(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心線のまわりに回転する磁界を形成し得る磁極構成体を有する回転駆動部と、
その回転駆動部の磁極構成体と相対する磁極を有し、回転駆動部に形成された磁界が軸心線のまわりに回転することにより前記磁極に磁気的に作用し、回転駆動部と非接触で軸心線のまわりに磁気的に回転駆動される回転部と、
その回転部を離脱可能な状態で回転自在に支持する回転支持部と、
前記回転部と回転駆動部の間を隔離する隔離部を備え、
回転支持部が、軸心線と同軸状をなす円筒状内周面部を有すると共に、その軸心線に対し垂直な環状面部を前記円筒状内周面部の軸心方向後側に有してなり、
回転部が３以上の転動体を保持し、それらの転動体のうち３以上が１８０度未満の中心角毎に前記円筒状内周面部によって径方向に支持されると共に前記環状面部によって軸心方向に支持されることにより回転部が回転支持部に回転自在に支持され、
転動体と転動体を転動自在に支持する円筒状内周面部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力、及び回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力により、回転部が回転支持部に保持されることを特徴とする回転機。
【請求項２】
転動体の一部が径方向外方及び軸心方向一方に回転部からはみ出ている請求項１記載の回転機。
【請求項３】
回転駆動部が、空心コイル部からなる電機子である請求項１又は２記載の回転機。
【請求項４】
回転部にインペラを備えた請求項１、２又３記載の回転機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隔離部を間に挟んで回転駆動部により回転部を磁気的に回転駆動する回転機に関し、特に回転部側の空間と回転駆動部側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質、熱、振動、騒音等が他方の側から一方の側に移動又は伝達すると不具合を及ぼす回転機に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
気体や液体の攪拌や送出を行うインペラ等の回転体を、隔壁を隔てて駆動部により回転駆動することにより、回転体側の空間と駆動部側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質や熱等が他方の側から一方の側に移動することが防ぐ回転機として、駆動部と回転体に隔壁を挟んで相対するようにそれぞれ磁極を設け、駆動部を回転させることにより隔壁を隔てて回転体を磁気的に回転駆動するものがある。例えば、電気ポットのポンプ装置、攪拌器等である。
【０００３】
これにより、回転体側の空間で攪拌や送出する気体や液体として飲食物、食器、調理器具、医薬品、医療用品、衛生用品等を取り扱う場合に、駆動部側の空間から回転体側の空間に軸受の潤滑剤や磁性粉等を含む不純物や毒性のある物質が混入することを防いだり、回転体側から駆動部側にそのような気体や液体が漏えいして水分や金属腐食性物質等の駆動部に錆を発生させたり金属の腐食等を引き起こす物質が進入することを防ぐことができる。このような場合の回転体は、回転体側の空間において駆動部とは別個に種々の軸受装置により回転自在に支持されていた。
【０００４】
一方、攪拌や送出する気体や液体として飲食物や医薬品等を取り扱う場合の回転体及び軸受装置は常時清浄に維持する必要があり、そのためには、回転体及び軸受装置の洗浄又は清掃、或いは回転部の交換等を随時容易に行うことができることが強く望まれる。ところが、従来のこの種回転機では、この点について十分に配慮されていなかった。
【０００５】
本発明は、従来技術に存した上記のような問題点に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、回転部側の空間と回転駆動部側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質や熱等が他方の側から一方の側に移動することが防がれると共に、回転部を取り外して洗浄又は清掃、或いは回転部の交換等を随時行い得、而も、回転支持部における回転部の支持を安定的に行い得る回転機を提供することにある。
【０００６】
また、他の目的は、回転機全体をよりコンパクト化することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の回転機は、
軸心線のまわりに回転する磁界を形成し得る磁極構成体を有する回転駆動部と、
その回転駆動部の磁極構成体と相対する磁極を有し、回転駆動部に形成された磁界が軸心線のまわりに回転することにより前記磁極に磁気的に作用し、回転駆動部と非接触で軸心線のまわりに磁気的に回転駆動される回転部と、
その回転部を離脱可能な状態で回転自在に支持する回転支持部と、
前記回転部と回転駆動部の間を隔離する隔離部を備え、
回転部の磁極と磁極構成体との間の磁気的吸引力が、回転部が所定位置から軸心方向に離脱することを防ぐよう作用することを特徴とする。
【０００８】
回転駆動部による回転部の回転駆動は、回転部と回転駆動部が隔離部により隔離された状態で行われるので、回転部側の空間と回転駆動部側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質や熱等（例えば種々の塵埃や液滴等）が他方の側から一方の側に移動すること、及びこの反対側に移動することが防がれる。具体的には、例えば飲食物、食器、調理器具、医薬品、医療用品、衛生用品等を回転部側において取り扱う場合のように、主として回転部側の清浄性等の空間の状態を保つために回転駆動部側の空間から回転部側の空間に不都合な物質や熱等（防錆剤、絶縁塗料、重金属、種々の塵埃等）が移動することを防ぐ場合、主として回転駆動部側の腐食、絶縁性低下、その他の機能低下や破損等を防ぐために回転部側の空間から回転駆動部側の空間に不都合な物質や熱等（水分、金属腐食性物質、絶縁塗料溶解性物質、極低温物質、極高温物質等）が移動することを防ぐ場合、これら両方を主目的とする場合を挙げることができる。また、回転部側と回転駆動部側の間の機械的振動や騒音（例えば、回転部の回転による騒音や振動、及び回転駆動部の電磁振動等）の伝達を可及的に防ぐことが可能である。
【０００９】
回転部は回転支持部に対し離脱可能なので、回転支持部から回転部を取り外して回転支持部又は回転部の洗浄又は清掃、或いは回転部の交換等を随時行い得る。従って、回転部側の空間の清浄性等の空間の状態や回転部の回転性維持等を容易且つ適切に行い得る。
【００１０】
また、回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力が、回転部が所定位置から軸心方向（軸心方向一方にのみ離脱し得る場合は軸心方向一方）に離脱することを防ぐよう作用するので、回転部の離脱可能性を維持しつつ回転支持部における回転部の支持を安定化する上で有用である。この磁気吸引力は、回転部の磁極と、磁極構成体における、永久磁石体、鉄心コイルの鉄心、空心コイルのヨーク等との間に作用するものである。なお、回転部の離脱防止については、他の離脱防止手段を併用することがより望ましい。
【００１１】
回転駆動部が有する磁極構成体としては、例えば、永久磁石体、空心コイル、鉄心コイル等が電動機等により軸心線のまわりに回転して軸心線のまわりに回転する磁界を形成し得るもの、及び、鉄心コイル部又は空心コイル部により構成される電機子（固定電機子）が、軸心線のまわりに回転する磁界を形成し得るものを挙げることができる。電機子における回転磁界の形成は、例えば、回転部の磁極位置を検知するセンサ（ホールセンサ等）によって検知する磁極位置に応じ各極を構成するコイルに流す電流を転流させることにより行うことができる。或いはセンサを使用せずに電機子にて発生する誘起電圧を利用して磁極位置を検知することもできる。
【００１２】
磁極構成体が鉄心コイル部又は空心コイル部により構成される電機子である場合、静止状態の電機子により隔離部を挟んで直接回転部を磁気的に駆動するので、全体としてコンパクトに構成することができる。
【００１３】
回転部が有する磁極は、回転駆動部の磁極構成体と、例えば軸心方向に又は径方向に相対する。この回転部の磁極は、通常の場合、永久磁石体による磁極である。永久磁石体が磁粉が生じ易い材料からなる場合には、被膜により被覆して磁粉の発生を防ぐようにすることが好ましい。
【００１４】
隔離部は、回転部側の空間と回転駆動部側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質や熱等の移動、或いは、振動や騒音の伝達が他方の側へ悪影響を及ぼすことを阻止し得、且つ回転部が回転駆動部により磁気的に回転駆動され得るものであることを要し、例えば非強磁性材料（常磁性材料、反磁性材料等）製の隔壁や隔膜等により構成することができる。隔離部により回転部又回転駆動部を密封するものとすることもできる。また隔離部は、回転部と回転駆動部の間を軸心方向に隔離する部分（例えば軸心方向に対し垂直な部分）、或いは回転部と回転駆動部の間を径方向に隔離する部分（例えば軸心線と同軸状をなす円筒状部分）を備えるものとすることができる。
【００１５】
この回転機における回転部と回転支持部については、
回転部が転動体を保持し、その転動体を介して回転部が回転支持部に対し径方向及び軸心方向に支持されつつ自在に回転し得、
転動体と回転支持部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力、及び回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力により、回転部が回転支持部に保持されるものとすることができる。
【００１６】
転動体は一般的には転動球体である。転動体の保持は、例えば転動体が収容される凹部を有する環状の保持器により行う。
【００１７】
転動体と回転支持部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力は、例えば、転動体を保持する回転部、又は転動体を支持する回転支持部の何れか又は両方において発生する。
【００１８】
このような回転機の場合、回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力の他に、転動体と回転支持部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力が、回転部が所定位置から軸心方向に離脱することを防ぐ上で有効である。回転部の離脱可能性を維持しつつ回転支持部における回転部の支持を安定化する上でも有用である。
【００１９】
このような回転機の例としては、
回転支持部が、軸心線と同軸状をなす円筒状内周面部を有すると共に、その軸心線に対し垂直な環状面部を前記円筒状内周面部の軸心方向後側に有してなり、
回転部が３以上の転動体を保持し、それらの転動体のうち３以上が１８０度未満の中心角毎に前記円筒状内周面部によって径方向に支持されると共に、前記転動体のうち３以上が１８０度未満の中心角毎に環状面部によって軸心方向に支持されることにより回転部が回転支持部に回転自在に支持され、
転動体と転動体を転動自在に支持する円筒状内周面部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力、及び回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力により、回転部が回転支持部に保持されるものを挙げることができる。
【００２０】
前記環状面部は、円筒状内周面部の軸心方向後側、すなわちその円筒状内周面部の回転部離脱側とは逆の側（前方）の端部又はそれよりも奥方に位置する。例えば、底面（転動体を軸心方向に支持する環状面部を含む）が円形平面で内周面（円筒状内周面部）が円筒面形状である凹部を回転支持部とすることができる。円筒状内周面部よりも軸心方向前方側の内径は、円筒状内周面部と等しいかそれよりも大きい。この場合、回転部は回転支持部から軸心方向前方にのみ離脱し得る。
【００２１】
転動体は、例えば一定半径及び一定軸心方向位置において等中心角毎に配置するものとすることができる。転動体の一部は、径方向外方及び軸心方向一方に回転部からはみ出ているものとすることができる。
【００２２】
円筒状内周面部によって径方向に支持される転動体と環状面部によって軸心方向に支持される転動体は同一の転動体（転動球体）でも異なる転動体でもよい。
【００２３】
前記回転機の他の例としては、
回転支持部が、軸心線と同軸状をなす円筒状外周面部を有すると共に、その軸心線に対し垂直な環状面部を前記円筒状内周面部の軸心方向後側に有してなり、
回転部が３以上の転動体を保持し、それらの転動体のうち３以上が１８０度未満の中心角毎に前記円筒状外周面部によって径方向に支持されると共に、前記転動体のうち３以上が１８０度未満の中心角毎に環状面部によって軸心方向に支持されることにより回転部が回転支持部に回転自在に支持され、
転動体と転動体を転動自在に支持する円筒状内周面部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力、及び回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力により、回転部が回転支持部に保持されるものを挙げることができる。
【００２４】
この場合の回転支持部は、例えば、環状平面状の底面（転動体を軸心方向に支持する環状面部を含む）の中央部に軸心方向の円柱部を備え、その円柱部の外周面が円筒状外周面部であるものとすることができる。円筒状外周面部よりも軸心方向前方側の内径は、円筒状内周面部と等しいかそれよりも小さい。この場合、回転部は回転支持部から軸心方向前方にのみ離脱し得る。
【００２５】
上記回転機は、回転駆動部が、空心コイル部からなる電機子であるものとすることができる（請求項３）。
【００２６】
このような電機子としては、例えば円板状又は環状平板状等のバックヨークを空心コイル部の軸心方向一方側（回転部が位置する側とは逆の側）に備えており、回転部の磁極と軸心方向に相対するものを挙げることができる。
【００２７】
電機子により隔離部を挟んで直接回転部を駆動するものであり、而もその電機子が空心コイル部からなるので、電機子自体を小型化して全体を一層コンパクトに構成することができる。
【００２８】
特に、空心コイル部からなる電機子と回転部の磁極が隔離部を挟んで軸心方向に相対する面対向型とした場合、全体を薄型化する上で効果が高い。
【００２９】
上記回転機は、回転部にインペラを備えたものとすることができる（請求項４）。
【００３０】
このインペラは、例えば、空気などの気体を攪拌したり送出するもの、水などの液体を攪拌したり送出するもの等とすることができる。気体又は液体に相当する場合、回転部側の空間に飲食物を配置することで、この飲食物の攪拌において回転駆動部側の空間にある飲食物に不都合な物質が混入することなく、或いは飲食物が回転部側の空間へ混入することなく動作させることができる。回転部側の空間に他のものが存在する場合も同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１乃至図３は、本発明の回転機の実施の形態の一例としての気体を攪拌及び送出する回転機であるファンモータに関するものであって、図１は中央縦断面図、図２は、図１におけるII-II線要部断面図、図３は、図１におけるIII-III線要部断面図である。
【００３３】
このファンモータは、非強磁性材料製の水平状隔壁１０に設けられた下方開口の円形凹部１２（下側から見た場合）の底部１２ａを挟んで、底部１２ａの上側に近接してステータ１４の電機子１６（回転駆動部）が位置し、底部１２ａの下側に、ロータマグネット４０を備えたロータ４２（回転部）を有してなり、電機子１６、円形凹部１２及びロータマグネット４０は、同軸状をなす。水平状隔壁１０は、このファンモータが搭載される装置側に固定又はその一部を構成する。
【００３４】
電機子１６は、ほぼ水平に三角形状に巻回された６個の空心コイル１８が、水平板状の強磁性材料製の環状ヨーク板２０の下面に対し、軸心線のまわりに６回回転対称状なすよう固定されてなる。３つの空心コイル１８の内側には、ロータマグネット４０の磁極位置を検出するためのホールセンサ２２がそれぞれ配設されている。電機子１６とロータマグネット４０との磁気作用によりロータ４２は回転する。
【００３５】
環状ヨーク板２０は水平板状の環状基板２４の下側に固定され、環状基板２４は、円筒状外周壁を備えた円形箱状フレーム２６の上板部の中央に垂下した中央垂下部２６ａの下端部に固定されている。円形箱状フレーム２６は、水平状隔壁１０に設けられた円形凹部１２の凸側（上側）の外周部に対し、下部において同軸状に外嵌固定されている。
【００３６】
ロータ４２は、ロータフレーム４４と、ロータマグネット４０と、インペラ４６と、保持器４８と、４個の転動球体５０からなる。
【００３７】
ロータフレーム４４は、中央開口部を有する略円板状をなし、中央開口部の周囲に環状の中央立上部４４ａを有し、その中央立上部４４ａと外周部の間の径方向位置に環状の中間立上部４４ｂを有する。ロータフレーム４４は、ロータマグネット４０のヨークとして機能する強磁性材料製であることが好ましい。
【００３８】
ロータフレーム４４の上面側における中央立上部４４ａと中間立上部４４ｂの間に環状のロータマグネット４０が固定されている。中間立上部４４ｂの外周側に環状の保持器４８が設けられ、その保持器４８における９０度中心角毎の４箇所に転動球体５０が保持されている。各転動球体５０は、上端部及び外端部が、保持器４８に設けた透孔を介してそれぞれ上方及び径方向外方に突出した状態で転動自在に保持されている。
【００３９】
インペラ４６は、円筒状をなす外周壁部の外方に羽根を有し、外周壁部の上部に位置する上板部の中央部に嵌合筒状部４６ａが立ち上げられ、その嵌合筒状部４６ａの上端部に、外方に突起した固定爪部４６ｂを有してなる。このインペラ４６は、嵌合筒状部４６ａをロータフレーム４４の中央立上部４４ａ内に下方から嵌合させることにより固定爪部４６ｂの下面が中央立上部４４ａの上端面に接した状態でロータフレーム４４に対し同軸状に固定される。インペラ４６は、ロータフレーム４４に対し固定爪部４６ｂにより着脱可能であり、固定爪部４６ｂの上側面は外方に向かって下降傾斜しているので固定作業は円滑に行われる。
【００４０】
円形凹部１２（回転支持部）の内周面１２ｂは軸心線と同軸状の円筒状をなし、円形凹部１２の上面は軸心線に対し垂直な平面状をなす。ロータ４２の上部を円形凹部１２内に同軸状に嵌合させた状態において、各転動球体５０は、円形凹部１２の内周面１２ｂによって径方向に支持されると共に、円形凹部１２の上面によって軸心方向に支持され、これによりロータ４２は円形凹部１２に回転自在に支持される。
【００４１】
ロータ４２の転動球体５０には潤滑剤を使用せず、ロータマグネット４０は磁粉発生を防ぐために被膜によって被覆されている。また、ロータ４２が円形凹部１２に回転自在に支持された状態において、ロータ４２の転動球体５０と円形凹部１２の内周面１２ｂとの間で径方向に作用する弾性的な押圧力と、ロータ４２のロータマグネット４０とステータ１４の環状ヨーク板２０等との間で軸心方向に作用する磁気的吸引力によって、円形凹部１２においてロータ４２の着脱性を維持しつつロータ４２を安定的に支持することができる。ロータ４２は円形凹部１２に対し嵌脱可能なので、円形凹部１２からロータ４２を取り外して円形凹部１２又はロータ４２の洗浄又は清掃、或いはロータ４２の交換等を随時行い得る。更に、インペラ４６をロータ４２から取り外してインペラ４６及びロータ４２を洗浄又は清掃することができる。従って、インペラ４６を含むロータ４２側の空間の清浄性維持及びロータ４２の回転性維持等を容易且つ適切に行い得る。
【００４２】
ホールセンサ２２により検知したロータマグネット４０の磁極位置に応じ空心コイル１８の励磁電流を転流させることにより、インペラ４６を備えたロータ４２は、水平状隔壁１０により隔離された状態でステータ１４の電機子１６により磁気的に回転駆動されるので、ロータ４２側の空間とステータ１４側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質や熱等（例えば種々の塵埃や液滴等）が他方の側から一方の側に移動することを防ぎつつ水平状隔壁１０の下方の空気を攪拌することができる。
【００４３】
また、このファンモータは、水平状隔壁１０における円形凹部１２の底部１２ａを挟んで電機子１６により直接ロータ４２を駆動するものであり、而も、電機子１６の空心コイル１８がロータマグネット４０と軸心方向に相対する面対向型であるため、全体として効果的に薄型化されている。
【００４４】
図４は、本発明の回転機の実施の形態の別の例としてのファンモータの要部半断面図である。
【００４５】
このファンモータにおいては、ステータコア８０にステータコイル８２が巻回されてなる環状の電機子８４の径方向内方に、円形凹部１２の円筒状周壁１２ｃを挟んでロータ８６における環状のロータマグネット８８外周面が相対している。ロータフレーム９０は、下方開口の環状溝形状をなし、インペラ４６の嵌合筒状部４６ａがロータフレーム９０の中央貫通孔９０ａに嵌合してロータフレーム９０にインペラ４６が同軸状に固定されている。保持器４８はロータフレーム９０の外周上部に設けられ、ロータマグネット８８はロータフレーム９０の外周下部に設けられている。ロータ８６が円形凹部１２に回転自在に支持された図４に示す状態において、ロータマグネット８８の磁気センタはステータコア８０のそれよりもやや下方にずれているので、それらの間の磁気吸引力により、ロータ４２に対し上向きの力が作用する。
【００４６】
その他の点は、図１乃至図３に示されたファンモータと同様である。
【００４７】
なお、以上の実施の形態についての記述における上下位置関係は、単に図に基づいた説明の便宜のためのものであって、実際の使用状態等を限定するものではない。
また、例えば、ロータ４２の回転支持に、転動体がユニット化された玉軸受を使用してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の回転機においては、回転部側の空間と回転駆動部側の空間の間で何れか一方の側にとって不都合な物質や熱等が他方の側から一方の側に移動することが防がれ、而も、回転支持部から回転部を取り外して回転支持部又は回転部の洗浄又は清掃、或いは回転部の交換等を随時行い得る。また回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力が、回転支持部における回転部の支持を安定化する上で有用に作用する。
【００４９】
請求項２の回転機においては、回転部の磁極と回転駆動部との間の磁気的吸引力の他に、転動体と回転支持部との間で径方向に作用する弾性的な押圧力が、回転支持部における回転部の支持を安定化する上で有用に作用する。
【００５０】
請求項３の回転機は、全体を一層コンパクトなものとすることができる。
請求項４の回転機は、気体や液体を攪拌又は送出するファンモータ、ポンプ装置、攪拌器等を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファンモータの中央縦断面図である。
【図２】図１におけるII-II線要部断面図である。
【図３】図１におけるIII-III線要部断面図である。
【図４】別のファンモータの要部半断面図である。
【符号の説明】
１０    水平状隔壁
１２    円形凹部
１２ａ  底部
１２ｂ  内周面
１２ｃ  円筒状周壁
１４    ステータ
１６    電機子
１８    空心コイル
２０    環状ヨーク板
２２    ホールセンサ
２４    環状基板
２６    円形箱状フレーム
２６ａ  中央垂下部
４０    ロータマグネット
４２    ロータ
４４    ロータフレーム
４４ａ  中央立上部
４４ｂ  中間立上部
４６    インペラ
４６ａ  嵌合筒状部
４６ｂ  固定爪部
４８    保持器
５０    転動球体
８０    ステータコア
８２    ステータコイル
８４    電機子
８６    ロータ
８８    ロータマグネット
９０    ロータフレーム
９０ａ  中央貫通孔
【図１】
0003718603.tif 000002
【図２】
0003718603.tif 000003
【図３】
0003718603.tif 000004
【図４】
0003718603.tif 000005