, in general, neodymium-based permanent magnets are often used for high-efficiency rotary motors and linear actuators. A linear actuator using such a permanent magnet often uses a magnet protection cover (magnet cover) for the purpose of protecting the permanent magnet. The reason for this is that since the permanent magnet is a sintered member, there is a possibility of damage such as cracking due to excessive external force or contact with other parts. If the magnet pieces (fragments) are scattered due to damage, there is a possibility that the insulation may be deteriorated due to damage to the coil, the astringency may be reduced due to biting into the sliding portion, and the coil may be stuck.
磁石保護カバーの役割としては、主に、以下の（１）－（３）が挙げられる。
（１）永久磁石とコイル（または、コア）との接触の防止。
（２）永久磁石が破損したときの破片の飛散の防止。
（３）隣り合う永久磁石間の隙間の確保。
The roles of the magnet protective cover mainly include the following (1)-(3).
(1) Prevention of contact between the permanent magnet and the coil (or core).
(2) Prevention of scattering of debris when the permanent magnet is damaged.
(3) Securing a gap between adjacent permanent magnets.
磁石保護カバーは、例えば、磁石の形状に合わせて板を加工することにより、または、素材に切削加工を施すことにより、製造することが考えられる。磁石保護カバーを磁性体とした場合、永久磁石と磁石保護カバーとの間に吸引力が発生するため、永久磁石と磁石保護カバーとの間の固定が容易になる。しかし、磁石保護カバー内を磁束が通るため、本来であれば、永久磁石と対向するコアに行くべき永久磁石からの磁束の一部が、磁石保護カバーを経由して隣の逆極性の永久磁石に行ってしまう。このため、リニアアクチュエータの効率（推力性能）が低下する可能性がある。 The magnet protective cover may be manufactured, for example, by processing a plate according to the shape of the magnet or by cutting the material. When the magnet protective cover is made of a magnetic material, an attractive force is generated between the permanent magnet and the magnet protective cover, so that the permanent magnet and the magnet protective cover can be easily fixed. However, since the magnetic flux passes through the magnet protection cover, a part of the magnetic flux from the permanent magnet that should normally go to the core facing the permanent magnet passes through the magnet protection cover to the adjacent permanent magnet of opposite polarity. I will go to. Therefore, the efficiency (thrust performance) of the linear actuator may decrease.
これに対して、磁石保護カバーを非磁性体とした場合、永久磁石からの磁束は、永久磁石と対向するコアに向かう。しかし、リニアアクチュエータの小型化および高効率化を考えた場合、非磁性体の磁石保護カバーの厚さを極限まで薄くし、永久磁石とコアとの間のギャップ（エアギャップ）を詰める必要がある。磁石保護カバーを薄くするためには、磁石保護カバーの加工精度を上げる必要があり、必然的に磁石保護カバーが高価となる可能性がある。 On the other hand, when the magnet protective cover is made of a non-magnetic material, the magnetic flux from the permanent magnet goes toward the core facing the permanent magnet. However, when considering the miniaturization and high efficiency of linear actuators, it is necessary to reduce the thickness of the non-magnetic magnet protection cover to the utmost limit and close the gap (air gap) between the permanent magnet and the core. .. In order to make the magnet protective cover thinner, it is necessary to improve the processing accuracy of the magnet protective cover, and the magnet protective cover may inevitably become expensive.
そこで、第１の実施形態では、図４に示すように、各永久磁石３１の電機子２３（コア２４）と対向する一面、即ち、各永久磁石３１の内周面には、磁性体からなる複数の円筒状カバー３２を配置している。これに加えて、軸方向に隣り合う複数の永久磁石３１の間、および、軸方向に隣り合う複数の円筒状カバー３２の間には、非磁性体からなる複数の環状スペーサ３３を配置している。即ち、各永久磁石３１の内周面に円筒状カバー３２をそれぞれ配置すると共に、軸方向に隣り合う複数の永久磁石３１の間および円筒状カバー３２の間に環状スペーサ３３をそれぞれ配置している。このため、安価な円筒状カバー３２と環状スペーサ３３とにより、各永久磁石３１を保護（保持）することできる。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, one surface of each
より具体的に説明すると、第１の実施形態では、アクチュエータ１１は、鉄系合金等の磁性体からなる複数の円筒状カバー３２を有している。複数の円筒状カバー３２は、複数の永久磁石３１の径方向内周側で電機子２３と対向する位置の可動子２６に配置され、永久磁石３１を保持している。また、アクチュエータ１１は、アルミニウム合金、ステンレス鋼、合成樹脂等の非磁性体からなる複数の環状スペーサ３３を有している。環状スペーサ３３は、円筒状カバー３２の径方向に延びて設けられている。この場合、環状スペーサ３３は、軸方向に隣り合う複数の永久磁石３１の各々の一端面（例えば、下端面３１Ａ）と他端面（例えば、上端面３１Ｂ）との間に当接して設けられており、かつ、軸方向に隣り合う複数の円筒状カバー３２の各々の一端面（例えば、下端面３２Ａ）と他端面（例えば、上端面３２Ｂ）との間に当接して設けられている。なお、以下の説明では、一端側を下端側とし、他端側を上端側として説明するが、例えば、一端側を上端側とし、他端側を下端側としてもよい。また、一端側を左端側とし、他端側を右端側としてもよいし、一端側を右端側とし、他端側を左端側としてもよい。
More specifically, in the first embodiment, the
軸方向の最も一端側となる下端の環状スペーサ３３は、下端の永久磁石３１の下端面３１Ａおよび下端の円筒状カバー３２の下端面３２Ａに当接して設けられている。軸方向の最も他端側となる上端の環状スペーサ３３は、上端の永久磁石３１の上端面３１Ｂおよび上端の円筒状カバー３２の上端面３２Ｂに当接して設けられている。第１の実施形態では、永久磁石３１に挟まれる環状スペーサ３３、上端の環状スペーサ３３、および、下端の環状スペーサ３３は、いずれも同形状の共通の環状スペーサ３３としている。また、円筒状カバー３２も全て同形状の共通の円筒状カバー３２としている。これにより、簡単な構造の円筒状カバー３２および環状スペーサ３３によって、各永久磁石３１を保護している。永久磁石３１、円筒状カバー３２および環状スペーサ３３は、磁石組立体Ｍ１を構成している。磁石組立体Ｍ１の組立作業については、後述する。
The lower end
第１の実施形態による電磁サスペンションは、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。 The electromagnetic suspension according to the first embodiment has the above-mentioned configuration, and its operation will be described next.
車両１は、レールＲに沿って、例えば図１および図２中の左側に向かって走行する。車両１が走行しているときに、例えばロール（横揺れ）またはピッチ（前，後方向の揺れ）等の振動が発生すると、このときの上，下方向の振動を各加速度センサ１３Ａ－１３Ｄによって検出する。制御装置１４は、各加速度センサ１３Ａ－１３Ｄで検出した信号をそれぞれ個別な車両挙動（加速度）の検出信号として判別しつつ、車両１の振動を抑えるために、例えば各アクチュエータ１１（１１Ａ－１１Ｄ）で発生すべき目標減衰力（目標制御力）を演算する。そして、各アクチュエータ１１（１１Ａ－１１Ｄ）は、制御装置１４から個別に出力される指令信号に従って、それぞれの発生減衰力（発生制御力）が目標減衰力に沿った特性となるように可変に制御される。
The
次に、アクチュエータ１１の可動子２６に組込まれる磁石組立体Ｍ１の組立作業について、図４を参照しつつ説明する。磁石組立体Ｍ１は、可動子２６のチューブ２７に組み付ける前に予め組み立てられる。
Next, the assembly work of the magnet assembly M1 incorporated in the
まず、磁性体からなる複数の円筒状カバー３２と非磁性体からなる複数の環状スペーサ３３とを、必要段数分配置する。このとき、複数の円筒状カバー３２および複数の環状スペーサ３３の同軸度を確保するため、各円筒状カバー３２の内周側および各環状スペーサ３３の内周側に円柱状または円筒状の治具Ｊを挿入する。さらに、各円筒状カバー３２および各環状スペーサ３３の内周側に治具Ｊを挿入した状態で、治具Ｊの軸方向の両端側から各円筒状カバー３２および各環状スペーサ３３に対して軸力を付与することが好ましい。即ち、磁石組立体Ｍ１に必要な数の環状スペーサ３３および円筒状カバー３２を治具Ｊの外周側に配置し、かつ、両端側から軸力を付与した状態で、各環状スペーサ３３および各円筒状カバー３２を治具Ｊに固定することが好ましい。この理由は、後工程で、分割された永久磁石３１を円筒状カバー３２の外周面に貼付するときに、永久磁石３１の予期せぬ移動、飛び出しを抑制すると共に、組立が完了した状態での軸方向寸法のばらつきを抑制するためである。
First, a plurality of cylindrical covers 32 made of a magnetic material and a plurality of
各円筒状カバー３２と各環状スペーサ３３とを治具Ｊに固定した後、それぞれの円筒状カバー３２の外周面にセグメント磁石である永久磁石３１を貼り付ける。永久磁石３１は、径方向に着磁されており、少なくとも２分割されていることが好ましい。永久磁石３１の貼り付けに先立って、円筒状カバー３２の外周面、即ち、永久磁石３１の内周面との当接面には、接着剤を塗布しておく。この状態で、永久磁石３１を円筒状カバー３２に貼付ける。円筒状カバー３２と永久磁石３１との貼付に用いる接着剤は、常温（平常温度）または永久磁石３１の不可逆減磁温度以下で硬化する接着剤を用いる。さらに、この接着剤は、アクチュエータ１１の作動温度範囲内で必要な接着力を確保できるものとする。
After fixing each
永久磁石３１を円筒状カバー３２の外周面に貼り付けたとき、接着剤の一部が、円筒状カバー３２の外周側、即ち、永久磁石３１の内周面と円筒状カバー３２の外周面との間からはみ出す可能性がある。はみ出た接着剤は、円筒状カバー３２と環状スペーサ３３との間、および／または、永久磁石３１と環状スペーサ３３との間に入り込む。これにより、各永久磁石３１、各円筒状カバー３２および各環状スペーサ３３を一体的に接着固定することができる。各永久磁石３１を各円筒状カバー３２の外周側かつ各環状スペーサ３３の間に貼り付けたら、外部にはみ出た接着剤を取り除く。これにより、組み立て完了後の磁石組立体Ｍ１をチューブ２７内へ挿入するときに、この挿入作業を容易に行うことができる。
When the
治具Ｊは、例えば、接着剤が固化してから取外すことができる。各永久磁石３１、各円筒状カバー３２および各環状スペーサ３３は、接着剤が固化することによって一体的に固定される。これにより、磁石組立体Ｍ１の組立が完了する。組立完了後の磁石組立体Ｍ１は、チューブ２７内に挿入される。この挿入は、磁石組立体Ｍ１とチューブ２７との間に吸引力および／または反発力が作用するため、適切な圧入機を用いて行う。また、挿入は、チューブ２７内で磁石組立体Ｍ１の動きを抑制するため、チューブ２７の内周面または各永久磁石３１の外周面に接着剤を塗布した状態で行うことが好ましい。磁石組立体Ｍ１の挿入後、接着剤単独で十分な固定力を確保できる場合を除き、磁石組立体Ｍ１の両端に軸力を付与することが好ましい。即ち、チューブ２７の内周側に雌ねじを形成しておき、この雌ねじに抑え部材３４を締結することにより、磁石組立体Ｍ１の両端に軸力を付与することが好ましい。軸力は、前述したように、アクチュエータ１１で発生する制御力とアクチュエータ１１に作用する最大外力とに対して安全率を加味して設定する。
The jig J can be removed, for example, after the adhesive has solidified. Each
なお、円筒状カバー３２の軸方向寸法Ｌ２は、永久磁石３１の軸方向寸法Ｌ１よりも長い方が好ましい（Ｌ１＜Ｌ２）。この理由は、これとは逆に寸法を設定すると、抑え部材３４を用いて磁石組立体Ｍ１に軸力を付与したときに、永久磁石３１が軸力を受けることになり、永久磁石３１が損傷する可能性があるためである。また、環状スペーサ３３の外径寸法Ｄ２は、永久磁石３１の外径寸法Ｄ１以下であることが好ましい（Ｄ１≧Ｄ２）。この理由は、これとは逆に寸法を設定すると、永久磁石３１とチューブ２７との間に隙間が形成され、アクチュエータ１１の推力効率（推力性能）が低下する可能性があるためである。
The axial dimension L2 of the
以上のように、第１の実施形態によれば、永久磁石３１と電機子２３との間に磁性体の円筒状カバー３２が配置される。このため、非磁性体の円筒状カバーを配置する構成と比較して、永久磁石３１とコア２４との間のギャップを実質的に詰めることができる。また、電機子２３の電磁力により磁性体の円筒状カバー３２に吸引力が作用し、リラクタンストルクが発生する。また、永久磁石３１自体のパーミアンスが上がり、永久磁石３１の耐熱性を確保し易くできる。しかも、永久磁石３１の間および円筒状カバー３２の間には、非磁性体の環状スペーサ３３が当接して設けられる。このため、磁束が円筒状カバー３２を経由して隣り合う永久磁石３１の間を通ることを抑制できる。これらにより、アクチュエータ１１の効率、推力性能を向上できる。また、単純な部品の円筒状カバー３２と環状スペーサ３３とにより、永久磁石３１を保護することができる。即ち、円筒状カバー３２と環状スペーサ３３の製造に、特別な型または設備を新たに用意する必要はなく、従来からの加工機を用いて製造できる。これにより、永久磁石３１を保護するための部品の製造コストを大幅に低減できる。この結果、推力性能の向上と製造コストの低減とを両立できる。
As described above, according to the first embodiment, the magnetic
次に、図５は、第２の実施形態を示している。第２の実施形態の特徴は、環状スペーサの円筒状カバーと当接する側は、環状スペーサの永久磁石と当接する側よりも軸方向の厚さを薄くしたことにある。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIG. 5 shows a second embodiment. The feature of the second embodiment is that the side of the annular spacer that comes into contact with the cylindrical cover is thinner in the axial direction than the side of the annular spacer that comes into contact with the permanent magnet. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
上述の第１の実施形態では、単純な部品である円筒状カバー３２および環状スペーサ３３を用いて永久磁石３１を保護している。しかし、この場合は、磁石組立体Ｍ１を組み立てるときに、円筒状カバー３２および環状スペーサ３３の内周側に治具Ｊを挿入し、これら円筒状カバー３２および環状スペーサ３３を同軸に配置する必要がある。このため、永久磁石３１を円筒状カバー３２および環状スペーサ３３に接着するときに、円筒状カバー３２および環状スペーサ３３と共に治具Ｊも接着される可能性がある。
In the first embodiment described above, the
そこで、第２の実施形態では、治具を不要としている。即ち、第２の実施形態では、磁石組立体Ｍ２は、複数の永久磁石３１と、複数の円筒状カバー４１と、これら永久磁石３１および円筒状カバー４１の間に配置される複数の環状スペーサ４２と、軸方向の最も一端側となる下端に配置される環状スペーサ４３と、軸方向の最も他端側となる上端に配置される環状スペーサ４３とを有している。円筒状カバー４１の軸方向寸法Ｌ３は、永久磁石３１の軸方向寸法Ｌ１よりも長い（Ｌ１＜Ｌ３）。一方、環状スペーサ４２の円筒状カバー４１と当接する側は、環状スペーサ４２の永久磁石３１と当接する側よりも、環状スペーサ４２の軸方向の厚さが小さい。
Therefore, in the second embodiment, the jig is not required. That is, in the second embodiment, the magnet assembly M2 has a plurality of
即ち、環状スペーサ４２の内径側で円筒状カバー４１と当接する部分の厚さ寸法ｔ２は、環状スペーサ４２の外径側で永久磁石３１と当接する部位の厚さ寸法ｔ１よりも薄い（ｔ１＞ｔ２）。これにより、環状スペーサ４２は、径方向外側の厚肉部４２Ａと径方向内側の薄肉部４２Ｂとを備えている。厚肉部４２Ａの側面は、永久磁石３１の下端面３１Ａまたは上端面３１Ｂと当接する。薄肉部４２Ｂの側面は、円筒状カバー４１の下端面４１Ａまたは上端面４１Ｂと当接する。円筒状カバー４１の軸方向の両端部で永久磁石３１よりも突出する部位は、環状スペーサ４２の厚肉部４２Ａと薄肉部４２Ｂとの間を接続する段差面に嵌合する。
That is, the thickness dimension t2 of the portion that abuts on the
軸方向の両端の環状スペーサ４３も、内径側の厚さ寸法が外径側の厚さ寸法よりも薄い。ただし、軸方向の両端の環状スペーサ４３は、一方の側面のみ円筒状カバー４１の軸方向の端部と嵌合する。なお、両端の環状スペーサ４３は、永久磁石３１および円筒状カバー４１の間に配置される環状スペーサ４２を用いてもよい。いずれにしても、第２の実施形態では、円筒状カバー４１と環状スペーサ４２，４３とを嵌合させることにより、これらを治具なしで同軸上に組み立てることができる。即ち、円筒状カバー４１および環状スペーサ４２，４３の内周側に、これらを同軸に配置するための治具を挿入することが不要となる。これにより、治具を挿入する時間、治具を取外す時間を削減することができ、例えば、第１の実施形態よりも早く組み立てることが可能となる。さらに、磁石組立体Ｍ２を構成する部品（永久磁石３１、円筒状カバー４１、環状スペーサ４２，４３）の精度によって、これらの同軸度を確保することができ、容易に組み立てできる。
The thickness dimension on the inner diameter side of the
具体的に説明すると、磁石組立体Ｍ２の組立作業では、まず、複数の円筒状カバー４１と複数の環状スペーサ４２，４３とを必要段数分だけ積み上げ、両端から軸力を付与する。このとき、円筒状カバー４１の軸方向の端部を環状スペーサ４２の厚肉部４２Ａと薄肉部４２Ｂとの間の段差面に嵌合することにより、これら円筒状カバー４１と環状スペーサ４２とを治具なしで連結することができる。その後の工程は、第１の実施形態と同様である。
Specifically, in the assembly work of the magnet assembly M2, first, a plurality of cylindrical covers 41 and a plurality of
なお、第２の実施形態では、円筒状カバー４１の内径寸法ｄ１と環状スペーサ４２，４３の内径寸法ｄ２とは略同一とした。しかし、例えば、円筒状カバー４１の内径寸法ｄ１よりも環状スペーサ４２の内径寸法ｄ２を大きくしてもよい（ｄ１＜ｄ２）。また、第２の実施形態では、第１の実施形態の円筒状カバー３２よりも、円筒状カバー４１は長くする必要がある。さらに、第２の実施形態の環状スペーサ４２，４３は、第１の実施形態の環状スペーサ３３と比較して、追加の加工が必要となる。ただし、磁石組立体Ｍ２の軸方向の両端に配置される環状スペーサ４３は、同一部品を裏返しにして用いることができる。さらに、隣り合う永久磁石３１の間に配置される環状スペーサ４２は、必要な個数分（段数分）だけ用意すればよい。また、隣り合う永久磁石３１の間に配置される環状スペーサ４２を、両端の環状スペーサ４３として代用することもできる。即ち、環状スペーサ４２，４３を同一部品としてもよい。これにより、部品管理の工数を削減できると共に、同一部品を大量生産することによって製造コストを低減することができる。
In the second embodiment, the inner diameter dimension d1 of the
第２の実施形態は、上述の如き円筒状カバー４１および環状スペーサ４２，４３を用いるもので、その基本的作用については、第１の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第２の実施形態では、環状スペーサ４２，４３の内径側で円筒状カバー４１と当接する部位は、環状スペーサ４２，４３の外径側で永久磁石３１と当接する部位よりも厚さが小さい。このため、環状スペーサ４２，４３の厚さが小さい部位に、円筒状カバー４１の端部を嵌合できる。これにより、環状スペーサ４２，４３と円筒状カバー４１との組立作業時に、これらを同軸に配置するための治具を省略できる。即ち、組立作業時の部品管理の工数を削減できる。これにより、組立作業の作業性を向上でき、製造コストを低減できる。
The second embodiment uses the
次に、図６は、第３の実施形態を示している。第３の実施形態の特徴は、円筒状カバーの環状スペーサと当接する側には、円筒状カバーの一端面と他端面とから軸方向に突出する突出部を設けたことにある。なお、第３の実施形態では、第１および第２の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIG. 6 shows a third embodiment. A feature of the third embodiment is that a protrusion protruding in the axial direction from one end surface and the other end surface of the cylindrical cover is provided on the side of the cylindrical cover in contact with the annular spacer. In the third embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
上述の第２の実施形態では、環状スペーサ４２，４３の形状を、第１の実施形態の環状スペーサ３３の形状に対して変更している。これに対して、第３の実施形態では、第１の実施形態と同形状の環状スペーサ３３を用いつつ、第２の実施形態と同様に組立時の治具の挿入を省略できるように構成している。
In the second embodiment described above, the shapes of the
即ち、第３の実施形態では、磁石組立体Ｍ３は、複数の永久磁石３１と、複数の円筒状カバー５１と、複数の環状スペーサ３３とを有している。そして、円筒状カバー５１の環状スペーサ３３と当接する側には、円筒状カバー５１の一端面（例えば、下端面５１Ａ）と他端面（例えば、上端面５１Ｂ）とから円筒状カバー５１の軸方向に突出する突出部５１Ｃが形成されている。即ち、突出部５１Ｃは、円筒状カバー５１の軸方向の両端に設けられており、永久磁石３１の軸方向の両端よりも、軸方向に突出している。突出部５１Ｃは、環状スペーサ３３の内側に嵌合される。
That is, in the third embodiment, the magnet assembly M3 has a plurality of
第３の実施形態も、第２の実施形態と同様に、円筒状カバー５１と環状スペーサ３３とを嵌合させることにより、治具なしで同軸上に組み立てることができる。しかも、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、全ての環状スペーサ３３が同形状である。さらに、全ての円筒状カバー５１も同形状である。このため、２種類の部品（円筒状カバー５１および環状スペーサ３３）によって永久磁石３１を保護するための部品を構成することができる。なお、第３の実施形態では、環状スペーサ３３の内径寸法ｄ３は、円筒状カバー５１の内径寸法ｄ４よりも大きい（ｄ３＞ｄ４）。しかし、円筒状カバー５１の内径寸法ｄ４と環状スペーサ３３の内径寸法ｄ３とを、例えば環状スペーサ３３の内周面のうち突出部５１Ｃの間を内径側に突出させることにより、略同一としてもよい。
Similar to the second embodiment, the third embodiment can be assembled coaxially without a jig by fitting the
第３の実施形態は、上述の如き円筒状カバー５１および環状スペーサ３３を用いるもので、その基本的作用については、第１および第２の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第３の実施形態では、円筒状カバー５１の軸方向の両端面にそれぞれ軸方向に突出する突出部５１Ｃが形成されている。このため、円筒状カバー５１の突出部５１Ｃを環状スペーサ３３の内側に嵌合できる。これにより、環状スペーサ３３と円筒状カバー５１との組立作業時に、これらを同軸に配置するための治具を省略できる。即ち、組立作業時の部品管理の工数を削減できる。これにより、組立作業の作業性を向上でき、製造コストを低減できる。
The third embodiment uses the
次に、図７は、第４の実施形態を示している。第４の実施形態の特徴は、円筒状カバーの環状スペーサと当接する側に傾斜嵌合面を設けると共に、環状スペーサの円筒状カバーと当接する側に傾斜嵌合面を設けたことにある。なお、第４の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 Next, FIG. 7 shows a fourth embodiment. The feature of the fourth embodiment is that the inclined fitting surface is provided on the side of the cylindrical cover in contact with the annular spacer, and the inclined fitting surface is provided on the side of the annular spacer in contact with the cylindrical cover. In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
上述の第２の実施形態および第３の実施形態は、組立時に治具の挿入を省略できる。しかし、設備によっては、環状スペーサ４２，４３または円筒状カバー５１の加工費が高くなる可能性がある。これに対して、第４の実施形態では、簡単な追加工により、磁石組立体Ｍ４の組立作業時に治具の挿入を省略できるように構成している。
In the second embodiment and the third embodiment described above, the insertion of the jig can be omitted at the time of assembly. However, depending on the equipment, the processing cost of the
即ち、第４の実施形態では、磁石組立体Ｍ４は、複数の永久磁石３１と、複数の円筒状カバー６１と、これら永久磁石３１および円筒状カバー６１の間に配置される複数の環状スペーサ６２と、軸方向の最も一端側となる下端に配置される環状スペーサ６３と、軸方向の最も他端側となる上端に配置される環状スペーサ６３とを有している。そして、円筒状カバー６１の軸方向の一端面および他端面には、傾斜嵌合面６１Ａが設けられている。傾斜嵌合面６１Ａは、円筒状カバー６１の外径側よりも内径側が軸方向に突出するように傾斜している。また、環状スペーサ６２の側面で円筒状カバー６１と当接する部位には、傾斜嵌合面６２Ａが設けられている。傾斜嵌合面６２Ａは、環状スペーサ６２の軸方向の内側に進む程内径寸法が小さくなるように傾斜している。下端の環状スペーサ６３は、円筒状カバー６１と当接する側にのみ傾斜嵌合面６３Ａが設けられている。上端の環状スペーサ６３も、円筒状カバー６１と当接する側にのみ傾斜嵌合面６３Ａが設けられている。環状スペーサ６２，６３の傾斜嵌合面６２Ａ，６３Ａは、円筒状カバー６１の傾斜嵌合面６１Ａと嵌合する。
That is, in the fourth embodiment, the magnet assembly M4 has a plurality of
第４の実施形態も、環状スペーサ６２，６３の傾斜嵌合面６２Ａ，６３Ａと円筒状カバー６１の傾斜嵌合面６１Ａとを嵌合させることにより、治具なしで同軸上に組み立てることができる。
The fourth embodiment can also be assembled coaxially without a jig by fitting the inclined
第４の実施形態は、上述の如き円筒状カバー６１および環状スペーサ６２，６３を用いるもので、その基本的作用については、第１ないし第３の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第４の実施形態も、第２および第３の実施形態と同様に、組立時に治具の挿入を省略できる。
The fourth embodiment uses the
なお、各実施形態では、互いに相対直線運動可能に支持された第１部材と第２部材とのうちの第１部材を可動子２６とし、第２部材を固定子２１とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、第１部材と第２部材とのうちの第１部材を固定子とし、第２部材を可動子としてもよい。
In each embodiment, a case where the first member of the first member and the second member supported so as to be able to move relative to each other is a
各実施形態では、車両１のばね上部材（例えば車体２）を固定側とし、車両１のばね下部材（例えば台車３Ａ，３Ｂ、車輪４）を可動側とした場合を例に挙げて説明した。即ち、車両１のばね下部材となる台車３Ａ，３Ｂに接続された第１部材を可動子２６とし、車両１のばね上部材となる車体２に接続された第２部材を固定子２１とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、車両のばね下部材を固定側とし、車両のばね上部材を可動側としてもよい。即ち、車両のばね下部材（台車）に接続される第１部材または第２部材を固定子とし、車両のばね上部材（車体）に接続される第１部材または第２部材を可動子としてもよい。換言すれば、第１部材を固定子とすると共に第２部材を可動子としてもよいし、第１部材を可動子とすると共に第２部材を固定子としてもよい。
In each embodiment, the case where the unsprung member of the vehicle 1 (for example, the vehicle body 2) is the fixed side and the unsprung member of the vehicle 1 (for example, the
各実施形態では、第１部材としての可動子２６の径方向内側に第２部材としての固定子２１が位置する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、可動子の径方向外側に固定子が位置する構成としてもよい。換言すれば、第１部材の径方向外側に第２部材が位置する構成としてもよい。
In each embodiment, the case where the
各実施形態では、第１部材としての可動子２６が円筒状の部材であるチューブ２７を有する構成とした場合を例に挙げて説明した。この場合、円筒状の部材であるチューブ２７の径方向内周側が電機子２３と対向する側となり、かつ、この径方向内周側に複数の永久磁石３１を配置した場合を例に挙げて説明した。即ち、円筒状の部材を有する第１部材の径方向内側に、電機子を有する第２部材を位置させている。しかし、これに限らず、例えば、円筒状の部材の径方向外周側を電機子と対向する側とし、かつ、この径方向外周側に複数の永久磁石を配置してもよい。即ち、円筒状の部材を有する第１部材の径方向外側に、電機子を有する第２部材を位置させてもよい。この場合、円筒状カバーは、永久磁石の径方向外周側で電機子と対向する位置の第１部材に配置される。即ち、円筒状カバーは、永久磁石の径方向内周側と径方向外周側とのうちの電機子と対向する位置の第１部材に配置される。
In each embodiment, a case where the
各実施形態では、第１部材としての可動子２６が円筒状の部材であるチューブ２７を有する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、第１部材が円柱状の部材を有する構成としてもよい。この場合は、円柱状の部材の径方向外周側が電機子と対向する側となり、かつ、この径方向外周側に複数の永久磁石が配置される。
In each embodiment, a case where the
各実施形態では、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間で上下方向の振動を抑制するアクチュエータ１１により電磁サスペンションを構成した場合を例に挙げて説明した。即ち、アクチュエータ１１は、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間に上下方向に配置した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、車体２と台車３Ａ，３Ｂとの間で左右方向の振動を抑制するアクチュエータにより電磁サスペンションを構成してもよい。即ち、アクチュエータは、車体と台車との間に左右方向に配置してもよい。
In each embodiment, the case where the electromagnetic suspension is configured by the
各実施形態では、電磁サスペンションを構成するアクチュエータ１１を鉄道車両１に取付ける場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、自動車等の鉄道車両以外の車両の電磁サスペンションに適用してもよい。さらには、振動源となる種々の機械、建築物等に取付けられる電磁サスペンションとして広く適用することができる。
In each embodiment, the case where the
各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。 It goes without saying that each embodiment is exemplary and the configurations shown in the different embodiments can be partially replaced or combined.
以上説明した実施形態に基づく電磁サスペンションとして、例えば下記に述べる態様のものが考えられる。 As the electromagnetic suspension based on the embodiment described above, for example, the suspension described below can be considered.
第１の態様としては、相対移動可能な第１部材と第２部材とが２部材間に取り付けられて推力を発生させる電磁サスペンションであって、該電磁サスペンションは、円柱状または円筒状の部材を有し、一端側が被取付部材と接続する前記第１部材と、前記第１部材の径方向内側または径方向外側に位置し、一端側に前記第１部材の軸方向に延びる電機子を有する前記第２部材と、前記第１部材に設けられ、前記第１部材の軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石からなる界磁と、前記複数の永久磁石の径方向内周側と径方向外周側とのうちの前記電機子と対向する位置の前記第１部材に配置され、前記永久磁石を保持し、磁性体からなる複数の円筒状カバーと、隣り合う複数の前記永久磁石の各々の一端面と他端面との間、および、隣り合う複数の前記円筒状カバーの各々の一端面と他端面との間に当接して設けられ、前記円筒状カバーの径方向に延びる非磁性体からなる複数の環状スペーサと、を有する。 The first aspect is an electromagnetic suspension in which a first member and a second member that are relatively movable are attached between the two members to generate a thrust, and the electromagnetic suspension is a cylindrical or cylindrical member. The first member having one end side connected to the attached member, and an armor located radially inside or radially outside the first member and extending axially to the first member on one end side. A field magnet composed of a second member, a plurality of permanent magnets provided on the first member and extending in the axial direction of the first member to form an annular shape, and a radial inner peripheral side of the plurality of permanent magnets. A plurality of cylindrical covers made of a magnetic material, and a plurality of adjacent permanent magnets, which are arranged on the first member at a position facing the armature on the outer peripheral side in the radial direction and hold the permanent magnets. A non-magnetic material provided in contact between one end surface and the other end surface and between each one end surface and the other end surface of a plurality of adjacent cylindrical covers, and extending in the radial direction of the cylindrical cover. It has a plurality of annular spacers composed of a body.
この第１の態様によれば、永久磁石と電機子との間に磁性体の円筒状カバーが配置される。このため、第１の態様では、非磁性体の円筒状カバーを配置する構成と比較して、永久磁石と電機子との間のギャップを実質的に詰めることができる。また、電機子の電磁力により磁性体の円筒状カバーに吸引力が作用し、リラクタンストルクが発生する。また、永久磁石自体のパーミアンスが上がり、永久磁石の耐熱性を確保し易くできる。しかも、永久磁石の間および円筒状カバーの間には、非磁性体の環状スペーサが当接して設けられる。このため、磁束が円筒状カバーを経由して隣り合う永久磁石の間を通ることを抑制できる。これらにより、電磁サスペンションの効率、推力性能を向上できる。また、簡単な構造の円筒状カバーと環状スペーサとにより、永久磁石を保護することができる。即ち、円筒状カバーと環状スペーサの製造に、特別な型または設備を新たに用意する必要はなく、従来からの加工機を用いて製造できる。これにより、製造コストを低減できる。この結果、推力性能の向上と製造コストの低減とを両立できる。 According to this first aspect, a magnetic cylindrical cover is arranged between the permanent magnet and the armature. Therefore, in the first aspect, the gap between the permanent magnet and the armature can be substantially closed as compared with the configuration in which the non-magnetic cylindrical cover is arranged. Further, the electromagnetic force of the armature causes an attractive force to act on the cylindrical cover of the magnetic material, and a reluctance torque is generated. In addition, the permeance of the permanent magnet itself is increased, and it is possible to easily secure the heat resistance of the permanent magnet. Moreover, a non-magnetic annular spacer is provided in contact between the permanent magnets and the cylindrical cover. Therefore, it is possible to suppress the magnetic flux from passing between the adjacent permanent magnets via the cylindrical cover. As a result, the efficiency and thrust performance of the electromagnetic suspension can be improved. In addition, the permanent magnet can be protected by the cylindrical cover and the annular spacer having a simple structure. That is, it is not necessary to newly prepare a special mold or equipment for manufacturing the cylindrical cover and the annular spacer, and it can be manufactured by using a conventional processing machine. As a result, the manufacturing cost can be reduced. As a result, it is possible to achieve both improvement in thrust performance and reduction in manufacturing cost.
第２の態様としては、第１の態様において、前記環状スペーサの前記円筒状カバーと当接する側は、前記環状スペーサの前記永久磁石と当接する側よりも前記環状スペーサの軸方向の厚さが小さい。この第２の態様によれば、環状スペーサの厚さが小さい部位に、円筒状カバーの端部を嵌合できる。これにより、環状スペーサと円筒状カバーとの組立作業時に、これらを同軸に配置するための治具を省略できる。即ち、組立作業時の部品管理の工数を削減できる。これにより、組立作業の作業性を向上でき、製造コストを低減できる。 In the second aspect, in the first aspect, the thickness of the annular spacer in the axial direction is larger on the side of the annular spacer that abuts on the cylindrical cover than on the side of the annular spacer that abuts on the permanent magnet. small. According to this second aspect, the end portion of the cylindrical cover can be fitted to the portion where the thickness of the annular spacer is small. This makes it possible to omit a jig for arranging the annular spacer and the cylindrical cover coaxially at the time of assembling work. That is, the man-hours for parts management during assembly work can be reduced. As a result, the workability of the assembly work can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
第３の態様としては、第１の態様において、前記円筒状カバーの前記環状スペーサと当接する側には、前記円筒状カバーの前記一端面と前記他端面とから前記円筒状カバーの軸方向に突出する突出部が形成されている。この第３の態様によれば、円筒状カバーの突出部を環状スペーサの内側に嵌合できる。これにより、環状スペーサと円筒状カバーとの組立作業時に、これらを同軸に配置するための治具を省略できる。即ち、組立作業時の部品管理の工数を削減できる。これにより、組立作業の作業性を向上でき、製造コストを低減できる。 As a third aspect, in the first aspect, on the side of the cylindrical cover that comes into contact with the annular spacer, the one end surface and the other end surface of the cylindrical cover are axially oriented from the one end surface and the other end surface of the cylindrical cover. A protruding portion is formed. According to this third aspect, the protrusion of the cylindrical cover can be fitted inside the annular spacer. This makes it possible to omit a jig for arranging the annular spacer and the cylindrical cover coaxially at the time of assembling work. That is, the man-hours for parts management during assembly work can be reduced. As a result, the workability of the assembly work can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
１ 車両（鉄道車両）
２ 車体（２部材）
３Ａ，３Ｂ 台車（２部材、被取付部材）
１１，１１Ａ－１１Ｄ アクチュエータ（電磁サスペンション）
２１ 固定子（第２部材）
２３ 電機子
２６ 可動子（第１部材）
２７ チューブ（円筒状の部材）
３１ 永久磁石（界磁）
３１Ａ 下端面（一端面）
３１Ｂ 上端面（他端面）
３２，４１，５１，６１ 円筒状カバー
３２Ａ，４１Ａ，５１Ａ 下端面（一端面）
３２Ｂ，４１Ｂ，５１Ｂ 上端面（他端面）
３３，４２，６２ 環状スペーサ
５１Ｃ 突出部
６１Ａ 傾斜嵌合面（一端面、他端面）
ｔ２ 厚さ寸法（厚さ）
1 Vehicle (railroad vehicle)
2 car body (2 members)
3A, 3B dolly (2 members, attached members)
11,11A-11D Actuator (electromagnetic suspension)
21 Stator (second member)
23
27 Tube (cylindrical member)
31 Permanent magnet (field magnet)
31A Lower end surface (one end surface)
31B upper end surface (end end surface)
32, 41, 51, 61
32B, 41B, 51B Upper end surface (end end surface)
33, 42, 62 Circular spacer
t2 thickness dimension (thickness)
Claims (3)
該電磁サスペンションは、
円柱状または円筒状の部材を有し、一端側が被取付部材と接続する前記第１部材と、
前記第１部材の径方向内側または径方向外側に位置し、一端側に前記第１部材の軸方向に延びる電機子を有する前記第２部材と、
前記第１部材に設けられ、前記第１部材の軸方向に延びて環状に形成される複数の永久磁石からなる界磁と、
前記複数の永久磁石の径方向内周側と径方向外周側とのうちの前記電機子と対向する位置の前記第１部材に配置され、前記永久磁石を保持し、磁性体からなる複数の円筒状カバーと、
隣り合う複数の前記永久磁石の各々の一端面と他端面との間、および、隣り合う複数の前記円筒状カバーの各々の一端面と他端面との間に当接して設けられ、前記円筒状カバーの径方向に延びる非磁性体からなる複数の環状スペーサと、を有することを特徴とする電磁サスペンション。 An electromagnetic suspension in which a relative movable first member and a second member are attached between the two members to generate thrust.
The electromagnetic suspension is
The first member having a cylindrical or cylindrical member, one end of which is connected to the attached member, and the first member.
The second member, which is located radially inside or outside the first member and has an armature extending in the axial direction of the first member on one end side.
A field magnet provided on the first member and composed of a plurality of permanent magnets extending in the axial direction of the first member and formed in an annular shape,
A plurality of cylinders arranged on the first member at positions facing the armature on the radial inner peripheral side and the radial outer peripheral side of the plurality of permanent magnets, holding the permanent magnets, and made of a magnetic material. With a shape cover,
The cylindrical cover is provided so as to be in contact between one end surface and the other end surface of each of the adjacent permanent magnets and between one end surface and the other end surface of each of the adjacent cylindrical covers. An electromagnetic suspension characterized by having a plurality of annular spacers made of a non-magnetic material extending in the radial direction of the cover.
前記環状スペーサの前記円筒状カバーと当接する側は、前記環状スペーサの前記永久磁石と当接する側よりも前記環状スペーサの軸方向の厚さが小さいことを特徴とする電磁サスペンション。 The electromagnetic suspension according to claim 1.
An electromagnetic suspension characterized in that the side of the annular spacer that abuts on the cylindrical cover has a smaller axial thickness of the annular spacer than the side of the annular spacer that abuts on the permanent magnet.
前記円筒状カバーの前記環状スペーサと当接する側には、前記円筒状カバーの前記一端面と前記他端面とから前記円筒状カバーの軸方向に突出する突出部が形成されていることを特徴とする電磁サスペンション。 The electromagnetic suspension according to claim 1.
On the side of the cylindrical cover that comes into contact with the annular spacer, a protrusion is formed so as to project from the one end surface and the other end surface of the cylindrical cover in the axial direction of the cylindrical cover. Electromagnetic suspension.
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