JP2014126100A - Magnetic coupling device and manufacturing method therefor - Google Patents

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Junichi Nakaoka
潤一 中岡
Masahiko Shioda
正彦 塩田
Hiromitsu Ohashi
弘光 大橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic coupling device capable of sufficiently fixing a magnet part and suppressing a damage caused on a holding part and the magnet part.SOLUTION: A magnetic coupling device 100 includes: a rotatable load side rotary body 10 formed of a magnet part 10a and one holding part 13 for allowing magnets 12 to be fixed by applying pressure to the magnet part 10a; and a drive side rotary body 20 for magnetically coupling with the load side rotary body 10. The holding part 13 is formed of a material having a smaller degree of contraction by cooling than the magnet part 10a, and an inner peripheral surface 13b of an insertion hole 13a of the holding part 13 is formed in a tapered shape such that a hole diameter gradually reduces. An outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a is formed in a tapered shape such that an outer diameter gradually reduces so as to correspond to the tapered shape of the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a. The magnet part 10a is inserted and fixed in the holding part 13 by a cooling fitting process.

Description

この発明は、磁気カップリング装置および磁気カップリング装置の製造方法に関し、特に、磁石部と保持部とを含むカップリング体を備える磁気カップリング装置およびその磁気カップリング装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a magnetic coupling device and a method for manufacturing the magnetic coupling device, and more particularly to a magnetic coupling device including a coupling body including a magnet portion and a holding portion, and a method for manufacturing the magnetic coupling device.

従来、磁石部と保持部とを含むカップリング体が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, a coupling body including a magnet part and a holding part is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1には、ロータハブと、ロータハブの表面上に配置された複数の磁石を含む磁石部と、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)からなり、複数の磁石の外周面に嵌合(圧入)された複数の保持リングとを備える永久磁石ロータが開示されている。この永久磁石ロータの磁石部の外周は、回転軸線方向の一方端部側から他方端部側に向かってテーパ形状に形成されている。また、複数の保持リングは、回転軸線方向に沿って隣接するように複数の磁石の外周面に嵌め合わされている。ここで、複数の保持リングの穴径は、テーパ状の磁石部に対応するように、各々異なるように(徐々に小さくなるように)形成されている。さらに、複数の保持リングの穴径は、テーパ状に形成された磁石部のうち、各々の保持リングが嵌め込まれる位置の外径よりもわずかに小さく形成されることによって、所定の締め代(磁石部の外径が保持リングの穴径よりも大きい場合の、磁石部の外径と保持リングの穴径との差)が確保されている。そして、複数の保持リングは、複数の磁石の外周面にそれぞれ個別に圧入されている。   Patent Document 1 includes a rotor hub, a magnet portion including a plurality of magnets disposed on the surface of the rotor hub, and carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and is fitted (press-fitted) onto the outer peripheral surfaces of the plurality of magnets. A permanent magnet rotor with a plurality of retaining rings is also disclosed. The outer periphery of the magnet portion of the permanent magnet rotor is formed in a taper shape from one end side to the other end side in the rotation axis direction. Further, the plurality of holding rings are fitted to the outer peripheral surfaces of the plurality of magnets so as to be adjacent along the rotation axis direction. Here, the hole diameters of the plurality of holding rings are formed so as to be different from each other (so as to be gradually reduced) so as to correspond to the tapered magnet portion. Furthermore, the hole diameter of the plurality of holding rings is slightly smaller than the outer diameter of the position where each holding ring is fitted in the tapered magnet portion, so that a predetermined tightening margin (magnet) The difference between the outer diameter of the magnet portion and the hole diameter of the retaining ring when the outer diameter of the portion is larger than the hole diameter of the retaining ring is ensured. The plurality of holding rings are individually press-fitted into the outer peripheral surfaces of the plurality of magnets.

特開平8−265997号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-265997

しかしながら、上記特許文献1に開示された永久磁石ロータでは、複数の保持リングの穴径をそれぞれ異なるように形成する必要があるとともに、複数の保持リングをそれぞれ個別に圧入する必要があるため、複数の保持リングによる圧力(内圧)の不均一に起因して磁石のがたつきなどが生じ、この結果、磁石部を十分に固定することができないという問題点がある。また、保持リングにおいて所定の締め代(磁石部の外径と保持リングの穴径との差)を確保した状態で磁石部に圧入する必要があるため、締め代を確保した分、回転軸線方向に沿った大きな力を保持リングに加えて、保持リングを広げる必要がある。ここで、引張弾性率の大きなCFRPからなる保持リングを広げるために要する力は、非常に大きなものになるため、圧入時に、保持リングや磁石部が破損しやすいという問題点がある。   However, in the permanent magnet rotor disclosed in Patent Document 1, it is necessary to form the plurality of holding rings with different diameters, and it is necessary to press-fit the plurality of holding rings individually. Due to non-uniformity of pressure (internal pressure) due to the holding ring, there is a problem that the magnet is rattled, and as a result, the magnet portion cannot be sufficiently fixed. In addition, since it is necessary to press-fit into the magnet part with a predetermined tightening margin (difference between the outer diameter of the magnet part and the hole diameter of the retaining ring) in the retaining ring, the amount of the tightening margin has been secured. It is necessary to apply a large force along the retaining ring to widen the retaining ring. Here, since the force required to spread the holding ring made of CFRP having a large tensile elastic modulus becomes very large, there is a problem that the holding ring and the magnet part are easily damaged during press-fitting.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、磁石部を十分に固定しつつ保持部および磁石部が破損するのを抑制することが可能な磁気カップリング装置およびその磁気カップリング装置の製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to prevent the holding portion and the magnet portion from being damaged while sufficiently fixing the magnet portion. It is an object of the present invention to provide a possible magnetic coupling device and a method for manufacturing the magnetic coupling device.

この発明の第1の局面による磁気カップリング装置は、磁石を有する磁石部と、磁石部が挿入される挿入穴を有し、挿入穴に挿入された磁石部に圧力を加えて磁石を固定することが可能な1つの保持部とを含む回転可能な第1カップリング体と、第1カップリング体に対して非接触の状態で配置され、第1カップリング体と磁気カップリングする第2カップリング体とを備え、保持部は、磁石部よりも冷却により収縮しにくい材料から構成されており、保持部の挿入穴の内周面は、第1カップリング体の回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、穴径が小さくなるようにテーパ形状に形成されており、磁石部の外周面は、挿入穴の内周面のテーパ形状に対応するように、回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成されており、磁石部は、保持部に冷やしばめ工程によって挿入されて固定されている。   A magnetic coupling device according to a first aspect of the present invention has a magnet part having a magnet and an insertion hole into which the magnet part is inserted, and applies pressure to the magnet part inserted into the insertion hole to fix the magnet. A rotatable first coupling body including one holding portion capable of being moved, and a second cup disposed in a non-contact state with respect to the first coupling body and magnetically coupled to the first coupling body And the holding part is made of a material that is less likely to contract by cooling than the magnet part, and the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding part is one end part in the rotation axis direction of the first coupling body From the side to the other end side, it is formed in a taper shape so that the hole diameter decreases, and the outer peripheral surface of the magnet portion is in the direction of the rotation axis so as to correspond to the taper shape of the inner peripheral surface of the insertion hole From one end side to the other end side Selfish, is formed in a tapered shape so that the outer diameter decreases, the magnet portion is fixed by being inserted by fit process be cooled to the holding portion.

この発明の第1の局面による磁気カップリング装置では、上記のように、第1カップリング体が、磁石を有する磁石部と、挿入穴に挿入された磁石部に圧力を加えて磁石を固定することが可能な1つの保持部とを含むことによって、保持部が複数からなる場合と異なり、複数の保持部による圧力(内圧)が不均一になるのを抑制することができる。また、磁石部を、保持部に冷やしばめ工程によって挿入して固定することによって、冷却により収縮した状態の磁石部を保持部に挿入することができるので、保持部の挿入穴の穴径を磁石部の外径よりも小さく形成して締め代(磁石部の外径と保持部の挿入穴の穴径との差)を確保した状態であっても、圧入に比べて小さな力で、磁石部を保持部に挿入することができる。これにより、保持部や磁石部が破損するのを抑制することができる。   In the magnetic coupling device according to the first aspect of the present invention, as described above, the first coupling body applies pressure to the magnet part having the magnet and the magnet part inserted into the insertion hole to fix the magnet. By including the one holding portion that can be used, it is possible to suppress nonuniform pressure (internal pressure) due to the plurality of holding portions, unlike the case where the holding portions are plural. In addition, by inserting and fixing the magnet part to the holding part by a cooling fit process, the magnet part contracted by cooling can be inserted into the holding part, so the hole diameter of the insertion hole of the holding part can be reduced. Even with the tightening margin (difference between the outer diameter of the magnet part and the hole diameter of the insertion hole of the holding part) formed smaller than the outer diameter of the magnet part, the magnet can be used with less force than press-fitting. The part can be inserted into the holding part. Thereby, it can suppress that a holding | maintenance part and a magnet part are damaged.

また、この発明の第1の局面による磁気カップリング装置では、保持部の挿入穴の内周面を、第1カップリング体の回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、穴径が小さくなるようにテーパ形状に形成し、磁石部の外周面を、挿入穴の内周面のテーパ形状に対応するように、回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成するとともに、磁石部を、保持部に冷やしばめ工程によって挿入して固定する。このように構成することによって、保持部の挿入穴の内周面、および、磁石部の外周面がテーパ形状でない場合と異なり、冷やしばめ工程において磁石部を保持部の挿入穴に挿入する場合に、穴径の大きな箇所から穴径の小さな箇所に向かって挿入すればよいので、磁石部の径方向の公差および保持部の挿入穴の穴径の公差などを考慮して、磁石部と保持部との間の隙間を確保する必要がない。これにより、テーパ形状の磁石部をテーパ形状の保持部の挿入穴に挿入した状態で、冷やしばめ工程を行うことができるので、冷やしばめ工程後に磁石部が膨張して元の大きさに戻った際に、保持部により、十分な圧力(内圧)を磁石部に加えることができる。   Further, in the magnetic coupling device according to the first aspect of the present invention, the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion is directed from the one end side to the other end side in the rotation axis direction of the first coupling body. A tapered shape is formed so that the hole diameter is small, and the outer peripheral surface of the magnet portion is directed from one end side to the other end side in the rotation axis direction so as to correspond to the tapered shape of the inner peripheral surface of the insertion hole. Then, it is formed in a tapered shape so that the outer diameter becomes small, and the magnet part is inserted and fixed to the holding part by a cold fitting process. Unlike the case where the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion and the outer peripheral surface of the magnet portion are not tapered, the magnet portion is inserted into the insertion hole of the holding portion in the cooling fit process. In addition, it is only necessary to insert from the location with the larger hole diameter toward the location with the smaller hole diameter, so the magnet portion and the holder are held in consideration of the radial tolerance of the magnet portion and the tolerance of the hole diameter of the insertion hole of the holding portion. It is not necessary to secure a gap between the parts. As a result, the cold fitting process can be performed in a state where the tapered magnet part is inserted into the insertion hole of the tapered holding part, so that the magnet part expands to the original size after the cold fitting process. When returning, a sufficient pressure (internal pressure) can be applied to the magnet portion by the holding portion.

また、磁石部および保持部の挿入穴をテーパ形状にしていない場合、磁石部と保持部との間に大きな摩擦力が生じることにより、強い押圧力にて保持部に磁石部を挿入しなければならず、保持部の厚みはその際の摩擦により割れないように、充分な厚さを確保する必要があったのに対して、本発明では、磁石部および保持部の挿入穴がテーパ形状に形成されていることにより、磁石部を保持部の挿入穴に挿入する際に、磁石部と保持部との間に大きな摩擦力が生じるのを抑制することができるので、保持部の厚みを大きくすることなく、磁石部を十分に固定することができる。これにより、第1カップリング体の磁石部を、第1カップリング体と磁気カップリングする第2カップリング体により近づけることができるので、第1カップリング体と第2カップリング体との間の力(トルク)の伝達をより効率的に行うことができる。   Also, if the insertion holes of the magnet part and the holding part are not tapered, a large frictional force will be generated between the magnet part and the holding part, so that the magnet part must be inserted into the holding part with a strong pressing force. In addition, the thickness of the holding portion had to be secured so that it would not break due to friction at that time, whereas in the present invention, the insertion hole of the magnet portion and the holding portion has a tapered shape. By being formed, when the magnet part is inserted into the insertion hole of the holding part, it is possible to suppress the generation of a large frictional force between the magnet part and the holding part, so the thickness of the holding part is increased. Without doing so, the magnet portion can be sufficiently fixed. Thereby, since the magnet part of the 1st coupling body can be brought closer to the 2nd coupling body which carries out magnetic coupling with the 1st coupling body, it is between the 1st coupling body and the 2nd coupling body. Force (torque) can be transmitted more efficiently.

上記第1の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、保持部の挿入穴の内周面のテーパ形状、および、磁石部の外周面のテーパ形状における傾斜角度θは、0<θ≦tan−1(0.2/10)を満たしている。このように構成すれば、容易に、テーパ形状の磁石部をテーパ形状の保持部の挿入穴に挿入して両者を密着させた状態で、冷やしばめ工程を行うことができる。ここで、「傾斜角度θ」とは、保持部の挿入穴の内周面と第1カップリング体の回転軸線とのなす角度、および、磁石部の外周面と第1カップリング体の回転軸線とのなす角度のことを意味する。 In the magnetic coupling device according to the first aspect, preferably, the inclination angle θ in the tapered shape of the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion and the tapered shape of the outer peripheral surface of the magnet portion is 0 <θ ≦ tan −. 1 (0.2 / 10) is satisfied. If comprised in this way, a cold fitting process can be easily performed in the state which inserted the taper-shaped magnet part in the insertion hole of the taper-shaped holding | maintenance part, and contact | adhered both. Here, the “inclination angle θ” is an angle formed between the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion and the rotation axis of the first coupling body, and the outer peripheral surface of the magnet portion and the rotation axis of the first coupling body. Means the angle between

上記第1の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、保持部の厚みは、保持部による圧力が磁石部に働く遠心力よりも大きくなるような厚みに設定されている。このように構成すれば、第1カップリング体の回転時に、磁石部に働く遠心力により保持部が破損することを確実に抑制することができる。なお、「遠心力」とは、回転運動に基づいて働く慣性力を意味する。   In the magnetic coupling device according to the first aspect, preferably, the thickness of the holding portion is set to a thickness such that the pressure by the holding portion is greater than the centrifugal force acting on the magnet portion. If comprised in this way, when a 1st coupling body rotates, it can suppress reliably that a holding | maintenance part is damaged by the centrifugal force which acts on a magnet part. The “centrifugal force” means an inertial force that works based on rotational motion.

上記第1の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、保持部の厚みは、回転軸線方向に沿って一定になるように構成されている。このように構成すれば、保持部の厚みを回転軸線方向に沿って異ならせる必要がないので、容易に、保持部を形成することができる。   In the magnetic coupling device according to the first aspect described above, preferably, the thickness of the holding portion is configured to be constant along the rotation axis direction. If comprised in this way, since it is not necessary to vary the thickness of a holding | maintenance part along a rotating shaft direction, a holding | maintenance part can be formed easily.

上記第1の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、保持部は、非磁性の炭素繊維強化プラスチックからなる。このように構成すれば、炭素繊維強化プラスチックにより、保持部を軽量化することができる。また、炭素繊維強化プラスチックは引張強度が高いので、第1カップリング体が高速回転することによって働く遠心力によって保持部が割れることが起きにくくなり、保持部の厚さをさらに薄くすることができる。これにより、保持部をさらに軽量化させることができる。また、保持部が非磁性であるので、トルク伝達効率が低下するのを抑制することができる。   In the magnetic coupling device according to the first aspect, preferably, the holding portion is made of a nonmagnetic carbon fiber reinforced plastic. If comprised in this way, a holding | maintenance part can be reduced in weight with a carbon fiber reinforced plastic. In addition, since the carbon fiber reinforced plastic has high tensile strength, it is difficult for the holding portion to crack due to the centrifugal force that acts when the first coupling body rotates at high speed, and the thickness of the holding portion can be further reduced. . Thereby, a holding | maintenance part can be further reduced in weight. Moreover, since the holding part is non-magnetic, it is possible to suppress a decrease in torque transmission efficiency.

上記第1の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、磁石部は、円柱状のヨークと、ヨークの外表面に互いに間隔を隔てて密着する複数の磁石とを有する複数の磁石を互いに間隔を隔てて配置することによって、冷やしばめ工程の際に、磁石とヨークとの冷却による収縮度合いが異なることに起因して磁石同士が接触するのを抑制することができる。これにより、磁石が破損するのを抑制することができる。   In the magnetic coupling device according to the first aspect described above, preferably, the magnet unit is configured to space a plurality of magnets having a cylindrical yoke and a plurality of magnets closely contacting each other on the outer surface of the yoke. By arrange | positioning apart, it can suppress that magnets contact in the case of a cold fitting process resulting from the shrinkage | contraction degree by cooling of a magnet and a yoke differing. Thereby, it can suppress that a magnet is damaged.

この発明の第2の局面による磁気カップリング装置の製造方法は、磁石を有する磁石部と、磁石部が挿入される挿入穴を有し、磁石部に圧力を加えて磁石を固定することが可能な1つの保持部とを含む回転可能な第1カップリング体と、第1カップリング体に対して非接触の状態で配置され、第1カップリング体と磁気カップリングする第2カップリング体とを備え、保持部が、磁石部よりも冷却により収縮しにくい材料から構成されている磁気カップリング装置の製造方法であって、保持部の挿入穴の内周面を、第1カップリング体の回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、穴径が小さくなるようにテーパ形状に形成する工程と、磁石部の外周面を、挿入穴の内周面のテーパ形状に対応するように、回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成する工程と、冷却された状態の磁石部を、冷却された状態の保持部に挿入する冷やしばめ工程とを備える。   The manufacturing method of the magnetic coupling device according to the second aspect of the present invention has a magnet part having a magnet and an insertion hole into which the magnet part is inserted, and can fix the magnet by applying pressure to the magnet part. A rotatable first coupling body including a single holding portion, and a second coupling body that is disposed in a non-contact state with respect to the first coupling body and is magnetically coupled to the first coupling body. And the holding part is made of a material that is less likely to shrink by cooling than the magnet part, and the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding part is formed on the inner surface of the first coupling body. Corresponding to the taper shape of the inner peripheral surface of the insertion hole, the process of forming the taper shape so that the hole diameter decreases from one end side to the other end side in the rotation axis direction In the direction of the rotation axis. Forming the taper shape so that the outer diameter decreases from the one end side to the other end side, and inserting the cooled magnet part into the cooled holding part. Process.

この発明の第2の局面による磁気カップリング装置の製造方法では、上記のように、第1カップリング体が、磁石を有する磁石部と、挿入穴に挿入された磁石部に圧力を加えて磁石を固定することが可能な1つの保持部とを含むことによって、保持部が複数からなる場合と異なり、複数の保持部による圧力(内圧)が不均一になるのを抑制することができる。また、冷却された状態の磁石部を、冷却された状態の保持部に挿入する冷やしばめ工程を備えることによって、冷却により収縮した状態の磁石部を保持部に挿入することができるので、保持部の挿入穴の穴径を磁石部の外径よりも小さく形成して締め代(磁石部の外径と保持部の挿入穴の穴径との差)を確保した状態であっても、圧入に比べて小さな力で、磁石部を保持部に挿入することができる。これにより、保持部や磁石部が破損するのを抑制することができる。   In the method of manufacturing a magnetic coupling device according to the second aspect of the present invention, as described above, the first coupling body applies a pressure to the magnet part having the magnet and the magnet part inserted into the insertion hole. Unlike the case where a plurality of holding portions are included, it is possible to suppress the non-uniform pressure (internal pressure) due to the plurality of holding portions. In addition, by providing a cooling fit process for inserting the cooled magnet part into the cooled holding part, the magnet part contracted by cooling can be inserted into the holding part. Even if the hole diameter of the insertion hole in the part is smaller than the outer diameter of the magnet part and the tightening margin (difference between the outer diameter of the magnet part and the hole diameter of the insertion hole in the holding part) is secured The magnet part can be inserted into the holding part with a small force compared to the above. Thereby, it can suppress that a holding | maintenance part and a magnet part are damaged.

また、この発明の第2の局面による磁気カップリング装置の製造方法では、保持部の挿入穴の内周面を、第1カップリング体の回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、穴径が小さくなるようにテーパ形状に形成する工程と、磁石部の外周面を、挿入穴の内周面のテーパ形状に対応するように、回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成する工程とを備えている。これにより、保持部の挿入穴の内周面、および、磁石部の外周面がテーパ形状に形成されていない場合と異なり、冷やしばめ工程において磁石部を保持部の挿入穴に挿入する場合に、穴径の大きな箇所から穴径の小さな箇所に向かって挿入すればよいので、磁石部の径方向の公差および保持部の挿入穴の穴径の公差などを考慮して、磁石部と保持部との間の隙間を確保する必要がない。これにより、テーパ形状の磁石部をテーパ形状の保持部の挿入穴に挿入して両者を密着させた状態で、冷やしばめ工程を行うことができるので、冷やしばめ工程後に磁石部が膨張して元の大きさに戻った際に、保持部により、十分な圧力(内圧)を磁石部に加えることができる。   Moreover, in the manufacturing method of the magnetic coupling device according to the second aspect of the present invention, the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion is changed from one end side to the other end side in the rotation axis direction of the first coupling body. The step of forming the taper shape so that the hole diameter becomes smaller and the outer peripheral surface of the magnet portion from the one end side in the rotation axis direction to the other so as to correspond to the taper shape of the inner peripheral surface of the insertion hole And a step of forming the taper shape so that the outer diameter decreases toward the end side. This is different from the case where the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding part and the outer peripheral surface of the magnet part are not formed in a tapered shape, when the magnet part is inserted into the insertion hole of the holding part in the cooling fit process. The magnet part and the holding part should be inserted in consideration of the radial tolerance of the magnet part and the hole diameter of the insertion hole of the holding part. There is no need to secure a gap between them. As a result, the cooling and fitting process can be performed in a state where the tapered magnet part is inserted into the insertion hole of the tapered holding part and the both are brought into close contact with each other, so that the magnet part expands after the cooling and fitting process. When returning to the original size, a sufficient pressure (internal pressure) can be applied to the magnet portion by the holding portion.

また、磁石部および保持部の挿入穴をテーパ形状にしていない場合、磁石部と保持部との間に大きな摩擦力が生じることにより強い押圧力にて保持部に磁石部を挿入しなければならず、保持部の厚みはその際の摩擦により割れないように、充分な厚さを確保する必要があったのに対して、本発明では、磁石部および保持部の挿入穴がテーパ形状に形成されていることにより、磁石部を保持部の挿入穴に挿入する際に、磁石部と保持部との間に大きな摩擦力が生じるのを抑制することができるので、保持部の厚みを大きくすることなく、磁石部を十分に固定することができる。これにより、第1カップリング体の磁石部を、第1カップリング体と磁気カップリングする第2カップリング体により近づけることができるので、第1カップリング体と第2カップリング体との間の力(トルク)の伝達をより効率的に行うことができる。   In addition, when the insertion hole of the magnet part and the holding part is not tapered, the magnet part must be inserted into the holding part with a strong pressing force due to a large frictional force generated between the magnet part and the holding part. However, in the present invention, the insertion holes of the magnet part and the holding part are formed in a tapered shape, whereas the holding part has to have a sufficient thickness so that it does not break due to friction at that time. As a result, when the magnet portion is inserted into the insertion hole of the holding portion, it is possible to suppress the generation of a large frictional force between the magnet portion and the holding portion, so the thickness of the holding portion is increased. And the magnet part can be sufficiently fixed. Thereby, since the magnet part of the 1st coupling body can be brought closer to the 2nd coupling body which carries out magnetic coupling with the 1st coupling body, it is between the 1st coupling body and the 2nd coupling body. Force (torque) can be transmitted more efficiently.

上記第2の局面による磁気カップリング装置の製造方法において、好ましくは、冷やしばめ工程は、冷却された状態の磁石部の外径が、冷却された状態の保持部の挿入穴の内周面の穴径と略同一になるように、磁石部を保持部に挿入する工程を含む。このように構成すれば、テーパ形状の磁石部をテーパ形状の保持部の挿入穴に挿入して両者を確実に密着させることができる。   In the method of manufacturing a magnetic coupling device according to the second aspect, preferably, the cooling and fitting step is such that the outer diameter of the cooled magnet portion is the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion in the cooled state. Including a step of inserting the magnet portion into the holding portion so as to be substantially the same as the hole diameter. If comprised in this way, a taper-shaped magnet part can be inserted in the insertion hole of a taper-shaped holding | maintenance part, and both can be contact | adhered reliably.

上記第2の局面による磁気カップリング装置の製造方法において、好ましくは、保持部を形成する工程は、保持部の回転軸線方向の長さが、磁石部の回転軸線方向の長さよりも大きくなるように形成する工程を含み、冷やしばめ工程の後に、保持部の回転軸線方向の一方端部と、磁石部の回転軸線方向の一方端部とが略面一になるとともに、保持部の回転軸線方向の他方端部と、磁石部の回転軸線方向の他方端部とが略面一になるように、保持部の一部を取り除く工程をさらに備える。このように構成すれば、回転軸線方向に大きめに形成した保持部の挿入穴に磁石部を挿入した後に、保持部の一部を取り除くことによって、磁石部および保持部において回転軸線方向の長さを予め合わせている場合と異なり、確実に、保持部の回転軸線方向の一方端部と、磁石部の回転軸線方向の一方端部とを略面一にすることができるとともに、保持部の回転軸線方向の他方端部と、磁石部の回転軸線方向の他方端部とを略面一にすることができる。これにより、回転軸線方向に保持部が磁石部よりも長くなることを抑制することができるので、回転軸線方向に磁気カップリング装置が大型化するのを抑制することができる。また、回転軸線方向に磁石部が保持部よりも長くなることを抑制することができるので、保持部により、磁石部を確実に固定することができる。   In the method of manufacturing a magnetic coupling device according to the second aspect, preferably, in the step of forming the holding portion, the length of the holding portion in the rotation axis direction is larger than the length of the magnet portion in the rotation axis direction. And after the cooling and fitting step, the one end portion in the rotation axis direction of the holding portion and the one end portion in the rotation axis direction of the magnet portion are substantially flush with each other, and the rotation axis line of the holding portion A step of removing a part of the holding portion so that the other end portion in the direction and the other end portion in the rotation axis direction of the magnet portion are substantially flush with each other. If comprised in this way, after inserting a magnet part in the insertion hole of the holding | maintenance part formed large in the rotation-axis direction, after removing a part of holding | maintenance part, the length of a rotation-axis direction in a magnet part and a holding | maintenance part. Unlike the case where the two are aligned in advance, the one end in the rotation axis direction of the holding portion and the one end in the rotation axis direction of the magnet portion can be surely substantially flush with each other and the rotation of the holding portion can be ensured. The other end portion in the axial direction and the other end portion in the rotation axis direction of the magnet portion can be substantially flush. Thereby, since it can suppress that a holding | maintenance part becomes longer than a magnet part in a rotating shaft direction, it can suppress that a magnetic coupling apparatus enlarges in a rotating shaft direction. Moreover, since it can suppress that a magnet part becomes longer than a holding | maintenance part in a rotating shaft direction, a magnet part can be reliably fixed with a holding | maintenance part.

上記第2の局面による磁気カップリング装置の製造方法において、好ましくは、冷やしばめ工程の前に、磁石部の複数の磁石を、接着剤を用いることなく、磁力により円柱状のヨークに密着させる工程をさらに備える。ここで、磁石部にてヨークと接合している磁石は、冷やしばめ工程後に磁石部が膨張して元の大きさに戻った際にはじめて、十分な圧力(内圧)にて保持部とヨークとに挟まれ強固に保持される。すなわち、本発明の磁石部では、保持部に挿入する際、磁石部の磁石に大きな力が働かないので、磁石とヨークを接着剤にて接合させる必要がなくなり、冷やしばめ工程における接着剤の熱収縮や低温耐久性を考慮する必要がなくなる。そのため、容易に、第1カップリング体を作製することができる。   In the method for manufacturing a magnetic coupling device according to the second aspect, preferably, before the cooling and fitting step, the plurality of magnets of the magnet portion are brought into close contact with the columnar yoke by magnetic force without using an adhesive. The method further includes a step. Here, the magnet joined to the yoke at the magnet portion is not the only time when the magnet portion expands and returns to its original size after the cooling and fitting process. It is sandwiched between and firmly held. That is, in the magnet part of the present invention, when inserting into the holding part, a large force does not act on the magnet of the magnet part, so it is not necessary to join the magnet and the yoke with an adhesive, and the adhesive part in the cold-fitting process There is no need to consider heat shrinkage and low temperature durability. Therefore, a 1st coupling body can be produced easily.

本発明では、上記のように、磁石部を十分に固定しつつ保持部および磁石部が破損するのを抑制することができる。   In the present invention, as described above, the holding part and the magnet part can be prevented from being damaged while the magnet part is sufficiently fixed.

本発明の一実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a magnetic coupling device according to an embodiment of the present invention. 図1の200−200線に沿った磁気カップリング装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the magnetic coupling device taken along line 200-200 in FIG. 1. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の負荷側回転体の磁石部および保持部を示した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which showed the magnet part and holding | maintenance part of the load side rotary body of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の保持部の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the holding | maintenance part of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の磁石部の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the magnet part of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の負荷側回転体の冷やしばめ工程前の状態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the state before the cooling fitting process of the load side rotary body of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の磁石部の挿入前を示した断面図である。It is sectional drawing which showed before insertion of the magnet part of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の磁石部の挿入後を示した断面図である。It is sectional drawing which showed after insertion of the magnet part of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による磁気カップリング装置の保持部の切断および研磨工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the cutting | disconnection and grinding | polishing process of the holding | maintenance part of the magnetic coupling apparatus by one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態による磁気カップリング装置100について説明する。なお、以下に記載する負荷側回転体10および駆動源側回転体20は、それぞれ、本発明の「第1カップリング体」および「第2カップリング体」の一例であり、負荷側回転体10を第1カップリング体の例として、そして駆動源側回転体20を第2カップリング体の例として説明する。   First, with reference to FIGS. 1-3, the magnetic coupling apparatus 100 by one Embodiment of this invention is demonstrated. The load side rotating body 10 and the drive source side rotating body 20 described below are examples of the “first coupling body” and the “second coupling body” of the present invention, respectively. Will be described as an example of the first coupling body, and the drive source side rotating body 20 will be described as an example of the second coupling body.

本発明の一実施形態による磁気カップリング装置100は、図1に示すように、図示しない負荷部に駆動力を伝達する負荷側部1と、図示しない駆動源から駆動力が伝達されるとともに、駆動力を負荷側部1に伝達する駆動源側部2と、負荷側部1側の空間と駆動源側部2側の空間とを隔離する隔離部材3とを備えている。また、負荷側部1および駆動源側部2は、共に、X方向に延びる回転軸線Aを回転中心として回転可能に構成されている一方、隔離部材3は回転および移動を行わないように固定されている。   As shown in FIG. 1, a magnetic coupling device 100 according to an embodiment of the present invention transmits a driving force from a load side (not shown) to a load unit (not shown) and a driving source (not shown). A drive source side portion 2 that transmits driving force to the load side portion 1 and a separating member 3 that separates the space on the load side portion 1 side and the space on the drive source side portion 2 side are provided. The load side portion 1 and the drive source side portion 2 are both configured to be rotatable about a rotation axis A extending in the X direction as a rotation center, while the separating member 3 is fixed so as not to rotate and move. ing.

負荷側部1は、図示しない負荷部に一方端部側(X1側)が接続され、X1側に延びる軸部1aと、軸部1aの他方端部側(X2側)に接続された負荷側回転体10とを含んでいる。また、駆動源側部2は、図示しない駆動源に一方端部側(X2側)が接続され、X2側に延びる軸部2aと、軸部2aの他方端部側(X1側)に接続された駆動源側回転体20とを含んでいる。   The load side portion 1 has one end side (X1 side) connected to a load portion (not shown), a shaft portion 1a extending to the X1 side, and a load side connected to the other end portion side (X2 side) of the shaft portion 1a. The rotating body 10 is included. Further, the drive source side portion 2 is connected to a drive source (not shown) at one end side (X2 side), connected to the shaft portion 2a extending to the X2 side, and the other end portion side (X1 side) of the shaft portion 2a. Drive source side rotating body 20.

負荷側回転体10は、図1および図2に示すように、正円柱状のヨーク11および弓型の複数の磁石12から構成される磁石部10aと、磁石部10aを径方向の外側から覆う円筒状の保持部13とを含んでいる。また、磁石部10aのX方向の長さはL1である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the load-side rotating body 10 covers a magnet portion 10a composed of a regular columnar yoke 11 and a plurality of arcuate magnets 12 and the magnet portion 10a from the outside in the radial direction. And a cylindrical holding portion 13. The length of the magnet portion 10a in the X direction is L1.

ヨーク11は、一般構造用鋼材であるSS400からなる。また、ヨーク11は、磁石12の磁力により複数の磁石12が密着される外表面11aと、回転軸線Aに沿って形成され、軸部1aが挿入および固定される挿入穴11bとを有している。外表面11aは、図1に示すように、X方向(回転軸線方向)に沿って略平行に延びるように形成されている。つまり、ヨーク11のX方向と直交する径方向の直径R1は、X方向に沿って変化しない。また、ヨーク11のX方向の長さはL1である。   The yoke 11 is made of SS400, which is a general structural steel material. The yoke 11 has an outer surface 11a to which the plurality of magnets 12 are brought into close contact with each other by the magnetic force of the magnet 12, and an insertion hole 11b that is formed along the rotation axis A and into which the shaft portion 1a is inserted and fixed. Yes. As shown in FIG. 1, the outer surface 11a is formed to extend substantially in parallel along the X direction (rotational axis direction). That is, the diameter R1 of the radial direction orthogonal to the X direction of the yoke 11 does not change along the X direction. The length of the yoke 11 in the X direction is L1.

複数の磁石12は、ネオジム磁石(Nd−Fe−B系焼結磁石)からなる。また、複数の磁石12の各々の内周面は、ヨーク11の外表面11aに沿うように湾曲するような弓型形状に形成されている。また、複数の磁石12は、18個のN極磁石112と、18個のS極磁石212とからなる。なお、N極磁石112とは、外周面側の磁極がN極である磁石12のことを指し、S極磁石212とは、外周面側の磁極がS極である磁石12のことを指す。   The plurality of magnets 12 are composed of neodymium magnets (Nd—Fe—B based sintered magnets). The inner peripheral surface of each of the plurality of magnets 12 is formed in an arcuate shape that curves along the outer surface 11 a of the yoke 11. The plurality of magnets 12 includes 18 N-pole magnets 112 and 18 S-pole magnets 212. The N-pole magnet 112 refers to the magnet 12 whose magnetic pole on the outer peripheral surface side is N-pole, and the S-pole magnet 212 refers to the magnet 12 whose magnetic pole on the outer peripheral surface side is S-pole.

また、図3に示すように、ヨーク11の外表面11a上に、3個のN極磁石112および3個のS極磁石212が、回転軸線Aに沿って並んで配置されている。また、図2に示すように、ヨーク11の外表面11a上に、6個のN極磁石112と6個のS極磁石212とが、回転方向Bに沿って等角度間隔で交互に配置されている。なお、各々の磁石12は、図2および図3に示すように、約1mm以下の大きさの間隔dになるように、X方向およびB方向に沿って配置されている。   As shown in FIG. 3, three N-pole magnets 112 and three S-pole magnets 212 are arranged along the rotation axis A on the outer surface 11 a of the yoke 11. In addition, as shown in FIG. 2, six N-pole magnets 112 and six S-pole magnets 212 are alternately arranged at equal angular intervals along the rotation direction B on the outer surface 11 a of the yoke 11. ing. As shown in FIGS. 2 and 3, each magnet 12 is arranged along the X direction and the B direction so as to have a distance d having a size of about 1 mm or less.

ここで、本実施形態では、磁石部10aの外周面10bは、図3に示すように、X1側からX2側に向かって、径方向の内側(回転軸線A側)に傾斜するように形成されている。つまり、磁石部10aの外周面10bは、X1側からX2側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成されている。具体的には、磁石部10aのX1側の端部10cにおいて、磁石12は、径方向の厚みt1を有するとともに、X2側の端部10dにおいて、磁石12は、厚みt1よりも小さな径方向の厚みt2を有している。そして、磁石部10aの外周面10bは、X1側からX2側に向かって外径が小さくなるように、0<α≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度αで傾斜している。なお、磁石部10aの外周面10bのテーパ形状は、磁石12の外周面がテーパ形状にされることにより形成されている。なお、傾斜角度αは、本発明の「傾斜角度θ」の一例である。 Here, in this embodiment, the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a is formed so as to incline radially inward (rotation axis A side) from the X1 side toward the X2 side, as shown in FIG. ing. That is, the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a is formed in a tapered shape so that the outer diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. Specifically, at the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a, the magnet 12 has a radial thickness t1, and at the end portion 10d on the X2 side, the magnet 12 has a radial direction smaller than the thickness t1. It has a thickness t2. The outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a is inclined at an inclination angle α that satisfies 0 <α ≦ tan −1 (0.2 / 10) so that the outer diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. doing. In addition, the taper shape of the outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a is formed by making the outer peripheral surface of the magnet 12 into a taper shape. The inclination angle α is an example of the “inclination angle θ” in the present invention.

また、図1に示すように、磁石部10aのX1側の端部10cにおける外径R2(=ヨーク11の外径R1+(磁石12の厚みt1×2))は、磁石部10aのX2側の端部10dにおける外径R3(=ヨーク11の外径R1+(磁石12の厚みt2×2))よりも大きくなる。   Further, as shown in FIG. 1, the outer diameter R2 (= the outer diameter R1 of the yoke 11+ (the thickness t1 × 2 of the magnet 12)) at the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a is equal to the X2 side of the magnet portion 10a. It becomes larger than the outer diameter R3 (= the outer diameter R1 of the yoke 11+ (the thickness t2 × 2 of the magnet 12)) at the end portion 10d.

また、本実施形態では、円筒状の保持部13には、X方向に貫通するように形成され、磁石部10aが内部に挿入される挿入穴13aが形成されている。また、保持部13の挿入穴13aの内周面13bは、X1側からX2側に向かって、径方向の内側(回転軸線A側)に傾斜するように形成されている。つまり、図4に示すように、保持部13の挿入穴13aの内周面13bは、X1側からX2側に向かって、径方向の穴の直径(穴径)が小さくなるようなテーパ形状に形成されている。   In the present embodiment, the cylindrical holding portion 13 is formed with an insertion hole 13a formed so as to penetrate in the X direction and into which the magnet portion 10a is inserted. Further, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 is formed so as to incline radially inward (rotation axis A side) from the X1 side toward the X2 side. That is, as shown in FIG. 4, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 has a tapered shape such that the diameter (hole diameter) of the radial hole decreases from the X1 side toward the X2 side. Is formed.

具体的には、図1に示すように、保持部13は、X1側の端部13cにおいて、穴径R2を有するとともに、X2側の端部13dにおいて、穴径R2よりも小さな穴径R3を有している。つまり、保持部13の挿入穴13aの内周面13bは、X1側からX2側に向かって穴径が小さくなるように、0<β≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度βで傾斜している。なお、傾斜角度βは、本発明の「傾斜角度θ」の一例である。 Specifically, as shown in FIG. 1, the holding portion 13 has a hole diameter R2 at the end portion 13c on the X1 side, and a hole diameter R3 smaller than the hole diameter R2 at the end portion 13d on the X2 side. Have. That is, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 satisfies 0 <β ≦ tan −1 (0.2 / 10) so that the hole diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. It is inclined at an inclination angle β. The inclination angle β is an example of the “inclination angle θ” in the present invention.

また、保持部13の挿入穴13aの内周面13bにおける傾斜角度βは、磁石部10aの外周面10bの傾斜角度αと略等しい。この結果、図1および図3に示すように、磁石部10aの外周面10bと、保持部13の挿入穴13aの内周面13bとは、互いに対応するようにテーパ形状に形成されている。ここで、傾斜角度αおよびβは、0<α(β)≦tan−1(0.1/10)を満たす方が好ましい。 Further, the inclination angle β of the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 is substantially equal to the inclination angle α of the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a. As a result, as shown in FIGS. 1 and 3, the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a and the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 are formed in a tapered shape so as to correspond to each other. Here, it is preferable that the inclination angles α and β satisfy 0 <α (β) ≦ tan −1 (0.1 / 10).

また、保持部13は、図3に示すように、X方向(回転軸線方向)に沿って略一定の厚みt3になるように構成されている。つまり、保持部13の外周面13eは、挿入穴13aの内周面13bと略同一の傾斜角度βで傾斜している。また、保持部13の厚みt3は、磁石12の厚みの約2分の1未満であるのが好ましく、より好ましくは、約4分の1以下である。また、保持部13の厚みt3は、保持部13による圧力(内圧)が磁石部10aに働く遠心力よりも大きくなるような厚みに設定されている。さらに、保持部13の厚みt3は、保持部13に働く遠心力よりも大きくなるような厚みに設定されている。   Further, as shown in FIG. 3, the holding portion 13 is configured to have a substantially constant thickness t3 along the X direction (rotational axis direction). That is, the outer peripheral surface 13e of the holding portion 13 is inclined at substantially the same inclination angle β as the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a. Further, the thickness t3 of the holding portion 13 is preferably less than about one-half of the thickness of the magnet 12, and more preferably about one-fourth or less. Further, the thickness t3 of the holding portion 13 is set to such a thickness that the pressure (internal pressure) by the holding portion 13 is larger than the centrifugal force acting on the magnet portion 10a. Furthermore, the thickness t3 of the holding part 13 is set to a thickness that is larger than the centrifugal force acting on the holding part 13.

また、保持部13は、非磁性の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)からなる。このCFRPは、熱膨張率が非常に小さく、常温(約20℃)の状態から液体窒素の沸点(−196℃)の温度状態に変化させた場合であっても、ほとんど収縮しない性質を有しており、ヨーク11を構成するSS400および磁石12を構成するネオジム磁石よりも冷却によって収縮しにくい。なお、CFRPは、エポキシ樹脂などの樹脂材料からなる母材と、引張弾性率が約600GPa以上の炭素繊維からなる強化材とから構成されている。また、CFRPからなる保持部13の引張弾性率は、炭素繊維の引張弾性率の約半分程度である。また、保持部13のX方向の長さは、磁石部10aのX方向の長さL1と略等しい。   The holding unit 13 is made of nonmagnetic carbon fiber reinforced plastic (CFRP). This CFRP has a very small coefficient of thermal expansion and has a property of hardly shrinking even when it is changed from a normal temperature (about 20 ° C.) state to a boiling point of liquid nitrogen (−196 ° C.). Therefore, it is less likely to contract by cooling than the SS 400 constituting the yoke 11 and the neodymium magnet constituting the magnet 12. In addition, CFRP is comprised from the base material which consists of resin materials, such as an epoxy resin, and the reinforcement material which consists of carbon fiber whose tensile elasticity modulus is about 600 GPa or more. Moreover, the tensile elastic modulus of the holding part 13 made of CFRP is about half of the tensile elastic modulus of the carbon fiber. Further, the length of the holding portion 13 in the X direction is substantially equal to the length L1 of the magnet portion 10a in the X direction.

また、本実施形態では、下記の磁気カップリング装置100の製造方法において詳述するように、保持部13の挿入穴13aは磁石部10aよりも径方向に若干小さく形成されていることによって、締め代(磁石部10aの外径と保持部13の挿入穴13aの穴径との差)が確保されている。また、相対的に保持部13の挿入穴13aよりも径方向に若干大きく形成された磁石部10aは、保持部13の挿入穴13aに冷やしばめ工程によって挿入されて固定されている。これにより、保持部13の挿入穴13aの内周面13bが磁石部10aの外周面10bに密着されて、保持部13により、磁石部10aに対して径方向の内側に向かう圧力(内圧)が加えられるように構成されている。この結果、複数の磁石12が、径方向に移動するのが抑制されて固定されるように構成されている。   In this embodiment, as will be described in detail in the manufacturing method of the magnetic coupling device 100 described below, the insertion hole 13a of the holding portion 13 is formed slightly smaller in the radial direction than the magnet portion 10a. The margin (the difference between the outer diameter of the magnet part 10a and the hole diameter of the insertion hole 13a of the holding part 13) is secured. Further, the magnet portion 10a formed relatively larger in the radial direction than the insertion hole 13a of the holding portion 13 is inserted into and fixed to the insertion hole 13a of the holding portion 13 by a cold fitting process. Thereby, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 is brought into close contact with the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a, and the holding portion 13 applies pressure (internal pressure) toward the inner side in the radial direction with respect to the magnet portion 10a. It is configured to be added. As a result, the plurality of magnets 12 are configured to be fixed while being restrained from moving in the radial direction.

また、磁石部10aのX1側の端部10cと保持部13のX1側の端部13cとは略面一になるように構成されているとともに、磁石部10aのX2側の端部10dと保持部13のX2側の端部13dとは略面一になるように構成されている。   Further, the X1 side end portion 10c of the magnet portion 10a and the X1 side end portion 13c of the holding portion 13 are configured to be substantially flush with each other, and the X2 side end portion 10d of the magnet portion 10a and the holding portion 13 are held. The end portion 13d on the X2 side of the portion 13 is configured to be substantially flush with the end portion 13d.

駆動源側回転体20は、図1および図2に示すように、ヨークを兼ねる円筒部21と、磁石部22とを含んでいる。円筒部21は、図1に示すように、回転軸線Aを中心とするとともに、X1側に開口を有する有底円筒状に形成されている。また、駆動源側回転体20の円筒部21の内側に、負荷側回転体10および隔離部材3が配置されている。また、駆動源側回転体20の負荷側回転体10の外周面と対向する円筒部21の内周面21aには、磁石部22と、一対の押さえ部23とが配置されている。一対の押さえ部23は、それぞれ、磁石部22のX方向(回転軸線方向)の両端部に配置されることによって、磁石部22がX方向に動くのを抑制する機能を有している。なお、駆動源側回転体20の磁石部22は、テーパ形状には形成されておらず、X方向に沿って略平行に形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the drive source side rotating body 20 includes a cylindrical portion 21 that also serves as a yoke, and a magnet portion 22. As shown in FIG. 1, the cylindrical portion 21 is formed in a bottomed cylindrical shape centered on the rotation axis A and having an opening on the X1 side. Further, the load side rotating body 10 and the separating member 3 are arranged inside the cylindrical portion 21 of the drive source side rotating body 20. Further, a magnet portion 22 and a pair of pressing portions 23 are disposed on the inner peripheral surface 21 a of the cylindrical portion 21 that faces the outer peripheral surface of the load-side rotator 10 of the drive source side rotator 20. The pair of pressing portions 23 has a function of suppressing movement of the magnet portion 22 in the X direction by being disposed at both ends of the magnet portion 22 in the X direction (rotation axis direction). In addition, the magnet part 22 of the drive source side rotary body 20 is not formed in a taper shape, but is formed substantially parallel along the X direction.

また、磁石部22は、ネオジム磁石(Nd−Fe−B系焼結磁石)からなる36個の磁石(18個のN極磁石122および18個のS極磁石222)を有しており、各々の磁石は、負荷側回転体10における磁石部10aの各々の磁石12と対向するように配置されている。具体的には、図1に示すように、磁石部22では、磁石部10aと同様に、3個のN極磁石122および3個のS極磁石222が、回転軸線Aに沿って並んで配置されている。また、図2に示すように、磁石部22では、磁石部10aと同様に、6個のN極磁石122と6個のS極磁石222とが、回転方向Bに沿って等角度間隔で交互に配置されている。なお、N極磁石122とは、径方向の内側(負荷側回転体10側)の磁極がN極である磁石のことを指し、S極磁石222とは、径方向の内側の磁極がS極である磁石のことを指す。   Moreover, the magnet part 22 has 36 magnets (18 N-pole magnets 122 and 18 S-pole magnets 222) made of neodymium magnets (Nd—Fe—B based sintered magnets). These magnets are arranged so as to face the respective magnets 12 of the magnet portion 10a in the load-side rotating body 10. Specifically, as shown in FIG. 1, in the magnet unit 22, as in the magnet unit 10 a, three N-pole magnets 122 and three S-pole magnets 222 are arranged along the rotation axis A. Has been. Further, as shown in FIG. 2, in the magnet unit 22, as in the magnet unit 10a, six N-pole magnets 122 and six S-pole magnets 222 alternate at equal angular intervals along the rotation direction B. Is arranged. The N-pole magnet 122 refers to a magnet in which the magnetic pole on the radially inner side (the load-side rotating body 10 side) is an N-pole, and the S-pole magnet 222 is the magnetic pole on the radially inner side of the S-pole. Refers to the magnet.

また、磁石部10aと磁石部22とは、互いに磁気カップリングするように構成されている。具体的には、図2に示すように、磁気カップリング装置100の初期状態において、磁石部10aのN極磁石112と磁石部22のS極磁石222とが互いに対向するとともに、磁石部10aのS極磁石212と磁石部22のN極磁石122とが互いに対向するように構成されている。そして、駆動源側回転体20(図1参照)が回転軸線A回りに回転した際に、負荷側回転体10(図1参照)の磁石部10aのS極磁石212が、対向する磁石部22のN極磁石122に対して少しずれた状態で従動して、回転方向Bに沿って回転移動する。同様に、磁石部10aのN極磁石112が、対向する磁石部22のS極磁石222に対して少しずれた状態で従動して、回転方向Bに沿って回転移動することによって、負荷側回転体10が駆動源側回転体20と共に回転軸線A回りに回転する。この結果、駆動源側回転体20の回転軸線A回りの駆動力が、負荷側回転体10の回転軸線A回りの駆動力として伝達されるように構成されている。   Moreover, the magnet part 10a and the magnet part 22 are comprised so that it may carry out a magnetic coupling mutually. Specifically, as shown in FIG. 2, in the initial state of the magnetic coupling device 100, the N-pole magnet 112 of the magnet unit 10a and the S-pole magnet 222 of the magnet unit 22 face each other, and the magnet unit 10a The S-pole magnet 212 and the N-pole magnet 122 of the magnet portion 22 are configured to face each other. When the drive source side rotator 20 (see FIG. 1) rotates around the rotation axis A, the S pole magnet 212 of the magnet portion 10a of the load side rotator 10 (see FIG. 1) is opposed to the magnet portion 22. The N-pole magnet 122 is driven with a slight shift, and rotates in the rotational direction B. Similarly, the N-pole magnet 112 of the magnet unit 10a is driven in a state slightly shifted from the S-pole magnet 222 of the opposing magnet unit 22 and rotates along the rotational direction B, thereby rotating the load side. The body 10 rotates about the rotation axis A together with the drive source side rotating body 20. As a result, the driving force around the rotation axis A of the drive source side rotating body 20 is transmitted as the driving force around the rotation axis A of the load side rotating body 10.

本実施形態では、上記のように、負荷側回転体10が、磁石部10aと、磁石部10aを径方向の外側から覆う円筒状の保持部13とを含むとともに、保持部13により、磁石部10aに対して径方向の内側に向かう圧力(内圧)が加えられて、複数の磁石12が固定されるように構成することによって、保持部13が複数からなる場合と異なり、複数の保持部による圧力(内圧)が不均一になるのを抑制することができる。   In the present embodiment, as described above, the load-side rotator 10 includes the magnet portion 10a and the cylindrical holding portion 13 that covers the magnet portion 10a from the outside in the radial direction. Unlike the case where the holding part 13 is composed of a plurality of parts, the structure is such that a plurality of magnets 12 are fixed by applying a pressure (internal pressure) toward the inside in the radial direction with respect to 10a. It can suppress that a pressure (internal pressure) becomes non-uniform | heterogenous.

また、本実施形態では、保持部13の挿入穴13aの内周面13bを、X1側からX2側に向かって、磁石部10aが配置される径方向の穴の直径(穴径)が小さくなるようなテーパ形状に形成するとともに、磁石部10aの外周面10bを、X1側からX2側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成する。また、磁石部10aの外周面10bと、保持部13の挿入穴13aの内周面13bとを、互いに対応するようにテーパ形状に形成する。このように構成することによって、保持部13の挿入穴13aの内周面13bおよび磁石部10aの外周面10bがテーパ形状でない場合と異なり、冷やしばめ工程において磁石部10aを保持部13の挿入穴13aに挿入する場合に、穴径の大きな箇所から穴径の小さな箇所に向かって挿入すればよいので、磁石部10aの径方向の公差および保持部13の挿入穴13aの穴径の公差などを考慮して、磁石部10aと保持部13との間の隙間を確保する必要がない。これにより、テーパ形状の磁石部10aをテーパ形状の保持部13の挿入穴13aに挿入した状態で、冷やしばめ工程を行うことができるので、冷やしばめ工程後に磁石部10aが膨張して元の大きさに戻った際に、保持部13により十分な圧力(内圧)を磁石部10aに加えることができる。   Moreover, in this embodiment, the diameter (hole diameter) of the radial hole in which the magnet part 10a is arrange | positioned becomes small toward the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding | maintenance part 13 from X1 side to X2 side. The outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a is formed in a tapered shape so that the outer diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. Moreover, the outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a and the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding | maintenance part 13 are formed in a taper shape so that it may mutually correspond. With this configuration, unlike the case where the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 and the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a are not tapered, the magnet portion 10a is inserted into the holding portion 13 in the cold fitting process. When inserting into the hole 13a, it only needs to be inserted from a portion with a large hole diameter toward a portion with a small hole diameter. Therefore, it is not necessary to secure a gap between the magnet portion 10a and the holding portion 13. As a result, the cooling and fitting process can be performed in a state where the tapered magnet part 10a is inserted into the insertion hole 13a of the tapered holding part 13, so that the magnet part 10a expands after the cooling and fitting process. When returning to the size, a sufficient pressure (internal pressure) can be applied to the magnet portion 10 a by the holding portion 13.

また、磁石部10aおよび保持部13の挿入穴13aをテーパ形状にしていない場合、磁石部10aと保持部13との間に大きな摩擦力が生じることにより、強い押圧力にて保持部13に磁石部10aを挿入しなければならず、保持部13の厚みt3はその際の摩擦により割れないように、充分な厚さを確保する必要があったのに対して、本実施形態では、磁石部10aおよび保持部13の挿入穴13aがテーパ形状に形成されていることにより、磁石部10aを保持部13の挿入穴13aに挿入する際に、磁石部10aと保持部13との間に大きな摩擦力が生じるのを抑制することができるので、保持部13の厚みt3を大きくすることなく、磁石部10aを十分に固定することができる。これにより、負荷側回転体10の磁石部10aを、負荷側回転体10と磁気カップリングする駆動源側回転体20により近づけることができるので、負荷側回転体10と駆動源側回転体20との間の力(トルク)の伝達をより効率的に行うことができる。   Moreover, when the insertion hole 13a of the magnet part 10a and the holding | maintenance part 13 is not made into the taper shape, when a big frictional force arises between the magnet part 10a and the holding | maintenance part 13, a magnet is made to the holding | maintenance part 13 with a strong pressing force. The portion 10a has to be inserted, and the thickness t3 of the holding portion 13 has to be secured so as not to break due to friction at that time. 10a and the insertion hole 13a of the holding part 13 are formed in a tapered shape, so that when the magnet part 10a is inserted into the insertion hole 13a of the holding part 13, large friction is caused between the magnet part 10a and the holding part 13. Since the generation of force can be suppressed, the magnet portion 10a can be sufficiently fixed without increasing the thickness t3 of the holding portion 13. As a result, the magnet portion 10a of the load-side rotator 10 can be brought closer to the drive-source-side rotator 20 that is magnetically coupled to the load-side rotator 10, so that the load-side rotator 10 and the drive-source-side rotator 20 The force (torque) can be transmitted more efficiently.

また、本実施形態では、磁石部10aの外周面10bを、X1側からX2側に向かって外径が小さくなるように、0<α≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度αで傾斜させるとともに、保持部13の挿入穴13aの内周面13bを、X1側からX2側に向かって穴径が小さくなるように、0<β≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度βで傾斜させる。このように構成することによって、容易に、テーパ形状の磁石部10aをテーパ形状の保持部13の挿入穴13aに挿入して両者を密着させた状態で、冷やしばめ工程を行うことができる。また、テーパ形状に形成された負荷側回転体10と、テーパ形状に形成していない駆動源側回転体20との間隔が、X1側とX2側とで大きく異なることを抑制することができるので、磁気カップリング装置100において、X1側とX2側とで磁気カップリングの状態が大きく異なることを抑制することができる。これにより、負荷側回転体10と駆動源側回転体20との間の力(トルク)の伝達が不安定になるのを抑制することができる。 In the present embodiment, the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a satisfies 0 <α ≦ tan −1 (0.2 / 10) so that the outer diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. In addition to inclining at an inclination angle α, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 is 0 <β ≦ tan −1 (0.2 /) so that the hole diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. Inclination is performed at an inclination angle β that satisfies 10). By comprising in this way, a cold fitting process can be easily performed in the state which inserted the taper-shaped magnet part 10a in the insertion hole 13a of the taper-shaped holding | maintenance part 13, and made both closely_contact | adhere. Moreover, since it can suppress that the space | interval of the load side rotary body 10 formed in the taper shape and the drive source side rotary body 20 which is not formed in the taper shape differs greatly on the X1 side and the X2 side. In the magnetic coupling device 100, it is possible to prevent the magnetic coupling state from greatly differing between the X1 side and the X2 side. Thereby, it can suppress that transmission of the force (torque) between the load side rotary body 10 and the drive source side rotary body 20 becomes unstable.

また、本実施形態では、保持部13の厚みt3を、保持部13による圧力(内圧)が磁石部10aに働く遠心力よりも大きくなるような厚みに設定することによって、負荷側回転体10の回転時に、磁石部10aに働く遠心力により保持部13が破損することを確実に抑制することができる。   Moreover, in this embodiment, the thickness t3 of the holding part 13 is set to such a thickness that the pressure (internal pressure) by the holding part 13 is larger than the centrifugal force acting on the magnet part 10a, whereby the load-side rotating body 10 It is possible to reliably prevent the holding portion 13 from being damaged by the centrifugal force acting on the magnet portion 10a during rotation.

また、本実施形態では、保持部13を、回転軸線方向に沿って略一定の厚みt3になるように構成することによって、保持部13の厚みt3を回転軸線方向に沿って異ならせる必要がないので、容易に、保持部13を形成することができる。   In the present embodiment, the holding portion 13 is configured to have a substantially constant thickness t3 along the rotation axis direction, so that the thickness t3 of the holding portion 13 does not need to be varied along the rotation axis direction. Therefore, the holding part 13 can be formed easily.

また、本実施形態では、保持部13が、非磁性のCFRPからなることによって、保持部13を軽量化することができるとともに、保持部13の引張弾性率が大きいので、冷やしばめ工程後に磁石部10aが膨張して元の大きさに戻った際に、保持部13の変形量を十分に小さくすることができる。さらに、CFRPは引張強度が高いので、負荷側回転体10が高速回転することによって働く遠心力によって保持部13が割れることが起きにくくなり、保持部13の厚さt3を薄くすることができる。これにより、保持部13のさらなる軽量化を図ることができる。また、保持部13が非磁性であるので、負荷側回転体10と駆動源側回転体20との磁気カップリングの状態が不安定になるのを抑制することができるとともに、トルク伝達効率が低下するのを抑制することができる。   Moreover, in this embodiment, since the holding | maintenance part 13 consists of nonmagnetic CFRP, while being able to reduce the weight of the holding | maintenance part 13, and the tensile elasticity modulus of the holding | maintenance part 13 is large, it is a magnet after a cold fitting process. When the portion 10a expands and returns to its original size, the deformation amount of the holding portion 13 can be sufficiently reduced. Furthermore, since CFRP has high tensile strength, it is difficult for the holding portion 13 to break due to the centrifugal force that acts when the load-side rotating body 10 rotates at high speed, and the thickness t3 of the holding portion 13 can be reduced. Thereby, the further weight reduction of the holding | maintenance part 13 can be achieved. Further, since the holding portion 13 is non-magnetic, it is possible to suppress the unstable state of the magnetic coupling between the load-side rotator 10 and the drive source-side rotator 20, and lower the torque transmission efficiency. Can be suppressed.

また、本実施形態では、磁石部10aを、正円柱状のヨーク11およびヨークの外表面11aに磁力により密着している複数の磁石12から構成することによって、容易に、磁石部10aを形成することができる。   Moreover, in this embodiment, the magnet part 10a is easily formed by comprising the magnet part 10a from the regular columnar yoke 11 and the plurality of magnets 12 that are in close contact with the outer surface 11a of the yoke by magnetic force. be able to.

また、本実施形態では、各々の磁石12を、間隔dが約1mm以下になるようにX方向およびB方向に沿って配置することによって、冷やしばめ工程の際に、磁石12とヨーク11との冷却による収縮度合いが異なることに起因して磁石12同士が接触するのを抑制することができる。これにより、磁石12が破損するのを抑制することができる。   In the present embodiment, the magnets 12 and the yokes 11 are arranged in the cooling and fitting process by arranging the magnets 12 along the X direction and the B direction so that the distance d is about 1 mm or less. The magnets 12 can be prevented from coming into contact with each other due to different degrees of shrinkage due to cooling. Thereby, it can control that magnet 12 is damaged.

次に、図1、図2および図4〜図9を参照して、磁気カップリング装置100の製造プロセスについて説明する。   Next, a manufacturing process of the magnetic coupling device 100 will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4 to 9.

まず、CFRPからなる円筒状の保持部13を作製する。具体的には、図4に示すように、回転しているマンドリル101の外表面101aに対して、樹脂を浸み込ませた炭素繊維(図示せず)を厚みt3になるまで巻きつけた後に、熱を加えて樹脂を硬化させる。これにより、CFRPからなる円筒状の保持部13が作製される。この際、マンドリル101として、外表面101aが、0<β≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度βで傾斜しているマンドリル101を用いる。これにより、保持部13の挿入穴13aの内周面13bが、傾斜角度βで傾斜するようにテーパ形状に形成される。 First, the cylindrical holding part 13 made of CFRP is produced. Specifically, as shown in FIG. 4, after winding a carbon fiber (not shown) soaked in resin on the outer surface 101a of the rotating mandrill 101 to a thickness t3. Apply heat to cure the resin. Thereby, the cylindrical holding | maintenance part 13 which consists of CFRP is produced. At this time, as the mandrill 101, the mandrill 101 whose outer surface 101a is inclined at an inclination angle β satisfying 0 <β ≦ tan −1 (0.2 / 10) is used. Thereby, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 is formed in a tapered shape so as to be inclined at the inclination angle β.

また、保持部13は、図1に示す負荷側回転体10におけるX方向の長さL1よりも大きな長さL2で形成される。この際、保持部13のX1側の端部13cは、図1に示す負荷側回転体10における穴径R2よりも大きな穴径R4を有するとともに、X2側の端部13dは、図1に示す負荷側回転体10における穴径R3よりも小さな穴径R5を有するように形成される。   Moreover, the holding | maintenance part 13 is formed with the length L2 larger than the length L1 of the X direction in the load side rotary body 10 shown in FIG. At this time, the end portion 13c on the X1 side of the holding portion 13 has a hole diameter R4 larger than the hole diameter R2 in the load side rotating body 10 shown in FIG. 1, and the end portion 13d on the X2 side is shown in FIG. It is formed to have a hole diameter R5 that is smaller than the hole diameter R3 in the load-side rotating body 10.

このとき、冷やしばめによる収縮を考慮して、保持部13を締め代分だけ小さく形成する。   At this time, considering the shrinkage due to the cold fit, the holding portion 13 is formed to be small by the tightening allowance.

また、図5に示すように、正円柱状のヨーク11を準備する。なお、前段で冷やしばめによる収縮を考慮して、保持部13を締め代分だけ小さく形成すると記載したが、ヨーク11の径方向の直径R1aを、図1に示す負荷側回転体10における直径R1よりも、所定の大きさ(締め代)だけ大きく形成しても同様の効果が得られる。   Further, as shown in FIG. 5, a regular cylindrical yoke 11 is prepared. In addition, in consideration of the shrinkage caused by the cold fit in the previous stage, it has been described that the holding portion 13 is formed to be as small as the tightening allowance, but the radial diameter R1a of the yoke 11 is the diameter of the load-side rotating body 10 shown in FIG. The same effect can be obtained even if the predetermined size (tightening allowance) is made larger than R1.

そして、径方向に厚みt1を有する36個の磁石12(18個のN極磁石112および18個のS極磁石212)を、正円柱状のヨーク11の外表面11aに密着させる。この際、3個のN極磁石112および3個のS極磁石212を回転軸線Aに沿って並んで配置するとともに、図2に示すように、6個のN極磁石112と6個のS極磁石212とを、回転方向Bに沿って等角度間隔で交互に配置する。なお、この際、接着剤を用いずに、磁力により、ヨーク11の外表面11aに36個の磁石12を密着させる。   Then, 36 magnets 12 (18 N-pole magnets 112 and 18 S-pole magnets 212) having a thickness t1 in the radial direction are brought into close contact with the outer surface 11a of the regular columnar yoke 11. At this time, three N-pole magnets 112 and three S-pole magnets 212 are arranged side by side along the rotation axis A, and as shown in FIG. 2, six N-pole magnets 112 and six S-pole magnets are arranged. The polar magnets 212 are alternately arranged along the rotation direction B at equal angular intervals. At this time, the 36 magnets 12 are brought into close contact with the outer surface 11a of the yoke 11 by magnetic force without using an adhesive.

そして、図5に示すように、固定治具102を用いて、磁石部10aをX方向の両側から挟み込むことによって、磁石部10aをX方向(回転軸線方向)に固定する。また、磁石部10aのX方向の長さは、図1に示す負荷側回転体10と同様に、L1である。つまり、保持部13のX方向の長さL2は、磁石部10aのX方向の長さL1よりも大きい。   Then, as shown in FIG. 5, the magnet unit 10 a is fixed in the X direction (rotational axis direction) by sandwiching the magnet unit 10 a from both sides in the X direction using the fixing jig 102. Moreover, the length of the X direction of the magnet part 10a is L1 similarly to the load side rotary body 10 shown in FIG. That is, the length L2 of the holding part 13 in the X direction is larger than the length L1 of the magnet part 10a in the X direction.

そして、研磨装置103を用いて、磁石部10aの外周面10bにテーパ形状を形成する加工を行う。テーパ形状の加工では、磁石部10aの回転軸に対して研磨装置103の回転軸を平行な状態から少し傾けて、研磨装置103をX方向に回転させながら移動させることによって、磁石部10aの外周面10bを、X1側からX2側に向かって外径が小さくなるように研磨する。この際、磁石部10aの外周面10bが、0<α≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度αで傾斜するように研磨する。これにより、磁石部10aのX1側の端部10cにおいて、磁石12の厚みは、厚みt1のままである一方、X2側の端部10dにおいて、磁石12の厚みは、厚みt1よりも小さな厚みt2になり、磁石部10aの外周面10bにテーパ形状が形成される。 And the process which forms a taper shape in the outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a is performed using the grinding | polishing apparatus 103. FIG. In the taper-shaped processing, the outer periphery of the magnet unit 10a is moved by rotating the polishing device 103 while rotating the polishing device 103 in the X direction by slightly tilting the rotation shaft of the polishing device 103 with respect to the rotation shaft of the magnet unit 10a. The surface 10b is polished so that the outer diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. At this time, the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a is polished so as to be inclined at an inclination angle α that satisfies 0 <α ≦ tan −1 (0.2 / 10). Accordingly, the thickness of the magnet 12 remains the thickness t1 at the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a, while the thickness of the magnet 12 is smaller than the thickness t1 at the end portion 10d on the X2 side. Thus, a tapered shape is formed on the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a.

この結果、磁石部10aは、図1に示す負荷側回転体10(実際に磁石部10aが挿入される位置における、保持部13の挿入穴13a)よりも径方向に前述した所定の大きさ(締め代)だけ大きくなる。具体的には、磁石部10aのX1側の端部10cにおける外径R2a(=ヨーク11の外径R1a+(磁石12の厚みt1×2))、および、X2側の端部10dにおける外径R3a(=ヨーク11の外径R1a+(磁石12の厚みt2×2))は、それぞれ、図1に示す負荷側回転体10における外径R2およびR3よりも、所定の大きさ(締め代)だけ大きくなるとともに、X方向に沿って、図1に示す負荷側回転体10よりも、径方向に所定の大きさ(締め代)だけ大きくなる。   As a result, the magnet portion 10a has a predetermined size (described above) in the radial direction from the load-side rotating body 10 shown in FIG. 1 (the insertion hole 13a of the holding portion 13 at the position where the magnet portion 10a is actually inserted). (Tightening allowance) only increases. Specifically, the outer diameter R2a (= the outer diameter R1a of the yoke 11+ (the thickness t1 × 2 of the magnet 12)) at the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a and the outer diameter R3a at the end portion 10d on the X2 side. (= The outer diameter R1a + of the yoke 11 (the thickness t2 × 2 of the magnet 12)) is larger than the outer diameters R2 and R3 in the load-side rotating body 10 shown in FIG. At the same time, it becomes larger along the X direction by a predetermined size (tightening allowance) in the radial direction than the load side rotating body 10 shown in FIG.

そして、図6〜図8に示すように、磁石部10aを保持部13に挿入するための冷やしばめ工程を行う。具体的には、まず、図6に示すように、液体窒素で満たされた冷却容器104内に、保持部13のX1側(穴径が大きい側)が冷却容器104の開口104a側に位置するように、保持部13を配置する。そして、保持部13を液体窒素の沸点(−196℃)と略同一の温度の状態になるまで冷却する。この冷却過程において、保持部13はほとんど収縮しない。   Then, as shown in FIGS. 6 to 8, a cold fitting process for inserting the magnet portion 10 a into the holding portion 13 is performed. Specifically, first, as shown in FIG. 6, the X1 side (the side with the larger hole diameter) of the holding portion 13 is positioned on the opening 104 a side of the cooling container 104 in the cooling container 104 filled with liquid nitrogen. Thus, the holding part 13 is arranged. And the holding | maintenance part 13 is cooled until it will be in the state of the temperature substantially the same as the boiling point (-196 degreeC) of liquid nitrogen. In this cooling process, the holding portion 13 hardly contracts.

そして、十分に保持部13が冷却された後に、冷却容器104内に、磁石部10aを、磁石部10aのX2側(外径が小さい側)から挿入することにより、磁石部10aのX2側の端部10dが、保持部13のX1側の端部13cと対向するように配置する。   And after the holding | maintenance part 13 is fully cooled, by inserting the magnet part 10a in the cooling container 104 from the X2 side (small outer diameter side) of the magnet part 10a, the X2 side of the magnet part 10a is inserted. The end portion 10d is disposed so as to face the end portion 13c on the X1 side of the holding portion 13.

この際、図7に示すように、磁石部10aが液体窒素の沸点(−196℃)と略同一の温度になる前の状態においては、磁石部10aの端部10cにおける外径R2a、および、X2側の端部10dにおける外径R3aが、それぞれ、図1に示す負荷側回転体10における外径R2およびR3よりも、共に所定の大きさだけ大きくなるように形成されているため、磁石部10aの一部しか保持部13の挿入穴13aに挿入されない。   At this time, as shown in FIG. 7, in a state before the magnet portion 10a reaches substantially the same temperature as the boiling point of liquid nitrogen (−196 ° C.), the outer diameter R2a at the end portion 10c of the magnet portion 10a, and The outer diameter R3a at the end portion 10d on the X2 side is formed so as to be larger than the outer diameters R2 and R3 of the load-side rotating body 10 shown in FIG. Only a part of 10 a is inserted into the insertion hole 13 a of the holding part 13.

その後、磁石部10aが液体窒素の沸点(−196℃)と略同一の温度の状態になるまで冷却されることによって、磁石部10aの外径R2aおよびR3aが、それぞれ、図1に示す負荷側回転体10における外径R2およびR3と略同一の大きさになるまで、磁石部10aは収縮される。これにより、図8に示すように、冷却された状態の磁石部10aが締め代分だけ収縮することによって、テーパ形状の磁石部10aがテーパ形状の保持部13の挿入穴13aに、穴径の大きな箇所(X1側の端部13c)から穴径の小さな箇所(X2側の端部13d)に向かって、X2方向に挿入される。この際、冷却された状態の磁石部10aは、冷却しない状態で圧入する場合よりも小さな力をX2方向に加えるだけで、容易に、冷却された状態の保持部13の挿入穴13aに挿入される。   Thereafter, the magnet portion 10a is cooled until it reaches a temperature substantially equal to the boiling point of liquid nitrogen (−196 ° C.), so that the outer diameters R2a and R3a of the magnet portion 10a are respectively on the load side shown in FIG. The magnet portion 10a is contracted until it has substantially the same size as the outer diameters R2 and R3 of the rotating body 10. As a result, as shown in FIG. 8, the magnet portion 10 a in a cooled state contracts by the tightening allowance, so that the tapered magnet portion 10 a has a hole diameter of the insertion hole 13 a of the tapered holding portion 13. It is inserted in the X2 direction from a large portion (X1 side end portion 13c) toward a small hole diameter portion (X2 side end portion 13d). At this time, the magnet portion 10a in the cooled state is easily inserted into the insertion hole 13a of the holding portion 13 in the cooled state only by applying a smaller force in the X2 direction than in the case of press-fitting without cooling. The

そして、磁石部10aが保持部13に完全に挿入された後、磁石部10aが挿入された保持部13を冷却容器104から取り出して、常温に戻す。これにより、収縮していた磁石部10aが膨張する。これにより、磁石部10aが保持部13の挿入穴13a内に密着した状態で固定されて、冷やしばめ工程が終了される。   And after the magnet part 10a is completely inserted in the holding | maintenance part 13, the holding | maintenance part 13 in which the magnet part 10a was inserted is taken out from the cooling container 104, and is returned to normal temperature. As a result, the contracted magnet portion 10a expands. Thereby, the magnet part 10a is fixed in the state closely_contact | adhered in the insertion hole 13a of the holding | maintenance part 13, and a cold fitting process is complete | finished.

そして、固定治具102を取り外した後、図9に示すように、磁石部10aのX1側の端部10cと保持部13のX1側の端部13cとが略面一になるように、切断線Cで切断および研磨する。これにより、保持部13のX1側の一部が取り除かれる。同様に、磁石部10aのX2側の端部10dと保持部13のX2側の端部13dとが略面一になるように、切断線Cで切断および研磨する。これにより、保持部13のX2側の一部が取り除かれる。この結果、負荷側回転体10が作製される。その後、図1に示すように、ヨーク11の挿入穴11bに、軸部1aを挿入および固定することによって、負荷側部1が作製される。   Then, after removing the fixing jig 102, as shown in FIG. 9, the cutting is performed so that the X1 side end portion 10c of the magnet portion 10a and the X1 side end portion 13c of the holding portion 13 are substantially flush with each other. Cut and polish at line C. Thereby, a part on the X1 side of the holding portion 13 is removed. Similarly, cutting and polishing are performed at the cutting line C so that the end portion 10d on the X2 side of the magnet portion 10a and the end portion 13d on the X2 side of the holding portion 13 are substantially flush with each other. Thereby, a part on the X2 side of the holding portion 13 is removed. As a result, the load side rotating body 10 is produced. Thereafter, as shown in FIG. 1, the load side portion 1 is produced by inserting and fixing the shaft portion 1 a in the insertion hole 11 b of the yoke 11.

そして、別途作製した駆動源側部2および隔離部材3と、負荷側部1とを、図1および図2に示すように配置する。これにより、磁気カップリング装置100が作製される。   Then, separately prepared drive source side part 2 and isolation member 3 and load side part 1 are arranged as shown in FIGS. 1 and 2. Thereby, the magnetic coupling device 100 is manufactured.

本実施形態の製造方法では、上記のように、磁石部10aを、保持部13の挿入穴13aに冷やしばめ工程によって挿入して固定することによって、冷却により収縮した状態の磁石部10aを保持部13に挿入することができるので、保持部13の挿入穴13aの穴径を、磁石部10aの外径よりも小さく形成して締め代(磁石部10aの外径と保持部13の挿入穴13aの穴径との差)を確保した状態であっても、圧入に比べて小さな力で、磁石部10aを保持部13に挿入することができる。これにより、保持部13や磁石部10aが破損するのを抑制することができる。   In the manufacturing method of the present embodiment, as described above, the magnet portion 10a is held in the contracted state due to cooling by being inserted and fixed in the insertion hole 13a of the holding portion 13 by a cooling fit process. Since the diameter of the insertion hole 13a of the holding part 13 is smaller than the outer diameter of the magnet part 10a, the tightening margin (the outer diameter of the magnet part 10a and the insertion hole of the holding part 13 can be Even in a state in which a difference from the hole diameter of 13a is ensured, the magnet portion 10a can be inserted into the holding portion 13 with a smaller force than press-fitting. Thereby, it can suppress that the holding | maintenance part 13 and the magnet part 10a are damaged.

また、本実施形態の製造方法では、冷やしばめ工程において、冷却された状態の磁石部10aのX1側の外径R2およびX2側の外径R3を、それぞれ、保持部13の挿入穴13aの内周面13bにおける穴径R2およびR3と略同一の大きさにすることによって、テーパ形状の磁石部10aをテーパ形状の保持部13の挿入穴13aに挿入して両者を確実に密着させることができる。   Further, in the manufacturing method of the present embodiment, in the cooling and fitting process, the outer diameter R2 on the X1 side and the outer diameter R3 on the X2 side of the magnet part 10a in the cooled state are respectively set in the insertion holes 13a of the holding part 13. By making the hole diameters R2 and R3 on the inner peripheral surface 13b substantially the same size, the tapered magnet portion 10a can be inserted into the insertion hole 13a of the tapered holding portion 13 so that both are securely adhered. it can.

また、本実施形態の製造方法では、保持部13のX方向の長さL2を、磁石部10aのX方向の長さL1よりも大きくする。そして、冷やしばめ工程の後に、磁石部10aのX1側の端部10cと保持部13のX1側の端部13cとが略面一になるように、保持部13のX1側の一部を取り除くとともに、磁石部10aのX2側の端部10dと保持部13のX2側の端部13dとが略面一になるように、保持部13のX2側の一部を取り除く。これにより、X方向(回転軸線方向)に大きめに形成した保持部13の挿入穴13aに磁石部10aを挿入した後に、保持部13の一部を取り除くことによって、磁石部10aおよび保持部13においてX方向の長さを予め合わせている場合と異なり、確実に、保持部13のX1側の端部13cと、磁石部10aのX1側の端部10cとを略面一にすることができるとともに、保持部13のX2側の端部13dと、磁石部10aのX2側の端部10dとを略面一にすることができる。この結果、X方向に保持部13が磁石部10aよりも長くなることを抑制することができるので、X方向に磁気カップリング装置100が大型化するのを抑制することができる。また、X方向に磁石部10aが保持部13よりも長くなることを抑制することができるので、保持部13により、磁石部10aを確実に固定することができる。   Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the length L2 of the holding | maintenance part 13 in the X direction is made larger than the length L1 of the magnet part 10a in the X direction. Then, after the cooling and fitting step, a part of the holding portion 13 on the X1 side is arranged so that the X1 side end portion 10c of the magnet portion 10a and the X1 side end portion 13c of the holding portion 13 are substantially flush with each other. At the same time, a part of the holding part 13 on the X2 side is removed so that the end part 10d on the X2 side of the magnet part 10a and the end part 13d on the X2 side of the holding part 13 are substantially flush with each other. Thereby, after inserting the magnet part 10a into the insertion hole 13a of the holding part 13 formed larger in the X direction (rotation axis direction), the magnet part 10a and the holding part 13 are removed by removing a part of the holding part 13. Unlike the case where the lengths in the X direction are adjusted in advance, the end portion 13c on the X1 side of the holding portion 13 and the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a can be made substantially flush with each other. The end portion 13d on the X2 side of the holding portion 13 and the end portion 10d on the X2 side of the magnet portion 10a can be made substantially flush with each other. As a result, since it can suppress that the holding | maintenance part 13 becomes longer than the magnet part 10a in a X direction, it can suppress that the magnetic coupling apparatus 100 enlarges in a X direction. Moreover, since it can suppress that the magnet part 10a becomes longer than the holding | maintenance part 13 in a X direction, the magnet part 10a can be fixed reliably by the holding | maintenance part 13. FIG.

また、本実施形態の製造方法では、冷やしばめ工程の前に、接着剤を用いずに、磁力により、ヨーク11の外表面11aに36個の磁石12を密着させることによって、磁石部10aにてヨーク11と接合している磁石12は、冷やしばめ工程後に磁石部10aが膨張して元の大きさに戻った際にはじめて、十分な圧力(内圧)にて保持部13とヨーク11とに挟まれ強固に保持される。つまり、本実施形態の磁石部10aでは、保持部13に挿入する際、磁石部10aの磁石12に大きな力が働かないので、磁石12とヨーク11を接着剤にて接合させる必要がなくなり、冷やしばめ工程における接着剤の熱収縮や低温耐久性を考慮する必要がなくなる。そのため、容易に、負荷側回転体10を作製することができる。   Further, in the manufacturing method of the present embodiment, the 36 magnets 12 are brought into close contact with the outer surface 11a of the yoke 11 by magnetic force without using an adhesive before the cooling and fitting process, so that the magnet portion 10a is brought into contact with the magnet portion 10a. The magnet 12 that is joined to the yoke 11 is connected to the holding portion 13 and the yoke 11 at a sufficient pressure (internal pressure) only when the magnet portion 10a expands and returns to its original size after the cooling and fitting process. It is sandwiched between and firmly held. That is, in the magnet portion 10a of the present embodiment, when inserting the magnet portion 10a into the holding portion 13, no large force acts on the magnet 12 of the magnet portion 10a. There is no need to consider heat shrinkage and low temperature durability of the adhesive in the fitting process. Therefore, the load side rotating body 10 can be easily manufactured.

(実施例)
次に、図1、図4、図5および図8を参照して、上記実施形態に記載した磁気カップリング装置100の負荷側回転体10の実施例について説明する。
(Example)
Next, an example of the load side rotating body 10 of the magnetic coupling device 100 described in the above embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 4, 5, and 8.

この実施例における負荷側回転体10では、図5に示すように、磁石部10aのX方向(回転軸線方向)の長さL1を、63.0mmにした。また、冷やしばめ前のヨーク11の径方向の直径R1aを、125.25mmになるように形成した。また、磁石部10aの外周面10bを、X1側からX2側に向かって外径が小さくなるように、α≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度αで傾斜するように形成した。具体的には、磁石12のX1側の端部10cにおける厚みt1を、5.075mmにするとともに、X2側の端部10dにおける厚みt2を、4.925mmにした。この結果、磁石部10aのX1側の端部10cにおける外径R2a(=ヨーク11の外径R1a+磁石12の厚みt1×2)が、135.400mmになるとともに、磁石部10aのX2側の端部10dにおける外径R3a(=ヨーク11の外径R1a+磁石12の厚みt2×2)が、135.100mmになった。 In the load side rotating body 10 in this embodiment, as shown in FIG. 5, the length L1 of the magnet portion 10a in the X direction (rotational axis direction) is set to 63.0 mm. Moreover, the diameter R1a in the radial direction of the yoke 11 before the cooling fit was formed to be 125.25 mm. Further, the outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a is inclined at an inclination angle α that satisfies α ≦ tan −1 (0.2 / 10) so that the outer diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. Formed. Specifically, the thickness t1 at the end portion 10c on the X1 side of the magnet 12 was set to 5.075 mm, and the thickness t2 at the end portion 10d on the X2 side was set to 4.925 mm. As a result, the outer diameter R2a (= the outer diameter R1a of the yoke 11 + the thickness t1 × 2 of the magnet 12) at the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a becomes 135.400 mm, and the end on the X2 side of the magnet portion 10a. The outer diameter R3a (= the outer diameter R1a of the yoke 11 + the thickness t2 × 2 of the magnet 12) in the portion 10d is 135.100 mm.

また、図4に示すように、保持部13の挿入穴13aの内周面13bを、X1側からX2側に向かって穴径が小さくなるように、β≦tan−1(0.2/10)を満たすような傾斜角度βで傾斜するように形成した。つまり、保持部13の挿入穴13aの内周面13bを、磁石部10aの外周面10bに対応するようなテーパ角になるように形成した。具体的には、保持部13のX1側の端部13cにおける穴径R2を、135.275mmにするとともに、X2側の端部13dにおける穴径R3を、134.975mmにした。また、保持部13の厚みt3を、2.0mmにするとともに、X方向に沿って一定の厚みにした。 Further, as shown in FIG. 4, β ≦ tan −1 (0.2 / 10) of the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 so that the hole diameter decreases from the X1 side toward the X2 side. ) So as to be inclined at an inclination angle β satisfying the above. That is, the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 is formed to have a taper angle corresponding to the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a. Specifically, the hole diameter R2 at the end portion 13c on the X1 side of the holding portion 13 was set to 135.275 mm, and the hole diameter R3 at the end portion 13d on the X2 side was set to 134.975 mm. Further, the thickness t3 of the holding portion 13 was set to 2.0 mm, and the thickness was made constant along the X direction.

すなわち、保持部13のX1側の端部13cにおける穴径R2(図4参照)を、磁石部10aのX1側の端部10cにおける外径R2a(図5参照)よりも、締め代として0.125mm(=135.400−130.275)だけ小さく形成するとともに、保持部13のX2側の端部13dにおける穴径R3(図4参照)を、磁石部10aのX2側の端部10dにおける外径R3a(図5参照)よりも、締め代として0.125mm(=135.100−134.975)だけ小さく形成した。   That is, the hole diameter R2 (see FIG. 4) at the end portion 13c on the X1 side of the holding portion 13 is set as a tightening allowance of 0. The hole diameter R3 (see FIG. 4) at the end portion 13d on the X2 side of the holding portion 13 is made smaller than the outer diameter at the end portion 10d on the X2 side of the magnet portion 10a, while being made smaller by 125 mm (= 135.400-130.275). It was formed smaller than the diameter R3a (see FIG. 5) by 0.125 mm (= 135.100-134.975) as a tightening allowance.

そして、上記した冷やしばめ工程において磁石部10aを冷却することによって、磁石部10aの外径R2aおよびR3aを、それぞれ、外径R2およびR3と同一の大きさになるまで、磁石部10aを収縮させた。つまり、磁石部10aを、径方向に0.125mm(締め代)だけ収縮させた。そして、図8に示すように、冷却された状態の磁石部10aを、冷却された状態の保持部13の挿入穴13aに、穴径の大きな側(X1側の端部13c)から穴径の小さな側(X2側の端部13d)に向かって、X2方向に挿入した。   Then, by cooling the magnet portion 10a in the cooling and fitting process described above, the magnet portion 10a contracts until the outer diameters R2a and R3a of the magnet portion 10a become the same size as the outer diameters R2 and R3, respectively. I let you. That is, the magnet part 10a was contracted by 0.125 mm (tightening allowance) in the radial direction. Then, as shown in FIG. 8, the magnet portion 10a in the cooled state is inserted into the insertion hole 13a of the holding portion 13 in the cooled state from the side having the larger hole diameter (the end portion 13c on the X1 side). It was inserted in the X2 direction toward the small side (the end portion 13d on the X2 side).

その後、磁石部10aが挿入された保持部13を冷却容器104から取り出して、常温に戻した後、上記した製造方法に基づいて、図1に示す磁気カップリング装置100を作製した。そして、負荷側回転体10を、1分あたり2万回の回転速度で回転させた。この際、磁石部10aの36個の磁石12は、保持部13により、移動せずに十分に固定されていた。この結果、上記実施例では、保持部13により、磁石部10aに十分な圧力(内圧)が加えられており、磁石部10aを十分に固定できていると考えられる。   Thereafter, the holding unit 13 in which the magnet unit 10a was inserted was taken out of the cooling container 104 and returned to room temperature, and then the magnetic coupling device 100 shown in FIG. 1 was manufactured based on the above-described manufacturing method. And the load side rotary body 10 was rotated at the rotational speed of 20,000 times per minute. At this time, the 36 magnets 12 of the magnet portion 10a were sufficiently fixed by the holding portion 13 without moving. As a result, in the said Example, it is thought that sufficient pressure (internal pressure) is applied to the magnet part 10a by the holding | maintenance part 13, and the magnet part 10a can fully be fixed.

ここで、保持部13の厚みt3について考える。保持部13の厚みt3は、保持部13による圧力(内圧)が磁石部10aに働く遠心力よりも大きいという条件から、t3>(r×ρm×tm×r×ω)/(ε×Ec)という式が導き出される。なお、上記式のうち、t3は、保持部13の厚み、rは、磁石部10aの平均の半径、ρmは、磁石12の磁石密度、tmは、磁石12の平均の厚み、および、ωは磁石部10a(負荷側回転体10)の角速度、εは、保持部13の冷やしばめ工程後の径方向の歪み、Ecは、保持部13の縦弾性係数である。 Here, the thickness t3 of the holding portion 13 will be considered. The thickness t3 of the holding unit 13 is t3> (r × ρm × tm × r × ω 2 ) / (ε × Ec) on the condition that the pressure (internal pressure) by the holding unit 13 is larger than the centrifugal force acting on the magnet unit 10a. ) Is derived. In the above formula, t3 is the thickness of the holding portion 13, r is the average radius of the magnet portion 10a, ρm is the magnet density of the magnet 12, tm is the average thickness of the magnet 12, and ω is The angular velocity of the magnet portion 10 a (load-side rotating body 10), ε is the radial strain after the cooling and fitting process of the holding portion 13, and Ec is the longitudinal elastic modulus of the holding portion 13.

また、本実施形態では、冷やしばめ工程時において、磁石部10aの外周面10bの外径と、保持部13の挿入穴13aの内周面13bの穴径とを同一の大きさにすることが可能であるので、上記実施例における保持部13の冷やしばめ工程後の径方向の歪みεは、ε=α×ΔTで表すことが可能である。なお、上記式のうち、αは、磁石部10aの線膨張係数、ΔTは、冷やしばめ工程時の温度差である。   Moreover, in this embodiment, the outer diameter of the outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a and the hole diameter of the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding part 13 are made the same size at the time of the cold fitting process. Therefore, the radial strain ε after the cooling and fitting process of the holding portion 13 in the above embodiment can be expressed by ε = α × ΔT. In the above formula, α is a linear expansion coefficient of the magnet portion 10a, and ΔT is a temperature difference during the cooling and fitting process.

ここで、αは、磁石部10aの線膨張係数を磁石部10aの大半を占めるヨーク11の線膨張係数で近似することができるので、上記実施例における具体的な数値を代入すると、磁石部10aの線膨張係数α=11.7×10−6(SS400の線膨張係数)、ΔT=20(常温)−(−196)(液体窒素の沸点)=216になり、その結果、ε=2.53×10−3になる。 Here, α can approximate the linear expansion coefficient of the magnet portion 10a with the linear expansion coefficient of the yoke 11 that occupies most of the magnet portion 10a. Therefore, if specific numerical values in the above embodiment are substituted, the magnet portion 10a Coefficient of linear expansion α = 11.7 × 10 −6 (SS400 linear expansion coefficient), ΔT = 20 (room temperature) − (− 196) (boiling point of liquid nitrogen) = 216, and as a result, ε = 2. 53 × 10 −3 .

また、上記実施例におけるε以外の値は、それぞれ、磁石部10aの平均の半径r=65mm、磁石12の磁束密度ρm=7.4×10−3g/mm(一般的なネオジム磁石の密度)、磁石12の平均の厚みtm=5.0mm、磁石部10aの角速度=2090rad/s、保持部13の縦弾性係数Ec=300GPaになる。 Further, values other than ε in the above-described embodiments are the average radius r of the magnet portion 10a = 65 mm and the magnetic flux density ρm of the magnet 12 = 7.4 × 10 −3 g / mm 3 (for a general neodymium magnet, respectively). Density), the average thickness tm of the magnet 12 is 5.0 mm, the angular velocity of the magnet portion 10 a is 2090 rad / s, and the longitudinal elastic modulus Ec of the holding portion 13 is 300 GPa.

この結果、上記した式からt3を求めると、t3>0.90mmになる。つまり、安全率として2倍を掛け合わせたとしても、t3>1.80mmになる。つまり、上記実施例の保持部13の厚みt3(2.0mm)は上記した式を十分に満たしているので、保持部13による圧力(内圧)を磁石部10aに働く遠心力よりも十分に大きくすることが可能である。   As a result, when t3 is obtained from the above equation, t3> 0.90 mm. That is, even if the safety factor is multiplied by 2, t3> 1.80 mm. That is, since the thickness t3 (2.0 mm) of the holding portion 13 in the above embodiment sufficiently satisfies the above formula, the pressure (internal pressure) by the holding portion 13 is sufficiently larger than the centrifugal force acting on the magnet portion 10a. Is possible.

また、保持部13の厚みt3を2.0mmにすることによって、保持部13の厚みt3が6.5mmである場合と比べて、トルクの伝達率を25%程度向上させることができた。つまり、保持部13の厚みt3を小さくすることによって、磁石部10aを、負荷側回転体10と磁気カップリングする駆動源側回転体20により近づけることができ、その結果、負荷側回転体10と駆動源側回転体20との間の力(トルク)の伝達をより効率的に行うことができることが確認できた。   Further, by setting the thickness t3 of the holding portion 13 to 2.0 mm, the torque transmission rate can be improved by about 25% compared to the case where the thickness t3 of the holding portion 13 is 6.5 mm. That is, by reducing the thickness t3 of the holding portion 13, the magnet portion 10a can be brought closer to the load-side rotating body 10 and the drive source-side rotating body 20 that is magnetically coupled. It was confirmed that transmission of force (torque) with the drive source side rotating body 20 can be performed more efficiently.

なお、保持部13の厚みt3は、負荷側回転体10の回転数などの条件が変更された場合には、上記した式に合わせて変更される。そのような場合であっても、本実施形態では、冷やしばめ工程時において、磁石部10aの外周面10bの外径と、保持部13の挿入穴13aの内周面13bの穴径とを一致させることが可能であるので、保持部13の厚みt3を小さくすることが可能である。   Note that the thickness t3 of the holding portion 13 is changed in accordance with the above-described formula when conditions such as the number of rotations of the load-side rotator 10 are changed. Even in such a case, in the present embodiment, the outer diameter of the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a and the hole diameter of the inner peripheral surface 13b of the insertion hole 13a of the holding portion 13 are set in the cooling and fitting process. Since they can be matched, the thickness t3 of the holding portion 13 can be reduced.

また、本実施形態では、保持部13の厚みt3を大きく確保できる場合には、保持部13を構成するCFRPの炭素繊維として、引張弾性率が小さな炭素繊維を用いることが可能である。引張弾性率が小さいものを用いても十分に磁石部10aに対して圧力(内圧)を加えつつ、保持部13が破損することをより確実に抑制することが可能である。   Moreover, in this embodiment, when the thickness t3 of the holding part 13 can be ensured large, it is possible to use a carbon fiber having a small tensile elastic modulus as the carbon fiber of CFRP that constitutes the holding part 13. Even when a material having a small tensile elastic modulus is used, it is possible to more reliably suppress damage to the holding portion 13 while sufficiently applying pressure (internal pressure) to the magnet portion 10a.

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記実施形態では、磁石部10aの外周面10bのテーパ形状を、磁石12の外周面をテーパ形状にすることにより形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁石部10aの外周面10bをテーパ状に形成せずに、ヨーク11の外表面をテーパ状に形成することによって、磁石部10aの外周面10bをテーパ形状に形成してもよい。   For example, in the said embodiment, although the taper shape of the outer peripheral surface 10b of the magnet part 10a was shown by forming the outer peripheral surface of the magnet 12 into a taper shape, this invention is not limited to this. For example, the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a may be formed into a tapered shape by forming the outer surface of the yoke 11 into a tapered shape without forming the outer peripheral surface 10b of the magnet portion 10a into a tapered shape.

また、上記実施形態では、保持部13として、CFRPを用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、保持部として、CFRPの代わりに、エポキシ樹脂などの樹脂材料からなる母材と、ガラス繊維からなる強化材とから構成されるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)を用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example using CFRP was shown as the holding | maintenance part 13, this invention is not limited to this. For example, instead of CFRP, glass fiber reinforced plastic (GFRP) composed of a base material made of a resin material such as an epoxy resin and a reinforcing material made of glass fiber may be used as the holding portion.

また、上記実施形態では、ヨーク11の外表面11a上に、3個のN極磁石112および3個のS極磁石212が回転軸線Aに沿って並んで配置されるとともに、6個のN極磁石112と6個のS極磁石212とが、回転方向Bに沿って等角度間隔で交互に配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁石部の磁石は1つからなるように構成してもよい。また、磁石部の磁石が、回転方向に沿って一体に形成されたリング状の複数の磁石からなるように構成してもよい。この場合、複数のリング状の磁石は、回転軸線方向に沿って並んで配置される。また、磁石部の磁石が、回転軸線方向に沿って一体に形成された複数の磁石からなるように構成してもよい。この場合、複数の磁石は、回転方向に沿って並んで配置される。   In the above embodiment, the three N-pole magnets 112 and the three S-pole magnets 212 are arranged along the rotation axis A on the outer surface 11a of the yoke 11, and the six N-poles are arranged. Although the example in which the magnets 112 and the six S-pole magnets 212 are alternately arranged at equal angular intervals along the rotation direction B has been shown, the present invention is not limited to this. In this invention, you may comprise so that the magnet of a magnet part may consist of one. Moreover, you may comprise so that the magnet of a magnet part may consist of a plurality of ring-shaped magnets integrally formed along the rotation direction. In this case, the plurality of ring-shaped magnets are arranged side by side along the rotation axis direction. Moreover, you may comprise so that the magnet of a magnet part may consist of a some magnet integrally formed along the rotating shaft direction. In this case, the plurality of magnets are arranged side by side along the rotation direction.

また、上記実施形態では、ヨーク11がSS400からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヨークは、磁性材料であれば特に限定されない。たとえば、ヨークは、SUS430でもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the yoke 11 showed the example which consists of SS400, this invention is not limited to this. In the present invention, the yoke is not particularly limited as long as it is a magnetic material. For example, the yoke may be SUS430.

また、上記実施形態では、磁石がネオジム磁石からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁石は、フェライト磁石でもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example in which a magnet consists of a neodymium magnet was shown, this invention is not limited to this. For example, the magnet may be a ferrite magnet.

また、上記実施形態では、保持部13の挿入穴13aをX方向に貫通するように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、保持部の挿入穴は、貫通するように形成されていなくてもよく、たとえば、保持部を、図1におけるX1側に開口を有し、図1におけるX2側に底部を有するようなカップ形状(有底円筒状)に形成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the example formed so that the insertion hole 13a of the holding | maintenance part 13 might be penetrated to a X direction was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the insertion hole of the holding part may not be formed so as to penetrate, for example, the holding part has an opening on the X1 side in FIG. 1 and a bottom on the X2 side in FIG. You may form in a cup shape (bottom cylindrical shape).

また、上記実施形態では、磁石部10aのX1側の端部10cと保持部13のX1側の端部13cとを略面一になるように形成するとともに、磁石部10aのX2側の端部10dと保持部13のX2側の端部10dとを略面一になるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁石部の端部と保持部の端部とは、面一でなくてもよい。   In the above embodiment, the end portion 10c on the X1 side of the magnet portion 10a and the end portion 13c on the X1 side of the holding portion 13 are formed to be substantially flush with each other, and the end portion on the X2 side of the magnet portion 10a. Although the example which formed 10d and the edge part 10d by the side of X2 of the holding | maintenance part 13 so that it might become substantially flush was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the end of the magnet part and the end of the holding part may not be flush with each other.

また、上記実施形態では、駆動源側回転体20(第2カップリング体)が回転可能な例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、テーパ形状が形成される負荷側回転体が回転可能なように構成されていればよく、第2カップリング体は回転しなくてもよい。   Moreover, although the drive source side rotation body 20 (2nd coupling body) showed the example which can rotate in the said embodiment, this invention is not limited to this. In the present invention, it is only necessary that the load side rotating body formed with the taper shape is rotatable, and the second coupling body does not need to rotate.

また、上記実施形態では、駆動源側回転体20の円筒部21の内側に、負荷側回転体10および隔離部材3が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、負荷側回転体と駆動源側回転体とを、共に円盤状に形成するとともに、回転軸線方向に互いに対向するように配置してもよい。この際、負荷側回転体と駆動源側回転体との両方に、テーパ形状の磁石部および保持部を設けた方が好ましい。   Moreover, in the said embodiment, although the example in which the load side rotary body 10 and the isolation member 3 are arrange | positioned inside the cylindrical part 21 of the drive source side rotary body 20 was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the load-side rotator and the drive source-side rotator may both be formed in a disc shape and arranged so as to face each other in the rotation axis direction. At this time, it is preferable to provide a tapered magnet portion and a holding portion on both the load side rotating body and the drive source side rotating body.

10 負荷側回転体(第1カップリング体)
10a 磁石部
10b 外周面
11 ヨーク
11a 外表面
12 磁石
13 保持部
13a 挿入穴
13b 内周面
20 駆動源側回転体(第2カップリング体)
100 磁気カップリング装置
10 Load-side rotating body (first coupling body)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10a Magnet part 10b Outer peripheral surface 11 Yoke 11a Outer surface 12 Magnet 13 Holding part 13a Insertion hole 13b Inner peripheral surface 20 Drive source side rotary body (2nd coupling body)
100 Magnetic coupling device

Claims (10)

磁石を有する磁石部と、前記磁石部が挿入される挿入穴を有し、前記挿入穴に挿入された前記磁石部に圧力を加えて前記磁石を固定することが可能な1つの保持部とを含む回転可能な第1カップリング体と、
前記第1カップリング体に対して非接触の状態で配置され、前記第1カップリング体と磁気カップリングする第2カップリング体とを備え、
前記保持部は、前記磁石部よりも冷却により収縮しにくい材料から構成されており、
前記保持部の前記挿入穴の内周面は、前記第1カップリング体の回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、穴径が小さくなるようにテーパ形状に形成されており、
前記磁石部の外周面は、前記挿入穴の前記内周面のテーパ形状に対応するように、前記回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成されており、
前記磁石部は、前記保持部に冷やしばめ工程によって挿入されて固定されている、磁気カップリング装置。
A magnet portion having a magnet, and an insertion hole into which the magnet portion is inserted, and one holding portion capable of fixing the magnet by applying pressure to the magnet portion inserted into the insertion hole. A rotatable first coupling body comprising:
A second coupling body that is disposed in a non-contact state with respect to the first coupling body and magnetically couples with the first coupling body;
The holding part is made of a material that is less likely to shrink by cooling than the magnet part,
The inner peripheral surface of the insertion hole of the holding part is formed in a tapered shape so that the hole diameter decreases from one end side to the other end side in the rotation axis direction of the first coupling body. And
The outer peripheral surface of the magnet portion has an outer diameter that decreases from one end side to the other end side in the rotation axis direction so as to correspond to the tapered shape of the inner peripheral surface of the insertion hole. It is formed in a tapered shape,
The magnetic coupling device, wherein the magnet portion is inserted and fixed to the holding portion by a cold fitting process.
前記保持部の前記挿入穴の前記内周面のテーパ形状、および、前記磁石部の前記外周面のテーパ形状における傾斜角度θは、0<θ≦tan−1(0.2/10)を満たしている、請求項1に記載の磁気カップリング装置。 The inclination angle θ in the tapered shape of the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion and the tapered shape of the outer peripheral surface of the magnet portion satisfies 0 <θ ≦ tan −1 (0.2 / 10). The magnetic coupling device according to claim 1. 前記保持部の厚みは、前記保持部による圧力が前記磁石部に働く遠心力よりも大きくなるような厚みに設定されている、請求項1または2に記載の磁気カップリング装置。   3. The magnetic coupling device according to claim 1, wherein a thickness of the holding unit is set to a thickness such that a pressure by the holding unit is larger than a centrifugal force acting on the magnet unit. 前記保持部の厚みは、前記回転軸線方向に沿って一定になるように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気カップリング装置。   The magnetic coupling device according to claim 1, wherein a thickness of the holding portion is configured to be constant along the rotation axis direction. 前記保持部は、非磁性の炭素繊維強化プラスチックからなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気カップリング装置。   The magnetic coupling device according to claim 1, wherein the holding portion is made of a nonmagnetic carbon fiber reinforced plastic. 前記磁石部は、円柱状のヨークと、前記ヨークの外表面に互いに間隔を隔てて密着する複数の前記磁石とを有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁気カップリング装置。   6. The magnetic coupling device according to claim 1, wherein the magnet portion includes a columnar yoke and a plurality of the magnets that are in close contact with the outer surface of the yoke with a space therebetween. 磁石を有する磁石部と、前記磁石部が挿入される挿入穴を有し、前記磁石部に圧力を加えて前記磁石を固定することが可能な1つの保持部とを含む回転可能な第1カップリング体と、前記第1カップリング体に対して非接触の状態で配置され、前記第1カップリング体と磁気カップリングする第2カップリング体とを備え、前記保持部が、前記磁石部よりも冷却により収縮しにくい材料から構成されている磁気カップリング装置の製造方法であって、
前記保持部の前記挿入穴の内周面を、前記第1カップリング体の回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、穴径が小さくなるようにテーパ形状に形成する工程と、
前記磁石部の外周面を、前記挿入穴の前記内周面のテーパ形状に対応するように、前記回転軸線方向における一方端部側から他方端部側に向かって、外径が小さくなるようにテーパ形状に形成する工程と、
冷却された状態の前記磁石部を、冷却された状態の前記保持部に挿入する冷やしばめ工程とを備える、磁気カップリング装置の製造方法。
A rotatable first cup including a magnet part having a magnet and a holding part that has an insertion hole into which the magnet part is inserted and that can apply pressure to the magnet part to fix the magnet. A ring body, and a second coupling body that is arranged in a non-contact state with respect to the first coupling body and magnetically couples with the first coupling body, wherein the holding portion is Is a method of manufacturing a magnetic coupling device made of a material that is difficult to shrink by cooling,
Forming the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion into a tapered shape so that the hole diameter decreases from one end side to the other end side in the rotation axis direction of the first coupling body; When,
An outer diameter of the outer peripheral surface of the magnet portion is reduced from one end side to the other end side in the rotation axis direction so as to correspond to the tapered shape of the inner peripheral surface of the insertion hole. Forming into a tapered shape;
A method of manufacturing a magnetic coupling device, comprising: a cooling and fitting step of inserting the magnet portion in a cooled state into the holding portion in a cooled state.
前記冷やしばめ工程は、冷却された状態の前記磁石部の前記外径が、冷却された状態の前記保持部の前記挿入穴の前記内周面の前記穴径と略同一になるように、前記磁石部を前記保持部に挿入する工程を含む、請求項7に記載の磁気カップリング装置の製造方法。   In the cooling and fitting step, the outer diameter of the magnet portion in a cooled state is substantially the same as the hole diameter of the inner peripheral surface of the insertion hole of the holding portion in a cooled state. The manufacturing method of the magnetic coupling apparatus of Claim 7 including the process of inserting the said magnet part in the said holding | maintenance part. 前記保持部を形成する工程は、前記保持部の前記回転軸線方向の長さが、前記磁石部の前記回転軸線方向の長さよりも大きくなるように形成する工程を含み、
前記冷やしばめ工程の後に、前記保持部の前記回転軸線方向の一方端部と、前記磁石部の前記回転軸線方向の一方端部とが略面一になるとともに、前記保持部の前記回転軸線方向の他方端部と、前記磁石部の前記回転軸線方向の他方端部とが略面一になるように、前記保持部の一部を取り除く工程をさらに備える、請求項7または8に記載の磁気カップリング装置の製造方法。
The step of forming the holding portion includes a step of forming the holding portion so that the length in the rotation axis direction of the holding portion is larger than the length of the magnet portion in the rotation axis direction,
After the cooling and fitting step, the one end portion of the holding portion in the rotation axis direction and the one end portion of the magnet portion in the rotation axis direction are substantially flush, and the rotation axis of the holding portion. 9. The method according to claim 7, further comprising a step of removing a part of the holding portion so that the other end portion in the direction and the other end portion in the rotation axis direction of the magnet portion are substantially flush with each other. A method of manufacturing a magnetic coupling device.
前記冷やしばめ工程の前に、前記磁石部の複数の前記磁石を、接着剤を用いることなく、磁力により円柱状のヨークに密着させる工程をさらに備える、請求項7〜9のいずれか1項に記載の磁気カップリング装置の製造方法。   10. The method according to claim 7, further comprising a step of bringing the plurality of magnets of the magnet portion into close contact with a cylindrical yoke by a magnetic force without using an adhesive before the cooling and fitting step. A method for manufacturing the magnetic coupling device according to claim 1.
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