JPS62284995A - 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】 ３、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、％に羽根車の回転軸と直角な面ＫＧって配置され
た固定子の磁力によって直接羽根車を回転するようにな
したマグネットポンプである。

〔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５図につ
いて説明する。図において、モータ１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４が
固定されている。モータ１の下部ブラケット５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
てボルトナラ・ト８により固定しである。

ポンプケーシング６の吸込口９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１０の中心にボス１
１が設けられ、アーム１０間が吸込通路となっている＠
該ボス１１にはモータ軸２と同心のポンプ軸１２が固定
され、該ポンプ軸１２には、羽根車１３に圧入したつば
付きの軸受メタル１４が滑合している。１５はポンプケ
ーシング６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４
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。１９はストレーナで、ポンプケーシング６の脚
１７に嵌め込まれ、図示しないボルトによってポンプケ
ーシング６に　−引き付けられている合板１８によって
ポンプケーシング６の外周を蔽うようにして保持されて
いる。

モータ１が附勢されると、モータ軸２９円板３゜駆動用
マグネット４が回転し、該駆動側マグネット４の磁力に
よって羽根車側マグネット１６は駆動され、羽根車１３
はポンプ軸１２上で回転し、液体はストレーナ１９．吸
込口９を通過してポンプケーシング６中に入シ、羽根車
１３に吸い込まれて昇圧され、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
根車側マグネット１６と隔離板７との間を通過して中心
に向いバランスホール２２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２とポンプ軸１２とは互いに離隔された構成を採って
いるので軸封装置を必要とせず、取扱液体は、モータと
ポンプとの間で隔離板７によって隔絶されている。従っ
て、強酸性液体１強アルカリ性液体、毒性の高い液体な
どのように外部へ漏洩することが望ましくない液体を移
送する場合や、これとは反対に食品、医薬、清涼飲料等
の製造工程、半導体製造工程などのように外部の汚染物
質が清浄な取扱い液体中に混入することを未然に防止し
なければならない場合などにおいてこの種のポンプが用
いられている。

第６図は、本発明のマグネットポンプの形式と同じく軸
方向に磁気ギャップを形成したマグネットポンプの断面
図であるＣ％開昭４９−１２９１０６号公報）。

図において、ポンプケーシング６内に収容され九羽根車
１３の背面に該羽根車１３のポンプ軸１２と直角の平面
に沿って環状に永久磁石１６が固定されている。ポンプ
ケーシング６の一方は背板２０によって閉じられてお９
、この背板２ＯＫは固定子コイル２３及び軸受２４が備
えられている。羽根車１３はポンプケーシング６の側に
備えられた軸受２５と前記軸受２４とによって支えられ
るが、固定子コイル２３による吸引力のために背板２０
側に引き付けられるので背板２０に設けられた軸受２４
の羽根車１３の側の軸方向端面２６はスラスト軸受にも
なっている。この第６図の羽根車１３はオープン型であ
って、スラリーや異物の混入している流体を取扱うのに
適している。固定子コイル２３は液体中に浸漬された萩
態で通電（給電線は図示せず）されるので、絶縁性能を
維持するために全体にプラスチックの膜２７で被覆され
ている。

また、固定子コイル２３は回転界磁を与えるために三相
に分けて巻装しである。そして羽根車側マグネット１６
は、それと対応して環状に沿って異なる磁極が交互に固
定子コイル２３に向うように配列されている。ここで固
定子コイル２３に電源を投入すると、回転界磁が形成さ
れ、羽根車１３はその回転数に同期して回転するので図
示しない吐出口から流体が流出することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように軸方向に磁気ギャップをもつマグネットポ
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の背
面に直接永久磁石を埋設し、軸方向の磁気ギャップを形
成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、第６図に示したマグネットポンプは、構造が簡略
化されているために小型のポンプとしては有効であるも
のの、固定子コイル２３１羽根車側マグネット１６２羽
根車１３．及びポンプケーシング６の質量バランス、水
力学的バランス及び磁気的バランスが総て完全につシ合
っていなければならず、製造上難点があった。さらに、
従来の軸方向に磁気ギャップをもったマグネットポンプ
においては、スラスト軸受の動力損失が大きく、特に起
動トルクを大きくしなければならない等さまざまな問題
があり利用される割合は少なかった。

従って、本発明のマグネットポンプは、軸方向に磁気ギ
ャップを形成している形式のマグネットポンプにおいて
、起動トルクを軽減し、運転中のスラスト荷重を僅かな
動力損失で支承すると共に、回転磁界による渦電流発熱
損失を低減し、しかも、固定子コイルで発生した熱を特
別な冷却手段を設けることなく効果的に放熱可能となし
、且つ簡単な部品構成とせしめることを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

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、且つ背面側に軸直角の面に沿って環状に永
久磁石が埋設された羽根車と、該永久磁石を駆動する固
定子コイルとを具備するマグネットポンプに−おいて、
該固定子コイルを積層されたシートコイル群によって形
成し、該固定子コイルの羽根車側端面を炭化ケイ素を主
成分とし、微量のベリリウム又はベリリウム化合物が共
存しているα−８ｉＣセラミツクスからなる隔離板で覆
い固定側摺動面となし、該隔離板と対向する該羽根車の
背面の一部又は全部にセラミックスの平板を固定して回
転側摺動面となし、該固定側摺動面と該回転側摺動面と
のいづれか一方の面に動圧発生用の溝を形成したマグネ
ットポンプである。

〔作　用〕

本発明のマグネットポンプにおいては、羽根車側の永久
磁石に面する固定子コイルの端面にベリリウムを添加し
たＳｉＣセラミックスからなる隔離板を設けているので
、固定子コイルで発生した磁力線の透磁性が秀れ、また
、この隔離板による発熱は少ない。

さらに、固定子コイルは積層されたシートコイル群によ
って形成されていないのでその表面もほぼ平面状であ夛
、隔離板を接着しやすくなっておシ、さらに、固定子コ
イルでの発熱を容易に放散しやすくなっている。そして
、固定子コイルの放熱部ともいえる隔離板の接液面は羽
根車の背面に面しているので羽根車の回転によって液が
好適に攪拌されることになる。

〔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る。図
において、ポンプケーシング６内には羽根車１３が収容
され、羽根車１３の背面には羽根車１３０回転軸と直角
な面に沿って環状に永久磁石２８が埋設されている。こ
の永久磁石２８は、円周方向に等間隔で複数個に分割さ
れ偶数個設けられているものであって、その埋設位置は
羽根車１３の翼２９の位置く対応しているｏ３０は流体
の流路であって、羽根車１３の軸方向に関して永久磁石
２８と交差する位置関係にあるが、永久磁石２８は翼２
９に埋設されているので羽根車１３の流路３０中に露出
することはない。

羽根車１３の背面の中心部は軸受部となっておシ、羽根
車１３の中心には炭化ケイ素焼結体からなるセラミック
スの平板３１が固定されて、その平板３１の戎面は回転
側摺動面となる。

この回転側摺動面は平滑に仕上げられたのち（Ｒｍａｘ
　＜３μｍ）３〜５０μｍ程度の深さのスパイラルグル
ープが形成されている。

他方、回転側摺動面を形成するセラミックスの平板３１
と軸方向に関して対向した位ｆｄｊＫ１固定側摺動面を
構成するセラミックスの平板３２からなる隔離板が固定
子コイル２３の表面を覆っている。この隔離板を構成す
る平板３２の材料としてはベリリウム又はベリリウム化
合物（特にＢｅＯがよい）を含む炭化ケイ素セラミック
スが用いられ、このセラミックスは、電気抵抗が大きく
　、（１０”９’α以上）、且つ、熱伝導が良好で、し
かも、機械的強度の大きなセラミックス材料であるから
、うず電流による損失が少なく、固定子コイルの放熱が
大きい特長がある。

固定子コイル２３の中央部はコイルがなく、空洞となっ
ているので樹脂３４によって補強している。固定子コイ
ル２３はシートコイルを軸方向に複数枚積層し結線した
もので各層間は接着剤によって接着されている。そして
平板３２と固定子コイル２３との間も接着されている。

この平板３２の外周側はポンプケージング６と接してお
シ、その間にはポンプケーシング６内の液体が外部に流
出しないように０−リング３３が介在されている。

固定子コイル２３はカバー３５に図示しない公知の手段
によって固定されておシ、カバー３５はケーシング６に
図示しないボルト・ナツトによって固定されている。３
６は固定子コイル２３へ供電するためのリード線であシ
、固定子コイル２３の最上部、即ち、隔離板３２側に位
置するシートコイル３７は羽根車１３に固定されたマグ
ネット２８の位数検出用の磁気検出素子が組み込まれた
シートコイルであって、図示しない制御部へ連結されて
、固定子コイル２３が最適の状態で磁力を発生するよう
になっている。

第２図は第１図の回転側摺動面の正面図である。

図において、羽根車１３の背面の中心に固定されたセラ
ミックスの平板３１の表面に形成された回転側摺動面に
は複数本のスパイラル状の溝３８（第２図においては梨
地で図示しである）が形成されている。この溝３８は隣
接するランド３９よりも３〜５０μｍ程度深くなってお
り、中央部は溝３８の内周端が直接総ての溝３８と連通
ずるように均圧部４０となっている。この回転側摺動面
は、セラミックスの平板３１０表面をラップ仕上げによ
って平滑な平面にしたのちランド３９に対応する部分を
プラスチックや金属などで覆い、ショツトブラストによ
ってスパイラル状の溝３８を加工したものであシ、スパ
イラル溝３８の形状は公知のスパイラル模様であれば用
いることができる。

４１は羽根車１３の回転方向であって、羽根車１３０回
転によって回転側摺動面と対向する固定側摺動面との間
に液体が引き込まれて両者の間は実質的に流体膜によっ
て支持され、互いに直接接触することなく羽根車１３が
回転することとなる。

第３図は第１図の羽根車１３の吸込側からみた正面図で
あって、この羽根車１３はクローズド羽根車と通称され
る形式のものであ）、羽根車１３の内部に放射状に液体
の流路２７が設けられている。翼２９は外周側はど幅が
広くなっておシ、回転トルクを大きくするために翼２９
に似た形状の永久磁石２８が＄２９内に埋込まれている
。４２は第１図の羽根車１３を図面上に表示する際に用
いた断面の位置を示す線である。

第４図は、本発明の別の実施例を示す縦断面図である。

この実施例では、羽根車１３を駆動する固定子コイルは
前記第１図の実施例と共通しているが、羽根車１３の構
成が相違している。

即ち、羽根車１３の背面において、羽根車１３に埋設さ
れた永久磁石２８全体を１枚のセラミックスの平板４２
によって覆い、この平板４２の表面に動圧発生用のスパ
イラル溝を形成してスラスト荷重を受ける摺動部として
いるものであシ、羽根車１３の背面全体Ｋｉｔ摩耗性を
付与している。そして、羽根車１３の前面においても一
方の端面に動圧発生用の溝が形成された摺動部４３が設
けられ、羽根車１３の軸方向の位置が変化しても前面若
しくは背面のいづれかの側で動圧によって支えられるよ
うにしである。即ち、吸込口９内にはケーシング６と一
体に形成されたボス４４の端面に弾性体４５を介してセ
ラミックスの軸受板４６が固着され、この軸受板４６の
羽根車１３側の端面に、第２図に示したスパイラル状の
動圧発生用の溝を形成し、羽根車１３の前面の中央部の
平滑に仕上げられた端面４７と対向配置されている。従
って、吐出口２１側の図示しない弁を閉じてケーシング
６内の圧力が上昇し、その圧力の印加によって羽根車１
３が吸込口９側に押圧された場合においても、軸受板４
６と羽根車１３の端面４７との間に流体の潤滑膜が形成
されて、羽根車１３は小さな摺動抵抗で回転することが
できる。また、羽根車１３がいづれの側に押圧されてい
る場合であっても、その摺動部は互いに平行な２つの面
によって形成されているので、常にダンピング効果によ
って羽根車１３の振れは抑制される。

上記した第１図及び第４図の両実施例においては、固定
子コイル２３のケーシング６に面する端面全体を１枚の
１ｗｔ％未満の酸化ベリリウムを含有するα−炭化ケイ
素セラミックスの平板３２からなる隔離板で覆っていた
が、うず電流による損失を低減するにはコイルの形成さ
れている部分だけを、このα−炭化ケイ素セラミックス
の隔離板３２で覆えばよく、例えば、環状の薄い隔離板
の中央の空間に別のセラミックスによって摺動部を形成
することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明のマグネットポンプは、ポンプケーシングと、該
ポンプケーシング内に収容され且つその背面側に軸直角
の面に沿って環状に永久磁石が埋設された羽根車と、該
永久磁石を駆動する固定子コイルとを具備してなるマグ
ネットポンプであるから、マグネットポンプを構成する
要素が極めて少なく、これによって極めて簡略化された
ポンプとなっておシ、さらに、該固定子コイルは積層さ
れたシートコイル群によって形成されているので製造組
立が容易となシ、しかも、該固定子コイルの羽根車側端
面に、熱伝導性が良好で電気抵抗が大きいベリリウム又
はペリリクム化合物（特にＢｅＯがよい）が含まれてい
るα−炭化ケイ素セラミックスの隔離板を設けているの
で、固定子コイルで発生する熱を効果的にケーシング内
の流体に放散すると同時に、隔離板による磁力の損失も
なく、加うるに平滑なセラミックスの平面同士で摺動部
を形成し、その一方の平面に動圧発生の溝が形成されて
いるので羽根車の回転による摺動抵抗は極めて少々く、
そして、この２つの摺動面は互いに硬質の材料であるセ
ラミックスで構成されているので耐摩耗性が優れている
という、さまざまな利点がある。

従って、本発明のマグネットポンプによれば、摺動抵抗
が少なく、うず電流による損失も少ないので効率のよい
マグネットポンプが得られるばかシでなく、耐摩耗性、
耐食性が優れ、しかも、ダンピング効果があるので総て
の面において安定したポンプが得られることになり、そ
の生産性も良いという、従来のマグネットポンプではと
うてい期待できない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の摺動部に形成された動圧発生用の溝の模式図、第
３図は第１図の羽根車の正面図、第４図は本発明の別の
実施例を示す縦断面図、第５図及び第６図は従来の異な
ったマグネットポンプの縦断面図である。 ６・・・ポンプケージ／グ、　１３・・・羽根車。 ２３・・・固定子コイル、　２８・・・永久磁石、２９
・・・興＋　　２７．３０・・・流路、　　３１．４２
・・・セラミックスの平板、　３２・・・平板（隔離板
）、　３８・・・溝、　３９・・・ランド、　　４０・
−・均圧部、　４４・・・ボス、　４５・・・弾性体、
　４６・・・軸受板、４７・・・端面。 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
   れ且つその背面側に軸直角の面に沿つて環状に永久磁石
   が埋設された羽根車と、該永久磁石を駆動する固定子コ
   イルとを具備するマグネツトポンプにおいて、該固定子
   コイルを積層されたシートコイル群によつて形成し、該
   固定子コイルの羽根車側端面を炭化ケイ素を主成分とし
   、微量のベリリウム又はベリリウム化合物が共存してい
   るα−炭化ケイ素セラミツクスからなる隔離板で覆い固
   定側摺動面となし、該隔離板と対向する該羽根車の背面
   の一部又は全部にセラミツクスの平板を固定して回転側
   摺動面となし、該固定側摺動面と該回転側摺動面とのい
   づれか一方の面に動圧発生用の溝を形成したことを特徴
   とするマグネツトポンプ。