JPH04175556A

JPH04175556A - 磁気歯車

Info

Publication number: JPH04175556A
Application number: JP30162790A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Watanabe; 渡辺　義治
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1992-06-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、無給油、無塵、低騒音を特徴とし、駆動側
と被駆動側の各歯車の歯面に着設した磁石の磁気吸引ま
たは反発にてトルク伝達する磁気歯車の改良に係り、一
対の磁気歯車の噛み合い位置を順次ずらせて複数対の磁
気歯車を同軸に配置し、かつ脈動防止用補助歯車を同軸
に配置し負荷変動時に脈動を生じることなく安定したト
ルク伝達を可能にした磁気歯車に関する。

従来の技術磁気歯車は、無接触歯車のため騒音がない、潤滑が不要
であり、粉塵の発生がない等の特徴を有することから、
クリーンルームや真空機器内において送風器、搬送器、
回転機器、パルプ等の動力伝達装置等に用いることがで
きる。

最も簡単な磁気歯車として、第５図に示す如く、多磁の
磁石（６０）で外周面に多磁極配置した２つのリング（
６１Ｘ６２）の外周磁極面を対向させ、磁気吸引または
反発させてトルク伝達する構成が提案（実開昭５３−１
５０３７８号公報）されている。

また、第４図に示す如く、歯面に複数の異なる磁極（５
２Ｘ５３）面を設けた一対のインボリュート歯車（５０
Ｘ５１）を、所要間隔を介して噛み合うが如く歯面同志
を対向させて磁気吸引または反発させてトルク伝達する
構成が提案（実開昭５７−１６５８４４号公報）されて
いる。

また、第３図に示す如く、伸開曲線を描く多数の磁石（
４２Ｘ４３）を円盤面に周配設した大小の円盤（４０Ｘ
４１）を相対向させ、ヘリカルギアが面接触するように
磁石（４２）（４３）が空隙を介して対向し、磁気吸引
してトルク伝達する構成が提案田本応用磁気学会誌Ｖｏ
１．１３．Ｎｏ、２．１９８９４２３〜４２６頁）され
ている。

発明が解決しようとする課題第５図に示す外周磁極面を対向させた構成は、上記構成
の磁気歯車はトルク伝達が弱く、同期ずれを生じ易い問
題がある。

また、第４図に示すインボリュート歯車構成の磁気歯車
は、トルク伝達が弱く、噛み合う時に空隙が変化して脈
動を生じて、過負荷時に歯同志が直接接触するなどの問
題がある。

また、第３図に示すヘリカルギア構成の磁気歯車は、伸
開曲線を描く多数の磁石（４２Ｘ４３）を円盤面に配列
するため製造加工が困難であるばかりか、セツティング
が容易でなく実用的ではない問題がある。

この発明は、平歯車を初め各種形状の歯車からなる磁気
歯車において、構造が簡単かつ製造が容易で、トルク伝
達が強く安定しており、歯面に着設された磁石間空隙の
変化が少なく過負荷時に脈動を生じることがなく、歯同
志が接触しない構成からなる磁気歯車の提供を目的とし
ている。

課題を解決するための手段この発明は、駆動側と被駆動側の各歯車の歯面に着設した磁石の磁気
吸引または反発にてトルク伝達する磁気歯車において、一対の磁気歯車の磁気的噛み合い位置を順次ずらせて複
数対の磁気歯車を同軸に配置し、かつ駆動側と被駆動側
の各軸に脈動の許容範囲相当のバックラッシュを設けた
少なくとも一文「の噛み合い歯車を同軸に配置したこと
を特徴とする磁気歯車である。

作　　用この発明において磁気歯車とは、所謂機械要素の歯車の
歯面に磁石を着設した一対の歯車であり、機械的に歯車
が噛み合うように相対する歯面に設けた磁石による磁気
吸引または反発により、すなわち、磁気的噛み合いによ
り、駆動側から被駆動側へと設定した所要の歯数比でト
ルク伝達する構成をいう。

この発明は、第１図に示す如く、磁気的噛み合い位置を
歯車の１７２歯ピツチだけずらせて、少なくとも二対の
磁気歯車を同軸に配置したことを基本とし、かかる構成
により、負荷変動にかかわらず磁気的噛み合いの磁石間
空隙が変化なく、トルク伝達が強く安定した磁気歯車と
なる。

さらにこの発明は、上記磁気歯車において、所謂機械要
素の一対の噛み合わせ歯車を用いて、負荷変動時に発生
する磁気歯車の脈動を防止することを特徴としている。

詳述すると、例えば第２図に示す如く、駆動側と被駆動
側の各軸（３６Ｘ３７）に噛み合わせ歯車からなる補助
歯車（７Ｘ８）を同軸に配置し、三対の磁気歯車（３０
Ｘ３１）、（３２Ｘ３３）、（３４Ｘ３５）の歯面に着
設された磁石（３８）が、脈動が発生する限界に達する
ほど近接した場合に、一対の補助歯車（７Ｘ８）の歯同
志が接触して、上記磁気歯車（３０Ｘ３１）、（３２Ｘ
３３）、（３４Ｘ３５）の脈動が発生する限界以上の近
接を防止するものであり、磁気歯車（３０Ｘ３１）、（
３２Ｘ３３）、（３４Ｘ３５）が一定の負荷で回転して
いるときは、駆動側と被駆動側の歯（７Ｘ８）同志は接
触せず、磁気歯車（３０）（３１）、（３２Ｘ３３）、（３４Ｘ３５）の
負荷変動時にのみ歯（７Ｘ８）同志が接触する構成から
なる。

また、この発明の磁気歯車は、第１図の平歯車構成のほ
か、複数対の磁気歯車を同軸に配置したり、１つの歯車
に複数対の歯面を設け、磁気的噛み合い位置を順次ずら
せて設けたり、歯車の歯面及び磁石を回転軸に対して傾
斜させて設けたり、さらに隣接歯面及び磁石を接続して
条畝状、すなわちハスバ歯車、ヤマバ歯車、傘歯車状と
した構成でもよく、いずれの構成においても、駆動側と
被駆動側の各軸に噛み合わせ歯車からなる補助歯車を同
軸に配置する。

上記補助歯車は、脈動の許容範囲相当のバンクラッシュ
を設けることにより、磁気歯車の負荷変励時で脈動の許
容範囲を越える場合にのみ接触するため歯車の接触機会
が少なく、また接触時の機械的な負荷も少なく、歯車の
歯幅を薄くすることができる。

補助歯車は複数対の磁気歯車が軸支される構成において
、磁気歯車間や軸端なといずれかの位置に少なくとも一
対が配置されれば同様の効果を奏する。さらに、磁気歯
車と近接して配置する場合は、磁気歯車に着設される永
久磁石への影響を考慮して、非磁性体とすることが好ま
しく、また接触時の騒音等を低減するため樹脂製とする
ことが好ましい。

この発明において、磁気歯車の歯面に着設する磁石には
、フェライト磁石、アルニコ系磁石、希土類コバルト系
磁石が使用できるが、特に、ＲとしてＮｄやＭの軽希土
類を用い、Ｂ、　Ｆｅを主成分として３０ＭＧＯｅ以上
の極めて高いエネルギー積を示す、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結
磁石を使用することにより、著しく高いトルク伝達を可
能にし、また小型化することができる。

特に、磁石を湾曲させて用いる等の場合には、樹脂磁石
など成形容易な磁石を選定することも可能である。さら
に、これらの磁石の対向面には必要に応じて磁極片を配
置することが望ましい。

図面に基づ〈発明の５示第１図ａ、ｂはこの発明による磁気歯車の正面説明図と
側面説明図である。第２図はこの発明による磁気歯車の
他の構成を示す斜視説明図である。

構成１第１図に示す磁気歯車（ＩＯ２）は、各歯車（１０Ｘ１
４Ｘ２０Ｘ２４）が平歯車状で非磁性材の円盤外周面に
放射状に突設したフィンが歯面（１１Ｘ１５Ｘ２１Ｘ２５）となり、各歯面（１１Ｘ１
５Ｘ２１Ｘ２５）の一方面に永久磁石（１２Ｘ１６Ｘ２
２Ｘ２６）を着設して所要の磁極面を形成しである。

すなわち、第１図ａに示す如く、駆動側歯車（１０）は
歯面（１１）が８面で８極の磁極を配設し、被駆動側歯
車（１４）は歯面（１５）が１２面で１２極の磁極を配
設して、減速比を１：１．５に設定した駆動側歯車（１
０）と被駆動側歯車（１４）とで一対の磁気歯車（１）
と、全く同様構成の磁気歯車（２）とが、磁気的噛み合
い位置を歯車の１／２歯ピツチだけずらせて同軸に配置
しである。

さらに、磁気歯車（ＩＯ２）間の駆動側と被駆動側の各
軸（１３Ｘ１７）に、噛み合わせ歯車からなり樹脂製薄
肉の補助歯車（３Ｘ５）を同軸に配置してあり、かつ脈
動の許容範囲相当のバックラッシュを設けてあり、これ
は磁気歯車（ＩＯ２）の歯のモジュールと補助歯車（３
Ｘ５）の歯（４）（６）のモジュールを同様にし、組立
て時に駆動側歯車（１０）の歯間の中心に被駆動側歯車
（１４）の歯の中心がくるようにセットしている。なお
、補助歯車（３Ｘ５）の噛み合い位置と、磁気歯車（Ｉ
Ｏ２）の磁気的噛み合い位置を同位置にする必要はない
。

磁気歯車（１）における駆動側歯車（１０）と被駆動側
歯車（１４）との磁気的噛み合いは、各永久磁石（１２
）（１６）が同磁極を上にして着設しであるため、同磁
極対向となり磁気反発し、駆動側歯車（１０）の回転に
より被駆動側歯車（１４）が逆方向に回転してトルク伝
達される。

この際、磁気歯車（１）の駆動側軸（１３）と被駆動側
軸（１７）に、それぞれ同軸配置される同様構成の磁気
歯車（２）は、磁気歯車（１）の磁気的噛み合い位置と
１／２歯ピツチだけずれているだけで、全く同じ作用効
果を有する。

全く同じ作用効果を有する二対の磁気歯車（ＩＯ２）を
同軸に配置したことことにより、磁気的噛み合い位置を
歯車の１／２歯ピツチだけずらせであるため、負荷変動
にかかわらず磁気的噛み合いの磁石間空隙が変化なく、
トルク伝達が強く安定した磁気歯車となる。

さらに、補助歯車（３Ｘ５）を設けたことにより、磁気
歯車（ＩＯ２）が過負荷状態になり磁気的噛み合いの磁
石間空隙が変化した場合においても、脈動が生じること
なくトルク伝達が強く安定した磁気歯車となる。

構成２第２図に示す磁気歯車は、第１図に示す磁気歯車（ＩＯ
２）と同様構成の三対の磁気歯車が、磁気的噛み合い位
置をそれぞれ歯車の１７３歯ピツチずつずらせて同軸に
配置してあり、二対の磁気歯車（ＩＯ２）を同軸に配置
した第１図の構成と全く同じ作用効果を有する。

詳述すると、永久磁石（３８）を着設した３枚の駆動側
歯車（３０Ｘ３２Ｘ３４）が駆動側軸（３６）に同軸に
配置され、同様に被駆動側軸（３７）に３枚の被駆動側
歯車（３１Ｘ３３Ｘ３５）が同軸に配置され、各村の磁
気歯車の磁気的噛み合い位置が歯車の１７３歯ピツチず
つずらせである。Ｉまた、各永久磁石の着設に際して、所要角度の傾斜部材
を介することにより、三対の磁気歯車の各永久磁石をヘ
リカル状に並べることができる。

駆動側軸（３６）と被駆動側軸（３７）にそれぞれ樹脂
製薄肉の補助歯車（７Ｘ８）を同軸に配置してあり、補
助歯車（７Ｘ８）には脈動の許容範囲相当のバックラッ
シュを設けてあり、磁気歯車が過負荷状態になり磁石間
空隙が変化した場合においても、脈動が生じることなく
トルク伝達が強く安定する効果が得られる。

実施例第１図に示す二対の磁気歯車を同軸に配置した構成にお
いて、磁気歯車の材質にＡＩを用い、着設する永久磁石
に１１Ｘ７Ｘ２．５ｍｍ厚みの板状のＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石を用いた。

また、補助歯車の材質に樹脂を用い、駆動側の歯数を８
、被駆動側の歯数を１２、モジュールはそれぞれ８、基
準円は駆動側６４ｍｍ、被駆動側９６ｍｍに設定した。

上記構成からなり、減速比を１：１．５に設定した駆動
側歯車と被駆動側歯車との間のトルク変動を測定したと
ころ、最大２０００ｇｒ−ｃｍのトルクが得られ、磁気
的噛み合い位置の磁石間空隙の変化が少なく、負荷変動
時においても歯が接触したり、脈動を生じることがなく
、トルク伝達が強く安定した磁気歯車であった。

これに対して一対の磁気歯車のみの場合、最大７４０ｇ
ｒ−ｃｍのトルクしか得られず、また、磁気的噛み合い
位置の磁石間空隙が大きく変化して、一方の歯車の永久
磁石のない歯面と他方の永久磁石とが接触して磁気吸引
し、回転が止まることがあった。

また、二対の磁気歯車を同軸に配置して補助歯車を用い
ない比較例では、トルク並びにトルク変動は実施例とほ
ぼ同等であるが、負荷変動時に歯が接触して脈動を生じ
ることがあった。

発明の効果この発明による磁気歯車は、一対の磁気歯車の磁気的噛
み合い位置を順次ずらせて複数対の磁気歯車を同軸に配
置し、かつ駆動側と被駆動側の各軸に脈動の許容範囲相
当のバックラッシュを設けた噛み合い歯車からなる脈動
防止用補助歯車を同軸に配置したことにより、構造が簡
単でかつ製造が容易であり、負荷変動時においても、脈
動を生じることなく強く安定したトルクが得られ、また
、補助歯車の接触機会も極く少ないためほとんど騒音が
なく、粉塵の発生がないなどの特徴を有することから、
クリーンルームや真空機器内において、送風器、搬送器
、回転機器、バルブ等の動力伝達装置等に用いることが
でき、特に真空ポンプ等の用途に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂはこの発明による磁気歯車の正面説明図と
側面説明図である。第２図はこの発明による磁気歯車の他の構成を示す斜視
説明図である。第３図ａ、ｂは従来の磁気歯車を示す正面説明図とその
磁気歯車円盤の側面説明図である。第４図は従来の磁気
歯車を示す斜視説明図である。第５図は従来の磁気歯車
を示す正面説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１駆動側と被駆動側の各歯車の歯面に着設した磁石の磁気
吸引または反発にてトルク伝達する磁気歯車において、一対の磁気歯車の磁気的噛み合い位置を順次ずらせて複
数対の磁気歯車を同軸に配置し、かつ駆動側と被駆動側
の各軸に脈動の許容範囲相当のバックラッシュを設けた
噛み合い歯車を同軸に配置したことを特徴とする磁気歯
車。