特許 6185904 複数個のトルクリミッタの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6185904

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】複数個のトルクリミッタの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16D 7/02 20060101AFI20170814BHJP

   H01F 7/02 20060101ALI20170814BHJP

   B65H 3/52 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   F16D7/02 C

   H01F7/02 Z

   B65H3/52 330H

【請求項の数】1

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-264428(P2014-264428)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2016-125519(P2016-125519A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2015年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114710

【氏名又は名称】ヤマウチ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】特許業務法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平山 正

【審査官】 渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１５３７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７９５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６４０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−４１２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−８４７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ７／０２

Ｆ１６Ｈ ４９／００

Ｈ０１Ｆ １／００− １／１１７

Ｈ０１Ｆ １／４０− １／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状外周部を有する永久磁石と、前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、前記永久磁石と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられたヒステリシス材とを備え、
前記永久磁石の外径は３．５〜３９ｍｍの範囲内であり、前記ヒステリシス材の外径は５〜４０ｍｍであるトルクリミッタを複数個製造する方法において、
前記永久磁石を複数用意する工程と、
前記ヒステリシス材となるべき平板状の半硬質磁性体を複数用意する工程と、
前記複数の平板状半硬質磁性体を積層して配列し、長手方向を磁場配向方向にして磁場処理機内に配置させ、磁場処理を行うことで複数の前記ヒステリシス材を得る工程と、
前記各ヒステリシス材を平板状から円筒状に曲げ加工を行う工程と、
前記各ヒステリシス材と前記各永久磁石とを組み立てる工程とを有することを特徴とする、複数個のトルクリミッタの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ等の給紙装置に用いられるトルクリミッタおよび給紙装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、円筒状の永久磁石と円筒状のヒステリシス材とを同軸上に対向させて、両者間に発生するトルクを利用して、用紙等の重送を防止するトルクリミッタが知られている。

【0003】

特開２０００−１７９５６６号公報（特許文献１）には、ヒステリシス材の磁場処理を行う際、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する方法が開示されている。これは、一般的なヒステリシス材の製造方法である。

【0004】

さらに、特許文献１には、半硬質磁性体を円筒状にする前に、板状の半硬質磁性体を磁場処理する方法が開示されている。具体的には、板状の半硬質磁性体に対して、長さ方向に磁場処理を行い、その後丸めて円筒状にすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−１７９５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のように、特許文献１には、複数のヒステリシス材を製造する際、板状の半硬質磁性体を磁場処理することが開示されている。しかし、ヒステリシス材を有するトルクリミッタは、温度が高くなるとトルク値が低下するという問題があった。さらに、トルクリミッタを継続して使用するにつれ、トルク値が低下するという問題があった。トルク値が低下すると、用紙を重送する原因になる。このため、トルク値の低下を抑制することが望まれる。

【0007】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、温度変化に伴うトルク値の低下を抑えることができ、継続使用によるトルク値の低下を抑えることができるトルクリミッタおよび給紙装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

発明者は、トルクリミッタを構成する永久磁石やヒステリシス材の寸法を考慮することで、温度変化に伴うトルク値の低下を抑えることができ、さらにトルクリミッタを継続使用した場合でも、トルク値の低下を抑えることができることを見出した。

【0009】

すなわち、トルクリミッタは、円筒状外周部を有する永久磁石と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、永久磁石と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられたヒステリシス材とを備える。永久磁石の外径は３．５〜３９ｍｍの範囲内であり、ヒステリシス材の外径は、５〜４０ｍｍであるトルクリミッタにおいて、ヒステリシス材の厚みが０．４ｍｍ以下であり、永久磁石の着磁ピッチが２．９ｍｍを超えている。

【0010】

好ましくは、トルクリミッタは、横軸を磁束の大きさを表す３００〜９２０ｍＴ・°の磁極面積をとり、縦軸に０〜７００ｇｆｃｍのトルクをとって表した磁気曲線において、トルクの上昇が頭打ちになる飽和状態が表れる磁気特性を有する。

【0011】

好ましくは、ヒステリシス材の厚みが０．３ｍｍを超えており、前記永久磁石の着磁ピッチが３．０ｍｍを超えている。

【0012】

好ましくは、使用時のトルク値を飽和状態でのトルク値よりも飽和曲線上でより高いトルク値で設定する。

【0013】

好ましくは、ヒステリシス材は、平板状での磁場処理によって、異方性を有している。

【0014】

本発明の他の局面において、本発明に係る給紙装置は、トルクリミッタと一体となって回転する第１のローラーと、前記第１のローラーに接するように配置され、前記第１のローラーと協働して紙を給送する第２のローラーとを備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、温度変化に伴うトルク値の低下を抑えることができ、継続使用によるトルク値の低下を抑えることができるトルクリミッタおよび給紙装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態におけるトルクリミッタを概略的に示す断面図である。

【図2】（ａ）は、円筒状のヒステリシス材を磁場処理する方法を示す模式図であり、（ｂ）は、磁場処理の方向を示す模式図であり、（ｃ）は、径方向異方性のヒステリシス材を示す図解図である。

【図3】（ａ）は、板状のヒステリシス材を磁場処理する方法を示す模式図であり、（ｂ）は、磁場処理の方向を示す模式図であり、（ｃ）は、周方向異方性のヒステリシス材を示す図解図である。

【図4】（ａ）は、径方向異方性のトルクリミッタの初期トルクの正規分布を示すグラフであり、（ｂ）は、周方向異方性のトルクリミッタの初期トルクの正規分布を示すグラフである。

【図5】トルクリミッタの温度とトルク値との関係を示すグラフである。

【図6】（ａ）は、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタの特性を示す模式的なグラフであり、（ｂ）は、周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタの特性を示す模式的なグラフである。

【図7】（ａ）は、トルクリミッタの継続使用時の時間とトルク値との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本実施の形態に係るトルクリミッタの連続使用時の時間とトルク値との関係を示すグラフである。

【図8】トルクリミッタの磁極面積とトルク値との関係を示すグラフである。

【図9】永久磁石の着磁状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

【0018】

まず、トルクリミッタの概要を説明した後、トルクリミッタを用いた給紙装置について説明する。

【0019】

（トルクリミッタの概要）
図１を参照して、トルクリミッタ１は、円筒状外周部を有する第１回転体１０と、第１回転体１０の円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有する第２回転体２０とを含む。第１回転体１０は、ロータ軸１１と、ロータ軸１１の外周部に設けられた円筒状の永久磁石１２とを含む。第２回転体２０は、ハウジング２１と蓋２２とを含み、ハウジング２１の内周であって永久磁石１２に対向する部分にはヒステリシス材２３が設けられている。ヒステリシス材２３は、永久磁石１２と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられている。永久磁石の外径は、３．５〜３９ｍｍの範囲内であり、ヒステリシス材の外径は、５〜４０ｍｍである。

【0020】

（給紙装置の概要）
上述のトルクリミッタ１を用いた給紙装置は、たとえば、複写機、プリンター、ファクシミリ等に使用される。給紙装置は、第１のローラーと第２のローラーとを備える。第１のローラーは、トルクリミッタ１と一体となって回転し、第２のローラーは、第１のローラーに接するように配置され、第１のローラーと協働して用紙を給送する。

【0021】

次に、トルクリミッタ１に用いられるヒステリシス材の製造方法について説明する。なお、この製造方法は、ヒステリシス材を大量に製造する方法であり、磁場処理機３０は、いずれも同じ容量である。

【0022】

（複数のヒステリシス材）
１．ヒステリシス材の製造方法
トルクリミッタ１に用いられるヒステリシス材の製造方法として、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する方法と、板状の半硬質磁性体を磁場処理する方法とがある。以下、それぞれの製造方法について詳細に説明する。

【0023】

（１）円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法
まず、図２を参照して、円筒状のヒステリシス材２３０を磁場処理する製造方法について説明する。まず、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系半硬質磁性体を熱間圧延、冷間圧延した後、帯状にして、円筒状（ドーナツ形状）に曲げ加工を行い研磨処理する。その後、図２（ａ）に示すように、円筒状の半硬質磁性体（ヒステリシス材）２３０を、たとえば５００個、磁場処理機３０内に積層させ、配列させる。図２（ｂ）に示すように、磁場配向方向を径方向（矢印方向）にして磁場処理を行った後、時効処理を施す。

【0024】

このような製造方法により、図２（ｃ）に示すように、径方向に異方化された円筒状のヒステリシス材２３０が得られる。このような製造方法により製造されたヒステリシス材２３０を「径方向異方性のヒステリシス材」という。

【0025】

（２）板状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法
次に、図３を参照して、板状のヒステリシス材２３１を磁場処理する製造方法について説明する。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系半硬質磁性体を熱間圧延、冷間圧延した後、切断して板状（矩形形状）にする。その後、図３（ａ）に示すように、平板状の半硬質磁性体（ヒステリシス材）２３１を、たとえば５０００個、磁場処理機３０内に積層させ、配列させる。さらに、図３（ｂ）に示すように、磁場配向方向を長手方向（矢印方向）にして磁場処理を行う。その後、ヒステリシス材２３１を板状から円筒状に曲げ加工を行い、研磨加工を行った後、時効処理を施す。

【0026】

このような製造方法により、図３（ｃ）に示すように、周方向に異方化された円筒状のヒステリシス材２３１が得られる。このとき、半硬質磁性体２３１は板状であるため、磁場配向方向に沿った規則正しい異方性が得られる。このような製造方法により製造されたヒステリシス材を「周方向異方性のヒステリシス材」という。

【0027】

磁場処理機３０の容量は、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する場合と同じであるにもかかわらず、板状の半硬質磁性体を磁場処理することで、ヒステリシス材の生産数を増やすことができる。具体的には、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法に比べて、ヒステリシス材の生産数を１０倍以上にすることができる。

【0028】

２．ヒステリシス材の特性
次に、このような製造方法で得られた複数のヒステリシス材の特性について、図４を用いて説明する。

【0029】

（１）径方向異方性のヒステリシス材の特性
図４（ａ）は、径方向異方性のヒステリシス材を複数製造した場合において、個々のトルクリミッタの初期トルク値の正規分布を示すグラフである。横軸は初期トルク値（ｇｆｃｍ）、縦軸は発生頻度を表している。図４（ａ）は、個々のトルクリミッタの初期トルク値が様々な値であり、分散されていることが分かる。

【0030】

以上から、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタは、一度に製造したトルクリミッタ全数に対し、個々のトルクリミッタの初期トルク値がばらついていることが分かる。したがって、このような製造方法で大量生産しても、ロット当たりの初期トルク値がばらついているため、生産性が劣る。

【0031】

そこで、発明者は、複数のトルクリミッタを生産する場合、個々のトルクリミッタの初期トルク値のばらつきを解消するために、周方向異方性のヒステリシス材を用いて、以下の検討を行った。

【0032】

（２）周方向異方性のヒステリシス材の特性
図４（ｂ）は、周方向異方性のヒステリシス材を複数製造した場合において、個々のトルクリミッタの初期トルク値の正規分布を示すグラフである。横軸は初期トルク値（ｇｆｃｍ）、縦軸は発生頻度を表している。図４（ｂ）から明らかなように、個々のトルクリミッタの初期トルク値は、中央に集中していることがわかる。

【0033】

以上から、周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタは、一度に製造したトルクリミッタ全数に対し、個々のトルクリミッタの初期トルク値のばらつきが小さいことが分かる。つまり、板状の半硬質磁性体を磁場処理する方法によりヒステリシス材を複数製造する場合、ロット当たりのトルクリミッタの初期トルクのばらつきは、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する方法と比較して、かなり小さい。

【0034】

したがって、周方向異方性のヒステリシス材をトルクリミッタに用いることは、大量生産できるという観点だけでなく、ロット当たりのトルクリミッタの初期トルク値のばらつきを抑えるという観点からも、より好ましい製造方法である。

【0035】

発明者は、実際に、それぞれの製造方法でヒステリシス材を製造し、実験を行った。トルクリミッタの最大トルク値を測定し、ヒステリシス材を複数生産する場合の全数に対してのトルク値のばらつきを比較した。

【0036】

３．実験
以下、実験データを用いて具体的に説明する。表１，２は、発明者が行った実験データである。

【0037】

表１を参照して、この実験では、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する方法により、実験例１〜１５の径方向異方性のヒステリシス材を製造した。ここでのヒステリシス材の外径、内径および厚みは、すべてのサンプルにおいて同一である。さらに、永久磁石の外径、内径、厚み、着磁極数および着磁ピッチは、すべての実験例において同一である。

【0038】

【表1】

【0039】

この実験結果について説明する。実験例１〜１５のトルクリミッタの最大トルク値を見ると、最小値は２７８ｇｆｃｍ（実験例１４）、最大値は３１４ｇｆｃｍ（実験例８）である。したがって、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタの最大トルク値のばらつきは、３６ｇｆｃｍであることが分かる。

【0040】

表２を参照して、この実験は、板状の半硬質磁性体を磁場処理する方法により、実験例１６〜３０の周方向異方性のヒステリシス材を製造した。ここでのヒステリシス材と永久磁石の寸法は、表１に表れているものと同一である。

【0041】

【表2】

【0042】

この実験結果について説明する。実験例１６〜３０の最大トルク値を見ると、最小値は３１２ｇｆｃｍ（実験例１８）、最大値は３２６ｇｆｃｍ（実験例１６）の範囲である。したがって、周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタの最大トルク値のばらつきは、１４ｇｆｃｍであることが分かる。

【0043】

以上から、表１と表２とを比較すると、表２の最大トルク値のばらつきは、表１の最大トルク値のばらつきよりも小さいことが分かる。つまり、板状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法の方が、円筒状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法よりも、トルクリミッタの最大トルク値のばらつきが小さいことが分かる。これは、板状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法は、周方向に異方化されるため規則正しく異方化されるからである。これにより、板状の半硬質磁性体を磁場処理する方法の方が、生産性がよいことが分かる。

【0044】

次に、トルクリミッタ１に用いられる個々のヒステリシス材の特性について説明する。

【0045】

（個々のトルクリミッタ）
１．トルク値と温度との関係
（１）径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタ
図５は、径方向異方性のトルクリミッタのトルク値と温度との関係を示すグラフである。図５において、縦軸はトルク値（ｇｆｃｍ）を示し、横軸は温度（℃）を示す。図５を参照して、径方向異方性のトルクリミッタは、温度が高くなるにつれ、トルク値が低下することが分かる。つまり、一般的なトルクリミッタのトルク値は、温度に影響し、温度が高くなるにつれ、トルクが低下することが分かる。

【0046】

図６（ａ）は、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタの特性を示す模式的な図である。図６（ａ）において、縦軸はトルクを示し、矢印方向はトルクが高く、その反対方向はトルクが低いことを示す。横軸はトルクのセンター値を示す。Ａ_０は、常温時のロット当たりの初期トルクの分布であり、Ｂ_０は、１０℃でのトルクの変動、Ｃ_０は、３２℃でのトルクの変動、Ｄ_０は、１００℃付近でのトルクの変動を示す。

【0047】

図６（ａ）を参照して、Ａ_０に示されるように、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタは、複数のトルクリミッタの初期トルク値にバラつきがあることが分かる。さらに、Ｃ_０やＤ_０に示されるように、温度が上昇すると、温度に影響してトルク値が低下することが分かる。このように、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタは、複数のトルクリミッタを製造した場合において、ロット当たりの初期トルクにばらつきがあるという問題があった。さらに、温度が上昇すると個々のトルクリミッタのトルク値も低下するという問題があった。

【0048】

（２）周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタ
そこで、発明者は、これらの問題を解決するために、ヒステリシス材の製造方法を、上述した、板状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法に変更した。これにより、図６（ｂ）に示すように、Ａで示すロット当たりの初期トルク値のばらつきを、より小さな範囲に抑えることができる。板状の半硬質磁性体を磁場処理するため、ヒステリシス材は、規則正しい異方性を得られるからである。

【0049】

２．トルク値と時間との関係
（１）径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタ
図７（ａ）は、トルクリミッタの継続使用時の時間とトルク値との関係を示すグラフである。縦軸にはトルク値（ｇｆｃｍ）、横軸には時間（ｍiｎ）が示されている。図７（ａ）を参照して、サンプルａは、径方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタである。このトルクリミッタは、初期トルク値が４２０ｇｆｃｍ付近で、５分間継続使用するとトルク値が激減し、トルク値が３９５ｇｆｃｍ付近で安定している。つまり、このトルクリミッタは、初期トルク値から使用によりトルク値が低下することが分かる。これは、上述したように、トルクは温度に影響するからであり、使用によりトルクリミッタは高温になるため、トルク値が低下すると考えられる。使用によりトルク値が低下すると、重送などの問題が生じる。

【0050】

（２）周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタ
図７（ａ）のサンプルｂは、周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタである。図７（ａ）を参照して、このトルクリミッタは、初期トルク値が４４５ｇｆｃｍ付近と高く、５分間継続使用するとトルク値が激減し、トルク値が４２０ｇｆｃｍ付近で安定している。つまり、このトルクリミッタも、初期トルク値から使用によりトルク値が低下することが分かる。

【0051】

ここでのトルクリミッタは、ヒステリシス材の製造方法が相異するだけで、ヒステリシス材の外径、内径及び厚みは同一である。さらに、永久磁石の外径、内径、厚み、着磁極数及び着磁ピッチにおいても同一である。

【0052】

サンプルａとサンプルｂとを対比すると、サンプルｂは、サンプルａよりも初期トルクが３０ｇｆｃｍ程高い。さらに、サンプルｂも、サンプルａと同様、継続使用によりトルク値は低下するものの、その低下の割合は、サンプルａと同じであるため、安定したトルク値もサンプルａよりも２５ｇｆｃｍ程高い。

【0053】

以上のことから、周方向異方性のヒステリシス材を用いたトルクリミッタであれば、初期トルク値が大きいため、トルクリミッタの設計範囲が拡大し、広範囲なトルク調整が可能になる。

【0054】

しかし、依然として、ヒステリシス材の製造方法を変えるだけでは、継続使用により初期トルクが低下するという問題があった。そこで、発明者は、この問題を解決するために、トルクリミッタを継続使用した場合であっても、初期トルクが低下することがない、図７（ｂ）に示すような、特性を有するトルクリミッタの設計を試みた。

【0055】

２．磁極面積とトルクとの関係
図８（ａ）は、一般的なトルクリミッタの磁極面積とトルクとの関係を示すグラフである。横軸に磁極面積（ｍＴ・°）、縦軸にトルク値（ｇｆｃｍ）が表されている。横軸の磁極面積は、３００〜９００（ｍＴ・°）の間である。つまり、一般的なトルクリミッタでは、磁極面積が大きいと、トルクは大きくなっている。すなわち、磁極面積とトルクの大きさは比例することが分かる。

【0056】

図８（ｂ），図８（ｃ）は、本実施の形態に係るトルクリミッタの磁極面積とトルクとの関係を示すグラフである。横軸に磁極面積（ｍＴ・°）、縦軸にトルク値（ｇｆｃｍ）が表されている。図８（ｂ）の磁極面積は、５００〜８００（ｍＴ・°）であり、図８（ｃ）の磁極面積は、８００〜９５０（ｍＴ・°）である。

【0057】

サンプルａは、ヒステリシス材の外径が２０．１７ｍｍ、内径が１９．１７ｍｍ、厚みが０．５ｍｍ、ヒステリシス材と永久磁石の隙間が０．２９５ｍｍである。サンプルｂは、ヒステリシス材の外径が２０．１７ｍｍ、内径が１９．３７ｍｍ、厚みが０．４ｍｍ、ヒステリシス材と永久磁石の隙間が０．３９５ｍｍである。サンプルｃは、ヒステリシス材の外径が１９．８７ｍｍ、内径が１９．０７ｍｍ、厚みが０．４ｍｍ、ヒステリシス材と永久磁石の隙間が０．２４５ｍｍである。永久磁石はすべて同じものを用いている。

【0058】

図８（ｂ）に示すように、サンプルａ〜ｃは、トルク値が磁極面積に比例して大きくなる。図８（ｃ）に示すように、サンプルａ，ｂは、トルク値が磁極面積に比例して大きくなる。これに対し、図８（ｃ）のサンプルｃは、トルク値と磁極面積は比例していない。サンプルｃには、磁極面積が大きくなっても、トルク値が頭打ちになる（変化しない）領域が存在する。すなわち、サンプルｃは、磁極面積が大きくなっても、トルク値が飽和する飽和曲線を描くことが分かる。

【0059】

通常は、サンプルａ，ｂのように、磁極面積が大きくなると、トルクリミッタのトルク値も大きくなる。しかし、サンプルｃのように、磁極面積が大きくなってもトルク値が飽和状態になるものがある。ここで、磁極面積は、磁力に影響し、磁極面積を大きくすれば、磁力は大きくなる。また、磁力は、温度にも影響する。一般的には、磁力を大きくすれば、トルク値が大きくなる。しかし、サンプルｃのように、磁極面積を大きくしてもトルク値が飽和状態のトルクリミッタは、磁力を大きくしてもトルク値は大きくならず、トルク値は飽和状態になると考えられる。逆にいえば、飽和状態の領域では、温度の上昇によって、磁力が弱くなったとしても、トルク値は飽和状態となり、トルク値は一定であると考えられる。

【0060】

以上より、発明者は、サンプルｃの飽和曲線を得られるような設計を行えば、温度の上昇によってトルク値が低下しないトルクリミッタを提供できると考えた。具体的には、トルクリミッタのトルク値を、飽和状態でのトルク値よりも飽和曲線上でより高いトルク値で設定すれば、温度を高くしてもトルク値が低下しないトルクリミッタを製造できる。

【0061】

飽和曲線を描かないサンプルａ，ｂと、飽和曲線を描くサンプルｃとの違いを考察する。サンプルｃは、サンプルａ，ｂに比べてヒステリシス材の外径、内径が小さい。さらに、サンプルｃは、ヒステリシス材と永久磁石の隙間がサンプルａ，ｂに比べて小さい。このことから、飽和曲線を描くかどうかは、ヒステリシス材と永久磁石との寸法などが関与していると考えられる。

【0062】

そこで、発明者は、トルク値が飽和状態になるための条件、たとえば、ヒステリシス材や永久磁石の寸法を見出すために、以下、様々な条件を変更して実験を行った。

【0063】

４．実験
表３，４は、発明者が行った実験データを示す。表３，４を参照して、この実験では実験例３１〜６７の３７種類のトルクリミッタを用いて実験した。表３の実験例３１〜６０については、ヒステリシス材の処理方法が、円筒状の半硬質磁性体を径方向異方性に磁場処理したものを用いている。表４の実験例６１〜６３については、板状の半硬質磁性体を径方向異方性に磁場処理したものを用いている。

【0064】

図１において、ヒステリシス材外径はａ１で示す寸法であり、ヒステリシス材内径はａ２で示す寸法であり、ヒステリシス材厚さはａ３で示す値であり、ヒステリシス材の幅はａ４で示す寸法である。永久磁石外径はｂ１で示す寸法であり、永久磁石内径はｂ２で示す寸法であり、永久磁石厚さはｂ３で示す寸法であり、永久磁石幅はｂ４で示す寸法である。有効長とは永久磁石とヒステリシス材とが対向している幅である。ヒステリシス材の内径と永久磁石の外径との隙間（ギャップ）はｃ１で示す寸法である。なお、すべての実験例において、隙間ｃ１は、０．２２〜０．４２５ｍｍの範囲内である。隙間ｃ１だけを変更した実験を行ったが、顕著な相関関係は見つからなかった。

【0065】

着磁極数は、図９において、ＮＳの対の数で表される。着磁ピッチは、図９において、距離ｄで表される寸法であり、具体的には、永久磁石の外径に円周率を掛け、その値を極数で割った値である。「飽和曲線発現の有無」とは、たとえば、図８（ｃ）のサンプルｃのような飽和曲線をいい、「○」は飽和曲線が発現した実験例、「×」は飽和曲線が発現しなかった実験例であることを意味する。

【0066】

【表3】

【0067】

実験例３１及び３２に着目すると、永久磁石の条件はすべて同じであり、ヒステリシス材の条件が異なる。実験例３２は、飽和曲線が表れている。実験例３１のヒステリシス材の厚みは０．５ｍｍであるのに対し、実験例３２のヒステリシス材の厚みは０．４ｍｍである。以上より、ヒステリシス材の厚み、外径および内径が、飽和曲線の発現に関係しそうであることが分かった。

【0068】

実験例３３〜４０に着目すると、ヒステリシス材の条件は、有効長さおよび体積を除き、すべて同じである。さらに、ヒステリシス材の厚みは０．４ｍｍですべて同じである。永久磁石の条件が異なり、飽和曲線が表れている実験例３３，３４，３７，４０は、着磁極数はすべて１４であり、着磁ピッチは３．２０ｍｍ以上である。以上より、永久磁石の着磁極数は１４で、と永久磁石の着磁ピッチが３．２０ｍｍは必要であることが分かった。

【0069】

実験例４１〜４４に着目すると、永久磁石の条件はすべて同じであり、ヒステリシス材の条件が異なる。具体的には、ヒステリシス材の外径と厚みが異なる。ヒステリシス材の外径はそれぞれ異なるものの、ヒステリシス材の厚みに注目すると、実験例４１は、ヒステリシス材の厚みが０．５ｍｍで、飽和曲線が表れなかった。これに対し、実験例４２〜４４は、ヒステリシス材の厚みが０．３〜０．４ｍｍで、飽和曲線が表れている。以上より、ヒステリシス材の厚みが、飽和曲線の発現に関係しそうであることが分かった。

【0070】

実験例４５〜４８に着目すると、永久磁石の条件はすべて同じであり、ヒステリシス材の条件が異なる。実験例４８は、ヒステリシス材の厚みが０．５ｍｍで、飽和曲線が出現していない。これに対し、実験例４５〜４７は、ヒステリシス材の厚みが０．３〜０．４ｍｍで、飽和曲線が表れている。以上より、ヒステリシス材の厚みは、０．４ｍｍ以下が好ましそうであることが分かった。

【0071】

実験例４９〜５２に着目すると、永久磁石の条件はすべて同じであり、ヒステリシス材の条件が異なる。ここで、ヒステリシス材の条件は、実験例４５〜４８と同一である。ヒステリシス材の外径（ヒステリシス材の厚み）を大きくしていった、実験例４９〜５２すべてにおいて飽和曲線が表れなかった。以上より、永久磁石の着磁ピッチが、飽和曲線の出現の有無に関係しそうであることが分かった。具体的には、着磁ピッチは２．９ｍｍを超えないと、飽和曲線が発現しないことが分かった。

【0072】

実験例５３〜５５に着目すると、永久磁石の条件はすべて同じであり、ヒステリシス材の条件が異なるが、すべてで飽和曲線が表れている。このとき、ヒステリシス材の厚みが０．３〜０．４ｍｍ、永久磁石の着磁ピッチが３．３８ｍｍである。以上より、ヒステリシス材の厚みが０．４ｍｍ以下で、永久磁石の着磁ピッチが３．３８ｍｍは必要であることが分かった。

【0073】

実験例５６〜６０に着目する。実験例５６は、ヒステリシス材の厚みが０．５ｍｍであり、飽和曲線が表れていない。これに対し、実験例５７〜５９は、ヒステリシス材の厚みが０．４ｍｍであり、飽和曲線が表れている。また、実験例６０は、ヒステリシス材の厚みが０．４ｍｍであるにもかかわらず、着磁ピッチが２．９０ｍｍであるため、飽和曲線が表れていない。以上より、ヒステリシス材の厚みが０．４ｍｍであり、かつ、着磁ピッチが２．９０ｍｍを超えると、飽和曲線が発現していることが分かった。

【0074】

【表4】

【0075】

実験例６１〜６３に着目すると、ヒステリシス材の条件はすべて同じであり、永久磁石の条件が異なる。具体的には、永久磁石の着磁極数および着磁ピッチが異なる。実験例６１は、永久磁石の着磁極数は１２、着磁ピッチ３．７６ｍｍであり、飽和曲線が表れている。実験例６２は、永久磁石の着磁極数は１４、着磁ピッチ３．２２ｍｍであり、飽和曲線が表れている。これに対し、実験例６３は、着磁極数は１６、着磁ピッチ２．２８ｍｍで飽和曲線が表れていない。これにより、永久磁石の着磁極数は１４以下が好ましいことが分かった。

【0076】

以上の実験結果を総合して、飽和曲線を描くトルクリミッタの条件は、ヒステリシス材の厚みが０．４ｍｍ以下であり、永久磁石の着磁ピッチが２．９ｍｍを超えていることが分かった。さらに、ヒステリシス材の厚みが０．３ｍｍを超えており、永久磁石の着磁極数が１４以下という条件を加えると、より飽和曲線が発現することが分かった。

【0077】

ヒステリシス材と永久磁石を上述した寸法とすることで、トルク値の飽和曲線が発現することが分かった。これにより、使用時のトルク値を飽和状態でのトルク値よりも飽和曲線上でより高いトルク値で設定することで、図７（ｂ）に示すように、トルクリミッタを継続使用しても、初期トルクの低下を抑えることができる。さらに、飽和曲線が発現したトルクリミッタを用いれば、温度に対する影響を受けにくい。

【0078】

さらに、板状の半硬質磁性体を磁場処理する製造方法により製造したヒステリシス材は、初期トルク値が大きい。このため、この製造方法により製造したヒステリシス材を用いたトルクリミッタを用いれば、飽和状態のトルク値を大きくすることが可能である。

【0079】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものでは
ないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく
て特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべて
の変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0080】

１ トルクリミッタ、１０ 第１回転体、１１ ロータ軸、１２ 永久磁石、２０ 第２回転体、２１ ハウジング、２２ 蓋体、２３ ヒステリシス材、３０ 磁場処理機、２３０，２３１ ヒステリシス材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】