(57)【要約】  磁力線が、磁極の表面の一部から斜めに出るようにした永久磁石ユニットを提供する。磁束片流れ型永久磁石ユニット10は、板状永久磁石12A〜12Jを相互に吸着して連結した磁石連結体12と、磁石連結体12の上端面13の一部を覆う軟鉄等の常磁性体からなる先端側ヨーク14と、下端面15側に吸着された常磁性体からなる基端側ヨーク16と、この基端側ヨーク16に接触して、且つ磁石連結体12の長さの略1／3〜1／2の範囲で覆う常磁性体からなるスリーブ18と、これを強固に連結する締結ボルト20とから構成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚、相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体と、
この磁石連結体の一方の端面に吸着され、且つ、該端面の略半割形状のカバー領域を覆う板状常磁性体からなる先端側ヨークと、
前記磁石連結体を構成する板状永久磁石及び前記先端側ヨークを一体的に連結する連結手段と、
を有してなる磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項２】
請求項1において、
前記先端側ヨークは、前記磁石連結体の外周にほぼ連続する外周面及び前記一方の端面における前記カバー領域と残りの露出領域との境界線に沿う境界面を有し、前記外周面における先端角部に先端先細りのテーパ面を有してなることを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項３】
請求項1又は2において、
前記連結手段はボルトであり、前記各永久磁石は、前記ボルトが挿通するボルト孔を有し、
前記先端側ヨークは、その平面形状が、前記磁石連結体の前記一方の端面の半割形状よりもやや大きく形成され、該端面の中心に相当する位置に、前記ボルトが挿通するボルト孔が設けられたことを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項４】
請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記先端側ヨークは、軟鉄から構成されていることを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項５】
請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記磁石連結体の他方の端面に、該端面よりも大きい形状の板状常磁性体からなる基端側ヨークを設けたことを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項６】
請求項5において、
前記基端側ヨークは、軟鉄から構成されていることを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項７】
請求項5又は6において、
前記磁石連結体の長さの1／4〜1／2の長さの、常磁性体からなるスリーブにより、前記磁石連結体の外周の、他端面側部を覆ったことを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項８】
請求項7において、
前記スリーブは、軟鉄から構成されたことを特徴とする磁束片流れ型永久磁石ユニット。
【請求項９】
磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚、相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体と、
この磁石連結体の一方の端面に吸着され、且つ、該端面と略同一形状の板状常磁性体からなり、且つ、先端側外周部が、板厚の1／2〜2／3の範囲で先端先細りのテーパ面とされたヨークと、
前記磁石連結体を構成する板状永久磁石及び前記先端側ヨークを一体的に連結する連結手段と、
を有してなる磁束両流れ型永久磁石ユニット。
【請求項１０】
請求項9において、
前記連結手段はボルトであり、前記各永久磁石及び前記ヨークには、前記ボルトが挿通するボルト孔が設けられたことを特徴とする磁束両流れ型永久磁石ユニット。
【請求項１１】
請求項9又は10において、
前記ヨークは、軟鉄から構成されていることを特徴とする磁束両流れ型永久磁石ユニット。
【請求項１２】
回転軸に取り付けられた回転体と、この回転体に、前記回転軸廻りに等角度間隔で、且つ、該回転体の半径方向外側の磁極が同一極性となるように取り付けられた複数の回転永久磁石ユニットと、
これら複数の回転永久磁石ユニットの最大回転半径の外側位置に配置され、前記回転軸を中心とした円形又は円弧形状の内周面を備えた外側支持部材と、
この外側支持部材の内周面に沿って、前記回転体側の磁極が、前記回転永久磁石ユニットの半径方向外側の磁極と同一極性となるように、円周方向に一定間隔で配置された複数の固定永久磁石ユニットと、を有してなり、
前記回転永久磁石ユニットと固定永久磁石ユニットは、請求項1乃至4のいずれかに記載の磁束片流れ型永久磁石ユニットからなり、
前記回転永久磁石ユニットは、前記端面における前記先端側ヨークが設けられている側が回転方向先端となるように配置され、
前記固定永久磁石ユニットは、前記端面における前記先端側ヨークが設けられている側が前記回転永久磁石ユニットにおける先端側ヨークと反対向きとなるように配置されたことを特徴とする回転アシスト装置。
【請求項１３】
請求項12において、
前記複数の固定永久磁石ユニットの円周方向の隙間に、請求項9、10又は11に記載の磁束両流れ型永久磁石ユニットを、前記ヨーク側の磁極が前記固定永久磁石ユニットの先端側ヨークと異なる極性となるように、且つ、前記ヨークの、前記回転軸を中心とする半径方向位置が、前記固定永久磁石ユニットの先端側ヨークに対して外側にずれて配置されたことを特徴とする回転アシスト装置。
【請求項１４】
請求項13において、
前記固定永久磁石ユニットを構成する板状永久磁石の枚数が、前記固定永久磁石ユニットを構成する永久磁石の枚数の2／3〜1／3としたことを特徴とする回転アシスト装置。
【請求項１５】
請求項12、13又は14において、
前記回転体の、少なくとも前記回転永久磁石ユニットの、他端面に接触する部分が、該他端面よりも大きい面積の常磁性体からなる基端側ヨークを兼ねていることを特徴とする回転トルク増大装置。
【請求項１６】
請求項12乃至15のいずれかにおいて、
前記外側支持部材の、少なくとも前記固定永久磁石ユニットの、他端面に接触する部分が、該他端面よりも大きい面積の常磁性体からなる基端側ヨークを兼ねていることを特徴とする回転トルク増大装置。
【請求項１７】
請求項12乃至16のいずれかにおいて、
前記外側支持部材は、前記回転体を囲み、且つ、これと同心状に配置されたリング形状であることを特徴とする回転アシスト装置。
【請求項１８】
請求項12乃至16のいずれかにおいて、
前記外側支持部材は、前記回転体を囲み、且つ、これと同心状に配置された円弧形状であることを特徴とする回転アシスト装置。
【請求項１９】
請求項12乃至18のいずれかの回転アシスト装置と、前記外側支持部材と一体的に連結されたモータと、前記外側支持部材に支持されると共に、前記モータの出力軸を支持する軸受と、を有してなり、
前記モータの出力軸は、前記回転軸を兼ねて、前記回転体を支持すると共に、前記軸受から貫通突出した出力軸端部を有することを特徴とする回転アシスト付モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁力線を磁極端面から法線方向以外にも導くことができるようにした永久磁石ユニット、これを利用した回転アシスト装置及び回転アシスト付モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を利用し、特に外部からの入力に対して、この入力を上回る出力を得るようにしたトルク増大装置としては、例えば特許文献1に開示された磁力回転装置がある。この磁力回転装置は、永久磁石と電磁石との反発力又は永久磁石同士の反発力を利用したものである。又、ネオジウム（Ne−Fe−Bo）磁石を用いた発電装置として、特許文献2に開示されたような、棒状ネオジウム磁石の両極から強磁性体を介して磁束を導き、円周方向に間欠的に複数の磁石ギャップを形成し、ここに回転するコイルを横切らせて、コイル端から電力を得るようにしたものがある。【０００３】
上記の磁力回転装置は、トルク増大係数が僅かであり実用的でないという問題点があり、又特許文献2の発電装置は、永久磁石の磁力の低下及び洩れ等があり、出力を大きくするには限界があった。【０００４】
これに対して、本発明者は、特許文献3に記載されるように、構造が簡単であり、且つ、増倍係数の大きなトルク増倍装置及びこれを利用した発電装置を提案した。【０００５】
【特許文献１】特開平9−285103号公報
【特許文献２】特開平10−191623号公報
【特許文献３】国際公開WOO3／094329号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献3記載の発明は、永久磁石を円周方向に多数配置したロータの円周方向複数箇所に、このロータよりも小径で、且つ各々が円周方向に複数の永久磁石を配置した磁石車を配置し、該磁石車をモータによって駆動することにより、トルクを増倍してロータを回転させるものである。【０００７】
ここで、前記ロータ側の永久磁石と磁石車側の永久磁石とは、その極性が同一とされ、両者の反発によってロータが回され、更に、磁石車も、その反発時にモータ駆動方向に加速されるようにしているが、両者の永久磁石が接近する際に、接近に抵抗するように反発力が生じ、これが、更なるトルク増倍の限界となっていた。【０００８】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、永久磁石の相互接近時に、これを妨げる反発力を大幅に低減させることができるようにした永久磁石ユニット、これを利用した回転アシスト装置及び回転アシスト付モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
永久磁石ユニットの発明は、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚、相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体と、この磁石連結体の一方の端面に吸着され、且つ、該端面の略半割形状のカバー領域を顔う板状常磁性体からなる先端側ヨークと、前記磁石連結体を構成する板状永久磁石及び前記先端側ヨークを一体的に連結する連結手段と、を有してなる磁束片流れ型永久磁石ユニットにより、上記目的を達成するものである。【００１０】
又、永久磁石ユニットの第2発明は、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚、相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体と、この磁石連結体の一方の端面に吸着され、且つ、該端面と略同一形状の板状常磁性体からなり、且つ、先端側外周部が、板厚の1／2〜2／3の範囲で先端先細りのテーパ面とされたヨークと、前記磁石連結体を構成する板状永久磁石及び前記先端側ヨークを一体的に連結する連結手段と、を有してなる磁束両流れ型永久磁石ユニットにより、上記目的を達成するものである。【００１１】
更に、回転アシスト装置の発明は、回転軸に取り付けられた回転体と、この回転体に、前記回転軸廻りに等角度間隔で、且つ、該回転体の半径方向外側の磁極が同一極性となるように取り付けられた複数の回転永久磁石ユニットと、これら複数の回転永久磁石ユニットの最大回転半径の外側位置に配置され、前記回転軸を中心とした円形又は円弧形状の内周面を備えた外側支持部材と、この外側支持部材の内周面に沿って、前記回転体側の磁極が、前記回転永久磁石ユニットの半径方向外側の磁極と同一極性となるように、円周方向に一定間隔で配置された複数の固定永久磁石ユニットと、を有してなり、前記回転永久磁石ユニットと固定永久磁石ユニットは、請求項1乃至4のいずれかに記載の磁束片流れ型永久磁石ユニットからなり、前記回転永久磁石ユニットは、前記端面における前記先端側ヨークが設けられている側が回転方向先端となるように配置され、前記固定永久磁石ユニットは、前記端面における前記先端側ヨークが設けられている側が前記回転永久磁石ユニットにおける先端側ヨークと反対向きとなるように配置されたことを特徴とする回転アシスト装置により、上記目的を達成するものである。【００１２】
又、回転アシスト付モータの発明は、上記のような回転アシスト装置と、前記外側支持部材と一体的に連結されたモータと、前記外側支持部材に支持されると共に、前記モータの出力軸を支持する軸受と、を有してなり、前記モータの出力軸は、前記回転軸を兼ねて、前記回転体を支持すると共に、前記軸受から貫通突出した出力軸端部を有することにより、上記目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
永久磁石ユニットにおける同一極性の磁極を相互に接近させるとき、接近側の磁力線が磁極端面から斜めに出ているので反発力が少なく、すれ違いのとき、相互の法線方向の磁力線により強く反発させて接近に要する力よりも大きな力を取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の磁束片流れ型永久磁石ユニットは、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚、相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体と、この磁石連結体の一方の端面に吸着され、且つ、該端面の略半割形状のカバー領域を覆う板状常磁性体からなる先端側ヨークと、前記磁石連結体を構成する板状永久磁石及び前記先端側ヨークを一体的に連結する連結手段としてのボルトと、から構成する。【００１５】
又、磁束両流れ型永久磁石ユニットは、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚、相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体と、この磁石連結体の一方の端面に吸着され、且つ、該端面のと略同一形状の板状常磁性体からなり、且つ、先端側外周部が、板厚の1／2〜2／3の範囲で先端先細りのテーパ面とされたヨークと、前記磁石連結体を構成する板状永久磁石及び前記先端側ヨークを一体的に連結する連結手段としてのボルトと、から構成する。
【実施例１】
【００１６】
次に、図1及び図2を参照して、本発明の実施例1に係る磁束片流れ型永久磁石ユニット10について説明する。【００１７】
この磁束片流れ型永久磁石ユニット（以下片流れユニット）10は、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石12A〜12Jを相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体12と、この磁石連結体12の図1において上端面13に吸着され、且つ、該上端面13の略半割形状のカバー領域13Aを覆う板状常磁性体からなる先端側ヨーク14と、前記磁石連結体12の下端面15に吸着された、該下端面15よりも大きい形状の板状常磁性体からなる基端側ヨーク16と、前記磁石連結体12の長さの1／4〜1／2の長さの筒状の常磁性体からなり、該磁石連結体12の下側の1／4〜1／2の部分の外周を覆うスリーブ18と、前記磁石連結体12を構成する板状永久磁石12A〜12J、先端側ヨーク14及び基端側ヨーク16を、一体的に連結するための、連結手段としての締結ボルト20と、を備えて構成されている。【００１８】
前記板状永久磁石12AA〜12Jは、いずれもネオジウム（Ne−Fe−Do）磁石を用いると良い。又、前記先端側ヨーク14、基端側ヨーク16及びスリーブ18は、例えば、S45Cの軟鉄等により構成されている。【００１９】
前記先端側ヨーク14は、円形板の半分よりもやや少ない部分を切り取った形状、即ち、円形の板状永久磁石12A〜12Jの半割形状よりもやや大きく形成されている。【００２０】
更に詳細には、先端側ヨーク14は、その平面形状が、図1において二点鎖線で示される仮想半割直径線CLよりもやや大きく突出して形成され、前記上端面13の中心に相当する位置にボルト孔19を備えている。又、前記カバー領域13Aと露出領域13Bの境界線に沿う直線状端面（境界面）14Aと、外側の円弧状外周面（外周端面）14Bとを備えている。又、前記円弧状外周面14Bには、先端側外周角部が、板厚の1／2〜2／3の範囲で面取りされて、先端先細りのテーパ面14Cが形成されている。【００２１】
図2に示されるように、前記板状永久磁石12A〜12Jにも、各々、締結ボルト20が挿通されるボルト孔21が設けられ、又、前記ボルト孔19には、前記ボルト孔21とボルト孔19とに締結ボルト20を挿通したときに、ボルト頭部が埋め込まれる座ぐり部19Aが形成されている。【００２２】
前記ボルト孔19、21に挿通された締結ボルト20は、その先端のねじ部において、前記基端側ヨーク16と螺合して、先端側ヨーク14、板状永久磁石12A〜12J、基端側ヨーク16を強固に一体的に締付けて連結するようにされている。前記スリーブ18は、この一体的に連結された磁石連結体12の外周に嵌合されている。【００２３】
この実施例1に係る片流れユニット10は、例えば、上端面13側をN極、下端面15側をS極とした場合、磁力線を測定すると、磁石連結体12の、図2において長手方向上側の略1／2の範囲がN極、下側の1／2の範囲がS極となる。【００２４】
このような磁石連結体12を、スリーブ18で、S極側を覆うと共に、基端側ヨーク16を取り付けることによって、図2において2点鎖線で示されるように、S極としての磁力線はスリーブ18の上端面と基端側ヨーク16の下端面に集中する。これに対して、N極側では、磁石連結体12の上端面13における前記露出領域13Bでは、該上端面13の法線方向に磁力線が発生する。更に、板状永久磁石12A〜12Eからも、側方、即ち、図2において横方向に磁力線が発生している。【００２５】
前記先端側ヨーク14の位置においては、図2に示されるように、前記テーパ面14Cの法線方向に磁力線が発生していた。即ち、この磁束片流れ型永久磁石ユニット10においては、磁石連結体12の上端面13の略半分の露出領域13Bでは、上端面13に対して垂直に、即ち法線方向に大きく（高く）磁力線が発生し、先端側ヨーク14においては、斜め外向き（上端面13の法線方向には小さく、低く）に磁力線が発生していることになる。【００２６】
このような、磁束片流れ型永久磁石ユニット10を例えば、一対用意し、前記直線状端面14Aを尾端側として、先端側ヨーク14のテーパ面14Cを接近させると、少ない反発力で磁石連結体12を相互に接近させることができ、且つ、露出領域13B相後では、強い反発力を得ることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図3及び図4を参照して、本発明の実施例2に係る磁束両流れ型永久磁石ユニット（両流れユニット）30について説明する。【００２８】
この両流れユニット30は、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石32A〜32Eを相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体32と、この磁石連結体32の一方の端面である上端面33に吸着され、該上端面33と略同一平面形状の板状常磁性体からなり、且つ、先端側外周角部が、板厚の1／2〜2／3の範囲で先端先細りのテーパ面34Aとされたヨーク34と、前記磁石連結体32を構成する板状永久磁石32A〜32E及び前記ヨーク34を一体的に連結する連結手段としての締結ボルト36と、を備えて構成されている。【００２９】
前記板状永久磁石32A〜32Eは、いずれもネオジウム（Ne−Fe−Do）磁石を用いると良い。【００３０】
前記ヨーク34は、軟鉄等の常磁性体から形成されている。又、ヨーク34の中心及び各板状永久磁石32A〜32Eの中心には、ボルト孔37が各々形成され、前記締結ボルト36が挿通されるようになっている。又、ヨーク34の上の円形中心面34Bの中心には、締結ボルト36の頭部が入り込む座ぐり部34Cが形成されている。【００３１】
前記磁石連結体32の、図3、図4において下端面33Bにはナット板38が配置され、前記ボルト孔37に挿通された締結ボルト36の先端ねじ部が該ナット板38に螺合することによって、ヨーク34、板状永久磁石32A〜32Eを、一体的に締付け固定できるようにされている。【００３２】
この実施例2に係る両流れユニット30における磁力線を測定したところ、その一部は図4に2点鎖線で示されるように、例えば、磁石連結体12の図4において上端をS極、下端をN極としたとき、S極側からの磁力線は、前記ヨーク34のテーパ面34Aから斜め外向きに発生し、水平の円形中心面34Cでは、その法線方向に磁力線が発生するが、前記テーパ面34Aからの磁力線に沿って、外周方向に導かれる。【００３３】
従って、この磁束両流れ型永久磁石ユニット30のN極側の磁力線は、その断面で見ると、図4に示されるように左右両方向に流れるようになる。【００３４】
なお実施例1、2において、磁石凍結体とヨーク、先端側ヨーク、基端側ヨークの連結手段としてボルトを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらをケースに収容したり、接着剤により接着したりして連結してもよい。
【実施例３】
【００３５】
次に、図5に示される本発明の実施例3に係る回転アシスト装置40について説明する。【００３６】
この回転アシスト装置40は、モータ42の回転軸43に取り付けられた回転体44と、この回転体44に、前記回転軸43廻りに等角度間隔で、且つ、該回転体44の半径方向外側の磁極が同一極性、例えばN極となるように取り付けられた6個の回転永久磁石ユニット46A〜46Fと、これらの回転永久磁石ユニット46A〜46Fの最大回転半径の外側位置に配置され、円形の内周面49を備えた外側支持部材48と、この外側支持部材48の内周面49に沿って、前記回転軸43側の磁極が前記回転永久磁石ユニット46A〜46Fの半径方向外側の極性と同一、即ちN極となるように、円周方向に等角度間隔で配置された固定永久磁石ユニット50A〜50Fと、を備えて構成されている。【００３７】
前記回転永久磁石ユニット46A〜46Fと、固定永久磁石ユニット50A〜50Fは、前記実施例1の磁束片流れ型永久磁石ユニット10と実質的に同一であるので詳細な説明は省略する。【００３８】
又、前記回転永久磁石ユニット46A〜46Fは、先端側ヨーク14が設けられている側が回転方向（反時計方向）の先端、即ち、直線状端面14A側が回転方向尾端となるように配置されている。【００３９】
これに対して、前記固定永久磁石ユニット50A〜50Fは、前記先端側ヨーク14が設けられている側が、前記回転永久磁石ユニット46A〜46Fの先端側ヨーク14と反対向きとなるように配置されている。【００４０】
ここで、前記回転永久磁石ユニット46A〜46Fは、その外向きの中心軸線が、回転体44の回転方向尾端側に約30°傾いて取り付けられている。前記回転体44に取り付けられた回転永久磁石ユニット46A〜46Fにおける下端面15及びこの下端面15近傍に取り付けられたスリーブ18は、回転体44の支持面45に吸着され、且つ、この支持面45に、締結ボルト20によって強固に締付け固定されている。又、前記回転体44の、少なくとも支持面45近傍は、軟鉄等の常磁性体から形成され、前記実施例1における基端側ヨークに相当する機能を有している。【００４１】
又、前記固定永久磁石ユニット50A〜50Fは、円環形状の前記外側支持部材48の内周面49に吸着して、且つ、締結ボルト20によって、該内周面49に締付け固定されている。この外側支持部材48は、少なくとも、固定永久磁石ユニット50A〜50Fの基端側端面近傍において軟鉄等の常磁性体からなり、基端側ヨークを構成している。【００４２】
前記固定永久磁石ユニット50A〜50Fの間には、前記実施例2に係る磁束両流れ型永久磁石ユニット30と同一の固定中間永久磁石ユニット52A〜52Fが前記外側支持部材48の内周面49に円周方向等角度間隔で取付固定されている。【００４３】
これら固定中心永久磁石ユニット52A〜52Fは、前記実施例2に係る磁束両流れ型永久磁石ユニット30と同一であり、そのS極を回転軸43方向に向けて、且つ、S極の端面である中心平面34Cが、固定永久磁石ユニット50A〜50FのN極の端面である先端側ヨーク14よりも、半径方向外側にオフセットして取り付けられている。これら固定中間永久磁石ユニット52A〜52Fは、締結ボルト36によって、前記外側支持部材48の内周面49に締付け固定されている。【００４４】
この実施例3の回転アシスト装置40においては、モータ42によって回転軸43及び回転体44を例えば、図5の矢印で示されるように反時計方向に回転させると、回転永久磁石ユニット46A〜46Fが、固定永久磁石ユニット50A〜50Fからの反発力を常時受けて回転トルクが補充される。従って、上記モータ42においては、その消費電力が低下する。【００４５】
更に詳細には、回転体44が図5において反時計方向に駆動されると、回転永久磁石ユニット46A〜46Fは、先端側ヨーク14における円弧状外周面14Cを回転方向先端、直線状端面14Bを回転方向尾端として回転される。【００４６】
このとき、固定永久磁石ユニット50A〜50Fは、その先端側ヨークの円弧状外周面14Bが前記回転永久磁石ユニット46A〜46Fにおける先端側ヨーク14の円弧状外周面14Bと対向して配置されているので、回転永久磁石ユニット46A〜46Fが固定永久磁石ユニット50A〜50Fに接近する際には、図6（回転永久磁石ユニット46A、固定永久磁石ユニット50A、50B、固定中間永久磁石ユニット52Aのみ示す）に拡大して示されるように、両者の先端側ヨーク14からの磁力線が上端面13に対して斜め方向にあり、反発力は非常に小さい。【００４７】
これに対して、両者の先端側ヨーク14の円周方向位置が重なる方向に移動して、図6で2点鎖線で示されるように、両者の磁石連結体12の上端面13における、露出領域13B、即ち磁力線が法線方向に出ている領域が重なると、共にN極であるので強く反発し、この反発によって、回転永久磁石ユニット46Aは、回転体44の回転方向に強く駆動される。従って、モータ42の回転力のアシストがなされることになる。【００４８】
ここで、発明者の実験によると、固定中間永久磁石ユニット52A〜52Fなしで、回転体44を高速で回転させようとすると、固定永久磁石ユニット50A〜50Fの先端側ヨーク14からの磁力線と回転永久磁石ユニット46A〜46Fの露出領域13Bからの磁力線とが反発して、回転体44を高速回転をさせることができなかった。【００４９】
本発明者は、図5に示されるように、固定永久磁石ユニット50A〜50Fの間に、固定中間永久磁石ユニット52A〜52Fを設けることによってこれを解決した。【００５０】
次に、その詳細について図6を参照して説明する。【００５１】
固定中間永久磁石ユニット52Aのヨーク34における図6の左半分からは、これがS極であるので、図6に拡大して示されるように、斜め外向きの磁力線が、隣接する固定永久磁石ユニット50Aの、先端側ヨーク14におけるテーパ面14Dに到達する。【００５２】
又、固定中間永久磁石ユニット52Aにおけるヨーク34の、前記とは反対側半分からの磁力線は、そのS極が、隣接する固定永久磁石ユニット50Bの露出領域13Bに垂直に到達する。このとき、ヨーク34は固定永久磁石ユニット50BのN極から半径方向外側にオフセットして配置され、且つ、固定永久磁石ユニット50Bの先端が固定中間永久磁石ユニット52A側に傾いているので、固定永久磁石ユニット50A〜50Fの露出領域13Bから法線方向に出る磁力線は、横向きに流れることがなく、例えば、図6において2点鎖線で示される位置の回転永久磁石ユニット46A及び固定永久磁石ユニット50Aの両者における露出領域13Bからの磁力線が相互に強く反発することになる。【００５３】
従って、この実施例3において、回転体44を高速で回転させても、回転アシストカが低下することはない。
【実施例４】
【００５４】
次に、図7を参照して、本発明の実施例4について説明する。【００５５】
この実施例4に係る回転アシスト装置60は、円弧形状の外側支持部材62の内周面63に画定永久磁石ユニット64A〜64E及び固定中間永久磁石ユニット66A〜66Dをそれぞれ取り付けたものであり、モータ42、回転軸43、回転体44及び回転永久磁石ユニット46A〜46Fの構成は、前記図5の実施例3と同一である。【００５６】
この実施例4の回転アシスト装置60は、図7に示されるように、前記回転体44の回転永久磁石ユニット46A〜46Fによって、ロータ70に円周方向一定間隔に取り付けられた被動永久磁石ユニット72を反発させて、ロータ70を、図7において矢印で示されたように時計方向に駆動するものである。【００５７】
前記被動永久磁石ユニット72は、前記実施例1の磁束片流れ型永久磁石ユニット10から基端側ヨーク16及びスリーブ18を取り除いた構成であり、ロータ70の外周に設けられた取付孔73に、先端側ヨーク14及び露出領域13Bを露出して、且つ、外側を回転方向に傾けて取付固定されている。又、前記被動永久磁石ユニット72は、ロータ70の外周側がN極、即ち、回転永久磁石ユニット46A〜46Fの先端と同一極性とされている。【００５８】
この実施例4における回転永久磁石ユニット46A〜46F、固定永久磁石ユニット64A〜64E及び固定中間永久磁石ユニット66A〜66D間の作用は、実施例3における作用と同一であるので説明は省略する。【００５９】
前記被動永久磁石ユニット72に対して、回転永久磁石ユニット46A〜46Fが接近するとき、両者の先端側ヨーク14からの磁力線が、それぞれ回転方向に傾いているので、両者間の反発力は小さいが、両者の露出領域13Bが接近すると大きな反発力が発生し、これにより、ロータ70は図7において時計方向に付勢され、回転永久磁石ユニット46A〜46Fは、モータ42による回転方向に付勢される。
【実施例５】
【００６０】
次に、図8を参照して、回転アシスト付モータ装置80について説明する。【００６１】
この回転アシスト付モータ装置80は、前記実施例3の回転アシスト装置40とモータ82とを一体的な組立体としたものであり、モータ82の出力軸84に、回転アシスト装置40によって回転トルクが付与されて、該出力軸84からトルクが増大された回転力を取出すことができる。【００６２】
ここでモータ82は、ブラケット86Aを介して回転アシスト装置40の外側支持部材48に支持され、又、出力軸84は、回転アシスト装置40を貫通した位置で軸受け88により支持されている。この軸受け88はブラケット86Bにより外側支持部材48に支持されている。前記出力軸84の、軸受け88から突出した部分が、回転力を取出す出力軸端部89となる。【００６３】
なお、上記各実施例において、磁石連結体12は、10枚の板状永久磁石12A〜12Jにより構成され、又、磁束両流れ型永久磁石ユニット30は、5枚の板状永久磁石32A〜32Eから構成されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、板状永久磁石の枚数は複数であれば特に限定されない。【００６４】
但し、枚数が多いほど、N極とS極の端面間の距離が長くなり、端面にヨークを取り付けたとき、磁力線が斜めあるいは横方向に発生し易い。【００６５】
又、蔽石連結体12及び32は、共に円形の板状永久磁石から構成されているが、これは、四角形あるいは六角形等の他の形状であってもよい。【００６６】
更に、先端側ヨーク14、基端側ヨーク16、ヨーク34、外側支持部材48、62、回転体44の支持面45のいずれも、常磁性体であれば良く、必ずしも軟鉄に限定されるものではない。【００６７】
又、前記回転アシスト装置40及び50は、モータ42の回転軸43にトルクを付与するものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、他の回転駆動源、例えば、エンジン、風車、水車、車輪等の回転をアシストできるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例1に係る磁束片流れ型永久磁石ユニットを示す斜視図
【図２】同磁束型流れ型永久磁石ユニットを示す一部断面とした正面図
【図３】本発明の実施例2に係る磁束両流れ型永久磁石ユニットを示す斜視図
【図４】同一部断面とし、磁力線を模式的に示した正面図
【図５】本発明の実施例3に係る回転アシスト装置を示す断面図
【図６】同要部を拡大して示すとともに、磁力線を模式的に示した断面図
【図７】本発明の実施例4に係る回転アシスト装置を示す断面図
【図８】本発明の実施例4に係る回転アシスト付モータ装置を示す側面図
【符号の説明】
【００６９】
１  ガス浮遊炉
10  磁束片流れ型永久磁石ユニット（片流れユニット）
12  磁石連結体
12A〜12J  板状永久磁石
13  上端面
13A  カバー領域
13B  露出領域
14  先端側ヨーク
14A  直線状端面
14B  円弧状外周面
14C  テーパ面
15  下端面
16  基端側ヨーク
18  スリーブ
19、21  ボルト孔
20  締結ボルト
30  磁束両流れ型永久磁石ユニット（両流れユニット）
32  磁石連結体
32A〜32E  板状永久磁石
33  上端面
34  ヨーク
34A  テーパ面
36  締結ボルト
40、60  回転アシスト装置
42  モータ
43  回転軸
44  回転体
45  支持面
46A〜46F  回転永久磁石ユニット
48、62  外側支持部材
49、63  内周面
50A〜50F、64A〜64E  固定永久磁石ユニット
52A〜52F、66A〜66D  固定中間永久磁石ユニット
80  回転アシスト付モータ装置
82  モータ
84  出力軸
88  軸受け
89  出力軸端部
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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