JP6577754B2 - 磁気カップリング機構およびこれを備えたポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は磁気カップリング機構およびこれを備えたポンプ装置に関する。

従来から磁気カップリング機構により非接触の状態でポンプ室内のインペラにモータなどの回転力を伝達するポンプ装置が知られている。このようなポンプ装置は、ポンプ部Ｐと、このポンプ部Ｐを駆動する駆動源（モータ）Ｍとに別れて設置され、ポンプ部ＰとモータＭとは、各々の主軸が、駆動側磁石と従動側磁石を磁気結合して動力を伝達する磁気カップリング機構で連結されている。

図６は従来の磁気カップリング機構を備えるポンプ装置９０を示す模式断面図である。ポンプ装置９０は、駆動側磁石９２と、インペラ９４が連結された従動側磁石９３とが、ポンプ室９１６を区画するケーシング９１の一部である隔壁部９１１を挟んで同一軸線上に対向配置されている。駆動側磁石９２はモータ９５の回転軸９５１に固定されており、従動側磁石９３は、軸部９１４、および隔壁９１１に設けられた軸受９１５により回転可能に支持されている。駆動側磁石９２および従動側磁石９３はいずれも、片面２極で厚み方向に着磁されたフェライト永久磁石である。

近年、駆動側磁石と従動側磁石にハルバッハ配列構造の永久磁石を用いた磁気カップリングクラッチ装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の磁気カップリングクラッチ装置は、駆動側磁石および従動側磁石にハルバッハ配列構造の永久磁石を用い、互いの対向面側に磁束を集中させることにより、従動側磁石に伝達される伝達トルク（以下、「トルク」という。）を高めている。たとえば、かかるポンプ装置９０に特許文献１に示す磁気カップリング機構を適用することにより、駆動側磁石９２から従動側磁石９３に伝達されるトルクを高くすることが可能である。

特開２０１０−２１６５０２号公報

しかしながら、かかるポンプ装置９０に特許文献１に示す磁気カップリング機構を適用することにより、駆動側磁石９２と従動側磁石９３との間で発生する（これらを隔壁部９１１側に）吸引する力、すなわち、磁気的吸引力（以下、単に「吸引力」という。）も高くなる。そのため、駆動側磁石９２および従動側磁石９３と、隔壁部９１１との間隙（ギャップ）を小さくすることが難しく、伝達効率の悪化が懸念される。

そこで、上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、駆動側磁石から従動側磁石に伝達されるトルクを高め、かつ、これら駆動側磁石と従動側磁石との間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することが可能な磁気カップリング機構、およびこれを備えたポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の磁気カップリング機構は、対向配置された一対の永久磁石を備え、これら永久磁石を非接触で磁気結合させることにより回転力の伝達を可能とした磁気カップリング機構であって、前記一対の永久磁石は互いに軸線方向に向かい合うように配置され、前記一対の永久磁石のうち一方は、複数の永久磁石片が組み合わせられたハルバッハ配列構造を有し、他方の前記永久磁石は径方向に着磁されていることを特徴とする。

本発明の磁気カップリング機構は、一方の永久磁石を、他方との対向面側の磁場が増大するように複数の永久磁石片を組み合わせたハルバッハ配列構造とし、他方の永久磁石を径方向に着磁することにより、そのトルクを高めることが可能である。また、これにより、駆動側磁石と従動側磁石との間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することが可能となる。

また、本発明において、前記一方の永久磁石は、単極着磁された４つの永久磁石片の組み合わせからなる円環状の磁石であり、前記他方の永久磁石は径方向に単極着磁されている構成とすることが好ましい。

本発明では、厚み方向に単極着磁された２つの永久磁石片と、長さ方向に単極着磁された２つの永久磁石片とを組み合わせることにより、最少の部品点数により一組の円環状のハルバッハ配列を構成することが可能である。これにより一方の永久磁石（ハルバッハ配列磁石）の小型化を図ることが可能であるとともに、その組立工数が抑えられる。また、これら永久磁石は対向面の極数を増やすほどトルクが低くなる傾向を示す。上記ハルバッハ配列磁石および径方向に単極着磁された永久磁石を用いることにより、極数を抑えて比較的高いトルクを伝達することが可能である。

また、本発明では、前記一対の永久磁石はフェライト磁石であることが好ましい。

本発明の磁気カップリング機構は、一対の永久磁石間のトルクと吸引力とのバランスを改善することを趣旨としている。磁気カップリング機構に高価で強力な磁石を用いた場合、当然、フェライト磁石を用いた場合よりも伝達トルクは高くなるが、一対の永久磁石間の吸引力も高くなる。そのため、フェライト磁石を用いた従来の磁気カップリング機構を本発明の磁気カップリング機構に置き換える場合、従来の磁石と同様にフェライト磁石を用いることが好適である。

また、本発明のポンプ装置は、本発明の磁気カップリング機構を備えたポンプ装置であって、前記一方の永久磁石はモータにより回転駆動される駆動側磁石であり、前記他方の永久磁石は前記駆動側磁石の回転に連動して回転する従動側磁石であり、前記従動側磁石にはインペラが連結され、前記駆動側磁石および前記従動側磁石は、液体を移送するポンプ室を区画するケーシングの一部である隔壁部を挟んで対向し、前記駆動側磁石は前記ポンプ室の室外側に、前記従動側磁石は前記ポンプ室の室内側に配置されていることを特徴とする。

本発明において、ポンプ装置が本発明の磁気カップリング機構を備えることにより、ポンプ室外の駆動側磁石からポンプ室内の従動側磁石に伝達されるトルクを高めることができ、かつ、これら駆動側磁石と従動側磁石の間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することができる。そのため、駆動側磁石および従動側磁石と、隔壁部との間隙（ギャップ）を小さくすることが可能となり、トルクの伝達効率を高めることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる磁気カップリング機構およびこれを備えたポンプ装置によれば、駆動側磁石から従動側磁石に伝達されるトルクを高め、かつ、これら駆動側磁石と従動側磁石との間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することが可能である。さらに、本発明のポンプ装置によれば、駆動側磁石および従動側磁石と、隔壁部との間隙（ギャップ）を小さくすることが可能となり、トルクの伝達効率を高めることが可能となる。

実施形態にかかる渦巻ポンプの構成を示す模式断面図である。 駆動側磁石および従動側磁石の構成を示す平面図および側面図である。 実施例および比較例の磁気カップリング機構の構成を示す図である。 片面２極厚み方向着磁の磁石および径方向単極着磁の磁石の磁力線到達範囲の違いを表す模式図である。 実施例および比較例の磁気カップリング機構におけるトルクおよび駆動側磁石と従動側磁石との間の吸引力の測定結果を示すグラフである。 従来のポンプ装置の磁気カップリング機構を示す模式断面図である。 駆動側磁石の他の実施形態を示す平面図である。

以下、本発明の磁気カップリング機構、および、該磁気カップリング機構を備えたポンプ装置について図面を用いて詳細に説明する。

（ポンプ装置の構成概要）
図１は、本実施形態にかかるポンプ装置としての渦巻ポンプ８０の構成を示す模式断面図である。本実施形態にかかる渦巻ポンプ８０は磁気カップリング機構により非接触の状態でポンプ室内のインペラにモータなどの回転力を伝達するポンプ装置である。渦巻ポンプ８０は冷蔵庫に搭載され、冷蔵庫内に配管された冷媒管に冷媒を循環させている。

渦巻ポンプ８０の主な構成は、駆動源となるモータ８５と、モータ８５の駆動力によって回転駆動するインペラ８２と、このインペラ８２を回転自在に格納するポンプ室８１６と、モータ８５の駆動力を非接触の状態でインペラ８２に伝達する磁気カップリング機構からなっている。

渦巻ポンプ８０は、冷媒の吸入口８１２および吐出口８１３を有するポンプ室８１６を区画するケーシング８１を備えている。ケーシング８１はその一部に非磁性体からなる隔壁部８１１を有し、かかる隔壁部８１１を挟んで一対の永久磁石（以下、単に「磁石」ともいう。）である駆動側磁石１０および従動側磁石２０が同一軸線上に対向配置されている。これら駆動側磁石１０および従動側磁石２０は、隔壁部８１１を挟んで非接触で磁気結合されることにより磁気カップリング機構を構成している。

駆動側磁石１０は、バックヨーク１３を備えたフェライト磁石であり、ポンプ室８１６の室外に配置されている。駆動側磁石１０はモータ８５の回転軸８５１に固定され、モータ８５が駆動することにより回転軸８５１と一体に回転する。

従動側磁石２０は、駆動側磁石１０の回転に連動して回転するフェライト磁石であり、ポンプ室８１６の室内において、軸部８１４および隔壁部８１１に設けられた軸受８１５に回転可能に支持されている。また、従動側磁石２０の駆動側磁石１０との対向面２０ａの反対側の端面２０ｂには、インペラ８２が連結されている。

上述した渦巻ポンプ８０は、モータ８５が駆動すると、回転軸８５１とともに駆動側磁石１０が回転し、駆動側磁石１０と磁気結合された従動側磁石２０が駆動側磁石１０の回転に連動して回転する。すなわち、駆動側磁石１０と従動側磁石２０との磁気的な結合力により、従動側磁石２０に連結されたインペラ８２にトルクが伝達される。従動側磁石２０が回転することにより従動側磁石２０に連結されたインペラ８２も一体に回転し、インペラ８２の回転により生じた遠心力と圧力差により、冷媒が吸入口８１２から吐出口８１３へと移送される。

（磁気カップリング機構の構成）
図２は渦巻ポンプ８０の磁気カップリング機構を構成する駆動側磁石１０および従動側磁石２０の構造を示す図である。

本実施形態の磁気カップリング機構は、モータ８５のトルクを駆動側磁石１０から磁気的な結合を介して従動側磁石２０とインペラ８２に伝達する動力伝達機構である。磁気カップリング機構は、駆動側磁石１０から従動側磁石２０に非接触でトルクを伝達できることから、隔壁部８１１によるポンプ室８１６のシールが可能であり、駆動側磁石１０と従動側磁石２０とを完全に分離した状態でトルクを伝達することができる。本実施形態の渦巻ポンプ８０は、上記磁気カップリング機構を備えることにより、ポンプ室８１６を完全にシールできることから、ポンプ室８１６からの冷媒の漏洩を考慮する必要がない。

（駆動側磁石の構成）
図２（ａ）は、駆動側磁石１０を従動側磁石２０との対向面１０ａ側から見た平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の駆動側磁石１０をＡ方向から見た側面図である。なお、図２（ｂ）に示す矢印は各永久磁石片の着磁方向（磁力線の方向）を示す。

駆動側磁石１０は、隣り合った永久磁石片の着磁方向（磁力線の方向）が９０度ずつ回転している（異なる）複数の永久磁石片を一列に配置した磁気回路である、いわゆるハルバッハ配列を構成している。

駆動側磁石１０は円環状の外形を有し、図面視上下左右（以下、「上、下、左、右、手前」の指定は「図面視」を省略する。）の４つの永久磁石片１１１、１１２、１２１、１２２が組み合わされてなる磁石である。すなわち、駆動側磁石１０は、４つの永久磁石片１１１、１１２、１２１、１２２で一周期の磁界を構成している。より具体的には、上下の永久磁石片１１は厚み方向に単極着磁された磁石であり、手前がＮ極となるように配置された上磁石片１１１と、手前がＳ極となるように配置された下磁石片１１２とからなる。左右の永久磁石片１２は長さ方向に単極着磁された磁石であり、上磁石片１１１側がＮ極、下磁石片１１２側がＳ極となるように配置された、左磁石片１２１および右磁石片１２２からなる。

駆動側磁石１０はこれら上下左右の永久磁石片１１および１２が上記配置とされていることにより、一組のハルバッハ配列を構成している。すなわち、駆動側磁石１０は、図２（ａ）に示すように、隣り合った永久磁石片の着磁方向（磁力線の方向）が９０度ずつ回転するように、４つの永久磁石片１１１、１２２、１１２、１２１を時計方向に沿って一列に配置したものである。ハルバッハ配列は公知技術であるため、その詳細な説明は省略するが、駆動側磁石１０をハルバッハ配列とすれば、その形成する磁束は原理的に配列の片側方向、すなわち図２（ｂ）における従動側磁石２０と対向する対向面１０ａ側に集中する。換言すれば、駆動側磁石１０は、その従動側磁石２０と対向する側の面の磁場が強められており、その反対側の面の磁場は打ち消しあって弱められている。

円環状のハルバッハ配列磁石を構成するためには、少なくとも４つの永久磁石片が必要である。本実施形態における駆動側磁石１０はかかる最小構成とされていることにより、駆動側磁石１０の部品点数および組立工数が抑えられている。また、本実施形態の駆動側磁石１０の外径はφ３０ｍｍであり、このような小型の磁石を製造する際に上記構成は特に好適である。

（従動側磁石の構成）
図２（ｃ）は、従動側磁石２０を駆動側磁石１０との対向面２０ａ側から見た図である。従動側磁石２０も駆動側磁石１０と同じく円環状の外形を有し、径方向に単極着磁された永久磁石である。

図４は、片面２極で厚み方向に着磁された磁石、および、径方向に単極着磁された磁石の磁力線の到達範囲の違いを表す模式図である。図４に示すように、径方向に単極着磁された磁石（図４（ｂ））の磁束Ｆは、片面２極で厚み方向に着磁された磁石（図４（ａ））の磁束Ｆよりも広い範囲に及ぶ。本実施形態における従動側磁石２０は径方向に単極着磁された磁石（図４（ｂ））であることから、片面２極で厚み方向に着磁された磁石（図４（ａ））を従動側磁石２０に用いる場合よりも、駆動側磁石１０に到達する磁束Ｆの量が増大し、これにより駆動側磁石１０と従動側磁石２０との間の磁束密度が高められている。すなわち、磁力線が発生する領域（磁場）は増大することで広がるが、磁力線がでる方向（磁力線の向き）は、駆動側磁石１０と対面する方向ではないので、吸引力の影響をうけにくくなり、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間よりも吸引力が低減する。

（本実施形態の主な効果）
上述したように、本実施形態の磁気カップリング機構は、駆動側磁石１０を、従動側磁石２０との対向面１０ａ側の磁場が増大するようにハルバッハ配列構造とし、従動側磁石２０を径方向に着磁することにより、駆動側磁石１０から従動側磁石２０に伝達されるトルクを高めることが可能であるとともに、これら駆動側磁石１０と従動側磁石２０との間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することが可能である。

また、駆動側磁石１０は、厚み方向に単極着磁された２つの永久磁石片と、長さ方向に単極着磁された２つの永久磁石片とを組み合わせることにより、最少の部品点数により一組の円環状のハルバッハ配列を構成することが可能である。これにより駆動側磁石１０（ハルバッハ配列磁石）の小型化を図ることが可能であるとともに、その組立工数が抑えられる。また、これら駆動側磁石１０と従動側磁石２０は対向面の極数を増やすほどトルクが低くなる傾向を示すが、本実施形態のような駆動側磁石１０（ハルバッハ配列磁石）および従動側磁石２０（径方向に単極着磁された永久磁石）を用いることにより、極数を抑えて比較的高いトルクを伝達することが可能である。

さらに、本実施形態の磁気カップリング機構は、駆動側磁石１０と従動側磁石２０との間のトルクと吸引力とのバランスを改善することを趣旨としている。磁気カップリング機構に高価で強力な磁石を用いた場合、当然、フェライト磁石を用いた場合よりも伝達トルクは高くなるが、一対の永久磁石間の吸引力も高くなる。そのため、図６に示すようなフェライト磁石を用いた従来の磁気カップリング機構を本実施形態の磁気カップリング機構に置き換える場合、従来の磁石と同様にフェライト磁石を用いることが好適である。

ポンプ装置としての渦巻ポンプ８０は、上述した磁気カップリング機構を備えることにより、ポンプ室８１６外の駆動側磁石１０からポンプ室８１６内の従動側磁石２０に伝達されるトルクを高めることができ、かつ、これら駆動側磁石１０と従動側磁石２０の間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することが可能である。また、吸引力を低減することが可能であることから、渦巻ポンプ８０において、駆動側磁石１０と隔壁部８１１との間隔および隔壁部８１１と従動側磁石２０との間隙（ギャップ）を小さくすることが可能となり、トルクの伝達効率および伝達可能トルクを高めることが可能となる。さらに、渦巻ポンプ８０の磁気カップリング機構は、従動側磁石２０が駆動側磁石１０に対してモータ軸線方向に位置する、いわゆる、面対向構造となっている。そのため、駆動側磁石１０と従動側磁石２０との間で発生する吸引力を、同程度のトルクを発生する他の方法で着磁された磁石間における吸引力よりも低減することが可能となる。その結果、軸部および軸受の摩耗が抑えられ、ポンプ室８１６内の部品の寿命を向上させることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態および実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

本実施形態における駆動側磁石１０および従動側磁石２０にはいずれもフェライト磁石が使用されているが、使用可能な永久磁石はフェライト磁石に限られない。これらに使用可能な他の永久磁石としては、例えば、要求されるトルクや移送する媒体の性質などに応じて適当な磁性材料が混合されたプラスチックマグネットなどが考えられる。

また、本実施形態における駆動側磁石１０および従動側磁石２０は同一軸線上に対向配置されているが、これら磁石の軸線は必ずしも一致している必要はなく、要求される伝達トルクや許容される吸引力に応じて、軸線が平行するように配置されていても良い。

さらに、駆動側磁石１０の構成は本実施形態のものに限定されず、図７（ａ）に示す角環状の駆動側磁石３０のように、厚み方向に単極着磁された角柱状の上磁石片３１１および下磁石片３１２と、長さ方向に単極着磁された同じく角柱状の左磁石片３２１および右磁石片３２２とを組み合わせた構成としても良い。

また、図７（ｂ）に示す円板状の駆動側磁石４０のように、手前がＮ極となるように着磁された上半体４１１と、手前がＳ極となるように着磁された下半体４１２とからなる、片面２極で厚み方向に着磁された円環状の磁石４１の中心穴部に、径方向に単極着磁された円板状の磁石４２を、上半体４１１側がＮ極、下半体４１２側がＳ極となるように嵌合した構成としても良い。

本実施形態では、磁気カップリング機構は、従動側磁石２０が駆動側磁石１０に対してモータ軸線方向に位置する、いわゆる、面対向構造となっているが、これに限定されるものではない。たとえば、従動側磁石２０が駆動側磁石１０の外周側に位置する、いわゆる、周対向構造であってもよい。

以下に、本発明の磁気カップリング機構について実施したトルクおよび駆動側磁石と従動側磁石間の磁気的吸引力（以下、単に「吸引力」ともいう。）の試験について、その試験方法および試験結果を示す。

〔実施例および比較例の構成〕
実施例および比較例として、図３と以下の表１に示す構成の磁気カップリング機構を用意した。尚、本発明の磁気カップリング機構の実施例は表１において符号ｇで示すものであり、かかる実施例ｇ以外はその比較例（比較例ａ〜ｆ）である。尚、比較例ａは図６に示す従来のポンプ装置９０の磁気カップリング機構と同じ構成である。

実施例および比較例に使用した駆動側磁石および従動側磁石の基本的な仕様は以下の通りである。
（駆動側磁石）
外径：φ３０ｍｍ
内径：φ１２．５ｍｍ
厚み：４．５ｍｍ
バックヨークの厚み：１ｍｍ（バックヨークを備えない比較例ｆを除く）
（従動側磁石）
外径：φ２６．５ｍｍ
内径：φ１２．５ｍｍ（中心穴部を有さない比較例ｅ、ｆ、および実施例ｇを除く）
厚み：４．５ｍｍ

〔トルクの測定方法〕
駆動側磁石および従動側磁石の対向面を、互いに異極同士が周方向に半面ずつ対向する角度に配置し、シミュレーションによりこれら磁石の各部に生じた電磁力を解析した。そして、これら磁石を回転させる方向に作用する成分の総和を算出し、これを従動側磁石に伝達されるトルクとした。

〔駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力の測定方法〕
駆動側磁石および従動側磁石の対向面を、互いに異極同士が対向する角度に配置し、シミュレーションによりこれら磁石の各部に生じた電磁力を解析した。そして、これら磁石の吸引方向に作用する成分の総和を算出し、これを従動側磁石が駆動側磁石に吸引される吸引力とした。

尚、上記シミュレーションには、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を使用した。また、駆動側磁石と従動側磁石との間隔を１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２０ｍｍとした場合のそれぞれについて測定を行った。

〔試験結果〕
図５は、各実施例および比較例について実施した上記試験の結果を示すグラフである。図５（ａ）はトルクの測定結果を、図５（ｂ）は駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力の測定結果をそれぞれ示している。

（伝達されるトルクの測定結果）
図５（ａ）はトルクの測定結果を示すグラフであり、縦軸に駆動側磁石から従動側磁石に伝達されるトルクをとり、横軸は駆動側磁石と従動側磁石との間隔をとっている。

実施例ｇは、ハルバッハ配列構造の駆動側磁石と、径方向単極着磁の従動側磁石とからなる磁気カップリング機構であり、駆動側磁石および従動側磁石の間隔を１０ｍｍ、１５ｍｍ、および２０ｍｍとしたいずれの場合においても最も高いトルクを示した。

実施例ｇの次に高いトルクを示したのは比較例ｅである。実施例ｇと比較例ｅとは駆動側磁石の着磁方法が異なっており、実施例ｇがハルバッハ配列構造であるのに対して、比較例ｅは片面２極厚み方向着磁である。これにより、駆動側磁石の着磁方法は片面２極厚み方向着磁とするよりもハルバッハ配列構造とした方が高いトルクが得られることがわかる。

また、比較例ａ〜ｄはいずれも、駆動側磁石および従動側磁石が同極数で厚み方向に着磁された構成である。比較例ａ〜ｄのトルクは、一部反転が見られるものの、その極数が増えるにつれて低下する傾向にある。つまり、実験した磁気カップリング機構ではトルクを高い水準で維持するためには極数は少ない方が好適であると考えられる。

比較例ａ〜ｄはいずれも、上記比較例ｅよりもトルクが低い。比較例ｅと比較例ａとは、駆動側磁石の構成は同じであるが、従動側磁石の仕様が異なっている。具体的には、従動側磁石の着磁方法が異なっているとともに、従動側磁石の中心穴部があるか、ないかで異なっている。比較例ａは、従動側磁石が片面２極厚み方向に着磁されており、従動側磁石に中心穴部がある例である。これに対し、比較例ｅは、従動側磁石が径方向単極に着磁されており、従動側磁石に中心穴部がない例である。

上記結果から、従動側磁石の着磁方法は片面２極厚み方向着磁とするよりも径方向単極着磁とした方が高いトルクが得られた。また、従動側磁石の中心穴部はない方が高いトルクが得られることがわかる。上記相違点のうち、特に着磁方法を径方向単極着磁としたことにより、比較例ｅのトルク向上効果が得られているものと考えられる。

一方で、比較例ｆは比較例ｅよりも低いトルクを示している。比較例ｅと比較例ｆとは、駆動側磁石の仕様が異なるものであり、従動側磁石の仕様は同じである。具体的には、駆動側磁石の着磁方法が異なり、さらに、駆動側磁石がバックヨークを備えているか、いないかで異なっている。比較例ｅは、駆動側磁石が片面２極厚み方向に着磁されており、駆動側磁石がバックヨークを備えている例である。比較例ｆは、駆動側磁石が径方向単極に着磁されており、駆動側磁石がバックヨークを備えていない例である。

上記結果から、駆動側磁石および従動側磁石の着磁方法は、両方を径方向単極着磁とするよりも、一方を片面２極厚み方向着磁として、バックヨークを備えている方が高いトルクが得られることがわかる。特に、駆動側磁石の着磁方法を片面２極厚み方向着磁としたことにより、比較例ｆのトルク向上効果が得られているものと考えられる。さらには、上で述べた実施例ｇおよび比較例ｅの比較結果から、かかる一方側を片面２極厚み方向着磁からハルバッハ配列構造にした組み合わせ（つまり実施例ｇの構成）が、高いトルクを得る上で最も好適な組み合わせであることがわかる。

（駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力の測定結果）
図５（ｂ）は駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力の測定結果を示すグラフであり、縦軸に駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力をとり、横軸に駆動側磁石と従動側磁石との距離をとっている。

実施例ｇは、上述したとおり、高い伝達トルクを得ているが、駆動側磁石と従動側磁石の間の間隔が小さい１０ｍｍ、１５ｍｍでは比較例ａよりも小さい吸引力であった。ちなみに、比較例ａは、図６に示す従来の磁気カップリング機構と同じ構成であり、駆動側磁石と従動側磁石の間の距離に応じて、これら磁石間の吸引力の影響を受けやすいことがわかる。

（測定結果のまとめ）
図５（ａ）に示す伝達トルクの測定結果によれば、実施例ｇ、比較例ｂ、比較例ｅ、比較例ｆは、図６に示す従来の構成である比較例ａよりも高い伝達トルクを示している。なお、比較例ｂは、間隔が１０ｍｍの場合であり、比較例ｆは、間隔が１５ｍｍ、２０ｍｍの場合である。

つぎに、図５（ｂ）に示す駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力の測定結果によれば、上述した実施例ｇおよび比較例ｂ、ｅ、ｆのうち、比較例ａよりも低い吸引力を示すものは、実施例ｇ、比較例ｂ、および比較例ｅである。トルクに対する吸引力の比率に着目すると、もっとも良好な比率（トルクに対して吸引力が低いこと）を示しているのは、実施例ｇである。

以上の試験結果から、実施例ｇの構成の磁気カップリング機構を備えることにより、図６に示すような磁気カップリング機構の構成よりも従動側磁石に伝達される伝達トルクを高めることができ、かつ、伝達トルクに対して良好な比率で駆動側磁石と従動側磁石の間の吸引力を抑えられることが認められる。また、本実施形態に示す磁気カップリング機構では、同一間隙でトルクが大きいほど、もしくは、同一のトルクで間隙が広いほど、応用範囲は広がる。

１０ 駆動側磁石
１０ａ 対向面
１１ 上下の永久磁石片
１２ 左右の永久磁石片
２０ 従動側磁石
２０ａ 対向面
８０ 渦巻ポンプ
８１ ケーシング
８１１ 隔壁部
８１４ 軸部
８１５ 軸受
８１６ ポンプ室
８２ インペラ

Claims (4)

1. 対向配置された一対の永久磁石を備え、これら永久磁石を非接触で磁気結合させることにより回転力の伝達を可能とした磁気カップリング機構であって、
   前記一対の永久磁石は互いに軸線方向に向かい合うように配置され、
   前記一対の永久磁石のうち一方は、複数の永久磁石片が組み合わせられたハルバッハ配列構造を有し、
   他方の前記永久磁石は径方向に着磁されていることを特徴とする磁気カップリング機構。
2. 前記一方の永久磁石は、単極着磁された４つの永久磁石片の組み合わせからなる円環状の磁石であり、
   前記他方の永久磁石は径方向に単極着磁されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気カップリング機構。
3. 前記一対の永久磁石はフェライト磁石であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気カップリング機構。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁気カップリング機構を備えたポンプ装置であって、
   前記一方の永久磁石はモータにより回転駆動される駆動側磁石であり、
   前記他方の永久磁石は前記駆動側磁石の回転に連動して回転する従動側磁石であり、
   前記従動側磁石にはインペラが連結され、
   前記駆動側磁石および前記従動側磁石は、液体を移送するポンプ室を区画するケーシングの一部である隔壁部を挟んで対向し、
   前記駆動側磁石は前記ポンプ室の室外側に、前記従動側磁石は前記ポンプ室の室内側に配置されていることを特徴とするポンプ装置。
   

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