JP2001320871A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 渦電流式減速装置のステータの温度上昇を効
果的に抑制することにより、ステータの温度上昇に起因
する制動時間の制約を緩和し、渦電流式リターダの制動
可能時間を長くする。 【解決手段】 強磁性体からなる制動ドラム１０と前記
制動ドラム１０の内周面に対向する複数の磁石を支持す
るステータ３とを備える渦電流減速装置において、前記
ステータの内周面を空冷する羽根７をステータの内側に
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バスやトラックな
どの大型自動車に使用される渦電流式減速装置に関し、
特に、渦電流式減速装置のステータの昇温を抑制するこ
とにより、従来よりも長い制動時間を確保し得る渦電流
式減速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型自動車の減速装置として、主ブレー
キであるフットブレーキ、補助ブレーキである排気ブレ
ーキの他、長い坂道の降坂時などで安定した減速を行
い、且つフットブレーキの焼損を防止するために渦電流
式減速装置（以下、減速装置のことをリターダという）
が使用されている。

【０００３】図１は、従来の渦電流式リターダの一例を
示す概要図であり、図１（ａ）は断面図であり、図１
（ｂ）は部分断面斜視図である。同図に示すように、渦
電流式リターダは、通常、内部に複数の磁石（永久磁石
或いは電磁石）を備えるステータ３と、制動ドラム１及
び冷却フィン２からなるロータ１０とから構成される。
そして、ステータ３は、固定フランジ４により車両等
（図示なし）に固定され、制動ドラム１は、図示しない
プロペラシャフト等の駆動部に回転フランジ６及び円形
ディスク５を介して連結され、冷却フィン２は、制動ド
ラム１の外周面に設置される。

【０００４】ステータ３には、隣接する磁石の極性が互
いに逆向きとなるように複数の磁石が周設されており、
ロータ１０が前記磁石の磁束を切断する際に発生する渦
電流により、ロータを減速させる方向にトルクを発生さ
せることにより制動力を得る。

【０００５】上記渦電流式リターダにおいては、車両を
減速する際に吸収した運動エネルギーがロータを介して
熱エネルギーとして放散されるため、使用頻度が増すに
従ってロータの温度が上昇する。このロータの温度上昇
は、渦電流式リターダの制動効率の低下を招き、さらに
機械的強度を低下させる。このため、ロータの外周面に
多数の冷却フィンを設けてロータの表面積を増大させる
ことにより、ロータの冷却能力を高め、ロータの温度上
昇を抑制する工夫がなされている。

【０００６】一方、ロータの温度上昇に伴い、ロータの
内周面に対向して設置されているステータの温度も上昇
する。ステータの温度上昇は、ステータ内部の磁石の磁
力低下を招き、その結果、渦電流式リターダの制動力が
低下する。特に、永久磁石を使用している場合には、磁
石が一旦高温になると磁石の性能が劣化するため、ステ
ータが低温となった後でも初期の制動力を得ることがで
きなくなる。

【０００７】このような事態を防ぐために、ステータが
一定温度以上になると渦電流式リターダによる制動を自
動的に解除し、ステータの温度上昇を防ぐ方法が採られ
ている。このため、長時間に亘って連続して制動を行う
ことができないという問題がある。また、一回の制動時
間がさほど長くない場合であっても、渦電流式リターダ
による制動が繰り返し行われると、ステータ温度が充分
に低下しないうちに再び加熱されるため、ステータ温度
が上昇し、渦電流式リターダによる制動を利用できなく
なるという問題がある。

【０００８】このようなステータ温度の上昇に起因する
制動時間の制約を緩和するためには、ステータの温度上
昇を効果的に抑制する方法が必要である。しかし、ステ
ータの温度上昇を抑制する方法としては、わずかに特開
平９−１４９６２５号公報に開示されている程度であ
り、充分な検討がなされているとはいえない状況であ
る。

【０００９】上記公報には、ロータの蓋部に設けられた
複数の通風孔の前方に電磁石（ステータ）周りの空気を
吸い出す複数の羽根を配置し、ロータの回転により、ロ
ータ内部の空気を外部へ吸い出すことにより、電磁石
（ステータ）の温度上昇を防ぐ方法が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
上記公報に開示された方法の効果を検証すべく確認試験
を行ったところ、逆にステータの温度が上昇し、渦電流
式リターダによる制動可能時間がより短縮されてしまい
好ましくないことが判明した。

【００１１】すなわち、上記公報に開示された方法のよ
うに電磁石（ステータ）周りの空気を外部へ吸い出した
のでは、ステータとロータの隙間の空気が攪拌されて、
ロータとステータとの間の熱伝達が促進されてしまい、
ステータに比して著しく高温（約６００℃）となるロー
タの熱が比較的低温（約８０〜９０℃）であるステータ
へ高効率で伝達されてしまうのである。このため、ステ
ータの温度が従来よりも早期に上昇し、渦電流式リター
ダによる制動可能時間がより短縮されてしまうのであ
る。

【００１２】図２は、コンプレッサを用いて室温の空気
をロータとステータとの間に強制的に流したときの、ス
テータ温度と空気の流量との関係を示すグラフである。
同図に示すように、空気の流量が２０ｍ³／ｈ以下の領
域においては、流量の増加に伴ってステータ温度が上昇
し、流量が２０ｍ³／ｈ超の領域においては、流量の増
加に伴ってステータ温度が緩やかに下降する。しかし、
流量を３０ｍ³／ｈまで増加させた場合においても、空
気を流さない場合（流量＝０ｍ³／ｈ）よりもステータ
温度が高くなる。

【００１３】本確認試験では、現在一般的に使用されて
いる渦電流式リターダを用い、ロータの内径を３２６．
５ｍｍ、ロータとステータとの間の距離を１．０ｍｍと
したので、空気の流量を３０ｍ³／ｈとした場合には、
ロータとステータとの間を通過する空気の流速は約８．
１ｍ／ｓとなる。ロータとステータとの間という狭い隙
間に、この流速より高速の空気を安定して流すことは極
めて困難であり、ロータとステータとの間に空気を流す
ことによりステータの冷却を行うのは極めて困難である
といえる。

【００１４】したがって、現在までのところ渦電流式リ
ターダのステータを冷却する有効な方法は確立されてお
らず、ステータの温度上昇に起因する制動時間の制約に
より、渦電流式リターダの制動能力を充分に活用できて
いない状況にある。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑み、渦電流式リ
ターダのステータの温度上昇を効果的に抑制することに
より、ステータの温度上昇に起因する制動時間の制約を
緩和し、渦電流式リターダの制動能力を充分に発揮せし
めることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、渦電流式
リターダのステータを効果的に冷却する実用的方法につ
いて詳細に検討を行った結果、以下の知見を得た。

【００１７】（Ａ）ステータの内周面を冷却することに
より、ロータからステータへの熱伝達を促進することな
く、ステータを効果的に冷却できる。 （Ｂ）冷却装置としてステータの内周面を空冷する羽根
を設け、ロータを駆動する駆動力により前記羽根を回転
させることにより、冷却に要する新たな動力を要しない
簡便且つ実用的な冷却を行うことができる。

【００１８】（Ｃ）渦電流式リターダによる制動を行わ
ない場合の回転抵抗（風損により発生するトルク）は、
（Ｂ）の冷却装置を設置した場合であっても、冷却装置
を設置しない場合とほぼ同等であり、制動を行わない通
常走行時の駆動トルクを損なうことなしにステータの空
冷を行うことができる。

【００１９】本発明は、上記知見に基づいて完成された
ものであり、その要旨は以下のとおりである。 （１）強磁性体からなる制動ドラムと前記制動ドラムの
内周面に対向する複数の磁石を支持するステータとから
なる渦電流減速装置において、前記ステータの内周面を
空冷する冷却装置を備えることを特徴とする渦電流式減
速装置。

【００２０】（２）前記冷却装置は、前記ステータの内
周面を空冷する羽根を備え、前記羽根は前記制動ドラム
を駆動する駆動力により回転駆動されることを特徴とす
る（１）項に記載の渦電流式減速装置。

【００２１】（３）前記冷却装置は、前記制動ドラムと
前記制動ドラムを駆動する駆動軸とを連結する回転ディ
スク又は前記制動ドラムと前記制動ドラムを駆動する駆
動軸とを連結する円形ディスクに取り付けられているこ
とを特徴とする（２）項に記載の渦電流式減速装置。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の渦電
流式リターダの実施態様例の断面概要図である。

【００２３】同図に示すように、ステータ３は固定用フ
ランジ４を介して図示しない車両のトランスミッション
等に固定されている。ここで、ステータ３は内部に図示
しない永久磁石を備えている。ロータ１０は円形ディス
ク５及び回転フランジ６を介して図示しない車両のプロ
ペラシャフト等の駆動部に連結されている。また、ロー
タ１０は、制動ドラム１と制動ドラム１の外周面に設け
た冷却フィン２とから構成されている。また、回転フラ
ンジ６にはステータ３の内周面を空冷する羽根７が取り
付けられている。

【００２４】羽根７は、回転フランジ６と円形ディスク
５の図示しない取り付けボルトを利用してステータ３の
内側に取り付けられており、ロータ１０とともにステー
タ内側で回転するようになしてある。このようにして羽
根７が回転することにより、ステータの内側の空気は攪
拌され、特に図中の矢印に示したような空気の流れが生
じ、ステータの内周面が空冷される。

【００２５】また、固定フランジ４及び回転フランジ６
には図示しない通風孔が適宜設けられており、羽根７で
攪拌された空気はこの通風孔を通って外部の空気と交換
され、ステータの内側の空気の温度が上昇することを防
いでいる。

【００２６】第４図は、本発明の渦電流式リターダの別
の実施態様例を示す断面概要図である。同図に示すよう
に、ステータ３の内側には回転フランジ６に取り付けら
れた羽根付き回転ドラム８が位置し、その羽根付き回転
ドラム８の回転ドラム８１の外周面には羽根８２が取り
付けられている。先の説明と同様に、ステータ３の内側
に設けられた羽根付き回転ドラム８が回転することによ
り、ステータの内周面に空気が強制的に送られ、プロペ
ラシャフトが回っている間、ステータは冷却され続け
る。

【００２７】また、上述した図３の実施態様例と同様
に、固定フランジ４及び回転フランジ６には通風孔が適
宜設けられており、羽根８２で攪拌された空気はこの通
風孔を通って外部の空気と交換され、ステータの内側の
空気の温度が上昇することを防いでいる。

【００２８】なお、上述した図３と図４の実施態様例
は、本発明の渦電流式リターダにおけるステータの冷却
装置について例示したものであり、渦電流式リターダの
形状を限定するものではない。

【００２９】すなわち、本実施態様例では、ステータの
冷却装置として回転駆動する羽根により空冷するものを
示したが、ステータの内周面を空冷することができるも
のであればよく、公知の種々の空冷装置を適用すること
ができる。例えば、シロッコファン、小型ブロアーを配
する構造を適用することができる。

【００３０】また、本実施態様例では、ステータの内側
に配置した羽根を回転させることによりステータ内周面
を空冷するようにしたが、ステータの外部に羽根を配置
して、この羽根を回転駆動させることによりステータ内
周面を空冷するようにしてもよいし、ノズル等によりス
テータ内周面に空気を噴射することによりステータの内
周面を空冷するようにしてもよい。

【００３１】また、ステータを回転駆動する羽根により
空冷する場合であっても、その羽根の形状、大きさ等は
使用条件、渦電流式リターダの大きさ等に合わせて適宜
決定すればよく、その固定方法も適宜決定すればよい。

【００３２】また、本実施態様例においては、ステータ
の冷却装置である羽根や羽根を備えた回転ディスクを、
ロータが取り付けられている回転ディスクに取り付ける
ことにより、ロータを駆動する駆動力と同一の駆動力に
より回転駆動するようにしたが、ロータとは独立した駆
動系によるものとしてもよい。本実施態様例のように、
ロータを駆動する駆動力と同一の駆動力により回転駆動
するようにした方が、冷却に要する動力を別に設ける必
要がなく、ステータの冷却装置の構造も単純化できるの
で、実用的で好ましい。

【００３３】また、本実施態様例においては、固定フラ
ンジ及び回転フランジに通風孔を設けることにより、ス
テータの内側の空気と外部の空気との交換を促進し、ス
テータの内側の空気の温度上昇を防ぐようにしたが、固
定フランジ及び回転フランジに通風孔を設けなくてもよ
い。本実施態様例のように通風孔を設けた方が、ステー
タの内側の空気の温度上昇をより効果的に抑制できるの
で好ましい。

【００３４】

【実施例】（実施例１）図３に示す本発明の渦電流式リ
ターダを製作した。

【００３５】ロータ１０は、直径：４２８ｍｍ、幅：７
７ｍｍ、厚さ：１１ｍｍの制動ドラム１の外周面に、高
さ：１３．５ｍｍ、幅：３ｍｍの冷却フィン２を８０枚
取り付けたものを使用した。また、ステータは、外径：
４０４ｍｍ、内径：３２２ｍｍ、幅：６３．５ｍｍのも
のを使用した。そして、ロータと接合した円形ディスク
５と回転フランジ６とを固定するボルトにより、ステー
タの内側の４カ所に羽根を取り付けた。

【００３６】図５は、実施例１における羽根の取り付け
位置を示す説明図である。同図に示すように、厚さ：３
ｍｍ、幅：６０ｍｍ、長さ：１５ｍｍの羽根７をロータ
の中心から半径１４０ｍｍの位置に取り付けた。 （実施例２）本発明の別の実施例として、第４図に示す
渦電流式リターダを製作した。ロータ及びステータは実
施例１と同一とし、回転ドラムを回転フランジに固定し
てステータの内側に設置した。

【００３７】図６は、実施例２において用いた羽根付き
回転ドラムの概要を示す概要図であり、図６（ａ）は正
面図、図６（ｂ）は側面図である。同図に示すように、
外径：２９０ｍｍ、内径：２８０ｍｍ、幅：６０ｍｍの
回転ドラム８１の外周面に、厚さ：２ｍｍ、高さ：１０
ｍｍ、幅：６５ｍｍの羽根８２を回転軸と平行且つ等間
隔に８枚溶接により取り付けた。

【００３８】実施例１及び実施例２の渦電流式リターダ
について、ロータをモータにより各種回転数に回転させ
て制動力を発生させることによりロータを発熱させた。
そして、制動力を発生させてから６分後のステータの温
度を測定した。また、比較例として、ステータの内側に
羽根或いは羽根付きドラムを備えない従来型渦電流式リ
ターダについても同様の試験を行った。

【００３９】図７は、ロータ回転数とステータ温度との
関係を示すグラフである。同図に示すように、実施例１
の渦電流式リターダのステータ温度は、比較例である従
来型渦電流式リターダのステータ温度よりも、１０％程
度低くすることができた。また、実施例２の渦電流式リ
ターダのステータ温度は、比較例である従来型渦電流式
リターダのステータ温度よりも、１５％程度それぞれ低
くすることができた。

【００４０】また、制動可能時間を調べるために一般的
に制動を解除する基準温度（１００℃）に到達するまで
の時間も比較した。結果は、回転数が１８００ｒｐｍの
場合に比較例で６分３２秒、実施例１及び実施例２で１
０分以上であった。

【００４１】なお、実施例１及び実施例２とも制動力を
発生させない（発熱させない）場合の回転抵抗（風損に
より発生するトルク）は、羽根及び羽根付きドラムをつ
けない場合と比べてほとんど変化がなかった。すなわ
ち、実施例１及び実施例２の渦電流式リターダを用いれ
ば回転抵抗を増大させることなしにステータの空冷を行
うことができ、渦電流式リターダの大幅な能力改善を実
現し得ることが確認できた。

【００４２】

【発明の効果】本発明の渦電流式リターダによれば、渦
電流式リターダのステータの温度上昇を効果的に抑制す
ることにより、ステータの温度上昇に起因する制動時間
の制約を緩和し、渦電流式リターダの制動能力を充分に
発揮せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の渦電流式リターダの一例を示す概要図で
あり、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は部分断面斜視
図である。

【図２】空気をロータとステータとの間に強制的に流し
たときの、ステータ温度と空気の流量との関係を示すグ
ラフである。

【図３】本発明の渦電流式リターダの一実施態様例の断
面概要図である。

【図４】本発明の渦電流式リターダの別の実施態様例を
示す断面概要図である。

【図５】実施例１における羽根の取り付け位置を示す説
明図である。

【図６】実施例２において用いた羽根付き回転ドラムの
概要を示す概要図であり、図６（ａ）は正面図、図６
（ｂ）は側面図である。

【図７】ロータ回転数とステータ温度との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ ：制動ドラム ２：冷却フィン ３ ：ステータ ４：固定フランジ ５ ：円形ディスク ６：回転フランジ ７ ：羽根 ８：羽根付き回転ドラ
ム ８１：回転ドラム ８２：羽根 ９ ：通風孔 １０：ロータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体からなる制動ドラムと前記制動
   ドラムの内周面に対向する複数の磁石を支持するステー
   タとを備える渦電流減速装置において、前記ステータの
   内周面を空冷する冷却装置を備えることを特徴とする渦
   電流式減速装置。
2. 【請求項２】 前記冷却装置は、前記ステータの内周面
   を空冷する羽根を備え、前記羽根は前記制動ドラムを駆
   動する駆動力により回転駆動されることを特徴とする請
   求項１に記載の渦電流式減速装置。
3. 【請求項３】 前記冷却装置は、前記制動ドラムと前記
   制動ドラムを駆動する駆動軸とを連結する回転ディスク
   又は前記制動ドラムと前記制動ドラムを駆動する駆動軸
   とを連結する円形ディスクに取り付けられていることを
   特徴とする請求項２に記載の渦電流式減速装置。