JP2010216503A - 脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １次側および２次側のハルバッハ配列の磁石装置の表面に導電体円板を貼り付けることより、脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置の装置を提供する。
【解決手段】 １次側非磁性板５によって真空層６が形成され、この真空層６の下方に接続される出力軸８を有し、前記１次側非磁性板５側及び真空層６側に少なくとも永久磁石装置４を具備する脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置であって、前記永久磁石装置４の表面に導電体円板９を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置に係り、特に、フライホイール装置に好適な脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置に関するものである。

従来、非接触動力伝達装置や非接触軸受を使用したフライホイール装置では、磁気カップリングクラッチ装置が必須である。磁気カップリングクラッチ装置には、磁束密度が大きく、メンテナンスフリーで電力給電の必要がない永久磁石のものが有効である。

従来の永久磁石を用いた磁気カップリングクラッチ装置としては、角型８連反発磁場磁気カップリングクラッチ装置（下記特許文献１参照）が用いられている。

図６は従来の永久磁石を用いた角型８連反発磁場磁気カップリングクラッチ装置の模式図である。

この図において、１０１は駆動軸、１０２は１次側の磁気反発型磁石装置であり、この磁気反発型磁石装置１０２は、駆動軸１０１を中心として、リング状の内部固定部材１０３Ａと、リング状に磁気反発型配列された磁石１０３Ｂと、リング状の外部固定部材１０３Ｃとからなる。

特開２００７−０７４９００号公報

上記した従来の磁気カップリングクラッチ装置では、永久磁石の起磁力のわりには大きな伝達トルクを得られないといった問題があった。

また、永久磁石同士では、力を伝達することはできるが、ダンピング力が小さいため、脱調した場合１次側と２次側の速度差が収束するのに時間がかかる。すなわち、１次側と２次側に回転差が生じた場合に、１次側が急停止した時、２次側が停止するまでに時間がかかるといった問題があった。

また、脱調しないまでも負荷角が変化した場合、速度差による振動が収まらないといった問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、１次側および２次側のハルバッハ配列の磁石装置の表面に導電体円板を貼り付けることより脱調を防止することができる脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕１次側非磁性板（５）によって真空層（６）が形成され、この真空層（６）の下方に接続される出力軸（８）を有し、前記１次側非磁性板（５）側及び真空層（６）側に少なくとも永久磁石装置（４）を具備する脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置であって、前記永久磁石装置（４）の表面に導電体円板（９）を具備することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置において、前記永久磁石装置（４）として、１次側および２次側のハルバッハ配列の磁石装置を備え、該磁石装置の表面にアルミニウム円板を貼り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。

本発明の脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置は、簡単な構造上の改善により、脱調を防止することができる。したがって、磁気浮上大型慣性体を有するフライホイール装置の磁気カップリングクラッチ装置の脱調防止装置として好適である。

本発明の実施例を示すアキシャル磁気カップリングクラッチ装置の模式図である。 本発明の実施例を示すハルバッハ配列の磁石装置の平面図である。 本発明の実施例を示すハルバッハ配列の磁石装置の発生磁界の状態を示す図である。 本発明の実施例を示す磁気カップリングクラッチ装置の磁石装置の表面に導電体円板を装着した状態を示す平面図である。 磁気クラッチ装置の磁石装置の表面にアルミニウム円板（厚さ５ｍｍ）を付けた場合と付けない場合のフライホイールの停止時間の測定結果を示す図である。 従来の角型８連反発磁場磁気カップリングクラッチ装置の模式図である。

本発明の磁気カップリングクラッチ装置は、１次側非磁性板（５）によって真空層（６）が形成され、この真空層（６）の下方に接続される出力軸（８）を有し、前記１次側非磁性板（５）側及び真空層（６）側に少なくとも永久磁石装置（４）を具備する脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置であって、前記永久磁石装置（４）の表面に導電体円板（９）を具備する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示すアキシャル磁気カップリングクラッチ装置の模式図、図２は本発明の実施例を示すハルバッハ配列の磁石装置の平面図であり、図２（ａ）は１次側のハルバッハ配列の磁石装置の平面図、図２（ｂ）は２次側のハルバッハ配列の磁石装置の平面図、図３はその解析モデルを示す図、図４はその磁気カップリングクラッチ装置の磁石装置の表面に導電体円板を装着した状態を示す平面図である。

図１において、１は駆動軸（スプライン軸）、２はスプラインナット、３は非磁性ベアリング、４は１次（駆動）側のハルバッハ配列の磁石装置、５は駆動軸１の下端に固定される１次側の非磁性板、６は真空層、７は２次側のハルバッハ配列の磁石装置、８は下方に延びる出力軸であり、この出力軸８には磁気浮上大型慣性体（図示なし）が接続される。また、９は１次側のハルバッハ配列の磁石装置の表面に貼り付けられる導電体円板（ここでは、アルミニウム円板）である。

この実施例では、１次側のハルバッハ配列の磁石装置４の表面に導電体円板９を設けた例を示したが、これに限定するものではなく、これに代えて、２次側のハルバッハ配列の磁石装置７の表面に導電体円板９を設けるようにしてもよい。

図２において、１次側のハルバッハ配列の磁石装置４は、駆動軸１を中心として、リング状の内部固定部材４Ａと、リング状のハルバッハ配列の磁石４Ｂと、リング状の外部固定部材４Ｃとからなる。

なお、リング状のハルバッハ配列の磁石４ＢのＮＳ又はＳＮ磁極４Ｂ−１，４Ｂ−２とその両側に配置されるＮ単極４Ｂ−３又はＳ単極４Ｂ−４との間には間隔子（セパレータ）４Ｂ−５が配置されている。

このリング状のハルバッハ配列の磁石４Ｂの磁界の分布は、ＮＳ又はＳＮ磁極４Ｂ−１，４Ｂ−２の間にはＮ単極４Ｂ−３又はＳ単極４Ｂ−４が配置されているので、Ｎ単極４Ｂ−３又はＳ単極４Ｂ−４は対向する相手のＳ単極又はＮ単極と磁気的に結合する。つまり、図３に示すように、ＮＳ又はＳＮ磁極４Ｂ−１，４Ｂ−２では矢印の方向の磁界が、Ｎ単極４Ｂ−３又はＳ単極４Ｂ−４と相手のＳ単極又はＮ単極との間には図示されるような方向（紙面に対して直角の正と負の方向）の磁界が生成されている。

この実施例においては、図４に示すように、ハルバッハ配列の磁石装置４の表面に導電体円板としてのアルミニウム円板（厚さ５ｍｍ）９を貼り付けるようにしている。

このように構成したので、脱調して１次側と２次側の回転数に差が生じた場合、１次側ハルバッハ配列の磁石装置の表面に貼り付けられた導電体円板９に渦電流が生じてダンピング力が発生し、回転の速度差を早く収束させることができる。

磁気クラッチ装置の磁石装置の表面に導電体円板（アルミニウム円板）を貼り付けることにより、非磁性体に渦電流が流れ、以下のような効果を奏することができる。

（１）磁気クラッチ装置が脱調して回転した場合、導電体円板に渦電流が生じることで１次側と２次側の回転数の差が早く収束する。例えば、１次側が停止した場合、２次側が速やかに停止する。

（２）永久磁石同士ではダンピングが小さいため、負荷角が変化すると１次側と２次側の速度差が振動を起こす可能性がある。導電体円板を付けることにより、ダンピング力が発生して、１次側と２次側の速度差による振動が抑制される。

図５は磁気クラッチ装置の磁石装置の表面にアルミニウム円板（厚さ５ｍｍ）を付けた場合と付けない場合のフライホイールの停止時間の測定結果を示す図である。

この図において、ａは１次側の非磁性板５と２次側のハルバッハ配列の磁石装置７とのギャップが２０ｍｍでアルミニウム円板有の場合、ｂは同様のギャップ３０ｍｍでアルミニウム円板有の場合、ｃはそのギャップ２０ｍｍでアルミニウム円板無の場合、ｄはそのギャップ３０ｍｍのアルミニウム円板無の場合を示している。

図５によれば、ギャップが２０ｍｍでも３０ｍｍでも磁石装置の表面にアルミニウム円板を貼り付けた方が、フライホイールの回転が短時間で停止していることが分かる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置は、磁気カップリングクラッチ装置の脱調を防止することができる。したがって、磁気浮上大型慣性体を有するフライホイール装置の脱調防止装置として利用可能である。

１ 駆動軸（スプライン軸）
２ スプラインナット
３ 非磁性ベアリング
４ １次側のハルバッハ配列の磁石装置
４Ａ，７Ａ リング状の内部固定部材
４Ｂ，７Ｂ リング状のハルバッハ配列の磁石
４Ｃ，７Ｃ リング状の外部固定部材
４Ｂ−１，７Ｂ−１ ＮＳ磁極
４Ｂ−２，７Ｂ−２ ＳＮ磁極
４Ｂ−３，７Ｂ−３ Ｎ単極
４Ｂ−４，７Ｂ−４ Ｓ単極
４Ｂ−５，７Ｂ−５ 間隔子（セパレータ）
５ １次側の非磁性板
６ 真空層
７ ２次側のハルバッハ配列の磁石装置
８ 出力軸
９ 導電体円板

Claims (2)

1. １次側非磁性板によって真空層が形成され、該真空層の下方に接続される出力軸を有し、前記１次側非磁性板側及び真空層側に少なくとも永久磁石装置を具備する脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置であって、前記永久磁石装置の表面に導電体円板を具備することを特徴とする脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置。
2. 請求項１記載の脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置において、前記永久磁石装置として、１次側および２次側のハルバッハ配列の磁石装置を備え、該磁石装置の表面にアルミニウム円板を貼り付けたことを特徴とする脱調防止機能を備えた磁気カップリングクラッチ装置。

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