JPH10201192A - 渦電流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電機子内に渦電流を発生させることにより生
じるトルクを増大させることができる渦電流装置を提供
する。 【解決手段】 ステータは、回転軸線Ｘと平行な軸線Ｙ
を有するとともに円Ｃに沿って等間隔で配置された複数
の誘導コイルを備え、各コイルは、円柱状極芯１２を有
し、これら極芯１２は、断面積がより大きい極片１３が
設けられた端部を有し、ロータは、ギャップＥを介して
各極片１３に面する位置に電機子ディスク４を備え、各
極片１３は、電機子ディスク４の移動方向Ｆに関して、
半径面Ｐにの前方側の方が後方側よりも大きい面積を電
機子ディスク４に対して提供している渦電流装置におい
て、各極片１３は、電機子ディスク４に平行な面内で略
凸状の後縁部２０を有していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦電流装置に関す
る。

【０００２】該渦電流装置は、ステータ組立体と、該ス
テータ組立体に対して回転軸線回りに回転するロータ組
立体とを備えて成り；これら二つの組立体のうちの一つ
は、前記回転軸線と平行な軸線を有するとともに該回転
軸線を中心とする円に沿って等間隔で配置された複数の
誘導コイルを備え、前記各コイルは、円柱状の極芯（po
le core）を横切って巻回され、該極芯の一端部には、
断面積がより大きい極片（pole shoe）が設けられてお
り；前記二つの組立体のうちの他の一つは、ギャップを
介して前記各極片に面する位置に少なくとも一つの電機
子ディスクを備え；各極片は、これら極片を通過する電
機子ディスクの移動方向に関して、回転軸線および対応
するコイルの軸線を通る半径面の前方側の方が後方側よ
りも大きい面積を電機子ディスクに対して提供してい
る。

【０００３】本発明は特に、これに限定するわけではな
いが、前記各誘導コイルが前記ステータ組立体の一部分
を形成するとともに、前記電機子ディスクが前記ロータ
組立体の一部分を形成する渦電流減速装置に関するもの
である。

【０００４】

【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】前
記極片は、以下の如き様々な機能を実現するものであ
る。それは、電機子に及ぼされる軸線方向に引きつける
磁力を制限するように、各コイルと電機子との間に所定
距離を確保することと；電機子内での磁束の望ましい分
布および渦電流の効果的な発生を確実にすることと；さ
らに、各コイル及び／又は各極芯を定位置に保持すると
ともに防護する機械的な役割を有すること；である。

【０００５】極芯の軸線を通過する半径面に対する後部
の面積よりも大きい前部の面積を電機子ディスクに対し
て提供する極片を設ける利点は、仏国特許第2 574 228
号公開公報または米国特許第4 668 886号公開公報で述
べられている。この利点とは、前記半径面に関して対称
に配置された極片とされた従来の形状に比べて、極片の
後側でより少ない磁気飽和（magnetic saturation）に
より、より大きなブレーキトルクを得ることができると
いうことである。

【０００６】本発明の目的は、電機子内に渦電流を発生
させることにより、前記装置が発生しうるトルクをさら
に増大させることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
前述した形式の装置において、電機子ディスクに平行な
面内で各極片の各後縁部を略凸形状とすることを特徴と
する。

【０００８】理想的には、各後縁部は、下方の極芯の円
柱形状に沿って延在する扇形状とされる。これにより、
磁気材料製の極片内の飽和が最小化され、故に電機子へ
の磁束の通過をより確実にする。

【０００９】しかし、実際には、各極片の機械的な機
能、およびこれら極片の取付上の拘束により、概して、
極片は極芯の円柱形状の後部よりも張り出した（overha
ng）ものとなる。こうすることにより、極芯とコイルと
の間の空間が極片によって適切な間隔で形成される。こ
のように極片を突出させて設けることにより、より正確
な位置決めおよびより確実な極片の保持を行うことがで
き、ギャップを小さく、しかも可能な限り一定の厚みの
ものとすることができる。さらに、極片がコイル及び／
又は極芯を定位置に固定するために用いられるとき、こ
の固定はさらに確実なものとされる。

【００１０】発明者は、極片の後縁部の各点と対応する
コイルの軸線との間の距離が極芯の直径の７０％よりも
小さくされ、各極片が極芯の断面積よりも少なくとも６
０％大きい総面積を電機子に対して有するように前記張
り出し部分が制限されているときに、トルクに顕著な改
善が得られるという知見を得た。

【００１１】好適な実施形態において、各極片の後縁部
は、電機子ディスクに平行な面内で、対応するコイルの
軸線を中心とし、円柱状極芯の半径よりも僅かに大きい
半径を有する円の円弧状の部分を有している。典型的に
は、極片の後縁部の円弧部の前記半径は、極芯の直径の
５５％を超えない程度とされ、かつこの円弧部は、少な
くとも６０゜の中心角を有するものとされる。

【００１２】さらに、極片の後縁部は、電機子ディスク
に平行な面内で丸みを帯びた複数の頂点を有する凸状多
角形とすることもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の他の特徴点および有利点
は、非制限的な実施形態について、添付図面を参照して
以下の説明により明らかにされる。図１は、軸線に関し
て半分割された本発明による渦電流減速装置の概略を示
した図２の平面Ｐにおける断面図である。図２は、図１
のＩＩ方向である軸線方向に見た減速装置のステータを
示し、下半分に電機子ディスクが示された図である。図
３および図４は、本発明の構成により可能とされた、ロ
ータの速度および誘導コイルのアンペア回数の関数とし
て表されたトルクの改善結果を示すグラフである。図５
は、極片の形状に関する可能な変形例を示した、図２と
同様の図である。図６および図７は、本発明による装置
について使用可能な極片を備えたプレートを軸線方向に
見た部分図である。

【００１４】本発明は、好適であるが非制限的な適用例
としての渦電流減速装置に関して以下に説明される。こ
の渦電流減速装置は、複数の誘導コイル２を備えたステ
ータ１と、電機子ディスク４を有するロータ３とを具備
している。

【００１５】ロータ３は、この減速装置が取り付けられ
た車両のトランスミッションシャフト７に挿入片６を用
いて固定されている。このロータ３は、電機子ディスク
４を挿入片６に連結する複数の屈曲アーム８を備えてい
る。既知の方法により、電機子内に発生するジュール効
果による散逸熱の除去を容易にする送風が生じるよう
に、ディスク４の背部に複数の送風フィン９が設けられ
ている。概して、ロータ３は、ステータ１の各側方に電
機子ディスク４を備えている。

【００１６】ステータ１は、車両のシャシーあるいは車
両のギアボックスのケーシングに適切な手段により固定
された支持部材１１を備えている。この支持部材１１に
は、シャフト７およびロータ３を挿通させるための中央
開口部が形成されている。この支持部材１１は、本実施
形態においては８個とされた誘導コイル２を保持してい
る。これら８個のコイル２は、シャフト７およびロータ
３の回転軸線Ｘに平行な軸線Ｙをそれぞれ有している。
これら軸線Ｙは、回転軸線Ｘを中心とする円Ｃ上に４５
゜の等間隔で配置されている。誘導コイルの巻線は、各
誘導コイルの極性が変化するように、一のコイルと該一
のコイルに円Ｃ上において隣り合うコイルとでは異なっ
た方向に巻かれている。

【００１７】各コイル２は、軸線Ｙを有する円柱状極芯
１２を横切る方向に巻回されている。この極芯１２は、
ディスク４の対向位置に前端部を有しており、該前端部
には、極芯１２の円形断面積よりも少なくとも６０％だ
け大きい断面積を有する極片１３が設けられている。こ
の極片１３は、コイルの軸線Ｙ上に位置するネジ１４で
螺結することにより極芯１２に固定されている。

【００１８】図１および図２に示した実施形態におい
て、極片１３は、極芯１２に対してコイル２を移動させ
ないために設けられており、極片１３とコイル２の前端
部との間には、ワッシャー１６が極芯１２の前端部の周
りに配置されている。

【００１９】磁束は、極片１３を通過して図２の矢印Ｆ
の方向に移動する電機子ディスク４と極片１３との間の
微小厚さのギャップＥを横切る。

【００２０】各極片１３は、移動方向Ｆに関して、回転
軸線Ｘおよび対応するコイル２の軸線Ｙを通る半径面Ｐ
の前方側の方が後方側よりも大きい面積を電機子ディス
ク４に対して提供していることが解る。換言すると、極
片１３の内縁部１７および外縁部１８は半径面Ｐに対し
て略直交しており、極片１３の前縁部１９は、該極片の
後縁部２０よりも半径面Ｐに対して離間した位置とされ
ている。電機子反作用（armature reaction）の現象に
より、極片の後部に向けて磁力線が集中する傾向となる
ので、半径面Ｐに関する極片の非対称性が、該極片内に
おける飽和、およびアンペア回数（ampere-turns）の非
効率な消費を制限することになる。これにより、極片１
３の対称的な配置に比べて、得られるブレーキトルクが
増大することになる。

【００２１】発明者は、極片の後縁部２０を電機子ディ
スクと平行な面（図２の面）内で略凸状とすることによ
り、特に後縁部と極芯の軸線（the pole axes）Ｙとの
間の距離ｄがいずれの場所でも極芯１２の直径Ｄの７０
％よりも小さくされたときに、前記有利点をさらに強調
できるとの知見を得た。

【００２２】図２に示した実施形態において、各極片１
３の後縁部２０は、二つの側部に丸みを帯びた各頂点を
有する凸状多角形とされ、これら二つの側部間の頂点
は、各極芯の軸線Ｙを通過する円Ｃ上にほぼ配置されて
いる。これは、仏国特許第2 574 228号公開公報に記載
されているような台形の極片に比べて、極片の後縁部の
材料、磁気誘導が比較的大きい材料、および磁気的な飽
和が生じるおそれのある材料を取り除くことを意味す
る。

【００２３】図３および図４には、図２のような減速装
置により得られたブレーキトルクの改善結果が示されて
いる。図３は、約１１０００アンペア回数の誘電コイル
２に対するロータ３の回転速度の関数としてブレーキト
ルクを示したものであり、図４は、６７０ｒｐｍのオー
ダーの回転速度に対するアンペア回数の関数としてブレ
ーキトルクを示したものである。曲線ＡおよびＡ’は、
図２に示したような形状の後縁部を有する極片に対応す
るものであり、曲線ＢおよびＢ’は、従来技術である直
線状の後縁部を有する極片に対応するものである。１０
００ｒｐｍ以下の速度および１００００以上のアンペア
回数に対して、１０％のオーダーでトルクが増加してい
ることに留意すべきである。これらの速度およびアンペ
ア回数は、減速装置の通常の使用範囲に対応するもので
ある。

【００２４】約１５００ｒｐｍ以上の速度では、トルク
が減少することが図３から解る。この減少は、各極片の
総面積が減少したことにより説明される。減速装置は通
常低速で使用されるので、上記欠点はそれほど深刻なも
のではない。さらにこの欠点は、例えば図５に示すよう
な極片の前縁部の形状を採用することにより緩和するこ
とができる。

【００２５】図５の実施形態において、各極片１３の前
縁部２１は、後縁部２０の凸形状に対応する略凹形状と
されている。これにより、後縁部の面取りにより減少し
た極片の表面積を補うことができ、かつ、隣接する二つ
の極片間に実質的に一定な幅の間隙あるいは“窓部”を
形成することができる。

【００２６】図６および図７には、本発明の他の実施形
態が示されている。これらの図において、電機子の移動
方向Ｆが図２および図５のそれと反対とされていること
に留意されたい。これらの実施形態において、各極片１
３は、ステータ組立体の一部を形成する非磁性材料製の
支持プレート２２により支持されている。このプレート
２２は、ロータ３を挿通させるための中央孔部２３が形
成された略環形状とされている。このプレート２２に
は、極芯１２の直径よりも若干大きい直径を有する八つ
の円形孔部２４が形成されている。各極片１３は、前記
八つの孔部２４を覆うようにプレート２２に溶接されて
いる。この溶接は、例えば、適切なロボットを用いて、
プレート２２と極片１３の幅小面との間の角度内に三つ
の溶接ビード２６を形成することにより実施される（図
６参照）。各極片１３を溶接した後に、プレート２２
は、該プレート２２の各孔部２４内で極芯１２の各前端
部を係合するようにして複数のコイル２および複数の極
芯１２を設けたステータとされる。そして、組立体を固
定するように、極片１３に形成された複数の穴部２７を
介して、極芯１２に形成された対応する各ネジ溝に図１
のネジ１４と同様の複数のネジを螺合することができ
る。

【００２７】図６の実施形態において、各極片１３の後
縁部２８は、該極片の内縁部１７と外縁部１８との間の
三つの側部２８ａ，２８ｂ，２８ｃに丸みを帯びた複数
の頂点を有する凸状多角形とされている。これら三つの
側部は、極片１３により覆われるプレート２２の孔部２
４に対する略接線とされ、信頼性のある方法で極片が孔
部２４を封鎖できるように狭い間隙が残されている。多
角形状の各縁部２８により、直線状の溶接ビード２６を
形成することができ、一般的な溶接ロボットを用いるこ
とにより、さらに信頼性を向上することができる。

【００２８】後縁部２８の多角形状の中央部２８ｂは、
各極片を通過する電機子４の移動方向Ｆに対応する極片
１３の直線状の前縁部１９と平行とされている。この構
成により、極片の半径方向の幅の一部分にわたって一定
幅Ｌの窓部を形成することができる。

【００２９】図７の実施形態において、各極片１３の後
縁部２９は、第一の直線部２９ａと、円弧部２９ｂと、
第二の直線部２９ｃとから成り、内縁部１７から外縁部
１８にかけて連続的に形成されている。両直線部２９
ａ，２９ｂは、中央の円弧部２９ｂの接線とされてい
る。この円弧部２９ｂは、極芯の軸線Ｙを中心とすると
ともに、該円弧部２９ｂの半径Ｒは、円柱状極芯１２の
半径およびプレート２２の孔部２４の半径よりも（１０
０％から１１０％の間で）僅かに大きくされている。こ
の円弧は、少なくとも６０゜の中心角αにわたって延在
している（図においてαは約９０゜）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、軸線に関して半分割された本発明に
よる渦電流減速装置の概略を示した図２の平面Ｐにおけ
る断面図である。

【図２】 図１のＩＩ方向である軸線方向に見た減速装
置のステータを示し、下半分に電機子ディスクが示され
た図である。

【図３】 本発明の構成により可能とされた、ロータの
速度の関数として表されたトルクの改善結果を示すグラ
フである。

【図４】 本発明の構成により可能とされた、誘導コイ
ルのアンペア回数の関数として表されたトルクの改善結
果を示すグラフである。

【図５】 極片の形状に関する可能な変形例を示した、
図２と同様の図である。

【図６】 本発明による装置について使用可能な極片を
備えたプレートを軸線方向に見た部分図である。

【図７】 本発明による装置について使用可能な極片を
備えたプレートを軸線方向に見た部分図である。

【符号の説明】

１ ステータ ３ ロータ ４ 電機子ディスク １２ 極芯 １３ 極片 ２０，２８，２９ 後縁部 Ｃ 円 Ｅ ギャップ Ｆ 移動方向 Ｐ 半径面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ組立体（１）と、該ステータ組
   立体に対して回転軸線（Ｘ）回りに回転するロータ組立
   体（３）とを備えて成り、 これら二つの組立体のうちの一つは、前記回転軸線と平
   行な軸線（Ｙ）を有するとともに該回転軸線を中心とす
   る円（Ｃ）に沿って等間隔で配置された複数の誘導コイ
   ルを備え、前記各コイルは、該コイルを通過して延在す
   る円柱状極芯（１２）を有し、これら極芯は、断面積が
   該極芯よりも大きい極片（１３）が設けられた一端を有
   し、 前記二つの組立体のうちの他の一つは、ギャップ（Ｅ）
   を介して前記各極片に面する位置に少なくとも一つの電
   機子ディスク（４）を備え、 前記各極片は、これら極片を通過する前記電機子ディス
   クの移動方向（Ｆ）に関して、前記回転軸線および対応
   するコイルの軸線を通る半径面（Ｐ）の前方側の方が後
   方側よりも大きい面積を前記電機子ディスクに対して提
   供している渦電流装置において、 前記各極片（１３）は、前記電機子ディスク（４）に平
   行な面内で略凸状の後縁部（２０；２８；２９）を有し
   ていることを特徴とする渦電流装置。
2. 【請求項２】 前記極片（１３）の前記後縁部（２０；
   ２８；２９）の各点と対応する前記コイル（２）の前記
   軸線（Ｙ）との距離（ｄ）が、前記極芯（１２）の直径
   （Ｄ）の７０％よりも小さくされているとともに、 前記各極片（１３）は、前記極芯（１２）の断面積より
   も少なくとも６０％大きい面積を前記電機子ディスク
   （４）に対して提供していることを特徴とする請求項１
   記載の渦電流装置。
3. 【請求項３】 前記各極片（１３）の前記後縁部（２
   ９）は、前記電機子ディスク（４）に平行な面内で、対
   応する前記コイル（２）の前記軸線（Ｙ）を中心とし、
   前記円柱状極芯（１２）の半径よりも僅かに大きい半径
   （Ｒ）を有する円の円弧状の部分（２９ｂ）を有してい
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の渦
   電流装置。
4. 【請求項４】 前記各極片（１３）の前記後縁部（２
   ０；２８）は、前記電機子ディスク（４）に平行な面内
   で、丸みを帯びた複数の頂点を有する凸状多角形とされ
   ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の渦電流装置。
5. 【請求項５】 前記各極片（１３）の多角形とされた前
   記後縁部（２８）は、これら極片を通過する電機子ディ
   スク（４）の移動方向（Ｆ）に対応する前記極片（１
   ３）の直線状の前縁部（１９）に実質的に平行な中央部
   （２８ｂ）を有していることを特徴とする請求項４記載
   の渦電流装置。
6. 【請求項６】 前記各極片（１３）は、近接する二つの
   極片間の間隔が実質的に一定な幅となるように、前記極
   片の凸状の前記後縁部（２０）に対応する略凹状の前縁
   部（２１）を有していることを特徴とする請求項１から
   請求項４のいずれかに記載の渦電流装置。