【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）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque transmission device that transmits or cuts off rotation using a magnetic attraction made of a magnet and a soft magnetic material.
[0002]
[Prior art]
At present, as a torque transmission device using a magnetic attraction force, a device that combines a magnet and a semi-hard material and generates a force that transmits torque by a hysteresis phenomenon, or a device that transmits torque by an attraction force between magnets. is there. A torque transmission device that uses a hysteresis phenomenon that combines a magnet and a semi-hard magnetic material causes slippage between the drive shaft and the driven shaft during transmission, so there is a loss in torque transmission, or the rotation speed is accurately transmitted. There are difficulties, such as not being able to. This slippage is essentially inevitable from the principle of generating a torque transmitting force by a hysteresis phenomenon. On the other hand, the torque transmission device using the attraction force between the magnets does not cause slippage at a predetermined torque or less, but it is necessary to combine a multipolar magnetized magnet or a large number of magnets due to its structure. Such a complicated structure requires complicated processing and is inferior in economical efficiency.
[0003]
Regarding the method of changing the transmission torque, in the case of the opposed type, the attractive force of the magnet is changed by changing the gap between the disks to change the transmission torque, and in the case of the coaxial same cylinder type, the attractive force of the magnet is applied. By changing the area, the overall suction force is changed and the transmission torque is varied. In either case, the transmission torque can be varied by moving the rotating disk or cylinder. Therefore, due to its structure, the rotating system and the transmission torque variable mechanism are in contact with each other, and these are resistances that hinder rotation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, the conventional hysteresis type torque transmission device does not cause slippage between the drive shaft and the driven shaft at the time of torque transmission that cannot be avoided, and completely shuts off torque transmission at a torque exceeding a specified torque. Transmission using the magnetic attraction effect of a simple magnet with a simple shape and simple magnets without using multi-pole magnetized magnets or a large number of magnets, such as a torque transmission device that uses the attractive force of two magnets Provide equipment. In addition, the transmission torque can be variably adjusted without the torque variable mechanism interfering with the rotation of the rotating system.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a coaxial inner cylinder type non-contact type torque transmitting device, wherein an outer rotor and an inner rotor made of a soft magnetic material provided with equally-spaced uneven grooves inside and outside, respectively, and a magnet is combined with both or one of them. And these rotors are combined with a slight gap. By using the magnetic attraction generated between the convex portions, a torque transmission mechanism that does not cause slippage as in the conventional hysteresis type torque transmission device can be realized in a use state at a specified torque or less. Further, the outer rotor and the inner rotor provided with the concave and convex grooves can be easily and inexpensively manufactured by using a laminated steel plate technique by punching which is generally used for a stepping motor. Further, the magnets used may be simple magnetized permanent magnets or electromagnets of simple shape and two poles, such as rings or cylinders.
[0006]
Further, in the present invention, the magnet for supplying the magnetic attraction force may be installed at a position where the magnet does not contact the outer rotor and the inner rotor, for example, so as to cover the outside of the outer rotor. At this time, when using a permanent magnet, by changing the positional relationship between the permanent magnet and the rotor, part or all of the magnetic flux contributing to torque transmission is short-circuited in the magnetic circuit, and the magnetic flux contributing to actual torque transmission is reduced. The transmission torque can be varied by changing the amount. When an electromagnet is used, the transmission torque can be varied by changing the magnetic force by increasing or decreasing the exciting current.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0008]
Embodiment 1
FIG. 1 shows an embodiment of a transmission torque non-adjustable type using a permanent magnet, which is one of the embodiments of the present invention. The outer rotor 2 and the inner rotor 3 made of a soft magnetic material provided with uneven grooves are combined with a slight gap therebetween, and as shown in FIGS. 1- (a), (b) and (c), a permanent magnet 1 is incorporated in one or both of the outer rotor 2 and the inner rotor 3. The permanent magnet 1 has a simple shape such as a simple two-pole magnetized ring or cylinder. The rotor on which the permanent magnet is incorporated is provided with a gap across the N and S poles of the magnet, so that the magnetic flux 9 does not pass through the inside of the rotor and is short-circuited. As a result, the magnetic flux 9 flows to the gap between the outer rotor 2 and the inner rotor 3, and contributes to torque transmission. With these structures, torque up to a certain specified value can be transmitted from the drive shaft 4 to the driven shaft 5. On the other hand, when the torque exceeds the specified value, the outer rotor 2 and the inner rotor 3 slip, and the torque is completely shut off.
[0009]
Embodiment 2
FIG. 2 shows an embodiment of a transmission torque adjusting type using a permanent magnet, which is one of the embodiments of the present invention. The outer rotor 2 and the inner rotor 3 provided with concave and convex grooves are combined with a slight gap therebetween, and furthermore, with a slight gap outside the outer rotor 2, the outer rotor 2 and the inner rotor 3 are combined with the yoke 6 in a non-contact and movable state with the rotating mechanism. The permanent magnet 1 is combined. At this time, a gap is provided in the outer rotor 2 by the spacer 7 made of a non-magnetic material so that magnetic flux does not pass through the inside of the outer rotor 2 and short-circuit. FIG. 2A shows a state in which all of the magnetic flux 9 flows to the gap between the outer rotor 2 and the inner rotor 3, and the transmission torque is maximum. When the set of the magnet 1 and the yoke 6 is slid as shown in FIG. 2B, a part of the magnetic flux 9 is short-circuited inside the outer rotor 2, and the magnetic flux 9 contributing to the torque transmission is reduced. Transmission torque decreases. When the slider is further slid, the magnetic flux 9 passing through the inner rotor 3 disappears, and the transmission torque becomes zero. Thus, by changing the positional relationship between the magnet 1 and the outer rotor 2, the transmission torque can be variably adjusted.
[0010]
Embodiment 3
FIG. 3 shows an embodiment of a transmission torque adjusting type using an electromagnet, which is one of the embodiments of the present invention. The outer rotor 2 and the inner rotor 3 provided with the concave and convex grooves are combined with a slight gap therebetween, and the yoke 6 and the electromagnet 8 are combined with a slight gap outside the outer rotor 2 in a non-contact state with the rotating mechanism. Be combined. At this time, a gap is provided in the outer rotor 2 by the spacer 7 made of a non-magnetic material so that the magnetic flux 9 does not pass through the inside of the outer rotor 2 and is short-circuited. At this time, the transmission torque can be variably adjusted by changing the amount of the magnetic flux 9 generated by the electromagnet 8.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, without using multi-pole magnetization or a large number of magnets, no slippage occurs between the drive shaft and the driven shaft below the specified torque, while transmission of torque and rotation occurs when the torque exceeds the specified torque. Is completely shut off and the driven shaft is free, enabling a torque transmitting device. At this time, since the present invention is a non-contact type, it does not wear or generate heat due to friction even in a sliding state.
[0012]
Further, since a simple magnet shape and magnetization may be used, a magnet such as a rare-earth sintered magnet or the like, which is difficult to process or complicatedly magnetize, can be easily used. Furthermore, in the conventional method, there is a possibility that the permanent magnet may be cracked or dropped, especially at high speed rotation, but in the present invention, the magnet is embedded inside the rotor or mounted outside the rotating system. Because, there is no fear of them. Furthermore, when the magnet is installed in a non-contact state with the rotating system, the rotor does not rotate even if a heavy magnet is used to obtain a large transmission torque, and the inertia of the rotor may increase. Absent. This is very effective for high-speed rotation and quick rotation speed change. In addition, the variable transmission torque mechanism can be brought into non-contact with the rotating system, so that the torque can be variably adjusted without applying unnecessary load due to friction to the rotating system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a torque transmission device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a torque transmission device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a torque transmission device according to a third embodiment to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 permanent magnet 2 outer rotor 3 inner rotor 4 drive shaft 5 driven shaft 6 yoke 7 spacer (non-magnetic material)
8 Electromagnet 9 Magnetic flux 10 Cap (non-magnetic material)
