JP2021112038A - 渦電流式減速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石の発錆を抑制し、高い性能を維持することができる渦電流式減速装置を提供する。【解決手段】渦電流式減速装置（１００）は、制動部材（１０）と、ステータ（２０）と、磁石保持部材（３０）と、磁石（４１，４２）と、ポールピース（５０）と、円筒部材（６０）とを備える。磁石（４１）は、磁石保持部材（３０）に保持され、制動部材（１０）の周方向に配列される。磁石（４２）は、制動部材（１０）と磁石（４１）との間において周方向に配列される。ポールピース（５０）は、隣り合う磁石（４２）の間に各々配置され、磁石（４２）に接触する。円筒部材（６０）は、制動部材（１０）とポールピース（５０）との間において制動部材（１０）と同軸に配置される。円筒部材（６０）は、磁石（４２）を制動部材（１０）側から覆う。ステータ（２０）には、円筒部材（６０）が固定される。【選択図】図１

Description

本開示は、渦電流式減速装置に関する。

例えばトラックやバス等といった大型車両の補助ブレーキとして、従来、渦電流式減速装置が使用されている。渦電流式減速装置は、通常、車両の回転軸に固定された円筒状の制動部材と、制動部材の内側に配列された複数の永久磁石とを備える。制動部材と永久磁石との間には、複数のポールピースが配置されている。ポールピースに対する永久磁石の位置を変化させることにより、制動状態と非制動状態とが切り替えられる。

渦電流式減速装置が制動状態にある場合、永久磁石からの磁束がポールピースを介して制動部材に到達し、制動部材の表面に渦電流が発生する。この渦電流と磁束との相互作用により、制動部材において回転方向と逆向きの制動トルクが発生する。一方、渦電流式減速装置が非制動状態にある場合には、永久磁石とポールピースとの間で磁気回路が形成され、永久磁石からの磁束は制動部材に到達しない。そのため、制動部材において制動トルクは発生しない。

特許文献１には、２種類の永久磁石を備える渦電流式減速装置が開示されている。この減速装置では、制動部材の内側又は外側において複数の第１永久磁石が制動部材の周方向に配列されるとともに、制動部材と第１永久磁石との間において複数の第２永久磁石が周方向に配列されている。第２永久磁石の各々は、概略台形状の横断面を有し、隣り合う第１永久磁石を跨ぐように配置されている。隣り合う第２永久磁石の間には、それぞれ、ポールピースが第２永久磁石に接触するように配置されている。

特許文献１の渦電流式減速装置では、第１永久磁石の磁極の向きが制動部材の径方向に沿う一方、第２永久磁石の磁極の向きが制動部材の周方向に沿っている。第１永久磁石の磁極の向きは、互いに隣り合う第１永久磁石同士で交互に反転する。同様に、第２永久磁石の磁極の向きも、互いに隣り合う第２永久磁石同士で交互に反転する。第１永久磁石を保持する磁石保持部材の回転により、第２永久磁石及びポールピースに対する第１永久磁石の位置が変化して、制動状態と非制動状態とが切り替えられる。

国際公開第２０１９／１４６６０８号

特許文献１の渦電流式減速装置において、横断面視で概略台形状の第２永久磁石は、ステータ内に収容され、回転軸方向の両側部がステータに固定されている。第２永久磁石は、第１永久磁石よりも制動部材側に配置され、その天面が制動部材側に露出する。そのため、例えば車両の走行中、減速装置が雨水や路面の泥水等を浴び、雨水や泥水、又はその他の異物が制動部材とステータとの間に入り込んだ場合、これらが第２永久磁石の天面に接触する。また、雨水や泥水等がステータと第２永久磁石の側部との隙間に侵入し、第２永久磁石の側部に接触する可能性もある。この場合、第２永久磁石が発錆して渦電流式発電装置の性能が低下する。

本開示は、永久磁石の発錆を抑制し、高い性能を維持することができる渦電流式減速装置を提供することを課題とする。

本開示に係る渦電流式減速装置は、円筒状の制動部材と、円筒状の磁石保持部材と、複数の第１永久磁石と、複数の第２永久磁石と、複数のポールピースと、円筒部材と、ステータと、を備える。制動部材は、回転軸に固定される。磁石保持部材は、制動部材の内側又は外側において制動部材と同軸に配置される。第１永久磁石は、磁石保持部材の内周面及び外周面のうち制動部材側の面に保持される。第１永久磁石は、制動部材の周方向に配列される。第１永久磁石の各々の磁極の向きは、制動部材の径方向に沿い、且つ両隣の第１永久磁石の磁極の向きと反転している。第２永久磁石は、制動部材と第１永久磁石との間において周方向に配列される。第２永久磁石の各々は、制動部材側に配置される天面と、第１永久磁石側に配置され天面よりも周方向に長い底面と、を有する。第２永久磁石の各々の磁極の向きは、周方向に沿い、且つ両隣の第２永久磁石の磁極の向きと反転している。ポールピースは、周方向に隣り合う第２永久磁石の間に各々配置され、第２永久磁石に接触する。円筒部材は、制動部材とポールピースとの間において制動部材と同軸に配置される。円筒部材は、第２永久磁石を制動部材側から覆う。ステータには、円筒部材が固定される。磁石保持部材を回転軸周りに回転させることにより、渦電流式減速装置の制動状態と非制動状態とが切り替えられる。

本開示に係る渦電流式減速装置によれば、永久磁石の発錆を抑制することができるため、高い性能を維持することができる。

図１は、実施形態に係る渦電流式減速装置の概略構成を示す縦断面図である。 図２は、図１に示す減速装置の部分横断面図である。 図３は、図１及び図２に示す減速装置が非制動状態にあるときに形成される磁気回路を示す模式図である。 図４は、図１及び図２に示す減速装置が制動状態にあるときに形成される磁気回路を示す模式図である。 図５は、実施形態に係る渦電流式減速装置の変形例を示す模式図である。

実施形態に係る渦電流式減速装置は、円筒状の制動部材と、円筒状の磁石保持部材と、複数の第１永久磁石と、複数の第２永久磁石と、複数のポールピースと、円筒部材と、ステータと、を備える。制動部材は、回転軸に固定される。磁石保持部材は、制動部材の内側又は外側において制動部材と同軸に配置される。第１永久磁石は、磁石保持部材の内周面及び外周面のうち制動部材側の面に保持される。第１永久磁石は、制動部材の周方向に配列される。第１永久磁石の各々の磁極の向きは、制動部材の径方向に沿い、且つ両隣の第１永久磁石の磁極の向きと反転している。第２永久磁石は、制動部材と第１永久磁石との間において周方向に配列される。第２永久磁石の各々は、制動部材側に配置される天面と、第１永久磁石側に配置され天面よりも周方向に長い底面と、を有する。第２永久磁石の各々の磁極の向きは、周方向に沿い、且つ両隣の第２永久磁石の磁極の向きと反転している。ポールピースは、周方向に隣り合う第２永久磁石の間に各々配置され、第２永久磁石に接触する。円筒部材は、制動部材とポールピースとの間において制動部材と同軸に配置される。円筒部材は、第２永久磁石を制動部材側から覆う。ステータには、円筒部材が固定される。磁石保持部材を回転軸周りに回転させることにより、渦電流式減速装置の制動状態と非制動状態とが切り替えられる（第１の構成）。

第１の構成に係る渦電流式減速装置では、制動部材とポールピースとの間に設けられた円筒部材により、制動部材の周方向に配列された第２永久磁石が制動部材側から覆われる。円筒部材は、第２永久磁石を制動部材側から覆った状態でステータに固定されている。すなわち、各第２永久磁石は、円筒部材及びステータによって保護されている。そのため、制動部材とステータとの間に雨水や泥水、又はその他の異物が侵入したとしても、これらが各第２永久磁石に触れるのを防止することができる。よって、第２永久磁石の発錆を抑制することができ、渦電流式減速装置の性能を高く維持することができる。

ポールピースの各々は、円筒部材に接触していてもよい。この場合、第２永久磁石の各々の天面は、円筒部材と隙間を空けて対向することが好ましい（第２の構成）。

渦電流式減速装置が制動状態にある場合、制動部材は、第１永久磁石及び第２永久磁石からの磁束によってその表面で渦電流を発生させ、それに伴って発熱する。これに対して、第２の構成では、ポールピースの各々が円筒部材に接触する一方、各第２永久磁石の天面が円筒部材と隙間を空けて対向している。そのため、周方向に隣り合うポールピースと、これらの間に配置される第２永久磁石の天面と、円筒部材との間に空間が形成される。この空間は、断熱層として機能する。すなわち、制動部材側の円筒部材と第２永久磁石との間に空間が存在することにより、制動部材で発生した熱が第２永久磁石に伝達しにくくなる。よって、第２永久磁石の温度上昇を抑制することができる。

ポールピースの各々は、円筒部材に固定されていてもよい（第３の構成）。

第３の構成において、各ポールピースは円筒部材に固定されている。円筒部材はステータに固定されているため、各ポールピースは、円筒部材を介し、間接的にステータに取り付けられることになる。この場合、例えば固定用のピン等により、ポールピースを１つずつステータに取り付ける必要がない。よって、渦電流式減速装置の組立性を向上させることができ、且つ渦電流式減速装置の部品点数を削減することができる。

制動部材と第１永久磁石との間に配置された各第２永久磁石には、第１永久磁石からの引力又は斥力が作用する。例えば、第１永久磁石と第２永久磁石との間で斥力が作用した場合、第２永久磁石には制動部材側への力が負荷される。これに対して、第３の構成では、ポールピースを円筒部材に固定することにより、第２永久磁石に接触するポールピースと、制動部材側の円筒部材とを一体化させている。一体化されて全体剛性が向上したポールピース及び円筒部材により、制動部材側への力に対して第２永久磁石を効果的に保持することができる。

円筒部材は、磁性材料で構成されていることが好ましい（第４の構成）。

第４の構成において、第２永久磁石を制動部材側から覆う円筒部材は、磁性材料で構成されている。これにより、非制動状態において、第１永久磁石及び第２永久磁石から制動部材への磁束漏れを抑制することができる。よって、磁束漏れに起因して発生する損失トルクを低減することができる。

磁石保持部材は、制動部材の内側に配置されていてもよい（第５の構成）。

第５の構成では、制動部材の内側に磁石保持部材が配置されている。第１永久磁石、第２永久磁石、ポールピース、及び円筒部材は、制動部材と磁石保持部材の間に配置される。すなわち、第５の構成によれば、制動部材、磁石保持部材、第１永久磁石、第２永久磁石、ポールピース、及び円筒部材のうち、制動状態で発熱する制動部材が径方向において最も外側に位置することになる。これにより、制動部材が気流に晒されやすくなり、制動部材の高温化を抑制することができる。その結果、制動部材以外の構成部品の温度上昇も抑制することができる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［渦電流式減速装置の構成］
図１は、実施形態に係る渦電流式減速装置１００の概略構成を示す縦断面図である。減速装置１００は、例えば、トラックやバス等といった車両の補助ブレーキとして使用される。縦断面とは、減速装置１００が用いられる車両の回転軸２００の軸心Ｘを含む平面で切断したときの断面をいう。回転軸２００は、例えば、プロペラシャフトや、ドライブシャフトである。

図１を参照して、減速装置１００は、制動部材１０と、ステータ２０と、磁石保持部材３０と、複数の永久磁石４１，４２と、複数のポールピース５０と、円筒部材６０とを備える。

制動部材１０は、円筒状であり、回転軸２００の軸心Ｘと実質的に同一の軸心を有する。制動部材１０は、回転軸２００に固定されている。より詳細には、制動部材１０は、支持部材７０を介して回転軸２００に固定されている。そのため、制動部材１０は、回転軸２００とともに軸心Ｘ周りに回転する。以下、軸心Ｘが延びる方向を軸方向といい、制動部材１０の周方向及び径方向を単に周方向及び径方向という。

制動部材１０は、例えば、炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料で構成されている。制動部材１０の内周面は、導電率が高い銅めっき層で被覆されてもよい。制動部材１０の外周面には、放熱フィン１１が複数設けられている。

ステータ２０は、径方向において制動部材１０の内側に配置されている。ステータ２０は、回転軸２００とともに回転しないよう、例えばトランスミッションカバー等といった車両の非回転部３００に固定されている。ステータ２０は、ステータ本体２１と、ステータ保持部材２２とを含む。ステータ本体２１は、軸心Ｘを中心とする概略円環板状に形成されている。ステータ本体２１は、ステータ保持部材２２によって保持される。ステータ保持部材２２は、ステータ本体２１に対向する側部２２１と、側部２２１とステータ本体２１とを連結する底部２２２とを含む。底部２２２は、支持部２２３を介し、車両の非回転部３００に取り付けられる。

磁石保持部材３０は、円筒状であり、制動部材１０と同一の軸心Ｘを有する。すなわち、磁石保持部材３０は、実質的に制動部材１０と同軸に配置されている。本実施形態の例では、磁石保持部材３０は、径方向において制動部材１０の内側に配置されている。磁石保持部材３０は、ステータ本体２１と、ステータ保持部材２２の側部２２１及び底部２２２とで形成される空間内に配置されている。

磁石保持部材３０は、回転軸２００とともに回転しない。磁石保持部材３０は、例えばリング状のスライドプレート（図示略）を介し、ステータ本体２１及びステータ保持部材２２に対して周方向に摺動可能に取り付けられる。磁石保持部材３０は、リンク機構（図示略）により、エアシリンダや電動アクチュエータ等の駆動装置（図示略）に接続されている。この駆動装置が作動することにより、磁石保持部材３０が回転軸２００周りに回転し、ステータ２０に対して周方向に移動する。磁石保持部材３０を回転軸２００周りに回転させることにより、減速装置１００の制動状態と非制動状態とが切り替えられる。磁石保持部材３０は、例えば、炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料で構成されている。

磁石保持部材３０は、その外周面において複数の永久磁石４１を保持している。永久磁石４１の各々は、例えば接着剤又は溶接等により、磁石保持部材３０の外周面に取り付けられる。永久磁石４１と制動部材１０との間には、複数の永久磁石４２及び複数のポールピース５０が設けられている。永久磁石４２の各々は、ステータ２０に取り付けられる。具体的には、各永久磁石４２において、軸方向の一端がステータ本体２１に固定され、軸方向の他端がステータ保持部材２２の側部２２１に固定されている。特に限定されるものではないが、各永久磁石４２は、例えば、ピンやボルト等の固定部材（図示略）により、ステータ本体２１及びステータ保持部材２２の側部２２１に固定することができる。永久磁石４１，４２は、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、又はサマリウムコバルト磁石等である。本実施形態の例において、ポールピース５０の各々は、ステータ２０に直接固定されていない。各ポールピース５０は、円筒部材６０を介してステータ２０に取り付けられている。各ポールピース５０は、例えば、炭素鋼や鋳鉄等の強磁性材料で構成されている。

円筒部材６０は、制動部材１０及び磁石保持部材３０と同一の軸心Ｘを有する。すなわち、円筒部材６０は、実質的に制動部材１０及び磁石保持部材３０と同軸に配置されている。円筒部材６０は、制動部材１０とポールピース５０との間に配置され、永久磁石４２を制動部材１０側から覆う。円筒部材６０は、その内周面でポールピース５０を保持している。

円筒部材６０は、ステータ２０に固定されている。より具体的には、円筒部材６０の軸方向の両端のうち、一方がステータ本体２１に固定され、他方がステータ保持部材２２の側部２２１に固定されている。円筒部材６０の固定方法は、特に限定されるものではない。円筒部材６０の軸方向の両端は、例えば、接着剤や、溶接、かしめ加工等によってステータ本体２１及びステータ保持部材２２の側部２２１に接合することができる。円筒部材６０の軸方向の両端は、ステータ本体２１及びステータ保持部材２２の側部２２１に埋め込まれていてもよいし、ステータ本体２１及びステータ保持部材２２の側部２２１の端面上に載置されていてもよい。

円筒部材６０は、磁性材料で構成されることが好ましい。円筒部材６０の材質としては、例えば、炭素鋼や鋳鉄等を挙げることができる。ただし、非磁性材料によって円筒部材６０を構成することもできる。円筒部材６０の肉厚は、例えば、０．３ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。

図２において、図１に示す減速装置１００の横断面を部分的に示す。横断面とは、回転軸２００の軸心Ｘと直交する平面で切断したときの断面をいう。図２では、ステータ２０が省略されている。

図２を参照して、複数の永久磁石４１は、磁石保持部材３０の外周面上において周方向に配列されている。複数の永久磁石４１は、磁石保持部材３０の全周にわたり、所定の間隔を空けて配置されている。

永久磁石４１の各々は、一対の磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有する。各永久磁石４１の磁極の向きは、径方向に沿うとともに、両隣の永久磁石４１の磁極の向きと反転している。すなわち、各永久磁石４１は、径方向の内側にＮ極又はＳ極を有し、径方向の外側にこれと反対のＳ極又はＮ極を有する。各永久磁石４１は、概略四角形状の横断面を有する。

複数の永久磁石４２は、制動部材１０と永久磁石４１との間において、周方向に配列されている。複数の永久磁石４２は、周方向に所定の間隔を空けて配置されている。回転軸２００の軸心Ｘ（図１）周りの永久磁石４２の配置角度は、軸心Ｘ周りの永久磁石４１の配置角度と等しい。各永久磁石４２は、周方向に隣り合う２つの永久磁石４１に跨るように配置されている。

永久磁石４２の各々は、一対の磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有する。各永久磁石４２の磁極の向きは、周方向に沿うとともに、両隣の永久磁石４２の磁極の向きと反転している。すなわち、各永久磁石４２は、周方向の一方側にＮ極又はＳ極を有し、周方向の他方側にこれと反対のＳ極又はＮ極を有する。

各永久磁石４２は、天面４２１と、底面４２２とを含む。天面４２１は、制動部材１０側に配置されている。底面４２２は、天面４２１よりも周方向に長く、永久磁石４１側に配置されている。天面４２１及び底面４２２の周方向の一端同士は、斜面４２３によって接続されている。天面４２１及び底面４２２の周方向の他端同士は、斜面４２４によって接続されている。斜面４２３，４２４と底面４２２との角部は、削り落とされていてもよいし、丸められていてもよい。同様に、斜面４２３，４２４と天面４２１との角部も、削り落とされていてもよいし、丸められていてもよい。

永久磁石４２の各々は、周方向の両端部に向かうにつれて厚み（径方向における長さ）が小さくなっている。各永久磁石４２の薄肉の両端部は、両隣に位置する永久磁石４２の端部と空間Ｓ１を介して対向する。空間Ｓ１には、非磁性材料又は磁性材料が充填されていてもよいし、充填されなくてもよい。

周方向に隣り合う永久磁石４２の間には、それぞれ、ポールピース５０が配置されている。回転軸２００の軸心Ｘ（図１）周りのポールピース５０の配置角度は、軸心Ｘ周りの永久磁石４１の配置角度と等しい。ポールピース５０は、周方向において永久磁石４１と対応する位置に配置されている。

ポールピース５０の各々は、例えば、概略ホームベース形状の横断面を有する。ポールピース５０は、円筒部材６０に対向する底面５１と、底面５１から永久磁石４２側に延びる側面５２，５３と、側面５２，５３から周方向中央側且つ永久磁石４１側に向かう斜面５４，５５とを含む。ポールピース５０は、斜面５４，５５で永久磁石４２に接触する。すなわち、各ポールピース５０において、一方の斜面５４は、当該ポールピース５０の両隣に位置する永久磁石４２のうち、一方側の永久磁石４２の斜面４２３と対向して接触し、他方の斜面５５は、他方側の永久磁石４２の斜面４２４と対向して接触する。ポールピース５０の斜面５４，５５は、例えば接着剤等により、永久磁石４２の斜面４２３，４２４に対して固定されていてもよい。永久磁石４２の斜面４２３，４２４に対し、ポールピース５０の斜面５４，５５を固定することなく密着させることもできる。

本実施形態の例において、ポールピース５０の各々は、周方向の中央部に向かうにつれて厚み（径方向における長さ）が大きくなっている。各ポールピース５０は、その底面５１で円筒部材６０の内周面に接触する。一方、各永久磁石４２の天面４２１は、隙間を空けて円筒部材６０の内周面に対向する。そのため、周方向に隣り合うポールピース５０と、これらのポールピース５０の間に位置する永久磁石４２の天面４２１と、円筒部材６０の内周面とによって空間Ｓ２が形成される。空間Ｓ２は、典型的には、空気のみが存在する単なる空隙である。各永久磁石４２の天面４２１から円筒部材６０までの径方向の距離は、例えば、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。

円筒部材６０は、制動部材１０と、永久磁石４２及びポールピース５０との間に配置されている。円筒部材６０の外周面は、制動部材１０の内周面と隙間を空けて対向する。円筒部材６０の内周面は、永久磁石４２及びポールピース５０に対向する。円筒部材６０の内周面は、好ましくは、各ポールピース５０の底面５１との間に隙間が生じないようにポールピース５０に密着する。円筒部材６０には、例えば接着剤や溶接等によって各ポールピース５０が固定されることが好ましい。ただし、円筒部材６０には各ポールピース５０が固定されていなくてもよい。

［渦電流式減速装置の動作］
次に、図３及び図４を参照しつつ、減速装置１００の動作を説明する。図３は、減速装置１００が非制動状態にあるときに形成される磁気回路を示す模式図である。図４は、減速装置１００が制動状態にあるときに形成される磁気回路を示す模式図である。

（非制動状態）
図３を参照して、永久磁石４２の各々は、当該永久磁石４２よりも径方向の内側で周方向に隣り合う２つの永久磁石４１に跨るように配置されている。すなわち、各永久磁石４２は、周方向視で２つの永久磁石４１と部分的に重なるように配置されている。非制動状態では、各永久磁石４２において、２つの永久磁石４１の一方と重なる部分の磁極は、当該永久磁石４１の永久磁石４２側の磁極と異なる。同様に、各永久磁石４２において、２つの永久磁石４１の他方と重なる部分の磁極も、当該永久磁石４１の永久磁石４２側の磁極と異なる。そのため、非制動状態では、周方向に隣り合う２つの永久磁石４１と、これらに跨る永久磁石４２と、磁石保持部材３０との間に磁気回路が形成される。

具体的に説明すると、周方向に隣り合う２つの永久磁石４１のうち、一方の永久磁石４１が永久磁石４２側にＮ極を有し、他方の永久磁石４１が永久磁石４２側にＳ極を有する場合、一方の永久磁石４１のＮ極から出た磁束は、径方向の外側に向かい、永久磁石４２のＳ極に到達する。

永久磁石４２のＮ極から出た磁束は、他方の永久磁石４１のＳ極に到達する。他方の永久磁石４１のＮ極から出た磁束は、磁石保持部材３０を通って一方の永久磁石４１のＳ極に到達する。永久磁石４１，４２からの磁束は、制動部材１０には到達しない。

非制動状態では、減速装置１００の全周にわたり、このような磁気回路が複数形成される。これらの磁気回路の磁束の向きは、周方向に隣り合う磁気回路同士で逆向きとなる。

（制動状態）
図４を参照して、減速装置１００は、駆動装置（図示略）によって磁石保持部材３０を回転させることにより、非制動状態から制動状態へと切り替えられる。磁石保持部材３０は、回転軸２００の軸心Ｘ（図１）周りにおける永久磁石４１の配置角度の分だけ、回転軸２００周りに回転する。磁石保持部材３０の回転により、永久磁石４２及びポールピース５０に対する永久磁石４１の周方向の位置が変化する。

制動状態においても、各永久磁石４２は、周方向視で２つの永久磁石４１と部分的に重なるように配置される。ただし、制動状態では、各永久磁石４２において、２つの永久磁石４１の一方と重なる部分の磁極は、当該永久磁石４１の永久磁石４２側の磁極と等しい。同様に、各永久磁石４２において、２つの永久磁石４１の他方と重なる部分の磁極も、当該永久磁石４１の永久磁石４２側の磁極と等しい。そのため、制動状態では、周方向に隣り合う２つの永久磁石４１と、これらに対応するポールピース５０と、制動部材１０と、磁石保持部材３０との間に磁気回路が形成される。また、制動状態では、周方向に隣り合う２つのポールピース５０と、これらの間の永久磁石４２と、制動部材１０との間にも磁気回路が形成される。

具体的に説明すると、周方向に隣り合う２つの永久磁石４１のうち、一方の永久磁石４１が永久磁石４２側にＮ極を有し、他方の永久磁石４１が永久磁石４２側にＳ極を有する場合、一方の永久磁石４１から出た磁束は、空間Ｓ１を通過し、当該永久磁石４１に対応するポールピース５０に導入される。この磁束は、円筒部材６０を通過し、制動部材１０を通って他方の永久磁石４１に対応するポールピース５０に導入される。磁束は、さらに空間Ｓ１を通過し、他方の永久磁石４１のＳ極に到達する。他方の永久磁石４１のＮ極から出た磁束は、磁石保持部材３０を通って一方の永久磁石４１のＳ極に到達する。

一方、各永久磁石４２のＮ極から出た磁束は、この永久磁石４２に隣接する２つのポールピース５０の一方、及び円筒部材６０を順に通り、制動部材１０に導入される。各永久磁石４２のＮ極から制動部材１０に向かう磁束は、永久磁石４１のＮ極から制動部材１０に向かう磁束と重畳する。制動部材１０に達した磁束は、円筒部材６０、及び永久磁石４２に隣接する２つのポールピース５０の他方を順に通過し、永久磁石４２のＳ極に到達する。

制動状態では、減速装置１００の全周にわたり、このような磁気回路が複数形成される。これらの磁気回路の磁束の向きは、周方向に隣り合う磁気回路同士で逆向きとなる。

永久磁石４１，４２が静止している一方、制動部材１０は回転軸２００（図１）とともに回転していることにより、永久磁石４１，４２からの磁束が到達した制動部材１０の内周面では渦電流が発生する。この渦電流と永久磁石４１，４２からの磁束との相互作用により、回転軸２００とともに回転する制動部材１０に対し、その回転方向と逆向きの制動トルクが発生する。

［実施形態の効果］
本実施形態に係る渦電流式減速装置１００において、各永久磁石４２は、その天面４２１が露出しないように、円筒部材６０によって制動部材１０側から覆われている。円筒部材６０の軸方向の両端は、ステータ本体２１及びステータ保持部材２２に固定されている。そのため、雨水や泥水、又はその他の異物はステータ２０内に侵入することができず、これらが各永久磁石４２に接触することがない。よって、各永久磁石４２の発錆を抑制することができ、減速装置１００の性能の低下を防止することができる。

減速装置１００が制動状態にあるときには、永久磁石４１，４２からの磁束によって制動部材１０の内周面で渦電流が発生し、制動部材１０が発熱する。そのため、制動部材１０の内周側に配置された永久磁石４２が高温となる可能性がある。これに対して、本実施形態では、制動部材１０と永久磁石４２との間に円筒部材６０が設けられ、円筒部材６０と永久磁石４２との間に空間Ｓ２が形成されている。この空間Ｓ２が断熱層として機能するため、制動部材１０で発生した熱が永久磁石４２に伝達されにくくなる。よって、永久磁石４２の温度上昇を抑制することができる。

制動状態において、各永久磁石４２には、径方向内側に配置された永久磁石４１からの斥力が作用し、径方向外側への力が負荷される。これに対して、本実施形態では、各永久磁石４２を径方向外側から円筒部材６０で覆っている。この円筒部材６０と、永久磁石４２同士の間に配置されたポールピース５０とによって、各永久磁石４２を径方向外側への力に対して保持することができる。

本実施形態において、各ポールピース５０は、好ましくは円筒部材６０に固定されている。この場合、円筒部材６０を介してポールピース５０をステータ２０に対して取り付けることができるため、ポールピース５０を固定用のピン等によってステータ２０に直接固定する必要がない。これにより、減速装置１００の組立性を向上させることができるとともに、減速装置１００の部品点数を削減することができる。

また、ポールピース５０を円筒部材６０に固定してこれらを一体化することにより、ポールピース５０及び円筒部材６０の全体としての剛性が大きくなる。そのため、径方向外側への力に対する永久磁石４２の保持力を向上させることができる。

本実施形態において、制動部材１０と永久磁石４２との間の円筒部材６０は、磁性材料で構成されていることが好ましい。この場合、非制動状態において、永久磁石４１及び永久磁石４２から制動部材１０への磁束漏れが生じるのを抑制することができる。よって、磁束漏れに起因して発生する損失トルクを低減することができる。

ただし、円筒部材６０は、非磁性材料で構成されていてもよい。この場合、制動状態において永久磁石４１，４２からの磁束が制動部材１０により到達しやすくなるため、高い制動トルクを発生させることができる。

本実施形態に係る減速装置１００において、磁石保持部材３０は、制動部材１０の内側に配置されている。すなわち、制動部材１０、磁石保持部材３０、永久磁石４１，４２、ポールピース５０、及び円筒部材６０のうち、制動部材１０が径方向において最も外側に配置されている。これにより、制動時に発熱する制動部材１０が気流に晒されやすくなり、制動部材１０の高温化を抑制することができる。その結果、制動部材１０以外の構成部品の温度上昇も抑制することができる。

本実施形態において、周方向に隣り合う永久磁石４２の間には、空間Ｓ１が形成されている。この空間Ｓ１内に空気のみが存在するか、空間Ｓ１に非磁性材料が充填されている場合、空間Ｓ１は、非制動状態において磁気抵抗となり、永久磁石４１からポールピース５０への磁束漏れを抑制する機能を有する。一方、空間Ｓ１は、制動状態における磁気回路の形成を実質的に阻害しない。制動状態では、永久磁石４１のＮ極からの磁束に永久磁石４２のＮ極からの磁束が重畳する。そのため、永久磁石４１のＮ極からの磁束は、永久磁石４２のＮ極からの磁束と強め合いながら、空間Ｓ１を通じ、ポールピース５０に有効に導入される。ポールピース５０に導入された磁束は、制動部材１０を通って周方向に隣接するポールピース５０に導入された後、永久磁石４２のＳ極に引き寄せられることにより、空間Ｓ１を通じて永久磁石４１のＳ極まで有効に到達することができる。よって、制動状態では、永久磁石４１，４２とポールピース５０との間で授受される磁束の量を十分に確保することができ、制動トルクを発生させるための磁気回路を形成することができる。

空間Ｓ１には、磁性材料が充填されていてもよい。例えば、各ポールピース５０の一部で空間Ｓ１を埋めることもできる。空間Ｓ１に磁性材料が充填されている場合、非制動状態における磁束漏れをより確実に抑制することが可能である。すなわち、空間Ｓ１への磁性材料の充填と併せて円筒部材６０の材質を磁性材料とすることで、空間Ｓ１内の磁性材料、ポールピース５０、及び円筒部材６０によって磁気シールドが形成される。これにより、非制動状態において、永久磁石４１，４２から制動部材１０への磁束漏れをより低減することができる。

本実施形態において、各永久磁石４２の厚みは、周方向の両端部に向かうにつれて小さくなっている。そのため、各永久磁石４２の周方向の両端部から出る磁束は比較的少ない。また、永久磁石４２間に配置されるポールピース５０の厚みは、周方向の中央部に向かうにつれて大きくなっている。これらの構成により、制動状態において、周方向に隣り合う永久磁石４２間で磁束漏れが生じるのを抑制することができる。よって、制動時において各永久磁石４２からの磁束を制動部材１０側に確実に導くことができ、制動トルクを効果的に発生させることができる。

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態では、磁石保持部材３０が制動部材１０の内側に配置されている。しかしながら、磁石保持部材３０が制動部材１０の外側に配置されていてもよい。この場合、永久磁石４１，４２、ポールピース５０、及び円筒部材６０も制動部材１０の外側に配置される。円筒部材６０は、径方向の内側から永久磁石４２を覆うことになる。

上記実施形態に係る減速装置１００は、制動部材１０と永久磁石４２との間に円筒部材６０を備えている。減速装置１００は、円筒部材６０とは別の円筒部材をさらに備えていてもよい。この円筒部材は、例えば、永久磁石４１と永久磁石４２との間に配置され、ステータ２０に固定される。この場合、当該円筒部材と、円筒部材６０及びポールピース５０とによって永久磁石４２を挟持することができる。そのため、永久磁石４２をステータ２０に直接固定しなくてもよい。

上記実施形態では、各永久磁石４２の天面４２１が円筒部材６０と隙間を空けて対向する。そのため、周方向に隣り合うポールピース５０と、これらのポールピース５０の間に位置する永久磁石４２の天面４２１と、円筒部材６０の内周面とによって空間Ｓ２が形成されている。しかしながら、各永久磁石４２の天面４２１を円筒部材６０に接触させることも可能である。

上記実施形態において、各ポールピース５０は、円筒部材６０と別体であり、必要に応じて円筒部材６０に固定される。しかしながら、図５に示すように、複数のポールピース５０を円筒部材６０と一体成形することもできる。ポールピース５０及び円筒部材６０の一体部品８０は、例えば、一般構造用圧延鋼材等にフローフォーミング加工を施すことによって作製することができる。ポールピース５０及び円筒部材６０を一体成形することにより、減速装置１００の製造時間及びコストを低減することができる。

１００：渦電流式減速装置
１０：制動部材
２０：ステータ
３０：磁石保持部材
４１，４２：永久磁石
４２１：天面
４２２：底面
５０：ポールピース
６０：円筒部材
２００：回転軸

Claims (5)

1. 渦電流式減速装置であって、
   回転軸に固定される円筒状の制動部材と、
   前記制動部材の内側又は外側において前記制動部材と同軸に配置される円筒状の磁石保持部材と、
   前記磁石保持部材の内周面及び外周面のうち前記制動部材側の面に保持され、前記制動部材の周方向に配列される複数の第１永久磁石であって、各々の磁極の向きが、前記制動部材の径方向に沿い、且つ両隣の第１永久磁石の磁極の向きと反転している前記第１永久磁石と、
   前記制動部材と前記第１永久磁石との間において前記周方向に配列され、前記制動部材側に配置される天面と、前記第１永久磁石側に配置され前記天面よりも前記周方向に長い底面とを各々有する複数の第２永久磁石であって、各々の磁極の向きが、前記周方向に沿い、且つ両隣の第２永久磁石の磁極の向きと反転している前記第２永久磁石と、
   前記周方向に隣り合う前記第２永久磁石の間に各々配置され、前記第２永久磁石に接触する複数のポールピースと、
   前記制動部材と前記ポールピースとの間において前記制動部材と同軸に配置され、前記第２永久磁石を前記制動部材側から覆う円筒部材と、
   前記円筒部材が固定されるステータと、
   を備え、
   前記磁石保持部材を前記回転軸周りに回転させることにより、制動状態と非制動状態とが切り替えられる、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、
   前記ポールピースの各々は、前記円筒部材に接触し、
   前記第２永久磁石の各々の前記天面は、前記円筒部材と隙間を空けて対向する、渦電流式減速装置。
3. 請求項１又は２に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記ポールピースの各々は、前記円筒部材に固定される、渦電流式減速装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記円筒部材は、磁性材料で構成される、渦電流式減速装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の渦電流式減速装置であって、
   前記磁石保持部材は、前記制動部材の内側に配置される、渦電流式減速装置。

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