JPH1198814A

JPH1198814A - 磁気カップリング

Info

Publication number: JPH1198814A
Application number: JP25683297A
Authority: JP
Inventors: Akira Tamura; 晃田村; Katayuki Endou; 方志遠藤; Eiji Uematsu; ▲えい▼司上松
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】軸方向寸法をくしても充分な伝達トルクが得
られる磁気カップリングを提供すること。【解決手段】本発明の磁気カップリングは、隔壁板１
２を隔てて対向する作用面に磁石を備えた駆動側回転体
４と負荷側回転体５との間で生じる吸引力によって駆動
側の回転力を負荷側へ伝達するものであって、駆動側回
転体４と負荷側回転体５を各々同軸上に回転支持した駆
動側回転軸２と負荷側回転軸３とに固定し、その駆動側
回転体４と負荷側回転体５との作用面４Ａ，５Ａを一方
が凸状で他方が凹状の球面とし、隔壁板１２を作用面４
Ａ，５Ａに沿って形成した球状としたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁石の吸引力を利
用して回転力を伝達する磁気カップリングにおいて、特
に、駆動側と負荷側とで動力を伝達する一対の磁石間に
隔壁板を設けた磁気カップリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、互い噛み合うことで直接動力
を伝達する機械ネジのようなものの他に、磁力によって
動力を伝達する非接触の動力伝達手段である磁気カップ
リングが用いられてきている。この非接触で動力を伝達
する磁気カップリングは、有毒ガスなどの封入された容
器や内外圧力の異なった装置に使用する場合に、駆動側
と負荷側との間に隔壁板を設けて動力を伝達することが
可能であり、機械ネジにはない効果を奏するものとして
利用価値も高い。

【０００３】そこで、隔壁板を設けた従来の磁気カップ
リングとしては、例えば図４及び図５の模式図で示すよ
うなものを挙げることができる。図４に示す磁気カップ
リングは、モータなどの回転を出力する駆動手段に係設
された駆動側回転軸５１と、負荷機械へ回転を伝えるた
めに係設された負荷側回転軸５２とが同軸上に回転可能
に支持され、その先端に形成された円板に対向する駆動
側磁石５３と負荷側磁石５４とが各々固着され、互いに
吸引し合っている。そして、その駆動側磁石５３と負荷
側磁石５４とは、駆動側と負荷側とを仕切るための平面
形状の隔壁板５５によって隔てられている。

【０００４】また、図５に示す磁気カップリングは、モ
ータなどの回転を出力する駆動手段に係設された駆動側
回転軸６１と、負荷機械へ回転を伝えるために係設され
た負荷側回転軸６２とが同軸上に回転可能に支持されて
いる。駆動側回転軸６１の先端には有底円筒状の筒体６
３が一体に固定され、負荷側回転軸６２にはその筒体６
３内に挿入可能な径の円柱体６４が一体の固定されてい
る。そして、筒体６３の内周面には駆動側磁石６５が固
着され、円柱体６４の表面には負荷側磁石６６が固着さ
れ、駆動側磁石６５と負荷側磁石６６とが互いに吸引し
合っている。更に、その駆動側磁石６５と負荷側磁石６
６とは、駆動側と負荷側とを仕切るための有底円筒形状
の隔壁板６７によって隔てられている。よって、このよ
うな各磁気カップリングでは、駆動側回転軸５１，６１
の回転が、隔壁板５５，６７を介して吸引し合う駆動側
磁石５３，６５と負荷側磁石５４，６６によって負荷側
回転軸５２，６２へ伝達される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の磁気カップリングには次のような問題があった。即
ち、図４に示すような平面形状の磁石同士を吸引させて
動力を伝達するものでは、駆動側と負荷側とを仕切る隔
壁板５５も平面形状とすることが必要である。しかし、
平面形状の隔壁板５５では強度が低いため、駆動側と負
荷側との圧力差が大きい場合には隔壁板５５に撓みが生
じてしまい、回転する磁石５３，５４に接触するといっ
たことが起こる。従って、図４に示すようなものでは、
隔壁板５５の撓み量を考慮して磁石５３，５４と十分に
離す必要があり、また強度を上げるために隔壁板５５の
板厚を厚くする必要がある。

【０００６】ところが、磁石５３，５４の距離を離すの
はもちろん、圧力差に耐え得るに充分な板厚にした場合
にも、その板厚分だけ磁石５３，５４間の距離が遠くな
ってしまい、吸引力が小さくなり充分な伝達トルクが得
られなくなる。一方、図５に示すような円筒状のもので
は、駆動側と負荷側の磁石６５，６６間で作用する吸引
面積が大きいため伝達トルクが大きくなるが、軸方向寸
法が大きいため磁気カップリング自体が大型化してしま
う。更に、図４及び図５のいずれの磁気カップリングに
しても、駆動側回転軸５１，６１と負荷側回転軸５２，
６２とは同軸上にある場合の伝達のみが可能であり、例
えば、両軸が直交するなど方向が異なる場合には使用で
きなかった。

【０００７】そこで、本発明は、かかる問題点を解決す
べく、軸方向寸法を短くしても充分な伝達トルクが得ら
れる磁気カップリング、また同軸上にない回転軸間の動
力伝達を可能とする磁気カップリングを提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気カップリン
グは、隔壁板を隔てて対向する作用面に磁石を備えた駆
動側回転体と負荷側回転体との間で生じる吸引力によっ
て駆動側の回転力を負荷側へ伝達するものであって、前
記駆動側回転体と負荷側回転体とは、各々同軸上に回転
支持された駆動側回転軸と負荷側回転軸とに固定され、
前記駆動側回転体と負荷側回転体との作用面は、一方が
凸状で他方が凹状の球面又は一方が凸状で他方が凹状の
円錐面であり、前記隔壁板は、前記作用面に沿って形成
された球状又は円錐状をなすものであることを特徴とす
る。よって、回転力を伝達する駆動側回転体と負荷側回
転体との対向する作用面を球面又は円錐面で形成したの
で、その作用面に沿った形状で形成される球状又は円錐
状の隔壁板の強度が上がり、また、軸方向寸法を短くし
つつも吸引し合う磁石同士の面積を大きく取れるので充
分な伝達トルクが得られる磁気カップリングを提供する
ことができる。

【０００９】また、本発明の磁気カップリングは、隔壁
板を隔てて対向する作用面に磁石を備えた駆動側回転体
と負荷側回転体との間で生じる吸引力によって駆動側の
回転力を負荷側へ伝達するものであって、前記駆動側回
転体と負荷側回転体とは、所定の角度をもって回転支持
された駆動側回転軸と負荷側回転軸とに各々固定され、
前記駆動側回転体と負荷側回転体との作用面は、一方が
凸状で他方が凹状の球面又は一方が凸状で他方が凹状の
円錐面であり、前記隔壁板は、前記作用面に沿って形成
された球状又は円錐状をなすものであることを特徴とす
る。よって、回転力を伝達する駆動側回転体と負荷側回
転体との対向する作用面を球面又は円錐面で形成したの
で、駆動側回転軸と負荷側回転軸とが所定角度をもって
配設された場合にでも、駆動側回転体と負荷側回転体と
の磁石が対向するようにできるので、吸引力による動力
の伝達が可能であり、同軸上にない回転軸間の動力伝達
が可能な磁気カップリングを提供することができる。

【００１０】また、本発明の磁気カップリングは、前記
駆動側回転体と負荷側回転体とが、磁石材料のみで形成
されたものであることを特徴とする。よって、対向する
作用面に発生する磁束密度が増し、駆動側回転体と負荷
側回転体との吸引力が大きくなって、それだけ大きな伝
達トルクが得られる。また、本発明の磁気カップリング
は、前記駆動側回転体と負荷側回転体との磁石は、回転
軸を中心に放射状に仕切られたものであることを特徴と
する。よって、仕切られた個々の磁極同士が吸引し合う
ので、回転滑りが生じ難くなる。また、本発明の磁気カ
ップリングは、前記駆動側回転体の磁石と前記負荷側回
転体の磁石とが、異なる極性のものであることを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる磁気カップ
リングの実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の磁気カップリングにかかる第一の実施
の形態を示した断面図である。本磁気カップリング１
は、駆動モータなどの回転出力を直接伝達する駆動側回
転軸２と負荷機械に対して回転出力を伝達する負荷側回
転軸３とが同軸上に配設されている。その駆動側回転軸
２及び負荷側回転軸３は、その先端がわずかな距離を隔
てて回転支持され、その各先端には、駆動側回転軸２に
凸形状の駆動側回転体４が、負荷側回転軸３には凹形状
の負荷側回転体５が固着されている。

【００１２】駆動側回転体４及び負荷側回転体５（以
下、まとめて回転体４，５とする）は、いずれも高透磁
率磁性材料で形成されたマグネットホルダ６，７を介し
て駆動側回転軸２及び負荷側回転軸３の先端に固着され
ている。高透磁率磁性材料には、例えば鉄、酸化鉄、ニ
ッケル、コバルト若しくはこれらを主成分とする合金そ
の他の化合物等が使用される。これは、マグネットホル
ダ６，７での磁力線の発生密度を増加させて、両者の吸
引力を増加させるためである。

【００１３】回転体４，５は、それぞれ凸状及び凹状の
球面をなして形成され、その平面図はいずれも図２のよ
うに示すことができる。この回転体４，５は、複数のＮ
極磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極磁石４ｓ，５ｓが非磁性材４
ａ，５ａによって一体成形されている。そして、その凸
状及び凹状の球面、即ち磁力によって吸引し合う作用面
４Ａ，５Ａが、Ｎ極磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極磁石４ｓ，
５ｓを放射状にかつＮ極磁石４ｎ，５ｎとＳ極磁石４
ｓ，５ｓとを交互に配列し、各磁石間を非磁性材４ａ，
５ａによって仕切るようにして形成されている。更に、
扇形をなすＮ極磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極磁石４ｓ，５ｓ
は、いずれも同形のものである。従って、対向する回転
体４，５は、その作用面４Ａ，５Ａが逆極性の磁石同士
で互いに吸引しあって釣り合っている。

【００１４】そして、このような回転体４，５は、非磁
性材で形成されたケース８と、やはり非磁性材で形成さ
れたカバー９とによって画設されている。ケース８は、
略円筒形状をなすものであり、横方向に張り出したフラ
ンジ部８ａが形成され、そのフランジ部８ａが駆動側と
負荷側を仕切る取付面１６に固定される。そして、その
取付面１６に固定されたケース８に対してカバー９が固
定され、回転体４，５を画設する箱体が構成されてい
る。そのケース８及びカバー９は、ともに駆動側回転軸
２又は負荷側回転軸３が貫通する円筒状の貫通支持部８
ｂ，９ｂが形成され、その内部に嵌装されたラジアルベ
アリング１０，１０…とスラストベアリング１１，１１
によって、駆動側回転軸２及び負荷側回転軸３が回転支
持されている。

【００１５】そして、磁気カップリング１は、駆動側回
転体４と負荷側回転体５との作用面４Ａ，５Ａが隔壁板
１２を隔てて対向するよう構成されている。即ち、ケー
ス８とカバー９との間には、駆動側と負荷側とを仕切る
ための隔壁板１２が回転体４，５の間に設けられてい
る。この隔壁板１２は、中心部は、回転体４，５の球面
形状に沿うように湾曲した形状に形成され、その周辺部
は、ケース８とカバー９とで挟さまれるよう平面形状で
形成されている。また、隔壁板１２は、回転体４，５間
の磁束を乱さないように非磁性材で形成されている。

【００１６】そこで、このような構成の磁気カップリン
グ１では、例えば、モータなどの駆動により駆動側回転
軸２に回転が与えられ、ケース８内の駆動側回転体４が
同様に回転する。駆動側回転体４が回転すれば、Ｎ極磁
石４ｎとＳ極磁石４ｓ、Ｓ極磁石５ｓとＮ極磁石５ｎと
が互いに吸引し合っているため、その吸引力によって負
荷側回転体５に回転力が与えられる。よって、駆動側回
転軸２の回転力が、隔壁板１２を隔てた回転体４，５を
介して負荷側回転軸３に伝達され、その負荷側回転軸３
が係設された負荷機械へ回転力が与えられることとな
る。よって、この磁気カップリング１を使用すれば、有
害ガスなどが封入された容器や内圧と外圧との圧力差が
ある場合に、駆動側と負荷側とを遮断して動力を伝達す
ることができる。

【００１７】従って、本実施の形態の磁気カップリング
１は、回転力を伝達する回転体４，５を球面で形成した
ため、軸方向寸法を短くしつつも磁石同士が吸引し合う
作用面４Ａ，５Ａの面積を大きく取ることができ、回転
力を伝達するための吸引力を大きくすることで、伝達ト
ルクを大きくすることができた。また、回転体４，５の
形状を球面としたことに伴って隔壁板１２の形状も球状
としたため、隔壁板１２自身の強度が高くなった。即
ち、隔壁板１２を隔てた両空間の圧力差が大きい場合、
隔壁板１２にかかる圧力が大きくなるが、例えば球面の
１点に加わる圧力は円周応力としてすべての円周方向に
等しく分散されるため撓み難くなり、より大きい圧力差
に耐え得るようになった。このように、隔壁板１２の強
度が増したことで、隔壁板１２の肉厚が薄くても撓みが
生じないため、回転体４，５の両作用面４Ａ，５Ａを接
近させることができ、更に吸引力を大きくすることがで
きた。

【００１８】次に、本発明にかかる磁気カップリングの
第二の実施の形態について説明する。図３は、第二の実
施の形態の磁気カップリングを示した断面図である。磁
気カップリング２１は、駆動モータなどの回転出力を直
接伝達する駆動側回転軸２２と負荷機械に対して回転出
力を伝達する負荷側回転軸２３とが直交して配設されて
いる。その駆動側回転軸２２及び負荷側回転軸２３の先
端には、駆動側回転軸２２に凹形状球面の駆動側回転体
２４が、負荷側回転軸２３には凸形状球面の負荷側回転
体２５が固着されている。駆動側回転体２４及び負荷側
回転体２５（以下、まとめて回転体２４，２５とする）
は、前記第一の実施の形態のものと同様、図２に示すよ
う扇形に形成された複数のＮ極磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極
磁石４ｓ，５ｓが非磁性材４ａ，５ａによって、放射状
にかつ交互に一体成形されている。そして、本実施の形
態のものでは、複数のＮ極磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極磁石
４ｓ，５ｓからなる作用面２４Ａ，２５Ａのうち、対向
する一部の磁石同士が吸引し合っている。

【００１９】また、本実施の形態でも回転体２４，２５
は、いずれも高透磁率磁性材料で形成されたマグネット
ホルダ２６，２７を介して駆動側回転軸２２及び負荷側
回転軸２３の先端に固着されている。そして、このよう
な回転体２４，２５は、支持板２８に固定された第１カ
バー２９と第２カバー３０によって画設されている。支
持板２８は、駆動側と負荷側とを仕切る取付面３６に固
定され、その支持板２８に対して第１カバー２９と第２
カバー３０とが固定されている。第１カバー２９及び第
２カバー３０は、ともに駆動側回転軸２２又は負荷側回
転軸２３が貫通する円筒状の貫通支持部２９ａ，３０ａ
が形成され、その内部に嵌装されたラジアルベアリング
３１，３１…とスラストベアリング３２，３２によっ
て、駆動側回転軸２２及び負荷側回転軸２３が回転支持
されている。なお、支持板２８、第１カバー２９及び第
２カバー３０は、非磁性材で形成されている。

【００２０】そして、磁気カップリング２１は、駆動側
回転体２４と負荷側回転体２５の作用面２４Ａ，２５Ａ
が隔壁板３３を隔てて対向するよう構成されている。即
ち、支持板２８と第１カバー２９との間には、駆動側と
負荷側とを仕切るための隔壁板３３が回転体２４，２５
の間に設けられている。この隔壁板３３は、中心部が、
回転体２４，２５の球面形状に沿うように湾曲した球状
に形成され、その周辺が、支持板２８と第１カバー２９
とで挟さまれるよう平面形状で形成されている。また、
隔壁板３３は、回転体２４，２５間の磁束を乱さないよ
うに非磁性材で形成されている。

【００２１】そこで、このような構成の磁気カップリン
グ２１では、例えば、モータなどの駆動により駆動側回
転軸２２に回転が与えられ、第１カバー２９内の駆動側
回転体２４が同様に回転する。駆動側回転体２４が回転
すれば、作用面２４Ａ，２５Ａの一部対向するＮ極磁石
４ｎとＳ極磁石４ｓ、Ｓ極磁石５ｓとＮ極磁石５ｎとが
互いに吸引し合っているため、その吸引力によって負荷
側回転体２５に回転力が伝達される。このように駆動側
回転軸２２の回転力が、隔壁板３３を隔てた回転体２
４，２５を介して負荷側回転軸２３に伝達されること
で、その負荷側回転軸２３が係設された負荷機械へ回転
力が与えられることとなる。よって、有害ガスなどが封
入された容器や内圧と外圧との圧力差がある場合にも、
駆動側と負荷側とを遮断して動力を伝達することができ
る。

【００２２】従って、このような構成の本実施の形態の
磁気カップリング２１は、回転力を伝達する回転体２
４，２５の作用面２４Ａ，２５Ａを球面で形成したた
め、直交する駆動側回転軸２２と負荷側回転軸２３との
動力伝達が可能となった。また、本実施の形態でも、回
転体２４，２５の形状を球面としたことに伴って隔壁板
３３の形状も球面としたため、隔壁板３３自身の強度が
高くなった。また、隔壁板３３の強度が増したことで、
隔壁板３３の肉厚を薄くても撓みが生じないため、回転
体２４，２５同士を接近させることで吸引力を大きくす
ることができた。

【００２３】なお、本発明の駆動伝達手段は、前記実施
の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸
脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、前記
実施の形態では、凸形状の回転体４，２５及び凹形状の
回転体５，２４の作用面４Ａ，２５Ａ，５Ａ，２４Ａを
球面で形成したが、これを円錐面としたものであっても
よい。また、例えば、前記実施の形態では、複数のＮ極
磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極磁石４ｓ，５ｓを非磁性材４
ａ，５ａによって一体成形して回転体４，５，２４，２
５を形成したが、回転体全体を磁石材料のみで形成する
ようにしてもよい。その場合、回転体の作用面には、Ｎ
極とＳ極との磁極が前記実施の形態と同様に放射状にか
つ交互に配列するよう着磁する。従って、このような回
転体に磁石材料を使用すれば、駆動側と負荷側とで吸引
力が増し、伝達トルクをより大きくすることができる。

【００２４】また、例えば、前記実施の形態では、回転
体４，５，２４，２５（前記例のように作用面を円錐と
した回転体や、作用面を着磁して形成した磁石材のみか
らなる回転体も含む）の作用面４Ａ，５Ａ，２４Ａ，２
５Ａに形成された複数のＮ極磁石４ｎ，５ｎ及びＳ極磁
石４ｓ，５ｓを交互に配列したが、一方の回転体の作用
面をＮ極のみ、そして他方の回転体の作用面をＳ極のみ
で形成するようにしてもよい。また、前記第二の実施の
形態では、駆動側回転軸２２と負荷側回転軸２３とが直
交する場合を記載したが、更にその駆動側回転軸２２と
負荷側回転軸２３とが、鋭角若しくは鈍角をなすよう任
意の角度で配設されたものであってもよい。また、前記
実施の形態の各場合において、駆動側回転軸と負荷側回
転軸との凹凸がが逆の形状になったものであってもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、隔壁板を隔てて対向する作用
面に磁石を備えた駆動側回転体と負荷側回転体との間で
生じる吸引力によって駆動側の回転力を負荷側へ伝達す
るものであって、駆動側回転体と負荷側回転体を各々同
軸上に回転支持した駆動側回転軸と負荷側回転軸とに固
定し、その駆動側回転体と負荷側回転体との作用面を一
方が凸状で他方が凹状の球面又は一方が凸状で他方が凹
状の円錐面とし、隔壁板を作用面に沿って形成した球状
又は円錐状をなす構成としたので、軸方向寸法を短くし
ても充分な伝達トルクが得られる磁気カップリングを提
供することが可能となった。

【００２６】また、本発明は、隔壁板を隔てて対向する
作用面に磁石を備えた駆動側回転体と負荷側回転体との
間で生じる吸引力によって駆動側の回転力を負荷側へ伝
達するものであって、駆動側回転体と負荷側回転体を所
定の角度をもって回転支持された駆動側回転軸と負荷側
回転軸とに各々固定し、その駆動側回転体と負荷側回転
体との作用面を一方が凸状で他方が凹状の球面又は一方
が凸状で他方が凹状の円錐面とし、隔壁板を作用面に沿
って形成された球状又は円錐状をなす構成としたので、
同軸上にない回転軸間の動力を伝達する磁気カップリン
グを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気カップリングにかかる第一の実施
の形態を示した断面図である。

【図２】回転体４（５）を示した平面図である。

【図３】本発明の磁気カップリングにかかる第二の実施
の形態を示した断面図である。

【図４】従来の磁気カップリングを示した模式図であ
る。

【図５】従来の磁気カップリングを示した模式図であ
る。

【符号の説明】

１磁気カップリング２駆動側回転軸３負荷側回転軸４駆動側回転体５負荷側回転体４Ａ，５Ａ作用面６，７マグネットホルダ８ケース９カバー１２隔壁板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隔壁板を隔てて対向する作用面に磁石を
備えた駆動側回転体と負荷側回転体との間で生じる吸引
力によって駆動側の回転力を負荷側へ伝達する磁気カッ
プリングにおいて、前記駆動側回転体と負荷側回転体とは、各々同軸上に回
転支持された駆動側回転軸と負荷側回転軸とに固定さ
れ、前記駆動側回転体と負荷側回転体との作用面は、一方が
凸状で他方が凹状の球面又は一方が凸状で他方が凹状の
円錐面であり、前記隔壁板は、前記作用面に沿って形成された球状又は
円錐状をなすものであることを特徴とする磁気カップリ
ング。
【請求項２】隔壁板を隔てて対向する作用面に磁石を
備えた駆動側回転体と負荷側回転体との間で生じる吸引
力によって駆動側の回転力を負荷側へ伝達する磁気カッ
プリングにおいて、前記駆動側回転体と負荷側回転体とは、所定の角度をも
って回転支持された駆動側回転軸と負荷側回転軸とに各
々固定され、前記駆動側回転体と負荷側回転体との作用面は、一方が
凸状で他方が凹状の球面又は一方が凸状で他方が凹状の
円錐面であり、前記隔壁板は、前記作用面に沿って形成された球状又は
円錐状をなすものであることを特徴とする磁気カップリ
ング。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の磁気カッ
プリングにおいて、前記駆動側回転体と負荷側回転体とが、磁石材料のみで
形成されたものであることを特徴とする磁気カップリン
グ。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の磁気カップリングにおいて、前記駆動側回転体と負荷側回転体との磁石は、回転軸を
中心に放射状に仕切られたものであることを特徴とする
磁気カップリング。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の磁気カップリングにおいて、前記駆動側回転体の磁石と前記負荷側回転体の磁石と
が、異なる極性のものであることを特徴とする磁気カッ
プリング。