JP5259492B2 - Magnetic power transmission means - Google Patents
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Description
本発明は、駆動軸と被駆動軸との間で磁力により非接触で回転を伝達する磁気式動力伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic power transmission device that transmits rotation in a non-contact manner by a magnetic force between a drive shaft and a driven shaft.
従来、動力伝達装置として、摩耗や発塵、接触騒音等を軽減できる磁気式動力伝達手段を備えたものが知られており、円筒表面に磁極のN極とS極を交互に配置した磁気円筒と、円盤表面に内周から外周に向けて磁極のN極とS極を交互に放射曲線状に配置した磁気円盤とが対向するとともに、磁気円筒と磁気円盤の回転軸が同一平面上で直交するように配置されている磁気式動力伝達手段が公知である。 Conventionally, as a power transmission device, one having a magnetic power transmission means capable of reducing wear, dust generation, contact noise, etc. is known, and a magnetic cylinder in which magnetic poles N poles and S poles are alternately arranged on a cylindrical surface. And the magnetic disk in which the magnetic poles N and S are alternately arranged in a radial curve from the inner periphery to the outer periphery on the disk surface, and the rotation axes of the magnetic cylinder and the magnetic disk are orthogonal on the same plane. Magnetic power transmission means arranged in such a manner are known.
公知の磁気式動力伝達手段の磁気円盤510は、対向する磁気円筒に対して半径線が最も接近してトルクの伝達が行われるものであり、例えば図7に示すように、円周方向のどの半径線上にもN極とS極が必ずそれぞれ1つ以上存在するように螺旋曲線511を定めてN極とS極が交互に放射曲線状に配置されている。
A known
すなわち、磁気円筒と磁気円盤が回転してトルクの伝達が行われる際、最も接近する線上には常にN極とS極が必ず1つ以上存在している。
そして、該螺旋曲線511は、磁気円筒のN極とS極の配置との関係を規定することで、円滑に回転するとともに伝達トルクが大きくなるように定められている(例えば、特許文献1参照)。
That is, when torque is transmitted by rotating the magnetic cylinder and the magnetic disk, at least one N pole and S pole always exist on the closest line.
The
しかしながら、公知の磁気式動力伝達手段の磁気円盤510のN極とS極の配置では、図8に示すように、半径線上のN極とS極のそれぞれの長さの合計が回転に伴い変動するため、磁気円筒と磁気円盤の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動が生じやすく、伝達トルクのリップルや回転速度変動が生じ、振動や騒音の原因となるという問題があった。
However, in the arrangement of the north and south poles of the
本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減するとともに、振動や騒音を防止する磁気式動力伝達手段を提供することである。 The present invention solves the problems of the prior art as described above, that is, the object of the present invention is to reduce balance fluctuation of repulsive force / attraction force, and to reduce ripple of transmission torque and fluctuation of rotational speed. In addition, a magnetic power transmission means for preventing vibration and noise is provided.
本請求項1に係る発明は、円筒表面に磁極のN極とS極とを交互に配置した磁気円筒と、円盤表面に内周から外周に向けて磁極のN極とS極とを交互に放射曲線状に配置した磁気円盤とが対向するとともに、前記磁気円筒の回転軸と前記磁気円盤の回転軸とが、同一平面上で直交するように配置されている磁気式動力伝達手段において、前記磁気円盤の磁極の配置が、前記磁気円盤の中心を通る半径直線上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに半径直線上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とし、複数のアルキメデス曲線を境界としてN極とS極とを交互に配置したものであり、前記アルキメデス曲線が、等間隔に設けられるとともに、次式
r=aθ+ri
a=(ro−ri)/(C・Qq)
(ri:磁極の最内周の半径
ro:磁極の最外周の半径
C :原点(θ=0)の位置での半径上に現れる磁極の極数
Qq:円周方向の1極当たりの角度)
で表わされることにより、前記課題を解決するものである。
According to the first aspect of the present invention, a magnetic cylinder in which magnetic poles N poles and S poles are alternately arranged on the cylinder surface, and magnetic poles N poles and S poles alternately in the disk surface from the inner periphery toward the outer periphery. In the magnetic power transmission means, the magnetic disk arranged in a radial curve is opposed to each other, and the rotation axis of the magnetic cylinder and the rotation axis of the magnetic disk are arranged so as to be orthogonal to each other on the same plane. The arrangement of the magnetic disk magnetic poles is such that the total length of the N poles on the radial line passing through the center of the magnetic disk and the total length of the S poles are the same over the entire circumferential range, and the N poles on the radial line The total length of the S poles and the total length of the S poles are the same, and the N poles and the S poles are alternately arranged with a plurality of Archimedes curves as boundaries, and the Archimedes curves are provided at equal intervals. In addition, the following formula r = aθ + ri
a = (ro-ri) / (C · Qq)
(Ri: radius of the innermost circumference of the magnetic pole ro: radius of the outermost circumference of the magnetic pole C: number of poles of the magnetic pole appearing on the radius at the position of the origin (θ = 0) Qq: angle per pole in the circumferential direction)
By solving this problem, the above-mentioned problem is solved.
本請求項2に係る発明は、前記磁気円筒の磁気の配置が、前記磁気円筒の回転軸方向の線上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに回転軸方向の線上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とする配置であることにより、前記課題をさらに解決するものである。 According to the second aspect of the present invention, the magnetic arrangement of the magnetic cylinder is the same over the entire circumferential range of the total length of the N poles and the total length of the S poles on the rotation axis direction line of the magnetic cylinders. In addition, the above-described problem is further solved by arranging the total length of the N poles on the line in the rotation axis direction and the total length of the S poles to be the same.
本発明の磁気式動力伝達手段は、円筒表面に磁極のN極とS極とを交互に配置した磁気円筒と、円盤表面に内周から外周に向けて磁極のN極とS極とを交互に放射曲線状に配置した磁気円盤とが対向するとともに、磁気円筒の回転軸と磁気円盤の回転軸とが、同一平面上で直交するように配置されている。 The magnetic power transmission means of the present invention comprises a magnetic cylinder having magnetic poles N and S poles alternately arranged on the cylinder surface, and alternating magnetic poles N and S poles from the inner circumference to the outer circumference on the disk surface. Are arranged so that the rotation axis of the magnetic cylinder and the rotation axis of the magnetic disk are orthogonal to each other on the same plane.
本請求項1に係る発明の磁気式動力伝達手段によれば、磁気円盤の磁極の配置が、磁気円盤の中心を通る半径直線上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに半径直線上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とし、複数のアルキメデス曲線を境界としてN極とS極とを交互に配置したものであり、アルキメデス曲線が、等間隔に設けられるとともに、次式
r=aθ+ri
a=(ro−ri)/(C・Qq)
(ri:磁極の最内周の半径
ro:磁極の最外周の半径
C :原点(θ=0)の位置での半径上に現れる磁極の極数
Qq:円周方向の1極当たりの角度)
で表わされることにより、磁気円筒と磁気円盤の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減することができるとともに、振動や騒音を防止することができる。
According to the magnetic power transmission means of the first aspect of the present invention, the arrangement of the magnetic poles of the magnetic disk is such that the total length of the N poles and the total length of the S poles on a radial straight line passing through the center of the magnetic disk. Are the same over the entire circumferential range, the total length of the N poles on the radial line is the same as the total length of the S poles, and the N poles and the S poles are alternately arranged with a plurality of Archimedes curves as boundaries. Archimedes curves are provided at equal intervals, and the following equation is given: r = aθ + ri
a = (ro-ri) / (C · Qq)
(Ri: radius of the innermost circumference of the magnetic pole ro: radius of the outermost circumference of the magnetic pole C: number of poles of the magnetic pole appearing on the radius at the position of the origin (θ = 0) Qq: angle per pole in the circumferential direction)
By reducing the repulsive force / attractive force balance fluctuation generated between the magnetic cylinder and the magnetic disk, it is possible to reduce the ripple of the transmission torque and the rotational speed fluctuation, and to reduce vibration and noise. Can be prevented.
さらに、磁気円盤と磁気円筒の最接近点の回転に伴う磁極の境界線の磁気円盤の半径方向への移動速度が回転速度に比例するため、さらに磁気円筒と磁気円盤の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減することができるとともに、振動や騒音を防止することができる。 Furthermore, since the moving speed in the radial direction of the magnetic disk boundary line accompanying the rotation of the closest point of the magnetic disk and magnetic cylinder is proportional to the rotating speed, it is further generated between the magnetic cylinder and the magnetic disk. The balance fluctuation of repulsive force / attraction force can be reduced, the ripple of transmission torque and the rotation speed fluctuation can be reduced, and vibration and noise can be prevented.
また、すべての磁極が同一形状となり構造が単純化され、さらに磁気円筒と磁気円盤の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減することができるとともに、振動や騒音を防止することができる。 In addition, all the magnetic poles have the same shape and the structure is simplified. Furthermore, the balance fluctuation of the repulsive force / attraction force generated between the magnetic cylinder and the magnetic disk is reduced, and the ripple of transmission torque and the fluctuation of rotational speed are reduced. In addition, vibration and noise can be prevented.
本請求項1に係る発明の磁気式動力伝達手段によれば、磁気円筒の磁気の配置が、磁気円筒の回転軸方向の線上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに回転軸方向の線上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とする配置であることにより、より一層、磁気円筒と磁気円盤の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減することができるとともに、振動や騒音を防止することができる。 According to the magnetic power transmission means of the first aspect of the present invention, the magnetic arrangement of the magnetic cylinder is calculated by adding the total length of the N poles and the total length of the S poles on a line in the rotation axis direction of the magnetic cylinder. The arrangement is the same over the entire circumferential range, and the arrangement is made such that the total length of the N poles and the total length of the S poles on the line in the rotation axis direction are the same. The balance fluctuation of the repulsive force / attraction force generated between them can be reduced, the ripple of the transmission torque and the fluctuation of the rotational speed can be reduced, and vibration and noise can be prevented.
本発明は、円筒表面に磁極のN極とS極とを交互に配置した磁気円筒と、円盤表面に内周から外周に向けて磁極のN極とS極とを交互に放射曲線状に配置した磁気円盤とが対向するとともに、磁気円筒の回転軸と磁気円盤の回転軸とが、同一平面上で直交するように配置されている磁気式動力伝達手段において、磁気円盤の磁極の配置が、磁気円盤の中心を通る半径直線上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに半径直線上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とし、複数のアルキメデス曲線を境界としてN極とS極とを交互に配置したものであり、アルキメデス曲線が、等間隔に設けられるとともに、次式
r=aθ+ri
a=(ro−ri)/(C・Qq)
(ri:磁極の最内周の半径
ro:磁極の最外周の半径
C :原点(θ=0)の位置での半径上に現れる磁極の極数
Qq:円周方向の1極当たりの角度)
で表わされることにより、磁気円筒と磁気円盤の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減するとともに、振動や騒音を防止するものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。
In the present invention, a magnetic cylinder in which magnetic poles N poles and S poles are alternately arranged on the cylinder surface, and magnetic poles N poles and S poles are alternately arranged in a radial curve shape from the inner periphery to the outer periphery on the disk surface. In the magnetic power transmission means in which the rotation axis of the magnetic cylinder and the rotation axis of the magnetic disk are arranged so as to be orthogonal to each other on the same plane, the arrangement of the magnetic poles of the magnetic disk is The total length of the N poles on the radial line passing through the center of the magnetic disk and the total length of the S poles are the same over the entire circumferential range, and the total length of the N poles on the radial line and the S poles The total length is the same, and the N poles and S poles are alternately arranged with a plurality of Archimedes curves as boundaries. The Archimedes curves are provided at equal intervals, and the following equation: r = aθ + ri
a = (ro-ri) / (C · Qq)
(Ri: radius of the innermost circumference of the magnetic pole ro: radius of the outermost circumference of the magnetic pole C: number of poles of the magnetic pole appearing on the radius at the position of the origin (θ = 0) Qq: angle per pole in the circumferential direction)
By reducing the balance fluctuation of repulsive force / attraction force generated between the magnetic cylinder and the magnetic disk, the ripple of the transmission torque and the rotational speed fluctuation are reduced, and vibration and noise are prevented. So long as the specific embodiment thereof is arbitrary.
すなわち、本発明で用いる磁気式動力伝達手段は、同一平面上で直交する回転軸の間で動力伝達が行われるものであれば、駆動側及び被駆動側のいずれに磁気円筒あるいは磁気円盤を設けても良い。
また、磁気円盤および磁気円筒の磁極は、回転方向で交互に設けられていればいくつであってもかまわない。
That is, the magnetic power transmission means used in the present invention is provided with a magnetic cylinder or a magnetic disk on either the driving side or the driven side as long as power transmission is performed between rotating shafts orthogonal to each other on the same plane. May be.
Further, the magnetic disk and the magnetic cylinder may have any number of magnetic poles as long as they are alternately provided in the rotation direction.
以下に、本発明の一実施例である磁気式動力伝達手段について図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例である磁気式動力伝達手段100は、図1に示すように、円筒123の表面に磁極122のN極とS極を交互に配置した磁気円筒120と、円盤113の表面に内周から外周に向けて磁極112のN極とS極を交互に放射曲線状に配置した磁気円盤110とが、互いに同一平面上で軸中心が直交する回転軸114、124にそれぞれ取り付けられ、磁極112、122の表面が僅かな間隔で対向するように配置されている。
Hereinafter, magnetic power transmission means according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the magnetic power transmission means 100 according to an embodiment of the present invention includes a
磁気円盤110は、図2に示すように、磁気円盤110側の表面に内周から外周にかけて周方向等間隔の螺旋曲線111を境界として磁極112がN極とS極を交互に配置されてなり、磁気円筒120は、円筒面に周方向等間隔の螺旋曲線121を境界として磁極122がN極とS極を交互に配置されてなる。
As shown in FIG. 2, the
本実施例では、磁気円盤110の螺旋曲線111および磁極112の数、磁気円筒120の螺旋曲線121および磁極122の数はそれぞれ8個であるが、それぞれ偶数であればいかなる数でも良く、また、磁気円筒120の螺旋曲線121および磁極122の数は磁気円筒120の半径に応じて、磁気円盤110の螺旋曲線111および磁極112の数と同数であっても良く異なっても良い。
In this embodiment, the number of
また、磁気円筒120の磁極122の軸方向の長さと、磁気円盤110の磁極112が配置される内周から外周までの半径方向の長さは等しくなるように構成されているが、磁気円筒120の磁極122の軸方向の長さのほうが長くても良い。
さらに、本実施例では磁気円盤110の磁極112は境界となる螺旋曲線111部に隙間を設けて配置され、磁気円筒120の磁極122は境界となる螺旋曲線121部に隙間を設けずに配置されているが、磁気円盤110、磁気円筒120ともに隙間の有無はいずれであっても良い。
In addition, the length in the axial direction of the
Further, in this embodiment, the
磁気円盤110の8本の螺旋曲線111は、それぞれ、次式、
r=aθ+ri
a=(ro−ri)/(C・Qq)
(ri:磁極112の最内周の半径
ro:磁極112の最外周の半径
C :原点(θ=0:螺旋曲線111が内周に接する点)の位置での磁気円盤110の半径上に現れる磁極112の極数
Qq:円周方向の1極当たりの角度=360°/螺旋曲線111の数)
で表わされるアルキメデス曲線で構成されており、複数の同一のアルキメデス曲線が円周方向に等角度間隔に設けられることによって、図3に示すように、磁気円盤110の中心を通る半径直線(a〜f等)上のN極の長さの合計とS極の長さの合計が全周にわたって同一となるように構成されている。
The eight
r = aθ + ri
a = (ro-ri) / (C · Qq)
(Ri: radius of the innermost circumference of the
3, and a plurality of identical Archimedes curves are provided at equal angular intervals in the circumferential direction. As shown in FIG. 3, a radial straight line (a˜) passing through the center of the
本実施例では、
C=2
Qq=45°
であるから、それぞれの螺旋曲線111は、
r=(ro−ri)・θ/90°+ri
で表わされる曲線となる。
In this example,
C = 2
Qq = 45 °
Therefore, each
r = (ro−ri) · θ / 90 ° + ri
It becomes a curve represented by.
磁気円筒120は、図4に示すように、軸方向長さが磁気円盤110の磁極112が配置される内周から外周までの半径方向の長さ(ro−ri)であり、N極とS極を交互に配置された磁極122の境界となる螺旋曲線121によって軸方向のN極の長さの合計とS極の長さの合計が全周にわたって同一となるように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
以上の構成により、図5に示すように、磁気円筒120と最も接近してトルクの伝達が行われる磁気円盤110の半径線上のN極とS極のそれぞれの長さの合計は回転によって変化することはなく、磁気円筒120と磁気円盤110の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動が生じにくく、伝達トルクのリップルや回転速度変動が低減し、振動や騒音を防止することができる。
With the above configuration, as shown in FIG. 5, the total length of each of the N pole and the S pole on the radial line of the
図6(a)は本発明の磁気式動力伝達手段、図6(b)は従来の磁気式動力伝達手段のそれぞれ回転数を測定したグラフであり、本発明の磁気式動力伝達手段は従来の磁気式動力伝達手段に比べ、回転数の変化速度(回転数曲線の傾き)も小さいことから伝達トルクのリップルが低減されていることが、回転数の変化量(回転数曲線の上下のピークの差)が少ないことから回転速度変動が低減されていることが、それぞれ示されている。 FIG. 6 (a) is a graph in which the rotational speed of the magnetic power transmission means of the present invention is measured, and FIG. 6 (b) is a graph obtained by measuring the number of revolutions of the conventional magnetic power transmission means. Compared to the magnetic power transmission means, the speed of change of the rotational speed (the slope of the rotational speed curve) is also small, so that the ripple of the transmission torque is reduced. It is respectively shown that the rotational speed fluctuation is reduced because the difference is small.
このようにして得られた本発明の磁気式動力伝達手段100は、磁気円盤110の磁極112の配置が、磁気円盤110の中心を通る半径直線(a〜f等)上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに半径直線(a〜f等)上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とし、複数のアルキメデス曲線(111)を境界としてN極とS極とを交互に配置したものであり、アルキメデス曲線(111)が、等間隔に設けられるとともに、次式
r=aθ+ri
a=(ro−ri)/(C・Qq)
(ri:磁極の最内周の半径
ro:磁極の最外周の半径
C :原点(θ=0)の位置での半径上に現れる磁極の極数
Qq:円周方向の1極当たりの角度)
で表わされることにより、磁気円筒120と磁気円盤110の間に発生している反発力・吸引力のバランス変動を低減し、伝達トルクのリップルや回転速度変動を低減するとともに、振動や騒音を防止できる。
In the magnetic power transmission means 100 of the present invention thus obtained, the arrangement of the
a = (ro-ri) / (C · Qq)
(Ri: radius of the innermost circumference of the magnetic pole ro: radius of the outermost circumference of the magnetic pole C: number of poles of the magnetic pole appearing on the radius at the position of the origin (θ = 0) Qq: angle per pole in the circumferential direction)
By reducing the repulsive force / attractive force balance fluctuation generated between the
100 ・・・磁気式動力伝達手段
110、510 ・・・磁気円盤
111、511 ・・・螺旋曲線
112、512 ・・・磁極
113、513 ・・・回転軸
120、520 ・・・磁気円筒
121、521 ・・・螺旋曲線
122、522 ・・・磁極
123、523 ・・・回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記磁気円盤の磁極の配置が、前記磁気円盤の中心を通る半径直線上のN極の長さの合計およびS極の長さの合計を周方向全範囲にわたって同一とするとともに半径直線上のN極の長さの合計とS極の長さの合計とを同一とし、複数のアルキメデス曲線を境界としてN極とS極とを交互に配置したものであり、
前記アルキメデス曲線が、等間隔に設けられるとともに、次式で表わされることを特徴とする磁気式動力伝達手段。
r=aθ+ri
a=(ro−ri)/(C・Qq)
(ri:磁極の最内周の半径
ro:磁極の最外周の半径
C :原点(θ=0)の位置での半径上に現れる磁極の極数
Qq:円周方向の1極当たりの角度) A magnetic cylinder in which N poles and S poles of magnetic poles are alternately arranged on a cylindrical surface, and a magnetic disk in which N poles and S poles of magnetic poles are alternately arranged in a radial curve from the inner periphery to the outer periphery on the disk surface; In the magnetic power transmission means in which the rotation axis of the magnetic cylinder and the rotation axis of the magnetic disk are arranged so as to be orthogonal to each other on the same plane,
The arrangement of the magnetic poles of the magnetic disk is such that the total length of N poles and the total length of S poles on the radial line passing through the center of the magnetic disk are the same over the entire circumferential range, and N on the radial line. The total length of the poles and the total length of the S poles are the same, and the N poles and the S poles are alternately arranged with a plurality of Archimedes curves as boundaries,
The Archimedes curve is provided at equal intervals and is expressed by the following equation.
r = aθ + ri
a = (ro-ri) / (C · Qq)
(Ri: radius of the innermost circumference of the magnetic pole ro: radius of the outermost circumference of the magnetic pole C: number of poles of the magnetic pole appearing on the radius at the position of the origin (θ = 0) Qq: angle per pole in the circumferential direction)
The magnetic arrangement of the magnetic cylinder is such that the total length of the N poles and the total length of the S poles on the rotation axis direction line of the magnetic cylinders are the same over the entire circumferential range, and on the rotation axis direction line. 2. The magnetic power transmission unit according to claim 1, wherein the total length of the N poles and the total length of the S poles are the same.
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