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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Kopplungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine magnetische Kopplungsvorrichtung, die ein erstes rotierendes Element und ein zweites rotierendes Element umfasst, die derart angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Wechselwirkungsoberflächen entgegengesetzt zueinander sind, während sie voneinander getrennt sind. Das erste rotierende Element und das zweite rotierende Element sind um die Drehachse drehbar, die sich in eine Richtung senkrecht zu den Wechselwirkungsoberflächen erstreckt. Die magnetische Kopplungsvorrichtung überträgt das Drehmoment unter Verwendung der Magnetkraft, die zwischen den Wechselwirkungsoberflächen des ersten rotierenden Elements und des zweiten rotierenden Elements erzeugt wird, von einem der rotierenden Elemente auf das andere rotierende Element.
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Hintergrundtechnik
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Als ein Beispiel für einen Rotationsübertragungsmechanismus, der das Drehmoment ohne Kontakt überträgt, sind herkömmliche magnetische Kopplungsvorrichtungen bekannt, in denen Permanentmagnete auf der Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen rotierenden Antriebselements und der Außenumfangsoberfläche eines zylindrischen angetriebenen rotierenden Elements, das auf der gleichen Drehachse wie das rotierende Antriebselement bereitgestellt ist, angeordnet sind, so dass sie einander durch einen Luftspalt zwischen den Oberflächen gegenüberliegen, und in denen das Drehmoment von dem rotierenden Antriebselement unter Verwendung der Magnetkraft, die zwischen der Innenumfangsoberfläche und der Außenumfangsoberfläche erzeugt wird, auf das angetriebene rotierende Element übertragen wird (zum Beispiel Patentdokument 1).
Patentdokument 1:
Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2001-165189 -
Offenbarung der Erfindung
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Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll
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Jedoch ist es schwierig, die Gesamtgröße der magnetischen Kopplungsvorrichtung, wie in dem Patendokument 1 offenbart, zu verringern, weil der Aufbau der Vorrichtung eine gewisse Größe in der Richtung der Drehachse erfordert.
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Andere magnetische Kopplungsvorrichtungen, die sich von den vorstehend beschriebenen magnetischen Kopplungsvorrichtungen unterscheiden, in denen ein plattenförmiges rotierendes Antriebselement und ein plattenförmiges angetriebenes rotierendes Element, derart angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Wechselwirkungsoberflächen einander gegenüberliegen, während sie voneinander getrennt sind, sind bekannt. In einer derartigen magnetischen Kopplungsvorrichtung sind das rotierende Antriebselement und das angetriebene rotierende Element um die Drehachse, die sich entlang der einzigen Linie in der Richtung senkrecht zu den Wechselwirkungsoberflächen des rotierenden Antriebselements und des angetriebenen rotierenden Elements erstreckt, drehbar, und das Drehmoment wird unter Verwendung der Magnetkraft (magnetische Anziehung), die zwischen den Wechselwirkungsoberflächen jedes rotierenden Antriebselements und jedes angetriebenen rotierenden Elements erzeugt wird, von dem rotierenden Antriebselement auf das angetriebene rotierende Element übertragen. Eine derartige magnetische Kopplungsvorrichtung kann aufgrund ihres Aufbaus eine flache Struktur sein, die in der Richtung der Drehachse kurz ist, was die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert.
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Jedoch tritt in einer derartigen magnetischen Kopplungsvorrichtung, die das plattenförmige rotierende Antriebselement und das plattenförmige angetriebene rotierende Element umfasst, eine magnetische Anziehung in die Richtung der Drehachse zwischen dem rotierenden Antriebselement und dem angetriebenen rotierenden Element auf, und folglich nimmt die Last auf das Lagerelement, das die rotierenden Elemente hält, zu. Insbesondere wird die magnetische Anziehung, die in die Richtung der Drehachse erzeugt wird, umso größer, je größer das übertragene Drehmoment ist, was eine mechanische Strategie erfordert, um mit der Zunahme umzugehen.
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Um mit den vorstehend beschriebenen Gegebenheiten umzugehen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magnetische Kopplungsvorrichtung mit verringerter Größe bereitzustellen, die die magnetische Anziehungskraft verringern kann, die in die Richtung der Drehachse auftritt, und somit wünschenswerterweise das Drehmoment übertragen kann.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um die Aufgabe zu lösen, umfasst eine in Anspruch 1 dargelegt magnetische Kopplungsvorrichtung ein erstes rotierendes Element und ein zweites rotierendes Element, die derart angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Wechselwirkungsoberflächen einander gegenüberliegen, während sie voneinander getrennt sind, und die um eine gemeinsame Drehachse, die sich in eine Richtung senkrecht zu den Wechselwirkungsoberflächen erstreckt, drehbar sind, um das Drehmoment von einem der ersten und zweiten rotierenden Elemente unter Verwendung einer Magnetkraft, die zwischen der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements und der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements erzeugt wird, auf das andere zu übertragen. Die magnetische Kopplungsvorrichtung umfasst eine erste Magnetkrafteinheit, die hauptsächlich eine magnetische Abstoßung in die Richtung der Drehachse zwischen einer Innenumfangsfläche der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements und einer Innenumfangsfläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements bewirkt, wobei die Innenumfangsflächen in der Nachbarschaft der Drehachse sind; und eine zweite Magnetkrafteinheit, die hauptsächlich eine magnetische Anziehung in die Richtung der Drehachse zwischen einer Außenumfangsfläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements und einer Außenumfangsfläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements bewirkt, wobei die magnetische Anziehung ungefähr äquivalent zu der magnetischen Abstoßung ist, wobei die
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Außenumfangsflächen radial auswärts in Bezug auf die erste Magnetkrafteinheit sind.
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Die in Anspruch 2 gemäß Anspruch 1 dargelegte magnetische Kopplungsvorrichtung umfasst eine erste Magnetgruppe, die mehrere erste Magnete umfasst, die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, auf der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements angeordnet sind, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind; eine zweite Magnetgruppe, welche in Zusammenarbeit mit einem Teil der ersten Magnetgruppe die erste Magnetkrafteinheit bildet und die mehrere zweite Magnete umfasst, die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet sind und die an Positionen innerhalb einer gegenüberliegenden Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet sind, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind, wobei die gegenüberliegende Fläche fähig ist, zu den ersten Magneten gegenüberzuliegen, wenn das erste rotierende Element sich relativ zu dem zweiten rotierenden Element dreht, wobei die Positionen in der (Nachbarschaft der Drehachse sind; und eine dritte Magnetgruppe, welche in Zusammenarbeit mit einem Teil der ersten Magnetgruppe die zweite Magnetkrafteinheit bildet und die mehrere dritte Magnete umfasst, die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet sind, und die in Positionen innerhalb der gegenüberliegenden Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet sind, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind, wobei die Positionen in Bezug auf die zweiten Magnete auswärts sind. Jeder dritte Magnet hat eine Fläche, die ungefähr gleich zu der jedes zweiten Magneten ist und hat einen Magnetpol, der zu dem des zweiten Magneten, der zwischen dem dritten Magneten und der Drehachse positioniert ist, verschieden ist.
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In der in Anspruch 3 gemäß Anspruch 2 dargelegten magnetischen Kopplungsvorrichtung umfasst jeder der ersten Magnete, welche die erste Magnetgruppe bilden, eine Innenumfangsmagnetkomponente, die in einer Fläche in der Nachbarschaft der Drehachse bereitgestellt ist, und eine Außenumfangsmagnetkomponente, die in Bezug auf die Innenumfangsmagnetkomponente radial auswärts bereitgestellt ist, so dass die Außenumfangsmagnetkomponente von der Innenumfangsmagnetkomponente getrennt ist, die Innenumfangsmagnetkomponente in eine einzige Drehrichtung um die Drehachse radial nach außen verschoben ist und die zweiten Magnete, welche die zweite Magnetgruppe bilden, in der gegenüberliegenden Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements bereitgestellt sind, und jeder der zweiten Magnete eine Fläche hat, die ungefähr gleich der der Innenumfangsmagnetkomponente ist, und in die einzige Drehrichtung um die Drehachse radial nach außen verschoben ist, wobei die gegenüberliegende Fläche fähig ist, zu den Innenumfangsmagnetkomponenten gegenüberzuliegen, wenn das erste rotierende Element sich relativ zu dem zweiten rotierenden Element dreht.
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In der in Anspruch 4 gemäß Anspruch 3 dargelegten magnetischen Kopplungsvorrichtung ist eine Magneteinheit zum Bewirken einer Abstoßung oder Anziehung zwischen der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements und der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements unter Verwendung der Magnetkraft zwischen den Innenumfangsmagnetkomponenten und den Außenumfangsmagnetkomponenten auf der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements und zwischen den zweiten Magneten und den dritten Magneten auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet.
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In der in Anspruch 5 gemäß Anspruch 1 dargelegten magnetischen Kopplungsvorrichtung umfasst die erste Magnetkrafteinheit Innenumfangsmagnete, die den gleichen Magnetpol haben und die in Positionen auf den jeweiligen Wechselwirkungsoberflächen des ersten rotierenden Elements und des zweiten rotierenden Elements angeordnet sind, um zueinander entgegengesetzt zu sein, so dass die Innenumfangsmagnete die Drehachse umgeben, wobei die Positionen in der Nachbarschaft der Drehachse sind; eine erste Mittelumfangsmagnetgruppe, die mehrere erste Mittelumfangsmagnete umfasst, die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet sind und die in Positionen auf der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements angeordnet sind, so dass benachbarte Magnetpole die gleichen sind, wobei die Positionen in Bezug auf den Innenumfangsmagneten auswärts sind; und eine zweite Mittelumfangsmagnetgruppe, die mehrere zweite Mittelumfangsmagnete umfasst, die den gleichen Magnetpol wie den der ersten Mittelumfangsmagnete haben und die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet sind und die in Positionen innerhalb einer gegenüberliegenden Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet sind, so dass benachbarte Magnetpole die gleichen sind, wobei die gegenüberliegende Fläche fähig ist, zu den ersten Mittelumfangsmagneten gegenüberzuliegen, wenn das erste rotierende Element sich relativ zu dem zweiten rotierenden Element dreht. Die zweite Magnetkrafteinheit umfasst eine Außenumfangsmagnetelementgruppe, die Außenumfangsmagnetelemente umfasst, die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet sind und die in Positionen auf der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements angeordnet sind, wobei die Positionen in Bezug auf die ersten Mittelumfangsmagnete radial auswärts sind; und eine Außenumfangsmagnetgruppe, die mehrere Außenumfangsmagnete umfasst, die in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet sind und die in Positionen auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet sind, so dass benachbarte Magnetpole verschieden voneinander sind, wobei die Positionen fähig sind, gegenüber zu den Außenumfangsmagneten zu liegen, wenn das erste rotierende Element sich relativ zu dem zweiten rotierenden Element dreht. Die Außenumfangsmagnetelemente, welche die Außenumfangsmagnetelementgruppe bilden, sind in den Positionen radial auswärts in Bezug auf die ersten Mittelumfangsmagnete, welche die erste Mittelumfangsmagnetgruppe bilden, angeordnet. Jedoch ist es zufriedenstellend, wenn die äußeren Endabschnitte der Außenumfangsmagnetelemente in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der ersten Mittelumfangsmagnete radial auswärts sind. Folglich ist ein Fall abgedeckt, in dem die inneren Endabschnitte der Außenumfangsmagnetelemente in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der ersten Mittelumfangsmagnete radial einwärts sind. Ähnlich sind die Außenumfangsmagnete, welche die Außenumfangsmagnetgruppe bilden, in Bezug auf die zweiten Mittelumfangsmagnete, welche die zweite Mittelumfangsmagnetgruppe bilden, in den Positionen radial auswärts angeordnet. Jedoch ist es zufriedenstellend, wenn die äußeren Endabschnitte der Außenumfangsmagnete in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der zweiten Mittelumfangsmagnete radial auswärts sind. Folglich ist ein Fall abgedeckt, in dem die inneren Endabschnitte der Außenumfangsmagnete in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der zweiten Mittelumfangsmagnete radial einwärts sein können.
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In der in Anspruch 6 gemäß Anspruch 5 dargelegten magnetischen Kopplungsvorrichtung sind die Außenumfangsmagnete und die Außenumfangsmagnetelemente, welche die zweite Magnetkrafteinheit bilden, jeweils auf der Wechselwirkungsoberfläche des ersten rotierenden Elements und der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet, so dass die Außenumfangsmagnete und die Außenumfangsmagnetelemente in der Richtung der Drehachse mit den Magneten ausgerichtet sind, welche die erste Magnetkrafteinheit bilden.
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In der in Anspruch 7 gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 dargelegten magnetischen Kopplungsvorrichtung sind die erste Magnetkrafteinheit und die zweite Magnetkrafteinheit zusammen mit dem ersten rotierenden Element und dem zweiten rotierenden Element in einem gemeinsamen Gehäuse enthalten.
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Ergebnis der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt die erste Magnetkrafteinheit hauptsächlich die magnetische Abstoßung in die Richtung der Drehachse zwischen den Innenumfangsflächen in der Nachbarschaft der Drehachse, auf den Wechselwirkungsoberflächen des ersten rotierenden Elements und des zweiten rotierenden Elements, und die zweite Magnetkrafteinheit bewirkt hauptsächlich die magnetische Anziehung, die ungefähr äquivalent zu der magnetischen Abstoßung ist, in die Richtung der Drehachse zwischen den Außenumfangsflächen, radial auswärts in Bezug auf die erste Magnetkrafteinheit, auf den Wechselwirkungsoberflächen des ersten rotierenden Elements und des zweiten rotierenden Elements. Folglich kann die Kraft, die das zweite rotierende Element in der Richtung der Drehachse verschiebt, d. h. die Axiallast, verringert werden. Außerdem besteht keine Gefahr, dass das zweite rotierende Element in einer Weise in die Richtung der Drehachse verschoben wird, dass das zweite rotierende Element sich nähert und von dem ersten rotierenden Element getrennt wird. Da außerdem die zweite Magnetkrafteinheit in Bezug auf die erste Magnetkrafteinheit radial auswärts ist, ist die magnetische Anziehung in der Drehrichtung, die durch die zweite Magnetkrafteinheit erzeugt wird, größer als die magnetische Abstoßung in der Drehrichtung, die durch die erste Magnetkrafteinheit erzeugt wird. Folglich dreht sich das zweite rotierende Element entsprechend dem ersten rotierenden Element, und das Drehmoment kann von dem ersten rotierenden Element auf das zweite rotierende Element übertragen wenden. Außerdem kann die Vorrichtung eine flache Struktur sein, die in der Richtung der Drehachse kurz ist, was die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert. Folglich werden die Ergebnisse erzielt, in denen die magnetische Anziehung, die in der Richtung der Drehachse auftritt, verringert wird, während die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert wird, und folglich kann wünschenswerterweise das Drehmoment übertragen werden
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Gemäß der magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung sind die ersten Magnete in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, auf der Wechselwirkungsoberfäche des ersten rotierenden Elements angeordnet, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind, wodurch die erste Magnetgruppe aufgebaut wird; die zweiten Magnete sind in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet, und sind in Positionen in der Nachbarschaft der Drehachse, innerhalb einer gegenüberliegenden Fläche, die zu den ersten Magneten gegenüberliegen kann, wenn das erste rotierende Element sich relativ zu dem zweiten rotierenden Element dreht, auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind, wodurch die zweite Magnetgruppe aufgebaut wird; die dritten Magnete sind in vorgegebenen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse ist, angeordnet und sind in Positionen, die in Bezug auf die zweiten Magnete auswärts sind, innerhalb der gegenüberliegenden Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche des zweiten rotierenden Elements angeordnet, so dass benachbarte Magnetpols verschieden voneinander sind, wodurch die dritte Magnetgruppe gebildet wird; und die dritten Magnete haben ein Fläche, die ungefähr gleich der der zweiten Magnete ist, und jeder dritte Magnet hat einen Magnetpol, der verschieden von dem des zweiten Magneten ist, der zwischen dem dritten Magneten und der Drehachse positioniert ist. Folglich ist die magnetische Abstoßung, die in die Richtung der Drehachse zwischen den ersten Magneten und den zweiten Magneten wirkt, ungefähr äquivalent zu der magnetischen Anziehung, die in die Richtung der Drehachse zwischen den ersten Magneten und den dritten Magneten wirkt. Folglich kann die Kraft, die das zweite rotierende Element in die Richtung der Drehachse verschiebt, verringert werden, d. h. die Axiallast kann verringert wenden. Außerdem besteht keine Gefahr, dass das zweite rotierende Element in einer Weise in die Richtung der Drehachse verschoben wird, dass das zweite rotierende Element sich nähert und von dem ersten rotierenden Element getrennt wird. Außerdem ist die magnetische Anziehung in der Drehrichtung, die zwischen den dritten Magneten und den ersten Magneten wirkt, größer als die magnetische Abstoßung, die zwischen den zweiten Magneten und den ersten Magneten wirkt. Folglich dreht sich das zweite rotierende Element entsprechend dem ersten rotierenden Element, und das Drehmoment kann von dem ersten rotierenden Element auf das zweite rotierende Element übertragen werden. Außerdem kann die Vorrichtung eine flache Struktur sein, die in der Richtung der Drehachse kurz ist, was die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert. Folglich werden die Ergebnisse erzielt, in denen die magnetische Anziehung, die in die Richtung der Drehachse auftritt, verringert werden kann, und folglich kann das Drehmoment wünschenswerterweise übertragen werden, während die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittseitenansicht, die eine magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
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2 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Wechselwirkungsoberfläche des in 1 gezeigten rotierenden Antriebselements schematisch zeigt.
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3 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Wechselwirkungsoberfläche des in 1 gezeigten angetriebenen rotierenden Elements schematisch zeigt.
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4 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine erste Magnetgruppe auf dem in 1 gezeigten rotierenden Antriebselement gegenüber einer zweiten Magnetgruppe und einer dritten Magnetgruppe auf dem in 3 gezeigten angetriebenen rotierenden Element ist.
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5 ist eine Querschnittseitenansicht, die eine magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Wechselwirkungsoberfläche des in 5 gezeigten rotierenden Antriebselements schematisch zeigt.
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7 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Wechselwirkungsoberfläche des in 5 gezeigten angetriebenen rotierenden Elements schematisch zeigt.
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8 ist eine Querschnittseitenansicht, die einen Teilquerschnitt einer magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist eine Vorderansicht eines Aufbaus jeder Wechselwirkungsoberfläche einer Riemenscheibe, die interne Komponenten der Riemenscheibe von der Vorderseite aus gesehen zeigt.
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10 ist eine Rückansicht eines Aufbaus jeder Wechselwirkungsoberfläche eines angetriebenen rotierenden Elements, die das angetriebene rotierende Element von der Rückseite ausgesehen zeigt.
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11 ist eine Querschnittansicht, die einen Teilquerschnitt der magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform schematisch zeigt.
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12 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand schematisch zeigt, in dem ein Innenumfangsantriebsmagnet, eine erste Mittelumfangsmagnetgruppe und eine Außenumfangsmagnetelementgruppe auf einer Riemenscheibe, die alle in 9 gezeigt sind, jeweils einem angetriebenen Innenumfangsmagneten, einer zweiten Mittelumfangsmagnetgruppe und einer Außenumfangsmagnetgruppe, die alle in 10 gezeigt sind, gegenüber liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rotierendes Antriebselement
- 11
- Antriebswelle
- 12
- Wechselwirkungsoberfläche
- 14, 34
- Erste Magnetgruppe
- 15, 35
- Erster Magnet
- 20
- Rotierendes angetriebenes Element
- 21
- Wechselwirkungsoberfläche
- 22
- Durchgangsloch
- 23, 43
- Zweite Magnetgruppe
- 24, 44
- Zweiter Magnet
- 25, 45
- Dritte Magnetgruppe
- 26, 46
- Dritter Magnet
- 35a
- Innenumfangsmagnetkomponente
- 35b
- Außenumfangsmagnetkomponente
- 60
- Riemenscheibe
- 61
- Konkaver Abschnitt
- 62
- Bodenwandabschnitt
- 62a
- Innenumfangswechselwirkungsoberfläche
- 63
- Durchgangsloch
- 64
- Lager
- 65
- Innenwandabschnitt
- 65a
- Außenumfangswechselwirkungsoberfläche
- 66
- Innenumfangsantriebsmagnet
- 67
- Erste Mittelumfangsmagnetgruppe
- 67a
- Erster Mittelumfangsmagnet
- 68
- Außenumfangsmagnetelementgruppe
- 68a
- Joch
- 68b
- Aluminiumüberstromschutz
- 70
- Rotierendes angetriebenes Element
- 71
- Radial äußerer Innenumfangsabschnitt
- 72
- Horizontaler Erweiterungsabschnitt
- 73
- Radial äußerer Außenumfangsabschnitt
- 71a, 73a
- Wechselwirkungsoberfläche
- 74
- Angetriebener Innenumfangsmagnet
- 75
- Zweite Mittelumfangsmagnetgruppe
- 76
- Außenumfangsmagnetgruppe
- 76a
- Außenumfangsmagnet
- 80
- Abdeckung
- 81
- Zylindrischer Abschnitt
- 90
- Positionsaufrechterhaltungsmagnet
- A
- Gegenüberliegende Fläche
- B
- Schraube
- C
- Kompressorkörper
- C1
- Vorderabschnitt
- C2
- Antriebswelle
- H
- Nabe
- L
- Drehachse
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Beste Art(en) zum Ausführen der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Kopplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Querschnittseitenansicht, die eine magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Die hier dargestellte magnetische Kopplungsvorrichtung umfasst ein rotierendes Antriebselement (erstes rotierendes Element) 10 und ein rotierendes angetriebenes Element (zweites rotierendes Element) 20.
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Wie in 2 gezeigt, ist das rotierende Antriebselement 10 plattenförmig und ist mit einer Antriebswelle 11 versehen, so dass eine Drehachse L durch die Mitte des rotierenden Antriebselements 10 verläuft. Insbesondere ist das rotierende Antriebselement 10 mit der Antriebswelle 11 versehen, so dass die Antriebswelle 11 von einer Wechselwirkungsoberfläche 12 vorsteht, und das rotierende Antriebselement drehbar um die Mitte der Antriebswelle 11, d. h. um die Drehachse L, ist. Die Antriebswelle 11 ist mit einem Antriebsmechanismus 13 verbunden. Die Antriebskraft von dem Antriebsmechanismus 13 wird über die Antriebswelle 11 auf das rotierende Antriebselement 10 angewendet und folglich dreht sich das rotierende Antriebselement 10 um die Drehachse L.
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Eine erste Magnetgruppe 14 ist auf der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 bereitgestellt. Die erste Magnetgruppe 14 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung sechs) erste Magnete 15, die Permanentmagnete sind. Die ersten Magnete 15 sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Ache der Antriebswelle 11, d. h. die Drehachse L, ist, angeordnet. Jeder der ersten Magnete 15 hat eine Form, so dass seine Breite allmählich radial auswärts zunimmt. Die ersten Magnete 15 sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind.
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Wie in 3 dargestellt, ist das angetriebene rotierende Element 20 plattenförmig mit einem Außendurchmesser, der ungefähr der gleiche wie der des rotierenden Antriebselements 10 ist. Das angetriebene rotierende Element 20 ist derart bereitgestellt, dass seine Wechselwirkungsoberfläche 21 gegenüber der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 liegt, während sie von der Wechselwirkungsoberfläche 12 getrennt ist. Insbesondere ist das angetriebene rotierende Element 20 mit einem Durchgangsloch 22 in dem Mittelbereich des angetriebenen rotierenden Elements 20 versehen. Die Antriebswelle 11 durchdringt das Durchgangsloch 22. Das angetriebene rotierende Element 20 ist derart bereitgestellt, dass es über ein (nicht gezeigtes) Halteelement um die Mitte der Antriebswelle 11, d. h. die Drehachse L, drehbar ist. Folglich sind das rotierende Antriebselement 10 und das angetriebene rotierende Element 20 derart angeordnet, dass ihre Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 einander gegenüberliegen, während sie voneinander getrennt sind, und dass sie um die Drehachse L, die sich entlang der einzigen Linie in der Richtung senkrecht zu den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 erstreckt, drehbar sind.
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Wenngleich es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist das angetriebene rotierende Element 20 über ein Verbindungselement mit einer Last verbunden. Das angetriebene rotierende Element 20 rotiert und überträgt somit das Drehmoment (Antriebskraft) auf die Last.
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Eine zweite Magnetgruppe 23 und eine dritte Magnetgruppe 25 sind auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 bereitgestellt. Die zweite Magnetgruppe 23 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung sechs) zweite Magnete 24, die Permanentmagnete sind. Die zweiten Magnete 24 sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet und sind innerhalb einer gegenüberliegenden Fläche A auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20, die eine gegenüberliegende Fläche ist, die den ersten Magneten 15 gegenüberliegen kann, in Positionen in der Nachbarschaft der Antriebswelle 11 (der Drehachse L) angeordnet, wenn das rotierende Antriebselement 10 sich relativ zu dem angetriebenen rotierenden Element 20 dreht. Mit anderen Worten sind die zweiten Magnete 24 in der Richtung des Umfangs angeordnet, dessen Mitte die Drehachse L ist. Die zweiten Magnete sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole voneinander verschieden sind.
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Die dritte Magnetgruppe 25 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung sechs) dritte Magnete 26, die Permanentmagnete Die dritten Magnete 26 sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet und sind in Bezug auf die zweiten Magnete 24 innerhalb der gegenüberliegenden Fläche A auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 in äußeren Positionen angeordnet und noch spezifischer nahe des Außenumfangs der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 angeordnet. Mit anderen Worten sind die dritten Magnete 26 in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet. Die dritten Magnete 26 sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind.
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Die dritten Magnete 26 sind in Bezug auf die zweiten Magnete 24 radial auswärts angeordnet und haben eine Fläche, die ungefähr gleich der der zweiten Magnete 24 ist. Jeder dritte Magnet 26 hat einen Magnetpoll, der zu dem des zweiten Magneten 24, der zwischen dem dritten Magneten 26 und der Drehachse L ist, verschieden ist. Insbesondere, wenn ein zweiter Magnet 24 einen N-Pol hat, hat ein dritter Magnet 26, der in Bezug auf den zweiten Magneten 24 radial auswärts ist, einen S-Pol. Wenn ein zweiter Magnet 24 einen S-Pol hat, hat ein dritter Magnet 26, der in Bezug auf die zweiten Magnete 24 radial auswärts ist, einen N-Pol.
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Die magnetische Kopplungsvorrichtung, die, wie vorstehend beschrieben, aufgebaut ist, überträgt das Drehmoment von dem rotierenden Antriebselement 10 auf das angetriebene rotierende Element 20.
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Das rotierende Antriebselement 10, auf das von dem Antriebsmechanismus 13 über die Antriebswelle 11 eine Antriebskraft angewendet wird, dreht sich um die Mitte der Antriebswelle 11, d. h. die Drehachse L. Das rotierende Antriebselement 10 dreht sich so, dass, wie in 4 dargestellt, die ersten Magnete 15 auf dem rotierenden Antriebselement 10 den zweiten Magneten 24 und den dritten Magneten 26 auf dem angetriebenen rotierenden Element 20 gegenüberliegen, d. h. die ersten Magnet-N-Pole 15 liegen den zweiten Magnet-N-Polen 24 und den dritten Magnet-S-Polen 26 gegenüber und die ersten Magnet-S-Pole 15 liegen den zweiten Magnet-S-Polen 24 und den dritten Magnet-N-Polen 26 gegenüber. Wenn dies einmal passiert, während die magnetische Abstoßung zwischen den ersten Magneten 15 und den zweiten Magneten 24 auftritt, wirkt die magnetische Anziehung zwischen den ersten Magneten 15 und den dritten Magneten 26.
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Da die zweiten Magnete 24 und die dritten Magnete 26 Flächen haben, die ungefähr gleich zueinander sind, die zweiten Magnete 24 und die dritten Magnete 26 in der gegenüberliegenden Fläche A angeordnet sind, ist die magnetische Abstoßung, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 15 und den zweiten Magneten 24 wirkt, ungefähr gleich der magnetischen Anziehung, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 15 und den dritten Magneten 26 wirkt.
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Da die dritten Magnete 26 in Bezug auf die zweiten Magnete 24 auswärts angeordnet sind, d. h. die dritten Magnete 26 nahe dem Außenumfang des angetriebenen rotierenden Elements 20 angeordnet sind, ist die magnetische Anziehung in der Drehrichtung, die zwischen den dritten Magneten 26 und den ersten Magneten 15 wirkt, großer als die magnetische Abstoßung in der Drehrichtung, die zwischen den zweiten Magneten 24 und den ersten Magneten 15 wirkt, d. h. zwischen der dritten Magnetgruppe 25 und der ersten Magnetgruppe 14 wird ein Rotationsdrehmoment erzeugt, das größer als das zwischen der zweiten Magnetgruppe 23 und der ersten Magnetgruppe 14 ist. Folglich dreht sich das angetriebene rotierende Element 20 entsprechend dem rotierenden Antriebselement 10 um die Drehachse L. Mit anderen Worten überträgt die Magnetkraft, die zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 des rotierenden Antriebselements 10 und des angetriebenen rotierenden Elements 20 erzeugt wird, das Drehmoment von dem rotierenden Antriebselement 10 auf das angetriebene rotierende Element 20. Das übertragene Drehmoment wird dann über das Verbindungselement auf die Last übertragen.
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In der vorstehend beschriebenen magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform sind die ersten Magnete 15 in gleichen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L ist, auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des rotierenden Antriebselements 10 angeordnet, so dass benachbarte Magnetpole voneinander verschieden sind, wodurch die erste Magnetgruppe 14 gebildet wird. Die zweiten Magnete 24 sind in gleichen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet, und sind in Positionen in der Nachbarschaft der Drehachse L innerhalb der gegenüberliegenden Fläche A der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 angeordnet, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind, wodurch die zweite Magnetgruppe 23 gebildet wird. Die dritten Magnete 26 sind in gleichen Abständen in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L ist angeordnet und sind in Bezug auf die zweiten Magnete 24 innerhalb der gegenüberliegenden Fläche A auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 angeordnet, so dass benachbarte Magnetpole zueinander verschieden sind, wodurch die dritte Magnetgruppe 25 gebildet wird. Die dritten Magnete 26 haben eine Fläche, die ungefähr gleich der der zweiten Magnete 24 ist, und jeder dritte Magnet 26 hat einen Pol der zu dem des zweiten Magneten, der zwischen dem dritten Magneten 26 und der Drehachse L positioniert ist, verschieden ist. Folglich ist die magnetische Abstoßung, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 15 und den zweiten Magneten 24 wirkt, ungefähr gleich der magnetischen Anziehung, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 15 und den dritten Magneten 26 wirkt. Dies verringert die Kraft, die das angetriebene rotierende Element 20 in die Richtung der Drehachse L verschiebt, d. h. verringert die Axiallast. Außerdem ist die magnetische Anziehung in der Drehrichtung, die zwischen den dritten Magneten 26 und den ersten Magneten 15 wirkt, größer als die magnetische Abstoßung in der Drehrichtung, die zwischen den zweiten Magneten 24 und den ersten Magneten 15 wirkt, d. h. zwischen der dritten Magnetgruppe 25 und der ersten Magnetgruppe 14 wird ein Drehmoment erzeugt, das größer als das zwischen der zweiten Magnetgruppe 23 und der ersten Magnetgruppe 14 ist. Dieses dreht das angetriebene rotierende Element 20 entsprechend dem rotierenden Antriebselement 10, so dass das Drehmoment von dem rotierenden Antriebselement 10 auf das angetriebene rotierende Element 20 übertragen werden kann. Außerdem sind das rotierende Antriebselement 10 und das angetriebene rotierende Element 20 plattenförmig, und folglich kann die magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform aufgrund ihres Aufbaus eine flache Struktur sein, die in der Richtung der Drehachse L kurz ist, was die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert. Während folglich die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert wird, wird die magnetische Anziehung, die in die Richtung der Drehachse L erzeugt wird, verringert, und folglich kann das Drehmoment wünschenswerterweise übertragen werden.
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Insbesondere da die magnetische Abstoßung, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 15 und den zweiten Magneten 24 wirkt, ungefähr gleich der magnetischen Anziehung ist, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 15 und den dritten Magneten 26 wirkt, besteht keine Gefahr, dass das angetriebene rotierende Element 20 in einer Weise in die Richtung der Drehachse L verschoben wird, dass das angetriebene rotierende Element 20 sich nähert und von dem rotierenden Antriebselement 10 getrennt wird. Folglich kann verhindert werden, dass eines der rotierenden Elemente in einer Weise in die Richtung der Drehachse L verschoben wird, dass das rotierende Element sich nähert und von dem anderen rotierenden Element getrennt wird, und folglich kann das Drehmoment wünschenswerterweise übertragen werden.
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Zweite Ausführungsform
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5 ist eine Querschnittseitenansicht, die eine magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Die Komponenten, deren Aufbau der gleiche wie der der vorstehend beschriebenen magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist, werden unter Verwendung der gleichen Bezugsnummern beschrieben.
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Die hier dargestellte magnetische Kopplungsvorrichtung umfasst das rotierende Antriebselement (erstes rotierendes Element) 10 und das angetriebene rotierende Element (zweites rotierendes Element) 20.
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Wie in 6 dargestellt, ist das rotierende Antriebselement 10 plattenförmig und ist mit der Antriebswelle 11 versehen, so dass die Drehachse L die Mitte des rotierenden Antriebselements 10 durchläuft. Insbesondere ist das rotierende Antriebselement 10 mit der Antriebswelle 11 versehen, so dass die Antriebswelle 11 von der Wechselwirkungsoberfläche 12 vorsteht und das rotierende Antriebselement 10 sich um die Mitte der Achse der Antriebswelle 11, d. h. um die Drehachse L, dreht. Die Antriebswelle 11 ist mit dem Antriebsmechanismus 13 verbunden. Die Antriebskraft von dem Antriebsmechanismus 13 wird über die Antriebswelle 11 auf das rotierende Antriebselement 10 angewendet. Diese dreht das rotierende Antriebselement 10 um die Drehachse L.
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Eine erste Magnetgruppe 34 ist auf der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 bereitgestellt Die erste Magnetgruppe 34 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 12) erste Magnete 35, die Permanentmagnete sind. Die ersten Magnete 35 sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Mitte der Antriebswelle 11, d. h. die Drehachse L, ist, angeordnet, so dass die benachbarten Magnetpole voneinander verschieden sind. Die ersten Magnete 35 umfassen jeweils ein Paar aus einer Innenumfangsmagnetkomponente 35a und einer Außenumfangsmagnetkomponente 35b.
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Die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a sind in einer Fläche in der Nachbarschaft der Antriebswelle 11 (Drehachse L) angeordnet. Die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a werden in eine einzige Drehrichtung um die Drehachse L verschoben, so dass die. Breite der Innenumfangsmagnetkomponenten 35a allmählich nach außen, d. h. in 6 im Uhrzeigersinn, zunimmt. Die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a erstrecken sich zum Beispiel entlang von Radialkurven. Obwohl die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a sich hier entlang von Radialkurven erstrecken, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a sich entlang einer Evolventenlinie erstrecken.
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Die Außenumfangsmagnetkomponenten 35b sind in Bezug auf die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a radial auswärts angeordnet, so dass die Außenumfangsmagnetkomponenten 35b von den Innenumfangsmagnetkomponenten 35a getrennt sind. Die Außenumfangsmagnetkomponenten 35b haben eine Fläche, die ungefähr die gleiche wie die der Innenumfangsmagnetkomponenten 35a ist. Jede der Außenumfangsmagnetkomponenten 35b hat eine Form, so dass ihre Breite allmählich radial auswärts zunimmt.
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Wie in 7 dargestellt, ist das angetriebene rotierende Element 20 plattenförmig mit einem Außendurchmesser, der ungefähr der gleiche wie der des rotierenden Antriebselements 10 ist, und das angetriebene rotierende Element 20 ist derart bereitgestellt, dass seine Wechselwirkungsoberfläche 21 gegenüber der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 liegt, während sie von der Wechselwirkungsoberfläche 12 getrennt ist. Insbesondere ist das angetriebene rotierende Element 20 mit dem Durchgangsloch 22 in dem Mittelbereich des angetriebenen rotierenden Elements 20 versehen, die Antriebswelle 11 durchdringt das Durchgangsloch 22, und das angetriebene rotierende Element 20 ist derart bereitgestellt, dass es über ein (nicht gezeigtes) Haltelement um die Mitte der Antriebswelle 11, d. h. die Drehachse L, drehbar ist. Folglich sind das rotierende Antriebselement 10 und das angetriebene rotierende Element 20 derart angeordnet, dass ihre Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 zueinander entgegengesetzt sind, während sie voneinander getrennt sind, und drehbar um die Drehachse L sind, die sich entlang der einzigen Linie in die Richtung senkrecht zu den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 erstreckt.
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Wenngleich es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist das angetriebene rotierende Element 20 über ein Verbindungselement mit einer Last verbunden. Das angetriebene rotierende Element 20 dreht sich und überträgt somit das Drehmoment (Antriebskraft) auf die Last.
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Eine zweite Magnetgruppe 43 und eine dritte Magnetgruppe 45 sind auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 bereitgestellt. Die zweite Magnetgruppe 43 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 12) zweite Magnete, die Permanentmagnete sind.
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Die zweiten Magnete 44 sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet und sind in einer Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 angeordnet, die den Innenumfangsmagnetkomponenten 35a der ersten Magnete 35 gegenüber liegen kann, wenn das rotierende Antriebselement 10 sich relativ zu dem angetriebenen rotierenden Element 20 dreht. Mit anderen Worten sind die zweiten Magnete 44 in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet. Die zweiten Magnete 44 haben eine Fläche, die ungefähr gleich der der Innenumfangsmagnetkomponenten 35a ist, und sie sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole voneinander verschieden sind.
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Die zweiten Magnete 44 sind in eine einzige Drehrichtung um die Drehachse L verschoben, so dass die Breite der zweiten Magnete 44 radial auswärts, d. h. in 7 gegen den Uhrzeigersinn, allmählich zunimmt. Zum Beispiel erstrecken sich die zweiten Magnete 44 entlang radialer Kurven. Obwohl die zweiten Magnete 44 sich hier entlang radialer Kurven erstrecken, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel erstrecken sich die zweiten Magnete 44 entlang einer Evolventenlinie.
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Die dritte Magnetgruppe 45 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 12) dritte Magnete 46, die Permanentmagnete sind. Die dritten Magnete 46 sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet, und sind in einer Fläche auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 und insbesondere in Positionen nahe des Außenumfangs der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 ungeordnet, die gegenüber den Außenumfangsmagnetkomponenten 35b der ersten Magnete 35 liegen kann, wenn das rotierende Antriebselement 10 sich relativ zu dem angetriebenen rotierenden Element 20 dreht. Mit anderen Worten sind die dritten Magnete 46 um den Umfang, dessen Mitte die Drehachse L ist, herum angeordnet. Die dritten Magnete 46 sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole voneinander verschieden sind.
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Die dritten Magnete 46 sind in Bezug auf die zweiten Magnete 44 radial auswärts angeordnet und haben eine Fläche, die ungefähr gleich der der zweiten Magnete 44 ist. Jeder dritte Magnet 46 hat einen Magnetpol, der zu dem des zweiten Magneten 44, der zwischen dem dritten Magnet und der Drehachse L positioniert ist, verschieden ist. Insbesondere, wenn der Magnetpol der Außenumfangsmagnetkomponenten 35b eines ersten Magneten 35 von dem eines dritten Magneten 46, welcher der Außenumfangsmagnetkomponente 35b gegenüberliegt, verschieden ist und somit die magnetische Anziehung auftritt, haben die Innenumfangsmagnetkomponente 35a eines ersten Magneten 35 und ein zweiter Magnet, welcher der Innenumfangsmagnetkomponente 35a gegenüberliegt, den gleichen Magnetpol, und folglich tritt eine magnetische Abstoßung auf.
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Die magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist mit einer Magneteinheit 50 versehen. Die Magneteinheit 50 umfasst einen ersten Ringmagneten 51 und einen zweiten Ringmagneten 52. Der erste Ringmagnet 51 ist ringförmig. Wie in 6 dargestellt, ist der erste Ringmagnet 51 auf der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 angeordnet und ist zwischen den Innenumfangsmagnetkomponenten 35a und den Außenumfangsmagnetkomponenten 35b angeordnet, so dass die Mitte des ersten Ringmagneten 51 mit der Drehachse L zusammenfällt.
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Der zweite Ringmagnet 52 ist ringförmig mit einem Außendurchmesser und einem Innendurchmesser, die ungefähr gleich denen des ersten Ringmagneten 51 sind. Wie in 7 dargestellt, ist der zweite Ringmagnet 52 auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebene rotierenden Elements 20 angeordnet und ist zwischen den zweiten Magneten 44 und den dritten Magneten 46 und insbesondere in einer Position, die zu dem ersten Ringmagneten 51 des rotierenden Antriebselements 10 gegenüberliegen kann, angeordnet, so dass die Mitte des zweiten Ringmagneten 52 mit der Drehachse L zusammenfällt.
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In der Magneteinheit 50 sind die Magnetpole des ersten Ringmagneten 51 und des zweiten Ringmagneten 52 nicht besonders spezifiziert. Wenn die Magneteinheit 50 aufgrund der Magnetkraft (magnetische Abstoßung) zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 eine Abstoßung bewirkt, haben der erste Ringmagnet 51 und der zweite Ringmagnet 52 den gleichen Magnetpol. Wenn die Magneteinheit 50 im Gegensatz dazu aufgrund der Magnetkraft (magnetische Anziehung) zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 eine Anziehung bewirkt, haben der erste Ringmagnet 51 und der zweite Ringmagnet 52 Magnetpole, die voneinander verschieden sind. Insbesondere vorausgesetzt, dass die Magneteinheit 50 eine magnetische Abstoßung zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 bewirkt, hat der zweite Ringmagnet 52 ebenfalls einen N-Pol, wenn der erste Ringmagnet 51 einen N-Pol hat, und der zweite Ringmagnet 52 hat ebenfalls einen S-Pol, wenn der erste Ringmagnet 51 einen S-Pol hat. Vorausgesetzt, dass die Magneteinheit 50 eine magnetische Anziehung zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 bewirkt, hat der zweite Ringmagnet 52 einen S-Pol, wenn der erste Ringmagnet 51 einen N-Pol hat, und der zweite Ringmagnet 52 hat einen N-Pol, wenn der erste Ringmagnet 51 einen S-Pol hat.
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Ob die Magneteinheit 50 eine magnetische Abstoßung oder magnetische Anziehung zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 bewirkt, hängt von der Gesamtmagnetkraft ab, die zwischen der ersten Magnetgruppe 34 und der zweiten Magnetgruppe 43 und der dritten Magnetgruppe 45 wirkt.
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In der magnetischen Kopplungsvorrichtung, die, wie vorstehend beschrieben, aufgebaut ist, wird das Drehmoment wie folgt von dem rotierenden Antriebselement 10 auf das angetriebene rotierende Element 20 übertragen.
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Das rotierende Antriebselement 10, auf das über die Antriebswelle 11 die Antriebskraft von dem Antriebsmechanismus 13 angewendet wird, dreht sich um die Mitte der Antriebswelle 11, d. h. die Drehachse L. Das rotierende Antriebselement 10 dreht sich, und folglich wirkt eine magnetische Anziehung zwischen den ersten Magneten 35 (den Außenumfangsmagnetkomponenten 35b) und den dritten Magneten 46, und eine magnetische Abstoßung wirkt zwischen den ersten Magneten 35 (den Innenumfangsmagnetkomponenten 35a) und den zweiten Magneten 44.
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Die zweiten Magnete 44 und die dritten Magnete 46 haben Flächen, die ungefähr gleich zueinander sind, und folglich ist die magnetische Abstoßung, die in die Richtung der Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 35 und den zweiten Magneten 44 wirkt, ungefähr gleich der magnetischen Anziehung, die in die Richtung der Drehachse L zwischen den ersten Magneten 35 und den dritten Magneten 46 wirkt.
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Da die dritten Magnete 46 in Bezug auf die zweiten Magnete 44 auswärts, d. h. nahe des Außenumfangs des angetriebenen rotierenden Elements 20 angeordnet sind, ist die magnetische Anziehung in der Drehrichtung, die zwischen den dritten Magneten 46 und den ersten Magneten 35 (den Außenumfangsmagnetkomponenten 35b) wirkt, größer als die magnetische Abstoßung in der Drehrichtung, die zwischen den zweiten Magneten 44 und den ersten Magneten 35 (den Innenumfangsmagnetkomponenten 35a) wirkt, d. h., zwischen der dritten Magnetgruppe 45 und der ersten Magnetgruppe 34 wird ein größeres Drehmoment als das zwischen der zweiten Magnetgruppe 43 und der ersten Magnetgruppe 34 erzeugt. Folglich dreht sich das angetriebene rotierende Element 20 entsprechend dem rotierenden Antriebselement 10 um die Drehachse L. Mit anderen Worten überträgt die Magnetkraft, die zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 des rotierenden Antriebselements 10 und des angetriebenen rotierenden Elements 20 erzeugt wird, das Drehmoment von dem rotierenden Antriebselement 10 auf das angetriebene rotierende Element 20. Das übertragene Drehmoment wird dann über das Verbindungselement auf die Last übertragen.
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Da die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a der ersten Magnete und die zweiten Magnete 44 sich, wie vorstehend beschrieben, entlang von Radialkurven erstrecken, tritt die magnetische Abstoßung, die zwischen den Innenumfangsmagnetkomponenten 35a und den zweiten Magneten 44 wirkt, wie durch den Pfeil a in 7 gezeigt, hauptsächlich auswärts auf. Folglich wird die magnetische Abstoßung, die in die Richtung (dargestellt durch den in 7 gezeigten Pfeil a1) entgegengesetzt zu der Drehrichtung des rotierenden Antriebselements 10 und des angetriebenen rotierenden Elements 20 wirkt, verringert.
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In der magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform können neben den Ergebnissen der magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Ergebnisse erzielt werden, die nachstehend beschrieben werden. Da die Innenumfangsmagnetkomponenten 35a der ersten Magnete 35 und die zweiten Magnete 44 sich entlang der Radialkurven erstrecken, kann die magnetische Abstoßung, die in die Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des rotierenden Antriebselements 10 und des angetriebenen rotierenden Elements 20 auftritt, verringert wenden. Folglich unterbindet die magnetische Anziehung, die zwischen den Außenumfangsmagnetkomponenten 35b der ersten Magnete 35 und den dritten Magneten 46 wirkt, die Verringerung des Rotationsdrehmoments des angetriebenen rotierenden Elements 20, das sich entsprechend der Drehung des rotierenden Antriebselements 10 dreht.
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Da die Magneteinheit 50 in der magnetischen Kopplungsvorrichtung die magnetische Abstoßung oder magnetische Anziehung zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 bewirkt, kann der Absolutwert des Axialdrucks, der in die Richtung der Drehachse L wirkt, eingestellt werden. Dies stellt den minimalen Spalt oder den maximalen Spalt zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 12 und 21 ein.
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Die bevorzugten ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und vielfältige Modifikationen können vorgenommen werden. Zum Beispiel ist die Antriebswelle 11 in den ersten und zweiten Ausführungsformen bereitgestellt, um das Durchgangsloch 22 des angetriebenen rotierenden Elements 20 zu durchdringen. In der vorliegenden Erfindung können das rotierende Antriebselement (erstes rotierendes Element) und das angetriebene rotierende Element (zweites rotierendes Element) jeweils mit Wellen versehen werden, so dass die Drehachsen auf einer einzigen Linie sind. Außerdem ist das erste rotierende Element in den ersten und zweiten Ausführungsformen als ein rotierendes Antriebselement beschrieben, und das zweite rotierende Element ist zweckmäßigerweise als ein angetriebenes rotierendes Element beschrieben. In der vorliegenden Erfindung kann das erste rotierende Element ein angetriebenes rotierendes Element sein, und das zweite rotierende Element kann ein rotierendes Antriebselement sein.
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In der ersten Ausführungsform ist keine besondere Komponente zwischen den zweiten Magneten 24 und den dritten Magneten 26 auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 bereitgestellt. In der vorliegenden Erfindung kann ein Plattenelement, das aus einem diamagnetischen Material, wie etwa Kupfer, besteht, in der Richtung des Umfangs um die Drehachse L zwischen dem zweiten Magneten 24 und dem dritten Magneten 26 bereitgestellt werden.
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In den ersten und zweiten Ausführungsformen ist die erste Magnetgruppe 14, 34 auf der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 bereitgestellt, und die zweite Magnetgruppe 23, 43 und die dritte Magnetgruppe 25, 45 sind auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform können die zweite Magnetgruppe 23, 43 und die dritten Magnete 25, 45 auf der Wechselwirkungsoberfläche 12 des rotierenden Antriebselements 10 bereitgestellt werden, und die erste Magnetgruppe 14, 34 kann auf der Wechselwirkungsoberfläche 21 des angetriebenen rotierenden Elements 20 bereitgestellt wenden.
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Dritte Ausführungsform
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8 ist eine Querschnittseitenansicht, die einen Teilquerschnitt einer magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Die Erklärung wird unter der Annahme gegeben, dass die linke Seite in 8 die Vorderseite ist, und die rechte Seite in 8 die Rückseite ist. Die hier dargestellte magnetische Kopplungsvorrichtung umfasst eine Riemenscheibe (erstes rotierendes Element) 60 und ein rotierendes angetriebenes Element (zweites rotierendes Element) 70.
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Die Riemenscheibe 60 hat eine ungefähr zylindrische Form, in der die vordere Oberfläche der Riemenscheibe 60 offen ist und die hintere Oberfläche der Riemenscheibe 60 verschlossen ist. Eine Abdeckung 80, die zum Beispiel aus einem magnetischen Material gefertigt ist, ist zum Beispiel mit Schrauben B an der Riemenscheibe 60 befestigt, so dass die vordere Oberfläche der Riemenscheibe 60 mit der Abdeckung 80 verschlossen ist. Ein konkaver Abschnitt 61 ist in dem Mittelabschnitt auf der hinteren Oberfläche der Riemenscheibe 60 ausgebildet. Ein Durchgangsloch 63 ist in dem Mittelabschnitt eines Bodenwandabschnitts 62 des konkaven Abschnitts 61, d. h. in dem Mittelabschnitt der hinteren Oberfläche der Riemenscheibe 60, bereitgestellt. Ein vorderer Abschnitt C1 eines Kompressorkörpers C tritt in den konkaven Abschnitt 61 ein. Das Durchgangsloch 63 steht mit einem (nicht gezeigten) Kompressorantriebsmechanismus in Verbindung, der als eine Last dient, und eine Antriebswelle C2, die bereitgestellt ist, um von dem vorderen Abschnitt C1 des Kompressorkörpers C nach vom vorzustehen, durchdringt das Durchgangsloch 63. Ein Spitzenabschnitt der Antriebswelle C2, der das Durchgangsloch 63 durchdringt, erstreckt sich zu der Abdeckung 80, die die vordere Oberfläche der Riemenscheibe 60 verschließt, und der Spitzenabschnitt wird über ein (nicht gezeigtes) Halteelement von der Abdeckung 80 gehalten, so dass er um die Drehachse L, welche die Mittelachse der Antriebswelle C2 ist, drehbar ist. Es gibt ein Lager 64 zwischen dem konkaven Abschnitt 61 und dem vorderen Abschnitt C1 des Kompressorkörpers C.
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Ein (nicht gezeigter) Riemen, der zwischen der Riemenscheibe 60 und einem Motor, der ein Antriebsmechanismus ist, aufgehängt ist, ist um den Umfang der Riemenscheibe 60 gewickelt. Die Riemenscheibe 60 ist ein rotierendes Antriebselement, das sich synchron mit der Motordrehzahl um die Drehachse L der Antriebswelle C2 dreht. Da das Lager 64, wie vorstehend beschrieben, zwischen der Riemenscheibe 60 und dem vorderen Abschnitt C1 des Kompressorkörpers C ist, wird die Drehung der Riemenscheibe 60 nie direkt auf den Kompressorkörper C übertragen. Da die Antriebswelle C2 außerdem das Durchgangsloch 63 der Riemenscheibe 60 durchdringt und von der Abdeckung 80 gehalten wird, so dass sie rotieren kann, wird die Drehung niemals direkt auf die Antriebswelle C2 übertragen, selbst wenn die Abdeckung 80 sich mit der Riemenscheibe 60 dreht.
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Ein ringförmiger Innenwandabschnitt 65, welcher der vorderen Oberfläche der Riemenscheibe 60 zugewandt ist, ist auf der hinteren Oberfläche der Riemenscheibe 60 angeordnet. Die vordere Oberfläche des Innenwandabschnitts 65 und die vordere Oberfläche des Bodenwandabschnitts 62 bilden die Wechselwirkungsoberfläche der Riemenscheibe 60. Hier wird auf die vordere Oberfläche des Innenwandabschnitts 65 nachsehend zweckmäßigerweise als eine Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a Bezug genommen, und auf die vordere Oberfläche des Bodenwandabschnitts 62 wird als eine Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a Bezug genommen.
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Wie in 8 deutlich gezeigt ist, erstrecken sich die Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a und die Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a in eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Drehachse L der Antriebswelle C2, und die Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a ist mit der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a in der Richtung der Drehachse L ausgerichtet.
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9 ist eine Vorderansicht eines Aufbaus jeder der Wechselwirkungsoberflächen 62a und 65a der Riemenscheibe 60, die interne Komponenten der Riemenscheibe 60 von der Vorderseite aus gesehen zeigt. Wie hier dargestellt, sind ein Antriebsinnenumfangsmagnet 66 und eine erste Mittelumfangsmagnetgruppe 67 auf der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a der Riemenscheibe 60 bereitgestellt.
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Der Innenumfangsantriebsmagnet 66 ist ringförmig und ist an einer Position in der Nachbarschaft der Drehachse L auf dem Außenumfang des Durchgangslochs 63 bereitgestellt, so dass der Innenumfangsantriebsmagnet 66 die Drehachse L umgibt.
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Die erste Mittelumfangsmagnetgruppe 67 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 30) erste Mittelumfangsmagnete 67a, die Permanentmagnete sind. Die ersten Mittelumfangsmagnete 67a sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Achse der Drehwelle C2 ist, d. h. um die Drehachse L, angeordnet. Jeder der Mittelumfangsmagnete 67a hat eine Form, so dass seine Breite radial auswärts allmählich zunimmt. Die ersten Mittelumfangsmagnete 67a sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole gleich sind.
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Eine Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 ist auf einer Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a der Riemenscheibe 60 bereitgestellt. Die Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 30) Joche 68a, die magnetische Elemente sind. Die Joche 68a sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Achse der Drehwelle C2 ist, d. h. um die Drehachse L, angeordnet. Jedes der Joche 68a hat eine Form, so dass seine Breite radial auswärts allmählich zunimmt. Die Joche 68a sind von einem Aluminiumüberstromschutz 68b umgeben, d. h. sind in den Aluminiumüberstromschutz 68b eingegraben.
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Das angetriebene rotierende Element 70 ist einheitlich mit einer Nabe H ausgebildet, die auf dem Außenumfang der Antriebswelle C2 bereitgestellt ist. Das angetriebene rotierende Element 70 umfasst einen radial äußeren Innenumfangsabschnitt 71, einen horizontalen Erweiterungsabschnitt 72, der sich in Bezug auf den Erweiterungsendabschnitt des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 nach hinten erstreckt, und einen radial äußeren Außenumfangsabschnitt 73, der sich in Bezug auf den Erweiterungsendabschnitt des horizontalen Erweiterungsabschnitts 72 radial auswärts erstreckt.
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Eine (nicht gezeigte) Antriebseinheit bewirkt, dass die Nabe H unabhängig von der Antriebswelle C2 in der Axialrichtung der Antriebswelle C2 gleitet, d. h. die Nabe H kann sich derart bewegen, dass sie die hintere Oberfläche der Riemenscheibe 60 erreicht und sich von dieser trennt. Wenn die Nabe H sich um die Drehachse L dreht, dreht sich die Nabe H gleichförmig mit der Antriebswelle C2.
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Ein Positionsaufrechterhaltungsmagnet 90 ist auf einem vorderen Endabschnitt der Nabe H angeordnet, d. h. ist in Bezug auf die Position, an der das angetriebene rotierende Element 70 ausgebildet ist, auf einem Außenumfangsabschnitt auf der Vorderseite angeordnet. Wenn der vordere Endabschnitt der Nabe H, wie in 8 dargestellt, in einen zylindrischen Abschnitt 81, der in der Abdeckung 80 ausgebildet ist, eintritt, hält der Positionsaufrechterhaltungsmagnet 90 die Position der Nabe H zwischen dem Positionsaufrechterhaltungselement 90 und der Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 81 unter Verwendung der Magnetkraft aufrecht.
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Die hinteren Oberflächen des angetriebenen rotierenden Elements 70, d. h. die hintere Oberfläche des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 und des radial äußeren Außenumfangsabschnitts 73 liegen jeweils der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a und der Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a gegenüber, während sie von der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a und der Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a getrennt sind, wodurch die Wechselwirkungsoberfläche des angetrieben rotierenden Elements 70 gebildet wird. Eine Wechselwirkungsoberfläche 73a des radial äußeren Außenumfangsabschnitts 73 ist in der Richtung der Drehachse L mit einer Wechselwirkungsoberfläche 71a des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 ausgerichtet.
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10 zeigt Aufbauten der Wechselwirkungsoberflächen 71a und 73a des angetriebenen rotierenden Elements 70 und ist eine Rückansicht des angetriebenen rotierenden Elements 70 von der Rückseite aus gesehen. Wie hier dargestellt, sind ein angetriebener Innenumfangsmagnet 74 und eine zweite Mittelumfangsmagnetgruppe 75 auf der Wechselwirkungsoberfläche 71a des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 des angetriebenen rotierenden Elements 70 bereitgestellt.
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Der angetriebene Innenumfangsmagnet 74 ist ringförmig. Der angetriebene Innenumfangsmagnet 74 ist in einer Innenumfangsfläche auf der Wechselwirkungsoberfläche 71a des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71, d. h. in einer Fläche, die gegenüber dem Innenumfangsantriebsmagneten 66 sein kann, die auf der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a der Riemenscheib 60 bereitgestellt ist, bereitgestellt, wenn die Riemenscheibe 60 sich relativ zu dem angetriebenen rotierenden Element 70 dreht. Der angetriebene Innenumfangsmagnet 74 hat den gleichen Pol wie den des Innenumfangsantriebsmagneten 66.
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Die zweite Mittelumfangsmagnetgruppe 75 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 30) zweite Mittelumfangsmagnete 75a, die Permanentmagnete sind. Die zweiten Mittelumfangsmagnete 75a sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse L der Antriebswelle C2 ist, angeordnet und sind auf einer gegenüberliegenden Fläche, die den ersten Mittelumfangsmagneten 67a gegenüberliegen kann, auf der Wechselwirkungsoberfläche 71a des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 des angetriebenen rotierenden Elements 70 angeordnet, wenn die Riemenscheibe 60 sich relativ zu dem angetriebenen rotierenden Element 70 dreht. Mit anderen Worten sind die zweiten Mittelumfangsmagnete 75a in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L ist, angeordnet. Die zweiten Mittelumfangsmagnete 75a sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole gleich sind. Außerdem haben die zweiten Mittelumfangsmagnete 75a den gleichen Magnetpol wie den der ersten Mittelumfangsmagnete 67a.
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Eine Außenumfangsmagnetgruppe 76 ist auf der Wechselwirkungsoberfläche 73a des radial äußeren Außenumfangsabschnitts 73 des angetriebenen rotierenden Elements 70 bereitgestellt. Die Außenumfangsmagnetgruppe 76 umfasst mehrere (in dem Beispiel in der Zeichnung 30) Permanentmagnete. Die Außenumfangsmagnete 76a sind in gleichen Abständen auf dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse L der Antriebswelle C2 ist, angeordnet und sind auf einer gegenüberliegenden Fläche, die zu den Jochen 68a der Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 gegenüberliegen kann, auf der Wechselwirkungsoberfläche 73a des radial äußeren Außenumfangsabschnitts 73 des angetriebenen rotierenden Elements 70 angeordnet, wenn die Riemenscheibe 60 sich relativ zu dem angetriebenen rotierenden Element 70 dreht. Mit anderen Worten sind die Außenumfangsmagnete 76a in der Richtung des Umfangs, dessen Mitte die Drehachse L der Antriebswelle C2 ist, angeordnet. Die Außenumfangsmagnete 76a sind derart bereitgestellt, dass benachbarte Magnetpole voneinander verschieden sind.
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Die Fläche der Außenumfangsmagnete 76a und die Fläche der Joche 68a, die den Außenumfangsmagneten 76a entsprechen, werden vorher eingestellt, so dass die magentische Anziehung in der Richtung der Drehachse L, die zwischen den Außenumfangsmagneten 76a und den Jochen 68a wirkt, ungefähr äquivalent zu der magnetischen Abstoßung in der Richtung der Drehachse L zwischen den Innenumfangsmagneten 66 und 74 und zwischen den Mittelumfangsmagnetgruppen 67 und 75 ist.
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Die magnetische Kopplungsvorrichtung, die aufgebaut ist, wie vorstehend beschrieben, überträgt das Drehmoment wie folgt von der Riemenscheibe 60, die ein rotierendes Antriebselement ist, auf das angetriebene rotierende Element 70.
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Wie in 11 dargestellt, bewirkt die Antriebseinheit, dass die Nabe H nach hinten gleitet, um sich der hinteren Oberfläche der Riemenscheibe 60 zu nähern. Folglich nähern sich die Wechselwirkungsoberflächen (die Wechselwirkungsoberfläche 71a des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 und die Wechselwirkungsoberfläche 73a des radial äußeren Außenumfangsabschnitts) des angetriebenen rotierenden Elements 70 jeweils den Wechselwirkungsoberflächen (der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a und der Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a) der Riemenscheibe 60.
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Wie in 12 dargestellt, sind die Joche 68a und die Außenumfangsmagnete 76a zwischen den Wechselwirkungsoberflächen 62a und 65a der Riemenscheibe 60 und den Wechselwirkungsoberflächen 71a und 73a des angetriebenen rotierenden Elements 70 einander gegenüberliegend, so dass die magnetische Anziehung zwischen den Jochen 68a und den Außenumfangsmagneten 76a bewirkt wird. Andererseits wirkt die magnetische Abstoßung hauptsächlich zwischen den ersten Mittelumfangsmagneten 67a und den zweiten Mittelumfangsmagneten 75a, und außerdem wirkt die magnetische Abstoßung zwischen dem Innenumfangsmagnet 66 und dem angetriebenen Innenumfangsmagnet 74. Folglich ist, die magnetische Abstoßung, die in die Richtung der Drehachse L wirkt, ungefähr gleich der magnetischen Anziehung, die in die Richtung der Drehachse L wirkt.
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Die Joche 68a sind in Bezug auf den Innenumfangsantriebsmagneten 66 radial auswärts angeordnet, und die ersten Mittelumfangsmagnete 67a und die Außenumfangsmagnete 76a sind in Bezug auf den angetriebenen Innenumfangsmagneten 74 und die zweiten Mittelumfangsmagnete 75a radial auswärts angeordnet. Folglich ist die magnetische Anziehung in die Drehrichtung um die Drehachse L, die zwischen den Jochen 68a und den Außenumfangsmagneten 76a wirkt, größer als die magnetische Abstoßung in der Drehrichtung um die Drehachse L, die zwischen den ersten Mittelumfangsmagneten 67a und den zweiten Mittelumfangsmagneten 75a wirkt, und größer als die magnetische Abstoßung in der Drehrichtung um die Drehachse L, die zwischen dem Innenumfangsantriebsmagneten 66 und dem angetriebenen Innenumfangsmagneten 74 wirkt. Mit anderen Worten wird zwischen der Außenumfangsmagnetgruppe 68 und der Außenumfangsmagnetgruppe 76 ein Drehmoment erzeugt, das größer als das zwischen den Innenumfangsmagneten 66 und 74 und das zwischen der ersten Mittelumfangsmagnetgruppe 67 und der zweiten Mittelumfangsmagnetgruppe 75 ist. Folglich dreht sich das angetriebene rotierende Element 70 entsprechend der Riemenscheibe 60 um die Drehachse L. Mit anderen Worten wird das Drehmoment unter Verwendung der Magnetkraft, die zwischen den Wechselwirkungsoberflächen der Riemenscheibe 60 und des angetriebenen rotierenden Elements 70 erzeugt wird, von der Riemenscheibe 60 auf das angetriebene rotierende Element 70 übertragen.
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Wenn das angetriebene rotierende Element 70 sich einmal um die Drehachse L dreht, wird die Rotationskraft über die Nabe H auf die Antriebswelle C2 übertragen, und die Antriebswelle C2 dreht sich um die Drehachse L, so dass die Rotationskraft auf den Kompressorantriebsmechanismus, der eine Last ist, übertragen wird.
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In der magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der driften Ausführungsform bilden der Innenumfangsantriebsmagnet 66, der angetriebene Innenumfangsmagnet 74, die erste Mittelumfangsmagnetgruppe 67 und die zweite Mittelumfangsmagnetgruppe 75 die erste Magnetkrafteinheit, die hauptsächlich eine magnetische Abstoßung in die Richtung der Drehachse L zwischen den Innenumfangsflächen in der Nachbarschaft der Drehachse L auf den jeweiligen Wechselwirkungsoberflächen der Riemenscheibe (erstes rotierendes Element) 60 und des angetriebenen rotierenden Elements 70 bewirkt. Die Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 und die Außenumfangsmagnetgruppe 76 bilden die zweite Magnetkrafteinheit, die eine magnetische Anziehung in der Richtung der Drehachse L zwischen den Außenumfangsflächen, die in Bezug auf die erste Magnetkrafteinheit radial auswärts sind, auf den Wechselwirkungsoberflächen der Riemenscheibe 60 und des angetriebenen rotierenden Elements 70 bewirkt, die ungefähr äquivalent zu der magnetischen Abstoßung ist, die durch die erste Magnetkrafteinheit erzeugt wird. Folglich kann die Kraft, die das angetriebene rotierende Element 70 in die Richtung der Drehachse L verschiebt, verringert werden, d. h. die Axiallast kann verringert wenden.
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Da die zweite Magnetkrafteinheit in Bezug auf die erste Magnetkrafteinheit radial auswärts angeordnet ist, kann die zweite Magnetkrafteinheit ein Rotationsdrehmoment erzeugen, das größer als das von der ersten Magnetkrafteinheit erzeugte ist. Folglich dreht sich das angetriebene rotierende Element 70 entsprechend der Riemenscheibe 60, und folglich kann das Drehmoment von der Riemenscheibe 60 auf das angetriebene rotierende Element 70 übertragen wenden. Aufgrund des Aufbaus der Riemenscheibe 60 und des angetriebenen rotierenden Elements 70 kann die magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform außerdem eine flache Struktur sein, die in der Richtung der Drehachse L kurz ist, was die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert. Während folglich die Gesamtgröße der Vorrichtung verringert wird, kann die magnetische Anziehung in der Richtung der Drehachse L verringert wenden, und somit kann das Drehmoment wünschenswerterweise übertragen werden.
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Die magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet den Aufbau, in dem die Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 und die Außenumfangsmagnetgruppe 76, die die magnetische Anziehung bewirken, jeweils auf der Außenumfangswechselwirkungsoberfläche 65a und der Wechselwirkungsoberfläche 73a des radial äußeren Außenumfangsabschnitts 73 angeordnet sind, in dem die Innenumfangsmagnete, die erste mittlere Magnetgruppe und die zweite Mittelumfangsmagnetgruppe 75, die die magnetische Abstoßung bewirken, auf der Innenumfangswechselwirkungsoberfläche 62a und der Wechselwirkungsoberfläche 71a des radial äußeren Innenumfangsabschnitts 71 angeordnet sind, und in dem die Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 und die Außenumfangsmagnetgruppe 76 in der Richtung der Drehachse L ausgerichtet sind. In diesem Aufbau kann die Größe der Innenumfangsmagnete, der ersten Mittelumfangsmagnete 67a und der zweiten Mittelumfangsmagnete 75a nach Bedarf vergrößert werden, und folglich kann die Magnetkraft, die in die Richtung der Drehachse L auftritt, genau und flexibel eingestellt werden.
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Außerdem ist in der magnetischen Kopplungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ein Generator, der eine Magnetkraft zwischen den Wechselwirkungsoberflächen der Riemenscheibe 69 und den jeweiligen Wechselwirkungsoberflächen des angetriebenen rotierenden Elements 70 erzeugt, in das Gehäuse eingebaut, das aus der Riemenscheibe 60 und der Abdeckung 80 gebildet ist. Folglich wird verhindert, dass unnötiger Magnetstaub von außen eintritt und an den Magneten haftet, die auf den Wechselwirkungsoberflächen angeordnet sind.
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Außerdem hält der Positionsaufrechterhaltungsmagnet 90, der auf dem vorderen Endabschnitt der Nabe H angeordnet ist, in der vorstehend beschriebenen magnetischen Kopplungsvorrichtung in dem Zustand, in dem das angetriebene rotierende Element 70 von der Wechselwirkungsoberfläche der Riemenscheibe 60 getrennt ist, (in dem Aus-Zustand), wie in 8 dargestellt, die Position der Nabe H unter Verwendung der Magnetkraft zwischen dem Positionsaufrechterhaltungsmagneten 90 und dem Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 81 aufrecht, wodurch der Aus-Zustand wünschenswerterweise aufrecht erhalten wird.
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In der dritten Ausführungsform sind die Joche 68a, welche die Außenumfangsmagnetelementgruppe 68 bilden, in Positionen radial auswärts in Bezug auf die ersten Mittelumfangsmagnete 67a, die die erste Mittelumfangsmagnetgruppe 67 bilden, angeordnet. Jedoch ist es in der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend, wenn die äußeren Endabschnitte der Joche 68a in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der ersten Mittelumfangsmagnete radial auswärts sind, und somit können die inneren Endabschnitte der Außenumfangsmagnetelemente in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der ersten Mittelumfangsmagnete 67a radial einwärts sein. Ähnlich sind die Außenumfangsmagnete 76a, die die Außenumfangsmagnetgruppe 76 bilden, in Positionen radial auswärts in Bezug auf die zweiten Mittelumfangsmagnete 75a, die die zweite Mittelumfangsmagnetgruppe 75 bilden, angeordnet. Jedoch ist es in der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend, wenn die äußeren Endabschnitte der Außenumfangsmagnete 76a radial auswärts in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der zweiten Mittelumfangsmagnete 75a Sind, und somit kennen die inneren Endabschnitte der Außenumfangsmagnete 76a in Bezug auf die äußeren Endabschnitte der zweiten Mittelumfangsmagnete 75a radial einwärts sein.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie vorstehend beschrieben, ist die magnetische Kopplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet, um das Drehmoment von einem eines ersten und zweiten rotierenden Elements unter Verwendung einer Magnetkraft, die zwischen dem ersten rotierenden Element und dem zweiten rotierenden Element, die derart angeordnet sind, dass ihre Wechselwirkungsoberflächen einander gegenüberliegen, während sie voneinander getrennt sind, erzeugt wird, auf das andere zu übertragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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