JP6475062B2

JP6475062B2 - マグネットカップリング

Info

Publication number: JP6475062B2
Application number: JP2015076631A
Authority: JP
Inventors: 信雄村田
Original assignee: 東京理化器械株式会社
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: JP2016196912A

Description

本発明は、マグネットカップリングに関し、詳しくは、遠心減圧濃縮装置の真空チャンバ内に設けられた回転体に、真空チャンバの外部に設けた回転駆動モータの回転力を伝達する際に用いられるマグネットカップリングに関する。

遠心減圧濃縮装置は、上部開口を開閉する蓋を備えた有底円筒状の真空チャンバと、真空チャンバ内に配置された回転体と、真空チャンバの底部に設けられた前記回転体の回転駆動部と、真空チャンバ内を減圧する真空ポンプとを備えており、回転駆動部は、真空チャンバの内外を区画する下部隔壁を挟んで設けられたマグネットカップリングを有しており、回転駆動モータの回転力をマグネットカップリングを介して回転体の回転軸に伝達することにより、真空チャンバ内の真空度を維持するようにしている。また、遠心減圧濃縮装置の回転体を回転可能に支持する軸受には、各種化学薬品に対して耐性を有するセラミックベアリングが多く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−３３１２０１号公報

しかし、セラミックベアリングは、一般に、鋼製ベアリングに比べて転動球が少なく、スラスト耐荷重容量が小さため、遠心減圧濃縮装置における回転体を支持する場合、回転体の重量に加えて、マグネットカップリングの吸引力がセラミックベアリングに作用するため、セラミックベアリングの寿命が短くなってしまうという問題があった。一方、停止時に永久磁石の同極同士を対向させることにより、スラスト荷重を軽減することも行われているが、同極同士を長時間対向させておくと、永久磁石が減磁するおそれがある。

そこで本発明は、スラスト荷重の軽減を図りながら減磁も抑えることができるマグネットカップリングを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のマグネットカップリングは、モータで駆動される駆動側回転体と、該駆動側回転体の回転によって回転する従動側回転体とを隔壁を挟んで上下に対向配置し、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との対向面に永久磁石をそれぞれ配置したマグネットカップリングにおいて、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との対向面に、同数の永久磁石と透磁性ヨークとを回転方向に対して同一間隔で交互に配置するとともに、前記両回転体の永久磁石は、同極を対向させて配置したことを特徴としている。

本発明のマグネットカップリングによれば、同極を対向させた永久磁石と透磁性ヨークとの同数を交互に配置しているので、駆動側回転体の回転力は、永久磁石と透磁性ヨークとの吸引力及び永久磁石の同極同士の反発力によって伝達される。また、永久磁石の異極が対向したときの吸引力に比べて永久磁石と透磁性ヨークとの吸引力は小さくなるので、運転中や停止中のスラスト荷重を軽減でき、セラミックベアリングの延命を図れるとともに、停止状態で長期間放置したときても永久磁石の減磁を抑えることができる。

本発明のマグネットカップリングを適用した遠心減圧濃縮装置の一形態例を示す断面正面図である。本発明のマグネットカップリングにおける永久磁石及び透磁性ヨークの配置状態の一例を示す説明図である。停止時と回転時とにおける吸引力及び反発力の状態を示す説明図である。

図１は、本発明のマグネットカップリングを適用した遠心減圧濃縮装置の一形態例を示している。本形態例に示す遠心減圧濃縮装置は、ケーシング１１の内部に収容されるもので、上部開口を開閉する蓋１２ａを備えた有底円筒状の真空チャンバ１２と、該真空チャンバ１２内に配置され、真空チャンバ１２の軸線を回転中心として高速で回転可能な回転体１３と、前記真空チャンバ１２の底部に設けられた前記回転体１３の回転駆動部１４と、真空チャンバ１２内を減圧する真空ポンプ１５とを備えている。回転体１３の回転軸１３ａは、セラミックベアリングを用いたスラストベアリング１３ｂにより、回転可能な状態で支持されている。

前記回転駆動部１４は、真空チャンバ１２の内外を区画する下部隔壁１２ｂを挟んで対向するマグネットカップリング１６を有しており、回転駆動モータ１７を作動させることにより、マグネットカップリング１６を介して回転軸１３ａを回転させ、前記回転体１３を矢印Ｒで示す方向に高速で回転させる。また、下部隔壁１２ｂの上部の収容室１８の一側には、前記真空ポンプ１５に接続された減圧配管１９が接続され、収容室１８の上壁には、真空チャンバ１２内に連通する排気孔２０が設けられている。前記回転体１３には、試料容器２１を保持する複数の容器保持部２２が設けられている。

前記マグネットカップリング１６は、回転駆動モータ１７によって回転駆動される駆動側回転体２３と、該駆動側回転体２３の回転に伴って回転する従動側回転体２４とを前記下部隔壁１２ｂを挟んで上下に対向配置したものであって、両回転体２３，２４の対向面である前記駆動側回転体２３の上面と前記従動側回転体２４の下面とには、同数の永久磁石２５と透磁性ヨーク２６とを回転方向に対して同一間隔で交互にそれぞれ配置している。例えば、図２に示すように、各回転体２３，２４の外周部に、周方向に３個の永久磁石２５と３個の透磁性ヨーク２６とを６０度間隔で設け、停止時には、対向配置した両回転体２３，２４の永久磁石２５と透磁性ヨーク２６とが対向するようにしている。そして、各永久磁石２５は、同極、本形態例では、全てＮ極が対向する方向になるようにそれぞれ設置している。前記透磁性ヨーク２６には、透磁率が高い鉄やステンレス鋼などの材料を用いることができる。

このように、同極を向けた永久磁石２５と透磁性ヨーク２６とを駆動側回転体２３及び従動側回転体２４に交互にそれぞれ設けることにより、停止時には、図３（Ａ）に示すように、対向する永久磁石２５同士は反発するので、永久磁石２５と透磁性ヨーク２６とが吸引状態となる。また、駆動側回転体２３を回転させたときは、図３（Ｂ）に示すように、永久磁石２５同士の反発力と、永久磁石２５と透磁性ヨーク２６との吸引力によって駆動側回転体２３の駆動力が従動側回転体２４に従動力として伝達される。

永久磁石２５と透磁性ヨーク２６との吸引力は、永久磁石２５の異極が対向したときの吸引力に比べて小さいので、運転中や停止中のスラスト荷重を軽減でき、スラストベアリング１３ｂに用いたセラミックベアリングの延命を図れるとともに、同極同士が対向することはないので、停止状態で長期間放置したときでも永久磁石２５が減磁することを抑えることができる。

なお、永久磁石及び透磁性ヨークの設置数は、駆動側回転体及び従動側回転体の直径などの条件に応じて適宜設定することができる。また、本発明のマグネットカップリングは、前記遠心減圧濃縮装置に限らず、各種機器に適用することができる。

１１…ケーシング、１２…真空チャンバ、１２ａ…蓋、１２ｂ…下部隔壁、１３…回転体、１３ａ…回転軸、１３ｂ…スラストベアリング、１４…回転駆動部、１５…真空ポンプ、１６…マグネットカップリング、１７…回転駆動モータ、１８…収容室、１９…減圧配管、２０…排気孔、２１…試料容器、２２…容器保持部、２３…駆動側回転体、２４…従動側回転体、２５…永久磁石、２６…透磁性ヨーク

Claims

モータで駆動される駆動側回転体と、該駆動側回転体の回転によって回転する従動側回転体とを隔壁を挟んで上下に対向配置し、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との対向面に永久磁石をそれぞれ配置したマグネットカップリングにおいて、前記駆動側回転体と前記従動側回転体との対向面に、同数の永久磁石と透磁性ヨークとを回転方向に対して同一間隔で交互に配置するとともに、前記両回転体の永久磁石は、同極を対向させて配置したことを特徴とするマグネットカップリング。