(57)【要約】      （修正有）【課題】可変速駆動装置（ＶＳＤ）の代わりに機能する永久マグネットカップリングを提供する。【解決手段】同軸入力シャフト２０および出力シャフト２１の上には、導体ローターユニット２２および１対のマグネットローター２４、２５が取り付けられている。マグネットローター２４、２５は、出力シャフト２１と一緒に回転し、且つエアギャップ４８、４８’の調節のために、互いに反対の軸方向に可動となるように取り付けられる。このために、マグネットローター２４、２５は、好ましくは、コンビネーションサポートおよびガイドピン５１の反対側の軸方向端部上にブッシング５０によって摺動可能に搭載される。【選択図】図１
2008072896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本願明細書等に記載されるような、調節可能マグネチックカップラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、１本のシャフト上にマグネットローターを有するタイプの永久マグネットカップラーに関し、このシャフトは別のシャフト上の導電ローターからのエアギャップにより間隔が空いており、この導電ローターは、マグネットローターにより呈される対向するマグネットが配置された鉄裏打ちされた（ferrous-backed）電気伝導要素を有する。より詳細には、本発明はエアギャップの調節に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
例えば、誘導モータは、扇風機、送風機、ポンプおよびコンプレッサを駆動するために用いられる。これらのモータは全速力で操作される場合、通常負荷要件と比べ超過許容量を有し、そしてこの超過許容量は、負荷が可変性である場合には複巻き（compound）にされることが認識されている。モータの出力が必要とされる電力のみを提供するように調節され得た場合に、結果としてエネルギー使用量の著しい低下がもたらされることもまた認識されている。従って、可変速度駆動（ＶＳＤ）は電気的なデバイス（モータの速度を所定のアプリケーションが要求する速度と一致させるデバイス）の形態で開発されてきた。代表的なＶＳＤは、ＤＣへの入力ＡＣ電圧および電流を整流し、そして異なる電圧および周波数においてＤＣをＡＣへと反転し返す。出力電圧および周波数は、実際の電力ニーズにより決定され、そして制御システムまたはオペレータにより自動的に設定される。
【０００３】
これまでＶＳＤは、エネルギー節約のため広範囲に使用されなかったため、一般的に非常に高価であった。ＶＳＤは、高度に訓練されたメンテナンス員を必要とし、かつモータの寿命を縮めることが公表されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によって以下が提供される：
（１）調節可能マグネットカップラーであって、
回転軸を有する第１および第２の回転シャフトと、
２つの同軸マグネットローターであって、該２つの同軸マグネットローターの各々が、それぞれの永久マグネットの組を含む、２つの同軸マグネットローターと、
２つの同軸導体ローターであって、該２つの同軸導体ローターの各々が、該マグネットの組のそれぞれからエアギャップによって間隔をあけられた非鉄導電性リングを有する、２つの同軸導体ローターと、
該ローターの内の最初の２つであって、一定の軸方向距離分だけ間隔をあけられ、該第１のシャフト上に１つのユニットとして取付けられ、それによって該第１のシャフトと一致して回転する、該ローターの内の最初の２つと、
該ローターの内の残りの２つであって、該第２のシャフトに対して逆方向に軸方向に移動するように取付けられ、それによって、該第２のシャフトと一致して回転する、該ローターの内の残りの２つと、
該残りのローターの内の第１のローターに接続され、該残りのローターの内の該第１のローターを、該第２のシャフトに対して同心的な関係で軸方向に移動させるように動作可能な第１のプッシュプル機構と、
該残りのローター間の該第２のシャフトによって保有され、該第２のシャフトに接続された追加のプッシュプル機構であって、該残りのローターの内の第２のローターを、該第１の残りのローターと一致して、軸方向移動とは逆方向に動かすように動作可能であり、それによって該エアギャップを均一に変化させる、追加のプッシュプル機構と、
を備えた、調節可能マグネットカップラー。
（２）前記ユニット中の前記ローターの１つが、前記第２のシャフトから環状開口部によって放射状に間隔をあけられ、前記第１のプッシュプル機構が、該開口部を通って、制御機構から前記残りのローターの内の前記第１のローターに延長する、項目１に記載の調節可能マグネットカップラー。
（３）前記ユニット中の前記ローターが両方とも導体ローターであり、
前記残りのローターが両方とも、該導体ローター間に配置されるマグネットローターであり、
前記プッシュプル機構が、該マグネットローターを軸方向に一致して、逆方向に選択された距離だけ選択的に移動させるように連帯して動作可能であり、それによって、該導体ローターと該マグネットローターとの間で前記エアギャップを均一に変化させる、
項目１に記載の調節可能マグネットカップラー。
（４）前記追加のプッシュプル機構が、前記残りのローター間の位置で前記第２のシャフトに固定された第５のローターを含み、該追加のプッシュプル機構の残りが、該第５のローターと該残りのローターとの間に延長する、項目１に記載の調節可能マグネットカップラー。
（５）前記追加のプッシュプル機構が、複数のスイングユニットを含み、該複数のスイングユニットの各々は、前記第５のローター上の中心にスイング取付けされ（swing-mounted）、前記残りのローターのそれぞれと摺動可能にインターフィットする対向端部を有する、項目４に記載の調節可能マグネットカップラー。
（６）前記残りのローターが、前記第５のローターの軸方向端部の各々から突出するピン上に支持および摺動取付けされる、項目４に記載の調節可能マグネットカップラー。
（７）制御機構が、定常位置から後者（latter）を動作させるための前記第１のプッシュプル機構と動作可能に関連する、項目１に記載の調節可能マグネットカップラー。
（８）前記スイングユニットが、前記エアギャップが最大幅を有する場合に前記第５のローターと同一平面上にあり、そして該エアギャップが最小幅を有する場合に該第５のローターに対して交差角で延長する、項目５に記載の調節可能マグネットカップラー。
（９）前記第１のプッシュプル機構が、軸方向にのみ移動するように取付けられた第１の部材と、軸方向移動に対して抵抗する第２の部材であって、該第２の部材の回転（turning）に応答して該第１の部材を軸方向に移動させるように該第１の部材と相互接続された第２の部材とを備え、該第２のシャフトが、該第１のプッシュプル機構とは無関係に自由に回転する、項目１に記載の調節可能マグネットカップラー。
（１０）前記第１の部材と前記第２の部材との間の相互接続が、２つの該部材の内の１つにカムスロットを含み、そして該スロット内に乗りかつ該部材の他方の上に取付けられる相補的カムローラーを含む、項目９に記載の調節可能マグネットカップラー。
（１１）前記第２の部材が、該第２の部材から突出するレバーアームを備え、アクチュエータが、選択的に該アクチュエータを弧状にスイングさせるように該レバーアームに接続され、それによって該第２の部材が選択的に回転されて、応答的に前記第１の部材を軸方向に移動させ、それにより前記エアギャップの幅を調節する、項目９に記載の調節可能マグネットカップラー。
（１２）調節可能マグネットカップラーであって、
回転軸を有する第１および第２の回転シャフトと、
２つの軸方向に間隔をあけたマグネットローターの群であって、該２つの軸方向に間隔をあけたマグネットローター群の各々が、それぞれのマグネットの組を含む、２つの軸方向に間隔をあけたマグネットローターの群と、
２つの軸方向に間隔をあけた導体ローター群であって、該２つの軸方向に間隔をあけた導体ローター群の各々が、該マグネットの組のそれぞれからエアギャップによって間隔をあけられた非鉄導電性リングを有する、２つの軸方向に間隔をあけた導体ローター群と、
該群の内の第１の群のローター間の距離であって、該距離は固定され、該群が、該第１のシャフト上に取付けられ、それによって該第１のシャフトと一致して回転する、距離と、
該群の内の第２の群のローターであって、該第２の群のローターは、該第２のシャフトと同心の関係にあり、それによって、該第２のシャフトに沿って互いに軸方向に移動可能であり、該第２のシャフトと一致して共に回転する、該群の内の第２の群のローターと、
該第２のローター群中の第１のローターを、選択された軸方向に、選択された距離だけ軸方向に移動させ、そして該第２のローター群の中の第２のローターを、該選択された距離と同じ距離ではあるが、該選択された軸方向とは逆の軸方向に軸方向移動させ、それによって該エアギャップが均一に変化する、プッシュプル手段と、
を備えた、調節可能マグネットカップラー。
（１３）第５のローターが、前記第２のローター群の前記ローター間の位置で、前記第２のシャフトに固定され、前記プッシュプル手段の一部が、該第５のローターによって保持される機構である、項目１２に記載のカップラー。
（１４）前記機構が、前記第５のローター上の中心にスイング取付けされ、前記第２のローター群の中の前記２つのローターと摺動可能に係合する対向端部を有するスイングユニットを含む、項目１３に記載のカップラー。
（１５）前記第２のローター群が前記第５のローター上に摺動取付けされる、項目１３に記載のカップラー。
（１６）前記群の内の前記１つの群のローターが、導体ローターであり、該導体ローターの各々は、それぞれの鉄裏打ち部材によって係合される導電性リングを持ち、該群の内の前記第２の群のローターがマグネットローターであり、該マグネットローターの各々は、極が逆に配置された永久マグネットの組の隣接するマグネットを有し、該組の各々は、該組のマグネットによって係合されるそれぞれの鉄裏打ち部材を含むそれぞれのキャリアーディスクに取付けられる、項目１２に記載の調節可能マグネットカップラー。
（１７）前記プッシュプル手段が、前記第２の群の第１のローターを、選択された距離だけ選択された方向に軸方向に選択的に移動させるための第１の機構を含み、該第２の群のローター間に配置され、第１の装置による該第２の群の該第１のローターの移動に応じて、該第２の群の中の第２のローターを、該選択された距離だけ、該選択された方向とは逆の方向に軸方向に移動させるための第２の機構を含む、項目１２に記載の調節可能マグネットカップラー。
（１８）前記第２の機構が、前記第２の群中の前記ローター間の前記シャフト上に取付けられた第５のローターを含み、各々が、該第５のローター上の中央に旋回可能に取付けられ、隣接する対向端部を該第２の群中の該ローターに摺動可能に係合させ、それによって、該第２の群中の第１のローターの軸方向移動が、該第２の群中の第２のローターと同様の量だけ逆方向に移行されるスイングユニットを含む、項目１６に記載の調節可能マグネットカップラー。
（１９）前記第５のローター上の前記スイングユニットの各々の前記旋回可能な取付けが、前記第２のシャフトの前記回転軸から放射状に延長するそれぞれの旋回可能な軸上にあり、それによって該スイングユニットの各々が、該第２のシャフトの該回転軸から等距離にあるそれぞれの位置で、前記第２の群の前記ローターユニットと係合する、項目１８に記載の調節可能マグネットカップラー。
（２０）前記スイングユニットの各々が、その端部に隣接する長軸方向スロットを有し、前記第２の群の前記ローターが、該スロット中を通る（tracking）それぞれのローラーを有する、項目１８に記載の調節可能マグネットカップラー。
（２１）前記ユニットの各々が、前記エアギャップが最大である場合に前記第５のローターと同一平面上の収縮位置を有し、該エアギャップがより小さい場合、延長された位置を有する、項目１８に記載の調節可能マグネットカップラー。
（２２）調節可能マグネットカップラーであって、
同軸回転軸を有する第１および第２のシャフトと、
該第１のシャフト上に取付けられ、それによって、該第１のシャフトと一致して回転し、そして軸方向に整列した第１および第２の導電性部品の群を提供する導体ローターユニットであって、該群の各々は、互いに対向し、軸方向に間隔のあいた２つのそれぞれの導電性部品を有する、導体ローターユニットと、
軸方向に間隔のあいたマグネットローターの第１および第２の群であって、該マグネットローターの群の各々は、２つのマグネットローターを有し、該マグネットローターの各々は、それぞれの永久マグネットの組を含む、軸方向に間隔のあいたマグネットローターの第１および第２の群と、
マグネットローターの２つの群の該マグネットローターの各々であって、該第２のシャフトの該回転軸に沿って、他のマグネットローターに対して軸方向に移動可能でありかつ該第２のシャフトと一致して回転するように、該第２のシャフトに対して取付けられる、該２つのマグネットローターの群の該マグネットローターの各々と、
マグネットローターの第１の群であって、該第１のマグネットローター群は、該導電性部品の第１の群間に配置され、該導電性部品の第１の群中の該導電性部品から第１のエアギャップ対によって間隔をあけられた永久マグネット組を有する、該マグネットローターの第１の群と、
マグネットローターの第２の群であって、該第２のマグネットローター群は、該導電性部品の第２の群間に配置され、該導電性部品の第２の群中の該導電性部品からエアギャップの第２の対によって間隔をあけられた永久マグネットの組を有する、マグネットローターの第２の群と、
該マグネットローターの第１および第２の群に接続されたエアギャップ調節機構であって、互いに選択された距離だけ逆の軸方向に、該群の各々の中の対応するマグネットローターを軸方向に移動させ、それによって該エアギャップの第１および第２の対が均一に変化するように動作する、エアギャップ調節機構と、
を備える、調節可能マグネットカップラー。
（２３）前記エアギャップ調節機構が、
第１のエアギャップ調節機構であって、前記マグネットローターの第１の群と動作的に関連し、該マグネットローターの第１の群を、互いに選択された距離だけ逆の軸方向に軸方向移動させ、それによって前記エアギャップの第１の対が均一に変化し得るように動作する、第１のエアギャップ調節機構と、
第２のエアギャップ調節機構であって、マグネットローターの該第１および前記第２の群を相互接続し、該マグネットローターの第２の群を該マグネットローターの第１の群と調和させて軸方向に移動させ、それによって、前記エアギャップの第２の対もまた、該第１のエアギャップ調節機構の動作に応答して均一に変化し得る、第２のエアギャップ調節機構と、
を含む、項目２２に記載の調節可能マグネットカップラー。
（２４）前記エアギャップ調節機構が、
前記第１のマグネットローター群中の第１のマグネットローターを選択的に軸方向に移動させる第１のプッシュプル装置と、
該第１のプッシュプル装置の軸方向の動きとは逆に、該第１のマグネットローター群中の第２のマグネットローターを移動させるための第２のプッシュプル装置と、
前記第２の群中の第１のマグネットローターを、該第１のプッシュプル装置と調和させて移動させるための第３のプッシュプル装置と、
該第３のプッシュプル装置の軸方向の動きとは逆に、該第２のマグネットローター群中の第２のマグネットローターを移動させるための第４のプッシュプル装置と、
を含む、項目２２に記載の調節可能マグネットカップラー。
（２５）前記マグネットローターが、前記第１および第２のマグネットローター群中の該マグネットローター間の前記第２のシャフト上に固定された第１および第２の追加ローターから突出するロッド上に摺動可能に取付けられる、項目２２に記載の調節可能マグネットカップラー。
（２６）スイングユニットが、前記追加ローター上の中心にスイング取付けされ、前記マグネットローターの隣接部分と相互作用する端部を有し、それによって、前記マグネットローター群の各々の中の該マグネットローターが、逆の軸方向に移動させられる、項目２５に記載の調節可能マグネットカップラー。
【０００５】
発明の要旨
本発明は、ＶＳＤに対する機構的代替物を提供することを目的とし、これははるかにより経済的であり、負荷要件が変化するにつれて、自動的に負荷の速度を予め設定された速度で維持し、かつ電気モータ（もしくは調節）の修正あるいは入力電圧（もしくは周波数）の調節を必要としない。さらなる目的は、連結が過熱することなくＶＳＤの代わりに機能する永久マグネットカップリングを提供することである。
【０００６】
本発明者の先行特許5,477,094号では、２つの導電ローターがマグネットローターユニットをまたいでいる（straddled）マグネチックカップラーが示されており、これら導電ローターは、共に連結されて１本のシャフト上で１つの導電ローターユニットとして回転しており、また一方でマグネットローターユニットが取り付けられて第２のシャフト上で回転する。マグネットローターユニットは、一式の永久マグネットを有し、これらは対極で配置され、これらの極は、それぞれの導電ローター上に取付けられた鉄裏打ちされた電気的伝導リングからのエアギャップにより間隔が空いている。２本の内１本のシャフトの回転は、もう一方のシャフトの回転をもたらす。この回転はシャフト間にいかなる直接の機械的連結もない、磁気作用によるものである。
【０００７】
本発明者の先行特許は、単一のマグネットローターユニットではなく２つのマグネットローターを有する概念をもまた開示しており、これらは導電ローターにより呈される電気伝導要素の１つからのエアギャップにより間隔を空けられた、それぞれ一式の永久マグネットを有する各マグネットローターを備える。この２つのマグネットローターは、互いに軸方向に移動可能であり、かつバネ付勢されて離れている。本発明により、マグネットローターは、それらの軸方向の位置を遠隔操作場所から自動的に意のままに変え、一定速度のモータから一定に維持されたより低い速度において動作する可変トルク負荷へ可変トルクをエアギャップ調節により提供するように、互いに正極に（positively）位置付けされている。
【０００８】
２つのマグネットローターを上述のようにバネ付勢する代わりに、本発明によれば、マグネットローターの位置は、定常制御機構から制御される。この制御機構は、調節機構と連絡し、マグネットローターを互いに向かって選択的に動かすようにそれらの上で動作し、エアギャップを広くするか、またはエアギャップを狭めるためにローターをさらに離れるように動かす。ギャップ調節は、所定のトルク負荷に対してマグネットローターユニットと導電ローターユニットとの間の回転滑りを変化させ、そしてひいては負荷の速度に影響を与える。所定のトルク負荷について、エアギャップは、モータの速度よりも低い予め設定された回転速度差においてトルクを提供するように調節され得る。モータの確立された操作速度におけるモータのトルク出力が負荷に関して適切であると仮定すれば、モータの電源出力が自動的に負荷の要求する電力に合わせることから、相当なエネルギー節約が得られることがわかる。さらに本発明により、マグネットローターと導電ローターとの間の通常の速度差(滑り)は、過熱をもたらさない。
【０００９】
本発明の調節手段は、例えば、マグネットローターの１つが軸方向に動かされるような形態（例えば、可逆性のサーボモータによる）を取り得、そしてもう一方のマグネットローターは呼応して、マグネットローター間で動作する機構に同じ位の量で(a  like  amount)応答し、軸方向へ動くことになる。この機構は、出力シャフトに取付けられた中央ローター部材を備え、この部位は、中央ローター部位に中心的にスイング取付けされたスイングアームユニットを有し、そしてスイングアームの端部でマグネットローターに対して摺動取付けされる。その結果、マグネットローターの１つが軸方向に動く場合はいつでも、マグネットローターは反対の軸方向へ等しく動く。マグネットローターは、出力シャフトに対して平行に中央ローター部材から突出するピン上に摺動取付けされることが好ましいが、マグネットローターはまた出力シャフト上に直接摺動取付けされ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の詳細な説明
図面を参照して、同軸入力および出力シャフト２０−２１の上には、導体ローターユニット２２および１対のマグネットローター２４−２５が取り付けられている。導体ローターユニットは、軸方向に間隔が空けられた２つの導体ローター２６−２７を有する。導体ローター２６−２７は、銅等の高い電気伝導性を有する非鉄製材料から形成される互いに向き合った導体リング２８−２９をそれぞれ有する。これらの導体リング２８−２９は、ネジ等によって、好ましくは軟鋼である各バッキングリング３２−３３に取り付けられる。導体ローターユニット２２は、ボルト３５によってハブ３６上に取り付けられ、通気ギャップ３７によって導体ローター２８から軸方向に間隔が空けられた、ローターディスク３４をも含む。マグネットローター２４−２５の軌道の外側に位置するスペーサースリーブ３９−３９’内にねじ込まれた複数組のボルト３８−３８’によって、バッキングリング３２−３３は、互いに、そしてディスク３４に対して軸方向に間隔が空けられた関係で接続される。導体ローター２７は、環状クリアランス空間４０によって出力シャフト２１から間隔が空けられている。ハブ３６は、楔型カプリングまたはキー接続(key  connection)等によって入力シャフト２０上に取り付けられている。
【００１１】
マグネットローター２４−２５のそれぞれは、好ましくは軟鋼である鉄製バッキングディスク４３によって裏打ちされた非鉄製搭載ディスク４２を有する。搭載ディスク４２は、アルミニウムまたは適切な非磁性コンポジットであり得る。搭載ディスク４２は、それぞれ、等間隔に間隔が空けられた１組の矩形切欠４４を伴って形成される。矩形切欠４４は、円形に配列され、各バッキングディスク４３に対して載置された１組の永久磁石４６を受ける。隣接するマグネットの極性は互いに逆になっている。マグネット４６は、エアギャップ４８−４８’によって、導体ローターユニット２２の導体リング２８−２９から間隔が空けられている。
【００１２】
導体リング２９を冷却するための通気ギャップ３７およびエアギャップ４８を介した空気循環を補助するために、ディスク３４は、好ましくは、通気穴４７を伴って形成される。導体リング２８のための冷却風は、クリアランス空間４０からエアギャップ４８へと自由に入ることができる。導体２７および２８近傍における冷却空気流量を増大させるために、複数のブレード要素４９ａを有するネジで取り付けられるファンリング４９（図９）を導体ローターに設けてもよい。通気空間３７および／または通気穴４７またはファンブレード４９ａによる導体リング２８の冷却のための増大した通気は、全ての用途において必要なわけではないことは言うまでもない。そのような場合、バッキングリング３２をディスク３４上に取り付けてもよいし、あるいは、導体リング２８をディスク３４上に直接取り付けてもよく、その場合、バッキングリング３２ではなくディスク３４が導体リング２８の鉄製バッキングとして機能し得る。
【００１３】
本発明によれば、マグネットローター２４−２５は、出力シャフト２１と一緒に回転し、且つエアギャップ４８−４８’の調節のために、互いに反対の軸方向に軸方向可動となるとなるように取り付けられる。このために、マグネットローター２４−２５は、好ましくは、コンビネーションサポートおよびガイドピン５１の反対側の軸方向端部上にブッシング５０によって摺動可能に搭載(slide-mounted)される。これらのピンは、第５のローター５２から互いに反対の軸方向に突出する。第５のローター５２は、導体リング２８−２９の中間において出力シャフト２１上に取り付けられる。別の構成としては、マグネットローター２４−２５が、ピン５１上ではなく出力シャフト２１上に摺動可能に取り付けられる。
【００１４】
マグネットローター２４−２５を、互いに反対方向に、キー溝付出力シャフト２１の回転軸に沿って軸方向に一致して動かしてエアギャップ４８−４８’の幅を変化させるために、プッシュプル手段が設けられる。プッシュプル手段は、開口部４０を通って延び、マグネットローター２５を軸方向に動かす第１のプッシュプル機構と、マグネットローター間に延び、第１の機構によるマグネットローター２５の運動に応答してマグネットローター２４を動かす第２のプッシュプル機構とを備えている。図示した実施形態では、第２の機構は第５のローター５２および関連するピン５１を含む。
【００１５】
第５のローター５２は、４つの外側エッジ面５２ａを有する上から見て概ね正方形であり得る。外側エッジ面５２ａは、それぞれ、放射状に突出する中央耳５３を有する。これらの耳５３は、それらの外側端部からシャフト２１に向かって延びるネジを切った放射状孔を伴って形成され、これにより、その上にベアリング５５がスリーブ接続されたショルダボルト５４を受ける。ベアリング５５は、スイングユニット５６の中央ハブ部を受ける。スイングユニット５６は、それぞれ、それらの外側端部に隣接して形成されたカムスロット５７を伴った１対のスイングアームを有する。これらのカムスロットは、それぞれ、その中を通るカムフォロアローラー５８を受ける。各ローラー５８は、搭載スタッド５９から外向きに突出する。搭載スタッド５９は、各マグネットローターの搭載ディスク４２から第５のローター５２に向かって突出する各ブロック６０内に固定される。ブロック６０は、１対のキャップネジ６０ａによってディスク４２上に取り付けられ得る。マグネットローターを、図１に示すように、導体ローター２６−２７から最大軸方向距離だけ後退させると、各対のブロック６１は、第５のローター５２の耳５３のそれぞれの反対側に延びる。すると、スイングユニット５６は、図４〜図５に示すように、第５のローター５２と共面になる。このコンパクトな構成は、カップラーの長さを最小化する一助となる。
【００１６】
上記のスロット付きロッカーアーム(slotted  rocker  arm)およびフォロアローラー構成を用いた場合、マグネットローター２５を導体ローター２７から離れる方向に押してエアギャップ４８’の幅を増大したときに、スイングユニット５６がそれに応答して中央ボルト５４上で旋回して、それらの端部が第５のローター５２に向かってスイングすることは明らかである。このスイング運動の間、マグネットローター２４が第５のローター５２に向かって引っぱられる結果、ローラー５８はスロット５２内でそれらの内側端部に向かって通り、これにより、エアギャップ４８’の幅がマグネットローター２５を押すことによって増大するのと同じ程度、エアギャップ４８の幅が増大する。同様に、マグネットローター２５を導体ローター２７に向かって引っぱってエアギャップ４８’の幅を狭めると、スイングユニット５６がそれに応答してボルト５４上でスイングし、それらの端部が第５のローター５２から離れる方向にスイングし、これにより、マグネットローター２５が導体ローター２６に向かって押されて、エアギャップ４８’の狭まりに対応してエアギャップ４８が狭められる。マグネットローター２５を押したり引いたりすることによってエアギャップ４８−４８’の幅を変化させることは、好ましくは、外側バレル要素６３とオーバーラップした内側バレル要素６２を持つバレルカム６１を用いて達成される。内側要素６２は、ベアリングユニット６４によって出力シャフト２１上に取り付けられ、出力要素６３はネック部６３ａを有する。ネック部６３ａは、出力シャフト２１に対してクリアランスを有するとともに、スラストベアリング６５を有する。スラストベアリング６５の外側レースはマグネットローター２５の内側半径方向端部内に載置されている。ネジ６７によってマグネットローター２５のディスクに固定されるベアリングキャップ６６は、スラストベアリング６５およびシール６８を定位置に保持する。内側バレル６２は、半径方向外側に、外側バレル６３内のカーブしたカムスロット７１内へと突出する１組のカムローラー７０を有する。外側バレル６３の回転は、ヨーク７２（図７）によって防がれる。ヨーク７２のアーム７２ａは、ヨークアーム内に取り付けられたスタッド７４から外側バレル内の穴７３の中へと延びるローラーによってそれらの外側端部に隣接して回動可能に接続される。ヨーク７２は、１対の底部脚部７２ｂを有する。底部脚部７２ｂは、固定搭載ブロック７７から外向きに突出するスタッドに取り付けられたカムローラー７６を受けるオーバーサイズの穴７５を伴って形成されている。
【００１７】
アクチュエーターアーム７８は、内側バレル６２から外向きに突出し、エアギャップ４８および４８’を制御するために何らかの適切な方法で回転させられる。ある方向におけるアクチュエーターの作用による内側バレル６２の回転によって、カムスロット７１内におけるカムローラー７０の運動に応答して、外側バレル６３の端部方向(endwise)運動が引き起こされる。カムスロット７１は、この結果を引き起こすように輪郭が決められている(contoured)。ヨーク脚部７２ｂ内の穴７５は、ローラー７６に対して十分にオーバーサイズにされており、これにより、上記運動に応答してヨーク７２がスイングする際に必要な外側バレル６３の端部方向運動を可能にしている。
【００１８】
外側バレル６３の端部方向運動は、スラストベアリング６５を通して作用し、この運動に応じてマグネットローター２５を押すまたは引く。上記のように、この結果、ロッカーアームユニット５７およびフォロアローラー５９の応答動作によって、他のマグネットローター２４が反対方向に等しく端部方向運動する。従って、アクチュエーターアーム７８を選択的に動かすことによって、結果的に、エアギャップ４８および４８’が変化し、これにより、マグネットカップラーの出力速度が変化する。アクチュエーターアーム７８は、例えば、リンク７８ａによって、プロセスコントローラによって制御される静止型電動ロータリーポジショナー(stationary  electric  rotary  positioner)に接続される。もし、例えば、負荷が、その流量出力(flow  output)が制御されるポンプである場合、出力流中の測定装置から、プロセスコントローラに出力データを供給する。すると、プロセスコントローラは、アクチュエーターアーム７８の必要な回転運動を得るためにロータリーポジショナーに信号を送り、これにより、マグネットカップラーの出力速度を適切に調節する。
【００１９】
好ましくは、出力シャフト２１は、負荷の実際の入力シャフトではなく、図１に示すように付加シャフト部である。この付加部２１は、くびれ端部２１ａにおいて、丸端部プレート８０を介して第５のローター５２に接続される。丸端部プレート８０は、付加部２１の内側端部面および第５のローター５２のハブ部５２ａをカバーする。ボルト組８２および８３は、端部プレート８０をシャフト２１および第５のローターハブ５２ａに接続する。
【００２０】
シャフト２１は、くびれ部２１ａから、ベアリング６４を受ける中間円筒形部にかけて広がり、その後、環状ショルダ２１ｃを伴って形成されている。環状ショルダ２１ｃに対して、ベアリング６４の内側レースの外側端部が載置される。ショルダ２１ｃの端部側において、出力シャフト２１は、ベアリングシール８４およびカップラー８６のハブ部品８６ａを受ける外側円筒形末端部２１ｄを有する。カップラーは、負荷の実際の入力シャフト２１’を受けるように大きさが決められたネック８６ｃを持つ補足アダプタハブ部品８６ｂを有する。ネジ８９の締めに応答してカップラー８６をシャフト２１’に圧力ばめするために、楔型スクイーズユニット８７がカップラーネック８６ｃ上にスリーブ接続されている。カップラー８６のハブ部品８６ａおよび８６ｂは、ボルト８８によって互いに固定されており、カップラーは、環状端部プレート９０によってシャフト部２１に固定されている。環状端部プレート９０は、ボルト組９１および９２によって、シャフト部の外側端部面およびハブ部品８６ａに固定されている。スクイーズユニット８７は、シャフト２０にハブ３６を固定するために、ハブ３６と組み合わせて用いられてもよい。
【００２１】
シャフト部２１およびカップラー８６を用いた上記の構成は、負荷およびその関連する入力シャフト２１または主動機(prime  mover)およびそのシャフト２０を動かすことなく、本発明の磁性カプリングを容易に設置または取り外しすることを可能にする。
【００２２】
本発明のいくつかの用途においては、１対のマグネットローターおよび導体ローターを用いた場合に得られる可能な直径よりも小さな直径を持つローターを用いた、入力シャフト２０から出力シャフト２１への必要なトルク伝達を提供する必要がある。図８に示すように、出力シャフト上に第２の対のマグネットローターを設け、導体ローターユニットを延長してもう１対の導体ローターを提供し、そして、ロッドによって互いに結合された２つのマグネットローター間に位置する第５のローターおよび導体ローターを自由通過する(freely  pass)プッシュプルロッドによって、一方の対のマグネットローターのうちの１つのマグネットローターを他方の対のマグネットローターのうちの対応するマグネットローターに接続することによって、上記必要性を満たすことができる。
【００２３】
図８の実施形態において、第１に記載した実施形態に対応する部材には同じ参照符号を付けている。シャフト部２１は、細長にされており、１２１と記している。２対のマグネットローターは、１２４−１２５および２２４−２２５と記し、対応する第５のローターは１５２および２５２と記している。導体ローター１２６−１２７はエアギャップによってマグネットローター１２４および１２５から間隔が空けられ、導体ローター２２６−２２７はエアギャップによってマグネットローター２２４および２２５から間隔が空けられている。導体ローター１２６および２２７は、共通して、導体ローター１２６の導体リング要素１２８および導体ローター２２７の導体リング要素２２９に対する裏打ちとして機能する軟鋼リング２３２を有する。導体リング１２９および２２８は、それぞれ鉄製リング１３３および１３４によって裏打ちされている。後者は、シャフト２０上に取り付けられたハブ１３６に接続されている。４つの導体ローターは、チューブ状スペーサ１３９−１３９’を通過するボルト１３８の配置によって、適切に位置合わせされた関係に保持される。
【００２４】
２つの第５のローター１５２および２５２は、導体要素１２９、１３２および２２８、２２９の中間でシャフト１２１上に固定される。これらは、第５のローター５２と同じ概観を有し、それぞれ、各対のマグネットローター１２４−１２５および２２４−２２５を支持する１組の４つのガイドロッド５１を有する。さらに、第５のホイール１５２は、プッシュプルロッド３００の自由通過のためにそのガイドロッド５１の中間で間隔が空けられた４つのクリアランス開口部１５３を有する。これらのロッドも、マグネットローター１２４内の開口部１５３’を自由通過する。その内側端部においてプッシュプルロッドはマグネットローター２２５内にねじ込まれるとともに、その外側端部においてはマグネットローター１２５を通過して１対のスナップリング３０１によって固定関係に保持されている。
【００２５】
プッシュプルロッド３００によるマグネットローター１２５の端部方向運動は、をマグネットローター２２５の複製であることは明らかである。スイングユニット５６および上記の関連する部品の作用によって、この端部方向運動は、マグネットローター１２４および２２４によって、逆向きに複製される。好適ではないが、マグネットローター１２５および２２５を互いに結合するのではなく、マグネットローター１２４および２２４をプッシュプルロッドによって互いに結合することも可能である。
【００２６】
便宜上、本発明の特定の実施形態を本明細中に例示の目的のために記載したが、上記の記載から、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく様々な改変をなすことが可能であることが理解されるであろう。従って、本発明は、添付の請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、広いエアギャップ位置において示され、図５中の１−１線で示されるように得た、本発明の第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図２】図２は、導電ローターなしの第１の実施形態の斜視図であり、マグネットローターが狭いエアギャップ位置にあるように延びたエアギャップ調節機構を示す。
【図３】図３は、図２に対応する平面図である。
【図４】図４は、図３のような平面図であるが、マグネットローターが広いエアギャップ位置であるように収縮されたエアギャップ調節機構を備える。
【図５】図５は、図４中の４−４線で示されるように得た横方向断面図である。
【図６】図６は、図１の右側を見るように図示され、そして磁気を取除いた状態の左側のマグネットローターの底面図である。
【図７】図７は、バレルカム機構および関連フォークを示す斜視図である。
【図８】図８は、広いエアギャップ位置における第２実施形態の長手方向断面図である。
【図９】図９は、ファンリングの１つの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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