JP2889384B2 - 磁気カップリング装置 - Google Patents

磁気カップリング装置

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JP2889384B2 JP3918091A JP3918091A JP2889384B2 JP 2889384 B2 JP2889384 B2 JP 2889384B2 JP 3918091 A JP3918091 A JP 3918091A JP 3918091 A JP3918091 A JP 3918091A JP 2889384 B2 JP2889384 B2 JP 2889384B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触で回転力を伝達
可能な磁気カップリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の磁気カップリング装置の1例を図
3に示す。この図において、1は円筒状内輪永久磁石、
2は円筒状外輪永久磁石であり、内輪永久磁石1は第1
の回転軸3に固着され、この第1の回転軸3と回転中心
が一致した第2の回転軸(図示せず)に外輪永久磁石2
が固着されるようになっている。前記内輪永久磁石1の
外周面には交互に反対極性の内輪側磁極が形成されてお
り、前記内輪永久磁石の外周面に対向して同心配置され
た外輪永久磁石2の内周面にも交互に反対極性の外輪磁
極が形成されている。
【0003】そして、内輪磁極と外輪磁極相互間の磁力
を利用して第1及び第2の回転軸間のトルク伝達を行
う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の磁気
カップリング装置では、内輪永久磁石1及び外輪永久磁
石2を等方性永久磁石、又は半径方向に磁化容易軸を配
向させた、すなわち半径方向配向(ラジアル配向)の異
方性永久磁石を使用していた。等方性永久磁石の場合に
は伝達可能なトルクは小さな値となる。また、伝達可能
なトルクの増大を図るために半径方向配向の異方性永久
磁石を使用した場合、確かにトルクが増加するが、その
増加の割合は異方性永久磁石の採用による各磁極の磁束
密度の増大に比べて少なく、思った程トルクの増大を図
れない嫌いがあった。
【0005】本発明は、上記の点に鑑み、異方性永久磁
石とした内輪永久磁石及び外輪永久磁石の磁化容易軸の
配向を工夫することにより、伝達可能なトルクの大幅な
増加を図り得る磁気カップリング装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外周面に交互に反対極性の内輪側磁極を
形成した円筒状内輪永久磁石と、該円筒状内輪永久磁石
の外周面に対向して同心配置されかつ内周面に交互に反
対極性の外輪側磁極を形成した円筒状外輪永久磁石とを
備えた磁気カップリング装置において、前記内輪側磁極
を持つ領域毎に当該内輪側磁極の中心と前記内輪永久磁
石の円筒形状の中心とを結ぶ線に平行となるように磁化
容易軸を平行配向させるか又は前記磁化容易軸の延長線
が前記内輪永久磁石外周面の外側に集まる如く配向させ
た異方性永久磁石で当該内輪永久磁石を構成し、前記外
輪側磁極を持つ領域毎に前記外輪永久磁石の半径方向に
磁化容易軸を配向させるか又は前記磁化容易軸の延長線
が前記外輪永久磁石中心よりも内周面に近い位置に集ま
る如く配向させた異方性永久磁石で当該外輪永久磁石を
構成している。
【0007】
【作用】本発明の磁気カップリング装置は、内輪永久磁
石及び外輪永久磁石として異方性永久磁石を採用した場
合に、内輪側磁極及び外輪側磁極相互間のトルク伝達に
寄与する磁力が大きくなるように、内輪及び外輪の異方
性永久磁石の磁化容易軸の配向を工夫している。
【0008】ここで、図4乃至図8を用いてどのような
配向が磁気カップリング装置として望ましいかを考察す
る(但し、各図中永久磁石内の矢印は配向を示す)。図
4は内輪永久磁石1及び外輪永久磁石2を平板状に展開
して示したもので、内輪永久磁石1の隣接するN極及び
S極による磁界のうちトルク伝達に寄与するのは外輪永
久磁石2の磁極が位置する点Pでの水平方向磁界成分B
xである(垂直方向磁界成分はトルク伝達に寄与しな
い。)。このことを念頭において、図5[内輪永久磁石
1が厚み方向(半径方向に相当)に配向している]、図
6[内輪永久磁石1が長さ方向(円周方向に相当)に配
向している]、及び図7を比較すると、図7の配向が最
も水平方向磁界成分が大きくなる。すなわち、円筒形状
の内輪永久磁石1及び外輪永久磁石2に置き換えて考え
た場合、図8のような磁化容易軸の配向(図中矢印で示
す)が理想的である。しかしながら、現実の異方性永久
磁石の場合、図8の如き複雑な配向は実質的に不可能で
ある。
【0009】そこで、本発明では、内輪永久磁石につい
ては、内輪側磁極を持つ領域毎に当該内輪永久磁石の直
径に平行となるように磁化容易軸を平行配向させるか又
は前記磁化容易軸の延長線が前記内輪永久磁石外周面の
外側に集まる如く配向させる。また、外輪永久磁石につ
いては、外輪磁極を持つ領域毎に当該外輪永久磁石の半
径方向に磁化容易軸を配向させるか又は前記磁化容易軸
の延長線が前記外輪永久磁石中心よりも内周面に近い位
置に集まる如く配向させている。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る磁気カップリング装置の
実施例を図面に従って説明する。
【0011】図1は本発明の第1実施例を示す。この図
において、矢印は配向を示し、11は円筒状内輪永久磁
石、12は円筒状外輪永久磁石であり、内輪永久磁石1
1は第1の回転軸(図示せず)に固着され、この第1の
回転軸と回転中心が一致した第2の回転軸(図示せず)
に外輪永久磁石12が固着されるようになっている。前
記内輪永久磁石11の外周面には交互に反対極性の内輪
側磁極が形成されており、前記内輪永久磁石11の外周
面に対向して同心配置された外輪永久磁石12の内周面
にも交互に反対極性の外輪側磁極が形成されている。こ
こで、内輪永久磁石11は、内輪側磁極を持つ領域毎に
当該内輪側磁極の中心と内輪永久磁石の円筒形状の中心
とを結ぶ線に平行となるように磁化容易軸を平行配向さ
せたフェライト等の異方性永久磁石で構成されている。
また、外輪永久磁石12は、外輪側磁極を持つ領域毎に
半径方向に磁化容易軸を配向させたフェライト等の異方
性永久磁石で構成されている。
【0012】以下の表1は、第1実施例の場合のトルク
実測値を、内輪永久磁石及び外輪永久磁石共に等方性フ
ェライト永久磁石を用いた第1比較例と、内輪永久磁石
を等方性、外輪永久磁石を半径方向配向のフェライト永
久磁石とした第2比較例と、内輪永久磁石及び外輪永久
磁石共に半径方向配向の異方性フェライト永久磁石とし
た第3比較例の場合とそれぞれ比較して示したものであ
る。
【0013】 表1 外輪永久磁石 内輪永久磁石 トルク実測値(kg・cm) 第1比較例 等方性フェライト 等方性フェライト 8.45 外径66.27mm 外径48.97mm 内径55.02mm 内径33.06mm 長さ29.98mm 長さ29.97mm 残留磁化2110G 残留磁化2133G 第2比較例 半径方向配向 同 上 10.81 異方性フェライト 外径67.10mm 内径54.94mm 長さ29.96mm 残留磁化3748G 第3比較例 同 上 半径方向配向 12.85 異方性フェライト 外径48.95mm 内径32.88mm 長さ29.94mm 残留磁化3840G 第1実施例 同 上 平行配向 15.72 異方性フェライト 外径48.94mm 内径32.88mm 長さ29.95mm 残留磁化3840G
【0014】上記表1から本発明の第1実施例の磁気カ
ップリング装置は、内輪永久磁石及び外輪永久磁石共に
等方性フェライト永久磁石を用いた第1比較例に比して
約2倍のトルクを伝達でき、また内輪永久磁石及び外輪
永久磁石共に半径方向配向の異方性フェライト永久磁石
を用いた第3比較例に比較しても2割乃至3割程度トル
クを増大させ得ることが判る。
【0015】図2は本発明の第2実施例を示す。この場
合、内輪永久磁石11は、図中矢印にて示す如く、内輪
側磁極を持つ領域毎に磁化容易軸の延長線が当該内輪永
久磁石外周面の外側に集まる如く配向させたフェライト
等の異方性永久磁石で構成されている。また、外輪永久
磁石12は、外輪側磁極を持つ領域毎に磁化容易軸の延
長線が当該外輪永久磁石中心よりも内周面に近い位置に
集まる如く配向させたフェライト等の異方性永久磁石で
構成されている。その他は前述の第1実施例と同じであ
る。この図2の第2実施例の場合、さらに図8の理想的
な配向に近付くので伝達可能なトルクをより一層大きく
できる。
【0016】なお、内輪永久磁石11及び外輪永久磁石
12は1個の円筒形状の成型体に複数個の磁極を形成し
たものであってもよいが、円筒形状を適当に等分割した
セグメント磁石を組み合わせ一体化した構造体であって
もよい。また、内輪永久磁石の磁極及び外輪永久磁石の
磁極の極数は同じであり、2極以上の任意の偶数極数を
とることができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気カッ
プリング装置によれば、内輪永久磁石及び外輪永久磁石
共に異方性永久磁石で構成するとともに、それらの異方
性永久磁石の配向を理想的な配向に近付ける如く工夫し
たので、等方性永久磁石を採用したものの約2倍のトル
クを伝達でき、さらに、内輪永久磁石及び外輪永久磁石
共に半径方向配向(ラジアル配向)の異方性永久磁石を
使用したものよりも2割乃至3割程度トルクを増やすこ
とができ利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気カップリング装置の第1実施
例を示す正面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す正面図である。
【図3】従来の磁気カップリング装置を示す正面図であ
る。
【図4】磁気カップリング装置の内輪永久磁石及び外輪
永久磁石を平板状に展開して示す説明図である。
【図5】内輪永久磁石が厚み方向(半径方向に相当)に
配向している場合の説明図である。
【図6】内輪永久磁石が長さ方向(円周方向に相当)に
配向している場合の説明図である。
【図7】内輪永久磁石の配向の他の例を示す説明図であ
る。
【図8】円筒状内輪永久磁石及び外輪永久磁石を用いた
磁気カップリング装置における理想的な配向を説明する
正面図である。
【符号の説明】
1,11 内輪永久磁石 2,12 外輪永久磁石

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面に交互に反対極性の内輪側磁極を
    形成した円筒状内輪永久磁石と、該円筒状内輪永久磁石
    の外周面に対向して同心配置されかつ内周面に交互に反
    対極性の外輪側磁極を形成した円筒状外輪永久磁石とを
    備えた磁気カップリング装置において、前記内輪側磁極
    を持つ領域毎に当該内輪側磁極の中心と前記内輪永久磁
    石の円筒形状の中心とを結ぶ線に平行となるように磁化
    容易軸を平行配向させるか又は前記磁化容易軸の延長線
    が前記内輪永久磁石外周面の外側に集まる如く配向させ
    た異方性永久磁石で当該内輪永久磁石を構成し、前記外
    輪側磁極を持つ領域毎に前記外輪永久磁石の半径方向に
    磁化容易軸を配向させるか又は前記磁化容易軸の延長線
    が前記外輪永久磁石中心よりも内周面に近い位置に集ま
    る如く配向させた異方性永久磁石で当該外輪永久磁石を
    構成したことを特徴とする磁気カップリング装置。
  2. 【請求項2】 前記内輪永久磁石又は前記外輪永久磁石
    が円筒形状を分割したセグメント磁石の組み合わせで構
    成されている請求項1記載の磁気カップリング装置。
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WO2019219871A1 (de) * 2018-05-16 2019-11-21 Kardion Gmbh Verfahren zur herstellung eines zylinderförmigen permanentmagneten sowie verfahren zur herstellung von radialkupplungen
US11368081B2 (en) 2018-01-24 2022-06-21 Kardion Gmbh Magnetic coupling element with a magnetic bearing function

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