JP2682187B2 - 磁気カップリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、隔壁を隔てて対向する駆動側磁石と負荷
側磁石とからなる磁気カップリングに関する。

〔従来の技術〕

磁気カップリングは、グランドパッキン、オイルシー
ル、メカニカルシール又は磁性流体シール（例えば実開
昭63−166721号公報、特に第３図）のような軸封装置を
使用しないで、容器等の隔壁を貫通して回転力を伝達す
ることができ、気密性は完全である。したがって磁気カ
ップリングは、半導体装置の半導体ウエハの製造プロセ
スにおける真空もしくは圧力容器又は特殊ガス容器の中
へ動力を伝達する場合や、電子又は精密機器の蒸気加圧
式耐環境試験容器等の中でファンを運転する場合等によ
く使用される。

磁気カップリングを使用したモータの従来例として、
特開昭62−95960号公報（文献１）、実開昭59−159797
号公報（文献２）に示された技術が知られている。

文献１のものは、隔壁を隔てて対向する駆動側磁石と
負荷側磁石とからなる磁気カップリングにおいて、負荷
側磁石の外周と端面を囲む出力側シールドの軸心部に軸
受を設け、この軸受で支承される回転軸の一端でかつ、
出力側シールドの中に位置する側に前記負荷側磁石のホ
ルダを固定し、他端に、すなわち出力側シールドの外側
に負荷取付部を設けるものである。

文献２のものは、隔壁を隔てて対向する駆動側磁石と
負荷側磁石とからなる磁気カップリングにおいて、隔壁
に相当する容器の外筒壁の負荷側に軸棒を気密に固定
し、この軸棒の外周側に軸受で支承される筒状の軸筒を
配置し、この軸筒の一端に負荷側磁石のホルダを固定
し、他端に負荷取付部を設けるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の従来の技術に示す両文献においては負荷側磁石
が軸受装置を持っているので、負荷がファン、歯車装置
のピニオン又は回転位置検出器のインデックス板等のよ
うなものである場合には、負荷自体に軸受装置を装備す
ることなく、負荷側磁石の軸受装置を利用し、負荷側磁
石に設けた何らかの負荷取付部（文献１では回転軸、文
献２では軸筒）に前記負荷を直結すればよい。したがっ
て負荷の構造が簡単になるという利点がある。

しかし文献１では、負荷側磁石と軸受スパンと負荷取
付部とが軸方向に並んで全体が軸方向に長くなり、また
負荷取付部にファンを取付けると出力側シールドの直径
が大きくてファンの吸込側又は吐出側の空気抵抗とな
る。

また文献２では、軸受スパンの間に負荷側磁石と負荷
取付部とが位置して軸方向長さが有利であり、負荷側磁
石がファンの抵抗になることが少ない。

しかし文献２の負荷側磁石と負荷との、特に負荷の自
重とアンバランス荷重は軸棒の根本（隔壁への固定部）
に大きな曲げモーメントを作用し、軸棒が弱い傾向にあ
る。回転体である軸筒の自重も曲げモーメントを増加さ
せる。軸棒の弱さは太くすれば解決するが、これは軸受
を大径にして周速を増すことになり、軸受の損耗を早め
る。そして負荷取付部は本来、太い軸筒の外周になるの
で取付部材の直径が大きくなる傾向にある。

この発明の目的は、（１）軸受の径を大きくすること
なく、（２）回転体（負荷、負荷側磁石など）を支え、
隔壁に固定される固定側部材に作用する曲げモーメント
に強く、（３）必要によりファンの空気抵抗が少なく、
（４）隔壁から負荷取付部までの軸方向長さが短くても
軸受荷重を増大させることなく、（５）負荷側磁石と負
荷との荷重比に応じて適正な軸受負荷の配分ができ、
（６）負荷の取付部材が小径となり、（７）負荷側から
の回転体及び軸受の脱着が容易になるように磁気カップ
リングを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の磁気カップリングは、 隔壁を隔てて対向する駆動側磁石と負荷側磁石とから
なる磁気カップリングにおいて、 前記隔壁の負荷側に設けた凹部に取付基端側を挿入し
てかつ先端側を前記凹部より突出した状態で取付けた筒
状の軸受箱と、 この軸受箱の取付基端側と先端側とにそれぞれ内設さ
れた軸受を介してこの軸受箱の中に支承され、先端側軸
端部がこの軸受箱より突出する回転軸と、 この回転軸の先端側軸端部に固定されるボス部、およ
びこのボス部に一体的に設けられ前記軸受箱の先端側外
周を囲繞するとともに前記負荷側磁石を保持する筒部か
らなる磁石ホルダと、 前記磁石ホルダ又は前記軸端部に設けた負荷取付部と
を備えるとともに、 前記負荷側磁石を前記磁石ホルダの筒部の先端部に取
付け、前記回転軸の軸心に対して直交した平面をなす前
記隔壁の凹部周囲の壁面を隔てて、前記駆動側磁石と軸
方向に対向させてなるものである。

〔作用〕

上記手段によれば、負荷、負荷側磁石、磁石ホルダか
らなる回転体を支える固定部材は軸受箱であり、当然に
文献２の固定部材である軸棒より断面２次モーメントが
格段に大きくなる。したがって軸受箱の隔壁への固定部
に加わる曲げモーメントが同一であっても曲げモーメン
トによる根本の最大応力、先端のたわみ及び傾斜は前記
断面２次モーメントに反比例して格段と小さくなる。

また文献１の出力側シールドがなくて、軸方向寸法を
適宜に選べばファンを使用する場合にも空気抵抗が少な
い。その時、前記軸受箱の固定部の応力も何ら問題な
く、軸受荷重も文献２と同一になるように配置できる。

また、凹部の深さ等を適宜に選べば、更に軸受箱の曲
げモーメントによる応力は減少し、軸受と、軸受スパン
に対し、負荷と負荷側磁石の自重等に対応して軸受荷重
の配分を適切なものとする自由度がある。軸受箱は凹部
から着脱自在にもできる。

〔実施例〕

第１図は実施例１の断面図、第２図は実施例２の部分
断面図である。

第１図において、容器１にＯリング2aを介して気密に
取付けられる隔壁２を隔てて、磁気カップリング３を構
成する駆動側磁石3aと負荷側磁石3bとが対向して配置さ
れる。隔壁２にはブラケット４を介してモータ５が固定
され、このモータ５のモータ軸６にセットボルト6aで固
定した駆動側の磁石ホルダ７に前記駆動側磁石3aが接着
等で取付けられる。ここまではよく知られた構造であ
る。

前記隔壁２の負荷側に設けた凹部2bに、筒状の軸受箱
11がその取付基端側をねじ部12によってねじ挿入して固
定され、隔壁２の気密が保持される。軸受箱11の中には
負荷側（先端側）にラジアル軸受13、反負荷側（取付基
端側）にラジアル軸受14、スラスト軸受15が配置され、
回転軸16を回転自在に支承する。回転軸16の軸端部16a
は軸受箱11から負荷側に突出し、磁石ホルダ17を比較的
強いはめあいで固定して取付ける。

この磁石ホルダ17は有底筒状をなし、すなわち、回転
軸16の軸端部16aがその中心の穴にはめあい固定される
ボス部と、このボス部に一体的に形成された筒部からな
る。この磁石ホルダ17の筒部は軸受箱11の先端側外周を
囲繞し一方側（先端側）の開口端に前記負荷側磁石3bを
接着等で固定し、他方側の負荷取付部18すなわちボス部
外周にファン等の負荷10を比較的強いはめあいで固定す
る。

隔壁２はその中心部に前記凹部2bが設けられ、凹部2b
の周囲の壁面は回転軸16の軸心と直交した平面をなして
いる。この隔壁２の凹部2bの周囲の壁面を隔てて、軸受
ホルダ17の筒部の先端側に取付けた負荷側磁石3bが、駆
動側磁石3aと軸方向に対向している。

この実施例１の分解組立は簡単で、回転体と回転軸16
が一体になって軸受から抜け、軸受箱もねじ部12を緩め
ればよく、軸受交換が簡単にできる。

第２図の実施例２においては、軸受箱21はＯリング23
の緊迫力で隔壁22の凹部22bに固定されて着脱が容易で
あり、一方負荷10は磁石ホルダ27から突出する回転軸16
の負荷取付部18に直接に固定される。特に重要なことは
軸受箱21は気密上は負荷側にあるが凹部22bが大きく駆
動側に凹んでいることである。その他の構造は第１図と
同一符号を付けて説明を省く。実施例２も実施例１と同
様に取外せることができ、軸受箱21はＯリング23を滑ら
せながら引き抜ける。

前記各実施例によれば作用の項にも説明したように、
回転体によって生じる軸受箱の根本の曲げモーメントが
同一であっても軸受箱の曲げ応力は格段に減少して強度
の心配が皆無となり、各部材の軸方向寸法関係が自由に
選べて、軸受荷重の適正化、軸方向長さの調節、ファン
を用いる時の空気抵抗の減少等が自由にできる。そして
回転体や軸受付きの軸受箱や、これらを取付けたままの
モータの着脱が容易になって保守性が格段に向上する。

〔発明の効果〕

この発明は、隔壁を隔てて対向する駆動側磁石と負荷
側磁石とからなる磁気カップリングにおいて、前記隔壁
の負荷側に設けた凹部に取付基端側を挿入してかつ先端
側を前記凹部より突出した状態で取付けた筒状の軸受箱
と、この軸受箱の取付基端側と先端側とにそれぞれ内設
された軸受を介してこの軸受箱の中に支承され、先端側
軸端部がこの軸受箱より突出する回転軸と、この回転軸
の先端側軸端部に固定されるボス部、およびこのボス部
に一体的に設けられ前記軸受箱の先端側外周を囲繞する
とともに前記負荷側磁石を保持する筒部からなる磁石ホ
ルダと、前記磁石ホルダ又は前記軸端部に設けた負荷取
付部とを備えるとともに、前記負荷側磁石を前記磁石ホ
ルダの筒部の先端部に取付け、前記回転軸の軸心に対し
て直交した平面をなす前記隔壁の凹部周囲の壁面を隔て
て、前記駆動側磁石と軸方向に対向させてなるように、
磁気カップリングを構成したので、 負荷、磁石等の回転体による曲げモーメントは回転軸
より太くて断面二次モーメントの格段に大きい軸受箱の
根本に作用するので、曲げモーメントによる最大曲げ応
力が格段と小さくなって強固になるという効果があり、
軸受スパンを長くして回転精度や軸受荷重を軽減するよ
うな配置にしても前記最大曲げ応力の増加に充分耐える
ことができるという効果がある。

したがって、軸受を小径にして周速を減らして軸受寿
命を長くすることができ、負荷がファンである場合に吸
込側又は吐出側の空気抵抗が減少してファンの特性を向
上させたり、負荷と負荷側磁石との自重等に対し軸受を
自由に適切配置することができるという効果がある。ま
た負荷を回転軸又は磁石ホルダのいずれにも取付けられ
負荷取付のボス等の取付部材も小径で簡単なものとな
り、負荷側からの回転体、軸受箱等の着脱が容易で保守
が簡単になるという効果がある。

また、軸受箱を凹部に自由な深さで固定できるから、
軸受スパン、軸受径、軸受寿命を犠牲にすることなく、
隔壁からの突出寸法を短くできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の断面図、第２図は実施例２の部分断
面図である。 １……容器、2,22……隔壁、2b,22b……凹部、３……磁
気カップリング、3b……負荷側磁石、５……モータ、10
……負荷、11,21……軸受箱、15……スラスト軸受、16
……回転軸、16a……軸端部、17,27……磁石ホルダ、18
……負荷取付部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隔壁を隔てて対向する駆動側磁石と負荷側
   磁石とからなる磁気カップリングにおいて、 前記隔壁の負荷側に設けた凹部に取付基端側を挿入して
   かつ先端側を前記凹部より突出した状態で着脱自在に取
   付けた筒状の軸受箱と、 この軸受箱の取付基端側と先端側とにそれぞれ内設され
   た軸受を介してこの軸受箱の中に支承され、先端側軸端
   部がこの軸受箱より突出する回転軸と、 この回転軸の先端側軸端部に固定されるボス部、および
   このボス部に一体的に設けられ前記軸受箱の先端側外周
   を囲繞するとともに前記負荷側磁石を保持する筒部から
   なる磁石ホルダと、 前記磁石ホルダ又は前記軸端部に設けた負荷取付部とを
   備えるとともに、 前記負荷側磁石を前記磁石ホルダの筒部の先端部に取付
   け、前記回転軸の軸心に対して直交した平面をなす前記
   隔壁の凹部周囲の壁面を隔てて、前記駆動側磁石と軸方
   向に対向させてなることを特徴とする磁気カップリン
   グ。