JPH0575496U - ノンシールポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シンプルな内部構造で製造が容易かつ滞留部
の少ないノンシールポンプを実現し、しかもポンプ装置
全体の小型化、薄型化を図る。 【構成】 インペラ１０の外縁に形成された環状の支持
摺動部１３がケーシング２０の内面に対向してラジアル
／スラスト方向にインペラ１０自体を支持する。支持摺
動部１３に取り付けられたマグネット１３ａは、ケーシ
ング２０の外周に配設された電磁コイル３１，３２，３
３，・・・の形成する回転磁界によって回転トルクを受
けるので、インペラ１０がケーシング２０内面を摺接状
態で同期回転する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はノンシールポンプの構造に関し、特に、インペラに取付けた永久磁石 と回転磁界を発生する電磁コイルブロックとの間の電磁力に基づき、ケーシング 内に収容されたインペラを同期駆動するマグネット式のポンプ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のノンシールポンプとしては所謂マグネット式ポンプ、すなわちケーシン グ内のインペラを電磁力により外部から非接触で回転駆動するものがある。この 種のポンプには、モータの回転を磁気結合でインペラに伝えるものと電磁コイル により回転磁界を形成して直接回転トルクを発生するものとがあり、例えば後者 としては、ケーシング内にインペラの回転軸を支持した状態で収容し、インペラ に固定された軸延長部にマグネットを取付ける一方でこの外周に電磁コイルを配 設したもの（特開昭６０−１４４１４０号公報）がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のマグネット式ノンシールポンプでは、回転軸を支持するとともにそ の延長上に磁気作用部を設けるので、駆動部と回転部との一体性が低くポンプ装 置の容積が増大する。また、ケーシング内部にはインペラ以外の回転軸部やその 延長部分等が収容されるので、内部構造が複雑になり、液体や気体の滞留部分が 大きくなるとともに部品の組立加工や、特殊な気液たとえば腐食性液体等に対す る保護膜形成などの処理が困難となる。 そこで本考案は上記問題点を解決するものであり、その課題は、小型・薄型化 可能な簡易構造で製造容易かつ滞留部の少ないノンシールポンプを実現すること にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、電磁コイルが発生する磁界によりインペラを回転 駆動するノンシールポンプにおいて本考案が講じた手段は、電磁コイルブロック にインペラの外周面又は内周面に対向する磁極面を設け、インペラにその外縁部 又は内縁部に回転軸方向及び回転動径方向にケーシングと面接する支持摺動部を 備えてケーシング内に遊嵌状態で収容し、支持摺動部のうち少なくとも磁極面に 対向する部分を永久磁石とするものである。ここで支持摺動部を回転方向に連続 する円環状に形成し、インペラを支持摺動部と支持摺動部にのみ接続し回転中心 方向に延伸する羽根部とから構成することが好ましい。またこの支持摺動部は回 転方向に伸びる円弧状に形成してもよい。これらの場合、ケーシングに回転方向 に連続して案内溝又は案内枠を設けるとともに支持摺動部に案内溝内又は案内枠 両側に遊嵌状態で嵌合する突出部又は凹溝を設け、電磁コイルブロックに突出部 又は凹溝の頂面又は底面及び側面に対向する磁極面を形成することが望ましい。

【０００５】

【作用】

かかる手段によれば、インペラ及びケーシングの構造がきわめて単純に形成で きるから流体の滞留部が減少しかつ製造も容易で、またインペラの外内周に磁極 面を備えるために小型化、薄型化が可能となる。特に回転軸をなくした場合には 滞留部分がほとんどなくなり、しかも停止時における流体の通過抵抗も減少させ ることができる。円弧状の支持摺動部とすれば、磁界の吸引力により安定的に摺 動回転させることができる。ケーシングと支持摺動部とを嵌合形状とし、これに 対応した磁極面を形成すれば、磁気作用を強化して回転トルクを増大させること ができる。

【０００６】

【実施例】

次に添付図面を参照して本考案の実施例を説明する。以下の各実施例は三相交 流を印加した６個の電磁コイルで回転磁界を形成することによりインペラを同期 回転させる構造である点で共通するが、この構造でインペラが安定的に回転する ことは実証済みである。 図１は本考案に係る第１実施例の回転軸に垂直な面で切断した状態を示す縦断 面図、図２は同実施例の回転軸を含む面で切断した状態を示す縦断面図である。 吸込口２０ａと吐出口２０ｂを備えたケーシング２０の内部に遊嵌状態で収容さ れるインペラ１０は、弾頭形状の中心軸１１と、ここから半径方向に伸びる６枚 の羽根１２と、羽根１２の先端部を接続する支持摺動枠１３とからなり、支持摺 動枠１３はケーシング２０の内面に合致すべく周面から前後に回り込むように形 成され、その周面の対向する２か所に回転方向端部に磁極を備えたマグネット１ ３ａが形成される。支持摺動枠１３の外側には円錐台形状の電磁コイル３１，３ １′，３２，３２′，３３，３３′が取付けられ、環状のヨーク５０に接続され た鉄心４１，４１′，４２，４２′，４３，４３′がケーシング２０を挟んで支 持摺動枠１３の周面に対向する。これら電磁コイルには、図３に示すように三相 交流Ｒ，Ｓ，Ｔが周波数可変のトランジスタインバータＴＩを介して供給され、 全体として２対のＹ型負荷が構成されている。 三相交流によりケーシング２０内には回転磁界が形成され、インペラ１０は同 期速度で回転する。この状態では支持摺動枠１３がケーシング２０の内面上を滑 りながら軸方向及び半径方向にインペラ１０を支持する。回転軸による支持構造 ではないので、インペラ１０及びケーシング２０の形状が単純になり、製造組立 及び表面処理等が容易になるとともに滞留部分を減少させることができ、さらに インペラ１０の外縁に形成される支持摺動枠１３自体にマグネット１３ａが取付 けられるので駆動トルクが増大する。

【０００７】 次に本考案に係る第２実施例を図４に示す。この実施例では、インペラ６０は 支持摺動枠６３と羽根６２からなり、中央の軸は存在しない。また支持摺動枠６ ３の外面には全周にわたり突出部６３ａが形成され、この突出部６３ａはケーシ ング７０に形成された案内溝７０ａに対し遊嵌状態にある。一方電磁コイル８１ ，・・８３，・・の鉄心９１，・・９３，・・は、案内溝７０ａの背後から突出 部６３ａの頂面及び側面に対向すべく略コ字状の先端部を備える。この実施例で は支持摺動枠６３とケーシング７０とが嵌合してインペラ６０を支持すると同時 に、この嵌合形状により鉄心とマグネット（突出部６３ａの部分を含めて支持摺 動枠６３の外面側に形成される。）との磁気相互作用が強化されるため簡易な構 造で支持安定性と大きな回転トルクを得ることができる。また、支持に不要な中 心軸を設けないため滞留部がさらに減少し、しかもインペラ停止時における気液 の通過抵抗も減少する。 なお図５に示すように、支持摺動枠６４とケーシング７１との嵌合部は凹溝６ ４ａと案内枠７１ａの組合せでもよい。この場合、鉄心９５は案内枠７１ａの形 状に合致させて先端に突出部を備えたものとなる。

【０００８】 上記第１実施例及び第２実施例の双方に適用できる態様として、支持摺動枠の 側面側から回転磁界を及ぼす構造を図６及び図７に示す。図６は第２実施例と同 様の突出部６５ａを備えた支持摺動枠６５を例に採ったものである。図７に示す ように、突出部６５ａの頂面に対向する鉄心４１Ａ，４１Ａ′，４２Ａ，４２Ａ ′，４３Ａ，４３Ａ′を備えた電磁コイル１Ａ，１Ａ′，２Ａ，２Ａ′，３Ａ， ３Ａ′に加えて、突出部６５ａの側面に対向する鉄心４１Ｂ，４１Ｂ′，４２Ｂ ，４２Ｂ′，４３Ｂ，４３Ｂ′を備えた電磁コイル１Ｂ，１Ｂ′，２Ｂ，２Ｂ′ ，３Ｂ，３Ｂ′を形成する。この場合ポンプ装置としての容積は増加するものの コイル巻数の増加に伴う２対のコイル群間の空間的干渉を防止できる。電磁コイ ル１Ｂ，１Ｂ′，２Ｂ，２Ｂ′，３Ｂ，３Ｂ′に６０度位相の遅れた三相交流を 印加すれば、回転磁界による同期トルクを増大できるとともに回転トルクの変動 を抑制できる。この場合、さらにもう一組の電磁コイルを設置して前後両側面か ら磁界を印加する構造としてもよい。 なお、今まで述べてきた各実施例においては、ポンプ装置の容積に対して効率 的に回転磁界強度を増大させるため、装置外側に向かって径が増加する円錐台又 は角錐台形状の電磁コイルを用いている。

【０００９】 図８に示す実施例は、内側に鉄心９５，９５′，９６，９６′，９７，９７′ を備えた電磁コイル８５，８５′，８６，８６′，８７，８７′を配設し、外側 のケーシングに支持摺動部６７及び羽根６８からなるインペラ６６を収容したも のである。各電磁コイルは上記実施例と同様に円錐台形状である。 図９は第２実施例の変形例を示す実施例であり、インペラ１１０は、回転方向 に端部をもつ円弧状の支持摺動部１１３と羽根１１２からなり、突出部１１４が 案内溝に嵌合した状態でケーシング内を回転する。この場合、マグネット１１５ と周囲の電磁コイルの形成する回転磁界との間に吸引力が働くので、常にインペ ラ１１０とケーシング内面とが密接状態で摺動し、振動を誘起せずに安定的に回 転する。 以上説明した各実施例においては支持摺動部とケーシング内面が摺接状態で回 転するようになっているが、図１０の一部拡大断面図に示すように、その支持摺 動部及びケーシングにマグネットを設け、磁気反発力でインペラを支持してもよ い。図１０（ａ）は上記第１実施例の支持摺動枠１３にマグネット１４ａ及び１ ４ｂを、ケーシング２０にはマグネット１５ａ及び１５ｂを各々取付けて、イン ペラ１０を回転軸方向及び半径方向に支持するものである。図１０（ｂ）は上記 第２実施例の支持摺動枠６３にマグネット１６３を、ケーシング７０にマグネッ ト７６ａ及び７６ｂを各々取付けることによって、同様にインペラ６０を支持す るようにしたものである。

【００１０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案はケーシングの外周又は内周に電磁コイルを配設 し、インペラ外縁又は内縁部に支持摺動部を一体化してマグネットを設けたこと に特徴を有するので、以下の効果を奏する。 インペラ及びケーシングの単純構造により流体滞留部の削減と製造組立の 容易化が図れ、しかも電磁コイルの配置により小型化、薄型化したノンシールポ ンプを実現できる。 回転軸をなくした場合には滞留部分がほとんどなくなり、しかも停止時に おける流体の通過抵抗も減少する。特に、円弧状の支持摺動部とすれば磁界の吸 引力により安定的に摺動回転させることができる。 ケーシングと支持摺動部とを嵌合形状とし、これに対応した磁極面を形成 すれば、磁気作用を強化して回転トルクを増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る第１実施例を排出側から見た状態
を示す縦断面図である。

【図２】同第１実施例を回転軸を含む平面で切断した状
態を示す縦断面図である。

【図３】同第１実施例の電磁コイルに対する給電状態を
示す配線図である。

【図４】本考案に係る第２実施例のインペラを吸込側か
ら見た状態を示す縦断面図（ａ）と、同第２実施例の回
転軸を含む平面で切断した状態を示す縦断面図（ｂ）で
ある。

【図５】第２実施例の支持摺動部分の変形例を示す拡大
断面図である。

【図６】第１実施例及び第２実施例に適用できる態様例
を示す拡大断面図である。

【図７】同態様例を説明するための概念図である。

【図８】異なる実施例の構造を示す縦断面図である。

【図９】別の異なる実施例の構造を示す縦断面図であ
る。

【図１０】磁気反発力によってインペラを支持するよう
にした第１実施例の変形例（ａ）及び第２実施例の変形
例（ｂ）を各々示す一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１０，６０，６６，１１０ インペラ １３，６３，６４，６５，６７，１１３ 支持摺動枠 １３ａ マグネット ３１，３２，３３，８１，８２，８３ 電磁コイル ４１，４２，４３，９１，９２，９３ 鉄心 ５０，５１ ヨーク ６３ａ，６５ａ，１１４ 突出部 ６４ａ 凹溝 ７０，７１，７２ ケーシング ７０ａ，７２ａ 案内溝 ７１ａ 案内枠

フロントページの続き (72)考案者 新保 義憲 新潟県中頸城郡大潟町大字下小舟津浜698 −２

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に収容され永久磁石を装着
   したインペラと、該永久磁石にケーシングの外側から磁
   界を印加する電磁コイルブロックとを有し、磁界により
   インペラを回転駆動するノンシールポンプにおいて、 前記電磁コイルブロックは前記インペラの外周面又は内
   周面に対向する磁極面を備え、前記インペラは、その外
   縁部又は内縁部に回転軸方向及び回転動径方向に前記ケ
   ーシングと面接する支持摺動部を備えて前記ケーシング
   内に遊嵌状態で収容されており、該支持摺動部の前記磁
   極面に対向する部分が永久磁石となっていることを特徴
   とするノンシールポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記支持摺動部は回
   転方向に連続する円環状に形成され、前記インペラは、
   該支持摺動部と、該支持摺動部にのみ接続し回転中心方
   向に延伸する羽根部とから構成されていることを特徴と
   するノンシールポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記支持摺動部は回
   転方向に伸びる円弧状に形成され、前記インペラは、該
   支持摺動部と、該支持摺動部にのみ接続し回転中心方向
   に延伸する羽根部とから構成されていることを特徴とす
   るノンシールポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか１項にお
   いて、前記ケーシングは回転方向に連続して形成された
   案内溝又は案内枠を有し、前記支持摺動部は該案内溝内
   又は案内枠両側に遊嵌状態で嵌合する突出部又は凹溝を
   有し、前記電磁コイルブロックは、該突出部又は凹溝の
   頂面又は底面及び側面に対向する磁極面を備えているこ
   とを特徴とするノンシールポンプ。