JPH0816491B2 - 磁気式トルクリミッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気式トルクリミッ
タに関し、さらに詳しくは、８ミリビディオテープレコ
ーダー（８mmＶＴＲ）、ディジタルオーディオテープレ
コーダー（ＤＡＴ）、カセットテープレコーダー等のリ
ール台装置等に用いられる磁気式トルクリミッタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の磁気式トルクリミッタ
の一例の端面図である。この磁気式トルクリミッタ５０
０において、第１回転軸５０１には、ディスク状の永久
磁石５０３と，ディスク状のヨーク板５０６とが、永久
磁石５０３の磁力により吸着されている。

【０００３】永久磁石５０３は、フェライト系プラスチ
ックマグネットである。ヨーク板５０６は、磁性ステン
レス製である。

【０００４】第２回転軸５０２は、エンジニアリングプ
ラスチック製ギアである。第２回転軸５０２の内周に
は、ディスク状の半硬質磁石５０４が嵌合されている。
この嵌合は、第２回転軸５０２で半硬質磁石５０４を両
側から挟むように行われている。半硬質磁石５０４は、
Ｍｎ鋼系磁性材料製またはＣｒ−Ｃｏ鋼系磁性材料製で
ある。

【０００５】永久磁石５０３と半硬質磁石５０４とは、
ワッシャ５０５を介した当接により所定の間隙を空け
て、対向している。図１１は、永久磁石５０３の磁極の
配置図である。Ｎ極Ｎ１Ｊ〜Ｎ５Ｊと，Ｓ極Ｓ１Ｊ〜Ｓ
５Ｊとが、交互に放射状に並んでおり、全部で１０極あ
る。

【０００６】図１２は、永久磁石５０３の着磁状態の説
明図である。各磁極Ｎ１Ｊ〜Ｓ５Ｊ面内に磁力の弱部は
見られない。

【０００７】図１３は、永久磁石５０３を着磁するため
の着磁用ヨーク５０Ｎ１の要部斜視図である。この着磁
用ヨーク５０Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨークをデ
ィスク状に並べ、着磁前の永久磁石５０３に対向させ、
着磁用ヨーク５０Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨーク
に巻回したコイルに電流を流し（隣接する着磁用ヨーク
に流す電流方向は逆にする）、磁束Ｆを着磁前の永久磁
石５０３に加えて、永久磁石５０３に磁極Ｎ１Ｊ〜Ｓ５
Ｊを形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】磁気式トルクリミッタ
におけるトルクの強さは、永久磁石の磁極数を多くすれ
ば大きくなる。しかし、一定の磁極面積内で永久磁石の
磁極数を多くすれば、磁力の及ぶ距離が短くなってしま
うから、あまり磁極数を増やすことは出来ない。例えば
直径１８mmのディスク状の永久磁石（８mmＶＴＲに使用
される）の場合、６極〜１０極が一般に限界とされてい
る。この限界内の磁極数で強いトルクを得るために、上
記従来の磁気式トルクリミッタ５００では、半硬質磁石
５０４に、磁気特性に優れたＭｎ鋼系磁性材料またはＣ
ｒ−Ｃｏ鋼系磁性材料製を用いている。

【０００９】しかし、Ｍｎ鋼系磁性材料またはＣｒ−Ｃ
ｏ鋼系磁性材料製は、特殊鋼であり，入手しにくく，高
価である問題点がある。また、Ｍｎ鋼系磁性材料は、焼
入れ前硬度が高く，ツブシ加工が出来ないため、第２回
転軸で半硬質磁石を両側から挟むように嵌合しなければ
ならず、薄型化に不都合な問題点がある。

【００１０】そこで、この発明は、半硬質磁石に特殊鋼
を用いないでも十分なトルクが得られるようにした磁気
式トルクリミッタを提供することを目的とする。また、
この発明は、ツブシ加工が可能で薄型化に適した磁気式
トルクリミッタを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、第１回転軸と、その第１回転軸に固着される永久
磁石と、その永久磁石に間隙をあけて吸着される半硬質
磁石と、その半硬質磁石に係合した第２回転軸とを具備
し、前記永久磁石と前記半硬質磁石の間のヒステリシス
トルクにより前記第１回転軸と前記第２回転軸の間で回
転を伝達する磁気式トルクリミッタにおいて、永久磁石
は、Ｎ極およびＳ極を交互に放射状に形成したものであ
り、且つ、各磁極面内に少なくとも１箇所の磁力の弱部
を設けたことを特徴とする磁気式トルクリミッタを提供
する。

【００１２】第２の観点では、この発明は、上記構成の
磁気式トルクリミッタにおいて、半硬質磁石がマルテン
サイト系ステンレス鋼からなることを特徴とする磁気式
トルクリミッタを提供する。

【００１３】

【作用】この発明の磁気式トルクリミッタでは、Ｎ極，
Ｓ極の各磁極面内に少なくとも１箇所の磁力の弱部を設
ける。この磁力の弱部のため、各磁極面内で磁力の強さ
の凹凸を生じ、これが実質的に磁極数を増加させた作用
を生じさせ、トルクを増大させる。一方、Ｎ極，Ｓ極の
本来の磁極数は変えないため、磁力の及ぶ距離が短くな
ってしまう副作用はない。

【００１４】永久磁石側の工夫によりトルクが上がるた
め、半硬質磁石に特殊鋼を用いないでも十分なトルクが
得られる。例えば、容易に入手でき，安価なマルテンサ
イト系ステンレス鋼を半硬質磁石に用いても十分なトル
クが得られる。

【００１５】マルテンサイト系ステンレス鋼を半硬質磁
石に用いた場合、ツブシ加工が可能となり、薄型化でき
るようになる。

【００１６】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるも
のではない。

【００１７】−実施例１− 図１は、この発明の実施例１の磁気式トルクリミッタ１
００の要部端面図である。この磁気式トルクリミッタ１
００において、第１回転軸１０１には、ディスク状の永
久磁石１０３と，ディスク状のヨーク板１０６とが、永
久磁石１０３の磁力により吸着されている。

【００１８】永久磁石１０３は、フェライト系プラスチ
ックマグネットである。なお、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
や，Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系磁石や，Ｓｍ−Ｃｏ系磁石などを
使用してもよい。ヨーク板１０６は、磁性ステンレス製
である。

【００１９】第２回転軸１０２は、エンジニアリングプ
ラスチック製ギアである。第２回転軸１０２の内周に
は、ディスク状の半硬質磁石１０４が固着されている。
この固着は、ツブシ加工により第２回転軸１０２で半硬
質磁石１０４を挟むように行われている。このため、図
１０の従来例に比べて薄型化が可能になっている。半硬
質磁石１０４は、マルテンサイト系ステンレス鋼であ
る。

【００２０】永久磁石１０３と半硬質磁石１０４とは、
ワッシャ１０５を介した当接により所定の間隙を空け
て、対向している。図２は、永久磁石１０３の磁極の配
置図である。Ｎ極Ｎ１〜Ｎ５と，Ｓ極Ｓ１〜Ｓ５とが、
交互に放射状に並んでおり、全部で１０極ある。磁極Ｎ
１面内は、円周方向に３つの分極Ｎ11，Ｎ12，Ｎ13に分
れている。分極Ｎ12の磁力は、分極Ｎ11，Ｎ13より磁力
が弱くなっている。磁極Ｓ１面内および他の磁極面内も
同様である。

【００２１】図３は、永久磁石１０３の着磁状態の説明
図である。各磁極Ｎ１〜Ｓ５面内の中央部分に磁力の弱
部（磁力が両サイドより約１００ガウス程度弱い）が確
認できる。

【００２２】図４は、永久磁石１０３を着磁するための
着磁用ヨーク１０Ｎ１の要部斜視図である。この着磁用
ヨーク１０Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨークをディ
スク状に並べ、着磁前の永久磁石１０３に対向させ、着
磁用ヨーク１０Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨークに
巻回したコイルに電流を流し（隣接する着磁用ヨークに
流す電流方向は逆にする）、永久磁石１０３に磁極Ｎ１
〜Ｓ５を形成する。着磁用ヨーク１０Ｎ１および同様の
９個の着磁用ヨークにおいて、永久磁石１０３に対向さ
せる面の中央に、それぞれ深さ１mm程度の溝（１０Ｎ1
2）を刻設している。これにより、各磁極Ｎ１〜Ｓ５面
内の中央部分に、磁力の弱部を形成できる。

【００２３】図５は、永久磁石に磁力の弱部を設けない
場合（含、従来例）と，中央に１箇所だけ磁力の弱部を
設けた場合（含、実施例１）の比較データである。上記
実施例１のものは２５.２（g・cm）のトルクが得られて
おり、例えば８mmＶＴＲの用途なら半硬質磁石としてＳ
ＵＳ４２０Ｊ２（マルテンサイト系ステンレス）が使用
可能である。ＳＵＳ４２０Ｊ２は、入手容易であり，安
価で，加工もしやすい。半硬質磁石が同じものなら、永
久磁石に磁力の弱部を設けない場合より設けた場合の方
がトルクが増大している。半硬質磁石がＭｎ鋼系材料の
場合は１０．５％の増大であり、半硬質磁石がＳＵＳ４
２０Ｊ２の場合は８．６％の増大である。

【００２４】−実施例２− 図６は、この発明の実施例２の永久磁石１０３Ａの磁極
の配置図である。なお、これ以外の構成は、第１実施例
と同じである。永久磁石１０３Ａでは、Ｎ極Ｎ１Ａ〜Ｎ
５Ａと，Ｓ極Ｓ１Ａ〜Ｓ５Ａとが、交互に放射状に並ん
でおり、全部で１０極ある。各磁極面内は、半径方向内
側は円周方向に３つの部分に分れており、磁力は“強−
弱−強”になっている。半径方向外側は円周方向に５つ
の部分に分れており、磁力は“強−弱−強−弱−強”に
なっている。

【００２５】図７は、永久磁石１０３Ａの着磁状態の説
明図である。各磁極面内の２箇所に磁力の弱部（磁力が
両サイドより約１００ガウス程度だけ弱い）が確認でき
る。

【００２６】図８は、永久磁石１０３Ａを着磁するため
の着磁用ヨーク２０Ｎ１の要部斜視図である。この着磁
用ヨーク２０Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨークをデ
ィスク状に並べ、着磁前の永久磁石１０３Ａに対向さ
せ、着磁用ヨーク２０Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨ
ークに巻回したコイルに電流を流し（隣接する着磁用ヨ
ークに流す電流方向は逆にする）、永久磁石１０３Ａ
に、磁極Ｎ１Ａ〜Ｓ５Ａを形成する。着磁用ヨーク２０
Ｎ１および同様の９個の着磁用ヨークにおいて、永久磁
石１０３Ａに対向させる面の半径方向内側の中央に、そ
れぞれ深さ１ｍｍ程度の溝（２０Ｎ１２）を刻設すると
共に、半径方向外側の２箇所に、それぞれ深さ１ｍｍ程
度の溝（２０Ｎ１４，２０Ｎ１６）を刻設することで、
各磁極Ｎ１Ａ〜Ｓ５Ａ面内に上述の磁力の弱部を形成で
きる。

【００２７】図９は、永久磁石に磁力の弱部を設けない
場合（含、従来例）と，半径方向内側中央に１箇所、同
外側に２箇所磁力の弱部を設けた場合（含、実施例２）
との比較データである。上記実施例２のものは２７.６
（g・cm）のトルクが得られており、例えば８mmＶＴＲ
の用途なら半硬質磁石としてＳＵＳ４２０Ｊ２が使用可
能である。ＳＵＳ４２０Ｊ２は、入手容易であり，安価
で，加工もしやすい。半硬質磁石が同じものなら、永久
磁石に磁力の弱部を設けない場合より設けた場合の方が
トルクが増大している。半硬質磁石がＭｎ鋼系材料の場
合は２３．６％の増大であり、半硬質磁石がＳＵＳ４２
０Ｊ２の場合は１９．０％の増大である。

【００２８】

【発明の効果】この発明の磁気式トルクリミッタによれ
ば、永久磁石側の磁極を上記した構成としているので、
トルクが上がり、半硬質磁石に特殊鋼を用いないでも十
分なトルクが得られる。例えば、容易に入手でき，安価
なマルテンサイト系ステンレス鋼を半硬質磁石に用いて
も十分なトルクが得られる。また、マルテンサイト系ス
テンレス鋼を半硬質磁石に用いた場合、ツブシ加工が可
能となり、薄型化できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の磁気式トルクリミッタの
端面図である。

【図２】図１の磁気式トルクリミッタの永久磁石の磁極
の配置図である。

【図３】図２の永久磁石の着磁状態を示す波形図であ
る。

【図４】図２の永久磁石を着磁するのに用いる着磁用ヨ
ークの要部斜視図である。

【図５】永久磁石に磁力の弱部を設けない場合と設けた
場合の比較図表である。

【図６】この発明の実施例２にかかる永久磁石の磁極の
配置図である。

【図７】図６の永久磁石の着磁状態を示す波形図であ
る。

【図８】図６の永久磁石を着磁するのに用いる着磁用ヨ
ークの要部斜視図である。

【図９】永久磁石に磁力の弱部を設けない場合と設けた
場合の比較図表である。

【図１０】従来の磁気式トルクリミッタの一例の端面図
である。

【図１１】図１０の磁気式トルクリミッタの永久磁石の
磁極の配置図である。

【図１２】図１１の永久磁石の着磁状態を示す波形図で
ある。

【図１３】図１１の永久磁石を着磁するのに用いる着磁
用ヨークの要部斜視図である。

【符号の説明】

１００ 磁気式トルクリミッタ １０１ 第１回転軸 １０２ 第２回転軸 １０３，１０３Ａ 永久磁石 １０４ 半硬質磁石 Ｎ１〜Ｓ５ 磁極 Ｎ１Ａ〜Ｓ５Ａ 磁極 １０Ｎ１ 着磁用ヨーク ２０Ｎ１ 着磁用ヨーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１回転軸と、その第１回転軸に固着さ
   れる永久磁石と、その永久磁石に間隙をあけて吸着され
   る半硬質磁石と、その半硬質磁石に係合した第２回転軸
   とを具備し、前記永久磁石と前記半硬質磁石の間のヒス
   テリシストルクにより前記第１回転軸と前記第２回転軸
   の間で回転を伝達する磁気式トルクリミッタにおいて、
   永久磁石は、Ｎ極およびＳ極を交互に放射状に形成した
   ものであり、且つ、各磁極面内に少なくとも１箇所の磁
   力の弱部を設けたことを特徴とする磁気式トルクリミッ
   タ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気式トルクリミッタ
   において、半硬質磁石がマルテンサイト系ステンレス鋼
   からなることを特徴とする磁気式トルクリミッタ。