JP2012057790A - Surface facing type magnetic coupling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動軸と従動軸を磁気的に結合してトルクを伝達する面対向型磁気カップリング装置に関する。 The present invention relates to a surface-facing magnetic coupling device that magnetically couples a drive shaft and a driven shaft to transmit torque.
従来、駆動軸と従動軸を磁気的に結合してトルクを伝達する磁気カップリング装置は、軸端を突き合わせて配置した駆動軸と従動軸の両方の軸端にそれぞれ円板状の永久磁石を固定し、両方の永久磁石を互いに面対向させ、両方の永久磁石の吸引力により駆動軸と従動軸を磁気的に結合している。例えば、実開昭５８−１０８７７７号公報（特許文献１）、或いは、特許第３４６３７００号公報（特許文献２）には、駆動軸に固定した円板状の永久磁石の円周方向に交互にかつ等間隔に異極になるように複数の磁極を形成させたものが開示されている。 Conventionally, a magnetic coupling device that transmits torque by magnetically coupling a drive shaft and a driven shaft has a disk-shaped permanent magnet at each of the shaft ends of the drive shaft and the driven shaft that are arranged with the shaft ends abutted against each other. The two permanent magnets are fixed to face each other, and the drive shaft and the driven shaft are magnetically coupled by the attractive force of both permanent magnets. For example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-108777 (Patent Document 1) or Japanese Patent No. 3463700 (Patent Document 2), a disk-shaped permanent magnet fixed to a drive shaft is alternately arranged in the circumferential direction and A device in which a plurality of magnetic poles are formed so as to have different polarities at equal intervals is disclosed.
この種の磁気カップリング装置は、図６及び図７に示すように、同一の軸心となるように配置された駆動軸１００及び従動軸１０１は、各々軸受１１０、１１１に支持されている。そして、駆動軸１００及び従動軸１０１の対向側の軸端には、それぞれ円板状の駆動側永久磁石１０３及び従動側永久磁石１０４が固定されている。この駆動側永久磁石１０３及び従動側永久磁石１０４の対向面には、各々円周方向に複数対の磁極１０５ａ、１０６ａが着磁された磁極パターン１０５、１０６が形成され、磁極１０５ａ、１０６ａの吸引力により駆動軸１００及び従動軸１０１を非接触で結合してトルク伝達するように構成されている。 In this type of magnetic coupling device, as shown in FIGS. 6 and 7, the
近年の磁気カップリング装置は、トルクの伝達力を高めるために、永久磁石として、例えば、ネオジム磁石（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ ｍａｇｎｅｔ）が用いられるようになっている。ところが、このネオジム磁石を使用した場合、吸引力が強いために、駆動側永久磁石１０３及び従動側永久磁石１０４は、互いに接近しようとするので、駆動軸１００及び従動軸１０１は、図７に示す矢示の方向に移動する。このとき、駆動軸１００及び従動軸１０１を支持する各々の軸受１１０、１１１には、常に軸方向の大きな負荷がかかることになる。このように、大きな負荷を与えられた軸受１１０、１１１は、大きなストレスによって、やがて破損する問題が生じていた。この対策として、高耐圧の軸受を採用することもあるが、この種の軸受は高額であり、また大型のため、実用的に採用できない問題もあった。 In recent years, for example, a neodymium magnet has been used as a permanent magnet in order to increase torque transmission force in a magnetic coupling device in recent years. However, when this neodymium magnet is used, since the attractive force is strong, the drive-side
そこで、本発明の目的は、この問題を解決し、トルクの伝達力を低下させることなく、軸方向の吸引力を低減させることができる磁気カップリング装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve this problem and provide a magnetic coupling device that can reduce the attractive force in the axial direction without reducing the torque transmission force.
上記課題を解決するため、本発明による磁気カップリング装置は、同一の軸心となるように配置された駆動軸及び従動軸と、これら駆動軸及び従動軸の対向側の軸端にそれぞれ固定した円板状の駆動側永久磁石及び従動側永久磁石とを備え、この駆動側永久磁石及び従動側永久磁石の対向面には、各々円周方向に複数対の磁極が着磁された磁極パターンを備え、前記磁極の吸引力により前記駆動軸及び従動軸を非接触で結合してトルク伝達する磁気カップリング装置において、前記駆動側永久磁石及び従動側永久磁石に形成された各々の磁極パターンの内周または外周には、単極に着磁された円環状の単極パターンが形成され、これら単極パターンを互いに面対向させたことを要旨としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a magnetic coupling device according to the present invention is fixed to a drive shaft and a driven shaft arranged so as to have the same axis, and shaft ends on opposite sides of the drive shaft and the driven shaft. A disk-shaped drive-side permanent magnet and a driven-side permanent magnet are provided, and a magnetic pole pattern in which a plurality of pairs of magnetic poles are magnetized in the circumferential direction is provided on opposing surfaces of the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet. In the magnetic coupling device for transmitting torque by coupling the drive shaft and the driven shaft in a non-contact manner by the attractive force of the magnetic pole, of the magnetic pole patterns formed on the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet The gist is that an annular single pole pattern magnetized to a single pole is formed on the circumference or the outer circumference, and these single pole patterns are face-to-face with each other.
さらに、本発明の磁気カップリング装置は、駆動軸及び従動軸が各々軸受によって支持され、駆動側永久磁石及び従動側永久磁石の磁極パターンの磁極の吸引力により、互いに対向する方向に付勢される構成としている。 Further, in the magnetic coupling device of the present invention, the drive shaft and the driven shaft are respectively supported by bearings, and are urged in directions opposite to each other by the attractive force of the magnetic pole pattern of the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet. The configuration is as follows.
本発明の磁気カップリング装置によれば、駆動側永久磁石及び従動側永久磁石に形成された各々の磁極パターンの内周または外周に、単極に着磁された円環状の単極パターンを形成し、これら単極パターンを互いに面対向させたことにより、トルクを伝達させるために駆動側永久磁石と従動側永久磁石を近づけたときに、同極の単極パターン同士が反発することから、磁極パターンの磁極の吸引力が弱められる。この結果、駆動軸と従動軸を支持する各々の軸受に加わる軸方向の負荷が低減されることから、軸受に与えるストレスが低減され、軸受の損傷等を未然に防止するとともに、長寿命にすることが可能となる。 According to the magnetic coupling device of the present invention, an annular single pole pattern magnetized to a single pole is formed on the inner circumference or the outer circumference of each magnetic pole pattern formed on the drive side permanent magnet and the driven side permanent magnet. However, since these single-pole patterns face each other, when the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet are brought closer to transmit torque, the same-pole single-pole patterns repel each other. The attraction force of the magnetic pole of the pattern is weakened. As a result, since the axial load applied to each bearing that supports the drive shaft and the driven shaft is reduced, the stress applied to the bearing is reduced, the bearing is prevented from being damaged and the life is extended. It becomes possible.
また、駆動軸と従動軸とを非接触で結合してトルク伝達するときには、駆動側永久磁石及び従動側永久磁石に形成された各々の磁極パターンの磁極によって伝達されるので、磁気カップリング装置としての機能を損なうことはない。 Further, when torque is transmitted by connecting the drive shaft and the driven shaft in a non-contact manner, the torque is transmitted by the magnetic poles of the respective magnetic pole patterns formed on the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet. There is no loss of functionality.
本発明による磁気カップリング装置は、同一の軸心となるように配置された駆動軸及び従動軸は、軸受によって各々支持されている。これら駆動軸及び従動軸の対向側の軸端にそれぞれ固定した円板状の駆動側永久磁石及び従動側永久磁石が固定されている。この駆動側永久磁石及び従動側永久磁石の対向面には、各々円周方向に複数対の磁極が着磁された磁極パターンが形成されていて、磁極の吸引力により前記駆動軸及び従動軸を非接触で結合してトルク伝達するように構成されている。そして、駆動側永久磁石及び従動側永久磁石に形成された各々の磁極パターンの内周または外周には、単極に着磁された円環状の単極パターンが形成され、これら単極パターンを互いに面対向させている。 In the magnetic coupling device according to the present invention, the drive shaft and the driven shaft arranged so as to have the same axis are respectively supported by bearings. Disk-like drive-side permanent magnets and driven-side permanent magnets fixed to the shaft ends on the opposite sides of these drive shafts and driven shafts are fixed. A magnetic pole pattern in which a plurality of pairs of magnetic poles are magnetized in the circumferential direction is formed on the opposing surfaces of the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet, and the drive shaft and the driven shaft are moved by the magnetic attraction force. It is configured to transmit torque by coupling without contact. An annular single-pole pattern magnetized to a single pole is formed on the inner or outer periphery of each magnetic pole pattern formed on the drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet, and these single-pole patterns are mutually connected. Face to face.
以下、図面に基いて本発明の好適な実施例について説明する。図１は、本発明による面対向型磁気カップリング装置の概要構成を示した説明図であり、同一の軸心となるように配置された駆動軸１及び従動軸２の軸端には、それぞれ円板状の駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４が固定されている。この駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４は、大きな伝達トルクが要求される場合には、ネオジム磁石を使用することが望ましい。その他、フェライト磁石等の各種の永久磁石を使用しても良い。この駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４の対向面には、Ｎ極及びＳ極を一対とした複数対の磁極５ａ、６ａが円周方向に着磁することにより、磁極パターン５、６が形成されている。図１に示した磁極パターン５、６には、４対８極が着磁されている。さらに、駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４に形成された各々の磁極パターン５、６の外周には、例えば、Ｎ極の単極に着磁された円環状の単極パターン７、８が形成され、これら単極パターン７、８と磁極パターン５、６が、同一の軸心となるように互いに面対向させている。そして、磁極パターン５、６の磁極５ａ、６ａの吸引力により、駆動軸１及び従動軸２を非接触で結合してトルク伝達するように構成されている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of a surface-facing magnetic coupling device according to the present invention. At the shaft ends of a drive shaft 1 and a driven
図２は、面対向型磁気カップリング装置全体の構成を示した構成図であり、軸端にそれぞれ円板状の駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４が固定された駆動軸１及び従動軸２が軸受９、１０によって回転自在に支持されている。これら軸受９、１０は、ベース部１１に配設された保持部１２によって保持されている。また、駆動側永久磁石３と従動側永久磁石４との間は所定寸法離間させていて、その間には、例えばアクリル樹脂等の合成樹脂又はアルミニウム等の非磁性金属からなる隔壁１３が、ベース部１１に一端を固定した状態で配設されている。因みに、図示右方は駆動側として、駆動軸１、駆動側永久磁石３及び軸受９が大気中に配設されている。また、図示左方は従動側として、従動軸２、従動側永久磁石４及び軸受１０が、例えば真空層や水槽の内部に配設されている。大気中と真空層や水槽との間は、隔壁１３によって仕切られ、互いの流入を阻止している。 FIG. 2 is a configuration diagram showing the overall configuration of the surface-facing magnetic coupling device. The drive shaft 1 and the driven shaft each have a disk-like drive-side
このように構成された面対向型磁気カップリング装置において、図示しない回転駆動源から伝達されて駆動軸１及び駆動側永久磁石３が回転すると、磁極パターン５の磁極５ａに磁極パターン６の磁極６ａが吸引され、その吸引力によって従動側永久磁石４が従動回転する。その結果、従動側永久磁石４と共に従動軸２に伝達されることにより、トルクが伝達される。 In the face-to-face type magnetic coupling device configured as described above, when the drive shaft 1 and the drive-side
トルク伝達は、磁極パターン５、６の磁極５ａ６ａの吸引力が必要となり、ネオジム磁石を使用した場合には、図４に示す矢示のように、大きな吸引力が生じる。この吸引力は、各々の磁極パターン５、６の外周に着磁された単極の円環状の単極パターン７、８を対向させることよって低減させるようにしている。すなわち、図４に示す矢示ように、単極の円環状の単極パターン７、８は同極に着磁されているので、対応させたときに、互いに反発力が発生する。このため、磁極パターン５、６による吸引力から、単極パターン７、８による反発力が差し引かれ、この結果、駆動軸１、２には、軸受９、１０に悪影響を与えない程度の適度の軸方向のトルクが発生する。この単極パターン７、８による反発力は、単極パターン７、８の面積や着磁力を変化させることにより調整することができる。 Torque transmission requires the attractive force of the magnetic poles 5a6a of the
図３は、駆動軸１及び従動軸２の軸端に固定される円板状の駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４の固定手段を示す断面図であり、一方の従動軸２の軸端には、Ｄカット部２ａが形成され、軸端の中心には、ネジ穴２ｂが形成されている。また、円板状の従動側永久磁石４は、アルミニウム等の金属材からなるケース１３に嵌合固着されて収納されている。ケース１３の中央には、透孔１３ａが穿設されている。従動側永久磁石４を収納したケース１３の反対面には、突部１３ｂが一体形成され、その軸方向中央には、従動軸２の軸端を挿入する嵌合孔１３ｃが形成されている。この嵌合孔１３ｃは、Ｄカット部１ａに対応するように形成されていて、ケース１３と従動軸２とが回転しないように構成されている。そして、ケース１３の透孔１３ａにビス１４を挿通して従動軸２のネジ穴２ｂに螺合することにより、駆動側永久磁石３と駆動軸１とが一体に構成される。なお、固定手段としては、上述した手段の他、キー溝による固定、セットビスによる固定、あるいは、締め込みによる固定等を適宜採用しても良い。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fixing means for the disk-like drive-side
図５は、本発明の他の実施例を示し、駆動側永久磁石３及び従動側永久磁石４に形成された各々の磁極パターン５、６の内周には、例えば、Ｎ極の単極に着磁された円環状の単極パターン２０、２１が形成され、これら単極パターン２０、２１と磁極パターン５、６が、同一の軸心となるように互いに面対向させるようにしている。この実施例においても、磁極パターン５、６による吸引力から、単極パターン２０、２１による反発力が差し引かれ、この結果、駆動軸１、２には、軸受９、１０に悪影響を与えない程度の適度の軸方向のトルクが発生することは、前述した例と同様である。なお、この単極パターン２０、２１による反発力は、単極パターン２０、２１面積や着磁力を変化させることにより調整することができることも前述した例と同様である。 FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the inner circumference of each of the
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例においては、磁極パターンの磁極を８極としたが、２極以上の偶数極に着磁しても良い。また、円板状の駆動側永久磁石及び従動側永久磁石をケースの収納するようにして駆動軸や従動軸に固定するようにしたが、永久磁石または駆動軸等に固定手段を設けて、直接固定するようにしても良く、この固定手段は、周知の適宜の方法を採用しても良い。 Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the magnetic pole pattern has eight magnetic poles, but may be magnetized to even poles of two or more poles. In addition, the disk-like drive-side permanent magnet and the driven-side permanent magnet are fixed to the drive shaft and the driven shaft so as to be housed in the case. However, a fixing means is provided on the permanent magnet or the drive shaft to directly The fixing unit may be fixed, and a known appropriate method may be adopted as the fixing unit.
本発明は、非接触でトルク伝達を行う磁気カップリング装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a magnetic coupling device that transmits torque without contact.
１ 駆動軸
２ 従動軸
３ 駆動側永久磁石
４ 従動側永久磁石
５、６ 磁極パターン
５ａ、６ａ 磁極
７、８ 単極パターン
９、１０ 軸受DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010219891A JP2012057790A (en) | 2010-09-09 | 2010-09-09 | Surface facing type magnetic coupling device |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015013258A (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | 株式会社パウレック | Granule treatment apparatus |
| KR101511164B1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-04-20 | 주식회사 해피모터스 | Structure of the non-contact power transmission device using magnetic |
-
2010
- 2010-09-09 JP JP2010219891A patent/JP2012057790A/en not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| JP2015013258A (en) * | 2013-07-05 | 2015-01-22 | 株式会社パウレック | Granule treatment apparatus |
| KR101511164B1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-04-20 | 주식회사 해피모터스 | Structure of the non-contact power transmission device using magnetic |
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