JP2007016780A - 極異方性の磁気リングを有するポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】極異方性配向の磁気リングを有し、高圧で大量の水を提供できるポンプを提供する。
【解決手段】本発明のポンプは、吸水口１０１１と排水口１０１２を有するハウジング１０と、前記ハウジング１０内に配置され、その中に極異方性の磁性体である磁気リング１２２が設置された回転子１２と、回転子１２の磁気リング１２２に対応して前記ハウジング１０内に配置され、前記回転子１２の回転に必要な電磁力を提供する固定子１４とを含む。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、極異方性の磁気リングを有するポンプに関し、特に、極異方性配向のフェライトの磁気リングを有し、高圧で大量の水を提供する遠心ポンプに関するものである。

従来の例えば特許文献１に開示されるような遠心ポンプに用いられる回転子の磁気リングは、２種類に大きく分けることができる。１つは、プラスチック射出成形による磁石であり、１つは、タイル状の磁石である。プラスチック射出磁石またはタイル磁石のいずれも異方性磁石に属する。

図１を参照すると、これは従来の異方性配向のプラスチック射出磁石から生じる磁力線の概略図である。図１に見られるように、この磁石の磁場方向は、放射状に且つ外方に延びている。しかし、磁石の材料と製造方法の制約により、プラスチック射出磁石の磁気特性は低い。また、その磁力線の経路が長く、磁束密度もそれに応じて弱いため、ポンプは、高圧で大量の水を提供することができない。

図２Ａと図２Ｂを参照すると、図２Ａは、単一のタイル磁石の概略図であり、図２Ｂは、複数のタイル磁石で組み立てられた後の環状異方性素子から生じる磁力線の概略図である。図２Ａと図２Ｂに見られるように、組み立てられた後のタイル磁石の磁場方向は、放射状に且つ外方に延びている。しかし、複数のタイル磁石をリング状に組み立てる時、各タイル磁石のサイズの精度許容差により、組み立て後におけるリングの同心度と真円度を低下させる。また、複数のタイル磁石をリング状に組み立てる時、各タイル磁石の間に間隙が発生するため、ポンプモータとして不連続な磁場が生じたり、磁気抵抗が増加したり、ホール素子の感知不良と切換え不良を招いたりする。図１のプラスチック射出磁石と同じように、タイル磁石により形成されたリングは磁気特性が低い。また、タイル磁石の磁力線は、経路が長く、磁束密度もそれに応じて弱いため、ポンプは、高圧で大量の水を提供することができない。
特開２００３‐１９９２８３号公報

よって、如何に従来技術の欠点を解決するかが重要な課題であり、本発明は、極異方性の磁気リングを有し、高圧で大量の水を提供できるポンプを提供する。

本発明の目的は、極異方性の磁気リングを有する回転子を備えたポンプを提供することにある。極異方性の磁気リングの少なくとも一つの表面で磁力線が分布されることにより、ポンプモータとして高い磁束密度を有すると共に、磁気経路を最短にすることで、そこで発生される磁場も大きくすることができ、ポンプモータの出力効率を上げることができる。また、フェライト材料より構成された前記極異方性磁気リングは、錆びず、化学的浸食の抵抗性が強いため、直接、水に接触して用いることができる。

上述の目的を達成するため、本発明は、ハウジングと、回転子と、前記回転子を駆動する固定子とを含む遠心ポンプを提供し、前記回転子と固定子は、前記ハウジングの中にそれぞれ配置される。前記ハウジングは、吸水口と排水口を有し、液体の流入と流出に用いられる。前記回転子は、極異方性の磁性体が設けられる。前記固定子は、前記回転子の磁性体に対応してハウジング内に配置され、通電後に電磁力を提供して前記回転子の回転を駆動することができる。

前記極異方性の磁気リングは、好ましくは、フェライト材料より構成され、液体中で用いる時の錆びや化学的浸食を防ぐことができる。また、前記極異方性の磁気リングの表面は、従来の異方性磁気リングより磁束密度が高く、最短の磁気経路を有することから、極異方性の磁気リングを固定子と磁気的に結合すると、前記ポンプモータの出力効率を大幅に上げることができる。

注意するのは、本発明の遠心ポンプは、外転型のポンプまたは内転型のポンプとすることができる。外転型のポンプでは、前記磁気リングの内径表面の近くに磁力線が集中して分布し、内転型のポンプでは、前記磁気リングの外径表面の近くに磁力線が集中して分布する。

本発明のポンプは、フェライト焼結の環状極異方性の磁気リングを用いていることから、その磁気特性は、従来のプラスチック射出磁石やタイル磁石よりも良く、よって、高圧で大量の水を提供でき、且つ、磁気リングが錆びる問題を心配する必要もない。

本発明についての目的，特徴，長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図３Ａは、本発明における外転型遠心ポンプの実施例の断面概略図である。遠心ポンプは、ハウジング１０と、回転子１２と、回転子１２の内側に配置された固定子１４と、回転子１２に軸向きに貫通した軸１６とを含む。

回転子１２，固定子１４および軸１６は、ハウジング１０内に配置され、ハウジング１０は、フレーム体１０２と、このフレーム体１０２の一側に配置される上カバー１０１と、下カバー１０３とに更に分けて構成することができる。上カバー１０１とフレーム体１０２との間は収容空間を有し、回転子１２をその中に収容する。上カバー１０１は、吸水口１０１１と排水口１０１２（両方とも図３Ａの点線に示されている）を有し、ポンプが運転している時の液体の流入と流出にそれぞれ用いられる。下カバー１０３は、上カバー１０１に相対するフレーム体１０２のもう１つの側に接続して設置され、下カバー１０３とフレーム体１０２との間に、固定子１４を収容するもう１つの密閉空間を形成することができる。軸１６の両端は、それぞれ上カバー１０１とフレーム体１０２に固定され、回転子１２の回転中心軸となる。

回転子１２は、回転可能なプラスチックからなる回転部１２１と、この回転部１２１の内側壁に設置された極異方性の磁性体すなわち磁気リング１２２と、回転部１２１の上面に形成された複数の回転翼１２３とを含む。回転子１２と上カバー１０１およびフレーム体１０２との間は、作動液体である水を通過させる間隙を有する。

固定子１４は、回転子１２の内側に配置され、主に、複数の積み重ねられたシリコンスチールシートと、このシリコンスチールシートの外側に巻装されるコイルとから構成される。固定子１４は、回転子１２の磁気リング１２２に対応して、磁気的に結合する位置にあり、通電後、電磁力を提供して回転子１２の回転を駆動することができる。

図３Ｂは、図３Ａの外転型遠心ポンプにおける極異方性磁気リング１２２の磁力線の分布を示している。磁気リング１２２は、その内径表面の近くに極異方性配向の磁力線の分布を有する。磁気リング１２２の内径表面の近くに磁力線が集中して分布していることから、内径表面は高い磁束密度を有し、磁気経路を最短にすることができ、磁気リング１２２を固定子１４に結合した時、ポンプモータの出力効率を上げることができる。

磁気リング１２２の材料は、好ましくはフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）からなる。フェライトで構成された磁気リングは、水中で用いる時に錆びず、他の部品を用いて磁気リングと水との接触を隔てる必要がなくなる。更に好ましいのは、磁気リング１２２は、フェライト焼結の環状極異方性磁石からなり、これは一般のフェライト磁石よりも好ましい磁気特性を有する。

図４Ａを参照すると、これは本発明における内転型遠心ポンプの実施例の概略図である。当該遠心ポンプは、ハウジング２０と、回転子２２と、回転子２２の外側に配置された固定子２４と、回転子２２に軸向きに貫通した軸２６とを含む。

回転子２２，固定子２４および軸２６は、ハウジング２０内に配置され、ハウジング２０は、フレーム体２０２と、このフレーム体２０２の一側に配置される上カバー２０１と、下カバー２０３とに更に分けて構成することができる。上カバー２０１とフレーム体２０２との間は収容空間を有し、回転子２２をその中に収容する。上カバー２０１は、吸水口２０１１と排水口２０１２（両方とも図３Ａの点線に示されている）を有し、ポンプが運転している時の液体の流入と流出にそれぞれ用いられる。下カバー２０３は、上カバー２０１に相対するフレーム体２０２のもう１つの側に接続して設置され、下カバー２０３とフレーム体２０２との間に、固定子２４を収容するもう１つの密閉空間を形成することができる。軸２６の両端は、それぞれ上カバー２０１とフレーム体２０２に固定され、回転子２２の回転中心軸となる。

回転子２２は、回転可能なプラスチックからなる回転部２２１と、この回転部２２１の外側壁に設置された極異方性の磁性体すなわち磁気リング２２２と、回転部２２１の上面に形成された複数の回転翼２２３とを含む。回転子２２と上カバー２０１およびフレーム体２０２との間は、作動液体である水を通過させる間隙を有する。

固定子２４は、回転子２２の内側に位置され、主に、複数の積み重ねられたシリコンスチールシートと、このシリコンスチールシートの外側に巻装されるコイルとから構成される。固定子２４は、回転子２２の磁気リング２２２に対応して、磁気的に結合する位置にあり、通電後、電磁力を提供して回転子２２の回転を駆動することができる。

図４Ｂは、図４Ａの内転型遠心ポンプにおける極異方性磁気リング２２２の磁力線の分布を示している。磁気リング２２２は、その外径表面の近くに極異方性配向の磁力線の分布を有する。磁気リング２２２の外径表面の近くに磁力線が集中して分布していることから、外径表面は高い磁束密度を有し、磁気経路を最短にすることができ、磁気リング２２２を固定子２４に結合した時、ポンプモータの出力効率を上げることができる。

磁気リング２２２の材料は、好ましくはフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）からなる。フェライトで構成された磁気リングは、水中で用いる時に錆びず、他の部品を用いて磁気リングと水の接触を隔てる必要がなくなる。更に好ましいのは、磁気リング２２２は、フェライト焼結の環状極異方性磁石からなり、これは一般のフェライト磁石よりも好ましい磁気特性を有する。

上記各実施例における遠心ポンプは、防錆性を有する極異方性磁性体すなわち磁気リング１２２，２２２を用いていることから、従来のポンプよりも磁気特性が良く、よって、高圧で大量の水を提供できる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や同様の装置を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の環状異方性のプラスチック射出磁石における磁力線の概略図である。 単一のタイル磁石をあらわす概略図である。 複数のタイル磁石で組み立てられた後の環状異方性体における磁力線の概略図である。 本発明における外転型遠心ポンプの好ましい実施例を表わす断面概略図である。 図３Ａにおける極異方性磁気リングの内径から測定される磁力線の配向を表わす概略図である。 本発明における内転型遠心ポンプの好ましい実施例を表わす断面概略図である。 図４Ａにおける極異方性磁気リングの外径から測定される磁力線の配向を表している概略図である。

符号の説明

１０，２０ ハウジング
１２，２２ 回転子
１０１，２０１ 上カバー
１２１，２２１ 回転部
１０１１，２０１１ 吸水口
１２２，２２２ 磁気リング（磁性体）
１０１２，２０１２ 排水口
１２３，２２３ 回転翼
１０２，２０２ フレーム体
１４，２４ 固定子
１０３，２０３ 下カバー
１６，２６ 軸

Claims (11)

1. 吸水口と排水口を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、その中に極異方性の磁性体が設置された回転子と、
   前記回転子の前記磁性体に対応して前記ハウジング内に配置され、前記回転子の回転に必要な電磁力を提供する固定子とを含むポンプ。
2. 前記磁性体は、フェライトの極異方性磁気リングである請求項１に記載のポンプ。
3. 前記磁性体は、フェライト焼結の極異方性磁気リングである請求項１に記載のポンプ。
4. 前記磁性体は、その内径の表面に極異方性を有するものである請求項１に記載のポンプ。
5. 前記固定子は、前記回転子の内側に設置される請求項４に記載のポンプ。
6. 前記磁性体は、その外径の表面に極異方性を有するものである請求項１に記載のポンプ。
7. 前記固定子は、前記回転子の外側に設置される請求項６に記載のポンプ。
8. 前記回転子に軸向きに貫通する軸を更に含む請求項１に記載のポンプ。
9. 前記ハウジングは、前記回転子をその中に収容する収容空間を形成するために、上カバーと、前記上カバーに接続されるフレーム体とを含む請求項１に記載のポンプ。
10. 前記ハウジングは、前記フレーム体に接続され、前記固定子をその中に収容する密閉空間を形成する下カバーを更に含む請求項９に記載のポンプ。
11. 前記回転子の上面は、複数の回転翼を有する請求項１に記載のポンプ。

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