JP2000125541A - Magnet coupling structure - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば航空機や車
両などに搭載される各種ポンプに使用される小型・高性
能のマグネットカップリング構造体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compact and high-performance magnet coupling structure used for various pumps mounted on, for example, an aircraft or a vehicle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マグネットカップリングは非接触でトル
クを伝達することができるため、ケミカルポンプを中心
として各種のポンプ、真空機器などに多用されている。
マグネットカップリングは、インナー磁石とアウター磁
石とをラジアル方向に対向配置させ、例えばアウター磁
石を駆動側として回転力を加え、インナー磁石とアウタ
ー磁石との吸引力と反発力とによって、非接触で従動側
のインナー磁石にトルクを伝達して回転させるものであ
る。2. Description of the Related Art Since a magnetic coupling can transmit torque in a non-contact manner, it is frequently used in various pumps, vacuum pumps and the like, mainly chemical pumps.
In the magnetic coupling, the inner magnet and the outer magnet are radially opposed to each other, for example, the outer magnet is used as a drive side to apply a rotational force, and the inner magnet and the outer magnet are driven in a non-contact manner by an attractive force and a repulsive force. The torque is transmitted to the inner magnet on the side to rotate the inner magnet.
【０００３】上述したように、マグネットカップリング
は非接触でトルクを伝達することができるため、インナ
ー磁石とアウター磁石との間隙に隔壁を設けることによ
って、従動側を駆動側と完全に隔離することができる。
その結果、従動側のシールが不要となり、メンテナンス
フリーのポンプや真空機器などを構成することが可能と
なる。例えば、ケミカルポンプでは薬液と接する従動側
のポンプと、駆動側のモーターとを完全に隔離すること
ができるため、薬液によるシール不良などが防止され、
メンテナンスフリーを達成することができる。As described above, since the magnet coupling can transmit torque in a non-contact manner, by providing a partition wall between the inner magnet and the outer magnet, the driven side can be completely isolated from the drive side. Can be.
As a result, a driven-side seal is not required, and a maintenance-free pump, vacuum device, or the like can be configured. For example, with a chemical pump, the driven pump that is in contact with the chemical and the drive motor can be completely isolated, preventing sealing failures due to the chemical and so on.
Maintenance free can be achieved.
【０００４】従来、マグネットカップリングは、主とし
てケミカルポンプに用いられてきたが、最近ではマグネ
ットカップリングのノンシール、メンテナンスフリーと
いう特徴を生かして、航空機、車両、船舶などに搭載さ
れる各種ポンプ、例えばウォーターポンプやオイルポン
プにマグネットカップリングを適用することが検討され
ている。Conventionally, magnet couplings have been mainly used for chemical pumps, but recently, taking advantage of the non-sealing and maintenance-free characteristics of magnet couplings, various pumps mounted on aircraft, vehicles, ships and the like, for example, Application of a magnetic coupling to a water pump or an oil pump is being studied.
【０００５】ところで、従来のマグネットカップリング
の主用途であるケミカルポンプにおいては、形状や寸法
などはあまり制約されておらず、要求されるトルク伝達
力に応じて各磁石の形状や寸法などが設計されていた。
一方、航空機、車両、船舶などに搭載される各種ポンプ
にマグネットカップリングを適用する場合には、極力小
型・軽量で高トルクのマグネットカップリングが要求さ
れる。[0005] Incidentally, in the case of a chemical pump, which is a main application of the conventional magnet coupling, the shape and dimensions are not so limited, and the shapes and dimensions of each magnet are designed in accordance with the required torque transmission force. It had been.
On the other hand, when applying a magnet coupling to various pumps mounted on an aircraft, a vehicle, a ship, and the like, a magnet coupling that is as small and lightweight as possible and has high torque is required.
【０００６】このような要求に対して、小型・軽量化を
図った上で高トルクでの伝達を達成するためには、例え
ば磁束密度の高い高性能の希土類磁石を使用すると共
に、隔壁が配置されるインナー磁石とアウター磁石との
空隙長さを短くすることが考えられる。しかしながら、
単に空隙長さを短くしただけでは、高トルクを維持しつ
つ、マグネットカップリングの小型化を十分に達成する
ことができず、磁石の極数や磁石の種類などについて
も、より詳細な最適設計が求められている。[0006] In order to achieve high torque transmission while reducing the size and weight in response to such demands, for example, a high-performance rare earth magnet having a high magnetic flux density is used, and a partition is arranged. It is conceivable to reduce the length of the gap between the inner magnet and the outer magnet. However,
Simply shortening the gap length does not achieve sufficient reduction in the size of the magnet coupling while maintaining high torque.More detailed optimal design is also required for the number of magnet poles and magnet types. Is required.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、マグ
ネットカップリングはノンシール、メンテナンスフリー
という特徴を生かして、航空機、車両、船舶などに搭載
される各種ポンプへの適用が検討されており、このよう
な用途への適用を考慮して小型・軽量で高トルクのマグ
ネットカップリングが求められている。As described above, the application of magnet coupling to various pumps mounted on aircraft, vehicles, ships, etc. is being studied by taking advantage of the features of non-seal and maintenance-free. In consideration of such applications, a compact, lightweight, and high-torque magnet coupling is required.
【０００８】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、高トルクを維持しつつ、小型化を達成
することを可能にしたマグネットカップリング構造体を
提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a magnet coupling structure capable of achieving downsizing while maintaining high torque. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、マグネッ
トカップリングのトルク伝達に対し、インナー磁石とア
ウター磁石との空隙長さＬg と磁石の磁極面の平均幅寸
法Ｗm との関係が重要な影響を及ぼすことが判明した。
すなわち、上記した空隙長さＬg と磁極面の平均幅寸法
Ｗm とが 2Ｌg＜Ｗm ＜ 5Ｌg の関係を満足する場合
に、高トルクを得ることが可能となる。この関係は磁石
の大きさ（外径）にかかわらず成立するため、上記した
関係を満足させつつ、磁石を小型化することによって、
小型・軽量で高トルクのマグネットカップリングを提供
することが可能となる。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to achieve the above-mentioned object, and as a result, the torque transmission of the magnet coupling has a gap length L between the inner magnet and the outer magnet. relationship between the average width W m of the magnetic pole faces of g and magnets proved significant influence.
That is, when the average width dimension W m of the gap length L g and pole face as described above satisfies the relationship 2L g <W m <5L g , it is possible to obtain a high torque. Since this relationship holds regardless of the size (outer diameter) of the magnet, by reducing the size of the magnet while satisfying the above relationship,
It is possible to provide a small, lightweight, high torque magnet coupling.
【００１０】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たもので、本発明のマグネットカップリング構造体は請
求項１に記載したように、多極構造のインナー磁石を有
するインナー部材と、前記インナー磁石とラジアル方向
に対向配置された多極構造のアウター磁石を有するアウ
ター部材とを具備するラジアル型のマグネットカップリ
ング構造体において、前記インナー磁石とアウター磁石
との空隙長さをＬg 、前記インナー磁石およびアウター
磁石の磁極面の平均幅寸法をＷm としたとき、2Ｌg ＜
Ｗm ＜ 5Ｌg の関係を満足することを特徴としている。[0010] The present invention has been made based on such knowledge, and the magnet coupling structure of the present invention has an inner member having an inner magnet having a multipolar structure, and an inner member having the multipole structure. In a radial type magnetic coupling structure comprising a magnet and an outer member having an outer magnet having a multipolar structure arranged radially opposite to each other, a gap length between the inner magnet and the outer magnet is represented by L g , when the average width of the pole faces of the magnet and the outer magnet and W m, 2L g <
It is characterized by satisfying the relationship of W m <5L g .
【００１１】本発明のマグネットカップリング構造体に
おいて、例えば請求項２に記載したように、インナー磁
石とアウター磁石とは隔壁を介して対向配置され、これ
によりノンシール、メンテナンスフリーなどの特徴が発
揮される。In the magnet coupling structure of the present invention, for example, as described in claim 2, the inner magnet and the outer magnet are arranged to face each other with a partition therebetween, thereby exhibiting features such as non-sealing and maintenance-free. You.
【００１２】また、本発明のマグネットカップリング構
造体においては、請求項３に記載したように、インナー
磁石およびアウター磁石として、ラジアル方向に多極着
磁された希土類磁石材料とバインダとを含むボンド磁
石、または多極着磁されたラジアル異方性を有するＮｄ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いることが好ましい。これらボン
ド磁石やラジアル異方性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
によれば、小型でかつ多極構造の磁石を容易に得ること
ができ、本発明のマグネットカップリング構造体におけ
るインナー磁石およびアウター磁石に好適である。Further, in the magnetic coupling structure of the present invention, as described in claim 3, a bond containing a rare earth magnet material multipolarly magnetized in a radial direction and a binder as the inner magnet and the outer magnet. Nd having radial anisotropy magnetized or multi-polarized
It is preferable to use a -Fe-B magnet. According to these bonded magnets and Nd-Fe-B-based magnets having radial anisotropy, a magnet having a small and multipolar structure can be easily obtained, and the inner magnet and the outer magnet in the magnet coupling structure of the present invention can be obtained. Suitable for magnets.
【００１３】本発明のマグネットカップリング構造体
は、請求項４に記載したように、アウター磁石の外径が
50mm以下というように、マグネットカップリングを小型
化する場合に対して特に効果的である。また、請求項５
に記載したように、インナー磁石とアウター磁石との空
隙長さＬg は 1〜 3mmの範囲とすることが好ましく、そ
の上で上記した空隙長さＬg と磁極面の平均幅寸法Ｗm
との関係を満足させることによって、マグネットカップ
リングの小型・軽量化および高トルク化を達成すること
が可能となる。According to a fourth aspect of the present invention, the outer diameter of the outer magnet is reduced.
This is particularly effective when the size of the magnetic coupling is reduced to 50 mm or less. Claim 5
As described, it is preferable that the gap length L g between the inner magnet and the outer magnet in the range of. 1 to 3 mm, the average width W m of the gap length L g and pole face as described above thereon
By satisfying the relationship, it is possible to reduce the size, weight, and torque of the magnet coupling.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１５】図１および図２は本発明のマグネットカッ
プリング構造体の一実施形態の構造を示す図であり、図
１はその軸平行方向の断面図、図２は軸垂直方向の断面
図である。これらの図に示すマグネットカップリング構
造体１は、従動側としてのインナー部材１０と駆動側と
してのアウター部材２０とを有している。1 and 2 are views showing the structure of an embodiment of the magnet coupling structure of the present invention. FIG. 1 is a sectional view in the direction parallel to the axis, and FIG. 2 is a sectional view in the direction perpendicular to the axis. is there. The magnet coupling structure 1 shown in these figures has an inner member 10 as a driven side and an outer member 20 as a driving side.
【００１６】従動側のインナー部材１０は、例えばポン
プのような被駆動装置（図示せず）に連結されたインナ
ー側シャフト１１を有している。インナー側シャフト１
１の外周面には、インナーヨーク１２を介して円筒状の
インナー磁石１３が設置されている。The driven inner member 10 has an inner shaft 11 connected to a driven device (not shown) such as a pump. Inner shaft 1
A cylindrical inner magnet 13 is provided on an outer peripheral surface of the first magnet 1 via an inner yoke 12.
【００１７】一方、駆動側のアウター部材２０は、例え
ばモータのような駆動装置（図示せず）に連結されたア
ウター側シャフト２１を有している。アウター側シャフ
ト２１には、カップ型のアウターヨーク２２が連結され
ており、このアウターヨーク２２の内周面には円筒状の
アウター磁石２３が設置されている。On the other hand, the outer member 20 on the driving side has an outer shaft 21 connected to a driving device (not shown) such as a motor. A cup-shaped outer yoke 22 is connected to the outer-side shaft 21, and a cylindrical outer magnet 23 is provided on the inner peripheral surface of the outer yoke 22.
【００１８】そして、インナー磁石１３の外周面とアウ
ター磁石２３の内周面とが所定の間隙（空隙長さＬg ）
を介してラジアル方向に対向配置するように、従動側の
インナー部材１０と駆動側のアウター部材２０とがカッ
プリングされている。すなわち、カップ型のアウターヨ
ーク２２は、そのラジアル方向内側に円筒状のインナー
磁石１３が位置するように配置され、このアウターヨー
ク２２の内周面に沿って設置されたアウター磁石２３
は、その内周面がインナー磁石１３の外周面と所定の空
隙長さＬg を介して対向している。A predetermined gap (gap length L g ) is defined between the outer peripheral surface of the inner magnet 13 and the inner peripheral surface of the outer magnet 23.
The driven inner member 10 and the driving outer member 20 are coupled so as to face each other in the radial direction via the. That is, the cup-shaped outer yoke 22 is arranged such that the cylindrical inner magnet 13 is located radially inward thereof, and the outer magnet 23 provided along the inner peripheral surface of the outer yoke 22.
Has its inner peripheral surface is opposed through the outer peripheral surface with a predetermined gap length L g of the inner magnet 13.
【００１９】また、インナー磁石１３の外周面とアウタ
ー磁石２３の内周面との間には隔壁３０が介在されてお
り、この隔壁３０によりインナー部材１０とアウター部
材２０とは完全に隔離されている。これら各要素によっ
て、ラジアル型のマグネットカップリング構造体１が構
成されている。A partition 30 is interposed between the outer peripheral surface of the inner magnet 13 and the inner peripheral surface of the outer magnet 23. The partition 30 completely separates the inner member 10 and the outer member 20 from each other. I have. These components constitute a radial type magnetic coupling structure 1.
【００２０】インナー磁石１３およびアウター磁石２３
はそれぞれ多極構造を有しており、これら多極構造のイ
ンナー磁石１３とアウター磁石２３との吸引力および反
発力によって、アウター部材２０に加えられたトルクが
インナー部材１０に非接触で伝達される。このように、
図示しないモータなどによりアウター部材２０に加えら
れた回転駆動力は、従動側のインナー部材１０にアウタ
ー磁石２３およびインナー磁石１３を介して伝達される
ことによりインナー部材１０が回転し、インナー部材１
０に接続されたポンプなどに駆動力として伝達される。Inner magnet 13 and outer magnet 23
Have a multipolar structure, and the torque applied to the outer member 20 is transmitted to the inner member 10 in a non-contact manner by the attractive force and the repulsive force of the inner magnet 13 and the outer magnet 23 having the multipolar structure. You. in this way,
The rotational driving force applied to the outer member 20 by a motor or the like (not shown) is transmitted to the driven inner member 10 via the outer magnet 23 and the inner magnet 13 so that the inner member 10 rotates, and the inner member 1 rotates.
It is transmitted as a driving force to a pump or the like connected to zero.
【００２１】また、インナー磁石１３およびアウター磁
石２３には、種々の磁石を使用することが可能である
が、ラジアル方向に磁気異方性を持たせた多極構造を容
易に形成することができ、かつ高磁束密度化および高保
磁力化が可能な希土類磁石材料を用いたボンド磁石やラ
ジアル異方性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を使用する
ことが好ましい。希土類磁石材料としては、Ｓｍ−Ｃｏ
系磁石材料、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石材料、Ｒ−Ｆｅ−Ｎ
系磁石材料、Ｒ−Ｚｒ−Ｆｅ（Ｃｏ）系磁石材料、Ｒ−
Ｚｒ−Ｆｅ（Ｃｏ）−Ｎ系磁石材料（Ｒ：希土類元素）
などの各種の希土類元素を含む磁石材料を用いることが
できる。Although various magnets can be used for the inner magnet 13 and the outer magnet 23, a multipolar structure having magnetic anisotropy in the radial direction can be easily formed. It is preferable to use a bonded magnet using a rare earth magnet material capable of increasing the magnetic flux density and the coercive force, or an Nd-Fe-B-based magnet having radial anisotropy. As rare earth magnet materials, Sm-Co
-Based magnet material, Nd-Fe-B-based magnet material, R-Fe-N
Magnet material, R-Zr-Fe (Co) magnet material, R-
Zr-Fe (Co) -N-based magnet material (R: rare earth element)
For example, a magnet material containing various rare earth elements can be used.
【００２２】上述したような希土類磁石材料は、その粉
末をエポキシ樹脂やナイロン樹脂などの有機系バイン
ダ、あるいは低融点金属や低融点合金などの無機系バイ
ンダと混合し、これを所望の形状に圧縮成形または射出
成形することにより、例えば円筒形のボンド磁石が得ら
れる。そして、このようなボンド磁石を着磁する際に、
ラジアル方向に磁気異方性を持たせることによって、ラ
ジアル異方性を有する多極構造のボンド磁石、すなわち
希土類磁石材料とバインダとを含むボンド磁石が得られ
る。In the rare earth magnet material described above, its powder is mixed with an organic binder such as an epoxy resin or a nylon resin, or an inorganic binder such as a low melting point metal or a low melting point alloy, and compressed into a desired shape. By molding or injection molding, for example, a cylindrical bonded magnet is obtained. And when magnetizing such a bonded magnet,
By giving magnetic anisotropy in the radial direction, a bonded magnet having a multipolar structure having radial anisotropy, that is, a bonded magnet containing a rare earth magnet material and a binder can be obtained.
【００２３】また、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、例えば熱
間圧延により円筒形状に成形する際に、ラジアル方向に
磁気異方性を持たせることによって、ラジアル異方性を
有する多極構造の磁石を得ることができる。The Nd—Fe—B magnet has a multi-pole structure having radial anisotropy by giving magnetic anisotropy in the radial direction when it is formed into a cylindrical shape by hot rolling, for example. You can get a magnet.
【００２４】これらボンド磁石およびラジアル異方性を
有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石によれば、いずれも一体構
造（例えば一体型円筒形状）で、ラジアル異方性を有す
る多極磁石を作製することができる。従って、例えば瓦
状の焼結磁石を複数用いて多極構造の磁石を作製する場
合に比べて、製造コストを低減することができる。この
効果は、空隙長さＬg が小さく、磁石の磁極面の平均幅
寸法Ｗm が小さく、極数が多い場合に、特に顕著とな
る。さらに、焼結磁石に比べてラジアル方向に磁気異方
性を持たせることも容易であるため、ボンド磁石および
ラジアル異方性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は、本発
明のマグネットカップリング構造体１のインナー磁石１
３およびアウター磁石２３に好適な磁石と言うことがで
きる。According to the bonded magnet and the Nd—Fe—B-based magnet having radial anisotropy, it is possible to produce a multipolar magnet having radial anisotropy having an integral structure (for example, an integral cylindrical shape). Can be. Therefore, for example, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where a magnet having a multipolar structure is manufactured using a plurality of tiled sintered magnets. This effect, air gap length L g is small, smaller average width W m of the magnetic pole surface of the magnet, if a large number of poles becomes particularly noticeable. Further, since it is easy to provide magnetic anisotropy in the radial direction as compared with a sintered magnet, the bonded magnet and the Nd—Fe—B-based magnet having radial anisotropy are provided by the magnet coupling structure of the present invention. Inner magnet 1 of body 1
3 and the outer magnet 23 can be said to be suitable magnets.
【００２５】そして、インナー磁石１３とアウター磁石
２３の磁極数は、インナー磁石１３とアウター磁石２３
との空隙長さＬg と、インナー磁石１３およびアウター
磁石２３の磁極面の平均幅寸法Ｗm とが、 2Ｌg ＜Ｗm
＜ 5Ｌg の関係を満足するように設定されている。ここ
で、インナー磁石１３およびアウター磁石２３の磁極面
の平均幅寸法Ｗm とは、図２に示すように、インナー磁
石１３の各磁極の外周面とアウター磁石２３の各磁極の
内周面との対向する幅をそれぞれＷi [mm]、Ｗo [mm]と
したとき、 Ｗm [mm]＝（Ｗi ＋Ｗo ）／２ で表される値を指すものとする。The number of magnetic poles of the inner magnet 13 and the outer magnet 23 is
And the gap length L g of the average width W m of the magnetic pole surface of the inner magnet 13 and outer magnet 23, 2L g <W m
<Is set so as to satisfy the relationship of 5L g. Here, the average width W m of the magnetic pole surface of the inner magnet 13 and outer magnet 23, as shown in FIG. 2, the inner peripheral surface of each magnetic pole of the outer peripheral surface and the outer magnets 23 of each magnetic pole of the inner magnet 13 Let W i [mm] and W o [mm] denote the values of W m [mm] = (W i + W o ) / 2, respectively.
【００２６】マグネットカップリング構造体１のトルク
の伝達力を高めるためには、まず第１にインナー磁石１
３とアウター磁石２３との空隙長さＬg を短くすること
が考えられる。特に、アウター磁石２３の外径を50mm以
下というように、マグネットカップリング構造体１を小
型化する場合には、空隙長さＬg の短縮が有効と考えら
れる。アウター磁石２３の外径を50mm以下とするような
場合、具体的な空隙長さＬg は 1〜 3mmの範囲とするこ
とが好ましい。しかしながら、単に空隙長さＬg を短く
しただけではトルクの伝達力を高めることはできない。In order to increase the torque transmitting force of the magnet coupling structure 1, first, the inner magnet 1
3 and it is conceivable to shorten the gap length L g between the outer magnet 23. In particular, the outer diameter of the outer magnet 23 and so less than 50mm, when downsizing the magnetic coupling structure 1, shortening of the air gap length L g being considered valid. If the outer diameter of the outer magnet 23 such that a 50mm or less, a specific gap length L g is preferably in the range of. 1 to 3 mm. However, simply reducing the gap length L g cannot increase the torque transmitting force.
【００２７】高トルクを維持しつつ空隙長さＬg の短
縮、さらにはマグネットカップリング構造体１の小型化
を達成するためには、空隙長さＬg に応じて磁極面の平
均幅寸法Ｗm 、すなわちインナー磁石１３とアウター磁
石２３の磁極数を最適設定することが重要である。具体
的には、空隙長さＬg に応じて磁極面の平均幅寸法Ｗm
を、 2Ｌg ＜Ｗm ＜ 5Ｌg の関係を満足するように設定
する。空隙長さＬg と磁極面の平均幅寸法Ｗm とは 3Ｌ
g ＜Ｗm ＜ 4Ｌg の関係を満足させることがさらに好ま
しい。In order to reduce the gap length L g while maintaining a high torque, and to achieve a reduction in the size of the magnet coupling structure 1, the average width dimension W of the pole face according to the gap length L g. It is important to optimally set m , that is, the number of magnetic poles of the inner magnet 13 and the outer magnet 23. Specifically, the average width dimension of the pole faces in accordance with the air gap length L g W m
Is set so as to satisfy the relationship of 2L g <W m <5L g . 3L The average width W m of the gap length L g and the pole surface
It is more preferable to satisfy the relationship of g <W m <4L g .
【００２８】上記関係式は数多くの実験結果より得られ
たものであるが、理論上は以下のように考えられる。す
なわち、マグネットカップリング構造体１のトルク伝達
は、インナー磁石１３とアウター磁石２３の各磁極間の
吸着力、反発力によって得られ、その大きさはインナー
磁石１３とアウター磁石２３の周方向のずれに対する空
隙での磁束密度エネルギーの変化によって決定される。
磁極面の平均幅寸法Ｗm が空隙長さＬg に対して大きす
ぎる場合、あるいは小さすぎる場合には、上記した磁束
密度のエネルギー変化が小さくなるため、高いトルクが
得られなくなるものと考えられる。Although the above relational expression has been obtained from a number of experimental results, it is theoretically considered as follows. That is, the torque transmission of the magnet coupling structure 1 is obtained by the attraction force and the repulsive force between the magnetic poles of the inner magnet 13 and the outer magnet 23, and the magnitude thereof is shifted in the circumferential direction between the inner magnet 13 and the outer magnet 23. Is determined by the change in magnetic flux density energy in the air gap with respect to.
If the average width W m of the pole face is too large relative to the air gap length L g, or if too small, the energy change in the magnetic flux density mentioned above is reduced, it is considered that a high torque can not be obtained .
【００２９】図３は、アウター磁石２３およびインナー
磁石１３にラジアル異方性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石を用い、アウター磁石２３の形状は外径40mm×内径35
mm×長さ20mm、インナー磁石１３の形状は外径30mm×内
径25mm×長さ20mm、空隙長さＬg は 2.5mmで一定とし、
この状態でアウター磁石２３およびインナー磁石１３の
磁極面の平均幅寸法Ｗm 、具体的には磁極数を変化させ
た場合の伝達トルクを測定した結果である。図３から空
隙長さＬg に応じて磁極面の平均幅寸法Ｗm を2Ｌg ＜
Ｗm ＜ 5Ｌg の関係を満足させることによって、高伝達
トルクが得られることが分かる。なお、図３はラジアル
異方性を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いた場合の結
果であるが、ラジアル方向に磁気異方性を持たせたボン
ド磁石を用いた場合にも、同様な結果が得られた。FIG. 3 shows that the outer magnet 23 and the inner magnet 13 are made of Nd—Fe—B based magnet having radial anisotropy, and the outer magnet 23 has an outer diameter of 40 mm × an inner diameter of 35 mm.
mm × length 20 mm, the shape of the inner magnet 13 is 30 mm outside diameter × 25 mm inside diameter × 20 mm length, and the gap length L g is constant at 2.5 mm.
In this state, the transmission torque when the average width dimension W m of the magnetic pole surfaces of the outer magnet 23 and the inner magnet 13, specifically, the number of magnetic poles is changed is measured. The average width W m a 2L g pole face according from 3 to gap length L g <
It is understood that high transmission torque can be obtained by satisfying the relationship of W m <5L g . FIG. 3 shows the results when the Nd—Fe—B based magnet having radial anisotropy is used. The same applies to the case where a bond magnet having magnetic anisotropy in the radial direction is used. The result was obtained.
【００３０】上述したように、空隙長さＬg に応じて磁
極面の平均幅寸法Ｗm を、 2Ｌg ＜Ｗm ＜ 5Ｌg の関係
を満足するように設定することによって、高トルクを伝
達することができる。そして、この関係はアウター磁石
２３およびインナー磁石１３の大きさ（外径）にかかわ
らず成立するため、上記した関係を満足させつつ磁石２
３、１３を小型化（例えばアウター磁石２３の外径で50
mm以下）し、かつ空隙長さＬg を例えば 1〜 3mmという
ように短縮することによって、小型・軽量で高トルクの
マグネットカップリング構造体１を提供することが可能
となる。[0030] As described above, by the average width W m of the magnetic pole surface in accordance with the air gap length L g, is set to satisfy the relationship 2L g <W m <5L g , transmitting high torque can do. Since this relationship is established irrespective of the size (outer diameter) of the outer magnet 23 and the inner magnet 13, the magnet 2 is satisfied while satisfying the above relationship.
3 and 13 are reduced in size (for example, the outer diameter of the outer magnet 23 is 50
mm or less), and by shortening and so the gap length L g eg. 1 to 3 mm, it is possible to provide a magnet coupling structure 1 of the high torque small and lightweight.
【００３１】本発明のマグネットカップリング構造体１
は、上述したようにアウター磁石２３の外径を50mm以下
というように小型化する場合に特に有効であり、その場
合の空隙長さＬg は上記したように 1〜 3mmの範囲とす
ることが好ましい。空隙長さＬg を 1mm未満とした場
合、アウター磁石２３とインナー磁石１３との間に隔壁
を設けることが難しくなり、実用性が低下する。一方、
空隙長さＬg が 3mmを超えると、マグネットカップリン
グ構造体１への小型化要求を満足させることができなく
なる。The magnet coupling structure 1 of the present invention
Is particularly useful for compact and so less than 50mm outer diameter of the outer magnet 23, as described above, the air gap length L g of the case to be in the range of. 1 to 3 mm as described above preferable. If the gap length L g and less than 1 mm, it becomes difficult to provide a partition wall between the outer magnet 23 and the inner magnet 13, practicability is lowered. on the other hand,
If the gap length L g exceeds 3 mm, it is not possible to satisfy the demand for miniaturization of the magnet coupling structure 1.
【００３２】このように、高トルクの伝達を維持した上
で、小型・軽量化を達成したマグネットカップリング構
造体１は、航空機、車両、船舶などに搭載されるウォー
ターポンプやオイルポンプなどの各種ポンプに好適であ
り、マグネットカップリングのノンシール、メンテナン
スフリーという特徴を十分に生かすことができる。As described above, the magnet coupling structure 1 which achieves a reduction in size and weight while maintaining high torque transmission can be used for various types of water pumps and oil pumps mounted on aircraft, vehicles, ships and the like. It is suitable for a pump and can make full use of the non-seal and maintenance-free characteristics of a magnetic coupling.
【００３３】なお、上述した実施形態では例えばアウタ
ー磁石２３の外径が50mm以下というように、マグネット
カップリング構造体１を小型化する場合について主とし
て説明したが、本発明による空隙長さＬg と磁極面の平
均幅寸法Ｗm との関係は磁石の大きさにかかわらず適用
することが可能であるため、種々の形状のマグネットカ
ップリングに対して本発明は適用することができる。ま
た、具体的な磁石はトルク設計に応じて選択するものと
する。It should be noted, and so the outer diameter of 50mm following implemented in the form for example outer magnet 23 described above, has been mainly described the case of miniaturized magnetic coupling structure 1, and the gap length L g according to the invention because the relationship between the average width W m of the pole faces can be applied regardless of the size of the magnet, the present invention relative to the magnetic coupling of the various shapes can be applied. The specific magnet is selected according to the torque design.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマグネッ
トカップリング構造体によれば、高トルクを維持しつ
つ、小型・軽量化を達成することができる。従って、本
発明のマグネットカップリング構造体は、航空機、車
両、船舶などに搭載されるウォーターポンプやオイルポ
ンプなどの各種ポンプのトルク伝達装置として好適であ
る。As described above, according to the magnet coupling structure of the present invention, downsizing and weight reduction can be achieved while maintaining high torque. Therefore, the magnet coupling structure of the present invention is suitable as a torque transmission device for various pumps such as a water pump and an oil pump mounted on an aircraft, a vehicle, a ship, and the like.
【図１】 本発明のマグネットカップリング構造体の一
実施形態の構造を示す軸平行方向断面図である。FIG. 1 is an axially parallel sectional view showing a structure of an embodiment of a magnet coupling structure of the present invention.
【図２】 図１に示すマグネットカップリング構造体の
軸垂直方向の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the magnet coupling structure shown in FIG. 1 in a direction perpendicular to the axis.
【図３】 磁石形状および空隙長さＬg を一定とした場
合の磁極面の平均幅寸法Ｗm （磁極数）と伝達トルクと
の関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the average width dimension W m (the number of magnetic poles) of the magnetic pole surface and the transmission torque when the magnet shape and the gap length L g are constant.
１……マグネットカップリング構造体 １０……インナー部材 １３……インナー磁石 ２０……アウター部材 ２３……アウター磁石 ３０……隔壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnet coupling structure 10 ... Inner member 13 ... Inner magnet 20 ... Outer member 23 ... Outer magnet 30 ... Partition wall
Claims (5)
ー部材と、前記インナー磁石とラジアル方向に対向配置
された多極構造のアウター磁石を有するアウター部材と
を具備するラジアル型のマグネットカップリング構造体
において、 前記インナー磁石とアウター磁石との空隙長さをＬg 、
前記インナー磁石およびアウター磁石の磁極面の平均幅
寸法をＷm としたとき、 2Ｌg ＜Ｗm ＜ 5Ｌgの関係を
満足することを特徴とするマグネットカップリング構造
体。1. A radial type magnetic coupling structure comprising: an inner member having a multipolar inner magnet; and an outer member having a multipolar outer magnet disposed radially opposed to the inner magnet. In the above, the gap length between the inner magnet and the outer magnet is represented by L g ,
Wherein when the average width dimension of the pole faces of the inner magnet and the outer magnet and W m, magnet coupling structure which satisfies the relationship 2L g <W m <5L g .
構造体において、 前記インナー磁石とアウター磁石とは、隔壁を介して対
向配置されていることを特徴とするマグネットカップリ
ング構造体。2. The magnet coupling structure according to claim 1, wherein the inner magnet and the outer magnet are arranged to face each other via a partition.
トカップリング構造体において、 前記インナー磁石およびアウター磁石は、ラジアル方向
に多極着磁された希土類磁石材料とバインダとを含むボ
ンド磁石、または多極着磁されたラジアル異方性を有す
るＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなることを特徴とするマグ
ネットカップリング構造体。3. The magnet coupling structure according to claim 1, wherein the inner magnet and the outer magnet are bonded magnets including a rare-earth magnet material multipolarly magnetized in a radial direction and a binder, or A magnet coupling structure comprising a multipolar magnetized Nd-Fe-B-based magnet having radial anisotropy.
記載のマグネットカップリング構造体において、 前記アウター磁石はその外径が50mm以下であることを特
徴とするマグネットカップリング構造体。4. The magnet coupling structure according to claim 1, wherein the outer magnet has an outer diameter of 50 mm or less.
記載のマグネットカップリング構造体において、 前記インナー磁石とアウター磁石との空隙長さＬg が 1
〜 3mmの範囲であることを特徴とするマグネットカップ
リング構造体。5. The magnet coupling structure according to claim 1, wherein a gap length L g between the inner magnet and the outer magnet is one.
A magnet coupling structure having a range of about 3 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10295484A JP2000125541A (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Magnet coupling structure |
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| JP10295484A JP2000125541A (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Magnet coupling structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000125541A true JP2000125541A (en) | 2000-04-28 |
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ID=17821216
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10295484A Withdrawn JP2000125541A (en) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | Magnet coupling structure |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2000125541A (en) |
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1998
- 1998-10-16 JP JP10295484A patent/JP2000125541A/en not_active Withdrawn
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