(57)【要約】【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、カバー（２１）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。カバー（２１）は、複数のフィン（８）の頂面（８ｃ）と複数のフィンの根元（８ｄ）との間に位置する外周端（２２）を含み、ロータ（１）の端面（１ｃ）と対向する。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）から遠ざけ、非制動状態のときにカバー（２１）をロータ（１）に近づける。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
2019068669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記ロータの半径方向において前記複数のフィンの頂面と前記複数のフィンの根元との間に位置する外周端を含み、回転軸方向において前記ロータの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カバーと、
前記制動状態のときに前記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、
前記カバーは、前記複数のフィンそれぞれの前記回転軸方向の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２】
請求項１に記載の渦電流式減速装置であって、
前記回転軸の中心軸から前記カバーの外周端までの距離は、前記回転軸の中心軸から前記複数のフィンの頂面までの距離と同じである、渦電流式減速装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２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、前記非制動状態のときの前記カバーと前記カバーと対向する前記ロータの端面との距離をＣ１とし、前記制動状態のときの前記カバーと前記カバーと対向する前記ロータの端面との距離をＣ２としたとき、
Ｃ１／Ｗは２．０％以下であり、Ｃ２／Ｗは２．５％以上、６．０％以下である、渦電流式減速装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項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、前記カバーが前記ロータに対してスライドし、前記カバーが前記ロータから遠ざかった状態と、前記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。
【請求項５】
請求項１〜請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、ロータの内周面に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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平７−３２８６号公報
【特許文献２】特開平５−３０８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。カバーは、ロータの半径方向において複数のフィンの頂面と複数のフィンの根元との間に位置する外周端を含む。カバーは、回転軸方向においてロータの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。カバー切替え機構は、制動状態のときにカバーをロータから遠ざけ、非制動状態のときにカバーをロータに近づける。カバーは、複数のフィンそれぞれの回転軸方向の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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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１１】図１１は、磁石の配列の一例を示す斜視図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１１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１２Ｂ】図１２Ｂは、図１１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１３】図１３は、図１１とは異なる磁石の配列の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明は上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００２１】
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。カバーは、ロータの半径方向において複数のフィンの頂面と複数のフィンの根元との間に位置する外周端を含む。カバーは、回転軸方向においてロータの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。カバー切替え機構は、制動状態のときにカバーをロータから遠ざけ、非制動状態のときにカバーをロータに近づける。カバーは、複数のフィンそれぞれの回転軸方向の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。
【００２２】
本実施形態の減速装置によれば、非制動時、カバーがロータに最も近づいた状態になる。つまり、外部からガス（空気）が各フィンの先行端部に導入されにくくなる。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、カバーがロータから最も遠ざかった状態になる。つまり、各フィンの先行端部が外部に開放される。これにより、外部からガスが各フィンの先行端部に導入されやすくなる。その結果、フィンの放熱性能を確保できる。
【００２３】
更に、本実施形態の減速装置によれば、ロータの半径方向において円板状のカバーの外周端は複数のフィンの頂面より外側に突出しない。したがって、装置自体の拡大は抑えられる。
【００２４】
本実施形態の減速装置において、回転軸の中心軸からカバーの外周端までの距離は、回転軸の中心軸から複数のフィンの頂面までの距離と同じであるのが好ましい。換言すると、ロータの回転軸方向において、カバーが複数のフィンの全領域と対向している。この場合、後述する実施例に示すように、最も効率的に風損を抑制できる。
【００２５】
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、非制動状態のときのカバーと、カバーと対向するロータの端面との距離をＣ１とし、制動状態のときのカバーと、カバーと対向するロータの端面との距離をＣ２としたとき、Ｃ１／Ｗは２．０％以下であり、Ｃ２／Ｗは２．５％以上、６．０％以下であるのが好ましい。後述する実施例に示すように、Ｃ１／Ｗが２．０％以下であれば、非制動状態でのロータの抵抗トルクはカバーを備えない減速装置（比較例）の８５％以下となり、フィンによる風損を顕著に抑制できる。また、Ｃ２／Ｗが２．５％以上であれば、制動状態での放熱性能が十分に確保できる。さらに、Ｃ２／Ｗが６．０％以下であれば、カバーのスライド範囲が大きくなり過ぎず、減速装置が回転軸方向に拡大するのを抑制できる。
【００２６】
典型的な例では、カバー切替え機構は、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、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、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、カバーがロータから遠ざかった状態と、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、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、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。流体圧シリンダはエアシリンダ、油圧シリンダ等である。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
図５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。
【００３１】
図７及び図８Ａを参照し、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。
【００３２】
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。
【００３３】
図８Ａを参照し、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、回転軸回りに配列される。ポールピース４の回転軸回りの配置角度は、磁石３の回転軸回りの配置角度と一致する。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。
【００３４】
磁石保持リング２からは、図示しないレバーが回転軸と平行に突出する。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。
【００３５】
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。
【００３６】
図５、図６Ａ及び図６Ｂを参照し、ロータ１は、回転軸方向に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、円板状のカバー２１が配置される。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。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。
【００３７】
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、カバー２１の各円筒穴２１ｂに挿入される。これにより、カバー２１は、回転軸１０方向にスライド可能に支持される。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、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、カバー２１の内周部２１ａよりも回転軸１０に近い領域が外部に対して閉塞される。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、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、カバー２１の内周部２１ａよりも回転軸１０に近い領域が外部に対して開放される。
【００３８】
カバー２１は外周端２２を含む。ロータ１の半径方向において、外周端２２は複数のフィン８の頂面８ｃと複数のフィン８の根元８ｄとの間に位置する。複数のフィン８は、ロータ１の外周面１ａに設けられるため、複数のフィン８の根元８ｄはロータ１の外周面１ａに相当する。このような構成によれば、回転軸方向において、カバー２１の少なくとも一部は複数のフィン８と対向する。したがって、非制動状態では、カバー２１の少なくとも一部が複数のフィン８の先行端部８ａを覆う。これにより、非制動状態での風損を抑制することができる。
【００３９】
風損の抑制の効果は、回転軸方向において、カバー２１が複数のフィン８と対向する領域の大きさに依存する。回転軸方向において、カバー２１が複数のフィン８の全領域と対向すれば、風損の抑制の効果は最大となる。カバー２１の外周端２２は、ロータ１の半径方向において、複数のフィン８の頂面８ｃよりも外側に位置すれば、回転軸方向において、カバー２１が複数のフィン８の全領域と対向できる。しかしながら、カバー２１の外周端２２が複数のフィン８の頂面８ｃも外側に位置すれば、減速装置がロータ１の半径方向に拡大する。これより、風損の抑制の効果を最大限高め、かつ、減速装置の拡大を抑制するため、カバー２１の外周端２２は、ロータ１の半径方向において、複数のフィン８の頂面８ｃと同じ位置であるのが好ましい。換言すれば、回転軸１０の中心軸Ｙからカバー２１の外周端２２までの距離Ｌは、回転軸１０の中心軸Ｙから複数のフィン８の頂面８ｃまでの距離Ｒと同じであるのが好ましい。
【００４０】
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カバー２１によって覆われている。
【００４１】
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。
【００４２】
エアシリンダの作動によって、ピストンロッドが回転軸方向に進退する。ピストンロッドの進退によって、カバー２１がロータ１に対して回転軸方向にスライドし、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、カバー２１がロータ１から遠ざかった状態と、カバー２１がロータ１に近づいた状態と、に切り替わる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、非制動時、図６Ａに示すように、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、カバー２１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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、制動時、図６Ｂに示すように、非制動時の状態からカバー２１がスライドする。そうすると、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、空気が外部からカバー２１の内周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。
【実施例】
【００４９】
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。
【００５０】
［試験条件］
図５に示すカバーを備えた減速装置の解析モデルを作成した。回転軸の中心軸からカバーの外周端までの距離Ｌは、回転軸の中心軸から複数のフィンの頂面までの距離Ｒと同じとした。解析では、非制動状態のときのカバーと、カバーと対向するロータの端面との距離Ｃ１、及び制動状態のときのカバーと、カバーと対向するロータの端面との距離Ｃ２を種々変更した。比較例として、カバーを備えない減速装置を想定した。
【００５１】
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
・ロータ回転軸方向の長さＷ：１．０００
・フィンを含めたロータの外周半径Ｒ：２．５５２
ここで、単位の記載が無い特性Ｗ、Ｒの数値は、ロータ回転軸方向の長さＷを基準１．０００とした比を表す。
【００５２】
［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、カバーの内周部をステータのハウジングに接触させ、カバーの内周部よりも回転軸に近い領域を外部に対して閉塞させた。
【００５３】
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、カバーをスライドさせ、カバーの内周部よりも回転軸に近い領域を外部に対して開放した。
【００５４】
［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、ロータの回転軸方向の長さＷに対する非制動状態のときのカバーと、カバーと対向するロータの端面との距離Ｃ１の割合Ｃ１／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（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、ロータの回転軸方向の長さＷに対する制動状態のときのカバーと、カバーと対向するロータの端面との距離Ｃ２の割合Ｃ２／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（カバー無し）の平均熱伝達率に対する割合（％）を示す。
【００５５】
図９を参照して、Ｃ１／Ｗが約２．４％であれば、抵抗トルクは比較例の約８５％であった。Ｃ１／Ｗが約１．２％であれば、抵抗トルクは比較例の約８０％であった。Ｃ１／Ｗが約０．６％であれば、抵抗トルクは比較例の約７８％であった。これより、非制動時において、カバーをロータに近づけるほど抵抗トルクが抑制され、フィンによる風損を抑制できることがわかった。
【００５６】
比較例と比べて風損を顕著に抑制しようとすれば、抵抗トルクは比較例の８５％以下とするのが好ましい。したがって、非制動状態でのＣ１／Ｗは２．０％以下であるのが好ましい。より好ましくは、非制動状態でのＣ１／Ｗは１．０％以下である。Ｃ１／Ｗの下限は特に限定されない。非制動状態でのＣ１／Ｗは小さいほど、風損が抑制できるからである。しかしながら、Ｃ１／Ｗが小さすぎれば、カバーとロータとの距離が近すぎるためカバーがロータと干渉するおそれがある。そのため、好ましくは、Ｃ１／Ｗは０．５％以上である。
【００５７】
図１０を参照して、Ｃ２／Ｗが約１．２％であれば、平均熱伝達率は比較例の約８５％であった。Ｃ２／Ｗが約２．４％であれば、平均熱伝達率は比較例の約９５％であった。Ｃ２／Ｗが約５．８％であれば、平均熱伝達率は比較例とほとんど同じであった。すなわち、Ｃ２／Ｗが約６．０％以上であれば、カバーを備えない減速装置、すなわち、ロータのフィンが完全に開放されている減速装置と同等の放熱性能であった。これより、制動時において、カバーをロータから遠ざけるほど平均熱伝達率が増加し、放熱性能が高いことがわかった。
【００５８】
放熱性能を確保しようとすれば、平均熱伝達率は比較例の８５％以上であるのが好ましい。したがって、制動状態でのＣ２／Ｗは１．０％以上であるのが好ましい。より好ましくは、制動状態でのＣ２／Ｗは２．５％以上である。Ｃ２／Ｗの上限は特に限定されない。制動状態でのＣ２／Ｗは大きいほど、放熱性能が高くなるからである。しかしながら、Ｃ２／Ｗが約６．０％以上であれば、放熱性能はそれ以上高くならない。また、Ｃ２／Ｗが約６．０％以上であれば、カバーのスライド範囲が大きく、減速装置が回転軸方向に拡大する。そのため、好ましくは、Ｃ２／Ｗは６．０％以下である。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかしながら、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。
【００６０】
上述の実施形態では、磁石の磁極の配置が回転軸の径方向である場合について説明した。しかしながら、本実施形態の減速装置の磁極の配置はこれに限定されない。
【００６１】
図１１は、磁石の配列の一例を示す斜視図である。複数の磁石３は、回転軸周りに配列される。磁石３の磁極の配置は、回転軸の周方向である。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。
【００６２】
図１２Ａは、図１１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。非制動時の磁石３からの磁束は、次のような状況になる。非制動時、ポールピース４は磁石３と完全に重なる。１つの磁石３のＮ極から出た磁束は、ポールピース４又は磁石保持リング２を通じた後、同じ磁石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。
【００６３】
図１２Ｂは、図１１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。制動時は、図１２Ｂ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。制動時の磁石３からの磁束は、次のような状況になる。１つの磁石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、同じ磁石３のＳ極にポールピース４を通じて達する。つまり、ポールピース４、及びロータ１との間に、１つの磁石３による磁気回路が形成される。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。なお、１つの磁石３のＮ極から出た磁束の一部は、磁石保持リング２を通じた後、同じ磁石３のＳ極に達する。
【００６４】
図１３は、図１１とは異なる磁石の配列の一例を示す斜視図である。複数の磁石３は、回転軸の軸方向に配列される。磁石３の磁極の配置は、回転軸の軸方向である。回転軸の軸方向において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。また、複数の磁石３は、回転軸の周方向にも配列される。回転軸の周方向において隣接する磁石３の磁極配置は交互に異なる。この場合、回転軸の軸方向の位置が同じである第１列Ｒ１において制動トルクを生じさせることができるだけでなく、第２列Ｒ２においても制動トルクを生じさせることができる。したがって、制動トルクを任意に調整することができる。なお、回転軸の軸方向における磁石の列は２列に限らず、３列以上であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
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
８ｄ  フィンの根元
１０  回転軸
２１  カバー
２１ａ  内周部
２１ｂ  円筒穴
２２  外周端
２３  棒
２３ａ  軸部
２３ｂ  フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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