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(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】2023-07-11
(45)【発行日】2023-07-20
(54)【発明の名称】渦電流式減速装置
(51)【国際特許分類】
H02K 49/02 20060101AFI20230712BHJP
【ＦＩ】
H02K49/02 B
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019106411
(22)【出願日】2019-06-06
(65)【公開番号】P2020202620
(43)【公開日】2020-12-17
【審査請求日】2022-02-03
(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】大瀧 奈央
(72)【発明者】
【氏名】岡田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】野口 泰隆
(72)【発明者】
【氏名】山田 哲也
【審査官】服部 俊樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－１７１７４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８４３０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１５２３４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ４９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
渦電流式減速装置であって、円筒体と前記円筒体の外周面上に配置される複数の磁石とを備えるステータと、
前記円筒体を収容する円筒部を備えるロータとを備え、
前記ロータの前記円筒部の内周面上に、前記内周面側から順に、
ニッケル合金からなる第一層と、
銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなり、前記円筒部の軸方向断面において、前記第一層から前記円筒部の径方向に９０μｍの位置に前記内周面と平行な線分を仮定し、前記線分の全長を１００％とした時に、前記線分と重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が前記線分上の３０％以上を占める第二層と、
ニッケル合金からなる第三層と、
ニッケルからなる第四層とを備える、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、前記第二層の表面における最大高さ粗さＲｚ（μｍ）が、前記第二層の厚さ（μｍ）の３０％未満である、渦電流式減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、渦電流式減速装置に関する。
【背景技術】
【0002】
バスやトラック等の大型自動車は、フットブレーキや排気ブレーキ等の制動装置を備える。大型自動車ではさらに、渦電流式減速装置を備える場合がある。渦電流式減速装置は、リターダとも呼ばれる。たとえば、急勾配の長い下り坂等を走行する場合であって、エンジンブレーキや排気ブレーキを併用しても大型自動車の走行速度を減速しにくい場合、渦電流式減速装置を作動させることにより、制動力をさらに高め、大型自動車の走行速度を有効に減速させることができる。
【0003】
渦電流式減速装置は、電磁石を用いたタイプと、永久磁石を用いたタイプとが存在する。永久磁石を用いた渦電流式減速装置は、ロータと、ロータに収納されるステータとを備える。ロータは、円筒部（ドラム）と、プロペラシャフトにロータを固定するための円環状のホイール部と、円筒部とホイール部とをつなぐ複数のアーム部とを備える。ステータは、円筒体と、極性の異なる２種類の複数の永久磁石と、複数のポールピースとを備える。極性の異なる複数の永久磁石は、円筒体の外周面上に、円周方向に交互に配列される。ポールピースは、ロータの円筒部の内周面と、永久磁石との間に配置される。ステータのうち、複数の永久磁石が取り付けられた円筒部は、複数のポールピースとは別個独立して、円筒体の軸まわりを回転可能である。
【0004】
制動時、つまり、渦電流式減速装置を作動させる場合、ステータの永久磁石の磁束がポールピースを介してロータに到達して、永久磁石とロータの円筒部との間に磁気回路が形成される。このとき、ロータの円筒部に渦電流が発生する。渦電流の発生に伴い、ローレンツ力が発生する。このローレンツ力が制動トルクとなり、大型自動車に制動力を付与する。一方、非制動時、つまり、渦電流式減速装置の動作を停止する場合、ポールピースに対する永久磁石の相対位置をずらして、永久磁石の磁束をロータに到達しないようにする。この場合、永久磁石とロータの円筒部との間に磁気回路が形成されない。そのため、ロータの円筒部に渦電流が発生せず、制動力も発生しない。以上の動作により、渦電流式減速装置は、制動動作及び非制動動作を実行する。
【0005】
渦電流式減速装置の制動力は、制動時のロータの円筒部に発生する渦電流量に依存する。そのため、制動時にロータの円筒部に発生する渦電流量は大きい方が好ましい。制動時に発生する渦電流量を増加させるためには、ロータの円筒部の電気抵抗が低い方が好ましい。
【0006】
ロータの円筒部の内周面には、電気抵抗を下げるためにめっき皮膜が形成されることがある。これにより、渦電流式減速装置の制動力がより高まる。
【0007】
一方、渦電流式減速装置の制動時において、渦電流とともに発生するジュール発熱により、ロータは加熱される。渦電流式減速装置の制動時には、ロータは６００℃を超える高温にさらされる。他方、渦電流式減速装置の非制動時には、ロータは円筒部の外周面に形成されている複数の冷却フィンにより急速に冷却（空冷）される。つまり、ロータには、制動及び非制動の繰り返しにより、熱サイクルが負荷される。ロータの円筒部の内周面に形成されるめっき皮膜には、上述の熱サイクルに耐える十分な耐久性が要求される。
【0008】
近年、深刻化する環境問題を背景として、燃費の向上、および車両の電動化による排気量の低減が推進されており、それに伴い排気ブレーキの制動力が低下している。さらに、従来よりも積載量の大きなトラックやトレーラーへの渦電流式減速装置の搭載が進められている。そのため、より高い制動力を有する渦電流式減速装置が求められている。制動力の増大に伴い渦電流式減速装置の制動中のロータの円筒部の内周面温度はより高温になることがあり、その表面に設けられているめっき皮膜には、さらなる熱的耐久性の向上が望まれている。
【0009】
特開平１１－３０８８５１号公報（特許文献１）、特開２００５－０２０８２３号公報（特許文献２）及び特開２００２－１７１７４４号公報（特許文献３）は、ロータが熱サイクルに曝された際の耐久性を向上する技術を提案する。
【0010】
特許文献１に開示された渦電流式減速装置は、ロータと、該ロータの回転面に対向させ、固定して設けた磁石とを備え、該磁石の磁束によりロータに渦電流を発生させる方式の渦電流式減速装置である。この渦電流式減速装置は、磁石の側を向いた回転面に、ニッケル系合金からなる第１層、銅または銅合金からなる第２層、ニッケル系合金からなる第３層、およびニッケルからなる第４層を順次設けたことを特徴とする。これにより、ロータの温度が６５０℃程度にもなる過酷な使用条件下で、表面保護層の亀裂を防止し、かつ銅または銅合金層の強磁性体円筒部からの剥離を抑制する耐久性に優れた渦電流式減速装置が得られる、と特許文献１に記載されている。
【0011】
特許文献２に開示された構造体は、構造体表面側から、ニッケル合金からなる第１層と、構造体を主に構成する部材の導電率よりも高い導電率を有する銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金のうち少なくとも一種を含む高導電率層を構成する第２層と、ニッケル合金からなる第３層と、ニッケル単体からなる第４層とを備える。この構造体は、第１層および第３層がリン、タングステン、ボロン、鉄、またはコバルトから選ばれる少なくとも一種かつ第１層および第３層が同一種の合金成分からなり、当該合金成分の質量％において、合金成分の第１層の含有量が第３層の含有量より少ない導電性皮膜を少なくとも一部に有することを特徴とする。これにより、高温また高負荷の熱サイクルに晒される環境においても、より高導電性の特性を維持することができる、従前より更に高温耐久性および耐熱サイクル性に優れた構造体が得られる、と特許文献２に記載されている。
【0012】
特許文献３に開示された渦電流式減速装置は、強磁性材料からなる回転体を有し回転軸に連結されたロータと、回転体の内壁面と所定間隔をもって対向する位置に設置された複数個の磁石とを備え、磁石の磁束によりロータに渦電流を発生させて減速する方式の渦電流式減速装置である。この渦電流式減速装置は、回転体の磁石と対向する面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで１０μｍ以下であり、その上に銅または銅合金からなる第一層、ニッケル合金からなる第二層、ニッケルからなる第三層が順次設けられていることを特徴とする。これにより、渦電流式減速装置を長期間使用した場合においても、ロータの回転体に設けた表面処理層が剥離、離脱することがない、耐久性に優れた渦電流式減速装置が得られる、と特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【文献】特開平１１－３０８８５１号公報
【文献】特開２００５－０２０８２３号公報
【文献】特開２００２－１７１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
たとえば上述の特許文献１～特許文献３に開示された技術により、ロータが熱サイクルに曝された際の耐久性を向上でき、高温耐久性に優れた渦電流式減速装置が得られる。しかしながら、特許文献１～特許文献３に開示された方法以外の方法によっても、熱サイクルに対する優れた耐久性を有する渦電流式減速装置が得られれば、より好ましい。
【0015】
本開示の目的は、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合であっても、優れた耐久性を有す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】
【0016】
本開示の渦電流式減速装置は、
円筒体と円筒体の外周面上に配置される複数の磁石とを備えるステータと、
円筒体を収容する円筒部を備えるロータとを備え、
ロータの円筒部の内周面上に、内周面側から順に、
ニッケル合金からなる第一層と、
銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなり、円筒部の軸方向断面において、第一層から円筒部の径方向に９０μｍの位置に内周面と並行な線分を仮定し、線分の全長を１００％とした時に、線分と重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分上の３０％以上を占める第二層と、
ニッケル合金からなる第三層と、
ニッケルからなる第四層とを備える。
円筒体と円筒体の外周面上に配置される複数の磁石とを備えるステータと、
円筒体を収容する円筒部を備えるロータとを備え、
ロータの円筒部の内周面上に、内周面側から順に、
ニッケル合金からなる第一層と、
銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなり、円筒部の軸方向断面において、第一層から円筒部の径方向に９０μｍの位置に内周面と並行な線分を仮定し、線分の全長を１００％とした時に、線分と重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分上の３０％以上を占める第二層と、
ニッケル合金からなる第三層と、
ニッケルからなる第四層とを備える。
【発明の効果】
【0017】
本開示による渦電流式減速装置は、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合であっても、優れた耐久性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明者らは、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合の渦電流式減速装置の耐久性について調査及び検討を行った。
【0020】
ロータの円筒部の内周面に形成されるめっき皮膜は、電気抵抗が低いことが好ましい。銅を含むめっき層であれば、電気抵抗を下げることができ、渦電流式減速装置の制動力を高めることができる。しかしながら、従前の技術では、銅を含むめっき層自体の熱的耐久性は着目されてこなかった。たとえば、上述の特許文献３では、ロータの内周面の表面粗さを調整することで、その上に形成された銅又は銅合金からなる第一層の耐剥離性を向上させている。
【0021】
そこで、本発明者らは、銅を含むめっき層自体の熱的耐久性を高める方法を種々検討した。その結果、従来知られていなかった新たな知見を得た。
【0022】
銅を含むめっき層の結晶粒が小さすぎれば、６００℃を超える熱サイクルを受けている最中に、銅を含むめっき層の内部にボイドが発生する。このボイドが起点となり、クラックが生じ、成長する。成長したクラックは、最終的に外気に到達する。６００℃を超える環境下で、銅を含むめっき層の内部が外気に直接触れれば、銅の酸化が急速に進行する。その結果、銅を含むめっき層の破壊に至る。
【0023】
以上の知見から、本発明者らは、銅を含むめっき層の結晶粒が小さくなり過ぎないように調整すれば、銅を含むめっき層内部のボイド形成及びボイドに起因するクラックを抑制でき、その結果、渦電流式減速装置の熱的耐久性を向上できると考えた。本発明者らは、さらに検討を行い、銅を含むめっき層において、５μｍ以上の結晶粒の占有率が３０％以上であれば、銅を含むめっき層内部のボイド形成及びボイドに起因するクラックを抑制できることを見出した。
【0024】
以上の知見に基づく本開示の渦電流式減速装置は、次の構成を備える。
【0025】
［１］の渦電流式減速装置は、
円筒体と円筒体の外周面上に配置される複数の磁石とを備えるステータと、
円筒体を収容する円筒部を備えるロータとを備え、
ロータの円筒部の内周面上に、内周面側から順に、
ニッケル合金からなる第一層と、
銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなり、円筒部の軸方向断面において、第一層から円筒部の径方向に９０μｍの位置に内周面と並行な線分を仮定し、線分の全長を１００％とした時に、線分と重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分上の３０％以上を占める第二層と、
ニッケル合金からなる第三層と、
ニッケルからなる第四層とを備える。
円筒体と円筒体の外周面上に配置される複数の磁石とを備えるステータと、
円筒体を収容する円筒部を備えるロータとを備え、
ロータの円筒部の内周面上に、内周面側から順に、
ニッケル合金からなる第一層と、
銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなり、円筒部の軸方向断面において、第一層から円筒部の径方向に９０μｍの位置に内周面と並行な線分を仮定し、線分の全長を１００％とした時に、線分と重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分上の３０％以上を占める第二層と、
ニッケル合金からなる第三層と、
ニッケルからなる第四層とを備える。
【0026】
本開示の渦電流式減速装置は、銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなる第二層において、５μｍ以上の結晶粒の占有率が３０％以上である。そのため、６００℃を超える熱サイクルを受けた場合であっても、第二層内部のボイド形成及びボイドに起因するクラックを抑制できる。したがって、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合であっても、本開示の渦電流式減速装置は優れた耐久性を有する。
【0027】
［２］の渦電流式減速装置は、［１］に記載の渦電流式減速装置であって、
第二層の表面における最大高さ粗さＲｚ（μｍ）が、第二層の厚さ（μｍ）の３０％未満である。
第二層の表面における最大高さ粗さＲｚ（μｍ）が、第二層の厚さ（μｍ）の３０％未満である。
【0028】
この場合、熱サイクル中の第二層への応力集中を抑制でき、第二層のクラックをさらに抑制できる。その結果、６００℃を超える熱サイクルを受けた場合の、渦電流式減速装置の耐久性をさらに高めることができる。
【0029】
以下、本開示の渦電流式減速装置について詳述する。
【0030】
【0031】
図２は、図１に示す渦電流式減速装置１をプロペラシャフトに固定した場合の、渦電流式減速装置１の、プロペラシャフトの軸方向の断面図である。図２を参照して、本実施形態では、ロータ１０がプロペラシャフト３０に固定され、ステータ２０が、図示しないトランスミッションに固定される。図１及び図２を参照して、ロータ１０は、円筒部（ドラム）１１と、アーム部１２と、ホイール部１３とを備える。円筒部１１は、円筒状であり、ステータ２０の外径よりも大きい内径を有する。ホイール部１３は、円筒部１１の内径よりも小さい外径を有する円環状の部材であり、中心部に貫通孔を有する。ホイール部１３は、貫通孔にプロペラシャフト３０を挿入し、プロペラシャフト３０に固定される。アーム部１２は、図１及び図２に示すとおり、円筒部１１の端部と、ホイール部１３とを繋いでいる。なお、円筒部１１の外周面には、複数の冷却フィン１１Ｆが形成されている。
【0032】
図３は、非制動時の渦電流式減速装置１の軸方向に垂直な断面図（径方向の断面図）である。図３を参照して、ステータ２０は、円筒形の磁石保持リング２１と、複数の永久磁石２２及び２３と、複数のポールピース２４とを備える。永久磁石２２及び永久磁石２３は、磁石保持リング２１の外周面上に、円周方向に交互に配列されている。ロータ１０の円筒部１１の内周面は、ステータ２０の保持リング２１の外周面上に配置された永久磁石２２及び２３と対向する。永久磁石２２の表面のうち、ロータ１０の円筒部１１の内周面と対向する表面はＮ極である。永久磁石２３の表面のうち、ロータ１０の円筒部１１の内周面と対向する表面はＳ極である。複数のポールピース２４は、ステータ２０の円周方向に配列されている。複数のポールピース２４は、複数の永久磁石２２及び２３と、円筒部１１の内周面との間に配列されている。
【0033】
［渦電流式減速装置１の制動及び非制動の動作について］
図３を参照して、非制動時において、渦電流式減速装置１の径方向に見た場合、各永久磁石２２又は２３は、互いに隣り合う２つのポールピース２４と重複している。この場合、磁束Ｂは図３に示すとおり、ステータ２０内に流れ、具体的には、永久磁石２２及び２３と、ポールピース２４と、磁石保持リング２１との間を流れる。この場合、ロータ１０と永久磁石２２及び２３との間には磁気回路が形成されておらず、ロータ１０にローレンツ力が発生しない。そのため、制動力が発生しない。
図３を参照して、非制動時において、渦電流式減速装置１の径方向に見た場合、各永久磁石２２又は２３は、互いに隣り合う２つのポールピース２４と重複している。この場合、磁束Ｂは図３に示すとおり、ステータ２０内に流れ、具体的には、永久磁石２２及び２３と、ポールピース２４と、磁石保持リング２１との間を流れる。この場合、ロータ１０と永久磁石２２及び２３との間には磁気回路が形成されておらず、ロータ１０にローレンツ力が発生しない。そのため、制動力が発生しない。
【0034】
図４は、制動時の渦電流式減速装置１の軸方向に垂直な断面図（径方向の断面図）である。制動時において、ステータ２０内の磁石保持リング２１が回転して、図３と比較して、永久磁石２２及び２３の、ポールピース２４に対する相対位置をずらす。具体的には、図４では、制動時において、渦電流式減速装置１の径方向に見た場合、各永久磁石２２又は２３は、１つのポールピース２４のみと重複しており、２つのポールピース２４には重複していない状態となる。そのため、磁束Ｂは図４に示すとおり、磁石保持リング２１、永久磁石２２又は２３、ポールピース２４、及び、円筒部１１との間を流れる。この場合、ロータ１０と永久磁石２２又は２３との間には磁気回路が形成される。このとき、ロータ１０の円筒部１１に渦電流が発生する。渦電流の発生に伴い、ローレンツ力が発生する。このローレンツ力が制動トルクとなり、制動力が発生する。
【0035】
以上のとおり、渦電流式減速装置１は、ロータ１０に発生する渦電流により、制動力を発生させる。したがって、ロータ１０の円筒部１１は渦電流の発生量が大きくなる方が好ましい。円筒部１１の電気抵抗が小さいほど、渦電流の発生量が大きくなる。そのため、ロータ１０の円筒部１１は、電気抵抗が小さい方が好ましい。渦電流は、ロータ１０の円筒部１１の内周面近傍を流れる。そのため、本開示の渦電流式減速装置１では、ロータ１０の円筒部１１の内周面上にめっき層を形成して、ロータ１０の円筒部１１の内周面近傍の電気抵抗を小さくする。ロータ１０にはさらに、制動及び非制動を繰り返すことにより、熱サイクルが負荷される。上述のとおり、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合であっても、渦電流式減速装置１は、優れた耐久性を有することが好ましい。したがって、ロータ１０の円筒部１１の内周面上に形成されるめっき層が、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合の優れた耐久性を有することが好ましい。以下、ロータ１０について詳述する。
【0036】
図５は、ロータ１０の円筒部１１の軸方向断面の拡大図である。図５を参照して、ロータ１０の円筒部１１は、内周面１００上に、内周面１００側から順に、第一層１１０と、第二層１２０と、第三層１３０と、第四層１４０とを備える。第一層１１０～第四層１４０はそれぞれ、めっき層である。以下、各めっき層について詳述する。
【0037】
［第一層について］
第一層１１０は、ロータ１０の円筒部１１の内周面１００上に形成されるめっき層である。第一層１１０はニッケル合金からなる。第一層１１０は、ロータ１０の円筒部１１と、高伝導率層である第二層１２０との熱膨張率の差によって生じる非弾性ひずみを緩和する。第一層１１０はさらに、第二層１２０に含まれる銅原子の円筒部１１への拡散を抑制する。第一層１１０がニッケル合金であれば、第一層１１０の線膨張係数を、円筒部１１の主成分である鉄及び第二層１２０に含まれる銅の線膨張係数と近似させることができる。これにより、熱サイクルを受けた場合にも、円筒部１１と、第二層１２０との密着性を高めることができる。
第一層１１０は、ロータ１０の円筒部１１の内周面１００上に形成されるめっき層である。第一層１１０はニッケル合金からなる。第一層１１０は、ロータ１０の円筒部１１と、高伝導率層である第二層１２０との熱膨張率の差によって生じる非弾性ひずみを緩和する。第一層１１０はさらに、第二層１２０に含まれる銅原子の円筒部１１への拡散を抑制する。第一層１１０がニッケル合金であれば、第一層１１０の線膨張係数を、円筒部１１の主成分である鉄及び第二層１２０に含まれる銅の線膨張係数と近似させることができる。これにより、熱サイクルを受けた場合にも、円筒部１１と、第二層１２０との密着性を高めることができる。
【0038】
第一層１１０はニッケル合金からなる。ニッケル合金は、ニッケルを５０質量％以上含む合金であれば特に限定されない。ニッケル合金はたとえば、Ｎｉ－Ｗ合金、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ－Ｂ合金、Ｎｉ－Ｃｏ合金及びＮｉ－Ｐ合金からなる群から選択される。なお、ニッケル合金からなるとは、不純物を含む場合を含む。つまり、第一層１１０はニッケル合金及び不純物からなるめっき層であってもよい。また、ニッケル合金は、複数の合金元素を含んでもよい。つまり、ニッケル合金は、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される少なくとも１種を含有し、残部はニッケル及び不純物からなるめっき層であってもよい。
【0039】
ニッケル合金が合金元素としてタングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される少なくとも１種を含む場合、ニッケル合金中の銅の拡散速度は、ニッケル中の銅の拡散速度と比較して遅い。そのため、第二層１２０に含まれる銅原子が、第一層１１０に侵入しにくくなる。
【0040】
ニッケル合金がＮｉ－Ｗ合金の場合、ニッケル合金はタングステン（Ｗ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｗの含有量は１～５０質量％未満である。Ｗの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｗの含有量が５０質量％未満であれば、第一層１１０の硬度を抑制し、剥離や割れを抑制できる。Ｗの含有量の下限は、より好ましくは１０質量％である。Ｗの含有量の上限は、より好ましくは４０質量％である。
【0041】
ニッケル合金がＮｉ－Ｆｅ合金の場合、ニッケル合金は鉄（Ｆｅ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｆｅの含有量は１～１５質量％である。Ｆｅの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｆｅの含有量が１５質量％以下であれば、熱膨張率が過剰に小さくなるのを抑制できる。その結果、熱サイクルを受けた場合の第一層１１０の密着性を高めることができる。Ｆｅの含有量の下限は、より好ましくは３質量％である。Ｆｅの含有量の上限は、より好ましくは１２質量％である。
【0042】
ニッケル合金がＮｉ－Ｂ合金の場合、ニッケル合金はボロン（Ｂ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｂの含有量は１～２０質量％である。Ｂの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｂの含有量が２０質量％以下であれば、第一層１１０の硬度を抑制し、靱性を高め、剥離や割れを抑制できる。Ｂの含有量の下限は、より好ましくは５質量％である。Ｂの含有量の上限は、より好ましくは１８質量％である。
【0043】
ニッケル合金がＮｉ－Ｃｏ合金の場合、ニッケル合金はコバルト（Ｃｏ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｃｏの含有量は１～５０質量％未満である。Ｃｏの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｃｏの含有量が５０質量％未満であれば、第一層１１０の硬度を抑制し、剥離や割れを抑制できる。Ｃｏの含有量の下限は、より好ましくは１０質量％である。Ｃｏの含有量の上限は、より好ましくは４０質量％である。
【0044】
ニッケル合金がＮｉ－Ｐ合金の場合、ニッケル合金はリン（Ｐ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｐの含有量は１～２０質量％である。Ｐの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｐの含有量が２０質量％以下であれば、第一層１１０の硬度を抑制し、剥離や割れを抑制できる。Ｐの含有量の下限は、より好ましくは２質量％である。Ｐの含有量の上限は、より好ましくは１４質量％である。
【0045】
ニッケル合金がタングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される２種以上を含有し、残部がニッケル及び不純物からなる合金の場合、合金元素（Ｗ，Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ及びＰ）の合計含有量は１～５０質量％未満であり、かつ、Ｗの含有量が５０質量％未満、Ｆｅの含有量が１５質量％以下、Ｂの含有量が２０質量％以下、Ｃｏの含有量が５０質量％未満及びＰの含有量が２０質量％以下である。合金元素（Ｗ，Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ及びＰ）の合計含有量の上限は、より好ましくは４０質量％である。
【0046】
第一層１１０の厚さは、好ましくは２～２０μｍである。第一層１１０の厚さの下限が２μｍ以上であれば、円筒部１１と第二層１２０との熱膨張率の差によって生じる非弾性ひずみをより安定して緩和できる。第一層１１０の厚さが２０μｍ以下であれば、第一層１１０中に生じ得る欠陥や割れをより安定して抑制できる。第一層１１０の厚さの下限はより好ましくは５μｍ、さらに好ましくは８μｍである。第一層１１０の厚さの上限はより好ましくは１５μｍ、さらに好ましくは１２μｍである。
【0047】
［第二層について］
第二層１２０は、第一層１１０上に積層されるめっき層である。第二層１２０は、銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなる。銅、又は、銅合金は、いずれも電気抵抗が小さい。電気抵抗が小さい第二層１２０を形成することにより、渦電流式減速装置１の制動時に発生する渦電流量が高まる。その結果、渦電流式減速装置１の制動力が高まる。
第二層１２０は、第一層１１０上に積層されるめっき層である。第二層１２０は、銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなる。銅、又は、銅合金は、いずれも電気抵抗が小さい。電気抵抗が小さい第二層１２０を形成することにより、渦電流式減速装置１の制動時に発生する渦電流量が高まる。その結果、渦電流式減速装置１の制動力が高まる。
【0048】
第二層１２０は、銅及び銅合金であれば特に限定されない。銅合金は、銅を８０％以上含む合金であれば特に限定されない。しかしながら、高伝導率層としての作用、効果、及びコストを考慮すれば、好ましくは、第二層１２０は銅からなるめっき層である。なお、銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種からなるとは、不純物を含む場合を含む。つまり、第二層１２０は銅及び銅合金からなる群から選択される１種又は２種及び不純物からなるめっき層であってもよいし、銅及び不純物からなるめっき層であってもよいし、銅合金及び不純物からなるめっき層であってもよい。
【0049】
第二層１２０の厚さは、好ましくは９０～３００μｍである。第二層１２０の厚さが９０μｍ以上であれば、高い伝導率を安定的に確保できる。第二層１２０の厚さが３００μｍより厚くても、導電性能は飽和する。第二層１２０の厚さの下限はより好ましくは１００μｍ、さらに好ましくは１２０μｍである。第二層１２０の厚さの上限はより好ましくは２８０μｍ、さらに好ましくは２５０μｍである。
【0050】
［第二層における５μｍ以上の結晶粒の占有率について］
第二層１２０は、円筒部１１の軸方向断面において、第一層１１０から円筒部１１の径方向に９０μｍの位置に内周面１００と並行な線分Ｌを仮定し、線分Ｌの全長を１００％とした時に、線分Ｌと重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分Ｌ上の３０％以上を占める。以下、第二層１２０の線分Ｌ上を５μｍ以上の結晶粒が占める割合を、５μｍ以上の結晶粒の占有率ともいう。第二層１２０の結晶粒が小さくなり過ぎないように調整することにより、第二層１２０内部のボイド形成及びボイドに起因するクラックを抑制できる。その結果、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合であっても、渦電流式減速装置１の熱的耐久性を向上できる。
第二層１２０は、円筒部１１の軸方向断面において、第一層１１０から円筒部１１の径方向に９０μｍの位置に内周面１００と並行な線分Ｌを仮定し、線分Ｌの全長を１００％とした時に、線分Ｌと重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分Ｌ上の３０％以上を占める。以下、第二層１２０の線分Ｌ上を５μｍ以上の結晶粒が占める割合を、５μｍ以上の結晶粒の占有率ともいう。第二層１２０の結晶粒が小さくなり過ぎないように調整することにより、第二層１２０内部のボイド形成及びボイドに起因するクラックを抑制できる。その結果、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合であっても、渦電流式減速装置１の熱的耐久性を向上できる。
【0051】
第二層１２０における５μｍ以上の結晶粒の占有率は、次の方法で測定する。第一層１１０と第二層１２０との界面を含む、第二層１２０の写真画像を準備する。第二層１２０の写真画像は、ロータ１０の円筒部１１の軸方向断面の写真画像である。写真画像の拡大率は適宜設定する。図６は、第二層１２０の写真画像の一例を示す図である。図６を参照して、第一層１１０から円筒部１１の径方向に９０μｍの位置に内周面１００と平行な線分Ｌを仮定する。より具体的には、第一層１１０と第二層１２０との界面から円筒部１１の径方向内側に９０μｍの位置に内周面１００と平行な線分Ｌを仮定する。線分Ｌの全長Ｌ１は５００μｍである。線分Ｌは、第二層１２０中の結晶粒と重複する。線分Ｌと重複する長さが５μｍ以上の結晶粒の重複長さをＤ１とする。重複長さＤ１は、線分Ｌと交差する結晶粒の外周上の２点間を結ぶ線分のうち、５μｍ以上の長さを有する線分の長さを意味する。重複長さＤ１の合計を求める。重複長さＤ１の合計を、線分Ｌの全長Ｌ１（５００μｍ）で除する。これにより、線分Ｌの全長Ｌ１を１００％とした時に、線分Ｌと重複する長さが５μｍ以上の結晶粒が線分Ｌ上を占める割合（％）を算出する。算出された値を、第二層１２０における５μｍ以上の結晶粒の占有率（％）とする。
【0052】
第二層１２０における５μｍ以上の結晶粒の占有率の下限は、好ましくは３２％、より好ましくは３５％、さらに好ましくは４０％である。第二層１２０における５μｍ以上の結晶粒の占有率の上限は特に限定されない。第二層１２０における５μｍ以上の結晶粒の占有率は１００％であってもよい。
【0053】
［第二層の表面粗さについて］
好ましくは、第二層１２０の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）は、第二層１２０の厚さ（μｍ）の３０％未満である。第二層１２０の表面粗さが小さければ、熱サイクル中の応力集中を抑制でき、第二層１２０のクラックをさらに抑制できる。その結果、６００℃を超える熱サイクルを受けた場合の、渦電流式減速装置１の耐久性をさらに高めることができる。
好ましくは、第二層１２０の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）は、第二層１２０の厚さ（μｍ）の３０％未満である。第二層１２０の表面粗さが小さければ、熱サイクル中の応力集中を抑制でき、第二層１２０のクラックをさらに抑制できる。その結果、６００℃を超える熱サイクルを受けた場合の、渦電流式減速装置１の耐久性をさらに高めることができる。
【0054】
［第二層の表面粗さの測定方法］
第二層１２０の表面粗さは次の方法で測定する。めっき層を形成したロータ１０の円筒部１１を準備する。ロータ１０の円筒部１１を、円筒部１１の軸方向に切断する。現れためっき層の断面の写真画像を作成する。得られた写真画像から、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２０１３）に準拠した方法で第二層１２０の表層の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を求める。より具体的には、第一層１１０の表面、すなわち、第一層１１０と第二層１２０との界面を基準とし、基準から円筒部１１の径方向に向かって、第二層１２０表面の最も高い部分の高さ（Ａ）と、第二層１２０表面の最も低い部分の高さ（Ｂ）とを測定し、その差（Ａ－Ｂ）を最大高さ（Ｚｚ）とする。このとき、基準長さは２．５ｍｍ、評価長さは１２．５ｍｍとする。
第二層１２０の表面粗さは次の方法で測定する。めっき層を形成したロータ１０の円筒部１１を準備する。ロータ１０の円筒部１１を、円筒部１１の軸方向に切断する。現れためっき層の断面の写真画像を作成する。得られた写真画像から、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２０１３）に準拠した方法で第二層１２０の表層の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を求める。より具体的には、第一層１１０の表面、すなわち、第一層１１０と第二層１２０との界面を基準とし、基準から円筒部１１の径方向に向かって、第二層１２０表面の最も高い部分の高さ（Ａ）と、第二層１２０表面の最も低い部分の高さ（Ｂ）とを測定し、その差（Ａ－Ｂ）を最大高さ（Ｚｚ）とする。このとき、基準長さは２．５ｍｍ、評価長さは１２．５ｍｍとする。
【0055】
より好ましくは、第二層１２０の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）が第二層１２０の厚さ（μｍ）の２７％以下であり、さらに好ましくは２５％以下である。第二層１２０の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）は小さい程好ましく、下限は特に限定されない。しかしながら、実製造上、最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を過剰に小さくすることは生産性を損なう場合がある。そのため、第二層１２０の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）は第二層１２０の厚さ（μｍ）の１％以上であってもよい。
【0056】
［第三層について］
第三層１３０は、第二層１２０上に積層されるめっき層である。第三層１３０はニッケル合金からなる。第三層１３０は、第二層１２０と、第四層１４０との間に配置される。第三層１３０は、第二層１２０からの銅原子の熱拡散及び第四層１４０からのニッケル原子の熱拡散を抑制する。
第三層１３０は、第二層１２０上に積層されるめっき層である。第三層１３０はニッケル合金からなる。第三層１３０は、第二層１２０と、第四層１４０との間に配置される。第三層１３０は、第二層１２０からの銅原子の熱拡散及び第四層１４０からのニッケル原子の熱拡散を抑制する。
【0057】
第三層１３０はニッケル合金からなる。ニッケル合金は、ニッケルを５０質量％以上含む合金であれば特に限定されない。ニッケル合金はたとえば、Ｎｉ－Ｗ合金、Ｎｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ－Ｂ合金、Ｎｉ－Ｃｏ合金及びＮｉ－Ｐ合金からなる群から選択される。なお、ニッケル合金からなるとは、不純物を含む場合を含む。つまり、第三層１３０はニッケル合金及び不純物からなるめっき層であってもよい。また、ニッケル合金は、複数の合金元素を含んでもよい。つまり、ニッケル合金は、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される少なくとも１種を含有し、残部はニッケル及び不純物からなるめっき層であってもよい。
【0058】
ニッケル合金が合金元素としてタングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される少なくとも１種を含む場合、これらの合金元素を含むニッケル合金中の銅の拡散速度は、ニッケル中の銅の拡散速度と比較して遅い。そのため、第二層１２０に含まれる銅原子が、第三層１３０に侵入しにくくなる。
【0059】
ニッケル合金がＮｉ－Ｗ合金の場合、ニッケル合金はタングステン（Ｗ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｗの含有量は１～５０質量％未満である。Ｗの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｗの含有量が５０質量％未満であれば、第三層１３０の硬度を抑制し、剥離や割れを抑制できる。Ｗの含有量の下限は、より好ましくは１０質量％である。Ｗの含有量の上限は、より好ましくは４０質量％である。
【0060】
ニッケル合金がＮｉ－Ｆｅ合金の場合、ニッケル合金は鉄（Ｆｅ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｆｅの含有量は１～１５質量％である。Ｆｅの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｆｅの含有量が１５質量％以下であれば、熱膨張率が過剰に小さくなるのを抑制できる。その結果、熱サイクルを受けた場合の第三層１３０の密着性を高めることができる。Ｆｅの含有量の下限は、より好ましくは３質量％である。Ｆｅの含有量の上限は、より好ましくは１２質量％である。
【0061】
ニッケル合金がＮｉ－Ｂ合金の場合、ニッケル合金はボロン（Ｂ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｂの含有量は１～２０質量％である。Ｂの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｂの含有量が２０質量％以下であれば、第三層１３０の硬度を抑制し、靱性を高め、剥離や割れを抑制できる。Ｂの含有量の下限は、より好ましくは５質量％である。Ｂの含有量の上限は、より好ましくは１８質量％である。
【0062】
ニッケル合金がＮｉ－Ｃｏ合金の場合、ニッケル合金はコバルト（Ｃｏ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｃｏの含有量は１～５０質量％未満である。Ｃｏの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｃｏの含有量が５０質量％未満であれば、第三層１３０の硬度を抑制し、剥離や割れを抑制できる。Ｃｏの含有量の下限は、より好ましくは１０質量％である。Ｃｏの含有量の上限は、より好ましくは４０質量％である。
【0063】
ニッケル合金がＮｉ－Ｐ合金の場合、ニッケル合金はリン（Ｐ）を含有し、残部はニッケル（Ｎｉ）及び不純物からなる。好ましくは、Ｐの含有量は１～２０質量％である。Ｐの含有量が１質量％以上であれば、銅の拡散抑制効果を高めることができる。一方、Ｐの含有量が２０質量％以下であれば、第三層１３０の硬度を抑制し、剥離や割れを抑制できる。Ｐの含有量の下限は、より好ましくは２質量％である。Ｐの含有量の上限は、より好ましくは１４質量％である。
【0064】
ニッケル合金がタングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される２種以上を含有し、残部がニッケル及び不純物からなる合金の場合、合金元素（Ｗ，Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ及びＰ）の合計含有量は１～５０質量％未満であり、かつ、Ｗの含有量が５０質量％未満、Ｆｅの含有量が１５質量％以下、Ｂの含有量が２０質量％以下、Ｃｏの含有量が５０質量％未満及びＰの含有量が２０質量％以下である。合金元素（Ｗ，Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ及びＰ）の合計含有量の上限は、より好ましくは４０質量％である。
【0065】
第三層１３０の厚さは、好ましくは５～２０μｍである。第三層１３０の厚さが５μｍ以上であれば、第二層１２０からの銅原子の熱拡散及び第四層１４０からのニッケル原子の熱拡散をより安定して抑制できる。第三層１３０の厚さが２０μｍ以下であれば、第二層１２０と第四層１４０との熱膨張率の差によって生じるひずみに起因する割れをより安定して抑制できる。第三層１３０の厚さの下限はより好ましくは８μｍ、さらに好ましくは１０μｍである。第三層１３０の厚さの上限はより好ましくは１５μｍ、さらに好ましくは１２μｍである。
【0066】
［第四層について］
第四層１４０は、第三層１３０上に積層されるめっき層である。第四層１４０はニッケルからなる。ニッケルは６００～７００℃の温度範囲で耐酸化性に優れている。ニッケルはさらに、軟質で延性に富んでいる。そのため、第四層１４０がニッケルからなる層であれば、熱サイクルや熱衝撃を受けた場合にもめっき層全体においてクラックの発生を抑制できる。その結果、高導電率層である第二層１２０の酸化防止に作用する。なお、ニッケルからなるとは、不純物を含む場合を含む。つまり、第四層１４０は、ニッケル及び不純物からなるめっき層であってもよい。
第四層１４０は、第三層１３０上に積層されるめっき層である。第四層１４０はニッケルからなる。ニッケルは６００～７００℃の温度範囲で耐酸化性に優れている。ニッケルはさらに、軟質で延性に富んでいる。そのため、第四層１４０がニッケルからなる層であれば、熱サイクルや熱衝撃を受けた場合にもめっき層全体においてクラックの発生を抑制できる。その結果、高導電率層である第二層１２０の酸化防止に作用する。なお、ニッケルからなるとは、不純物を含む場合を含む。つまり、第四層１４０は、ニッケル及び不純物からなるめっき層であってもよい。
【0067】
第四層１４０の厚さは、好ましくは２０～１００μｍである。第四層１４０の厚さが２０μｍ以上であれば、第四層１４０の下のめっき層の露出をより安定して抑制できる。第四層１４０の厚さが１００μｍを超えても、得られる効果は変わらなくなる。第四層１４０の厚さの下限はより好ましくは３０μｍ、さらに好ましくは４０μｍである。第四層１４０の厚さの上限はより好ましくは９０μｍ、さらに好ましくは８０μｍである。
【0068】
［各めっき層の組成の測定方法］
各めっき層の組成は、ＥＤＡＸ社製のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ－Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；エネルギー分散Ｘ線）を用いて測定する。具体的には、ロータ１０の円筒部１１の軸方向に沿ってめっき層を含む試験片を切り出し、樹脂に埋め込んで研磨する。各めっき層の断面に対して、ＳＥＭを用いて観察を行い、各めっき層を特定する。さらに、特定した各めっき層の断面に対してＥＤＳを用いて、元素組成を分析する。第四層１４０であれば、ニッケルを特定する。第二層１２０であれば、銅を特定する。第一層１１０及び第三層１３０であれば、検出された元素全体（Ｎｉ及び合金元素）を１００質量％として、合金元素（たとえばＷ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ又はＰ）の割合（質量％）を算出する。各めっき層の組成は、たとえば、ＷＤＸ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ；波長分散型Ｘ線）を用いて測定してもよい。
各めっき層の組成は、ＥＤＡＸ社製のＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ－Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；エネルギー分散Ｘ線）を用いて測定する。具体的には、ロータ１０の円筒部１１の軸方向に沿ってめっき層を含む試験片を切り出し、樹脂に埋め込んで研磨する。各めっき層の断面に対して、ＳＥＭを用いて観察を行い、各めっき層を特定する。さらに、特定した各めっき層の断面に対してＥＤＳを用いて、元素組成を分析する。第四層１４０であれば、ニッケルを特定する。第二層１２０であれば、銅を特定する。第一層１１０及び第三層１３０であれば、検出された元素全体（Ｎｉ及び合金元素）を１００質量％として、合金元素（たとえばＷ、Ｆｅ、Ｂ、Ｃｏ又はＰ）の割合（質量％）を算出する。各めっき層の組成は、たとえば、ＷＤＸ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ；波長分散型Ｘ線）を用いて測定してもよい。
【0069】
［各めっき層の厚さの測定方法］
各めっき層の厚さは次の方法で測定する。具体的には、ロータ１０の円筒部１１の軸方向に沿ってめっき層を含む試験片を切り出し、樹脂に埋め込んで研磨する。各めっき層の円筒部１１の軸方向断面に対して、光学顕微鏡を用いて観察を行い、各めっき層を特定する。特定された各めっき層の厚さを測定する。めっき層の厚さは、各めっき層において、円筒部１１の径方向の最短距離とする。また、各めっき層の厚さは膜厚計で測定することもできる。具体的には、超音波式、電磁式、渦電流式などの膜厚計を、各めっき層を形成した後にロータ１０の内周面１００（各めっき層の表面）に押し当て、各めっき層の厚さを測定する。
各めっき層の厚さは次の方法で測定する。具体的には、ロータ１０の円筒部１１の軸方向に沿ってめっき層を含む試験片を切り出し、樹脂に埋め込んで研磨する。各めっき層の円筒部１１の軸方向断面に対して、光学顕微鏡を用いて観察を行い、各めっき層を特定する。特定された各めっき層の厚さを測定する。めっき層の厚さは、各めっき層において、円筒部１１の径方向の最短距離とする。また、各めっき層の厚さは膜厚計で測定することもできる。具体的には、超音波式、電磁式、渦電流式などの膜厚計を、各めっき層を形成した後にロータ１０の内周面１００（各めっき層の表面）に押し当て、各めっき層の厚さを測定する。
【0070】
［製造方法］
本開示の渦電流式減速装置１の製造方法の一例を説明する。以降に説明する製造方法は、本開示の渦電流式減速装置１を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する渦電流式減速装置１は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。
本開示の渦電流式減速装置１の製造方法の一例を説明する。以降に説明する製造方法は、本開示の渦電流式減速装置１を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する渦電流式減速装置１は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。
【0071】
本開示の渦電流式減速装置１の製造方法は、渦電流式減速装置１のロータ１０の円筒部１１を成形する円筒部成形工程と、成形された円筒部１１にめっき層を形成するめっき工程と、めっき層が形成された円筒部１１を用いてロータ１０を成形するロータ成形工程と、成形されたロータ１０を用いて渦電流式減速装置１を組み立てる工程とを備える。以下、各工程について説明する。
【0072】
［円筒部成形工程］
円筒部成形工程では、周知の方法により渦電流式減速装置１のロータ１０の円筒部１１を成形する。たとえば、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。また、溶鋼を用いて連続鋳造法によりブルーム又はビレットを製造してもよい。製造されたビレットに対して、周知の熱間鍛造を行い、さらに、焼入れ及び焼戻し処理を実施する。焼戻し後の中間品の外周面を機械加工することにより、冷却フィン１１Ｆを形成する。機械加工は周知の方法で実施すれば足りる。以上の工程により、円筒部１１が成形される。
円筒部成形工程では、周知の方法により渦電流式減速装置１のロータ１０の円筒部１１を成形する。たとえば、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。また、溶鋼を用いて連続鋳造法によりブルーム又はビレットを製造してもよい。製造されたビレットに対して、周知の熱間鍛造を行い、さらに、焼入れ及び焼戻し処理を実施する。焼戻し後の中間品の外周面を機械加工することにより、冷却フィン１１Ｆを形成する。機械加工は周知の方法で実施すれば足りる。以上の工程により、円筒部１１が成形される。
【0073】
［めっき工程］
成形された円筒部１１にめっき層を形成する。各めっき層の形成方法の一例を説明する。
成形された円筒部１１にめっき層を形成する。各めっき層の形成方法の一例を説明する。
【0074】
［第一層について］
円筒部１１の内周面１００上に第一層１１０を形成する。第一層１１０は湿式の無電解めっき処理又は電気めっき処理により形成される。めっき液は、ニッケルイオンと合金元素のイオンとを含む。
円筒部１１の内周面１００上に第一層１１０を形成する。第一層１１０は湿式の無電解めっき処理又は電気めっき処理により形成される。めっき液は、ニッケルイオンと合金元素のイオンとを含む。
【0075】
Ｎｉ－Ｗ合金めっきを形成する場合、めっき液はたとえば、硫酸ニッケル：１０～１５０ｇ／Ｌ、タングステン酸ナトリウム：４０～１００ｇ／Ｌを含有する。めっき液は市販のＮｉ－Ｗめっき液を使用できる。Ｎｉ－Ｗ合金めっきは、電気めっき処理により形成してもよい。その場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：０．５～２０Ａ／ｄｍ2、温度：４０～１００℃、ｐＨ：４～８である。電気めっきの条件は、適宜設定できる。
【0076】
Ｎｉ－Ｆｅ合金めっきを形成する場合、めっき液はたとえば、硫酸ニッケル：５０～４００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル：３０～２５０ｇ／Ｌ、硫酸第一鉄：３～８０ｇ／Ｌを含有する。めっき液は市販のＮｉ－Ｆｅめっき液を使用できる。Ｎｉ－Ｆｅ合金めっきは、電気めっき処理により形成してもよい。その場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～１５Ａ／ｄｍ2、温度：４５～７５℃、ｐＨ：２～５である。電気めっきの条件は、適宜設定できる。
【0077】
Ｎｉ－Ｂ合金めっきを形成する場合、めっき液はたとえば、硫酸ニッケル：１５～８０ｇ／Ｌ、水酸化ほう素ナトリウム：０．２～２ｇ／Ｌを含有する。めっき液は市販のＮｉ－Ｂめっき液を使用できる。Ｎｉ－Ｂ合金めっきは、無電解めっき処理により形成してもよい。その場合、無電解めっきの条件はたとえば、温度：６０～１００℃、ｐＨ：１２～１４である。無電解めっきの条件は、適宜設定できる。
【0078】
Ｎｉ－Ｃｏ合金めっきを形成する場合、めっき液はたとえば、硫酸ニッケル：１２０～３００ｇ／Ｌ、硫酸コバルト：２～３０ｇ／Ｌを含有する。めっき液は市販のＮｉ－Ｃｏめっき液を使用できる。Ｎｉ－Ｃｏ合金めっきは、電気めっき処理により形成してもよい。その場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：０．５～１０Ａ／ｄｍ2、温度：４０～８０℃、ｐＨ：２～５である。電気めっきの条件は、適宜設定できる。
【0079】
Ｎｉ－Ｐ合金めっきを形成する場合、めっき液はたとえば、硫酸ニッケル：１５～１５０ｇ／Ｌ、ホスフィン酸ナトリウム：５～１３０ｇ／Ｌを含有する。めっき液は市販のＮｉ－Ｐめっき液を使用できる。Ｎｉ－Ｐ合金めっきは、無電解めっき処理により形成してもよい。その場合、無電解めっきの条件はたとえば、温度：３０～１００℃、ｐＨ：４～１１である。無電解めっきの条件は、適宜設定できる。
【0080】
ニッケル合金がタングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、コバルト（Ｃｏ）及びリン（Ｐ）からなる群から選択される２種以上を含有し、残部がニッケル及び不純物からなる合金の場合、めっき液は含有される合金元素と、ニッケルとを含有する。めっき液中の合金元素の含有量については、適宜設定できる。第一層１１０は、電気めっき処理により形成してもよく、無電解めっき処理により形成してもよい。無電解めっきの条件及び電気めっき処理の条件は、適宜設定できる。
【0081】
［第二層について］
第一層１１０上に第二層１２０を形成する。第二層１２０は、湿式の電気めっき処理により形成できる。めっき液は市販のシアン系銅めっき浴、ピロリン酸系銅めっき浴、硫酸系銅めっき浴及び塩化物系銅めっき浴等が使用できる。銅合金の第二層１２０を形成する場合は、めっき浴はさらに合金元素を含む。めっき液はたとえば，シアン系銅めっき浴では、シアン化第一銅：１５～１００ｇ／Ｌを含有する。この場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～８Ａ／ｄｍ2、温度：４０～７０℃、ｐＨ：８～１３である。硫酸系銅めっき浴ではたとえば、硫酸銅：４０～３００ｇ／Ｌを含有する。この場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：０．５～１５Ａ／ｄｍ2、温度：１５～６０℃、ｐＨ：１未満である。電気めっきのその他の条件は、適宜設定できる。
第一層１１０上に第二層１２０を形成する。第二層１２０は、湿式の電気めっき処理により形成できる。めっき液は市販のシアン系銅めっき浴、ピロリン酸系銅めっき浴、硫酸系銅めっき浴及び塩化物系銅めっき浴等が使用できる。銅合金の第二層１２０を形成する場合は、めっき浴はさらに合金元素を含む。めっき液はたとえば，シアン系銅めっき浴では、シアン化第一銅：１５～１００ｇ／Ｌを含有する。この場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～８Ａ／ｄｍ2、温度：４０～７０℃、ｐＨ：８～１３である。硫酸系銅めっき浴ではたとえば、硫酸銅：４０～３００ｇ／Ｌを含有する。この場合、電気めっきの条件はたとえば、電流密度：０．５～１５Ａ／ｄｍ2、温度：１５～６０℃、ｐＨ：１未満である。電気めっきのその他の条件は、適宜設定できる。
【0082】
ここで、めっき液の循環率は０．２０～２．３０／ｍｉｎとする。めっき液の循環率とは、めっき槽へのめっき液の注入量（Ｌ／ｍｉｎ）をめっき槽の体積（Ｌ）で除したものである。これにより、第二層１２０において５μｍ以上の結晶粒の占有率を３０％以上にできる。さらに、めっき液の循環率が０．２０～２．３０／ｍｉｎであることを前提として、電流密度とめっき液の循環率との比（つまり、電流密度（Ａ／ｄｍ2）／めっき液の循環率（／ｍｉｎ））を１．０～７．０に調整することにより、第二層１２０表面の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を第二層１２０の厚さ（μｍ）の３０％未満にできる。
【0083】
［第三層について］
第二層１２０上に第三層１３０を形成する。第三層１３０は、湿式の無電解めっき処理又は電解めっき処理によって形成できる。めっき液は、ニッケルイオンと合金元素のイオンとを含有する。めっき処理の条件は適宜設定できる。第三層１３０は、第一層１１０と同様の方法により製造できる。
第二層１２０上に第三層１３０を形成する。第三層１３０は、湿式の無電解めっき処理又は電解めっき処理によって形成できる。めっき液は、ニッケルイオンと合金元素のイオンとを含有する。めっき処理の条件は適宜設定できる。第三層１３０は、第一層１１０と同様の方法により製造できる。
【0084】
［第四層について］
第三層１３０上に第四層１４０を形成する。第四層１４０は、湿式の電解めっき処理によって形成できる。めっき液は、ニッケルイオンを含有する。めっき液は市販のワット浴、ウッド浴、塩化物系ニッケルめっき浴及びスルファミン酸系ニッケルめっき浴等が使用できる。たとえば、ワット浴では、硫酸ニッケル：１５０～３５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル：３０～７０ｇ／Ｌを含有する。電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～１２Ａ／ｄｍ2、温度：３５～８０℃、ｐＨ：３～５である。ウッド浴では、塩化ニッケル：１５０～３２０ｇ／Ｌを含有する。電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～１５Ａ／ｄｍ2、温度：１０～４０℃、ｐＨ：１～２である。スルファミン酸浴では、スルファミン酸ニッケル：３００～６００ｇ／Ｌを含有する。電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～３０Ａ／ｄｍ2、温度：３５～７０℃、ｐＨ：３～５である。電気めっきの条件は、適宜設定できる。
第三層１３０上に第四層１４０を形成する。第四層１４０は、湿式の電解めっき処理によって形成できる。めっき液は、ニッケルイオンを含有する。めっき液は市販のワット浴、ウッド浴、塩化物系ニッケルめっき浴及びスルファミン酸系ニッケルめっき浴等が使用できる。たとえば、ワット浴では、硫酸ニッケル：１５０～３５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル：３０～７０ｇ／Ｌを含有する。電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～１２Ａ／ｄｍ2、温度：３５～８０℃、ｐＨ：３～５である。ウッド浴では、塩化ニッケル：１５０～３２０ｇ／Ｌを含有する。電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～１５Ａ／ｄｍ2、温度：１０～４０℃、ｐＨ：１～２である。スルファミン酸浴では、スルファミン酸ニッケル：３００～６００ｇ／Ｌを含有する。電気めっきの条件はたとえば、電流密度：１～３０Ａ／ｄｍ2、温度：３５～７０℃、ｐＨ：３～５である。電気めっきの条件は、適宜設定できる。
【0085】
以上の条件で円筒部１１の内周面１００上に各めっき層を形成し、円筒部１１を製造する。続いて、製造された円筒部１１と、準備されたアーム部１２及びホイール部１３とを溶接により繋いで、ロータ１０を製造する。溶接は周知の方法で実施すれば足りる。以上の工程により、ロータ１０が製造される。さらに、製造されたロータ１０と、準備されたステータ２０とを用いて、渦電流式減速装置１を組み立てる。
【0086】
以上の製造方法により、本開示の渦電流式減速装置１を製造できる。なお、本開示の渦電流式減速装置１の製造方法は、上記製造方法に限定されない。本開示の渦電流式減速装置１の製造方法は、上述の構成を有する渦電流式減速装置１が製造できれば、上記製造方法以外の他の製造方法でもよい。ただし、上記製造方法は、本開示の渦電流式減速装置１の製造に好適な例である。
【実施例】
【0087】
本開示の渦電流式減速装置の熱サイクルに対する耐久性を確認するため、以下の試験を実施した。試験体として、内周面上に表１及び表２に示すめっき層を形成したロータの円筒部を準備した。形成された各めっき層の組成及び厚さを上述の方法により測定した。第二層については、全てのめっき層を形成した後に、上述の方法により第二層表面の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を測定した。基準長さは２．５ｍｍ、評価長さは１２．５ｍｍとした。さらに、第二層については、上述の方法により、５μｍ以上の結晶粒の占有率（％）を求めた。結果を表１及び表２に示す。
【0088】
【表1】
【0089】
【表2】
【0090】
表１及び表２の第一層及び第三層において、種類（ｍａｓｓ％）の欄には、形成した合金めっきの種類及び合金元素の含有量を示す。たとえば、試験番号１の第一層について「Ｎｉ－４％Ｐ」とは、試験番号１の第一層が、４％のリンを含み残部はニッケル及び不純物からなる合金めっき層であったことを示す。
【0091】
第一層は、ニッケル及び各合金元素を含むめっき浴を使用し、表１に示す条件で形成した。第二層はシアン系銅めっき浴又は硫酸銅めっき浴を用いて電気めっき処理によって形成した。シアン系銅めっき浴の温度は５０℃、硫酸銅めっき浴の温度は４０℃であった。ここで、めっき液の循環率を調整することで第二層における５μｍ以上の結晶粒の占有率（％）を変化させた。表１の占有率（％）の欄に示す。また、めっき液の撹拌速度とめっき液の循環率との比を調整することで第二層表面の最大高さ粗さＲｚ（μｍ）を変化させた。表１のＲｚ（μｍ）の欄に示す。第三層は、ニッケル及び各合金元素を含むめっき浴を使用し、表２に示す条件で形成した。第四層はワット浴を使用して、電気めっき処理により形成した。めっき液の温度は５０℃とした。
【0092】
［繰り返し制動試験］
製造したロータの円筒部を用いて、渦電流式減速装置を製造した。製造された渦電流式減速装置を回転試験機に取り付け、熱サイクルを受けた場合の耐久性を調査した。具体的には、渦電流式減速装置に対して繰り返し制動試験を実施した。繰り返し制動試験では、ロータの回転速度を２０００ｒｐｍで一定とし、制動オンと制動オフとを繰り返して、ロータに繰り返し温度変動を与えた。制動オン及び制動オフの時間については、ロータの内表面の最高温度が約６５０℃、最低温度が約１００℃となるように調整した。制動オン及び制動オフを１００００サイクル繰り返した。試験後のロータの円筒部の断面に対して、光学顕微鏡を用いてのミクロ観察を行い、めっき層のクラックの発生状況を調査した。表２中、二重丸（◎）は、第二層においてボイド及びボイドに起因するクラックの両方が発生していなかったことを示す。白丸印（○）は、第二層においてボイドが発生しているもののボイドに起因するクラックが発生していなかったことを示す。バツ印（×）は、第二層においてボイド及びボイドに起因するクラックの両方が発生していたことを示す。
製造したロータの円筒部を用いて、渦電流式減速装置を製造した。製造された渦電流式減速装置を回転試験機に取り付け、熱サイクルを受けた場合の耐久性を調査した。具体的には、渦電流式減速装置に対して繰り返し制動試験を実施した。繰り返し制動試験では、ロータの回転速度を２０００ｒｐｍで一定とし、制動オンと制動オフとを繰り返して、ロータに繰り返し温度変動を与えた。制動オン及び制動オフの時間については、ロータの内表面の最高温度が約６５０℃、最低温度が約１００℃となるように調整した。制動オン及び制動オフを１００００サイクル繰り返した。試験後のロータの円筒部の断面に対して、光学顕微鏡を用いてのミクロ観察を行い、めっき層のクラックの発生状況を調査した。表２中、二重丸（◎）は、第二層においてボイド及びボイドに起因するクラックの両方が発生していなかったことを示す。白丸印（○）は、第二層においてボイドが発生しているもののボイドに起因するクラックが発生していなかったことを示す。バツ印（×）は、第二層においてボイド及びボイドに起因するクラックの両方が発生していたことを示す。
【0093】
［評価結果］
表１及び表２を参照して、試験番号１～試験番号１０のロータの円筒部は、内周面上に適切なめっき層を有した。そのため、試験番号１～試験番号１０における、繰り返し制動試験後の第二層は、ボイドに起因するクラックが発生していなかった。つまり、試験番号１～試験番号１０の渦電流式減速装置は、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合の優れた耐久性を示した。
表１及び表２を参照して、試験番号１～試験番号１０のロータの円筒部は、内周面上に適切なめっき層を有した。そのため、試験番号１～試験番号１０における、繰り返し制動試験後の第二層は、ボイドに起因するクラックが発生していなかった。つまり、試験番号１～試験番号１０の渦電流式減速装置は、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合の優れた耐久性を示した。
【0094】
また、第二層の表面における最大高さ粗さＲｚ（μｍ）が、第二層の厚さ（μｍ）の３０％以上であった試験番号９及び試験番号１０と比較して、第二層の表面における最大高さ粗さＲｚ（μｍ）が、第二層の厚さ（μｍ）の３０％未満であった試験番号１～試験番号８では、繰り返し制動試験後の第二層において、ボイドに起因するクラックが発生しておらず、さらに、ボイド自体発生していなかった。つまり、試験番号９及び試験番号１０の渦電流式減速装置と比較して、試験番号１～試験番号８の渦電流式減速装置は、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合のさらに優れた耐久性を示した。
【0095】
一方、試験番号１１及び試験番号１２の第二層は、５μｍ以上の結晶粒の占有率が３０％未満であった。そのため、繰り返し制動試験後の第二層において、ボイド及びボイドに起因するクラックの両方が発生した。つまり、試験番号１１及び試験番号１２の渦電流式減速装置は、６００℃を超える熱サイクルに曝された場合の耐久性が低かった。
【0096】
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【0097】
１ 渦電流式減速装置
１０ ロータ
１１ 円筒部
１２ アーム部
１３ ホイール部
２０ ステータ
１００ ロータの円筒部の内周面
１１０ 第一層
１２０ 第二層
１３０ 第三層
１４０ 第四層
１０ ロータ
１１ 円筒部
１２ アーム部
１３ ホイール部
２０ ステータ
１００ ロータの円筒部の内周面
１１０ 第一層
１２０ 第二層
１３０ 第三層
１４０ 第四層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】