JP6330844B2 - 動力伝達装置および駆動装置 - Google Patents
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Description
また、この態様に係る動力伝達装置では、対向する第1磁石と第2磁石を互いに異なる極とし、かつ、対向する第1磁石と第3磁石を互いに異なる極とし、かつ、第1ロータディスクをその厚み方向に挟んで背中合わせに配置される2つの第1磁石を互いに異なる極としている。これにより、対向する磁石同士には、引き合う力が発生し、反発しあう力は発生しない。また、第1ロータディスクの厚み方向での磁極の関係も同様となる。このため、滑らかな磁束の流れを形成しやすくなり、伝達効率の向上を図ることができる。
また、この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、第1ロータディスクと第2ロータディスクと第2回転軸と第3ロータディスクとの各一部でのループで、磁束の流れを形成することができる。これにより伝達効率のさらなる向上を図ることができるという優位性も得ることができる。
また、この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、形成された磁束の流れにおいて、磁束漏れを少なくすることができ、伝達効率のさらなる向上を図ることができるという優位性も得ることができる。
1.全体構成
本実施形態に係る動力伝達装置1の全体構成について、図1を用い説明する。なお、図1では、骨子となる部材のみを抽出して図示しており、その他の部材(例えば、軸受などの部材)の図示を省略している。
ロータディスク111,121に対する磁石114,115,122,123の配置形態について、図2(a)を用い説明する。なお、図2(a)では、ロータディスク111の主面111aに対する磁石114の配置形態だけを図示しているが、ロータディスク111の主面111bに対する磁石115の配置形態、ロータディスク121の主面121a,121bに対する磁石122,123の各配置形態についても同様である。
本実施の形態に係る動力伝達装置1では、回転軸100,110,120、およびロータディスク101,102,111,112,113,121が、磁性材料から構成されている。これにより、図3の破線で囲んで示すように、領域A1,A2およびその周辺領域での磁束の流れMF1を形成することができる。なお、図3では、領域A1での磁束の流れMF1だけを図示しているが、領域A2についても同様に磁束の流れを形成することができる。
本実施形態に係る動力伝達装置1では、磁石103,104,114,115,116,117,122,123に等方性磁石を採用することもできるが、極異方性磁石を採用することが好ましい。これについて、図4および図5を用い説明する。
本実施形態に係る動力伝達装置1では、X軸方向において、ロータ11のロータディスク111が、ロータ10のロータディスク101,103の間に配置されている。そして、領域A1において、ロータディスク111の主面111aに配置された複数の磁石114の一部と、ロータディスク101の主面101aに配置された複数の磁石103の一部とが間隔をあけて対向し、当該対向部分で磁力が作用する。同様に、ロータディスク111の主面111bに配置された複数の磁石115の一部と、ロータディスク102の主面102aに配置された複数の磁石104の一部とが間隔をあけて対向し、当該対向部分でも磁力が作用する。
1.全体構成
本発明の第2実施形態に係る動力伝達装置2の全体構成について、図6を用い説明する。なお、図6でも、骨子となる部材のみを抽出して図示しており、その他の部材(例えば、軸受などの部材)の図示を省略している。また、上記第1実施形態と同一の構成については、説明を省略する。
本実施形態に係る動力伝達装置2でも、ロータ20およびロータ21の回転時において、ロータディスク201の磁石202と、ロータディスク211の対向する磁石214とが引き合う力と、ロータディスク201の磁石203と、ロータディスク212の対向する磁石215とが引き合う力とが、互いに相殺する関係の向きに作用する。よって、動力伝達装置2でも、回転軸200および回転軸210にかかるX軸方向の力の相殺を図ることができる。ロータ21とロータ22との間での動力伝達においても、同様に、回転軸210および回転軸220にかかるX軸方向の力の相殺を図ることができる。なお、このような軸方向に働く力の相殺により、図示を省略している軸受けなどへの負荷も低減することができる。
1.構成
本実施形態に係る動力伝達装置3の全体構成について、図7を用い説明する。なお、図7においても、骨子となる部材のみを抽出して図示しており、その他の部材(例えば、軸受などの部材)の図示を省略している。
本実施形態に係る動力伝達装置3では、ロータ30の回転軸300の回転駆動力が、一旦、ロータ31の回転軸310とロータ32の回転軸320とに分割された状態で実行され(動力伝達経路PW31と動力伝達経路PW32に分割)、再度、ロータ33の回転軸330で統合される(動力伝達経路PW33に統合)。よって、上記第1実施形態と同様の優位性を有するとともに、高トルクの伝達にさらに優位である。また、ロータ30およびロータ33に対する、ロータ31およびロータ32の配置により、対称的な配置とすることができ、動力伝達に起因する装置全体での不所望なモーメントの発生を抑制することもできる。
上記第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態では、小径のロータディスク101,102,112,113,201,213,301,302,312,313,322,323へ配置の磁石数を、一例としてS極が2つ、N極が2つの合計4つ、即ち、4極としている。上述のように、6極とすることや8極とすることも可能であるが、2極とすることは高信頼性を実現する上で好ましくない。これについて、図8を用い説明する。
第4実施形態に係る駆動装置5について、図9を用い説明する。
上記第1実施形態および第2実施形態では、それぞれ3つのロータを構成要素として具備することとし、上記第3実施形態では、4つのロータを構成要素として具備することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、2つのロータからなる動力伝達装置や、5つ以上のロータからなる動力伝達装置などとすることなどが可能である。
5 駆動装置
10−12,20−22,30−33 ロータ
51 駆動モータ
52 モータ制御器
53 回転角センサ
100,110,120、200,210,220,300,310,320,330 回転軸
101−102.111−113,121,201,211−213,221−222,301−302,311−313,321−323,331 ロータディスク
103−104,114−117,122−123,202−203,214−217,223−224,303−304,314−317,324−327,332−333 磁石
Claims (6)
- 第1ロータおよび第2ロータを備える動力伝達装置であって、
前記第1ロータは、
第1方向に延びる第1回転軸と、
前記第1回転軸に固定され、前記第1方向に直交する第2方向を径方向とする第1ロータディスクと、
前記第1ロータディスクの一方の主面の外縁部、および前記第1ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第1磁石と、
を有し、
前記第2ロータは、
磁性材料からなるとともに、前記第1方向に延び、かつ、前記第1回転軸に対して前記第2方向に間隔をあけて配置されてなる第2回転軸と、
磁性材料からなるとともに、前記第2回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1ロータディスクと前記第1方向に間隔をあけて配置されてなる第2ロータディスクと、
磁性材料からなるとともに、前記第2回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1方向において前記第1ロータディスクを挟んで前記第2ロータディスクとは反対側に、前記第1ロータディスクと前記第1方向に間隔をあけて配置されてなる第3ロータディスクと、
前記第2ロータディスクにおける前記第1方向の前記第1ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第2磁石と、
前記第3ロータディスクにおける前記第1方向の前記第1ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第3磁石と、
を有し、
前記複数の第1磁石の一部と、前記複数の第2磁石の一部および前記複数の第3磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記複数の第1磁石の一部と、前記複数の第2磁石の一部および前記複数の第3磁石の一部とが互いに間隔をあけた状態で対向する領域において、
対向する前記第1磁石と前記第2磁石は、一方がS極であって、他方がN極であり、かつ、前記第1ロータディスクをその厚み方向に挟んで前記第1方向に背中合わせに配置された2つの前記第1磁石は、一方がS極であって、他方がN極であり、
前記第1ロータと前記第2ロータとは、前記複数の第1磁石と、前記複数の第2磁石および前記複数の第3磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、
前記複数の第1磁石の一部と、前記複数の第2磁石の一部および前記複数の第3磁石の一部とが対向する領域における、磁石対向面積をS 1 、S 2 とし、
前記第2ロータディスク、および前記第3ロータディスクにおける、内部磁路面積をS 3 、S 4 とし、
前記第2回転軸の前記第2方向での断面積をS 5 とするとき、
S 1 およびS 2 に対して、S 3 およびS 4 およびS 5 は、同等以上である
ことを特徴とする動力伝達装置。 - 前記第1ロータディスクを平面視する場合における、前記複数の第1磁石の配置に係るピッチ円直径をD1とし、
前記第2ロータディスクを平面視する場合における、前記複数の第2磁石の配置に係るピッチ円直径をD2とし、
前記第3ロータディスクを平面視する場合における、前記複数の第3磁石の配置に係るピッチ円直径をD3とするとき、
D2およびD3に対して、D1は大きい
ことを特徴とする請求項1記載の動力伝達装置。 - 前記第2ロータディスクに配置の前記複数の第2磁石、および前記第3ロータディスクに配置の前記複数の第3磁石は、それぞれが4極、6極、8極の何れかである
ことを特徴とする請求項2記載の動力伝達装置。 - 前記複数の第1磁石、および前記複数の第2磁石、および前記複数の第3磁石は、それぞれが極異方性磁石である
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか記載の動力伝達装置。 - さらに、第3ロータおよび第4ロータを備え、
前記第3ロータは、
前記第1方向に延び、かつ、前記第1回転軸および前記第2回転軸に対して前記第2方向に間隔をあけて配置されてなる第3回転軸と、
前記第3回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1方向において前記第2ロータディスクと前記第3ロータディスクとの間に配置されてなる第4ロータディスクと、
前記第3回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第4ロータディスクと前記第1方向に間隔をあけて配置されてなる第5ロータディスクと、
前記第3回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1方向において前記第5ロータディスクを挟んで前記第4ロータディスクとは反対側に、前記第5ロータディスクと前記第1方向に間隔をあけて配置されてなる第6ロータディスクと、
前記第4ロータディスクの一方の主面の外縁部、および前記第4ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第4磁石と、
前記第5ロータディスクにおける前記第1方向の前記第6ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第5磁石と、
前記第6ロータディスクにおける前記第1方向の前記第5ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第6磁石と、
を有し、
前記第4ロータは、
前記第1方向に延び、かつ、前記第1回転軸および前記第3回転軸に対して前記第2方向に間隔をあけて配置されてなる第4回転軸と、
前記第4回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1方向において前記第5ロータディスクと前記第6ロータディスクとの間に配置されてなる第7ロータディスクと、
前記第7ロータディスクの一方の主面の外縁部、および前記第7ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第7磁石と、
を有し、
前記第1ロータは、さらに、
前記第1回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1ロータディスクと前記第1方向に間隔をあけて配置されてなる第8ロータディスクと、
前記第1回転軸に固定され、前記第2方向を径方向とし、かつ、前記第1方向において前記第7ロータディスクを挟んで前記第8ロータディスクとは反対側に、前記第8ロータディスクと前記第1方向に間隔をあけて配置されてなる第9ロータディスクと、
前記第8ロータディスクにおける前記第1方向の前記第7ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第8磁石と、
前記第9ロータディスクにおける前記第1方向の前記第7ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第9磁石と、
を有し、
前記複数の第4磁石の一部と、前記複数の第2磁石の一部および前記複数の第3磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記複数の第7磁石の一部と、前記複数の第5磁石の一部および前記複数の第6磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記複数の第7磁石の一部と、前記複数の第8磁石の一部および前記複数の第9磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記第2ロータと前記第3ロータとは、前記複数の第4磁石と、前記複数の第2磁石および前記複数の第3磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、
前記第4ロータと前記第1ロータおよび前記第3ロータとは、前記複数の第7磁石と、前記複数の第5磁石および前記複数の第6磁石および前記複数の第8磁石および前記複数の第9磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、
前記第2回転軸および前記第4回転軸の一方の回転駆動力が、前記第1回転軸と前記第3回転軸に分割され、前記第2回転軸および前記第4回転軸の他方に統合されて伝達される
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか記載の動力伝達装置。 - 回転駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動源からの前記回転駆動力を伝達する動力伝達装置と、
を備え、
前記動力伝達装置として、請求項1から請求項5の何れかの動力伝達装置を備える
ことを特徴とする駆動装置。
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JP2016077087A JP6330844B2 (ja) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | 動力伝達装置および駆動装置 |
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