JP2006144994A - 小型磁気カップリング - Google Patents

Abstract

【課題】各種機器の駆動部とつながれる、駆動源としての小型モータや小型ギヤードモータの出力軸が強制停止されたり、何らかの要因による過負荷が加わったとしても、小型モータや小型ギヤードモータに障害が発生するのを防ぐことのできる小型磁気カップリングを構成する。
【解決手段】円筒状のマグネット３と、磁気ギャップを介してマグネット３を筒内に挿置する磁性材の筒状ヨーク４とを駆動源出力軸１、カップリング出力軸２の相対する側の各軸端に分けて装着し、マグネット３、筒状ヨーク４を互いに組み合わせてカップリングハウジング６の内部に収容し、マグネット３には、外周面に筒状ヨーク４の筒内面と線接触または近接させて配置される磁性材の突条１４ａ、１４ｂが筒端方向に固着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学機器、ラジコン、医療機器等の駆動部と、小型モータや小型ギヤードモータ等の駆動源との間、または、小型ギヤードモータにおいて、モータとギヤヘッドの間に組み付けられる小型磁気カップリングに関するものである。

小型コアレスDCモータやブラシレスDCモータ、及びそれらにギヤヘッドを装着した小型ギヤードモータは、光学機器、ラジコン、医療機器等の駆動源として広く使用されている。これらの小型モータ及び小型ギヤードモータにおいて、回転速度や位置制御を行う場合には、磁気や光を媒体としたエンコーダ等が装着される。

しかしながら、前記小型モータ及び小型ギヤードモータが極小径である場合、サイズ的な制約により、エンコーダを構成することができず、エンコーダが装着されない状態で使用される場合が多い。特に、モータまたはギヤードモータの外径が4mm以下の場合、モータのサイズに合わせた小型エンコーダを構成することは非常に困難である。

例えば、光学機器のレンズ駆動において、エンコーダの装着されない状態の小型モータや小型ギヤードモータを用いる場合、その駆動の制御を、機械的なストッパーによって強制的に停止させる方法で行っている。その場合における、小型モータまたは小型ギヤードモータの強制停止や、その他何らかの要因による過負荷の印加は、モータやギヤードモータに障害が生じる原因となることが多い。

その障害としては、強制停止した場合、起動電流がモータに流れ続けることによりコイルが発熱し、コイル自身や樹脂部品等の熱による変形や、コイルの絶縁被膜の融解によるショートが起こる。高回転のモータが強制停止した場合、衝撃により回転子や軸受が破損する。過負荷がギヤ出力軸に加わった場合、ギヤヘッド内部の歯車が変形または破損するなどが挙げられる。

本発明の解決しようとする課題は、各種機器の駆動部とつながれる、駆動源としての小型モータや小型ギヤードモータの出力軸が強制停止されたり、何らかの要因による過負荷が加わったとしても、小型モータや小型ギヤードモータに障害が発生するのを防ぐことのできる小型磁気カップリングを提供するところにある。

本発明の請求項１は、駆動源出力軸に対し、所定の間隔を隔てて軸端面を相対し、且つ、軸心線を同一線上で整合させたカップリング出力軸を備え、円筒状のマグネットと、磁気ギャップを介してマグネットを筒内に挿置する磁性材の筒状ヨークとを、駆動源出力軸、カップリング出力軸の相対する側の各軸端に分けて装着し、マグネット、筒状ヨークを互いに組み合わせる小型磁気カップリングにおいて、前記マグネットの外周面に、筒状ヨークの筒内面と線接触または近接させて配置される磁性材の突条を、筒端方向に固着して形成することを特徴とする。

本発明の請求項２は、着磁方向を径方向に設定し、磁性材の突条を前記マグネットの外周面の磁極位置に固着してなることを特徴とする。

本発明の請求項３は、円柱形状の突条を固着した前記マグネットを備えてなることを特徴とする。

本発明の請求項１に係る小型磁気カップリングによると、通常駆動時は、磁性材相互の筒状ヨークと突条とがマグネットの吸引力により吸引され、一体的に回転することにより、駆動源出力軸からの出力を、カップリング出力軸を介し、各種機器の駆動部に伝達できる。一方、各種機器の駆動部と繋がれるカップリング出力軸が強制停止されたり、過負荷がカップリング出力軸に加わると、磁性材相互の筒状ヨークと突条とがスリップする。このため、カップリング出力軸の強制停止による衝撃や過負荷が駆動源出力軸に直接作用することを回避でき、駆動源である小型モータや小型ギヤードモータに障害が発生するのを防ぐことができる。

また、前記筒状ヨークと前記突条とがスリップする際に、それらが線接触または近接させて配置されているため、摺動面積を小さくすることができ、摺動部の摩耗は少なくて済む。

この小型磁気カップリングを動力伝達経路中に組み付けると、小型モータや小型ギヤードモータを駆動源とする機器側は高価な位置センサー等を備えなくても、簡単なメカ構造で位置決めを行えるため、機器全体としての小型化、低コスト化を図れる。

本発明の請求項２に係る小型磁気カップリングによると、着磁方向を径方向に設定し、磁性材の突条を前記マグネットの外周面の磁極位置に固着して形成されることから、突条を固着する際、突条はマグネットの吸引力により磁極に吸引され、突条の固着の位置決め、及び固着作業が容易になる。

本発明の請求項３に係る小型磁気カップリングによると、マグネットに固着された突条が円柱形状であることから、突条の側面において、固着部の方向を考慮する必要が無く、固着作業が容易になる。また、突条自身の形成も容易となる。

図１は、本発明の最良の形態に係る、小型磁気カップリングを小型モータに組み付けた場合の内部構造の側断面である。図中、符号１は小型モータや小型ギヤードモータ等の駆動源出力軸、２は各種機器の駆動部と繋がれるカップリング出力軸、３は円筒状のマグネット、４は円筒状の筒状ヨーク、５は円筒状のモータハウジング、６は円筒状のカップリングハウジング、７ａはモータフランジを示す。

駆動源出力軸１は、モータフランジ７ａに嵌込み固定された軸受８で回転可能に挿通保持されている。カップリング出力軸２は、カップリングハウジング６の片端部に嵌込み固定される軸受９で回転可能に挿通保持され、摺動性を高めるためのライナー１０を介して軸受９より外方に導出する軸線上に嵌着した押えリング１１で抜止め装着されている。

さらに、カップリングハウジング６をモータフランジ７ａに設けられた嵌合部７ｂに嵌込み固定することにより、駆動源出力軸１とカップリング出力軸２が所定の間隔を隔てて同一線L上で整合されるように構成されている。

駆動源出力軸１の軸端には、マグネット３が嵌込み装着されている。カップリング出力軸２の軸端には、外周に筒状ヨーク４を嵌込み固定した円盤状のキャリア１２が、摺動性を高めるためのライナー１３を介して嵌込み固定されている。

マグネット３、筒状ヨーク４は、磁気ギャップを介して、マグネット３を筒状ヨーク４の筒内に挿置するよう、互いに組み合わせてカップリングハウジング６の内部に収容配置されている。

マグネット３は、着磁方向Ｘが径方向に設定されており、図２で示すように磁性材の突条１４ａ、１４ｂが取り付けられている。その突条１４ａ、１４ｂは、筒状ヨーク４の筒内面と線接触または近接させて配置され、マグネット３の外周面の磁極位置でマグネット３の筒端方向に向けて固着されて形成されている。これにより、磁気回路が形成され、突条１４a、１４ｂと筒状ヨーク４がマグネットの吸引力により吸引され、一体的に回転する。

また、突条１４ａ、１４ｂとしては、円柱形状のものに限らず、筒状ヨーク４の筒内面と線接触または近接の状態を保てる形状のものであればよい。

上述した構成部品中、筒状ヨーク４、突条１４ａ、１４ｂはＳＵＳマルテンサイト系の磁性材で形成されている。カップリングハウジング６は、真鍮等の非磁性材で形成されている。マグネット３は、保磁力の高い希土類磁石で形成されている。

このように構成する小型磁気カップリングでは、通常駆動時は、磁性材の筒状ヨーク４と突条１４a、１４ｂがマグネット３の吸引力により吸引され、一体的に回転することにより、駆動源出力軸１からの出力を、カップリング出力軸２を介し、光学機器、ラジコン、医療機器等の駆動部に伝達できる。

一方、各種機器の駆動部と繋がれるカップリング出力軸２が強制停止されたり、過負荷がカップリング出力軸２に加わると、磁性材相互の筒状ヨーク４と突条１４ａ、１４ｂとがスリップする。これは、外部負荷トルクが筒状ヨーク４と突条１４ａ、１４ｂとの吸引力を上回ったことにより起こる。このため、カップリング出力軸２の強制停止による衝撃や過負荷が駆動源出力軸１に直接作用することを回避でき、駆動源である小型モータや小型ギヤードモータに障害が発生するのを防ぐことができる。

また、このとき突条１４ａ、１４ｂと筒状ヨーク４は線接触または近接状態であるため、スリップした場合においても、摺動面積が小さいことから、回転が円滑であり、摺動部の摩耗も少なくて済む。

上述した実施の形態においては、マグネット３を駆動源出力軸１に装着し、筒状ヨーク４をカップリング出力軸２に取り付けるよう説明したが、これとは反対に、マグネット３をカップリング出力軸２に装着し、筒状ヨーク４を駆動源出力軸１に取り付けるよう設計変更することもできる。

本発明に係る小型磁気カップリングの内部構造を示す側断面図である。 図１の小型磁気カップリングを示すＡ−Ａ線断端面図である。

符号の説明

１ 駆動源出力軸
２ カップリング出力軸
３ マグネット
４ 磁性材の筒状ヨーク
５ モータハウジング
６ カップリングハウジング
８、９ 軸受
１４ａ、１４ｂ 磁性材の突条

Claims (3)

1. 駆動源出力軸に対し、所定の間隔を隔てて軸端面を相対し、且つ、軸心線を同一線上で整合させたカップリング出力軸を備え、円筒状のマグネットと、磁気ギャップを介してマグネットを筒内に挿置する磁性材の筒状ヨークとを駆動源出力軸、カップリング出力軸の相対する側の各軸端に分けて装着し、マグネット、筒状ヨークを互いに組み合わせる小型磁気カップリングにおいて、
   前記マグネットの外周面に、筒状ヨークの筒内面と線接触または近接させて配置される磁性材の突条を、筒端方向に固着して形成することを特徴とする小型磁気カップリング。
2. 着磁方向を径方向に設定し、磁性材の突条を前記マグネットの外周面の磁極位置に固着して形成されることを特徴とする請求項１に記載の小型磁気カップリング。
3. 円柱形状の突条を固着した前記マグネットを備えて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の小型磁気カップリング。
   

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