【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば回転運動又は往復運動等の動力を非接触で伝達する非接触電磁動力伝達用磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、永久磁石２個を適宜間隔を置いて対向させ、動力伝達用として適用された卑近な製品としては遠心式ポンプがあげられる。この種のポンプでは、駆動力となるモータは、水密性の隔壁を介してポンプ側とは完全に分離され且つ防水されていて、その駆動力の伝達は、ポンプとモータとが対向するそれぞれの軸間端部に円盤状の永久磁石を取付け、モータ側からポンプ側への回転トルクは非接触で伝達されるいわゆる磁気結合によって行うものである。
【０００３】
その具体的な一例としては、特開平１０−１２２１７６号公報に記載されているように、モータ駆動軸に装着した第一の磁石と、ポンプ室内に内蔵した第二の磁石を有するインペラーと、第一の磁石とインペラーとの間に位置する隔壁とを有し、第一の磁石をプラスチックマグネット材で構成した電動ポンプがある。
【０００４】
これら電動ポンプ等に装着される従来の磁石は、一般に、等方性磁石又はアキシャル（厚み）配向磁石が採用されている。このアキシャル（厚み）配向形磁石の基本的な磁気回路は、図１０に示したように、上下に配設した強磁性体２８及び２９の間にキャビティ３０を狭設するように構成してなる。
そして、この構成による磁気回路からは、図１１に示すように磁化容易軸３１がアキシャル（厚み）配向の磁石３２がえられ、この磁石３２を対向させて用いた場合には、図１２に示したように、その周囲には漏れ磁場３３が多く形成されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のポンプに利用される永久磁石の中、等方性磁石は安価ではあるが磁気特性が低く、またアキシャル（厚み）配向磁石は、等方性磁石に比べれば磁気特性は優れてはいるものの、図１２に示すように、漏れ磁場が多く、従ってモータからポンプへの回転トルクは効率良く伝達されずに小さなものとならざるを得ない。
【０００６】
また、回転トルクの伝達効率をアップする改善策としては、磁石に軟磁性ヨークを貼着して漏れ磁場を減少させる手段もあるが、組立に手間を要するばかりでなく、長期間使用しているうちに軟磁性ヨークが剥離してきて、その結果、トルクの伝達が不十分又は不可能になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑み、磁石そのものの特性を改善することによって漏れ磁場を解消することにより、磁気結合の動力伝達における回転トルクを一層向上させると共に、これまでのヨークを不要にし、ヨーク取り付けの手間やヨークが剥離するといった問題を解消し、耐久性に優れた非接触電磁動力伝達用磁石を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１は、永久磁石を構成する磁性粉の磁化容易軸が作用面から磁石内部を通り、再び作用面に戻ってくるように配向同時着磁、又は配向同時着磁と同様のパターンで再着磁、又は同様パターンでの逆磁場再着磁した異方性永久磁石２個を適宜間隔を置いて対向させて配置したことを特徴とする非接触電磁動力伝達用磁石を内容とする（請求項１）。
【０００９】
好ましい態様としての請求項２は、磁石形状と作用面が円盤状、円環状、球面状、又は円筒状である請求項１記載の非接触電磁動力伝達用磁石である。
【００１０】
好ましい態様としての請求項３は、異方性永久磁石が磁性粉と合成樹脂とからなる請求項１又は２記載の非接触電磁動力伝達用磁石である。
【００１１】
好ましい態様としての請求項４は、合成樹脂が、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、液晶樹脂、ゴム、エラストマーから選ばれる少なくとも１種である請求項３記載の非接触電磁動力伝達用磁石である。
【００１２】
好ましい態様としての請求項５は、異方性永久磁石が、射出成形により得られたものである請求項３又は４記載の非接触電磁動力伝達用磁石である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明における異方性永久磁石は、焼結磁石、合成樹脂磁石のいずれでもよいが、反りやひび割れが発生せず、例えば、組立作業中に誤って落下させても割れや欠けが発生せず、また成形性に富む点で合成樹脂磁石が好ましい。
【００１４】
本発明に用いられる磁性粉としては、フエライト系磁性粉、アルニコ系磁性粉及びサマリウム−コバルト系磁性粉やネオジム−鉄−ボロン系磁性粉、サマリウム−鉄−窒素系磁性粉等の希土類元素を含む磁性粉など、従来公知のものいずれもが使用でき、その平均粒子径については、通常、フエライト系では０．５〜２．０μｍ程度、その他のものでは２〜５０μｍ程度が利用される。
【００１５】
本発明に用いられるバインダーとしての合成樹脂についても、従来公知のものいずれもが使用できる。その代表例を示すと、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６６、芳香環を含む芳香族ポリアミドなどのポリアミド系樹脂；ポリ塩化ビニル樹脂，塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン及びポリプロピレンなどを単独又は共重合したポリオレフィン系樹脂；ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）樹脂、クロロスルホン化ポリエチレン樹脂（デュポン社の商品名「ハイパロン」）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、液晶樹脂、エポキシ系樹脂，フエノール系樹脂等；イソプレン、ネオプレン、スチレンブタジエン、ブタジエン、アクリロニトリルブタジエンなどのゴム；オレフィン系エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン（ＥＰＤＭ）、ウレタン系、ポリエステル系などののエラストマー等が使用できる。これらは単独で又は必要により２種以上混合して用いられる。これらの中で、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＰＰＳ樹脂、液晶樹脂、エラストマーが好ましい。
【００１６】
磁性粉とバインダーとしての合成樹脂との配合割合は、磁性粉が３５〜７５ｖｏｌ％、合成樹脂が６５〜２５ｖｏｌ％の範囲であり、好ましくは６０〜７２ｖｏｌ％である。磁性粉が３５ｖｏｌ％未満では吸着力が不十分で、一方、７５ｖｏｌ％を越えると溶融粘度が高くなり射出成形が困難となり、また射出成形できたとしても、ひび割れが発生したり、非接触電磁動力伝達用磁石として繰り返し使用している間に割れるというトラブルが発生し易くなる。
なお、その他にも、従来から常用される可塑剤や抗酸化剤、表面処理剤などを目的に応じて使用できることはいうまでもない。
【００１７】
本発明の異方性永久磁石を射出成形により製造する際の基本的磁気回路を図７に示す。図に示したように、非磁性体４の中にキャビティ５を形成し、このキャビティ５の一方側で且つ磁石の作用面となる側に、永久磁石６、強磁性体７を順次配設して構成している。そして、このように構成した磁気回路によって、磁性粉の磁化容易軸が作用面から磁石内部を通り、再び作用面に戻ってくるように配向した異方性永久磁石が形成される。
【００１８】
本発明の異方性永久磁石は、上記射出成形の他、圧縮成形、押出成形等により得られるが、特に射出成形により良好な永久磁石が得られる。
圧縮成形は磁性粉により成形できない場合があり、例えば、平均粒径が１〜５μｍ程度の粒径の小さいフェライトやＳｍＦｅＮ系の磁性粉は、特に薄物の磁石を得る場合、グリーン成形時にブリッジを起こしキャビティ内にスムーズに導入されず、所謂充填不良を起こす場合がある。その結果、製品に空隙が発生し、機械的強度が不良となり、誤って落下させたような場合に、破損し易くなる傾向がある。
【００１９】
また、押出成形は、押出し直後に形状を保持させるため粘度を高く設定する必要があり、また配向磁場の印加時間が短いために配向度が上がらず、その結果、磁気特性の高い製品が得られ難い場合がある。従って、押出し速度を極端に遅くして磁場配向時間を長くする必要がある。
【００２０】
一方、射出成形は、キャビティ充填時の粘度が低く、冷却固化するまでの磁場印加時間、即ち、配向時間を十分に確保できるので、低コストで品質の良好な永久磁石を得ることができるので特に好適である。反応射出成形（ＲＩＭ）は特別な成形システムが必要となるが、射出成形の長所を兼ね備えた成形方法として使用することができる。
【００２１】
磁場配向励磁方法は、既に知られた永久磁石方式と電磁石方式が使用できる。希土類系の磁性粉を用いた場合は、印加磁場が大きく期待できる電磁石方式が有利であるが、フェライト系の場合は、永久磁石使用の方が金型をコンパクトにできる利点がある。
磁場配向励磁用の永久磁石としては、既に知られたネオジム−鉄−ボロン系焼結磁石、サマリウム−コバルト系焼結磁石が好適に使用できる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の非接触電磁動力伝達用磁石の実施例を図面に基ずいて説明するが、本発明はかかる実施の形態のみに限定されないことはいうまでもない。
【００２３】
図１は、永久磁石を構成する磁性粉の磁化容易軸１が作用面２から磁石内部を通り、再び作用面２に戻ってくるように配向同時着磁した非接触電磁動力伝達用磁石に使われる異方性永久磁石３を示した断面図であり、また、図２は、２個の異方性永久磁石３を適宜間隔を置き、且つその作用面２、２を対向させて配置した場合の磁場の様子を示した断面図、図３は図２の異方性永久磁石３の磁極数を４つにした場合を示す平面図である。
【００２４】
この磁石の具体的な適用方法については後述するが、異方性永久磁石２個をこのように適宜間隔を置き、且つその作用面を対向させて非接触の動力伝達用磁石として用いた場合には、図２に示す如く漏れ磁場が解消され、効率良くその動力を伝達することが可能となる。
また、２個の磁石の作用面を対向させて使う場合の磁石の形状は、図２に示した円盤状のもの以外に、円環状、球面状、円筒状にすることも可能であり、これらの磁石を用いる際の磁石形状の基本形態を図４〜図６に示す。なお、図５、図６に示した球面状、円筒状の磁石の場合には、遊嵌状態の一対の形を変えずに利用される。
【００２５】
また、本発明の磁気特性を向上させた異方性永久磁石は、２個セットにして非接触の電磁結合で動力伝達用として用いられ、また、動力伝達の種類としては、従来のポンプに利用されていたように、一方の磁石から対向する他方の磁石に回転トルクを伝えることができること以外に、磁石の同極同士が対向したときに生起する反発力と異極同士が対向した時に生起する吸引力とを交互に利用して往復運動に必要な動力を発生することもできる。
【００２６】
さらにまた、この形態の磁石の極数は、前述したような４極に限定されることはなく、２〜１６極の範囲が好適であり、極数が少ないほど磁石の吸引力（反発力）が大きく、従って回転運動の動力伝達の際は脱調しにくく、また、往復運動の動力として利用する場合のストロークは長くとれるという特徴がある反面、どちらの運動の場合も追従性（アソビ）が低下する傾向にある。逆に、磁石の極数が多いほど磁石の吸引力（反発力）が小さくなるが、追従性（アソビ）が良くなるという特徴がある反面、回転運動の動力伝達の際は脱調し易くなり、また往復運動の動力として利用する場合のストロークは小さくなるという特徴がある。いずれにしても、磁石の極数を２極〜１６極の間にすれば、脱調性、ストローク等は実用的範囲を逸脱することなく利用することができる。
【００２７】
応用例１
本発明の異方性永久磁石を利用した応用例１を以下に説明する。図８は、本発明の異方性永久磁石３を遠心力ポンプに応用した例であり、ここでは磁石の形状として円盤状の磁石を適用した形態について述べる。
【００２８】
図８に示したように、モータ側ケーシング８には、モータ１１が装着され、続いて、このモータ１１の出力軸１０に駆動磁石９が固着される。また、ポンプ側ケーシング１２には、インペラ１３と一体的に回転する従動磁石１４が両端の軸受１５、１６に支持されて収容される。この上で、モータ側ケーシング８と、吸込口１７と吐出口１８を有するポンプ側ケーシング１２とは、気密用のＯリング１９と非磁性の隔壁板２０を間に挟んで結合される。
【００２９】
隔壁板２０を介して配設された駆動磁石９及び従動磁石１４の作用面は、図２に示したように互いに対向するように配設されるので、これら２個の駆動磁石９と従動磁石１４とは常時互いに吸引している状態になり、従って、従動磁石１４のセンターに設けられている円弧状の先端軸２１は、隔壁板２０の中央に設けられた耐摩耗性のプレート軸受１５に常時押しつけられている。
【００３０】
このような構成によって、モータ１１が回転すれば駆動磁石９の回転に追随して、インペラ１３と一体の従動磁石１４が回転しポンプとして機能し、液体は吸込口１７から引き込まれ、吐出口１８から排出される。本発明は前述したように漏れ磁場がないので十分な回転トルクが得られ、また、これまでのように磁石にヨーク（図示せず）を貼着して取り付ける必要もなく、従って、ヨークの取り付けの手間も不要で、またヨークが剥がれるといったトラブルもなく、耐久性に優れた高効率のポンプを提供することが可能となる。
【００３１】
応用例２
次に、本発明の異方性永久磁石を利用した応用例２について説明する。前述の応用例１では駆動側の回転に追従し、同様に回転して機能する遠心力ポンプについて説明した。本応用例２では駆動側の回転に追従し、駆動側の回転運動を往復運動に変換する機構原理について説明する。
【００３２】
図９に示したように、モータ１１の出力軸１０には本発明の異方性永久磁石である駆動磁石９が作用面を外方に向けて固着され、これに対向して吸引ストッパー２２、反発ストッパー２３を有すると共に、端部に従動磁石１４を固定した摺動軸２４がベース軸受２５に摺動自在に嵌挿されている。また、従動磁石１４の略外周部に固定された回転止めロッド２６も同様にロッド用軸受２７に摺動自在に嵌挿されている。
【００３３】
なお、摺動軸２４及びこれと嵌合するベース軸受２５の断面を非円形断面にした場合、あるいは、摺動軸２４及びこれと嵌合するベース軸受２５の長手方向に互いに嵌合して摺動する凹溝、凸条を形成した場合には、摺動軸２４は回転しなくなるので、回転止めロッド２６は不要になる。また、駆動磁石９と従動磁石１４の間に隔壁板（図示せず）を設けることもできる。
【００３４】
この構成によれば、駆動磁石９が回転し、その作用面の磁極が対向する従動磁石１４と同極の時は、反発力が作用して従動磁石１４は左側へ、また、反対極の時は吸引しあい従動磁石１４は右側へ、反発ストッパー２３、吸引ストッパー２２のそれぞれがベース軸受２５の端面に当接するまで交互に往復運動する。このように、極めてシンプルな構成で、モータ１１の回転動力を往復運動の動力に変換することが可能となる。
【００３５】
回転運動を往復運動に変換するものとしては、他にスライダークランク機構などがあるが、本応用例のものは同じ大きさでも磁石の形状を変えたり、磁石の極数を変えたり、また着磁形態等を変えたりすることにより、豊富なバリエーションが得られるので、その応用範囲は極めて広いという特徴がある。そして、例えば、この往復運動によって得られる動力を人工心臓用脈動ポンプ等の医療用ポンプにも応用することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
叙上のように、本発明の非接触電磁動力伝達用磁石は、磁化容易軸の配向を工夫したことにより漏れ磁場が解消され、したがって、磁石にヨークを取り付けなくとも十分な回転トルクが得られるようになり、これによって耐久性に優れた電磁結合方式の高効率ポンプを提供することが可能となる。
【００３７】
また、磁石の同極同士を対向させるときに生起する反発力、また異極同士が対向した時に生起する吸引力を利用して回転運動を往復運動に変換することもできるので、これを利用してたとえば脈動ポンプの動力源として利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石の磁化容易軸を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石２個を適宜間隔を置いて対向させて配置した状態を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石が４極の形態を模式的に示した平面図である。
【図４】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石が円環状の形態を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石が球面状の形態を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石が円筒状の形態を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石の磁気回路を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石を遠心力ポンプに適用した形態の断面図である。
【図９】本発明の非接触電磁動力伝達用磁石を利用して回転運動を往復運動に変換する機構原理を示した側断面図である。
【図１０】従来のアキシャル配向磁石の磁気回路を模式的に示した断面図である。
【図１１】従来のアキシャル配向磁石の磁化容易軸を模式的に示した断面図である。
【図１２】従来のアキシャル配向磁石を２個対向して配置した場合の漏れ磁場を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１ 磁化容易軸
２ 作用面
３ 異方性永久磁石
４ 非磁性体
５ キャビティ
６ 永久磁石
７ 強磁性体
８ モータ側ケーシング
９ 駆動磁石
１０ 出力軸
１１ モータ
１２ ポンプ側ケーシング
１３ インペラ
１４ 従動磁石
１５ プレート軸受
１６ 軸受
１７ 吸込口
１８ 吐出口
１９ Ｏリング
２０ 隔壁板
２１ 先端軸
２２ 吸引ストッパー
２３ 反発ストッパー
２４ 摺動軸
２５ ベース軸受
２６ 回転止めロッド
２７ ロッド用軸受
２８ 強磁性体
２９ 強磁性体
３０ キャビティ
３１ 磁化容易軸
３２ 磁石
３３ 洩れ磁場[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-contact electromagnetic power transmitting magnet that transmits power such as rotation or reciprocation in a non-contact manner.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a centrifugal pump is an example of a common product that is used for power transmission by opposing two permanent magnets at appropriate intervals. In this type of pump, the motor serving as the driving force is completely separated and waterproof from the pump side via a watertight partition, and the transmission of the driving force is performed by each of the pump and the motor facing each other. A disk-shaped permanent magnet is attached to the end between the shafts, and the rotational torque from the motor side to the pump side is performed by so-called magnetic coupling transmitted in a non-contact manner.
[0003]
As a specific example, as described in JP-A-10-122176, an impeller having a first magnet mounted on a motor drive shaft, a second magnet built in a pump chamber, There is an electric pump that has a partition wall located between one magnet and the impeller, and has a first magnet made of a plastic magnet material.
[0004]
Generally, isotropic magnets or axial (thickness) oriented magnets are employed as conventional magnets mounted on these electric pumps and the like. As shown in FIG. 10, the basic magnetic circuit of the axial (thickness) orientation type magnet is configured such that a cavity 30 is narrowed between ferromagnetic bodies 28 and 29 disposed vertically. .
From the magnetic circuit having this configuration, as shown in FIG. 11, a magnet 32 having an easy magnetization axis 31 in an axial (thickness) orientation can be obtained. As described above, many leakage magnetic fields 33 are formed around the periphery.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Among the permanent magnets used in the conventional pumps described above, isotropic magnets are inexpensive but have low magnetic properties, and axial (thickness) oriented magnets have superior magnetic properties compared to isotropic magnets. However, as shown in FIG. 12, the leakage magnetic field is large, so that the rotational torque from the motor to the pump is not efficiently transmitted and must be small.
[0006]
As a measure to improve the transmission efficiency of the rotational torque, there is also a means of attaching a soft magnetic yoke to the magnet to reduce the leakage magnetic field, but it is not only time-consuming to assemble but also used for a long time. Meanwhile, the soft magnetic yoke comes off, and as a result, there is a problem that torque transmission is insufficient or impossible.
[0007]
In view of such circumstances, the present invention improves the rotational torque in the power transmission of magnetic coupling by eliminating the leakage magnetic field by improving the characteristics of the magnet itself, and further eliminates the need for the conventional yoke, and attaches the yoke. It is an object of the present invention to provide a non-contact electromagnetic power transmission magnet excellent in durability by solving problems such as trouble and peeling of a yoke.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide simultaneous orientation magnetization such that the easy axis of magnetization of the magnetic powder constituting the permanent magnet passes through the inside of the magnet from the working surface and returns to the working surface again, or Non-contact electromagnetic, characterized in that two anisotropic permanent magnets re-magnetized in the same pattern as in the simultaneous orientation magnetization or re-magnetized in a reverse magnetic field in the same pattern are arranged facing each other at appropriate intervals. A power transmission magnet is included as a content (claim 1).
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the magnet for transmitting non-contact electromagnetic power according to the first aspect, wherein the magnet shape and the working surface have a disk shape, an annular shape, a spherical shape, or a cylindrical shape.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the magnet for transmitting non-contact electromagnetic power according to the first or second aspect, wherein the anisotropic permanent magnet comprises a magnetic powder and a synthetic resin.
[0011]
In a preferred embodiment, the synthetic resin is at least one selected from a polyamide resin, an acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, a polyvinyl chloride resin, a polyphenylene sulfide (PPS) resin, a liquid crystal resin, a rubber, and an elastomer. The non-contact electromagnetic power transmission magnet according to claim 3, wherein
[0012]
In a preferred embodiment, the anisotropic permanent magnet is a magnet for transmitting non-contact electromagnetic power according to claim 3 or 4, wherein the anisotropic permanent magnet is obtained by injection molding.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The anisotropic permanent magnet in the present invention may be either a sintered magnet or a synthetic resin magnet, but does not cause warpage or cracking, for example, does not cause cracking or chipping even if dropped accidentally during assembly work. In addition, synthetic resin magnets are preferred in terms of rich moldability.
[0014]
The magnetic powder used in the present invention includes rare earth elements such as ferrite magnetic powder, alnico magnetic powder and samarium-cobalt magnetic powder, neodymium-iron-boron magnetic powder, and samarium-iron-nitrogen magnetic powder. Any conventionally known magnetic powder or the like can be used, and the average particle diameter thereof is usually about 0.5 to 2.0 μm for ferrite, and about 2 to 50 μm for other powders.
[0015]
As the synthetic resin as the binder used in the present invention, any conventionally known synthetic resin can be used. Typical examples thereof include polyamide resins such as polyamide 6, polyamide 12, polyamide 66, and aromatic polyamide containing an aromatic ring; polyvinyl chloride resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer resin, polymethyl methacrylate resin, and polystyrene. Polyolefin resin obtained by homogenizing or copolymerizing resin, polyethylene and polypropylene; polyurethane resin, silicone resin, polycarbonate resin, polyester resin such as polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyether ether ketone (PEEK) resin , Polyphenylene sulfide (PPS) resin, chlorinated polyethylene (CPE) resin, chlorosulfonated polyethylene resin (trade name “Hypalon” of DuPont), acrylonitrile-butadi -Styrene (ABS) resin, liquid crystal resin, epoxy resin, phenolic resin, etc .; rubber such as isoprene, neoprene, styrene butadiene, butadiene, acrylonitrile butadiene; olefin-based ethylene-propylene-diene-methylene (EPDM), urethane-based And an elastomer such as polyester. These may be used alone or as a mixture of two or more if necessary. Among these, a polyamide resin, an ABS resin, a polyvinyl chloride resin, a PPS resin, a liquid crystal resin, and an elastomer are preferable.
[0016]
The mixing ratio of the magnetic powder and the synthetic resin as the binder is in the range of 35 to 75 vol% for the magnetic powder and 65 to 25 vol% for the synthetic resin, and preferably 60 to 72 vol%. If the magnetic powder is less than 35 vol%, the adsorbing power is insufficient. On the other hand, if it exceeds 75 vol%, the melt viscosity becomes high, making injection molding difficult, and even if injection molding can be performed, cracks occur or non-contact electromagnetic power is generated. The trouble of cracking during repeated use as a transmission magnet is likely to occur.
In addition, it goes without saying that a plasticizer, an antioxidant, a surface treatment agent, and the like conventionally used conventionally can be used according to the purpose.
[0017]
FIG. 7 shows a basic magnetic circuit when the anisotropic permanent magnet of the present invention is manufactured by injection molding. As shown in the figure, a cavity 5 is formed in a non-magnetic material 4, and a permanent magnet 6 and a ferromagnetic material 7 are sequentially arranged on one side of the cavity 5 and on a side serving as a magnet working surface. It is composed. The magnetic circuit configured as described above forms an anisotropic permanent magnet oriented such that the axis of easy magnetization of the magnetic powder passes through the inside of the magnet from the working surface and returns to the working surface again.
[0018]
The anisotropic permanent magnet of the present invention can be obtained by compression molding, extrusion molding, or the like, in addition to the above-mentioned injection molding. In particular, good permanent magnets can be obtained by injection molding.
Compression molding may not be possible with magnetic powder. For example, ferrite or SmFeN-based magnetic powder having a small average particle size of about 1 to 5 μm may cause a bridge during green molding, especially when a thin magnet is obtained. It may not be smoothly introduced into the cavity, causing a so-called poor filling. As a result, voids are generated in the product, the mechanical strength becomes poor, and if the product is dropped by mistake, it tends to be easily broken.
[0019]
In addition, in extrusion molding, it is necessary to set a high viscosity to maintain the shape immediately after extrusion, and because the application time of the alignment magnetic field is short, the degree of orientation does not increase, resulting in a product with high magnetic properties. It can be difficult. Therefore, it is necessary to make the extrusion speed extremely slow to extend the magnetic field orientation time.
[0020]
On the other hand, injection molding has a low viscosity at the time of cavity filling and a sufficient magnetic field application time until cooling and solidification, that is, a sufficient orientation time, so that a low-cost and high-quality permanent magnet can be obtained. It is suitable. Reaction injection molding (RIM) requires a special molding system, but can be used as a molding method having the advantages of injection molding.
[0021]
As the magnetic field orientation excitation method, a known permanent magnet method and an electromagnet method can be used. When a rare-earth magnetic powder is used, an electromagnet system which can expect a large applied magnetic field is advantageous, but when a ferrite magnetic powder is used, a permanent magnet has the advantage that the mold can be made more compact.
As the permanent magnet for magnetic field orientation excitation, known neodymium-iron-boron-based sintered magnets and samarium-cobalt-based sintered magnets can be suitably used.
[0022]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the non-contact electromagnetic power transmitting magnet of the present invention will be described with reference to the drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to only such embodiments.
[0023]
FIG. 1 shows a non-contact electromagnetic power transmission magnet which is magnetized so that the axis of easy magnetization 1 of the magnetic powder constituting the permanent magnet passes through the inside of the magnet from the working surface 2 and returns to the working surface 2 again. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an anisotropic permanent magnet 3, and FIG. 2 shows a case where two anisotropic permanent magnets 3 are arranged at appropriate intervals and their working surfaces 2 and 2 are opposed to each other. FIG. 3 is a plan view showing a case where the number of magnetic poles of the anisotropic permanent magnet 3 in FIG. 2 is four.
[0024]
Although a specific application method of this magnet will be described later, when two anisotropic permanent magnets are appropriately spaced in this way, and their working surfaces are opposed to each other and used as a non-contact power transmission magnet, As shown in FIG. 2, the leakage magnetic field is eliminated, and the power can be transmitted efficiently.
When the two magnets are used with their working surfaces facing each other, the shape of the magnet may be annular, spherical, or cylindrical in addition to the disk-shaped one shown in FIG. 4 to 6 show a basic form of the magnet shape when using the above magnet. The spherical and cylindrical magnets shown in FIGS. 5 and 6 are used without changing a pair of loosely fitted magnets.
[0025]
In addition, the anisotropic permanent magnet with improved magnetic properties of the present invention is used as a set of two for power transmission by non-contact electromagnetic coupling. As described above, in addition to being able to transmit the rotational torque from one magnet to the other magnet facing, the repulsive force generated when the same poles of the magnets face each other and the repulsion generated when the different poles face each other The power required for the reciprocation can also be generated by alternately using the suction force.
[0026]
Furthermore, the number of poles of the magnet of this embodiment is not limited to the four poles described above, but is preferably in the range of 2 to 16 poles. The smaller the number of poles, the more attractive force (repulsive force) of the magnet. Therefore, it is hard to lose synchronism when transmitting the power of the rotary motion, and the stroke can be long when it is used as the power of the reciprocating motion. It tends to decrease. Conversely, as the number of poles of the magnet increases, the attraction force (repulsion) of the magnet decreases, but the followability (asobi) improves. In addition, there is a feature that a stroke when used as power for reciprocating motion is reduced. In any case, if the number of poles of the magnet is between 2 and 16 poles, the step-out property, stroke and the like can be used without departing from the practical range.
[0027]
Application example 1
An application example 1 using the anisotropic permanent magnet of the present invention will be described below. FIG. 8 shows an example in which the anisotropic permanent magnet 3 of the present invention is applied to a centrifugal pump. Here, an embodiment in which a disk-shaped magnet is used as the shape of the magnet will be described.
[0028]
As shown in FIG. 8, a motor 11 is mounted on the motor-side casing 8, and a driving magnet 9 is fixed to an output shaft 10 of the motor 11. A driven magnet 14 that rotates integrally with the impeller 13 is accommodated in the pump-side casing 12 while being supported by bearings 15 and 16 at both ends. Then, the motor-side casing 8 and the pump-side casing 12 having the suction port 17 and the discharge port 18 are connected with an airtight O-ring 19 and a non-magnetic partition plate 20 interposed therebetween.
[0029]
Since the working surfaces of the driving magnet 9 and the driven magnet 14 disposed via the partition plate 20 are disposed to face each other as shown in FIG. 2, these two driving magnets 9 and the driven magnet 9 14 are always attracted to each other. Therefore, the arc-shaped tip shaft 21 provided at the center of the driven magnet 14 is attached to the wear-resistant plate bearing 15 provided at the center of the partition plate 20. It is always pressed.
[0030]
With this configuration, when the motor 11 rotates, the driven magnet 14 integral with the impeller 13 rotates following the rotation of the driving magnet 9 to function as a pump, and the liquid is drawn from the suction port 17 and the liquid is discharged from the discharge port 18. Is discharged from As described above, according to the present invention, since there is no leakage magnetic field, a sufficient rotational torque can be obtained, and it is not necessary to attach and attach a yoke (not shown) to the magnet as in the past. It is possible to provide a highly efficient pump having excellent durability without trouble such as the yoke being peeled off.
[0031]
Application example 2
Next, application example 2 using the anisotropic permanent magnet of the present invention will be described. In the application example 1 described above, the centrifugal pump that follows the rotation on the driving side and functions similarly by rotating has been described. In the second application example, a mechanism principle that follows the rotation on the drive side and converts the rotational motion on the drive side into a reciprocating motion will be described.
[0032]
As shown in FIG. 9, the drive magnet 9, which is an anisotropic permanent magnet of the present invention, is fixed to the output shaft 10 of the motor 11 with its working surface facing outward. A sliding shaft 24 having a repulsion stopper 23 and having the driven magnet 14 fixed to an end thereof is slidably fitted in a base bearing 25. In addition, a detent rod 26 fixed to a substantially outer peripheral portion of the driven magnet 14 is also slidably fitted to a rod bearing 27.
[0033]
When the cross section of the sliding shaft 24 and the base bearing 25 fitted with the sliding shaft 24 has a non-circular cross section, or when the sliding shaft 24 and the base bearing 25 fitted with the sliding shaft 24 are fitted to each other in the longitudinal direction, the sliding is performed. In the case where a concave groove or a ridge that moves is formed, the sliding shaft 24 does not rotate, so that the rotation stopping rod 26 becomes unnecessary. Further, a partition plate (not shown) may be provided between the driving magnet 9 and the driven magnet 14.
[0034]
According to this configuration, when the driving magnet 9 rotates and the magnetic pole on the operating surface thereof has the same polarity as the opposing driven magnet 14, a repulsive force acts to move the driven magnet 14 to the left. The driven magnet 14 alternately reciprocates to the right until the repulsion stopper 23 and the attraction stopper 22 contact the end face of the base bearing 25. Thus, it is possible to convert the rotational power of the motor 11 into reciprocating power with a very simple configuration.
[0035]
Other devices that convert rotary motion into reciprocating motion include a slider crank mechanism.However, in the case of this application example, the shape of the magnet is changed, the number of poles of the magnet is changed, or the magnet is magnetized even if the size is the same. By changing the form or the like, abundant variations can be obtained, so that the application range is extremely wide. Then, for example, the power obtained by the reciprocating motion can be applied to a medical pump such as a pulsation pump for an artificial heart.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the magnet for transmitting non-contact electromagnetic power of the present invention eliminates the leakage magnetic field by devising the orientation of the axis of easy magnetization, and therefore, a sufficient rotational torque can be obtained without attaching a yoke to the magnet. As a result, it is possible to provide a highly efficient electromagnetically coupled pump with excellent durability.
[0037]
In addition, it is possible to convert the rotational motion into a reciprocating motion by using a repulsive force generated when the same poles of the magnets are opposed to each other and an attractive force generated when the different poles face each other. For example, it can be used as a power source of a pulsation pump.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an axis of easy magnetization of a magnet for transmitting non-contact electromagnetic power according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which two non-contact electromagnetic power transmitting magnets of the present invention are arranged so as to face each other at appropriate intervals.
FIG. 3 is a plan view schematically showing a non-contact electromagnetic power transmitting magnet of the present invention having a four-pole configuration.
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a non-contact electromagnetic power transmitting magnet according to the present invention in an annular shape.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a non-contact electromagnetic power transmitting magnet of the present invention in a spherical form.
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a non-contact electromagnetic power transmitting magnet according to the present invention in a cylindrical form.
FIG. 7 is a sectional view schematically showing a magnetic circuit of the non-contact electromagnetic power transmitting magnet of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of an embodiment in which the magnet for transmitting non-contact electromagnetic power of the present invention is applied to a centrifugal pump.
FIG. 9 is a side sectional view showing a principle of a mechanism for converting a rotary motion into a reciprocating motion using the non-contact electromagnetic power transmitting magnet of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view schematically showing a magnetic circuit of a conventional axially oriented magnet.
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an axis of easy magnetization of a conventional axially oriented magnet.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a leakage magnetic field when two conventional axially oriented magnets are arranged to face each other.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Easy magnetization axis 2 Working surface 3 Anisotropic permanent magnet 4 Non-magnetic material 5 Cavity 6 Permanent magnet 7 Ferromagnetic material 8 Motor side casing 9 Drive magnet 10 Output shaft 11 Motor 12 Pump side casing 13 Impeller 14 Follower magnet 15 Plate bearing 16 Bearing 17 Suction port 18 Discharge port 19 O-ring 20 Partition plate 21 Tip shaft 22 Suction stopper 23 Repulsion stopper 24 Sliding shaft 25 Base bearing 26 Detent rod 27 Rod bearing 28 Ferromagnetic material 29 Ferromagnetic material 30 Cavity 31 Magnetization Easy axis 32 Magnet 33 Leakage magnetic field
