JP2709844B2 - 磁気継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は駆動側と従動側との間のエアギャップを介し
て流れる磁気力で発生する磁気抵抗力により駆動トルク
や制動トルクを得る空隙式磁気継手に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

磁気継手は、駆動側と従動側とを磁気力で連結して発
生した摩擦力により駆動トルクや制動トルクを得る摩擦
式磁気継手と、駆動側と従動側との間のエアギャップを
介して流れる磁気力で発生する磁気抵抗力すなわち誘導
力により駆動トルクや制動トルクを得る空隙式磁気継手
とに大別され、このうちの空隙式磁気継手は、トルクの
変動が小さくて高精度のトルク特性を有しまたトルクの
制御が容易であるところから種々な用途に用いられてい
る。

そしてこの種の空隙式磁気継手におけるトルクの制御
装置は、この磁気継手が組込まれる装置によって種々な
装置が開発されており、例えば、電磁石から発生される
磁束量を電気滴に制御するものや、磁石と磁性ディスク
との間のエアギャップを調整して磁気回路中の磁気抵抗
値を制御するものや、あるいは、磁石，磁性ディスク間
に設けた磁性材製の磁気遮蔽板と磁石との間に磁束の短
絡径路を形成することにより磁性ディスク側への磁束迂
回量を制御するようにしたものなど、種々なものが公知
となっている。

しかしながら、このうち電磁石の磁束量を制御するト
ルク制御装置は、電磁石と電源との間に別の電気回路を
設けて結線する必要があり、比較的高価なものになると
いう問題がある。また、エアギャップの寸法を調整して
磁気回路中の磁気抵抗量を制御するトルク制御装置は、
例えば、特開昭59−182167号公報に開示されているマグ
ネットテンション装置や、米国特許第2293748号明細書
に開示されている魚釣りリール用の磁気ブレーキなどの
ように、エアギャップを、線条材の張力を負荷としてカ
ム機構を介し調整したり、または手動でねじ部材を回動
操作することにより調整したりするものであるために、
磁石か磁性ディスクかのいずれか一方を軸線方向に移動
できる構造にしなければならず、装置自体の構造が複雑
になり安価に提供できないという問題がある。

したがって、トルクの制御が可能な空隙式磁気継手と
しては、構造が簡単で安価に提供できトルクの制御が容
易な磁気遮蔽板型が好まれており、この種の磁気継手と
しては、例えば特公昭54−4017号公報に開示されている
ヒステリシスクラッチ・ブレーキが知られている。この
磁気継手は、ヨークに固定され円周方向に磁性を交互に
変えた永久磁石と、この永久磁石にエアギャップを介し
て対向する磁性ディスク（半硬質磁石）とを備えてお
り、エアギャップ内に径方向外側から磁気遮蔽板を出し
入れ自在に挿入したものであって、磁気遮蔽板の挿入量
を調整して磁束の迂回量を制御することにより、トルク
を制御するように構成されている。そしてこの磁気継手
は、磁気遮蔽板の形状をほゞ半円形としてこれを対称的
に一対設けることにより、トルクをほとんど零から最大
値まで制御することができる。

また、この種磁気遮蔽板型の空隙式磁気継手として
は、上記のものの他に、例えば、特開昭54−81447号公
報に開示されている磁気クラッチ装置が知られている。
この磁気継手は、永久磁石と磁性ディスクとの間に磁気
遮蔽板を設け、この磁気遮蔽板に形成したスリットの位
置を、周方向に分割されてN,S交互に配置した永久磁石
に対し変化させて磁気ディスク側への磁束の迂回量を調
整するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような磁気遮蔽板型の空隙式磁気
継手においても、なお次のような問題点がある。

まず、上記特公昭54−4017号公報に開示されている磁
気継手においては、磁気遮蔽板を磁気継手本体の径方向
外側で枢支する必要があり、この磁気継手が組込まれる
装置の設置スペースが狭いと、磁気継手の装着が不可能
になって汎用性がないばかりでなく、永久磁石と磁性デ
ィスクとの間のエアギャップが微小寸法であるために、
磁気遮蔽板を永久磁石と磁気ディスクに対し非接触状態
で組込むためのギャップ調整が必要となるなど、この磁
気継手を巻線機やリールなどに装着する場合にはその装
着作業が困難である等の問題がある。

次に、特開昭54−81447号公報に開示されている磁気
継手においては、磁気遮蔽板が円筒状のスリーブに嵌合
されて芯出しされた状態で永久磁石に磁気吸着されてい
るので、線条材のテンション装置などに装着する場合、
線条材に作用する張力を負荷として磁気遮蔽板を回動さ
せることができないという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたも
のであって、構造が簡単で安価に提供でき軽負荷により
安定したトルク制御が可能であり装置への装着が容易で
汎用性に富む空隙式磁気継手を提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本発明に係る磁気継手
は、ヨークに固定され側面部の円周方向に交互に異なる
磁極が臨むように形成された環状の磁石と、この磁石の
中心孔と前記ヨークの中心孔に回転自在に挿通され前記
ヨークに軸受を介して支持された回転軸と、この回転軸
に軸着され前記磁石の側面部と軸線方向に所定間隔をお
いて対向する磁性ディスクと、これらの磁石と磁性ディ
スクとの間に介装された円板部とヨークに軸受を介して
嵌合された円筒部とを有し前記磁石との相対回動位置に
応じて磁界の強さを可変することができる磁気遮蔽板を
備え、前記円板部と磁石との間、前記円板部と磁性ディ
スクとの間にそれぞれ軸方向へのエアギャップを形成
し、前記円板部に設けられた半径方向に延びる複数個の
スリットにより円周方向へのエアギャップを形成し、こ
の円周方向へのエアギャップを前記軸方向へのエアギャ
ップよりも大きく形成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、磁石の磁束は磁気遮蔽板の円板部に
おけるスリット間の扇形状部分を通って磁性ディスクに
迂回し、磁石と磁性ディスクとが磁気力で発生する磁気
抵抗力により連結される。また、この状態で磁石と磁気
遮蔽板の円板部におけるスリット形成位置との回転方向
での相対位置が変化すると、この磁石と磁気遮蔽板の円
板部との間に、磁束の短絡回路が形成され、磁性ディス
クへの磁束の迂回量が少なくなり、磁気力で得られる磁
気抵抗力が減少する。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明に係る磁気継手を線条材
の張力制御装置に実施した例を示し、第１図はその縦断
面図、第２図は磁気遮蔽板の正面図、第３図は本発明を
実施した線条材の張力制御装置の概要正面図である。本
実施例においては、本発明の磁気継手を組込んだ張力制
御装置を、線条材としてのマグネットコイルを巻取る巻
線機に設けたものであり、巻取機の巻取部へ向うマグネ
ットコイル１（以下線１と称する）の走行経路内には、
全体を符号２で示す張力制御装置が設けられている。こ
の張力制御装置２の装置本体としての固定ハウジング３
には、磁気継手４の取付け板５が固定されており、その
垂直面には、皿状に形成されたヨーク６が止ねじ７によ
って固定されている。また、ヨーク６の外周部には、上
方へ開口する有底半円筒状に形成されたケース８が複数
個の止ねじ９で固定されており、さらに、ヨーク６の内
周面に嵌着されたころがり軸受10には、後述する磁気遮
蔽板11の円筒部11aが回転自在に軸支されている。円筒
部11aとケース８の垂直板8aとには、回転軸12がころが
り軸受13,13,14を介して回転自在に軸支されており、こ
の回転軸12のハウジング３からの突出部には、テンショ
ンプーリ15がキーとボルトとで固定されている。第３図
中16はハウジング３側の軸支部17に揺動自在に支持され
たテンションアームであって、その一方の遊端部には、
補助テンションプーリ18が回転自在に枢着されており、
線１はスネールガイド19からテンションプーリ15に導か
れてこれにほゞ360゜添接したのち補助テンションプー
リ18に導かれてこれにほゞ90゜添接され、巻取部に引取
られて巻取られている。テンションアーム16の他方の遊
端と、磁気遮蔽板11の円板部11bに設けられた突片のば
ね孔11c（第１図、第２図参照）との間には、調整ばね2
0が張架されており、また磁気遮蔽板11のばね孔11cとケ
ーシング３側との間にも調整ばね21が、調整ばね20と直
列状に張架されている。このように連動して回動するよ
うに調整ばね20で連結されたテンションアーム16と磁気
遮蔽板11とには、調整ばね20,21により線１に張力を付
与する方向の回動力が付与されている。

前記磁気継手４は、ヨーク６の端面に固定された環状
の永久磁石22を備えており、この永久磁石22は、本実施
例の場合側面部が円周方向に４分割されてＮ極とＳ極と
の異なる磁極が交互に臨むように形成されている。また
前記回動軸12のローレット加工部12aには、ボス23が圧
入されて塑性変形により固定されており、このボス23に
は、永久磁石材など磁気ヒステリシスの大きい材料で円
板状に形成された磁性ディスク24が固着されている。そ
して、この磁性ディスク24と永久磁石22との間には、前
記磁気遮蔽板11の円板部11bが、これら磁性ディスク24
と永久磁石22との間にそれぞれ図に符号ｇで示すエアギ
ャップが形成されるようにして介装されている。また、
磁気遮蔽板11は磁性材により円筒部11aと円板部11bとで
一体形成されており、円板部11bの円周方向等配位置に
は、図に符号Ｇを示す所定のエアギャップが円周方向に
形成されるように半径方向に延びる断磁部としての複数
個（磁石22の磁極数に合わせて４個）のスリット11dが
形成されている。そして、スリット11dのエアギャップ
Ｇは、磁性ディスク24と磁気遮蔽板11との間のエアギャ
ップｇよりも大きく形成されている。

このように構成されていることにより、永久磁石22の
Ｎ極から磁気遮蔽板11を通る磁束は、第２図に示す状態
において、そのスリット11dのエアギャップＧが、磁気
遮蔽板11・磁性ディスク24間のエアギャップｇよりも大
きいことにより、磁性ディスク24側に迂回し、磁性ディ
スク24−磁気遮蔽板11−永久磁石22のＳ極−ヨーク６と
いう径路で磁束回路を形成するので、この磁気抵抗力に
より磁性ディスク24を介し回転軸12が制動される。ま
た、この第２図に示す状態から磁気遮蔽板11を45゜に至
るまで回動させると、磁石22側の磁極とスリット11dと
の相対回動位置の変位によって、磁性ディスク24側への
磁束の迂回量が小さくなる。

以上のように構成された張力制御装置の動作を説明す
る。スネールガイド19からテンションプーリ15,18に添
接されて巻取部に導かれる線１には、調整ばね20,21の
ばね力で回動するテンションアーム16先端の補助テンシ
ョンプーリ18によって張力が付与されている。また、永
久磁石22の磁束が前記径路で回路を形成していて、この
磁気抵抗力により磁性ディスク24を介して回転軸12が制
動されており、スリット11dが永久磁石22のＮ極とＳ極
との境界部に対応していることにより、最大の制動トル
ク値が初期設定されている。

このような状態で線１の巻取り作業中、何らかの原因
で線１に異常張力が作用すると、この張力でテンション
アーム16が回動し、これと制動ばね20で連結された磁気
遮蔽板11が回動するので、回動した変位分だけ磁気遮蔽
板11から磁性ディスク24へ迂回する磁束量が減少し、制
動トルクが小さくなる。さらに磁気遮蔽板11が回動して
そのスリット11dが第２図の位置から45゜変位すると、
前記磁束回路は磁性ディスク24を構成しない短絡径路と
なるため、制動トルクが零の状態になる。このように磁
気遮蔽板11の断磁部としてのスリット11dの位置が変化
しただけ磁気継手４の制動トルクも小さくなるので、線
１に異常張力が発生したときに線１に付加されていた張
力が小さくなり、引張り合いによる断線を未然に防止す
ることができる。異常張力が解消されると、テンション
アーム16が初期の設定状態に復帰し、線１は所定の張力
が付加された状態での巻取りに移行する。なお、テンシ
ョンアーム16の軸支部17と補助テンションプーリ18との
距離を変えることにより、磁気継手４の制動力によるテ
ンションアーム16の復帰量を調節できる。

第４図は本発明の他の実施例を第１図に対応して示す
制動装置の縦断面図である。本実施例の制動装置4Aにお
いては、取付け板５に止ねじ７で固定されたヨーク6Aの
外周面に、有底円筒状に形成された磁気遮蔽板11Aが、
ころがり軸受10を介して回動自在に嵌合されている。ま
た、第１図の実施例において設けられていたケース８が
設けられていない。その他の構成は前記実施例とほゞ同
じであり、前記実施例と同じ動作をする。

なお、前記各実施例では、永久磁石22をＮ−S,N−Ｓ
の４個に分割した例を示したが、これをＮ−Ｓの２極と
し、これに対応する磁気遮蔽板11のスリット11dも２個
にしてもよい。また、磁気遮蔽板11の断磁部をスリット
11dで構成することなく、永久磁石22の磁束を迂回させ
るものとして非磁性材をスリット11d内に充填して断磁
効率をよくしてもよい。さらに前記各実施例では、磁気
遮蔽板11全体を磁性材で形成した例を示したが、円板部
11bのみを磁性材で形成し、円筒部11aを非磁性材とすれ
ば、軸受10側への磁束の漏洩を防止できる。また、磁石
は永久磁石22でなくともよく、例えば実公昭48−18935
号公報に開示されているように、ヨーク６側に設けた鉄
芯に電磁コイルを巻付けた電磁石とし、磁性ディスク24
を機械構造用炭素鋼などの磁性材料で形成してもよい。
さらにまた、以上の説明においては、磁気継手を巻線機
の制御装置に組込んだ例を示したが、例えば魚釣りリー
ルの制動装置などにも使用できるものであり、本発明の
磁気継手の用途は限定されない。また、本装置は磁石と
磁気遮蔽板との相対位置関係によりトルク制御するもの
であって、磁石側を回動自在とし磁気遮蔽板を固定して
もよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る磁気継手によれば、
ヨークに固定され異なる磁極が側面部の円周方向に交互
に臨むように形成した環状の磁石と、この磁石の中心孔
とヨークの中心孔に回転自在に挿通されヨークに軸受を
介して支持された回転軸と、この回転軸に軸着され磁石
側面部と軸線方向に所定間隔をおいて対向する磁性ディ
スクと、これら間に介装された円板部と前記ヨークに軸
受を介して嵌合された円筒部とを有し磁石との相対回動
位置に応じて磁界の強さを可変することができる磁気遮
蔽板とを備え、前記円板部と磁石との間、円板部と磁性
ディスクとの間にそれぞれ軸方向へのエアギャップを形
成し、前記円板部の半径方向に設けた複数個のスリット
により円周方向へのエアギャップを形成し、この円周方
向へのエアギャップを前記軸方向へのエアギャップより
も大きく形成したので、以下に述べる優れた効果を奏す
る。

すなわち、本発明によれば、磁石の各磁極と磁気遮蔽
板の円板部におけるスリット部分との相対回動位置によ
って、磁石からの磁束を磁性ディスクを迂回させたり、
迂回させなかったりすることができ、これにより磁石と
磁性ディスクとを磁気力で発生する磁気抵抗力により連
結したり、磁気抵抗力を減少させたりまたは実質的にゼ
ロとしたりすることができる。

したがって、本発明によれば、磁気遮蔽板を線状材の
張力のような軽負荷により磁石に対して相対的に回動変
位させることが簡単に行え、安定したトルク制御が可能
となる。また、磁気遮蔽板をヨークに軸受を介して支持
したので、装置への装着が容易になり、汎用性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に係る磁気継手の実施例を
示し、第１図はその縦断面図、第２図は磁気遮蔽板の正
面図、第３図は本発明を実施した線条材の張力制御装置
の概要正面図、第４図は本発明の他の実施例を第１図に
対応して示す磁気継手の縦断面図である。 4,4A……磁気継手、10……軸受、11,11A……磁気遮蔽
板、11a……円筒部、11b……円板部、11d……スリッ
ト、12……回転軸、22……永久磁石、24……磁性ディス
ク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 重治 群馬県桐生市相生町２丁目678番地 小 倉クラツチ株式会社内 (72)発明者 横山 保夫 群馬県桐生市相生町２丁目678番地 小 倉クラツチ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−81447（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヨークに固定され側面部の円周方向に異な
   る磁極が交互に臨むように形成された環状の磁石と、 この磁石の中心孔と前記ヨークの中心孔に回転自在に挿
   通され前記ヨークに軸受を介して支持された回転軸と、 この回転軸に軸着され前記磁石の側面部と軸線方向に所
   定間隔をおいて対向する磁性ディスクと、 前記磁石と前記磁性ディスクとの間に介装された円板部
   と前記ヨークに軸受を介して嵌合された円筒部とを有し
   前記磁石との相対回動位置に応じて磁界の強さを可変す
   ることができる磁気遮蔽板とを備え、 前記磁気遮蔽板の円板と前記磁石との間、前記円板部と
   前記磁性ディスクとの間にそれぞれ軸方向へのエアギャ
   ップを形成し、 前記円板部に設けられた半径方向に延びる複数個のスリ
   ットにより前記磁石リングの磁石と同数の円周方向への
   エアギャップを形成し、 この円周方向へのエアギャップを前記軸方向へのエアギ
   ャップよりも大きく形成したことを特徴とする磁気継
   手。