JPH10336998A - 磁気継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気継手の製造原価上昇を抑制しつつ、磁気
ギャップ（第１、２永久磁石１３０、１６０間の距離）
のバラツキの縮小を図る。 【解決手段】 第１永久磁石１３０に対する第２永久磁
石１６０の位置を、スラスト軸受１１０およびスペーサ
部材１４０を積層することにより決定する。これによ
り、磁気ギャップのバラツキを、スラスト軸受１１０、
スペーサ部材１４０および両永久磁石１３０、１６０の
製造バラツキの集積とすることができ、組付けバラツキ
をほぼ除外することができるので、磁気継手１００の製
造原価上昇を抑制しつつ、磁気ギャップのバラツキの縮
小を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁力により回転力
を伝達する磁気継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石（マグネット）を用いた磁気継
手の概略構造は、例えば図３に示すように、モータシャ
フト等の原動軸２１０および負荷側の従動軸３１０それ
ぞれに、（円）板状の永久磁石１３０、１６０を対向す
るように配設したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、磁気継手は、
前述のごとく、磁力により回転力を伝達するものである
ので、両永久磁石１３０、１６０の距離（以下、磁気ギ
ャップと呼ぶ。）δのバラツキが、磁気継手が伝達可能
な回転力に対して大きな影響を及ぼす。因みに、伝達可
能な回転力（磁気ギャップδ間に発生する引力）は、磁
気ギャップδの略２乗に比例して小さくなる。

【０００４】したがって、磁気継手を用いる場合には、
磁気ギャップを厳密に管理する必要がある。しかし、磁
気ギャップを厳密に管理するには、磁気継手を構成する
各部品の寸法バラツキに加え、各部品の組付けバラツキ
を管理する必要があるため、磁気継手の製造原価上昇を
招くという問題が発生する。

【０００５】なお、この問題は、永久磁石を用いた磁気
継手に限られるものではなく、うず電流継手のごとく、
電磁石も用いた磁気継手においても発生する問題であ
る。本発明は、上記点に鑑み、磁気継手の製造原価上昇
を抑制しつつ、磁気ギャップのバラツキの縮小を図るこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、スラスト軸受（１１０）の他端側
（１１２）に接触するとともに原動軸（２１０）と従動
軸（３１０）との間に配設された、非磁性材料からなる
スペーサ部材（１４０）と、スペーサ部材（１４０）の
うち磁気発生手段（１３０）と反対側に接触して位置決
めされ、従動軸（１３０）を回転可能に支持する軸受
（１５０）とを備えていることを特徴とする。

【０００７】これにより、磁気発生手段（１３０）に対
する従動部材（１６０）の位置（距離）、すなわち本発
明の磁気継手における磁気ギャップは、スラスト軸受
（１１０）、スペーサ部材（１４０）、磁気発生手段
（１３０）および従動部材（１６０）の製造バラツキの
集積となる。以下、スラスト軸受（１１０）、スペーサ
部材（１４０）、磁気発生手段（１３０）および従動部
材（１６０）を総称して継手部材と呼ぶ。

【０００８】したがって、磁気ギャップのバラツキは、
継手部材の製造バラツキの和（継手部材の集積公差）と
なり、継手部材間の組付けバラツキを考慮する必要が殆
どない。延いては、組付けバラツキ管理を廃止すること
ができるので、磁気継手の製造原価上昇を抑制しつつ、
磁気ギャップのバラツキの縮小を図ることができる。な
お、本発明では、原動軸（２１０）の回転とともに磁気
発生手段（１３０）により界磁された回転磁界により、
強磁性材料からなる従動部材（１６０）が原動軸（２１
０）の回転とともに連れ回ることにより磁気継手が構成
されている。

【０００９】また、本明細書において、強磁性材料と
は、鉄等のように磁化されることにより強く磁極に吸引
されるものに加えて、永久磁石のように着磁されたこと
により強く磁極に吸引されるものも含むものである。と
ころで、従動軸（３１０）と原動軸（２１０）とは、互
いに非接触であるので、両軸（２１０、３１０）の軸線
を一致させる作業（いわゆる、芯出し）は、両軸（２１
０、３１０）を接触させた状態で行う場合に比べて困難
である。

【００１０】そこで、請求項２に記載の発明では、磁気
発生手段（１３０）および従動部材（１６０）は、軸線
（２１１）周りにリング状に形成された永久磁石により
構成されていることを特徴とする。これにより、磁気発
生手段（１３０）の磁気中心線を軸線（２１１）は、軸
線（２１１）と平行になる。そこで、磁気発生手段（１
３０）の磁気中心線を軸線（２１１）に一致させるよう
に磁気発生手段（１３０）を原動軸（２１０）に対して
配設すれば、従動部材（１６０）は、後述するように、
その組付け時に、自身の磁気中心線が磁気発生手段（１
３０）の磁気中心線に一致する位置に移動して安定す
る。

【００１１】したがって、従動軸（３１０）の軸線と従
動部材（１６０）の磁気中心線とを一致させておけば、
特に治具等を用いることなく、両軸（２１０、３１０）
の芯出しを容易に行うことができる。なお、ここで、磁
気中心線とは、永久磁石の磁力線の接線のうち一の接線
を考え、その一の接線を含む任意の平面において、一の
接線に対して磁力線が線対称となったときの一の接線を
いう。

【００１２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本実施形態は、船舶用送風機など
のように防爆構造を必要とする送風機３００に電動モー
タ２００から送風機３００回転力を伝達する継手に本発
明に係る磁気継手１００を適用したものである（図２参
照）。そして、図１は磁気継手１００の断面斜視図であ
り、３１０は送風機３００のファンシャフト（従動軸）
であり、２１０は電動モータ２００のモータシャフト
（原動軸）である。

【００１４】また、１１０はスラスト軸受であり、この
スラスト軸受１１０は、その一端側に相当する第１軌道
輪（第１レース）１１１にて円板状の保持部材１２０に
保持（接着）された状態でモータシャフト２１０に結合
している。そして、スラスト軸受け１１０の径外方側に
は、モータシャフト２１０の軸線２１１周りにリング状
（ドーナッツ状）に形成された第１永久磁石（磁気発生
手段）１３０が保持部材１２０に接着固定されており、
この第１永久磁石１３０がモータシャフト２１０ととも
に回転することにより、軸線２１１に周りに回転する回
転磁界を発生させる。

【００１５】なお、保持部材１２０は強磁性材料製（本
実施形態では、薄鋼板）であり、スラスト軸受１１０の
他端側に相当する第２軌道輪（第２レース）１１２およ
び転動体１１３は、保持部材１２０および第１軌道輪１
１１を介して伝わる第１永久磁石１３０の磁力により、
第１軌道輪１１１に保持されている。また、モータシャ
フト２１０とファンシャフト３１０との間には、非磁性
材料（本実施形態では、オーステナイト系のステンレス
材）からなるスペーサ部材１４０が、第２軌道輪１１２
と接触した状態で配設されており、このスペーサ部材１
４０は、電動モータ２００の外側を覆い、送風機３００
と電動モータ２００とを離隔する分離部材（覆い部材）
２２０（図２参照）の一部を兼ねている。

【００１６】そして、スペーサ部材１４０のうちモータ
シャフト２１０に対応する部位には、ファンシャフト３
１０側に突出した円筒状の突出部１４１がプレス成形さ
れており、この突出部１４１の外側先端部には、ファン
シャフト３１０を後述する従動部材１６０を回転可能に
支持するラジアル軸受１５０のインナーレース１５１が
挿入配設されている。

【００１７】因みに、突出部１４１の外側先端部は閉塞
されており、モータシャフト２１０側とファンシャフト
３１０側とは、完全に離隔されている。また、スペーサ
部材１４０を挟んで第１永久磁石１３０反対側には、第
１永久磁石１３０と同じ第２永久磁石（従動部材）１６
０が、両永久磁石１３０、１６０間に引力が作用するよ
うに、ファンシャフト３１０と一体的に回転する保持従
動部材１７０に保持（接着）されており、この保持従動
部材１７０のうち突出部１４１に対応する部位には、突
出部１４１と同様にファンシャフト３１０側に突出した
円筒状の突出部１７１が形成されされている。

【００１８】これにより、モータシャフト２１０が回転
すると、両永久磁石１３０、１６０間の引力（正確に
は、回転方向の引力成分）により、保持従動部材１７０
が連れ回るので、モータシャフト２１０の回転力はファ
ンシャフト３１０に伝達される。そして、突出部１７１
の内側先端部には、ラジアル軸受１５０のアウタレース
１５２が圧入固定されている。このため、スペーサ部材
１４０、ラジアル軸受１５０および保持従動部材１７０
は、この磁気継手１００の組み立て時においては、一体
化された１部品として取り扱うことができる。

【００１９】なお、保持従動部材１７０（突出部１７
１）は、筒型軸継手や箱型軸継手等の機械的な継手１８
０によってファンシャフト３１０連結される。次に、本
実施形態に係る磁気継手１００に関係する部位の組み立
て手順について述べる。先ず、第１永久磁石１３０およ
び第１レース１１１を保持部材１２０に接着固定すると
ともに、第２レース１１２および転動体１１３を第１レ
ース１１１に配置する（原動側組み立て工程）。なお、
以下、原動側組み立て工程において組み立てられたもの
を第１サブ組みと呼ぶ。

【００２０】次に、保持従動部材１７０（突出部１７
１）にラジアル軸受１５０を圧入固定するとともに、ス
ペーサ部材１４０の突出部１４１に挿入組付けする（従
動組み立て工程）。なお、以下、従動側組み立て工程に
おいて組み立てられたものを第２サブ組みと呼ぶ。そし
て、第１サブ組み（保持部材１２０）をモータシャフト
２１０に圧入固定するとともに、第２サブ組み（保持従
動部材１７０）の突出部１７１と第１サブ組み（スペー
サ部材１４０の）突出部１４１とが重なるように、第２
サブ組みを第１サブ組みに組付ける。

【００２１】その後、ファンシャフト３１０を継手１８
０を介して保持従動部材１７０（突出部１７１）に組付
ける。次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施形態で
は、第１永久磁石１３０に対する第２永久磁石１６０の
位置（距離）、すなわち磁気継手１００の磁気ギャップ
は、スラスト軸受１１０、スペーサ部材１４０および両
永久磁石１３０、１６０（以下、これら総称して継手部
品と呼ぶ。）の製造バラツキの集積となる。

【００２２】したがって、磁気ギャップのバラツキは、
継手部品の製造バラツキの和（継手部品の集積公差）と
なるので、継手部品間の組付けバラツキを考慮する必要
が殆どない。延いては、組付けバラツキ管理を廃止する
ことができるので、磁気継手１００の製造原価上昇を抑
制しつつ、磁気ギャップのバラツキの縮小を図ることが
できる。

【００２３】因みに、スラスト軸受１１０の製造バラツ
キは、一般的に極めて小さいので、磁気ギャップのバラ
ツキは、ほぼ両永久磁石１３０、１６０およびスペーサ
部材１４０の製造（寸法）バラツキの和に等しくなる。
ところで、２つの永久磁石がある場合、両永久磁石は、
互いの磁気中心線が一致する位置に向けて移動して安定
する性質がある。

【００２４】そして、本実施形態では、両永久磁石１３
０、１６０は、軸線２１１周りにリング状に形成されて
配設されているので、第１永久磁石１３０の磁気中心線
は、軸線２１１と平行になる。そこで、第１永久磁石１
３０の磁気中心線を軸線２１１に一致させるように第１
永久磁石１３０をモータシャフト２１０に対して配設す
れば、前述した性質に従って、第１サブ組み立ては、そ
の組付け時に、自身の磁気中心線が第１永久磁石１３０
の磁気中心線に一致する位置に移動して安定する。した
がって、ファンシャフト３１０の軸線と第１サブ組み立
て（第２永久磁石１６０）の磁気中心線とを一致させて
おけば、特に治具等を用いることなく、両シャフト２１
０、３１０の芯出しを容易に行うことができる。

【００２５】因みに、各シャフト２１０、３１０と各永
久磁石１３０、１６０とは、保持部材１２０、保持従動
部材１７０を介して機械的に連結されているので、各永
久磁石１３０、１６０の磁気中心線を各シャフト２１
０、３１０の軸線に一致させる作業は、非接触のシャフ
トの芯出しを行う場合に比べて容易に行うことできる。
ところで、上述の実施形態では、２つの永久磁石１３
０、１６０を用いて磁気継手１００を構成したが、いず
れか一方の永久磁石を廃止して強磁性体のみとし、他方
の永久磁石を電磁コイル（電磁石）とした、いわゆるう
ず電流継手としてもよい。

【００２６】また、上述の実施形態では、リング状の永
久磁石を保持部材１２０および保持従動部材１７０に配
設したが、円板又は矩形板状の永久磁石を円周状に配設
することにより、疑似リング状の永久磁石を構成しても
よい。また、上述の実施形態では、スペーサ部材１４０
は、円筒状の突出部１４１と、これに連なる平板部とを
有する略ハット型に形成されていたが、後述するよう
に、従動軸（ファンシャフト３１０）を支持する軸受と
してスラスト軸受を用いた場合には、スペーサ部材１４
０を平板状としてもよい。

【００２７】また、スペーサ部材１４０が分離部材２２
０の一部を兼ねない、または電動モータ２００の外側を
覆う必要がない場合には、スペーサ部材１４０を単純な
円筒状または平板状としてもよい。また、上述の実施形
態では、送風機３００のファンシャフト３１０に回転力
を伝達するために本発明に係る磁気継手１００を用いた
が、ウォータポンプのインペラに回転力を伝達する等、
その他の機器に対しても適用することができる。

【００２８】また、上述の実施形態では、スラスト軸受
１１０およびラジアル軸受１５０の両者は共にころがり
軸受であったが、焼結金属や樹脂等からなるすべり軸受
を用いてもよい。なお、上述の実施形態では、従動軸を
なすファンシャフト３１０を回転可能に支持する軸受と
してラジアル軸受を用いたが、これは、ファンシャフト
３１０にラジアル荷重が作用するからであって、従動軸
（ファンシャフト３１０）にスラスト荷重が作用する場
合には、当然のことながらスラスト軸受を用いる必要が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気継手の断面斜視図である。

【図２】防爆構造を必要とする送風機の模式図である。

【図３】従来の技術に係る磁気継手の断面図である。

【符号の説明】

１１０…スラスト軸受、１２０…保持部材、１３０…第
１永久磁石（磁気発生手段）、１４０…スペーサ部材、
１５０…ラジアル軸受、１６０…第２１永久磁石（従動
部材）、１７０…保持従動部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁力により原動軸（２１０）から従動軸
   （３１０）に回転力を伝達する磁気継手であって、 前記原動軸（２１０）に配設されるスラスト軸受（１１
   ０）と、 前記原動軸（２１０）の回転に連動して、前記原動軸
   （２１０）の軸線（２１１）に周りに回転する回転磁界
   を発生させる磁気発生手段（１３０）と、 前記磁気発生手段（１３０）を保持するとともに、前記
   スラスト軸受（１１０）の一端側（１１１）に接触する
   保持部材（１２０）と、 前記スラスト軸受（１１０）の他端側（１１２）に接触
   するとともに前記原動軸（２１０）と前記従動軸（３１
   ０）との間に配設された、非磁性材料からなるスペーサ
   部材（１４０）と、 前記スペーサ部材（１４０）のうち前記磁気発生手段
   （１３０）と反対側に接触して位置決めされ、前記従動
   軸（１３０）を回転可能に支持する軸受（１５０）と、 前記スペーサ部材（１４０）を挟んで前記磁気発生手段
   （１３０）と反対側に配設され、前記従動軸（３１０）
   に連結される、強磁性材料からなる従動部材（１６０）
   とを備えることを特徴とする磁気継手。
2. 【請求項２】 前記磁気発生手段（１３０）および前記
   従動部材（１６０）は、前記軸線（２１１）周りにリン
   グ状に形成された永久磁石により構成され、 さらに、前記磁気発生手段（１４０）および前記従動部
   材（１６０）は、互いに引力が作用するように配設され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の磁気継手。
3. 【請求項３】 前記軸受（１５０）はラジアル軸受であ
   り、 さらに、前記軸受（１５０）は、前記スペーサ部材（１
   ４０）から前記従動軸（３１０）側に突出した円筒の突
   出部（１４１）に配設されていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の磁気継手。
4. 【請求項４】 前記スペーサ部材（１４０）は、前記原
   動軸（２１０）側と前記従動軸（３１０）側と離隔する
   分離部材をも兼ねていることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれか１つに記載の磁気継手。