(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのモータケースに負荷装置の筐体を併設し、筐体内面に内蔵された一対の環状の円板の軸線上に前記モータの回転軸を保持するとともに、これら一対の環状の円板の軸方向に永久磁石を挟んで支持し、前記永久磁石の内周側に環状の非磁性体を配置するとともに、前記回転軸の先端部に前記円板内周面との間隙を塞ぐように前記円板および非磁性体の内周側に磁性流体を介在し、上記磁性流体として、磁性体粉を溶液に分散させ、一定の磁力では一定の連鎖による剪断に対する抗力を発生し、剪断された後も一定の抗力を発生するものを用いるとともに上記永久磁石の磁束により生じる該磁性流体の剪断力を負荷力として上記モータの回転軸に作用させることを特徴とする簡易負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータシャフト等の可動体に摩擦を伴なわずに、一定の負荷を付与することができる簡易負荷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、モータの制動方法として、モータのモータケース内に摺動型ブレーキを内蔵し、常時、このブレーキを作動させて停止時の制動トルクを得るようにしたものがある。
【０００３】
図６は従来使用されていたレバーシブルモータの簡易ブレーキ機構を示したものである。
モータのモータケース１００内には固定子１０１と、回転子１０２が設けられており、この回転子１０２を支持する回転軸１０３にブレーキ板１０４が装着されている。このブレーキ板１０４に対向するモータケース１００内面にはブレーキ板１０４に摺接する複数のブレーキシュー１０５が配設されている。このブレーキシュー１０５は回転軸１０３を支持するベアリング１０６を装着したベアリングハウジング部１０７の軸方向に穿設された穴１０８に挿入され、コイルスプリング１０９を介してブレーキ板１０４の方向に付勢されている。１１０はスプリング押え板である。
【０００４】
このブレーキ機構はコイルスプリング１０９の付勢力によってブレーキシュー１０５を、常時、ブレーキ板１０４に押しつけ、ブレーキシュー１０５をブレーキ板１０４に摺接させて、摩擦によって負荷を発生させ、制動作用と停止時の保持トルクを得るようにしている。
【０００５】
図７は永久磁石によって負荷を得るブレーキ機構を示したものである。
軸方向の片面に円周方向に沿ってヒシテリシス材１１１を装着した回転板１１２を、回転軸１０３に支持し、一方、上記ヒシテリシス材１１１に対向する面に、永久磁石１１３を配設したヨーク１１４を、回転軸１０３を支持したベアリング１０６に装着し、上記永久磁石１１３と、ヒシテリシス材１１１が同軸上で相対的に回転することで磁力による負荷を発生させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記摩擦によるブレーキ機構によると、ブレーキシュー１０５に用いるシュー材の表面状態の経時変化により負荷力が変動し、シュー材の摩耗による寿命がある。
また、上記ヒステリシスブレーキにあっては、永久磁石１１３と、ヒシテリシス材１１１との空隙を通る磁力線による負荷となっていたため、空隙ギャップの調整が微妙であり、かつ高価なヒシテリシス材１１１を使用しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決し、従来技術の場合より、大きな安定した負荷力を発生させることができると共に、装置の小型化を図ることができる簡易負荷装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、モータのモータケースに負荷装置の筐体を併設し、筐体内面に内蔵された一対の環状の円板の軸線上に前記モータの回転軸を保持するとともに、これら一対の環状の円板の軸方向に永久磁石を挟んで支持し、前記永久磁石の内周側に環状の非磁性体を配置するとともに、前記回転軸の先端部に前記円板内周面との間隙を塞ぐように前記円板および非磁性体の内周側に磁性流体を介在し、上記磁性流体として、磁性体粉を溶液に分散させ、一定の磁力では一定の連鎖による剪断に対する抗力を発生し、剪断された後も一定の抗力を発生するものを用いるとともに上記永久磁石の磁束により生じる該磁性流体の剪断力を負荷力として上記モータの回転軸に作用させることにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の簡易負荷装置を適用したモータ１を示したものである。このモータ１のモータケース２には、負荷装置３が併設されている。この負荷装置３は、上記モータケース２から突設して設けられたモータシャフト４を覆うようにして上記モータケース２に組み付けられたもので、モータ１のモータシャフト４に、負荷装置３に内蔵した永久磁石５の磁力による負荷を付与するものである。
【００１０】
負荷装置３は、図２に示すように、非磁性体で形成した筺体６の内面に、上記永久磁石５を軸方向に挟んで支持するとともに、磁極となる一対の環状の円板７，８を内蔵したものである。これら円板７，８は、鉄等の磁性体で成形したもので、これら円板７，８の軸線上に上記モータ１のモータシャフト４を保持するようにしている。一方の円板７は片面を上記筺体６の内壁面６ａに接するようにして配設され、他面側外周側で上記永久磁石５の片側を保持している。他方の円板８は、他面側外周側で上記永久磁石５の他方側を保持している。上記永久磁石５は、円板７側をＮ極に、円板８側をＳ極にして配置されている。なお、この場合、永久磁石５の極性は、いずれでもよく、Ｎ極、Ｓ極を逆に配置しても良い。
また、上記モータ１のモータシャフト４の先端部には、円板７，８内周面との間隙を塞ぐようにして磁性流体１０が設けられている。この磁性流体１０は、例えば、水、オイル、シリコン等を用いることが出来る。
【００１１】
この磁性流体１０は、磁性体粉を溶液に分散させた物で、磁気により連鎖し固体様となるが、許容以上の剪断力が働いても流体同士の連鎖が離れるだけであり、磁性体粉そのものは影響されない性質を有する。この磁性流体１０を用いると、一定の磁力の元では一定の連鎖による剪断に対する抗力が発生し、剪断された後も一定の抗力を発生する。上記永久磁石５の内径側の磁性流体１０との間は、非磁性体１１を設ける。
【００１２】
次に、上記構成による本発明の作用を説明する。
永久磁石５から出た磁束は、円板７→磁性流体１０→モータシャフト４→磁性流体１０→円板８→永久磁石５と通る。
こうして、モータ１を起動しないときは、モータシャフト４は永久磁石５により生じる磁性流体１０の剪断力で回転方向に保持される。
次に、モータ１の起動時は、モータシャフト４に回転する力が加わる。このとき負荷装置３では、永久磁石５から出た磁束が、円板７→磁性流体１０→モータシャフト４→磁性流体１０→円板８→永久磁石５と通って、モータシャフト４を保持する負荷力が働いている。そして、磁性流体１０の剪断力を越えると磁性流体の結合力により生じる力で回転負荷が発生し、モータシャフト４に負荷を与える。
このように、モータシャフト４と、円板７，８内周面との間隙には、間隙を塞ぐようにして磁性流体１０を設けているので、熱放散性も向上するため装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
次に図３および図４に示した負荷装置１２は、本発明の他の実施の形態で、この場合、永久磁石１７，１８の磁極Ｎ，Ｓの向きを半径方向に配置したものである。図３に示した実施の形態は、回転自在のシャフト１３をベアリング１４、１５を介して支持する筒状のケース１６に磁性体のヨークを使用し、このケース１６内に環状の永久磁石１７，１８を互いに所定間隔で対向するように配置している。これら永久磁石１７，１８は、一方の永久磁石１７が、外周側にＳ極が、内周側にＮ極が配置され、他方の永久磁石１８が、外周側にＮ極が、内周側にＳ極が配置されるように設けられている。これら永久磁石１７，１８は、外周面をケース１６の内周面に支持されており、かつ、互いに対向する外周側の面に鉄等の磁性体１９が介在されている。磁性体１９の内径側には、非磁性体２０を設ける。また、これら永久磁石１７，１８の内周側の軸線上には、シャフト１３が挿通されており、このシャフト１３と上記永久磁石１７，１８の内周面との間隙には、磁性流体２１、２２が配置されている。
【００１４】
この実施の形態では、永久磁石１７→磁性流体２１→シャフト１３→磁性流体２２→永久磁石１８→ケース１６→永久磁石１７の磁路が形成され、シャフト１３には、負荷が作用する。
【００１５】
図４に示した実施の形態は、図３と同一部分は同符号を付して説明するもので、この場合、ケース１６内に配置する環状の一対の永久磁石２３，２４は、シャフト１３に固定し、永久磁石２３，２４の外周面側にケース１６との間隙を形成し、この間隙に磁性流体２５，２６を介在させたものである。その他の部分は図３と同一であるので、説明は省略する。
【００１６】
この実施の形態では、永久磁石２４→磁性流体２６→ケース１６→磁性流体２５→永久磁石２３→シャフト１３→永久磁石２４の磁路が形成され、シャフト１３には、負荷が作用する。
【００１７】
なお、上記図３および図４の負荷装置１２では、環状の一対の永久磁石１７，１８、および２３，２４を用いて説明したが、永久磁石１７，１８（２３，２４）の一方には、磁性体を配置して永久磁石の代わりをさせることもでき、また、軸方向に磁性体を追加して配置し、極数を増やすこともできる。
さらに、永久磁石１７，１８（２３，２４）に環状のものを使用した例で説明したが、それぞれ複数の永久磁石を放射状に配置することも可能である。また、この場合、磁性流体２１，２２（２５，２６）も永久磁石の部分だけに配置することもできる。
【００１８】
次に、図５に示したものは、回転体ではなく、直動型のものに本発明の負荷装置を適用したものである。
この場合、可動体として台車２７を用いたもので、この台車２７は非磁性体で形成されている。この台車２７は、下面両側に設けられたローラ２８を介して鉄等で出来た横断面Ｕ字形のガイドレール２９に沿って移動するものである。
上記台車２７の下面には、幅方向に対向する磁性体３０，３０を設け、この磁性体３０，３０相互間に永久磁石３１を配置している。永久磁石３１は、幅方向にＮ極とＳ極がくるように配置されている。
また、ガイドレール２９の内側には、磁性流体３２を充填し、磁性体３０，３０とガイドレール２９との間隙を塞いでいる。
【００１９】
上記実施の形態によると、永久磁石３１から出た磁束は、永久磁石３１→磁性体３０→磁性流体３２→ヨーク→磁性流体３２→磁性体３０→永久磁石３１と磁路が形成され、台車２７に負荷が掛けられる。こうして、電源不要で常に一定のブレーキを台車２７に掛けることができる。
【００２０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、回転軸としてのシャフトは、モータシャフトに限らず、別の動力で回転されるシャフトに対しても適用できるのは言うまでもない。また、回転軸以外の直動式の可動体に対しても適用できるものであり、さらに、他の制動力と合わせて適用することも可能である。また、磁路の向きは必要に応じて設定すればよく、永久磁石の強さ、および永久磁石の数は任意に設定すればよい。さらに、磁性流体としても種々の成分の磁性流体を適用することが出来るのは勿論である。その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による簡易負荷装置によれば次のような効果を奏することができる。
モータのモータケースに負荷装置の筐体を併設し、筐体内面に内蔵された一対の環状の円板の軸線上に前記モータの回転軸を保持するとともに、これら一対の環状の円板の軸方向に永久磁石を挟んで支持し、前記永久磁石の内周側に環状の非磁性体を配置するとともに、前記回転軸の先端部に前記円板内周面との間隙を塞ぐように前記円板および非磁性体の内周側に磁性流体を介在し、上記磁性流体として、磁性体粉を溶液に分散させ、一定の磁力では一定の連鎖による剪断に対する抗力を発生し、剪断された後も一定の抗力を発生するものを用いるとともに上記永久磁石の磁束により生じる該磁性流体の剪断力を負荷力として上記モータの回転軸に作用させるので、従来の摩擦式、ヒステリシス式の負荷装置に比べ、空隙が無く磁気回路の抵抗を減らせることと、熱放散性が良くなることから、同一負荷の場合には小型化を図ることができる。上記磁性流体として、磁性体粉を溶液に分散させ、一定の磁力では一定の連鎖による剪断に対する抗力を発生し、剪断された後も一定の抗力を発生するものを用いたので、摩耗部分がないため、半永久的な寿命がある。かつ、摩擦摺動部分がないため音が生じない。
上記モータの回転軸の周面に磁性流体を介在したので、従来のヒステリシス式の負荷装置に比べて、空隙が無く磁気回路の抵抗を減らせることと、熱放散性が良くなることから、同一負荷の場合には小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による簡易負荷装置を一部を断面にして示す側面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態による簡易負荷装置を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態による簡易負荷装置を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態による簡易負荷装置を示す断面図である。
【図６】従来の簡易負荷装置を示す部分断面図である。
【図７】従来の簡易負荷装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１    モータ
２    モータケース
３，１２    負荷装置
４    モータシャフト（可動体、回転軸）
５，１７，１８，２３，２４，３１    永久磁石
６    筺体（固定体）
７，８    円板
９，１４，１５    ベアリング
１０，２１，２２，２５，２６，３２  磁性流体
１１  非磁性体又は空間
１６  ケース（固定体）
２０  非磁性体又は空間
２７  台車（可動体）
２９  ガイドレール（固定体）
３０  磁性体
【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】
0004705714.tif 000006
【図６】
0004705714.tif 000007
【図７】
0004705714.tif 000008