JPH03177616A - 回転軸受装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガス絶縁開閉装置等に用いられる回転軸受装
置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、ガス絶縁開閉装置はＳＦ６ガス等の絶縁ガスを
封入した容器内に接点部を収納し、この接点部を容器外
に設けた操作装置で駆動するものである。そして、容器
内に駆動力を伝達する部位には、絶縁ガスの封止機能を
備えた回転軸受装置が使用されている。

従来の回転軸受装置は第１０図に示した様に構成されて
いる。即ち、絶縁ガスを封入した容器１の一部に開口１
ａが設けられ、この間口１ａには、中央に貫通孔２ａを
有するハウジング２がパツキン３を介して気密に取付け
られている。また、貫通孔２ａには、ベアリング４，５
にて回転自在に支持され、駆動力を伝達する回転軸６が
挿通されている。さらに、貫通孔２ａにはハウジング２
と回転軸６間の気密を保持するＹ形のパツキン７゜８が
装着されている。

ところで、ガス絶縁開閉装置を構成する遮断器、断路器
等は動作頻度が極めて低いのが一般的である。このため
、パツキン７．８のリップ部７ａ。

８ａに塗布されているグリスなどの潤滑剤が、変質、飛
散または漏出等によって排除され、パツキン７．８が回
転軸６に固着することがある。これにより、回転軸６の
摩擦力が増大する現象が見られるため、この摩擦力を考
慮した操作装置の開発が切望されていた。しかしながら
、単に摩擦力を少なくした場合には、操作装置の各部に
過大な力が作用し、構成部品を損傷する恐れがあった。

そこで、第１１図に示す様な、磁性流体を用いた回転軸
受装置が提案されている。即ち、容器１の大気側側面に
、永久磁石を保持するための磁石収納ケース９が配設さ
れている。この磁石収納ケース９は、断面形状がＬ字形
の環状の磁性体９ａ。

９ｂを互いに対称形となるように配置し、両者の外周側
に形成される空間９ｄに永久磁石１３を固着し、また、
内周側の対向面に間隙９ｃを形成するように構成されて
いる。また、前記磁性体９ｂの大気側側面には、開口１
０ａを有するハウジング１０が固着されている。そして
、容器１の開口１ａ及びハウジングの開口１０ａには、
それぞれベアリング４，５によって回転自在に支持され
た回転軸６が挿通されている。さらに、回転軸６には前
記間隙９ｃに挿入される円板状の磁極片１１が固着され
、その隙間に磁性体９ａ、９ｂの磁力によって保持され
る磁性流体１２が充填され、この磁性流体１２によって
気密性が保持されている。

なお、容器１と磁性体９　ａ　ｓ磁性体９ｂとハウジン
グ１０との間は、それぞれパツキン３を介して気密に固
着されている。また、容器１の開口１ａとハウジング１
０の開口１０ａとは、同一軸線上に配置されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第１１図に示した様な磁性流体を用いた
回転軸受装置においては、以下に述べる様な解決すべき
課題があった。即ち、第１２図及び第１３図に示した様
に、永久磁石１３の磁束密度は、間隙９ｃにおいて必ず
しも均等化されず、永久磁石１３に近い部分の磁束密度
が高く、遠い部分の磁束密度が低くなる。その結果、間
隙９ｃで磁束密度が不均一となり、磁性流体のシール力
の著しい低下を引き起こしていた。

本発明は、以上の欠点を解消するために提案されたもの
で、その目的は、摩擦力を低減し且つシール力の向上を
図った回転軸受装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１記載の発明による回転軸受装置は、回転軸に設
けられた磁極片と、それが挿入される磁石収納ケースの
間の間隙が、その断面形状において対向面の内周側より
外周側の方を所定角度だけ切欠いた略三角形状となる様
に形成したことを特徴とするものである。

また、請求項２記載の発明による回転軸受装置は、回転
軸に設けられた磁極片の磁石収納ケースとの対向部に、
複数個の溝部及び突起部を形成し、また、前記磁石収納
ケースには、これらの構部及び突起部と噛み合う突起部
及び構部を形成し、両者を回転軸の軸方向にわずかな間
隙を形成する桟に対向配置し、この間隙内に磁性流体を
充填したことを特徴とするものである。

（作用） 請求項１記載の発明による回転軸受装置によれば、磁極
片の外周側の永久磁石に近い部分にあっては、磁極片と
磁石収納ケースの空隙が大きいために磁気抵抗は大とな
り、一方、永久磁石から離れるに従って空隙が小となる
ので磁気抵抗は小さくなる。そのため、磁極片と磁石収
納ケースの間の間隙内の磁束密度を均一化することがで
き、シール力を高め、容器内部の絶縁ガスを確実に密封
保持することができ、また、摩擦力の低減も可能とする
ことができる。

また、請求項２記載の発明による回転軸受装置によれば
、磁極片及び磁石収納ケースに形成した突起部の先端部
に磁束が集中するため磁束密度が高くなり、その結果、
磁性流体を保持する力が強くなるので、高いシール性が
得られる。また、磁極片と磁石収納ケースとの接触部分
には磁性流体を介在させているため、摩擦力を非常に小
さいものとすることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第９図に基づいて
具体的に説明する。なお、第１０図及び第１１図に示し
た従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は
省略する。

■第１実施例 本実施例においては、第１図に示した様に、容器１の大
気側側面に、永久磁石を保持するための磁石収納ケース
９が配設されている。この磁石収納ケース９は、断面形
状がＬ字形の環状の磁性体９ａ、９ｂを、互いに対称形
となるように配置し、両者の外周側に形成される空間９
ｄに永久磁石１３を固着し、また、内周側の対向面に間
隙２０が形成されるように構成されている。そして、こ
の間隙２０が、その断面形状において対向面の内周側よ
り外周側の方が例えば数度の角度θだけ切欠いた略三角
形状となるように構成され、その間隙２０に磁性流体１
２が充填されている。

この様な構成を有する本実施ＩＦＩ＋の回転軸受装置は
、以下に述べる様に作用する。即ち、容器１内には大気
圧より高い数気圧の絶縁ガスが封入されているが、この
絶縁ガスの圧力は回転軸６に固着された磁極片１１に図
中右側の絶縁ガス側から左側の大気側に作用する。これ
によって、磁極片１１は左側に移動するが、磁極片１１
と大気側磁性体９ｂとの間には間隙２０が設けられ、さ
らに、この間隙２０内には磁性流体１２が保持されてい
るため、磁極片１１と大気側磁性体９ｂとが直接接触す
ることはなく、気密性が維持されるので、絶縁ガスの密
封が可能となる。

特に、本実施例においては、間隙２０をその断面形状が
略三角形状となるように構成したので、永久磁石１３に
近い部分にあっては、磁極片１１と磁性体９ａ、９ｂの
空隙が大きいために磁気抵抗は大となり、一方、永久磁
石１３から離れるに従って空隙が小となるので磁気抵抗
は小さくなる。

そのため、間隙２０における磁束密度は、第２図及び第
３図に示した様に、間隙２０の全域にわたって均一化さ
れる。その結果、間隙２０に充填される磁性流体１２の
シール力が向」ニされ、また、磁性流体１２が間隙２０
内に安定した状態で保持されるので、磁性流体の漏れを
防止することもできる。さらに、この状態で回転軸６を
回転させた場合、磁極片１１は磁性流体１２を介して磁
性体９ａ、９ｂ間を回転するので、この部分には摩擦力
は生じず、回転？Ｔｏ６とベアリング４．５間にのみ摩
擦力が発生するので、装置全体としての摩擦力の発生量
は小さくなる。

この様に、本実施例によれば、磁性体９ａ、９ｂ間の間
隙２０をその断面形状が略三角形状となるように構成す
ることによって、間隙２０内の磁束密度を均一化するこ
とができ、シール力を高め、容器内部の絶縁ガスを確実
に密封保持することができ、また、摩擦力の低減も可能
となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、間隙２０をその断面形状が略三ｆｒＪ形状となるよ
うに構成する手段としては、第・４図に示した様に、磁
極片２１の外周部で磁性体９ａ。

９ｂと対向する部分の両側を、その断面形状において対
向面の内周側より外周側の方を角度θだけ切欠いても良
い。この場合も、第５図に示した様に、間隙２０におけ
る磁束密度は均一化され、上記の実施例と同様の効果が
得られる。

■第２実施例 本実施例においては、第６図に示した様に、回転軸３０
に設けられた円板上の磁極片３１に、回転軸と同心円状
に溝部３１ａと突起部３１ｂとが交互に複数個形成され
ている。また、この磁極片３１の周囲には磁性体３２ａ
、３２ｂが対向配置され、両磁性体間の前記磁極片３１
の外周側には環状の非磁性体３３が配設され、さらにそ
の外側には環状の磁石３４が配設されている。また、前
記磁性体３２ａ、３２ｂの対向面には、前記磁極片３１
に形成された溝部３１ａと突起部３１ｂと噛み合うよう
に、溝部３２ｃと突起部３２ｄが形成され、両者の間隙
内に磁性流体３６が充填されている。なお、この間隙の
大きさは非常に小さく構成されている。また、前記磁石
３４は、一方の端面にＮ極、他方にＳ極が存在する様に
磁化されており、この磁石を挟持する磁性体３２ａ、３
２ｂに磁石の同一極がくるように配置されている。

さらに、前記磁性体３２ａ、３２ｂは、容器３７の外側
に配設されたハウジング３８．３９に気密に固着されて
いる。そして、前記回転軸３０が、ころがり軸受４０．
４１とスラスト軸受４２を介してハウジング３８．３９
に支持されている。

なお、前記ハウジング３８．３９の材料としては、アル
ミニウムなどの非磁性体が用いられる。

また、磁性体３２ａ、３２ｂ及び回転軸３０の材料とし
ては、鉄鋼等の磁性体が用いられる。さらに、磁性流体
３６は、水、油等の溶媒にごく微小な（粒径１０〜５０
０オングストロ一ム前後）磁性体の微粒子を混合分散し
たもので、液体でありながら磁石に強く吸引される性質
を有している。

また、磁石３４の内側に配設されている非磁性体３３は
、磁石３４によって磁性流体３６が直接的に吸引される
のを防止するために用いられている。

この様な構成を有する本実施例の回転軸受装置は、以下
に述べる様に作用する。即ち、回転軸３０に設けられた
円板状の磁極片３１には溝部３１ａと突起部３１ｂとが
形成され、これと噛み合うように、磁性体３２ａ、３２
ｂに溝部３２ｃと突起部３２ｄが形成され、両者の間隙
内に磁性流体３６が充填されているので、磁性体３２ａ
、３２ｂと磁極片３１の対向面における磁束密度は、第
７図に示した様になる。即ち、磁極片３１の突起部３１
ｂの先端部及び磁性体の突起部３２ｄの先端部に磁束が
集中し、その最大磁束密度はＢ１となる。一方、磁極片
４３と磁性体４４ａ、４４ｂとが平面で対向配置されて
いる場合の磁束密度は、第８図に示した様に均一となり
、その最大磁束密度Ｂ２は、第７図の場合の磁束密度Ｂ
１に比べて小さいものであった。

この様に、本実施例によれば、磁極片及び磁性体に形成
した突起部の先端部に磁束が集中するため磁束密度が高
くなり、その結果、磁性流体を保持する力が強くなるの
で、高いシール性が得られる。また、この突起部を複数
個設けることにより、より高いシール性が得られる。さ
らに、回転軸３０はガス圧側Ｇからの圧力によって大気
圧側Ａに押されるが、スラスト軸受４２によって支持さ
れているため、磁極片３１と磁性体３２ａ、３２ｂとの
間隙りは静止状態だけでなく、回転動作時においてもほ
ぼ一定の値を保つことができ、磁性流体３６の飛散・漏
出を防止することができる。また、本実施例においては
、ころがり軸受４０．４１とスラスト軸受４２以外の接
触部分には磁性流体が介在しているため、シールパツキ
ンなどの固体を用いた回転軸受装置に比べて、摩擦力を
非常に小さいものとすることができる。

なお、本発明、は上述した実施例に限定されるものでは
なく、磁石３４は環状の磁石に限らず、円筒状の磁石を
円周上に複数個配設しても良い。また、磁石は永久磁石
でなくても電磁石等でも良い。

さらに、磁極片あるいは磁性体の形状はとくに限定され
ず、第９図に示した様に、磁極片５０の外周側を波形に
構成し、その波形の凹凸に係合する様な突起５１を磁性
体５２ａ、５２ｂに形成しても良い。また、磁極片及び
磁性体に形成する溝部及び突起部の数は、シールする圧
力に応じて適宜設定することができる。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、回転軸に設けられた
磁極片とそれが挿入される磁石収納ケースの間の間隙を
、その断面形状が略三角形状となる様に形成するか、あ
るいは、磁極片の磁石収納ケースとの対向部に、複数個
の溝部及び突起部を形成し、磁石収納ケースにはこれら
の溝部及び突起部と噛み合う突起部及び溝部を形成し、
両者を回転軸の軸方向にわずかな間隙を形成する様に対
向配置し、この間隙内に磁性流体を充填することによっ
て、摩擦力を低減し且つシール力の向上を図った回転軸
受装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転軸受装置の第１実施例を示す断面
図、第２図は第１図の要部拡大断面図、第３図は第２図
に示した間隙における磁束密度分布を示す図、第４図は
本発明の他の実施例を示す要部拡大断面図、第５図は第
４図に示した間隙における磁束密度分布を示す図、第６
図は本発明の回転軸受装置の第２実施例を示す断面図、
第７図は第６図の要部拡大断面図及び磁束密度分布を示
す図、第８図は従来の回転軸受装置の要部拡大断面図及
び磁束密度分布を示す図、第９図は本発明の他の実施例
を示す要部拡大断面図、第１０図は従来の回転軸受装置
の一例を示す断面図、第１１図は従来の回転軸受装置の
他の例を示す断面図、第１２図は第１１図の要部拡大断
面図、第１３図は第１２図に示した間隙における磁束密
度分布を示す図である。 １・・・容器、１ａ・・・開口、２・・・ハウジング、
２ａ・・・開口、３・・・パツキン、４．５・・・ベア
リング、６・・・回転軸、７．８・・・パツキン、９・
・・磁石収納ケース、９ａ、９ｂ・・・磁性体、９Ｃ・
・・間隙、１０・・・ハウジング、１０ａ・・・開口、
１１・・・磁極片、１２・・・磁性流体、１３・・・永
久磁石、２０・・・間隙、２１・・・磁極片、３０・・
・回転軸、３１・・・磁極片、３１ａ・・・溝部、３１
ｂ・・・突起部、３２ａ、３２ｂ・・・磁性体、３２ｃ
・・・溝部、３２ｄ・・・突起部、３３・・・非磁性体
、３４・・・磁石、３６・・・磁性流体、３７・・・容
器、３８゜３９・・・ハウジング、４０．４１・・・こ
ろがり軸受、４２・・・スラスト軸受、４３・・・磁極
片、４４ａ、４４ｂ・・・磁性体、５０・・・磁極片、
５１・・・突起部、５２ａ、５２ｂ・・・磁性体。 （１３ 第 図 第 図 ９ｂ、。 第 」 第 図 第 ０ 図 第　１２　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に絶縁ガスが封入され、また、開口部を有す
   る容器と、この容器の外側に気密に固着され、その内周
   側に間隙が形成され、磁石を保持した環状の磁石収納ケ
   ースと、この磁石収納ケースの外側に気密に固着され、
   開口部を有するハウジングと、前記容器の開口部及びハ
   ウジングの開口部に挿通され、それぞれベアリングを介
   して回転自在に支持された回転軸と、この回転軸に固着
   され、その一部が前記磁石収納ケースの間隙内に挿入配
   置された円板状の磁極片と、前記磁石収納ケースの間隙
   内に充填された磁性流体とから成る回転軸受装置におい
   て、 前記磁極片と磁石収納ケースの間隙が、その断面形状に
   おいて対向面の内周側より外周側の方を所定角度だけ切
   欠いた略三角形状となる様に形成されていることを特徴
   とする回転軸受装置。
2. （２）内部に絶縁ガスが封入され、また、開口部を有す
   る容器と、この容器の外側に気密に固着され、その内周
   側に間隙が形成され、また、磁石を保持した環状の磁石
   収納ケースと、この磁石収納ケースの外側に気密に固着
   され、開口部を有するハウジングと、前記容器の開口部
   及びハウジングの開口部に挿通され、それぞれベアリン
   グを介して回転自在に支持された回転軸と、この回転軸
   に固着され、その一部が前記磁石収納ケースの間隙内に
   挿入配置された円板状の磁極片と、前記磁石収納ケース
   の間隙内に充填された磁性流体とから成る回転軸受装置
   において、 前記磁極片の磁石収納ケースとの対向部に、複数個の溝
   部及び突起部を形成し、また、前記磁石収納ケースには
   、これらの溝部及び突起部と噛み合う突起部及び溝部を
   形成し、両者を前記回転軸の軸方向にわずかな間隙を形
   成する様に対向配置し、この間隙内に磁性流体を充填し
   たことを特徴とする回転軸受装置。