特許 7180277 渦電流式減速装置の回転体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-21

(45)【発行日】2022-11-30

(54)【発明の名称】渦電流式減速装置の回転体

(51)【国際特許分類】

   H02K 49/02 20060101AFI20221122BHJP

   F16D 61/00 20060101ALI20221122BHJP

【ＦＩ】

H02K49/02 B

F16D61/00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018199517

(22)【出願日】2018-10-23

(65)【公開番号】P2019146470

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-06-03

(31)【優先権主張番号】P 2018026569

(32)【優先日】2018-02-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐野 薫平

(72)【発明者】

【氏名】野上 裕

(72)【発明者】

【氏名】今西 憲治

(72)【発明者】

【氏名】藤田 卓也

(72)【発明者】

【氏名】増井 亮介

(72)【発明者】

【氏名】野口 泰隆

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１１３２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２５２０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０８３３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３４６１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０３８４３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－３０３３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１６６７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６４９７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４９／０２

Ｆ１６Ｄ ６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に取り付けられる渦電流式減速装置の回転体であって、
円筒形状の外周面と、
前記回転体の回転方向側に配置された表面を含み、前記外周面に設けられ、前記外周面から前記回転体の半径方向の外側に突出したフィンと、
前記外周面及び前記表面に配置されたディンプルと、を備える、回転体。

【請求項2】

請求項１に記載の回転体であって、
前記フィンは、前記回転軸方向に対して傾斜する、回転体。

【請求項3】

請求項２に記載の回転体であって、
前記ディンプルは、前記回転軸方向の中央よりも前記フィンの前記回転体の回転方向に先行する端がある側の前記外周面及び前記表面にのみ配置される、回転体。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の回転体であって、
前記外周面は、前記回転体の回転軸方向に２つの端を含み、
前記フィンは、前記２つの端の一方の端から他方の端まで延びる、回転体。

【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含まれる回転体に関する。さらに詳しくは、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）に含まれる回転体に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、渦電流式減速装置は円筒形状の制動部材を含む。制動部材は、車両の回転軸に取り付けられる回転体である。通常、回転体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。回転体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回転体に達する。つまり、磁石と回転体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回転体の内周面に渦電流が発生する。その結果、回転体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、磁石からの磁束が回転体に達しない。つまり、磁石と回転体との間に磁気回路が形成されない。そのため、回転体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回転体が発熱する。回転体が発熱すると、回転体からの輻射熱によって磁石が加熱される。回転体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、減速装置は回転体を冷却する機構を含むのが望ましい。

【0005】

回転体を冷却する技術はたとえば、特開平１１－１１３２４０号公報（特許文献１）に開示されている。

【0006】

特許文献１の回転体は、円筒形状の外周面に複数の冷却フィンが設けられる。回転体が回転すると、空気がフィンに当たる。また、フィンが設けられた分、回転体の表面積は大きくなる。これらにより、フィンは回転体に生じた熱を効率よく外部に放出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１１－１１３２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

フィンが設けられた回転体の冷却性能は向上する。この冷却性能は、フィンの大きさに依存する。フィンが大きいほど回転体の冷却性能は高まる。フィンと空気とが接触する面積が増えるからである。しかしながら、減速装置は車両に搭載されるため、減速装置を配置するスペースには限りがある。また、フィンが大きくなれば、減速装置の質量も重くなる。さらに、フィンは外部に表出しているため、回転体（回転軸）の円滑な回転を妨げる抵抗となる。空気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も要求される。

【0009】

加えて、フィンが設けられた回転体が高速で回転すれば、流体騒音が生じる。減速装置が搭載される車両では、近年さらなる静音化が求められている。そのため、減速装置には、回転体が回転することによる流体騒音を低減することも要求される。

【0010】

本発明の目的は、大型化を抑制しつつ、冷却性能を高める渦電流式減速装置の回転体を提供することである。本発明の別の目的は、流体騒音を低減できる渦電流式減速装置の回転体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本実施形態による渦電流式減速装置の回転体は、回転軸に取り付けられる。回転体は、外周面と、フィンと、ディンプルとを含む。外周面は円筒形状である。フィンは、回転体の回転方向側に配置された表面を含み、外周面に設けられ、外周面から回転体の半径方向の外側に突出する。ディンプルは、外周面及び／又は表面に配置される。

【発明の効果】

【0012】

本発明による渦電流式減速装置の回転体によれば、大型化を抑制しつつ、冷却性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、渦電流式減速装置を示す断面図である。

【図2】図２は、磁石保持部材の斜視図である。

【図3】図３は、非制動時の磁気回路を示す図である。

【図4】図４は、制動時の磁気回路を示す図である。

【図5】図５は、回転体の斜視図である。

【図6】図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線での断面図である。

【図7】図７は、本発明例２の解析モデルを示す図である。

【図8】図８は、本発明例３の解析モデルを示す図である。

【図9】図９は、本発明例４の解析モデルを示す図である。

【図10】図１０は、本発明例５の解析モデルを示す図である。

【図11】図１１は、放熱量比と風損比との関係を示す図である。

【図12】図１２は、放熱量比と重量比との関係を示す図である。

【図13】図１３は、実施例２での騒音測定位置を示す模式図である。

【図14】図１４は、実施例２の騒音試験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（１）本実施形態による渦電流式減速装置の回転体は、回転軸に取り付けられる。回転体は、外周面と、フィンと、ディンプルとを含む。外周面は円筒形状である。フィンは、回転体の回転方向側に配置された表面を含み、外周面に設けられ、外周面から回転体の半径方向の外側に突出する。ディンプルは、外周面及び／又は表面に配置される。

【0015】

渦電流式減速装置の回転体には、永久磁石による渦電流が発生する。これにより回転体に制動トルクが働くと同時に、回転体は発熱する。発熱した回転体の熱を放熱するために、回転体の外周面にはフィンが設けられる。フィンにより回転体の外周面の表面積は増え、また、回転体が回転することでフィンも回転し、フィンは積極的に空気と接する。そのため、フィンが空冷され、回転体の放熱量が高まる。フィンによる回転体の放熱量を高めるためにはフィンを大きくすればよいが、フィンが大きくなれば回転体が大型化し、重量も増加する。そこで、本実施形態の渦電流式減速装置の回転体の外周面及び／又はフィンの表面には、ディンプルが設けられる。フィンにより流される空気がディンプルに入り込むことで、空気がディンプルの球体面に接触する。これにより、ディンプル、すなわち回転体の外周面が積極的に空冷され、フィンを大きくしなくても回転体の放熱量を高めることができる。

【0016】

また、本実施形態の渦電流式減速装置によれば、ディンプルを設けることでフィンにより流される空気が回転体の外周面及び／又はフィンの表面から剥離しにくくなり、流体騒音が低減される。また、上述したようにディンプルを設けることで放熱量を高くするためにフィンを大きくする必要はない。そのため、本実施形態の渦電流式減速装置によれば放熱量を高くしても風損が増加することを抑制できる。

【0017】

（２）上記（１）の回転体において、フィンは、回転軸方向に対して傾斜するのが好ましい。

【0018】

このような構成により、回転軸方向のフィンの２つの端のうちの一方は、回転体の回転方向において他方の端より先行する。したがって、回転体が回転すれば、フィンの先行する端から他方の端に向かって一方向に空気が流れやすく、回転体の外周面を安定して空冷することができる。

【0019】

（３）上記（２）の回転体において、ディンプルは、回転軸方向の中央よりもフィンの回転体の回転方向に先行する端がある側の外周面及び／又は表面に配置されるのが好ましい。

【0020】

後述する実施例１に示すように、フィンの先行する端がある側（空気の流入側）の回転体の外周面等にディンプルが設けられれば、放熱量を維持しつつ、回転体の回転抵抗（風損）を低減することができる。

【0021】

（４）上記（１）～（３）のいずれかの回転体において、外周面は、回転体の回転軸方向に２つの端を含み、フィンは、２つの端の一方の端から他方の端まで延びるのが好ましい。

【0022】

このような構成により、回転軸方向においてフィンが回転体の外周面の全域に設けられるため、回転体を均一に冷却することができる。

【0023】

［渦電流式減速装置］
渦電流式減速装置について説明する。

【0024】

図１は、渦電流式減速装置を示す断面図である。図１は、回転軸１０に沿った断面である。減速装置１は、第１永久磁石２と、第２永久磁石３と、磁石保持部材４と、回転体５とを含む。

【0025】

回転体５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１１及びホイール１２を介して固定される。これにより、回転体５は回転軸１０と一体で回転する。回転体５は、渦電流による制動トルクが付与される制動部材に相当する。回転体５の詳細は、後述する。

【0026】

磁石保持部材４は、円筒形状であり、回転体と同心状に配設される。磁石保持部材４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。

【0027】

図２は、磁石保持部材の斜視図である。図２を参照して、磁石保持部材４の外周面には、第１永久磁石２及び第２永久磁石３が固定される。第１永久磁石２は、第２永久磁石３に対し回転軸の周方向に隣接して配置される。第１永久磁石２及び第２永久磁石３は、回転体５の内周面１５と隙間を空けて対向する（図１参照）。第１永久磁石２及び第２永久磁石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。第１永久磁石２の磁極の配置は、第２永久磁石３の磁極の配置と異なる。渦電流式減速装置が複数の第１永久磁石２及び複数の第２永久磁石３を含む場合、第１永久磁石及び第２永久磁石は回転軸回りに交互に配置される。

【0028】

図３は、非制動時の磁気回路を示す図である。図３を参照して、回転体５の内周面１５と第１永久磁石２及び第２永久磁石３との隙間には、強磁性体のポールピース１３が配置される。渦電流式減速装置１が複数の第１永久磁石２及び複数の第２永久磁石３を含む場合、複数のポールピース１３が、回転軸回りに配列される。この場合、ポールピース１３の回転軸回りの配置角度は、第１永久磁石２と第２永久磁石３との回転軸回りの配置角度と一致する。ポールピース１３は、両側部をハウジングによって保持される。

【0029】

非制動時、ポールピース１３が隣接する第１永久磁石２と第２永久磁石３を均等にまたぐ。この状態では、制動トルクは発生しない。隣接する第１永久磁石２及び第２永久磁石３のうちの一方の磁石のＮ極から出た磁束は、ポールピース１３を通じた後、他方の磁石のＳ極に達する。他方の磁石のＮ極から出た磁束は、磁石保持部材４を通じて一方の磁石のＳ極に達する。つまり、第１永久磁石２及び第２永久磁石３と回転体５との間に磁気回路は形成されない。したがって、回転軸と一体で回転する回転体５に制動トルクは発生しない。

【0030】

図４は、制動時の磁気回路を示す図である。図４を参照して、制動時、非制動時の状態から磁石保持部材４が第１永久磁石２と第２永久磁石３との配置角度の半分ほど回転する。この場合、ポールピース１３は第１永久磁石２又は第２永久磁石３と完全に重なる。

【0031】

隣接する第１永久磁石２及び第２永久磁石３のうちの一方の磁石のＮ極から出た磁束は、ポールピース１３を貫き、回転体５に達する。回転体５に達した磁束は、他方の磁石のＳ極にポールピース１３を通じて達する。他方の磁石のＮ極から出た磁束は、磁石保持部材４を通じて一方の磁石のＳ極に達する。つまり、円周方向に隣接する第１永久磁石２、第２永久磁石３、磁石保持部材４、ポールピース１３、及び回転体５との間に、磁気回路が形成される。これにより、回転体５の内周面に渦電流が発生する。その結果、回転軸１０と一体で回転する回転体５に回転方向と逆向きの制動トルクが発生する。更に、回転体５が発熱する。

【0032】

なお、磁石保持部材４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。

【0033】

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、磁石保持部材４が回転し、ポールピース１３に対する第１永久磁石２及び第２永久磁石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。

【0034】

［回転体］
続いて、本実施形態の渦電流式減速装置の回転体について説明する。

【0035】

図５は、回転体の斜視図である。図５を参照して、回転体５は、外周面６と、フィン７と、ディンプル８とを含む。回転体の外周面６は、円筒形状である。

【0036】

回転体５の外周面６には、フィン７が設けられる。フィン７は外周面６に一体で設けられてもよいし、別体であってもよい。フィン７は、外周面６から回転体５の半径方向の外側に突出する。フィン７は回転体５の回転軸方向Ｃに対して所定の角度（例：３０°～６０°の範囲）で傾斜しているのが好ましい。フィン７の役割は、回転体５に生じた熱を放熱することである。

【0037】

フィン７は、表面９及び裏面１４を含む。表面９は、回転体５の回転方向側に配置される。裏面１４は、回転体５の回転方向と反対側に配置される。したがって、回転体５が回転すると（図５中の矢印参照）、表面９は裏面１４と比べて積極的に空気と接触する。表面９及び裏面１４はフィンの傾斜方向に沿う。図５では、フィンが回転軸方向に対し傾斜している場合を説明するが、本実施形態の渦電流式減速装置の回転体は回転軸方向に平行であるフィンを排除するものではない。

【0038】

フィン７は、複数設けられてもよい。上述したように、フィンは回転体の熱を放熱する役割を担うため、フィンが複数設けられれば、回転体の熱をより多く放熱できる。複数のフィン７は回転体５の周方向に等間隔に平行に配置されるのが好ましい。

【0039】

ディンプル８は、回転体の外周面６に配置される。ディンプル８は球体面を含む。ディンプル８の球体面は、外周面６から球体状に窪んでいる。ディンプル８の球体面は、球体の表面（球面）の一部と同じ形状である。このディンプルの役割を説明する。

【0040】

図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線での断面図である。図６を参照して、回転体が回転すると、フィン７に沿って空気が流れる。そうすると、回転体の外周面６上にも空気が流れる。回転体の外周面６にディンプルが無ければ、空気は外周面に沿って、直線的に流れる。一方、回転体の外周面にディンプル８が設けられれば、外周面６に沿って流れる空気がディンプル８上に達すると、空気はディンプル８に入り込む。ディンプルは球体状に凹んでいるため、ディンプルに入り込んだ空気はディンプルの球体面に衝突する。すなわち、ディンプルの球体面が積極的に空冷される。これにより、ディンプルが設けられない回転体と比べて、ディンプルが設けられた回転体の方がより冷却されやすくなる。このように、本実施形態の渦電流式減速装置の回転体では、ディンプルにより回転体の冷却性能が向上する。回転体の冷却性能を向上させるために、フィンのサイズを大きくする必要がない。そのため、渦電流式減速装置の大型化が抑制される。

【0041】

また、ディンプルが設けられた回転体の外周面の表面積は、ディンプルが設けられない回転体の外周面の表面積よりも大きい。すなわち、ディンプルが設けられた回転体の外周面の方が、ディンプルが設けられない回転体の外周面よりも空気と接する面積が大きい。そのため、回転体が回転していなくても、ディンプルが設けられた回転体の方が、ディンプルが設けられない回転体よりも放熱性能が高い。

【0042】

さらには、ディンプルが設けられた分だけ、回転体の体積が小さくなる。したがって、ディンプルを設けることにより、回転体を軽量化することができる。

【0043】

加えて、回転体が回転すれば回転体の外周面を空気が流れるが、空気が回転体の外周面から剥離すれば、流体騒音が発生する。この点、本実施形態の渦電流式減速装置の回転体では、回転体の外周面にディンプルが設けられるため、空気が回転体の外周面から剥離することを抑制できる。そのため、ディンプルが設けられない回転体と比べて、流体騒音を抑制できる。また、従来では放熱量を高くするために回転体のフィンを大きくする必要があった。しかしながら、上述したように本実施形態の渦電流式減速装置ではディンプルが設けられるため、フィンを大きくしなくても放熱量が高い。したがって、従来、放熱量を確保するために風損を犠牲にしていたが、本実施形態の渦電流式減速装置では放熱量を確保することによる風損の増加を抑制できる。

【0044】

続いて、本実施形態の渦電流式減速装置の回転体の好適な態様について説明する。

【0045】

図５を参照して、上述の説明ではディンプルが回転体の外周面に設けられる場合を説明した。しかしながら、ディンプルの配置はこの場合に限定されない。ディンプルは、フィンの表面９に設けられてもよい。フィンの表面９は回転体の回転方向側に配置されるため、回転体が回転するとフィンの表面９は積極的に空気と接する。したがって、フィンの表面にディンプルが設けられれば、上述と同様に、フィンが冷却されやすくなる。ディンプルは、回転体の外周面６にのみ設けられてもよいし、フィンの表面９にのみ設けられてもよいし、回転体の外周面６及びフィンの表面９の双方に設けられてもよい。さらに、ディンプルはフィンの裏面１４に設けられてもよい。

【0046】

後述する実施例１に示すように、ディンプル８は、回転軸１０方向の中央よりもフィンの回転体の回転方向に先行する端がある側の外周面及び／又は表面に配置されるのが好ましい。上述したように、フィンが回転軸方向に対して傾斜する場合、フィンの回転軸方向の２つの端のうち、一方の端が回転体の回転方向において他方の端に先行する。この場合、回転体が回転すると、空気は先行する端（流入側）から流入し、もう一方の端に向かって流れる。ここで、ディンプル８は、空気の流れの乱流化を促進することで、回転体の外周面及び／又は表面から空気の流れが剥離することを抑制する。回転体の空気の流入側の外周面及び／又は表面にディンプルを配置すれば、空気が回転体に流入した早い段階で流れの乱流化を促進でき、風損も抑制できる。

【0047】

ただし、後述する実施例１に示すように、回転体の空気の流入側にディンプルを設けても、流出側にディンプルを設けた場合に比べて冷却性能はほとんど変わらない。

【0048】

ディンプルは、角を有さない形状であるのが好ましい。ディンプルが設けられる回転体の外周面には、渦電流が発生する。そのため、ディンプルが角を有する場合、外周面に発生する渦電流に影響を及ぼす可能性があるため、ディンプルは角を有さない滑らかな形状であるのが好ましい。したがって、上述の説明のように、ディンプルは真球形状でなくとも球体形状であればよい。

【0049】

ディンプルの大きさは特に限定されない。しかしながら、ディンプルが大きすぎればディンプルに入り込んだ空気による風損が大きくなる。したがって、ディンプルの大きさは回転体の冷却性能及び回転体の風損の双方を考慮して、適宜設定されるのが好ましい。外周面に設けられるディンプルの数についても同様である。

【0050】

ディンプルは機械加工によって成形されてもよいし、鋳造等で成形されてもよい。また、フィンを別体で成形する場合、フィンにディンプルを成形した後、フィンを回転体の外周面に取り付けてもよい。

【実施例1】

【0051】

実施例１では、本実施形態の回転体による冷却性能を確認するため、熱流体解析を実施した。計算は定常計算であった。熱流体解析には、汎用のソフトウェア（商品名：ＡＮＳＹＳ Ｆｌｕｅｎｔ １８．１）を用いた。解析では、本発明例としてディンプルの配置が異なる５つの回転体のモデルを用い、比較例として、ディンプルを設けない回転体のモデル、フィンの高さが異なる２つの回転体のモデルを用いた。

【0052】

［試験条件］
本発明例１では、図５に示すように、回転体の外周面及びフィンの表面の全域に複数のディンプルを設けた解析モデルを用いた。

【0053】

図７は、本発明例２の解析モデルを示す図である。図７を参照して、本発明例２では、回転体の空気の流出側の外周面６及びフィンの表面９にのみ複数のディンプル８を設けた解析モデルを用いた。

【0054】

図８は、本発明例３の解析モデルを示す図である。図８を参照して、本発明例３では、回転体の空気の流入側の外周面６及びフィンの表面９にのみ複数のディンプル８を設けた解析モデルを用いた。

【0055】

図９は、本発明例４の解析モデルを示す図である。図９を参照して、本発明例４では、回転体の空気の流入側の外周面６及びフィンの表面９に複数のディンプル８を設けた解析モデルを用いた。本発明例４の解析モデルでは、複数のディンプル８は、回転体の回転軸方向に３列に配列された。

【0056】

図１０は、本発明例５の解析モデルを示す図である。図１０を参照して、本発明例５では、回転体の空気の流入側の外周面６及びフィンの表面９に複数のディンプル８を設けた解析モデルを用いた。本発明例５の解析モデルでは、複数のディンプル８は、回転体の回転軸方向に２列に配列された。

【0057】

本発明例１～５において、１つのディンプル８の形状は同じであり、複数のディンプル同士の間隔は同じとした。１つのディンプルの球体面は球体の表面（球面）の一部の形状と同じであった。具体的には、球体面は直径５ｍｍの球体の表面（球面）の一部と同じであり、ディンプルの深さは０．５ｍｍであった。すなわち、ディンプルは、直径５ｍｍの球体の表面（球面）の任意の点から、球体の径方向に０．５ｍｍの位置で径方向に垂直な面で球体を２つに切断した際の当該任意の点を含む方の球体の一部と同じ形状であった。続いて、ディンプルの配置方法を図５を例に説明する。

【0058】

図５を参照して、まず外周面６に設けられたディンプルについて説明する。２つのフィン７の間の回転体の外周面６を短手方向（図５では回転方向）に２分割し、長手方向（図５ではフィン７の傾斜方向）に１１分割した。外周面６の分割された領域の中心にディンプルを配置した。次にフィン７の表面９に設けられたディンプルについて説明する。フィンの表面９を短手方向（図５では回転体の半径方向）に２分割し、長手方向（図５ではフィン７の傾斜方向）に１１分割した。フィンの表面９の分割された領域の中心にディンプルを配置した。

【0059】

比較例１では、本発明例１のディンプルが設けられない場合の解析モデルを用いた。比較例２では、比較例１のモデルよりもフィン高さが０．５ｍｍ高いモデルを用いた。比較例３では、比較例１のモデルよりもフィン高さが１．０ｍｍ高いモデルを用いた。

【0060】

本発明例１～５及び比較例での共通試験条件について説明する。回転体の回転数は３０００ｒｐｍであった。回転体の周囲の温度（雰囲気温度）は、２０℃であった。回転体の温度は、一様に７０℃であった。回転体及びフィンの材質は、密度２７１９ｋｇ／ｍ^３、定圧比熱８７１Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）及び熱伝達率２０２．４Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）を有するアルミニウムであった。本発明例１～５及び比較例１の回転体の諸寸法を表１に示す。

【0061】

【表1】

【0062】

表１中、「外径」は回転体の外周面の直径を意味し、「幅」は回転体の回転軸方向の長さを意味し、「フィン枚数」は設けられたフィンの数を意味し、「フィン角度」はフィンの回転軸に対する傾斜角度を意味し、「フィン高さ」はフィンの回転体の半径方向の長さを意味し、「フィン幅」はフィンの表面と裏面との距離（厚さ）を意味する。なお、本発明例１～５において、４０枚のフィンは回転体の周方向に等間隔に配置された。

【0063】

［試験結果］
図１１は、放熱量比と風損比との関係を示す図である。縦軸は放熱量比を示し、横軸は風損比を示す。ここで、放熱量比は比較例１の放熱量に対する本発明例１～５及び比較例２～３の放熱量を意味する。放熱量は、計算において解が定常状態に至ったときに、回転体周囲の熱伝達率と回転体の表面積との積により算出した。なお、熱伝達率は、回転体の表面の熱流束密度を回転体の温度とその雰囲気温度との差（実施例１では５０℃）で除して算出した。また、風損比は比較例１の風損に対する本発明例１～５及び比較例２～３の風損を意味する。風損は、計算において解が定常状態に至ったときに、回転体に負荷される回転体の回転軸周りのモーメントとした。図１１中、黒丸印は本発明例１の結果を示し、黒三角印は本発明例２の結果を示し、黒四角印は本発明例３の結果を示し、黒ひし形印は本発明例４の結果を示し、黒星印は本発明例５の結果を示し、白丸印は比較例１の結果を示し、白三角印は比較例２の結果を示し、白四角印は比較例３の結果を示す。

【0064】

図１１を参照して、本発明例１～５ではいずれも、比較例１（白丸印）と比べて放熱量が高かった。本発明例１（黒丸印）は、比較例３（白四角印）と比べて放熱量が高く、かつ風損が低かった。また、本発明例２、３（黒三角印、黒四角印）は、比較例２（白三角印）と比べて放熱量が高く、かつ風損が低かった。すなわち、フィンを大きくする対策と比較して、ディンプルを設ける対策は、風損の増加を抑制しつつ、放熱量を向上できることが分かった。また、放熱量は同等であるものの、本発明例２（黒三角印）よりも本発明例３（黒四角印）の方が風損が少なかった。すなわち、回転体の空気の流入側にディンプルを設ければ、冷却性能を維持しつつ、風損を低減できることが分かった。

【0065】

図１２は、放熱量比と重量比との関係を示す図である。縦軸は放熱量比を示し、横軸は重量比を示す。ここで、重量比は比較例１の回転体の重量に対する本発明例１～５及び比較例２～３の回転体の重量を意味する。図１２中の印は、図１１と同様である。

【0066】

図１２を参照して、本発明例１～５ではいずれもディンプルが設けられた分回転体の体積が減少したため、比較例１の回転体よりも重量が軽かった。一方、比較例２及び３では放熱量は高くなるものの、フィンが大きくなったため重量が増加した。要するに、本実施形態の回転体によれば、フィンを大きくしなくても、フィンを大きくした場合と同等又はそれ以上に放熱量を高くすることができることが分かった。

【実施例2】

【0067】

実施例２では、本実施形態の回転体による騒音低減効果を確認するため、実機による騒音試験を実施した。騒音試験では、実施例１の本発明例１（図５参照）及び比較例１の二種類の回転体をそれぞれ３体ずつ、三次元プリンタで製作した。回転体の材料はアクリル樹脂であった。

【0068】

［試験条件］
実施例２の本発明例１及び比較例１での共通試験条件について説明する。騒音試験では、本発明例１の３体の回転体それぞれについて回転数を３０００ｒｐｍ、３５００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍとして試験を実施した。比較例１の３体の回転体についても同様とした。各騒音測定で得られたデータから、Ａ特性補正を施した音圧レベルのオーバーオール値（周波数範囲：６．２５Ｈｚ～２０ｋＨｚ）を算出し、同一形状及び同一試験条件でのオーバーオール値を算術平均した。また、騒音の測定には、無指向性マイクロホンを用いた。

【0069】

図１３は、実施例２での騒音測定位置を示す模式図である。図１３を参照して、騒音試験では回転体５を回転試験機２０に取り付けて回転させた。無指向性マイクロホン２１は、回転軸１０に対して直線距離で５００ｍｍ離れた位置に配置した。

【0070】

［試験結果］
図１４は、実施例２の騒音試験結果を示す図である。縦軸はＡ特性音圧レベル（ｄＢ（Ａ））を示し、横軸は回転体の回転数（ｒｐｍ）を示す。図１４中、黒丸印は本発明例１の結果を示し、白丸印は比較例１の結果を示す。

【0071】

各回転数の騒音試験において、本発明例１では、比較例１と比べてＡ特性音圧レベルが低かった。すなわち、本実施形態の回転体によればディンプルを設けない回転体よりも騒音を低減することができた。

【0072】

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。

【産業上の利用可能性】

【0073】

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】

【0074】

１：渦電流式減速装置
２：第１永久磁石
３：第２永久磁石
４：磁石保持部材
５：回転体
６：外周面
７：フィン
８：ディンプル
９：表面
１０：回転軸
１１：アーム
１２：ホイール
１３：ポールピース
１４：裏面
１５：内周面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】