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    公开号:WO1987001248A1
    申请号:PCT/JP1986/000421
    申请日:1986-08-15
    公开日:1987-02-26
    发明作者:Shotaro Mizobuchi；Yoshikazu Kimura；Katsumi Sasaki
    申请人:Ebara Research Co., Ltd.；Ebara Corporation；
    IPC主号:H02K49-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 磁 石 継 手
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明はあらゆる環境（気体、 流体、 蒸気）中で、 使用が可 能 ¾伝達トルク効率を高めた磁石継手に関するものである。 背景技術
    [0005] 第 1 7図乃至第 1 9図は従来の磁石継手の縦断面図である。 第 1 7図は駆動側、 負荷側の回耘支持されるヨーク 1 ， 2の夫 夫の端面周上に交互に極性の異るる永久磁石でできているマグ ネッ ト 3 , 4を配し、 同期回転している時にのみ卜ルクを伝達 させる同期型の磁石谜手である。 第 1 8図は駆動側はマグネッ ト 3で負荷側に等方性マグネッ ト 3 4を使い、 回転数に無関係 に一定の卜ルク伝達するヒステリシス磁石継手である。 第 1 9 図は駆動側はマグネッ 卜 3で負荷側に炭素鋼、 篛鉄等の磁性体 材料を用いた渦電流磁石継手を示す。 このよ うな磁石継手では 駆動側と負荷側を切離して負荷側環境の影響を受けないように 駆動側と負荷側の図示ギヤップ Gの間に隔離板 5を配して用い ることで特徴がある。
    [0006] 図示のように各ヨーク 1 ， 2の中心孔 8 ， 9にはキ一溝が切 られてお ]9、 駆動軸及び被駆動軸が嵌入し、 該駆動軸及び被駆 動軸は磁石継手の軸方向の外方で軸承される。
    [0007] これらはいずれも図示するギヤップ Gが小さければ小さい程 伝達卜ルク値も大き くなる。 しかし従来の磁石継手では駆動側 と負荷側を隔離する隔離板 5の加工精度、 軸芯のずれがあ Ϊ) 、 駆動側及び被駆動側の磁石継手の各部材が片持支持されるため 支持条件が悪く、 軸受摩耗等の影響を受け易いこと ¾どから範 囲として 5〜 1 0鵬、 最頻値として 1 0難に近いギヤップ Gが 一般的であった。 特に第 1 9図の渦電流継手では非磁性体のデ イ スク板 3 5を介してギャップの制御を行うため製作が難しく、 又伝達トルクが特に弱いのが実状であった。
    [0008] このような従来例では隔離板 5と駆動側マグネッ ト 3及び隔 離板 5と負荷側の被駆動マグネッ ト 4又は磁性体のヨーク 2は ギャップを置く必要があ 、 隔離板 5側で羅動側及び負荷側の 回転体を軸承でき いため、 磁石継手の駆動側と負荷側の吸引 力を支持するスラス ト及びラジアル方向の軸受の構造上軸方向 に装置が大きくる i 又軸受部分が装置構成を複雑とした 、 流体を扱う装置例えば ンプ等では軸受部分が流路の障害と ¾ 流体抵抗が大きい等の問題点がある。 - 発'明の開示
    [0009] 本発明は隔難板を介して駆動側と負荷側部材を配した磁石継- 手における上記問題点を解消し、 駆動側と負荷側のギャップを 小さく して飛躍的に動力伝達効率が改善された磁石継手を提供 することを目的とする。
    [0010] 本発明の他の目的は,駆動側と負荷側の対向部分に軸受を配し た磁石継手を得ることによ 、 特に負荷側の回転体支持構造を 簡単と し得る磁石継手を提供するにある。
    [0011] 本発明は負荷側回耘体と駆動側回転体が隔離板を介して密封 されて結合され、 負荷側の回 ¾体と駆動側回転体を磁気的 接 手によ 15連結した磁石継手において、 隔離板と負荷側回転体間 又は及び隔離板と駆動側回転体間に軸受を設けたことを特徵と する磁石継手である。
    [0012] 隔離板と駆動側回転体又は及び負荷側回転体との間が軸受と なっているので、 隔離板と当該回転体は接触できるので駆動側 回転体と負荷側回転体は接近してお 、 磁気的駆動力が効率よ く駆動側よ])負荷側に伝達されるので伝達トルクが大きい。 図面の簡単 説明
    [0013] 第 1図は本発明の実施例の縦断面図、 第 2図、 第 3図は第 1 図の隔離板の正面図、 背面図、 第 4図は他の実施例の縦断面図、 第 5図は第 4図の一部拡大図、 第 6図、 第 7図は第 4図の隔難 板の正面図、 背面図、 第 8図は更に他の実施例の縦断面図、 第 9図、 第 1 0図は第 8図の隔離板の正面図、 背面図、 第 1 1図 は別の実施例の! ¾断面図、 第 1 2図、 第 1 3図は第 1 1図の隔 離板の正面図、 背面図、 第 1 4図は更に別の実施例の縦新面図、 第 1 5図、 第 1 6図は夫々が第 1 4図の中間板の正面図、 第 1 7図乃至第 1 9図は従来例の縦断面図、 第 2 0図は従来のマ グネッ ト ^ン プの縦断面図、 第 2 1図は本発明の一応用を示す 縦断面図、 第 2 2図は第 2 1図の他の実施例の縦断面図、 第 2 3図、 第 2 4図は本発明の他の応用例を示す縦断面図、 第 2 5図は本発明の実施例で高性能同期磁石継手の縦断面図であ る。
    [0014] 発明を実施するための最良の形態
    [0015] 以下、 本発明の実施例を図面に従って説明する。 第 1図は同 期磁石継手の縦断面図である。 駆動側ヨーク 1及び駆動側ョー ク 1 と同芯の負荷側ヨーク 2の対向する端面周上に交互に極性 の異なる永久磁石を固定されたマグネッ 卜 3 ， 4間のギャップ には平板で非磁性体のセラミ ックス例えば炭化珪素 S i C の隔 離板 5が間挿され、 永久磁石 3 , 4 と隔離板 5間は微小すきま が設けられている。 ヨーク 1 , 2の中心部にはボス 6 , 7が夫 々一体に設けられボス 6 , 7の中心孔 8 , 9にはキー溝が設け られ、 駆動軸、 被駆動軸が回転に ¾して剛に取付られるように なっている。 ボス 6 , 7の対向端面には受板 1 1 ， 1 2が接着 されているが、 ボス 6 ， 7に対して回転並びに軸方向に関し剛 に固定できれば他の固定方法でもよい。
    [0016] 第 2図は第 1図の隔離板 5の A矢^図、 第 3図は同じく B矢 視図であ] 、 中心部を示している。，受板 1 1 ， 1 2はこの部分 において例えば 1〜 程度の微小な液膜を介して隔離板 5 と接し得るようになつ.ている。 隔離板 5の中心部には ラス ト 軸受部 1 3 ， 1 4が設けられてお ]3、 それぞれ 0面は微小量突 出してその部分の受板 1 1 , 1 2の直径とほぽ等しい外周から 中心部へ向って行止るようにスパイ ラル溝 1 5 ， 1 6が等配し て設けられている。 このスパイ ラル溝 1 5のねじれ方向は駆動 側ヨーク 1が回転するときにその回転方向で受板 1 1が回転す るときに受板 1 1 とスラス 卜軸受部 1 3との間で動圧が発生す る方向である。 駆動側ヨーク 1の回転によ ]9マグネッ ト 3はマ グネッ ト 4を吸引してヨーク 2を同方向に回転させる。 このョ —ク 2の回耘によ 受板 1 2が回転するときにス ラス ト軸受部 1 4との間で動圧が発生するようにスラス ト軸受部 1 4のスハ。 ィ ラル溝 1 6の方向が定められる。
    [0017] 1 7 , 1 8はマグ'ネッ ト 3 ， 4の外周に嵌入する磁界の洩れ を制限するアル ミ又は真翁のリングである。 例として受板 1 1 , 1 2は直径 6 0 ミ リメー トル、 厚さ 1 〜 2 ミ リメート ル、 隔離板 5の厚さ 2 ミ リメ一トル程度であ] 、 スパイ ラル溝 1 5 ， 1 6は夫々深さが 3 〜 5 0 m程度である。 このスパイ ラル溝 1 5 , 1 6はマスクをかぶせた上ショッ トブ ラス トによ ]9形成せられる。
    [0018] この実施例では隔離板 5で原動機のある駆動側と作業機のあ る負荷側を隔絶することができる。 従って負荷側が取扱液体中 にある^ンプのよう ものである場合は受板 1 2 とスラス ト軸 受部 1 4との潤滑剤は^ンプ取扱液を用いてもよいが高粘性潤 滑剤を受板 1 1 ， 1 2夫々 とスラスト軸受部 1 3 , 1 4間に封 入しておいても よい。
    [0019] 環境を大気、 水中、 スラ リー液中で各々行った（軸受単独試 験）実験によるに高粘性滴滑剤タ ijえばシリ コン含有グリ.一スを スラス ト軸受部 1 3 , 1 4と受板 1 1 ， 1 2間に塗布しておく のみで 1 0万回の起動停止によっても軸受摺動面の損傷は一切 ¾く、 該グリースの損耗は認められ ¾かった。 又、 軸受面にス ラ リ一が浸入することが一切 かったので高粘性 ¾滑剤を軸受 面間に封入しておくこと 有効である。 尚、 負荷能力は動圧発 生時 5 0 0 0 f のスラス 卜荷重に耐えるが、 更に受板 1 1又 は 1 2を隔離板 5から引離す方向に対しても高粘性潤滑剤が存 在すると 1 0 0 〜 2 0 0 f の抵抗力がある。
    [0020] このようる構成としたので上例で示すようにマグネッ 卜 3 ， 4端面間距離が従来例で 9 ミ リメートルの場合に約 2 ミ リメ一 トルとすることができてお] 、 トルクの伝達能力が極めて大き くなつた。 第 4図は同期磁石継手の他の実施例の縦断面図である。 前記 実施例は磁石継手の機能を有するほかにスラスト荷重を担持で きる機能がある。 然し、 ラジアル荷重に対しては自体負荷能力 が くラジアル荷重を担持するには中心孔 8 ， 9に取付けた駆 動軸、 被駆動軸夫々にラジアル軸受を設けて担持しなければな ら¾い。 この第 4図の磁石継手は磁石継手の機能を持ち、 スラ ス ト並びにラ'ジアル荷重を担持できるものである。 第 4図にお いて第 1図と同機能部分は同一符号が附され詳細な説明は省略 される。 受板 1 1 , 1 2と隔離板 5の中心部のス ラス ト軸受部 1 3 , 1 4の中心の対向部分には第 4図の拡大図の第 5図に示 すように半球形凹部 1 9 , 2 1及び 2 2 , 2 3が設けられ、 小 球 2 4 , 2 5が夫々収容されている。 この小球 2 4 , 2 5の球 径は受板 1 1 とスラス ト軸受部 1 3、 受板 1 2 とスラス ト軸受 部 1 4が固体接触した際に小球 2 4と収容している各凹部 19， 2 1或は小球 2 5と各凹部 2 2 ， 2 3が接するかわずかに隙間 がある程度である。 この小球 2 4 , 2 5 と凹部 1 9 ， 2 1 ， 2 2 , 2 3間の空間には高粘性 ¾滑剤を受板 1 1 とス ラス ト軸 受部 1 3間、 受板 1 2 とスラス ト軸受部 1 4間と併せて封入し ておく と前実施例と同様好適である。 第 6図、 第 7図は夫々ス ラス ト軸受部 1 3 ， 1 4の正面図であ] 、 凹部 2 1 , 2 2を備 えるほかは前実施例と同様のスパ ラ レ溝 1 5 ， 1 6を備える。
    [0021] この実施例では駆動側、 負荷側で隔離板 5から離れた位置に ラジアル荷重が加わった場合にはラジアル荷重を小球 2 4と凹 部 1 9 ， 2 1間或は小球 2 5と凹部 2 2 ， 2 3間で担持し、 ラ ジアル負荷が隔離板 5と離れていることによ ] 生ずるモーメン トが受板 1 1 とスラス ト軸受部 1 3の吸着力或は受板 1 2 とス ラスト軸受部 1 4の吸着力によ ]9支持されるので、 駆動側、 負 荷側共に他に軸承することなく駆動側回転体、 負荷側回転体を 支持することが可能である。
    [0022] 上述した同期磁石継手についての実施例と同様にしてヒステ リシス磁石継手においても本発明を実施できることは明らかで ある。
    [0023] 次に電磁誘導電流による渦電流磁石継手における実施例をの ベる。 第 8図は縦断面図を示す。 第 1実施例と同機能部分は符 号のみ附し詳細な説明は省略される。 ヨーク 1に附されるマグ ネッ 卜 3の隔離板 5に対向する端面は中心を含めて平板となつ てお 、 ヨーク 2はマグネッ ト 3の回転に 渦電流が生ずる 材料が選ばれ、 その隔離板 5に対向する端面は平板と ってマ グネッ 卜 3と対峙している。 マグネッ ト 3 と隔離板 5、 ヨーク 2と隔離板 5間は数/ 以下の流体膜を介している。 隔離板 5 はこの場合 0. 5〜 2ミ リメ一卜ルであって駆動側、 負荷側より 見る正面図の第 9図、 第 1 0図に夫々示されるようにマグネッ ト 3の回転によ ス ラス ト軸受部 1 3の中心側に動圧が発生レ 同じくマグネッ 卜 3の回転による渦電流によ )追従して回転す るヨーク 2の回転によ ] スラス ト軸受部 1 4の中心側に動圧が 発生するような換れ方向のスパイ ラル溝 1 5 , 1 6が設けられ る。 ここで隔離板 5は磁気回路を形成し ければ ¾ら¾いので 非磁性体でかつ良導体の材料が用いられる。 例えば、 主成分を ， S i O や S i 3 N 4 とし、 導電性を向上させる^:めの成分を添加 したセラ ミ ックスを用いるとよい。 第 8図においてヨーク 1が回転するとマグネッ ト 3が同方向 に回転し、 ヨーク 2はマグネッ ト 3によ ] 駆動されて同方向に 回転する。 マグネッ ト 3の端面とスラスト軸受部 1 3藺では中 心側に動圧が発生して流体潤滑状態と ] 、 ヨーク 2の同方向 の回転によ ]9ヨーク 2 とスラス ト軸受部 1 4間で動 Eが発生し て流体潤滑状態となる。 この隔難板 5とマグネッ ト 3及びョ一 ク 2間の液膜形成には第 1実施例と同様油浴でもよいが、 高粘 性滴滑剤を封入しておくのが大気、 気体、 液中の環境下何れに おいても用いることができて好適である。
    [0024] この実施例では隔離板 5の厚さにほぼ等しいだけ駆動側マグ ネッ ト 3と被駆動側のヨーク 2 'を接近できるので効率の悪い渦 電流磁石継手の伝達卜ルクを増大できる。
    [0025] 第 8図の実施例では駆動側及び負-荷，側の対向する推力'に対す る負荷能力は極めて大きく、 駆動側及び負荷側を隔離板 5から 引維す方向の推力に対しては高粘性潤滑剤の介在している状態 で 1 0 0〜2 0 0 f 程度である。 然し乍ら、 ラジアル荷重は 担持できない。
    [0026] 第 1 1図は渦電流磁石継手において前記実施例と同様高効率 化を計ることができると共にスラス ト荷重、 ラジアル荷重を担 持できるものである。 この実施例では隔離板 5の中心部は両側 に突出してお 、 突出部端がスラス ト軸受部 1 3 ， 1 4となつ ている。 このスラス 卜軸受部 1 3 ， 1 4に対向して受板 1 1 ， 1 2が中心孔 8 ， 9端部に嵌入し、 固定されている。 スラス ト 軸受部 1 3 , 1 4と受板 1 1 ， 1 2間は第 5図と同様に凹部 1 9 , 2 1 , 2 2 , 2 3が設けられて小球 2 4 ， 2 5が収容さ れている。 スラス ト軸受部 1 3 , 1 4の正面図は第 1 2図、 第 1 3図に示されるがスパイ ラル溝 1 5 ， 1 6は受板 1 1 , 1 2 の範囲、 即ち、 ほぼ軸径の範囲に附される。 隔離板 5とマグネ ッ ト 3、 ヨーク 2夫々のスラス ト軸受部を除く部分の隙間は
    [0027] 1 0〜3 O./im程度に選ばれる。 この実施例によれば同期磁石 継手の第 4図の小球入 の場合と同様にラジアル荷重を担持で きる。
    [0028] 以上の各実施例は回転方向一定の場合であるが正逆耘回転可 能 場合は第 1 4図に示すように駆動側の例えばヨーク 1に固 定した受板 1 1 と隔離板 5の中心部に設けた平面部 2 8との間 に左側面図の第 1 5図に示すように両面に夫々の面から見て反 対方向のスパイ ラル溝 15， 1 5 を設けた中間板 2 9を厚さ 1 〜3 im程度の液膜を介して間挿し、 中間板 2 9 と受板 1 1、 - 及び中間板 2 9と隔離板 5の対向面中心に夫々設けた半球形凹- 部に小球 24， 24' を収容し、 同様にヨーク 2に固定した受板 1 2と隔離板 5の中心部に設けた平面部 3 1 との間に右側面図 の第 1 6図に示すように両面に夫々の面から見て反対方向のス パイ ラル溝 1 6 , 1 6'を設けた中間板 3 2を厚さ 1〜3 ; 1の 液膜を介して間挿し、 中間板 3 2と受板 1 2及び中間板 3 2と 隔離板 5の対向面中心に夫々設けた半球形凹部に小球 25 , 25 を収容したものである。
    [0029] この場合ヨーク 1の第 1 5図において反時計方向の回転によ スパイ ラル溝 1 5は液体を巻き込んで中心部へ移動させ受板 1 1 と中間板 2 9間の中心部に動圧が発生して流体潤滑される と共に中間板 2 9と隔離板 5間では中間板 2 9の反時計方向の 回転によ 、 中心部の液体はスパイ ラル溝 1 5 'をとお] 外周へ 排除されようとして真空圧が発生して吸着固定される。
    [0030] ' 上記と逆方向のヨーク 1の回転によ 受板 1 1 と中間板 2 9 は吸着固定され、 中間板 2 9と隔離板 5間が動圧流体軸受とる る
    [0031] ヨーク 1の回耘によ ヨーク 2は回転する。 ヨーク 2の回耘 によ 受板 1 2は回転する。 今、 ヨーク 2が第 1 6図において 時計方向に回転すると受板 1 2は同方向に回転し、 スパイ ラル 溝 1 6の作用によ IT液体は中心側に向い、 受板 1 2と中間板 3 2間は動圧流体軸受となると共に中間板 3 2は時計方向に回 転しょうとしてスパイラル溝 1 ^の液体は外周側に向って附勢 され、 中間板 3 2と隔離板 5は吸着する。 上記と逆方向のョー ク 2の回転によ 受板 1 2と中間板 3 2は吸着固定され、 中間 板 3 2と隔離板 5間が動圧流体軸受となって回転する。 従って' ヨーク 1の正逆転に従ってヨーク 2は正逆転する。 この実施例 は同期、 ヒステリシス、 渦電流各磁石継手に適用できる。
    [0032] 以上各実施例のスパイ ラル篇を設けた摺動面とこの摺動面と 摺動する相手平板の摺動面は夫々特定して設けた説明をしてあ るが一方向回転の磁石継手では受板 1 1又は及び受板 1 2側に スパイ ラル溝を動圧が発生する方向に捩って設け、 スパイ ラル 溝を設けた受板に摺動する隔離板 5 のス ラス ト軸受部を平板と してもよく、 正逆両回転可能 ¾磁石継手の場合も同様で対向摺 動する摺動面の何れの側にスパイ ラル溝を設けてもよい。
    [0033] 各実施例では予かじめ搢動面間の空間に高粘性潤滑剤を封入 したが、 磁性流体を封入しておいてもよく、 磁性流体使用の場 丄
    [0034] 合は受板、 中間板等の外周部にリ ング状磁石の磁性流体の保持 部材を備えるとよい。
    [0035] 本発明ではスパイ ラル溝を備えた動圧流体軸受を構成したの で性能上優れるが、 簡易には平板同志の摺動面を対向させても よい。
    [0036] 実施例は原動機側回転体と隔離板及び負荷側回転体と隔離板 間に軸受を設けたが、 何れかの側の回転体と隔離板間にのみ軸 受を設けてもよい。
    [0037] 次に本発明の^ンプにおける応用例を示して本発明の効果を —層明確に説明する。 この応用例を説明する前に従来の磁石継 手を用いた^ンプについて説明すれば次のとお ]9である。
    [0038] 第 2 0図は縦断面図であって、 モータ 4 1が附勢されるとモ —タ軸 4 2が回転して、 モータ軸端に取付けたヨーク 1が回転 してヨーク 1の端面周方向に配列固定した交互に極性の異なる 永久磁石よ Dなる駆動側マグネッ ト 3が回転すると、 モータ
    [0039] 4 1 と十ンプケ一シング 4 6 の夫々の内部間を密封分離してい る隔離板 5を介して、 羽根車 4 7に固定された周方向に交互に 極性の異るる永久磁石が配列された被駆動側マグネッ ト 4が従 動し、 羽根車 4 7は羽根車 4 7に打込まれた軸受メタル 4 4を 介して固定軸 4 5上で回転する。 固定軸 4 5は吸込口 5 2に放 射状に設けたアーム 4 9 の中心のボス 5 1に回動しないように 固定されている。
    [0040] 羽根車 4 7の回転によ 吸込口 5 2から吸込まれた液体は増 速昇圧されて吐出口 5 7に吐出される。 従来例はこのように軸 受を搆成するため軸受構造が複雑と i ^ンプケ一シングも 丄 2
    [0041] 複雑な形状と ¾ 、 吸込口は吸込抵抗が多い形状と る。 又羽 根車 4 7がモータ 4 1側へ移動しないように羽根車主板にはパ ラ ンスホール 5 3を設けて推力の均衡を計る必要があ])、 その ために効率を低下させることにるる。 軸受メ タル 4 4と固定軸 4 5の摩耗時のふれ回])及びパラ ンスホール 5 3を通じて羽根 車 4 7の裏側に液体を循環するために被處動側マグネッ 卜 4は 隔離板 5から充分離しておく必要があ Ϊ)、 磁石継手の伝達効率 が低いという問題点がある。
    [0042] 第 2 1図は同期磁石継手を適用した^ンプにおける本発明の 実施例の縦断面図である。 モータ 4 1のモータ軸 4 2端に固定 した磁気的な絶緣材のヨーク 1の端面周上には交互に極性の異 るる永久磁石を配した駆動側マグネッ 卜 3が固定されている。 モータ 4 1の下部ブラケッ トと^ンプケ一シング 4 6.は非磁性 体材料の隔離板 5を介して密封してボルトナッ ト 4 8によ ]9固 定してある。 5 4は^ンプケ一シング 4 6に圧入されて、 羽根 車の吸込部外周と隙間少く嵌合して封水を行なうライナリング である。
    [0043] 羽根車 4 7のモータ側端部上には駆動側マグネッ ト 3に隔離 板 5を介して対極し、 極性の異なる永久磁石を交点に配列した 羽根車側マグネッ ト 4が埋込み固定されている。
    [0044] -°ンプケ一シング 4 6の脚 5 5に嵌め込まれ、 不図示のボル トによ ホ ンプケ一シング 4 6に引付けられている台板 5 9に よ ] ンプケ一シング 4 6の外周を蔽ってス トレーナ 5 6が'保 持されている。
    [0045] ^ンプケ一シング 4 6は吸込口 5 2が中心部まで開放されて お] 、 羽根車 4 7はパランスホールを備えず羽根車 4 7の背面 には^ンプ回転部に備える平板の摺動面を備える部材として円 板の受板 1 2が接着固定されている。 この受板 1 2と対向する 隔離板 5の面は受板 1 2と同径で軸方向に微小量突出してお] 、 第 3図に示すように中心部を除きスパイ ラル溝 1 6が備わった スラス ト軸受部 1 4とるつてお ]3、 受板 1 2と該隔離板 5間に は高粘性潤滑剤が予かじめ封ぜられ、 受板 1 2は隔離板 5のス ラス ト軸受部 1 4に吸着されている。 隔難板 5と受板 1 2の中 心には第 5図に示すように半球形凹部 2 2 , 2 3が設けられ、 該凹部には小球 2 5が嵌入している。 小球 2 5と凹部 2 2 ，
    [0046] 2 3の隙間は、 隔離板 5と回転受板 1 2が固体接触する状態に おいて接するかわずかのすきまを有する寸法である。
    [0047] 以上において隔離板 5は -結晶 Q炭化珪素 S i Cで製作され てお j 、 スハ0イ ラル溝 1 6はフォ トマスクを重ねた上シヨッ ト ブラス トで形成され、 深さは 3〜 5 0 /i m である。 スラス ト軸 受部 1 4の平面部は平面度 1 μ τϊΐ で鏡面仕上げされている。 受 板 1 2は炭化珪素 S i C 又はス テ ン レス材或は鎳鉄が用いられ、 その摺動面は平面度 1 μ に鏡面仕上されている。 小球 2 5は 炭化珪素 - S i Cの針状結晶又は軸受鋼製である。 高粘性潤滑 剤はフッ素オイルである。
    [0048] 受板 1 2の直径は 6 0 ミ リ メ一 トルでスパイ ラル溝 1 6は外 周側に突抜けてお ]9深さは 1 0 m 、 小球 2 5の球径は 1. 5 8 ミ リメ一トルの大きさである。 隔離板 5と羽根車側マグネッ 卜 の隙間は 1 0〜 5 0 /i m で試験された。
    [0049] 第 2 1図の^ンプにおいて下方から見て反時計方向（第 3図） 丄 4
    [0050] にモータ 4 1が附勢されると羽根車側マグネッ ト 4は同方向に 回転し、 受板 1. 2は共に回転する。 受板 1 2の下方から見て反 時計方向の回転によ ] 高粘性潤滑剤 2 6はスパイ ラル溝 1 6の 作用によ ] 中心側に向い動圧が発生し、 流体動圧軸受が形成さ れ、 羽根車 4 7のモータ側へ向ぅス ラス トが担持される。
    [0051] この実施例ではスラスト荷重を担持できるほか、 隔離板 5と 受板 1 2間の吸着力が 1 0 0〜2 0 0 f 程度あるので、 ラジ アル荷熏を小球 2 5と凹部 2 2 ， 2 3で構成される軸受で担持 し、 ラジアル荷重にもとずく曲げモーメ ン トは該小球 2 5部分 とスラスト軸受部 1 4と受板 1 2の吸着力で担持されるから、 吸込口 5 2側は簡明で、 ^ンプケ一シング 4 6も簡単であ Ϊ)、 吸込抵抗が小さい。 '
    [0052] 第 2 2図はスラス ト軸受構成の他の実施例の縦断面図である。 上記実施例では隔離板 5に直接スパイ ラル溝 1 6を設けて動 圧スラス ト軸受を構成したが、 '下面にスパイ ラル溝 1 6を設け た円板形の軸受板 6 1を隔離板 5に嵌合或は嵌合と接着によ 固定し、 軸受板 6 1に受板 1 2を摺擦するようにしてもよい。 又、 上記各実施例においてスパイ ラル溝 1 6を受板 1 2の摺 動面に設け、 対設した隔離板 5又は軸受板 6 1の 動面を平面 としてもよい。
    [0053] 以上、 各実施例では回転方向は流体動圧スラス ト軸受に動圧 の発生する一方向に限られる。
    [0054] 第 2 3図は正逆転自在 ように流体動圧スラス ト軸受を構成 した実施例の縦断面図であ] 、 軸受部以外は第 2 1図と同じで ある。 中間板 3 2には中間板 3 2の底面図の第 1 6図に示すよ うに両面に同じ側から見て同方向のスパイ ラル溝 1 6 , 1 ^ が 設けられてお！)、 隔難板 5、 受板 1 2は中間板 3 2と摺動する 平面の摺動面と っている。 中間板 3 2と隔離板 5及び受板 1 2の中心間の半球径の凹部にわたって小球 2 5， 2 57 が収容 されている。 小球 2 5 , 2 5 と該小球 2 5 , 2 5 の収容される 凹部とのすき間、 及び中間板 3 2の摺動面と隔離板 5及び受板 1 2の摺動面間の隙間は一方回転の流体動圧スラス ト軸受と同 様であ 、 これらすきまには高粘性潤滑剤が封ぜられている。 第 2 3図にお て下方よ ]9見て、 即ち、 第 1 6図で時計方向に 受板 1 2が羽根車側マグネッ ト 4と共に回ると、 中間板 3 2の 下面のスパイ ラル溝 1 6の作用によ i 流体動圧軸受が構成さ れ、 ス ラス ト荷重を担持する。 中間板 3 2の上面では中間板 3 2が時計方向に附勢されようとするとスパイ ラル溝 1 6 '中の 高粘性潤滑剤は外周に向い中心部には真空圧が発生して隔離板 5 と吸着する。 下方よ D見て受板 1 2が反時計方向に回転する と中間板 3 2の下面のスパイ ラ ル溝 1 6中の高粘性潤滑剤は外 周 ;向うので中心部は真空吸着され、 中間板 3 2は受板 1 2と 共に回転する。 中間板 3 2の反時計方向の回転によ ] P、 中間板 3 2の上面のスパイ ラル溝 1 6'の作用によ ]9、 高粘性潤滑剤は 中心側へ向い中間板 3 2 と隔壁 5間は流体動圧軸受と J スラ ス 卜負荷を担持する。
    [0055] 第 2 4図は本発明の他の実施例であって化学薬品等の腐食液 を攪拌するための高速攪拌機を示すものである。 . タンク 6 2の上部とモータ 4 1のモータフ レーム 4 0 との間 に密封して隔離板 5が介在固定されている。 従ってタンク 6 2 内とモータ 4 1内は流体的には離隔されてお ]9、 タンク 6 2内 に投入されている薬品が腐食性等で有害 液体であってもモー タ 4 1には何等影響がない。 攪拌羽根 6 3を先端に備えた攪拌 軸 6 4の根本側は一体又は固定せられて円板形のヨーク 2が設 けられ、 ヨーク 2に攪拌羽根 6 3側のマグネッ ト 4が固定され ている。 マグネッ ト 4は 1 0〜 3 0 μ τιι の隙間をおいて隔離板 5に近接して配されている。
    [0056] モータ 4 1側はモータ軸 4 2にヨーク 1が固定されてお 、 ヨーク 1に駆動側マグネッ ト 3が固定されているが駆動側マグ ネッ ト 3の端面は隔離板 5と 1 0 〜 3 0 mの隙間を生ずる程 度となっている。 モータ軸 4 2は不図示の上部のエノド、ベアリ ングでラジアル荷重を担持されるが軸方向にはわずかに移動を 許されるようになつている。
    [0057] 隔離板 5の中心部には両側にボス 6 5 ， 6 6が設けられ、 ボ ス 6 5 、 ボス 6 6には第 4図の実施例と同様にスパイ ラル溝
    [0058] 1 5 , 1 6 (不図示）が設けられ、 これらの対向面間には高粘 性潤滑剤が封入されている。
    [0059] モータ 4 1が附勢され、 モータ軸 4 2が回転するとヨーク 1 は受板 1 1 とボス 6 5間のスラス ト軸受部 1 3及び小球 2 4に よ モータ 4 1 のスラス ト荷重及びラジアル荷重を担持されて 回転する。 駆動側マグネッ ト 3によ！）従動側マグネッ 卜 4は同 期回転し、 ヨーク 2、—攪拌軸 6 4、 攪拌羽根 6 3は回転し、 攪 拌羽根 6 3に加わるスラス 卜荷重はボス 6' 6のスラスト軸受部 1 4と受板 1 2間の摺動面にて支持され、 ラジアル荷重を小球 2 5にて担持される。 このスラス ト軸受は既に説明したように 圧縮方向には大きな負荷を担持出来、 引離す方向にも 2 0 Ok^f 程度の負荷に耐え、 且つ小球を備えているので S泮羽根 6 3の ラジアル負荷及び該ラジアル負荷に基ずく ヨーク 2の根本面に おける曲げモーメ ン トを担持できる。
    [0060] 第 2 5図は本発明の他の実施例であって第 1図に示した同期 磁石継手をさらに高効率化したものである。
    [0061] 即ち、 第 2 5図は同期磁石継手の縦断面図であって駆勳側ョ ーク 1及び駆動側ヨーク 1 と同芯の負荷側ヨーク 2の対向する 端面に各々交互に極性の異なる永久磁石を固定したマグネッ ト 3 ， 4を取付け、 このマグネッ ト 3 ， 4の間に平板で非磁性体 のセラ ミ ックス例えば炭化珪素 S i C の隔難板 5が間揷されて いる。
    [0062] マグネッ ト 3 ， 4と隔離板 5との間には液体が浸透して極め て薄い液膜が形成されているが実質的に密着しているものであ る o
    [0063] ヨーク 1 , 2の中心部にはボス 6 , 7が夫々一体に設けられ ボス 6 ， 7の中心孔 8 , 9にはキ一溝が設けられ、 駆動軸、 被 駆動軸が回転に対して剛に取付けられるようになっている。
    [0064] 1 7 , 1 8はマグネッ ト 3 ， 4の外周に嵌入する磁界の洩れを 制限するアルミ又は真翁のリ ングである。
    [0065] この実施例においてはマグネッ ト 3 ， 4に対向する隔離板 5 の面にスパイ ラル溝を形成しているので構造がよ 簡略化され、 また、 マグネッ ト 3 ， 間の距雜も短かくなるので効率は良く る。 ' . 発明の効果 丄 8
    [0066] 本発明は負荷側回転体と駆動側回転体が隔離板を介して密封 されて結合され、 負荷側の回転体と駆動側回転体を磁気的 接 手によ 連結した磁石継手において、 隔離板と負荷側回転体間 又は及び隔離板と駆動側回転体間に軸受を設けたことを特徴と する磁石継手としたから、 駆動側と従動側の磁気的 接手が接 近できるため伝達効率が格段に向上する。
    [0067] 本発明の実施態様の第 1は上記において軸受は隔離板と前記 回転体の端面が摺動面となってお])、 対向する摺動面の何れか に動圧発生用のスパイ ラル溝を設けたものとしてあるので、 隔 離板に微小間隙をおいて磁気的る継手を配することができるた めに極めて高効率の磁石継手とすることができ,る。
    [0068] 本発明の実施態様の第 2は上記実施態様において対向する摺 '動面の中心に凹部を設け小球を収容したのでスラスト並びにラ ジアル荷重を担持できる。 従って回転体の支持条件が両端支持 可能と ¾ 、 支持条件をよくすることができる。
    [0069] 本発明の実施態様の第 3は本発明の上記した軸受が、 隔離板 と前記回転体との間に配され、 両面が隔離板と回転体夫々と摺 動可能な中間板を備え、 中間板中心と中間板に対向する隔離板 及び回転体に夫々凹部を設けて該凹部に小球を収容し、 中間板 又は中間板と摺動する回転体、 隔雞板に中間板の両側の摺動面 の一方では動圧が発生し、 他方では漓滑剤が排除される方向の スパイ ラル溝を設けたから、 正逆回転可能であ j 、f 前述した各 効果を奏する。
    [0070] 本発明の実施態様の第 4は上述した各々の磁石継手において 軸受の摺動面間に予かじめ高粘性潤滑剤を封入してあるので、 環境条件に関係 ¾く用いることができる。 そして第 2の実施態 様においては駆動側並びに負荷側の回転体を片持.にて支持する ことができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 負荷側回転体と駆動側回転体が隔離板を介して密封されて 結合され、 負荷側の回転体と駆動側回転体を磁気的な接手に よ i 連結した磁石継手において、 隔離板と負荷側回転体間又 は及び隔離板と,駆動側回転体間に軸受を設け.たことを特徴と する磁石継手。
    2. 前記軸受は隔離板と前記回転体の端面が摺動面と ¾ってお
    Ϊ) 対向する摺動面の何れかに動圧発生用のスパイ ラル溝が 設けられたものである請求の範囲第 1項記載の磁石継手。
    3. 前記軸受の対向する摺動面の中心に凹部を設け小球を収容 した請求の範囲第 2項記載の磁石継手。
    4. 前記軸受は隔離板と前記回転体との間に配され、 隔離板並 びに回転体と摺動可能な中間板を備え、 中間板中心と対向チ ' る隔離板及び回転体、 及び該中間板中心に凹部を設けて該凹 部に小球を収容し、 中間板又は中間板と摺動する回転体又は 隔離板に中間板の両側の摺動面間の一方では動圧が発生し、 他方では潤滑剤が排除される方向のスパイ ラル溝を設けた請 求の範囲第 1項記載の磁石継手。
    5. 軸受摺動面間に予かじめ高粘性潤滑剤又は磁性流体を封入 した請求の範囲第 1項乃至第 4項の何れか一つに記載の磁石 継手。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    EP0236504B1|1990-11-07|
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