磁気カップリング装置
【課題】容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルクを所定のトルク特性に調節することが可能な磁気カップリング装置を提供する。
【解決手段】この磁気カップリング装置１００は、互いに磁極数が異なる磁石部１２および１３を含むモータ側回転体１０と、磁石部１２および１３にそれぞれ対応する磁極数を有するとともに、磁石部１２および１３とそれぞれ対向した状態で磁気カップリングする磁石部２２および２３を含み、モータ側回転体１０と所定の間隔を隔てて配置され、モータ側回転体１０の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された負荷側回転体２０とを備える。
【解決手段】この磁気カップリング装置１００は、互いに磁極数が異なる磁石部１２および１３を含むモータ側回転体１０と、磁石部１２および１３にそれぞれ対応する磁極数を有するとともに、磁石部１２および１３とそれぞれ対向した状態で磁気カップリングする磁石部２２および２３を含み、モータ側回転体１０と所定の間隔を隔てて配置され、モータ側回転体１０の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された負荷側回転体２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気カップリング装置に関し、特に、駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部を備える磁気カップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部を備える磁気カップリング装置が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、凹部を含み、回転軸回りに回転可能に構成された円筒状の外側ユニットと、外側ユニットの凹部内に配置され、外側ユニットと同一の回転軸回りに回転可能に構成された円筒状の内側ユニットとを備える円筒型磁気カップリング装置が開示されている。この円筒型磁気カップリング装置では、外側ユニットの凹部の内周面に外輪磁石が周状に配置されているとともに、内側ユニットの外周面に外輪磁石と磁気カップリングするように内輪磁石が周状に配置されている。また、外輪磁石の回転軸が延びる方向の長さは、内輪磁石の回転軸が延びる方向の長さよりも大きくなるように構成されている。なお、上記特許文献１には明確に記載されていないが、外側ユニットの回転角度（捻り角度）の変化量に対して、内側ユニットのトルク特性は正弦波状に変化すると考えられる。
【０００４】
また、上記特許文献２には、凹部を含み、回転軸回りに回転可能に構成された円筒状の駆動側軸と、駆動側軸の凹部内に配置され、回転軸回りに回転可能に構成された円柱状の被駆動側軸とを備える磁気カップリングが開示されている。この磁気カップリングでは、被駆動側軸の回転軸を、駆動側軸の回転軸に対して半径方向にずらすことによって、磁場の不均一な状態を補正するように構成されている。また、互いの回転軸がずれることに起因した質量の不均等な状態を補正するように、被駆動側軸の所定の位置に錘が配置されている。なお、上記特許文献２には明確に記載されていないが、駆動側軸の回転角度（捻り角度）の変化量に対して、被駆動側軸のトルク特性は正弦波状に変化すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９９１９４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された円筒型磁気カップリング装置では、外側ユニットの回転角度（捻り角度）の変化に対して、内側ユニットのトルク特性を正弦波状とは異なる波形になるように構成することができないという不都合がある。このため、外側ユニットの回転角度の変化に対する内側ユニットのトルクを、正弦波状を有するトルク特性以外の所定のトルク特性に調節するのが困難であるという問題点がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示された磁気カップリングでは、駆動側軸の回転角度（捻り角度）の変化に対して、被駆動側軸のトルク特性を正弦波状とは異なる波形になるように構成することができないという不都合がある。このため、駆動側軸の回転角度の変化に対する被駆動側軸のトルクを、正弦波状を有するトルク特性以外の所定のトルク特性に調節するのが困難であるという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルクを所定のトルク特性に調節することが可能な磁気カップリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の一の局面による磁気カップリング装置は、互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を含む駆動側部と、第１磁石部および第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有するとともに、第１磁石部および第２磁石部とそれぞれ対向した状態で磁気カップリングする第３磁石部および第４磁石部を含み、駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部とを備える。
【００１０】
この発明の一の局面による磁気カップリング装置では、上記のように、駆動側部に、互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を設けるとともに、従動側部に、第１磁石部および第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有する第３磁石部および第４磁石部を設けることによって、第１磁石部とその第１磁石部に対応する磁極数を有する第３磁石部との間の磁気カップリングによる正弦波状のトルク特性と、第１磁石部とは異なる磁極数を有する第２磁石部とその第２磁石部に対応する磁極数を有する第４磁石部との間の磁気カップリングによる正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とを任意に選択することによって、容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク（合成トルク）を正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００１１】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、従動側部において所望のトルク特性が得られるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とが選択されている。このように構成すれば、１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とを適切に選択することによって、従動側部において所望のトルク（合成トルク）を容易に発生させることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、第２磁石部および第４磁石部の磁極数は、第１磁石部および第３磁石部の磁極数の２以上の整数倍である。このように構成すれば、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク特性（波形）を、第１磁石部と第３磁石部とに基づいて得られるトルク特性を基準として、第２磁石部と第４磁石部とに基づいて得られるトルク特性を用いて所定のトルク特性になるように調節することができる。これにより、より容易に、従動側部のトルク（合成トルク）を所定のトルク特性に調節することができる。
【００１３】
上記所望のトルク特性が得られるように磁極数が選択されている磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部と第３磁石部との間に発生する第１トルクと、第２磁石部と第４磁石部との間に発生する第２トルクとが合成されることによって、従動側部で合成トルクが発生するように構成されており、第１磁石部と第３磁石部との相対的な位置関係および第２磁石部と第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さくなるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている。このように構成すれば、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部の合成トルクの変動を抑制することができるので、従動側部の駆動側部に対する相対的な位置関係が変化した場合にも、従動側部の動作速度が変動するのを抑制することが可能なトルク特性を得ることができる。
【００１４】
上記合成トルクの変化量が第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい磁気カップリング装置において、好ましくは、定格トルク近傍での合成トルクの変化量が、定格トルク近傍以外の合成トルクの変化量よりも小さくなるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている。このように構成すれば、定格トルク近傍での合成トルクの変動を抑制することができるので、従動側部の駆動側部に対する相対的な位置関係が変化した場合にも、定格トルク近傍において従動側部の動作速度が変動するのを効果的に抑制することが可能なトルク特性を得ることができる。
【００１５】
上記所望のトルク特性が得られるように磁極数が選択されている磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部と第３磁石部との相対的な位置関係および第２磁石部と第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも大きくなるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている。このように構成すれば、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部の合成トルクの変動を大きくすることができるので、相対的な位置関係の変化が小さくても従動側部での負荷の変動に対応して十分な合成トルクを発生させることができる。
【００１６】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部および第３磁石部の磁極数は、第２磁石部および第４磁石部の磁極数よりも少なく、第１磁石部と第３磁石部とが対向する領域の面積は、第２磁石部と第４磁石部とが対向する領域の面積よりも大きい。このように構成すれば、磁極数が少ない第１磁石部および第３磁石部の対向する領域の面積を大きくすることによって、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク特性（波形）を、磁極数が少ない第１磁石部および第３磁石部でのトルク特性を基準として、磁極数が多い第２磁石部および第４磁石部でのトルク特性によって調節しやすくすることができる。これにより、より容易に、従動側部のトルク（合成トルク）を所定のトルク特性に調節することができる。
【００１７】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部および第３磁石部の磁極数は、４極であり、第２磁石部および第４磁石部の磁極数は、２０極である。このように構成すれば、４極の磁極数を有する第１磁石部および第３磁石部と、２０極の磁極数を有する第２磁石部および第４磁石部とから、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク（合成トルク）を所定のトルク特性に調節することができる。
【００１８】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、停止状態において、第１磁石部の磁極の中心位置および第２磁石部の磁極の中心位置の少なくともいずれか一方は、対応する第３磁石部の磁極の中心位置、および、対応する第４磁石部の磁極の中心位置とずれるように配置されている。このように構成すれば、対向する磁極の中心位置同士をずらすことによって、第１磁石部と第３磁石部との間の磁気カップリングによるトルク特性、または、第２磁石部と第４磁石部との間の磁気カップリングによるトルク特性の少なくともいずれか一方を、中心位置がずれていない場合におけるトルク特性とは異なるトルク特性にすることができる。これにより、より多様なトルク特性を得ることができる。
【００１９】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部と第３磁石部との間の磁場の強度、および、第２磁石部と第４磁石部との間の磁場の強度の少なくともいずれか一方を調整可能なヨークをさらに備える。このように構成すれば、ヨークを用いて磁場の強度を調整することによって、第１磁石部と第３磁石部との間の磁気カップリング、または、第２磁石部と第４磁石部との間の磁気カップリングの少なくともいずれか一方において、より多様なトルク特性を得ることができる。
【００２０】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部は、回転軸線回りに回転可能に構成されており、従動側部は、駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、駆動側部の回転により非接触の状態で回転軸線回りに回転可能に構成されており、第１磁石部および第２磁石部と、第３磁石部および第４磁石部とは、共に、第１磁石部と第３磁石部とが対向する方向、および、第２磁石部と第４磁石部とが対向する方向と直交する方向に並ぶように配置されている。このような回転軸線回りにトルクが伝達される磁気カップリング装置において、駆動側部に、互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を設けるとともに、従動側部に、第１磁石部および第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有する第３磁石部および第４磁石部を設けることによって、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とを任意に選択することにより、容易に、回転軸線回りにトルクが伝達される磁気カップリング装置において、駆動側部との相対的な角度の変化に対する従動側部の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００２１】
この場合、好ましくは、従動側部は、回転軸線と直交する半径方向に駆動側部と所定の間隔を隔てて配置されており、第１磁石部および第２磁石部と、第３磁石部および第４磁石部とは、共に、回転軸線に沿った方向に並ぶように配置されている。このように構成すれば、駆動側部と従動側部とが半径方向に対向する磁気カップリング装置において、容易に、従動側部の回転軸線回りの合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００２２】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部は、第１磁石部の磁極数および第２磁石部の磁極数とは異なる磁極数を有する第５磁石部をさらに含み、従動側部は、第５磁石部に対応する磁極数を有するとともに、第５磁石部と対向した状態で磁気カップリングする第６磁石部をさらに含む。このように構成すれば、第１磁石部と第３磁石部との間の磁気カップリングの状態と、第２磁石部と第４磁石部との間の磁気カップリングの状態と、第５磁石部とその第５磁石部に対応する磁極数を有する第６磁石部との間の磁気カップリングによる正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、より確実に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００２３】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部の第１磁石部および第２磁石部は、それぞれ、第１磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および第２磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなり、従動側部の第３磁石部および第４磁石部は、それぞれ、第３磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および第４磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなる。このように構成すれば、駆動側部および従動側部を製造する際に、予め１つの磁極に着磁された磁石を用いることができるので、駆動側部および従動側部の組み立て後に着磁する場合と比べて、磁石の着磁を確実に行うことができる。
【００２４】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部および従動側部は、各々１つの磁石から構成されており、駆動側部の第１磁石部および第２磁石部は、１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、第１磁石部の磁極数と同数の複数の第１着磁部および第２磁石部の磁極数と同数の複数の第２着磁部からなり、従動側部の第３磁石部および第４磁石部は、１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、第３磁石部の磁極数と同数の複数の第３着磁部および第４磁石部の磁極数と同数の複数の第４着磁部からなる。このように構成すれば、１つの磁石に対して複数の磁極を有するように一度に着磁する（多極着磁する）ことができるので、駆動側部および従動側部の製造プロセスを簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、上記のように、容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク（合成トルク）を正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図２】図１の２０００−２０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図３】図１の３０００−３０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図４】図１の２０００−２０００線に沿った捻り回転状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図５】図１の３０００−３０００線に沿った捻り回転状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態の第１変形例による、図１の３０００−３０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図９】本発明の第２実施形態による、図１の３０００−３０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図１２】図１１の４０００−４０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図１３】図１１の４０００−４０００線に沿った第２磁石部を回転移動させた状態での断面図である。
【図１４】図１１の４０００−４０００線に沿った第２磁石部を回転移動させた状態で、かつ、捻り回転状態での断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置における第２磁石部を一方方向に回転移動させた状態でのトルク特性を示した図である。
【図１６】本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置における第２磁石部を他方方向に回転移動させた状態でのトルク特性を示した図である。
【図１７】本発明の第４実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図１８】図１７の５０００−５０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図１９】図１７の５０００−５０００線に沿ったヨークを回転移動させた状態での断面図である。
【図２０】図１９の状態の磁気カップリング装置におけるトルク特性を示した図である。
【図２１】本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図２２】図２１の６０００−６０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図２３】本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図２４】本発明の第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図２５】本発明の第５実施形態の第２変形例による、図２１の７０００−７０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図２６】本発明の第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図２７】本発明の第１実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置を示した側面図である。
【図２８】本発明の第１実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置を示した正面図である。
【図２９】本発明の第１実施形態の第３変形例による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図３０】本発明の第１実施形態の第４変形例による磁気カップリング装置を示した拡大断面図である。
【図３１】本発明の第１実施形態の第５変形例による磁気カップリング装置を示した斜視図である。
【図３２】本発明の第５実施形態の第３変形例による磁気カップリング装置を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置１００の構造について説明する。
【００２９】
本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置１００は、図１に示すように、図示しないモータなどの駆動部から駆動力が伝達されるモータ側部１と、モータ側部１から駆動力が伝達されるとともに、被駆動部などからなる図示しない負荷部に駆動力を伝達する負荷側部２とからなる。また、この磁気カップリング装置１００における負荷側部２での定格トルクは、約０．４６Ｎ×ｍになるように設定されている。
【００３０】
また、モータ側部１は、図示しない駆動源に一方端部側（Ｘ１側）が接続された軸部１ａと、軸部１ａの他方端部側（Ｘ２側）に設けられたモータ側回転体１０とを含んでいる。また、負荷側部２は、駆動部などからなる図示しない負荷部に一方端部側（Ｘ２側）が接続された軸部２ａと、軸部２ａの他方端部側に設けられた負荷側回転体２０とを含んでいる。また、軸部１ａと軸部２ａとは、Ｘ方向に延びる略同一の回転軸線Ａを回転中心として回転可能に構成されている。なお、モータ側回転体１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体２０は、本発明の「従動側部」の一例である。
【００３１】
また、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０は、共に、ＳＳ４００などの一般的な炭素鋼などの強磁性体を含む部材からなり、ヨークとしての機能を有している。また、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０は、共に、円筒状に形成されている。なお、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０は、共に、回転軸線Ａに沿ったＸ方向と直交するＸ−Ｙ平面において、回転軸線Ａを中心とする円環状の断面形状を有している。
【００３２】
また、モータ側回転体１０には、Ｘ２側に開口を有する凹部１１が形成されている。この凹部１１は、軸方向（Ｘ方向）に延びる内側面１１ａを有している。また、負荷側回転体２０は、軸方向（Ｘ方向）に延びる外側面２１を有している。また、負荷側回転体２０は、モータ側回転体１０の凹部１１の内部に配置されるとともに、モータ側回転体１０に対して半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３３】
また、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように磁石部１２および１３が固定されている。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように磁石部２２および２３が固定されている。また、磁石部１２と磁石部２２とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向する位置に配置されているとともに、磁石部１３と磁石部２３とは、半径方向において互いに対向する位置に配置されている。これにより、磁石部１２と磁石部２２とは、半径方向において互いに対向した状態で磁気カップリングするとともに、磁石部１３と磁石部２３とは、半径方向において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。なお、磁石部１２、１３、２２および２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【００３４】
また、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２との比率は、約４０：７になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積よりも大きい。なお、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約０．８Ｎ×ｍになるように構成されている。一方、磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．１４Ｎ×ｍになるように構成されている。
【００３５】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、磁石部１２では、予めＮ極に着磁された２個の磁石１２ａおよび予めＳ極に着磁された２個の磁石１２ｂが等角度（約９０度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部１２の磁極数は、４極になるように構成されている。また、図３に示すように、磁石部１３では、予めＮ極に着磁された１０個の磁石１３ａおよび予めＳ極に着磁された１０個の磁石１３ｂが等角度（約１８度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部１３の磁極数は、２０極になるように構成されている。これにより、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるとともに、磁石部１３の磁極数（２０極）は、磁石部１２の磁極数（４極）の５倍になるように構成されている。
【００３６】
また、図２に示すように、磁石部２２では、予めＳ極に着磁された２個の磁石２２ａおよび予めＮ極に着磁された２個の磁石２２ｂが等角度（約９０度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部２２の磁極数は、４極になるように構成されている。また、図３に示すように、磁石部２３では、予めＳ極に着磁された１０個の磁石２３ａおよび予めＮ極に着磁された１０個の磁石２３ｂが等角度（約１８度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部２３の磁極数は、２０極になるように構成されている。これにより、負荷側回転体２０では、磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるとともに、磁石部２３の磁極数（２０極）は、磁石部２２の磁極数（４極）の５倍になるように構成されている。
【００３７】
また、図１および図２に示すように、磁石１２ａおよび１２ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図２に示すように、磁石１２ａでは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において、Ｎ極が磁石部２２側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部２２とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石１２ｂでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部２２側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部２２とは反対側に位置するように配置されている。なお、図２において、磁石に付している磁極（ＮおよびＳ）は、それぞれ、磁石部同士が対向する側の磁極を示している。また、以下の図面（図３〜図５、図７、図９、図１２〜図１４、図１８、図１９、図２２、図２５、図２８および図３０）においても同様である。
【００３８】
また、図１および図３に示すように、磁石１３ａおよび１３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図３参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図３に示すように、磁石１３ａでは、半径方向において、Ｎ極が磁石部２３側に位置するとともに、Ｓ極が磁石２３とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石１３ｂでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部２３側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部２３とは反対側に位置するように配置されている。
【００３９】
また、図１および図２に示すように、磁石２２ａおよび２２ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図２に示すように、磁石２２ａでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部１２側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部１２とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石２２ｂでは、半径方向において、Ｎ極が磁石部１２側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部１２とは反対側に位置するように配置されている。
【００４０】
また、図１および図３に示すように、磁石２３ａおよび２３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図３参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図３に示すように、磁石２３ａでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部１３側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部１３とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石２３ｂでは、半径方向において、Ｎ極が磁石部１３側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部１３とは反対側に位置するように配置されている。
【００４１】
また、図２に示すように、停止状態において、磁石１２ａが有する断面形状の中心位置１２ｃと磁石２２ａが有する断面形状の中心位置２２ｃとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１２ａのＮ極側と磁石２２ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石１２ｂが有する断面形状の中心位置１２ｄと磁石２２ｂが有する断面形状の中心位置２２ｄとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１２ｂのＳ極側と磁石２２ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部１２と磁石部２２とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、停止状態とは、モータ側部１から負荷側部２に駆動力が全く伝達されていない状態であり、モータ側部１および負荷側部２が完全に停止している状態と、モータ側部１と負荷側部２とが同一の方向に同一の速度で抵抗なく回転している状態とを含む。
【００４２】
また、図３に示すように、停止状態において、磁石１３ａが有する断面形状の中心位置１３ｃと磁石２３ａが有する断面形状の中心位置２３ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ａのＮ極側と磁石２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石１３ｂが有する断面形状の中心位置１３ｄと磁石２３ｂが有する断面形状の中心位置２３ｄとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ｂのＳ極側と磁石２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部１３と磁石部２３とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して５倍の周波数（１周期が約３６度）である正弦波状の波形のトルク特性になるように構成されている。
【００４３】
また、磁石１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａおよび２３ｂは、共に、約１２原子％以上約１７原子％以下の希土類元素Ｒと、約５原子％以上約８原子％以下のＢ（ホウ素）と、残部のＦｅを主とする遷移元素Ｔとを含むＲ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石には、希土類元素Ｒとして、ＮｄおよびＰｒの少なくともいずれか一方の軽希土類元素ＲＬが主に含まれている。また、希土類元素Ｒとして、重希土類元素ＲＨが含まれる場合には、ＤｙおよびＴｂの少なくともいずれか一方の重希土類元素ＲＨが含まれているのが好ましい。
【００４４】
次に、図２〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置１００が有する合成トルクについて説明する。
【００４５】
図２および図３に示す磁気カップリング装置１００の停止状態から、図４および図５に示すように、図示しない駆動部によりモータ側部１を回転させることによって、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、対向していた磁石１２ａ（１２ｂ）と磁石２２ａ（２２ｂ）との相対角度（磁石１２ａ（１２ｂ）と磁石２２ａ（２２ｂ）とが正対した状態からのずれる角度）が変化する。これにより、４極である磁石部１２と磁石部２２との間にトルク（第１トルク）が発生する。また、対向していた磁石１３ａ（１３ｂ）と磁石２３ａ（２３ｂ）との相対角度（磁石１３ａ（１３ｂ）と磁石２３ａ（２３ｂ）とが正対した状態からのずれる角度）が変化することによって、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間にトルク（第２トルク）が発生する。これにより、負荷側回転体２０には、第１トルクと第２トルクとが合成された合成トルクが発生する。
【００４６】
この際、図６に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有する。そして、負荷側回転体２０に生ずる合成トルクの特性は、第１トルクの特性と第２トルクの特性とが合成されることによって形成される。
【００４７】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲で、合成トルクが定格トルク（約０．４６Ｎ×ｍ）の近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１０度までの範囲、および、約２５度から約４５度までの範囲では、合成トルクが約１０度から約２５度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１０度から約２５度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１０度から約２５度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００４８】
このように、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）とを適切に選択するとともに、磁石部１２と磁石部２２との対向する面積と、磁石部１３と磁石部２３との対向する面積との比率（約４０：７）を調節することによって、図６に示す所望のトルク特性を得ることが可能である。
【００４９】
第１実施形態では、上記のように、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２とその磁石部１２に対応する磁極数を有する磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１２とは異なる磁極数を有する磁石部１３とその磁石部１３に対応する磁極数を有する磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、磁石部１２および２２の磁極数と、磁石部１３および２３の磁極数とを任意に選択することによって、容易に、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）との組み合わせを調節するとともに、磁石部１２と磁石部２２との対向する面積と、磁石部１３と磁石部２３との対向する面積との比率（約４０：７）を調節すれば、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）とを適切に選択するとともに、磁石部１２と磁石部２２との対向する面積と磁石部１３と磁石部２３との対向する面積との比率を調節することによって、負荷側回転体２０において所望の合成トルクを容易に発生させることができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、磁石部１３の磁極数（２０極）が磁石部１２の磁極数（４極）の５倍であるとともに、磁石部２３の磁極数（２０極）が磁石部２２の磁極数（４極）の５倍であるように構成すれば、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０のトルク特性（波形）を、磁極数が少ない磁石部１２と磁石部２２とに基づいて得られるトルク特性を基準として、磁極数が多い磁石部１３と磁石部２３とに基づいて得られるトルク特性を用いて所定のトルク特性になるように調節しやすくすることができる。これにより、より容易に、負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、上記のように、負荷側回転体２０の合成トルクとして、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲で、定格トルク（約０．４６Ｎ×ｍ）近傍で略変化しないように、磁石部１２および２２の磁極数と、磁石部１３および２３の磁極数との組み合わせを選択すれば、定格トルク近傍での合成トルクの変動をより抑制することができるので、負荷側回転体２０のモータ側回転体１０に対する相対的な角度が変化した場合にも、定格トルク近傍において負荷側回転体２０の回転速度が変動するのを効果的に抑制することが可能なトルク特性を得ることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、４極の磁石部１２と磁石部２２とが対向する領域の面積を、２０極の磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積よりも大きくすれば、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０のトルク特性（波形）を、磁石部１２および２２でのトルク特性を基準として、磁石部１３および２３でのトルク特性によって調節することができる。これにより、より容易に、負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、磁石部１２および２２の磁極数が４極であり、磁石部１３および２３の磁極数が２０極であるように構成すれば、４極の磁極数を有する磁石部１２および２２と、２０極の磁極数を有する磁石部１３および２３とから、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、負荷側回転体２０を、モータ側回転体１０に対して半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に所定の間隔を隔てて配置するとともに、磁石部１２および１３と、磁石部２２および２３とを、共に、回転軸線Ａに沿ったＸ方向に並ぶように配置すれば、モータ側回転体１０と負荷側回転体２０とが半径方向に対向する磁気カップリング装置１００において、容易に、負荷側回転体２０の回転軸線Ａ回りの合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、磁極数が４極の磁石部１２では予めＮ極に着磁された２個の磁石１２ａおよび予めＳ極に着磁された２個の磁石１２ｂを用い、磁極数が２０極の磁石部１３では予めＮ極に着磁された１０個の磁石１３ａおよび予めＳ極に着磁された１０個の磁石１３ｂを用い、磁極数が４極の磁石部２２では予めＳ極に着磁された２個の磁石２２ａおよび予めＮ極に着磁された２個の磁石２２ｂを用い、磁極数が２０極の磁石部２３では予めＳ極に着磁された１０個の磁石２３ａおよび予めＮ極に着磁された１０個の磁石２３ｂを用いる。このように構成すれば、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０を製造する際に、予め１つの磁極に着磁された磁石を用いることができるので、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０の組み立て後に着磁する場合と比べて、磁石の着磁を確実に行うことができる。
【００５７】
（第１実施形態の第１変形例）
次に、図１、図２、図７および図８を参照して、本発明の第１実施形態の第１変形例について説明する。この第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置２００では、上記第１実施形態とは異なり、磁石部２１３および２２３の磁極数が、１６極である場合について説明する。
【００５８】
本発明の第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置２００では、図１に示すように、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部２１３が固定されている。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部２２３が固定されている。また、磁石部２１３と磁石部２２３とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。なお、磁石部２１３は、本発明の「第２磁石部」の一例であり、磁石部２２３は、本発明の「第４磁石部」の一例である。
【００５９】
ここで、第１実施形態の第１変形例では、図７に示すように、磁石部２１３では、予めＮ極に着磁された８個の磁石２１３ａおよび予めＳ極に着磁された８個の磁石２１３ｂが等角度（約２３度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部２２３では、予めＳ極に着磁された８個の磁石２２３ａおよび予めＮ極に着磁された８個の磁石２２３ｂが等角度（約２３度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部２１３および２２３の磁極数は、１６極になるように構成されている。
【００６０】
また、図１および図７に示すように、磁石２１３ａおよび２１３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図７参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、磁石２２３ａおよび２２３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図７参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。
【００６１】
また、図７に示すように、磁石２１３ａおよび２２３ｂでは、それぞれ、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上において、Ｎ極が磁石部２２３および２１３側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部２２３および２１３とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石２１３ｂおよび２２３ａでは、それぞれ、半径方向において、Ｓ極が磁石部２２３および２１３側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部２２３および２１３とは反対側に位置するように配置されている。
【００６２】
また、停止状態において、磁石２１３ａが有する断面形状の中心位置２１３ｃと磁石２２３ａが有する断面形状の中心位置２２３ｃとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石２１３ａのＮ極側と磁石２２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石２１３ｂが有する断面形状の中心位置２１３ｄと磁石２２３ｂが有する断面形状の中心位置２２３ｄとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石２１３ｂのＳ極側と磁石２２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部２１３と磁石部２２３とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、１６極である磁石部２１３と磁石部２２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して４倍の周波数（１周期が約４５度）である正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００６３】
また、磁石２１３ａ、２１３ｂ、２２３ａおよび２２３ｂは、共に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。なお、第１実施形態の第１変形例のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６４】
次に、図２、図７および図８を参照して、本発明の第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置２００が有する合成トルクについて説明する。
【００６５】
図２および図７に示す磁気カップリング装置２００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図８に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、１６極である磁石部２１３と磁石部２２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約４５度の正弦波状のトルク特性を有する。
【００６６】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１５度から約３０度までの範囲で、合成トルクが約０．５６Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１５度までの範囲、および、約３０度から約５５度までの範囲では、合成トルクが約１５度から約３０度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。なお、約１５度から約３０度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１５度から約３０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００６７】
つまり、第１実施形態の第１変形例の負荷側回転体２０の合成トルクにおいて、合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲を、図６に示す第１実施形態における合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲から、約５度ずらすことが可能となり、略変化しない合成トルクの値を、第１実施形態における変化しない合成トルクの値（約０．４６Ｎ×ｍ）から約０．５６Ｎ×ｍに大きくなるように調整することができる。
【００６８】
なお、第１実施形態の第１変形例の効果は、第１実施形態と同様である。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、図１、図２、図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態による磁気カップリング装置３００では、上記第１実施形態とは異なり、停止状態において、磁石１３ａのＮ極側と磁石２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されるとともに、磁石１３ｂのＳ極側と磁石２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置される場合について説明する。
【００７０】
本発明の第２実施形態による磁気カップリング装置３００では、図１に示すように、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２との比率は、約２０：３になるように構成されている。また、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約１Ｎ×ｍになるように構成されている。一方、磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．１５Ｎ×ｍになるように構成されている。
【００７１】
また、図９に示すように、停止状態において、磁石１３ａが有する断面形状の中心位置１３ｃと磁石２３ｂが有する断面形状の中心位置２３ｄとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ａのＮ極側と磁石２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石１３ｂが有する断面形状の中心位置１３ｄと磁石２３ａが有する断面形状の中心位置２３ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ｂのＳ極側と磁石２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部１３と磁石部２３とは、同一の磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１８度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００７２】
次に、図２、図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態による磁気カップリング装置３００が有する合成トルクについて説明する。
【００７３】
図２および図９に示す磁気カップリング装置３００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図１０に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約１Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１８度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性を有する。
【００７４】
これにより、負荷側回転体２０では、約２０度付近の捻り角度αの範囲で、負荷側回転体２０での合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも大きいような合成トルクのトルク特性が得られる。
【００７５】
第２実施形態では、上記のように、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１８度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、容易に、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００７６】
また、第２実施形態では、上記のように、約２０度付近の捻り角度αの範囲で、負荷側回転体２０での合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも大きくなるように、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）との組み合わせを選択すれば、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクの変動を大きくすることができるので、相対的な角度の変化が小さくても負荷側回転体２０での負荷の変動に対応して十分な合成トルクを発生させることができる。これにより、モータ側回転体１０と負荷側回転体２０との相対的な角度を変化させにくくすることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、図２および図１１〜図１６を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態による磁気カップリング装置４００では、上記第１実施形態に加えて、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成した場合について説明する。
【００７８】
本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置４００では、図１１および図１２に示すように、モータ側回転体４１０における凹部１１の内側面１１ａのＸ１側には、周状に溝部４１０ａが形成されている。この溝部４１０ａは、磁石部１３の外周側に位置するように形成されている。また、モータ側回転体４１０には、ネジ穴４１０ｂが設けられている。このネジ穴４１０ｂは、後述する回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定するためのネジ４０３が螺合するように構成されている。
【００７９】
また、内側面１１ａの溝部４１０ａには、回転軸線Ａを中心とする円環状の回転部４１４が嵌め込まれた状態で配置されている。この回転部４１４の内周面には、磁石部１３が固定されている。また、回転部４１４は、モータ側回転体４１０に対して回転軸線Ａ回りに角度β（図１３参照）で回転可能に構成されている。
【００８０】
また、回転部４１４は、モータ側回転体４１０に対して回転軸線Ａ回りに角度β回転した状態で、ネジ４０３によってモータ側回転体４１０に固定可能に構成されている。具体的には、ネジ穴４１０ｂに螺合しているネジ４０３のネジ先が回転部４１４の外側面を押さえることによって、回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定可能に構成している。これにより、任意の角度βで回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定することが可能である。
【００８１】
また、所定の停止状態（角度βが約０度の状態）では、磁石部１３と磁石部２３とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、４極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００８２】
また、図１３に示すように、停止状態で、かつ、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ時計回りに回転した状態（角度βが約−１０度の状態）では、磁石１３ａが有する断面形状の中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂが有する断面形状の中心位置１３ｄは、それぞれ、磁石２３ａが有する断面形状の中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂが有する断面形状の中心位置２３ｄよりも時計回りに約１０度ずれた状態になるように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度遅れた正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００８３】
また、停止状態で、かつ、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ反時計回りに回転した状態（角度βが約＋１０度の状態）では、磁石１３ａの中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂの中心位置１３ｄは、それぞれ、磁石２３ａの中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂの中心位置２３ｄよりも反時計回りに約１０度ずれた状態になるように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度進んだ正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８４】
次に、図２、図１４〜図１６を参照して、本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置４００が有する合成トルクについて説明する。
【００８５】
図２および図１４に示す回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ時計回りに回転した状態（角度βが約−１０度の状態）から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体４１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図１５に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体４１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度遅れた正弦波状のトルク特性を有する。
【００８６】
これにより、時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１５度から約３０度までの範囲で、合成トルクが約０．５５Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１５度までの範囲、および、約３０度から約５０度までの範囲では、合成トルクが約１５度から約３０度までの範囲よりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１５度から約３０度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１５度から約３０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００８７】
つまり、時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０の合成トルクにおいて、合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲を、図６に示す第１実施形態における合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲から、約５度ずらすことが可能となり、略変化しない合成トルクの値を、第１実施形態における変化しない合成トルクの値（約０．４６Ｎ×ｍ）から約０．５５Ｎ×ｍに大きくなるように調整することができる。
【００８８】
また、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ反時計回りに回転した状態（角度βが約＋１０度の状態）から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体４１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図１６に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度進んだ正弦波状のトルク特性を有する。
【００８９】
これにより、反時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０では、捻り角度αが約５度から約２０度までの範囲で、合成トルクが約０．３３Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約５度までの範囲、および、約２０度から約４０度までの範囲で、合成トルクが約５度から約２０度までの範囲よりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約５度から約２０度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約５度から約２０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００９０】
つまり、反時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０の合成トルクにおいて、合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲を、図６に示す第１実施形態における合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲から、約−５度ずらすことが可能となり、略変化しない合成トルクの値を、第１実施形態における変化しない合成トルクの値（約０．４６Ｎ×ｍ）から約０．３３Ｎ×ｍに小さくなるように調整することができる。
【００９１】
第３実施形態では、上記のように、モータ側回転体４１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度遅れたまたは進んだ正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、容易に、モータ側回転体４１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００９２】
また、第３実施形態では、上記のように、停止状態で、かつ、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ時計回り（反時計回り）に回転した状態（角度βが約−１０度（約＋１０度）の状態）では、磁石１３ａの中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂの中心位置１３ｄが、それぞれ、磁石２３ａの中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂの中心位置２３ｄに対して約１０度ずれた状態になるように構成すれば、磁石１３ａの中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂの中心位置１３ｄを、それぞれ、磁石２３ａの中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂの中心位置２３ｄに対して約１０度ずらすことによって、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによるトルク特性を、中心位置１３ｃ（１３ｄ）と中心位置２３ｃ（２３ｄ）とがずれていない場合におけるトルク特性とは異なるトルク特性にすることができる。これにより、より多様なトルク特性を得ることができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００９３】
（第４実施形態）
次に、図２、図６および図１７〜図２０を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態による磁気カップリング装置５００では、上記第１実施形態に加えて、モータ側回転体５１０の外周面にヨーク５１５を配置した場合について説明する。
【００９４】
本発明の第４実施形態による磁気カップリング装置５００では、図１７および図１８に示すように、モータ側回転体５１０の外周面５１０のＸ１側には、周状に溝部５１０ｃが形成されている。また、外周面５１０の溝部５１０ｃには、回転軸線Ａを中心とする円環状のヨーク５１５が嵌め込まれた状態で配置されている。このヨーク５１５は、モータ側回転体５１０に対して回転軸線Ａ回りに回転可能に構成されている。
【００９５】
ここで、第４実施形態では、図１８に示すように、ヨーク５１５の外周面には、磁石部１３の磁極数（２０極）と同じ数（２０個）の凸部５１５ａおよび凹部５１５ｂが設けられている。この凸部５１５ａおよび凹部５１５ｂは、等角度（約９度）間隔で交互に形成されている。また、凸部５１５ａが形成されている位置におけるヨーク５１５の半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）の厚みは、凹部５１５ｂが形成されている位置におけるヨーク５１５の半径方向の厚みよりも大きくなるように構成されている。
【００９６】
また、ヨーク５１５には、ネジ５０３が螺合するネジ穴５１５ｃが設けられている。また、ヨーク５１５は、モータ側回転体５１０に対して回転軸線Ａ回りに角度γ回転した状態で、ネジ５０３によってモータ側回転体５１０に固定可能に構成されている。具体的には、ネジ穴５１５ｃに螺合しているネジ５０３のネジ先がモータ側回転体５１０の外側面を押さえることによって、ヨーク５１５をモータ側回転体５１０に固定可能に構成している。これにより、任意の角度γでヨーク５１５をモータ側回転体５１０に固定することが可能である。
【００９７】
また、図１８に示すように、所定の停止状態（角度γが約０度の状態）では、ヨーク５１５の凸部５１５ａは、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置されるとともに、凹部５１５ｂは、磁石１３ａおよび磁石１３ｂに対応する位置に配置されるように構成されている。これにより、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された凸部５１５ａによって、磁石１３ａと磁石１３ｂとにより構成される磁場の強度が大きくなるように構成されている。この場合、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、第１実施形態と同様に、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００９８】
一方、図１９に示すように、停止状態で、かつ、ヨーク５１５がモータ側回転体５１０に対して約９度だけ反時計回りに回転した状態（角度γが約＋９度の状態）では、ヨーク５１５の凸部５１５ａは、磁石１３ａおよび磁石１３ｂに対応する位置に配置されるとともに、凹部５１５ｂは、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置されるように構成されている。これにより、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間に凸部５１５ａが配置されないため、ヨーク５１５の凸部５１５ａが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された場合と比べて、磁石１３ａと磁石１３ｂとにより構成される磁場の強度が小さくなる。これにより、磁石部１３と磁石部２３とに働く磁場の強度が小さくなるように構成されている。この場合、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．０８Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００９９】
つまり、ヨーク５１５を回転軸線Ａ回りに回転させることによって、磁石部１３と磁石部２３とに働く磁場の強度を調整することが可能に構成されている。なお、第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１００】
次に、図２、図６、図１９および図２０を参照して、本発明の第４実施形態による磁気カップリング装置５００が有する合成トルクについて説明する。
【０１０１】
図２および図１９に示す、停止状態で、かつ、ヨーク５１５がモータ側回転体５１０に対して約９度だけ反時計回りに回転した状態（角度γが約＋９度の状態）から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体５１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２０に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体５１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．０８Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有する。
【０１０２】
これにより、ヨーク５１５の凹部５１５ｂが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された状態では、凸部５１５ａが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された場合（図６参照）と比べて第２トルクの影響が小さくなることにより、負荷側回転体２０での合成トルクのトルク特性は、第１トルクのトルク特性に近いトルク特性になる。このため、負荷側回転体２０の合成トルクとして、凸部５１５ａが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された場合と比べて、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲の変化量が大きくなる。
【０１０３】
第４実施形態では、上記のように、モータ側回転体５１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．０８Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、容易に、モータ側回転体５１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【０１０４】
また、第４実施形態では、上記のように、磁石部１３と磁石部２３とに働く磁場の強度を調整することが可能に構成されたなヨーク５１５を設ければ、ヨーク５１５を用いて磁場の強度を調整することによって、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングにおいて、より多様なトルク特性を得ることができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【０１０５】
（第５実施形態）
次に、図２、図３、図６および図２１〜図２３を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態による磁気カップリング装置６００では、上記第１実施形態とは異なり、モータ側回転体１０にさらに磁石部６１６を設けるとともに、負荷側回転体２０に磁石部６１６に対応する磁石部６２４を設けた場合について説明する。
【０１０６】
本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置６００では、図２１に示すように、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、磁石部１２および１３が回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように固定されているとともに、磁石部１２と磁石部１３との間には、回転軸線Ａに沿って磁石部６１６が固定されている。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように磁石部２２および２３が固定されているとともに、磁石部２２と磁石部２３との間には、回転軸線Ａに沿って磁石部６２４が固定されている。また、磁石部６１６と磁石部６２４とは対向するようにＸ方向の同じ位置に配置されている。これにより、磁石部６１６と磁石部６２４とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。
【０１０７】
また、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と、磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２と、磁石部６１６および６２４のＸ方向に沿った長さＬ３との比率は、約４０：２：７になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積および磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。また、磁石部１３と磁石部２３とが対向する面積は、磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。なお、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大約０．０４Ｎ×ｍになるように構成されている。
【０１０８】
ここで、第５実施形態では、図２２に示すように、磁石部６１６では、予めＮ極に着磁された６個の磁石６１６ａおよび予めＳ極に着磁された６個の磁石６１６ｂが等角度（約３０度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部６２４では、予めＳ極に着磁された６個の磁石６２４ａおよび予めＮ極に着磁された６個の磁石６２４ｂが等角度（約３０度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部６１６および６２４の磁極数は、共に１２極になるように構成されている。なお、磁石部６１６は、本発明の「第５磁石部」の一例であり、磁石部６２４は、本発明の「第６磁石部」の一例である。
【０１０９】
また、図２１および図２２に示すように、磁石６１６ａおよび６１６ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。また、磁石６２４ａおよび６２４ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。
【０１１０】
また、図２２に示すように、磁石６１６ａおよび６２４ｂでは、それぞれ、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において、Ｎ極が磁石部６２４および６１６側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部６２４および６１６とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石６１６ｂおよび６２４ａでは、それぞれ、半径方向において、Ｓ極が磁石部６２４および６１６側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部６２４および６１６とは反対側に位置するように配置されている。
【０１１１】
また、停止状態において、磁石６１６ａが有する断面形状の中心位置６１６ｃと磁石６２４ｂが有する断面形状の中心位置６２４ｄとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石６１６ａのＮ極側と磁石６２４ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石６１６ｂが有する断面形状の中心位置６１６ｄと磁石６２４ａが有する断面形状の中心位置６２４ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石６１６ｂのＳ極側と磁石６２４ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部６１６と磁石部６２４とは、同一の磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．０４Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して３倍の周波数（１周期が約６０度）であるとともに、位相が約３０度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【０１１２】
また、磁石６１６ａ、６１６ｂ、６２４ａおよび６２４ｂは、共に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。なお、第５実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１３】
次に、図２、図３、図６、図２２および図２３を参照して、本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置６００が有する合成トルクについて説明する。
【０１１４】
図２、図３および図２２に示す磁気カップリング装置６００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２３に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有し、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．０４Ｎ×ｍで、１周期が約６０度であるとともに、位相が約３０度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性を有する。
【０１１５】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲で、合成トルクが約０．４６Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１０度までの範囲、および、約２５度から約４５度までの範囲では、合成トルクが約１０度から約２５度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１０度から約２５度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１０度から約２５度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【０１１６】
また、第５実施形態における負荷側回転体２０の合成トルクでは、図６に示す第１実施形態における負荷側回転体２０の合成トルクと比べて、捻り角度αが約０度から約１０度まで、および、約２５度から約４５度までの範囲で、より大きく変動するようなトルク特性が得られる。
【０１１７】
第５実施形態では、上記のように、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）と磁石６１６の磁極数（１２極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と、磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）と、磁石部６１６に対応する磁石部６２４の磁極数（１２極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性と、磁石部６１６と磁石部６２４との間の磁気カップリングによる最大値が約０．０４Ｎ×ｍで、１周期が約６０度であるとともに、位相が約３０度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、より確実に、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。なお、第５実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【０１１８】
（第５実施形態の第１変形例）
次に、図２、図３、図２１、図２２および図２４を参照して、本発明の第５実施形態の第１変形例について説明する。この第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置７００では、上記第５実施形態における、それぞれの磁石部における対向する面積の大きさを変更するとともに、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）の位相が磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）の位相と同一である場合について説明する。
【０１１９】
本発明の第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置７００では、図２１に示すように、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と、磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２と、磁石部６１６および６２４のＸ方向に沿った長さＬ３との比率は、約１２５：１５：３６になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積および磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。また、磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する面積よりも大きい。
【０１２０】
また、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約１．２５Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．１５Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大約０．３６Ｎ×ｍになるように構成されている。また、第５実施形態とは異なり、第５実施形態の第１変形例では、磁石部６１６と磁石部６２４とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．３６Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【０１２１】
また、停止状態において、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約１．２５Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。また、停止状態において、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。また、停止状態において、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．３６Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、第５実施形態の第１変形例のその他の構成は、第５実施形態と同様である。
【０１２２】
次に、図２、図３、図２２および図２４を参照して、本発明の第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置７００が有する合成トルクについて説明する。
【０１２３】
図２、図３および図２２に示す磁気カップリング装置７００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２４に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約１．２５Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有し、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．３６Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性を有する。
【０１２４】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１５度から約７５度までの範囲で、合成トルクが約１．００Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１５度までの範囲、および、約７５度から約９０度までの範囲では、合成トルクが約１５度から約７５度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１５度から約７５度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約０度から約１５度まで、および、約７５度から約９０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【０１２５】
また、負荷側回転体２０の合成トルクでは、図６に示す第１実施形態における負荷側回転体２０の合成トルクと比べて、より広い範囲で合成トルクが略変化しないようなトルク特性が得られる。
【０１２６】
なお、第５実施形態の第１変形例の効果は、第５実施形態と同様である。
【０１２７】
（第５実施形態の第２変形例）
次に、図２、図２１、図２２、図２５および図２６を参照して、本発明の第５実施形態の第２変形例について説明する。この第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置８００では、上記第５実施形態の第１変形例の２０極の磁石部１３および２３の代わりに、８極の磁石部８１７および８２５を設けた場合について説明する。
【０１２８】
本発明の第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置８００では、図２１に示すように、第５実施形態の磁石部１３および２３が固定されていた位置に、それぞれ、磁石部８１７および８２５が固定されている。つまり、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部８１７が固定されているとともに、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部８２５が固定されている。また、磁石部８１７と磁石部８２５とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。なお、磁石部８１７は、本発明の「第２磁石部」の一例であり、磁石部８２５は、本発明の「第４磁石部」の一例である。
【０１２９】
また、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と、磁石部８１７および８２５のＸ方向に沿った長さＬ２と、磁石部６１６および６２４のＸ方向に沿った長さＬ３との比率は、約７０：６２：１７になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部８１７と磁石部８２５とが対向する領域の面積および磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。また、磁石部８１７と磁石部８２５とが対向する領域の面積は、磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する面積よりも大きい。
【０１３０】
また、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約０．７Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部８１７と磁石部８２５との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．６２Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大約０．１７Ｎ×ｍになるように構成されている。
【０１３１】
ここで、第５実施形態の第２変形例では、図２５に示すように、磁石部８１７では、予めＮ極に着磁された４個の磁石８１７ａおよび予めＳ極に着磁された４個の磁石８１７ｂが等角度（約４５度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部８２５では、予めＳ極に着磁された４個の磁石８２５ａおよび予めＮ極に着磁された４個の磁石８２５ｂが等角度（約４５度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部８１７および８２５の磁極数は、共に８極になるように構成されている。
【０１３２】
また、図２１および図２５に示すように、磁石８１７ａおよび８１７ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２５参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。また、磁石８２５ａおよび８２５ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２５参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。
【０１３３】
また、図２５に示すように、磁石８１７ａおよび８２５ｂでは、それぞれ、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において、Ｎ極が磁石部８２５および８１７側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部８２５および８１７とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石８１７ｂおよび８２５ａでは、それぞれ、半径方向において、Ｓ極が磁石部８２５および８１７側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部８２５および８１７とは反対側に位置するように配置されている。
【０１３４】
また、停止状態において、磁石８１７ａが有する断面形状の中心位置８１７ｃと磁石８２５ｂが有する断面形状の中心位置８２５ｄとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石８１７ａのＮ極側と磁石８２５ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石８１７ｂが有する断面形状の中心位置８１７ｄと磁石８２５ａが有する断面形状の中心位置８２５ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石８１７ｂのＳ極側と磁石８２５ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部８１７と磁石部８２５とは、同一の磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、８極である磁石部８１７と磁石部８２５との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．６２Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して２倍の周波数（１周期が約９０度）であるとともに、位相が約４５度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【０１３５】
また、磁石８１７ａ、８１７ｂ、８２５ａおよび８２５ｂは、共に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。なお、第５実施形態の第２変形例のその他の構成は、第５実施形態の第１変形例と同様である。
【０１３６】
次に、図２、図２２、図２５および図２６を参照して、本発明の第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置８００が有する合成トルクについて説明する。
【０１３７】
図２、図２２および図２５に示す磁気カップリング装置８００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２６に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．７Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有し、８極である磁石部８１７と磁石部８２５との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．６２Ｎ×ｍで、１周期が約９０度であるとともに、位相が約４５度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性を有するとともに、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．１７Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性を有する。
【０１３８】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約０度から約３０度までの範囲で、合成トルクが略発生しないようなトルク特性が得られる。これにより、捻り角度αが約０度から約３０度の範囲でトルクが伝達されるのを抑制することが可能であるので、約３０度より大きい範囲で回転している状態からモータ側回転体１０が逆方向に回転した場合に、約３０度以下の範囲ではトルクが伝達されるのが抑制されるので、モータ側回転体１０における逆方向の回転を負荷側回転体２０に伝達するのを抑制することが可能である。
【０１３９】
なお、第５実施形態の第２変形例の効果は、第５実施形態と同様である。
【０１４０】
なお、今回開示された実施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、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
【０１４１】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、負荷側部の負荷側回転体が、モータ側部のモータ側回転体の凹部の内部に、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に所定の間隔を隔てて配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２７および図２８に示す第１実施形態の第２変形例の磁気カップリング装置９００のように、負荷側部９０２の負荷側回転体９２０が、モータ側部９０１のモータ側回転体９１０とＸ方向に所定の間隔を隔てて配置されるように構成してもよい。具体的には、図２７および図２８に示すように、円柱状のモータ側回転体９１０のＸ２側（図２７参照）の側面９１１には、４極の磁石部９１２と２０極の磁石部９１３（図２８参照）とが固定されているとともに、円柱状の負荷側回転体９２０のＸ１側（図２７参照）の側面９２１には、磁石部９１２と磁気カップリングする４極の磁石部９２２と、磁石部９１３と磁気カップリングする２０極の磁石部９２３（図２８参照）とが固定されている。また、図２８に示すように、磁石部９１２（９２２）では、２個の磁石９１２ａ（９２２ａ）および２個の磁石９１２ｂ（９２２ｂ）が等角度（約９０度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部９１３（９２３）では、１０個の磁石９１３ａ（９２３ａ）および１０個の磁石９１３ｂ（９２３ｂ）が等角度（約１８度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部９１３（９２３）は、磁石部９１２（９２２）の内周側に配置されている。なお、モータ側回転体９１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体９２０は、本発明の「従動側部」の一例である。また、磁石部９１２、９１３、９２２および９２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【０１４２】
また、上記第１〜第５実施形態では、負荷側部の負荷側回転体が、モータ側部のモータ側回転体の凹部の内部に、半径方向に所定の間隔を隔てて配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２９に示す第１実施形態の第３変形例の磁気カップリング装置１０００のように、負荷側部１００２の負荷側回転体１０２０が、モータ側部１００１のモータ側回転体１０１０の収容部１０１１の内部に配置された状態で、モータ側回転体１０１０とＸ方向に所定の間隔を隔てて配置されるように構成してもよい。具体的には、図２９に示すように、モータ側回転体１０１０の内部に形成された収容部１０１１のＸ１側の側面１０１１ｂには、４極の磁石部１０１２が固定されているとともに、収容部１０１１のＸ２側の側面１０１１ｃには、２０極の磁石部１０１３が固定されている。また、円板状の負荷側回転体１０２０のＸ１側の側面１０２０ａには、磁石部１０１２と磁気カップリングする４極の磁石部１０２２が固定されているとともに、負荷側回転体１０２０のＸ２側の側面１０２０ｂには、磁石部１０１３と磁気カップリングする２０極の磁石部１０２３が固定されている。なお、モータ側回転体１０１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体１０２０は、本発明の「従動側部」の一例である。また、磁石部１０１２、１０１３、１０２２および１０２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【０１４３】
また、上記第１〜第５実施形態では、負荷側部の負荷側回転体が、モータ側部のモータ側回転体の凹部の内部に、半径方向に所定の間隔を隔てて配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図３０に示す第１実施形態の第４変形例の磁気カップリング装置１１００のように、モータ側部１１０１の平板状のモータ側部材１１１０と、負荷側部１１０２の平板状の負荷側部材１１２０とが、所定の間隔を隔てて配置されるとともに、モータ側部材１１１０と負荷側部材１１２０とがＸ方向に相対的に直線移動することによって、トルクを発生させるように構成してもよい。具体的には、図３０に示すように、モータ側部材１１１０には、磁石部１１１２と、磁石部１１１２とは磁極数が異なる磁石部１１１３とが固定されている。また、負荷側部材１１２０には、磁石部１１１２と磁気カップリングする磁石部１１２２と、磁石部１１１３と磁気カップリングする磁石部１１２３とが固定されている。また、磁石部１１１２（１１２２）では、磁極の異なる磁石１１１２ａ（１１２２ａ）および磁石１１１２ｂ（１１２２ｂ）がＸ方向に沿って等間隔で交互に配置されている。また、磁石部１１１３（１１２３）では、磁極の異なる磁石１１１３ａ（１１２３ａ）および磁石１１１３ｂ（１１２３ｂ）がＸ方向に沿って等間隔で交互に配置されている。なお、モータ側回転体１１１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体１１２０は、本発明の「従動側部」の一例である。また、磁石部１１１２、１１１３、１１２２および１１２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【０１４４】
また、上記第１〜第４実施形態では、モータ側回転体１０（４１０、５１０）の凹部１１における内側面１１ａのＸ２側およびＸ１側に、それぞれ、磁石部１２および１３（２１３）を固定するとともに、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ２側およびＸ１側に、それぞれ、磁石部２２および２３（２２３）を固定した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ側回転体１０（４１０、５１０）の内側面１１ａのＸ方向の両端部に、それぞれ、磁石部１２を配置するとともに、内側面１１ａのＸ方向の中央部に、磁石部１３（２１３）を配置する。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ方向の両端部に、それぞれ、磁石部１２に対応する磁石部２２を配置するとともに、外側面２１のＸ方向の中央部に、磁石部１３（２１３）に対応する磁石部２３（２２３）を配置するように構成してもよい。
【０１４５】
また、上記第１〜第５実施形態では、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数が４極、８極、１２極、１６極および２０極（４の倍数）である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数として、さらに、２４極や２８極を含むように構成してもよい。また、たとえば、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数として、３極、６極、９極などの３の倍数であってもよい。また、３の倍数と４の倍数とを組み合わせるように構成してもよい。すなわち、所望のトルク特性が得られるように、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数の組み合わせを選択すればよい。
【０１４６】
また、上記第３実施形態では、ネジ穴４１０ｂに螺合しているネジ４０３のネジ先が回転部４１４の外側面を押さえることによって、回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ側回転体４１０に形成された係止部に回転部４１４に形成された係止部材が係止することによって、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成してもよい。また、たとえば、回転部４１４にネジ４０３が挿入されるネジ穴を設けて回転部４１４とモータ側回転体４１０とをネジ止めすることによって、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成してもよい。
【０１４７】
また、上記第３実施形態では、角度βが約−１０度（約＋１０度）の状態を示すとともに、上記第４実施形態では、角度γが約＋９度の状態を示した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、角度βおよびγは、−１０度や＋１０度、＋９度以外の任意の角度でもよい。
【０１４８】
また、上記第４実施形態では、ネジ穴５１５ｃに螺合しているネジ５０３のネジ先がモータ側回転体５１０の外側面を押さえることによって、ヨーク５１５をモータ側回転体５１０に固定可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ側回転体５１０に形成された係止部にヨーク５１５に形成された係止部材が係止することによって、ヨーク５１５の位置を異ならせた状態で回転可能に構成してもよい。また、たとえば、モータ側回転体５１０にネジ５０３が挿入されるネジ穴を設けてヨーク５１５とモータ側回転体５１０とをネジ止めすることによって、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成してもよい。
【０１４９】
また、上記第３実施形態では、回転部４１４が嵌め込まれる溝部４１０ａを、モータ側回転体４１０の内側面１１ａのＸ１側（軸部１ａ側）に設けるとともに、上記第４実施形態では、ヨーク５１５が嵌め込まれる溝部５１０ｃを、モータ側回転体５１０の外周面５１０のＸ１側（軸部１ａ側）に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回転部またはヨークが嵌め込まれる溝部を、モータ側回転体の軸部とは反対側に設けてもよい。これにより、容易に、回転部またはヨークの角度位置をモータ側回転体に対して調整することが可能である。
【０１５０】
また、上記第１〜第５実施形態では、磁石部が複数の磁石からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁石部が１つの磁石からなるとともに、間隔を隔てて互いに異なる方向に磁化させることによって、複数の磁極を有するように構成してもよい。たとえば、図３１に示す本発明の第１実施形態の第５変形例の磁気カップリング装置１２００のように、モータ側回転体１２１０の１つの磁石１２１８を多極着磁することによって、磁石１２１８が、４極（着磁部１２１２ａおよび１２１２ｂ（第１着磁部））の磁石部１２１２と、１２極（着磁部１２１６ａおよび１２１６ｂ（第２着磁部））の磁石部１２１６との２つの磁石部を有するように構成してもよい。同様に、負荷側回転体１２２０の１つの磁石１２２６を多極着磁することによって、磁石１２２６が、４極（着磁部１２２２ａおよび１２２２ｂ（第３着磁部））の磁石部１２２２と、１２極（着磁部１２２４ａおよび１２２４ｂ（第４着磁部））の磁石部１２２４との２つの磁石部を有するように構成してもよい。これにより、１つの磁石１２１８および１２２６に対して複数の磁極を有するように一度に着磁する（多極着磁する）ことが可能になるので、モータ側回転体１２１０および負荷側回転体１２２０の製造プロセスを簡略化することが可能である。この際、磁石１２１８および１２２６の磁石部同士の間および磁石部での各々の着磁部の間には、それぞれ、磁化されていないニュートラルゾーン１２１８ａおよび１２２６ａが形成されている。
【０１５１】
なお、１つの磁石１２１８および１２２６を多極着磁する際には、鉄心にコイルを巻いたものからなる着磁ヨーク（図示せず）に転写するための磁極のパターンを形成する。そして、着磁ヨークにパルス状の大電流を流すことによって、着磁ヨークが電磁石となり、着磁ヨークの磁極パターンが磁石１２１８および１２２６に転写される。これにより、磁石１２１８および１２２６が多極着磁される。
【０１５２】
また、図３２に示す本発明の第５実施形態の第３変形例の磁気カップリング装置１３００のように、モータ側回転体１３１０の磁石１３１８が３つの磁石部（４極の磁石部１３１２、８極の磁石部１３１７および１２極の磁石部１３１６）を有するように多極着磁し、負荷側回転体１３２０の磁石１３２６が３つの磁石部（４極の磁石部１３２２、８極の磁石部１３２５および１２極の磁石部１３２４）を有するように多極着磁してもよい。また、モータ側回転体の１つの磁石と負荷側回転体の１つの磁石とを、共に４つ以上の磁石部を有するように多極着磁してもよい。
【０１５３】
また、上記第１〜第５実施形態では、磁石部１２、１３、２２、２３、２１３、２２３、８１７および８２５として、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、用途によっては、Ｓｍ−Ｃｏ系希土類磁石や、フェライト磁石などを用いてもよい。また、焼結磁石でなくともよく、たとえば、ボンド磁石であってもよい。また、使用状態によって磁石部に用いられる磁石の種類を異ならせてもよい。たとえば、減磁しやすい高温状態の箇所には高い保磁力を有する磁石を配置する一方、高温状態でない箇所には高い残留磁束密度を有する磁石を配置するように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、４１０、５１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０ モータ側回転体（駆動側部）
１２、９１２、１０１２、１１１２、１２１２ 磁石部（第１磁石部）
１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄ、２２ｃ、２２ｄ、２３ｃ、２３ｄ、２１３ｃ、２１３ｄ、２２３ｃ、２２３ｄ、６１６ｃ、６１６ｄ、６２４ｃ、６２４ｄ、８１７ｃ、８１７ｄ、８２５ｃ、８２５ｄ 中心位置
１３、２１３、８１７、９１３、１０１３、１１１３、１２１６ 磁石部（第２磁石部）
２０、９２０、１０２０、１１２０、１２２０、１３２０ 負荷側回転体（従動側部）
２２、９２２、１０２２、１１２２、１２２２ 磁石部（第３磁石部）
２３、２２３、８２５、９２３、１０２３、１１２３、１２２４ 磁石部（第４磁石部）
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００ 磁気カップリング装置
５１５ ヨーク
６１６ 磁石部（第５磁石部）
６２４ 磁石部（第６磁石部）
１２１２ａ、１２１２ｂ 着磁部（第１着磁部）
１２１６ａ、１２１６ｂ 着磁部（第２着磁部）
１２２２ａ、１２２２ｂ 着磁部（第３着磁部）
１２２４ａ、１２２４ｂ 着磁部（第４着磁部）
Ａ 回転軸線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気カップリング装置に関し、特に、駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部を備える磁気カップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部を備える磁気カップリング装置が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、凹部を含み、回転軸回りに回転可能に構成された円筒状の外側ユニットと、外側ユニットの凹部内に配置され、外側ユニットと同一の回転軸回りに回転可能に構成された円筒状の内側ユニットとを備える円筒型磁気カップリング装置が開示されている。この円筒型磁気カップリング装置では、外側ユニットの凹部の内周面に外輪磁石が周状に配置されているとともに、内側ユニットの外周面に外輪磁石と磁気カップリングするように内輪磁石が周状に配置されている。また、外輪磁石の回転軸が延びる方向の長さは、内輪磁石の回転軸が延びる方向の長さよりも大きくなるように構成されている。なお、上記特許文献１には明確に記載されていないが、外側ユニットの回転角度（捻り角度）の変化量に対して、内側ユニットのトルク特性は正弦波状に変化すると考えられる。
【０００４】
また、上記特許文献２には、凹部を含み、回転軸回りに回転可能に構成された円筒状の駆動側軸と、駆動側軸の凹部内に配置され、回転軸回りに回転可能に構成された円柱状の被駆動側軸とを備える磁気カップリングが開示されている。この磁気カップリングでは、被駆動側軸の回転軸を、駆動側軸の回転軸に対して半径方向にずらすことによって、磁場の不均一な状態を補正するように構成されている。また、互いの回転軸がずれることに起因した質量の不均等な状態を補正するように、被駆動側軸の所定の位置に錘が配置されている。なお、上記特許文献２には明確に記載されていないが、駆動側軸の回転角度（捻り角度）の変化量に対して、被駆動側軸のトルク特性は正弦波状に変化すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９９１９４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された円筒型磁気カップリング装置では、外側ユニットの回転角度（捻り角度）の変化に対して、内側ユニットのトルク特性を正弦波状とは異なる波形になるように構成することができないという不都合がある。このため、外側ユニットの回転角度の変化に対する内側ユニットのトルクを、正弦波状を有するトルク特性以外の所定のトルク特性に調節するのが困難であるという問題点がある。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示された磁気カップリングでは、駆動側軸の回転角度（捻り角度）の変化に対して、被駆動側軸のトルク特性を正弦波状とは異なる波形になるように構成することができないという不都合がある。このため、駆動側軸の回転角度の変化に対する被駆動側軸のトルクを、正弦波状を有するトルク特性以外の所定のトルク特性に調節するのが困難であるという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルクを所定のトルク特性に調節することが可能な磁気カップリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の一の局面による磁気カップリング装置は、互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を含む駆動側部と、第１磁石部および第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有するとともに、第１磁石部および第２磁石部とそれぞれ対向した状態で磁気カップリングする第３磁石部および第４磁石部を含み、駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部とを備える。
【００１０】
この発明の一の局面による磁気カップリング装置では、上記のように、駆動側部に、互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を設けるとともに、従動側部に、第１磁石部および第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有する第３磁石部および第４磁石部を設けることによって、第１磁石部とその第１磁石部に対応する磁極数を有する第３磁石部との間の磁気カップリングによる正弦波状のトルク特性と、第１磁石部とは異なる磁極数を有する第２磁石部とその第２磁石部に対応する磁極数を有する第４磁石部との間の磁気カップリングによる正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とを任意に選択することによって、容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク（合成トルク）を正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００１１】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、従動側部において所望のトルク特性が得られるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とが選択されている。このように構成すれば、１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とを適切に選択することによって、従動側部において所望のトルク（合成トルク）を容易に発生させることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、第２磁石部および第４磁石部の磁極数は、第１磁石部および第３磁石部の磁極数の２以上の整数倍である。このように構成すれば、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク特性（波形）を、第１磁石部と第３磁石部とに基づいて得られるトルク特性を基準として、第２磁石部と第４磁石部とに基づいて得られるトルク特性を用いて所定のトルク特性になるように調節することができる。これにより、より容易に、従動側部のトルク（合成トルク）を所定のトルク特性に調節することができる。
【００１３】
上記所望のトルク特性が得られるように磁極数が選択されている磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部と第３磁石部との間に発生する第１トルクと、第２磁石部と第４磁石部との間に発生する第２トルクとが合成されることによって、従動側部で合成トルクが発生するように構成されており、第１磁石部と第３磁石部との相対的な位置関係および第２磁石部と第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さくなるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている。このように構成すれば、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部の合成トルクの変動を抑制することができるので、従動側部の駆動側部に対する相対的な位置関係が変化した場合にも、従動側部の動作速度が変動するのを抑制することが可能なトルク特性を得ることができる。
【００１４】
上記合成トルクの変化量が第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい磁気カップリング装置において、好ましくは、定格トルク近傍での合成トルクの変化量が、定格トルク近傍以外の合成トルクの変化量よりも小さくなるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている。このように構成すれば、定格トルク近傍での合成トルクの変動を抑制することができるので、従動側部の駆動側部に対する相対的な位置関係が変化した場合にも、定格トルク近傍において従動側部の動作速度が変動するのを効果的に抑制することが可能なトルク特性を得ることができる。
【００１５】
上記所望のトルク特性が得られるように磁極数が選択されている磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部と第３磁石部との相対的な位置関係および第２磁石部と第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも大きくなるように、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている。このように構成すれば、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部の合成トルクの変動を大きくすることができるので、相対的な位置関係の変化が小さくても従動側部での負荷の変動に対応して十分な合成トルクを発生させることができる。
【００１６】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部および第３磁石部の磁極数は、第２磁石部および第４磁石部の磁極数よりも少なく、第１磁石部と第３磁石部とが対向する領域の面積は、第２磁石部と第４磁石部とが対向する領域の面積よりも大きい。このように構成すれば、磁極数が少ない第１磁石部および第３磁石部の対向する領域の面積を大きくすることによって、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク特性（波形）を、磁極数が少ない第１磁石部および第３磁石部でのトルク特性を基準として、磁極数が多い第２磁石部および第４磁石部でのトルク特性によって調節しやすくすることができる。これにより、より容易に、従動側部のトルク（合成トルク）を所定のトルク特性に調節することができる。
【００１７】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部および第３磁石部の磁極数は、４極であり、第２磁石部および第４磁石部の磁極数は、２０極である。このように構成すれば、４極の磁極数を有する第１磁石部および第３磁石部と、２０極の磁極数を有する第２磁石部および第４磁石部とから、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク（合成トルク）を所定のトルク特性に調節することができる。
【００１８】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、停止状態において、第１磁石部の磁極の中心位置および第２磁石部の磁極の中心位置の少なくともいずれか一方は、対応する第３磁石部の磁極の中心位置、および、対応する第４磁石部の磁極の中心位置とずれるように配置されている。このように構成すれば、対向する磁極の中心位置同士をずらすことによって、第１磁石部と第３磁石部との間の磁気カップリングによるトルク特性、または、第２磁石部と第４磁石部との間の磁気カップリングによるトルク特性の少なくともいずれか一方を、中心位置がずれていない場合におけるトルク特性とは異なるトルク特性にすることができる。これにより、より多様なトルク特性を得ることができる。
【００１９】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、第１磁石部と第３磁石部との間の磁場の強度、および、第２磁石部と第４磁石部との間の磁場の強度の少なくともいずれか一方を調整可能なヨークをさらに備える。このように構成すれば、ヨークを用いて磁場の強度を調整することによって、第１磁石部と第３磁石部との間の磁気カップリング、または、第２磁石部と第４磁石部との間の磁気カップリングの少なくともいずれか一方において、より多様なトルク特性を得ることができる。
【００２０】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部は、回転軸線回りに回転可能に構成されており、従動側部は、駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、駆動側部の回転により非接触の状態で回転軸線回りに回転可能に構成されており、第１磁石部および第２磁石部と、第３磁石部および第４磁石部とは、共に、第１磁石部と第３磁石部とが対向する方向、および、第２磁石部と第４磁石部とが対向する方向と直交する方向に並ぶように配置されている。このような回転軸線回りにトルクが伝達される磁気カップリング装置において、駆動側部に、互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を設けるとともに、従動側部に、第１磁石部および第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有する第３磁石部および第４磁石部を設けることによって、第１磁石部および第３磁石部の磁極数と、第２磁石部および第４磁石部の磁極数とを任意に選択することにより、容易に、回転軸線回りにトルクが伝達される磁気カップリング装置において、駆動側部との相対的な角度の変化に対する従動側部の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００２１】
この場合、好ましくは、従動側部は、回転軸線と直交する半径方向に駆動側部と所定の間隔を隔てて配置されており、第１磁石部および第２磁石部と、第３磁石部および第４磁石部とは、共に、回転軸線に沿った方向に並ぶように配置されている。このように構成すれば、駆動側部と従動側部とが半径方向に対向する磁気カップリング装置において、容易に、従動側部の回転軸線回りの合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００２２】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部は、第１磁石部の磁極数および第２磁石部の磁極数とは異なる磁極数を有する第５磁石部をさらに含み、従動側部は、第５磁石部に対応する磁極数を有するとともに、第５磁石部と対向した状態で磁気カップリングする第６磁石部をさらに含む。このように構成すれば、第１磁石部と第３磁石部との間の磁気カップリングの状態と、第２磁石部と第４磁石部との間の磁気カップリングの状態と、第５磁石部とその第５磁石部に対応する磁極数を有する第６磁石部との間の磁気カップリングによる正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、より確実に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００２３】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部の第１磁石部および第２磁石部は、それぞれ、第１磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および第２磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなり、従動側部の第３磁石部および第４磁石部は、それぞれ、第３磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および第４磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなる。このように構成すれば、駆動側部および従動側部を製造する際に、予め１つの磁極に着磁された磁石を用いることができるので、駆動側部および従動側部の組み立て後に着磁する場合と比べて、磁石の着磁を確実に行うことができる。
【００２４】
上記一の局面による磁気カップリング装置において、好ましくは、駆動側部および従動側部は、各々１つの磁石から構成されており、駆動側部の第１磁石部および第２磁石部は、１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、第１磁石部の磁極数と同数の複数の第１着磁部および第２磁石部の磁極数と同数の複数の第２着磁部からなり、従動側部の第３磁石部および第４磁石部は、１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、第３磁石部の磁極数と同数の複数の第３着磁部および第４磁石部の磁極数と同数の複数の第４着磁部からなる。このように構成すれば、１つの磁石に対して複数の磁極を有するように一度に着磁する（多極着磁する）ことができるので、駆動側部および従動側部の製造プロセスを簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、上記のように、容易に、駆動側部との相対的な位置関係の変化に対する従動側部のトルク（合成トルク）を正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図２】図１の２０００−２０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図３】図１の３０００−３０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図４】図１の２０００−２０００線に沿った捻り回転状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図５】図１の３０００−３０００線に沿った捻り回転状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図７】本発明の第１実施形態の第１変形例による、図１の３０００−３０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図９】本発明の第２実施形態による、図１の３０００−３０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図１２】図１１の４０００−４０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図１３】図１１の４０００−４０００線に沿った第２磁石部を回転移動させた状態での断面図である。
【図１４】図１１の４０００−４０００線に沿った第２磁石部を回転移動させた状態で、かつ、捻り回転状態での断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置における第２磁石部を一方方向に回転移動させた状態でのトルク特性を示した図である。
【図１６】本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置における第２磁石部を他方方向に回転移動させた状態でのトルク特性を示した図である。
【図１７】本発明の第４実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図１８】図１７の５０００−５０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図１９】図１７の５０００−５０００線に沿ったヨークを回転移動させた状態での断面図である。
【図２０】図１９の状態の磁気カップリング装置におけるトルク特性を示した図である。
【図２１】本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図２２】図２１の６０００−６０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図２３】本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図２４】本発明の第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図２５】本発明の第５実施形態の第２変形例による、図２１の７０００−７０００線に沿った停止状態での磁気カップリング装置の断面図である。
【図２６】本発明の第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置のトルク特性を示した図である。
【図２７】本発明の第１実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置を示した側面図である。
【図２８】本発明の第１実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置を示した正面図である。
【図２９】本発明の第１実施形態の第３変形例による磁気カップリング装置を示した断面図である。
【図３０】本発明の第１実施形態の第４変形例による磁気カップリング装置を示した拡大断面図である。
【図３１】本発明の第１実施形態の第５変形例による磁気カップリング装置を示した斜視図である。
【図３２】本発明の第５実施形態の第３変形例による磁気カップリング装置を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置１００の構造について説明する。
【００２９】
本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置１００は、図１に示すように、図示しないモータなどの駆動部から駆動力が伝達されるモータ側部１と、モータ側部１から駆動力が伝達されるとともに、被駆動部などからなる図示しない負荷部に駆動力を伝達する負荷側部２とからなる。また、この磁気カップリング装置１００における負荷側部２での定格トルクは、約０．４６Ｎ×ｍになるように設定されている。
【００３０】
また、モータ側部１は、図示しない駆動源に一方端部側（Ｘ１側）が接続された軸部１ａと、軸部１ａの他方端部側（Ｘ２側）に設けられたモータ側回転体１０とを含んでいる。また、負荷側部２は、駆動部などからなる図示しない負荷部に一方端部側（Ｘ２側）が接続された軸部２ａと、軸部２ａの他方端部側に設けられた負荷側回転体２０とを含んでいる。また、軸部１ａと軸部２ａとは、Ｘ方向に延びる略同一の回転軸線Ａを回転中心として回転可能に構成されている。なお、モータ側回転体１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体２０は、本発明の「従動側部」の一例である。
【００３１】
また、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０は、共に、ＳＳ４００などの一般的な炭素鋼などの強磁性体を含む部材からなり、ヨークとしての機能を有している。また、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０は、共に、円筒状に形成されている。なお、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０は、共に、回転軸線Ａに沿ったＸ方向と直交するＸ−Ｙ平面において、回転軸線Ａを中心とする円環状の断面形状を有している。
【００３２】
また、モータ側回転体１０には、Ｘ２側に開口を有する凹部１１が形成されている。この凹部１１は、軸方向（Ｘ方向）に延びる内側面１１ａを有している。また、負荷側回転体２０は、軸方向（Ｘ方向）に延びる外側面２１を有している。また、負荷側回転体２０は、モータ側回転体１０の凹部１１の内部に配置されるとともに、モータ側回転体１０に対して半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３３】
また、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように磁石部１２および１３が固定されている。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように磁石部２２および２３が固定されている。また、磁石部１２と磁石部２２とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向する位置に配置されているとともに、磁石部１３と磁石部２３とは、半径方向において互いに対向する位置に配置されている。これにより、磁石部１２と磁石部２２とは、半径方向において互いに対向した状態で磁気カップリングするとともに、磁石部１３と磁石部２３とは、半径方向において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。なお、磁石部１２、１３、２２および２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【００３４】
また、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２との比率は、約４０：７になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積よりも大きい。なお、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約０．８Ｎ×ｍになるように構成されている。一方、磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．１４Ｎ×ｍになるように構成されている。
【００３５】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、磁石部１２では、予めＮ極に着磁された２個の磁石１２ａおよび予めＳ極に着磁された２個の磁石１２ｂが等角度（約９０度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部１２の磁極数は、４極になるように構成されている。また、図３に示すように、磁石部１３では、予めＮ極に着磁された１０個の磁石１３ａおよび予めＳ極に着磁された１０個の磁石１３ｂが等角度（約１８度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部１３の磁極数は、２０極になるように構成されている。これにより、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるとともに、磁石部１３の磁極数（２０極）は、磁石部１２の磁極数（４極）の５倍になるように構成されている。
【００３６】
また、図２に示すように、磁石部２２では、予めＳ極に着磁された２個の磁石２２ａおよび予めＮ極に着磁された２個の磁石２２ｂが等角度（約９０度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部２２の磁極数は、４極になるように構成されている。また、図３に示すように、磁石部２３では、予めＳ極に着磁された１０個の磁石２３ａおよび予めＮ極に着磁された１０個の磁石２３ｂが等角度（約１８度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部２３の磁極数は、２０極になるように構成されている。これにより、負荷側回転体２０では、磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるとともに、磁石部２３の磁極数（２０極）は、磁石部２２の磁極数（４極）の５倍になるように構成されている。
【００３７】
また、図１および図２に示すように、磁石１２ａおよび１２ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図２に示すように、磁石１２ａでは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において、Ｎ極が磁石部２２側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部２２とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石１２ｂでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部２２側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部２２とは反対側に位置するように配置されている。なお、図２において、磁石に付している磁極（ＮおよびＳ）は、それぞれ、磁石部同士が対向する側の磁極を示している。また、以下の図面（図３〜図５、図７、図９、図１２〜図１４、図１８、図１９、図２２、図２５、図２８および図３０）においても同様である。
【００３８】
また、図１および図３に示すように、磁石１３ａおよび１３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図３参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図３に示すように、磁石１３ａでは、半径方向において、Ｎ極が磁石部２３側に位置するとともに、Ｓ極が磁石２３とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石１３ｂでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部２３側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部２３とは反対側に位置するように配置されている。
【００３９】
また、図１および図２に示すように、磁石２２ａおよび２２ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図２に示すように、磁石２２ａでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部１２側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部１２とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石２２ｂでは、半径方向において、Ｎ極が磁石部１２側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部１２とは反対側に位置するように配置されている。
【００４０】
また、図１および図３に示すように、磁石２３ａおよび２３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図３参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、図３に示すように、磁石２３ａでは、半径方向において、Ｓ極が磁石部１３側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部１３とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石２３ｂでは、半径方向において、Ｎ極が磁石部１３側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部１３とは反対側に位置するように配置されている。
【００４１】
また、図２に示すように、停止状態において、磁石１２ａが有する断面形状の中心位置１２ｃと磁石２２ａが有する断面形状の中心位置２２ｃとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１２ａのＮ極側と磁石２２ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石１２ｂが有する断面形状の中心位置１２ｄと磁石２２ｂが有する断面形状の中心位置２２ｄとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１２ｂのＳ極側と磁石２２ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部１２と磁石部２２とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、停止状態とは、モータ側部１から負荷側部２に駆動力が全く伝達されていない状態であり、モータ側部１および負荷側部２が完全に停止している状態と、モータ側部１と負荷側部２とが同一の方向に同一の速度で抵抗なく回転している状態とを含む。
【００４２】
また、図３に示すように、停止状態において、磁石１３ａが有する断面形状の中心位置１３ｃと磁石２３ａが有する断面形状の中心位置２３ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ａのＮ極側と磁石２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石１３ｂが有する断面形状の中心位置１３ｄと磁石２３ｂが有する断面形状の中心位置２３ｄとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ｂのＳ極側と磁石２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部１３と磁石部２３とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して５倍の周波数（１周期が約３６度）である正弦波状の波形のトルク特性になるように構成されている。
【００４３】
また、磁石１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａおよび２３ｂは、共に、約１２原子％以上約１７原子％以下の希土類元素Ｒと、約５原子％以上約８原子％以下のＢ（ホウ素）と、残部のＦｅを主とする遷移元素Ｔとを含むＲ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石には、希土類元素Ｒとして、ＮｄおよびＰｒの少なくともいずれか一方の軽希土類元素ＲＬが主に含まれている。また、希土類元素Ｒとして、重希土類元素ＲＨが含まれる場合には、ＤｙおよびＴｂの少なくともいずれか一方の重希土類元素ＲＨが含まれているのが好ましい。
【００４４】
次に、図２〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による磁気カップリング装置１００が有する合成トルクについて説明する。
【００４５】
図２および図３に示す磁気カップリング装置１００の停止状態から、図４および図５に示すように、図示しない駆動部によりモータ側部１を回転させることによって、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、対向していた磁石１２ａ（１２ｂ）と磁石２２ａ（２２ｂ）との相対角度（磁石１２ａ（１２ｂ）と磁石２２ａ（２２ｂ）とが正対した状態からのずれる角度）が変化する。これにより、４極である磁石部１２と磁石部２２との間にトルク（第１トルク）が発生する。また、対向していた磁石１３ａ（１３ｂ）と磁石２３ａ（２３ｂ）との相対角度（磁石１３ａ（１３ｂ）と磁石２３ａ（２３ｂ）とが正対した状態からのずれる角度）が変化することによって、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間にトルク（第２トルク）が発生する。これにより、負荷側回転体２０には、第１トルクと第２トルクとが合成された合成トルクが発生する。
【００４６】
この際、図６に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有する。そして、負荷側回転体２０に生ずる合成トルクの特性は、第１トルクの特性と第２トルクの特性とが合成されることによって形成される。
【００４７】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲で、合成トルクが定格トルク（約０．４６Ｎ×ｍ）の近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１０度までの範囲、および、約２５度から約４５度までの範囲では、合成トルクが約１０度から約２５度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１０度から約２５度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１０度から約２５度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００４８】
このように、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）とを適切に選択するとともに、磁石部１２と磁石部２２との対向する面積と、磁石部１３と磁石部２３との対向する面積との比率（約４０：７）を調節することによって、図６に示す所望のトルク特性を得ることが可能である。
【００４９】
第１実施形態では、上記のように、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２とその磁石部１２に対応する磁極数を有する磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１２とは異なる磁極数を有する磁石部１３とその磁石部１３に対応する磁極数を有する磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、磁石部１２および２２の磁極数と、磁石部１３および２３の磁極数とを任意に選択することによって、容易に、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）との組み合わせを調節するとともに、磁石部１２と磁石部２２との対向する面積と、磁石部１３と磁石部２３との対向する面積との比率（約４０：７）を調節すれば、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）とを適切に選択するとともに、磁石部１２と磁石部２２との対向する面積と磁石部１３と磁石部２３との対向する面積との比率を調節することによって、負荷側回転体２０において所望の合成トルクを容易に発生させることができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、磁石部１３の磁極数（２０極）が磁石部１２の磁極数（４極）の５倍であるとともに、磁石部２３の磁極数（２０極）が磁石部２２の磁極数（４極）の５倍であるように構成すれば、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０のトルク特性（波形）を、磁極数が少ない磁石部１２と磁石部２２とに基づいて得られるトルク特性を基準として、磁極数が多い磁石部１３と磁石部２３とに基づいて得られるトルク特性を用いて所定のトルク特性になるように調節しやすくすることができる。これにより、より容易に、負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、上記のように、負荷側回転体２０の合成トルクとして、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲で、定格トルク（約０．４６Ｎ×ｍ）近傍で略変化しないように、磁石部１２および２２の磁極数と、磁石部１３および２３の磁極数との組み合わせを選択すれば、定格トルク近傍での合成トルクの変動をより抑制することができるので、負荷側回転体２０のモータ側回転体１０に対する相対的な角度が変化した場合にも、定格トルク近傍において負荷側回転体２０の回転速度が変動するのを効果的に抑制することが可能なトルク特性を得ることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、４極の磁石部１２と磁石部２２とが対向する領域の面積を、２０極の磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積よりも大きくすれば、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０のトルク特性（波形）を、磁石部１２および２２でのトルク特性を基準として、磁石部１３および２３でのトルク特性によって調節することができる。これにより、より容易に、負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、磁石部１２および２２の磁極数が４極であり、磁石部１３および２３の磁極数が２０極であるように構成すれば、４極の磁極数を有する磁石部１２および２２と、２０極の磁極数を有する磁石部１３および２３とから、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、負荷側回転体２０を、モータ側回転体１０に対して半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に所定の間隔を隔てて配置するとともに、磁石部１２および１３と、磁石部２２および２３とを、共に、回転軸線Ａに沿ったＸ方向に並ぶように配置すれば、モータ側回転体１０と負荷側回転体２０とが半径方向に対向する磁気カップリング装置１００において、容易に、負荷側回転体２０の回転軸線Ａ回りの合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、磁極数が４極の磁石部１２では予めＮ極に着磁された２個の磁石１２ａおよび予めＳ極に着磁された２個の磁石１２ｂを用い、磁極数が２０極の磁石部１３では予めＮ極に着磁された１０個の磁石１３ａおよび予めＳ極に着磁された１０個の磁石１３ｂを用い、磁極数が４極の磁石部２２では予めＳ極に着磁された２個の磁石２２ａおよび予めＮ極に着磁された２個の磁石２２ｂを用い、磁極数が２０極の磁石部２３では予めＳ極に着磁された１０個の磁石２３ａおよび予めＮ極に着磁された１０個の磁石２３ｂを用いる。このように構成すれば、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０を製造する際に、予め１つの磁極に着磁された磁石を用いることができるので、モータ側回転体１０および負荷側回転体２０の組み立て後に着磁する場合と比べて、磁石の着磁を確実に行うことができる。
【００５７】
（第１実施形態の第１変形例）
次に、図１、図２、図７および図８を参照して、本発明の第１実施形態の第１変形例について説明する。この第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置２００では、上記第１実施形態とは異なり、磁石部２１３および２２３の磁極数が、１６極である場合について説明する。
【００５８】
本発明の第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置２００では、図１に示すように、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部２１３が固定されている。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部２２３が固定されている。また、磁石部２１３と磁石部２２３とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。なお、磁石部２１３は、本発明の「第２磁石部」の一例であり、磁石部２２３は、本発明の「第４磁石部」の一例である。
【００５９】
ここで、第１実施形態の第１変形例では、図７に示すように、磁石部２１３では、予めＮ極に着磁された８個の磁石２１３ａおよび予めＳ極に着磁された８個の磁石２１３ｂが等角度（約２３度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部２２３では、予めＳ極に着磁された８個の磁石２２３ａおよび予めＮ極に着磁された８個の磁石２２３ｂが等角度（約２３度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部２１３および２２３の磁極数は、１６極になるように構成されている。
【００６０】
また、図１および図７に示すように、磁石２１３ａおよび２１３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図７参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。また、磁石２２３ａおよび２２３ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図７参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図１参照）に延びるように配置されている。
【００６１】
また、図７に示すように、磁石２１３ａおよび２２３ｂでは、それぞれ、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上において、Ｎ極が磁石部２２３および２１３側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部２２３および２１３とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石２１３ｂおよび２２３ａでは、それぞれ、半径方向において、Ｓ極が磁石部２２３および２１３側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部２２３および２１３とは反対側に位置するように配置されている。
【００６２】
また、停止状態において、磁石２１３ａが有する断面形状の中心位置２１３ｃと磁石２２３ａが有する断面形状の中心位置２２３ｃとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石２１３ａのＮ極側と磁石２２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石２１３ｂが有する断面形状の中心位置２１３ｄと磁石２２３ｂが有する断面形状の中心位置２２３ｄとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石２１３ｂのＳ極側と磁石２２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部２１３と磁石部２２３とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、１６極である磁石部２１３と磁石部２２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して４倍の周波数（１周期が約４５度）である正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００６３】
また、磁石２１３ａ、２１３ｂ、２２３ａおよび２２３ｂは、共に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。なお、第１実施形態の第１変形例のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６４】
次に、図２、図７および図８を参照して、本発明の第１実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置２００が有する合成トルクについて説明する。
【００６５】
図２および図７に示す磁気カップリング装置２００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図８に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、１６極である磁石部２１３と磁石部２２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約４５度の正弦波状のトルク特性を有する。
【００６６】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１５度から約３０度までの範囲で、合成トルクが約０．５６Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１５度までの範囲、および、約３０度から約５５度までの範囲では、合成トルクが約１５度から約３０度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。なお、約１５度から約３０度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１５度から約３０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００６７】
つまり、第１実施形態の第１変形例の負荷側回転体２０の合成トルクにおいて、合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲を、図６に示す第１実施形態における合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲から、約５度ずらすことが可能となり、略変化しない合成トルクの値を、第１実施形態における変化しない合成トルクの値（約０．４６Ｎ×ｍ）から約０．５６Ｎ×ｍに大きくなるように調整することができる。
【００６８】
なお、第１実施形態の第１変形例の効果は、第１実施形態と同様である。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、図１、図２、図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態による磁気カップリング装置３００では、上記第１実施形態とは異なり、停止状態において、磁石１３ａのＮ極側と磁石２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されるとともに、磁石１３ｂのＳ極側と磁石２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置される場合について説明する。
【００７０】
本発明の第２実施形態による磁気カップリング装置３００では、図１に示すように、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２との比率は、約２０：３になるように構成されている。また、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約１Ｎ×ｍになるように構成されている。一方、磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．１５Ｎ×ｍになるように構成されている。
【００７１】
また、図９に示すように、停止状態において、磁石１３ａが有する断面形状の中心位置１３ｃと磁石２３ｂが有する断面形状の中心位置２３ｄとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ａのＮ極側と磁石２３ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石１３ｂが有する断面形状の中心位置１３ｄと磁石２３ａが有する断面形状の中心位置２３ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石１３ｂのＳ極側と磁石２３ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部１３と磁石部２３とは、同一の磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１８度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００７２】
次に、図２、図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態による磁気カップリング装置３００が有する合成トルクについて説明する。
【００７３】
図２および図９に示す磁気カップリング装置３００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図１０に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約１Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１８度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性を有する。
【００７４】
これにより、負荷側回転体２０では、約２０度付近の捻り角度αの範囲で、負荷側回転体２０での合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも大きいような合成トルクのトルク特性が得られる。
【００７５】
第２実施形態では、上記のように、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１８度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、容易に、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００７６】
また、第２実施形態では、上記のように、約２０度付近の捻り角度αの範囲で、負荷側回転体２０での合成トルクの変化量が、第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも大きくなるように、磁石部１２および２２の磁極数（４極）と、磁石部１３および２３の磁極数（２０極）との組み合わせを選択すれば、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクの変動を大きくすることができるので、相対的な角度の変化が小さくても負荷側回転体２０での負荷の変動に対応して十分な合成トルクを発生させることができる。これにより、モータ側回転体１０と負荷側回転体２０との相対的な角度を変化させにくくすることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、図２および図１１〜図１６を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態による磁気カップリング装置４００では、上記第１実施形態に加えて、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成した場合について説明する。
【００７８】
本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置４００では、図１１および図１２に示すように、モータ側回転体４１０における凹部１１の内側面１１ａのＸ１側には、周状に溝部４１０ａが形成されている。この溝部４１０ａは、磁石部１３の外周側に位置するように形成されている。また、モータ側回転体４１０には、ネジ穴４１０ｂが設けられている。このネジ穴４１０ｂは、後述する回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定するためのネジ４０３が螺合するように構成されている。
【００７９】
また、内側面１１ａの溝部４１０ａには、回転軸線Ａを中心とする円環状の回転部４１４が嵌め込まれた状態で配置されている。この回転部４１４の内周面には、磁石部１３が固定されている。また、回転部４１４は、モータ側回転体４１０に対して回転軸線Ａ回りに角度β（図１３参照）で回転可能に構成されている。
【００８０】
また、回転部４１４は、モータ側回転体４１０に対して回転軸線Ａ回りに角度β回転した状態で、ネジ４０３によってモータ側回転体４１０に固定可能に構成されている。具体的には、ネジ穴４１０ｂに螺合しているネジ４０３のネジ先が回転部４１４の外側面を押さえることによって、回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定可能に構成している。これにより、任意の角度βで回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定することが可能である。
【００８１】
また、所定の停止状態（角度βが約０度の状態）では、磁石部１３と磁石部２３とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、４極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００８２】
また、図１３に示すように、停止状態で、かつ、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ時計回りに回転した状態（角度βが約−１０度の状態）では、磁石１３ａが有する断面形状の中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂが有する断面形状の中心位置１３ｄは、それぞれ、磁石２３ａが有する断面形状の中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂが有する断面形状の中心位置２３ｄよりも時計回りに約１０度ずれた状態になるように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度遅れた正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００８３】
また、停止状態で、かつ、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ反時計回りに回転した状態（角度βが約＋１０度の状態）では、磁石１３ａの中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂの中心位置１３ｄは、それぞれ、磁石２３ａの中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂの中心位置２３ｄよりも反時計回りに約１０度ずれた状態になるように構成されている。これにより、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度進んだ正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８４】
次に、図２、図１４〜図１６を参照して、本発明の第３実施形態による磁気カップリング装置４００が有する合成トルクについて説明する。
【００８５】
図２および図１４に示す回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ時計回りに回転した状態（角度βが約−１０度の状態）から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体４１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図１５に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体４１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度遅れた正弦波状のトルク特性を有する。
【００８６】
これにより、時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１５度から約３０度までの範囲で、合成トルクが約０．５５Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１５度までの範囲、および、約３０度から約５０度までの範囲では、合成トルクが約１５度から約３０度までの範囲よりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１５度から約３０度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１５度から約３０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００８７】
つまり、時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０の合成トルクにおいて、合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲を、図６に示す第１実施形態における合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲から、約５度ずらすことが可能となり、略変化しない合成トルクの値を、第１実施形態における変化しない合成トルクの値（約０．４６Ｎ×ｍ）から約０．５５Ｎ×ｍに大きくなるように調整することができる。
【００８８】
また、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ反時計回りに回転した状態（角度βが約＋１０度の状態）から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体４１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図１６に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度進んだ正弦波状のトルク特性を有する。
【００８９】
これにより、反時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０では、捻り角度αが約５度から約２０度までの範囲で、合成トルクが約０．３３Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約５度までの範囲、および、約２０度から約４０度までの範囲で、合成トルクが約５度から約２０度までの範囲よりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約５度から約２０度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約５度から約２０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【００９０】
つまり、反時計回りに約１０度ずれた状態における負荷側回転体２０の合成トルクにおいて、合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲を、図６に示す第１実施形態における合成トルクが略変化しない捻り角度αの範囲から、約−５度ずらすことが可能となり、略変化しない合成トルクの値を、第１実施形態における変化しない合成トルクの値（約０．４６Ｎ×ｍ）から約０．３３Ｎ×ｍに小さくなるように調整することができる。
【００９１】
第３実施形態では、上記のように、モータ側回転体４１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度であるとともに、位相が約１０度遅れたまたは進んだ正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、容易に、モータ側回転体４１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。
【００９２】
また、第３実施形態では、上記のように、停止状態で、かつ、回転部４１４がモータ側回転体４１０に対して約１０度だけ時計回り（反時計回り）に回転した状態（角度βが約−１０度（約＋１０度）の状態）では、磁石１３ａの中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂの中心位置１３ｄが、それぞれ、磁石２３ａの中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂの中心位置２３ｄに対して約１０度ずれた状態になるように構成すれば、磁石１３ａの中心位置１３ｃおよび磁石１３ｂの中心位置１３ｄを、それぞれ、磁石２３ａの中心位置２３ｃおよび磁石２３ｂの中心位置２３ｄに対して約１０度ずらすことによって、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによるトルク特性を、中心位置１３ｃ（１３ｄ）と中心位置２３ｃ（２３ｄ）とがずれていない場合におけるトルク特性とは異なるトルク特性にすることができる。これにより、より多様なトルク特性を得ることができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００９３】
（第４実施形態）
次に、図２、図６および図１７〜図２０を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態による磁気カップリング装置５００では、上記第１実施形態に加えて、モータ側回転体５１０の外周面にヨーク５１５を配置した場合について説明する。
【００９４】
本発明の第４実施形態による磁気カップリング装置５００では、図１７および図１８に示すように、モータ側回転体５１０の外周面５１０のＸ１側には、周状に溝部５１０ｃが形成されている。また、外周面５１０の溝部５１０ｃには、回転軸線Ａを中心とする円環状のヨーク５１５が嵌め込まれた状態で配置されている。このヨーク５１５は、モータ側回転体５１０に対して回転軸線Ａ回りに回転可能に構成されている。
【００９５】
ここで、第４実施形態では、図１８に示すように、ヨーク５１５の外周面には、磁石部１３の磁極数（２０極）と同じ数（２０個）の凸部５１５ａおよび凹部５１５ｂが設けられている。この凸部５１５ａおよび凹部５１５ｂは、等角度（約９度）間隔で交互に形成されている。また、凸部５１５ａが形成されている位置におけるヨーク５１５の半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）の厚みは、凹部５１５ｂが形成されている位置におけるヨーク５１５の半径方向の厚みよりも大きくなるように構成されている。
【００９６】
また、ヨーク５１５には、ネジ５０３が螺合するネジ穴５１５ｃが設けられている。また、ヨーク５１５は、モータ側回転体５１０に対して回転軸線Ａ回りに角度γ回転した状態で、ネジ５０３によってモータ側回転体５１０に固定可能に構成されている。具体的には、ネジ穴５１５ｃに螺合しているネジ５０３のネジ先がモータ側回転体５１０の外側面を押さえることによって、ヨーク５１５をモータ側回転体５１０に固定可能に構成している。これにより、任意の角度γでヨーク５１５をモータ側回転体５１０に固定することが可能である。
【００９７】
また、図１８に示すように、所定の停止状態（角度γが約０度の状態）では、ヨーク５１５の凸部５１５ａは、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置されるとともに、凹部５１５ｂは、磁石１３ａおよび磁石１３ｂに対応する位置に配置されるように構成されている。これにより、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された凸部５１５ａによって、磁石１３ａと磁石１３ｂとにより構成される磁場の強度が大きくなるように構成されている。この場合、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、第１実施形態と同様に、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００９８】
一方、図１９に示すように、停止状態で、かつ、ヨーク５１５がモータ側回転体５１０に対して約９度だけ反時計回りに回転した状態（角度γが約＋９度の状態）では、ヨーク５１５の凸部５１５ａは、磁石１３ａおよび磁石１３ｂに対応する位置に配置されるとともに、凹部５１５ｂは、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置されるように構成されている。これにより、磁石１３ａと磁石１３ｂとの間に凸部５１５ａが配置されないため、ヨーク５１５の凸部５１５ａが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された場合と比べて、磁石１３ａと磁石１３ｂとにより構成される磁場の強度が小さくなる。これにより、磁石部１３と磁石部２３とに働く磁場の強度が小さくなるように構成されている。この場合、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．０８Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【００９９】
つまり、ヨーク５１５を回転軸線Ａ回りに回転させることによって、磁石部１３と磁石部２３とに働く磁場の強度を調整することが可能に構成されている。なお、第４実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１００】
次に、図２、図６、図１９および図２０を参照して、本発明の第４実施形態による磁気カップリング装置５００が有する合成トルクについて説明する。
【０１０１】
図２および図１９に示す、停止状態で、かつ、ヨーク５１５がモータ側回転体５１０に対して約９度だけ反時計回りに回転した状態（角度γが約＋９度の状態）から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体５１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２０に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体５１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．０８Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有する。
【０１０２】
これにより、ヨーク５１５の凹部５１５ｂが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された状態では、凸部５１５ａが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された場合（図６参照）と比べて第２トルクの影響が小さくなることにより、負荷側回転体２０での合成トルクのトルク特性は、第１トルクのトルク特性に近いトルク特性になる。このため、負荷側回転体２０の合成トルクとして、凸部５１５ａが磁石１３ａと磁石１３ｂとの間の対応する位置に配置された場合と比べて、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲の変化量が大きくなる。
【０１０３】
第４実施形態では、上記のように、モータ側回転体５１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．０８Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、容易に、モータ側回転体５１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを所定のトルク特性に調節することができる。
【０１０４】
また、第４実施形態では、上記のように、磁石部１３と磁石部２３とに働く磁場の強度を調整することが可能に構成されたなヨーク５１５を設ければ、ヨーク５１５を用いて磁場の強度を調整することによって、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングにおいて、より多様なトルク特性を得ることができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【０１０５】
（第５実施形態）
次に、図２、図３、図６および図２１〜図２３を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態による磁気カップリング装置６００では、上記第１実施形態とは異なり、モータ側回転体１０にさらに磁石部６１６を設けるとともに、負荷側回転体２０に磁石部６１６に対応する磁石部６２４を設けた場合について説明する。
【０１０６】
本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置６００では、図２１に示すように、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、磁石部１２および１３が回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように固定されているとともに、磁石部１２と磁石部１３との間には、回転軸線Ａに沿って磁石部６１６が固定されている。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ２側およびＸ１側には、それぞれ、回転軸線Ａに沿ってＸ方向に並ぶように磁石部２２および２３が固定されているとともに、磁石部２２と磁石部２３との間には、回転軸線Ａに沿って磁石部６２４が固定されている。また、磁石部６１６と磁石部６２４とは対向するようにＸ方向の同じ位置に配置されている。これにより、磁石部６１６と磁石部６２４とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。
【０１０７】
また、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と、磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２と、磁石部６１６および６２４のＸ方向に沿った長さＬ３との比率は、約４０：２：７になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積および磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。また、磁石部１３と磁石部２３とが対向する面積は、磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。なお、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大約０．０４Ｎ×ｍになるように構成されている。
【０１０８】
ここで、第５実施形態では、図２２に示すように、磁石部６１６では、予めＮ極に着磁された６個の磁石６１６ａおよび予めＳ極に着磁された６個の磁石６１６ｂが等角度（約３０度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部６２４では、予めＳ極に着磁された６個の磁石６２４ａおよび予めＮ極に着磁された６個の磁石６２４ｂが等角度（約３０度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部６１６および６２４の磁極数は、共に１２極になるように構成されている。なお、磁石部６１６は、本発明の「第５磁石部」の一例であり、磁石部６２４は、本発明の「第６磁石部」の一例である。
【０１０９】
また、図２１および図２２に示すように、磁石６１６ａおよび６１６ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。また、磁石６２４ａおよび６２４ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２２参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。
【０１１０】
また、図２２に示すように、磁石６１６ａおよび６２４ｂでは、それぞれ、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において、Ｎ極が磁石部６２４および６１６側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部６２４および６１６とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石６１６ｂおよび６２４ａでは、それぞれ、半径方向において、Ｓ極が磁石部６２４および６１６側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部６２４および６１６とは反対側に位置するように配置されている。
【０１１１】
また、停止状態において、磁石６１６ａが有する断面形状の中心位置６１６ｃと磁石６２４ｂが有する断面形状の中心位置６２４ｄとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石６１６ａのＮ極側と磁石６２４ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石６１６ｂが有する断面形状の中心位置６１６ｄと磁石６２４ａが有する断面形状の中心位置６２４ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石６１６ｂのＳ極側と磁石６２４ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部６１６と磁石部６２４とは、同一の磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．０４Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して３倍の周波数（１周期が約６０度）であるとともに、位相が約３０度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【０１１２】
また、磁石６１６ａ、６１６ｂ、６２４ａおよび６２４ｂは、共に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。なお、第５実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１３】
次に、図２、図３、図６、図２２および図２３を参照して、本発明の第５実施形態による磁気カップリング装置６００が有する合成トルクについて説明する。
【０１１４】
図２、図３および図２２に示す磁気カップリング装置６００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２３に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有し、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．０４Ｎ×ｍで、１周期が約６０度であるとともに、位相が約３０度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性を有する。
【０１１５】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１０度から約２５度までの範囲で、合成トルクが約０．４６Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１０度までの範囲、および、約２５度から約４５度までの範囲では、合成トルクが約１０度から約２５度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１０度から約２５度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約１０度から約２５度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【０１１６】
また、第５実施形態における負荷側回転体２０の合成トルクでは、図６に示す第１実施形態における負荷側回転体２０の合成トルクと比べて、捻り角度αが約０度から約１０度まで、および、約２５度から約４５度までの範囲で、より大きく変動するようなトルク特性が得られる。
【０１１７】
第５実施形態では、上記のように、モータ側回転体１０では、磁石部１２の磁極数（４極）と磁石部１３の磁極数（２０極）と磁石６１６の磁極数（１２極）とが異なるように構成するとともに、負荷側回転体２０では、磁石部１２に対応する磁石部２２の磁極数（４極）と、磁石部１３に対応する磁石部２３の磁極数（２０極）と、磁石部６１６に対応する磁石部６２４の磁極数（１２極）とが異なるように構成することによって、磁石部１２と磁石部２２との間の磁気カップリングによる最大値が約０．８Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性と、磁石部１３と磁石部２３との間の磁気カップリングによる最大値が約０．１４Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性と、磁石部６１６と磁石部６２４との間の磁気カップリングによる最大値が約０．０４Ｎ×ｍで、１周期が約６０度であるとともに、位相が約３０度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性とを合成した、正弦波状とは異なるトルク特性を得ることができる。これにより、より確実に、モータ側回転体１０との相対的な角度の変化に対する負荷側回転体２０の合成トルクを正弦波状とは異なる所定のトルク特性に調節することができる。なお、第５実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【０１１８】
（第５実施形態の第１変形例）
次に、図２、図３、図２１、図２２および図２４を参照して、本発明の第５実施形態の第１変形例について説明する。この第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置７００では、上記第５実施形態における、それぞれの磁石部における対向する面積の大きさを変更するとともに、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）の位相が磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）の位相と同一である場合について説明する。
【０１１９】
本発明の第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置７００では、図２１に示すように、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と、磁石部１３および２３のＸ方向に沿った長さＬ２と、磁石部６１６および６２４のＸ方向に沿った長さＬ３との比率は、約１２５：１５：３６になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する領域の面積および磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。また、磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積は、磁石部１３と磁石部２３とが対向する面積よりも大きい。
【０１２０】
また、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約１．２５Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．１５Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大約０．３６Ｎ×ｍになるように構成されている。また、第５実施形態とは異なり、第５実施形態の第１変形例では、磁石部６１６と磁石部６２４とは、異なる磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．３６Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【０１２１】
また、停止状態において、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約１．２５Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。また、停止状態において、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。また、停止状態において、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．３６Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性になるように構成されている。なお、第５実施形態の第１変形例のその他の構成は、第５実施形態と同様である。
【０１２２】
次に、図２、図３、図２２および図２４を参照して、本発明の第５実施形態の第１変形例による磁気カップリング装置７００が有する合成トルクについて説明する。
【０１２３】
図２、図３および図２２に示す磁気カップリング装置７００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２４に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約１．２５Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有し、２０極である磁石部１３と磁石部２３との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．１５Ｎ×ｍで、１周期が約３６度の正弦波状のトルク特性を有するとともに、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．３６Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性を有する。
【０１２４】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約１５度から約７５度までの範囲で、合成トルクが約１．００Ｎ×ｍの近傍で略変化しない一方、捻り角度αが約０度から約１５度までの範囲、および、約７５度から約９０度までの範囲では、合成トルクが約１５度から約７５度までの範囲での合成トルクよりも大きく変化するトルク特性が得られる。この際、約１５度から約７５度までの範囲での負荷側回転体２０での合成トルクの変化量は、約０度から約１５度まで、および、約７５度から約９０度までの範囲での第１トルクの変化量および第２トルクの変化量よりも小さい。
【０１２５】
また、負荷側回転体２０の合成トルクでは、図６に示す第１実施形態における負荷側回転体２０の合成トルクと比べて、より広い範囲で合成トルクが略変化しないようなトルク特性が得られる。
【０１２６】
なお、第５実施形態の第１変形例の効果は、第５実施形態と同様である。
【０１２７】
（第５実施形態の第２変形例）
次に、図２、図２１、図２２、図２５および図２６を参照して、本発明の第５実施形態の第２変形例について説明する。この第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置８００では、上記第５実施形態の第１変形例の２０極の磁石部１３および２３の代わりに、８極の磁石部８１７および８２５を設けた場合について説明する。
【０１２８】
本発明の第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置８００では、図２１に示すように、第５実施形態の磁石部１３および２３が固定されていた位置に、それぞれ、磁石部８１７および８２５が固定されている。つまり、モータ側回転体１０の凹部１１における内側面１１ａのＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部８１７が固定されているとともに、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ１側には、回転軸線Ａに沿って磁石部８２５が固定されている。また、磁石部８１７と磁石部８２５とは、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において互いに対向した状態で磁気カップリングするように構成されている。なお、磁石部８１７は、本発明の「第２磁石部」の一例であり、磁石部８２５は、本発明の「第４磁石部」の一例である。
【０１２９】
また、磁石部１２および２２のＸ方向に沿った長さＬ１と、磁石部８１７および８２５のＸ方向に沿った長さＬ２と、磁石部６１６および６２４のＸ方向に沿った長さＬ３との比率は、約７０：６２：１７になるように構成されている。つまり、磁石部１２と磁石部２２とが対向する面積は、磁石部８１７と磁石部８２５とが対向する領域の面積および磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する領域の面積よりも大きい。また、磁石部８１７と磁石部８２５とが対向する領域の面積は、磁石部６１６と磁石部６２４とが対向する面積よりも大きい。
【０１３０】
また、磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大約０．７Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部８１７と磁石部８２５との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大約０．６２Ｎ×ｍになるように構成されている。また、磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大約０．１７Ｎ×ｍになるように構成されている。
【０１３１】
ここで、第５実施形態の第２変形例では、図２５に示すように、磁石部８１７では、予めＮ極に着磁された４個の磁石８１７ａおよび予めＳ極に着磁された４個の磁石８１７ｂが等角度（約４５度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部８２５では、予めＳ極に着磁された４個の磁石８２５ａおよび予めＮ極に着磁された４個の磁石８２５ｂが等角度（約４５度）間隔で、周状に交互に配置されている。つまり、磁石部８１７および８２５の磁極数は、共に８極になるように構成されている。
【０１３２】
また、図２１および図２５に示すように、磁石８１７ａおよび８１７ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２５参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。また、磁石８２５ａおよび８２５ｂは、共に、Ｙ−Ｚ平面（図２５参照）において、同一の円弧状の断面形状を有しているとともに、回転軸線Ａに沿ってＸ方向（図２１参照）に延びるように配置されている。
【０１３３】
また、図２５に示すように、磁石８１７ａおよび８２５ｂでは、それぞれ、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）において、Ｎ極が磁石部８２５および８１７側に位置するとともに、Ｓ極が磁石部８２５および８１７とは反対側に位置するように配置されている。また、磁石８１７ｂおよび８２５ａでは、それぞれ、半径方向において、Ｓ極が磁石部８２５および８１７側に位置するとともに、Ｎ極が磁石部８２５および８１７とは反対側に位置するように配置されている。
【０１３４】
また、停止状態において、磁石８１７ａが有する断面形状の中心位置８１７ｃと磁石８２５ｂが有する断面形状の中心位置８２５ｄとが、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に延びる直線上に配置されているとともに、磁石８１７ａのＮ極側と磁石８２５ｂのＮ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。また、停止状態において、磁石８１７ｂが有する断面形状の中心位置８１７ｄと磁石８２５ａが有する断面形状の中心位置８２５ｃとが、半径方向に延びる直線上に配置されているとともに、磁石８１７ｂのＳ極側と磁石８２５ａのＳ極側とが、互いに向かい合うように配置されている。つまり、停止状態において、磁石部８１７と磁石部８２５とは、同一の磁極が半径方向に対向するように構成されている。これにより、８極である磁石部８１７と磁石部８２５との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．６２Ｎ×ｍで、かつ、４極である磁石部１２と磁石部２２の間のトルク特性の周波数に対して２倍の周波数（１周期が約９０度）であるとともに、位相が約４５度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性になるように構成されている。
【０１３５】
また、磁石８１７ａ、８１７ｂ、８２５ａおよび８２５ｂは、共に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石からなる。なお、第５実施形態の第２変形例のその他の構成は、第５実施形態の第１変形例と同様である。
【０１３６】
次に、図２、図２２、図２５および図２６を参照して、本発明の第５実施形態の第２変形例による磁気カップリング装置８００が有する合成トルクについて説明する。
【０１３７】
図２、図２２および図２５に示す磁気カップリング装置８００の停止状態から、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）を変化させると、図２６に示すように、負荷側回転体２０に対するモータ側回転体１０の相対角度（捻り角度α）に関して、４極である磁石部１２と磁石部２２との間に発生するトルク（第１トルク）は、最大値が約０．７Ｎ×ｍで、１周期が約１８０度の正弦波状のトルク特性を有し、８極である磁石部８１７と磁石部８２５との間に発生するトルク（第２トルク）は、最大値が約０．６２Ｎ×ｍで、１周期が約９０度であるとともに、位相が約４５度ずれた（逆位相の）正弦波状のトルク特性を有するとともに、１２極である磁石部６１６と磁石部６２４との間に発生するトルク（第３トルク）は、最大値が約０．１７Ｎ×ｍで、１周期が約６０度の正弦波状のトルク特性を有する。
【０１３８】
これにより、負荷側回転体２０では、捻り角度αが約０度から約３０度までの範囲で、合成トルクが略発生しないようなトルク特性が得られる。これにより、捻り角度αが約０度から約３０度の範囲でトルクが伝達されるのを抑制することが可能であるので、約３０度より大きい範囲で回転している状態からモータ側回転体１０が逆方向に回転した場合に、約３０度以下の範囲ではトルクが伝達されるのが抑制されるので、モータ側回転体１０における逆方向の回転を負荷側回転体２０に伝達するのを抑制することが可能である。
【０１３９】
なお、第５実施形態の第２変形例の効果は、第５実施形態と同様である。
【０１４０】
なお、今回開示された実施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、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
【０１４１】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、負荷側部の負荷側回転体が、モータ側部のモータ側回転体の凹部の内部に、半径方向（回転軸線Ａと直交する方向）に所定の間隔を隔てて配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２７および図２８に示す第１実施形態の第２変形例の磁気カップリング装置９００のように、負荷側部９０２の負荷側回転体９２０が、モータ側部９０１のモータ側回転体９１０とＸ方向に所定の間隔を隔てて配置されるように構成してもよい。具体的には、図２７および図２８に示すように、円柱状のモータ側回転体９１０のＸ２側（図２７参照）の側面９１１には、４極の磁石部９１２と２０極の磁石部９１３（図２８参照）とが固定されているとともに、円柱状の負荷側回転体９２０のＸ１側（図２７参照）の側面９２１には、磁石部９１２と磁気カップリングする４極の磁石部９２２と、磁石部９１３と磁気カップリングする２０極の磁石部９２３（図２８参照）とが固定されている。また、図２８に示すように、磁石部９１２（９２２）では、２個の磁石９１２ａ（９２２ａ）および２個の磁石９１２ｂ（９２２ｂ）が等角度（約９０度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部９１３（９２３）では、１０個の磁石９１３ａ（９２３ａ）および１０個の磁石９１３ｂ（９２３ｂ）が等角度（約１８度）間隔で、周状に交互に配置されている。また、磁石部９１３（９２３）は、磁石部９１２（９２２）の内周側に配置されている。なお、モータ側回転体９１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体９２０は、本発明の「従動側部」の一例である。また、磁石部９１２、９１３、９２２および９２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【０１４２】
また、上記第１〜第５実施形態では、負荷側部の負荷側回転体が、モータ側部のモータ側回転体の凹部の内部に、半径方向に所定の間隔を隔てて配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図２９に示す第１実施形態の第３変形例の磁気カップリング装置１０００のように、負荷側部１００２の負荷側回転体１０２０が、モータ側部１００１のモータ側回転体１０１０の収容部１０１１の内部に配置された状態で、モータ側回転体１０１０とＸ方向に所定の間隔を隔てて配置されるように構成してもよい。具体的には、図２９に示すように、モータ側回転体１０１０の内部に形成された収容部１０１１のＸ１側の側面１０１１ｂには、４極の磁石部１０１２が固定されているとともに、収容部１０１１のＸ２側の側面１０１１ｃには、２０極の磁石部１０１３が固定されている。また、円板状の負荷側回転体１０２０のＸ１側の側面１０２０ａには、磁石部１０１２と磁気カップリングする４極の磁石部１０２２が固定されているとともに、負荷側回転体１０２０のＸ２側の側面１０２０ｂには、磁石部１０１３と磁気カップリングする２０極の磁石部１０２３が固定されている。なお、モータ側回転体１０１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体１０２０は、本発明の「従動側部」の一例である。また、磁石部１０１２、１０１３、１０２２および１０２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【０１４３】
また、上記第１〜第５実施形態では、負荷側部の負荷側回転体が、モータ側部のモータ側回転体の凹部の内部に、半径方向に所定の間隔を隔てて配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図３０に示す第１実施形態の第４変形例の磁気カップリング装置１１００のように、モータ側部１１０１の平板状のモータ側部材１１１０と、負荷側部１１０２の平板状の負荷側部材１１２０とが、所定の間隔を隔てて配置されるとともに、モータ側部材１１１０と負荷側部材１１２０とがＸ方向に相対的に直線移動することによって、トルクを発生させるように構成してもよい。具体的には、図３０に示すように、モータ側部材１１１０には、磁石部１１１２と、磁石部１１１２とは磁極数が異なる磁石部１１１３とが固定されている。また、負荷側部材１１２０には、磁石部１１１２と磁気カップリングする磁石部１１２２と、磁石部１１１３と磁気カップリングする磁石部１１２３とが固定されている。また、磁石部１１１２（１１２２）では、磁極の異なる磁石１１１２ａ（１１２２ａ）および磁石１１１２ｂ（１１２２ｂ）がＸ方向に沿って等間隔で交互に配置されている。また、磁石部１１１３（１１２３）では、磁極の異なる磁石１１１３ａ（１１２３ａ）および磁石１１１３ｂ（１１２３ｂ）がＸ方向に沿って等間隔で交互に配置されている。なお、モータ側回転体１１１０は、本発明の「駆動側部」の一例であり、負荷側回転体１１２０は、本発明の「従動側部」の一例である。また、磁石部１１１２、１１１３、１１２２および１１２３は、それぞれ、本発明の「第１磁石部」、「第２磁石部」、「第３磁石部」および「第４磁石部」の一例である。
【０１４４】
また、上記第１〜第４実施形態では、モータ側回転体１０（４１０、５１０）の凹部１１における内側面１１ａのＸ２側およびＸ１側に、それぞれ、磁石部１２および１３（２１３）を固定するとともに、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ２側およびＸ１側に、それぞれ、磁石部２２および２３（２２３）を固定した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ側回転体１０（４１０、５１０）の内側面１１ａのＸ方向の両端部に、それぞれ、磁石部１２を配置するとともに、内側面１１ａのＸ方向の中央部に、磁石部１３（２１３）を配置する。また、負荷側回転体２０の外側面２１のＸ方向の両端部に、それぞれ、磁石部１２に対応する磁石部２２を配置するとともに、外側面２１のＸ方向の中央部に、磁石部１３（２１３）に対応する磁石部２３（２２３）を配置するように構成してもよい。
【０１４５】
また、上記第１〜第５実施形態では、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数が４極、８極、１２極、１６極および２０極（４の倍数）である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数として、さらに、２４極や２８極を含むように構成してもよい。また、たとえば、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数として、３極、６極、９極などの３の倍数であってもよい。また、３の倍数と４の倍数とを組み合わせるように構成してもよい。すなわち、所望のトルク特性が得られるように、磁気カップリング装置を構成する磁石部の磁極数の組み合わせを選択すればよい。
【０１４６】
また、上記第３実施形態では、ネジ穴４１０ｂに螺合しているネジ４０３のネジ先が回転部４１４の外側面を押さえることによって、回転部４１４をモータ側回転体４１０に固定可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ側回転体４１０に形成された係止部に回転部４１４に形成された係止部材が係止することによって、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成してもよい。また、たとえば、回転部４１４にネジ４０３が挿入されるネジ穴を設けて回転部４１４とモータ側回転体４１０とをネジ止めすることによって、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成してもよい。
【０１４７】
また、上記第３実施形態では、角度βが約−１０度（約＋１０度）の状態を示すとともに、上記第４実施形態では、角度γが約＋９度の状態を示した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、角度βおよびγは、−１０度や＋１０度、＋９度以外の任意の角度でもよい。
【０１４８】
また、上記第４実施形態では、ネジ穴５１５ｃに螺合しているネジ５０３のネジ先がモータ側回転体５１０の外側面を押さえることによって、ヨーク５１５をモータ側回転体５１０に固定可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モータ側回転体５１０に形成された係止部にヨーク５１５に形成された係止部材が係止することによって、ヨーク５１５の位置を異ならせた状態で回転可能に構成してもよい。また、たとえば、モータ側回転体５１０にネジ５０３が挿入されるネジ穴を設けてヨーク５１５とモータ側回転体５１０とをネジ止めすることによって、磁石部１３を、磁石部２３に対してずれた状態で回転可能に構成してもよい。
【０１４９】
また、上記第３実施形態では、回転部４１４が嵌め込まれる溝部４１０ａを、モータ側回転体４１０の内側面１１ａのＸ１側（軸部１ａ側）に設けるとともに、上記第４実施形態では、ヨーク５１５が嵌め込まれる溝部５１０ｃを、モータ側回転体５１０の外周面５１０のＸ１側（軸部１ａ側）に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回転部またはヨークが嵌め込まれる溝部を、モータ側回転体の軸部とは反対側に設けてもよい。これにより、容易に、回転部またはヨークの角度位置をモータ側回転体に対して調整することが可能である。
【０１５０】
また、上記第１〜第５実施形態では、磁石部が複数の磁石からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁石部が１つの磁石からなるとともに、間隔を隔てて互いに異なる方向に磁化させることによって、複数の磁極を有するように構成してもよい。たとえば、図３１に示す本発明の第１実施形態の第５変形例の磁気カップリング装置１２００のように、モータ側回転体１２１０の１つの磁石１２１８を多極着磁することによって、磁石１２１８が、４極（着磁部１２１２ａおよび１２１２ｂ（第１着磁部））の磁石部１２１２と、１２極（着磁部１２１６ａおよび１２１６ｂ（第２着磁部））の磁石部１２１６との２つの磁石部を有するように構成してもよい。同様に、負荷側回転体１２２０の１つの磁石１２２６を多極着磁することによって、磁石１２２６が、４極（着磁部１２２２ａおよび１２２２ｂ（第３着磁部））の磁石部１２２２と、１２極（着磁部１２２４ａおよび１２２４ｂ（第４着磁部））の磁石部１２２４との２つの磁石部を有するように構成してもよい。これにより、１つの磁石１２１８および１２２６に対して複数の磁極を有するように一度に着磁する（多極着磁する）ことが可能になるので、モータ側回転体１２１０および負荷側回転体１２２０の製造プロセスを簡略化することが可能である。この際、磁石１２１８および１２２６の磁石部同士の間および磁石部での各々の着磁部の間には、それぞれ、磁化されていないニュートラルゾーン１２１８ａおよび１２２６ａが形成されている。
【０１５１】
なお、１つの磁石１２１８および１２２６を多極着磁する際には、鉄心にコイルを巻いたものからなる着磁ヨーク（図示せず）に転写するための磁極のパターンを形成する。そして、着磁ヨークにパルス状の大電流を流すことによって、着磁ヨークが電磁石となり、着磁ヨークの磁極パターンが磁石１２１８および１２２６に転写される。これにより、磁石１２１８および１２２６が多極着磁される。
【０１５２】
また、図３２に示す本発明の第５実施形態の第３変形例の磁気カップリング装置１３００のように、モータ側回転体１３１０の磁石１３１８が３つの磁石部（４極の磁石部１３１２、８極の磁石部１３１７および１２極の磁石部１３１６）を有するように多極着磁し、負荷側回転体１３２０の磁石１３２６が３つの磁石部（４極の磁石部１３２２、８極の磁石部１３２５および１２極の磁石部１３２４）を有するように多極着磁してもよい。また、モータ側回転体の１つの磁石と負荷側回転体の１つの磁石とを、共に４つ以上の磁石部を有するように多極着磁してもよい。
【０１５３】
また、上記第１〜第５実施形態では、磁石部１２、１３、２２、２３、２１３、２２３、８１７および８２５として、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、用途によっては、Ｓｍ−Ｃｏ系希土類磁石や、フェライト磁石などを用いてもよい。また、焼結磁石でなくともよく、たとえば、ボンド磁石であってもよい。また、使用状態によって磁石部に用いられる磁石の種類を異ならせてもよい。たとえば、減磁しやすい高温状態の箇所には高い保磁力を有する磁石を配置する一方、高温状態でない箇所には高い残留磁束密度を有する磁石を配置するように構成してもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１０、４１０、５１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０ モータ側回転体（駆動側部）
１２、９１２、１０１２、１１１２、１２１２ 磁石部（第１磁石部）
１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄ、２２ｃ、２２ｄ、２３ｃ、２３ｄ、２１３ｃ、２１３ｄ、２２３ｃ、２２３ｄ、６１６ｃ、６１６ｄ、６２４ｃ、６２４ｄ、８１７ｃ、８１７ｄ、８２５ｃ、８２５ｄ 中心位置
１３、２１３、８１７、９１３、１０１３、１１１３、１２１６ 磁石部（第２磁石部）
２０、９２０、１０２０、１１２０、１２２０、１３２０ 負荷側回転体（従動側部）
２２、９２２、１０２２、１１２２、１２２２ 磁石部（第３磁石部）
２３、２２３、８２５、９２３、１０２３、１１２３、１２２４ 磁石部（第４磁石部）
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００ 磁気カップリング装置
５１５ ヨーク
６１６ 磁石部（第５磁石部）
６２４ 磁石部（第６磁石部）
１２１２ａ、１２１２ｂ 着磁部（第１着磁部）
１２１６ａ、１２１６ｂ 着磁部（第２着磁部）
１２２２ａ、１２２２ｂ 着磁部（第３着磁部）
１２２４ａ、１２２４ｂ 着磁部（第４着磁部）
Ａ 回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を含む駆動側部と、
前記第１磁石部および前記第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有するとともに、前記第１磁石部および前記第２磁石部とそれぞれ対向した状態で磁気カップリングする第３磁石部および第４磁石部を含み、前記駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、前記駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部とを備える、磁気カップリング装置。
【請求項２】
前記従動側部において所望のトルク特性が得られるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数とが選択されている、請求項１に記載の磁気カップリング装置。
【請求項３】
前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数は、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数の２以上の整数倍である、請求項２に記載の磁気カップリング装置。
【請求項４】
前記第１磁石部と前記第３磁石部との間に発生する第１トルクと、前記第２磁石部と前記第４磁石部との間に発生する第２トルクとが合成されることによって、前記従動側部で合成トルクが発生するように構成されており、
前記第１磁石部と前記第３磁石部との相対的な位置関係および前記第２磁石部と前記第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する前記合成トルクの変化量が、前記第１トルクの変化量および前記第２トルクの変化量よりも小さくなるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている、請求項２または３に記載の磁気カップリング装置。
【請求項５】
定格トルク近傍での前記合成トルクの変化量が、前記定格トルク近傍以外の前記合成トルクの変化量よりも小さくなるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている、請求項４に記載の磁気カップリング装置。
【請求項６】
前記第１磁石部と前記第３磁石部との相対的な位置関係および前記第２磁石部と前記第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する前記合成トルクの変化量が、前記第１トルクの変化量および前記第２トルクの変化量よりも大きくなるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている、請求項２または３に記載の磁気カップリング装置。
【請求項７】
前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数は、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数よりも少なく、
前記第１磁石部と前記第３磁石部とが対向する領域の面積は、前記第２磁石部と前記第４磁石部とが対向する領域の面積よりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項８】
前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数は、４極であり、
前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数は、２０極である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項９】
停止状態において、前記第１磁石部の磁極の中心位置および前記第２磁石部の磁極の中心位置の少なくともいずれか一方は、対応する前記第３磁石部の磁極の中心位置、および、対応する前記第４磁石部の磁極の中心位置とずれるように配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１０】
前記第１磁石部と前記第３磁石部との間の磁場の強度、および、前記第２磁石部と前記第４磁石部との間の磁場の強度の少なくともいずれか一方を調整可能なヨークをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１１】
前記駆動側部は、回転軸線回りに回転可能に構成されており、
前記従動側部は、前記駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、前記駆動側部の回転により非接触の状態で前記回転軸線回りに回転可能に構成されており、
前記第１磁石部および前記第２磁石部と、前記第３磁石部および前記第４磁石部とは、共に、前記第１磁石部と前記第３磁石部とが対向する方向、および、前記第２磁石部と前記第４磁石部とが対向する方向と直交する方向に並ぶように配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１２】
前記従動側部は、前記回転軸線と直交する半径方向に前記駆動側部と所定の間隔を隔てて配置されており、
前記第１磁石部および前記第２磁石部と、前記第３磁石部および前記第４磁石部とは、共に、前記回転軸線に沿った方向に並ぶように配置されている、請求項１１に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１３】
前記駆動側部は、前記第１磁石部の磁極数および前記第２磁石部の磁極数とは異なる磁極数を有する第５磁石部をさらに含み、
前記従動側部は、前記第５磁石部に対応する磁極数を有するとともに、前記第５磁石部と対向した状態で磁気カップリングする第６磁石部をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１４】
前記駆動側部の前記第１磁石部および前記第２磁石部は、それぞれ、前記第１磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および前記第２磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなり、
前記従動側部の前記第３磁石部および前記第４磁石部は、それぞれ、前記第３磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および前記第４磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１５】
前記駆動側部および前記従動側部は、各々１つの磁石から構成されており、
前記駆動側部の前記第１磁石部および前記第２磁石部は、前記１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、前記第１磁石部の磁極数と同数の複数の第１着磁部および前記第２磁石部の磁極数と同数の複数の第２着磁部からなり、
前記従動側部の前記第３磁石部および前記第４磁石部は、前記１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、前記第３磁石部の磁極数と同数の複数の第３着磁部および前記第４磁石部の磁極数と同数の複数の第４着磁部からなる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１】
互いに磁極数が異なる第１磁石部および第２磁石部を含む駆動側部と、
前記第１磁石部および前記第２磁石部にそれぞれ対応する磁極数を有するとともに、前記第１磁石部および前記第２磁石部とそれぞれ対向した状態で磁気カップリングする第３磁石部および第４磁石部を含み、前記駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、前記駆動側部の駆動により非接触の状態でトルクが発生するように構成された従動側部とを備える、磁気カップリング装置。
【請求項２】
前記従動側部において所望のトルク特性が得られるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数とが選択されている、請求項１に記載の磁気カップリング装置。
【請求項３】
前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数は、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数の２以上の整数倍である、請求項２に記載の磁気カップリング装置。
【請求項４】
前記第１磁石部と前記第３磁石部との間に発生する第１トルクと、前記第２磁石部と前記第４磁石部との間に発生する第２トルクとが合成されることによって、前記従動側部で合成トルクが発生するように構成されており、
前記第１磁石部と前記第３磁石部との相対的な位置関係および前記第２磁石部と前記第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する前記合成トルクの変化量が、前記第１トルクの変化量および前記第２トルクの変化量よりも小さくなるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている、請求項２または３に記載の磁気カップリング装置。
【請求項５】
定格トルク近傍での前記合成トルクの変化量が、前記定格トルク近傍以外の前記合成トルクの変化量よりも小さくなるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている、請求項４に記載の磁気カップリング装置。
【請求項６】
前記第１磁石部と前記第３磁石部との相対的な位置関係および前記第２磁石部と前記第４磁石部との相対的な位置関係の変化に対する前記合成トルクの変化量が、前記第１トルクの変化量および前記第２トルクの変化量よりも大きくなるように、前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数と、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数との組み合わせが選択されている、請求項２または３に記載の磁気カップリング装置。
【請求項７】
前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数は、前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数よりも少なく、
前記第１磁石部と前記第３磁石部とが対向する領域の面積は、前記第２磁石部と前記第４磁石部とが対向する領域の面積よりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項８】
前記第１磁石部および前記第３磁石部の磁極数は、４極であり、
前記第２磁石部および前記第４磁石部の磁極数は、２０極である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項９】
停止状態において、前記第１磁石部の磁極の中心位置および前記第２磁石部の磁極の中心位置の少なくともいずれか一方は、対応する前記第３磁石部の磁極の中心位置、および、対応する前記第４磁石部の磁極の中心位置とずれるように配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１０】
前記第１磁石部と前記第３磁石部との間の磁場の強度、および、前記第２磁石部と前記第４磁石部との間の磁場の強度の少なくともいずれか一方を調整可能なヨークをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１１】
前記駆動側部は、回転軸線回りに回転可能に構成されており、
前記従動側部は、前記駆動側部と所定の間隔を隔てて配置され、前記駆動側部の回転により非接触の状態で前記回転軸線回りに回転可能に構成されており、
前記第１磁石部および前記第２磁石部と、前記第３磁石部および前記第４磁石部とは、共に、前記第１磁石部と前記第３磁石部とが対向する方向、および、前記第２磁石部と前記第４磁石部とが対向する方向と直交する方向に並ぶように配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１２】
前記従動側部は、前記回転軸線と直交する半径方向に前記駆動側部と所定の間隔を隔てて配置されており、
前記第１磁石部および前記第２磁石部と、前記第３磁石部および前記第４磁石部とは、共に、前記回転軸線に沿った方向に並ぶように配置されている、請求項１１に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１３】
前記駆動側部は、前記第１磁石部の磁極数および前記第２磁石部の磁極数とは異なる磁極数を有する第５磁石部をさらに含み、
前記従動側部は、前記第５磁石部に対応する磁極数を有するとともに、前記第５磁石部と対向した状態で磁気カップリングする第６磁石部をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１４】
前記駆動側部の前記第１磁石部および前記第２磁石部は、それぞれ、前記第１磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および前記第２磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなり、
前記従動側部の前記第３磁石部および前記第４磁石部は、それぞれ、前記第３磁石部の磁極数と同数の複数の磁石および前記第４磁石部の磁極数と同数の複数の磁石からなる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【請求項１５】
前記駆動側部および前記従動側部は、各々１つの磁石から構成されており、
前記駆動側部の前記第１磁石部および前記第２磁石部は、前記１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、前記第１磁石部の磁極数と同数の複数の第１着磁部および前記第２磁石部の磁極数と同数の複数の第２着磁部からなり、
前記従動側部の前記第３磁石部および前記第４磁石部は、前記１つの磁石が多極着磁されることによって、それぞれ、前記第３磁石部の磁極数と同数の複数の第３着磁部および前記第４磁石部の磁極数と同数の複数の第４着磁部からなる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の磁気カップリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１２−１６３２０６（Ｐ２０１２−１６３２０６Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８３０２（Ｐ２０１２−８３０２）
【出願日】平成２４年１月１８日（２０１２．１．１８）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１８日（２０１２．１．１８）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
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