JPS62237093A - マグネツトポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁石を固設した羽根車を隔離板を介して外
部から磁気的に回転するようにしたマグネットポンプに
関し、特に回転軸方向に離隔した磁気回路によって羽根
車を回転するマグネットポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来のマグネットポンプを、縦断面図を示す第３図につ
いて説明する。図において、モータｌのモータ軸２端に
固定した磁気的な絶縁材の円板３の端面周上には交互に
極性の異なる永久磁石を配した駆動側マグネット≠が固
定されている。モータｌの下部ブラケット！とポンプケ
ーシング６は非磁性体材料の隔離板７を介して密封して
ゼルトナットｒによシ固定しである。

ポンプケーシングｔの吸込口２にはポンプケーシング６
と一体に設けられた放射状のアームｉ。

の中心にボスｌ／が設けられ、アーム７０間が吸込通路
となっている。該ボス／／にはモータ軸２と同心のポン
プ軸／２が固定され、該ポンプ軸１２には、羽根車／３
に圧入したつば付の軸受メタル／４Ａが滑合している。

ｌ！はポンプケーシング乙に圧入されて、羽根車の吸込
部外周と隙間少く嵌合して封水を行うライナリングであ
る。

羽根車１３のモータ側端部上には、駆動側マグネットψ
に隔離板７を介して対極し、極性の異なる永久磁石を交
互に配列した羽根車側マグネット１６が埋込み固定され
ている。／りはストレーナで、ポンプケーシングｔの脚
／７に嵌め込まれ図示しないゼルトによってポンプケー
シング乙に引付けられている台板／ｌによって、ポンプ
ケーシング乙の外周を蔽うようにして保持されている。

モータｌが附勢されると、モータ軸λ、円板３駆動側マ
グネツト弘が回転し、該駆動側マグネットμの磁力によ
って羽根車側マグネット／６は駆動され、羽根車１３は
ポンプ軸／２上で回転し、液体はストレーナ／り、吸込
口りを通シ、ポンプケーシング６中に入シ、羽根車１３
に吸込まれて増速昇圧して吐出口２１から吐出されるよ
うになっている。なお、一部液体は、高圧側から羽根車
側マグネツ）／６と隔離板７間を通って中心に向いバラ
ンスホールλλから低圧側に循環してポンプスラストを
平衡させている。かかる構成によって、モータ軸λとポ
ンプ軸／２とはそれぞれ独立してモータポンプ間に軸封
装置を有せず、取扱液体はモータとポンプ間で隔離板７
によシ隔絶しておシ、腐食性液体等によシモータに影響
を与えることがない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようなマグネットポンプばかシでなく、永久磁石
を羽根車側に固定したマグネットポンプは、一般のポン
プに比べて高出力のものは少なかった。即ち、一般のポ
ンプはモータやエンジンなどの原動機の出力軸で直接羽
根車を駆動できるので、軸封部における動力損失を見込
んでもモータに発生している強力な電磁力や内燃機関の
出力が永久磁石によるマグネットカップリングの伝達動
力に比べて大きなものが得られやすいからである。

特に上記のように羽根車に直接永久磁石を埋設するよう
にしたマグネットポンプにあっては、羽根車側マグネッ
トの大きさは羽根車の寸法を無視していたずらに大きく
することはできないので液体を移送するポンプにとって
は不利であった。

また、マグネットポンプの場合、マグネットカップリン
グの許容トルクを越える動力で駆動側マグネットを回転
すると、回転側マグネット（羽根車）がその回転に同期
できず、スリップしたシ、或いはポンプの形式によって
は羽根車が脱落したシするものであって、前者の場合に
は永久磁石の磁力が減磁され、後者の場合にはポンプの
運転が不能となる。

マグネットポンプは、このような短所があるにもかかわ
らず、移送流体と外部とを完全に遮断できることから、
汚染された液体或いは汚染を嫌う液体を取扱う場合には
どうしても必要不可欠なものである。

本発明は、羽根車を直接々触することなく磁気的に駆動
するマグネットポンプを総合的に改良し、減磁や羽根車
の脱落がないポンプとすることを目的とし、又、軸方向
に磁気ギャップをもったマグネットポンプにあシがち々
スラスト軸受の動力損失の問題も解決し、さらに、簡単
な構造のマグネットポンプを提供することを目的として
いる。

〔発明の構成〕

本発明は、ポンプケーシングと、該ポンプケーシング内
に収容された羽根車と、該羽根車の回転軸を中心とした
軸直角の環状面に沿って、該羽根車に埋設固定された羽
根車側マグネットと、該ポンプケーシングに固定され隔
離板と、該隔離板を介して外部から該羽根車を回転駆動
する回転磁界発生手段とからなるマグネットポンプにお
いて、該羽根車側マグネットを該羽根車の翼部に埋設し
たことを特徴としている。なお、好ましい実施態様とし
ては、前記羽根車に偶数個の翼が回転対称となるべく配
列されていること、羽根車の翼部の軸に直角な断面にお
ける流路と翼体との面積比が後者が大であるようにする
こと、及び回転磁界発生手段が電磁コイルであること、
羽根車の背面と隔離板、若しくは羽根車の前面とポンプ
ケーシングの間でスパイラルグループ軸受が形成されて
いることなどがある。

〔作　用〕

本発明のマグネットポンプにおいては、羽根車側マグネ
ットが羽根車の翼部に埋設されているので、羽根車全体
の重量を大きくすることなく大きなマグネットを使用す
ることができる。このように羽根車全体に占めるマグネ
ットの割合を増すことができるので、同一翼形状の羽根
車であれば従来のものに比べて単位重量のマグネットに
対する負荷が軽減される。

また、羽根車側マグネットの重心が羽根車の前面に形成
されている流路に近づくので、翼に対するねじれが軽減
される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によシ説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図であって、
モータ部は従来例について説明した構造と変シはなくま
た、ポンプ部において従来例に対応する部分には、理解
を容易にするために同一符号を付与して説明した。

図においてポンプケーシング６内には羽根車側マグネッ
ト２ｒが埋設された羽根車１３が収容され、モータ／と
ポンプケーシング６との間には羽根車１３の回転軸と直
交するように隔離板７が固定され、ポンプケーシングを
内の流体が漏洩しない構造となっている。この隔離板７
は羽根車１３の軸受の機能を併せもつものであり、羽根
車１３の回転軸に対応する位置において半球状の凹部２
３が形成されている。また、羽根車１３の背面の中心部
には、Ｓ監Ｃ，Ｓ　１　ｓＮａ、Ａｔ２０３などの硬質
セラミックスからなる動圧軸受板ＪＦが固着されておシ
、該動圧軸受板２弘の中心部にも前記凹部コ３に対応し
て凹部λ！が形成されている。そして、互いに対向する
これら２つの凹部２３，２ｊＫよって形成される空間に
は小球２６が収容されている。仮想線２７は羽根車／３
における液体の流路を示している。

また、羽根車／３の翼部に埋設された羽根車側マグネッ
トλｔは、羽根車１３の回転軸λを中心とした軸゛直角
の環状面に沿って交互に磁極が異なるように配列された
複数個のマグネットからなっている。この羽根車側マグ
ネツ）２Ｆは、回転体即ち、羽根車１３の形状及び重量
を小さくするために翼部に埋設されているが、翼コタが
流体から受ける力の中心と、羽根車側マグネット２１が
駆動側マグネット弘から受ける回転トルクの作用点とが
近接しているので、羽根車１３の母材３０に対する曲げ
モーメントが軽減されている。

また、羽根車／３の前面においても動圧が発生するよう
に、硬質セラミックスからなる動圧軸受板３１がダス／
ｌの端部に固定されている。そして該動圧軸受板３１の
軸受面１１０と摺擦する羽根車／３の前面ψ／の中心部
３２は平滑に仕上げられしかも、その回転中心部には背
面と同じく半球状の凹部３３が形成され、他方、との凹
部３３に、対応して動圧軸受板３／の中心にも半球状の
凹部３弘が形成され、この互いに対向する２つの凹部３
！、ＪＩＡによって形成される空間に小球３ｊを収容し
ている。

第２図は、動圧軸受板２弘の表面の模様を示したもので
あって、動圧軸受板２弘の中心には半球状の四部２！が
形成され、該凹部２１を中心に複数のスパイラル溝３ｔ
（黒ぬりの部分）が設けられている。また、スフぐイラ
ル溝３６に引き続いてその内周側には均圧部３７が形成
されている。該均圧部３７とスパイラル溝３６とはラン
ド部３ｔよシも３〜ＩＯμｍ深くなっておシ、先づ動圧
軸受板コ弘に凹部２ｊを成形したセラミックスの生成形
体を焼成したのち、表面全体をラップ仕上げによって平
滑な平面となし、う７１部３７を樹脂マ・スフによって
覆い、ショツトブラストによって黒ぬシのスパイラル溝
３６、均圧部３７を形成する。この黒ぬシの部分３６．
３７は梨地であって２ｙＰ部３ｔのように平滑な面では
ない。なお、このスパイラル面と対向する隔離板７の表
面は平滑に仕上けられている。矢印３Ｐは羽根車１３の
回転方向であって、羽根車１３が矢印３りの方向に回転
すると、周囲の流体がスパイラル溝３６に沿って動圧軸
受板２≠の外周縁から内周方向に向う力が作用するので
、結果として、羽根車１３が隔離板７に対して押し付け
られると、そのスラスト力に応じて動圧が発生し羽根車
１３は小さな抵抗を受けるだけで回転することができる
。

また、°羽根車１３の回転中、吐出口２１側の図示しな
い弁（制水弁）が閉じると、ポンプの吐出口２１におけ
る圧力が上昇し、同時に羽根車／３の背面における圧力
も上昇し、この背圧で羽根車１３が前面、即ち吸込口り
側に押されることになる。この時は、羽根車１３の前面
の中心部３２に形成された平滑な平面であるすベシ面３
りとゼスｉｉの端部に固定されたセラミックス製の動圧
軸受板３１との間において同様に摺擦がおこなわれるこ
ととなる。該動圧軸受板３１の表面ｔｉｏには第２図に
示したようなスフξイラル溝が形成されているので、羽
根車／３が第１図においてゼス／ｌの方向にスラスト力
を受けたならば、動圧軸受板３１と羽根車１３の前面の
中心部３コとの間で少ない摺動抵抗で羽根車１３が回転
するとととなる。

しかし、羽根車／３が矢印３りとは反対の方向に回転す
る力を受けた時は動圧軸受板２４Ａ、３／において吸着
力が働くので逆回転はできない。

第３図は、第１図の羽根車／３の前面（吸込口側）から
みた正面図であシ、一点鎖線≠３で内部構造を示してい
る。図において、羽根車／３はクローズドタイプの羽根
車であって渦巻状に６枚の翼２りが形成されると共に６
本の流路２７が設けられている。マグネット２１は翼２
りの内部に埋設され交互に翼なる磁極となるように着磁
されている。

この実施例では、ノぐランスホールは設けられていない
が、これは、背圧が上昇してもゼス／／の端部に設けら
れた動圧軸受板３１によって羽根車１３の位置を正常な
状態に保持できることと、その際の摺動抵抗が極めて少
なく、それがノ々ランスホールを設けることによる損失
よシも小さいからである。しかし、羽根車１３の母材３
Ｑを薄肉とする場合には羽根車１３の背圧による変形を
少なくするためにノ々ランスホルを設けることも可能で
ある。

なお、第ｊｒ！Ａにおいて、羽根車１３の背面の動圧軸
受板２４ｃの表示は省略しである。

第弘図は、別の実施例であって、羽根車側マグネットｉ
ｒを固定子コイルｊｉの電磁力を利用して直接駆動する
ものであって、最も簡単な構成となっている。この実施
例では羽根車／３やケーシングを等については第１図と
同じであシ、駆動部子などの磁気センナ！乙によって羽
根車側マグネット−２１ｒの極性、位置を検出し、その
信号に基づいて、図示しないドライノ々によってリーｒ
線ｊりから固定子コイル！ｌの最適なコイルに電流が流
れるようになっている。この場合、隔離板！弘は固定子
！ｌの表面に接着されているので電気抵抗が大きく透磁
性の良い材料、たとえばアルミナ板を用い、中央部の動
圧軸受板２≠と対向する部分は隔離板！弘とは別体の表
面が平滑なセラミックスの受板！！が設けられ、その背
後は補強材！ＯＫよって補強されている。

このようにすれば、隔離板！μの厚みを小さくできるの
で磁気ギャップが狭い分だけ大きなトルクが得られる。

上記羽根車側マグネツ）２Ｆの配列としては一つの方式
に大別できる。即ち、第１図に示した永久磁石同士のマ
グネットカップリングによる場合には互いに異なる磁極
が交互に現われるように配列されることが必要であり、
このようにすれば永久磁石相互の吸着力と反発力とが利
用できるのでトルクは大きくなる。また、固定子コイル
の電磁力を利用する場合にあっては、例えば、三相交流
によって得られる回転磁界によって駆動するときは、前
述のように互いに異なる磁極を交互に配列することが必
要であり、交番磁界の場合も同様である。

しかし、直流電源を利用して、羽根車側マグネットの磁
極の位置を検出して最適な位置のコイルに電流を供給す
る方式の駆動機構を用いるならば、第４図に示したよう
に、羽根車側マグネットの互いに隣接するものが同じ磁
極をもつことになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば軸方向に磁気′ギ
ャップを形成してなるマグネットポンプにおいて羽根車
側マグネットを羽根車の翼部に埋設したことにより、羽
根車全体の重量が軽減され、慣性モーメントが小さくな
る。従って、駆動側マグネット或いは回転磁界の動きに
追従しゃすくなシ、スリップが起こシにくくなる利点が
ある。

又、マグネットが翼部に埋設されたことによって円周方
向の翼幅が厚くなり、その分だけ流体の通路つまり流路
の幅が狭められるととＫなるが、流路の幅が狭くなるこ
とはポンプの出力が低下することを意味するので、トル
クの小さいマグネットポンプにあっては、全体のバラン
スからみて好適なことである。

また、本発明では、羽根車側マグネットが、羽根車の回
転軸方向に関して、羽根車の流路と交錯する位置まで大
きくできるので大きなトルクが得られることになる。

さらに、本発明において、羽根車のスラスト荷重を受け
る軸受として、セラミックス製のスパイラルグループ軸
受を用いれば、大きな荷重に対しても支持できるばかシ
でなく、耐食性、耐摩耗性に優れていることから、マグ
ネットポンプに用いる軸受としては好適である。特に、
実施例に示したスパイラルグループ軸受は回軸体の軸方
向の振れを抑制する効果があるので、トルクを大きくす
るために磁気ギャップを小さくしたいマグネットポンプ
にあっては有利である。

また、本発明のマグネットポンプにおいて、羽根車側マ
グネットを回転する手段に羽根車の磁極を検出する手段
を加えることによって羽根車を常に同期運転できるので
安定した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すマグネットポンプの縦
断面図、第２図及び第３図は第１図における動圧軸受板
及び羽根車の各正面図、第弘図は本発明の他の実施例を
示す縦断面図、第３図は従来のマグネットポンプの縦断
面図である。 λ・−モータ軸、３・−円板、弘−駆動側マグネット、
６−ポンプケーシング、７−隔離板、ター吸込口、ｌｌ
−ゼス、／３−羽根車、コノ−吐出口、２３．２！−凹
部、２４ｆ−、Ｊ／−動圧軸受板、λ６・・・小球、λ
７−流路、２ｒ・−羽根車側マグネット、λり・・・翼
、３３，３弘−凹部、３！−小球、３６・−スパイラル
溝、３７・−均圧部、３１ｒ−ランド部、１０・・・補
強材、ｊｌ−固定子コイル、！弘−隔離板、ｊｊ−受板
、よ６−磁気上ンサ、 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプケーシングと、該ポンプケーシング内に収容され
   た羽根車と、該羽根車の回転軸を中心とした軸直角の環
   状面に沿つて該羽根車に埋設固定された羽根車側マグネ
   ットと、該ポンプケーシングに固定され隔離板と、該隔
   離板を介して外部から該羽根車を回転駆動する回転磁界
   発生手段とからなるマグネットポンプにおいて、該羽根
   車側マグネットを該羽根車の翼部に埋設したことを特徴
   とするマグネットポンプ。