WO2007055419A1

WO2007055419A1 - 永久磁石ユニットおよび回転アシスト装置

Info

Publication number: WO2007055419A1
Application number: PCT/JP2006/322912
Authority: WO
Inventors: Makoto Ogoshi
Original assignee: Crystalbay Co., Ltd.
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-05-18
Also published as: TW200733518A

Abstract

　永久磁石ユニット(１０)は、磁極が厚さ方向両端にある板状永久磁石を複数枚相互に重ねて吸着して一体とした磁石体(１２)と、磁石体の一方の端面に吸着され、稜線部から２つの斜面部が斜め方向に延び、常磁性体からなる屋根形部材(３０)と、磁石体の他方の端面に吸着された常磁性体からなる基端側ヨーク(１６)と、板状永久磁石と屋根形部材と基端側ヨークとを一体的に連結する連結手段(２０)とを備える。

Description

明細書

永久磁石ュニットおよび回転アシスト装置

技術分野

本発明は、永久磁石ュニッ卜およびこれを利用した回転アシスト装置に関する。

背景技術

従来、永久磁石と電磁石との反発力または永久磁石同士の反発力を利用した磁力回転装置が知られている。ところが、従来の磁力回転装置は、十分なトルクが得られず、実用的ではなかった。

れに対して本発明者は、特許文献 1 のルク伝達装置と、これを利用した発電装置とを提案した。特許文献 1 の発明は、永久磁石を円周方向に多数配置した口一タの円周方向複数箇所に、このロータより小径で

、各々が円周方向に複数の永久磁石を配置した磁石車を配置し、この磁石車をモ一タにより駆動することにより、 Dータを回転させるのである。

P 一タ側の永久磁石と磁石車側の永久磁石とは、その極性が同一とされ、両者の反発力によってロータが回され、更に、磁石車もその反発時にモ一タ駆動方向に加速されるようにしている。しかし、両者の永久磁石が接近する際に、接近に抵抗するように反発力が生じ、このため更に大きレ、トルクを得ることが困難であった。

これを改善するため、本発明者は、特許文献 2 に示すような、板状永久磁石を複数枚重ねた磁石連結体の上にその端面の約半分を覆う先端側

3 一クを設けた永久磁石ュニッ卜と、この永久磁石ュニットを使用した回転アシスト装置とを開発した。この回転アシスト装置は、回転体に等間隔で取り付けられた回転永久磁石ュニッ卜と、外側支持部材に等間隔で取り付けられた 2種類の固定永久磁石ュニッ卜とを備える 2種類の固定永久磁石ュニッ卜は外側支持部材に交互に配置されてレ、るよフ *~ \ 回転永久磁石ュニットおよび固定永久磁石ュニットは、その中心軸線を装置の半径方向から傾けて取り付けられている。

このように構成した回転アシスト装置は、. 回転永久磁石ュ二ットと固定永久磁石ュニッ卜との同一極性の磁極を相互に接近させるとき、接近側の磁力線が先端側ヨークから斜めに出ているので抵抗反発力 ' (ロータの回転方向とは逆方向の反発力）が少なく、すれ違いのとさ先端側ョ

—クで覆われていない磁石端面の法線方向の磁力線により強レ、推進反発力（ロータの回転方向への反発力）を得ることができる。 .

しかしながら、この回転アシスト装置は、 2種類の固定永久磁石ュニットを使用する必要があり、また磁石ュニッ卜の中心軸線を装置の半径方向から傾けて取り付ける必要がある。そのため、構造が複雑で製造の手間がかかるという欠点があった。

特許文献 1 ：国際公開 W O O 3 / 0 9 4 3 2 9号公報

特許文献 2 ：特開 2 0 0 5 - 2 4 5 1 7 4号公報 - 発明の開示

本発明は、このような問 mを解決するために成されたものであり、永久磁石ュニッ卜を使用して強い推進反発力を得ることができしかも構造が簡単で、安価に製造でさる回転アシスト装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の永久磁石ュニッ卜では、磁石体の一方の端面側に、当 4一方の端面に対して所定の角度を持つように傾斜面（平面でも曲面でも良い）を形成した第 1 のヨークを設けている。また、他方の端面側に第 2 のヨークを設けても良い。

また、本発明の回転アシスト装置は、回転軸に取り付けられた主口一タと、生ータの外周部に等間隔で、かつ該主ロータの半径方向外側の磁極が同 ―磁極となるように取り付けられた複数の第. 1 永久磁石ュニッ卜と、 1 または複数の回転軸に取り付けられた 1 つまたは複数の補助一タと、各々の補助ロータの外周部に等間隔に、補助ロータの半径方向外側の磁極が同一磁極となるように取り付けられた複数の第 2 永久磁石ュ二クと、 1 つまたは複数の補助ロータを回転させるための 1 つまたは複数のモータとを備え、第 1 永久磁石ュニットおよび第 2 永久磁石ュ二 'ッは上述した本発明の永久磁石ュニッ卜と同様の構成を有し、動力源により補助ロータを回転させ、第 2永久磁石ユニットと第 1.永久磁石ュ二ク卜との間の作用する磁気力により主ロータを回転させる。

以上のうに構成した本発明の回転アシスト装置によれば、第 1 永久磁石ュニットと第 2永久磁石ュニットとが近づくときは抵抗反発力が少なレ、ので容易に近づくことができ、第 1 永久磁石ュ二と第 2 永久磁

.石ュニッ卜とが近づいた位置では強い推進反発力を得ることができしかも、 2種類の永久磁石ュニットを用いる必要がな < 、永久磁石ュ二ッ卜の中心軸線を装置の半径方向から傾けて取り付ける必要もないので

、本発明の回転アシスト装置は構造が簡単で、安価に製造することができる図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の第 1 の実施形態による永久磁石ュソ卜の斜視図である。

図 2 は、図 1 の永久磁石ュニッ卜の Α— Α線に沿った断面図である図 3 は、図 1 の永久磁石ュニットの板状永久磁石の斜視図である。図 4 は、図 1 の永久磁石ュニットの屋根形部材の斜視図である。

図 5 は、別の実施形態の屋根形部材の斜視図である。

図 6 は、別の実施形態の屋根形部材の斜視図である。

図 7 は、本発明の第 2 の実施形態による永久磁石ュニッ卜の斜視図である

図 8 は、本発明の第 3 の実施.形態による回転アシスト装置の断面図である

図 9 は、本発明の第 4 の実施形態による回転アシスト装置の断面図である

図 1 0 は、本発明の第 5 の実施形態による回転ァシスト装置の断面図である発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による永久磁石ュニッ卜を説明する。

. 図 1 は、本発明の第 1 の実施形態による永久磁石ユニットの斜視図である。図 2 は、図 1 の永久磁石ユニットの A— A線に沿った.断面図である。

第 1 の実施形態による永久磁石ュニット 1 0 は、磁極が厚さ方向にある磁石体 1 2 を備える。磁石体 1 2 は、板状永久磁石 1 2 A〜 1 2 Hを相互に吸着させて一体とした磁石連結体である。磁石体 1 2 は、複数の板状永久磁石 1 2 A〜 1 2 Hを一体としたものではなく、 1 つの部材で構成することもできる。

また、永久磁石ユニット 1 0 は、磁石体 1 2 の一方の端面（上端面） 1 3側に、当該上端面 1 3 に対して所定の角度を持つように斜面部 3 2 , 3 3 を形成した屋根形の屋根形部材 3 0 (本発明の第 1 のヨークに相当する）を備えている。また、永久磁石ユニット 1 0 は、磁石体 1 2 の他方の端面（下端面） 1 5 に吸着された板状の基端側ョ一グ 1 6 (本発明の第 2 のヨークに相当）を備えている。

また、永久石ュニクト 1 0 は、磁石体 1 2 と、屋根形部材 3 0 と、側ヨーク 1 6 とを ―体的に連結するための締結ボルト 2 0 を備えてレ、る以下、永久磁石ュニット 1 0 の説明において、屋根形部材 3 0 の側を上、基端側ヨーク 1 6 の側を下とレヽぅまた、永久磁石ュニッ卜 1

0 の磁石体 1 2 の中心線を、軸線.とする（ 2 点鎖線で示す）。

以下、永久磁石ュニット 1 0 を構成する各部材について説明する。図 3 は、永久磁石ュニット 1 0 の磁石体 1 2 を構成する 1 つの板状永久磁石 1 2 Aの斜視図である。図 3 に示すように、板状永久磁石 1 2 A は、上下面が平面の円板状で、中央部には、上面から下面へ貫通するボルト孔 2 1 が形成されている。板状永久磁石 1 2 A 'の直径は、 Dである

。板状永久磁石 1 2 Aは、例えばネオジゥム磁石 Co ) でできていて、一方の面 (例えば上面）が S極、他方の面 (例えば下面）が極である。ネオジクム磁石は残留磁束密度も保磁力も大き < 、強ぃ磁場を発生することがでさる点で好ましい。他の板状永久磁石 1 2 B 〜 1 2 H も同様の形状と材質である。板状永久磁石 1 2 A 〜 1 2 Hの面を相互に吸着させて一体として . 、磁石体 1 2 を構成する。

板状永久磁石 1 2 A 〜 1 2 Hの形状は、板状であれば < 、円板状に限定されない。例えば、 4 角形、その他の多角形でも良レ、た、磁石材料はネオジゥム系に限らず、サマリウム系、セリウム系、ァル二コ系

、フェライト系のちのでも良い。ただし、ネオジゥム系が最強い磁石であるので、これを用いるのが好ましい。

設定した磁石体 1 2 の高さと、使用する板状永久磁石の 1 枚の厚さとにより、重ね合わせる板状永久磁石の数を決める。板状永久磁石の枚数を変えることにより、磁石体 1 2 の高さ（厚さ）を容易に変えることができる。なお.、全体を 1 つの永久磁石とすることもできる。

第 1 の実施形態では、板状永久磁石の数は 8枚としたが、他の枚数でも良い。板状永久磁石の数が少なく磁石体 1 2の高ざが低いと、十分な磁束密度を得ることができない。一方、板状永久磁石の数が多く磁石体 1 2の高さが高いと、永久磁石ュニット 1 0全体の大きさと重量が増し、構造的に弱くなり、また、コストが高くなるという欠点がある。板状永久磁石の数は、 2 〜 1 0枚が好ましく、 3 〜 8枚が更に好ましい。図 4 は、磁石体 1 2 の上端面 1 3上に取り付けられる屋根形部材 3 0 の斜視図である。図 4 に示すように、屋根形部材 3 0は、頂部に稜線部 3 1 を備え、稜線部 3 1 の上面は、滑らかな曲面である。稜,線部 3 1 の上面は、平面とすることもできる。稜線部 3 1 の上面中央部に、締結ボルト 2 0 を通すためのボルト孔 3 4が形成されている。ボルト孔 3 4 には、締結ボルト 2 0の頭部が埋め込まれる座ぐり部 3 4 Aが形成されている。稜線部 3 1 から 2つの斜面部 3 .2 , 3 3が斜め下方向に延びる。斜面部 3 2 ， 3 3の上面と下面は、平行な長方形の平面である。

屋根形部材 3 0は、軟鉄等の常磁性体からなる。ここで、 .屋根形部材 3 0は、全体を 1 つの軟鉄等で構成しても良いし、複数の薄い軟鉄等を重ね合わせて構成しても良い。屋根形部材 3 0 として電磁鋼板を用いても良い。

また、屋根形部材 3 0は、適切な厚みに形成されている。屋根形部材 3 0の厚みは、全体が均一であっても良いし、均一でなくても良い。例えば、稜線部 3 1付近の厚みは薄くし、稜線部 3 1 から離れた端部付近では厚くするようにしても良い。または、一方の斜面部 3 2 と他方の斜面部 3 3 とで厚みを変えても良い。第 1 の実施形態では、 2 つの斜面部 3 2 , 3 3 の間の角度 0 は、 1 6 0 ° である。また、屋根形部材 3 0 の各々の斜面部 3 2 ， 3 3 と磁石体 1 2 の軸線との間の角度 0 い 0 ₂は同じで、 0 ， = 0 ₂ = 8 0 ° である。なお、 2 つの斜面部 3 2 , 3 3 の間の角度 0 は、 1 6 0 ° 以外の角度とすることができる。角度 0 が小さいと、屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 と磁石体 1 2 の上端面 1 3 との間の距離が大きくなり、磁石体 1 2 の高さに対して永久磁石ユニット 1 0 全体の高さが高くなる。一方、角度 0 が大きいと、磁石体 1 2 の上端面 1 3 に平板の軟鉄を接続したのと大差がなくなってくる。角度 0 は、 9 0 ° 〜 1 7 0 ° の範囲が好ましく、 1 5 0 ° 〜： I 6 5 ° の範囲が更に好ましい。

屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 の長さは L であり、 2 つの斜面部 3 2 , 3 3 の下端間の距離は Wである。屋根形部材 3 0 は、稜線部 3 1 を上にして磁石体 1 2 の上に置いたとき、磁石体 1 2 の上端面 1 3 の半径方向外側まで届かない大きさであっても良いが、外側まで延びる大きさであることが好ましい。すなわち、稜線部 3 1 の長さ L は、磁石体 1 2 (板状永久磁石 1 2 A〜 1 2 H ) の直径 D.より小さくても良いが、直径 D と等しいかそれより大きいのが好ましい。 2 つの斜面部 3 2 ， 3 3 の下端間の距離 Wは、磁石体 1 2 の直径 D より小さくても良いが、直径 D と等しいかそれより大きいのが好ましい。このようにすると、磁石体 1 2 の上端面 1 3 から出る磁力線は、殆ど全て屋根形部材 3 0 に入ることになる。

なお、第 1 の実施形態では、稜線部 3 1 から 2 つの斜面部 3 2 , 3 3 が磁石体 1 2 の軸線に対して傾斜する角度 0 ₂は、共に同じ値とした。しかし、 2 つの斜面部 3 2 , 3 3 が異なる角度（ 0 , ≠ 0 ₂ ) で傾斜するようにすることもできる。また、第 1 の実施形態では、屋根形部材 3 0 は、稜線部 3 1 から 2 つの斜面部 3 2 , 3 3 が斜め下方向に延びる構成としているが、これに限定されない。例えば、斜面部を 1 つのみとする、すなわち、平板状の軟鉄等を磁石体 1 2 の上端面 1 3 の上に傾けて載置するようにしても良い。その他、以下のように屋根形部材を構成しても良い。

図 5は、別の実施形態に係る屋根形部材 3 0 'の斜視図である。屋根形部材 3 0 'が屋根形部材 3 0 と異なるのは、 2つの斜面部 3 2 ' , 3 3 'の上面が、長方形ではなく、ほぼ半円形である点である。その他の点は、図 4に示す実施形態の屋根形部材 3 0 と同様である。稜線部 3 1 'の長さ L 'は、磁石体 1 2 の直径 Dより小さくても良いが、直径 Dと等しいかそれょり大きいのが好ましい。 2つの斜面部 3 2 ' , 3 3 'の下端間の距離 W'は、磁石体 1 2の直径 Dより小さくても良いが、直径 Dと等しいかそれより大きいのが好ましい。図 5 の屋根形部材 3 0 'も、図 4.の屋根形部材 3 0 と同様の機能を果たす。

なお、屋根形部材の上面の形状は、長方形、半円形に限定されない。図 6 は、更に別の実施形態に係る屋根形部材 3 0 ' 'の斜視図である。屋根形部材 3 0 ' 'が屋根形部材 3 0 と異なるのは、稜線部がなく、斜面部 3 2 " , 3 3 ' 'が平面状でなく全体として湾曲形状となっている点である。その他の点は、図 4 に示す実施形態の屋根形部材 3 0.と同様である。斜面部 3 2 ' ' , 3 3 ' 'の下端間の距離 W' 'は、磁石体 1 2の直径 D より小さくても良いが、直径 D と等しいかそれより大きいのが好ましい。斜面部 3 2 ' ' , 3 3 ' 'の下端間の距離 W' ' と直行する方向の長さ L ' ' は、磁石体 1 2 の直径 Dより小さくても良いが、直径 Dと等しいかそれより大きいのが好ましい。図 6 のように構成した屋根形部材 3 0 ' ' も、図 4の屋根形部材 3 0 と同様の機能を果たす。

図 5、図 6のように屋根形部材 3 0 ' , 3 0 ' 'を構成した場合も、図 4 の例で斜面部 3 2， 3 3の傾斜を異ならせたり（ 0 ，≠ 0 ₂ ) 、厚みを異ならせたりしたのと同様に、屋根形部材 3 0 ' , 3 0 ' 'の斜面部の傾きの大きさを不均一に形成したり、厚みを不均一に形成したりしても良い。再度、図 1 および図 2 を参照し、磁石体 1 2 の下端面 1 5 上に取り付けられる基端側ヨーク 1 6 について説明する。図示する基端側ヨーク 1 6 は、長方形の面を有する。上下の面は、正方形、または円形とすることもできる。基端側ヨーク 1 6 は、直径が磁石体 1 2 の直径 D と等しいかこれより大きい円板状でも良い。図 2 に示すように、基端側ヨーク 1 6 の中央部には、締結ボルト 2 0 の先端部を受入れるためのボルト孔 1 7 が形成され、ボルト孔 1 7 には締結ボルト 2 0 の先端部の牡ねじと螺合するための雌ねじが形成されている。基端側ョ "ク 1 6 は、軟鉄等の常磁性体からなる。

締結ボルト 2 0 は、磁石体 1 2 を構成する板状永久磁石 1 . 2 A〜 1 2 H と、屋根形部材 3 0 と、基端側ヨーク 1 6 とを一体的に連結するためのものである。締結ボルト 2 0 の先端部には、基端側ヨーク 1 6 のボルト孔 1 7 の雌ねじと螺合するための牡ねじが形成されている。

永久磁石ュニット 1 0 を組立てるには、板状永久磁石 1 2 A〜 1 2 H を相互に吸着させて磁石体 1 2 とする。磁石体 1 2 の上端面 1 3 が S極、下端面 1 5 が N極である。 S極と N極とは、逆にしても良.い。基端側ヨーク 1 6 の上に磁石体 1 2 を配置し、その上に稜線部 3 1 が上になるようにして屋根形部材 3 0 を配置する。屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 のボルト孔 3 4 カゝら締結ボルト 2 0 を挿入し、磁石体 1 2 のボルト孔 2 1 を貫通させ、締結ボルト 2 0 の先端部の牡ねじを基端側ヨーク 1 6 のボルト孔 1 7 の雌ねじと螺合させる。屋根形部材 3 0 と磁石体 1 2 と基端側ヨーク 1 6 とを一体的に締め付けて固定し、永久磁石ュニット 1 0 を形成する。ここでは、屋根形部材 3 0 の上端面 1 3 の外周部と屋根形部材 3 0 の一部とが接するように固定しているが、接触しないように締結ボルト 2 0 で連結するようにしても良い。連結手段として締結ボル卜 2 0 を用いることにより、永久磁石ュニット 1 0 を構成する部材を簡単に固定することができる。

このような永久磁石ュニット 1 0 を 2 つ用意し、屋根形部材 3 0 同士を接近させると、互いに近づいている過程では永久磁石ュニット 1 0 同士の反発が少なく、 .容易に接近させることができる。一方、屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 同士が最も近づく位置では、 2 つの永久磁石ュニット 1 0 は強く反発する。

なお、第 1 の実施形態では、磁石体 1 2 と屋根形部材 3 0 (' 3 0 ' , 3 0 " ) と基端側ヨーク 1 6 とを連結する連結手段として、締結ボルト

2 0 を用いたが、連結手段は締結ボルト 2 0 に限定されるものではなく、他の方法で連結しても良レ、。例えば、磁石体 1 2 と屋根形部材 3 0 (

3 0 ' , 3 0 " ) と基端側ヨーク 1 6 とを榭脂で成形した枠（図示せず ) に収容して固定することができる。または磁石体' 1 2 と屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' , 3 0 " ) と基端側ヨーク 1 6 とを樹脂系接着剤で接着することもできる。

• 図 7 は、本発明の第 2 の実施形態による永久磁石ュニット 1 0 ' ' 'の斜視図である。第 2 の実施形態による永久磁石ュニット 1 0 ' ' 'では、磁石体 1 2 ' ' 'は、複数の板状永久磁石を吸着させたものではなく、 1 つの永久磁石で構成されている。基端側ヨークは設けられていない。磁石体 1 2 ' ' ' と屋根形部材 3 0 ' ' ' とは、締結ボルトで固定するのではなく、接着剤で接着される。そのため、磁石体 1 2 ' ' ' と屋根形部材 3 0 ' ' ' とには、締結ボルトを挿入するためのボルト孔は形成されていない。磁石体 1 2 ' ' 'の上面 1 3 ， ' 'の外周部の 2 箇所には、屋根形部材 3 0， ' ' と接着するための接着面 1 3 a が設けられている。その他の点は、第 1 の実施形態による永久磁石ュニット 1 0 と同じである。第 2の実施形態による永久磁石ュニット 1 0 ' ' 'は、第 1 の実施形態による永久磁石ュニット 1 0 と同様の作用をする。 .第 2の実施形態による永久磁石ユニット 1 0 ' ' 'は、部品数が少なく、ボルト孔、ネジ等の加工が不要なので、加工が容易である。

次に、永久磁石ュニット 1 0 ( 1 0 ' ' ' ) を使用した回転アシスト装置について説明する。 .

図 8 は、本発明の第 3 の実施形態による [11転アシスト装置 4 0の断面図である。回転アシスト装置 4 0 は、支持部材 5 0 の中央部で、回転自在に支持された回転軸 4 3 と、回転軸 4 3 に取り付けられた主ロータ 4 4 と、主ロータ 4 4の外周面に等間隔で配置された複数の第 1 永久磁石ユニット 5 1 とを備える。回転アシスト装置 4 0は、更に、支持部材 5 0の外辺部で支持された複数の回転軸 4 7 と、各々の回転軸.4 7.に取り付けられた補助ロータ 4 6 とを備える。各々の補助ロータ 4 6 の外周面には、複数の第 2永久磁石ユニット 5 2が等間隔で'配置される。複数の補助ロータ 4 6 は、モータ 4 2により回転させる。または、他の動力源で回転させても良い。

主ロータ 4 4は、ほぼ短い円柱形状であり、その外周面には、第 1 永久磁石ュニット 5 1 を取り付けるための支持面 4 5が等間隔.で設けられている。支持面 4 5は、主ロータ 4 4の外周面に平行である。そのため、第 1 永久磁石ユニット 5 1 の軸線は、主ロータ 4 4の半径方向に延びる。支持面 4 5に取り付けられる第 1永久磁石ユニット 5 1 は、第 1 または第 2の実施形態による永久磁石ュニット 1 0または 1 0 ' ' 'である。第 1 永久磁石ユニット 5 1 は、屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' , 3 0 " , 3 0 " ' ) を外側にして取り付けられる。屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' ， 3 0 " , 3 0 ' ' ' ) の軸線は、主ロータ 4 4の回転軸 4 3に垂直である。これにより、稜線部 3 1 ( 3 1 ' ) を有する屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' , 3 0 ' ' ' ) を用いた場合は、稜線部 3 1 ( 3 1 ' ) は主ロータ 4 4の回転軸 4 3 に平行となる。

第 1 永久磁石ュニット 5 1 の取り付けは、基端側ヨーク 1 6 を支持面 4 5にネジ止め、接着するなど任意の方法で行うことができる。

主ロータ 4 4の少なくとも支持面 4 5 の近傍は、. 常磁性体で構成されている。のため、第 1 永久磁石ユニット 5 1 は、基端側ヨーク 1 6 を備えなくてもよい。この場合、常磁性体でできた支持面 4 5の近傍が基端側ヨーク 1 6 の作用をする。第 1永久磁石ュニット 5 1 を締結ボルト 2 0で直接支持面 4 5 に固定しても良く、またはその他の任意の方法で固定することができる。

回転アシスト装置 4 0の支持部材 5 0の上下左右の 4つの外辺部では、それぞれ 2つ（合計 8個）の回転軸 4 7が回転自在に支持.ざれる。各々の回転軸 4 7 には、それぞれ補助ロータ 4 6が取り付けられている。補助ロータ 4 6 の数は 8個に限定されない。補助口一タ 4 6 は、ほぼ短い円柱形状であり、その外周面には、第 2永久磁石ユニット 5 2 を取り付けるための 3つの支持面 4 8が等間隔で設けられている。支持面 4 8 は、補助ロータ 4 6 の外周面と平行である。そのため、第 2永久磁石ュニット 5 2の軸線は、補助ロータ 4 6.の半径方向に延びる。支持面 4 8 の数は 3つに限定されない。

補助ロータ 4 6 の支持面 4 8 に第 2永久磁石ュニット 5 2が取り付けられる。第 2永久磁石ユニット 5 2は、第 1 または第 2の実施形態による永久磁石ュニット 1 0または 1 0 ' ' 'である。第 2永久磁石ュニット 5 2は、屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' , 3 0 " , 3 0 ' ' ' ) を外側にして取り付けられる。屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' , 3 0 " , 3 0 '' ' ) の軸線は、補助ロータ 4 6 の回転軸 4 7に垂直である。これにより、稜線部 3 1 ( 3 1 ' ) を有する屋根形部材 3 0 ( 3 0 ' ， 3 0 " ' ) を用いた場合は、稜線部 3 1 ( 3 1 ' ) は主ロータ 4 6 の回転軸 4 7 に平行となる。

補助ロータ 4 6 の少なくとも支持面 4 8 の近傍は、常磁性体で構成されている。そのため、第 2 永久磁石ユニット 5 2 は、基端側ヨーク 1 6 を備えなくてもよい。この場合、常磁性体でできた支持面 4 8 の近傍が基端側ヨーク 1 6 の作用をする。

以下では、屋根形部材 3 0 を用いる場合について説明する。上述のように、第 1 永久磁石ユニット 5 1 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 は、主ロータ 4 4 の回転軸 4 3 に平行である。第 2 永久磁石ュニット 5 2 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 は、補助ロータ 4 6 の回転軸 4 7 に'平行である。その結果、第 1 永久磁石ュニッド 5 1 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 と、第 2 永久磁石ュニット 5 2 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 とは、平行になる。そのため、屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 同士が近づいたとき、両者は磁力線により強く反発する。

または、第 1 永久磁石ュニット 5 1 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 が、主ロータ 4 4 の回転軸 4 3 からある角度だけずれ、第 2 永久磁石ュニット 5 2 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 .1 が、補助ロータ 4 6 の回転軸 47 から同じ角度だけずれ、その結果、第 1 永久磁石ユニット 5 1 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 と、第 2 永久磁石ュニット 5 2 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 とが平行になってもよい。

回転アシスト装置 4 0 の補助ロータ 4 6 を回転させるため、各々の補助ロータ 4 6 にプーリ 4 1 が設けられている。プーリ 4 1 は、ベルト 4 9 によりモータ 4 2 に連結される。各々の補助ロータ 4 6 は、モータ 4 2 により回転させることができるようになつている。第 3 の実施形態では、各辺の 2 つの捕助ロータ 4 6 にっき 1 つのモータ 4 2 が設けられている。モータ 4 2 は、各補助ロータ 4 6 に 1 個ずつ設けても良く、または 1 つのモータ 4 2 で 3 つ以上の補助ロータ 4 6 を回転させるようにすることもできる。捕助ロータ 4 6 が回転したときにおける第 2永久磁石ュニッ卜 5 2 の屋根形部材 3 0が持つ稜線部 3 1 の軌跡（本発明の最大回転軌跡に相当）を表す円（ 2点鎖線で示す）は、主ロータ 4 4が回転したときにおける第 1 永久磁石ュニッ卜 5 1 の屋根形部材 3 0が持つ稜線部 3 1 の軌跡（本発明の最大回転軌跡に相当）を表す円（ 2点鎖線で示す）の外側に近接している。すなわち、主ロータ 4 4 と補助ロータ 4 6 とが回転したとき、主ロータ 4 4に取り付けられた第 1 永久磁石ュニット 5 1 と、補助ロータ 4 6 に取り付けられた第 2永久磁石ュニット 5 2 とが、衝突せず、かつ近接する距離にくるように間隔をおいている。主ロータ 4 4 に取り付けられる第 1 永久磁石ュッ卜 5 1 と、補助口ータ 4 6 に取り付けられる第 2永久磁石ュニット 5 2 とは、同じ大きさであることが好ましいが、これらを異なる大きさとすることもできる。第 1 永久磁石ユニット 5 1 の板状永久磁石の数と、第 2永久磁石ュ二ット 5 2の板状永久磁石の数は、異なっていても良'レ、し同じであっても良い。板状永久磁石の数を同じにすると、両方の永久磁石ユニット 5 1 , 5 2 から出る磁力線がほぼ等しくなり、効率よく反発力を得ることができる。

第 1 永久磁石ユニット 5 1 の先端側.、すなわち屋根形部材. 3 0側を S 極とし、第 2永久磁石ユニット 5 2の先端側を S極とする。または、第 1 永久磁石ュニット 5 1 の先端側を N極とし、第 2永久磁石ュニット 5 2の先端側を N極とすることができる。すなわち、第 1 永久磁石ュニット 5 1 の先端側の磁極と、第 2永久磁石ュニット 5 2の先端側に磁極とを等しくし、相互に反発しあうようにする。

第 3 の実施形態の回転アシスト装置 4 0 において、モータ 4 2により捕助ロータ 4 6 を回転させる。補助ロータ 4 6 の第 2永久磁石ュニット 5 2が主ロータ 4 4 の第 1 永久磁石ュニット 5 1 に近づくとき、第 1 永久磁石ユニット 5 1 と第 2永久磁石ユニット 5 2 との反発は少なく、主ロータ 4 4 と補助ロータ 4 6の回転による慣性力もあるので、両永久磁石ュニット 5 1 , 5 2は容易に近づくことができる。

また、上述したように、第 1 永久磁石ユニット 5 1 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 と、第 2永久磁石ュニット 5 2 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 とは'、平行である。そのため、第 1 、第 2永久磁石ュニット 5 1 , 5 2の屋根.形部材 3 0の稜線部 3 1 が最も近づくとき、第 1永久磁石ュニット 5 1 の屋根形部材 3 0から出る磁力線と、第 2永久磁石ュニット 5 2の屋根形部材 3 0から出る磁力線とが強く反発しあい、補助ロータ 4 6は主ロータ 4 4に回転力を与える。

すなわち、モータ 4 2 により各補助ロータ 4 6 を反時計回り方向に回転させると、第 2永久磁石ュニット 5 .2が第 1 永久磁石ュニッ.ト 5 1 に対して容易に近づく。そして、第 1永久磁石ュニット 5 1 と第 2永久磁石ユニット 5 2 とは、両者の屋根形部材 3 0の稜線部 3 1 が最も近づく位置に来ると、強く反発しあう。その結果、主ロータ 4 4 には時計回り方向に回転力を与えられる。

または、各補助ロータ 4 6 を時計回り方向に回転させ、主ロータ 4 4 を反時計回り方向に回転させることができる。第 3の実施形態の回転ァシスト装置 4 0は、時計回り、反時計回りの何れの方向にも主ロータ 4 4 を回転させることができる。

なお、図 8 の回転アシスト装置 4 0で用いている永久磁石ュニット 5 1 , 5 2の屋根形部材 3 0 は、その斜面部 3 2 , 3 3が磁石体 1 2の中心軸線に対して対称型となっているが、第 1 〜第 2の実施形態で上述したように、対称型となっていなくても良い。例えば、斜面部 3 2 , 3 3 の傾斜を異ならせても良いし（ 0 ₁≠ 0 ₂ ) 、厚みを異ならせても良い。

このようにすると、補助ロータ 4 6 の第 2永久磁石ュニット 5 2が主ロータ 4 4 の第 1 永久磁石ュ二ット 5 1 に近づくときに作用する磁力線と、稜線部 3 1 同士が最も近づいてから第 2 永久磁石ュ二ット 5 2 が第

1 永久磁石ュニット 5 1 から遠ざかるときに作用する磁力線とが互いに異なるものとなる。これにより、第 2 永久磁石ュニット 5 2 が第 1 永久磁石ユニット 5 1 に近づくとさには反発力が小さくてより容易に近づき

、第 2 永久磁石ュニット 5 2 が第 1 永久磁石ュニッ卜 5 1 から遠ざかるときには主ロータ 4 4 がより大きな推進反発力を得るよラにすることができる。

ところで、各補助ロータ 4 6 を回転させ始めた直後は、主口 "タ 4 4 は回転速度が遅く、補助ロータ 4 6 の回転に追従できない。補助ロータ

4 6 の第 2 永久磁石ュニット 5 2 は主ロータ 4 4 の第 1 永久磁石ュニット 5 1 に近づき、最も反発が強い位置を通り越して回転しなければならず、主ロータ 4 4 による回転抵抗が大きいので、補助口一タ 4 6 を回転させるのに比較的大きい回転トノレクが必要である。

始動後、時間が経つにつれて、第 1 永久磁石ュニット 5 1 と第 2 永久磁石ュニット 5 2 との反発により、主 ό—タ 4 4 の回転速度が次第に速くなり、主ロータ 4 4 は慣性により回転を続けるようになる。補助口一タ 4 6 の外周部の周速と、主ロータ 4 4 の外周部の周速とがほぼ等しくなると、主ロータ 4 4 が定速回転状態となる。すなわち、補助ロータ 4 6 の回転と主ロータ 4 4 の回転とが同期する。定速回転状態では、補助ロータ 4 6 を回転させるのに必要な回転トノレクは小さくなり、安定する。その結果、モータ 4 2 の消費電力が低下する。

一実施例では、 1 0 0 r p m以上の定速回転状態ではモータ 4 2 への入力電力が、回転初期の 1 Z 1 0程度に減少した。

また、モータ 4 2 に供給する電力を調整することにより、補助ロータ 4 6 の回転速度を制御し、主ロータ 4 4 の回転速度を制御することがでさる。

回転アシスト装置 4 0の第 1 、第 2永久磁石ュニット 5 1 , 5 2力、ら屋根形部材 3 0 を取り外した状態にして、補助ロータ 4 6 を回転させようとすると、補助ロータ 4 6 と主ロータ 4 4 の磁石体 1 2同士が近づくときの反発力が強く、補助ロータ 4 6 を回すのに非常に強い力を必要とする。これに対して、第 1 、第 2永久磁石ユニット 5 1 , 5 2 に屋根形部材 3 0 を取り付けた図 8の状態では、これがないよりずつと弱い力で補助ロータ 4 6 を回転させることができる。

図 6のように構成した屋根形部材 3 0 ' 'を用いる場合は、第 1 、第 2 の永久磁石ュニット 5 1 , 5 2が近づくときに受ける磁力線の作用と、第 1 、第 2の永久磁石ュニット 5 1 , 5 2 が近づいたときに受ける磁力線の作用との切り替えがスムーズに行われ、より滑らかに回ドルクの伝達を行うことができる。

また、第 3 の実施形態による回転アシスト装置 4 0 は、強いアシスト力を得るため強力な磁石を使用しても、屋根形部材 3 0により、永久磁石ュニット 5 1 , 5 2同士が近づくときの反発力が弱められる。そのため、永久磁石ュニット 5 1 , 5 2 の中心軸線が回転アシスト装置 4 0 の半径方向になるよう取り付けることができる。その結果、主ロータ 4 4 と補助ロータ 4 6 の構造が簡単で、製造が容易である。

また、第 3の実施形態の回転アシスト装置 4 0は、複数の補助ロータ 4 6 で主ロータ 4 4 を回転させるので、安定した回転力を得ることができる。

また、補助ロータ 4 6 と主ロータ 4 4 とは接触せず、永久磁石の反発力を利用して主ロータ 4 4 を回転させるので、主ロータ 4 4 を高速回転させても、熱、音、電気ノイズ、振動の発生は少ない。摺動部は、主口ータ 4 4の軸受と補助ロータ 4 6の軸受だけである。なお、第 3 の実施形態では、第 1 永久磁石ユニット 5 1 の先端側の磁極と、第 2 永久磁石ユニット 5 2 の先端側に磁極とを等しくし、相互に反発しあうようにした。しかし、第 1 永久磁石ユニット 5 1 の先端側の磁極と、第 2 永久磁石ユニット 5 2 の先端側に磁極とを異ならせ、第 2 永久磁石ュニット 5 2 の先端側と第 1 永久磁石ユニット 5 1 の先端側とが相互に引き合うようにしても、補助ロータ 4 6 により主ロータ 4 4 を回転させることができる。この場合は、反発力による場合より伝達できる回転トルクは低下する。

図 9 は、本発明の第 4 の実施形態による回転アシスト装置 4 0 ' 'の断面図である。図 8 の第 3 の実施形態による回転アシスト装置 4 0 は、複数の回転軸 4 7 と、複数の補助ロータ 4 6 とを備えていた図 9 の第 4 の実施形態による回転アシスト装置 4 0 ' ' は、回転軸 4 7 が 1 つ、補助ロータ 4 6 力 1 つで、補助ロータ 4 6 を回転させるモ ―タ 4 2 も 1 つである。その他の点は、図 8 の回転アシスト装置 4 0 と同様である。

図 9 の回転アシスト装置 4 0 ' ' は、主ロータ 4 4 に伝達できる回転トルクが図 8 の回転アシスト装置 4 0 より小さレ、。し力、し、補助ロータ 46 が 1 つなので、図 8 の回転アシスト装置 4 0 より構造が簡単で、安価に製造することができる。

図 1 0 は、本発明の第 5 の実施形態による回転アシスト装置 4 0 'の断面図である。図 8 の第 3 の実施形態では、第 1 、第 2 永久磁石ユニット 5 1 , 5 2 の支持面は、それぞれ主ロータ 4 4 、補助ロータ 4 6 の外周面に平行であった。しかし、これらの支持面を傾け、永久磁石ユニット 5 1 , 5 2 を傾けて取り付けることもできる。

図 1 0 の第 5 の実施形態では、主ロータ 4 4 ' の支持面 4 5 ' は、外周面から例えば 3 0 ° 傾いて形成されている。その結果、第 1 永久磁石ュニット 5 1 の軸線は、主ロータ 4 4 の半径方向から 3 0 ° 傾いて取り付けられる。支持面 4 5 ' を傾ける角度は、これ以外の角度とすることがでさ。

また、補助ロータ 4 6 'の支持面 4 8 ' は、外周面から例えば 3 0 ° 傾レ、て形成されているその結果、第 2 永久磁石ユニット 5 2 は、 3 0 ° 傾いて取り付けられる。支持面 4 8 ' を傾ける角度は、これ以外の角度とすることができる。その他の点は、図 8 の第 3 の実施形態と同様である図 1 0 の第 5 の実施形態では、図 8 の第 3 の実施形態と同様の効果を得ることができるが、伝達される回転トルクは低下する第 5 の実施形態では、第 1 、第 2永久磁石ュ二シト 5 1 , 5 2 の軸線を傾けるので、第 3 の実施形態と比較して、第 1 、第 2 永久磁石ュニク 5 1 , 5 2 の屋根形部材 3 0 の稜線部 3 1 の回転半径を小さくすることができる。第 1 、第 2永久磁石ユニット 5 1 ， 5 2 の中心軸線を装置の半径方向から傾けて取り付けているが、用意する永久磁石ュニッノトは 1 種類でよく、構造はそれほど複雑にならない産業上の利用可能性

本発明の永久磁石ュニットおよび回転アシスト装置は、様な技術に有用である。例えばモータ、発電機、変圧器、自動車等の走行駆動モータの電源、リニアモータ力一等の推進駆動の電源、非常電源、発電所、各種電気機器の電源、船舶の操舵装置、自動車等のパワーステアリングやパワーブレーキなどに有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 磁極が両端にある磁石体と、

前記磁石体の一方の端面側に配置され、前記一方の端面に対して所定の角度を持つように斜面部を形成した第 1 のヨークと、.

を備えることを特徴.とする永久磁石ユニット。

2 . 前記第.1 のヨークは、稜線部から 2 つの平面状の斜面部が延びる形状で構成されることを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の永久磁石ュニッ卜。 .

3 . 前記第 1 のヨークは、上記斜面部が湾曲形状で構成されることを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の永久磁石ュニット。

4 . 前記磁石体は、磁極が厚さ方向両端にある複数の板状永久磁石を相互に吸着して重ねて一体とした磁石連結体であることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 3項の何れか 1 項に記載の永久磁石ュニット。

5 . 前記第 1 のヨークの前記斜面部は、前記磁石体の一方の端面の外側まで延びていることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 4 項の何れか 1 項に記載の永久磁石ュニット。

6 . 前記第 1 のヨークの各々の斜面部と前記磁石体の軸線との間の角度が同じであることを特徵とする請求の範囲第 2項に記載の永久磁右ュ二ッ卜。

7 . 前記第 1 のヨークの各々の斜面部と前記磁石体の軸線との間の角度が異なることを特徴とする請求の範囲第 2 項に記載の永久磁石ュニット

8 . 前記第 1 のヨークの斜面部は、その傾きの大きさが不均一に形成されていることを特徵とする請求の範囲第 1 項〜第 5 項の何れか 1 項に記載の永久磁石ュニット。

9 . 前記第 1 のヨークの斜面部は、その厚みが不均一に形成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 5 項の何れか 1 項に記載の永久磁石ユニット。

1 0 . 前記磁石体の他方の端面側に配置された板状の第 2 のヨークを備えることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 9 項の何れか 1 項に記載の永久磁石^ "ニット。 .

1 1 . 回転軸に取り付けられた主ロータと、

前記主ロータの外周部に等間隔で、かつ該主ロータの半径方向外側の磁極が同一磁極となるように取り付けられた複数の第 1 永久磁石ュニッ卜と、

1 つまたは複数の回転軸に取り付けられた 1 つまたは複数の補助口一タと、

各々の前記補助ロータの外周部に等間隔に、前記補助ロータの半径方向外側の磁極が同一磁極となるように取り付けられ'た複数の第 2 永久磁石ユニットと、を備え、

前記補助ロータに取り付けられた第 2 永久磁石ュニットの最大回転軌道は、前記主ロータに取り付けられた第 1 永久磁石ュニッ卜の最大回転軌道の外側に近接し、

前記第 1 、第 2 永久磁石ユニットは、請求の範囲第 1 項〜第 1 0 項の何れか 1 項に記載の永久磁石ュニットであり、

前記捕助ロータを動力源により回転させ、前記第 2 永久磁石ュニットと前記第 1 永久磁石ユニットとの間に作用する磁気力により前記主ロータを回転させることを特徴とする回転アシスト装置。

1 2 . 前記第 1 永久磁石ュニッ卜の先端側の極性と、前記第 2 永久磁石ュニッ卜の先端側の極性とが同じであることを特徵とする請求の範囲第 1 1 項に記載の回転アシスト装置。

1 3 . 前記第 1 永久磁石ュニットは、その軸線が前記主ロータの半径方向に延びるように前記主ロータに取り付けられ、

前記第 2永久磁石ュニットは、その軸線が前記補助ロータの半径方向に延びるように前記補助ロータに取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の回転アシス卜装置。