CN113785128B - 磁悬浮式泵 - Google Patents

Abstract

本发明具备：固定部；旋转部，其配置于固定部的内部，由径向方向支持磁体产生的径向磁通非接触地支持于固定部的中心；在固定部与旋转部之间，由设置于固定部的定子和从该定子分离地设置于旋转部的转子构成的马达部；以及设置于旋转部的轴心的一端侧的叶轮；叶轮具有前板、后板以及设置于前板和后板之间从叶轮的中心部分延伸至外周缘部的叶片；前板与后板在从叶片的外周缘部沿周方向隔开规定距离的位置起向叶轮的中心方向分别具有规定的大小的切除部分；切除部分形成为前板的切除部分的大小小于后板的切除部分的大小。藉此，能提供一种能通过构造结构将叶轮上作用的轴向载荷设定为合适的大小的磁悬浮式泵。

Description

磁悬浮式泵

技术领域

本发明涉及旋转部在固定部的中心以通过磁力而悬浮的状态旋转的磁悬浮式泵。

背景技术

以往，存在具备磁悬浮式电动机的磁悬浮式泵，该磁悬浮式电动机通过使旋转部在固定部的中心通过磁力而悬浮，从而无需作为机械式滑动构件的滑动轴承。磁悬浮式泵在电动机的部分上没有机械式滑动构件，因此不会发生污染，无需进行消耗部件的维护。因此，磁悬浮式泵用于半导体产业、处理医药品相关的药液等的领域、处理含有气体的二相液体的用途等。

作为这类的现有技术，存在本申请人先行申请的磁悬浮式泵(例如参照专利文献1)。该磁悬浮式泵具备固定部和配置于其内部以旋转中心为中心进行旋转的旋转部，借助由固定部上设置的定子和旋转部上设置的转子构成的马达部，使旋转部在固定部的中心磁悬浮从而非接触地支持并旋转。并且，由设置于旋转部的轴心方向一端部的叶轮作用的轴向载荷的大小通过施加在配置于另一端部的轴向方向力调节线圈上的电流的大小来调节。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2017-158325号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，磁悬浮式泵的叶轮上如下所述作用有轴向载荷。图13是示出以往的磁悬浮式泵200中的叶轮210的部分的剖视图，图14是示出图13所述磁悬浮式泵200中叶轮210上作用的轴向载荷G的概况的图。如图13所示，磁悬浮式泵200的叶轮210在前板214与后板216之间设置有叶片213，流体从吸入口206吸入前板214的中央部分上设置的开口部211，由叶片213向径方向外方(图中的上方)的吐出口207压送。该叶轮210中，如图14所示前板214与后板216上作用有流体压，但前板214具有开口部211因此比后板216面积小，后板216上作用的流体压的总和PR是比前板214上作用的流体压的总和PF高的力。该力的差使叶轮210上向着前方作用有轴向载荷G。

因此，上述现有技术中，通过向轴向方向力调节线圈施加的电流的大小来调节叶轮作用的轴向载荷。但是，轴向载荷因扬程、流体的种类等多种要因而变化，因此在磁悬浮式泵中，难以调节线圈电流以根据使用条件使叶轮上作用的轴向载荷为合适的大小。

因此，本发明的目的在于提供一种能通过构造结构将叶轮上作用的轴向载荷设定为合适的大小的磁悬浮式泵。

解决问题的手段：

为了达成上述目的，本发明具备固定部；旋转部，所述旋转部配置于所述固定部的内部，由径向方向支持磁体产生的径向磁通非接触地支持于所述固定部的中心；在所述固定部与所述旋转部之间，由设置于所述固定部的定子和从该定子分离地设置于所述旋转部的转子构成的马达部；以及设置于所述旋转部的轴心的一端侧的叶轮；所述叶轮具有前板、后板以及设置于所述前板和所述后板之间从所述叶轮的中心部分延伸至外周缘部的叶片；所述前板与所述后板在从所述叶片的所述外周缘部沿周方向隔开规定距离的位置起向所述叶轮的中心方向分别具有规定的大小的切除部分；所述切除部分形成为所述前板的所述切除部分的大小小于所述后板的所述切除部分的大小。

根据该结构，旋转部由固定部的径向方向支持磁体产生的径向磁通非接触地支持，通过由马达部使旋转部旋转而使叶轮旋转。并且，通过使叶轮的前板上设置的切除部分形成得比后板上设置的切除部分小，能使叶轮上作用的轴向载荷为合适的值。而且，由于切除部分设置于远离叶片的外周缘部的位置，叶片的外周缘部是与前板和后板连接的状态，因此能通过叶片与前板及后板确保叶轮产生的流体的推挤力，且使叶轮上作用的轴向载荷的大小合适。

又，所述前板与所述后板的所述切除部分中，所述叶片的旋转方向的前方部分从外周缘部形成于前壁。根据这样的结构，能通过叶轮旋转使叶片与由切除部分在叶片的旋转方向的前方部分上形成的前壁推挤流体，能改善流体的推挤力。

又，所述切除部分从所述叶片与所述前板及所述后板的连接部分设有规定的距离地形成。根据这样的结构，前板及后板与叶片分别在正交方向交叉，因此能确保它们的连接部分的强度，且使叶轮上作用的轴向载荷为合适的大小。

又，所述前板的切除部分的大小相对于所述后板的切除部分的大小的比例构成为对所述叶轮向着前方作用有一定的轴向载荷的比例。根据这样的结构，能调节对叶轮作用的轴向载荷，因此能使叶轮上作用的轴向载荷为任意的大小，能非接触地稳定支持磁悬浮的旋转部而使其旋转。

又，还具备：轴向方向支持部，所述轴向方向支持部具有：从所述旋转部的轴心的另一端部远离轴心方向地配置，靠近该旋转部地与所述固定部的固定磁性部相连的固定磁性壁；和配置于所述固定磁性壁，产生与所述径向磁通的从所述旋转部通过间隙流向该固定磁性壁的漏出磁通重叠的轴向磁通的轴向方向轴支持力调节线圈；控制部，所述控制部控制所述轴向方向轴支持力调节线圈上施加的电流的大小而通过所述轴向磁通向所述旋转部作用轴向方向轴支持力。

根据这样的结构，能对从旋转部的轴心方向的一端部流向固定磁性壁的径向磁通的漏出磁通重叠固定磁性壁上配置的轴向方向轴支持力调节线圈产生的轴向磁通而向旋转部作用轴向方向轴支持力。因此，能实现由在叶轮的前板和后板上设置切除部分而带来的轴向载荷的调节，且实现对旋转部作用轴向方向轴支持力的轴向载荷的调节。而且，通过设置仅向固定磁性壁侧作用轴向方向轴支持力的磁路，能减小旋转部的轴方向尺寸使磁悬浮式泵小型化。

发明效果：

根据本发明，能提供一种能通过构造结构将叶轮上作用的轴向载荷设定为合适的大小的磁悬浮式泵。

附图说明

图1是示出本发明一实施形态的磁悬浮式泵的剖视图；

图2是示出图1所示磁悬浮式泵的磁悬浮式电动机中的径向方向支持力的图；

图3是示出图1所示磁悬浮式泵的磁悬浮式电动机中调节轴向方向轴支持力的状态的图；

图4是图1所示磁悬浮式泵上配置的叶轮从前板侧观察的立体图；

图5是图4所示叶轮从后板侧观察的立体图；

图6是示出与图4所示叶轮不同实施形态的叶轮从前板侧观察的立体图；

图7是示出叶轮的切除部分的图，(a)是示出图4所示叶轮的前板上的切除部分的主视图，(b)是示出图5所示叶轮的后板上的切除部分的主视图，(c)是示出图6所示叶轮的前板上的切除部分的主视图；

图8是示出与图4所示叶轮另一不同的实施形态的叶轮从前板侧观察的立体图；

图9是示出图1所示磁悬浮式泵中叶轮上作用的轴向载荷的概况的图；

图10中，(a)是示出使用了图4与图6所示叶轮的磁悬浮式泵的转速与轴向载荷的关系的图表，(b)是示出使用了图4与图8所示叶轮的磁悬浮式泵的转速与扬程的关系的图表；

图11是示意性示出图1所示磁悬浮式泵上作用的轴向载荷与轴向方向轴支持力的图；

图12是示出图1所示磁悬浮式泵中的轴向方向轴支持力与电流的关系的图表；

图13是示出以往的磁悬浮式泵中的叶轮的部分的剖视图；

图14是示出图13所示磁悬浮式泵中叶轮上作用的轴向载荷的概况的图。

具体实施方式

以下基于附图说明本发明的实施形态。本说明书及权利要求书的文件中的前后方向的概念是图1所示磁悬浮式泵1的左方向为前方向、右方向为后方向。又，旋转部50的旋转轴心S的方向为“γ方向”，与γ方向正交的水平径向方向为“α方向”，与γ方向正交的铅垂径向方向为“β方向”。

(磁悬浮式泵的结构)

图1是示出一实施形态的磁悬浮式泵1的剖视图。图2是示出图1所示磁悬浮式泵1的磁悬浮式电动机10中的径向方向支持力的图。图3是示出图1所示磁悬浮式泵1的磁悬浮式电动机10中调节轴向方向轴支持力的状态的图。

如图1所示，磁悬浮式泵1在壳体2的内部具备磁悬浮式电动机10。磁悬浮式电动机10配置于固定部20的内部，具备旋转轴51以旋转轴心S为中心旋转的旋转部50。该旋转部50如后所述由径向方向支持部23产生的磁通的径向方向支持力非接触地支持于固定部20。

固定部20上设置有定子21，与从该定子21分离地设置于旋转部50的转子52构成马达部40。马达部40具有配置于转子52的周围的多个转子永久磁体53和配置于定子21上的多个定子绕组22。马达部40为永久磁体式马达部。定子21的定子绕组22与控制部70电气连接。本实施形态的控制部70包括电源。控制部70控制定子绕组22中流动的电流，产生旋转磁场，使马达部40的转子52旋转从而使旋转部50旋转。控制部70具备旋转控制用的变频器，由此能任意调节旋转部50的旋转速度。

旋转部50在轴心方向的前端部(一端部)设置有叶轮80。旋转部50周围由圆筒状的罩4覆盖。又，面对旋转部50的固定部20的内部也由圆筒状的罩5覆盖。这些罩4、5之间的空间为流体能移动的空间。叶轮80通过旋转部50旋转，从泵部3的吸入口6向着吐出口7送出流体。

在与上述马达部40的前方向和后方向分开的位置上设置有径向方向支持部23。径向方向支持部23具有非接触地支持旋转部50的径向方向支持磁体24。径向方向支持磁体24具有设置在前部和后部的固定铁芯25上的径向方向支持线圈26、设置于固定部20的外周位置的圆筒状的第一永久磁体28、以及设置于旋转部50的周围的圆筒状的第二永久磁体54。

上述径向方向支持线圈26与控制部70电气连接。径向方向支持线圈26上施加的电流的大小与方向可由控制部70控制。上述第一永久磁体28设置于固定部20的外周部，与设置于定子21的外周位置的固定侧磁路27的前位置与后位置分开设置。上述第二永久磁体54设置于旋转部50的周围，与设置有转子52的转子永久磁体53的旋转侧磁路55的前位置与后位置分开设置。

上述径向方向支持线圈26之间设置有检测上述旋转部50相对于上述固定部20的位置的径向位置传感器32。径向位置传感器32设置在配置于旋转轴心S的轴心方向的前后位置的任一径向方向支持部23上。径向位置传感器32在周方向上设置有多个。藉此，在旋转部50相对于固定部20的前部与后部，检测旋转轴心S的相对于γ方向的水平径向方向α和铅垂径向方向β上的位置变化。该径向位置传感器32可用作例如检测从固定部20至旋转部50上设置的传感器目标(sensor target)的位移的位移传感器等。该径向位置传感器32也与上述控制部70连接。

该磁悬浮式电动机10的固定部20上，以靠近旋转部50的叶轮80相反方向的轴心方向的后端部(另一端部)的形式设置有固定磁性壁31。固定磁性壁31设置为和与径向方向支持部23的固定铁芯25连接的固定磁性部30相连。固定磁性壁31上设置有轴向方向支持部60，该轴向方向支持部60具有向旋转部50作用轴向方向轴支持力的轴向方向轴支持力调节线圈61。轴向方向轴支持力调节线圈61与控制部70电气连接。控制部70能控制向轴向方向轴支持力调节线圈61施加的电流的大小和方向。

又，固定磁性壁31上设置有检测上述旋转部50的后方端与固定部20的轴向方向位置的轴向位置传感器33。该轴向位置传感器33可用作例如检测从固定部20至旋转部50上设置的传感器目标的位移的位移传感器等。该轴向位置传感器33与上述控制部70连接。作为控制部70，可以是具备各种控制电路的控制器。

根据上述磁悬浮式泵1，能借助向径向方向支持部23的径向方向支持线圈26上施加电流而产生的径向轴支持磁通在水平径向方向α及铅垂径向方向β上产生径向方向支持力，以非接触的状态支持配置于固定部20的内部的旋转部50。并且，通过马达部40使旋转部50旋转从而使叶轮80旋转。

如图2所示，根据上述磁悬浮式电动机10，在永久磁体28、54之间从N极向S极产生有作为偏磁磁通的径向磁通Ψs1(粗箭头)。该图中显示为隔着旋转轴心S相向的位置。径向磁通Ψs1例如从设置于固定部20的后部的第一永久磁体28的N极通过固定侧磁路27流向设置于前部的第一永久磁体28的S极。并且，从该第一永久磁体28的N极通过固定磁性部29、径向方向支持部23的固定铁芯25、旋转部50的旋转磁性部56流向设置于旋转部50的前部的第二永久磁体54的S极。并且，从该第二永久磁体54的N极通过旋转部50的旋转侧磁路55流向设置于后部的第二永久磁体54的S极。并且，从该第二永久磁体54的N极通过旋转磁性部57、径向方向支持部23的固定铁芯25、固定磁性部30流向后部的第一永久磁体28的S极。像这样，径向磁通Ψs1通过固定部20的外周部、设置于马达部40的前后位置的径向方向支持部23的固定铁芯25、旋转部50环状流动。该由永久磁体28、54产生的径向磁通Ψs1(粗箭头)上追加有由施加于上述径向方向支持线圈26的电流而产生的径向磁通Ψs2(细箭头)。能通过使这两个径向磁通Ψs1、Ψs2同方向产生或异方向产生来增强或减弱磁通，能借助这些径向磁通Ψs1、Ψs2的合成磁通的控制来调节径向方向支持力。

又，径向磁通Ψs1、Ψs2从旋转部50的前部向后部流通，因此径向磁通Ψs1、Ψs2的一部分从旋转部50的后端部跨越间隙H作为漏出磁通Ψs10在固定磁性壁31中流通。该漏出磁通Ψs10从固定磁性壁31流向固定磁性部30而返回径向磁通Ψs1、Ψs2。漏出磁通Ψs10从旋转部50流向固定磁性壁31，因此由该漏出磁通Ψs10在旋转部50上产生向固定磁性壁31吸引的向后的轴向方向轴支持力Fγ。

像这样，借助径向磁通Ψs1、Ψs2的流通，在旋转部50上向着固定磁性壁31作用有向后的轴向方向轴支持力Fγ。因此，根据使用该磁悬浮式电动机10的磁悬浮式泵1，与作用于叶轮80的部分的轴向载荷G将旋转部50向前方向吸引相对地，能产生向相反的后方向作用的轴向方向轴支持力Fγ。

另一方面，如图3所示，根据上述磁悬浮式电动机10，通过向固定磁性壁31上设置的轴向方向轴支持力调节线圈61施加轴向方向轴支持力调节线圈电流E1(图12)，从固定磁性壁31向旋转部50的后端流通轴向磁通Ψs3(右手法则)。并且，该轴向方向轴支持力调节线圈61产生的轴向磁通Ψs3与径向方向支持磁体24产生的径向磁通Ψs1、Ψs2的漏出磁通Ψs10重叠。但是，轴向磁通Ψs3是与从旋转部50向着固定磁性壁31流通的漏出磁通Ψs10排斥的磁通。因此，从旋转部50向着固定磁性壁31流通的漏出磁通Ψs10与从固定磁性壁31流向旋转部50的轴向磁通Ψs3为在间隙H的部分处互相排斥的磁通。因此，通过使轴向磁通Ψs3与漏出磁通Ψs10重叠，能向旋转部50作用向前的轴向方向轴支持力-Fγ。

像这样，径向磁通Ψs1、Ψs2产生的轴向方向轴支持力Fγ能借助轴向方向轴支持力调节线圈61的轴向磁通Ψs3产生的轴向方向轴支持力-Fγ成为向前的轴向方向轴支持力-Fγ。该轴向方向轴支持力-Fγ能通过由控制部70向轴向方向轴支持力调节线圈61施加的电流的大小进行控制。

并且，能借助下述的叶轮80及不同实施形态的叶轮90的构造结构将作用于叶轮80、90的轴向载荷G设定为合适的大小。

(叶轮的结构)

图4是图1所示磁悬浮式泵1上设置的叶轮80从前板侧观察的立体图。图5是图4所示叶轮80从后板侧观察的立体图。图6是示出与图4所示叶轮80不同实施形态的叶轮90从前板侧观察的立体图。另外，图6的叶轮90仅前板94与图4的叶轮80不同，因此对其他结构中与叶轮80相同的结构标以在叶轮80中的符号上加上“10”得到的符号，省略其说明。

图4所示的叶轮80在前板84的中心部分处有开口部81，在设置于叶轮80的中心部分的突起部82的周围放射状地设置有从开口部81的周围延伸至叶轮80的外周缘部的多个叶片83。叶片83设置于前板84与后板86之间，如图5所示呈弯曲的形状。叶片83与前板84及后板86分别在正交方向上交叉。

如图5所示，在后板86的外周部分上，从叶片83的外周缘部83a沿周方向隔开规定距离的部分起向叶轮80的中心方向设置有规定的大小的切除部分87。切除部分87中，叶轮80的旋转方向M的前方部分形成为从外周缘部沿着叶片83的弯曲的曲面的前壁87a，叶片83的旋转方向M的后方部分形成为从外周缘部向着叶轮80的中心方向崛起的角度的后壁87b。后板86的切除部分87为尽可能大的形状。本实施形态的叶轮80具有五枚叶片83，这些叶片83之间设置有切除部分85。

并且，如图4所示，在叶轮80的前板84上，从叶片83的外周缘部83a沿周方向隔开规定距离的部分起向叶轮80的中心方向设置有规定的大小的切除部分85。前板84的切除部分85中，叶轮80的旋转方向M的前方部分形成为从外周缘部沿着叶片83的弯曲的曲面的前壁85a。叶片83的旋转方向M的后方部分与后板86同样形成为从外周缘部向着叶轮80的中心方向崛起的角度的后壁85b。前壁85a与后壁85b通过以叶轮80的旋转中心为中心的圆弧状的圆弧部分85c与邻接的叶片83的后壁85b和前壁85a分别相连。前板84的切除部分85中，前壁85a是与叶片83的弯曲形状相同的弯曲形状，从后板86与叶片83的连接部分设有规定的距离地形成。切除部分85也设置于五枚叶片83间的部分。前板84的切除部分85与后板86的切除部分87相比面积较小。

图6所示的叶轮90中，后板96与叶轮80的后板86一样，切除部分97在叶轮80的旋转方向M的前方部分形成为从外周缘部沿着叶片83的弯曲的曲面的前壁97a，叶片93的旋转方向M的后方部分形成为从外周缘部向着叶轮90的中心方向崛起的角度的后壁97b。后板96的切除部分97也为尽可能大的形状。并且，前板94上设置的切除部分95比图4所示的叶轮80的前板84上设置的切除部分85大。叶轮90通过减小前板94的切除部分95上的前壁95a与后壁95b之间形成的圆弧部分95c的半径方向尺寸，由此使切除部分95的面积比叶轮80的切除部分85大。叶轮90的切除部分95也是，位于叶轮90的旋转方向M的前方部分的前壁95a形成为从外周缘部沿着叶片83的弯曲的曲面，后壁95b从外周缘部向着叶轮90的中心方向崛起的角度地形成。又，叶轮90也具有五枚叶片93，这些叶片93之间设置有切除部分95。前板94的切除部分95的面积与后板96的切除部分97的面积相比面积较小。

根据这些叶轮80、90，前板84、94的切除部分85、95及后板86、96的切除部分87、97从叶轮80、90的外周部分上的叶片83、93的外周缘部83a、93a沿周方向隔开规定距离的部分设置。因此，叶片83、93的外周缘部83a、93a为与前板84、94及后板86、96连接的状态。而且，通过设置切除部分85、87、95、97，在叶片83、93的旋转方向M的前方部分上从外周缘部起存在前板84、94的前壁85a，95a、后板86、96的前壁87a、97a。因此，能借助叶轮80、90的旋转使前壁85a、87a、95a、97a也与叶片83、93一起推挤流体。因此，能谋求叶轮80、90的吐出压力的改善。

又，前板84、94的切除部分85、95及后板86、96的切除部分87、97从前板84、94及后板86、96与叶片83、93的连接部分设有规定的距离地形成。藉此，叶片83、93与前板84、94及后板86、96的连接部分为分别在正交方向交叉的状态，因此能确保这些连接部分的强度。

(叶轮的切除部分)

图7是示出叶轮80、90的切除部分85、87、95的图，(a)是示出图4所示叶轮80的前板84上的切除部分85的主视图，(b)是示出图5所示叶轮80的后板86上的切除部分87的主视图，(c)是示出图6所示叶轮90的前板94上的切除部分95的主视图。图7中示出了从前方观察叶轮80、90的状态(从图4、图6所示的正面侧观察的状态)的切除部分85、87、95与叶片83的关系。图7中(b)是去掉了前板84的图。切除部分85、87、95以斜线表示。这些图中仅示出了圆形的叶轮80、90的一部分。

如图7中(a)所示，图4的叶轮80的前板84上设置的切除部分85中，叶轮80的旋转方向M的前方部分形成为从外周缘部沿着叶片83的弯曲的曲面的前壁85a。又，叶片83的旋转方向M的后方部分形成为从外周缘部向着叶轮80的中心方向崛起的角度的后壁85b。并且，在它们之间的部分上形成有以叶轮80的旋转中心为中心的圆弧部分85c。切除部分85从前板84与叶片83的连接部分(虚线部分)设有规定的距离地形成。

如图7中(b)所示，图4的叶轮80的后板86上设置的切除部分87中，叶轮80的旋转方向M的前方部分以从外周缘部沿着叶片83的弯曲的曲面形成为与邻接的后壁87b相连那样的曲面的前壁87a。又，叶片83的旋转方向M的后方部分形成为从外周缘部向着叶轮80的中心方向崛起的角度的后壁87b。前壁87a是与叶片83的弯曲形状同样的弯曲形状。切除部分87从后板86与叶片83的连接部分设有规定的距离地形成。

该叶轮80中，若图7中(b)所示的后板86上设置的切除部分87的面积为“1”，则图7中(a)所示的前板84上设置的切除部分85的面积为“0.5”。即，叶轮80中，与后板86的切除部分87的面积相比，前板84的切除部分85的面积的大小以1：0.5的比例较小地形成。像这样，叶轮80在后板86形成最大面积的切除部分87，在前板84辅助地形成比切除部分87小的规定面积的切除部分85。

如图7中(c)所示，图6的叶轮90的前板94上设置的切除部分95中，叶轮90的旋转方向M的前方部分形成为从外周缘部沿着叶片93的弯曲的曲面的前壁95a。又，叶片93的旋转方向M的后方部分形成为从外周缘部向着叶轮90的中心方向崛起的角度的后壁95b。并且，它们之间的部分上形成有以叶轮90的旋转中心为中心的圆弧部分95c。切除部分95从前板94与叶片93的连接部分(虚线部分)设有规定的距离地形成。叶轮90的后板96与图7中(b)相同因此省略说明。

该叶轮90中，若图7中(b)所示的后板86(96)上设置的切除部分87(97)的面积为“1”，则图7中(c)所示的前板94上设置的切除部分95的面积为“0.65”。即，叶轮90中，与后板96的切除部分97的面积相比，前板94的切除部分95的面积的大小以1：0.65的比例较小地形成。叶轮90也在后板96形成最大面积的切除部分97，在前板94辅助地形成比切除部分97小的规定面积的切除部分95。

像这样，叶轮80、90的前板84、94上的切除部分85、95的面积与后板86、96上的切除部分87、97的面积为以下的大小关系：在后板86、96上形成面积较大的切除部分87、97，在前板84、94上形成比后板86、96的切除部分87、97面积小的切除部分85、95。前板84、94的切除部分85、95的大小与后板86、96的切除部分87、97的大小只要确保上述大小关系也可以为其他比例。能通过前板84、94的切除部分85、95的面积与后板86、96的切除部分87、97的面积之差，如后所述地将轴向载荷G的大小设定为规定的大小。

而且，叶片83、93的部分与前板84、94及后板86、96的切除部分85、95、87上的前壁85a、95a、87a、97a的部分也能推挤流体，能谋求吐出压力的改善。

(其他实施形态的叶轮)

图8是示出与图4所示叶轮80另一不同的实施形态的叶轮100从前板侧观察的立体图。另外，图8所示的叶轮100是与叶轮80在前板104的切除部分105上的前壁105a、后板106的切除部分107上的前壁107a的形状不同的示例。图8的叶轮100中，对与叶轮80相同的结构标以在叶轮80中的符号上加上“20”得到的符号，省略其说明。

图8所示的叶轮100中，前板104上设置的切除部分105的前壁105a在外周部分从外周缘部向着叶轮100的中心方向崛起的角度地形成。又，后板106上设置的切除部分107的前壁107a也在外周部分从外周缘部向着叶轮100的中心方向崛起的角度地形成。藉此，在前板104与后板106的切除部分105、107的外周部分上，在旋转方向M的前方部分形成有直立的前壁105a、107a。另外，叶轮100其他结构与叶轮80相同，因此省略其他结构的说明。

根据该叶轮100，在叶片103的旋转方向M的前方部分从外周缘部存在前板104的前壁105a和后板106的前壁107a。而且，前壁105a、107a在外周部分从外周缘部向着叶轮100的中心方向崛起的角度地形成，因此能借助叶轮100的旋转使前壁105a、107a与叶片103一起进一步增大推挤流体的力。因此，能谋求叶轮100的吐出压力进一步的改善。

(磁悬浮式泵上作用的轴向载荷)

图9是示出图1所示磁悬浮式泵1中叶轮80(90、100)上作用的轴向载荷的概况的图。图10中(a)是示出使用了图4与图6所示叶轮的磁悬浮式泵的转速与轴向载荷的关系的图表，图10中(b)是示出使用了图4与图8所示叶轮的磁悬浮式泵的转速与扬程的关系的图表。图10中(a)之中，轴向载荷G用(+)表示向前方的载荷，用(-)表示向后方的载荷。

如图9所示，磁悬浮式泵1的叶轮80(90、100)中，前板84(94、104)的外周部的一部分上有切除部分85(95、105)，后板86(96、106)的外周部的一部分上有切除部分87(97、107)。因此，与图14所示的前板214相比，设置有前板84(94、104)的切除部分85(95、105)的部分上作用的流体压的总和PF仅会小切除部分85(95、105)的所对应地面积的压力。又，与图14所示的后板216相比，设置有后板86(96、106)的切除部分87(97、107)的部分上作用的流体压的总和PR仅会小切除部分87(97、107)的所对应地面积的压力。

像这样，在后板86(96、106)设置较大的面积的切除部分87(97、107)，且在前板84(94、104)上设置比后板86(96、106)面积小的切除部分85(95、105)，由此能以使分别作用于叶轮80(90、100)的前板84(94、104)与后板86(96、106)的流体压的力为适当的值，在叶轮80(90、100)上作用规定的轴向载荷G的形式进行控制。

如图10中(a)所示，根据具备图4所示叶轮80的磁悬浮式泵1，能成为点划线L1所示那样的轴向载荷。又，根据具备图6所示叶轮90的磁悬浮式泵1，能成为实线L2所示那样的轴向载荷。另外，双点划线L3表示具备图13所示没有切除部分的叶轮210的磁悬浮式泵200中的轴向载荷。

根据该图表，使用图4所示的叶轮80能使磁悬浮式泵1运行时的轴向载荷G为大致接近0的载荷。又，使用图6所示的叶轮90时，与图4所示叶轮80相比前板94的切除部分95的面积增加，由此前板94上作用的流体压的总和PF与图4的叶轮80相比较小，因此能使轴向载荷G向(+)的方向稍微增大。叶轮90是切除部分95的面积使磁悬浮式泵1运行时的轴向载荷G为(+)侧适当的值的一个示例。

像这样，叶轮80、90在后板86(96)上设置较大的面积的切除部分87(97)，且在前板84(94)上设置适当较小的面积的切除部分85(95)。因此，根据具备叶轮80、90的磁悬浮式泵1，与图13所示的磁悬浮式泵200相比，能使轴向载荷G为适当较小的值。

又，如图10中(b)所示，根据具备图4所示叶轮80的磁悬浮式泵1，如点划线L5所示能使扬程随着转速的上升而升高。并且，根据具备图8所示叶轮100的磁悬浮式泵1，如实线L6所示与叶轮80相比能进一步使扬程随着转速的上升而升高。像这样，根据叶轮100，通过使前板104的前壁104a与后板106的前壁106a为直立的形状，由此能增加这些前壁104a、106a产生的流体的推挤力从而使扬程升高。

另外，图10中(a)、(b)所示图表是一个示例的磁悬浮式泵1中使用了叶轮80、90、100的情况的例子。在磁悬浮式泵1的结构不同的情况下，叶轮80、90、100上设置的切除部分85、87、95、97、105、107的面积保持在后板86、96、106上形成较大面积的切除部分87、97、107，在前板84、94、104上形成比后板86、96、106的切除部分87、97、107面积小的切除部分85、95、105这一大小关系，根据磁悬浮式泵1进行设定即可。

(实施形态中电流值与轴向方向轴支持力的关系)

图11是示意性示出图1所示磁悬浮式泵1上作用的轴向载荷G与轴向方向轴支持力Fγ的图。图12是示出图1所示磁悬浮式泵1中的轴向方向轴支持力Fγ与轴向方向轴支持力调节线圈电流E1的关系的图表。图12所示纵轴表示从固定磁性壁31向着旋转部50产生的轴向方向轴支持力Fγ。轴向方向轴支持力Fγ中向后的轴向方向轴支持力Fγ为“+”，向前的轴向方向轴支持力-Fγ为“-”。图11所示横轴表示轴向方向轴支持力调节线圈电流E1。

如图11所示，磁悬浮式泵1中，从叶轮80对磁悬浮式电动机10的旋转部50作用有轴向载荷G，但能通过向轴向方向轴支持力调节线圈61施加轴向方向轴支持力调节线圈电流E1(图12)来产生轴向方向轴支持力Fγ。

如图12所示，根据图1所示的磁悬浮式泵1，即使在轴向方向轴支持力调节线圈61中没有流通电流的状态下，也会产生向后的“+”的轴向方向轴支持力Fγ。但是，通过向轴向方向轴支持力调节线圈61施加轴向方向轴支持力调节线圈电流E1能减小轴向方向轴支持力Fγ，通过调节轴向方向轴支持力调节线圈电流E1能使轴向方向轴支持力Fγ为“大致0”。若从该状态进一步增大轴向方向轴支持力调节线圈电流E1，则轴向方向轴支持力Fγ为向前的“-”的状态。

并且，通过使上述磁悬浮式泵1中，叶轮80、90、100的前板84、94、104上设置的切除部分85、95、105的面积与后板86、96、106上设置的切除部分87、97、107的面积为适当大小的面积比，能使轴向方向轴支持力Fγ为向“+”侧稍微作用的状态的虚线R所示的状态。该状态是叶轮80、90、100的轴向载荷G向“+”的方向稍微作用的状态，该实施形态的磁悬浮式泵1中，为使轴向方向轴支持力Fγ沿与轴向载荷G反方向作用的状态。该状态中轴向方向轴支持力Fγ较小，控制轴向方向轴支持力Fγ的轴向方向轴支持力调节线圈电流E1较小，因此控制稳定。

使叶轮80、90、100的轴向载荷G为向“+”的方向稍微作用的状态的调节，能如上述般通过叶轮80、90、100的前板84、94、104上的切除部分85、95、105的面积与后板86、96、106上的切除部分87、97、107的面积的调节来任意控制。因此，能通过构造结构使轴向载荷G为合适的大小。

(总结)

像这样，根据上述磁悬浮式泵1，通过恰当地设定叶轮80、90、100的前板84、94、104上设置的切除部分85、95、105的大小与后板86、96、106上设置的切除部分87、97、107的大小，能将叶轮80、90、100上作用的轴向载荷G控制为适当的大小。即，根据叶轮80、90、100，通过使叶片83、93，103为最大径，在后板86、96、106上设置较大的切除部分87、97、107来减小轴向载荷G，之后在前板84、94、104上设置适当的大小的切除部分85、95、105，由此能使叶轮80、90、100上作用的轴向载荷G为合适的大小。

而且，叶片83、93，103为最大径，在其前后有前板84、94、104的切除部分85、95、105上的前壁85a、95a、105a和后板86、96、106的切除部分87、97、107上的前壁87a、97a，107a。藉此，能通过这些叶片83、93、103和前壁85a、95a、105a、87a、97a、107a来推挤流体，能谋求吐出压力的改善。因此，能谋求磁悬浮式泵1的吐出压力改善且将轴向载荷G调节为适当的值。

(其他实施形态)

上述实施形态的磁悬浮式泵1为一个示例，其他磁悬浮式泵1中也可以设置上述叶轮80、90、100，本发明不限于上述实施形态。

又，上述实施形态的叶轮80、90、100为一个示例，可根据磁悬浮式泵1的规格等设定叶片83、93、103的数量、前板84、94、104的切除部分85、95、105与后板86、96、106的切除部分87、97、107的形状、面积比等，叶轮80、90、100不限于上述实施形态。

此外，上述实施形态为一个示例，在不损害本发明的要旨的范围内可变更多种结构，本发明不限于上述实施形态。

符号说明：

1 磁悬浮式泵

6 吸入口

7 吐出口

10 磁悬浮式电动机

20 固定部

40 马达部

50 旋转部

60 轴向方向支持部

61轴向方向轴支持力调节线圈

70 控制部

80 叶轮

81 开口部

83 叶片

83a 外周缘部

84 前板

85 切除部分

85a 前壁

86 后板

87 切除部分

87a 前壁

90 叶轮

94 前板

95 切除部分

95a 前壁

96 后板

97 切除部分

97a 前壁

100 叶轮

104 前板

105 切除部分

105a 前壁

106 后板

107 切除部分

107a 前壁

G 轴向载荷

L1 点划线

L2 实线

L3双点划线。

Claims (5)

1.一种磁悬浮式泵，其特征在于，

具备：

固定部；

旋转部，所述旋转部配置于所述固定部的内部，由径向方向支持磁体产生的径向磁通非接触地支持于所述固定部的中心；

在所述固定部与所述旋转部之间，由设置于所述固定部的定子和从该定子分离地设置于所述旋转部的转子构成的马达部；以及

设置于所述旋转部的轴心的一端侧的叶轮；

所述叶轮具有前板、后板以及设置于所述前板和所述后板之间从所述叶轮的中心部分延伸至外周缘部的叶片；

所述前板与所述后板在从所述叶片的所述外周缘部沿周方向隔开规定距离的位置起向所述叶轮的中心方向分别具有规定的大小的切除部分；

所述切除部分形成为所述前板的所述切除部分比所述后板的所述切除部分小；

所述前板的所述切除部分的大小相对于所述后板的所述切除部分的大小的比例构成为对所述叶轮的轴向作用有规定的轴向载荷的比例。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮式泵，其特征在于，

所述前板与所述后板的所述切除部分中，所述叶片的旋转方向的前方部分从外周缘部形成于前壁。

3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮式泵，其特征在于，

所述切除部分从所述叶片与所述前板及所述后板的连接部分设有规定的距离地形成。

4.根据权利要求1或2所述的磁悬浮式泵，其特征在于，

所述前板的切除部分的大小相对于所述后板的切除部分的大小的比例构成为对所述叶轮向着前方作用有一定的轴向载荷的比例。

5.根据权利要求1或2所述的磁悬浮式泵，其特征在于，

还具备：

轴向方向支持部，所述轴向方向支持部具有：从所述旋转部的轴心的另一端部远离轴心方向地配置，靠近该旋转部地与所述固定部的固定磁性部相连的固定磁性壁；和配置于所述固定磁性壁，产生与所述径向磁通的从所述旋转部通过间隙流向该固定磁性壁的漏出磁通重叠的轴向磁通的轴向方向轴支持力调节线圈；

控制部，所述控制部控制所述轴向方向轴支持力调节线圈上施加的电流的大小而通过所述轴向磁通向所述旋转部作用轴向方向轴支持力。