JP2001251844A - 回転伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入出力の回転角速度比が無限大に近い状態では
大きい滑り率が適用され、出力側機器の回転数が上昇し
て回転角速度比が低下するにつれて滑り率が自動的に低
下するような、自動調節的滑り機能を内蔵した回転伝動
装置を提供すること。 【課題解決手段】駆動円盤と従動円盤とを有してなる回
転伝動装置であって、駆動円盤に永久磁石を取り付け、
従動円盤の少なくとも一部分に強磁性体からなる部材を
用いて、両円盤の間に磁力が作用する構造とし、両円盤
の中心軸が共通の平面に含まれ、かつ、該平面に直交す
る駆動円盤の接線と、従動円盤の半径上の所望の位置に
おいて該平面に直交する接線とが、所定の近接距離を隔
てて互いに平行に相対するように両円盤を配置すること
により、中心軸を介して外部から駆動円盤へ伝達される
回転運動を磁力の作用により従動円盤へ伝達し、さらに
従動円盤の回転運動をその中心軸を介して外部へ伝達す
ることを特徴とする回転伝動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに非接触の駆
動円盤と従動円盤を有する回転伝動装置に関し、特に両
円盤の回転角速度比が極めて大きいとき、両円盤の間に
自動的に滑りが導入される回転伝動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転伝動装置は、基本的に歯車に
よる伝動機構を採用し、回転数の変換を大小歯車の歯数
の違いによって行っている。

【０００３】しかしながら、毎分数十万回転の高速回転
を、例えば１段で毎分数十回転の低速回転に変換する際
に、原動機回転数の立ち上がりが急激な場合は、大小歯
車の間に過大な力が作用して、伝動装置が破壊される場
合がある。このような不具合を回避するには、変換段数
を多くすると共に、原動機と伝動装置の間に緩衝のため
の滑り機構を導入すれば良いが、機構と操作が複雑化す
ることは避けられない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、入／
出力の回転角角速度比が無限大に近い状態では大きい滑
り率が適用され、出力側機器の回転数が上昇して回転角
角速度比が低下するにつれて滑り率が自動的に低下する
ような、自動調節的滑り機能を内蔵した回転伝動装置を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、駆動円盤
と従動円盤とを有してなる回転伝動装置であって、駆動
円盤に永久磁石を取り付け、従動円盤の少なくとも一部
分に強磁性体からなる部材を用いて、両円盤の間に磁力
が作用する構造とし、両円盤の中心軸が共通の平面に含
まれ、かつ、該平面に直交する駆動円盤の接線と、従動
円盤の半径上の所望の位置において該平面に直交する接
線とが、所定の近接距離を隔てて互いに平行に相対する
ように両円盤を配置することにより、中心軸を介して外
部から駆動円盤へ伝達される回転運動を、磁力の作用に
より従動円盤へ伝達し、さらに従動円盤の回転運動をそ
の中心軸を介して外部へ伝達することを特徴とする回転
伝動装置、により達成することができる。

【０００６】本発明の回転伝動装置では、駆動円盤と従
動円盤とが非接触の状態で、駆動円盤の回転運動が、磁
力の作用により従動円盤へ伝達される。両円盤間の回転
運動伝達のメカニズムは、誘導電動機の固定子コイルが
作る回転磁界によって電機子が回転する作用のアナロジ
ーを用いて理解することができる。すなわち、永久磁石
を取り付けた駆動円盤が、従動円盤に非接触で近接して
運動することにより、従動円盤上に移動磁界を生じる。
この移動磁界が誘導電動機の回転磁界に相当し、従動円
盤が電機子に相当する。

【０００７】誘導電動機の場合、当初電機子が静止して
いる状態では、回転磁界は電機子に対して滑りつつ力を
及ぼすので、電機子は次第に加速されて回転し始める。
これと同様に、本発明の回転伝動装置でも、従動円盤が
静止している状態では、駆動円盤によって作られる移動
磁界は従動円盤に対して滑りつつ力を及ぼすので、従動
円盤は次第に加速されて回転を始める。

【０００８】ここにおいて、出力トルクがゼロのとき滑
り率がゼロになり、トルクが大きい程、滑り率が大きい
という関係は、誘導電動機同様、本発明の回転伝動装置
でも成り立つ。これにより、本発明によって自動調節的
滑り機能の内蔵という上記課題が達成されることが分か
る。

【０００９】しかし、本発明の回転伝動装置と誘導電動
機とは完全には同じではない。誘導電動機内で作られる
回転磁界の回転中心は電機子軸に一致しているが、本発
明の回転伝動装置では、駆動円盤によって従動円盤上に
作られる移動磁界の回転中心は従動円盤の中心にはな
く、当然ながら駆動円盤の中心にある。そのため駆動円
盤と従動円盤は、ある自由度の範囲内で、一定の配置関
係を満たす必要がある。さもないと、両円盤の円滑な運
動が阻害される。

【００１０】その配置関係とは、駆動円盤と従動円盤の
中心軸が共通の平面に含まれ、かつその平面に直交する
駆動円盤の接線と、従動円盤の半径上の任意の位置にお
いてその平面に直交する接線とが、所定の近接距離を隔
てて互いに平行に相対する、という関係である。すなわ
ち、両円盤の中心軸は必ずしも平行であることを要しな
いが、平行でない場合は、一つの平面内で交わらなけれ
ばならない。そして、両円盤の接線が相対する所定の近
接距離は、両円盤が非接触で、しかも永久磁石の磁力が
有効に到達する距離である。また、駆動円盤が従動円盤
の半径上の所望の位置において従動円盤を駆動してもよ
い。

【００１１】本発明の回転伝動装置を、回転数変換（増
速又は減速）装置として用いる際は、駆動円盤と従動円
盤の回転半径比が、従来の歯車式回転角数変換装置にお
ける大小歯車の歯数比に概ね相当する。尤も、歯車には
滑りがないから回転数比が一意的に定まるが、本発明の
回転伝動装置はトルクに関係する滑りを伴うので、その
比が一意的には定まらないという点に注意する必要があ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の回転伝動装置に
おける、駆動円盤と従動円盤の構造と配置に関して、幾
つかの好ましい実施形態を挙げる。

【００１３】先ず駆動円盤の構造である。これには２つ
の形態が考えられる。１つは駆動円盤の外側面を従動円
盤に向ける使い方をする駆動円盤（Ａ型とする）で、そ
の外側面に各永久磁石のＮＳ両極が円盤面と直角方向に
並ぶ構造を有する。もう１つは、駆動円盤の一方の面を
従動円盤に向ける使い方をする駆動円盤（Ｂ型とする）
で、その面に各永久磁石がＮ、Ｓ極のいずれか一方を円
盤の外周方向に向けて放射状に並ぶ構造を有する。いず
れの型の駆動円盤も、従動円盤上の強磁性体部材を磁気
閉回路中に取り込み易い姿勢で使用され、当該部材を強
く吸引するように工夫したものである。

【００１４】次に、Ａ型駆動円盤と組み合わせるべき従
動円盤の第１の実施形態は、強磁性体の円板からなる従
動円盤である。Ａ型駆動円盤はその中心軸を従動円盤の
中心軸と直交させ、駆動円盤の外側面を従動円盤面半径
上の任意の位置に向けて近接配置される。又は両円盤の
中心軸を平行にして、両円盤の外側面同士を対向させて
近接配置してもよい。

【００１５】Ａ型駆動円盤と組み合わせるべき従動円盤
の第２の実施形態は、所定の厚さを有する非磁性体の円
板の外側面に、強磁性体の帯を巻き付けた従動円盤であ
る。この場合、Ａ型駆動円盤は従動円盤と同一平面内に
置かれ、その外側面をこの従動円盤外側の帯面に接近さ
せて配置される。

【００１６】上記の帯部材を巻いた従動円盤の変形例と
して、当該従動円盤の両面に、帯部材を挟むようにそれ
ぞれ強磁性体の２枚の環状円板を取り付けたもの、又は
帯部材と２枚の環状円板に代えて、非磁性体の円板から
なる従動円盤の外側面に、外方へ開くコ字状断面を有す
る強磁性体の環状部材を取り付けたもの等が考えられ
る。これらの場合、Ａ型駆動円盤の外側面を、帯面と２
枚の環状円板の突き出た外周部の間、又は環状部材のコ
字状断面の開口内に、非接触の状態で挟持する。

【００１７】Ｂ型駆動円盤と組み合わせるべき従動円盤
の実施形態を１つ挙げる。すなわち非磁性体の円板の片
面に、非磁性体の円板と同じ外径を有する強磁性体の環
状円板を取り付けた従動円盤である。この従動円盤に対
するＢ型駆動円盤の配置方法は２通り考えられ、その１
つは、駆動円盤の中心が従動円盤の輪郭内にあって両円
盤の外周部分が重なる配置方法、もう１つは、駆動円盤
の中心が従動円盤の輪郭外にあって両円盤の外周部分が
重なる配置方法である。いずれの場合も駆動円盤の磁石
が取り付けられた面を、従動円盤の強磁性体環状円板が
取り付けられた面に向けて、両円盤を平行に近接配置す
る。

【００１８】上記２通りの配置方法のうち前者（輪郭
内）を採用すると、両円盤上の点の軌跡相互の関係が、
大円の内側から小円が接する形になる。これは誘導電動
機における回転磁界と電機子との関係に類似しており、
駆動円盤の中心が従動円盤の輪郭外にある場合に比較し
て、駆動円盤が作る移動磁界による従動円盤の駆動がよ
り円滑に行われるという効果がある。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の好ましい実施例を幾つか挙
げ、添付図面を参照して説明する。図１〜４は、それぞ
れ実施例１〜４としての回転伝動装置の構成を示す概念
図である。各図に共通して、参照符合１は駆動円盤、２
は永久磁石、３は従動円盤、４は強磁性体部材を示す。
また、図１と４において（Ａ）は平面図、（Ｂ）は立面
図である。

【００２０】〔実施例１〕図１に示す駆動円盤１と従動
円盤３は、概ね同じ厚さを有する非磁性体の円板であ
る。駆動円盤１の外周には、複数個の永久磁石２が、磁
極の方向が円盤面に直角になるように、円周に沿って等
間隔に埋め込まれている。図１のものは６個の永久磁石
２を有するが、これに限定されない。従動円盤３の外側
面には強磁性体の帯部材４が巻かれている。駆動円盤１
と従動円盤３は同じ平面内で互いの外周が接触しないが
近接した位置に置かれる。

【００２１】本実施例の回転伝動装置では、中心軸を介
して外部から駆動円盤１へ伝達される回転運動を、永久
磁石２と強磁性体部材４の吸引作用により従動円盤３へ
伝達し、さらに従動円盤３の回転運動を、その中心軸を
介して外部へ伝達する。

【００２２】〔実施例２〕図２に示す従動円盤３は、実
施例１の従動円盤３の両面に、帯部材４を挟むようにし
て、強磁性体の２枚の環状円板を取り付けたものであ
る。環状円板の外径を、その外周部が非磁性体の円板の
外へ突き出る大きさにする。実施例１と同じ駆動円盤１
を、その外周部が、従動円盤３の帯部材と２枚の環状円
板の外周部が作る溝状断面内に挟まれるように配置す
る。

【００２３】本実施例の回転伝動装置では、駆動円盤１
上の永久磁石２と、従動円盤３上の帯部材と２枚の環状
円板の外周部が磁気閉回路を形成するので、両円盤が互
いに強く吸引される。

【００２４】〔実施例３〕図３に示す本実施例の従動円
盤３は、図１に示す従動円盤３の外周に巻き付けた強磁
性体の帯部材４の表面に、駆動円盤１における永久磁石
２の間の周長に等しい周方向の間隔を隔てて、帯部材４
の横幅にほぼ等しい直径と所定の高さを有する円筒体、
又は帯部材の横幅にほぼ等しい縦横寸法と所定の高さを
有する立方体状の、複数の強磁性体の突起４１を設けた
ものである。

【００２５】駆動円盤１と従動円盤３は同じ平面内にお
いて、駆動円盤１の外周と従動円盤３外周上の突起４１
の先端が接触しないが近接する位置に置かれる。本実施
例の構成によれば、駆動円盤１上の永久磁石２と従動円
盤３外周上の突起４１とが互いに引きつけあって、あた
かもギヤが噛み合うような効果を生じる。

【００２６】〔実施例４〕図４に示す駆動円盤１と従動
円盤３は、概ね同じ厚さを有する非磁性体の円板であ
る。駆動円盤１の片面の外周には、複数個の永久磁石２
が、一方の磁極を外方に向けて、等角度の放射状に貼り
付けられる。図４のものは６個の永久磁石２を有する
が、これに限定されない。

【００２７】従動円盤３の片面には、従動円盤３とほぼ
等しい直径を有する強磁性体の環状円板４が同心に取り
付けられる。環状円板４の半径方向の幅は永久磁石２の
長さより少し広くする。両円盤は、駆動円盤１の中心を
従動円盤３の輪郭内に置き、両円盤の外周部分が重な
り、永久磁石２と環状円板４が狭い間隙を隔てて向き合
うように、平行に配置される。本実施例の回転伝動装置
においても、駆動円盤１の回転運動が、永久磁石２と強
磁性体環状円板４の吸引作用により従動円盤３へ伝達さ
れる。

【００２８】しかし、本実施例の特徴は、駆動円盤１の
中心が従動円盤３の輪郭内に置かれるので、両円盤上の
点の軌跡が大円の内側から小円が接する形になる点であ
る。この配置下では、上述した理由により、駆動円盤１
が作る移動磁界による従動円盤３の駆動がより円滑に行
われる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の回転伝動装置によれば、極めて
簡単な機構により、入出力の回転角速度比が極めて大き
い状態では大きい滑り率が適用され、出力側機器の回転
数が上昇して回転角速度比が低下するにつれて滑り率が
自動的に低下するような、自動調節的滑り機能が提供さ
れる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る回転伝動装置の構成
を示す概念図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る回転伝動装置の構成
を示す概念図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る回転伝動装置の構成
を示す概念図である。

【図４】本発明の第４実施例に係る回転伝動装置の構成
を示す概念図である。

【符号の説明】

１：駆動円盤 ２：永久磁石 ３：従動円盤 ４：強磁性体部材 ４１：強磁性体の突起

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動円盤と従動円盤とを有してなる回転伝
   動装置であって、 駆動円盤に永久磁石を取り付け、従動円盤の少なくとも
   一部分に強磁性体からなる部材を用いて、両円盤の間に
   磁力が作用する構造とし、 両円盤の中心軸が共通の平面に含まれ、かつ、該平面に
   直交する駆動円盤の接線と、従動円盤の半径上の任意の
   位置において該平面に直交する接線とが、所定の近接距
   離を隔てて平行に相対するように両円盤を配置すること
   により、 中心軸を介して外部から駆動円盤へ伝達される回転運動
   を、磁力の作用により従動円盤へ伝達し、さらに従動円
   盤の回転運動を、その中心軸を介して外部へ伝達するこ
   とを特徴とする回転伝動装置。
2. 【請求項２】前記駆動円盤において、複数個の同形の短
   い永久磁石が、各磁石のＮ極及びＳ極の面が駆動円盤の
   中心面の両側でそれぞれ同一の高さにあり、かつ、駆動
   円盤の中心に対して回転対称の位置を占めるように、駆
   動円盤の外周部に固定されている請求項１記載の回転伝
   動装置。
3. 【請求項３】前記駆動円盤において、複数個の同形の短
   い永久磁石が、一方の磁極端を駆動円盤片面の外周に位
   置させて、等角度間隔で放射状に固定されている請求項
   １記載の回転伝動装置。
4. 【請求項４】前記従動円盤が強磁性体の円板からなる請
   求項２記載の回転伝動装置。
5. 【請求項５】前記従動円盤が、非磁性体の円板の外側面
   に、前記永久磁石の長さよりもやや大きい横幅を有する
   強磁性体の帯部材を巻き着けてなる請求項２記載の回転
   伝動装置。
6. 【請求項６】さらに前記円板の両面に、円板の直径より
   も前記永久磁石の太さの２倍だけ大きい外径を有する２
   枚の同形の強磁性体の環状円板を同心に取り付けてなる
   請求項５記載の回転伝動装置。
7. 【請求項７】前記従動円盤の外側面に巻き着けた帯部材
   の表面に、前記駆動円盤上において隣り合う永久磁石間
   の駆動円盤周長に等しい周方向の間隔を隔てて、帯部材
   の横幅にほぼ等しい直径と所定の高さを有する円筒体
   状、又は帯部材の横幅にほぼ等しい縦横寸法と所定の高
   さを有する立方体状の、複数の強磁性体の突起を設けて
   なる請求項５記載の回転伝動装置。
8. 【請求項８】前記従動円盤が、非磁性体の円板の片面
   に、円板の直径に等しい外径を有する強磁性体の環状円
   板を同心に取り付けてなる請求項３記載の回転伝動装
   置。