磁気ギア

磁気ギアは、歯の代わりに磁石を使用する点で、形状と機能が従来の機械ギアに似ています。2 つの反対の磁石が互いに近づくと反発します。2 つのリング上に配置すると、磁石は歯のように機能します。平歯車の従来のハードコンタクトバックラッシュ (ギアが次のギアと接触するまで自由に回転する可能性がある) とは対照的に、磁気ギアには弾力性のあるバックラッシュがあります。その結果、磁気ギアは相対角度に関係なく圧力を加えることができます。従来のギアと同様に動作比を提供しますが、このようなギアは接触せずに動作し、噛み合い面の摩耗の影響を受けず、ノイズがなく、損傷することなく滑る場合があります。

磁気結合ギアは、真空中でも潤滑剤なしで使用でき、密閉されたバリアを伴う操作でも使用できます。これは、漏れが実際に危険となる爆発性環境やその他の危険な環境では有利です。

磁気ギア システムでは、通常、永久磁石が使用されます。ギア比を変更できる特殊なケースでは、電磁石が使用されることもあります。磁気ギア カップリングは、いくつかの方法で構成できます。

平行な入力軸と出力軸は、平歯車と同様に、歯車間に磁気的な吸引力または反発力を持ちます。たとえば、駆動歯車の N 極磁石が従動歯車の S 極磁石を引き付けたり、駆動歯車の N 極歯車が従動歯車の N 極歯車の中心に集まる傾向があります。歯車は、結合を改善するために相互に噛み合う場合があります。

もう 1 つの構成は、 「フラックス カップリング」を使用するインライン軸です。固定された中間強磁性シリンダーにより、出力と比較した入力極数間の調和関係により、運動比が可能になります。2 つの回転ギアは物理的に互いに分離されており、磁気的にのみ相互作用するため、同等の機械ギア システムはありません。

さらに、遊星歯車装置に似たギア比を持つ「サイクロイド歯車装置」があり、これは「遊星歯車装置」または「偏心歯車」とも呼ばれます。

磁気ギアの利点:

1. 漏れ防止メカニカルカップリング
2. せん断/過負荷耐性機械式カップリング
3. 摩耗はベアリングに限定され、ギアの接触面には影響しません。
4. 数時間ではなく数分で電子的または機械的に比率を交換できます。

磁気ギアは、磁気的に結合された 2 つのデバイス間の機械的な比率を次のようにする磁気結合デバイスです。

1. 入力と出力の間には回転または並進運動の比率があり、純粋な磁気カップリングの場合は 1 になり、磁気ギアボックスの場合は多数のギア比の 1 つになります。
2. 磁気結合力に基づくトルクまたは牽引力の制限係数を持ちます。
3. 主な駆動要素と従動要素の間に物理的な接触はありません。

磁気ギアは、永久磁石、電磁石、または磁気誘導磁場タイプの磁石で構成されています。通常は回転しますが、性質上は直線または曲線線形になる 2 つ以上の要素で構成されます。

古典的なギアは、極対の比率として定義されます。極対は、本質的には NS 磁石と SN 磁石です。比率が影響を受けるには、少なくとも 2 つの要素が必要です。磁極対ピース付き。

このような装置は、1901年にアームストロング（CG）によって発明され、「動力伝達装置」、米国特許第0,687,292号^[1]となり、1940年代からさらに発展しました^{[2] [3]。}

基本的な磁気ギアモードは 4 つあります。

通常のギアとまったく同じように、1 つの駆動要素と 1 つの従動要素上の磁石の比率が定義されています。1 次ギアは、カップラー コンポーネントを必要としないため、角度を付けて、非磁性バリアを介して実装できます。

2 次磁気ギアは、内側と外側の磁気ローター間の磁極対の比率を使用します。この場合、磁石の数が少ないローターは、磁石の数が多いローターよりも高速で回転します。中間の強磁性極「ステーター」は、通常、リング間で固定され、高速ローターと低速ローター間の磁力線の集中を誘導します。ローター間のギア比は、高速ローターの磁極対の数と低速ローターの磁極対の数です。磁極対の数は磁石の数の 2 倍であるため、両方のローターの磁石の数は偶数である必要があります。強磁性ステーターでは、2 つの代替モードが可能です。最初のモードでは、2 つのローターの磁極対の数の合計を強磁性ステーター ロッドの数として使用し、2 次ローターをプライマリと反対方向に回転させます。2 番目のモードでは、ステーター ピースの数がローターの磁極対数の差に等しく、2 次ローターをプライマリと同じ方向に回転させます。以下の表は、一対の仮想モーターについて、ローター内の磁石、ペア数、鉄製ステーターロッド数、ギア比、出力方向の関係を示しています。

モード 2 デバイスを外部磁場コイルに変更した回転デバイス。外部コイルは、多相 AC で電力を供給されると高調波フラックスを生成し、可変数のステータ ロッドのように動作して、可変トランスミッションまたは可変比率磁気ギアを実現します。このタイプのギアは、プロセス中に入力電力の約 25% を消費し、外部コイルに電流を流します。これにより、可変磁気ギアボックスの効率は 75% 未満になり、ほとんどのギア セットの一般的な効率を下回ります。ただし、メンテナンスが少なく、トルク制限特性があるため、一部のアプリケーションでは適している場合があります。

モード 4 デバイスは、低トルク可変速度入力、高トルク機械入力、高トルク機械出力を備えたモード 3 デバイスの変更版です。モード 3 デバイスと同様に、可変入力を供給するために約 25% のエネルギーを消費しますが、可変入力が固定されている場合、デバイスはモード 2 デバイスとして機能します。このようなデバイスは、トルク マルチプライヤと呼ばれます。

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