(57)【要約】【課題】  電磁石の磁極片における磁束の飽和を抑制することで、渦電流式減速装置の制動トルクの向上を図る。【解決手段】  複数の電磁石１０を円環状に配設してなる電磁石群１１と、電磁石群１１に対して同軸且つ相対回転可能に設けられた制動ドラム１２とを備え、電磁石群１１の個々の電磁石１０を、制動ドラム１２の半径方向に延出する鉄心１６と、鉄心１６に巻装された電磁コイル１８と、制動ドラム１２側に位置する鉄心１６の端部に設けられた磁極片１９とから構成し、磁極片１９を、鉄心１６の断面より大きな広がりを持つような多角形状とし、鉄心１６からはみ出した磁極片１９の角部を、所定面取長さＣ１、Ｃ２で面取りするか、所定丸め半径Ｒで丸める。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁石を円環状に配設してなる電磁石群と、該電磁石群に対して同軸且つ相対回転可能に設けられた制動ドラムとを備え、上記電磁石群の個々の電磁石を、上記制動ドラムの半径方向に延出する鉄心と、該鉄心に巻装された電磁コイルと、上記制動ドラム側に位置する上記鉄心の端部に設けられた磁極片とから構成し、上記磁極片を、鉄心断面より大きな広がりを持つような多角形状とし、鉄心からはみ出した磁極片の角部を、所定面取長さで面取りするか、所定丸め半径で丸めたことを特徴とする渦電流式減速装置。
【請求項２】
上記所定面取長さ及び上記所定丸め半径の下限値を、上記制動ドラムの半径方向に垂直な方向における上記磁極片の全幅の５％の値とする請求項１記載の渦電流式減速装置。
【請求項３】
上記所定面取長さ及び上記所定丸め半径の上限値を、上記制動ドラムの半径方向に垂直な方向における上記磁極片の全幅から、上記制動ドラムの半径方向に垂直な方向における上記鉄心の全幅を引いた値とする請求項１又は２記載の渦電流式減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の摩擦ブレーキを補助する渦電流式減速装置に係り、特に、電磁石を用いた渦電流式減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に示すように、電磁石を用いた渦電流式減速装置は、複数の電磁石５０を円環状に配設してなる電磁石群５１と、電磁石群５１に対して同軸且つ相対回転可能に設けられた制動ドラム５２とを備えている。電磁石群５１の個々の電磁石５０は、制動ドラム５２の半径方向に延出する鉄心５３と、鉄心５３に巻装された電磁コイル５４と、制動ドラム５２側に位置する鉄心５３の端部に設けられた磁極片５５とから構成されている。周方向に隣接する電磁石５０の電磁コイル５４では、電線の巻付方向が異なる。電磁石５０の電磁コイル５４を通電すると、各電磁石５０の磁極が、周方向にＮ極と、Ｓ極とが交互に配置される。これにより、電磁石５０と制動ドラム５２とを結ぶ磁束回路（図７中に符号５６で示す）が形成されて、制動ドラム５２に渦電流が生起され、回転軸が減速制動される（特許文献１等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９５２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電磁石５０の磁極片５５は、回転軸を減速制動する際に、電磁石５０の磁束を制動ドラム５２側へと効率良く導く働きをする。図８に示すように、従来の磁極片５５は、制動ドラム５２の半径方向の外側から見て、四角形状に形成されている。このような磁極片５５において、磁極片５５の角部５５ａが、略９０度に形成されていると、この角部５５ａに磁束が集中してしまうため、磁束が飽和しやすくなる。磁束が飽和すると、制動ドラム５２側へと流れる磁束の量が小さくなり、制動トルクが低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、電磁石の磁極片における磁束の飽和を抑制することで、制動トルクの向上を図ることができる渦電流式減速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の電磁石を円環状に配設してなる電磁石群と、該電磁石群に対して同軸且つ相対回転可能に設けられた制動ドラムとを備え、上記電磁石群の個々の電磁石を、上記制動ドラムの半径方向に延出する鉄心と、該鉄心に巻装された電磁コイルと、上記制動ドラム側に位置する上記鉄心の端部に設けられた磁極片とから構成し、上記磁極片を、鉄心断面より大きな広がりを持つような多角形状とし、鉄心からはみ出した磁極片の角部を、所定面取長さで面取りするか、所定丸め半径で丸めたことを特徴とする渦電流式減速装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、上記所定面取長さ及び上記所定丸め半径の下限値を、上記制動ドラムの半径方向に垂直な方向における上記磁極片の全幅の５％の値とする請求項１記載の渦電流式減速装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、上記所定面取長さ及び上記所定丸め半径の上限値を、上記制動ドラムの半径方向に垂直な方向における上記磁極片の全幅から、上記制動ドラムの半径方向に垂直な方向における上記鉄心の全幅を引いた値とする請求項１又は２記載の渦電流式減速装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電磁石の磁極片における磁束の飽和を抑制することで、渦電流式減速装置の制動トルクの向上を図ることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分正面断面図である。図２は、図１の実施の形態に係る部分側面断面図である。図３は、電磁石の上面図である。図４は、磁極片の斜視図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本実施の形態の渦電流式減速装置は、複数の電磁石１０を円環状に配設してなる電磁石群１１と、電磁石群１１に対して同軸且つ相対回転可能に設けられた、磁性体（強磁性体又は軟磁性体、以下同じ）の材料（例えば、低炭素鋼、低炭素合金鋼、鋳鉄等、以下同じ）からなる制動ドラム１２とを備えている。電磁石群１１の個々の電磁石１０は、磁性体の材料からなる電磁石支持環１３の外周面に支持されている。本実施の形態においては、電磁石支持環１３は、非磁性体の材料（例えば、アルミ等の低透磁率材料、以下同じ）からなる支持腕１４を介して、図示しない固定側（例えば、変速機のカバー）に結合されている。また、制動ドラム１２は、非磁性体の材料からなる支持腕１５を介して、図示しない回転軸（例えば、変速機の出力軸）に結合されている。制動ドラム１２は、電磁石群１１の半径方向の外側に配置されている。
【００１３】
電磁石１０は、電磁石支持環１３の外周面に取り付けられ、制動ドラム１２の半径方向に延出する鉄心１６と、鉄心１６に巻枠（ボビン）１７を介して巻装された電磁コイル１８と、制動ドラム１２側に位置する鉄心１６の端部に設けられ、制動ドラム１２の内周面に対向する磁極片１９とを備えている。鉄心１６及び磁極片１９は、磁性体の材料からなる。周方向に隣接する電磁石１０の電磁コイル１８では、電線の巻付方向が異なる。
【００１４】
なお、電磁石１０の鉄心１６と磁極片１９とを一体に形成しても良く、電磁石１０の鉄心１６及び磁極片１９と電磁石支持環１３とを一体に形成しても良い。
【００１５】
図１及び図４に示すように、本実施の形態においては、磁極片１９の外周面１９ａ（制動ドラム１２の内周面に対向する面）は制動ドラム１２の内周面の湾曲に合わせて円弧状に形成されている。また、磁極片１９の内周面１９ｂ（鉄心１６への取付面）は、制動ドラム１２側に位置する鉄心１６の端部に合わせて平面状に形成されている。
【００１６】
図３に示すように、磁極片１９は、制動ドラム１２の半径方向の外側から見て、鉄心１６の断面よりも大きな広がりを持つような多角形状に形成されている。磁極片１８と鉄心１６とは、同心的に配置されており、鉄心１６からはみ出す磁極片１８の長さは、左右、上下でそれぞれ同一となるように設定される。本実施の形態の磁極片１９は、基本形状が四角形状に形成されており、鉄心１６からはみ出した磁極片１９の角部を、所定の面取長さＣ１、Ｃ２で面取りして、磁極片１９を八角形状に形成している。
【００１７】
制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向（制動ドラム１２の周方向）（図３中の横方向）に対する面取長さをＣ１とし、制動ドラム１２の軸方向（図３中の縦方向）に対する面取長さをＣ２として、本実施の形態においては、面取長さＣ１と面取長さＣ２とを等しくしている。面取長さＣ１、Ｃ２の下限値は、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片１９の全幅Ｗａの５％の値とする。面取長さＣ１、Ｃ２の上限値は、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片１９の全幅Ｗａから、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における鉄心１６の全幅Ｗｂを引いた値とする。
【００１８】
回転軸を減速制動する際には、電磁石群１１の個々の電磁石１０の電磁コイル１８を通電する。すると、電磁コイル１８が巻装された鉄心１６が磁化されて、鉄心１６の端部に設けられた磁極片１９の外周面１９ａがＮ極又はＳ極のいずれかに磁化される。これにより、各電磁石１０の磁極が、周方向に交互にＮ極と、Ｓ極とが配置されて、電磁石１０と制動ドラム１２とを結ぶ磁束回路Ｗが形成され、回転軸が減速制動される。この回転軸の減速制動は、電磁石１０の電磁コイル１８の通電を切れば解除される。
【００１９】
上述のように、本実施の形態においては、電磁石１０の磁極片１９を、制動ドラム１２の半径方向の外側から見て、鉄心１６の断面よりも大きな広がりを持つような多角形状とし、鉄心１６からはみ出した磁極片１９の角部を、所定の面取長さＣ１、Ｃ２で面取することで、結果的に、磁極片１９の角部が９０度より大きな角度となるようにしている。そのため、磁極片１９には磁束が集中する部位がなく、磁極片１９が磁化される際、磁束が磁極片１９に均一に分散して、飽和しにくくなる。その分、制動ドラム１２側へと流れ、制動トルクを発生させるための磁束の量が大きくなり、渦電流式減速装置の制動トルクが向上する。
【００２０】
本実施の形態の磁極片１９の効果を確認するため、面取長さＣ１、Ｃ２の異なる二種類の磁極片１９と、図８で示した従来の磁極片５５とを用いて、渦電流式減速装置の制動トルクを測定した。その結果を図５に示す。
【００２１】
図５中、縦軸が制動トルクを、横軸が制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片１９の全幅Ｗａに対する磁極片１９の面取長さＣ１、Ｃ２の割合を表す。また、丸印が回転軸の回転数が５００ｒｐｍのときに得られた制動トルクを示し、四角印が回転軸の回転数が１０００ｒｐｍのときに得られた制動トルクを示す。面取長さＣ１、Ｃ２の割合が０％のものが従来の磁極片５５をなす。なお、面取長さＣ１と面取長さＣ２とを等しくした。
【００２２】
図５に示すように、回転軸の回転数に関わらず、面取を施した磁極片１９では、渦電流式減速装置の制動トルクが、従来の磁極片５５に比べて向上することが分かる。また、回転軸の回転数に関わらず、磁極片１９の面取長さＣ１、Ｃ２の割合が大きくなるほど、渦電流式減速装置の制動トルクがより向上することが分かる。特に、面取長さＣ１、Ｃ２の割合が１０％では、従来の磁極片５５に比べて効果が大きい。この結果より、面取長さＣ１、Ｃ２を、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片１９の全幅Ｗａの５％の値以上とすれば、十分な効果が得られることが分かる。また、面取長さＣ１、Ｃ２を、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片１９の全幅Ｗａから、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における鉄心１６の全幅Ｗｂを引いた値以下とすることで、磁極片１９が、制動ドラム１２側に位置する鉄心１６の端部の全てを覆うよう設定することができる。
【００２３】
以上、本実施の形態によれば、電磁石の磁極片における磁束の飽和を抑制することで、渦電流式減速装置の制動トルクの向上を図ることができる。
【００２４】
本発明は以上説明した実施の形態に限定はされない。
【００２５】
例えば、上述の実施の形態では、鉄心１６からはみ出した磁極片１９の角部を、所定の面取長さＣ１、Ｃ２で面取するとしたが、磁極片１９にエッジ状の角部が存在しなければ良く、図６に示すように、鉄心１６からはみ出した磁極片２９の角部を、所定の丸め半径Ｒで丸めても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。その場合、丸め半径Ｒの下限値は、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片２９の全幅Ｗａ’の５％の値とする。丸め半径Ｒの上限値は、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における磁極片２９の全幅Ｗａ’から、制動ドラム１２の半径方向に垂直な方向における鉄心１６の全幅Ｗｂ’を引いた値とする。
【００２６】
また、上述の実施の形態では、磁極片１９が、制動ドラム１２の半径方向の外側から見て、基本形状が四角形状に形成されているとしたが、多角形状であれば良く、磁極片１９の基本形状が三角形状や五角形状等であっても良い。
【００２７】
また、上述の実施の形態では、電磁石群１１を固定側に結合し、制動ドラム１２を回転軸に結合するとしたが、電磁石群１１と制動ドラム１２とが互いに相対回転可能に設けられていれば良く、電磁石群１１を回転軸に結合し、制動ドラム１２を固定側に結合しても良い。
【００２８】
また、上述の実施の形態では、制動ドラム１２が、電磁石群１１の半径方向の外側に配置されているとしたが、制動ドラム１２を、電磁石群１１の半径方向の内側に配置しても良い。その場合、電磁石群１１を、電磁石支持環１３の内周面に支持すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る渦電流式減速装置の部分正面断面図である。
【図２】図１の実施の形態に係る部分側面断面図である。
【図３】電磁石の上面図である。
【図４】磁極片の斜視図である。
【図５】面取長さの割合と制動トルクとの関係を表すグラフである。
【図６】磁極片の変形例を示す、電磁石の上面図である。
【図７】従来の渦電流式減速装置の部分側面断面図である。
【図８】電磁石の上面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  電磁石
１１  電磁石群
１２  制動ドラム
１３  電磁石支持環
１６  鉄心
１８  電磁コイル
１９、２９  磁極片
Ｃ１、Ｃ２  面取長さ
Ｒ  丸め半径
Ｗａ、Ｗａ’  全幅
Ｗｂ、Ｗｂ’  全幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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