JP4495346B2

JP4495346B2 - 電磁結合を備えた液体攪拌機

Info

Publication number: JP4495346B2
Application number: JP2000575206A
Authority: JP
Inventors: ビアルドー、オリヴィエール; レプレスール、フレデリク; シェリフィ、アブデレッザック
Original assignee: カンパーニジェネラルデマティエールヌクレエール
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: US6517231B1; WO2000021184A1; DE69926249T2; EP1119896B1; JP2002527218A; EP1119896A1; FR2784522A1; FR2784522B1; DE69926249D1; RU2222372C2

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は一般に液体攪拌機に関し、特に、電磁結合を備えた攪拌機に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
一般に電磁結合を有する攪拌機は、接触することなく、駆動側磁気部分から被駆動側磁気部分へ回転動作を伝達する。駆動側部分と被駆動側部分は、攪拌される液体の容器の底部、またその外にそれぞれ配置されている。この動作の伝達は、「駆動側部分への案内のない軸タイプの結合」と説明することができる。
【０００３】
機械的な結合を有する過去の攪拌機と比較すると、無接触で回転動作を伝達することにより、漏れの危険を呈する、機械的なロータリガスケットを介した壁の通過を避けることができる。
【０００４】
図1A、図1Bは、電磁結合を備えた従来の攪拌機を2つ示している。
【０００５】
図1Aの攪拌機は、モータ2による、特に伝達手段3を介した軸周囲での回転が可能な駆動側磁気部分１と、被駆動側磁気部分4とを備えている。被駆動側部分4は、駆動側部分1の上において、支持部6の手段で支持された容器5の底部上に配置されている。容器5と支持手段6は非磁気材料で製造されている。駆動側部分1および被駆動側部分4、伝達手段3、モータ2は、対称縦軸8を中心にして調整されている。一般に、被駆動側部分4は、Ｎ磁極とＳ磁極を備えた棒状の永久磁石である。駆動側部分1は、U字型の永久磁石によって構成されており、攪拌機の不使用時には、その磁極は棒4の磁極の方向に向く。磁石1と4は、フェライトまたはアルニコ（alnicos）（アルミニウム、ニッケル、コバルト）のような材料から成る。
【０００６】
モータ2の作動時には、被駆動側部分4が、エアギャップ7を介した駆動側部分1との電磁結合によって対称軸8周囲で回転される。より正確には、モータ2駆動中の軸8周囲で駆動側部分１が回転する際に、被駆動側部分4にトルクが伝達されることにより、被駆動側部分4が同軸周囲で回転する。
【０００７】
容器5内には液体状の化学試薬が入っている。棒磁石4が軸周囲で回転することにより、容器5内の液体が攪拌され、また例えば、沈殿の生成を促進する。この沈殿は、容器5の側面上に設けられた吸引出口50から吸引される。このような沈殿反応を伴うことから、図1Aに示す攪拌機を「沈殿装置」と呼ぶことができる。
【０００８】
図1Bは別の従来形の攪拌機を示す。図1Bでは、図1Aと同様の要素を同一の参照符号で示している。図1Bの攪拌機と図1Aの攪拌機の相違点は、駆動側部分1、モータ2、伝達手段3の代わりに、交流（方形波）電圧源によって電流供給される静的駆動9を使用していることである。静的駆動9は、電源10によって誘導された電圧により電力供給され、また、交互に切替えられる、垂直に配設された複数の電磁石（図2Bにこの内の１つを略図的に示す）を備えている。静的駆動9は、図１Aの要素1、2、3と同様の効果を生じる。すなわち、電磁結合によって、棒磁石4を対称垂直軸8´周囲で回転させる回転磁場を生じる。
【０００９】
図1Bに示した静的駆動を備えた攪拌機は、図1Aの回転モータを備えた攪拌機にはない、いくつかの利点を呈している。特に、機械的可動部品を使用する必要がなく、よりコンパクトである。さらに、静的駆動を備えた攪拌機を使用すれば、被駆動側部分へ伝達されたトルクを、単に電磁石のコイルに伝搬された電流の振幅を変えるだけで変更することができる。回転モータを用いた攪拌機の場合には、伝達されたトルクを調整するためには機械装置の手段によってエアギャップの大きさを物理的に変更する以外にない。
【００１０】
図1A、図1Bに示した従来技術の攪拌機の大きな欠点は、被駆動側部分へ伝達できるトルクの量が制限されるという点にある。このトルクを増やすと、棒磁石4を前記容器の底部に引きつける引力が増加し、また、棒磁石と容器の底部の両方によって生じる摩擦による疲労が増加してしまう。
【００１１】
図2A、図2Bは、駆動側部分が永久磁石1で構成されている場合（図2A）と、電磁石9で構成されている場合（図2B）の、駆動側部分と被駆動側部分のそれぞれの位置を示す正面線図である。図2Cは、図2Aの配置を示す平面線図である。図2Cに示すように攪拌機の動作中には、被駆動側部分4が、前記駆動側部分によって生じた回転場から角度αで連続的に遅れ続ける。駆動側部分と被駆動側部分の極間における、矢印11（図2A、図2C）、矢印12（図2B）で示す磁場ラインは、被駆動側部分へ伝達されたトルクに貢献する水平構成要素（図２C）と、回転軸8、8´と平行する垂直軸構成要素（図2A、図2B）とを備えている。軸方向構成要素による軸力は、駆動側部分と被駆動側部分の間に非常に大きな相互作用エネルギーの摩擦を生じる。被駆動側磁石4に伝達されたトルクの任意の増加によって、駆動側部分と被駆動側部分の間における軸方向への引力が自動的に増すことで磁場ライン内に著しい軸方向構成要素が現れ、これにより被駆動側磁石4と容器5の底部の疲労が増加してしまう。
【００１２】
（発明の概要）
本発明は、従来の攪拌機と比べ、被駆動側部分に伝達された所与のトルクで被駆動側部分と容器底部の疲労を低減することが可能な液体攪拌機の提供を試みる。
【００１３】
このため本発明は、駆動側部分と被駆動側部分を有し、前記被駆動側部分が、攪拌される液体の容器の底部上に配置されるようになっており、前記攪拌機はさらに、前記被駆動側部分を、駆動側部分との電磁結合の手段によって所定の回転軸周囲で回転駆動するように駆動側部分を制御するための制御手段を有し、前記攪拌機は、駆動側部分および被駆動側部分が、電磁結合の結果生じた磁場ラインが、前記被駆動側部分の付近において、前記回転軸に対して実質的に垂直にのびるように促進するべく構成されている攪拌機を提供する。
【００１４】
実際には、前記駆動側部分および被駆動側部分は、被駆動側部分付近において、電磁結合の結果生じた磁場ラインが前記被駆動側部分の縦軸に対して実質的に平行にのびるようにすることを促進するべく構成されていることが好ましい。
【００１５】
一般には、所定の回転軸は、被駆動側部分および/または駆動側部分の非対称の垂直（実質上）な軸であるが、必ずしもそうでなくてもよい。攪拌機の動作中、被駆動側部分は単純に容器の底部上に配置されるため、被駆動側部分にかかるのは、自身の重量、容器底部との摩擦力、駆動側部分により容器を介して生じた電磁力のみである。磁場ラインの通過を許容するために、容器、または、少なくともその駆動側部分に近接した1部分は非磁気材料から成っている。
【００１６】
従って、従来の攪拌機とは異なり、本発明の攪拌機では、被駆動側部分の付近の広い範囲の磁場ラインが、水平構成部分と比較すると小さい軸方向の構成部分（回転軸と平行する）を有する。そのため、同様のトルクでも、被駆動側部分と容器の底部とに摩擦現象を生じさせるために望ましくない力である軸方向の引力が小さくなる。その結果、被駆動側部分の疲労と、容器の底部の疲労を増すことなく、より大きなトルクを被駆動側部分へ伝達することが可能である。特定の条件下では、トルクの約30%の増加が可能であることが本発明の発明者達によって実験的に観測された。
【００１７】
トルクの増加により、本発明はより優れた攪拌能力を得ることができ、また例えば、容器の底部が固着物で覆われたり、容器内の液体の粘性が変化する可能性に対処することができる。さらに、例えば、より厚い容器を使用できるようにするために、駆動側部分と被駆動側部分の間のエアギャップを増加することもできる。
【００１８】
本発明において、被駆動側部分は、好ましくはネオジウム-鉄-ホウ素またはサマリウム-コバルトから成る永久磁石を備えている。対向する磁場の影響下では非常に容易に減磁されてしまう傾向にある従来の攪拌機で用いられている材料と異なり、これらの材料は減磁への耐性に非常に優れている。これは、磁石を定期的に交換する必要があるため、このような攪拌機の維持コストが増加してしまうことを意味する。
【００１９】
本発明の第1実施例では、駆動側部分は、活動面が回転軸に対して実質的に平行である少なくとも1対の磁極を備えた永久磁石を少なくとも1つ装備している。一般に、所与の1対の磁極は対向する極性を有する。
【００２０】
有利なことに、駆動側部分の永久磁石の少なくとも両極は異方性材料から成っている。永久磁石は、異方性材料の磁化方向が、被駆動側部分の回転軸に対して実質的に垂直になるように配置されている。異方性材料には、例えばストロンチウムフェライトがある。
【００２１】
任意で、駆動側部分の永久磁石の磁極を、軟鉄のような強磁性材料から成る中心部分によって結合してもよい。この中心部分により、永久磁石の両磁極間における、回転軸と平行する方向への磁気漏れが防止される。
【００２２】
制御手段は駆動側部分を回転させるための駆動手段を備え、この駆動手段は、モータと、モータを駆動側部分と結合させるための伝達手段を設けている。
【００２３】
本発明の第2実施例では、駆動側部分は、活動面が回転軸と実質的に平行である、少なくとも2対の磁極を備えた電磁石を少なくとも1つ設けている。次に、制御手段は、該少なくとも1つの電磁石に交流電流を供給するための電源手段を備えている。
【００２４】
一般に、この少なくとも１つの電磁石は電磁石の整数pで構成されており、ここで、pは2と等しいか、またはこれ以上であり、また、電源手段がp電磁石にp相交流電流を供給する。p電磁石は交差して配置されており、各々の電磁石がこの交差の分岐の1つを構成している。
【００２５】
本発明の第3実施例では、駆動側部分は、少なくとも1対の磁極を備えた永久磁石を少なくとも1つ有しており、所与の1対の磁極間の距離は、回転軸に対して垂直な任意の方向における被駆動側部分の大きさと実質的に等しいか、またはこれ以上である。「実質的に等しい」という用語は、回転軸に対して垂直な任意の方向における被駆動側部分の大きさと等しい、これよりも若干長い、または若干短い距離を意味するものとして使用されている。所与の1対の磁極間の距離は、1対の極の対向する内面の間を測定したものである。
【００２６】
少なくとも1対の磁極の活動面は、回転軸に対して実質的に垂直であることが好ましい。
【００２７】
駆動側部分は、モータと、モータを駆動側部分と結合するための伝達手段とで構成された駆動手段によって回転される。
【００２８】
本発明の第4実施例では、駆動側部分は、少なくとも2対の磁極を有する電磁石を少なくとも1つ備えており、また、所与の1対の磁極間の距離は、回転軸に対して垂直な任意の方向における被駆動側部分の大きさと実質的に等しいか、またはこれ以上である。制御手段は、該少なくとも1つの電磁石に交流電力を供給するための電源手段を備えている。該少なくとも1つの電磁石は、例えば、電磁石の整数pによって構成されており、ここで、pは2と等しいか、またはこれ以上であり、また、電源手段が該p電磁石にp相交流電流を供給する。駆動側部分は、回転軸に対して実質的に平行にのびるp対の歯を装備したヨークを備えており、歯の各々の対は、周囲に電磁石のコイルが巻着したコアを構成する。ヨークは、一般に円筒形であり、同心で、半径方向に積層された薄板によって構成されている。
【００２９】
上述した実施例において、被駆動側部分は、少なくとも円筒形の中央部分を持った棒形状であってよい。さらに、磁場ライン内に非対称を生じることが可能な磁気要素を設け、電磁結合により、被駆動側部分も、該回転軸に対して垂直なその縦軸周囲で回転するようにもできる。この磁気要素は被駆動側部分の上、または駆動側部分の上に配置することができ、さらに正確には、駆動側部分または被駆動側部分の磁極の1つの上もしくはその付近に配置することができる。磁気要素の1部分は、軟鉄のような強磁性材料から成っている。
【００３０】
本発明の別の面において、攪拌機は、特に、容器を閉じ込め、駆動側部分を容器内の液体から保護するための、非磁気材料から成る閉込め壁を有する。従って、この攪拌機を、例えば原子核材料を含んだ危険な試薬を攪拌するために使用することができる。
【００３１】
本発明のこれ以外の特徴および利点は、添付の図面を参照した、以降の様々な実施例の詳細な説明を読解することで明白になるであろう。
【００３２】
（実施例）
図3A、図3Bは、本発明の第1実施例を構成する液体攪拌機の正面図と平面図をそれぞれ示す線図である。図3A、図3Bは主に、駆動側部分13、被駆動側部分14、容器5₁を示している。さらに本発明の攪拌機は、特に、図1Aの要素2、3、6と同タイプの要素を備えている。明瞭性の理由から、これらの要素を図3A、図3Bに再び示すことを省く。特に、底部に被駆動側部分14を備えた容器5_１の下に配置された駆動側部分13は、自身がモータによって対称垂直軸8₁周囲で回転駆動されることにより、被駆動側部分4を、無接触電磁結合によって同軸周囲で回転させる。容器5₁、もしくは駆動側部分13に近いその底部50₁のみが非磁気材料で製造されている。
【００３３】
被駆動側部分14は、Ｓ極140およびＮ極141、円筒形の中央部分を持った磁気棒であり、例えば、両極の形状は傾斜していてもよい。磁気棒14は、例えばネオジウム-鉄-ホウ素で製造することもできる。
【００３４】
駆動側部分13には永久磁石が装備されており、永久磁石の活動面130、131、つまり、磁石によって生じた磁場の多くの部分が通過する面は、回転軸8₁と平行している。また、永久磁石は、軟鉄のような強磁性材料のコア134によって結合されたＮ極片132およびＳ極片133と、要素132から要素134までを支持する非磁石支持部135とを備えている。駆動側部分13と被駆動側部分14の長さは実質的に等しく、駆動側部分13のＮ極片132とＳ極片133が、それぞれ磁気棒14のＮ極140とＳ極141の下に位置することが好ましい。磁気棒14は、前記容器の底部に配置された途端、対称および回転の垂直軸8₁が駆動側部分13の対称垂直軸と一致するように位置決めを行う。
【００３５】
本発明においては、駆動側部分13の極片132、133は、例えばストロンチウムフェライトのような異方性材料から成っている。この異方性材料を、その磁化方向136、次いでその残留磁場が磁気棒14と平行するように、すなわち軸8₁に対して垂直になるように方向付けされる方法で切断する。実際には、軸8₁は垂直であり、磁化136の方向は水平である。
【００３６】
軟鉄コア134により、両極132、133の間にある磁場の大部分が、軸8₁に沿って磁気棒14の方向へ逃げないようになるので、駆動側部分と被駆動側部分の間の軸力が増加してしまうことがない。コア134内の磁場は水平方向を向いている。
【００３７】
本発明では、駆動側磁石132-133-134と被駆動側磁石14によって複合磁場が生じる。この複合磁場の磁場ライン15は、図3Aに示すように、Ｎ極片132の活動側面130を実質的に水平に離れ、被駆動磁気棒14のＳ極140へ同じく実質的に水平に到達し、次に、被駆動棒14のＮ極片141を実質的に水平に離れ、Ｓ極片133の活動側面131へ同じく実質的に水平に到達してループを形成する。特に被駆動側磁石14の付近において、磁場ライン15は、参照符号143で示す前記被駆動側磁石の前記縦軸に対して実質的に水平にのびる。１方向にのび、磁気棒14付近で著しい軸方向の分力を有する磁場ラインが、図2Aに示す配置と比べて大幅に減少されるようにすれば、駆動側部分と被駆動側部分の間の軸力が最小化される。
【００３８】
本発明では、駆動側部分13と容器5₁の間に漏れ防止保護壁145が設けられている。保護壁145は非磁気材料から成り、駆動側部分13と、関連する要素（モータ、伝達手段）とを、容器5₁に内容された化学試薬から保護する。本発明のこの特徴は、原子核業界において特に有益である。容器内の試薬が核材料である場合には、特に駆動側部分と容器のような攪拌機の危険な部分とを閉込めるために、保護壁145を使用することができる。
【００３９】
図4A、図4Bはそれぞれ、本発明による液体攪拌機の第2実施例を示す簡略化した正面線図と平面線図である。この第2実施例において、攪拌機は主に、図3A、図3Bに示した被駆動側部分14と同一で、容器5₂内に配置された被駆動側部分16と、保護壁160と、容器5₂と保護壁160の下に配設された静的駆動側部分17とを備えている。駆動側部分17の幅は、被駆動側部分16の長さと実質的に等しいことが好ましい。駆動側部分17は、水平方向にのび、多相正弦波交流（AC）電源（図示せず）によって電力供給される固定された3つの電磁石170、171、172を備えている。各々の電磁石170、171、172の活動面170a-170b、171a-171b、172a-172bは、被駆動側部分の回転軸8₂に対して平行である。
【００４０】
電磁石は、各電磁石が交差の分岐の1つを形成する3分岐交差形状に配置される。電磁石170、171、172の各々は、その端部に1対のコイル170ｃ-170d、171c-171d、172ｃ-172dが巻着された水平コアによって構成されている。各電磁石のコイルは、図4Aに示すように、電磁石に関連したワイヤ17´によって相互接続されている。
【００４１】
電磁石170、171、172のコイルは、3相交流を用いて電力供給される。より詳細には、コイル170c-170dの対、コイル171c-171dの対、コイル172c-172dの対の各々に、相互に120°の角度でオフセットされた交流電流が供給される。電磁石の各々の活動面は、関連したコイルに付加される交流電流の相の関数として極性が異なる磁極を構成する。これにより、図3A、図3Bの回転磁石13によって生じた磁場と等しい回転磁場が生じる。電磁石は水平に配置されているため、活動面170a、170b、171a、171b、172a、172bの間の磁場ライン18は、図3A、図3Bの磁場ライン15と類似する。特に、一般に磁場ライン18は、被駆動側磁石16付近において、その縦軸に対して実質的に水平にのびる。
【００４２】
図4A、図4Bに示す実施例では、3つの電磁石を使用している。しかし、2つ、またはそれ以上であればこれ以外の個数の磁石を使用することもできる。一般に、pが2、またはそれ以上である場合の電磁石の整数pについては、電磁石はp分岐交差に配置され、電磁石にp相交流電流が供給される。次に、各電磁石に、それぞれの最も近くにある2つの電磁石に対して＋（360°/p）および-（360°/p）で分岐した位相において交流電流が供給される。
【００４３】
図5は、本発明の第3実施例による液体攪拌機を示す。この第3実施例の攪拌機は主に、磁石14、16と類似し、容器5₃内に配置された被駆動側磁石19と、U字型駆動側磁石20と、容器5₃と、図1Aの要素2、3と類似し、駆動側磁石および被駆動側磁石の対称垂直軸8₃周囲で駆動側磁石20を回転するための要素（図示せず）と、保護壁190とを備えている。駆動側磁石20は、軸8₃周囲に対称的に配置され、軸8₃に対して垂直、すなわち、被駆動側磁石19と平行な活動面202、203を具備したＮ磁極200とＳ磁極201を備えている。
【００４４】
本発明において、駆動側磁石20の両極200、201間の距離Dは、被駆動側磁石19の長さLと少なくとも実質的に等しい。すなわち、長さLと少なくとも実質的に等しいか、それ以上である。この形態では、磁場ライン21が、被駆動側磁石19付近において被駆動側磁石の回転軸8₃に対して実質的に垂直に、より正確には、前記被駆動側磁石の長手軸に対して実質的に平行にのびている。
【００４５】
図6Aは、本発明の第4実施例による液体攪拌機を示す簡略化した正面図である。この第4実施例の攪拌機は主に、磁石14、16、19と同一で、容器5₄内に配置された駆動側磁石22と、駆動側部分23と、保護壁220とを備えている。
【００４６】
駆動側部分23は、複数の、縦方向にのびる電磁石（図6Aでは、その内の1つのみを示す）を備えている。各電磁石は、被駆動側磁石22と駆動側磁石23の対称垂直軸8₄の周囲に対称的に配設した2つの垂直コアに巻着された1対のコイル23a-23bを設けている。各電磁石のコイルは、図に示すようにワイヤ23´によって相互接続されている。
【００４７】
各電磁石は、電源（図示せず）からの交流電流によって電力供給され、また、極性が変化し、軸8₄に対して垂直な活動面23c、23dを有する2つの磁極を備えている。各々の磁極の極性が、電磁石に電力供給する交流電力の位相の関数として周期的に変化することにより、駆動側部分と被駆動側部分間のエアギャップ内に回転電磁場が生じる。
【００４８】
図6Bは、静駆動23を提供するために使用される磁気回路の1例を示す透視図である。図6Bでは、明瞭化の理由からコイルが省略されている。磁気回路は、円筒形基部236上に円形に配設された垂直歯の3つの対230-231、232-233、234-235によって構成されたヨークを設けている。歯230〜235の各々が、コイルが巻着されたコアを構成している。そのため、歯の対230-231、232-233、234-235の各々は、電磁石を形成するべく、軸8₄で1対のコイルを対称的に受容するためのものである。ヨークは、薄板を半径方向に同軸シリンダ237の形状に積層したものである。
【００４９】
本発明では、磁場ライン22´が、被駆動側磁石22の両極付近において、軸8₄に対して実質的に垂直にのびるようにするために、ヨークの内径DIが、被駆動側磁石22の長さLOと実質的に等しいか、またはこれよりも長くなっている。
【００５０】
図6Bに示す例では、3対のコイルが使用されている。これらの3対のコイルは、3相交流電流によって電力供給される。つまり、コイルの対の各々は、他の2つの対に対して120°および-120°の角度でオフセットされた交流電流をそれぞれ受ける。一般には、図4Aおよび図4Bを参照して上述したように、駆動側部分23を構成する磁気回路にコイルの対の整数pを設けることができ、ここで、pは2と等しいかそれよりも大きく（すなわち、電磁回路は電磁石の整数pを有することができ、ここで、pは2またはそれ以上である）、コイルの対にp相の交流電流が供給される。
【００５１】
上述した4つの実施例は、一般に円筒形棒状である被駆動側磁石に関連している。当業者には、これ以外の形状の被駆動側磁石も採用できることが明白であろう。例えば、2対の磁極を備えた水平交差形状であってもよい。図5、図6A、図6Bに示した第3および第4実施例において、駆動側磁石20の磁極間の距離D（図5）と、磁気回路23のヨークの直径DI（図6B）は、一般に、回転軸に対して垂直な任意の方向において被駆動磁気の大きさと実質的に等しいか、これよりも大きくなるように選択される。
【００５２】
図3〜図6を参照して上述した本発明の全ての実施例において、被駆動側磁石14、16、19、または22は、その形状が実質的に円筒形の棒状である場合、その縦軸と直交する対称軸8₁〜8₄の周囲で回転される。被駆動側磁石の、あらゆる所与の場合において容器5_１〜5₄の底部と接触する部分は、図3Aにある参照符号144で示すジェネレータラインであり、被駆動側磁石の縦軸に対して水平にのびている。
【００５３】
本発明の応用形では、容器の底部と接触しているジェネレータラインが、被駆動側磁石の回転中に変更されずに残ることを防止するために、すなわち、被駆動側磁石が、本質的に1本のジェネレータラインとその付近に沿って、容器の底部との摩擦により疲労してしまうことを防止するために、非対称または不均衡を提供するための磁気要素が被駆動側磁石または駆動側部分上に配置されている。この磁気要素は、軟鉄のような強磁性材料から成ることが好ましく、また、被駆動側磁石をその縦軸周囲で回転させるために、駆動部と被駆動部の間の磁場ラインに非対称を生ずるように試みる。本発明の、回転永久磁石を駆動側部分として用いた第1および第3実施例（図3、図5）では、非対称を提供する要素は、駆動側磁石の磁極のいずれか1つの上、すなわち、疲労することのない部分に配置されているが、しかし、被駆動側磁石の磁極のいずれか1つの上に配置することも可能である。本発明の、駆動側部分に静的駆動を用いた第2および第4実施例（図4、図６）では、非対称を提供する要素は、被駆動側磁石の磁極のいずれか1つの上に配置されている。
【００５４】
図7Aは、図3A及び3Bの駆動永久磁石3の透視線図である。非対称に形成された前述の磁気要素137は、前記極片133にくぼみとして形成されている。本発明の第3の実施例（図5）と比較すると、非対称に形成された前記要素は、図7Bに202で示されるように、駆動側磁石20の極片201に形成されたくぼみとして配置させることができる。
【００５５】
図8A及び8Bは、前記磁石14、16、19、22と同じ型の磁気棒24について示したものであるが、非対称部分に配置された磁気要素240を有している。特に、この要素240は、形成された切欠きを有する前記棒24の前記極241の１部表面に配置され、前記極241の形状に一致している。前述の通り、前記要素240を備える磁気棒24は、特に、静的駆動を用いる実施例において、その長手軸方向に対して回転する前記被駆動側磁石として要求されるときには、被駆動側磁石16若しくは被駆動側磁石22として用いられる。
【００５６】
図9は、前記被駆動側磁石の非対称をもたらす前記磁気要素によって、生ずる効果を示す平面図であり、全体が25として示されている。非対称をもたらす前記要素は、前記駆動側部分と前記被駆動側部分との間の前記領域で、前記被駆動側磁石の磁気中心250が、対称軸中心251からずれているので大きな変化を生ずる。前記被駆動側磁石は、磁気中心250を通るものの、対称軸中心251を通らない縦軸に対して回転している場合である。前記摩擦力Ｆ_Ａ及びＦ_Ｂは、前記容器の前記底を通り、前記中心250の何れかの側の前記磁石に、合成された結果、各々異なる大きさで及んでいる。磁気棒250が磁気中心250を貫通した垂直軸250の周囲で矢印254に示すように回転している一方で、これらの摩擦力間の不均衡が磁気棒25を、その縦軸252の周囲で矢印253に示すように回転させる。
【００５７】
磁石がその縦軸周囲で回転するため、容器の底部によって磁石に発せられた摩擦力が、磁石がその対称垂直軸周囲で回転している中に、磁石の円筒形の表面全体に分配される。その結果、磁石の疲労が特定の範囲に集中せず、磁石全面にわたって均一に分配されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1Aは、電磁結合を備えた従来の第1の液体攪拌機を示す線図であり、図1Bは、電磁結合を備えた従来の第2の液体攪拌機を示す線図である。
【図２】図2A は、図1Aの攪拌機で使用される、駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す線図であり、図2Bは、図1Bの攪拌機で使用される、駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す線図であり、図2Cは、図2Aに示した配置の平面図である。
【図３】図3Aは、本発明の第1実施例を構成する液体攪拌機を示す、また特に、該攪拌機の駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す線図であり、図3Bは、図3Aに示した駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す平面図である。
【図４】図4Aは、本発明の第2実施例を構成する液体攪拌機を示す、また特に、該攪拌機の駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す線図であり、図4Bは、図4Aに示した駆動側部分および被駆動側部分の配置の平面線図である。
【図５】本発明の第3実施例を構成する液体攪拌機を示す、また特に、該攪拌機の駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す線図である。
【図６】図6Aは、本発明の第4実施例を構成する液体攪拌機を示す、また特に、該攪拌機の駆動側部分および被駆動側部分の配置を示す線図であり、図6Bは、図6Aに示した攪拌機の駆動側部分として使用されている磁気回路を示す線図である。
【図７】図7Aは、図3Aの攪拌機で使用されている駆動永久磁石の透視線図であり、図7Bは、図5の攪拌機で使用されている駆動永久磁石の透視線図である。
【図８】図8Aは、図3A、図4A、図5、図6Aで示した攪拌機での使用に適した被駆動側磁石の線図であり、図8Bは、図8Aに示した被駆動側磁石の端面図である。
【図９】図3A、図4A、図5、図6Aに示した攪拌機に装備された非対称を生じるための磁気要素によって、被駆動側磁石上にもたらされた効果を示す線図である。

Claims

電磁結合を有する液体攪拌機であって、
前記攪拌機は、駆動側部分（13；17；20；23）と被駆動側部分（14；16；19；22）を有し、
前記被駆動側部分は、実質的に円筒形の棒形状であり、攪拌される液体の容器（5₁〜5₄）の底部上に配置されるようになっており、
前記攪拌機は、前記被駆動側部分を、前記駆動側部分との電磁結合の手段によって所定の回転軸（8₁〜8₄）周囲で回転駆動するように前記駆動側部分を制御するための制御手段（2、3；10）を有し、
前記攪拌機はさらに、前記駆動側部分と前記被駆動側部分のいずれか一方において、前記回転軸（8 ₁ 〜8 ₄ ）を該被駆動側部分の対称軸中心（251）でなく、該対称軸中心（251）と異なる該被駆動側部分の磁気中心（250）とする磁気要素（137；202；240）を有しており、
前記回転軸（8 ₁ 〜8 ₄ ）となる前記磁気中心（250）と前記対称軸中心（251）とが異なっていることにより、被駆動側部分が磁気中心（250）周囲を回転駆動した際に、前記被駆動側部分には、その磁気中心（250）の両側で前記容器（5 ₁ 〜5 ₄ ）の底部との間の摩擦力（F _A ,F _B ）が異ならしめられ、電磁結合の結果生じた磁場ラインにおいて、前記被駆動側部分が、前記回転軸（8₁〜8₄）に対して垂直であるその縦軸（252）周囲でも回転されるようになっていることを特徴とする液体攪拌機。
前記被駆動側部分（14；16；19；22）が、好ましくはネオジウム-鉄-ホウ素またはサマリウム-コバルトから成る永久磁石を有することを特徴とする請求項１記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分および被駆動側部分は、磁場線（15；18；21；22´）が前記被駆動側部分の付近において、前記回転軸に対して実質的に垂直にのびるように促進するべく、該駆動側部分の長さが該被駆動側部分の長さと等しいかそれ以上となっており、かつ、該駆動側部分が被駆動側部分と平行な活動面を有していることを特徴とする請求項１または２記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分（13）は、活動面（130、131）が前記回転軸に対して実質的に平行な少なくとも1対の磁極（132、133）を備えた永久磁石（13）を少なくとも1つ有することを特徴とする請求項３に記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分の前記永久磁石（13）の少なくとも前記極（132、133）が異方性材料から成り、また、前記駆動側部分の前記永久磁石が、前記異方性材料の磁化方向（136）が前記被駆動側部分の前記回転軸（8_１）に対して実質的に垂直になる形で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体攪拌機。
前記異方性材料がストロンチウムフェライトを有することを特徴とする請求項５に記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分の前記永久磁石（13）の前記磁極が、軟鉄のような強磁性材料から成る中央部分（134）によって結合されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の液体攪拌機。
前記制御手段が、前記駆動側部分（13）を駆動するための駆動手段（2、3）を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の液体攪拌機。
前記駆動手段が、モータ（2）と、前記モータを駆動側部分（13）と結合するための伝達手段（3）とを有することを特徴とする請求項８に記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分は、活動面（172a、173a、172b、173b、172c、173ｃ）が前記回転軸に対して実質的に平行な少なくとも2対の磁極を備えた電磁石（17）を少なくとも1つ有することを特徴とする請求項３に記載の液体攪拌機。
前記制御手段が、前記少なくとも1つの電磁石に交流電流を供給するための電源手段（10）を有することを特徴とする請求項１０に記載の液体攪拌機。
前記少なくとも1つの電磁石が、電磁石（170、171、172）の整数pによって構成されており、ここで、pは2と等しいかこれよりも大きく、前記電源手段が、前記p電磁石にp相交流電流を供給することを特徴とする請求項１１に記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分が、少なくとも1対の磁極（200、201）を備えた永久磁石（20）を少なくとも1つ有し、所与の対の前記磁極間の距離（D）が、前記回転軸（8₃）に対して実質的に垂直な任意の方向において、前記被駆動側部分の大きさ（L）と実質的に等しいか、またはこれよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の液体攪拌機。
前記少なくとも1対の磁極の活動面（202、203）が、前記回転軸（8₃）に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１３に記載の液体攪拌機。
前記制御手段が、前記駆動側部分（20）を回転するための駆動手段（2、3）を有することを特徴とする請求項１３または１４記載の液体攪拌機。
前記駆動手段が、モータ（2）と、前記モータを前記駆動側部分と結合するための伝達手段（3）とを有することを特徴とする請求項１５に記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分が、少なくとも2対の磁極を備えた電磁石（23）を少なくとも1つ有し、また、所与の対の前記磁極間の距離（DI）が、前記回転軸（8₄）に対して垂直な任意の方向において、前記被駆動側部分（22）の大きさ（LO）と実質的に等しいか、これよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の液体攪拌機。
前記少なくとも2対の磁極の活動面（23c、23d）が、回転軸（8₄）に対して実質的に垂直であることを特徴とする請求項１７記載の液体攪拌機。
前記制御手段が、前記少なくとも1つの電磁石（23）に交流電流を供給するための電源手段（10）を有することを特徴とする請求項１７または１８記載の液体攪拌機。
前記少なくとも1つの電磁石が、電磁石（23a、23b）の整数pによって構成されており、ここで、pは2と等しいか、またはこれよりも大きく、前記電源手段が前記p電磁石にp相交流電流を供給することを特徴とする請求項１９に記載の液体攪拌機。
前記駆動側部分が、前記回転軸（8₄）に対して実質的に平行にのびるp対の歯（230-235）を備えたヨークを有しており、また、前記歯の対の各々が電磁石コアを構成していることを特徴とする請求項２０に記載の液体攪拌機。
前記ヨークが、同心で、半径方向に積層された一般に円筒形の薄板（237）から成っていることを特徴とする請求項２１に記載の液体攪拌機。
前記磁気要素が、前記被駆動側部分または前記駆動側部分の上、好ましくは前記駆動側部分の上に配置されていることを特徴とする請求項４または請求項１３に記載の液体攪拌機。
前記磁気要素が、前記駆動側部分または前記被駆動側部分の１つの磁極の上、またはその付近に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の液体攪拌機。
前記磁気要素（240）が、前記被駆動側部分の上に配置されていることを特徴とする請求項１０または請求項１７に記載の液体攪拌機。
前記磁気要素（240）が、前記被駆動側部分の１つの磁極の上、またはその付近に配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の液体攪拌機。
前記磁気要素が、軟鉄のような強磁性材料から成る部分であることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一項に記載の液体攪拌機。
前記容器を閉じ込め、前記駆動側部分を容器内に内容された前記液体から保護するための非磁気材料から成る閉込め壁（145；160；190；220）を有することを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の液体攪拌機。