(57)【要約】【課題】トルクが磁気的反発力より大きい場合でも、歯車間の空回りが抑制された歯車機構を提供する。【解決手段】第１回転円板１１ａを有した第１回転体１１と、第２回転円板２１ａを有した第２回転体２１と、を備え、第１回転体１１と第２回転体２１とは離間して配設され、磁力により回転運動を伝達しあう歯車機構１００において、第１回転体１１は、第１回転円板１１ａの円周面に沿って等間隔に配設された複数の第１歯１１ｂと、第１歯１１ｂのそれぞれに対応する複数の第１磁石とを有し、第２回転体２１は、第２回転円板２１ａの円周面に沿って等間隔に配設された複数の第２歯２１ｂと、第２歯２１ｂのそれぞれに対応する複数の第２磁石と、を有し、第１磁石の磁極面と第２磁石の磁極面とが同じ磁極で対向する様に配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１回転円板を有した第１回転体と、第２回転円板を有した第２回転体と、を備え、
前記第１回転体と前記第２回転体とは離間して配設され、磁力により回転運動を伝達しあう歯車機構において、
前記第１回転体は、前記第１回転円板の円周面に沿って等間隔に配設された複数の第１歯と、該第１歯のそれぞれに対応する複数の第１磁石とを有し、
前記第２回転体は、前記第２回転円板の円周面に沿って等間隔に配設された複数の第２歯と、該第２歯のそれぞれに対応する複数の第２磁石とを有して、
前記第１磁石の着磁が前記第１回転体の径方向に行われているとともに、前記第２磁石の着磁が前記第２回転体の径方向に行われ、
前記第１磁石の磁極面と前記第２磁石の磁極面とが同じ磁極で対向する様に配設されて、
前記第１回転体と前記第２回転体との間の磁力がトルクより小さいときは、複数の前記第１歯と複数の前記第２歯とがそれぞれ係合して回転運動を伝達しあうことを特徴とする歯車機構。
【請求項２】
複数の前記第１磁石は、複数の前記第１歯にそれぞれ埋設され、
複数の前記第２磁石は、複数の前記第２歯にそれぞれ埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
【請求項３】
複数の前記第１磁石は、複数の前記第１歯に対向して前記第１回転円板の径方向の内側にそれぞれ埋設され、
複数の前記第２磁石は、複数の前記第２歯に対向して前記第２回転円板の径方向の内側にそれぞれ埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
【請求項４】
複数の前記第１磁石は、前記第１回転円板の円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに前記第１回転円板の円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで前記第１歯を成し、
複数の前記第２磁石は、前記第２回転円板の円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに前記第２回転円板の円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで前記第２歯を成していることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
【請求項５】
複数の前記第１歯は、前記第１回転体の前記第１回転円板とは分離可能に配設され、
複数の前記第２歯は、前記第２回転体の前記第２回転円板とは分離可能に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車機構に関し、特に、非接触タイプの歯車機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家電品、自動車および産業用機器などの回転駆動源には、モータまたは原動機等が使用されている。これらの回転機械では、モータまたは原動機の出す出力トルクと回転数を機械式の歯車機構によって、必要なトルクと回転数に変換して使用している。
【０００３】
近年、この様な歯車機構に騒音の発生を抑制したものの要求が高まってきた。この要求を満たす歯車機構には、歯車の歯の代わりに磁力を利用して非接触でトルクを伝達するものが知られている。
【０００４】
上述の様な歯車機構として、特許文献１では、図１３に示す様な歯車機構９００が提案されている。図１３は、従来例の歯車機構９００の斜視図である。図１３に示す歯車機構９００は、第１回転円板９１１を有する第１回転体９０１と、第２回転円板９２１を有する第２回転体９０２とから構成され、第１回転体９０１と第２回転体９０２の磁気的反発によりトルクを伝達する歯車機構である。
【０００５】
また、図１３に示す様に、第１回転体９０１は、磁性体の第１回転円板９１１と第１回転円板９１１の円周上の表層部に施された磁化部分９１３から構成されている。同様に、第２回転体９０２は、磁性体の第２回転円板９２１と第２回転円板９２１の円周上の表層部に施された磁化部分９２３から構成されている。そして、歯車機構９００には、係合する歯が無い。
【０００６】
上述した歯車機構９００においては、例えば第１回転体９０１が回転して、第１回転円板９１１のＮ極と、第２回転円板９２１のあるＮ極と、が対向する位置にきたときに磁気的反発により、第２回転円板９２１のあるＮ極が押しやられて第２回転体９０２が第１回転体９０１に連動して回転し、次に、第１回転円板９１１のＮ極と、第２回転円板９２１のあるＳ極と、が対向する位置にきたときには磁気的吸引により引き合う。これが順次繰り返される。これにより、第１回転体９０１と第２回転体９０２は、非接触でトルクを伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４４５２９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来例の歯車機構９００では、例えば第１回転体９０１が回転して、第１回転円板９１１のＮ極と、第２回転円板９２１のあるＮ極と、が対向する位置にきたときに磁気的反発により、第２回転円板９２１のあるＮ極が押しやられて第２回転体９０２が第１回転体９０１に連動して回転し、次に、第１回転円板９１１のＮ極と、第２回転円板９２１のあるＳ極と、が対向する位置にきたときに磁気的吸引により引き合うので、押しやる力が小さくなり第１回転体９０１と第２回転体９０２との間のトルクが弱くなる。よって、第１回転体９０１が高速回転したときに、磁気的反発力がトルクより小さくなり、第２回転体９０２は、第１回転体９０１の高速回転に対して連動して回転できなくなる空回りが発生するおそれがあるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するもので、歯車間の空回りが抑制された磁気を用いた歯車機構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】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明の歯車機構は、少なくとも第１回転円板を有した第１回転体と、第２回転円板を有した第２回転体と、を備え、前記第１回転体と前記第２回転体とは離間して配設され、磁力により回転運動を伝達しあう歯車機構において、前記第１回転体は、前記第１回転円板の円周面に沿って等間隔に配設された複数の第１歯と、該第１歯のそれぞれに対応する複数の第１磁石とを有し、前記第２回転体は、前記第２回転円板の円周面に沿って等間隔に配設された複数の第２歯と、該第２歯のそれぞれに対応する複数の第２磁石とを有して、前記第１磁石の着磁が前記第１回転体の径方向に行われているとともに、前記第２磁石の着磁が前記第２回転体の径方向に行われ、前記第１磁石の磁極面と前記第２磁石の磁極面とが同じ磁極で対向する様に配設されて、前記第１回転体と前記第２回転体との間の磁力がトルクより小さいときは、複数の前記第１歯と複数の前記第２歯とがそれぞれ係合して回転運動を伝達しあうことを特徴としている。
【００１１】
これによれば、本発明の歯車機構は、第１回転体の複数の第１歯のそれぞれに対応する複数の第１磁石と、第２回転体の複数の第２歯のそれぞれに対応する複数の第２磁石と、は、それぞれの回転体の径方向に着磁され、同じ磁極面で対向する様に配設されている。そのため、例えば第１回転体が回転して、ある第１歯と、第２回転体のある第２歯と、が対向する位置にきたときに磁気的反発により、ある第２歯が押しやられて第２回転体が第１回転体に係合すること無く連動して回転する。これが順次繰り返されることで、複数の第１歯と複数の第２歯を係合されること無く回転運動を伝達することができる。また、第１回転体が高速回転して、トルクが磁気的反発力より大きくなる場合においては、第１回転体と第２回転体の回転体間で、それぞれ第１歯と第２歯が係合して、空回りすること無く機械的に回転運動を伝達することができる。このことにより、歯車間の空回りが抑制された磁気を用いた歯車機構を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の歯車機構は、複数の前記第１磁石が、複数の前記第１歯にそれぞれ埋設され、複数の前記第２磁石が、複数の前記第２歯にそれぞれ埋設されていることを特徴としている。
【００１３】
これによれば、本発明の歯車機構は、複数の第１磁石と第２磁石が、複数の第１歯と第２歯にそれぞれ埋設されて保護されるので、歯車機構に衝撃等が加わった場合でも機械的強度が強い。このため、複数の第１磁石と第２磁石が第１回転円板と第２回転円板から外れる等の不具合が抑制される。
【００１４】
また、本発明の歯車機構は、複数の前記第１磁石が、複数の前記第１歯に対向して前記第１回転円板の径方向の内側にそれぞれ埋設され、複数の前記第２磁石が、複数の前記第２歯に対向して前記第２回転円板の径方向の内側にそれぞれ埋設されていることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、本発明の歯車機構は、複数の第１磁石が、複数の第１歯に対向して第１回転円板の径方向の内側にそれぞれ埋設され、複数の第２磁石が、複数の第２歯に対向して第２回転円板の径方向の内側にそれぞれ埋設されているので、射出成型等を用いて複数の第１磁石と第２磁石をそれぞれ第１回転円板と第２回転円板に一体で作製することができる。このため、歯車機構が高速回転して第１回転体と第２回転体の回転体間で、それぞれ第１歯と第２歯が係合する場合でも複数の第１磁石と第２磁石への機械的応力が緩和される。このことにより、第１磁石および第２磁石が破壊されるおそれが抑制される。
【００１６】
また、本発明の歯車機構は、複数の前記第１磁石が、前記第１回転円板の円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに前記第１回転円板の円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで前記第１歯を成し、複数の前記第２磁石が、前記第２回転円板の円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに前記第２回転円板の円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで前記第２歯を成していることを特徴としている。
【００１７】
これによれば、本発明の歯車機構は、複数の第１磁石が、第１回転円板の円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに第１回転円板の円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで第１歯を成している。また、複数の第２磁石が、第２回転円板の円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに第２回転円板の円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで第２歯を成している。このため、複数の第１歯および第２歯は、樹脂材等で覆わない構成となる。よって、樹脂などで覆わない分だけ複数の第１歯と第２歯との間隔を近づけることができるので、ある第１磁石とある第２磁石との間で磁気的反発力が強くなる。このことにより、歯車機構が磁気的反発力（非接触）で回転運動する速度範囲が拡大する。
【００１８】
また、本発明の歯車機構は、複数の前記第１歯が、前記第１回転体の前記第１回転円板とは分離可能に配設され、複数の前記第２歯が、前記第２回転体の前記第２回転円板とは分離可能に配設されていることを特徴としている。
【００１９】
これによれば、本発明の歯車機構は、複数の第１歯が、第１回転体の第１回転円板とは分離可能に配設され、複数の第２歯が、第２回転体の第２回転円板とは分離可能に配設されているので、複数の第１歯と第２歯が取り外しできる。このため、例えば第１回転体のある第１歯が破損または摩耗して歯車機構に不具合が生じた場合、第１回転体の全てを交換しなくても、第１回転体のある第１歯だけを交換することで修理できる。このことにより、歯車機構のメンテナンス費用を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の歯車機構は、歯車間の空回りが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる歯車機構の説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係わる歯車機構を説明する図１のＢ１―Ｂ１線における断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係わる歯車機構を説明する図であって、磁石が歯に埋設された形態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係わる歯車機構の動作を説明する図であって、歯車機構が回転を始める状態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係わる歯車機構の動作を説明する図であって、歯車機構が磁力だけで回転している状態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係わる歯車機構の動作を説明する図であって、歯車機構の歯同士が係合して回転している状態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係わる歯車機構の説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係わる歯車機構を説明する図７のＢ２―Ｂ２線における断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係わる歯車機構を説明する図であって、磁石が回転円板の径方向の内側に埋設された形態を説明する図７に示すＡ２部の拡大図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係わる歯車機構の説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係わる歯車機構を説明する図１０のＢ３―Ｂ３線における断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係わる歯車機構を説明する図であって、磁石が回転円板の円周面から１部が突出して設けられた形態を説明する図１０に示すＡ３部の拡大図である。
【図１３】従来例の歯車機構を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下に本発明の第１実施形態における歯車機構１００について図１から図６までを用いて説明する。
【００２３】
図１は、歯車機構１００の説明図である。図２は、歯車機構１００を説明する図１のＢ１―Ｂ１線における断面図である。図３は、磁石が歯に埋設された形態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。
【００２４】
本発明の第１実施形態の歯車機構１００は、図１および図２に示す様に平歯車の外観を成し、回転駆動源からのトルクを円形状の第１回転円板１１ａに伝達する第１回転軸１５を有した第１回転体１１と、第１回転円板１１ａからのトルクを円形状の第２回転円板２１ａを介して外部へ伝達する第２回転軸２５を有した第２回転体２１と、を備えている。そして、第１回転体１１と第２回転体２１とは離間して配設されている。
【００２５】
歯車機構１００は、モータや原動機等の様な回転駆動源から出力されるトルクと回転数を例えば第１回転軸１５から第１回転体１１に伝達する。次に、第１回転体１１と第２回転体２１との間で、求められるトルクと回転数に変換し、第２回転軸２５から外部の機器等に伝達するものである。
【００２６】
第１回転軸１５および第２回転軸２５は、図１および図２に示す様に円柱状の形状で、それぞれ第１回転円板１１ａと第２回転円板２１ａのほぼ中心部に貫通する様に配設されている。また、第１回転軸１５および第２回転軸２５は、それぞれ第１回転円板１１ａおよび第２回転円板２１ａと勘合または接着剤を用いて接着されて組立てられている。
【００２７】
第１回転体１１は、図１から図３に示す様に第１回転円板１１ａの円周面に沿って等間隔に配設された複数の第１歯１１ｂと、第１歯１１ｂのそれぞれに対応する複数の第１磁石１１ｃとを有している。また、複数の第１磁石１１ｃは、複数の第１歯１１ｂにそれぞれ埋設されている。
【００２８】
第２回転体２１は、図１から図３に示す様に第２回転円板２１ａの円周面に沿って等間隔に配設された複数の第２歯２１ｂと、第２歯２１ｂのそれぞれに対応する複数の第２磁石２１ｃとを有している。また、複数の第２磁石２１ｃは、複数の第２歯２１ｂにそれぞれ埋設されている。
【００２９】
第１回転体１１および第２回転体２１は、電気的な絶縁性が高く、且つ、機械的加工性の良い樹脂材料（ＡＢＳまたはポリカーボネイト等）を用いて射出成型等で、それぞれ複数の第１磁石１１ｃおよび第２磁石２１ｃと一体に作製されている。これにより、第１回転体１１の第１回転円板１１ａと、第２回転体２１の第２回転円板２１ａと、を全て磁石（磁性体）で構成した従来例に比べて歯車機構１００を軽量（樹脂材料の比重は磁性材料の比重より小さい）にできる。
【００３０】
第１回転体１１と第２回転体２１の歯数（第１歯１１ｂ、第２歯２１ｂ）は、同一に作製されている。また、第１歯１１ｂと第２歯２１ｂの形状も、同一に作製されている。
【００３１】
複数の第１磁石１１ｃおよび第２磁石２１ｃは、図２および図３に示す様に長方体の形状を成し、機械的強度とともに磁力の強いフェライトまたはネオジウム等の強磁性材料を主成分に用いて作製されて、それぞれＮ極、Ｓ極の一対で着磁された永久磁石である。
【００３２】
第１磁石１１ｃの着磁は、図１に示す径方向ＫＨに行われているとともに、第２磁石２１ｃの着磁も図１に示す径方向ＫＨに行われている。また、図３示す様に第１磁石１１ｃの磁極面ＰＦと第２磁石２１ｃの磁極面ＰＦとが同じ磁極で対向する様に配設されている。
【００３３】
第１磁石１１ｃおよび第２磁石２１ｃの着磁方法は、着磁コイルを用いた簡単な方法で行われている。しかし、従来例では、第２回転円板９２１が多極に構成されているので、専用の着磁用治具（例えば、着磁ヨーク等）を用いた方法で行われている。よって、本発明の歯車機構１００における第１磁石１１ｃおよび第２磁石２１ｃの着磁方法は、従来例より簡単である。
【００３４】
第１磁石１１ｃのＮ極は、図３に示す様に第１歯１１ｂの先端側に配設されている。また、第２磁石２１ｃのＮ極は、図３に示す様に第２歯２１ｂの先端側に配設されている。よって、第１磁石１１ｃのＮ極の磁極面ＰＦと第２磁石２１ｃのＮ極の磁極面ＰＦとが、対向する様な位置に第１回転体１１と第２回転体２１が配設されている。
【００３５】
以下に歯車機構１００の回転動作について、図４から図６を用いて簡単に説明する。図４は、歯車機構１００が回転を始める状態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。図５は、歯車機構１００が磁力だけで回転している状態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。図６は、歯車機構１００の歯同士が係合して回転している状態を説明する図１に示すＡ１部の拡大図である。
【００３６】
まず始めに、回転運動のトルクと磁気的反発力とが平衡を保った状態Ｓ１においては、図４に示すように、第１歯１１ｂと第２歯２１ｂとの間隔がほぼ等間隔のまま第１回転体１１と第２回転体２１とが回転する。例えば、第１回転体１１が回転方向ＤＲ１に回転運動を始めた直後の状態を図４に示す。第１回転円板１１ａが、回転方向ＤＲ１に回転運動を始めようとするとき、ある第１歯１１ｂに埋設された第１磁石１１ｃのＮ極の磁極面ＰＦと、第２回転円板２１ａのある第２歯２１ｂに埋設された第２磁石２１ｃのＮ極の磁極面ＰＦと、が図４に示す様に対向し磁力ＭＦが働き磁気的反発力が発生している。よって、回転運動のトルクと磁気的反発力とが平衡を保った状態にある。
【００３７】
次に、状態Ｓ１よりも回転速度が速いが回転運動のトルクと磁気的反発力とが平衡は保たれている状態Ｓ２においては、図５に示すように、一旦、第１歯１１ｂと第２歯２１ｂとの間隔が狭まるが、第１歯１１ｂと第２歯２１ｂとは接触することは無く、のちにまたほぼ等間隔となって第１回転体１１と第２回転体２１とが回転する。例えば第１回転体１１が回転方向ＤＲ１に回転して、ある第１歯１１ｂと、第２回転体２１のある第２歯２１ｂと、が近付いた状態を図５に示す。第１回転円板１１ａが、回転方向ＤＲ１に回転して、ある第１歯１１ｂ（の磁極面ＰＦ）と、第２回転円板２１ａのある第２歯２１ｂ（の磁極面ＰＦ）と、が対向する位置にきたときに磁力ＭＦの磁気的反発力により、ある第２歯２１ｂが押しやられて第２回転体２１が第１回転体１１に連動して回転方向ＤＲ２に回転する。これが順次繰り返されることで、複数の第１歯１１ｂと複数の第２歯２１ｂが係合されること無く磁力ＭＦにより回転運動を第１回転体１１から第２回転体２１へ伝達している。これにより、歯車機構１００は、非接触で回転動作するので動作音が抑制される。
【００３８】
次に、状態Ｓ２よりさらに回転速度が速く回転運動のトルクと磁気的反発力との平衡が崩れた状態Ｓ３においては、図６に示すように、第１歯１１ｂと第２歯２１ｂとが衝突して第１回転体１１と第２回転体２１とが回転する。例えば第１回転体１１が回転方向ＤＲ１に高速回転して、ある第１歯１１ｂと、第２回転体２１のある第２歯２１ｂと、が係合した状態を図６に示す。第１回転円板１１ａが、回転方向ＤＲ１に高速回転して、トルクが磁力ＭＦの磁気的反発力より大きくなる条件下においては、ある第１歯１１ｂ（の磁極面ＰＦ）と、第２回転円板２１ａのある第２歯２１ｂ（の磁極面ＰＦ）と、が対向する位置にきたときの磁力ＭＦによる磁気的反発力に加え、第１回転体１１と第２回転体２１の回転体間で、それぞれ第１歯１１ｂと第２歯２１ｂが係合して機械的に回転運動を伝達する力も合わせ持って行うことで、第２回転体２１が第１回転体１１に連動して回転方向ＤＲ２に回転する。これが順次繰り返されることで、第１回転体１１から第２回転体２１へ回転運動を伝達している。
【００３９】
以下は、第１施形態に係わる歯車機構１００の変形例の一つを説明する。
【００４０】
上述の歯車機構１００においては、複数の第１歯１１ｂと第２歯２１ｂは、第１回転体１１の第１回転円板１１ａと第２回転体２１の第２回転円板２１ａとにそれぞれ一体に形成されていると説明したが、分離可能に形成されていても良い。そして、複数の第１磁石１１ｃと第２磁石２１ｃが、それぞれ第１歯１１ｂと第２歯２１ｂに埋設されている。
【００４１】
複数の第１歯１１ｂおよび第２歯２１ｂは、電気的な絶縁性が高く、且つ、機械的加工性の良い樹脂材料（ＡＢＳまたはポリカーボネイト等）を用いて射出成型等で複数の第１磁石１１ｃおよび第２磁石２１ｃと、それぞれ一体に作製されている。
【００４２】
第１回転体１１は、接着剤等を用いて複数の第１歯１１ｂをそれぞれ第１回転円板１１ａの円周面に沿って等間隔に接着されている。また、第２回転体２１は、接着剤等を用いて複数の第２歯２１ｂをそれぞれ第２回転円板２１ａの円周面に沿って等間隔に接着されている。
【００４３】
これらにより、複数の第１歯１１ｂと第２歯２１ｂは、第１回転円板１１ａと第２回転円板２１ａから、それぞれ取り外しできる。また、複数の第１歯１１ｂと第２歯２１ｂを同一のものとすることが可能となる。
【００４４】
［第２実施形態］
以下に第２実施形態における歯車機構２００について図７から図９までを用いて説明する。尚、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】
図７は、歯車機構２００の説明図である。図８は、歯車機構２００を説明する図７のＢ２―Ｂ２線における断面図である。図９は、磁石が回転円板の径方向の内側に埋設された形態を説明する図７に示すＡ２部の拡大図である。
【００４６】
本発明の第２実施形態の歯車機構２００は、図７および図８に示す様に平歯車の外観を成し、回転駆動源からのトルクを円形状の第１回転円板１２ａに伝達する第１回転軸１５を有した第１回転体１２と、第１回転円板１２ａからのトルクを円形状の第２回転円板２２ａを介して外部へ伝達する第２回転軸２５を有した第２回転体２２と、を備えている。そして、第１回転体１２と第２回転体２２とは離間して配設されている。
【００４７】
歯車機構２００は、図７から図９に示す様に複数の第１磁石１２ｃが、複数の第１歯１２ｂに対向して第１回転円板１２ａの径方向ＫＨの内側にそれぞれ埋設され、複数の第２磁石２２ｃが、複数の第２歯２２ｂに対向して第２回転円板２２ａの径方向ＫＨの内側にそれぞれ埋設されている。
【００４８】
第１回転体１２は、図７から図９に示す様に第１回転円板１２ａの円周面に沿って等間隔に配設された複数の第１歯１２ｂを有している。
【００４９】
第２回転体２２は、図７から図９に示す様に第２回転円板２２ａの円周面に沿って等間隔に配設された複数の第２歯２２ｂを有している。
【００５０】
第１回転体１２および第２回転体２２は、電気的な絶縁性が高く、且つ、機械的加工性の良い樹脂材料（ＡＢＳまたはポリカーボネイト等）を用いて射出成型等で複数の第１磁石１２ｃおよび第２磁石２２ｃと一体に作製されている。
【００５１】
第１回転体１２と第２回転体２２の歯数（第１歯１２ｂ、第２歯２２ｂ）は、同一に作製されている。また、第１歯１２ｂと第２歯２２ｂの形状も、同一に作製されている。
【００５２】
複数の第１磁石１２ｃおよび第２磁石２２ｃは、図８および図９に示す様に長方体の形状を成し、機械的強度とともに磁力の強いフェライトまたはネオジウム等の強磁性材料を主成分に用いて作製されて、それぞれＮ極、Ｓ極の一対で着磁された永久磁石である。
【００５３】
第１磁石１２ｃの着磁は、図７に示す径方向ＫＨに行われているとともに、第２磁石２２ｃの着磁も、図７に示す径方向ＫＨに行われている。また、図９に示す様に第１磁石１２ｃの磁極面ＰＦと第２磁石２２ｃの磁極面ＰＦとが同じ磁極で接近する様に配設されている。
【００５４】
第１磁石１２ｃおよび第２磁石２２ｃの着磁方法は、着磁コイルを用いた簡単な方法で行われている。
【００５５】
第１磁石１２ｃのＮ極は、図９に示す様に第１歯１２ｂの末端側に配設されている。また、第２磁石２２ｃのＮ極は、図９に示す様に第２歯２２ｂの末端側に配設されている。よって、第１磁石１２ｃのＮ極の磁極面ＰＦと第２磁石２２ｃのＮ極の磁極面ＰＦとが、接近する様な位置に第１回転体１２と第２回転体２２が配設されている。
【００５６】
以下に歯車機構２００の回転動作について、簡単に説明する。（詳細については、上述の第１実施形態とほぼ同じである。）
【００５７】
始めに、回転運動のトルクと磁気的反発力とが平衡は保たれている状態Ｓ１１においては、一旦、第１歯１２ｂと第２歯２２ｂとの間隔が狭まるが、第１歯１２ｂと第２歯２２ｂとは接触することは無く、のちにまたほぼ等間隔となって第１回転体１２と第２回転体２２とが回転する。例えば第１回転円板１２ａが回転方向ＤＲ１に回転して、ある第１歯１２ｂ（第１磁石１２ｃのＮ極の磁極面ＰＦ）と、第２回転円板２２ａのある第２歯２２ｂ（第２磁石２２ｃのＮ極の磁極面ＰＦ）と、が接近する位置にきたときに磁力ＭＦの磁気的反発力により、ある第２歯２２ｂが押しやられて第２回転体２２が第１回転体１２に連動して回転方向ＤＲ２に回転する。これが順次繰り返されることで、複数の第１歯１２ｂと複数の第２歯２２ｂが係合されること無く磁力ＭＦにより回転運動を第１回転体１２から第２回転体２２へ伝達している。
【００５８】
次に、状態Ｓ１１よりさらに回転速度が速く回転運動のトルクと磁気的反発力との平衡
が崩れた状態Ｓ１２においては、第１歯１２ｂと第２歯２２ｂとが衝突（係合）して第１回転体１２と第２回転体２２とが回転する。例えば第１回転体１２が回転方向ＤＲ１に高速回転して、トルクが磁気的反発力より大きくなる条件下においては、ある第１歯１２ｂ（第１磁石１２ｃのＮ極の磁極面ＰＦ）と、第２回転円板２２ａのある第２磁石２２ｃ（第２磁石２２ｃのＮ極の磁極面ＰＦ）と、が対向する位置にきたときの磁力ＭＦによる磁気的反発力に加え、第１回転体１２と第２回転体２２の回転体間で、それぞれ第１歯１２ｂと第２歯２２ｂとが係合して機械的に回転運動を伝達する力も合わせ持って行うことで、第２回転体２２が第１回転体１２に連動して回転方向ＤＲ２に回転する。これが順次繰り返されることで、第１回転体１２から第２回転体２２へ回転運動を伝達している。
【００５９】
以下は、第２施形態に係わる歯車機構２００の変形例の一つを説明する。
【００６０】
上述の歯車機構２００においては、複数の第１歯１２ｂと第２歯２２ｂは、第１回転体１２の第１回転円板１２ａと第２回転体２２の第２回転円板２２ａとにそれぞれ一体に形成されていると説明したが、分離可能に形成されても良い。
【００６１】
歯車機構２００は、図７から図９に示す様に複数の第１磁石１２ｃが、複数の第１歯１２ｂに対向して第１回転円板１２ａの径方向ＫＨの内側にそれぞれ埋設され、複数の第２磁石２２ｃが、複数の第２歯２２ｂに対向して第２回転円板２２ａの径方向ＫＨの内側にそれぞれ埋設されている。
【００６２】
第１回転体１２は、接着剤等を用いて複数の第１歯１２ｂをそれぞれ第１回転円板１２ａの円周面に沿って等間隔に接着されている。また、第２回転体２２は、接着剤等を用いて複数の第２歯２２ｂをそれぞれ第２回転円板２２ａの円周面に沿って等間隔に接着されている。
【００６３】
歯車機構２００の第１回転円板１２ａおよび第２回転円板２２ａは、電気的な絶縁性が高く、且つ、機械的加工性の良い樹脂材料（ＡＢＳまたはポリカーボネイト等）を用いて射出成型等で、複数の第１磁石１２ｃおよび第２磁石２２ｃとそれぞれ一体に作製されている。
【００６４】
また、複数の第１歯１２ｂおよび第２歯２２ｂも同様に、電気的な絶縁性が高く、且つ、機械的加工性の良い樹脂材料（ＡＢＳまたはポリカーボネイト等）を用いて射出成型等で作製されている。
【００６５】
これらにより、複数の第１歯１２ｂおよび第２歯２２ｂは、第１回転円板１２ａと第２回転円板２２ａから、それぞれ取り外しできる。また、複数の第１歯１２ｂと第２歯２２ｂを同一のものとすることが可能となる。
【００６６】
［第３実施形態］
以下に第３実施形態における歯車機構３００について図１０から図１２までを用いて説明する。尚、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１０は、歯車機構３００の説明図である。図１１は、歯車機構３００を説明する図１０のＢ３―Ｂ３線における断面図である。図１２は、磁石が回転円板の円周面から１部が突出して設けられた形態を説明する図１０に示すＡ３部の拡大図である。
【００６８】
本発明の第３実施形態の歯車機構３００は、図１０および図１１に示す様に平歯車の外観を成し、回転駆動源からのトルクを円形状の第１回転円板１３ａに伝達する第１回転軸１５を有した第１回転体１３と、第１回転円板１３ａからのトルクを円形状の第２回転円板２３ａを介して外部へ伝達する第２回転軸２５を有した第２回転体２３と、を備えている。そして、第１回転体１３と第２回転体２３とは離間して配設されている。
【００６９】
歯車機構３００は、図１０から図１２に示す様に複数の第１磁石１３ｃが、第１回転円板１３ａの円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに、第１回転円板１３ａの円周面から少なくとも１部が突出して配設されている。このように、第１回転円板１３ａの円周面から１部が突出した第１磁石１３ｃは、第１歯を兼ねた構成になっている。
【００７０】
また、歯車機構３００は、図１０から図１２に示す様に複数の第２磁石２３ｃが、第２回転円板２３ａの円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに、第２回転円板２３ａの円周面から少なくとも１部が突出して配設されている。このように、第２回転円板２３ａの円周面から１部が突出した第２磁石２３ｃは、第２歯を兼ねた構成になっている。
【００７１】
第１回転円板１３ａおよび第２回転円板２３ａは、電気的な絶縁性が高く、且つ、機械的加工性の良い樹脂材料（ＡＢＳまたはポリカーボネイト等）を用いて、それぞれ射出成型して作製される。次に、第１回転円板１３ａと第２回転円板２３ａに、複数の第１磁石１３ｃと第２磁石２３ｃが、それぞれインサート成型等で作製されている。
【００７２】
これにより、第１実施形態に比べて、歯に相当する第１磁石１３ｃおよび第２磁石２３ｃを覆う樹脂部分が無いので、第１磁石１３ｃ（の磁極面ＰＦ）と第２磁石２３ｃ（の磁極面ＰＦ）との間隔を樹脂材の厚さ分だけ近づけることができる。
【００７３】
第１回転体１３と第２回転体２３の歯数（第１磁石１３ｃ、第２磁石２３ｃ）は、同一に作製されている。また、歯に相当する第１磁石１３ｃと第２磁石２３ｃの形状も、同一に作製されている。
【００７４】
複数の第１磁石１３ｃおよび第２磁石２３ｃは、図１２に示す平面図において、底辺を重ね合わせた２つの台形の様な形状で、図１１に示すＺ方向に厚みを持った形状を成し、機械的強度とともに磁力の強いフェライトまたはネオジウム等の強磁性材料を主成分に用いて作製されて、それぞれＮ極、Ｓ極の一対で着磁された永久磁石である。
【００７５】
第１磁石１３ｃの着磁は、図１０に示す様に第１回転体１３の径方向ＫＨに行われているとともに、第２磁石２３ｃの着磁も、第２回転体２３の径方向ＫＨに行われている。また、図１２に示す様に第１磁石１３ｃのＮ極の磁極面ＰＦと第２磁石２３ｃのＮ極の磁極面ＰＦとが同じ磁極で対向する様に配設されている。
【００７６】
第１磁石１３ｃおよび第２磁石２３ｃの着磁方法は、着磁コイルを用いた簡単な方法で行われている。
【００７７】
第１磁石１３ｃのＮ極は、図１２に示す様に第１回転円板１３ａの円周面から突出する様に配設されている。また、第２磁石２３ｃのＮ極は、図１２に示す様に第２回転円板２３ａの円周面から突出する様に配設されている。よって、第１磁石１３ｃのＮ極の磁極面ＰＦと第２磁石２３ｃのＮ極の磁極面ＰＦとが、対向する様な位置に第１回転体１３と第２回転体２３が配設されている。
【００７８】
以下に歯車機構３００の回転動作について、簡単に説明する。（詳細については、上述の第１実施形態とほぼ同じである。）
【００７９】
始めに、回転運動のトルクと磁気的反発力とが平衡は保たれている状態Ｓ２１においては、一旦、第１歯を兼ねる第１磁石１３ｃと第２歯を兼ねる第２磁石２３ｃとの間隔が狭まるが、第１磁石１３ｃと第２磁石２３ｃとは接触することはなく、のちにまたほぼ等間隔となって第１回転体１３と第２回転体２３とが回転する。例えば第１回転円板１３ａが回転方向ＤＲ１に回転して、ある第１磁石１３ｃ（Ｎ極の磁極面ＰＦ）と、第２回転円板２３ａのある第２磁石２３ｃ（Ｎ極の磁極面ＰＦ）と、が対向する位置にきたときに磁力ＭＦの磁気的反発力により、ある第２磁石２３ｃが押しやられて第２回転体２３が第１回転体１３に連動して回転方向ＤＲ２に回転する。これが順次繰り返されることで、複数の第１磁石１３ｃと複数の第２磁石２３ｃが係合されること無く磁力ＭＦにより回転運動を第１回転体１３から第２回転体２３へ伝達している。
【００８０】
次に、状態Ｓ２１よりさらに回転速度が速く回転運動のトルクと磁気的反発力との平衡
が崩れた状態Ｓ２２においては、第１磁石１３ｃと第２磁石２３ｃとが衝突（係合）して第１回転体１３と第２回転体２３とが回転する。例えば第１回転体１３が回転方向ＤＲ１に高速回転して、トルクが磁気的反発力より大きくなる条件下においては、ある第１磁石１３ｃ（Ｎ極の磁極面ＰＦ）と、第２回転円板２３ａのある第２磁石２３ｃ（Ｎ極の磁極面ＰＦ）と、が対向する位置にきたときの磁力ＭＦによる磁気的反発力に加え、第１回転体１３と第２回転体２３の回転体間で、それぞれ第１磁石１３ｃと第２磁石２３ｃとが係合して機械的に回転運動を伝達する力も合わせ持って行うことで、第２回転体２３が第１回転体１３に連動して回転方向ＤＲ２に回転する。これが順次繰り返されることで、第１回転体１３から第２回転体２３へ回転運動を伝達している。
【００８１】
以上の様に構成された本発明の第１実施形態の歯車機構１００における効果について、以下にまとめて説明する。
【００８２】
本発明の第１実施形態の歯車機構１００は、第１回転体１１の複数の第１歯１１ｂのそれぞれに対応する複数の第１磁石１１ｃと、第２回転体２１の複数の第２歯２１ｂのそれぞれに対応する複数の第２磁石２１ｃと、は、それぞれの回転体の径方向ＫＨに着磁され、同じ磁極面ＰＦで対向する様に配設されている。そのため、例えば第１回転体１１が回転して、ある第１歯１１ｂと、第２回転体２１のある第２歯２１ｂと、が対向する位置にきたときに磁気的反発により、ある第２歯２１ｂが押しやられて第２回転体２１が第１回転体１１に係合すること無く連動して回転する。これが順次繰り返されることで、複数の第１歯１１ｂと複数の第２歯２１ｂを係合されること無く回転運動を伝達することができる。また、第１回転体１１が高速回転して、トルクが磁気的反発力より大きくなる場合においては、第１回転体１１と第２回転体２１の回転体間で、それぞれ第１歯１１ｂと第２歯２１ｂが係合して、空回りすること無く機械的に回転運動を伝達することができる。このことにより、歯車間の空回りが抑制された磁気を用いた歯車機構１００を提供することができる。
【００８３】
また、複数の第１磁石１１ｃと第２磁石２１ｃは、複数の第１歯１１ｂと第２歯２１ｂにそれぞれ埋設されて保護されるので、歯車機構１００に衝撃等が加わった場合でも機械的強度が強い。このため、複数の第１磁石１１ｃと第２磁石２１ｃが第１回転円板１１ａと第２回転円板２１ａから外れる等の不具合が抑制される。
【００８４】
また、複数の第１歯１１ｂが、第１回転体１１の第１回転円板１１ａとは分離可能に配設され、複数の第２歯２１ｂが、第２回転体２１の第２回転円板２１ａとは分離可能に配設されているので、複数の第１歯１１ｂと第２歯２１ｂが取り外しできる。このため、例えば第１回転体１１のある第１歯１１ｂが破損または摩耗して、歯車機構１００に歯車間の空回り等の不具合が生じた場合、第１回転体１１の全てを交換しなくても、第１回転体１１のある第１歯１１ｂだけを交換することで修理できる。このことにより、歯車機構１００のメンテナンス費用を抑制することができる。
【００８５】
次に、本発明の第２実施形態の歯車機構２００における効果について、以下にまとめて説明する。
【００８６】
本発明の第２実施形態の歯車機構２００は、複数の第１磁石１２ｃが、複数の第１歯１２ｂに対向して第１回転円板１２ａの径方向ＫＨの内側にそれぞれ埋設され、複数の第２磁石２２ｃは、複数の第２歯２２ｂに対向して第２回転円板２２ａの径方向ＫＨの内側にそれぞれ埋設されているので、射出成型等を用いて複数の第１磁石１２ｃと第２磁石２２ｃをそれぞれ第１回転円板１２ａと第２回転円板２２ａに一体で作製することができる。このため、歯車機構２００が高速回転して第１回転体１２と第２回転体２２の回転体間で、それぞれ第１歯１２ｂと第２歯２２ｂが係合する場合でも複数の第１磁石１２ｃと第２磁石２２ｃへの機械的応力が緩和される。このことにより、第１磁石１２ｃと第２磁石２２ｃが破壊されるおそれが抑制される。
【００８７】
また、複数の第１歯１２ｂが、第１回転体１２の第１回転円板１２ａとは分離可能に配設され、複数の第２歯２２ｂが、第２回転体２２の第２回転円板２２ａとは分離可能に配設されているので、複数の第１歯１２ｂと第２歯２２ｂが取り外しできる。このため、例えば第１回転体１２のある第１歯１２ｂが破損または摩耗して、歯車機構２００に歯車間の空回り等の不具合が生じた場合、第１回転体１２の全てを交換しなくても、第１回転体１２のある第１歯１２ｂだけを交換することで修理できる。このことにより、歯車機構２００のメンテナンス費用を抑制することができる。
【００８８】
次に、本発明の第３実施形態の歯車機構３００における効果について、以下に説明する。
【００８９】
本発明の第３実施形態の歯車機構３００は、複数の第１磁石１３ｃが、第１回転円板１３ａの円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに第１回転円板１３ａの円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで第１歯（第１磁石１３ｃ）を成している。また、複数の第２磁石２３ｃが、第２回転円板２３ａの円周面に沿って等間隔にそれぞれ配設されるとともに第２回転円板２３ａの円周面から少なくとも１部が突出して配設されることで第２歯（第２磁石２３ｃ）を成している。このため、複数の第１歯および第２歯は、樹脂材等で覆わない構成となる。よって、複数の第１歯（第１磁石１３ｃ）と第２歯（第２磁石２３ｃ）との間隔を樹脂材の厚さ分だけ近づけることができるので、ある第１磁石１３ｃとある第２磁石２３ｃとの間で磁気的反発力が強くなる。このことにより、歯車機構３００が磁気的反発力（非接触）で回転運動する速度範囲が拡大する。
【００９０】
次に、本発明の第１実施形態から第３実施形態の歯車機構（１００、２００，３００）における共通の効果について、以下に説明する。
【００９１】
一般的な歯車機構においては、２つの歯車を噛合わせるとき、噛合う２つの歯の組み合わせを絶えず変えることで２つの歯の摩擦を減らす。このため、理論上の歯数よりも１つ増やした無駄歯を一方の歯車に設けることが行われている。そして、この無駄歯のために歯車の速比の変化に影響をおよぼすことが知られている。しかしながら、本発明の歯車機構は、非接触で回転動作するので無駄歯が必要無いため、速比の変化を抑制することができる。このことにより、本発明の歯車機構は、歯車の速比の変化が許されない計測機器、精密機械等に最適である。
【００９２】
以上の様に、本発明の第１実施形態から第３実施形態に係わる歯車機構（１００、２００、３００）を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでは無く、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次の様に変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００９３】
＜変形例１＞
第１実施形態から第３実施形態では、第１回転体と第２回転体が、ほぼ同じ大きさの回転体で説明したが、どちらか一方が小さい回転体で構成されても良い。
【００９４】
＜変形例２＞
第１実施形態から第３実施形態では、第１回転体と第２回転体との間の歯車比が、同一で説明したが、歯車比を変更した構成でも良い。
【００９５】
＜変形例３＞
第１実施形態および第２実施形態では、複数の第１歯および第２歯の歯形を簡単な長方体の形状で説明したが、各種歯車機構で広く採用されているインボリュート歯形等で作製されても良い。
【符号の説明】
【００９６】
１１    第１回転体
１１ａ  第１回転円板
１１ｂ  第１歯
１１ｃ  第１磁石
１２    第１回転体
１２ａ  第１回転円板
１２ｂ  第１歯
１２ｃ  第１磁石
１３    第１回転体
１３ａ  第１回転円板
１３ｃ  第１磁石
１５    第１回転軸
２１    第２回転体
２１ａ  第２回転円板
２１ｂ  第２歯
２１ｃ  第２磁石
２２    第２回転体
２２ａ  第２回転円板
２２ｂ  第２歯
２２ｃ  第２磁石
２３    第２回転体
２３ａ  第２回転円板
２３ｃ  第２磁石
２５    第２回転軸
ＤＲ１    回転方向
ＤＲ２    回転方向
ＫＨ    径方向
ＭＦ    磁力
ＰＦ    磁極面
１００  歯車機構
２００  歯車機構
３００  歯車機構
９００  歯車機構
９０１  第１回転体
９１１  第１回転円板
９１３  磁化部分
９０２  第２回転体
９２１  第２回転円板
９２３  磁化部分
【図１】
2016200228.tif 000003
【図２】
2016200228.tif 000004
【図３】
2016200228.tif 000005
【図４】
2016200228.tif 000006
【図５】
2016200228.tif 000007
【図６】
2016200228.tif 000008
【図７】
2016200228.tif 000009
【図８】
2016200228.tif 000010
【図９】
2016200228.tif 000011
【図１０】
2016200228.tif 000012
【図１１】
2016200228.tif 000013
【図１２】
2016200228.tif 000014
【図１３】
2016200228.tif 000015