JPH0716074Y2 - マグネットポンプの冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、それぞれ扇形に分割されて周方向に複数個配
設された各鉄心の周囲に、ホール素子等を介して順次切
換えるように直流を通電して回転磁場を形成させるコイ
ルを巻回したステータと、該ステータに軸方向に対向し
て設けられＮ極とＳ極を交互に周方向に配設した複数個
の永久磁石からなるロータとによって直流モータを構成
し、上記モータロータをポンプ羽根車に直接埋設し、又
は該モータロータにポンプ駆動磁石を取付け該ポンプ駆
動磁石によってポンプ羽根車に埋設した従動磁石を磁力
で回転させるようにしたマグネットポンプの、特に冷却
装置に関し、循環ポンプ等として使用して好適のもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のマグネットポンプは、第３図に示すように、非磁
性体で構成されたポンプケーシング１内に配置した羽根
車２は、内部に扇形に分割された永久磁石３が複数個
（例えば８個）、Ｎ極とＳ極を交互にして周方向に位置
するようにして埋設されており、該羽根車２は、ケーシ
ングカバー４に取付けられた固定軸受５に、円筒摺動面
及び半径方向摺動面を有する回転軸受６を介して回転自
在に支持されると共に、該羽根車２の吸込口部の端面に
軸に直角方向に回転軸受７が取付けられ、ケーシング１
側の固定軸受８と当接するようにして、吸込側に向かう
軸推力を支持している。

一方、ケーシングカバー４の裏側（図で右側）には、該
ケーシングカバー４に当接するようにしてステータ９が
コアカバー10によって保持されており、該ステータ９
は、それぞれが扇形になるように複数個（例えば６個）
に分割されて周方向に配列された各鉄心の周囲に、コイ
ル11を巻回し、該コイル11に直流を流すことによって該
ステータ９の端面に回転磁場を形成し、前記ロータ側の
永久磁石３を回転させるようになっている。なお、上記
永久磁石３とステータ９の鉄心の数は、何れも偶数個で
あって、互いに作用し合う吸引力を軽減するためにそれ
ぞれ個数を変えている。

ポンプ運転時、ステータ９のコイル11に直流を通電する
ことによって、該ステータ９の端面に沿って回転磁場が
形成され、該回転磁場によって、永久磁石３を埋設した
羽根車２を回転して、太い矢印ハに示すように、ケーシ
ング吸込口12より液（水）を吸込んで吐出口13より吐出
するようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記した従来のマグネットポンプにおいては、ポンプ運
転時、鉄心からなるステータ９と羽根車２に埋設された
永久磁石３間に作用する吸引力によって羽根車２に加わ
る矢印イ方向のスラスト荷重方向と、ポンプ揚水時に羽
根車２の裏面（図で右側）に加わる矢印ロ方向の水力学
的スラスト荷重方向とが逆向きとなる。従って、ポンプ
運転圧力の変化により、仮りに、ポンプの吐出圧力が低
くなって矢印ロ方向の水力学的スラストが矢印イ方向の
磁気的吸引力より弱くなると、羽根車２の吸込口部の軸
受7,8の隙間から吸込側へ戻る（漏れる）量が多くな
り、次いで、ポンプの吐出圧力が高くなって、上記矢印
ロ方向の水力学的スラストが矢印イ方向の磁気的吸引力
より大きくなると、上記吸込側軸受7,8の隙間からの戻
り（漏れ）がなくなって再びポンプの吐出圧力が高くな
るが、この際のポンプの性能曲線は、もとの軌跡を戻ら
ず、ポンプの圧力−流量性能に、ヒステリシス現象が発
生する。

上記のように羽根車吸込口側の軸受7,8の隙間がなくな
る時、該軸受に衝撃荷重が加わり、該軸受を破損すると
いう問題点があった。

上記の問題点に対処するために、本出願人は、先に、上
記永久磁石からなるロータをポンプ羽根車の吸込口側に
埋設配置すると共に、該ロータに対向して、前記ステー
タをポンプケーシング吸込口側の非接液部に配置し、羽
根車に作用する軸方向スラスト荷重の方向を一方向にし
たマグネットポンプを出願した。

ところが、上記のような直流モータで駆動されるマグネ
ットポンプは、通常出力300W程度の小出力のものしか製
作されておらず、モータの発熱量が小さかったため、自
然冷却で行われていた。そのため、モータ出力を大きく
できないという問題点があった。

本考案は、直流モータ部を強制冷却できるようにして出
力の大きなマグネットポンプを提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本考案は、それぞれ扇形
に分割されて円周方向に複数個配設された各鉄心の周囲
にコイルを巻回して回転磁場を形成するようにしたステ
ータと、該ステータと軸方向に対向して設けられＮ極と
Ｓ極を交互に円周方向に配設した複数個の永久磁石から
なるロータとによって直流モータを構成し、上記モータ
ロータをポンプ羽根車に埋設したマグネットポンプにお
いて、上記ステータに対して前記モータロータと反対位
置に、該ステータによって回転させる従動磁石を取付け
たファンを設けたことを特徴としている。

また、前記直流モータを構成するモータロータにポンプ
駆動磁石を取付け、該ポンプ駆動磁石に軸方向に対向し
てポンプ羽根車に埋設した従動磁石を磁力によって回転
させるようにしたマグネットポンプにおいて、上記ステ
ータに対して上記モータロータと反対位置に、該ステー
タによって回転される従動磁石を取付けたファンを設け
たことを特徴としている。

〔作用〕

本考案は上記のように構成されているので、ポンプ運転
時、ステータを構成する各鉄心周囲に巻回されたコイル
に直流を通電すると、該ステータに回転磁場が形成さ
れ、該回転磁場によって、永久磁石からなるモータロー
タが回転し、羽根車に該モータロータを埋設したもので
は、該羽根車を直接回転し、また、上記モータロータに
ポンプ駆動磁石を取付け該ポンプ駆動磁石によって羽根
車に埋設された従動磁石を回転させるようにしたもので
は、これらのポンプ駆動及び従動両磁石を介して羽根車
を回転し、液体を吸込み、羽根車で昇圧してケーシング
吐出口より外部へ吐出する。

上記のようにステータのコイルへの通電により、該ステ
ータの両側に回転磁界が生じ、該ステータに対してモー
タロータと反対側に設けられたファン従動磁石をも回転
する。該ファン従動磁石の回転によりファンが回転し、
冷却空気を該モータの外壁部に沿って強制的に流してモ
ータ部を冷却する。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本考案の第１実施例を示すマグネットポンプ
の縦断面図であって、図中、第３図に記載した符号と同
一の符号は同一ないし同類部分を示すものとする。

図において、非磁性体で構成された吸込ケーシング21
と、ケーシングカバー24とによって形成されたポンプ室
内に羽根車22が配置され、該羽根車22の吸込口側に、Ｎ
極とＳ極を交互に周方向に配設した複数個（例えば８
個）の図示しない永久磁石からなるロータ（モータロー
タ）23が埋設されており、該羽根車22は、吸込ケーシン
グ21の中心部に取付けられた固定軸受25に、回転軸受26
を介して支持されており、これらの両軸受は、円筒摺動
面25aと半径方向摺動面25bとを有しており、これらの互
いに直交した両摺動面によって半径方向荷重及び軸方向
荷重を支持している。

一方、上記吸込ケーシング21の吸込側には、該吸込ケー
シング21の裏面（図で左側）に当接するようにしてステ
ータ９が、非磁性体で構成された吸込カバー20によって
保持されており、該ステータ９は、それぞれ扇形に分割
されて周方向に複数個（例えば６個）配設された各鉄心
の周囲に、コイル11を巻回し、該コイル11に直流を通電
することによって回転磁場を形成し、前記ロータ23側の
永久磁石を回転させるようになっている。

上記ステータ９に対してロータ23と反対側の吸込カバー
20の裏側（図で左側）に、吸込ケーシング21と一体の吸
込管部（ノズル）21aに玉軸受31を介して、ファン32が
回転自在に支持されており、該ファン32には、上記ステ
ータ９に対向して永久磁石からなるファン従動磁石33が
一体に取付けられている。

また、上記ファン32及び吸込カバー20の外側には、冷却
空気の通路を形成するようにして、軸方向の吸込口34a
及び半径方向の吹出口34bを有するファンカバー34が取
付けられている。

次に、作用について説明すると、ポンプ運転時、ステー
タ９のコイル11に直流を通電すると、該ステータ９の羽
根車側端面に沿って回転磁場が形成され、該回転磁場に
よって、永久磁石からなるロータ23を埋設した羽根車22
が同方向に回転して、液体を吸込口12から吸込み、該羽
根車22で昇圧して矢印ハのようにケーシング吐出口13よ
り外部へ吐出する。

この際、ステータ９とロータ23の永久磁石間の吸引力に
より羽根車22に加わるスラスト荷重は、矢印イのよう
に、ポンプ吸込側に加わり、一方、ポンプ揚水時、羽根
車の出口より吐出された圧力水が該羽根車の両側板に作
用して生じる圧力差に基づく水力学的スラスト荷重も、
矢印ロのようにポンプ吸込側に加わることになり、これ
によって、ポンプ羽根車22に作用する両軸方向スラスト
荷重が一方向になる。

そして上記一方向の軸スラスト荷重は、ポンプ羽根車22
の吸込口側の中心部とポンプ吸込ケーシング21の中心部
にそれぞれ取付けられた回転軸受26と固定軸受25とによ
って支持される。また、該羽根車22の半径方向荷重も、
上記の両軸受25,26によって支持されており、ポンプの
中心軸線が保持されている。

一方、ステータ９の裏側を支持する吸込カバー20は非磁
性体で構成されているので、該ステータ９のコイル11へ
の通電により発生する磁力線は、ロータ23（羽根車）側
及びファン32側共に同じ強さとなるので、該ステータ９
の反対側（図で左側）にも同様の回転磁界が生じ、ファ
ン従動磁石33及び該磁石33を一体に取付けたファン32を
同方向に回転する。

上記ファン32の回転により、軸方向の吸込口34aより吸
込まれた冷却空気は、ファンカバー34の内部の通路を矢
印ニのように流れて吹出口34bより放出される間に、モ
ータ部を強制冷却する。

この実施例によれば、次のような効果が奏される。

（ｉ）ステータ９に対してモータロータ23と反対位置
に、該ステータ９により回転される従動磁石33を取付け
たファン32を設けたことにより、該ファン32の回転によ
ってモータ部が強制冷却されるので、ポンプ及びモータ
を、完全無漏洩構造のもとに出力を大きくすることがで
きる。

（ii）ステータ９と、ロータ23を構成する永久磁石間の
吸引力により羽根車22に加わるスラスト荷重、及びポン
プ揚水時に水力学的に圧力差で羽根車に加わるスラスト
荷重が、共にポンプ吸込口側に加わることになり、従っ
て羽根車22の軸方向の動きを無くすことができるので、
軸受25,26に衝撃荷重が加わらず、軸受破損も防止でき
る。

（iii）また、スラスト軸受摺動面25bも、ポンプ運転圧
力の変化に影響を受けずに常に一定の摺動隙間で摺動す
るので、ポンプ圧力−流量性能のヒステリシス現象も発
生しない。

（iv）軸受を、ポンプ羽根車22の吸込口側とそれと対向
するポンプ吸込ケーシング21の１個所に設けるようにし
たことにより、該軸受の片当りも解消されると共に、コ
ストを低減することができる。

第２図は、本考案の第２実施例を示すマグネットポンプ
の縦断面図であって、図中、第１図に記載した符号と同
一の符号は同一ないし同類部分を示すものとする。

この実施例では、ステータ９によって回転される永久磁
石からなるモータロータ41と、羽根車22に埋設された従
動磁石（モータロータ）23と同じ極数のＮ極とＳ極を円
周方向に配設した駆動磁石42とが、ブラケット43に玉軸
受44によって回転自在に支持された駆動磁石輪45の両端
面の対称位置に取付けられており、該ポンプ駆動磁石42
は、吸込ケーシング21を介して、上記羽根車22に埋設さ
れた従動磁石23と対向して設けられている点で、第１実
施例（第１図）と異なっており、ステータ９の裏側（図
で左側）には、非磁性体で構成された吸込カバー20を隔
てて、従動磁石33を取付けたファン32が軸受31を介して
ポンプ吸込通路21aに回転自在に支持され、ファンカバ
ー34で蔽われている点で変りはない。

この実施例によれば、ポンプ運転時、ステータ９のコイ
ル11に通電すると、該ステータ９の両側端面に沿って回
転磁場が形成され、羽根車側端面の回転磁場によってモ
ータロータ41を、駆動磁石輪45を介してポンプ駆動磁石
42と共に同方向に回転し、それにつれて従動磁石23を埋
設した羽根車22も同方向に回転し、流体を矢印ハのよう
に送り出す。この際、ポンプ駆動磁石42と従動磁石23間
の吸引力により羽根車22に加わるスラスト荷重及び水力
学的スラスト荷重は、矢印イロのように一方向になる。

一方、ステータ９のファン側の回転磁場により、従動磁
石33と一体のファン32が同方向に回転し、冷却空気を軸
方向吸込口34aより吸込み、ファンカバー34の内部通路
を矢印ニのように流れる間にモータ部を冷却して、吹出
口34bより放出される。

上記した第１実施例（第１図）において、羽根車22の吸
込口側及び吸込ケーシング21に取付けられる回転軸受26
及び固定軸受25は、半径方向及び軸方向の両荷重を支持
するために、円筒摺動面25a及び半径方向摺動面25bを有
する構造について説明したが、これらの両摺動面を、軸
に対して傾斜した円錐面に代えることも可能である。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によればステータと永久磁
石からなるロータとによって直流モータを構成し、該モ
ータロータによって羽根車を直接、又はポンプ駆動磁石
を介して羽根車をそれぞれ回転させるようにしたマグネ
ットポンプにおいて、上記ステータのモータロータと反
対側に該ステータによって回転される従動磁石を取付け
た冷却用ファンを設けたことにより、該ファンを回転さ
せるための動力伝達をモータ出力側ロータと直結するこ
となく、モータ部を強制空冷することができるので、ポ
ンプ及びモータを完全無漏洩構造のもとに、モータ出力
を大きくすることが可能となる。

また、羽根車に埋設された従動磁石（モータロータ）を
羽根車の吸込側に設け、同じく吸込側に設けたステータ
によって羽根車を回転させるようにすることにより、該
ポンプ羽根車に発生する各種の軸方向荷重の方向を一方
にして羽根車の不安定な動きをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の第１及び第２の各実施例を
示すマグネットポンプの縦断面図、第３図は従来例を示
すマグネットポンプの縦断面図である。 ９……ステータ、11……コイル、20……吸込カバー、21
……吸込ケーシング、22……羽根車、23……モータロー
タ（従動磁石）、24……ケーシングカバー、25……固定
軸受、26……回転軸受、32……ファン、33……ファン従
動磁石、34……ファンカバー、41……モータロータ、42
……ポンプ駆動磁石、43……ブラケット、45……駆動磁
石輪。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ扇形に分割されて円周方向に複数
   個配設された各鉄心の周囲にコイルを巻回して回転磁場
   を形成するようにしたステータと、該ステータと軸方向
   に対向して設けられＮ極とＳ極を交互に円周方向に配設
   した複数個の永久磁石からなるロータとによって直流モ
   ータを構成し、上記モータロータをポンプ羽根車に埋設
   したマグネットポンプにおいて、上記ステータに対して
   上記モータロータと反対位置に、該ステータによって回
   転される従動磁石を取付けたファンを設けたことを特徴
   とするマグネットポンプの冷却装置。
2. 【請求項２】それぞれ扇形に分割されて円周方向に複数
   個配設された各鉄心の周囲に、コイルを巻回して回転磁
   場を形成するようにしたステータと、該ステータと軸方
   向に対向して設けられＮ極とＳ極を交互に円周方向に配
   設した複数個の永久磁石からなるロータとによって直流
   モータを構成し、上記モータロータにポンプ駆動磁石を
   取付け、該ポンプ駆動磁石に軸方向に対向してポンプ羽
   根車に埋設された従動磁石を磁力によって回転させるよ
   うにしたマグネットポンプにおいて、上記ステータに対
   して上記モータロータと反対位置に、該ステータによっ
   て回転される従動磁石を取付けたファンを設けたことを
   特徴とするマグネットポンプの冷却装置。