JP6587755B2 - 磁気式回転伝達機構 - Google Patents

Description

本発明は、モータ軸などの回転軸の回転を、磁気結合を介して、回転軸の外周側に配置したマグネットに取り出す磁気式回転伝達機構に関する。

モータの回転角度を計測する装置では、モータ軸の回転を、装置側に機械的に取り出す必要がある。モータ軸が中空軸であり、その中空部に別の部品やケーブルを通す場合などにおいては、モータ軸にカップリングを介して同軸に連結した軸から回転を取り出すことができない場合がある。

この場合、モータ軸に歯車を同軸に取り付け、この歯車にかみ合う伝達用歯車を配置し、伝達用歯車から回転を取り出すようにすれば、モータ軸の回転をその回転中心に対して半径方向の外側に外れた位置に取り出すことができる。ここで、中空モータ軸の外周側に、回転を取り出すための伝達用歯車として小径歯車を配置すると、モータ回転が増速されて取り出される。例えば、毎分、数千回転で回るサーボモータでは、小径の伝達用歯車が毎分、数万回転で回ることになり、実用的ではない。

回転軸の回転を取り出す機構として、磁気結合を利用したものも知られている。特許文献１には、モータ軸の回転を、磁気歯車を用いて取り出す構成のエンコーダ装置が提案されている。特許文献２には、磁気式のウォーム歯車を用いて回転を取り出す機構が提案されている。いずれの場合においても、平歯車あるいはウォーム歯車の各歯に対応するように着磁された構成の磁気歯車が用いられている。

特開２００２−１１６０５７号公報 特開２０１０−１７６５８号公報

本発明の課題は、モータ軸などの回転軸からその外周側に回転を取り出す場合等において、回転軸の外周側に大きな設置スペースを必要としない磁気式回転伝達機構を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の磁気式回転伝達機構は、磁性材料からなる円盤状あるいは円環状の回転板と、回転板との間の磁気結合を介して、回転板の回転運動が伝達されるマグネットとを有している。回転板の外周縁部は、円周方向において１か所で分離されている斜辺部分、または、円周方向に沿って等角度に分離されている複数枚の斜辺部分を備えている。マグネットは、回転板の回転に伴う斜辺部分の通過経路上において、斜辺部分に対して所定のギャップで対峙可能な位置に配置されている。

また、回転板の斜辺部分は、円周方向における一方の第１の端から他方の第２の端まで、回転板の回転中心線の方向に対して傾斜している。回転中心線に直交し、当該回転中心線の方向において斜辺部分の第１の端から第２の端までの間の中央の位置を通る平面を直交平面と呼ぶものとする。マグネットは、この直交平面上に位置する中心軸線を中心として回転可能に配置されている。また、マグネットは、その中心軸線を中心として周方向に複数の磁極が形成されているマグネット、および、中心軸線の方向に複数の磁極が形成されているマグネットのうちのいずれか一方である。

回転板が回転すると、その外周縁部に形成されている斜辺部分が順次に、マグネットに対峙する位置（マグネット対峙位置）を経由して回転する。マグネットは、マグネット対峙位置を経由して回転する回転板の斜辺部分に対して、所定のギャップで対峙している。マグネット対峙位置において、回転板とマグネットとは磁気結合状態にある。

回転板の回転に伴って、斜辺部分が、マグネット対峙位置において、マグネットの中心軸線の一方の側から他方の側に向けて、同一方向に同一距離だけ、繰り返し移動する。斜辺部分の移動距離を適切に設定しておくことにより、マグネットは、マグネット対峙位置を通過する斜辺部分の部位との間に生じる磁力によって、中心軸線回りに回転する。

マグネットとして、その中心軸線を中心として周方向に複数の磁極が形成されている円筒マグネットを用いることができる。この場合には、マグネット中心軸線（直交平面）の一方の側から他方の側への斜辺部分の移動に伴って、円筒マグネットは、その外周面における磁極の境界線が、所定のギャップで通過する回転板の斜辺部分に最も近づくように、中心軸線を中心として回転する。

ここで、マグネット対峙位置を通過する斜辺部分の部位と円筒マグネットとの間のギャップを一定に維持できるように、回転板の斜辺部分の形状を規定することが望ましい。

そのためには、マグネット対峙位置を通過する斜辺部分の部位が、回転板の回転に伴って、回転中心線の方向に向けて、円筒マグネットの外周面に沿った曲線状の移動軌跡を描けばよい。このような移動軌跡を描くように、斜辺部分における回転中心線の方向の傾斜形状、および、当該斜辺部分の外周面形状を設定できればよい。

例えば、斜辺部分の傾斜形状を曲線によって規定する。また、斜辺部分の外周面形状を、その回転中心線からの半径が、第１の端から直交平面上に位置する中間点までは漸減し、中間点から第２の端までは漸増する曲線によって規定する。

円筒マグネットとして、マグネット対峙位置を通過する斜辺部分の第1の端および第２の端の移動経路の間に配置可能な寸法のマグネットを用いることができる。この場合には、円筒マグネットの少なくとも一部を回転板の外径寸法内に配置できるので、回転板の外周側における円筒マグネットの設置スペースが少なくて済む。

次に、マグネットとして、その中心軸線の方向に複数の磁極が形成されている板マグネットを用いることができる。

この場合においても、斜辺部分と板マグネットとの間のギャップの変動を抑制できるように、回転板の斜辺部分の形状を設定することが望ましい。例えば、斜辺部分の外周面形状を、その第１の端から第２の端まで、回転中心線に対して所定量だけ偏心した位置を中心とする真円によって規定する。

本発明の実施の形態１の磁気式回転伝達機構を示す斜視図、正面図および側面図である。 実施の形態１の回転板と円筒マグネットの回転を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の磁気式回転伝達機構を示す斜視図、正面図および側面図である。 回転板の回転に伴うマグネット対峙位置を通過する斜辺部分の位置の変化を示すグラフおよび説明図である。 実施の形態２の回転板と円筒マグネットの回転を示す説明図である。 本発明の実施の形態３の磁気式回転伝達機構を示す斜視図、正面図および側面図である。 実施の形態３の回転板と円筒マグネットの回転を示す説明図である。 本発明の実施の形態４の磁気式回転伝達機構を示す斜視図、正面図および側面図である。 実施の形態４の回転板と円筒マグネットの回転を示す説明図である。 本発明の実施の形態５の磁気式回転伝達機構を示す斜視図、正面図および側面図である。 実施の形態５の回転板とマグネットの回転を示す説明図である。 本発明の実施の形態６の磁気式回転伝達機構を示す側面図および正面図であり、回転板とマグネットの回転を示す。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した磁気式回転伝達機構の実施の形態を説明する。なお、以下に述べる各実施の形態は、本発明の一例を示すものであり、本発明を各実施の形態の構成に限定することを意図したものではない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る磁気式回転伝達機構の主要部分を示す斜視図、正面図および側面図である。磁気式回転伝達機構１は、磁性材料からなる円環状の回転板２と、円筒マグネット３とを備えている。回転板２は、例えば、中空モータ軸８に、一体回転するように同軸に固定されている。回転板２は、その中心軸線である回転中心線２ａを中心として回転する。円筒マグネット３には、回転板２の回転運動が、１：１の関係で、磁気結合を介して伝達される。

回転板２は例えば板金製品であり、その外周縁部には、円周方向に沿って等角度に分離されている複数枚の斜辺部分が形成されている。本例では、回転板２の外周面から半径方向の内側に向けて一定の幅で切り込まれている２本の分離溝２ｂによって、実質的に１８０°の角度を張る２枚の斜辺部分４（１）、４（２）が形成されている。斜辺部分４（１）、４（２）は、回転中心線２ａを中心として回転対称の形状をしている。

回転板２における回転中心線２ａの方向における中心位置（回転板２の厚さ方向の中心位置）を通り、かつ、回転中心線２ａに直交する平面を直交平面５と呼ぶものとする。本例では、斜辺部分４（１）、４（２）のそれぞれは、直交平面５に沿った方向から見た場合に、曲線状に傾斜した形状をしている。斜辺部分４（１）、４（２）を直線状に傾斜した形状となるように設定することも可能である。

斜辺部分４（１）、４（２）の一方の第１の端４ａは、直交平面５の一方の側に一定の距離だけ離れて位置する。他方の第２の端４ｃは、直交平面５の他方の側に同一の距離だけ離れて位置する。第１、第２の端４ａ、４ｃの間の中間点の部位４ｂは、直交平面５上に位置する。

斜辺部分４（１）、４（２）の外周面４ｄの輪郭形状は、回転中心線２ａに沿った方向から見た場合に、回転中心線２ａを中心とする円弧によって規定されている。

円筒マグネット３は、その中心軸線３ａ周りに回転可能に配置されている。図においては、円筒マグネット３の軸受部分は省略してある。円筒マグネット３には、その中心軸線３ａ周りに等角度で複数の磁極が形成されている。本例では、１８０°の角度で１対の磁極が形成されている。図１において、円筒マグネット３の外周面３ｂおよび両端面に描いた実線で示す境界線は、着磁されたＮ極とＳ極の境目を示し、実際には表れない線である。この点は、図２から図９においても同様である。

円筒マグネット３は、回転板２の回転に伴う斜辺部分４（１）、４（２）の通過経路上において、斜辺部分４（１）、４（２）の外周縁部分に対して所定のギャップで対峙可能な位置に配置されている。また、円筒マグネット３の中心軸線３ａは、直交平面５上に位置し、かつ、斜辺部分の外周面４ｄの接線方向に延びている。

モータ軸８が回転すると回転板２もモータ軸８と一体回転する。回転板２が回転すると、その外周縁部に形成した斜辺部分４（１）、４（２）が順次に、円筒マグネット３に所定のギャップで対峙するマグネット対峙位置６を経由して回転する。

図２は、磁気式回転伝達機構１における回転板２の回転に伴う斜辺部分４（１）、４（２）と円筒マグネット３の回転状態を示す説明図である。

図２（ａ１）、（ａ２）に示す回転板２の回転位置を回転角０°の位置とし、回転板２が時計回りに回転するものとする。図２（ａ１）、（ａ２）に示す回転角０°の位置では、回転板２の斜辺部分４（１）の第１の端４ａと、斜辺部分４（２）の第２の端４ｃとがマグネット対峙位置６に位置している。

各斜辺部分４（１）、４（２）の外周面４ｄは、回転中心線２ａを中心とする円弧面である。回転中心線２ａに沿った方向から見た場合には、図２（ａ１）〜（ｅ１）に示すように、回転板２が回転すると、各斜辺部分４（１）、４（２）の各部は、円筒マグネット３の外周面３ｂに対して一定のギャップで対峙した状態で、マグネット対峙位置６を通過する。

斜辺部分４（１）、４（２）は、直交平面５に沿った方向から見た場合には曲線状に傾斜している。図２（ａ２）〜（ｅ２）に示すように、マグネット対峙位置６を通過する斜辺部分４（１）、４（２）は、回転板２の回転に伴って、回転板２の回転中心線２ａの方向に移動する。すなわち、斜辺部分４（１）、４（２）は、円筒マグネット３の外周面３ｂの接線方向である回転板２の回転中心線２ａの方向に向けて、直交平面５（円筒マグネット３の中心軸線３ａ）の一方の側から他方の側に向けて曲線状に移動する。

詳しく説明すると、図２（ａ１）、（ａ２）の状態から回転板２が時計回りに回転すると、斜辺部分４（１）は、その第１の端４ａから第２の端４ｃに向けて、マグネット対峙位置６を通過する。図２（ａ１）、（ａ２）の状態では、マグネット対峙位置６を通過する斜辺部分４（１）の外周縁部分は、直交平面５に対して、回転中心線２ａの方向の一方の側に最も離れた位置にある。

回転板２の回転に伴って、マグネット対峙位置６を通過する斜辺部分４（１）の部位は、図２（ｂ１）、（ｂ２）〜図２（ｅ１）、（ｅ２）に示すように、回転中心線２ａに沿って、直交平面５（中心軸線３ａ）に対して他方の側に移動する。図２（ｅ１）、（ｅ２）に示すように、回転板２が９０°回転した位置においては、斜辺部分４（１）の円周方向の中間点の部位４ｂが直交平面５上に位置する。

この後は、マグネット対峙位置６を通過する斜辺部分４（１）の部位は、直交平面５から他方側に徐々に離れていく。斜辺部分４（１）の第２の端４ｃが通過する状態では、当該第２の端４ｃは、直交平面５から他方の側に最も離れた位置になる。

マグネット対峙位置６を通過する斜辺部分４（１）の部位と円筒マグネット３との間に生じる磁力によって、円筒マグネット３が回転する。すなわち、円筒マグネット３に外周面３ｂに表れている磁極の境界線が回転板２の斜辺部分４（１）の外周縁部分に最も近づくように、円筒マグネット３が回転する。この結果、斜辺部分４（１）がマグネット対峙位置６を通過し終えると、円筒マグネット３は１磁極分だけ回転する。本例では円筒マグネット３が半回転する。

この後は、他方の斜辺部分４（２）が図２（ａ１）、（ａ２）に示す斜辺部分４（１）と同一の位置となる。回転板２の回転に伴って、マグネット対峙位置６を通過する斜辺部分４（２）の部位は、斜辺部分４（１）と同様に、回転中心線２ａの方向（円筒マグネット３の接線方向）に沿って、同一方向に移動する。この移動によって、円筒マグネット３がさらに半回転する。このようにして、回転板２が１回転する毎に、回転板２に磁気結合している円筒マグネット３も１回転する。

［実施の形態２］
図３は実施の形態２に係る磁気式回転伝達機構の主要部分を示す斜視図、正面図および側面図である。磁気式回転伝達機構２１の基本構成は実施の形態１の磁気式回転伝達機構１と同一である。以下においては、実施の形態１との相違点を主として説明する。

磁気式回転伝達機構２１においては、マグネット対峙位置２６を通過する斜辺部分２４（１）、２４（２）の部位が、回転板２２の回転に伴って、回転中心線２２ａの方向に向けて、円筒マグネット２３の外周面２３ｂに沿った曲線状の移動軌跡を描くように設定されている。斜辺部分２４（１）、２４（２）の回転中心線２２ａの方向の傾斜形状、および、当該斜辺部分の外周面形状は、次のように設定されている。

斜辺部分２４（１）、２４（２）は、図３（ｃ）から分かるように、直交平面２５に沿った方向から見た場合に、第1の端２４ａから第２の端２４ｃまで曲線状に傾斜している。第1の端２４ａは直交平面２５の一方の側に一定の距離だけ離れた位置にあり、第２の端２４ｃは直交平面２５の他方の側に同一の距離だけ離れた位置にあり、第１、第２の端２４ａ、２４ｃの間の中間点の部位２４ｂは直交平面２５上に位置している。

また、斜辺部分２４（１）、２４（２）の外周面形状は、図３（ａ）、（ｂ）から分かるように、回転中心線２２ａからの半径が、第１の端２４ａから中間点の部位２４ｂまでは漸減し、中間点の部位２４ｂから第２の端２４ｃまでは漸増する凸曲線によって規定されている。

円筒マグネット２３は２極着磁されており、その外周面２３ｂには中心軸線２３ａ周りに１８０°の角度間隔で磁極の境目が表れている。また、円筒マグネット２３は、マグネット対峙位置２６を通過する斜辺部分２４（１）、２４（２）の第1の端２４ａおよび第２の端２４ｃの移動経路の間に配置可能な外径寸法のマグネットである。図３に示す例では、円筒マグネット２３の一部が、斜辺部分２４（１）、２４（２）の最大半径（第１、第２の端２４ａ、２４ｃの部分の半径）内に位置するように、配置されている。なお、図３に示す回転板２２に対する円筒マグネット２３の相対的な配置関係は一例を示すものである。これらの配置関係は、図示の例に限定されるものではない。

図４（ａ）は、回転板２２の回転に伴うマグネット対峙位置２６を通過する回転板２２の外周面位置のｒ方向位置およびｚ方向位置の変化を示すグラフである。

ここで、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転板２２の回転中心２２ａから円筒マグネット２３の中心軸線２３ａに直交する方向に引いた回転板２２の半径線の方向をｒ方向とし、回転板２２の中心軸線２２ａの方向をｚ方向とする。ｒ方向を示す半径線と回転板２２の中心軸線２２ａとを含む平面に交差する回転板２２の外周面２４ｄの位置、具体的には、この外周面２４ｄにおける幅方向の内側の縁の位置を、マグネット対峙位置２６を通過する回転板２２の外周面位置とする。また、回転板２２の外周面位置のｒ方向の位置をｒ方向位置と呼び、この外周面位置の回転板２２の中心軸線２２ａの方向の位置をｚ方向位置とする。

図４（ａ）のグラフにおいて、その横軸は回転板２２の回転位置を示す。回転板２２の回転角が０°の位置は、図４（ｂ）に示す位置であり、斜辺部分２４（１）、２４（２）を分離している分離溝２２ｄの中心線がｒ方向を示す半径線に一致する位置である。回転角度が１８０°の位置は、図３（ｂ）の位置から時計回りに回転板２２が１８０°回転した位置である。

グラフの左側の縦軸は回転板２２のｒ方向位置を示す。ｒ方向位置における「０」の位置は、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転板２２の外周面２４ｄの第１の端２４ａが、マグネット通過位置２６を通過する際の位置であり、回転板２２の中心軸線２２ａから遠ざかる方向を正方向、中心軸線２２ａに接近する方向を負方向としてある。

グラフの右側の縦軸は回転板２２のｚ方向位置を示す。ｚ方向位置における「０」の位置は、図４（ｃ）に示すように、回転板２２の外周面２４ｄにおける第１の端２４ａから第２の端２４ｃまでの間の中心の位置（直交平面２５上の位置）であり、第１の端２４ａに向かう方向を正方向とし、逆方向を負方向としてある。

図４（ａ）に示すグラフにおいて、実線で示す曲線Iは回転板２２のｒ方向位置の変化を表し、破線で示す曲線IIは回転板２２のｚ方向位置の変化を表す。曲線Iは、回転中心線２２ａに沿った方向から見た場合（図３（ｂ）参照）における回転板２２の斜辺部分２４（１）、２４（２）の外周面形状を表わしている。曲線IIは、直交平面２５に沿った方向から見た場合（図３（ｃ）参照）における、斜辺部分２４（１）、２４（２）の第1の端２４ａから第２の端２４ｃまでの間の外周面２４ｄの曲線状の傾斜形状を表している。これらの曲線I、IIは、いずれも、正弦曲線あるいは、それに類似の曲線をしている。

図５（ａ１）、（ａ２）〜図５（ｅ１）、（ｅ２）は、回転板２２の回転に伴う斜辺部分２４（１）、２４（２）の移動位置および円筒マグネット２３の回転位置を示す説明図である。これらの図に示すように、マグネット対峙位置２６を通過する斜辺部分２４（１）、２４（２）の部位は、円筒マグネット２３の外周面２３ｂに対して、ほぼ一定のギャップを保持した状態で、外周面２３ｂに沿った曲線形状の軌跡を描く。

また、本例では、図５（ａ１）、（ａ２）に示す回転角０°のときは、円筒マグネット２３が、斜辺部分２４（１）および斜辺部分２４（２）の間に挟まれた状態になる。この状態から、マグネット対峙位置２６を通過する斜辺部分２４（１）、２４（２）は、円筒マグネット２３の外周面２３ｂに沿って移動するので、円筒マグネット２３に干渉することがない。

本例によれば、マグネット対峙位置２６を通過する斜辺部分２４（１）、２４（２）の部位が、ほぼ一定のギャップを維持した状態で円筒マグネット２３の外周面２３ｂに沿って曲線状に移動する。また、ギャップが小さくなるように、回転板２２の最大外径の範囲内に円筒マグネット２３の過半部分が位置するように配置されている。したがって、円筒マグネット２３によるマグネット吸引力を効果的に利用して、回転板２２の回転を円筒マグネット２３に取り出すことができる。また、円筒マグネット２３の配置スペースが少なくて済むので、機構の小型化、コンパクト化に有利である。

［実施の形態３］
図６は実施の形態３に係る磁気式回転伝達機構の主要部分を示す斜視図、正面図および側面図である。磁気式回転伝達機構３１の基本構成は実施の形態２の磁気式回転伝達機構２１と同一である。

磁気式回転伝達機構３１においては、マグネット対峙位置３６を通過する斜辺部分３４（１）、３４（２）の部位が、回転板３２の回転に伴って、回転中心線３２ａの方向に向けて、円筒マグネット３３の外周面３３ｂに沿った曲線状の移動軌跡を描くように設定されている。

斜辺部分３４（１）、３４（２）は、直交平面３５に沿った方向から見た場合に、第1の端３４ａから第２の端３４ｃまで曲線状に傾斜している。第1の端３４ａは直交平面３５の一方の側に一定の距離だけ離れた位置にあり、第２の端３４ｃは直交平面３５の他方の側に同一の距離だけ離れた位置にあり、第１、第２の端３４ａ、３４ｃの間の中間点の部位３４ｂは直交平面３５上に位置している。

斜辺部分３４（１）、３４（２）の外周面形状は、回転中心線３２ａを中心とする半径が、第１の端３４ａから中間点の部位３４ｂまでは漸減し、中間点の部位３４ｂから第２の端３４ｃまでは漸増する曲線によって規定されている。

実施の形態３では、円筒マグネット３３は４極磁石であり、その中心軸線３３ａ周りに等角度で２対の磁極が形成されている。その外周面３３ｂには、中心軸線３３ａを中心として９０°の角度間隔で磁極の境目が表れている。これに対応させて、マグネット対峙位置３６を通過する斜辺部分３４（１）、３４（２）の回転中心線３２ａに沿った方向への移動量が設定されている。

図７（ａ１）、（ａ２）〜図７（ｅ１）、（ｅ２）は、回転板３２の回転に伴う斜辺部分３４（１）、３４（２）の移動位置および円筒マグネット３３の回転位置を示す説明図である。これらの図に示すように、マグネット対峙位置３６を通過する斜辺部分３４（１）、３４（２）の部位は、円筒マグネット３３の外周面３３ｂに対して、ほぼ一定のギャップを保持した状態で、外周面３３ｂに沿った曲線形状の軌跡を描く。

円筒マグネット３３は中心軸線３３ａ周りに４極着磁されているので、斜辺部分３４（１）、３４（２）がマグネット対峙位置３６を通過する毎に、円筒マグネット３３が１磁極分、すなわち、１／４ずつ回転する。回転板３２が１回転すると、円筒マグネット３３は１／２回転する。よって、回転板３２の回転が、１／２に減速されて、円筒マグネット３３から取り出される。

［実施の形態４］
図８は実施の形態４に係る磁気式回転伝達機構の主要部分を示す斜視図、正面図および側面図である。磁気式回転伝達機構４１の基本構成は実施の形態３の磁気式回転伝達機構３１と同一である。相違点は、回転板４２に４枚の斜辺部分４４（１）〜４４（４）が形成されていることである。

磁気式回転伝達機構４１においては、マグネット対峙位置４６を通過する斜辺部分４４（１）〜４４（４）の部位が、回転板４２の回転に伴って、回転中心線４２ａの方向に向けて、円筒マグネット４３の外周面４３ｂに沿って、曲線状の移動軌跡を描くように設定されている。

斜辺部分４４（１）〜４４（４）は、直交平面４５に沿った方向から見た場合に、第1の端４４ａから第２の端４４ｃまで曲線状に傾斜している。第1の端４４ａは直交平面４５の一方の側に一定の距離だけ離れた位置にあり、第２の端４４ｃは直交平面４５の他方の側に同一の距離だけ離れた位置にあり、第１、第２の端４４ａ、４４ｃの間の中間点の部位４４ｂは直交平面４５上に位置している。

また、斜辺部分４４（１）〜４４（４）の外周面形状は、回転中心線４２ａを中心とする半径が、第１の端４４ａから中間点の部位４４ｂまでは漸減し、中間点の部位４４ｂから第２の端４４ｃまでは漸増するような曲線によって規定されている。

円筒マグネット４３は４極磁石であり、中心軸線４３ａ周りに等角度で２対の磁極が形成されている。これに対応させて、マグネット対峙位置４６を通過する斜辺部分４４（１）〜４４（４）の回転中心線４２ａに沿った方向への移動量が設定されている。

図９（ａ１）、（ａ２）〜図９（ｅ１）、（ｅ２）は、回転板４２の回転に伴う斜辺部分４４（１）〜４４（４）の移動位置および円筒マグネット４３の回転位置を示す説明図である。これらの図に示すように、マグネット対峙位置４６を通過する斜辺部分４４（１）〜４４（４）の部位は、円筒マグネット４３の外周面４３ｂに対して、ほぼ一定のギャップを保持した状態で、外周面４３ｂに沿った曲線形状の軌跡を描く。

回転板４２には４枚の斜辺部分４４（１）〜４４（４）が形成され、円筒マグネット４３は４極着磁されている。斜辺部分４４（１）〜４４（４）がマグネット対峙位置４６を通過する毎に、円筒マグネット４３が１／４ずつ回転する。回転板４２が１回転すると、円筒マグネット４３は１回転する。よって、回転板４２の回転が、１：１の関係で、円筒マグネット４３から取り出される。

［実施の形態５］
図１０は、実施の形態５に係る磁気式回転伝達機構の主要部分を示す斜視図、正面図および側面図である。磁気式回転伝達機構５１は、磁性材料からなる円環状の回転板５２と、扁平な一定長さの板マグネット５３とを備えている。回転板５２は、例えば、不図示の中空モータ軸に一体回転するように同軸に固定されている。回転板５２は、その中心軸線である回転中心線５２ａを中心として回転する。板マグネット５３には、回転板５２の回転運動が、１：１／２の関係で、磁気結合を介して伝達される。

回転板５２は例えば板金製品であり、その外周縁部には、その全周に亘る１枚の斜辺部分５４が形成されている。本例では、回転板５２の外周面から半径方向の内側に向けて一定の幅で切り込まれている１本の分離溝５２ｂによって、斜辺部分５４が円周方向において分離している。

回転板５２における回転中心線５２ａの方向における中心位置（回転板５２の厚さ方向の中心位置）を通り、かつ、回転中心線５２ａに直交する平面を直交平面５５と呼ぶものとする。斜辺部分５４は、直交平面５５に沿った方向から見た場合に、例えば、曲線状に傾斜した形状をしている。

具体的には、図１０（ｃ）から分かるように、斜辺部分５４は、分離溝５２ｂによって分離されている一方の第１の端５４ａが直交平面５５の一方の側に一定の距離だけ離れて位置し、他方の第２の端５４ｃが直交平面５５の他方の側に同一の距離だけ離れて位置し、これらの間の中間点の部位５４ｂが直交平面５５上に位置する。

また、斜辺部分５４の外周面５４ｄの輪郭形状は、回転中心線５２ａに沿った方向から見た場合に、回転中心線５２ａを中心とする真円によって規定されている。

次に、板マグネット５３は、その中心軸線５３ａ周りに回転可能に支持されている。図においては、板マグネット５３の軸受部分は省略してある。板マグネット５３は、その中心軸線５３ａの方向において、１対の磁極が形成されている。その４つの外周側面５３（１）〜５３（４）には、中心軸線５３ａの方向における中央位置に磁極の境目が表れる。図１０において、板マグネット５３の外周側面５３（１）〜５３（４）に描いた実線で示す境界線は、着磁されたＮ極とＳ極の境目を示している。この境界線は実際には表れない線である。

板マグネット５３は、回転板５２の回転に伴う斜辺部分５４の通過経路に対して、斜辺部分５４に干渉しないように所定のギャップで対峙する位置に配置されている。すなわち、板マグネット５３は、回転板５２の半径方向の外側において、その円周方向における定まった位置に配置されており、その中心軸線５３ａは、直交平面５５上に位置している。したがって、回転板５２の斜辺部分５４は、回転板５２の回転に伴って、板マグネット５３に対して所定のギャップで対峙するマグネット対峙位置５６を経由して移動する。

図１１は、回転板５２の回転に伴う斜辺部分５４と板マグネット５３の回転状態を示す説明図である。図１１（ａ１）、（ａ２）に示す回転板５２の回転位置を回転角０°の位置とし、回転板５２が時計回りに回転するものとする。回転角０°の位置では、回転板５２の斜辺部分５４の第１、第２の端５４ａ、５４ｃが、マグネット対峙位置５６上に位置しているものとする。また、板マグネット５３は、その広幅の外周側面５３（１）が回転板５２に正対しているものとする。

斜辺部分５４は、その外周面５４ｄが回転中心線５２ａを中心とする真円である。図１１（ｂ１）、（ｂ２）、図１１（ｃ１）、（ｃ２）および図１１（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、回転板５２が回転すると、その斜辺部分５４は、板マグネット５３に対して所定のギャップで対峙した状態でマグネット対峙位置５６を通過する。

板マグネット５３の中心軸線５３ａに対して、回転板５２の斜辺部分５４は、その回転中心線５２ａの方向に対して曲線状に傾斜している。したがって、図１１に示すように、マグネット対峙位置５６を通過する斜辺部分５４の部位は、回転板５２の回転に伴って、回転板５２の回転中心線５２ａの方向に移動する。

図示の例では、斜辺部分５４の第１の端５４ａは板マグネット５３の中心軸線５３ａに対して図面上側の第１の側に位置し、第２の端５４ｃは中心軸線５３ａの下側の第２の側に位置する。図１１（ａ１）、（ａ２）に示す回転角が０°の位置では、回転板５２に対して、板マグネット５３の広幅の外周側面５３（１）が正対している。

回転板５２が時計回りに回転すると、回転に伴って、斜辺部分５４におけるマグネット対峙位置５６を通過する部位が第１の側から第２の側に徐々に移動する。この移動に伴って、回転板５２と板マグネット５３との間に生じる磁気結合力の中心も第１の側から第２の側に向かって移動する。これにより、板マグネット５３は、中心軸線５３ａを中心として、外周側面５３（１）が第２の側に面する方向（反時計回り）に回転する。図１１（ｂ１）、（ｂ２）、図１１（ｃ１）、（ｃ２）および図１１（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、板マグネット５３が中心軸線５３ａを中心として回転する。

回転板５２が１８０°回転した状態では、マグネット対峙位置５６を通過する斜辺部分５４の部位が丁度、直交平面５５上に位置する。この状態では、板マグネット５３が９０°回転して、図１１（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、広幅の外周側面５３（１）に隣接する細幅の外周側面５３（２）が回転板５２に正対した状態になる。

この後は、回転板５２の回転に伴って、マグネット対峙位置５６を通過する斜辺部分５４の部位は直交平面５５に対して第２の側に徐々に移動する。これにより、板マグネット５３は中心軸線５３ａを中心としてさらに同一方向に回転する。回転板５２が１回転すると、板マグネット５３が１８０度回転して、細幅の外周側面５３（２）に隣接する広幅の外周端面５３（３）が回転板５２に正対した状態になる。

回転板５２が２回転すると、板マグネット５３は、１回転して、再び、図１１（ａ１）、（ａ２）の状態になる。このように、回転板５２の回転が、速比１／２で減速されて、板マグネット５３から取り出される。

［実施の形態６］
図１２（ａ１）、（ａ２）、図１２（ｂ１）、（ｂ２）、図１２（ｃ１）、（ｃ２）および図１２（ｄ１）、（ｄ２）は、実施の形態６に係る磁気式回転伝達機構の主要部分を示す側面図および正面図であり、回転板の回転に伴う斜辺部分と板マグネットの回転状態を示してある。

磁気式回転伝達機構６１の基本構成は実施の形態５の磁気式回転伝達機構５１と同一である。本例では、回転板６２の外周面６２ｄの形状が、例えば、回転中心線６２ａに対して偏心した位置を中心とする真円によって規定されている。

ここで、図１２（ａ１）、（ａ２）に示す回転板６２の回転位置を回転角０°の位置とし、回転板６２が時計回りに回転するものとする。回転角０°の位置では、回転板６２の斜辺部分６４の第１、第２の端６４ａ、６４ｃが、直交平面６５上に位置している。また、板マグネット６３は、その広幅の外周側面６３（１）が回転板６２に正対している。実施の形態５の場合と同様に、回転板６２が２回転すると、板マグネット６３は、１回転して、再び、図１２（ａ１）、（ａ２）の状態になる。回転板６２の回転が、速比１／２で減速されて、板マグネット６３から取り出される。

回転板６２は偏心回転板である。回転角０°の回転位置では、マグネット対峙位置６６に位置している斜辺部分６４の外周面の部位は第１、第２の端６４ａ、６４ｃであり、板マグネット６３の中心軸線６３ａに最も接近した状態になる。これに対して、板マグネット６３における回転板６２に正対する広幅の外周側面６３（１）は回転板６２の回転中心線６２ａから最も離れた状態になる。

回転角９０°の回転位置では、マグネット対峙位置６６に位置している斜辺部分６４の部位は中間点の部位６４ｂであり、板マグネット６３の中心軸線６３ａから最も離れた状態になる。これに対して、板マグネット６３における回転板６２に正対する細幅の外周側面６３（２）は回転板６２の回転中心６２ａに最も接近した状態になる。

このように、マグネット対峙位置６６において、回転板６２の回転に伴って、回転板６２が板マグネット６３に接近する場合には、板マグネット６３は離れる方向に移動する。逆に、回転板６２が板マグネット６３から離れる場合には、板マグネット６３は接近する方向に移動する。例えば、板マグネット６３の各外周側面の幅寸法に基づき、回転板６２の外周面の偏心量を適切に設定しておくことにより、マグネット対峙位置６６において、回転板６２の斜辺部分６４と、これに対峙する板マグネット６３の各外周側面６３（１）〜６３（４）との間のギャップをほぼ一定に維持することができる。

Claims (7)

1. 磁性材料からなる円盤状あるいは円環状の回転板と、
   前記回転板との間の磁気結合を介して、前記回転板の回転運動が伝達されるマグネットと
   を有しており、
   前記回転板の外周縁部は、円周方向において１か所で分離されている斜辺部分、または、円周方向に沿って等角度で分離されている複数枚の斜辺部分を備えており、
   前記マグネットは、前記回転板の回転に伴う前記斜辺部分の通過経路上において、前記斜辺部分に対して所定のギャップで対峙する位置に配置されており、
   前記斜辺部分は、前記円周方向における一方の第１の端から他方の第２の端まで、前記回転板の回転中心線の方向に対して傾斜しており、
   前記回転中心線に直交し、かつ、当該回転中心線の方向において前記斜辺部分の前記第１の端から前記第２の端までの間の中心位置を通る平面を直交平面と呼ぶものとすると、
   前記マグネットは、前記直交平面上に位置する中心軸線を中心として回転可能に配置されており、
   前記マグネットは、前記中心軸線を中心として周方向に磁極が形成されているマグネット、および、前記中心軸線の方向に磁極が形成されているマグネットのうちのいずれか一方である
   磁気式回転伝達機構。
2. 請求項１において、
   前記斜辺部分は、前記直交平面に沿った方向から見た場合に、前記第1の端から前記第２の端まで直線状または曲線状に傾斜している磁気式回転伝達機構。
3. 請求項２において、
   前記斜辺部分の外周面形状は、前記第１の端から前記第２の端まで、前記回転中心線を中心とする円弧によって規定されている磁気式回転伝達機構。
4. 請求項１において、
   前記マグネットは、前記中心軸線を中心として周方向に等角度で複数の磁極が形成されている円筒マグネットであり、
   前記斜辺部分の前記回転中心線の方向の傾斜形状および前記斜辺部分の外周面形状は、前記マグネットに対峙する位置を通過する前記斜辺部分の部位が、前記回転板の回転に伴って、前記回転中心線の方向に向けて、前記円筒マグネットの外周面に沿った曲線状の移動軌跡を描くように、設定されている磁気式回転伝達機構。
5. 請求項４において、
   前記斜辺部分は、前記直交平面に沿った方向から見た場合に、前記第1の端から前記第２の端まで曲線状に傾斜しており、
   前記斜辺部分の外周面形状は、前記回転中心線からの半径が、前記第１の端から前記直交平面上に位置する中間点までは漸減し、前記中間点から前記第２の端までは漸増する曲線によって規定されている磁気式回転伝達機構。
6. 請求項５において、
   前記円筒マグネットは、前記回転中心線の方向に沿って見た場合に、前記斜辺部分の第1の端および第２の端の間に配置可能な外径寸法のマグネットであり、
   前記円筒マグネットの少なくとも一部は、前記回転板の最大外径寸法内の位置に配置されている磁気式回転伝達機構。
7. 請求項２において、
   前記マグネットは、前記中心軸線の方向に１対の磁極が形成されている板マグネットであり、
   前記斜辺部分の外周面形状は、前記第１の端から前記第２の端まで、前記回転中心線に対して所定量だけ偏心した位置を中心とする真円によって規定されている磁気式回転伝達機構。

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