JPH0350503B2 - - Google Patents

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JPH0350503B2
JPH0350503B2 JP58177788A JP17778883A JPH0350503B2 JP H0350503 B2 JPH0350503 B2 JP H0350503B2 JP 58177788 A JP58177788 A JP 58177788A JP 17778883 A JP17778883 A JP 17778883A JP H0350503 B2 JPH0350503 B2 JP H0350503B2
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Teikoku Electric Mfg Co Ltd
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    • H02K49/106—Magnetic couplings consisting of only two coaxial rotary elements, i.e. the driving element and the driven element with a radial air gap
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はマグネツトカツプリングの隔壁体に係
り、熱的、機械的強度を保持しつつ、回転磁界に
より発生される渦電流損失を激減して、マグネツ
トカツプリングの伝達効率を大幅に向上させる隔
壁体に関する。
〔発明の背景技術およびその問題点〕
マグネツトカツプリングは、駆動側マグネツト
を回転させてその回転磁界を隔壁体を介して従動
側回転子に与えることにより、この回転子に回転
トルクを生じさせて動力伝達を行なう非接触継手
であり、前記隔壁体によつて駆動側と従動側とが
流体的に遮断されるので、漏洩が嫌われる流体を
取扱うポンプ、送風機、圧縮機などの流体機械の
動力伝達に用いられている。
ところで、前記マグネツトカツプリングの隔壁
体としては、次の５条件を満足することが望まし
い。
(イ) 高磁束密度の回転磁界中に配設されるので、
磁気短絡作用や磁気遮蔽作用を生じる磁性体で
はなく、非磁性体であること。
(ロ) 高磁束密度の回転磁界中に配設されるので、
この回転磁界により生じる渦電流損失の少ない
高電気抵抗体であること。
(ハ) 取扱流体の温度、圧力に耐え得る熱的、機械
的強度を有すること。
(ニ) 取扱流体の腐蝕に耐え得る化学的強度（耐蝕
性）を有すること。
(ホ) 取扱流体を漏洩させない密封性を有するこ
と。
従来、前記マグネツトカツプリングの隔壁体
は、その大半が樹脂材のみで構成されており、前
記５条件のうち(イ)、(ロ)、(ニ)、(ホ)については完全
に
満足するものの(ハ)の熱的、機械的強度に劣つてい
る。
そのため、取扱流体が高温や高圧となる場合、
またはマグネツトカツプリングの大容量化に伴な
う前記隔壁体の直径の拡大により強度が低下する
場合には、前記隔壁体をオーステナイト系ステン
レス鋼やインコネル鋼などの非磁性耐蝕性鋼板の
みで構成したり、耐蝕的に樹脂材が要求されれ
ば、樹脂材からなる隔壁体にこの隔壁体と同形状
の前記鋼板からなる補強体を被着して強度を高め
ることが行なわれているが、前記鋼板を使用する
ことにより前記(ロ)の渦電流損失が発生する。
この渦電流損失は、マグネツトカツプリングの
駆動側マグネツトを回転させることにより生じる
回転磁界の磁力線が、静止した前記隔壁体を直角
に横切るためにこの隔壁体に渦電流とよばれる誘
導電流が生じ、この渦電流によつて前記隔壁体に
発生されるジユール熱損失である。
そして、この渦電流損失の値（WE）は、駆動
側マグネツトと従動側回転子とが対向する磁気空
隙部において、前記隔壁体がその構成材に欠陥部
がなく充満されて一定厚さに形成されておれば、
次式(1)で計算することができる。
WE＝π／８D3・Ｌ・ｔ・B2・ω2・σ（Ｗ） ……(1) ここで、 Ｄ（ｍ）；円筒状隔壁体の直径。
Ｌ（ｍ）；磁気空隙の長さ。
ｔ（ｍ）；隔壁体の厚さ。
Ｂ（Wb／m2）；磁気空隙の磁束密度。
ω（rad／sec）；回転磁界の角速度。
σ（Ω-1／ｍ）；隔壁体の固有導電率。
従つて、前記(1)式において隔壁体を高電気抵抗
の樹脂材、すなわち固有導電率σ（Ω-1／ｍ）が
一般に前記非磁性耐蝕性鋼板に比べて無視し得る
程低い樹脂材のみで構成すれば、渦電流損失WE
（Ｗ）は実質上生じず、この点において理想的で
あるが、元来樹脂材は熱的、機械的強度に劣るた
め、例えば温度による引張り強さの変化が極めて
少ない前記鋼板など金属材に比べて、常温におけ
る引張り強さが１桁以上劣り、比較的耐熱性に優
れているものでも100℃程度の昇温で引張り強さ
が半減してしまうため、前記のように熱的、機械
的強度が要求される場合には、渦電流損失の発生
は止むを得んものとして、前記隔壁体に前記鋼板
など金属材を使用せざるを得なかつた。
そのため、マグネツトカツプリングの伝達動力
の概ね10〜20％程度を占める渦電流損失が生じて
マグネツトカツプリングの伝達効率が極めて低下
し、その分、マグネツトカツプリングおよび駆動
電動機などが大型となつて高価につくとともに運
転コストが増加する欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は、前記欠点を改善するためになされた
もので、従来のマグネツトカツプリングの隔壁体
は、その熱的、機械的強度の関係から単独で、ま
たは樹脂材の補強材として用いられている非磁性
耐蝕性鋼板などの金属材が、駆動側マグネツトと
従動側回転子とが対向する磁気空隙部において、
欠陥部がなく一定厚さに充満されて構成されてい
たため過大な渦電流損失が発生していたことに着
目し、前記隔壁体を、流体漏洩を阻止するための
カツプ状の密封部と、金属材からなり軸方向強度
を高めるための第１の補強部と、金属材からな
り、半径方向強度を高めるための第２の補強部と
で構成するとともに、前記両補強部を渦電流発生
を抑制するように形成することにより、樹脂材な
ど非金属材のみからなる隔壁体に比べて熱的、機
械的強度に優れ、前記金属材を使用した従来構造
の隔壁体に比べて渦電流損失が激減されて伝達効
率が大幅に向上されるマグネツトカツプリングの
隔壁体を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明のマグネツトカツプリングの隔壁体は、
流体漏洩を阻止するためのカツプ状の密封部と、
この密封部の軸方向に対する熱的、機械的強度を
高めるための第１の補強部と、この第１の補強部
に当接され、前記密封部の半径方向に対する熱
的、機械的強度を高めるための第２の補強部とで
構成し、前記第１の補強部は、金属材からなる複
数の棒状補強片を軸方向に略平行にして前記カツ
プ状密封部の円筒部に同心に環状に配列してな
り、前記第２の補強部は、金属材からなる円筒コ
イルまたは軸方向に順次配列した金属材からなる
複数のリングを前記カツプ状密封部の円筒部に同
心に配設してなるものである。
〔発明の実施例〕
次に、本発明をマグネツトカツプリングポンプ
に応用した実施例について図面に基き説明する。
第１図において、１はマグネツトカツプリング
ポンプで、遠心ポンプ２、マグネツトカツプリン
グ３および電動機４が一体的に結合されて構成さ
れている。
前記マグネツトカツプリング３のフレーム５内
にはカツプ状の隔壁体６が配設され、そのフラン
ジ部６ａが、前記ポンプ２の金属ケーシング７の
内面に沿つて配設された樹脂ケーシング８にＯリ
ング９を介して当接され、前記フレーム５と前記
金属ケーシング７とによつて挾持されて液密に固
定されている。
そして、前記マグネツトカツプリング３の駆動
側マグネツト１０と従動側マグネツト１１とが前
記隔壁体６の円筒部６ｂを介して対向配設され、
前記駆動側マグネツト１０は前記電動機４の回転
軸１２に挿入固定されたマグネツト装着部材１３
に固着されており、前記従動側マグネツト１１は
その内径部に継鉄１４が密着され、この継鉄１４
と前記従動側マグネツト１１とが一体に樹脂モー
ルドされて従動側回転子１５が形成されており、
この従動側回転子１５には前記樹脂ケーシング８
内に配設された樹脂インペラ１６が螺着されてい
る。
また、前記従動側回転子１５の内径部にはすべ
り軸受１７，１７が装着されており、このすべり
軸受１７，１７が前記隔壁体６の底部６ｃと前記
樹脂ケーシング８間に支持された静止軸１８に挿
入されて、前記従動側回転子１５が回動自在に支
架されている。
次に、第２図において前記隔壁体６の構成につ
いて説明する。
前記駆動側マグネツト１０と前記従動側マグネ
ツト１１との磁気空隙１９中にその円筒部６ｂが
配設された前記隔壁体６は、樹脂材からなるカツ
プ状の密封部２０と、この密封部２０に被着さ
れ、軸方向に対する熱的、機械的強度を高めるた
めの第１の補強部２２と、この第１の補強部２２
に当接被着され、半径方向に対する熱的、機械的
強度を高めるための第２の補強部２３とから構成
されている。
そして、第３図において前記第１の補強部２２
はオーステナイト系ステンレス鋼など非磁性鋼か
らなり断面が矩形の複数の棒状補強片２４が、軸
方向に略平行にして互に隙間２５を設けて前記密
封部２０の円筒部２０ｂ外周面に隣接して同心環
状に配列され、前記複数の補強片２４の一端が前
記密封部２０の底部２０ｃに隣接された前記非磁
性鋼からなる端板２６に溶着され、前記複数の補
強片２５の他端が前記密封部２０のフランジ部２
０ａ側で外方へ折り曲げられて樹脂材からなるリ
ング２７に互に接触しないように係止されて形成
されている。
また、第２図に示すように前記第１の補強部２
２の外周面には、前記非磁性鋼からなる円筒コイ
ル２８がその隣り合う部分が接触しないように互
に隙間２９を設けて巻回され、前記円筒コイル２
８の一端が前記端板２６に溶着され、他端が前記
リング２７に係止されるなどして前記第２の補強
部２３が形成されている。
そして、前記密封部２０のフランジ部２０ａに
は金属材からなるフランジ補強体３０が嵌着さ
れ、この補強体３０と前記フランジ部２０ａとで
囲まれた空間に樹脂硬化性充填材２１が充満され
ることにより、前記リング２７およびこのリング
２７に係止された前記複数の補強片２４と円筒コ
イル２８が固定されている。
このように構成された実施例によれば、前記第
１の補強部２２は、各棒状補強片２４が軸方向に
略平行にして環状に配列され、その両端が隔壁体
６のフランジ部６ａと底部６ｃとに固定されてい
るので、ポンプ取扱液の圧力によつて密封部２０
の底部２０ｃに作用する軸方向押圧力を受け、す
なわち密封部２０が軸方向に引張られる力を支
え、前記第２の補強部２３は、コイル状に巻回さ
れてその両端が隔壁体６のフランジ部６ａと底部
６ｃとに固定されているので、ポンプ取扱液の圧
力によつて密封部２０の円筒部２０ｂに作用する
半径方向押圧力を受け、すなわち密封部２０が円
周方向に引張される力を支えることとなる。
従つて、前記隔壁体６は、同じ厚さの樹脂材の
みからなる隔壁体に比べて、樹脂材からなる密封
部２０とともに構成される両補強部２２，２３
が、常温における引張り強度が一般に樹脂材より
も一桁以上優れ、かつ温度上昇による引張り強度
の低下が樹脂材のように著しくない前記非磁性鋼
からなるため、ポンプ取扱液の温度、圧力に対す
る熱的、機械的強度が大幅に向上される。
さらに、第１の補強部２２は、この補強部２２
を形成する各棒状補強片２４が互に接触しないよ
うに隙間２５を設けて軸方向に略平行に配列され
ているので、渦電流に対する円周方向の電気抵抗
が極めて高くなつており、また前記第２の補強部
２３も、この補強部２３を形成する円筒コイル２
８がその隣り合う部分が互に接触しないように隙
間２９を設けて巻回されているので、渦電流に対
する軸方向の電気抵抗が極めて高くなつており、
かつ前記両補強部２２，２３間の渦電流に体する
半径方向の電気抵抗も相当高くなつており、すな
わち、前記両補強部２２，２３は互に接触されて
いるが、その接触抵抗が前記両補強部２２，２３
を構成する非磁性鋼の固有抵抗に対して一般に数
100倍乃至数1000倍の値を有しており、そのため
前記両補強部２２，２３での渦電流発生が極端に
抑制されることとなり、非磁性鋼を単独でまたは
樹脂材の補強材として用いた前記従来構造の隔壁
体に比べて渦電流損失は激減される。
なお、前記実施例においては、第１の補強部２
２を形成する各棒状補強片２４が互に接触しない
ように隙間２５を設け、および第２の補強部２３
を形成する円筒コイル２８がその隣り合う部分が
互に接触しないように隙間２９を設けたが、第４
図に示すように第２の補強部２３を形成する円筒
コイル２８を前記隙間２９を設けずその隣り合う
部分が互に接触するように密着巻きしても、およ
び図示しないが第１の補強部２２を形成する各棒
状補強片２４を前記隙間２５を設けず互に接触さ
せて配列しても、前記実施例における両補強部２
２，２３間の渦電流に対する電気抵抗がその接触
抵抗によつて相当高くなるように、第１の補強部
２２における渦電流に対する円周方向の電気抵抗
が各棒状補強片２４の接触抵抗によつて相当高く
なり、第２の補強部２３における渦電流に対する
軸方向の電気抵抗が円筒コイル２８の隣り合う部
分の接触抵抗によつて相当高くなるので、前記実
施例とほぼ同程度の渦電流損失低減効果を呈する
ことができる。
また、この場合、前記各補強部２２，２３に隙
間２５，２９がない分、若干ではあるが隔壁体６
の熱的、機械的強度がより向上されるとともに、
第１の補強部２２においては棒状補強片２４の配
列が容易となり、第２の補強部２３においては円
筒コイル２８が巻き易くなる。
なお、前記両実施例において第１の補強部２２
は、各棒状補強片２４の一端を端板２６に溶着
し、他端をリング２７に係止して樹脂硬化性充填
材２１にて固定して形成したが、第５図に示すよ
うに、密封部２０のフランジ部２０ａおよび底部
２０ｃをさらに厚肉にして前記密封部２０に両端
部を折り曲げた各補強片２４が内包されるように
第２の補強部２３とともに一体に樹脂成形しても
よく、この場合前記樹脂成形に高度な技術を要す
るが、前記各実施例のように各補強片２４の溶着
や係止および前記充填材２１の注入など煩雑な作
業が不要となる。
また、前記第２の補強部２３は、隔壁体６の円
筒部６ｂ全体に亘つて円筒コイル２８にて形成す
る他、第６図に示すように、磁気空隙１９に対応
する部分のみを円筒コイル２８を用い、その両端
側は金属材のリング３１ａ，３１ｂにて形成して
もよく、さらに前記円筒コイル２８に代えて第７
図に示すように、非磁性鋼からなる複数のリング
３２をその隣り合う部分に互に隙間３３を設け
て、またはその隣り合う部分を互に当接して順次
軸方向に配列して形成しても同様の効果を呈する
ことができる。
さらに、前記第１の補強部２２の各棒状補強片
２４の断面形状および第２の補強部２３の円筒コ
イル２８または各リング３２の断面形状は、前記
各実施例の他、任意の形状のものが使用できる。
また、前記密封部２０の材質も樹脂材の他、ガ
ラス、セラミツク、ゴムなどの高電気抵抗の材料
を、ポンプ取扱液の種類、温度などに応じて使用
してもよい。また、従来の金属材のみからなる隔
壁体に使用される欠陥部がなく一定厚さに充満さ
れた前記金属材の厚さは、熱的、機械的強度を保
持するための必要から決定されているが、本発明
のように熱的、機械的強度は全て金属材からなる
渦電流損失の極めて小さい両補強部２２，２３に
持たせるものとすれば、密封部２０に欠陥部がな
く一定厚さに充満された金属材を使用しても、こ
の金属材の厚さは従来に比べて極めて薄い寸法の
ものを使用することができるので、密封部２０の
渦電流損失を前記(1)式に示すように厚さｔに比例
して極めて小さくすることができる。
すなわち、本発明においては密封部２０を非金
属材に限定することなく、従来と同材質の金属材
を従来より大幅に薄くして使用することも可能で
ある。
また、前記両補強部２２，２３の位置関係も以
上の実施例に限らず、第２の補強部２３の外側に
第１の補強部２２を形成してもよい。
以上、本発明をポンプに応用した実施例につき
説明したが、送風機、圧縮機など他の流体機械の
マグネツトカツプリングにも同様に応用でき、ま
た以上の実施例に示すように従動側回転子にマグ
ネツトを使用した同期型のマグネツトカツプリン
グの他、前記従動側回転子に磁気ヒステリシス材
を使用したヒステリシス型マグネツトカツプリン
グ、および前記従動側回転子に銅やアルミなど高
導電率金属材を使用したり、かご形回転子を用い
た渦電流型マグネツトカツプリングおよび駆動側
マグネツトに直流励磁の磁極を使用したマグネツ
トカツプリングにも適用できることは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明のマグネツトカツプリン
グの隔壁体によれば、流体漏洩を阻止するための
カツプ状の密封部と、この密封部の軸方向に対す
る熱的、機械的強度を高めるための第１の補強部
と、この第１の補強部に当接され前記密封部の半
径方向に対する熱的、機械的強度を高めるための
第２の補強部とで構成し、前記第１の補強部は、
金属材からなる複数の棒状補強片を軸方向に略平
行にして前記カツプ状密封部の円筒部に同心に環
状に配列してなり、前記第２の補強部は、金属材
からなる円筒コイルまたは軸方向に順次配列した
金属材からなる複数のリングを前記カツプ状密封
部の円筒部に同心に配設してなることにより、樹
脂材など非金属材のみからなる隔壁体に比べて化
学的強度（耐蝕性）は同等にして熱的、機械的強
度に優れ、単独でまたは樹脂材の補強材として金
属材を使用した従来構造の隔壁体に比べて渦電流
損失が激減されて伝達効率が大幅に向上され、そ
の分、マグネツトカツプリングおよび駆動用電動
機などの小型化が計れて安価に提供できるととも
に運転コストが低減でき、産業上その利用価値は
極めて高い。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明をマグネツトカツプリングポ
ンプに応用した実施例の断面図、第２図は第１図
における隔壁体の拡大断面図、第３図は同上隔壁
体の第１の補強部の斜視図、第４図乃至第７図は
それぞれ異なる隔壁体の他の実施例を示す断面図
である。 ３……マグネツトカツプリング、６……カツプ
状隔壁体、１０……駆動側マグネツト、１１……
従動側マグネツト、１５……従動側回転子、１９
……磁気空隙、２０……密封部、２２……第１の
補強部、２３……第２の補強部、２４……棒状補
強片、２５……隙間、２８……円筒コイル、２９
……隙間、３１ａ，３１ｂ，３２……リング、３
３……隙間。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 流体漏洩を阻止するためのカツプ状の密封部
    と、この密封部の軸方向に対する熱的、機械的強
    度を高めるための第１の補強部と、この第１の補
    強部に当接され、前記密封部の半径方向に対する
    熱的、機械的強度を高めるための第２の補強部と
    で構成し、前記第１の補強部は、金属材からなる
    複数の棒状補強片を軸方向に略平行にして前記カ
    ツプ状密封部の円筒部に同心に環状に配列してな
    り、前記第２の補強部は、金属材からなる円筒コ
    イルまたは軸方向に順次配列した金属材からなる
    複数のリングを前記カツプ状密封部の円筒部に同
    心に配設してなることを特徴とするマグネツトカ
    ツプリングの隔壁体。 ２ 円筒コイルまたは軸方向に順次配列した複数
    のリングを、その隣り合う部分を互に当接して第
    ２の補強部を形成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載のマグネツトカツプリングの
    隔壁体。 ３ 複数の棒状補強片の隣り合う部分を互に当接
    して第１の補強部を形成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項または第２項に記載のマグネ
    ツトカツプリングの隔壁体。
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