TWI670419B - 磁力齒輪泵及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之課題，在於以提供可容易地裝設多個磁石，且藉由具備有多個磁石而具有較大之傳遞轉矩之磁力齒輪泵為目的。

本發明之磁力齒輪泵1具備內置有構成磁力耦合機構之磁力耦合部5之裝置本體2，構成上述磁力耦合部5之旋轉體6係由兩端部開口且於內周部設置有外部磁石7之圓筒體所構成，且被構成為上述旋轉體6之外部驅動源側之開口部係藉由將連結於外部驅動源之驅動軸4a加以固定之封閉構件10所封閉。

因此，在將上述外部磁石7設置於上述旋轉體6之內周部時，可自上述開口之兩側將複數個外部磁石沿著上述旋轉體6之軸向排列地加以配置。

Description

磁力齒輪泵及其製造方法

本發明係關於磁力齒輪泵及其製造方法者。

更具體而言，係關於可容易地裝設多個磁石且具有較大之傳遞轉矩之磁力齒輪泵及其製造方法者。

具有藉由磁作用來驅動齒輪等之驅動體之磁力耦合(magnet coupling；磁耦合)機構之泵的市場需求，近年來有進一步高漲之傾向。

於具有如此之磁力耦合機構之泵業界中，齒輪泵係藉由被使用於磁力耦合之磁石之高性能化，而被採用於各種流體上。

尤其，於高黏度流體之定量移送或計量移送或油壓動力傳遞裝置中，作為高壓力產生器而於各種旋轉速度範圍內被使用。

例如，於日本專利特開2013-066258號公報(專利文獻1)中，提案有一種磁耦合泵單元，其具備有：葉輪，其可繞旋轉軸線進行旋轉；從動磁石，其由永久磁石所形成，被固定於上述葉輪；驅動磁石，其由永久磁石所形成，以上述旋轉軸線為基準而隔著間隔被配置於較上述從動磁石更外側；磁石保持環，其由強磁性材料所形成，具有以上述旋轉軸線為中心而呈筒狀之筒部，且於該筒部之內側固定有上述驅動磁石；馬達，其使上述磁石保持環繞上 述旋轉軸線進行旋轉；及磁屏蔽體，其由常磁性材料所形成，具有以上述旋轉軸線為中心而呈筒狀且於內側隔著間隔地配置有上述磁石保持環之筒部。

該磁耦合泵單元係可抑制磁通朝向外部之洩漏及外部磁場之影響者，作為上述驅動磁石而選擇釹磁石。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2013-066258號公報(申請專利範圍、說明書段落0044、段落0075、圖3)

於上述專利文獻1所記載之磁耦合泵單元中，作為驅動磁石而使用釹磁石。

成為其原料之釹素材，由於具有良好之磁化性，因此其磁化較為容易，且釹磁石之製造相對較為容易。

然而，該釹磁石係於保持磁化能量之能力(亦稱為保磁力)及高溫特性上較差者。

故而，釹磁石不適合應用於對要進行移送之流體之溫度超過高溫(溫度250℃~300℃)之相對較高溫之流體進行移送的齒輪泵。

因此，於上述專利文獻1中，作為被配置於杯狀圓筒部之內周側之磁鐵(驅動磁石)，亦可使用釤鈷磁石，該釤鈷磁石係相較於與釹磁石，為高溫特性與保磁力較優異者。

然而，成為釤鈷磁石之原料之釤鈷素材，於磁化性上由於較釹 素材差，因此在其磁化時，必須施加更高之電壓，並且難以同時使複數個釤鈷素材磁化。

因此，在製造被配置於上述杯狀圓筒部之內周側之釤鈷磁石時，必須對每一個形成上述釤鈷磁石之釤鈷素材逐一地進行磁化(magnetization)。

此外，於齒輪泵中，要進行高黏度、高壓流體之移送等，必然地需要具有較大之傳遞轉矩之大型的磁力耦合，而於該情形時，必須於杯狀圓筒部之內周側配置多個磁石。

圖4係表示習知之齒輪泵101者，圖5係表示構成該齒輪泵101之磁耦合機構之旋轉體106者，於作為磁石(外部磁石)107而在該旋轉體106之內周部裝設釤鈷磁石時，自旋轉體106之後端側開口部將磁石107逐一地加以裝設。

然而，由於各磁石之磁力非常強，因此難以將該磁石沿著軸向排列地配置複數個。

本發明係鑒於該現狀所完成者，提供可容易地裝設多個磁石尤其是釤鈷磁石，且藉由具備有多個磁石而具有較大之傳遞轉矩之磁力齒輪泵。

本案第1發明係一種具有藉由外部磁石與內部磁石之磁耦合來驅動泵之驅動體之磁力耦合機構之磁力齒輪泵，其特徵在於，上述磁力齒輪泵具備有兩端部開口之圓筒狀之裝置本體，上述裝置本體內置有構成上述磁力耦合機構之磁力耦合部，上述磁力耦合部係由兩端部開口且於內周部設置有上述外部磁石之藉由外部驅動源進行旋轉之圓筒狀之旋轉體、及與上述旋轉體之內周部之 間存在所需間隔而旋轉自如地被配置且於外周部以與上述外部磁石相對之方式設置有上述內部磁石之轉子所構成，且上述旋轉體係構成為其外部驅動源側之開口部藉由將連結於外部驅動源之驅動軸加以固定之封閉構件所封閉。

本案第2發明係如第1發明所記載之磁力齒輪泵，其特徵在於，上述封閉構件係由內輪、外輪、及緊固螺栓所構成之緊固件，該內輪外嵌於上述驅動軸，該外輪係以將上述旋轉體之開口部封閉之方式被配設，且呈錐形嵌合狀態地與上述內輪外嵌，該緊固螺栓將上述內輪與上述外輪於軸線方向上加以緊固。

本案第3發明係如第1或第2發明所記載之磁力齒輪泵，其特徵在於，上述外部磁石於上述旋轉體之內周部，沿著軸向排列地設置有複數個，上述內部磁石以與上述外部磁石相對之方式，於上述轉子之外周部沿著軸向排列地設置有複數個。

本案第4發明係如第1至第3發明中任一發明所記載之磁力齒輪泵，其特徵在於，上述外部磁石及內部磁石皆由釤鈷磁石所構成。

本案第5發明係如第1至第4發明中任一發明所記載之磁力齒輪泵，其特徵在於，上述裝置本體於後端開口部設置有作為將內部之液體朝外部排出之泵驅動體之齒輪機構，且在位於外部驅動源側之前端開口部設置有支承外部驅動源之驅動軸之軸承部。

本案第6發明係如第1至第5發明中任一發明所記載之磁力齒輪泵，其特徵在於，上述裝置本體於其內部，以覆蓋上述轉子之外周部之方式設置有於開口部具有凸緣之有底圓筒狀之壓力容器。

本案第7發明係一種磁力齒輪泵之製造方法，其特徵在於，由兩端部開口且於內周部設置有上述外部磁石之藉由外部驅動源進行旋轉之圓筒狀之旋轉體、及與上述旋轉體之內周部之間存在所需間隔而旋轉自如地被配置且於外周部以與上述外部磁石相對之方式設置有上述內部磁石之轉子，構成磁力耦合機構之磁力耦合部，且將上述外部磁石自上述旋轉體之兩端插入，而將複數個外部磁石沿著軸向排列地配置於上述旋轉體之內周部。

本發明之磁力齒輪泵係具有藉由外部磁石與內部磁石之磁耦合來驅動泵之驅動體之磁力耦合機構者，該磁力齒輪泵具備有兩端部開口之圓筒狀之裝置本體，上述裝置本體內置有構成上述磁力耦合機構之磁力耦合部，上述磁力耦合部係由兩端部開口且於內周部設置有上述外部磁石之藉由外部驅動源進行旋轉之圓筒狀之旋轉體、及與上述旋轉體之內周部之間存在所需間隔而旋轉自如地被配置且於外周部以與上述外部磁石相對之方式設置有上述內部磁石之轉子所構成，且上述旋轉體係構成為其外部驅動源側之開口部藉由將連結於外部驅動源之驅動軸加以固定之封閉構件所封閉者。

因此，在將上述外部磁石設置於上述旋轉體之內周部時，由於不僅可自上述旋轉體之後端側之開口部，而且亦可自外部驅動源側之開口部來進行上述外部磁石之插入、配置，因此於插入、配置時磁石彼此不會吸附，而可將複數個外部磁石沿著上述旋轉體之軸向排列地加以配置。

根據該構成，本發明之磁力齒輪泵由於可設置多個外部磁石，並且可與該外部磁石相對而設置多個內部磁石，因此具有較大之傳遞轉矩，而可利用於高黏度、高壓流體之移送等。

再者，於上述磁力齒輪泵中，可於上述裝置本體之後端開口部設置作為將內部之液體朝外部排出之泵驅動體之齒輪機構，且在位於外部驅動源側之前端開口部設置支承外部驅動源之驅動軸之軸承部。

於上述磁力齒輪泵中，作為上述封閉構件可使用由內輪、外輪、及緊固螺栓所構成之緊固件，該內輪外嵌於上述驅動軸，該外輪係以將上述旋轉體之開口部封閉之方式被配設，且呈錐形嵌合狀態地與上述內輪外嵌，該緊固螺栓將上述內輪與上述外輪於軸線方向上加以緊固。

根據如此之構成，可將上述旋轉體牢固地固定於上述驅動軸。

此外，於上述磁力齒輪泵中，作為上述外部磁石及內部磁石，可採用釤鈷磁石。

根據如此之構成，於移送如溫度超過250℃~300℃般之溫度相對較高之流體之情形時亦可加以應用。

於本發明之磁力齒輪泵中，由於構成上述裝置本體之磁力耦合部之上述旋轉體係由兩端部開口之圓筒體所構成，因此在將外部磁石插入、配設於上述旋轉體之內周部時，可自上述圓筒體之兩端插入、配設外部磁石。

因此，於製造本發明之磁力齒輪泵時，不會因在插入、配設外部磁石時磁石彼此吸附而妨礙上述插入、配設，而由於可將複數個外部磁石沿著軸向排列地加以配置，因此其製造極為容易。

1、101‧‧‧磁力齒輪泵

2、102‧‧‧裝置本體

2a、102a‧‧‧前端開口部

2b、102b‧‧‧後端開口部

3、103‧‧‧齒輪機構

3a、103a‧‧‧軸承構件

3b、103b‧‧‧軸承部

3c、103c‧‧‧驅動齒輪

3d、103d‧‧‧從動齒輪

4、104‧‧‧軸承部

4a、104a‧‧‧驅動軸(旋轉體之旋轉用之驅動軸)

4b、4c、104b、104c‧‧‧軸承

4d、104d‧‧‧連結件

5、105‧‧‧磁力耦合部

6、106‧‧‧旋轉體

6a、106a‧‧‧固定構件

7、107‧‧‧外部磁石

8、108‧‧‧轉子

8a、108a‧‧‧固定構件

9、109‧‧‧內部磁石

10‧‧‧緊固件(封閉構件)

10a‧‧‧內輪

10b‧‧‧外輪

10c‧‧‧緊固螺栓

11、111‧‧‧壓力容器

12a、112a‧‧‧驅動軸

12b、112b‧‧‧驅動軸

13、113‧‧‧吸入口

14、114‧‧‧吐出口

圖1係表示本發明之磁力齒輪泵之一例的說明圖。

圖2係表示構成圖1所示之磁力齒輪泵之旋轉體之一例的說明圖。

圖3係表示構成本發明之磁力齒輪泵之旋轉體之另一例的說明圖。

圖4係表示習知之磁力齒輪泵之一例的說明圖。

圖5係表示構成圖4所示之磁力齒輪泵之旋轉體之一例的說明圖。

以下，根據隨附圖式，對本發明之磁力齒輪泵之實施之一例具體地進行說明。

再者，本發明並非僅限定於所揭示之實施例者，係可於不變更其主旨之範圍內進行各種改良者。

如圖1所示，本發明之磁力齒輪泵1係由如下構件所構成：圓筒狀之裝置本體2，其內置有磁力耦合部5且兩端部開口；作為泵驅動體之齒輪機構3，其係以將上述裝置本體2之後端開口部2b封閉之方式被連接；及軸承部4，其係以將位於馬達等之外部驅動源側之上述裝置本體2之前端開口部2a封閉之方式被連接。

上述前端開口部2a係藉由用以保持(軸支)與馬達等之外部驅動源(未圖示)連動之驅動軸4a之軸承部4所封閉，且後端開口部2b係藉由齒輪機構3所封閉者。

上述驅動軸4a係構成為：其後端部側由上述軸承部4中存在有所需間隔地被配置之一對軸承4b、4c所保持，且經由以 朝上述裝置本體2內突出之方式所配置之連結件4d而被固著於上述磁力耦合部5之旋轉體6(具體而言，為其封閉構件10)。

上述磁力耦合部5係構成用以驅動上述齒輪機構3之磁力耦合機構者，且如圖1所示，係由藉由外部驅動源進行旋轉之圓筒狀之旋轉體6、及與該旋轉體6之內周部之間存在有所需間隔而旋轉自如地被配置之轉子8所構成。

如圖1至3所示，上述旋轉體6係由兩端部開口之圓筒體所構成，其一端部(外部驅動源側之端部)具備有封閉構件10而另一端開口，該封閉構件10係以將開口封閉之方式被設置且經由上述驅動軸4a與連結件4d連結。

於上述旋轉體6之內周部，沿著軸向形成有複數個所需深度之凹部，並於該等凹部內，經由固定構件6a固定有構成上述磁力耦合機構之橫截面呈扇狀之外部磁石7。

再者，於該實施例中，上述凹部沿著圓周方向亦形成有複數個，且亦於該等凹部內經由固定構件6a固定有外部磁石7。

於本發明中，上述旋轉體6由於如上所述由兩端部開口之圓筒體所構成，因此可將外部磁石7分別自上述旋轉體6之兩端部插入，而配置於在旋轉體6之內周部所形成之複數個凹部。

因此，外部磁石7、7…於插入、配置時，由於即便磁力較強亦不會相互吸附，因此可將更多之外部磁石7如圖3所示般，簡單地沿軸向排列地加以配置。

根據該構成，齒輪泵1之驅動體由於藉由多個外部磁石及以與該等外部磁石相對之方式所設置之內部磁石之磁耦合之磁力耦合機構進行驅動，因此可使齒輪泵1之傳遞轉矩增大，其結 果，可利用於高黏度、高壓流體之移送等。

再者，於進行外部磁石7之裝設時，亦可以各外部磁石7、7沿著軸向存在有既定間隔被配置之方式，而於各外部磁石7、7間配置在軸向上具有所需寬度之環構件(未圖示)。

上述旋轉體6於其外部驅動源側之開口部，設置有以將外部驅動源側之開口部封閉之方式將連結於外部驅動源之驅動軸4a加以固定之封閉構件10。

於該實施例中，上述封閉構件10係所謂之摩擦緊固件，如圖2及圖3所示，係由以下構件所構成者：內輪10a，其經由上述連結件4d而外嵌於驅動軸4a；外輪10b，其係以將上述旋轉體6之開口部封閉之方式被配設，且呈錐形嵌合狀態與上述內輪10a外嵌；及緊固螺栓10c、10c…，其等將上述內輪10a與上述外輪10b於軸線方向上加以緊固。

由圖2可知，該緊固件10係在使外嵌於上述驅動軸4a(詳細而言為與驅動軸4a連結之連結件4d)之內輪10a與外嵌於該內輪10a之外輪10b相互地錐形嵌合之狀態下，被配置於上述驅動軸4a(詳細而言為連結件4d)與上述旋轉體6之開口部之間。

此時，上述內輪10a與上述外輪10b由於以複數個緊固螺栓10c於軸線方向上被緊固，因此為可藉由錐形嵌合之上述內輪10a與外輪10b之壓接而將上述旋轉體6牢固地固定於上述驅動軸4a(詳細而言為連結件4d)者。

再者，於本發明中，上述封閉構件10只要為可將上述旋轉體6固定於上述驅動軸4a(詳細而言為連結件4d)者即可。

因此，並不限定於上述緊固件，只要為可使上述旋轉體6固定於上述驅動軸4a(詳細而言為連結件4d)者，即可無特別限制地加以使用。

根據該構成，上述旋轉體6由於如上所述般係由兩端部開口之圓筒體所構成，因此於卸除上述封閉構件10之狀態下，可自上述兩端部將外部磁石7插入、配置其內周部。

因此，不僅可將上述外部磁石7容易地沿著圓周方向，亦可沿著軸向排列地加以配置複數個。

如圖1所示，於上述旋轉體6之內部，存在有所需間隔且旋轉自如地配置有轉子8。

上述轉子8係由圓柱狀之轉子主體所構成，且係於其中心部具有用以供將轉子8之旋轉傳遞至上述齒輪機構3之驅動軸12a插通之插通孔，並於外周部形成有所需深度之凹部者。

再者，於該實施例中，上述驅動軸12a係藉由鍵與鍵槽被固定於上述插通孔。

被設置於上述轉子8之外周部之凹部，係在與被固定於上述旋轉體6之外部磁石7相對之位置以所需深度所形成者，且構成上述磁力耦合機構之另一內部磁石9係經由固定構件8a被固定於該等凹部內。

再者，如圖1所示，於上述裝置本體2內，以覆蓋上述轉子8之外周部之方式，裝設有於開口部具有凸緣之有底圓筒狀之壓力容器11。

該壓力容器11係由非磁性材料所構成者，且存在有所需間隔地被配置於上述旋轉體6與轉子8之間，並藉由被加熱或冷卻，而可以適當溫度來進行流體之移送。

於上述齒輪機構3內，上述驅動軸12a如圖1所示，其一端部經由環狀之軸承構件3a，旋轉自如地被保持於偏倚形成在上述齒輪機構3內之上述軸承部3b。

於上述齒輪機構3內，如圖1所示，於上述驅動軸12a之外周部外裝有驅動齒輪3c，使上述驅動齒輪3c與從動齒輪3d以相互嚙合之狀態被保持。

因此，上述驅動齒輪3c與上述從動齒輪3d連動，並且上述從動齒輪3d與被配置於上述裝置本體2之另一端開口部側之驅動軸12b連動。

因此，可藉由使上述驅動軸12a旋轉，而使液狀媒體(移送流體)經由吸入口13填充至裝置本體2內，並經由吐出口14朝外部排出。

再者，於該實施例中，上述驅動軸12b亦構成為其一端部經由環狀之軸承構件3a旋轉自如地被保持於在上述齒輪機構3內所偏倚形成之上述軸承部3b。

上述構成之齒輪泵1，若使馬達等之外部驅動源作動，驅動軸4a便會藉由其驅動力進行旋轉，而與該驅動軸4a一體之旋轉體6亦同時進行旋轉。

在該旋轉體6之內周面由於配置、固定有上述外部磁石7，因此外部磁石7亦同時旋轉。

藉由上述外部磁石7之旋轉，若隔著有底筒狀之壓力容器11被相對配置之內部磁石9藉由磁耦合作用而作動，轉子8便亦開始旋轉，且該旋轉會被傳遞至與上述轉子8連結之驅動軸12a。

由於若該驅動軸12a旋轉，驅動齒輪3c便亦會與從 動齒輪3d同時旋轉，因此由於驅動軸12b亦旋轉，所以流體會自吸入口13被吸入至齒輪泵1內，而自吐出口14被定量排出。

上述磁力耦合部5由於構成用以藉由複數個外部磁石7、7、…與內部磁石9、9、…之磁耦合作用而驅動上述齒輪機構3之磁力耦合機構，因此可使上述齒輪泵1之傳遞轉矩增大。

因此，該齒輪泵1可有效地處理高黏度、高壓流體。

再者，於該實施例中，作為上述外部磁石及內部磁石，就可進行溫度相對較高之流體之移送的觀點而言，雖使用釤鈷磁石，但除了釤鈷磁石以外，亦可使用釹磁石等可使用於磁力齒輪泵之其他磁石。

(產業上之可利用性)

本發明之磁力齒輪泵由於在其內部不僅沿著圓周方向，並且沿著軸向排列地配置有複數個構成磁力耦合機構之外部磁石與內部磁石，因此由於可移送具有較大傳遞轉矩且溫度相對較高之高黏度、高壓流體，所以可利用於多種的泵。

Claims (6)

1. 一種磁力齒輪泵，係具有藉由外部磁石與內部磁石之磁耦合來驅動泵之驅動體之磁力耦合機構者，其特徵在於，上述磁力齒輪泵具備有兩端部開口之圓筒狀之裝置本體，上述裝置本體內置有構成上述磁力耦合機構之磁力耦合部，上述磁力耦合部係由兩端部開口且於內周部設置有上述外部磁石之藉由外部驅動源進行旋轉之圓筒狀之旋轉體、及與上述旋轉體之內周部之間存在所需間隔而旋轉自如地被配置且於外周部以與上述外部磁石相對之方式設置有上述內部磁石之轉子所構成，且上述旋轉體係構成為其外部驅動源側之開口部藉由將連結於外部驅動源之驅動軸加以固定之封閉構件所封閉，上述封閉構件係由內輪、外輪、及緊固螺栓所構成之緊固件，該內輪外嵌於上述驅動軸，該外輪係以將上述旋轉體之開口部封閉之方式被配設且呈錐形嵌合狀態地與上述內輪外嵌，而該緊固螺栓將上述內輪與上述外輪於軸線方向上加以緊固。
2. 如請求項1之磁力齒輪泵，其中，上述外部磁石於上述旋轉體之內周部，沿著軸向排列地設置有複數個，上述內部磁石以與上述外部磁石相對之方式，於上述轉子之外周部沿著軸向排列地設置有複數個。
3. 如請求項1或2之磁力齒輪泵，其中，上述外部磁石及內部磁石皆由釤鈷磁石所構成。
4. 如請求項1之磁力齒輪泵，其中，上述裝置本體於後端開口部設置有將作為內部之液體朝外部排 出之泵驅動體之齒輪機構，且在位於外部驅動源側之前端開口部設置有支承外部驅動源之驅動軸之軸承部。
5. 如請求項1之磁力齒輪泵，其中，上述裝置本體於其內部，以覆蓋上述轉子之外周部之方式設置有於開口部具有凸緣之有底圓筒狀之壓力容器。
6. 一種磁力齒輪泵之製造方法，其特徵在於，由兩端部開口且於內周部設置有上述外部磁石之藉由外部驅動源進行旋轉之圓筒狀之旋轉體、及與上述旋轉體之內周部之間存在所需間隔而旋轉自如地被配置且於外周部以與上述外部磁石相對之方式設置有上述內部磁石之轉子，構成磁力耦合機構之磁力耦合部，且將上述外部磁石自上述旋轉體之兩端插入，而將複數個外部磁石沿著軸向排列地配置於上述旋轉體之內周部，藉由將連結於外部驅動源之驅動軸加以固定的封閉構件，將上述旋轉體之外部驅動源之開口部加以封閉，上述封閉構件係由內輪、外輪、及緊固螺栓所構成之緊固件，該內輪外嵌於上述驅動軸，該外輪係以將上述旋轉體之開口部封閉之方式被配設且呈錐形嵌合狀態地與上述內輪外嵌，而該緊固螺栓將上述內輪與上述外輪於軸線方向上加以緊固。