特許 5997707 電磁式リターダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997707

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】電磁式リターダ

(51)【国際特許分類】

   H02P 15/00 20060101AFI20160915BHJP

   H02K 49/02 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   H02P15/00 H

   H02K49/02 B

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-554711(P2013-554711)

(86)(22)【出願日】2013年11月14日

(86)【国際出願番号】JP2013080801

(87)【国際公開番号】WO2015071993

(87)【国際公開日】20150521

【審査請求日】2015年7月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220712

【氏名又は名称】株式会社ＴＢＫ

(74)【代理人】

【識別番号】100062982

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100102749

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 紀一

(72)【発明者】

【氏名】大場 光義

(72)【発明者】

【氏名】三好 章洋

(72)【発明者】

【氏名】西村 浩一郎

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１２５２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８８５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５６０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２３９２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１６７３０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２０５９２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０２８４８９２６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２６７８７８９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１１１６９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ １５／００

Ｈ０２Ｋ ４９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、制御装置と、制御装置からの駆動パルスによりオン、オフ制御される少くとも２個のトランジスタを有する駆動装置とより成り、上記電磁コイルにより多相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記各トランジスタが夫々上記多相結線の少くとも２つの相結線に直列に介挿され、上記スチール回転体の回転により上記電磁コイルに誘起される回転磁界の回転速度が上記スチール回転体の回数速度より小さくなるようにした電磁式リターダにおいて、上記１つのトランジスタが直列に介挿されている１つの相結線の通電周期をこれに介挿されているトランジスタをオン、オフすることにより変えて制御トルクを制御することを特徴とする電磁式リターダ。

【請求項2】

上記オン、オフ制御が、上記相結線の相電流が零のタイミングでなされることを特徴とする請求項１記載の電磁式リターダ。

【請求項3】

上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比１００％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の各サイクルの間オンとすることを特徴とする請求項１または２記載の電磁式リターダ。

【請求項4】

上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比７５％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の３サイクルの間だけオンとし、その後１サイクル経過後再び３サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにすることを特徴とする請求項１または２記載の電磁式リターダ。

【請求項5】

上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比５０％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の１サイクルの間だけとし、その後１サイクル経過後再び１サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにすることを特徴とする請求項１または２記載の電磁式リターダ。

【請求項6】

上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比２５％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の１サイクルの間だけとし、その後３サイクル経過後再び１サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにすることを特徴とする請求項１または２記載の電磁式リターダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電磁式リターダ、特に、制動トルクを制御可能な電磁式リターダに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、渦電流を利用して制動トルクを得る電磁式リターダは特許文献１に示すように既知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１２５２１９号公報

【0004】

図８〜図１０は、特許文献１、特開２００８−１２５２１９号公報に示すような従来の電磁式リターダを示し、図８において１は車輌のタイヤ、２はエンジンスタータ、６は電磁式リターダ本体部分、８は作動信号７を処理する制御装置、１０はこの制御装置８からの駆動パルス９によって夫々開閉制御されるトランジスタＴ１〜Ｔ３を有する駆動装置である。

【0005】

図９及び図１０に示すように上記リターダ本体部分６は、固定子ヨーク１１と、この固定子ヨーク１１の外周に円周方向に互いに離間して配置した鉄心を有する１２個の電磁コイルＬ１〜Ｌ１２より成る電磁コイルＬと、上記固定子ヨーク１１を囲む、上記タイヤ１の回転に応じて回転するスチール回転体（ドラム）１３と、スチール回転体１３の外周に設けたフィン１４とより成る。上記各電磁コイルＬ１〜Ｌ１２はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三相結線を形成する。

【0006】

なお、電磁コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９に対し電磁コイルＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１０、Ｌ１１及びＬ１２の極性は互に逆極性である。また、駆動装置１０におけるトランジスタＴ１は、電磁コイルＬ１、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ１０より成るＡ相結線に直列に介挿され、トランジスタＴ２は、電磁コイルＬ２、Ｌ５、Ｌ８、Ｌ１１より成るＢ相結線に直列に介挿され、トランジスタＴ３は電磁コイルＬ３、Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１２より成るＣ相結線に直列に介挿されている。

【0007】

この電磁式リターダでは、作動信号７をＯＮにすると、制御装置８から駆動パルス９が出力され、駆動装置１０のトランジスタＴ１〜Ｔ３がＯＮし、コンデンサＣと電磁コイルＬ１〜Ｌ１２の共振回路が形成される。

【0008】

回転体１３の回転数が上記コンデンサと電磁コイルの共振周波数で計算された回転磁界より早くなると、回転体１３の残留磁気により発生した電磁コイルの電圧は、上記コンデンサと電磁コイルの共振回路の作用で特定周波数の三相交流電圧となる。この時、回転体１３には、三相交流電圧による回転磁界Ｎｓと回転体１３の回転数Ｎｄの差により、渦電流が流れる。回転体１３に発生する渦電流は電磁コイルの電圧を高めるため、回転体１３には更に大きな渦電流が流れる。この作用の繰り返しは、最終的にコイル電圧が上がっても磁界が増えない点で安定する。回転体内部の渦電流はジュール熱を発生し回転体１３に従来より大きな制動力が発生する。この制動エネルギーは、熱に変換され、上記回転体１３の外周に設けたフィン１４より大気に発散される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来の電磁式リターダにおいては制動トルクを制御するため電磁コイルＬ１〜Ｌ１２に流す交流電流を増減せしめているが、具体的には電流のＯＮされる時間の長さを変更する位相制御が一般的である。
然しながらこのような位相制御では電磁コイルに流れる電流中の高調波成分が多くなり、共振回路による共振が不安定となる欠点を有する。また、要求される制御トルクに正しく調整するのが困難であり、制御が強すぎる場合にはドラムや電磁コイルが過熱し、電磁式リターダの寿命が短くなる等の欠点があった。

【0010】

本発明はこのような欠点を除くようにしたものである。

【0011】

本発明者は種々実験研究の結果、従来の電磁式リターダでは３個のトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３をＯＮ／ＯＦＦすることでリターダの作動開始／作動停止を行なっていたが、例えばＡ相、Ｂ相用の２個のトランジスタＴ１、Ｔ２をＯＦＦすることで回転磁界が無くなりリターダの作動を停止することが可能となることを見出した。また、３相のうちの１相、例えばＢ相コイルが通電されない期間でも他の２相の、Ａ相コイル、Ｃ相コイルの通電で共振を継続し、電磁式リターダの出力電圧が、Ｂ相用のトランジスタＴ２のＯＮとＯＦＦの時間割合に比例した電圧に収束することで、制御トルクが調整されることを見出した。

【0012】

本発明はかかる知見に基づいて得たものであって本発明においては安価にするため例えばＣ相用のトランジスタＴ３を用いず、Ａ相、Ｂ相の２相制御によって電磁式リターダを作動せしめるようにすると共に、Ｂ相のみの１相制御によって電磁式リターダのトルク制御を行なうようにする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の電磁式リターダは、固定子ヨークと、この固定子ヨークの円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する複数個の電磁コイルと、上記固定子ヨークを中心として車輌のタイヤの回転に応じて回転されるスチール回転体とより成るリターダ本体部分と、制御装置と、制御装置からの駆動パルスによりオン、オフ制御される少くとも２個のトランジスタを有する駆動装置とより成り、上記電磁コイルにより多相結線が形成され、各相の電磁コイルが夫々コンデンサと共に共振回路を形成し、上記各トランジスタが夫々上記多相結線の少くとも２つの相結線に直列に介挿され、上記スチール回転体の回転により上記電磁コイルに誘起される回転磁界の回転速度が上記スチール回転体の回数速度より小さくなるようにした電磁式リターダにおいて、上記１つのトランジスタが直列に介挿されている１つの相結線の通電周期をこれに介挿されているトランジスタをオン、オフすることにより変えて制御トルクを制御することを特徴とする。

【0014】

本発明の電磁式リターダは、上記１つの相結線のオン、オフ制御が、上記相結線の相電流が零のタイミングでなされることを特徴とする。

【0015】

本発明の電磁式リターダは、上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比（相電圧の周期に対するオン期間の比）１００％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の各サイクルの間オンとすることを特徴とする。

【0016】

また、本発明の電磁式リターダは、上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比７５％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の３サイクルの間だけオンとし、その後１サイクル経過後再び３サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにすることを特徴とする。

【0017】

また、本発明の電磁式リターダは、上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比５０％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の１サイクルの間だけオンとし、その後１サイクル経過後再び１サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにすることを特徴とする。
また、本発明の電磁式リターダは、上記１つの相結線に介挿されたトランジスタのオン期間を、デューティ比２５％のときは相電圧がピークの値から次にピークの値となる迄の１サイクルの間だけとし、その後３サイクル経過後再び１サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明の電磁式リターダによれば下記のような効果が得られる。

【0019】

（１）本発明においては相結線のオン、オフ制御を上記相結線の相電流が零のタイミング（電圧がピーク時）で行なうので交流電流の歪が無く、即ち、高調波電流が発生しないので共振が安定した状態で得られる。
（２）同じく相電流零のタイミングでスイッチングするので、スイッチノイズの発生が少ない。
（３）３相交流の内の１相例えばＣ相用のトランジスタを用いずにトルク制御が可能であり安価にできる。
（４）要求される制御トルクを種々のデューティ比で無段階制御でき、適度な制御が可能となる。
（５）制御トルクを正しい値に調整でき、ドラムの過熱、電磁コイルの過熱を防止でき、電磁式リターダの寿命が長くなる。
（６）出力値が決まれば、ＯＦＦサイクル時間が短く、トルク変動の少ない、トルク制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の電磁式リターダの説明図である。

【図2】本発明の電磁式リターダの操作を示すフローチャートである。

【図3】本発明のデューティ比１００％のときの電磁式リターダの相電圧波形図である。

【図4】本発明のデューティ比７５％のときの電磁式リターダの相電圧波形図である。

【図5】本発明のデューティ比５０％のときの電磁式リターダの相電圧波形図である。

【図6】本発明のデューティ比２５％のときの電磁式リターダの相電圧波形図である。

【図7】本発明の電磁式リターダにおける各デューティ比における回転数とトルクの関係を示す線図である。

【図8】従来の電磁式リターダの説明図である。

【図9】図８に示す電磁式リターダのリターダ本体の縦断側面図である。

【図10】図８に示す電磁式リターダのリターダ本体の縦断正面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0021】

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

【実施例1】

【0022】

図１は本発明の電磁式リターダの実施例を示し、図８〜図１０に示す従来の電磁式リターダと同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本発明の電磁式リターダは図１に示すように固定子ヨーク１１と、この固定子ヨーク１１の外周に円周方向に互に離間して配置した鉄心を有する１２個の電磁コイルＬ１〜Ｌ１２より成る電磁コイルＬと、上記固定子ヨーク１１を囲む、タイヤ１の回転に応じて回転されるスチール回転体１３とにより構成されたリターダ本体部分６と、作動信号７により制御される上記リターダ本体部分６の制御装置８と、この制御装置８からのＡ相及びＢ相パルスによって夫々開閉制御されるトランジスタＴ１とＴ２を有する駆動装置と１０により構成し、上記電磁コイルＬ１〜Ｌ１２はＡ相、Ｂ相、Ｃ相の三相結線を形成し各電磁コイルＬ１〜Ｌ１２はコンデンサｃと共に夫々共振回路を形成し、上記共振回路を形成する上記電磁コイルＬ１〜Ｌ１２に上記スチール回転体１３の回転により誘起される三相交流電圧による回転磁界の回転速度が上記スチール回転体１３の回転数より小さくなるようにすると共に、駆動装置１０におけるトランジスタＴ１は、電磁コイルＬ１、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ１０より成るＡ相結線に直列に介挿し、トランジスタＴ２は、電磁コイルＬ２、Ｌ５、Ｌ８、Ｌ１１より成るＢ相結線に直列に介挿する。

【0023】

また、本発明においては上記Ａ相とＢ相の三相結線のうちの１つの相、例えばＢ相の通電時間をトランジスタＴ２のオン、オフにより間欠的に制御せしめる。
即ち、デューティ比１００％の場合、図２及び図３に示すようにＢ相電圧がピーク電圧に到達時、制御出力％が０でなければ、出力を積分（加算）し、積分値が１００％に到達したとき、Ｂ相用トランジスタＴ２をオンとし、このオンの状態を継続せしめる。積分値が１００％に到達しなければ、トランジスタＴ２をオフにする。なお、図３ではＡ相及びＣ相電圧の波形を省略している。

【0024】

デューティ比７５％のときは図４に示すように積分値が１００％になったときＢ相用トランジスタＴ２をオンし、このオン期間をＢ相電圧がピークのところから３サイクルの間だけとし、その後１サイクル経過後３サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにする。
デューティ比５０％のときは図５に示すように積分値が１００％になったときＢ相用トランジスタＴ２のオン期間をＢ相電圧がピークのところから１サイクルの間だけとし、その後１サイクル経過後１サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようにする。
デューティ比２５％のときは図６に示すように積分値が１００％になったときＢ相用トランジスタＴ２のオン期間をＢ相電圧がピークのところから１サイクルの間だけとし、その後３サイクル経過後１サイクルの間だけオンとし、以下これを繰り返すようになる。

【0025】

図７はスチール回転体１３の回転数（ｒｐｍ）と電磁式リターダに発生する制御トルク（Ｎ・ｍ）の関係を示す線図であり、線ａ〜ｄは夫々デューティ比１００％、７５％、５０％、及び２５％の場合を示す。
本発明によれば上記制御トルクを広いデューティ比において略無段階に制御できるようになる。

【符号の説明】

【0026】

１ タイヤ
２ スタータ
６ リターダ本体部分
７ 作動信号
８ 制御装置
９ 駆動パルス
１０ 駆動装置
１１ 固定子ヨーク
１２ 固定子
１３ スチール回転体
１４ フィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】