(57)【要約】【課題】規定トルク以下では駆動軸と従動軸間の滑りを生じさせず、規定トルク以上では完全に回転及びトルク伝達が遮断され、さらには、単純形状かつ単純着磁で可能な磁気吸引作用を利用したトルク伝達装置を提供する。加えて、回転系の回転を妨げること無しに、トルク可変を可能とする。【解決手段】非接触式トルク伝達装置において、等間隔の凹凸の溝を設けた軟磁性材料よりなるアウターロータ及びインナーロータと、その両方または一方に磁石を組み合わせ、それらロータがわずかなギャップを空けて組み合わされた構造とする。トルク伝達はこの凸部分同士に発生する磁気吸引力を用いる事で行う。さらに、伝達トルク可変機構を回転系と非接触の構造としする事で、回転系に摩擦による負荷をかけること無しに、トルク可変を可能とする。【選択図】　図１
2004052950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等間隔の凹凸の溝をそれぞれ内側、外側に設けた軟磁性材料よりなるアウターロータ及びインナーロータと、その両方または一方に磁石を組み合わされ、それらロータがわずかなギャップを空けて組み合わされた構造を持ち、凸部分同士に発生する磁気吸引力を用いた非接触式のトルク伝達装置。
【請求項２】
請求項１に於いて、永久磁石をアウターロータ及びインナーロータに対して非接触かつ移動可能な状態で設置し、移動させる事により、トルク伝達に寄与する磁束の一部または全部を磁気回路中で短絡させることで、実際にトルク伝達に寄与する磁束の量を変化させ、伝達トルクを可変出来るトルク伝達装置。
【請求項３】
請求項１に於いて、電磁石をアウターロータ及びインナーロータに対して非接触な状態で設置し、その磁力を変化させることで、伝達トルクを可変可能なトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁石及び軟磁性材料からなる磁気的吸引力を利用して回転を伝達もしくは遮断するトルク伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、磁気的な吸引力を利用したトルク伝達装置としては磁石と半硬質材料を組み合わせ、ヒステリシス現象によりトルクを伝達する力を発生させるもの、または、磁石同士の吸引力によりトルクを伝達させるものがある。磁石と半硬質磁性体を組み合わせたヒステリシス現象を利用したトルク伝達装置は、伝動時に駆動軸と従動軸との間に滑りを生じるため、トルク伝達にロスがある、または、回転数を正確に伝えられないなどの、難点がある。この滑りはヒステリシス現象によってトルクを伝達する力を発生させる原理より本質的に不回避である。一方、磁石同士の吸引力を利用したトルク伝達装置は、所定トルク以下では滑りを生じないが、構造上、多極着磁された磁石または多数個の磁石を組み合わせる必要がある。このような複雑な構造は加工が煩雑となり経済性に劣る。
【０００３】
伝達トルクの可変方法については、対向型の場合、ディスク間のギャップを変化させる事で磁石の吸引力を変化させ、伝達トルクを可変し、同軸同筒型の場合は磁石の吸引力を作用させる面積を変化させる事で全体の吸引力を変化させ、伝達トルクを可変する。どちらの場合も回転するディスクまたは筒を移動させる事で伝達トルクの可変を可能とするため、その構造上、回転系と伝達トルク可変機構が接触しており、それらが回転を妨げる抵抗となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、従来のヒステリシス型トルク伝達装置では回避不可能なトルク伝達時の駆動軸と従動軸間の滑りを生じさせず、かつ、規定トルク以上では完全にトルク伝達が遮断され、さらには従来の磁石同士の吸引力を利用するトルク伝達装置のような多極着磁した磁石や多数の磁石を用いずに、単純形状かつ単純な着磁の磁石で可能な磁気吸引作用を利用したトルク伝達装置を提供する。加えて、トルク可変機構が回転系の回転を妨げること無しに、伝達トルクの可変調整を可能とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は同軸内筒型の非接触式トルク伝達装置において、等間隔の凹凸の溝をそれぞれ内側、外側に設けた軟磁性材料よりなるアウターロータ及びインナーロータと、その両方または一方に磁石が組み合わされ、それらロータがわずかなギャップを空けて組み合わされた構造を持つ。この凸部分同士に発生する磁気吸引力を用いることで、規定トルク以下での使用状態では従来のヒステリシス型トルク伝達装置のような滑りを生じないトルク伝達機構を可能とする。また、凹凸の溝を設けたアウターロータ及びインナーロータは一般的にステッピングモータに用いられている打ち抜きによる積層鋼板の技術により容易かつ安価に作製できる。さらに、使用する磁石はリングまたは円柱などの単純形状かつ２極の単純な着磁の永久磁石または電磁石でよい。
【０００６】
また、本発明においては、磁気吸引力を供給する磁石をアウターロータ及びインナーロータと接触しない位置に、例えばアウターロータの外側に覆うように、設置することも可能である。このとき、永久磁石を用いる場合は、永久磁石とロータの位置関係を変えることにより、トルク伝達に寄与する磁束の一部または全部を磁気回路中で短絡させ、実際のトルク伝達に寄与する磁束の量を変化させることで、伝達トルクを可変出来る。また、電磁石を用いる場合は励磁電流の増減により、その磁力を変化させることで、伝達トルクを可変出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例の構成を図に基づいて説明する。
【０００８】
【実施例１】
図１は本発明実施例のひとつである永久磁石を用いた伝達トルク非調整式の場合の実施形態である。凹凸の溝を設けた軟磁性材料のアウターロータ２とインナーロータ３がわずかなギャップを空けて組み合わされており、図１−（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、永久磁石１をアウターロータ２、インナーロータ３のどちらか一方または両方に組み込んである。この永久磁石１は２極の単純な着磁のリングまたはシリンダーなどの単純形状である。永久磁石を組み込んだ側のロータは磁石のＮ極Ｓ極を挟んでギャップが設けられており、磁束９がロータ内部を通って短絡しないようになっている。その結果、磁束９はアウターロータ２とインナーロータ３の間のギャップへ流れ、トルク伝達に寄与する。これらの構造により、ある規定値までのトルクを駆動軸４から従動軸５へ伝えることが出来る。一方、トルクが規定値を超えた場合は、アウターロータ２とインナーロータ３がスリップし、トルクを完全に遮断する。
【０００９】
【実施例２】
図２は本発明実施例のひとつである永久磁石を用いた伝達トルク調整式の場合の実施形態である。凹凸の溝を設けたアウターロータ２とインナーロータ３がわずかなギャップを空けて組み合わされ、さらにアウターロータ２の外側にわずかなギャップを空けて回転機構と非接触かつ移動可能な状態でヨーク６と永久磁石１が組み合わされる。このとき、アウターロータ２には非磁性材料のスペーサ７によりギャップが設けられており、磁束がアウターロータ２の内部を通って短絡しないようになっている。図２−（ａ）は磁束９のすべてがアウターロータ２とインナーロータ３の間のギャップへ流れ、伝達トルクが最大の状態である。図２−（ｂ）のように磁石１とヨーク６のセットをスライドさせると、磁束９の一部がアウターロータ２の内部で短絡し、トルク伝達に寄与する磁束９が減少し、結果として、伝達トルクが小さくなる。さらにスライドさせると、インナーロータ３を通る磁束９はなくなり、伝達トルクは０となる。このように磁石１とアウターロータ２の位置関係を変えることで伝達トルクを可変調整することが出来る。
【００１０】
【実施例３】
図３は本発明実施例のひとつである電磁石を用いた伝達トルク調整式の場合の実施形態である。凹凸の溝を設けたアウターロータ２とインナーロータ３がわずかなギャップを空けて組み合わされ、さらにアウターロータ２の外側にわずかなギャップを空けて回転機構と非接触な状態でヨーク６と電磁石８が組み合わされる。このとき、アウターロータ２には非磁性材料のスペーサ７によりギャップが設けられており、磁束９がアウターロータ２内部を通って短絡しないようになっている。このとき、電磁石８により発生させる磁束９の量を変化させることにより、伝達トルクを可変調整することが出来る。
【００１１】
【発明の効果】
以上、説明したように、多極着磁や多数の磁石を用いずに、規定トルク以下において駆動軸と従動軸間の滑りを生じず、一方、規定トルクを超えた場合はトルク及び回転の伝達は完全に遮断され、従動軸はフリーの状態となるトルク伝達装置を可能とする。このとき本発明は非接触式であるため、滑り状態でも、摩擦により磨耗したり発熱したりする事がない。
【００１２】
また、単純な磁石形状及び着磁でよいことから、希土類焼結磁石などの加工や複雑な着磁が困難である磁石も容易に使用できる。さらには、従来の方法では特に高速回転において、永久磁石の割れ欠けや脱落などの恐れがあるが、本発明では磁石はロータ内部に埋め込まれているか、または、回転系の外部に取り付けられているために、それらの恐れが無い。さらに、磁石を回転系と非接触な状態で設置した場合は、大きな伝達トルクを得るために大きく、重量のある磁石を使用しても、磁石は回転しないため、ロータの慣性が大きくなる事がない。これは高速回転及び素早い回転数変化に非常に有効である。加えて、伝達トルク可変機構を回転系と非接触とすることが可能となり、回転系に摩擦による無駄な負荷をかけること無しに、トルクの可変調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１実施例のトルク伝達装置の断面図である。
【図２】本発明を適用した第２実施例のトルク伝達装置の断面図である。
【図３】本発明を適用した第３実施例のトルク伝達装置の断面図である。
【符号の説明】
１　　永久磁石
２　　アウターロータ
３　　インナーロータ
４　　駆動軸
５　　従動軸
６　　ヨーク
７　　スペーサ（非磁性材料）
８　　電磁石
９　　磁束
１０　キャップ（非磁性材料）
【図１】
2004052950.tif 000003
【図２】
2004052950.tif 000004
【図３】
2004052950.tif 000005