JP7290831B2 - 渦電流式減速装置 - Google Patents

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、それぞれ、隣り合う第１永久磁石に跨るように配置されている。すなわち、各第２永久磁石は、制動部材の周方向で見て、２つの第１永久磁石と部分的に重なり合う。制動状態において、各第２永久磁石のうち第１永久磁石と重なる部分の磁極は、この第１永久磁石の第２永久磁石側の磁極と等しい。そのため、制動状態では、各第２永久磁石に対して第１永久磁石から斥力が作用する。一方、非制動状態では、第２永久磁石のうち第１永久磁石と重なる部分の磁極は、当該第１永久磁石の第２永久磁石側の磁極と異なるため、各第２永久磁石に対して第１永久磁石から引力が作用する。また、各第２永久磁石には、両隣の第２永久磁石との間で斥力も作用する。これらの結果、各第２永久磁石には、制動部材の径方向の力が負荷される。

特許文献１の渦電流式減速装置において、制動状態と非制動状態とが切り替わる際には、第１永久磁石が第２永久磁石に対して相対的に回転するため、第２永久磁石に作用する引力及び斥力の状態が変化する。そのため、制動部材の周方向に並ぶ第２永久磁石の各々には、当該第２永久磁石を周方向に移動させる力や自転させる力が負荷される。

特許文献１の渦電流式減速装置では、回転軸方向における第２永久磁石の両側部がステータに固定されている。第２永久磁石は、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り、原料粉末を焼結して製造される。このような第２永久磁石は、靭性が低い。そのため、ステータに固定された状態の第２永久磁石に対して種々の力が負荷され、その力が過大である場合には、第２永久磁石に割れが生じる可能性がある。

本開示は、渦電流式減速装置に設けられた永久磁石の割れを抑制することにより、渦電流式減速装置の耐久性を向上させ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、第１永久磁石と第２永久磁石との間に配置される。円筒部材は、第２永久磁石の底面に接触する。円筒部材は、ポールピースとともに第２永久磁石を保持する。ステータには、ポールピース及び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。

本開示によれば、渦電流式減速装置に設けられた永久磁石の割れを抑制することができるため、渦電流式減速装置の耐久性を向上させることができる。

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組立方法の例を説明するための模式図である。 図６は、実施形態に係る渦電流式減速装置による効果の１つを説明するための模式図である。

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、第１永久磁石と第２永久磁石との間に配置される。円筒部材は、第２永久磁石の底面に接触する。円筒部材は、ポールピースとともに第２永久磁石を保持する。ステータには、ポールピース及び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、円筒状の制動部材と、当該制動部材の周方向に配列された複数の第１永久磁石との間に、複数の第２永久磁石が設けられている。第２永久磁石は、制動部材側のポールピース及び第１永久磁石側の円筒部材に接触し、ポールピース及び円筒部材によって保持されている。このポールピース及び円筒部材がステータに固定されているため、第２永久磁石をステータに直接固定する必要がない。そのため、第１永久磁石からの引力及び斥力や第２永久磁石同士の斥力に起因して第２永久磁石に力が負荷されたとき、第２永久磁石のその場での動きをある程度許容することができる。よって、第２永久磁石がステータに固定されている場合と比較して、第２永久磁石に発生する応力を低減することができる。その結果、第２永久磁石の割れを抑制することができ、渦電流式減速装置の耐久性を向上させることができる。

円筒部材は、非磁性材料で構成されることが好ましい（第２の構成）。

第２の構成によれば、第１永久磁石と、制動部材側の第２永久磁石との間の円筒部材が非磁性材料で構成されている。これにより、隣り合う第１永久磁石同士の間での短絡磁気回路の形成や、各第２永久磁石での自己短絡の発生を防止することができ、制動状態において第１永久磁石及び第２永久磁石からの磁束を確実に制動部材に誘導することができる。そのため、十分な制動トルクを確保することができる。

第２永久磁石の底面は、円筒部材に固定されていてもよい（第３の構成）。

第３の構成によれば、複数の第２永久磁石の各底面が円筒部材に固定されているため、第２永久磁石及び円筒部材が一体化され、全体としての剛性が向上する。これにより、第２永久磁石を径方向に確実に保持することができる。

渦電流式減速装置が制動状態にあるとき、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３の構成では、第２永久磁石の底面を円筒部材に固定することで、第２永久磁石を円筒部材に密着させている。そのため、制動部材で発生した熱を、第２永久磁石と円筒部材との間に滞留させることなく、円筒部材に伝達させて逃がすことができる。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。

磁石保持部材は、好ましくは制動部材の内側に配置される（第４の構成）。

第４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４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に直接固定されていない。一方、ポールピース５０の各々は、ステータ２０に固定されている。より具体的には、各ポールピース５０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、各ポールピース５０は、例えば、ピンやボルト等の固定部材８０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に固定される。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。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、永久磁石４１と永久磁石４２との間に配置されている。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、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。円筒部材６０は、ポールピース５０とともに永久磁石４２を保持している。

円筒部材６０は、好ましくは非磁性材料で構成される。円筒部材６０の材質としては、例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びアルミニウム合金等を挙げることができる。ただし、円筒部材６０は、磁性材料で構成されていてもよい。

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。周方向に隣り合う永久磁石４２の端部同士の間には、隙間Ｇ１が形成されている。隙間Ｇ１には、非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、制動部材１０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。

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。永久磁石４２の天面４２１側において、周方向に隣り合うポールピース５０の間には、隙間Ｇ２が形成されている。隙間Ｇ２には、非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。

円筒部材６０は、各永久磁石４２の底面４２２に接触し、複数のポールピース５０とともに永久磁石４２を保持している。より詳細には、円筒部材６０の外周面と、ポールピース５０の斜面５４，５５とによって、各永久磁石４２が挟持されている。

円筒部材６０の外周面は、各永久磁石４２の底面４２２との間に隙間が生じないように永久磁石４２に密着していることが好ましい。各永久磁石４２の底面４２２は、例えば、接着剤によって円筒部材６０の外周面に固定することができる。ただし、各永久磁石４２の底面４２２は、円筒部材６０に固定されていなくてもよい。円筒部材６０の内周面は、永久磁石４１とわずかに隙間を空けて対向する。

［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、円筒部材６０を通過し、永久磁石４２のＳ極に到達する。永久磁石４１のＮ極から出た磁束は、ポールピース５０ではなく、永久磁石４２のＳ極へと案内される。永久磁石４１とポールピース５０との間には隙間Ｇ１が存在し、この隙間Ｇ１内の空気又は非磁性材料が磁気抵抗となるためである。

永久磁石４２のＮ極から出た磁束は、円筒部材６０を通過して他方の永久磁石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、円筒部材６０及び隙間Ｇ１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、制動部材１０を通り、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、さらに隙間Ｇ１及び円筒部材６０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の一方を通り、制動部材１０に導入される。ここで、永久磁石４２の天面４２１は隙間Ｇ２に対して露出しており、強磁性材料で覆われていない。そのため、永久磁石４１のＮ極から出た磁束は、自己短絡することなく、ポールピース５０を介して制動部材１０に到達する。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、永久磁石４２に隣接する２つのポールピース５０の他方を通り、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、ポールピース５０及び円筒部材６０によって保持されており、ステータ２０に直接固定されていない。そのため、永久磁石４１からの引力又は斥力や永久磁石４２同士の斥力によって永久磁石４２に径方向の力が負荷されたり、非制動状態と制動状態との切り替えを行う際に、永久磁石４２に対する永久磁石４１の位置の変化に応じて永久磁石４２に周方向の力及び自転させる力（回転モーメント）が負荷されたりした場合に、永久磁石４２のその場での動きを許容することができる。すなわち、永久磁石４２は、ステータ２０に固定されていないため、負荷された力に任せて円筒部材６０の外周面上である程度動くことができる。そのため、永久磁石４２に発生する応力を低減することができ、永久磁石４２の割れを抑制することができる。よって、減速装置１００の耐久性を向上させることができる。

本実施形態において、円筒部材６０は、内周側の永久磁石４１と外周側の永久磁石４２との間に配置されている。そのため、永久磁石４２が径方向内側への力を受けた場合や、永久磁石４２に回転モーメントが負荷された場合であっても、円筒部材６０により、永久磁石４２を所定の位置に保持することができる。

本実施形態のように、円筒部材６０を永久磁石４２の内周側に設けている場合、減速装置１００の組立性を向上させることができる。すなわち、図５に示すように、円筒部材６０をステータ２０に予め取り付けておけば、円筒部材６０の外周面に沿って各永久磁石４２を軸方向に挿入することができる。これにより、各永久磁石４２の径方向の位置決めを容易に行うことができる。よって、減速装置１００の組立性を向上させることができる。

例えば、図６に示すように、減速装置１００に円筒部材６０が存在しない場合、各永久磁石４２が径方向内側への力や回転モーメントに耐え得るよう、ステータ２０に設けられた鍔部２３によって各永久磁石４２を支持することが考えられる。この場合、各永久磁石４２に対し、ステータ２０の鍔部２３に対応して段付き加工を施す必要がある。一方、本実施形態において、各永久磁石４２は、径方向内側への力や回転モーメントが負荷されても移動しないよう、円筒部材６０によって径方向内側から保持されている。そのため、各永久磁石４２に段付き加工を施す必要がない。これにより、永久磁石４２の加工コストを低減することができ、且つ永久磁石４２の磁気効率の低下を回避することができる。

本実施形態において、円筒部材６０は、好ましくは非磁性材料で構成されている。円筒部材６０の材質が非磁性材料である場合、周方向に隣り合う永久磁石４１同士の間での短絡磁気回路の形成や、各永久磁石４２での自己短絡の発生を防止することができる。よって、制動状態において各永久磁石４１，４２から制動部材１０に向かう磁束を確実に通過させることができ、十分な制動トルクを確保することができる。

ただし、円筒部材６０は、磁性材料で構成されていてもよい。円筒部材６０の材質が磁性材料である場合、周方向に隣り合う永久磁石４１間や、個々の永久磁石４２のＮ極とＳ極との間に短絡磁気回路が形成されないように、円筒部材６０の肉厚を極力小さくすることが好ましい。円筒部材６０の材質が非磁性材料である場合も、円筒部材６０を挟んで配置される永久磁石４１，４２の径方向の距離が増大し、磁気効率が低下するのを回避するため、円筒部材６０の肉厚を極力小さくすることが好ましい。円筒部材６０の肉厚は、例えば、０．３ｍｍ～２．０ｍｍに設定することができる。

本実施形態において、各永久磁石４２の底面４２２は、好ましくは円筒部材６０に固定されている。この場合、各永久磁石４２の底面４２２が円筒部材６０に密着し、各永久磁石４２と円筒部材６０との間に実質的に隙間が生じない。よって、制動時において制動部材１０で発生した熱を、永久磁石４２と円筒部材６０との間で滞留させることなく、円筒部材６０に伝達させて逃がすことができる。これにより、永久磁石４２の温度上昇を抑制することができる。

各永久磁石４２の底面４２２が円筒部材６０に固定され、複数の永久磁石４２と円筒部材６０とが一体化されている場合、永久磁石４２及び円筒部材６０の全体としての剛性が向上する。そのため、永久磁石４２を径方向に確実に保持することができる。

各永久磁石４２の底面４２２が円筒部材６０に固定されていたとしても、永久磁石４２がステータ２０に固定される場合と異なり、各永久磁石４２の動きはある程度許容される。すなわち、永久磁石４１からの引力又は斥力や、永久磁石４２同士の斥力に起因して永久磁石４２に力が負荷された場合、永久磁石４２は、薄肉の円筒部材６０とともに動くことができる。よって、永久磁石４２に発生する応力を低減することができ、永久磁石４２の割れを抑制することができる。

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、隙間Ｇ１が形成されている。この隙間Ｇ１は、非制動状態において永久磁石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、隙間Ｇ１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、隙間Ｇ１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、隙間Ｇ１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。

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、その内周面によってポールピース５０とともに永久磁石４２を保持することになる。

上記実施形態に係る減速装置１００は、永久磁石４１と永久磁石４２との間に円筒部材６０を備える。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、制動部材１０と、永久磁石４２及びポールピース５０との間に配置される。この場合、ポールピース５０は、当該円筒部材を介してステータ２０に間接的に固定されていてもよい。

上記実施形態では、周方向に隣り合うポールピース５０の間に隙間Ｇ２が形成されている。しかしながら、周方向に隣り合うポールピース５０の間には、隙間Ｇ２が形成されなくてもよい。すなわち、隙間Ｇ２が存在しないように複数のポールピース５０が一体化されていてもよいし、周方向に隣り合うポールピース５０の間を各永久磁石４２の一部が埋めていてもよい。

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 (4)

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、
   前記第１永久磁石と前記第２永久磁石との間に配置され、前記第２永久磁石の前記底面に接触し、前記ポールピースとともに前記第２永久磁石を保持する円筒部材と、
   前記ポールピース及び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、
   前記円筒部材は、非磁性材料で構成される、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、
   前記第２永久磁石の前記底面は、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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