JP6737345B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents
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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、ロータの内周面と対向する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。
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、複数の穴を有する。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カバーの穴を開放し、非制動状態のときに第1カバーの穴を閉塞する。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。
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と一体で回転する。なお、ロータ1は一方向に回転可能であってもよい。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。
複数のフィン8それぞれの回転軸方向の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、そのカバーに複数の穴を設け、制動時にそれらの穴を開放した状態にし、非制動時にそれらの穴を閉塞した状態にすればよい。制動時、カバーの穴が開放されていれば、ガス(空気)が外部から穴を通じて各フィン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、複数の穴を有する。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カバーの穴を開放し、非制動状態のときに第1カバーの穴を閉塞する。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、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、第1カバーの穴が閉塞される。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1カバーの穴が開放される。これにより、ガス(空気)が外部から穴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。第1及び第2カバーは可動するわけではない。したがって、装置自体の拡大は抑えられる。
第1カバーに設けられる穴の個数は、複数である限り特に限定しない。ただし、穴の役割は、制動時に外部から各フィンに空気を導入することである。そのため、穴の総面積は大きく、さらに穴の縁部の総長さ(周長の総和)は小さいことが好ましい。穴の縁部の総長さが大きいと、空気が導入される際に縁部で受ける抵抗の影響が大きくなり、穴の総面積を一定とした場合に導入される空気量が相対的に減少するためである。一定の面積を有する単一穴の場合、最も縁長さが小さくなる穴の形状は円形である。そのため、実用的な穴の形状は円形である。ただし、穴の総面積を大きくするために、穴の形状は楕円形、三角形及び四角形のような定形であってもよいし、不定形としてよい。また、穴の位置は特に限定しない。ただし、穴の役割を考慮すれば、穴の位置は各フィンの先行端部に近いことが好ましい。
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をWとし、ロータと第2カバーとが重なる領域の回転軸方向の長さをLとした場合、長さWに対する長さLの割合L/Wが、0%を超え、16%以下である、ことが好ましい。割合L/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L/Wが6%以上である、ことが好ましい。一方、割合L/Wが16%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L/Wが14%以下である。更に好ましくは、割合L/Wが12%以下である。
典型的な例では、カバー切替え機構は、第1カバーに隣接して回転軸回りに回転可能な板状部材を含む。板状部材が第1カバーに対して回転し、板状部材が第1カバーの穴を開放する状態と、板状部材が第1カバーの穴を閉塞する状態と、に切り替わる。この場合、例えば、第1カバーの穴それぞれの位置に対応するように、板状部材に開口が設けられていればよい。開口は、対応の穴よりも大きい限り、その形状は限定しない。
典型的な例では、カバー切替え機構は、板状部材に加えて、板状部材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、板状部材が第1カバーに対して回転する。この回転により、板状部材が第1カバーの穴を開放する状態と、板状部材が第1カバーの穴を閉塞する状態と、に切り替わる。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。
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。
上記の典型的な例において、カバー切替え機構の流体圧シリンダとスイッチング機構の流体圧シリンダを兼用することができる。具体的には、スイッチング機構の流体圧シリンダがカバー切替え機構の板状部材にも接続されている。この場合、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するとともに、板状部材が第1カバーに対して回転する。これにより、ポールピースに対する永久磁石の位置が切り替わるとともに、板状部材が第1カバーの穴を開放する状態と、板状部材が第1カバーの穴を閉塞する状態と、に切り替わる。このような構成は、部品点数の削減、及び切替え制御の容易性に有用である。
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正面図である。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正面図である。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、制動状態と非制動状態とが切り替わる。
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c1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はハウジングに固定される。第1カバー21には複数の円形の穴21aが設けられている。複数の穴21aは、同一円周上に一定の間隔を空けて配置される。
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。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1の回転軸10方向の長さ(以下、「ロータ全長さ」ともいう)をWとし、ロータ1と第2カバー22とが重なる領域の回転軸方向の長さ(以下、「第2カバー重なり長さ」ともいう)をLとした場合、ロータ全長さWに対する第2カバー重なり長さLの割合L/Wは、0%を超え、16%以下である。
このように、本実施形態では、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に隣接して板状部材23が配置される。板状部材23は、第1カバー21に対して回転軸10回りに回転可能に支持される。板状部材23には、第1カバー21の穴21aそれぞれの位置に対応するように、複数の切欠き23aが設けられている。切欠き23aは開口に相当する。切欠き23aそれぞれの大きさは穴21aそれぞれの大きさよりも大きい。
板状部材23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、上記のエアシリンダのピストンロッドが接続される。つまり、磁石保持リング2と板状部材23は同一のエアシリンダに接続される。
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、板状部材23が第1カバー21に対して回転し、穴21aと切欠き23aの相対的な位置が切り替わる。これにより、板状部材23が第1カバー21の穴21aを開放する状態と、板状部材23が第1カバー21の穴21aを閉塞する状態と、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、板状部材23が第1カバー21の穴21aを閉塞し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板状部材23が回転する。そうすると、板状部材23の切欠き23aが第1カバー21の穴21aと一致し、穴21aを開放した状態になる。これにより、空気が外部から穴21a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、第2カバー重なり長さL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に対する第2カバー重なり長さLの割合L/Wが50%となるように、第2カバー重なり長さLを設定した。
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、第2カバー重なり長さL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に対する第2カバー重なり長さLの割合L/Wが50%となるように、第2カバー重なり長さL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c1:0.058
・第2カバーとフィンの頂面との隙間c2:0.058
・第1カバーの穴の半径r:0.081
・回転軸の軸心から第1カバーの穴の中心までの距離置X:2.344
・第1カバーの穴の個数:40個
ここで、単位の記載が無い特性W、R、c1、c2、r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。
・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c1:0.058
・第2カバーとフィンの頂面との隙間c2:0.058
・第1カバーの穴の半径r:0.081
・回転軸の軸心から第1カバーの穴の中心までの距離置X:2.344
・第1カバーの穴の個数:40個
ここで、単位の記載が無い特性W、R、c1、c2、r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カバーの穴を閉塞させた。
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カバーの穴を閉塞させた。
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カバーの穴を開放させた。
[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に対する第2カバー重なり長さLの割合L/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に対する第2カバー重なり長さLの割合L/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に対する第2カバー重なり長さLの割合L/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に対する第2カバー重なり長さLの割合L/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L/Wが6%程度まで増加する間、風損が急激に減少した。更に割合L/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L/Wが0%を超えれば、好ましくは6%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L/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L/Wが16%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L/Wが16%以下であれば、好ましくは14%以下であれば、より好ましくは12%以下であれば、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 穴
22 第2カバー
23 板状部材
23a 切欠き
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 穴
22 第2カバー
23 板状部材
23a 切欠き
Claims (7)
- 回転軸に取り付けられた円筒状のロータと、
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、複数の穴を有する円板状の第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カバーの前記穴を開放し、前記非制動状態のときに前記第1カバーの前記穴を閉塞す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。 - 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カバーとが重なる領域の前記回転軸方向の長さをLとした場合、前記長さWに対する前記長さLの割合L/Wが、0%を超え、16%以下である、渦電流式減速装置。 - 請求項2に記載の渦電流式減速装置であって、
前記割合L/Wが6%以上である、渦電流式減速装置。 - 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、
前記カバー切替え機構は、前記第1カバーに隣接して前記回転軸回りに回転可能な板状部材を含み、
前記板状部材が前記第1カバーに対して回転し、前記板状部材が前記第1カバーの前記穴を開放する状態と、前記板状部材が前記第1カバーの前記穴を閉塞する状態と、に切り替わる、渦電流式減速装置。 - 請求項4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さらに、前記板状部材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、前記板状部材が前記第1カバーに対して回転し、前記板状部材が前記第1カバーの前記穴を開放する状態と、前記板状部材が前記第1カバーの前記穴を閉塞する状態と、に切り替わる、渦電流式減速装置。 - 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。 - 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、
前記カバー切替え機構は、前記第1カバーに隣接して前記回転軸回りに回転可能な板状部材を含み、
前記流体圧シリンダは、更に前記板状部材に接続されており、
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するとともに、前記板状部材が前記第1カバーに対して回転し、これにより、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とともに、前記板状部材が前記第1カバーの前記穴を開放する状態と、前記板状部材が前記第1カバーの前記穴を閉塞する状態と、に切り替わる、渦電流式減速装置。
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