JPH0736592U - シリンダー型磁気カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 永久磁石を磁性材カバーで包囲したり、樹脂
モールド等による保護を施す必要がなく、またＦｅ−Ｂ
−Ｒ系焼結磁石等の優れた磁気特性を有効に活用するこ
とが可能な構成からなるシリンダー型磁気カップリング
の提供。 【構成】 化学液や高温雰囲気中に配置される側、例え
ば従動側２の永久磁石に代えて、鉄または鉄合金材料か
らなる磁極部２４を設けることによって、該磁極部２４
と駆動側１の永久磁石１３との吸引作用によって駆動側
１の回転力を従動側２に円滑に伝達することが可能であ
る。 【効果】 従動側１が化学液中や高温雰囲気中に配置さ
れたとしても、該従動側１には永久磁石が配置されてい
ないことから、磁性材カバーや樹脂モールド等を施す必
要がなく、これらの取り付け作業等も省略できることか
ら、全体の構成が簡単になり組立作業が容易であるとと
もに価格の低減を実現できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、シリンダー型磁気カップリングの改良に係り、特にカップリング を構成する駆動側と従動側とが隔壁等によって隔離され従動側が化学液中に配置 されたり、高温雰囲気中に配置されたりするような用途においても、安定した磁 気伝達力を維持することが可能であるとともに、製造が容易で安価な構成からな るシリンダー型磁気カップリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】

シリンダー型磁気カップリングは、磁気的な吸引力と反発力とによって駆動側 の回転力を非接触にて従動側に伝達することが可能であることから、駆動側と従 動側とを隔壁等によって隔離しても、本来の磁気的な伝達を実現することができ る。 従って、水中ポンプ等の各種ポンプ類、化学薬品の撹拌機器、真空機器等に多 用され、特に従動側は化学液中や真空雰囲気中、高温雰囲気中等に配置されるこ ととなる。

【０００３】 シリンダー型磁気カップリングとしては、図３に示す構造のものが知られてい る。図３（Ａ）は横断面説明図（図３（Ｂ）のｃ’−ｃ’断面図）、図３（Ｂ） は縦断面説明図（図３（Ａ）のｃ−ｃ断面図）である。 図において、１は駆動側であり、駆動軸１１に接続するカップ状アウターヨー ク１２の内周面の所定位置にラジアル方向に異方性を有する複数の永久磁石１３ を（図においては、等間隔で６箇所）配置した構成からなっている。なお、複数 の永久磁石１３は、図示の如く互いに隣接する磁極面（磁石内周面）が異磁極と なるように着磁されている。 また、図において２は従動側であり、従動軸２１に接続する柱状インナーヨー ク２２の外周面の所定位置にラジアル方向に異方性を有する複数の永久磁石２３ を（図においては、等間隔で６箇所）配置した構成からなっている。なお、複数 の永久磁石２３は、図示の如く互いに隣接する磁極面（磁石外周面）が異磁極と なるように着磁されている。

【０００４】 駆動側１の永久磁石１３と従動側２の永久磁石２３とが所定の空隙３を形成し て対向するよう、駆動軸１１と従動軸２１を同軸状に配置し、さらに、各々の永 久磁石１３と永久磁石２３を配置するアウターヨーク１２とインナーヨーク２２ が相対的に回転自在に配置される。 図中４は前記空隙３内に配置する非磁性材からなる隔壁であり、駆動側１と従 動側２を完全に隔離している。このような構成からなるシリンダー型磁気カップ リングにおいて、駆動軸１１に伝達される回転力にて駆動側１を回転させると、 アウターヨーク１２の内周面に配置される複数の永久磁石１３とインナーヨーク ２２の外周面に配置される複数の永久磁石２３との磁気的な吸引力と反発力とに よって従動側２の従動軸２１に前記の回転力が伝達される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

先にも説明したように、通常、従動側２は化学液中や高温雰囲気中等に配置さ れることとなる。すなわち、図３において隔壁４によって駆動側１と従動側２は 完全に隔離され、駆動側１は大気中に配置され、従動側２は化学液中や高温雰囲 気中等に配置されることとなる。 このため、従動側２に配置される永久磁石２３は直接化学液等に晒されること となり、腐食による特性劣化やインナーヨーク２２との接着強度の低下による回 転中の離脱等を招くことが懸念され、通常、永久磁石２３全体を磁性材カバー（ 図示せず）で包囲したり、樹脂モールド（図示せず）等による保護を施す必要が あった。

【０００６】 また、図３に示す状態においては、永久磁石１３と永久磁石２３がそれぞれ異 磁極が対向するように位置しており、図中点線ハに示すような磁路を形成し、互 いに吸引状態にある。しかし、始動時に駆動側１の永久磁石１３が周方向に移動 （回転）すると該永久磁石１３と従動側２の永久磁石２３との対向位置が変化し 、例えば、駆動側１が反時計回り方向に回転すると駆動側１の永久磁石１３ａと 従動側２の永久磁石２３ａ、駆動側１の永久磁石１３ｂと従動側２の永久磁石２ ３ｂ、……等々の間で反発状態となることから、これらの永久磁石には保磁力（ ｉＨｃ）の高い材料を選定する必要がある。

【０００７】 永久磁石としては公知の種々の材料が使用されているが、最近はシリンダー型 磁気カップリングの小型化や伝達トルクの向上等の観点から、磁気特性に優れた Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石が多用されている。 しかし、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石においては、保磁力（ｉＨｃ）が高い材質の ものは最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）が低くなる傾向にあり、特に従動側 ２の永久磁石２３が高温に晒される場合には、前記反発による減磁を考慮する必 要から高保磁力材を使用することとなり、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石が本来有する 優れた磁気特性を有効に活用することが困難であった。

【０００８】 この考案は、上記の問題点を解決することを目的とするもので、永久磁石を磁 性材カバーで包囲したり、樹脂モールド等による保護を施す必要がなく、またＦ ｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石等の優れた磁気特性を有効に活用することが可能な構成か らなるシリンダー型磁気カップリングの提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記の目的を達成するために種々の構成について検討をした結果 、特に化学液や高温雰囲気中に配置される側、例えば従動側の永久磁石に代えて 、鉄または鉄合金材料からなる磁極部を設けることによって、該磁極部と駆動側 の永久磁石との吸引作用によって駆動側の回転力を従動側に円滑に伝達すること が可能であることを知見し、考案を完成したものである。 すなわち、この考案は、相対的に回転自在に配置されるアウターヨークの内周 面またはインナーヨークの外周面のいずれか一方に永久磁石を配置し、他方に前 記永久磁石と所定の空隙を形成して対向する鉄または鉄合金材料からなる磁極部 を設けたことを特徴とするシリンダー型磁気カップリングである。

【００１０】 この考案において、永久磁石は公知の何れの材料を用いることも可能であるが 、特にＦｅとＢとＲ（希土類元素の少なくとも一種以上）を所定量含有する組成 からなる焼結磁石、またＦｅの一部を所定量のＣｏで置換した組成からなる焼結 磁石、さらに種々の添加元素を所定量添加含有する組成からなる焼結磁石等の所 謂Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石を用いた構成において、この考案の効果を最も有効に 実現することができる。

【００１１】 永久磁石と所定の空隙を形成して対向する鉄または鉄合金材料からなる磁極部 はアウターヨークまたはインナーヨークと異なる材料にて構成しても良いが、加 工性等を考慮して各々ヨークと一体品（同材質）にて構成しても良い。この磁極 部は前記永久磁石と磁気的な吸引作用が実現できる材質、形状であれば良く、後 述する実施例にて示すように、アウターヨークの内周面またはインナーヨークの 外周面に前記永久磁石と所定の空隙を形成して対向配置するように突設する構成 を採用することができる。 特に、鉄合金として、磁性ステンレス鋼材を用いた場合は、耐食性のための表 面処理の必要がない。

【００１２】

【作用】

この考案のシリンダー型磁気カップリングの作用を図１に示す一実施例によっ て詳細に説明する。図１（Ａ）は横断面説明図（図１（Ｂ）のａ’−ａ’断面図 ）、図１（Ｂ）は縦断面説明図（図１（Ａ）のａ−ａ断面図）である。 図において、１は駆動側であり、駆動軸１１に接続するカップ状アウターヨー ク１２の内周面の所定位置にラジアル方向に異方性を有する複数の永久磁石１３ を（図においては、等間隔で６箇所）配置した構成からなっている。なお、複数 の永久磁石１３は、図示の如く互いに隣接する磁極面（磁石内周面）が異磁極と なるように着磁されている。 駆動側１の永久磁石１３と従動側２の磁極部２４とが所定の空隙３を形成して 対向するよう、駆動軸１１と従動軸２１を同軸状に配置し、さらに、各々の永久 磁石１３と磁極部２４を配置するアウターヨーク１２とインナーヨーク２２が相 対的に回転自在に配置される。

【００１３】 図中４は前記空隙３内に配置する非磁性材からなる隔壁であり、駆動側１と従 動側２を完全に隔離している。この様な構成からなるこの考案のシリンダー型磁 気カップリングにおいて、図に示す位置では図中点線イに示すような磁路を形成 し、永久磁石１３と磁極部２４とが互いに吸引状態にある。さらに、駆動軸１１ に伝達される回転力にて駆動側１を回転させると、アウターヨーク１２の内周面 に配置される複数の永久磁石１３とインナーヨーク２２の外周面に配置される複 数の磁極部２４との磁気的な吸引力によってのみ従動側２の従動軸２１に前記の 回転力が伝達される。

【００１４】 この構成では、例えば、従動側２が化学液中や高温雰囲気中に配置されたとし ても従動側２には永久磁石が配置されていないことから、磁性材カバーや樹脂モ ールド等を施す必要がない。また、駆動側１に配置される永久磁石１３も隔壁４ によって従動側２が配置される雰囲気から隔離されることとなり、化学液や高温 に晒されることがなく、さらに磁気的な吸引力によってのみ回転力が伝達される ことから、例えば、永久磁石１３としてＦｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石を用いたとして も高温雰囲気における減磁を必要以上に考慮しなくともよく、比較的保磁力（ｉ Ｈｃ）が低く最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）が大きな材質のものが使用で き、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石が本来有する磁気特性を有効に活用することができ る。

【００１５】 図２は、この考案のシリンダー型磁気カップリングの他の実施例を示すもので 、図２（Ａ）は横断面説明図（図２（Ｂ）のｂ’−ｂ’断面図）、図２（Ｂ）は 縦断面説明図（図２（Ａ）のｂ−ｂ断面図）である。この構成はインナーヨーク 側が駆動側であり、アウターヨーク側が従動側の場合である。 すなわち、図において、５は駆動側であり、駆動軸５１に接続接続する柱状イ ンナーヨーク５２の外周面の所定位置にラジアル方向に異方性を有する複数の永 久磁石５３を（図においては、等間隔で６箇所）配置した構成からなっている。 なお、複数の永久磁石５３は、図示の如く互いに隣接する磁極面（磁石外周面） が異磁極となるように着磁されている。

【００１６】 また、図において６は従動側であり、従動軸６１に接続するカップ状アウター ヨーク６２の内周面の所定位置に複数の磁極部６４を（図においては、等間隔で ６箇所）突設した構成からなっているなお、図示の構成においてはアウターヨー ク６２と磁極部６４とが個々の部材から構成される場合を示しているが、鉄また は鉄合金を加工してなる一体品にて構成しても良い。 駆動側５の永久磁石５３と従動側６の磁極部６４とが所定の空隙７を形成して 対向するよう、駆動軸５１と従動軸６１を同軸状に配置し、さらに、各々の永久 磁石５３と磁極部６４を配置するインナーヨーク５２とアウターヨーク６２が相 対的に回転自在に配置される。

【００１７】 図中８は前記空隙７内に配置する非磁性材からなる隔壁であり、駆動側５と従 動側６を完全に隔離している。この様な構成からなるこの考案のシリンダー型磁 気カップリングにおいて、図に示す位置では図中点線ロに示すような磁路を形成 し、永久磁石５３と磁極部６４とが互いに吸引状態にある。さらに、駆動軸５１ に伝達される回転力にて駆動側５を回転させると、インナーヨーク５２の外周面 に配置される複数の永久磁石５３とアウターヨーク６２の内周面に配置される複 数の磁極部６４との磁気的な吸引力によってのみ従動側６の従動軸６１に前記の 回転力が伝達される。

【００１８】 この構成でも、例えば、従動側６が化学液中や高温雰囲気中に配置されたとし ても従動側６には永久磁石が配置されていないことから、磁性材カバーや樹脂モ ールド等を施す必要がない。また、駆動側５に配置される永久磁石５３も隔壁８ によって従動側６が配置される雰囲気から隔離されることとなり、化学液や高温 に晒されることがなく、さらに磁気的な吸引力によってのみ回転力が伝達される ことから、例えば、永久磁石５３としてＦｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石を用いたとして も高温雰囲気における減磁を必要以上に考慮しなくともよく、比較的保磁力（ｉ Ｈｃ）が低く最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）が大きな材質のものが使用で き、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石が本来有する磁気特性を有効に活用することができ る。

【００１９】 図１の構成における永久磁石１３および図２の構成における永久磁石５３は、 いずれもラジアル方向に異方性を有する磁石にて説明したが、この構成に限定さ れることなく厚さ方向に異方性を有する磁石でもよく、また磁石形状やアウター ヨーク１２またはインナーヨーク５２への配置構成、さらに永久磁石１３，５３ と磁極部２４，６４の数量等も要求されるシリンダー型磁気カップリングの形状 ・寸法や伝達トルク等に応じて適宜選定することが望ましい。 また、化学液中や高温雰囲気中に配置される磁極部２４，６４やヨーク１２， ６２については、必要に応じて表面処理を施すことによって耐食性を向上させ、 この考案のシリンダー型磁気カップリングの寿命を一層延ばすことも可能である 。

【００２０】

【実施例】

図１に示すこの考案による６極構成のシリンダー型磁気カップリングを作成し て最大静止トルクを測定した。ただし、この構成において各部の寸法と材質は以 下の通りである。 アウターヨーク１２ 寸法：外径８０ｍｍ×内径７５ｍｍ×長さ５０ｍｍ 材質：ＳＳ４１ 永久磁石１３ 寸法：外径７５ｍｍ×内径６５ｍｍ×長さ３０ｍｍ×幅１２ｍｍ 材質：Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石 磁気特性：最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）２８０ｋＪ／ｍ³ 保磁 力（ｉＨｃ）９６０ｋＡ／ｍ インナーヨーク２２と磁極部２４の一体品 寸法：外径５９ｍｍ×長さ３０ｍｍ×磁極部の幅１２ｍｍ 材質：ＳＳ４１ 永久磁石内周面と磁極部表面間の空隙寸法 ３ｍｍ 以上の構成において最大静止トルクは２．４Ｎ・ｍであった。

【００２１】

【考案の効果】

この考案のシリンダー型磁気カップリングにおいては、従動側が化学液中や高 温雰囲気中に配置されたとしても、該従動側には永久磁石が配置されていないこ とから、磁性材カバーや樹脂モールド等を施す必要がなく、これらの取り付け作 業等も省略できることから、全体の構成が簡単になり組立作業が容易であるとと もに価格の低減を実現できる。 また、永久磁石の使用数量も減少することから各ヨークへの接着作業が半減さ れ、価格の低減とともに作業性の向上が実現できる。 さらに、従来構成のようにアウターヨークおよびインナーヨークのいずれにも 永久磁石を配置する構成にくらべ伝達トルクは若干低下するが、磁気的な吸引力 によってのみ回転力が伝達されることから、反発作用による永久磁石の減磁を考 慮する必要がなく最大エネルギー積（（ＢＨ）ｍａｘ）が大きなＦｅ−Ｂ−Ｒ系 焼結磁石を効果的に使用することが可能となり、結果として従来構成とほぼ同程 度の伝達トルクを有し、しかも安定した伝達トルクの維持が可能なシリンダー型 磁気カップリングの提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案のシリンダー型磁気カップリングの一
実施例を示す断面説明図である。なお、Ａは横断面説明
図（Ｂのａ’−ａ’断面図）、Ｂは縦断面説明図（Ａの
ａ−ａ断面図）である。

【図２】この考案のシリンダー型磁気カップリングの他
の実施例を示す断面説明図である。なお、Ａは横断面説
明図（Ｂのｂ’−ｂ’断面図）、Ｂは縦断面説明図（Ａ
のｂ−ｂ断面図）である。

【図３】従来のシリンダー型磁気カップリングを示す断
面説明図である。なお、Ａは横断面説明図（Ｂのｃ’−
ｃ’断面図）、Ｂは縦断面説明図（Ａのｃ−ｃ断面図）
である。

【符号の説明】

１，５ 駆動側 ２，６ 従動側 ３，７ 空隙 ４，８ 隔壁 １１，５１ 駆動軸 １２，６２ アウターヨーク １３，１３ａ，１３ｂ，５３ 駆動側永久磁石 ２１，６１ 従動軸 ２２，５２ インナーヨーク ２３，２３ａ，２３ｂ 従動側永久磁石 ２４，６４ 磁極部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に回転自在に配置されるアウター
   ヨークの内周面またはインナーヨークの外周面のいずれ
   か一方に永久磁石を配置し、他方に前記永久磁石と所定
   の空隙を形成して対向する鉄または鉄合金からなる磁極
   部を設けたことを特徴とするシリンダー型磁気カップリ
   ング。
2. 【請求項２】 永久磁石がＦｅ−Ｂ−Ｒ系焼結磁石であ
   ることを特徴とする請求項１のシリンダー型磁気カップ
   リング。