JP2018102068A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風損の抑制及び放熱性能の確保を実現できる渦電流式減速装置を提供する。【解決手段】減速装置は、ロータ（１）と、複数のフィン（８）と、複数の永久磁石（３）と、スイッチング機構と、第１カバー（２１）と、第２カバー（２２）と、カバー切替え機構とを備える。フィン（８）は、ロータ（１）の外周面（１ａ）に設けられ、ロータ（１）の回転方向に対して傾斜する。磁石（３）は、ロータ（１）の内側に配列される。スイッチング機構は制動状態と非制動状態とに切り替える。第１カバー（２１）は、ロータ（１）の端面（１ｃ）と対向する。第２カバー（２２）は、第１カバー（２１）の外周縁からロータ（１）側に突出する。カバー切替え機構は、制動状態のときにカバー（２１）をロータ（１）に近づけ、非制動状態のときにカバー（２１）をロータ（１）から遠ざける。第１カバー（２１）は、フィン（８）の先行端部（８ａ）が存在する側に配置される。【選択図】図５

Description

本発明は、トラック、バス等の車両に補助ブレーキとして搭載される減速装置に関する。特に、本発明は、制動力を発生させるために永久磁石（以下、単に「磁石」ともいう）を用いた渦電流式減速装置（以下、単に「減速装置」ともいう）に関する。

一般に、渦電流式減速装置は円筒状の制動部材を備える。制動部材は、車両の回転軸に取り付けられるロータである。通常、ロータの内側に、複数の磁石が回転軸回りに配列される。ロータの内周面と磁石との隙間に、複数のポールピースが回転軸回りに配列される。スイッチング機構によって、ポールピースに対する磁石の位置が切り替わり、制動と非制動とが切り替わる。

制動時、磁石からの磁束がポールピースを通じてロータに達する。つまり、磁石とロータとの間に磁気回路が形成される。これにより、回転軸と一体で回転するロータの内周面に渦電流が発生する。その結果、ロータに制動トルクが作用し、回転軸の回転速度が減少する。一方、非制動時は、磁石からの磁束がロータに達しない。つまり、磁石とロータとの間に磁気回路が形成されない。そのため、ロータの内周面に渦電流が発生せず、制動トルクが発生しない。

制動時には、渦電流の発生に伴ってロータが発熱する。ロータが発熱すると、ロータからの輻射熱によって磁石が加熱される。ロータが磁石を包囲しているからである。磁石が過度に加熱されると、磁石が保有する磁力が減少し、減速装置の性能が低下する。そのため、複数のフィンがロータの外周面に設けられる。フィンは、ロータに生じた熱を効率よく外部に放出する。

ここで、車両が通常に走行しているとき、すなわち非制動時、フィンはロータと一体で回転する。フィンは外部に表出しているため、ロータ（回転軸）の円滑な回転を妨げる抵抗となる。フィンによる回転抵抗は風損とも称される。風損が増大すれば、燃費の低下につながる。したがって、減速装置には、フィンによる風損を抑制することが要求される。

風損を抑制する技術は、例えば、実開平７−３２８６号公報（特許文献１）及び特開平５−３０８７７０号公報（特許文献２）に開示される。特許文献１に開示された従来の減速装置では、フィンが設けられたロータを外周側から覆うように、複数のカバーが配置されている。各カバーはロータの径方向の外側に向けて跳ね上がるように可動する。非制動時、各カバーがフィンを覆った状態になる。そのため、フィンによる風損を低減できる。一方、制動時は、各カバーが跳ね上がり、フィンが外部に表出した状態になる。そのため、フィンの放熱性能を確保できる。

特許文献２に開示された従来の減速装置では、フィンが設けられたロータを外周側から覆うように、円筒状のカバーが配置されている。カバーは回転軸方向にスライド可能である。非制動時、カバーがフィンを覆った状態になる。そのため、フィンによる風損を低減できる。一方、制動時は、カバーがスライドし、フィンが外部に表出した状態になる。そのため、フィンの放熱性能を確保できる。

実開平７−３２８６号公報 特開平５−３０８７７０号公報

特許文献１に開示された従来の減速装置では、複数のカバーがロータの回転軸方向の全域を外周側から覆う。そして、各カバーの径方向への可動域を確保するため、装置自体が径方向に拡大する。特許文献２に開示された従来の減速装置では、カバーがロータの回転軸方向の全域を外周側から覆う。そして、カバーの回転軸方向への可動域を確保するため、装置自体が回転軸方向に拡大する。つまり、従来の減速装置では、装置自体の拡大が問題となる。車両において、減速装置が搭載されるスペースは限られているからである。

本発明の目的は、装置自体の拡大を抑えつつ、風損の抑制及び放熱性能の確保を実現できる渦電流式減速装置を提供することである。

本発明の実施形態による渦電流式減速装置は、円筒状のロータと、複数のフィンと、複数の永久磁石と、スイッチング機構と、円板状の第１カバーと、円筒状の第２カバーと、カバー切替え機構と、を備える。ロータは、回転軸に取り付けられ、一方向に回転可能である。複数のフィンは、ロータの外周面に設けられ、ロータの回転方向に対して傾斜している。複数の永久磁石は、ロータの内周面と隙間を空けて対向するように回転軸回りに配列されている。スイッチング機構は、永久磁石とロータとの間に磁気回路が形成される制動状態と、永久磁石とロータとの間に磁気回路が形成されない非制動状態と、に切り替える。第１カバーは、ロータの２つの端面のうちの一方の端面と隙間を空けて対向し、ロータに対して回転軸方向にスライド可能である。第２カバーは、第１カバーの外周縁からロータ側に突出する。カバー切替え機構は、制動状態のときに第１カバーをロータから遠ざけ、非制動状態のときに第１カバーをロータに近づける。第１カバーは、フィンそれぞれの２つの端部のうち、ロータの回転方向で先行する端部が存在する側に配置されている。

本発明の実施形態による渦電流式減速装置によれば、装置自体の拡大を抑えつつ、風損の抑制及び放熱性能の確保を実現できる。

図１は、シミュレーション解析で用いた減速装置のモデルの一部を示す斜視図である。 図２は、減速装置の主な構成を模式的に示す断面図である。 図３は、ロータを外周側から見たときの平面図である。 図４は、図１に示すモデルを用いて気流の熱流体解析を実施したときの結果を示す図である。 図５は、本発明の実施形態による減速装置の主な構成を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、図５に示す減速装置による非制動時の状態を模式的に示す断面図である。 図６Ｂは、図５に示す減速装置による制動時の状態を模式的に示す断面図である。 図７は、図５に示す減速装置における磁石の配列の一例を示す斜視図である。 図８Ａは、図５に示す減速装置による非制動時の状態を模式的に示す断面図である。 図８Ｂは、図５に示す減速装置による制動時の状態を模式的に示す断面図である。 図９は、非制動時の風損に関する評価結果を示す図である。 図１０は、制動時の放熱性能に関する評価結果を示す図である。

上記の課題を解決するため、本発明者らは、種々の実験及びシミュレーション解析を実施し、鋭意検討を重ねた。その結果、下記の知見を得た。

図１は、シミュレーション解析で用いた減速装置のモデルの一部を示す斜視図である。図２は、減速装置の主な構成を模式的に示す断面図である。図３は、ロータを外周側から見たときの平面図である。なお、図２に示す断面は、回転軸に沿った断面である。

図１〜図３を参照し、制動部材としての円筒状（ドラム状）のロータ１は、アーム５及びホイール６を介して回転軸１０に取り付けられ、回転軸１０と一体化される。ロータ１は回転軸１０と一体で一方向に回転する。ロータ１に生じた熱を放熱するため、ロータ１の外周面１ａに複数のフィン８が設けられる。各フィン８はロータ１の回転方向に対して傾斜している。ロータ１の回転に伴って各フィン８が回転し、各フィン８が気流より圧力を受ける。各フィン８が受けた圧力が回転の抵抗力となる。このように各フィン８が気流より圧力を受けることにより、風損が生じると考えられる。

図４は、図１に示すモデルを用いて気流の熱流体解析を実施したときの結果を示す図である。図４に示す結果は、図３に示す領域Ａに作用するガス圧力の分布を表わす。図３及び図４を参照し、各フィン８は全域で一様な圧力を受けるわけではない。

フィン８それぞれの２つの端部８ａ、８ｂのうち、ロータ１の回転方向で先行する端部（以下、「先行端部」ともいう）８ａが、局部的に高い圧力を受ける。そのため、各フィン８が受ける回転の抵抗力は、各フィン８の先行端部８ａで最も高くなる。したがって、非制動時に風損を効果的に抑制するためには、各フィン８の先行端部８ａが受けるガス圧力を低減すればよい。つまり、各フィン８の先行端部８ａを含む限定的な領域をカバーで覆えばよい。

また、制動時にそのカバーをロータから遠ざけた状態にし、非制動時にそのカバーをロータに近づけた状態にすればよい。制動時、カバーがロータから遠ざかっていれば、ガス（空気）が外部からカバーの内外周を通じて各フィン８に導入され、フィン８の放熱性能を確保できる。

本発明は上記の知見に基づいて完成されたものである。

本発明の実施形態による渦電流式減速装置は、円筒状のロータと、複数のフィンと、複数の永久磁石と、スイッチング機構と、円板状の第１カバーと、円筒状の第２カバーと、カバー切替え機構と、を備える。ロータは、回転軸に取り付けられ、一方向に回転可能である。複数のフィンは、ロータの外周面に設けられ、ロータの回転方向に対して傾斜している。複数の永久磁石は、ロータの内周面と隙間を空けて対向するように回転軸回りに配列されている。スイッチング機構は、永久磁石とロータとの間に磁気回路が形成される制動状態と、永久磁石とロータとの間に磁気回路が形成されない非制動状態と、に切り替える。第１カバーは、ロータの２つの端面のうちの一方の端面と隙間を空けて対向し、ロータに対して回転軸方向にスライド可能である。第２カバーは、第１カバーの外周縁からロータ側に突出する。カバー切替え機構は、制動状態のときに第１カバーをロータから遠ざけ、非制動状態のときに第１カバーをロータに近づける。第１カバーは、フィンそれぞれの２つの端部のうち、ロータの回転方向で先行する端部が存在する側に配置されている。

本実施形態の減速装置によれば、非制動時、第２カバーと一体の第１カバーがロータに最も近づいた状態になる。つまり、第１カバーの内周が外部に対して閉塞されつつ、各フィンの先行端部付近の限定的な領域が第１及び第２カバーで覆われる。これにより、各フィンの先行端部に導入されるガス（空気）が少なくなる。そのため、各フィンの先行端部が受けるガス圧力を低減できる。その結果、フィンによる風損を抑制できる。一方、制動時、第２カバーと一体の第１カバーがロータから最も遠ざかった状態になる。つまり、第１カバーの内周が外部に対して開放される。これにより、ガス（空気）が外部から第１カバーの内周及び第２カバーの開放端を通じて各フィンに導入される。その結果、フィンの放熱性能を確保できる。

更に、本実施形態の減速装置によれば、第１及び第２カバーはロータの回転軸方向の全域を外周側から覆うわけではない。そのため、第１及び第２カバーの可動域は少なくて済む。したがって、装置自体の拡大は抑えられる。

本実施形態の減速装置において、ロータの回転軸方向の長さ（以下、「ロータ全長さ」ともいう）をＷとし、ロータと第２カバーとが非制動状態のときに重なる領域の回転軸方向の長さ（以下、「非制動時カバー重なり長さ」ともいう）をＬ１とした場合、ロータ全長さＷに対する非制動時カバー重なり長さＬ１の割合Ｌ１／Ｗが、０％を超える、ことが好ましい。割合Ｌ１／Ｗが０％を超えれば、第１及び第２カバーが無いときよりも風損を低減できる。より効果的に風損を低減するには、割合Ｌ１／Ｗが５％以上である、ことが好ましい。

一方、ロータと第２カバーとが制動状態のときに重なる領域の回転軸方向の長さ（以下、「制動時カバー重なり長さ」ともいう）をＬ２とした場合、ロータ全長さＷに対する制動時カバー重なり長さＬ２の割合Ｌ２／Ｗが、２０％以下である、ことが好ましい。割合Ｌ２／Ｗが２０％以下であれば、第１及び第２カバーが無いときと同等のフィンの放熱性能を確保できる。より好ましくは、割合Ｌ２／Ｗが８％以下である。割合Ｌ２／Ｗが０％であってもよい。つまり、制動時にロータと第２カバーと重ならなくてもよい。この場合、放熱性能の確保に最も優れる。

ここで、割合Ｌ１／Ｗの上限は、風損の抑制の観点からは制限されない。ただし、割合Ｌ１／Ｗがあまりに大きい場合、カバー切替え機構による第１カバーのスライド量を大きくする必要性が生じる。フィンの放熱性能を確保するため、割合Ｌ２／Ｗを小さくする必要があるからである。この場合、第１及び第２カバーの回転軸方向への可動域が拡大し、装置自体の拡大が顕著になる。したがって、装置自体の拡大をより抑えるためには、割合Ｌ１／Ｗは、４０％以下であることが好ましい。より好ましくは、割合Ｌ１／Ｗが２０％以下である。

典型的な例では、カバー切替え機構は、第１カバーを回転軸方向にスライド可能に支持する少なくとも３つの棒と、第１カバーに接続された流体圧シリンダと、を含む。流体圧シリンダの作動により、第１カバーがロータに対してスライドする。このスライドにより、第１カバーがロータから遠ざかった状態と、第１カバーがロータに近づいた状態と、に切り替わる。この場合、第１カバーを支持する棒の個数は、少なくとも３つである限り特に限定しない。棒の主な役割は、第１カバーのスライドを安定的に案内することである。棒の断面形状は特に限定しない。実用的な棒の断面形状は円形である。その流体圧シリンダはエアシリンダ、油圧シリンダ等である。

典型的な例では、減速装置は、複数のポールピースと、磁石保持リングと、ハウジングと、を備える。複数のポールピースは、ロータと永久磁石との隙間に設けられ、回転軸回りに配列されている。磁石保持リングは永久磁石を保持する。ハウジングは、磁石保持リングを回転軸回りに回転可能に支持するとともに、ポールピースを保持する。スイッチング機構は、磁石保持リングに接続された流体圧シリンダを含む。流体圧シリンダの作動により、磁石保持リングがポールピースに対して回転し、ポールピースに対する永久磁石の位置が切り替わる。その流体圧シリンダはエアシリンダ、油圧シリンダ等である。スイッチング機構の流体圧シリンダは、カバー切替え機構の流体圧シリンダとは異なる。

以下に、本発明の渦電流式減速装置について、その実施形態を詳述する。

図５は、本発明の実施形態による減速装置の主な構成を模式的に示す断面図である。図６Ａは、その減速装置による非制動時の状態を模式的に示す断面図である。図６Ｂは、その減速装置による制動時の状態を模式的に示す断面図である。図７は、その減速装置における磁石の配列の一例を示す斜視図である。図８Ａは、その減速装置による非制動時の状態を模式的に示す断面図である。図８Ｂは、その減速装置による制動時の状態を模式的に示す断面図である。なお、図５〜図６Ｂに示す断面は、回転軸に沿った断面である。図８Ａ及び図８Ｂに示す断面は、回転軸に垂直な断面である。

図５〜図８Ｂを参照し、減速装置は、円筒状のロータ１と、ロータ１の内側に配置されたステータ７と、を備える。ロータ１は、制動トルクが付与される制動部材に相当する。ロータ１は、車両の回転軸１０（例：プロペラシャフト、ドライブシャフト等）にアーム５及びホイール６を介して固定される。これにより、ロータ１は回転軸１０と一体で回転する。ロータ１の外周面１ａに複数のフィン８が設けられる。各フィン８はロータ１の回転方向に対して所定の角度（例：３０°〜６０°の範囲）で傾斜している（図３参照）。フィン８の役割は、ロータ１に生じた熱を放熱することである。

ステータ７は、複数の永久磁石３と、円筒状の磁石保持リング２と、複数のポールピース４と、図示しないハウジングと、を含む。磁石保持リング２は、ロータ１と同心状に配設される。磁石保持リング２は、ハウジングによって、回転軸１０回りに回転可能に支持される。ハウジングは、図示しない車両の非回転部（例：トランスミッションカバー）に固定される。

磁石保持リング２の外周には、複数の永久磁石３が固定される。磁石３は、ロータ１の内周面１ｂと隙間を空けて対向し、回転軸１０回りに配列される。各磁石３の磁極（Ｎ極、Ｓ極）の配置は、回転軸１０を中心とする径方向である。互いに隣接する磁石３同士の磁極の配置は交互に異なる（図７参照）。

ロータ１の内周面１ｂと磁石３との隙間には、複数の強磁性体のポールピース４が配置される。ポールピース４は、回転軸１０回りに配列される。ポールピース４の回転軸１０回りの配置角度は、磁石３の回転軸１０回りの配置角度と一致する（図８Ａ及び図８Ｂ参照）。ポールピース４は、各々の両側部をハウジングによって保持される。

磁石保持リング２からは、図示しないレバーが回転軸１０と平行に突出する。そのレバーに、図示しないリンク機構を介して、エアシリンダのピストンロッドが接続される。エアシリンダは流体圧シリンダに相当する。エアシリンダはハウジングに固定される。

図示しない制御装置からの指令により、エアシリンダは圧縮空気を動力として作動する。エアシリンダの作動によって、ピストンロッドが進退する。ピストンロッドの進退によって、磁石保持リング２が回転し、ポールピース４に対する磁石３の位置が切り替わる。これにより、制動と非制動とが切り替わる。

図５、図６Ａ及び図６Ｂを参照し、ロータ１は、２つの端面１ｃ、１ｄを有する。以下の説明では、便宜上、フィン８の先行端部８ａが存在する側の一方の端面１ｃを第１端面ともいう。他方の端面１ｄを第２端面ともいう。ロータ１の第１端面１ｃと隙間を空けて対向するように、円板状の第１カバー２１が配置される。第１カバー２１の内周部２１ａはステータ７のハウジングに向けて凹む。第１カバー２１の内周部２１ａには３つの円筒穴２１ｂが設けられている。３つの円筒穴２１ｂは、同一円周上に一定の間隔を空けて配置される。

ハウジングからは、３つの円筒穴２１ｂそれぞれの位置に対応するように、３つの棒２３が回転軸１０と平行に突出する。棒２３は、断面が円形の軸部２３ａと、フランジ部２３ｂとを含む。各軸部２３ａは、第１カバー２１の各円筒穴２１ｂに挿入される。これにより、第１カバー２１は、回転軸１０方向にスライド可能に支持される。第１カバー２１がロータ１に最も近づいた状態、すなわち非制動状態では、第１カバー２１の内周部２１ａが円周方向の全域にわたってステータ７のハウジングに接触する。これにより、第１カバー２１の内周が外部に対して閉塞される。第１カバー２１がロータ１から最も遠ざかった状態、すなわち制動状態では、第１カバー２１の内周部２１ａとステータ７のハウジングとの間に隙間が形成される。これにより、第１カバー２１の内周が外部に対して開放される。

第１カバー２１の外周縁からロータ側に円筒状の第２カバー２２が突出する。第１カバー２１と第２カバー２２は一体である。非制動状態のとき、第１カバー２１とロータ１の第１端面１ｃとの間には隙間ｃ１が設けられる。第２カバー２２とフィン８の頂面８ｃとの間には隙間ｃ２が設けられる。また、ロータ全長さＷに対する非制動時カバー重なり長さＬ１の割合Ｌ１／Ｗは、０％を超え、４０％以下である。

このように、本実施形態では、非制動時に各フィン８の先行端部８ａ付近の限定的な領域が第１カバー２１及び第２カバー２２によって覆われている。

第１カバー２１には、図示しないエアシリンダのピストンロッドが接続される。このエアシリンダは、上記した磁石保持リング２を回転させるためのエアシリンダとは異なる。エアシリンダは流体圧シリンダに相当する。エアシリンダは非回転部に固定される。

エアシリンダの作動によって、ピストンロッドが進退する。ピストンロッドの進退によって、第１カバー２１がロータ１に対してスライドし、第１カバー２１とロータ１の相対的な位置が切り替わる。これにより、第１カバー２１がロータ１から遠ざかった状態と、第１カバー２１がロータ１に近づいた状態と、に切り替わる。

非制動時、図８Ａに示すように、ポールピース４が隣接する磁石３同士を均等に跨ぐ。この状態では、制動トルクは発生しない。

非制動時の磁石３からの磁束は、次のような状況になる。図８Ａを参照し、互いに隣接する磁石３のうちの一方の磁石３のＮ極から出た磁束は、ポールピース４を通じた後、他方の磁石３のＳ極に達する。他方の磁石３のＮ極から出た磁束は、磁石保持リング２を通じて一方の磁石３のＳ極に達する。つまり、磁石３とロータ１との間に磁気回路は形成されない。したがって、回転軸１０と一体で回転するロータ１に制動トルクは発生しない。

また、非制動時、図６Ａに示すように、第１カバー２１がロータ１に最も近づいた状態になっている。そうすると、第１カバー２１及び第２カバー２２によって、各フィン８の先行端部８ａへの空気の導入が妨げられる。これにより、各フィン８の先行端部８ａに導入される空気が少なくなる。そのため、各フィン８の先行端部８ａが受けるガス圧力を低減できる。その結果、フィン８による風損を抑制できる。

一方、制動時は、図８Ｂに示すように、非制動時の状態から磁石保持リング２が磁石３の配置角度の半分ほど回転する。この場合、ポールピース４は磁石３と完全に重なる。

制動時の磁石３からの磁束は、次のような状況になる。図８Ｂを参照し、互いに隣接する磁石３のうちの一方の磁石３のＮ極から出た磁束は、ポールピース４を貫き、ロータ１に達する。ロータ１に達した磁束は、他方の磁石３のＳ極にポールピース４を通じて達する。他方の磁石３のＮ極から出た磁束は、磁石保持リング２を通じて一方の磁石３のＳ極に達する。つまり、円周方向に隣接する磁石３同士、磁石保持リング２、ポールピース４、及びロータ１との間に、磁石３による磁気回路が形成される。このような磁気回路が、円周方向の全域にわたり、交互にその磁束の向きを逆向きにして形成される。この場合、ロータ１の内周面に渦電流が発生する。これにより、回転軸１０と一体で回転するロータ１に回転方向と逆向きの制動トルクが発生する。更に、ロータ１が発熱する。

また、制動時、図６Ｂに示すように、非制動時の状態から第１カバー２１がスライドする。そうすると、第１カバー２１の内周部２１ａ（円筒穴２１ｂ）が棒２３のフランジ部２３ｂと接触し、ロータ１から最も遠ざかった状態になる。これにより、空気が外部から第１カバー２１の内周及び第２カバー２２の開放端を通じて各フィン８に導入される。その結果、フィン８の放熱性能を確保できる。ロータ１に生じた熱は、各フィン８から外部に放出される。

本実施形態の減速装置による効果を確認するため、熱流体解析を実施した。

［試験条件］
前記図５〜図８Ｂに示す第１及び第２カバーを備えた減速装置の解析モデルを作製した。解析では、非制動時カバー重なり長さＬ１、及び制動時カバー重なり長さＬ２を種々変更した。比較例１として、一般的な減速装置を想定し、第１及び第２カバーを無くした。比較例２として、特許文献１及び２に記載された減速装置を想定し、ロータ全長さＷに対する非制動時カバー重なり長さＬ１の割合Ｌ１／Ｗが５０％となるように、非制動時カバー重なり長さＬ１を設定した。また、比較例２では、ロータ全長さＷに対する制動時カバー重なり長さＬ２の割合Ｌ２／Ｗが２７％となるように、制動時カバー重なり長さＬ２を設定した。

解析で用いた主な諸特性は下記のとおりである。
・ロータの回転数：３０００ｒｐｍ
・ロータ全長さＷ：１．０００
・フィンを含めたロータの外周半径Ｒ：２．５５２
・第１カバーとロータの第１端面との隙間ｃ１：０．０１２
・第２カバーとフィンの頂面との隙間ｃ２：０．０１２
・第１カバーのスライド量Ｘ：０．２３３
ここで、単位の記載が無い特性Ｗ、Ｒ、ｃ１、ｃ２及びＸの数値は、ロータ全長さＷを基準１．０００とした比を表わす。

［評価方法］
非制動時のフィンによる風損、及び制動時のフィンの放熱性能を評価した。風損の評価のために、全フィンが気流より圧力を受けることによってロータに生じる抵抗トルクを算出した。抵抗トルクが低いほど、風損の抑制が優れることを意味する。したがって、抵抗トルクを比較することにより風損を評価することができる。なお、風損を評価するための解析では、非制動時の状態を想定し、第１カバーの内周部をステータのハウジングに接触させ、第１カバーの内周を外部に対して閉塞させた。

放熱性能の評価のために、ロータの外周側で表出した面（全フィン及びロータの外周面）の平均熱伝達率を算出した。ここで、表出面の平均熱伝達率と表出面の総面積との積算値が表出面からの放熱量を示す。放熱量が大きいほど、放熱性能が優れることを意味する。本解析では、表出面の総面積が一律であるため、平均熱伝達率が大きいほど、放熱性能が優れることを意味する。したがって、平均熱伝達率を比較することにより放熱性能を評価することができる。なお、放熱性能を評価するための解析では、制動時の状態を想定し、第１カバーをスライドさせ、第１カバーの内周を外部に対して開放した。

［結果］
図９は、非制動時の風損に関する評価結果を示す図である。図１０は、制動時の放熱性能に関する評価結果を示す図である。図９では、横軸に、ロータ全長さＷに対する非制動時カバー重なり長さＬ１の割合Ｌ１／Ｗを示す。縦軸に、風損の指標となる抵抗トルクを示す。なお、縦軸の抵抗トルクの数値は、比較例１（第１及び第２カバー無し）の抵抗トルクに対する割合（％）を示す。図１０では、横軸に、図９と同様に、ロータ全長さＷに対する制動時カバー重なり長さＬ２の割合Ｌ２／Ｗを示す。縦軸に、放熱性能の指標となる平均熱伝達率を示す。なお、図１０の縦軸の平均熱伝達率の数値は、比較例１（第１及び第２カバー無し）の平均熱伝達率に対する割合（％）を示す。

図９に示すように、割合Ｌ１／Ｗが５％程度まで増加する間、風損が急激に減少した。更に割合Ｌ１／Ｗが増加しても、風損の減少はほとんど認められなかった。この結果から、各フィンの先行端部付近の領域を第１及び第２カバーによって覆えば、フィンによる風損を抑制できることがわかった。したがって、割合Ｌ１／Ｗが０％を超えれば、好ましくは５％以上であれば、フィンによる風損を抑制できる。

一方、図１０に示すように、割合Ｌ２／Ｗが増加すると、放熱性能がほぼ単調に減少することがわかった。特に、割合Ｌ２／Ｗが２０％以下であれば、放熱性能の低下を１０％以内に抑えることができた。したがって、割合Ｌ２／Ｗが２０％以下であれば、好ましくは０％であれば、放熱性能を確保できる。

その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、永久磁石を用いた渦電流式減速装置に有用である。

１ ロータ
１ａ ロータの外周面
１ｂ ロータの内周面
１ｃ ロータの端面（第１端面）
１ｄ ロータの端面（第２端面）
２ 磁石保持リング
３ 永久磁石
４ ポールピース
５ アーム
６ ホイール
７ ステータ
８ フィン
８ａ フィンの端部（先行端部）
８ｂ フィンの端部
８ｃ フィンの頂面
１０ 回転軸
２１ 第１カバー
２１ａ 内周部
２１ｂ 円筒穴
２２ 第２カバー
２３ 棒
２３ａ 軸部
２３ｂ フランジ部

Claims (7)

1. 回転軸に取り付けられ、一方向に回転可能な円筒状のロータと、
   前記ロータの外周面に設けられ、前記ロータの回転方向に対して傾斜した複数のフィンと、
   前記ロータの内周面と隙間を空けて対向するように前記回転軸回りに配列された複数の永久磁石と、
   前記永久磁石と前記ロータとの間に磁気回路が形成される制動状態と、前記永久磁石と前記ロータとの間に磁気回路が形成されない非制動状態と、に切り替えるスイッチング機構と、
   前記ロータの２つの端面のうちの一方の端面と隙間を空けて対向し、前記ロータに対して前記回転軸方向にスライド可能な円板状の第１カバーと、
   前記第１カバーの外周縁から前記ロータ側に突出する円筒状の第２カバーと、
   前記制動状態のときに前記第１カバーを前記ロータから遠ざけ、前記非制動状態のときに前記第１カバーを前記ロータに近づけるカバー切替え機構と、を備え、
   前記第１カバーは、前記フィンそれぞれの２つの端部のうち、前記ロータの回転方向で先行する端部が存在する側に配置されている、渦電流式減速装置。
2. 請求項１に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記ロータの前記回転軸方向の長さをＷとし、前記ロータと前記第２カバーとが前記非制動状態のときに重なる領域の前記回転軸方向の長さをＬ１とした場合、前記長さＷに対する前記長さＬ１の割合Ｌ１／Ｗが、０％を超える、渦電流式減速装置。
3. 請求項２に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記割合Ｌ１／Ｗが５％以上である、渦電流式減速装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記ロータの前記回転軸方向の長さをＷとし、前記ロータと前記第２カバーとが前記制動状態のときに重なる領域の前記回転軸方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＷに対する前記長さＬ２の割合Ｌ２／Ｗが、２０％以下である、渦電流式減速装置。
5. 請求項４に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記割合Ｌ２／Ｗが０％である、渦電流式減速装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記カバー切替え機構は、
   前記第１カバーを回転軸方向にスライド可能に支持する少なくとも３つの棒と、
   前記第１カバーに接続された流体圧シリンダと、を含み、
   前記流体圧シリンダの作動により、前記第１カバーが前記ロータに対してスライドし、前記第１カバーが前記ロータから遠ざかった状態と、前記第１カバーが前記ロータに近づいた状態と、に切り替わる、渦電流式減速装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記減速装置は、
   前記ロータと前記永久磁石との前記隙間に設けられ、前記回転軸回りに配列された複数のポールピースと、
   前記永久磁石を保持する磁石保持リングと、
   前記磁石保持リングを前記回転軸回りに回転可能に支持するとともに、前記ポールピースを保持するハウジングと、を備え、
   前記スイッチング機構は、前記磁石保持リングに接続された流体圧シリンダを含み、
   前記流体圧シリンダの作動により、前記磁石保持リングが前記ポールピースに対して回転し、前記ポールピースに対する前記永久磁石の位置が切り替わる、渦電流式減速装置。
   
   

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