JPH0438163A - 磁気継手の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空ポンプ又は圧縮機等の回転機械の回転体に
回転力を非接触で伝達するための磁気継手の冷却構造に
関するものである。

〔従来技術〕

磁気継手は機械的手段によらず動力を伝達する機構であ
り、回転軸が外部に達するための貫通部がなく回転機械
の内部を外部の雰囲気から完全に遮断することができる
ものである。このため回転機械が内部からの流体の漏れ
、若しくは内部への流体の侵入を嫌う場合は有効な動力
伝達手段であり、薬液ポンプ等に使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

磁気継手は開口部が全く無いキャンを介して動力伝達を
行なうため密封性が完璧である。しかしながら、導電体
よりキャンを製作した場合、回転する磁束の貫通により
キャンに渦電流を生じ熱が発生する。キャンの材料とし
て木材、プラスチック等の絶縁物を用いれは渦電流は流
れないから、これによる熱の発生は無いが、強度や密封
性等の制約により通常、非磁性体金属と言われるステン
レス鋼等が使用きれる。しかしながらこれらの金属は導
電体であるため磁束を横切ることにより渦電流が発生し
、この渦電流による発熱は避けられない。ノ」−型の装
置においてもこの発熱量は数百Ｗにも達し、冷却が不十
分だと周囲部品の温度は数分で数百度に上昇する。この
過熱は磁石の磁力低下を惹起し、動力伝達不能（脱調）
に陥ってしまう。

上記キャンの冷却方法とし、水ポンプ等の低温の流体が
自己液として内部に充満している場合はこの自己液によ
る自然冷却が可能である。またこの冷却方法が主流であ
る。しかしながら真空ポンプのようにキャン内部が真空
或いは極めて希薄な気体である場合は自然冷却の方法は
、熱輻射のみであり充分な冷却は全く期待できない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記キャン
を強制的に冷却するキャン冷却手段を設けることにより
、上記欠点を除去した磁気継手の冷却構造を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、回転機械の回転体に
磁気力により駆動側回転体から非接触で回転力を伝達す
る磁気継手の冷却構造を下記の如く構成した。

前記磁気継手は回転機械の回転体軸に直接又は間接的に
連結されたロータ軸と該ロータ軸外周との間に所定の間
隙を置いて同心円状で且つ回転自在に支承して配置され
た円筒状のホイールとを具備し、該ロータ軸外周には被
動側磁石又は被動側導電体又は被動側ヒステリシス材体
を設けると共に、円筒状のホイール内周には該被動側磁
石又は被動側導電体又は被動側ヒステリシス材体と対応
させて駆動側導電体又は駆動側磁石又は駆動側ヒステリ
シス材体を固着し、ロータ軸とホイールの間で且つロー
タ軸の先端を覆うように回転機械内を外部雰囲気から遮
断するキャンを設け、円筒状のホイールには回転軸に垂
直な端面又は内周面に流路溝を設け、該円筒状のホイー
ルの回転時の該流路溝を通る冷却用気体によりキャンの
冷却を行なうことを特徴とする。

また、波路溝は回転軸に垂直な端面に複数の凹状溝を切
削して形成したことを特徴とする。

また、前記流路溝は円筒状のホイールの内周の所定位置
に複数の翼を所定の間隔で設け、該翼と翼の間を流路溝
としたことを特徴とする。

また、前記流路溝は円筒状のホイールの内周に複数の前
記駆動側導電体又は駆動側磁石を所定の間隔で設け該駆
動側導電体と駆動側導電体の間又は前記駆動側磁石と駆
動側磁石の間を流路溝としたことを特徴とする。

また、前記磁気継手は前記回転機械の回転体軸に直接又
は間接的に連結されロータ軸の端部に固定された被動側
ハブと、駆動側軸の端部に固定され該被動側ハブと対向
して配置された駆動側ハブとを具備し、被動側ハブの駆
動側ハブとの対向面には被動側磁石又は被動側導電体又
は被動側ヒステリシス材体を設けると共に駆動側ハブの
被動側ハブとの対向面には該被動側磁石又は被動側導電
体又は被動側ヒステリシス材体と対応させて駆動側導電
体又は駆動側磁石又は駆動側ヒステリシス材体を設け、
回転機械側の支持部材に固定され、被動側ハブと駆動側
ハブの間で且つ回転機械内を外部雰囲気から遮断するキ
ャン又は隔壁を設け、駆動側ハブのキャン対向面に流路
溝を設け、該駆動側ハブの回転時の該流路溝を通る冷却
用気体によりキャン又は隔壁の冷却を行なうことを特徴
とする。

また、前記流路溝は駆動側ハブの複数の駆動側磁石又は
駆動側導電体を所定の間隔で設け、該駆動側磁石と駆動
側磁石の間又は駆動側導電体と駆動側導電体の間を流路
溝としたことを特徴とする。

また、前記流路溝は駆動側ハブのキャンに対向する面に
複数の凹状溝を設けて形成したことを特徴とする。

〔作用〕

磁気継手を上記の如く構成することにより、駆動側ホイ
ール又は駆動側ハブの回転に連動してロータ軸も回転し
、キャン又は隔壁が被動側磁石又は被動（ｍｌ導電体と
被動側導電体又は駆動側磁石との間に発生する磁束を横
切ることになり、これによりキャン又は隔壁内に渦電流
か発生し、この渦電流のジュール熱によりキャンは過熱
される力釈駆動側ホイール又は駆動側ハブの回転により
、前記流路溝を通る冷却用気体によりキャン又は隔壁が
冷却きれるから、磁気継手の安全な連続運転が可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実旅例を図面に基づい説明する。

第１図は本発明の第１の実施例である磁気継手の冷却構
造をスクリュー式真空ポンプに用いた例を示す断面図で
ある。スクリュー式真空ポンプは主として、王ケーシン
グ１、吸込側ケーシング２及び吐出側端面板３を具備し
、雄ロータ５及び雌ロータ６が主ケーシング１内にロー
タ軸受７により回転自在に支承きれている。また、吸込
側ケーシング２内には雄ロータ５及び雌ロータ６のそれ
ぞれのロータ軸端に固着され且つ互い噛み合うタミング
キア５ａ、５ａが配置きれている。なお、雄ロータ５及
び雌ロータ６のそれぞれのロータ軸が主ケーシング１及
び吐出側端面板３を貫通する、部分には密封部材８が設
けられ、主ケーシング１内が外部から遮断される構造と
なっている。

上記構造の゛スクリュー式真空ポンプは、雄ロータ５の
ロータ軸に動力が伝達され、雄ロータ５が回転するとタ
ミングギャ５ａ、６ａを介して動力が雌ロータ６のロー
タ軸に伝達され、雌ロータ６も回転する。

雄ロータ５のロータ軸５ｂを延長し、吐出側端面板３及
び磁気継手支持板４を貫通させ、該ロータ軸５ｂの端部
に磁気継手の被動側ハブ１０を固定し、該被動側ハブ１
０の外周には被動側磁石１０ａが固着されている。

前記磁気継手支持板４にはロータ軸５ｂの軸端に固定さ
れた被動側ハブ１０を覆ってキャン１１が固定し、該キ
ャン１工によりスクリュー式真空ポンプ内を外部雰囲気
から遮断している。被動側磁石１０ａとキャン１１内周
との間には所定の間隙が設けられており、互いに摺接し
ないようになっている。

キャン１１の外周には円筒状の磁気継手の駆動側ホイー
ル９が配置され、該駆動側ホイール９の内周面には前記
被動側磁石ｉ０ａと対応する駆動側磁石９ａが固着され
ている。この駆動側磁石９ａとキャン１１の外周面の間
には所定の間隙が設けられており、互いに摺接しないよ
うになっている。また、駆動側ホイール９は軸受１４を
介してボス１３に支承きれている。ボス１３はロッド１
６を介して磁気継手支持板４に固定されている。

また、ボス１３の細部には貫通穴１３ａが設けられてい
る。

駆動側ホイール９に一体に形成されたブリー９ｂを回動
することにより、駆動側ホイール９の内周に固着された
駆動側磁石９ａを回転し、該駆動側磁石９ａと被動側磁
石１０ａの間の磁力の作用により、被動側ハブ１０を介
して回転力がロータ軸５ｂに伝達きれ、雄ロータ５が回
転すると同時にタミングギア５ａ、６ａを介して雌ロー
タ６も回転する。即ち、スクリュ式真空ポンプが駆動さ
れることになる。

駆動側ホイール９の回転軸と垂直な端面、即ちキャン１
１のフランジ部１１ａに対向する端面には、第２図及び
第３図に示すように凹状の流路溝１７が設けられている
。なお、第２図は駆動側ホイール９の第１図のＡ−Ａ矢
視図であり、第３図は第２図のＢ矢視図である。

上記構造の磁気継手において、駆動側ホイール９の回転
により、駆動側磁石９ａと被動側磁石１０ａの間に発生
する磁束の磁力により被動側磁石１０ａが回転するが、
これにより駆動側磁石９ａと被動側磁石１０ａの間に発
生する磁束をキャン１１が切ることになるから、キャン
１１の材料が導電体であれば、キャン１１内に渦電流が
発生し、これによりキャン１１が熱される。この渦電流
による加熱が高くなると磁気継手として不具合いが発生
することは前述の通りである。

そこで、上記のように駆動側ホイール９の回転軸と垂直
な端面に凹部状の流路溝１７を設けると、駆動側ホイー
ル９が回転することにより、凸部と流路溝１７とがそれ
ぞれファンの翼と翼間流路として作用し、空気が第１図
中の矢印に示すように、ボス１３に設けられた貫通穴１
３ａ及び駆動側ホイール９の流路溝１７を通って流れ、
この冷却用空気によりキャン１１が冷却されることにな
る。

上記構造とすることにより、駆動側ホイール９が回転し
ている限り冷却用空気（主として大気）はボス１３等の
貫通穴１３ａ及び流路溝１７を通って流れ、安定したキ
ャン１１の冷却が可能となる。

なお、本実施例では貫通穴１３ａを駆動側ホイール９に
同心の円筒形状としたが、ボス１３を貫通する穴であれ
はどのような穴でもよいことは当然である。

なお、上記実施例では駆動側ホイール９の一端のみを軸
受１４を介してボス１３に回転自在に支承する所謂片持
ち支持の例を示したが、駆動側ホイール９の他端も軸受
を介して例えは磁気継手支持板４に回転自在に支承許せ
る所謂両端支持としてもよいことは当然である。

第４図は本発明の第２の実施例である磁気継手の冷却構
造を示す図で、同図（ａ）は断面図１．同図（ｂ）は駆
動側ホイールの内面展開図である。

なお、同図において、第１乃至第３図と同一符号を付し
た部分は同一部分を示す。また、他の図面においても同
様とする。なお、木実凡例においては、ロータ軸５ｂよ
り先のスクリュー式真空ポンブの構造は第１図と同一で
あるから、その図示は省略する。以下、他の実施例にお
いても同様とする。

第４図に示すように、駆動側ホイール９の内周面の所定
の位置に複数の翼９ｅを所定の間隔で設けている。この
翼９ｃは軸方向に対して所定の角度で配置されいる。

上記構造の磁気継手において、駆動側ホイール９を回転
すると、翼９ｅと翼９ｅの間の流路溝を通って、矢印Ａ
、Ｂに示すように空気が流れ、この空気の流れにより、
キャン１１は効果的に冷却きれる。

第５図は本発明の第３の実施例である磁気継手の冷却構
造を示す図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は駆動
側ホイールの内面展開図である。

本実施例では、駆動側ホイール９に設けた複数の駆動側
磁石９ａを所定の間隔で配置し、該駆動側磁石９ａと駆
動側磁石９ａの間を流路溝としている。この場合、各駆
動側磁石９ａは軸方向に対して所定の角度で配置きれい
る。

上記構造の磁気継手において、駆動側ホイール９を回転
すると、駆動側磁石９ａと駆動側磁石９ａの間の流路溝
を通って、矢印Ａ、Ｂに示すように空気が流れ、この空
気の流れにより、キャン１１は効果的に冷却される。

なお、上記実施例においては駆動側ホイール９の内周面
に設けた駆動側磁石９ａも被動側ハブ１０の外周に設け
た被動側磁石１０ａを磁石である同期型としたが、両者
とも磁石である必要がなく、一方を磁石とし、他方を導
電体又は磁化されな磁性体即ちヒステリシス材体とする
所謂誘導型とすることも可能である。また、磁石も永久
磁石に限定されるものではなく、電磁石でもよいことは
当然である。

また、上記実施例では、ロータ軸５ｂの端部に固定され
た被動側ハブ１０の外周に被動側磁石１０ａを設け、さ
らにその外周に駆動側ホイール９の内周に設けた駆動側
磁石９ａを対向させる、シノンダ型の磁気継手を例に説
明したが、本発明の冷却構造で対象とする磁気継手の構
造はこれに限定されるものではない。

例えは、第ｆ図に示すように、駆動側ホイール９の一端
部を軸受１４ｂを介して、磁気継手支持板４の側部に直
接支承させる構造の磁気継手でもよい。なお、第孕図に
おいてはキャン冷却手段の図示は省略する。

また、第７図及び第８図に示すように、ロータ軸５ｂの
端部に被動側ハブ１０を固定し、この被動側ハブ１０に
対向させて駆動側ロータ軸９ｄの端部に固定された駆動
側ハブ９−１を配置し、被動側ハブ１０の駆動側ハブ９
−１との対向面に被動側磁石１０ａを設け、駆動側ハブ
９−１の被動側ハブ１０との対向面に駆動側磁石９ａを
設けた構造の所謂ディスク型の磁気継手としてもよい。

第７図（ａ）は本発明の第５の実施例である磁気継手の
冷却構造の断面図、同図（ｂ）は駆動側磁石の同図（ａ
）Ｂ−Ｂ矢視図である。第７図の場合は、駆動側ハブ９
−１の駆動側磁石９ａと被動側ハブ１０の被動側磁石１
０ａの間に隔壁１１を磁気継手支持板４に固定して配置
しいる。駆動側ハブ９−１のキャン１１との対向面に設
ける駆動側磁石９ａは同図（ｂ）に示すように、扇形の
駆動側磁石９ａと駆動側磁石９ａを所定の間隔を設けて
配置している。従って、駆動側磁石９ａと駆動（ＩＩ　
ｉ石９ａとの間が中心から放射状に伸びる波路溝となる
。駆動側ロータ軸９ｄの中心部には駆動側ハブ９−１の
中心に形成された穴と連通ずる中空穴９ｇが設けられて
いる。図中、Ｍは駆動モータである。

上記構造の磁気継手の冷却構造において、駆動モータで
駆動側ロータ軸９ｄを回転きせると、駆動側磁石９ａと
被動側磁石１０ａの間を通る磁束の磁力により被動側ハ
ブ１０及びロータ軸５ｂが回転する。これにより、該磁
束を隔壁１１がこの磁束を横切ることになるから、隔壁
１１に渦電流が発生し、そのジュール熱により、隔壁１
１の温度は上昇しようとするが、前記駆動側磁石９ａと
駆動側磁石９ａとの間の流路溝を矢印Ａに示すように空
気が流れ、この空気の流れにより隔壁１１は効果的に冷
却きれる。なお、駆動側ハブ９−１の中心に形成された
穴には駆動側ロータ軸９ｄの中空穴９ｇを通って空気が
供給される。

第８図（ａ）は本発明の第６の実施例である磁気継手の
冷却構造の断面図、同図（ｂ）は駆動側ハブの同図（ａ
）Ｂ−Ｂ矢視図である。第７図の場合は、駆動側ハブ９
−１の隔壁１１の対向面の所定の位置（図では、駆動側
磁石９ａの外周側）に放射状に凹状の流路溝９ｆを設け
ている。駆動モータで駆動側ロータ軸９ｄを回転させる
と、駆動側ロータ軸９ｄの中空穴９ｇを通って空気は流
路溝９ｆを矢印Ａに示すように流れ、この空気の流れに
より隔壁１１は効果的に冷却される。

なお、上記第５及び第６実旌例においては、被動側ハブ
１０と駆動側ハブ９−１の間に配置され、スクリュー式
真空ポンプ内を外部雰囲気から完全に遮断する隔壁１１
を設ける例を示したが、被動側ハブ１０と駆動側ハブ９
−１の配置位置等によっては複雑なキャンとする必要も
ある。

また、第７図及び第８図においても駆動側磁石９ａ及び
被動側磁石１０ａのいずれか一方を磁石とし、他方を導
電体又はヒステリシス材体とする所謂誘導型とすること
も当然可能であり、また、磁石も永久磁石に限定される
ものではなく、ｉ＠石でもよいことは当然である。

また、上記実施例においては、何れもロータ軸５ｂはス
クリュー式真空ポンプの雄ロータ５に直結する例を示し
た力釈直結するものに限定きれるものではなく、例えば
増減速のギアを介し間接的に連結される構造であっても
よいことは当然である。

また、上記実例では磁気継手をスクリュー式真空ポンプ
の動力伝達手段として用いる例を示したが、本磁気継手
はスクリュー式真空ポンプ以外の回転式真空ポンプは勿
論のこと、真空ポンプ以外の例えば圧縮機等の回転機械
の動力伝達手段としても利用できることは当然である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれは下記のような優れた
効果か得られる。

即ち、駆動側ホイール又は駆動側ハブの回転に連動して
ロータ軸も回転し、キャンが被動側磁石又は被動側導電
体と被動側導電体又は駆動側磁石との間に発生する磁束
を横切ることになり、これによりキャン内に渦電流が発
生し、この渦電流のジュール熱によりキャンは過熱され
るが、駆動側ホイール又は駆動側ハブの回転により、前
記流路溝を通る気体のファン効果によりキャン又は隔壁
が効果的に冷却させるから、磁気継手の安全な連続運転
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である磁気継手の冷却構造を示
す断面図、第２図は第１図の駆動側ホイールのＡ−Ａ矢
視図、第３図は第２図のＢ矢視図、第４図は本発明の第
２の実施例である磁気継手の冷却構造を示す図で、同図
（ａ）は断面図、同区（ｂ）は駆動側ホイールの内面展
開図、第５図は本発明の第３の実施例である磁気継手の
冷却構造を示す図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）
は駆動側ホイールの内面展開図、第６図は本発明の第４
の実施例である磁気継手の冷却構造を示す断面図、第７
図は本発明の第５の実施例である磁気継手の冷却構造を
示す図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は駆動側磁
石の同図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、第８図は本発明の第６
の実施例である磁気継手の冷却構造を示す図で、同図（
ａ）は断面図、同図（ｂ）は駆動側ハブの同図（ａ）の
Ｂ−Ｂ矢視図である。 図中、１・・・主ケーシング、２・・・・吸込側ケーシ
ング、３・・・吐出側端面板、４　・・・磁気継手支持
板、５　・雄ロータ、６・　・雌ロータ、７・　・軸受
、８　・・密封部材、９・　・駆動側ホイール、１０・
・・被動側ハブ、１１　・キャン、１２・冷却ハウシン
グ、１３・　ボス、１４・・・軸受、１６・・・・ロッ
ド、１７・　流路溝。 特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　弁理士　熊谷隆（外１名） Ｉ′！ 第 １図 （Ｊ酪ｌ門“喘１１イ刺７１．１−ルＡ−Ａ　来復）第
２図 （Ｂ天イ見） 第３ 図 第６図 （ａ） Ｃｂ） 第４図 ｔｂ） 第５図 （Ｉ！２） （ｂ） 第 ７図 （ｂ） 第 ８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）回転機械の回転体に磁気力により駆動側回転体か
   ら非接触で回転力を伝達する磁気継手において、 前記磁気継手は前記回転機械の回転体軸に直接又は間接
   的に連結されたロータ軸と、 該ロータ軸外周との間に所定の間隙を置いて同心円状で
   且つ回転自在に配置される円筒状のホィールとを具備し
   、 該ロータ軸外周には被動側磁石又は被動側導電体又は被
   動側ヒステリシス材体を設けると共に、前記円筒状のホ
   ィール内周には該被動側磁石又は被動側導電体又は被動
   側ヒステリシス材体と対応させて駆動側導電体又は駆動
   側磁石又は駆動側ヒステリシス材体を固着し、 前記ロータ軸と前記ホィールの間で且つ前記ロータ軸の
   先端を覆うように前記回転機械内を外部雰囲気から遮断
   するキャンを設け、 前記円筒状のホィールの回転軸に垂直な端面又は内周面
   に流路溝を設け、該円筒状のホィールの回転時の該流路
   溝を通る冷却用気体により前記キャンを冷却することを
   特徴とする磁気継手の冷却構造。 （２）前記流路溝は回転軸に垂直な端面に複数の凹状溝
   を切削して形成したことを特徴とする請求項（１）記載
   の磁気継手の冷却構造。 （３）前記流路溝は円筒状のホィールの内周の所定位置
   に複数の翼を所定の間隔で設け、該翼と翼の間を流路溝
   としたことを特徴とする請求項（１）記載の磁気継手の
   冷却構造。（４）前記流路溝は円筒状のホィールの内周
   に複数の前記駆動側導電体又は駆動側磁石を所定の間隔
   で設け該駆動側導電体と駆動側導電体の間又は前記駆動
   側磁石と駆動側磁石の間を流路溝としたことを特徴とす
   る請求項（１）記載の磁気継手の冷却構造。 （５）回転機械の回転体に磁気力により駆動側回転体か
   ら非接触で回転力を伝達する磁気継手において、 前記磁気継手は前記回転機械の回転体軸に直接又は間接
   的に連結されたロータ軸の端部に固定された被動側ハブ
   と、駆動側軸の端部に固定され該被動側ハブと対向して
   配置された駆動側ハブとを具備し、 前記被動側ハブの駆動側ハブとの対向面には被動側磁石
   又は被動側導電体又は被動側ヒステリシス材体を設ける
   と共に、前記駆動側ハブの被動側ハブとの対向面には該
   被動側磁石又は被動側導電体又は被動側ヒステリシス材
   体と対応させて駆動側導電体又は駆動側磁石又は駆動側
   ヒステリシス材体を設け、 前記回転機械側の支持部材に固定され、前記被動側ハブ
   と駆動側ハブの間で且つ前記回転機械内を外部雰囲気か
   ら遮断するキャンを設け、 前記駆動側ハブのキャン対向面に流路溝を設け、該駆動
   側ハブの回転時に該流路溝を通る冷却用気体により前記
   キャンを冷却することを特徴とする磁気継手の冷却構造
   。 （６）前記流路溝は前記駆動側ハブの複数の駆動側磁石
   又は駆動側導電体を所定の間隔で設け、該駆動側磁石と
   駆動側磁石の間又は駆動側導電体と駆動側導電体の間を
   流路溝としたことを特徴とする請求項（５）記載の磁気
   継手の冷却構造。 （７）前記流路溝は前記駆動側ハブの前記キャンに対向
   する面に複数の凹状溝を設けて形成したことを特徴とす
   る請求項（５）記載の磁気継手の冷却構造。