JP2002130177A - Magnetically levitating pump - Google Patents

Magnetically levitating pump

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JP2002130177A
JP2002130177A JP2000330409A JP2000330409A JP2002130177A JP 2002130177 A JP2002130177 A JP 2002130177A JP 2000330409 A JP2000330409 A JP 2000330409A JP 2000330409 A JP2000330409 A JP 2000330409A JP 2002130177 A JP2002130177 A JP 2002130177A
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permanent magnet
electromagnet
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NTN Corp
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Terumo Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetically levitating pump capable of improving support rigidity of an impeller by making the shaft directional length of the pump compact, and additionally arranging a radial directional impeller support part using attraction force of permanent magnets. SOLUTION: A soft magnetic member 126 is arranged on the inner diameter side on one surface of the impeller 123, an electromagnet 141 is arranged so as to be opposed to this member, the permanent magnet 124 is arranged on the outer diameter side of the impeller 123, the permanent magnet 114 is arranged on a rotor 112 so as to be opposed to this permanent magnet, a ferromagnetic substance 144 is arranged on the other surface of the impeller 123, the permanent magnet 148 is arranged in a casing 121 so as to be copposed to this ferromagnetic substance, the impeller 123 is magnetically levitated thereby, a motor rotor 152 is rotated by a motor stator 151, and the impeller 123 is rotated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は磁気浮上型ポンプ
に関し、特に、磁気軸受を利用したクリーンポンプであ
って、たとえば人工心臓のような医療機器に用いられる
磁気浮上型ポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic levitation pump, and more particularly to a magnetic levitation pump using a magnetic bearing and used for medical equipment such as an artificial heart.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来の磁気浮上型ポンプを示す図
であり、特に、図5(a)は縦断面図を示し、図5
(b)は図5(a)の線A−Aに沿う断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a view showing a conventional magnetic levitation pump. In particular, FIG. 5A is a longitudinal sectional view, and FIG.
FIG. 5B is a sectional view taken along line AA of FIG.

【0003】まず、図5を参照して、従来の磁気浮上型
ポンプについて説明する。図5(a)に示すように、磁
気浮上型ポンプ1はモータ部10とポンプ部20と磁気
軸受部30とから構成される。ポンプ部20のケーシン
グ21内にはポンプ室22が設けられていて、このポン
プ室22内でインペラ23が回転する。インペラ23は
図5(b)に示すように、複数の羽根27を有してお
り、渦巻型に形成されている。
First, a conventional magnetic levitation pump will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5A, the magnetic levitation pump 1 includes a motor unit 10, a pump unit 20, and a magnetic bearing unit 30. A pump chamber 22 is provided in a casing 21 of the pump section 20, and an impeller 23 rotates in the pump chamber 22. As shown in FIG. 5B, the impeller 23 has a plurality of blades 27 and is formed in a spiral shape.

【0004】ケーシング21は非磁性部材からなり、イ
ンペラ23は非制御式磁気軸受を構成する永久磁石24
を有する非磁性部材25と、制御式磁気軸受のロータに
相当する軟質磁性部材26とを含む。永久磁石24はイ
ンペラ23の円周方向に分割されていて、互いに隣接す
る磁石は互いに反対方向の磁極に着磁されている。イン
ペラ23の永久磁石24を有する側に対向するようにし
て、ポンプ室22外部には軸受17に軸支されたロータ
12が設けられる。ロータ12はモータ13によって駆
動されて回転する。ロータ12にはインペラ23の永久
磁石24に対向しかつ吸引力が作用するようにインペラ
23側と同数の永久磁石14が設けられている。この永
久磁石14も互いに隣接する磁石が互いに反対方向の磁
極に着磁されている。
[0004] The casing 21 is made of a non-magnetic member, and the impeller 23 is made of a permanent magnet 24 constituting an uncontrolled magnetic bearing.
And a soft magnetic member 26 corresponding to the rotor of the controlled magnetic bearing. The permanent magnet 24 is divided in the circumferential direction of the impeller 23, and magnets adjacent to each other are magnetized with magnetic poles in opposite directions. The rotor 12 supported by the bearing 17 is provided outside the pump chamber 22 so as to face the side of the impeller 23 having the permanent magnet 24. The rotor 12 is driven and rotated by a motor 13. The rotor 12 is provided with the same number of permanent magnets 14 as the impeller 23 so as to face the permanent magnets 24 of the impeller 23 and to apply an attractive force. In the permanent magnet 14, magnets adjacent to each other are magnetized to magnetic poles in opposite directions.

【0005】一方、インペラ23の軟質磁性部材26を
有する側に対向するようにして、ポンプ室22において
永久磁石24と14の吸引力に釣り合い、インペラ23
をケーシング21の中心に保持できるように、円周上に
3個以上の電磁石31および位置センサ32とが磁気軸
受部30に設けられている。電磁石31の形状はC形で
あり、位置センサ32は磁気式センサが用いられてい
る。
On the other hand, the impeller 23 is opposed to the side of the impeller 23 having the soft magnetic member 26 so as to be balanced with the attraction force of the permanent magnets 24 and 14 in the pump chamber 22.
Three or more electromagnets 31 and position sensors 32 are provided on the magnetic bearing 30 on the circumference so as to be able to be held at the center of the casing 21. The shape of the electromagnet 31 is C-shaped, and the position sensor 32 is a magnetic sensor.

【0006】上述のごとく構成された磁気浮上型ポンプ
1において、ロータ12に埋込まれている永久磁石14
とインペラ23に設けられている永久磁石24との間に
軸方向の吸収力が働く。この吸引力を利用した磁気カッ
プリングによってインペラ23を回転駆動させたり、半
径方向の支持剛性を得ている。この吸引力と釣り合うよ
うにC形の電磁石31のコイルに電流が流され、インペ
ラ23が浮上する。そして、ロータ12がモータロータ
15とモータステータ16とから構成されるモータ13
の駆動力によって回転すると、永久磁石14と24とが
磁極カップリングを構成し、インペラ23が回転して流
体が吸入口60から吸い込まれ、出口70から排出され
る。インペラ23はケーシング21によってロータ12
から隔離されておりかつ電磁石31からの汚染を受ける
ことはないので、磁気浮上型ポンプ1から吐出された流
体(血液ポンプとして使用した場合は血液)はクリーン
な状態を保持する。
In the magnetic levitation pump 1 configured as described above, the permanent magnet 14 embedded in the rotor 12
An axial absorbing force acts between the impeller 23 and the permanent magnet 24 provided on the impeller 23. The impeller 23 is rotationally driven by the magnetic coupling utilizing this attraction force, and a radial support rigidity is obtained. An electric current is applied to the coil of the C-shaped electromagnet 31 so as to balance this attractive force, and the impeller 23 floats. A motor 13 in which the rotor 12 includes a motor rotor 15 and a motor stator 16
, The permanent magnets 14 and 24 form a magnetic pole coupling, the impeller 23 rotates and fluid is sucked in from the inlet 60 and discharged from the outlet 70. The impeller 23 is connected to the rotor 12 by the casing 21.
The fluid (the blood when used as a blood pump) discharged from the magnetic levitation pump 1 is kept in a clean state because the fluid is isolated from the magnet and is not contaminated by the electromagnet 31.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図5に示した磁気浮上
型ポンプ1では、磁気軸受部30の電磁石31の軸方向
長さが長く、ポンプ全体の軸方向サイズが大きくなると
いう問題があった。特に、このポンプを体内埋込用血液
ポンプに使用する場合には、極力小型であることが要求
される。
In the magnetic levitation pump 1 shown in FIG. 5, there is a problem that the axial length of the electromagnet 31 of the magnetic bearing portion 30 is long and the axial size of the entire pump becomes large. . In particular, when this pump is used for an implantable blood pump, it is required to be as small as possible.

【0008】さらに、図5に示した磁気浮上型ポンプ1
では、インペラ23の半径方向の支持はロータ12に埋
込まれている永久磁石14とインペラ23に設けられて
いる永久磁石24との間の吸引力が働き、この吸引力を
利用した磁気カップリングによって行なわれる非制御型
磁気軸受で構成されており、電磁石の吸引力制御で支持
しているインペラ回転軸方向と比べその支持剛性が低
く、耐外乱性能を考慮するとその支持剛性を向上するこ
とが望ましい。
Further, the magnetic levitation pump 1 shown in FIG.
Then, the impeller 23 is supported in the radial direction by an attractive force between the permanent magnet 14 embedded in the rotor 12 and the permanent magnet 24 provided on the impeller 23, and the magnetic coupling utilizing this attractive force is used. The bearings are configured with uncontrolled magnetic bearings, and their support stiffness is lower than that of the impeller rotation axis supported by the control of the attraction force of the electromagnet, and their support stiffness can be improved in consideration of disturbance resistance. desirable.

【0009】それゆえに、この発明の主たる目的は、ポ
ンプの軸方向長さのコンパクト化を図ると同時に、永久
磁石の吸引力を利用した半径方向のインペラ支持部を追
加して配置することにより、インペラの支持剛性を向上
し得る磁気浮上型ポンプを提供することである。
[0009] Therefore, a main object of the present invention is to reduce the axial length of the pump and at the same time, to additionally arrange a radial impeller support portion utilizing the attractive force of a permanent magnet. An object of the present invention is to provide a magnetic levitation pump capable of improving the support rigidity of an impeller.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、液体を送る
ための円板状のインペラを磁気浮上させて回転させる磁
気浮上型ポンプであって、インペラの一方面には第1の
強磁性体が設けられており、他方面には周方向に第2の
強磁性体が設けられていて、インペラの一方側に第1の
強磁性体に対向して配置され、該インペラを一方側に吸
引する電磁石と、インペラの他方側に第2の強磁性体に
対向するように周方向に配置される永久磁石と、インペ
ラの一方側に配置され、該インペラに対して非接触で回
転駆動力を伝達する回転力伝達手段を備え、永久磁石に
よる第2の強磁性体への吸引力と、電磁石による第1の
強磁性体への吸引力とが釣り合うように電磁石に流れる
電流を制御してインペラを磁気浮上させることを特徴と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic levitation pump in which a disk-shaped impeller for sending a liquid is magnetically levitated and rotated, and a first ferromagnetic material is provided on one surface of the impeller. A second ferromagnetic material is provided on the other surface in the circumferential direction. The second ferromagnetic material is disposed on one side of the impeller so as to face the first ferromagnetic material, and the impeller is attracted to one side. An electromagnet, a permanent magnet arranged on the other side of the impeller in the circumferential direction so as to face the second ferromagnetic body, and an electromagnet arranged on one side of the impeller, and rotating the driving force in a non-contact manner with the impeller. A rotating force transmitting means for transmitting the torque, controlling the current flowing through the electromagnet so that the attractive force of the permanent magnet to the second ferromagnetic material and the attractive force of the electromagnet to the first ferromagnetic material are balanced; Is magnetically levitated.

【0011】このように磁気軸受の電磁石を回転力伝達
手段側に配置することにより、ポンプ軸方向の長さを短
くすることができ、小型化を図ることができる。また、
永久磁石による非制御式磁気軸受を追加したことによ
り、インペラの半径方向剛性を向上できる。
By arranging the electromagnet of the magnetic bearing on the side of the rotational force transmitting means in this way, the length in the pump axial direction can be shortened, and the size can be reduced. Also,
By adding an uncontrolled magnetic bearing using a permanent magnet, the radial rigidity of the impeller can be improved.

【0012】また、インペラの一方側に周方向に第1の
永久磁石が設けられていて、回転力伝達手段は、その他
方面にインペラの第1の永久磁石に対向して周方向に第
2の永久磁石が設けられ、一方面がモータロータとなる
ロータと、モータロータの一方側に対向して設けられる
モータステータとを含むことを特徴とする。
Also, a first permanent magnet is provided on one side of the impeller in the circumferential direction, and the rotational force transmitting means faces the second permanent magnet on the other side and faces the first permanent magnet of the impeller. It is characterized by including a rotor provided with a permanent magnet and having one surface serving as a motor rotor, and a motor stator provided facing one side of the motor rotor.

【0013】このように、電磁石をモータ側に配置する
ことにより磁気軸受部の軸方向長さを短くできる。
Thus, by arranging the electromagnet on the motor side, the axial length of the magnetic bearing can be reduced.

【0014】さらに、インペラの第1の強磁性体は、そ
の内径側に電磁石に対向して設けられ、インペラの第1
の永久磁石は、その外径側に周方向に設けられ、電磁石
は内径側に設けられ、モータロータは外径側に設けられ
ることを特徴とする。
Further, the first ferromagnetic material of the impeller is provided on the inner diameter side of the first ferromagnetic material so as to face the electromagnet.
Is characterized in that the permanent magnet is provided on the outer diameter side in the circumferential direction, the electromagnet is provided on the inner diameter side, and the motor rotor is provided on the outer diameter side.

【0015】さらに、インペラの第1の永久磁石は、そ
の内径側に周方向に設けられ、インペラの第1の強磁性
体は、その外径側に電磁石に対向して設けられ、モータ
ロータは内径側に設けられ、電磁石は外径側に設けられ
ることを特徴とする。
Further, the first permanent magnet of the impeller is provided on the inner diameter side in the circumferential direction, the first ferromagnetic material of the impeller is provided on the outer diameter side to face the electromagnet, and the motor rotor has the inner diameter. And the electromagnet is provided on the outer diameter side.

【0016】このように電磁石を外径側に配置すること
により、電磁石の巻き線スペースを増やすことができ
る。
By arranging the electromagnet on the outer diameter side in this manner, the winding space of the electromagnet can be increased.

【0017】さらに、回転力伝達手段は、インペラの一
方側に設けられるモータロータと、モータロータに対向
して配置されるモータステータを含むことを特徴とす
る。
Further, the rotational force transmitting means includes a motor rotor provided on one side of the impeller and a motor stator arranged opposite to the motor rotor.

【0018】これにより、ロータやこれを支持するため
のモータ軸受を不要にできる。
This eliminates the need for a rotor and a motor bearing for supporting the rotor.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態の磁
気浮上型ポンプを示す縦断面図である。図1を参照し
て、磁気浮上型ポンプはモータ部110とポンプ部12
0と反モータ部130とから構成される。ポンプ部12
0のケーシング121内にはポンプ室122が設けられ
ていて、このポンプ室122内でインペラ123が回転
する。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a magnetic levitation pump according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a magnetic levitation pump includes a motor unit 110 and a pump unit 12.
0 and the anti-motor unit 130. Pump section 12
A pump chamber 122 is provided in the casing 121 of the “0”, and the impeller 123 rotates in the pump chamber 122.

【0020】ケーシング121はプラスチック,セラミ
ックあるいは金属などから形成されるが、ケーシング1
21のうちモータ部110とインペラ123との間の隔
壁部分および反モータ部130とインペラ123との間
の隔壁部分には磁性材料を使用することができないの
で、非磁性材料で構成される。インペラ123の一方端
(図1では左側)には非制御式磁気軸受を構成する永久
磁石124を有する非磁性部材125と、制御式磁気軸
受のロータに相当する軟質磁性部材126とが設けられ
ている。永久磁石124はインペラ123の円周方向に
分割されていて、互いに隣接する磁石は互いに反対方向
の磁極に着磁されている。インペラ123の他方端(図
1では右側)には、非制御式磁極軸受を構成するリング
形状を有する強磁性体(永久磁石,軟質磁性材料を含
む)144とセンサターゲットである軟質磁性材料14
5とを含む非磁性部材146が設けられる。
The casing 121 is made of plastic, ceramic, metal or the like.
The magnetic material cannot be used for the partition wall between the motor unit 110 and the impeller 123 and the partition wall between the anti-motor unit 130 and the impeller 123, and therefore, is made of a non-magnetic material. At one end (the left side in FIG. 1) of the impeller 123, a non-magnetic member 125 having a permanent magnet 124 constituting an uncontrolled magnetic bearing, and a soft magnetic member 126 corresponding to a rotor of the controlled magnetic bearing are provided. I have. The permanent magnet 124 is divided in the circumferential direction of the impeller 123, and magnets adjacent to each other are magnetized with magnetic poles in opposite directions. On the other end (the right side in FIG. 1) of the impeller 123, a ferromagnetic material (including a permanent magnet and a soft magnetic material) 144 having a ring shape and a soft magnetic material 14 serving as a sensor target constitute a non-controllable magnetic pole bearing.
5 is provided.

【0021】インペラ123の永久磁石124を有する
側に対向するようにして、ポンプ室122外部には転が
り軸受や動圧軸受などで構成されるモータ軸受111で
支持されたロータ112が設けられる。ロータ112は
モータステータ151とモータロータ152とがアキシ
アル方向に対向して形成されるアキシアルギャップモー
タによって駆動されて回転する。ロータ112にはイン
ペラ123の永久磁石124に対向しかつ吸引力が作用
するようにインペラ123側と同数の永久磁石114が
設けられている。この永久磁石114も互いに隣接する
磁石は互いに反対方向の磁極に着磁されている。
A rotor 112 supported by a motor bearing 111 such as a rolling bearing or a dynamic pressure bearing is provided outside the pump chamber 122 so as to face the side of the impeller 123 having the permanent magnet 124. The rotor 112 is rotated by being driven by an axial gap motor formed by the motor stator 151 and the motor rotor 152 facing each other in the axial direction. The rotor 112 is provided with the same number of permanent magnets 114 as the side of the impeller 123 so as to oppose the permanent magnets 124 of the impeller 123 and apply an attractive force. Adjacent magnets of the permanent magnet 114 are also magnetized to magnetic poles in opposite directions.

【0022】モータロータ152とモータステータ15
1で構成されるモータ部150は、DCブラシレスモー
タを含む同期モータや、インダクションモータを含む非
同期モータなどが使用されるが、モータの種類は問わな
い。
Motor rotor 152 and motor stator 15
A synchronous motor including a DC brushless motor, an asynchronous motor including an induction motor, and the like are used as the motor unit 150 including the motor unit 150, but the type of the motor is not limited.

【0023】インペラ123の軟質磁性部材126に対
向するようにして電磁石141が設けられる。一方、イ
ンペラ123の軟質磁性材料145に対向するようにし
て、位置センサ147が配置され、また強磁性体144
に対向するようにしてリング状永久磁石148が配置さ
れる。
An electromagnet 141 is provided so as to face the soft magnetic member 126 of the impeller 123. On the other hand, a position sensor 147 is arranged so as to face the soft magnetic material 145 of the impeller 123, and the ferromagnetic material 144
The ring-shaped permanent magnet 148 is disposed so as to face the.

【0024】図1では、強磁性体144と対向する永久
磁石148とはインペラ123の内径側に配置されてい
るが、これは両部材間で作用する吸引力によるインペラ
123へのピッチングおよびヨーイングに対する外乱を
小さくするためである。
In FIG. 1, the permanent magnet 148 opposed to the ferromagnetic body 144 is disposed on the inner diameter side of the impeller 123. This is for preventing pitching and yawing of the impeller 123 due to the attraction force acting between the two members. This is to reduce disturbance.

【0025】さらに、インペラ123はポンプ室122
内で軸方向に移動できるが、この可動範囲内で永久磁石
124と114との間に作用する吸引力よりも永久磁石
148と強磁性体144との間に作用する吸引力が常に
大きくなるように永久磁石148と強磁性体144の各
材質,形状および永久磁石148の配置する位置が設定
される。
Further, the impeller 123 has a pump chamber 122.
Within the movable range, the attractive force acting between the permanent magnet 148 and the ferromagnetic material 144 is always larger than the attractive force acting between the permanent magnets 124 and 114 within this movable range. The material and shape of the permanent magnet 148 and the ferromagnetic body 144 and the position where the permanent magnet 148 is arranged are set in the table.

【0026】位置センサ147と電磁石141とによ
り、ポンプ室122において永久磁石124と114の
吸引力および強磁性体144と永久磁石148との吸引
力に釣り合ってインペラ123をポンプ室122の中心
に保持できる。また、ここでは、追加した非制御式磁気
軸受部のロータ側に強磁性体(永久磁石,軟質磁性材料
を含む)を配置するようにしたが、この強磁性体に永久
磁石を使用した場合には、対向する永久磁石148の代
わりに軟質磁性材料を使用してもよい。
The impeller 123 is held at the center of the pump chamber 122 by the position sensor 147 and the electromagnet 141 in proportion to the attraction of the permanent magnets 124 and 114 and the attraction of the ferromagnetic material 144 and the permanent magnet 148 in the pump chamber 122. it can. Here, a ferromagnetic material (including a permanent magnet and a soft magnetic material) is arranged on the rotor side of the added uncontrolled magnetic bearing portion. However, when a permanent magnet is used for this ferromagnetic material, May use a soft magnetic material instead of the opposed permanent magnet 148.

【0027】上述のごとく、図1に示した実施形態で
は、電磁石141をモータ部110側に配置するように
したため、従来例の図5に示した磁気軸受部30あるい
は図1に示した反モータ部130の軸方向長さを短くで
き、さらにインペラ123の強磁性体144とこれに対
向する永久磁石148で構成する非制御式磁気軸受を追
加することにより、インペラ123の半径方向剛性を向
上できる。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 1, the electromagnet 141 is arranged on the motor section 110 side, so that the conventional magnetic bearing section 30 shown in FIG. 5 or the anti-motor shown in FIG. The axial length of the portion 130 can be shortened, and the rigidity of the impeller 123 in the radial direction can be improved by adding an uncontrolled magnetic bearing composed of the ferromagnetic body 144 of the impeller 123 and the permanent magnet 148 opposed thereto. .

【0028】また、図1では位置センサ147を反モー
タ部130に配置するようにしたが、図5に示した従来
例のように電磁石の近傍に配置するようにしてもよい。
In FIG. 1, the position sensor 147 is arranged in the counter motor section 130. However, it may be arranged near the electromagnet as in the conventional example shown in FIG.

【0029】図2はこの発明の他の実施形態の磁気浮上
型ポンプの縦断面図である。この図2は図1に示した磁
気浮上型ポンプと同様にして構成されるが、インペラ1
23を回転駆動させる方式が異なる。図1では、ロータ
112を回転させることによって内部の永久磁石114
とインペラ123側の永久磁石124との磁気カップリ
ングによってインペラ123を回転させるようにした
が、図2に示した実施形態では、インペラ123の内部
にモータロータ152を配置してポンプ室外部のモータ
ステータ151から直接回転磁界を与えてインペラ12
3を回転させる。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation pump according to another embodiment of the present invention. FIG. 2 is configured in the same manner as the magnetic levitation pump shown in FIG.
The method for driving the rotation of the motor 23 is different. In FIG. 1, the internal permanent magnet 114 is rotated by rotating the rotor 112.
Although the impeller 123 is rotated by magnetic coupling between the impeller 123 and the permanent magnet 124 on the side of the impeller 123, in the embodiment shown in FIG. 151, a rotating magnetic field is applied directly to the impeller 12
Rotate 3

【0030】この場合、モータロータ152とモータス
テータ151との間に作用する吸引力,電磁石141の
電磁吸引力および非制御式磁気軸受である強磁性体14
4と永久磁石148との間に作用する吸引力を釣り合わ
せるように電磁吸引力を制御することによりインペラ1
23を非接触で磁気浮上できる。すなわち、非制御磁気
軸受である強磁性体144と永久磁石148との間に作
用する吸引力は、ポンプ室122内でのインペラ稼働範
囲内でモータステータ151とモータロータ152間に
作用する吸引力よりも大きく、さらにモータ負荷によっ
て変動するモータステータ151とモータロータ152
との間に作用する吸引力の最大値よりも永久磁石148
と強磁性体144との間に作用する吸引力が常に大きく
なるように、永久磁石148と強磁性体144の各材
質,形状および永久磁石148の配置する位置を選定す
る。
In this case, the attractive force acting between the motor rotor 152 and the motor stator 151, the electromagnetic attractive force of the electromagnet 141, and the non-controllable magnetic bearing 14
By controlling the electromagnetic attraction force so as to balance the attraction force acting between the impeller 1 and the permanent magnet 148,
23 can be magnetically levitated without contact. That is, the attractive force acting between the ferromagnetic body 144, which is an uncontrolled magnetic bearing, and the permanent magnet 148 is smaller than the attractive force acting between the motor stator 151 and the motor rotor 152 within the operating range of the impeller in the pump chamber 122. Motor stator 151 and motor rotor 152 that vary with motor load.
The permanent magnet 148 is larger than the maximum value of the attractive force acting between
The material and shape of the permanent magnet 148 and the ferromagnetic body 144 and the position where the permanent magnet 148 is arranged are selected so that the attractive force acting between the permanent magnet 148 and the ferromagnetic body 144 always increases.

【0031】これにより、ロータ121やこれを支持す
るためのモータ軸受が不必要になるので、その構造を簡
単にできる利点がある。また、ここでは追加した非制御
磁気軸受部のロータ側に強磁性体(永久磁石,軟質磁性
材料を含む)を配置するようにしたが、この強磁性体に
永久磁石を使用した場合には、対向する永久磁石148
の代わりに軟質磁性材料を使用するようにしてもよい。
This eliminates the need for the rotor 121 and the motor bearing for supporting the rotor 121, and has the advantage that the structure can be simplified. Here, a ferromagnetic material (including a permanent magnet and a soft magnetic material) is arranged on the rotor side of the added uncontrolled magnetic bearing portion. However, when a permanent magnet is used for this ferromagnetic material, Opposing permanent magnet 148
Instead, a soft magnetic material may be used.

【0032】図3はこの発明のさらに他の実施形態の磁
気浮上型ポンプの縦断面図である。この図3で示した磁
気浮上型ポンプは図1とほぼ同様にして構成されている
が、モータ150を内径側に配置し、電磁石141を外
径側に配置している点において異なっている。このた
め、インペラ123の軟質磁性材料126も外径側に配
置され、永久磁石124は内径側に配置されている。図
3に示すように、電磁石141を外径側に配置すること
により、電磁石141の巻線スペースを増やすことがで
きる結果、電磁石コイル部での消費(動損)を軽減で
き、さらに電磁石141によるインペラ123への作用
力(吸引力)の作用半径を大きくとることができ、イン
ペラ123のピッチングおよびヨーイング制御などを、
磁気軸受制御に関して有利となる。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation pump according to still another embodiment of the present invention. The magnetic levitation pump shown in FIG. 3 is configured in substantially the same manner as in FIG. 1, except that the motor 150 is arranged on the inner diameter side and the electromagnet 141 is arranged on the outer diameter side. Therefore, the soft magnetic material 126 of the impeller 123 is also disposed on the outer diameter side, and the permanent magnet 124 is disposed on the inner diameter side. As shown in FIG. 3, by arranging the electromagnet 141 on the outer diameter side, the winding space of the electromagnet 141 can be increased, so that the consumption (movement loss) in the electromagnet coil portion can be reduced, and the electromagnet 141 can be used. The action radius of the action force (suction force) on the impeller 123 can be increased, and the pitching and yawing control of the impeller 123 can be performed.
This is advantageous for magnetic bearing control.

【0033】図4はこの発明の一実施形態の磁気浮上型
ポンプを駆動するためのコントローラを示すブロック図
である。図4において、コントローラ100は、インペ
ラ位置制御機能とインペラ回転トルク制御機能とインペ
ラ位置制御機能とを用いてポンプ室122内におけるイ
ンペラ123の浮上位置を変化させるインペラ浮上位置
制御機能を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a controller for driving the magnetic levitation pump according to one embodiment of the present invention. 4, the controller 100 has an impeller floating position control function of changing the floating position of the impeller 123 in the pump chamber 122 using the impeller position control function, the impeller rotation torque control function, and the impeller position control function.

【0034】より具体的には、コントローラ100はコ
ントローラ本体部101とモータドライバ102とイン
ペラ位置制御用コントローラ103とを含む。モータド
ライバ102はコントローラ本体部101より出力され
たモータの回転数に対応する電圧を出力し、モータ15
0を回転させるためのドライバである。また、インペラ
位置制御用コントローラ103はコントローラ本体部1
01より出力されたインペラ浮上位置を維持するために
電磁石141に流れる電流または電圧もしくは電流およ
び電圧を制御する。位置センサ147による検出出力は
インペラ位置制御用コントローラ103に入力され、イ
ンペラ123の中心軸(z軸)方向の並進運動、かつ中
心軸(z軸)に直交するx軸およびy軸まわりの回転運
動を制御するように電磁石141に流れる電流をコント
ロールする。なお、位置センサ147による検出出力を
コントローラ本体部101に入力し、コントローラ本体
部101より電磁石141に与える電圧値もしくは電流
値を出力するようにしてもよい。
More specifically, the controller 100 includes a controller main body 101, a motor driver 102, and an impeller position control controller 103. The motor driver 102 outputs a voltage corresponding to the number of rotations of the motor output from the controller main body 101, and
This is a driver for rotating 0. Further, the controller 103 for controlling the impeller position is the controller body 1.
In order to maintain the impeller floating position output from the control unit 01, the current or the voltage or the current and the voltage flowing through the electromagnet 141 are controlled. The detection output from the position sensor 147 is input to the impeller position control controller 103, and the impeller 123 translates in the direction of the central axis (z axis) and rotates about the x axis and the y axis orthogonal to the central axis (z axis). Is controlled so that the current flowing through the electromagnet 141 is controlled. The detection output from the position sensor 147 may be input to the controller main body 101, and the controller main body 101 may output a voltage value or a current value to be applied to the electromagnet 141.

【0035】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
The embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁気
軸受の電磁石を回転力伝達手段側に配置することによ
り、ポンプ軸方向の長さを短くすることができ、小型化
を図ることができる。その結果、この発明の磁気浮上型
ポンプを体内埋込用の血液ポンプに使用した場合に、体
内への埋込みが容易になる。また、非制御型磁気軸受を
追加することにより、インペラ半径方向の剛性を向上さ
せることができ、ポンプの許容外乱値を上げることがで
きる。
As described above, according to the present invention, by arranging the electromagnet of the magnetic bearing on the side of the rotational force transmitting means, the length in the axial direction of the pump can be shortened and the size can be reduced. Can be. As a result, when the magnetic levitation pump of the present invention is used for a blood pump for implanting in a body, implantation in the body becomes easy. Further, by adding the non-control type magnetic bearing, the rigidity in the radial direction of the impeller can be improved, and the allowable disturbance value of the pump can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施形態の磁気浮上型ポンプの
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の他の実施形態の磁気浮上型ポンプ
の縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation pump according to another embodiment of the present invention.

【図3】 この発明のさらに他の実施形態の磁気浮上型
ポンプの縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a magnetic levitation pump according to still another embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の一実施形態の磁気浮上型ポンプを
駆動するコントローラの概略ブロック図である。
FIG. 4 is a schematic block diagram of a controller that drives the magnetic levitation pump according to the embodiment of the present invention.

【図5】 従来の磁気浮上型ポンプを示す縦断面図であ
る。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional magnetic levitation pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 コントローラ、101 コントローラ本体部、
102 モータドライバ、103 インペラ位置制御用
コントローラ、110 モータ部、111 モータ軸
受、112 ロータ、114,124,148 永久磁
石、120 モータ部、121 ケーシング、122
ポンプ室、123 インペラ、125 非磁性部材、1
26 軟質磁性部材、130 反モータ部、144 強
磁性体、145 軟質磁性材料、146 非磁性部材、
147 位置センサ、148 リング状永久磁石、15
0 モータ、151 モータステータ、152 モータ
ロータ。
100 controller, 101 controller body,
102 motor driver, 103 impeller position control controller, 110 motor unit, 111 motor bearing, 112 rotor, 114, 124, 148 permanent magnet, 120 motor unit, 121 casing, 122
Pump chamber, 123 impeller, 125 non-magnetic member, 1
26 soft magnetic member, 130 anti-motor part, 144 ferromagnetic material, 145 soft magnetic material, 146 non-magnetic member,
147 position sensor, 148 ring-shaped permanent magnet, 15
0 motor, 151 motor stator, 152 motor rotor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F04D 29/04 F04D 29/04 G R B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F04D 29/04 F04D 29/04 GR B

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体を送るための円板状のインペラを磁
気浮上させて回転させる磁気浮上型ポンプであって、 前記インペラの一方面には第1の強磁性体が設けられて
おり、他方面には周方向に第2の強磁性体が設けられて
いて、 前記インペラの一方側に前記第1の強磁性体に対向して
配置され、該インペラを一方側に吸引する電磁石、 前記インペラの他方側に前記第2の強磁性体に対向する
ように周方向に配置され、該インペラを他方側に吸引す
る永久磁石、および前記インペラの一方側に配置され、
該インペラに対して非接触で回転駆動力を伝達する回転
力伝達手段を備え、 前記永久磁石による前記第2の強磁性体への吸引力と、
前記電磁石による前記第1の強磁性体への吸引力とが釣
り合うように前記電磁石に流れる電流を制御して前記イ
ンペラを磁気浮上させることを特徴とする、磁気浮上型
ポンプ。
1. A magnetic levitation type pump for magnetically levitation and rotating a disk-shaped impeller for sending a liquid, wherein a first ferromagnetic material is provided on one surface of the impeller, and A second ferromagnetic body is provided in a circumferential direction on the side, an electromagnet arranged on one side of the impeller to face the first ferromagnetic body, and attracting the impeller to one side; A permanent magnet that is arranged on the other side in the circumferential direction so as to face the second ferromagnetic body, and that attracts the impeller to the other side, and is arranged on one side of the impeller,
A rotational force transmitting unit that transmits a rotational driving force to the impeller in a non-contact manner, wherein the permanent magnet attracts the second ferromagnetic material to the impeller;
A magnetic levitation pump, wherein the impeller is magnetically levitated by controlling a current flowing through the electromagnet so that an attractive force of the electromagnet to the first ferromagnetic material is balanced.
【請求項2】 前記インペラの一方側には周方向に第1
の永久磁石が設けられていて、 前記回転力伝達手段は、 その他方面に前記インペラの前記第1の永久磁石に対向
して周方向に第2の永久磁石が設けられ、一方面がモー
タロータとなるロータと、 前記モータロータの一方側に対向して設けられるモータ
ステータとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の
磁気浮上型ポンプ。
2. A first circumferentially extending one side of the impeller.
The rotational force transmitting means is provided with a second permanent magnet on the other side in a circumferential direction facing the first permanent magnet of the impeller, and one surface becomes a motor rotor. The magnetic levitation pump according to claim 1, further comprising: a rotor; and a motor stator provided to face one side of the motor rotor.
【請求項3】 前記インペラの第1の強磁性体は、前記
電磁石に対向して設けられ、前記インペラの第1の永久
磁石は、その外径側に周方向に設けられ、 前記電磁石は内径側に設けられ、前記モータロータは外
径側に設けられることを特徴とする、請求項2に記載の
磁気浮上型ポンプ。
3. The first ferromagnetic body of the impeller is provided so as to face the electromagnet, the first permanent magnet of the impeller is provided on an outer diameter side in a circumferential direction, and the electromagnet has an inner diameter. The magnetic levitation pump according to claim 2, wherein the motor rotor is provided on the outer diameter side.
【請求項4】 前記インペラの第1の永久磁石は、その
内径側に周方向に設けられ、前記インペラの第1の強磁
性体は、その外径側に前記電磁石に対向して設けられ、 前記モータロータは内径側に設けられ、前記電磁石は外
径側に設けられることを特徴とする、請求項2に記載の
磁気浮上型ポンプ。
4. A first permanent magnet of the impeller is provided in a circumferential direction on an inner diameter side thereof, and a first ferromagnetic body of the impeller is provided on an outer diameter side thereof so as to face the electromagnet, The magnetic levitation pump according to claim 2, wherein the motor rotor is provided on an inner diameter side, and the electromagnet is provided on an outer diameter side.
【請求項5】 前記回転力伝達手段は、 前記インペラの一方側に設けられるモータロータと、 前記モータロータに対向して配置されるモータステータ
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の磁気浮上型
ポンプ。
5. The magnetic levitation according to claim 1, wherein the rotational force transmitting means includes a motor rotor provided on one side of the impeller, and a motor stator arranged to face the motor rotor. Type pump.
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