JP2005083487A - 磁気ゼネバ歯車機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】 減速比が大きく取れ、伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供する。
【解決手段】 第１回転円板１１と第１回転軸１２から成る第１回転体１と、第２回転円板２１と第２回転軸２２から成る第２回転体２とから構成され、第１回転体１と第２回転体２の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、第１回転円板１１および第２回転円板２１は、磁性円板の円周部または全体が回転軸方向に磁軸を持つように多極着磁し、第２回転体２の磁極数を第１回転体１の磁極数より大きくした。
また、第１回転円板および第２回転円板は、非磁性円板の円周部に、回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石が取り付けるか、回転円板全体が回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石から構成し、第２回転体の磁極数を第１回転体の磁極数より大きくした。
【選択図】図１
【解決手段】 第１回転円板１１と第１回転軸１２から成る第１回転体１と、第２回転円板２１と第２回転軸２２から成る第２回転体２とから構成され、第１回転体１と第２回転体２の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、第１回転円板１１および第２回転円板２１は、磁性円板の円周部または全体が回転軸方向に磁軸を持つように多極着磁し、第２回転体２の磁極数を第１回転体１の磁極数より大きくした。
また、第１回転円板および第２回転円板は、非磁性円板の円周部に、回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石が取り付けるか、回転円板全体が回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石から構成し、第２回転体の磁極数を第１回転体の磁極数より大きくした。
【選択図】図１
Description
本発明はＦＡ、ロボット等の位置検出器に用いられる多回転式エンコーダの多回転量を検出する為の非接触で大きな減速比が得られる磁気ゼネバ歯車機構に関する。
従来、円板状の磁性体で形成された回転体に回転軸に対して半径方向や周方向に多極着磁した磁気歯車機構を利用した多回転式エンコーダが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
図７は多回転式エンコーダに用いられた従来の磁気歯車機構である。図において、１は第１回転体、２は第２回転体、１２は第１回転軸、２２は第２回転軸、１６は第１回転軸１２と直角方向に一方向に着磁された磁性体円板、２６はラジアル方向に多極着磁された第２回転体のリング状の磁性体部、２４は第２回転軸２２とリング状の磁性体部２６を固定する非磁性体円板である。
第１回転体と第２回転体は磁気的な結合をしており、第１回転体が１回転すると、第２回転体は２極分回転する。本従来例では、第２回転体のリング状の磁性体部２５はラジアル方向に１６極着磁されており、減速比１：８の磁気歯車機構を構成している。
図８はこの磁気歯車機構を用いた従来の多回転式エンコーダの適用例を示す斜視図である。多回転式エンコーダ４０は第１回転体、第２回転体および絶対値エンコーダ５０から構成される。多回転量を測定するモータ６０の回転軸に第１回転体の回転軸を、第２回転体の回転軸に絶対値エンコーダの回転軸を直結する。モータの回転数に対して絶対値エンコーダの回転数は１／８に減速され、絶対値エンコーダの回転角の読みから、モータ８回転分の多回転量を検出できる。
図７は多回転式エンコーダに用いられた従来の磁気歯車機構である。図において、１は第１回転体、２は第２回転体、１２は第１回転軸、２２は第２回転軸、１６は第１回転軸１２と直角方向に一方向に着磁された磁性体円板、２６はラジアル方向に多極着磁された第２回転体のリング状の磁性体部、２４は第２回転軸２２とリング状の磁性体部２６を固定する非磁性体円板である。
第１回転体と第２回転体は磁気的な結合をしており、第１回転体が１回転すると、第２回転体は２極分回転する。本従来例では、第２回転体のリング状の磁性体部２５はラジアル方向に１６極着磁されており、減速比１：８の磁気歯車機構を構成している。
図８はこの磁気歯車機構を用いた従来の多回転式エンコーダの適用例を示す斜視図である。多回転式エンコーダ４０は第１回転体、第２回転体および絶対値エンコーダ５０から構成される。多回転量を測定するモータ６０の回転軸に第１回転体の回転軸を、第２回転体の回転軸に絶対値エンコーダの回転軸を直結する。モータの回転数に対して絶対値エンコーダの回転数は１／８に減速され、絶対値エンコーダの回転角の読みから、モータ８回転分の多回転量を検出できる。
このように、従来の磁気歯車機構は、回転軸と直角方向に１方向に着磁した第１回転体とラジアル方向に多極着磁した第２回転体との磁気的な結合を使って、非接触の減速機構を実現している。
国際公開第０３／０３６２３７号（第２図）
従来の歯車装置は、回転軸に対してラジアル方向に着磁しており、強い磁力を得るためには直径の大きいリング状磁性体を使用し、さらに内径と外径との差を大きくして磁軸方向の長さを確保する必要がある。しかし、内径と外径との差を大きくすると特に内径側の磁極ピッチが短くなり、磁力の強い磁化を得ることが難しい。従って、減速比が大きく、伝達力の大きい小型の磁気歯車機構が実現できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、減速比が大きく取れ、伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することを目的とする。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、減速比が大きく取れ、伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため請求項１記載の発明は、第１回転円板と第１回転軸から成る第１回転体と、第２回転円板と第２回転軸から成る第２回転体とから構成され、前記第１回転体と前記第２回転体の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、前記第１回転円板および前記第２回転円板は、磁性円板の円周部または全体が回転軸方向に磁軸を持つように多極着磁され、前記第２回転体の磁極数を前記第１回転体の磁極数より大きくしたことを特徴とする磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、第１回転円板と第１回転軸から成る第１回転体と、第２回転円板と第２回転軸から成る第２回転体とから構成され、前記第１回転体と前記第２回転体の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、前記第１回転円板および前記第２回転円板は、非磁性円板の円周部に、回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石が取り付けられるか、回転円板全体が回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石から構成され、前記第２回転体の磁極数を前記第１回転体の磁極数より大きくしたことを特徴とする磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記第１回転体の磁極の一部と前記第２回転体の磁極の一部との間に、磁路形成部材を付加したことを特徴とする請求項１または２記載の磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記磁路形成部材は、磁性体板を磁気的に絶縁して複数重ね合わせて形成することを特徴とする請求項１または２記載の磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、第１回転円板と第１回転軸から成る第１回転体と、第２回転円板と第２回転軸から成る第２回転体とから構成され、前記第１回転体と前記第２回転体の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、前記第１回転円板および前記第２回転円板は、非磁性円板の円周部に、回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石が取り付けられるか、回転円板全体が回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石から構成され、前記第２回転体の磁極数を前記第１回転体の磁極数より大きくしたことを特徴とする磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記第１回転体の磁極の一部と前記第２回転体の磁極の一部との間に、磁路形成部材を付加したことを特徴とする請求項１または２記載の磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記磁路形成部材は、磁性体板を磁気的に絶縁して複数重ね合わせて形成することを特徴とする請求項１または２記載の磁気ゼネバ歯車機構とするものである。
請求項１に記載の発明によると、少なくとも回転円板の円周部に、回転軸方向に磁軸を持つよう多極着磁したので、径方向に小さくでき、小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、強い磁化をもたせた永久磁石を用いて回転体を構成したので、より伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
また、請求項３に記載の発明によると磁路形成部材を用いて１回転体と第２回転体を磁気的に結合したので、さらに伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
また、請求項４記載の発明によると、磁路形成部材は、磁気的に絶縁した磁性体板を複数重ね合わせて形成したので、この磁路形成部材により同一回転体の隣り合う磁極間で磁路が形成されてしまうことがないので、回転体の磁極の境目が磁路形成部材の下に来たときも伝達力が減衰しない。
また、請求項２に記載の発明によると、強い磁化をもたせた永久磁石を用いて回転体を構成したので、より伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
また、請求項３に記載の発明によると磁路形成部材を用いて１回転体と第２回転体を磁気的に結合したので、さらに伝達力の大きい小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
また、請求項４記載の発明によると、磁路形成部材は、磁気的に絶縁した磁性体板を複数重ね合わせて形成したので、この磁路形成部材により同一回転体の隣り合う磁極間で磁路が形成されてしまうことがないので、回転体の磁極の境目が磁路形成部材の下に来たときも伝達力が減衰しない。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例を示す磁気ゼネバ歯車機構の斜視図である。図において１は第１回転体、２は第２回転体である。第１回転体１は、磁性体の第１回転円板１１と第１回転軸１２と第１回転円板１１の円周上の表層部に施された磁化部分１３から構成されている。同様に、第２回転体２は、磁性体の第２回転円板２１と第２回転軸２２と第２回転円板２１の円周上の表層部に施された磁化部分２３から構成されている。磁化部分の矢印は磁化の方向を示す。図に示すように回転軸方向に磁軸もつように磁化されており、第１回転体１は２極、第２回転体２は２４極に着磁されている。
次に本発明の第１実施例の動作について説明する。
図２は第１実施例における二つの回転体の位置関係を示すグラフで、横軸に第１回転体の回転角を、縦軸に第２回転体の回転角を示している。両回転体のお互いに異なる極性の磁化部分が対向するように、吸引力が働き、第１回転体の回転が、第２回転体に伝達される。本実施例では第１回転体が１／２回転するごとに第２回転体は１／２４回転する。従って、１：１２の減速比をもつ磁気ゼネバ歯車機構が実現できる。
本発明が従来の方法と異なる部分は、従来の方法では回転体の回転軸と直角方向に磁軸を持つ磁化を形成しているのに対し、本発明では回転体の回転軸方向に磁軸をもつ磁化を形成した点である。これにより、径方向に小さくでき、小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
図２は第１実施例における二つの回転体の位置関係を示すグラフで、横軸に第１回転体の回転角を、縦軸に第２回転体の回転角を示している。両回転体のお互いに異なる極性の磁化部分が対向するように、吸引力が働き、第１回転体の回転が、第２回転体に伝達される。本実施例では第１回転体が１／２回転するごとに第２回転体は１／２４回転する。従って、１：１２の減速比をもつ磁気ゼネバ歯車機構が実現できる。
本発明が従来の方法と異なる部分は、従来の方法では回転体の回転軸と直角方向に磁軸を持つ磁化を形成しているのに対し、本発明では回転体の回転軸方向に磁軸をもつ磁化を形成した点である。これにより、径方向に小さくでき、小型の磁気ゼネバ歯車機構を提供することができる。
図３は、本発明の第２実施例を示す磁気ゼネバ歯車機構の斜視図である。第１回転体１は、非磁性体円板１４と円板上の周囲に取り付けられた永久磁石１５から構成されている。同様に、第２回転体２は、非磁性体円板２４と円板上の周囲に取り付けられた永久磁石２５から構成されている。永久磁石に記入した矢印は磁化の方向を示す。図のように回転軸方向に磁軸を持つようにして永久磁石を取り付けており、第１回転体１は２極、第２回転体２は２４極の極数をもつ回転体を形成している。なお、動作については実施例１と同じである。両回転体とも永久磁石が非磁性円板に固定されているので、両回転体の永久磁石で発生した磁束が両回転体間で効率よく結合する。従って、実施例１に比べて強い伝達力が得られる。
図４は、本発明の第３実施例を示す磁気ゼネバ歯車機構の斜視図である。第１回転体、第２回転体の個々の構成は実施例２と同じであるが、両回転体の永久磁石が磁化の方向にギャップを介して重なるように配置されており、磁気的結合が強く、強い伝達力が得られる。また、回転体の径方法に小型化できるという特徴がある。
図５は、本発明の第４実施例を示す磁気ゼネバ歯車機構の斜視図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ線断面図である。第１回転体、第２回転体の個々の構成は実施例２と同じであるが、実施例２と異なる点は、磁路形成用部材３０を使って接近した両回転体の永久磁石間に磁路を形成している点である。磁路形成用部材３０により磁気的結合部分の磁束密度が増し、さらに強い伝達力が得られる。磁路形成用部材３０は複数の磁性体板を樹脂などの非磁性の材料を挟みながら重ね合わせており、同一回転体の隣り合う磁極間とこの磁路形成部材により磁路が形成されることがないので、回転体の磁極の境目が磁路形成部材の下に来たときも伝達力が減衰しない。
１ 第１回転体
２ 第２回転体
１１ 第１回転円板
１２ 第１回転軸
１３ 磁化部分
１４ 非磁性円板
１５ 永久磁石
１６ 磁性体円板
２１ 第２回転円板
２２ 第２回転軸
２３ 磁化部分
２４ 非磁性円板
２５ 永久磁石
２６ 磁性体部
３０ 磁路形成部材
４０ 多回転式エンコーダ
５０ 絶対値エンコーダ
６０ モータ
２ 第２回転体
１１ 第１回転円板
１２ 第１回転軸
１３ 磁化部分
１４ 非磁性円板
１５ 永久磁石
１６ 磁性体円板
２１ 第２回転円板
２２ 第２回転軸
２３ 磁化部分
２４ 非磁性円板
２５ 永久磁石
２６ 磁性体部
３０ 磁路形成部材
４０ 多回転式エンコーダ
５０ 絶対値エンコーダ
６０ モータ
Claims (4)
- 第１回転円板と第１回転軸から成る第１回転体と、第２回転円板と第２回転軸から成る第２回転体とから構成され、前記第１回転体と前記第２回転体の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、前記第１回転円板および前記第２回転円板は、少なくとも磁性円板の円周部が回転軸方向に磁軸を持つように多極着磁され、前記第２回転体の磁極数を前記第１回転体の磁極数より大きくしたことを特徴とする磁気ゼネバ歯車機構。
- 第１回転円板と第１回転軸から成る第１回転体と、第２回転円板と第２回転軸から成る第２回転体とから構成され、前記第１回転体と前記第２回転体の磁気的結合により回転運動を伝達する運動機構において、前記第１回転円板および前記第２回転円板は、非磁性円板の円周部に、回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石が取り付けられるか、回転円板全体が回転軸方向に磁軸を持つ複数の永久磁石から構成され、前記第２回転体の磁極数を前記第１回転体の磁極数より大きくしたことを特徴とする磁気ゼネバ歯車機構。
- 前記第１回転体の磁極の一部と前記第２回転体の磁極の一部との間に、磁路形成部材を付加したことを特徴とする請求項１または２記載の磁気ゼネバ歯車機構。
- 前記磁路形成部材は、磁性体板を磁気的に絶縁して複数重ね合わせて形成することを特徴とする請求項３記載の磁気ゼネバ歯車機構。
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|---|---|---|---|---|
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| CN104314844A (zh) * | 2007-07-06 | 2015-01-28 | 台达电子工业股份有限公司 | 被动式风扇 |
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