JP4067059B2 - 調節可能な永久磁石連結器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、磁石ローターが、電気伝導性ローターから間隔を置かれた永久磁石を有するタイプの磁石駆動に関する。より詳細には、本発明は、永久磁石連結器のトルク伝達能力を変化させることに関する。
発明の背景
本発明者らが参照した同時継続出願において、永久磁石駆動が示され、ここで、磁石ローター上の永久磁石が磁石ローターの反対側に配置された電気伝導性ローター上の電気伝導性素子から空気間隙によって間隔を置かれている。この磁石は、１群あたり２つの磁石を有する複数の群に配列され、そして各群が各電気伝導性素子に面した反対の極性の極を有するように、各群が各群の磁石の逆の極を有する。トルクの変化は、極表面と電気伝導性素子との間の空気間隙を変化させることによって達成される。本発明は、空気間隙から独立して、そして「ソフトスタート」を達成するために使用され得るような、トルク変化のための別の構成を提供する。
発明の要旨
本発明によれば、各群における２つの並行する永久磁石が、それぞれの円形ホルダー（これは、磁石ローターのディスク状本体における回転ポケット内で回転可能である）において磁石モジュールとして配置される。この構成により、２つの並行する磁石の隣接側面間の中間平面（neutral plane）が、最大トルク位置（該中間平面がローターの回転軸から放射状に向く位置）から最小トルク位置（中間平面が最大トルク位置に対して直交する位置）に、ホルダーを回転させることにより、磁石ローターの回転軸まわりに動かされ得る。
本発明の最も簡潔な形態において、磁石モジュールは、個々に調節され、そして調節される位置に止めねじで固定される。より複雑な構成においては、モジュールは調節される位置に同時に回転され得る。１つのホルダーが回転されるか、またはサンギアが回転される時に同時に回転するように、サンギアと噛み合うホルダーに歯が設けられ得る。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による調節可能な連結器の、第１の実施態様による垂直断面図である。
図２は、図１に示した磁石ローターの部分拡大垂直断面図である。
図３は、図２において３−３線で示すようにカバープレートが取り除かれた断片正面図である。
図４Ａ〜４Ｃは、第１の実施態様の磁石モジュールの最大トルク位置、中間トルク位置、および最小トルク位置をそれぞれ示す、カバープレートを取り除いた磁石ローターの正面図である。
図５は、調節可能な連結器の第２の実施態様を示す、図１と同様の垂直断面図である。
図６は、図５に示したローターの部分拡大垂直断面図である。
図７は、第２の実施態様の磁石ローターの、図５において７−７線で示すようにカバープレートおよびハブプレートが取り除かれた正面図であり、磁石モジュールは最大トルク位置にある。
図８は、調節可能な連結器の第３の実施態様の磁石ローターの、図７と同様の正面図であり、磁石モジュールは同じく最大トルク位置にある。
図９は、図８と同様の正面図であり、磁石モジュールは最小トルク位置にある。
発明の詳細な説明
図１〜４を参照して、電気伝導性ローター９と磁石ローター10とを有する連結器に適用された、本発明の第１の実施態様が示される。この磁石ローターは、２個の電気伝導性ディスク11、12（これは、電気伝導性ローターによって設けられ、そして好ましくは鉄の裏打ちディスク13、14を有する）の中間に配設される。ディスク11、12は、ディスクの外周に等しく間隔を置かれた３個以上のスペーサースリーブ16によって離され、ディスク11、12と磁石ローター10との間の空気間隙17、18を規定する。裏打ちディスク14から、電気伝導性ディスク12、スリーブ16、電気伝導性ディスク11を通って伸び、そして裏打ちディスク13の中に貫かれるものは、それぞれを連結するボルト20である。このディスク11、13は、ボルト22でハブ24に固定され、そして磁石ローター10は、ボルト26でハブ28に固定されている。次に、ハブ24、28は、テーパー軸受け留具30、31でキー32、33を介して独立シャフト34、35に固定されている。これらのシャフトの一方は、動力入力シャフトであり、もう一方は負荷に結合した出力シャフトである。適切なベアリングがシャフト34、35を互いに独立して支持する。
磁石ローター10は、主要ディスク10aとカバーディスク10bとを有し、これらはボルト26で一緒に固定され、その外周に隣接する複数の位置決めされた円形開口部37、38を有する。磁石ホルダー40を有する磁石モジュール39が、開口部37、38を占める。カバーディスク10bとそれぞれの開口部38を取り囲む保持リップ38aとの間に保持された環状外側領域41を与えるために、各ホルダー40は凹んだ外側端部を有する。１対の矩形の永久磁石42、43を受けるために、各ホルダーに矩形の切削部が設けられる。これらの永久磁石は、その間に中間平面44を有するそれらの反対の側面で並行に配置され、そして電気伝導性ディスク11、12に面するそれらの反対の極を有する。磁石42、43の極は、互いに逆にされる。すなわち、磁石42のＮ極と磁石43のＳ極とは、同一の方向で面している。磁石42、43の隣接する側面間の中間平面44は、シャフト35の回転軸に平行で、そしてこの面は、最大トルク性能（図4A）においてこの回転軸を含む。最小トルク性能（図4C）については、磁石モジュール39は最大トルク性能位置から1/4回転され、従って、最大トルク性能の位置に対して垂直な位置に中間平面44を配置する。ホルダーの領域41が磁石モジュール39を、それらの最大性能位置と最小性能位置の間の選択されたトルク性能位置（例えば、図4B）に固定させるために、止めねじ45は、主要ディスク10aの外周から放射状に伸びるねじ穴46に止められる。第１の実施態様のトルク伝達能力は、全ての磁石モジュール39を同程度回転させることのみによって変化され得ず、磁石モジュール39を異なる程度回転させることによってもまた変化され得る。ホルダー40は、しるし（indicia）によって主要ディスク10aまたはカバーディスク10b上に記録して磁石モジュール39の方向を示し得る放射状のしるしの露出したセットを有し得る。
磁石モジュールは速度調整のために、中心のサンギアと噛み合うプラネタリギアを各磁石ホルダーに設けることにより同時に回転され得、従って、サンギアが回転されるか、または１個のプラネタリギアが回転される時に、全てのプラネタリギアが同程度回転される。
第２の実施態様を示す図５〜７を参照して、改変された磁石ローター10'は、前方に面する環状溝部64を有して形成された裏打ちディスク62を有し、このディスクはその外側外周で、等しく間隔を置かれた複数の円形ポケット65（それぞれが直径の減少した環状背面保持リップ66を有する）と交差する。環状溝部64は、センターポスト72を取り囲むセンター溝部70から放射状に広がる扇形の凹部68と交差する。裏打ちディスク62は、その外側端部に前方に突出した外周リップ74を有する。
円形磁石ホルダー76を有する磁石モジュール75はポケット65に適合する。歯77'（これは、サンギアリング78と噛み合う）を有して形成され、円形溝部64に配設された、幅の減少したプラネタリギアリング77を形成するために、各磁石ホルダーは、その前面および背面の外側端部で凹まされている。サンギア78は、凹部68内でボールベアリングユニット82でセンターポスト72に軸受けされるハブ80に対して内側に向かって放射状のスポークアーム79を有する。
各磁石ホルダー76は、１対の並行する永久磁石42'、43'を収容するために、矩形の切削部84を有する。各磁石モジュールが、各軸方向において面するＮ極とＳ極とを有し、そして各磁石の極が、対応する他の磁石の極に対して逆にされるような位置に、これらの永久磁石は固定され、配置される。上述のように、各磁石モジュールにおける２個の磁石は、中間平面44の反対の面に隣接側面を有し、各中間平面は磁石ローターの回転軸に平行で、磁石ローターが所定の負荷に対して最大トルク性能位置に磁石モジュールを有する時（図７に図示）に、回転軸を通って伸びる。
裏打ちディスク62は、キードシャフト35'上に配置されたハブアッセンブリ90にボルト88で連結され、次いで（in turn）、ハブプレート87にボルト86で固定される。環状カバープレート92は、外側リップ74とハブプレート87のリムとの間の、裏打ちプレート62の露出した前面を覆って適合される。カバープレート92は、磁石モジュール75の対応する端部を受け、かつ露出するために、間隔を置かれた円形切削部93を外周部に有する。これらの切削部は、背面部で向かい合って中ぐりされて（counterbored）、環状背面保持ホルダー94を設ける。ベアリングボール90、91は好ましくはそれぞれ、プラネタリギアリング76およびサンリング78の前面と背面とに設けられる。
スポークアーム79は、弓形切削部97を介してハブプレート87内に背面に向かって突き出る固定化ボルト96を受けるねじ穴95を有し、よって固定化ボルト96が締められた時にサンギア78は磁石ローター10'の台に対する位置に固定される。弓形切削部97は、図７に想像線で示す。裏打ちプレート62の扇形凹部68は好ましくは、プラネタリギア77の90度の回転に対応する角度範囲にわたってスポークアーム79が動き得るサイズである。固定化ボルト96の手動操作でサンギア78を回転して、磁石モジュールの中間平面44を磁石ローター10'の回転軸に対して所望のトルク性能位置に位置させ得ることが理解され得る。
第３の実施態様において、磁石モジュール75の角度調節のためのサンギア78のの回転は、凹部68をスポークアーム79との駆動連結部を有する可逆直流モーター100を適合させるのに適したサイズ68'に拡大することによってモーター化され得る。モーターの厚みを受け入れるのに必要であれば、凹部68'の深さはモーター100の位置に応じて増加され得、そしてハブプレート87もまたモーターの位置に応じて凹まされる。モーター100の駆動シャフトは、伸長され外側にねじ切りされたイクステンション102（内側にねじ切りされたリンク104で受けられる）を備え得る。このリンクは105においてスポークアーム79に回転可能に（pivotally）連結され、そしてモーター100は106において裏打ちプレート62に回転可能に連結される。モーターの正転および逆転の動作のための電力リード線は、裏打ちプレート62およびハブプレート87の開口部を介して通され得、ハブ90の通常のスリップリングに連結され得る。これらは、正方向または逆方向に選択的にモーター100を作動させるための、制御モジュールからの定置リード線上のターミナルに標準的仕様で連結された交替（in turn）スリップである。この配置により、負荷のトルク調節のために磁石モジュールは、連結器から遠隔の制御場所から意のままに選択的に調節され得る。
本発明の、記載のモーター化されない（non-motorized）第１および第２の実施例は、連結器のトルク伝達能力を駆動モーターからの既知の一定の負荷を駆動するために調節し得、よって駆動モーターのスタートアップの間に、負荷がそれによってソフトスタートを達成する前に、駆動モーターを最高速度に達し得るに十分なスリップが連結器ローター間にある。このようなソフトスタートは、全時間にわたって負荷が直接に駆動モーターに連結される場合よりも、より少ないエネルギー消費と、より少ない馬力の駆動モーターとを必要とする。
記載のモーター作動された第３の実施態様の構成は、「ソフトスタート」の様々な遠隔制御を設けるが、これは、磁石モジュール75が最初に設置され得（例えば、その最小性能位置（図９）に）、次いで駆動モーターが最高速度に達している時に、磁石モジュールが遠隔制御によって、その最大性能位置（図８）に回転され得るためである。
本発明はまた、駆動モーターが一定の高い速度で作動する一方で、負荷（例えば、ポンプ）の速度が最大効率速度レベルに設定され得るように、連結器を調節し得る。
前述の記載から、本発明の特定の実施態様が例示の目的により本明細書中で記載されているが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の改変がなされ得ることが理解される。従って本発明は、添付の請求の範囲によるものを除いて、制限されない。

Claims (13)

1. その中に複数の開口部を有する磁石ローターと、
   該磁石ローターから間隔を置かれた電気伝導性ローターとを有する調節可能な連結器であって、
   該磁石ローターおよび該電気伝導性ローターのうちの１方が該磁石ローターおよび該電気伝導性ローターの他方に対して回転され得るように該磁石ローターおよび該電気伝導性ローターが回転軸に配置され、
   該磁石ローターが、各々が該磁石ローターの複数の開口部の１つに位置決めされ、かつ各々が該電気伝導性ローターに面する反対の極性の２個の磁石極を含む複数の磁石モジュールを有し、
   該磁石モジュールの各々が、トルク調節のために、該磁石ローターの複数の開口部の各々内で回転可能であり、
   ここで、該磁石ローターの複数の開口部中の複数の磁石モジュールが、該磁石ローターの回転軸から等しく間隔を置かれ、かつ互いから等しく間隔を置かれた、調節可能な連結器。
2. 各々のモジュールにおける前記２個の磁石極が、２個の互いに並行する永久磁石によって設けられる、請求項１に記載の調節可能な連結器。
3. 各々のモジュールにおける前記磁石が、前記磁石ローター内で回転可能な各ホルダー上に設置される、請求項２に記載の調節可能な連結器。
4. 各々の前記ホルダーがプラネタリギアを有し、そして前記磁石ローターがさらに、サンギアの回転に応じて各々の該ホルダーが同程度回転され得るように、該プラネタリギアセクションと噛み合うサンギアとを有する、請求項３に記載の調節可能な連結器。
5. 前記ホルダーが、前記磁石ローターによって送られるモーターに連結され、該モーターの操作に応じて該ホルダーが同程度回転される、請求項３に記載の調節可能な連結器。
6. 前記電気伝導性ローターが、前記磁石ローターの各々の端部に面し、そして前記磁石極の近位から間隔を置かれた電気伝導性ディスクを含む、請求項１に記載の調節可能な連結器。
7. 各々の磁石モジュールが、前記回転軸に平行な中間平面と反対側に２個の並行する磁石を有し、該２個の磁石が各々、該２個の磁石の他方と逆の極を有する、請求項６に記載の調節可能な連結器。
8. モーターが、該モーターの操作が各々の前記モジュールを同程度回転するように、前記磁石ローター上に配置され、そして各々の該モジュールとの駆動連結部を有する、請求項１に記載の調節可能な連結器。
9. 前記磁石ローターおよび前記電気伝導性ローターが同軸の回転軸まわりに回転するように軸受け配置されて、そして該モーターを選択的に作動させる制御手段が設けられる、請求項８に記載の調節可能な連結器。
10. 前記モーターが電気装置であり、そして該モーターまで前記磁石ローター中の開口部を通過する電力リード線を介して作動される、請求項９に記載の調節可能な連結器。
11. 前記モジュールを互いに調節された位置に維持する手段が、前記磁石ローターに設けられる、請求項１に記載の調節可能な連結器。
12. 前記ユニットが互いに回転軸まわりに回転するように独立して配置され、そして前記磁石モジュールが、該回転軸に平行し、かつ該回転軸から等しく間隔を置かれたそれぞれのモジュール軸まわりに回転するように配置される、請求項１に記載の調節可能な連結器。
13. 前記磁石ローターが、該磁石ローターに対して前記回転軸まわりに回転させるように配置されたサンギアと、該サンギアと前記モジュールを結合し、該モジュールを該サンギアの回転に応じて同程度回転するためのギアとを有する、請求項１２に記載の調節可能な連結器。

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