JPH02184259A

JPH02184259A - 電磁ポンプ

Info

Publication number: JPH02184259A
Application number: JP130189A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kodaira; 政宣小平; Kenji Katsuki; 健治香月
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1990-07-18
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JP2911905B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は導電性流体に外部より進行磁場を印加して、流
体のボンピング作用をおこさせる電磁ポンプに関するも
のである。

（従来の技術）電磁ポンプの基本的な動作原理は、磁界中におかれた導
電性流体に電流を通電し、流体自身に発生する力（Ｂｏ
ｂｙ　Ｆｏｒｃｅ）によりポンプ作用を生じさせるもの
で、フレミング左手の法則をその基本、としている。磁
界の磁束密度をＢ１流体中の電流密度をＪとした時、流
体単位体積当たりに発生する力Ｆは次式で表される。

−ＪＸＢ電磁ポンプの種類としては、この流体に電流を通電する
方法によって次の２種類に大別できる。

（１）直流電動機と同じ原理に基づいたもので、流体に
接した電極を介して外部から直接流体に電流を流す方法
である。これをコンダクション形（伝導形）という。

（２）誘導電動機と同じ原理に基づいたもので、外部よ
り移動磁界を流体中に印加して、それにより流体的中に
電流を誘起させる方法である。これをインダクション形
（誘導形）という。

本発明はこのうち（２）の誘導形に関するものであり、
特に三相交流を使用した三相誘導形電磁ポンプに関する
ものである。

三相誘導形電磁ポンプは、三相交流巻線を電磁ポンプの
流れの方向に各相の順に分布させて配置し、この巻線に
三相交流を流すと流体の流れの方向に進行磁界が発生す
る。この進行磁界が導電性流体のあるダクトの中にも通
るようにしであると、フレミングの右手の法則により流
体中に電圧が誘起され、それによって誘導電流が流れる
。この誘導電流と進行磁界の一部の成分とが作用して電
磁力となり、流体が流れるように力を受けることにより
ポンプとして働くことになる。

この電磁力は誘導電動機におけるトルク、リニアモータ
における推力に相当する。

三相誘導形電磁ポンプは構造上大別して次の２種類に分
けられる。

（１）フラットリニア電磁ポンプフラットリニア電磁ポンプは、そのダクト形状から、Ｆ
ＬＩＰ（Ｆｌａｔ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
　Ｐｕｍｐの略）と呼ばれている。構造上の特徴として
次のような点が挙げられる。

■　ダクトは薄肉のステンレス鋼板によって、偏平、矩
形断面の真直な流路が形づくられる。ポンプ外のループ
配管は円形であるため、その間は流路形状が徐々に変化
する広がり管で接続される。

■　進行磁界を発生させる固定子は三相の交流巻線と積
層鉄心から成る。巻線は平面上で１つのループを作る亀
甲状のコイルの対向する直線部を鉄心の溝の中に納めて
固定されている。巻線と鉄心が一組となった固定子がダ
クトをはさんで対向するように組立てられている。

固定子とダクトの隙間は従来ダクトが冷却されないよう
に断熱材により熱絶縁が施されている。

■　上記のように固定子が上下に分かれているので、配
管やダクトを切断することなく、固定子の取外しが出来
るので、保守点検が容易にできる利点がある。

このような特徴とりニアモータ等なじみのある電気機械
と同じ構造であるため誘導形電磁ポンプとしては従来最
も多く製作されていた。

（２）アニユラリニア形電磁ポンプアニユラリニア電磁ポンプは流路断面が環状であること
からＡＬＩＰ（Ａｎｎｕｌ　ａｒ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｏｎＰｕｍｏの略）と呼ばれている。ダクト
構造の信頼性、安全性が高いので、近年主流となってい
る電磁ポンプである。

第１図にＡＬ（Ｐの基本的な構造を示す。構造上の特徴
としては次のような点が挙げられる。

■　ダクトはステンレス製の同志二重管で、アニユラス
流路を形成している。ダクト形状が円筒状となっており
、強度的にすぐれているので、信頼性の高いダクト構造
といえる。

■　固定子はダクトの外側に設けられ、放射状の鉄心と
リング状のコイルからなっている。

■　内側ダクトの内部には磁気回路を形成するための積
層内部鉄心が納められている。

これらの電磁ポンプのコイルは、流れの方向に沿って各
相グループ毎に相順に従って交互に並べられている。各
相のグループは全体にまとめられて電気的に直列に接続
されて１本の直列回路を形成し、各相の回路とＹ形又は
Δ形の回路鋼にそれぞれの要求に応じて結線されている
。

（発明が解決しようとする課題）一般に交流機では、これらの結線は設計上の自由度とし
て各相グループの並列回路数はある程度自由に選定され
る。例えば、並列回路数が１の設計に対し並列回路数を
Ｎとすれば、電流はＮ倍となるが電圧は１／Ｎ倍でよい
ことになる。従って電源や制御に応じた最適設計が可能
であった。また、この多数並列回路の形成はコイル間結
線によって行なっており、従ってコイル内の導体は全て
同じ並列回路に属するものであった。しかし、本電磁ポ
ンプの場合、流路入口と出口に鉄心端部があるため、並
列回路を構成するコイルの内、第８図に示す如く端部に
あるコイル１０とそれ以外のコイル１１．１２とは、コ
イルのインピーダンスが異なるため、第９図に示すよう
な同相の並列回路内に於いてインピーダンスの不平衡が
生じる。ここでは説明を解りやすくするためＵ相につい
てのみ示した。これらに電圧を印加した場合、並列回路
毎に負荷電流が異なり、あるコイルでは目的の電流が流
れず、逆に他のコイルでは目的の電流以上が流れ、コイ
ルの損失、コイルの温度が上昇したり、歪みの大きな進
行磁場しか得られず導電性流体に与える電磁力も効率的
なものであるとは言えなかった。

従って、コイルの結線は、特に不平衡電流が問題となる
大容量の電磁ポンプでは、並列回路数１の設計にしなけ
ればならず、このため、設計上の自由度がなく、大容量
機になればなる程、運転電圧が上昇し、電源、コイル等
の信頼性・経済性上、問題が生じていた。

本発明は上記の様な問題を鑑みなされたものであり、特
に三相誘導形電磁ポンプの結線上並列回路数を任意に選
択出来る様にし、設計の自由度を飛躍的に増大し不平衡
電流のない信頼性の高い電磁ポンプを提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の電磁ポンプにおいては
、内部鉄心を有する内側ダクトと外部鉄心を有する外側
ダクトで導電性流体の流路が形成され、前記ダクトの少
くとも一方に前記流路内の導電性流体内に進行波磁場を
形成する複数のコイルからなる三相交流巻線を備えた電
磁ポンプにおいて、各相の並列回路を構成する複数の回
路の導体を同一のコイルに収納する。

（作　用）本発明は上記のように構成されており、各相において並
列回路を構成する全ての回路の導体を、同一コイル内に
収納したことにより各回路のスロット位置に対する電気
的条件を全く同一のものとできるため、スロット位置の
相違による並列回路を構成するコイル間のインピーダン
スの違いや並列回路のインピーダンス不平衡をなくすこ
とができ、不平衡電流をなくすことができる。

（実施例）本発明の一実施例について図を用いて説明する。

第１図はアニスラリシア形の電磁ポンプの要部断面図で
あり、ダクトは内側ダクト６と外側ダクト５からなるス
テンレス製の同志二重管で、環状の流路２が形成さけれ
ており、内側ダクト６の内部には磁気回路を形成するた
めの内部鉄心４が納められている。また外側ダクト５の
外周には放射状に外部鉄心３が設けられ、外部鉄心に形
成されたスロット内にリング状のコイル１が収められて
いる。

次にコイル１内の導体の巻き方を第２図により説明する
。

廁２図は並列回路３本の場合の巻き方の一例を示すもの
であり、３並列回路コイル１５は導体１Ｂ。

１７、１８が各３回巻きでパンケーキ状に巻回され左列
１９と右列２０の２列構成にて形成されている。図の２
１．２２．２３はそれぞれ導体１Ｂ、　１７．１８の左
列１９から右列２０へのわたり部を示すものである。

第３図に前記コイル１５がスロット内に納められたとき
の断面図を示すものである。

次に本実施例の作用効果について説明する。

導体１Ｂを流れる電流は、左列１９の導体１Ｂの口出し
部ｔｅａから入り、左列１９を１回転半した後、ちょう
ど口出し部ｌｅａと１８０度反何例の所で導体１Ｂの左
列１９から右列２０への亘り２１を通って右列２０へ流
れ込む。さらにこの右列２０で１回転半した後、右列２
０の導体１６の口出し部１８ｂに出ていく。これにより
コイル１５の導体１６における口出し部１６ａ。

１８ｂは同一箇所からの取り出しが可能となる。導体１
７．１８についても同様の巻き方を施すことにより１７
ａと１７ｂ　、　１８ａと１８ｂも同一箇所からの取り
出しが可能であり、３並列回路を構成する導体１６゜１
７、１８を１つのコイル１５内にそれぞれ円周上の同一
箇所からの口出しが可能と、なる。この様に構成された
コイル１５の口出しの様子を第４図に示す。

このように本実施例によれば、口出しを分散させること
が可能となり、コイル間の結線上、結線上必要な空間も
分散できるため、電磁ポンプ自体を小形化することが可
能である。

第５図には、並列回路数３の場合のコイル間の亘り線２
７による結線の例を示す。この様に、各相のコイルを並
列回路で構成することが可能となると例えば並列回路の
１本が不良になったとしても、他の回路が使用できるた
め、電磁ポンプ自体が全く働かなくなる虞れもなくなり
、電磁ポンプの信顕性が飛曜的に向上する。

また１つのコイル内の巻き方では、第２図に示した如く
左列１９から右列２０へのコイルの亘り部分が分散され
るため、導体の亘りを行なう際のコイルの高さ寸法“の
損失を防ぐことも可能となり、同一並列数、同−巻き回
数のコイルとして最も小形化できる。

他の実施例として、並列回路数が２．４．６の場合のコ
イル２４．２５．２Ｇの口出しの様子を第６図に示す。

さらに、第７図の如く、２列のパンケーキ形の巻線を外
周側で接続することにより口出し部２９ａと２９ｂ　、
　３０ａと３０ｂは同一箇所からの口出しが可能であり
、任意の偶数列の巻き線を持つ１つのコイル２８の実現
も可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、各相の並列回路
を構成する複数の回路の導体を同一のコイルに収納した
ことにより、並列回路数によらずコイルの口出しの分散
化、コイル内の導体の亘りの分散化によるコイルの小形
化などが実現でき、電磁ポンプの小形化、信頼性を大き
く向上させることができる。また、並列回路数が任意に
選択可能になったことから、電源や制御に応じた最適な
電磁ポンプ設計が可能となる。更に、並列回路間のイン
ピーダンス不平衡がなくなることによる不平衡電流の抑
制、この電流によるコイルの余分な損失、コイルの局所
的な過熱等も抑制し、この面からもポンプの信頼性向上
や性能向上に大きく寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のアニユラリニア形電磁ポン
プの要部横断面図、第２図は第１図のコイル内の導体の
巻き方を示す図、第３図は第１図のスロット内導体の断
面図、第４図は第２図のコイル１５の口出しの様子を示
す図、第５図は第２図のコイル１５のコイル間結線の一
例を示す図、節会６図（ａ）　、　（ｂ）　、（ｃ）は
それぞれ並列回路数２．　４．　６のときのコイルの口
出しの様子を示す図、第７図は導体横並び数４列のコイ
ルの外形図、第８図は従来の電磁ポンプのスロット及び
コイルの構成図、第９図は第８図において１相を３並列
回路で構成した回路図を示す。１・・・コイル、　　　　　２・・・導電性流体流路、
３・・・外部鉄心、　　　４・・・内部鉄心、５・・・
外側ダクト、　　　６・・・内側ダクト、１５・・・３
並列回路のコイル、１５ａ、１５ｂ、１５８　・・・コイル断面部、１６．
１７．１８・・・並列回路を構成する導体、１６ａ、　
１７ａ、　１８ａ・・・導体の左列部の口出し、１６ｂ
、１７ｂ、１８ｂ・・・導体の右列部の口出し、１９・
・・コイル導体の左列、２０・・・コイル導体の右列、２１．２２．２３・・・導体の左列・右列間の亘り。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健革系第図（Ｃ）第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

内部鉄心を有する内側ダクトと外部鉄心を有する外側ダ
クトで導電性流体の流路が形成され、前記ダクトの少く
とも一方に前記流路内の導電性流体内に進行波磁場を形
成する複数のコイルからなる三相交流巻線を備えた電磁
ポンプにおいて、前記巻線の各相の並列回路を構成する
複数の回路の導体を同一のコイルに収納したことを特徴
とする電磁ポンプ。