JPH0227906B2

JPH0227906B2 -

Info

Publication number: JPH0227906B2
Application number: JP58133133A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sato
Original assignee: Teikoku Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Teikoku Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1990-06-20
Also published as: JPS6026429A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は流体機械の隔壁体に関し、キヤンドモ
ータまたはマグネツトカツプリングなどを使用し
た流体機械の回転磁界中に配設され流体系の内部
と外部とを遮断する隔壁体において、前記回転磁
界により発生される渦電流損失を大幅に低減させ
て前記流体機械の運転効率を向上させる隔壁体に
係わる。

（従来の技術）一般にポンプ、圧縮機、撹拌機などの流体機械
は、グランドパツキン、オイルシール、メカニカ
ルシールなどを使用した軸封部を有するが、取扱
流体の漏洩が嫌われる場合はキヤンドモータやマ
グネツトカツプリングなどを使用した軸封部のな
い謂るグランドレス流体機械が採用されている。

このキヤンドモータまたはマグネツトカツプリ
ングを使用したグランドレス流体機械は、キヤン
ドモータにおいては固定子巻線に多相交流を通じ
て、マグネツトカツプリングにおいては駆動永久
磁石を回転させて、閉塞された流体系の内部に配
設され羽根車などの被駆動部に直結された回転子
に前記流体系の外部から隔壁体を介して回転磁界
を与えることにより回転トルクを生じさせる構成
であり、前記隔壁体により前記流体系の内部と外
部とが遮断されてキヤンドモータの固定子側また
はマグネツトカツプリングの駆動部側への取扱流
体の漏洩が完全に阻止されるので、前記隔壁体の
材質を適宜選択することによつて殆んどの種類の
取扱流体に採用できるものである。

ところで、前記グランドレス流体機械の隔壁体
は、 (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) 取扱流体の腐食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。

の５条件を満足するものであることが望ましい。

従来、前記キヤンドモータの隔壁体としては、
オーステナイト系ステンレス鋼やインコネル鋼な
ど非磁性耐蝕性の薄肉鋼板が、半径方向空〓型キ
ヤンドモータにおいてはその磁気空〓が円筒状で
あることから円筒状に成形して、軸方向空〓型キ
ヤンドモータにおいてはその磁気空〓が中空円板
状であることから中空円板状に成形して用いられ
ている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、前記非磁性耐蝕性の薄肉鋼板からなる
隔壁体は、前記５条件のうち(イ)、(ハ)、(ホ)について
は完全に満足するが、(ニ)については、塩酸、希流
酸など一部の取扱流体に対する耐蝕性が劣り、(ロ)
についてはモータの全損失の半分を占める程大き
な渦電流損失が生じる。

またマグネツトカツプリングは前記キヤンドモ
ータに比べて一般に出力の小さい流体機械に用い
られ、その隔壁体には樹脂材が多用されている。

しかし、樹脂材のみからなる隔壁体は、前記５
条件のうち(イ)、(ロ)、(ニ)、(ホ)については完全に満
足
するが、(ハ)の熱的、機械的強度が劣るため、取扱
流体が高温や高圧となる場合または大出力化に伴
う隔壁体の径の増大により熱的、機械的強度が低
下する場合には、渦電流損失の発生も止むを得な
いものとして前記キヤンドモータの場合と同様に
非磁性耐蝕性の鋼板のみからなる隔壁体を使用し
たり、樹脂材の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密接被装させることが行
なわれている。

前記隔壁体に生じる渦電流損失は、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
にこの隔壁体に渦状に流れる誘導電流、すなわち
渦電流が生じ、この渦電流によつて前記隔壁体に
発生するジユール熱損失である。この渦電流損失
の値W_Eは円筒面上または平面上の全面に亘つて
連続し欠陥部のない一定厚さの円筒状隔壁体また
は円板状隔壁体においては、次式(1)で計算するこ
とができる。

W_E＝π／８D³・Ｌ・ｔ・B²・ω²・σ（Ｗ） ……(1) 但し、Ｄ（ｍ）；円筒状隔壁体においては隔壁体の直径、
円板状隔壁体においては磁気空〓の平均直径。

Ｌ（ｍ）；円筒状隔壁体においては磁気空〓の軸方
向長さ、円板状隔壁体においては磁気空〓の内
外半径の差。

ｔ（ｍ）；隔壁体の厚さ。

Ｂ（Wb／m²）；磁気空〓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、隔壁体を高電圧抵抗の樹脂材、すなわ
ち固有導電率が一般に前記非磁性耐食性鋼板の
10^-20倍程度と無視し得る程低い樹脂材のみで構
成すれば渦電流損失は実質上生じずこの点におい
ては理想的であるが、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非磁性金属材に
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隔
壁体に非磁性耐食性鋼板を使用せざるを得ない。
この場合前記鋼板が耐蝕的に問題がなければ前記
隔壁体として前記鋼板単独でそのまま使用し得る
が、耐蝕的に樹脂材が適しておれば前記鋼板が樹
脂材の隔壁体に密接される補強体として用いられ
る。しかし、いずれにしても前記鋼板中に前記(1)
式の損失が発生しそのためキヤンドモータのモー
タ出力またはマグネツトカツプリングの伝達動力
の概ね10〜20％と相当大きな渦電流損失が生じて
流体機械の運転効率が低下し、その分、キヤンド
モータまたはマグネツトカツプリングおよびその
駆動用モータなど駆動部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問題がある。

本発明は前記問題点を改善するために成された
もので流体機械に使用されるキヤンドモータまた
はマグネツトカツプリングなどの隔壁体におい
て、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
蝕性鋼板などの非磁性金属材が、従来は回転磁界
の磁力線に直交する円筒面または平面上の全面に
亘つて連続し欠陥部のない一定厚さに成形されて
いたため多大な渦電流損失が生じていたことに着
目し、前記隔壁体を流体漏洩を阻止するための非
磁性材からなる密封部と熱的、機械的強度を高め
るための非磁性金属材からなる補強部とから構成
するとともに渦電流が減少するように前記補強部
を形成することにより、樹脂材など非金属材のみ
からなる隔壁体よりも熱的、機械的強度に優れ、
前記欠陥部のない連続した一定厚さの非磁性金属
材を単独でまたは樹脂材など非金属材の補強材と
して用いた従来の隔壁体に比べて渦電流損失を大
幅に低減させて、前記流体機械の運転効率を向上
させる隔壁体を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明の流体機械の隔壁体は、流体機械に使用
されるキヤンドモータまたはマグネツトカツプリ
ングなどの回転磁界中に配設され流体系の内部と
外部とを遮断する隔壁体において、この隔壁体を
流体漏洩を阻止するための非磁性材からなる密封
部と熱的、機械的強度を高めるための非磁性金属
材からなる補強部とで構成し、この補強部は前記
回転磁界に起因した渦電流発生を抑制するよう
に、前記回転磁界の磁力線に直交し、かつ前記補
強部を通過する円筒面または平面上で連続でな
く、欠陥部を有するように形成してなるものであ
る。

（作用）本発明の流体機械の隔壁体は、流体漏洩を阻止
するための非磁性材からなる密封部と熱的、機械
的強度を高めるための非磁性金属材からなつて渦
電流を抑制する欠陥部を有する補強部とで構成し
たので、樹脂材など非金属材のみからなる従来の
隔壁体に比べて取扱流体の温度、圧力に対する熱
的、機械的強度が大幅に向上され、また非磁性耐
蝕性鋼板などの非磁性金属材を単独でまたは補強
材として使用してきた従来の隔壁体に比べて渦電
流損失は大幅に低減される。

（実施例）次に、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図および第２図は、本発明を半径方向空〓
型キヤンドモータを使用したキヤンドモータポン
プに応用した実施例を示し、１はキヤンドモータ
ポンプで遠心ポンプ２に半径方向空〓型キヤンド
モータ３が液密に一体に結合されて構成されてい
る。

前記キヤンドモータ３の固定子４とこの固定子
４に対向配設された回転子５との磁気空〓６には
前記固定子４の固定子巻線７に流れる多相交流に
よつて回転磁界が発生しており、この回転磁界中
に、すなわち前記磁気空〓６に円筒状隔壁体８が
前記固定子４の磁気空〓対向面に密接挿入されて
配設されており、ポンプ取扱液の前記固定子４側
への漏洩が阻止されている。

そして、前記円筒状隔壁体８は樹脂材などの非
磁性材からなりポンプ取扱液の漏洩を阻止するた
めの円筒状の密封部１０と、オーステナイト系ス
テンレス鋼線材などの非磁性金属材１１を前記密
封部１０の外周面に巻回してコイル状に形成して
なり熱的、機械的強度を高めるための補強部１２
から構成されており、この補強部１２の鋼線材１
１の巻きピツチＰは隣り合う部分が互に接触しな
いように前記鋼線材１１の線径ａより大に選定さ
れて、すなわち隣り合う前記鋼線材１１間にはＰ
−ａの〓間１３が形成されてこの〓間１３が前記
補強部１２の欠陥部となつている。

この実施例によれば、前記円筒状隔壁体８は、
化学的強度に優れた樹脂材からなる円筒状の密封
部１０と、この密封部１０に熱的、機械的強度に
優れた鋼線材１１をコイル状に巻回してなる円筒
状の補強部１２とから構成されているため、前記
密封部１０と補強部１２とを合わせた全厚さと同
じ厚さの樹脂材のみからなる円筒状隔壁体に比べ
て化学的強度は同等にして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、また非磁性耐蝕性鋼板などの非磁性金属材を
単独でまたは補強材として使用してきた従来の円
筒状隔壁体に比べて化学的強度に優れ、渦電流損
失は激減される。

すなわち、密封部１０は樹脂材からなるため渦
電流損失は実質上生じず、補強部１２は鋼線材１
１の隣り合う部分が互に接触しないようＰ−ａの
〓間１３を設けて円筒状に形成されているため渦
電流に対する軸方向抵抗が極めて高くなり、その
ため渦電流発生が極端に抑制され、渦電流損失は
実用上問題視されない程少ない。

なお、前記実施例において円筒状隔壁体８に回
転磁界が直交するのは磁気空〓６部のみであるの
で、第３図に示すように鋼線材１１の補強部１２
は前記磁気空〓６部のみに設け、その両側には金
属材の円環１４，１４を密接挿入して熱的、機械
的強度を高めるようにしてもよい。

また、コイル状に形成する鋼線材１１の断面形
状は丸、四角あるいは偏平または短形など任意に
選択すれば良く、その材質も補強材として使用し
得る非磁性金属材であればよい。

また、前記補強部１２は鋼線材１１を密封部１
０の外周面に円筒状に巻回して形成したが、第４
図に示すように円筒状の密封部１０を樹脂成形す
る際にコイル状に形成した鋼線材１１を芯材とし
て一体に樹脂成形すれば、すなわち、補強部１２
を密封部１０に内包するように円筒状隔壁体８を
構成すれば、鋼線材１１間の〓間１３に樹脂材が
充満されて前記隔壁体８の熱的、機械的強度が若
干ではあるがさらに高められ、および隣り合う鋼
線材１１同志が接触しないように別述固定する手
段が不要であると共に前記隔壁体８の外周面が面
一となり固定子４へ密接挿入する作業が容易とな
るなど好都合である。

さらにまた、前記補強部１２は鋼線材１１をコ
イル状に形成する他、第５図に示すように非磁性
金属材からなる複数個のリング１５をその隣り合
う部分が互に接触しないように前記リング１５間
に欠陥部としての〓間１６を設けて軸方向に配列
して形成しても同様の効果を呈することができ
る。

なお、前記第１図、第２図、第３図および第５
図に示す実施例においては、円筒状隔壁体８の接
液部側（内側）に密封部１０を形成したが、ポン
プ取扱液の圧力が大気圧より低い真空系にあるた
め前記隔壁体８に外圧が加わる場合や、キヤンド
モータ３を防爆構造とするため前記隔壁体８が固
定子４内の防爆試験圧力による外圧に耐え得るこ
とが要求される場合は、前記密封部１０と補強部
１２および密封部１０と円環１４，１４との位置
関係を逆にして、前記隔壁体８の接液部側（内
側）に補強部１２および円環１４，１４を形成す
ればよい。

この場合、前記隔壁体８の渦電流損失は前記各
実施例と同様に激減されるが、非磁性金属材から
なる補強部１２がポンプ取扱液に接するために化
学的強度が劣ることとなるので、外側と内側の２
つの円筒状の密封部１０，１０間に補強部１２を
挟み込んで前記隔壁体８を構成し、あるいは前記
第４図に示す実施例のように補強部１２を密封部
１０の芯材として一体に樹脂成形してこの密封部
１０に内包するように前記隔壁体８を構成するの
が好ましい。

第６図および第７図は、前記第５図に示す円筒
状隔壁体８における複数個のリング１５からなる
補強部１２の構成を軸方向空〓型キヤンドモータ
を使用したキヤンドモータポンプに応用した実施
例を示し、軸方向空〓型キヤンドモータ１７にお
いては固定子１８と回転子１９との磁気空〓２０
が中空円板状であることから、この磁気空〓２０
には円板状隔壁体２１が前記固定子１８の磁気空
〓対向面に密接固定されて配設されており、前記
円板状隔壁体２１は、樹脂材からなる円板状の密
封部２３に、非磁性金属材からなり順次径を大き
くした複数個の同心円状のリング２４群を互に接
触しないように欠陥部としての〓間２５を設け前
記磁気空〓２０部に配列した補強部２６とこの補
強部２６より外径側および内径側の強度を高める
円板２７，２８が内包されて構成されている。

次に、第８図および第９図は、本発明を半径方
向空〓型マグネツトカツプリングを使用したマグ
ネツトカツプリングポンプに応用した実施例を示
し、半径方向空〓型マグネツトカツプリング２９
においては、永久磁石または磁気ヒステリシス材
からなる従動側回転子３０と駆動永久磁石３１と
の磁気空〓３２が円筒状であることおよび入力軸
３３と出力軸３４との２本の回転軸を有する構成
上、カツプ状隔壁体３５が用いられ、その円筒部
が前記駆動永久磁石３１と従動側回転子３０とに
接触せず前記磁気空〓３２に配設されるように前
記隔壁体３５の開口部フランジ部３６がポンプケ
ーシング３７とフレーム３８とに圧接挾持されて
固定されている。

そして、前記隔壁体３５は、樹脂材からなりポ
ンプ取扱液の漏洩を阻止するためのカツプ状の密
封部４０と、非磁性耐蝕性鋼板４１をカツプ状に
形成して前記密封部４０の外周面および外側面に
充填材４２を介して密接被装させ少なくとも前記
磁気空〓３２中の部分に欠陥部としての多数の小
孔４３を設けてなる補強部４４とから構成されて
いる。

この実施例においても、樹脂材のみからなる同
寸法の隔壁体に比べて熱的、機械的強度が大幅に
向上され、補強部４４に生じる渦電流損失も、多
数の小孔４３を設けたことにより渦電流に対する
実質的電気抵抗が相当高くなるので、回転磁界に
直交する全面に亘つて連続し欠陥部のない一定厚
さの前記鋼板を使用した従来の隔壁体に比べて大
幅に低減される。

なお、この実施例において補強部４４に多数の
小孔４３を設けるには、前記鋼板４１の所定部分
に前記小孔４３を打抜き加工するか、市販の多孔
鋼板を用いればよく、さらには多数の小孔４３を
設ける代わりに非磁性金属網を使用して補強部を
構成することもできる。

また、第１１図乃至第１３図は、本発明を軸方
向空〓型マグネツトカツプリングを使用したマグ
ネツトカツプリングポンプに応用した実施例を示
し、軸方向空〓型マグネツトカツプリングにおい
ては、従動側回転子４６と駆動永久磁石４７との
磁気空〓４８が中空円板状であることから、円板
状隔壁体４９が前記従動側回転子４６と駆動永久
磁石４７とに接触せず前記磁気空〓４８に配設さ
れるように前記隔壁体４９の外径部がポンプケー
シング５０とフレーム５１とに圧接挾持されて固
定されており、前記円板状隔壁体４９は、樹脂材
からなる円板状の密封部５２に非磁性金属材から
なり格子状に形成された補強部５３が内包されて
構成されている。

以上の各実施例に示すように、本発明において
隔壁体を構成する非磁性金属材からなる補強部
は、回転磁界による渦電流発生を抑制するように
欠陥部を設ければよく、例えば、前記第２図に示
す円筒状隔壁体８において補強部１２に〓間１３
を設けず鋼線材１１の隣り合う部分を互に接触さ
せて密着巻きしても、その接触部に生じる接触抵
抗によつて渦電流に対する軸方向の電気抵抗が高
められるので、前記接触部が渦電流発生を抑制す
る補強部の欠陥部となり、密封部も前記各実施例
に示す樹脂材のほか、ポンプ取扱液およびその温
度仕様などに応じてガラス、セラミツクなど他の
非磁性高電気抵抗の非金属材を使用してもよい。
また、従来の隔壁体に使用された前記欠陥部のな
い連続して一定厚さの非磁性金属材の厚さは、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
全て非磁性金属材からなる渦電流損失の極めて小
さい補強部に持たせるものとすれば、密封部の前
記非磁性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、前記(1)
式に示すように厚さｔに比例した極めて小さな渦
電流損失にすることができる。すなわち、本発明
においては密封部を非金属材に限定することな
く、従来と同材質の非磁性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、前記各実施例においては、一対の密封部
と補強部を設けて隔壁体を構成したが、例えば第
１０図に示すように用途に応じて密封部１０と補
強部１２を複数組み合わせて補強部８を構成して
もよい。

また、本発明は前記キヤンドモータポンプおよ
びマグネツトカツプリングポンプのほか、送風
機、圧縮機、撹拌機など他のグランドレス流体機
械の隔壁体に採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によれば、流体機械に使用
されるキヤンドモータまたはマグネツトカツプリ
ングなどの回転磁界中に配設され流体系の内部と
外部とを遮断する隔壁体において、この隔壁体を
流体漏洩を阻止するための非磁性材からなる密封
部と熱的、機械的強度を高めるための非磁性金属
材からなる補強部とから構成し、この補強部は前
記回転磁界に起因した渦電流発生を抑制するよう
に、前記回転磁界の磁力線に直交し、かつ前記補
強部を通過する円筒面または平面上で連続でな
く、欠陥部を有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の隔壁体よりも熱的、機
械的強度に優れ、欠陥部のない非磁性金属材を単
独でまたは樹脂材など非金属材の補強部として用
いた従来構造の隔壁体に比べて渦電流損失を大幅
に低減させて、前記流体機械の運転効率を向上さ
せる流体機械の隔壁体が得られ、その産業上利用
価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すキヤンドモー
タポンプの縦断面図、第２図は同上隔壁体部の拡
大断面図、第３図は本発明の他の実施例を示すキ
ヤンドモータポンプのモータ部の縦断面図、第４
図、第５図はそれぞれ異なる他の実施例を示す隔
壁体の拡大断面図、第６図は他の実施例を示すキ
ヤンドモータポンプの縦断面図、第７図は同上隔
壁体の一部を切欠いた正面図、第８図は他の実施
例を示すマグネツトカツプリングポンプの縦断面
図、第９図は同上隔壁体の斜視図、第１０図は異
なる他の実施例を示す隔壁体の拡大断面図、第１
１図は他の実施例を示すマグネツトカツプリング
ポンプの縦断面図、第１２図は同上隔壁体の一部
を切欠いた正面図、第１３図は第１２図の隔壁体
の−矢視断面図である。８，２１，３５，４９……隔壁体、１０，２
３，４０，５２……密封部、１２，２６，４４，
５３……補強部、１３，１６，２５……欠陥部と
しての〓間、４３……欠陥部としての小孔。

Claims

【特許請求の範囲】

１流体機械に使用されるキヤンドモータまたは
マグネツトカツプリングなどの回転磁界中に配設
され流体系の内部と外部とを遮断する隔壁体にお
いて、この隔壁体を流体漏洩を阻止するための非
磁性材からなる密封部と熱的、機械的強度を高め
るための非磁性金属材からなる補強部とで構成
し、この補強部は前記回転磁界に起因する渦電流
発生を抑制するように、前記回転磁界の磁力線に
直交し、かつ前記補強部を通過する円筒面または
平面上で連続でなく、欠陥部を有することを特徴
とする流体機械の隔壁体。