JPH07123698A

JPH07123698A - 磁気回転伝達装置

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Publication number: JPH07123698A
Application number: JP16098094A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Akiyama; 慎一秋山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JP2678569B2

Abstract

(57)【要約】【目的】曲った磁力線を作るとともに、反発力も加味
することによって、スラスト荷重を大きくすることな
く、回転トルクを増大させ、また脱離することなく正逆
回転の切換えを瞬時に可能にする。【構成】左右に一対の磁極面を有する左右２極型磁石
１１と、表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極型
磁石１２とを備える。左右２極型磁石１１の中央延長線
１３上に、中央延長線１３と磁極面が平行するように両
面２極型磁石１２を対向して設ける。中央延長線１３を
軸にいずれか一方の磁石１１または１２を回転させるこ
とにより、その回転をいずれか他方の磁石１２または１
１に磁力で伝達させる。対向する異極面間に形成される
吸引力に寄与する磁力線は曲り、反発力に寄与する磁力
線も回転伝達に関与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁石の回転を対向磁石
に伝達する磁気回転伝達装置に係り、特に一方の磁石に
面状の両面２極型磁石を用いたものに関し、例えば薬品
等の撹拌、化学反応装置、高圧・真空反応装置、感光材
料撹拌装置、酸化防止撹拌装置、粉体撹拌装置、貴金属
研磨機、家庭用ミキサー、簡易洗濯機または磁気カップ
リング装置等に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、撹拌子と対向して配置したＵ字型
磁石を回転させ、両者の異極間の吸引作用のみで撹拌子
を回転させるものとして、マグネチックスターラと呼ば
れる磁気回転伝達装置が知られている。

【０００３】その機構を図２２により説明すると、液体
７５を収容する容器７４内に棒状の撹拌子７２を配置
し、容器７４外の底壁近傍にＵ字型磁石７１を対向配置
し、駆動モータ７３でＵ字型磁石７１を回転させて撹拌
子７２を回転させるものである。

【０００４】また、磁気カップリングと呼ばれる磁気回
転伝達装置もあり、これにはラジアル型とアキシャル型
とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマグネ
チックスターラは、図２３に示すように、撹拌子７２と
Ｕ字型磁石７１との間に形成される直線状の磁力線７７
に基づく吸引力でのみ撹拌子７２が回転するものである
が、本来、直線状の吸引力で吸着した磁性体は吸着面に
平行の外力には弱いという磁石の性質がある。このた
め、伝達トルクが小さく、負荷が大きくなって位相がず
れると、磁力線の多くが切断して撹拌子が容易に脱離す
るという不具合がある。また、磁束の径が比較的小さい
ことも切断しやすい原因となっている。

【０００６】ところが、撹拌能力の向上という要請に応
えるため、撹拌子および対向するＵ字型磁石の各磁力を
強化し、異極間相互の吸引力のみを増大して、撹拌子の
回転能力を向上しようとしている。

【０００７】しかし、このように単に異極間のみの吸引
力を増大しようとすると、次のような種々の問題が生じ
る。

【０００８】（１）スラスト方向の負荷が増大する。

【０００９】異極間の吸引力のみに依存しているため、
駆動モータのスラスト方向の負荷増大により回転トルク
の損失が生じたり、軸受の摩耗が生じたりする。また、
撹拌子の回転接触部の摩擦の増大により回転トルクの損
失が生じたり、撹拌子の回転接触部の摩耗が増大した
り、さらには撹拌子の回転接触部の摩擦音による騒音の
増大が生じたりする。特に、撹拌子の回転接触部が摩耗
すると、その摩耗粉が容器内の液体に混入するため、好
ましくない。

【００１０】（２）磁力を強化しても、直線状の磁力線
の数が増えるだけなので、回転トルクが期待したほど大
きくならなず、エネルギー効率が悪い。

【００１１】（３）撹拌子を急激に反転しようとすると
脱離が生じる。このため、正逆の反復回転をしようとす
るときは、撹拌子の回転を一旦停止させてスロースター
トする必要があり、作業性が極めて悪い。また、急激な
正逆反転ができなため、撹拌効率を高めることができな
い。

【００１２】一方、上述した磁気カップリングにあって
は、ラジアル型はアキシャル型に比べてスラスト力がか
からないという利点があるものの、隔壁が複雑な形状と
なる欠点を有する。これに対してアキシャル型はラジア
ル型に比べて構造が簡単で、軸方向の長さを短くでき、
隔壁形状を単純化できるという利点を有するものの、軸
受部にスラスト力が働き、それが磁力に比例するという
欠点を有していた。

【００１３】本発明の目的は、曲った磁力線を作るとと
もに、同極間の反発力も加味することによって、上述し
た従来技術の欠点を解消して、簡単な構造でありながら
スラスト荷重を大きくすることなく、回転トルクを増大
させ、また脱離することなく正逆回転の切換えが可能な
磁気回転伝達装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明の磁気回転伝
達装置は、左右に一対の磁極面を有する左右２極型磁石
と、表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極型磁石
とを備え、上記左右２極型磁石の中央延長線上に、該中
央延長線と磁極面が平行するように上記両面２極型磁石
を対向して設け、上記中央延長線を軸にいずれか一方の
磁石を回転させることにより、その回転をいずれか他方
の磁石に磁力で伝達するようにしたものである。

【００１５】例えば、図１に示すように、略同一面に適
宜間隔を開けて一対の磁極面Ｎ、Ｓを有するＵ字型の左
右２極型磁石１１と、両面に一対の磁極Ｎ、Ｓを有する
平板状の両面２極型磁石１２とを対向配置させ、中央延
長線１３を軸に左右２極型磁石１１を回転させることに
より、両面２極型磁石１２を磁力で回転させるように構
成される。

【００１６】第２の発明は、第１の発明において、回転
効率を高めるために、回転が磁力で伝達される上記いず
れか他方の磁石が、転倒しない自立構造となっているも
のである。

【００１７】第３の発明は、第２の発明において、上記
転倒しない自立構造となっている上記いずれか他方の磁
石が、上記表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極
型磁石であり、該両面２極型磁石に転倒防止用の部材を
取り付けたものである。

【００１８】例えば、図２に示すように、非磁性体１４
を介して、略同一面に適宜間隔を開けて一対の磁極面
Ｎ、Ｓを有するＵ字型の左右２極型磁石１１と、両面に
一対の磁極Ｎ、Ｓを有する面状の両面２極型磁石１２と
を対向配置させる。左右２極型磁石１１は、その中央延
長線１３上に有する回転軸１６に取り付け、駆動モータ
１５によって回転させる。中央延長線１３と磁極面Ｎ、
Ｓが平行するように起立させた両面２極型磁石１２の底
部の四隅には、転倒防止用の部材１７を水平方向に突出
させ、この転倒防止用部材１７という自立手段によって
回転自在に支持するように構成される。

【００１９】第４の発明は、第１の発明において、回転
効率と回転用途の拡大を高めるために、回転を磁力で伝
達される上記いずれか他方の磁石が、軸受に支持された
回転軸に一体的に取り付けた他立構造となっているもの
である。

【００２０】例えば、図３に示すように、非磁性体１４
を介して、略同一面に適宜間隔を開けて一対の磁極面
Ｎ、Ｓを有するＵ字型の左右２極型磁石１１と、両面に
一対の磁極Ｎ、Ｓを有する面状の両面２極型磁石１２と
を対向配置させる。左右２極型磁石１１には、その中央
延長線１３上に有する回転軸１６を取り付け、駆動モー
タ１５によって回転させる。中央延長線１３と磁極面
Ｎ、Ｓが平行するように起立させた両面２極型磁石１２
には、その中央延長線１３上の上面中央部に回転軸１８
を一体的に設ける。この回転軸１８は上方の軸受台２０
に固定された軸受１９によって支持され、この回転軸１
８という他立手段によって両面２極型磁石１２を回転自
在に支持するように構成される。

【００２１】第５の発明は、容器と、左右に一対の磁極
面を有する左右２極型磁石と、表裏に一対の磁極面を有
する面状の両面２極型磁石とを備え、いずれか一方の磁
石を上記容器外の容器底壁近傍に設け、上記容器内にい
ずれか他方の磁石をいずれか一方の磁石と対向させ、か
つ自立するように設け、上記容器底壁近傍に設けたいず
れか一方の磁石を回転駆動手段により回転させることに
より、その回転をいずれか他方の磁石に磁力で伝達する
ようにしたものである。

【００２２】第６の発明は、蓋を有する容器と、左右に
一対の磁極面を有する左右２極型磁石と、表裏に一対の
磁極面を有する面状の両面２極型磁石とを備え、いずれ
か一方の磁石を上記容器外の容器底壁近傍に設け、上記
容器内に、いずれか他方の磁石を、いずれか一方の磁石
と対向させ、かつ他立するように上記蓋に取り付けた軸
受に支持した回転軸に一体に取り付け、上記容器底壁近
傍に設けたいずれか一方の磁石を回転駆動手段により回
転させることにより、その回転をいずれか他方の磁石に
磁力で伝達するようにしたものである。

【００２３】第７の発明は、第５および第６の発明にお
いて、磁石の破損保護、耐薬品性および洗浄性を良好な
らしめるために、容器内に設けたいずれか他方の磁石を
合成樹脂により被覆したものである。

【００２４】第８の発明は、ケース内に２本の回転軸を
同一軸線上に回転自在に挿通し、ケース内の一方の回転
軸の先端に、略同一面に適宜間隔を開けて一対の磁極面
を有する左右２極型磁石を、磁極面の延長面が回転軸と
直交するように取り付け、ケース内の他方の回転軸の先
端に表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極型磁石
を、磁極面が回転軸と平行となるように、かつ上記左右
２極型磁石と適宜間隔を開けて対向するように取り付
け、ケース内を区画形成する非磁性体の平板状の隔壁を
両磁石間に介在するように設け、いずれか一方の磁石を
駆動側とし、いずれか他方の磁石を被駆動側としたもの
である。

【００２５】

【作用】図１に示すように、左右２極型磁石１１と両面
２極型磁石１２とを対向させ、左右２極型磁石１１を回
転すれば、両面２極型磁石１２は左右２極型磁石１１と
の相互磁力作用により回転する。この相互磁力作用によ
る回転は、従来の棒状磁石を用いたものに比してはるか
に強力である。その原理は必ずしも明確ではないが、図
４および図５を用いて推量しつつ説明する。なお、一般
的には磁力線の密度が磁界の強さを表すが、図では磁力
線を便宜上描いてあるので、そのようになっていない。
また、図４において両面２極型磁石１２は回転駆動側と
する。左右２極型磁石１１は便宜上固定しているが、回
転が伝達される側とし、左右２極型磁石１１に生じるト
ルクが測定できるようにしてある。また、磁力線には、
磁力線自身は縮もうとする傾向をもち、磁力線同士は互
いに反発し合うという性質を有する。比喩的にはゴム
紐、または引張バネないし圧縮バネのような張力または
反発力が存在するといえる。

【００２６】（１）両面２極型磁石１２の回転開始前図４（Ａ）、および図５（Ａ）は両面２極型磁石１２の
回転開始前（平衡状態）における同磁石１２と左右２極
型磁石１１との関係を示す。両者は、異極（Ｎ極、Ｓ
極）間の磁力線２１の吸引力で吸引し合って、互いの異
極面同士が直交するように交叉状に対向し、平衡状態を
保持している。左右２極型磁石１１に作用する回転トル
クは０である。吸引力に寄与する磁力線２１は、図示す
るように、Ｎ極面から垂直に出て、このＮ極面と直交す
るＳ極面に垂直に入ることから、直線ではなく曲線ない
し弧を描く。したがって、吸着面に平行の分力が生じる
ので、異極間の吸引力は、吸着面に平行の外力に対して
も強くなり、磁力線が切断しにくくなっている。また、
一方の磁石１２が面状となり磁束の径が比較的大きいこ
とも切断しにくい要因となっていると考えられる。

【００２７】この平衡状態では、同極間における反発力
は作用していないと考えられる。また、磁石間のスラス
ト方向の吸引力は、それが一成分に過ぎないことから、
全成分になる直線状の磁力線の場合に比してはるかに弱
い。図８にこのことを裏付けるデータを示す。なお、両
面２極型磁石１２に回転方向の外力を一寸加えて、その
外力を開放してやると、両面２極型磁石１２は直ちに平
衡状態位置に戻る。すなわち、この平衡状態は無負荷時
には非常に安定している。

【００２８】これは、ちょうど異極面同士をゴム紐の束
で自然長のままつないだ状態とみることができる。両磁
石１１、１２をねじって離すと、ゴム紐の張力により元
の位置に戻る。また、束ねたゴム紐は引っ張られていな
いので、スラスト方向の吸引力は、それ程強くならな
い。

【００２９】（２）左右２極型磁石１１の回転開始後図４（Ｂ）は、両面２極型磁石１２が左右２極型磁石１
１に対して＋４５°だけ矢印方向に回転した場合におけ
る両面２極型磁石１２と左右２極型磁石１１との関係を
示す。両面２極型磁石１２が矢印方向に回転を始める
と、両者の平衡状態保持の原理により、磁力線に平衡状
態を回復しようとする張力が発生して、左右２極型磁石
１１に回転方向と同方向（矢印方向）にトルクが発生す
る。これは吸引力に基づくトルクである。このとき磁極
線２１はねじ曲げられて、両異極間の距離が近づき吸引
力が増大し始める。磁気に関するクーロンの法則によ
り、吸引力は距離の二乗に反比例することによる。

【００３０】これは、ゴム紐でいえば、回転によってゴ
ム紐が伸びるため、左右２極型磁石１１はゴム紐により
引っ張られて、両面２極型磁石１２と同方向の回転トル
クを受ける。回転角度が大きくなると、ゴム紐のねじれ
量に応じて回転トルクも上昇する。このとき、ゴム紐が
伸びた分だけスラスト方向の吸引力も僅かに大きくなる
（図８参照）。

【００３１】（３）左右２極型磁石１１と両面２極型磁
石１２との位相が＋９０°近くに達した時図４（Ｃ）、（Ｄ）、図５（Ｂ）、および図６は、負荷
の増大により両面２極型磁石１２が＋９０°近くに達し
た場合における、両面２極型磁石１２と左右２極型磁石
１１との関係を示す。図４（Ｃ）および図５（Ｂ）に示
すように、吸引力の磁力線２１はさらに大きくねじ曲げ
られて長くなり、寝るような形となる。吸引力の磁力線
２１は、このようにねじ曲げられ、しかも長く伸びてい
るために切断作用がなく、張力成分を充分に発揮でき
る。また、磁力線２１は図５（Ｂ）に示すようにほぼ両
面２極型磁石１２の磁極面と平行になるように長くねじ
曲げられて寝る。長くねじ曲げられることにより磁力線
が縮もうとして生じる張力作用と、磁束が絞られ磁束密
度が上がることにより生じる磁力線同士の反発作用とが
強力に作用して両面２極型磁石１２を押え付ける。この
押え付けはＮ極面とＳ極面の両面で同時に生じるため、
これによっても左右２極型磁石１１に大きな回転トルク
が付与されると考えられる。

【００３２】上記張力作用と磁力線による押付け作用の
２つの回転伝達作用が、両面２極型磁石１２のＮ極側と
Ｓ極側に作用するので、左右２極型磁石１１に大きな回
転トルクが伝達される（図７参照）。

【００３３】ところで、両面２極型磁石１２のＮ極、Ｓ
極がそれぞれ表裏に形成されているため、左右２極型磁
石１１のＮ極またはＳ極が、両面２極型磁石１１の裏面
にあるＮ極または表面にあるＳ極に接近するその近傍に
おいては、図６に示すように両面２極型磁石１２の底面
左右でそれぞれ３極が共存し、吸引作用２２と同時に反
発作用２３が発生する（以下、これを３極作用とい
う。）。

【００３４】３極作用による反発力の磁力線２４は図４
（Ｄ）に示すように、吸引力２１の磁力線と同様に大き
くねじれて寝るため、左右２極型磁石１１には、吸引力
によるトルクと同等の反発力によるトルクが同方向に生
じるものと考えられる。反発力は図７に示すように、位
相が８０°を過ぎた当たりから急激に生じる。したがっ
て、両磁石１１、１２の位相が＋９０°近くでは左右２
極型磁石１１には、吸引力によるトルクに、これと同等
の反発力によるトルクが加わるため、強力な回転トルク
が生じる。

【００３５】一方、３極作用によりスラスト方向の負荷
は互いに打ち消し合う。すなわち、図６に示すように左
右２極型磁石１１のＮ極面の上部近傍に両面２極型磁石
１２のＮ極とＳ極が共存する磁極面があるとき、両面２
極型磁石１２のＮ極は反発し、Ｓ極は吸引している。ま
た、同じく左右２極型磁石極１１のＳ極面の上部近傍に
おいて両面２極型磁石１２のＳ極は反発しＮ極は吸引し
ている。よって、両磁石１１、１２間において磁力によ
るスラスト方向の力は打ち消し合う作用がある。また、
３極作用の要素である吸引作用２２および反発作用２３
は、図６に示すように、両面２極型磁石１２の底面左右
において、各々対角線上に生じている。そのため左右２
極型磁石１１はバランスを保って回転できる。

【００３６】ゴム紐でいえば、回転によってゴム紐は切
断限界近くまで伸びて最大張力を発揮し、またそれまで
寄与していなかった圧縮ゴム紐が急激に関与するため、
最大トルクが出る。また、圧縮ゴム紐の圧縮限界も最大
となるから、スラスト方向の吸引力は大幅に低減する
（図８参照）。

【００３７】（４）本発明と従来例との相違吸引トルクに関しては図７に示すように、対向磁石間の
回転方向のずれ（位相）を横軸に取り、トルクを縦軸に
取った場合、従来例では０°から急速に立ち上がり始
め、２０°近くでピークを迎え、その後は比較的滑らか
に減少していく傾向がある。これに対して、本発明で
は、トルクは徐々に立ち上がり、５０°を過ぎた点から
大きな角度で立ち上がり、９０°近傍でピークに達した
後、しばらくそのピークを保持した後、急激に減少する
傾向にある。両者のピーク値は約２倍の開きがあり、本
発明の方が吸引トルクは大きい。しかも、本発明では、
従来例では全く寄与していない反発トルクが、８０°を
過ぎた当たりから回転トルクに和として作用するので、
９０°近傍での回転トルクは非常に強大となる。

【００３８】ここで、図９を用いて、反発作用も回転力
に作用していることの裏付けを理論的に試みてみよう。
便宜上、両面２極型磁石１２は固定し、左右２極型磁石
１１の両面２極型磁石１２に対するトルクを考えた。図
９は左右２極型磁石１１の両面２極型磁石１２に対する
各点Ｐ₁、…Ｐ₄との位相角における磁力をベクトル化
し、ベクトル分解図法により理論的トルク係数を算出す
る基礎としたものである。Ｎ₁，Ｓ₁、Ｎ₂，Ｓ₂、…
Ｎ₉，Ｓ₉は左右２極型磁石１１の一対の磁極を示し、
それらの各位置は、左右２極型磁石１１の反時計回りの
回転軌跡上にある。

【００３９】この図から、左右２極型磁石１１の各点に
おける両面２極型磁石１２に与える力の方向は吸引、反
発力とも時計方向に作用しているのがわかる。なお、
Ｒ、Ｘ、Ｙ、Ｚで示した両矢印範囲はそれぞれ、Ｎ極の
吸引トルクエリア、Ｎ極の反発トルクエリア、Ｓ極の吸
引トルクエリア、Ｓ極の反発トルクエリアを示す。

【００４０】図示したように、Ｌ＝ベクトルの長さ（Ｌ／５）＝Ｓ₄のベクトルを１とする（比較ベクトル
長）（Ｌ／５）²＝比較ベクトル長の２乗式１／（Ｌ／５）²＝比較ベクトルを磁力に変換（磁気に
関するクーロンの法則）ｄ＝２作用点の近似距離（Ａ−Ａ′〜Ｅ−Ｅ′間）Ｔ_k＝トルク係数とすると、Ｔ＝Ｆ・ｄによりＴ_k＝１／（Ｌ／５）²×ｄ＝ｄ／（Ｌ／５）² （１）となる。その計算結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】同表に示すように、吸引トルク係数、反発トルク係数共
に位相角７０°から９０°間は回転トルク係数は最大を
示している。この表に基づいて吸引トルクと反発トルク
が同時に作用するトルク曲線（双曲線）を表したのが図
１０である。この図と図７とを比較すれば実測値と理論
値に相似性があることが明らかであり、吸引磁束と反発
磁束の双磁束作用により回転が伝達されることが立証さ
れた。

【００４２】一方、スラスト方向の吸引力に関しては図
８に示すように、従来例では０°でピークをもち、位相
が大きくなるにしたがって急激に減少していき、６０°
付近からその減少具合が緩和し徐々に減少していく傾向
がある。これに対して本発明では、０°で従来の１／４
ぐらいのところから始まり、位相の増加により緩やかに
上昇していき、４０°近くでピークを迎え、あとは７０
°近くまで緩やかに減少し、その後、急速に減少してい
く傾向にある。

【００４３】このように本発明の回転トルクは従来に比
して強大で、しかも位相が９０°近くの所にピークが生
じる。また、本発明のスラスト荷重は従来に比してはる
かに小さく、９０°近傍の最大動作点ではかなり小さな
値に減少する傾向がある。

【００４４】（５）正逆回転伝達作用図７からマイナス位相側のトルク特性を得るには、図７
の特性を左右対称に形成すればよい。すると、正逆転の
最大吸引トルク間の位相差は、本発明の１８０°に対し
て従来例では４０°であり、大きな開きがある。

【００４５】すなわち本発明では、両面２極型磁石１２
を瞬時逆回転により今までとは反対方向に回した時、左
右２極型磁石１１に逆回転トルクを与える間の回転遊び
は最大１８０°ある。この大きな遊びが逆転時の衝撃力
を緩和し、瞬時に逆転したときでも左右２極型磁石１１
の脱離が防止できると考えられる。また、ねじ曲げられ
た磁力線の束は、非常に強靱であり、その強靱さも磁石
同士の脱離作用を防止する作用があると考えられる。

【００４６】このように遊びと磁力線の強度から正逆回
転が有効、かつ徐々に（実際は急速であるが微視的に見
れば、従来例よりも徐々にということである）伝達され
るため脱離が生じない。

【００４７】逆回転のメカニズムは図４の（Ｅ）〜
（Ｈ）に示すようになる。図４（Ｃ）の状態から、両面
２極型磁石１２を今度は逆転すると、今まで張り詰めて
いた張力の復元力と反発力とが両面２極磁石１２に働
き、駆動源である駆動モータの逆転起動トルクを助勢す
る働きをして、速やかに−９０°回転し、位相が０°と
なり同図（Ａ）と同じ位置に戻り平衡状態となる（図４
（Ｅ））。その後は、上述した正転のときと逆位相で、
両面２極型磁石１２の回転が左右２極型磁石１１に全く
同様に伝達される（図４（Ｆ）〜（Ｈ））。

【００４８】ゴム紐でいえば、伸びきったゴム紐がその
張力を解かれて瞬時に復元するため、左右２極型磁石１
１は元の平衡状態の位置に戻る。そして、そのまま今度
は逆方向の張力により引っ張られて左右２極型磁石１１
に逆方向の回転トルクが生じるということになる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明に係る実施例について、図面を
参照しながら説明する。

【００５０】図１１は、本発明の磁力回転駆動装置を自
立型のマグネチックスターラに適用した第１実施例を示
すものである。

【００５１】液体３５を収容する非磁性体により形成さ
れた無蓋型撹拌容器３４内に、撹拌用の磁石３２を配置
し、容器３４外の底壁近傍に駆動用の磁石３１を対向配
置する。駆動モータ３３で駆動用磁石３１を回転させて
撹拌用磁石３２を回転させる。

【００５２】駆動用磁石３１には略同一面に一対の磁極
面Ｎ、Ｓを有するＵ字型磁石３１を用いる。撹拌用磁石
３２には表裏に一対の磁極面Ｎ、Ｓを有する平板状で矩
形の両面２極型磁石３２を用いる（図１２参照）。

【００５３】Ｕ字型磁石３１の中心軸上に、これと磁極
面が平行になるように両面２極型磁石３２を起立させ
て、Ｕ字型磁石３１を回転させると、両面２極型磁石３
２は、上記中心軸を軸に回転する。

【００５４】ところで、両面２極型磁石３２は、平板状
に形成されたものであるため、容器３４内の起立を安定
にする必要がある。そこで転倒防止用部材を取り付け
る。例えば、図１２、図１３に示すように、両面２極型
磁石３２の表裏の磁極面３６、３７のそれぞれ四隅に、
両面２極型磁石３２の起立を確実にする棒状体３８を横
方向に突設してある。この棒状体３８を含めた全体は合
成樹脂皮膜３９により被覆してある。

【００５５】両面２極型磁石３２と棒状体３８とに被覆
した合成樹脂皮膜３９は、両面２極型磁石３２の摩擦抵
抗の軽減、摩耗防止、薬品性および洗浄性を良好にす
る。また、両面２極型磁石３２の表裏の磁極面３６、３
７のそれぞれ四隅に棒状体３８を突設したので、両面２
極型磁石３２をＵ字型磁石と対向して配設する際に、両
面２極型磁石３２を４通りの辺をもっても起立させるこ
とができ、使い勝手がよい。なお、棒状体３８は表裏の
磁極面３６、３７の下辺の両端に２個づつ突設するに止
めてもよい。

【００５６】また、転倒防止用部材は、図１４、図１５
のように、角板型の両面２極型磁石３２をすっぽり覆
い、これを中心にして磁極面と直交する左右方向に延び
る角柱型の合成樹脂３９で構成し、両面２極型磁石３２
の厚み面がどの位置でも容器の底部に安定して回転でき
るようにしてもよい。なお、合成樹脂３９は断面形状を
４角形とせず、丸形、６角形、８角形としてもよい。

【００５７】さらに、図１６に示すように両面２極型磁
石３２を合成樹脂製のブロック４４中に一体的に固め、
そのブロック４４の上部中央に係合溝を設けて、その係
合溝に嵌合する係止溝を設けた合成樹脂製のブロック４
１を形成し（ａ）、両者を嵌合して組み付け、全体を十
字形とするようにしてもよい（ｂ）。この場合、合成樹
脂製のブロック４１の長さを長くすることにより、該ブ
ロック４１に転倒防止機能に加えて翼機能を持たせるよ
うにしてもよい。また、同図（ｃ）に示すように軸４５
を突設して、これに撹拌翼を取り付けられるようにして
もよい。

【００５８】また、組み付けるのではなく、図１７に示
すように、両面２極型磁石３２と直交するダミー４２を
当初から一体的に設けて十字形とすることもできる。

【００５９】上述した両面２極型磁石３２またはその転
倒防止用部材の上面または下面の回転軸中心には、例え
ば図１３、図１５、図１７に示したように、突起４３を
設け、回転力を弱める摩擦力および摩耗を軽減すること
が好ましい。また、棒状体３８、３９、ブロック４１、
４４、またはダミー４２に弾性を持たせるようにすれ
ば、回転時の衝撃音を和らげることができる。

【００６０】上記実施例によれば、容器内３４の撹拌子
として棒状磁石やＵ字型磁石ではなく、厚さが薄く表面
積の大きい両面２極型磁石を使用するので、撹拌効率を
大幅に向上することができる。また、本実施例によれば
両面２極型磁石３２を自立型としたので、構成が簡単で
メンテナンスが容易である。

【００６１】なお、実験によると、さらに両面２極型磁
石の背の高さを低くする程回転トルクが大きく、撹拌効
率がよいこともわかった。また、両面２極型磁石の厚さ
は丁度Ｕ字型磁石の２極間のギャップと同じぐらいと
し、磁極面の面積はＵ字型磁石の磁極面の面積よりも大
きくすることが好ましいこともわかった。

【００６２】本実施例は、撹拌子を両面２極型磁石で構
成したので次に記載する効果を奏する。

【００６３】ねじ曲げられ磁力線の張力作用と斥力作用
とによって、強力な磁気力による回転伝達が得られる。

【００６４】３極作用によって、駆動モータの軸受部の
転がり摩擦による回転トルクの損失の低減、および転が
り軸受の摩耗の解消が図れる。また、スラスト方向の負
荷は互いに打ち消し合い、自重に浮力を減じた重さが回
転接触面に作用するので摩擦力が軽減されることにより
摩耗が軽減される。また、撹拌子の合成樹脂皮膜から発
生する摩耗粉はなくなり、混合等の液体の濾過作業もな
くなる。また回転トルクの損失もなくすことができる。

【００６５】また、３極作用によって、吸引力作用およ
び反発力作用は各々両面２極型磁石の対角線状に生じて
いるため撹拌子の回転は安定を保ちながら回転する。そ
のため、摩擦による騒音を回避できる。

【００６６】大きな遊びと磁力線の強力な張力作用によ
り、撹拌子をモータの瞬時切換えで反対方向に回して
も、撹拌子は脱離することなく反転する。

【００６７】駆動磁石がネオジウムで、撹拌子が異方性
フェライト磁石（厚み１ｃｍ、縦横各々４ｃｍ）の場合
において、比較的粘度の低い液体（水程度）で約２０リ
ットルの容量を撹拌する効果がある。また、３極作用に
よりスラスト荷重が極めて小さいので、カプラ状の含有
混合液でもカプラの破壊なく撹拌ができる効果がある。

【００６８】また、ねじ曲げられた磁力線の吸引トルク
と反発トルクの同時磁気作用と、３極作用によるスラス
ト荷重の低減作用とを利用することにより、可能な限り
強力な磁気力にすることによって、撹拌装置の大型化が
実現できる。

【００６９】図１８は、本発明の磁気回転伝達装置を他
立型のマグネチックスターラに適用した第２実施例を示
すものである。

【００７０】図１１と異なる点は、液体３５を収容する
容器が有蓋型撹拌容器５１であり、その内に配置されて
いる平板状の両面２極型磁石３２が他立型で撹拌羽根５
６を有している点である。すなわち、蓋体５２中央に設
けた軸受５５に回転軸５４の基端が回転自在に取り付け
られ、回転軸５４の先端には両面２極型磁石３２が一体
的に取り付けられ、両面２極型磁石３２は回転軸５４に
よって回転自在に蓋体５２から支持されている。

【００７１】回転軸５４の中央付近には、撹拌羽根５６
が取り付けられ、両面２極型磁石３２の撹拌に加えてさ
らに撹拌効率を上げるようになっている。この撹拌羽根
５６の取付けは、より大きな回転トルクが得られて初め
て可能とる。なお、撹拌容器５１は頭付ねじ５３で蓋体
５２によって密閉出来るようになっており、液面上の密
閉空間を真空、加圧または気体置換して行う撹拌に、も
しくは容器５１を遮光性容器として感光性液体の撹拌に
好結果をもたらすものである。

【００７２】特に容器上部から支持した回転軸５４に、
撹拌羽根５６を設置することにより、沈殿しやすい液体
３５を上下に強力に撹拌することと、液中の粒状体をせ
ん断撹拌する場合に効果がある。

【００７３】なお、上記両実施例はいずれも駆動磁石が
Ｕ字型磁石で、撹拌子が両面２極型磁石の場合について
説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図
１９の第３実施例に示すように、駆動磁石を両面２極型
磁石３２とし、撹拌子を棒状の左右２極型磁石６０とし
てもよく、あるいは、図２０の第４実施例に示すように
撹拌子を棒状の左右２極型磁石６０の代りにＵ字型磁石
３１としてもよい。特に、回転体としてＵ字型磁石３１
を使用するときは、その磁極面を大きくすれば自立させ
ることができるので、両面２極型磁石の場合のような転
倒防止用部材は不要である。

【００７４】図２１は、本発明の磁気回転伝達装置を磁
気カップリングに適用した第５実施例を示すものであ
る。

【００７５】その構造は図２１に示すように、ケース６
１内に２本の回転軸６２、６３を同一軸線上に軸受６
４、６５によって回転自在に挿通する。ケース６１内の
一方の回転軸６２の先端には、略同一面に適宜間隔を開
けて一対の磁極面を有するＵ字型磁石６６を、磁極面の
延長面が回転軸６２と直交するように取り付ける。ケー
ス６１内の他方の回転軸６３の先端には、表裏に一対の
磁極面を有する板状の両面２極型磁石６７を、磁極面が
回転軸６３と平行となるように、かつＵ字型磁石６６と
適宜間隔を開けて対向するように取り付ける。ケース６
１内を区画形成する非磁性体の平板状の隔壁６８を両磁
石６６、６７間に介在するように設ける。そして、いず
れか一方の磁石６６、６７を駆動側とし、いずれか他方
の磁石６７、６６を被駆動側としたものである。

【００７６】本磁気カップリングによれば、非磁性体の
隔壁６８の構造を単純化とすることができ、カップリン
グの太さや軸方向の長さも短縮化できる。また、小さな
スラスト力でありながら、大きな回転トルクを得ること
ができる。例えば実施例の構造においての回転トルク
は、従来品の０．６ｋｇ−ｃｍに対して３．０ｋｇ−ｃ
ｍと５倍近くに増加した。また、反転撹拌にも有効に機
能する。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００７８】（１）一方の磁石を、表裏に一対の磁極面
を有する面状の両面２極型磁石とするという簡単な構造
で、吸引トルクと反発トルクとの同時作用が得られるた
め、駆動系および回転系を共に左右２極型磁石とした従
来例に比して、はるかに大きな伝達トルクを得ることが
できる。

【００７９】（２）吸引作用の他に反発作用も同時に働
くので、全体にスラスト荷重が小さくなり、円滑な回転
伝達が図れる。

【００８０】（３）対向する磁石間に大きな磁気位相遊
びと大きな磁気張力があるので、高速回転を維持したま
ま脱離することなく逆回転ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気回転伝達装置の基本構成を示す斜
視図である。

【図２】本発明の磁気回転伝達装置の自立型の具体的構
成を示す斜視図である。

【図３】本発明の磁気回転伝達装置の他立型の具体的構
成を示す斜視図である。

【図４】左右２極型磁石と両面２極型磁石とに生じる磁
力線の状態を説明する正面図で、（Ａ）は平衡状態（位
相０°）の時、（Ｂ）は＋４５°ずれた時、（Ｃ）は＋
９０°ずれた時、（Ｄ）は同じく位相が＋９０°ずれた
時の反発力による磁力線の状態図、（Ｅ）は−９０°反
転した位相が０°になった時の吸引力による磁力線の状
態図、（Ｆ）は−４５°ずれた時、（Ｇ）は−９０°ず
れた時、（Ｈ）は同じく位相が−９０°ずれた時の反発
力による磁力線の状態図である。

【図５】左右２極型磁石と両面２極型磁石との作用を説
明する斜視図で、（Ａ）は無負荷時、（Ｂ）は最大負荷
時である。

【図６】両面２極型磁石とＵ字型磁石との３極作用を説
明する斜視図である。

【図７】本発明と従来例との両磁石間の位相に対する回
転トルク（吸引トルクと反発トルク）の関係を示す比較
図である。

【図８】本発明と従来例との両磁石間の位相に対するス
ラスト方向の吸引力の関係を示す比較図である。

【図９】本発明に係る吸引力および反発力のベクトル分
解図である。

【図１０】本発明に係る吸引トルクと反発トルクが同時
に作用することを示す理論的トルク係数の双曲線であ
る。

【図１１】本発明の磁気回転伝達装置の第１実施例を説
明するための自立型マグネチックスターラの正面断面図
である。

【図１２】本実施例による転倒防止用部材として棒状体
を取り付けた両面２極型磁石の斜視図である。

【図１３】図１２のＺ−Ｚ断面図である。

【図１４】本実施例による転倒防止用部材として角板型
の両面２極型磁石をすっぽり覆う角柱型の合成樹脂とし
たときの当該合成樹脂の一部破断した正面図である。

【図１５】図１４のＡ−Ａ断面図である。

【図１６】本実施例による転倒防止用部材としてブロッ
クを組み付けた両面２極型磁石を説明した斜視図であ
る。

【図１７】本実施例による転倒防止用部材としてダミー
を一体的に取り付けた両面２極型磁石の斜視図である。

【図１８】本実施例の磁気回転伝達装置の第２実施例を
説明するための他立型マグネチックスターラの正面断面
図である。

【図１９】本発明の磁気回転伝達装置の第３実施例を説
明するための要部を示す斜視図である。

【図２０】本発明の磁気回転伝達装置の第４実施例を説
明するための要部を示す斜視図である。

【図２１】本発明の磁気回転伝達装置の第５実施例を説
明するための磁気カップリングの構造を示す断面図であ
る。

【図２２】従来例のマグネチックスターラの正面断面図
である。

【図２３】従来例のＵ字型磁石と棒状磁石とに生じる磁
力線の状態を説明する平面図である。

【符号の説明】

１１左右２極型磁石１２両面２極型磁石１３中央延長線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右に一対の磁極面を有する左右２極型磁
石と、表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極型磁
石とを備え、上記左右２極型磁石の中央延長線上に、該中央延長線と
磁極面が平行するように上記両面２極型磁石を対向して
設け、上記中央延長線を軸にいずれか一方の磁石を回転させる
ことにより、その回転をいずれか他方の磁石に磁力で伝
達するようにしたことを特徴とする磁気回転伝達装置。
【請求項２】回転が磁力で伝達される上記いずれか他方
の磁石が、転倒しない自立構造となっていることを特徴
とする請求項１に記載の磁気回転伝達装置。
【請求項３】上記転倒しない自立構造となっている上記
いずれか他方の磁石が、上記表裏に一対の磁極面を有す
る面状の両面２極型磁石であり、該両面２極型磁石に、
転倒防止用の部材を取り付けたことを特徴とする請求項
２に記載の磁気回転伝達装置。
【請求項４】回転が磁力で伝達される上記いずれか他方
の磁石が、軸受に支持された回転軸に一体的に取り付け
た他立構造となっていることを特徴とする請求項１に記
載の磁気回転伝達装置。
【請求項５】容器と、左右に一対の磁極面を有する左右２極型磁石と、表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極型磁石とを
備え、いずれか一方の磁石を上記容器外の容器底壁近傍に設
け、上記容器内にいずれか他方の磁石をいずれか一方の
磁石と対向し、かつ自立するように設け、上記容器底壁近傍に設けたいずれか一方の磁石を回転駆
動手段により回転させることにより、その回転をいずれ
か他方の磁石に磁力で伝達するようにしたことを特徴と
する磁気回転伝達装置。
【請求項６】蓋を有する容器と、左右に一対の磁極面を有する左右２極型磁石と、表裏に一対の磁極面を有する面状の両面２極型磁石とを
備え、いずれか一方の磁石を上記容器外の容器底壁近傍に設
け、上記容器内に、いずれか他方の磁石を、いずれか一方の
磁石と対向し、かつ他立するように上記蓋に取り付けた
軸受に支持された回転軸に一体的に取り付け、上記容器底壁近傍に設けたいずれか一方の磁石を回転駆
動手段により回転させることにより、その回転をいずれ
か他方の磁石に磁力で伝達するようにしたことを特徴と
する磁気回転伝達装置。
【請求項７】上記容器内に設けたいずれか他方の磁石を
合成樹脂により被覆したことを特徴とする請求項５また
は６に記載の磁気回転伝達装置。
【請求項８】ケース内に２本の回転軸を同一軸線上に回
転自在に挿通し、ケース内の一方の回転軸の先端に、略同一面に適宜間隔
を開けて一対の磁極面を有する左右２極型磁石を、磁極
面の延長面が回転軸と直交するように取り付け、ケース内の他方の回転軸の先端に表裏に一対の磁極面を
有する面状の両面２極型磁石を、磁極面が回転軸と平行
となるように、かつ上記左右２極型磁石と適宜間隔を開
けて対向するように取り付け、ケース内を区画形成する非磁性体の平板状の隔壁を両磁
石間に介在するように設け、いずれか一方の磁石を駆動側とし、いずれか他方の磁石
を被駆動側としたことを特徴とする磁気回転伝達装置。