CN114072586A - 泵 - Google Patents

Abstract

一种泵，具备：转子；磁性轴承，通过磁性力支承转子；驱动机构，对转子进行旋转驱动；泵机构，包括安装于转子的泵轮；控制部，对磁性轴承进行控制，磁性轴承具备：轴承转子部件，设置在转子上且由磁性材料形成；轴承定子部件，面对轴承转子部件配置，其中，该轴承定子部件具有：由磁性材料形成的磁芯和卷绕在磁芯上的线圈，驱动机构具备：从动部件，在转子的轴承转子部件的径方向上相邻设置；驱动部，在径方向上与从动部件相对配置，且与从动部件进行磁性结合以驱动转子，并且控制部，基于来自设置成能够检测所述转子的位移的第1传感器部的检测信号，进行转子的旋转位置校正。

Description

泵

技术领域

本发明涉及一种泵。

背景技术

已知一种具备磁性轴承和驱动部的泵，该磁性轴承通过磁性力非接触地支承泵装置的泵轮的负荷等，该驱动部通过磁性耦合对设置于泵轮的从动部件进行驱动(例如，参照专利文献1)。该泵，通过在泵轮的转子的外周设置作为转子部件的轴承磁铁，并且在壳体的内周的与轴承磁铁相对的位置配置作为定子部件的磁性磁芯以构成磁性轴承，进一步在磁性磁芯之间配置偏置磁铁，从而非对称地将轴承磁铁与偏置磁铁的相互作用力沿一定的半径方向施加于泵轮，将转子固定在一定的位置，以限制转子的环周运动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－226390号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，上述专利文献1中公开的现有技术的泵，磁性轴承的定子部件仅仅由永磁铁和磁性材料构成，因此取决于泵的负荷、移送流体的种类，轴承机构恐怕会出现破裂，另外，与能够通过在旋转线圈中流动的励磁电流等控制磁性力的电磁铁所构成的泵相比，存在难以与泵的负荷等运转状況相应地，高精度地进行包括转子的位置、姿势控制等的旋转控制的问题。

本发明，鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够与泵的运转状況相应地以高精度进行转子的旋转控制的泵。

解决技术问题的方法

本发明的泵，特征在于，具备：转子；磁性轴承，通过磁性力支承所述转子；驱动机构，对所述转子进行旋转驱动；泵机构，包括安装于所述转子的泵轮，控制部，控制所述磁性轴承，所述磁性轴承，具备：轴承转子部件，设置在所述转子上且由磁性材料形成；轴承定子部件，面对所述轴承转子部件配置，所述轴承定子部件，具有：磁芯，由磁性材料形成；线圈，卷绕在所述磁芯上，所述驱动机构，具备：从动部件，在所述转子的所述轴承转子部件的径方向上相邻设置；驱动部，在所述径方向上与所述从动部件相对配置，且与所述从动部件进行磁性结合以驱动所述转子，其中，所述控制部，基于来自设置成能够检测所述转子的位移的第1传感器部的检测信号，进行所述转子的旋转位置校正。

在本发明的一实施方式中，所述轴承定子部件的所述磁芯的纵剖面形状，具有：第1部分，在与面对所述轴承转子部件的方向正交的第1方向上延伸，并且所述线圈卷绕在所述第1部分上；一对第2部分，从所述第1部分的所述第1方向上的两个端部开始，朝向所述轴承转子部件一侧延伸，之后沿所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸；一对第3部分，从所述一对第2部分的各个顶端部开始，朝向所述轴承转子部件一侧延伸。

在本发明的另一实施方式中，所述驱动部，配置在所述从动部件的所述径方向上的内侧，所述轴承定子部件，在所述轴承转子部件的所述径方向上的外侧配置有多个，并且分别与所述轴承转子部件在所述径方向上相对。

本发明的又一实施方式中，所述驱动部，配置在所述从动部件的所述径方向上的外侧，所述轴承定子部件，在所述轴承转子部件的所述径方向上的内侧配置有多个，并且分别与所述轴承转子部件在所述径方向上相对。

本发明的再一实施方式中，具备：第2传感器部，检测使得所述驱动部进行旋转动作的驱动马达的转速；第3传感器部，检测所述转子的转速，其中，所述控制部，基于来自所述第2以及第3传感器部的检测信号，进行所述驱动马达与所述转子的旋转同步校正。

本发明的再一实施方式中，所述泵机构，具备：壳体，形成收纳所述转子的收纳空间；辅助部件，设置于所述壳体的与所述收纳空间在轴方向上相反一侧的部位，通过规定的磁性力吸引所述转子。

本发明的再一实施方式中，所述转子，具有：轴承/从动总成，是将所述轴承转子部件以及所述从动部件一体地固定而成；收纳部，将所述轴承/从动总成以旋转方向上的移动受到限制的状态收纳在内部，所述轴承/从动总成，具有：所述轴承转子部件；所述从动部件，配置在所述轴承转子部件的径方向上的内侧或外侧；旋转限制部件，将所述轴承转子部件与所述从动部件以旋转方向上的移动被互相限制的状态进行结合。

本发明的再一实施方式中，所述轴承转子部件，具有：圆环状的永磁铁；圆环状的一对的磁轭，配置成在所述第1方向上夹持所述永磁铁，所述从动部件，具有：多个永磁铁，在径方向上磁化成N极以及S极在所述转子的周方向上交错配置，所述旋转限制部件，具有：圆筒部，插在所述轴承转子部件以及所述从动部件之间；法兰部，抵接于所述轴承转子部件的所述第1方向上的端面，并且轴向视的形状具有除了正圆形以外的外形，其中，在所述圆筒部的内周面或外周面上，形成有卡在所述从动部件的所述多个永磁铁的周方向上的边界处的缘部上的爪部，在所述法兰部的与所述轴承转子部件的所述端面抵接的面上，形成有与设置于所述端面的凹部相嵌合的凸部，所述收纳部具有：形成为与所述法兰部的外形相匹配的形状的嵌合部。

本发明的再一实施方式中，所述控制部，基于包含所述检测信号的表示所述磁性轴承的状态的信息，判断出所述磁性轴承的异常，并且基于判断结果停止所述驱动机构的动作。

本发明的再一实施方式中，还具备：安装在所述驱动马达的旋转轴上并且与所述旋转轴一起旋转的旋转叶片，基板，配置在与所述旋转叶片在所述旋转轴的轴方向上相对的位置，并且给所述磁性轴承的所述轴承定子部件的所述线圈提供励磁电流。

发明的效果

根据本发明，能够与泵的运转状況相应地高精度地进行转子的旋转控制。

附图说明

图1是省略一部分且示意性地示出本发明的第1实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图2是图1的M－M′线剖面图。

图3是示意性地示出该泵的磁性轴承的放大纵剖面图。

图4是省略一部分且示意性地示出本发明的第2实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图5是省略一部分且示意性地示出本发明的第3实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图6是省略一部分且示意性地示出本发明的第4实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图7是示意性地示出该泵的磁性轴承的纵剖面图。

图8是省略一部分且示意性地示出本发明的第5实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图9是省略一部分且示意性地示出本发明的第6实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图10是示意性地示出本发明的第7实施方式的泵的整体结构的立体图。

图11是示出该泵的电路结构的框图。

图12是省略一部分且示意性地示出本发明的第8实施方式的泵的整体结构的纵剖面图。

图13是切除一部分且示意性地示出本发明的第9实施方式的泵的转子的整体结构的立体图。

图14是切除一部分且示意性地示出该转子中包含的轴承/从动总成的整体结构的分解立体图。

图15是切除一部分且示意性地示出该轴承/从动总成的整体结构的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式的泵。但是，以下的实施方式，不对各个权利要求所涉及的发明进行限定，另外，并非实施方式中所说明的特征的组合全部都是本发明的解決方法所必须的。另外，在以下的实施方式中，相同或相当的构成要素，赋予相同的附图标记并省略重复的说明。另外，在实施方式中，各个构成要素的比例、尺寸有时与实际情况不一致，且有时会省略一部分的构成要素。

[第1实施方式]

[泵的机构]

图1是省略一部分且示意性地示出第1实施方式的泵100的整体结构的纵剖面图。图2是图1的M－M′线剖面图，图3是示意性地示出泵100的磁性轴承110的放大纵剖面图。

如图1所示，第1实施方式的泵100，是流体移送用的磁铁泵，其具备泵机构和控制器160，该泵机构包括：转子120，通过磁性力非接触地支承该转子120的磁性轴承110，对转子120进行旋转驱动的磁性耦合型的驱动机构130，安装于转子120的泵轮122，该控制器160作为控制部且至少能够控制磁性轴承110。

需要说明的是，在下文的说明中，将转子120的旋转轴(Z轴)方向称作Z轴方向(也称作轴向方向、Z方向)，将转子120的径方向称作X轴方向以及Y轴方向(也称作径向方向、X方向以及Y方向)，将绕Z轴(旋转轴)的旋转方向称作Ψ方向，绕X轴的旋转方向称作Θ方向，绕Y轴的旋转方向称作Φ方向。另外，X轴、Y轴以及Z轴彼此正交。另外，面向纸面将右侧称作泵100的前方侧，将左侧称作后方侧。

泵100，整体形成为圆筒状，在Z轴方向上的一侧具有前壳141。前壳141，其内部形成有泵室A1，其前方中央部具有与泵室A1连通的圆筒状的吸入口151，侧面具有同样与泵室A1连通的排出口152。前壳141的后端连接有后壳142。后壳142与前壳141一起形成包含泵室A1的密闭空间A。另外，在后壳142，形成有朝向后方突出的环状空间(收纳空间)A2。以覆盖该后壳142的外周的方式设置有圆筒状的托架143。

在密闭空间A中，收纳有转子120。转子120，例如，整体由树脂等非磁性体形成，且一体地形成在作为轴方向的一端的前方侧设置的泵轮122和在作为轴方向的另一端的后方侧设置的环状的轴承/从动部121。泵轮122，被收纳在泵室A1中，与泵室A1一起构成泵机构。轴承/从动部121，被收纳在环状空间A2中。

在转子120的轴承/从动部121的外周侧，设置有通过磁性力支承转子120的磁性轴承110。另外，在转子120的轴承/从动部121的内周侧，设置有对转子120进行驱动的驱动机构130。

磁性轴承110，具有：安装于转子120的轴承/从动部121的外周侧且由环状的磁性材料形成的轴承转子部件111，与轴承转子部件111隔着规定的间隔配置于该轴承转子部件111的径向方向上的外侧的轴承定子部件112。轴承定子部件112，安装在后壳142与圆筒状的托架143之间。

轴承转子部件111，例如具有：成形为圆环状且由钕磁铁形成的永磁铁113，与该永磁铁113同心，且在轴向方向(Z轴方向)上以夹着永磁铁113的方式配置的由圆环状的电磁软铁形成的磁轭114、115。永磁铁113，例如磁化成，在轴向方向上N极以及S极相对，并且在整个周方向上为同极。

另一方面，轴承定子部件112，在该实施方式中，如图2所示，间隔90°的角度配置在轴承转子部件111的周方向上的4个位置处。其中，例如，在X轴方向上相对的一对轴承定子部件112，控制转子120在X轴方向上的位置以及在Φ方向上的角度；在Y轴方向上相对的一对轴承定子部件112，控制转子120(未图示)在Y轴方向上的位置以及在Θ方向上的角度。另外，这些轴承定子部件112，控制在Z轴方向上的高度。

需要说明的是，能够检测轴承转子部件111在径向方向以及各个旋转方向上的位移的位移传感器(第1传感器部)116，以与轴承定子部件112分别成45°的角度(即，与X轴方向以及Y轴方向分别以45°的角度交叉)的方式，在磁轭支座144上配置有多个(这里，为4个)。这些位移传感器116，例如可列举涡电流式的传感器，但不限于此，能够采用各种各样的传感器。另外，轴承定子部件112的个数，不限于此，能够采用6个、10个、12个、16个等各种方式。此外，位移传感器还包括，与上述位移传感器116一起例如设置在磁轭支座144等上的传感器(未图示)，该传感器设置成在轴向方向上与轴承/从动部121相对，以能够检测轴承转子部件111等在轴向方向上以及旋转方向上的位移。需要说明的是，位移传感器116等的配置方式、个数，不限于此，能够采用各种方式。在本实施方式的泵100的情况下，由于泵轮122配置在转子120的一侧，因此在转子120相对于Z轴倾斜的情况下，转子120会以Z轴上的靠近泵轮122的位置为旋转中心进行倾斜。因此，虽然省略了图示，但是如果将位移传感器116配置在例如远离泵轮122的位置，优选地，配置在轴承/从动部121的Z轴方向上的中央的位置，那么通过位移传感器116，能够检测转子120的X轴方向上的位置以及Φ方向的角度，Y轴方向上的位置以及Θ方向上的角度，还能够通过二轴控制充分地对旋转轴的倾斜进行控制。

轴承定子部件112，例如具有，由层叠电磁钢板等磁性材料形成的磁芯117，和卷绕在磁芯117上的线圈118。磁芯117的纵剖面形状形成为，偏向轴承转子部件111的那一侧为开放端的大致C字形。具体地，如图3所示，磁芯117的纵剖面形状，包括：第1部分117a，其沿着与面对轴承转子部件111方向(径方向)相正交的第1方向(在该示例中为Z轴方向)延伸，并且线圈118卷绕在第1部分117a上；一对第2部分117b，其从该第1部分117a的Z轴方向上的两个端部开始，朝向轴承转子部件111侧延伸，之后沿Z轴方向朝向彼此接近的方向延伸；一对第3部分117c，其从该一对第2部分117b的各个顶端部开始，朝向轴承转子部件111侧延伸。换言之，在磁芯117的纵剖面形状中，使得从卷绕有线圈118的第1部分117a的Z轴方向上的两端开始，朝向轴承转子部件111本来应当直线状地延伸的C字形状的开放端部分，具有一对钥匙型形状部分，并且具有开放端侧的部分彼此接近的形状。

若是这样的形状，则如图所示，能够使得与磁芯117的开放端侧的一对第3部分117c的Z轴方向上的相对的面之间的距离L1相比，线圈118在Z轴方向上的长度l更长。即，能够使得与线圈118的卷绕部分在Z轴方向的长度相比，开放端的顶端之间的距离更小。另外，磁芯117的开放端侧的宽度，即一对第3部分117c的与Z轴方向上的相对的面的相反一侧的面之间的距离L2，比磁芯117本来在Z轴方向上的长度L4更小，并且与轴承转子部件111在Z轴方向上的长度L3大致相等。

驱动机构130，具有：作为环状的从动部件的从动磁铁131，其安装在转子120的轴承/从动部121的内周侧；作为驱动部的驱动磁铁132，其与从动磁铁131隔着规定的间隔配置于该从动磁铁131的径向方向上的内侧。另外，驱动机构130，具有：将该驱动磁铁132安装于其顶端部且能够旋转地被轴承135支承的马达轴133，和对该马达轴133进行旋转驱动的驱动马达134。在该示例中，从动磁铁131以及驱动磁铁132，例如由磁化成径向方向上为2极或4极的钕磁铁构成。另外，虽然在该示例中，驱动磁铁132与马达轴133的直径大致相同，但是两者的直径并非必须相同。

控制器160，基于来自上文所述包含位移传感器116的位移传感器的检测信号，检测出转子120的各个方向以及各个旋转方向上的位移，与之相应地精密地控制在磁性轴承110的轴承定子部件112的线圈118中流动的电流。由此，能够实时地控制转子120的X轴方向上的位置以及Φ方向上的角度，Y轴方向上的位置以及Θ方向上的角度，以及Z轴方向上的高度，以进行旋转位置校正。需要说明的是，控制器160能够构成为基于来自下文说明的其他传感器的检测信号，控制驱动机构130。

[泵的动作]

接着，说明如上构成的泵100的动作。

在如此构成的泵100中，构成磁性轴承110的轴承转子部件111以及轴承定子部件112的磁芯117由磁性材料形成，因此形成了磁路。轴承转子部件111的永磁铁113，在该磁路中提供偏置磁通。

控制器160，为了校正使用位移传感器116等检测出的转子120在XYZ轴的各方向上的位移以及在Φ和Θ方向上的倾斜，如上文所述控制线圈118中流动的电流，调节线圈118所产生的控制磁通。由此，转子120被磁性轴承110维持在规定位置以及规定姿势，且以非接触状态被支持。

在该状态下，驱动马达134使得马达轴133旋转从而驱动磁铁132也旋转，在该驱动磁铁132的磁性力的作用下，从动磁铁131从动并且转子120即泵轮122在密闭空间A内以非接触的方式旋转。由此，输送流体通过吸入口151被导入泵室A1，并且通过排出口152将移送流体从泵室A1内排出到外部。

[实施方式的效果]

本实施方式中，在泵所采用的通常的磁性轴承中，通过在构成轴承定子部件的コ字型的磁芯和轴承转子部件所形成的磁路中穿过的磁通F，对转子施加朝向规定位置的复原力。例如已知，轴承定子部件的磁芯的轴向方向上的长度与轴承转子部件的轴向方向上的厚度大致相等，并且尽可能地越薄，则该复原力越大。

另一方面，由于通过线圈控制磁通F，因此为了提高响应性优选电感尽可能地小。已知，该线圈的电感，与线圈的截面面积成正比，与线圈长度成反比，因此为了提高响应性，需要以截面面积减小并且长度变长的方式卷绕在磁芯上。

然而，基于上述的点，若线圈长度变长，则转子的轴承转子部件在轴向方向上的厚度也会变厚，因此转子的复原力会降低，特别地当转子倾斜时复原力矩会降低，并且轴向方向上的磁性轴承的尺寸会变大。

即，将这一点置换到本实施方式的泵100的磁性轴承110上，可知，作为轴承定子部件112的开放端的第3部分117c在Z轴方向上的长度L2与轴承转子部件111在Z轴方向上的长度L3越大致相等，且轴承转子部件111在Z轴方向上的长度L3越短，则如上所述的转子120的磁性轴承110产生的对位置以及倾斜的复原力越大。

基于该观点，根据本实施方式的泵100的磁性轴承110，与上述的通常的コ字型的磁芯相比，能够使得开放端的与轴承转子部件111相对的部分即第3部分117c在Z轴方向上的长度L2变短，因此能够在维持所需的线圈118圈数的同时，使得轴承转子部件111在Z轴方向上的长度L3比通常的长度更短。由此，能够确保充分的复原力。

需要说明的是，为了使得永磁铁113的吸引力最大化，优选磁芯117的第3部分117c之间的距离L1与永磁铁113在Z轴方向上的高度大致相等，并且优选磁芯117的各第3部分117c在Z轴方向上的宽度与磁轭114、115在Z轴方向上的厚度大致相等。

并且，为了提高磁性轴承110的响应性，需要尽可能地减小线圈118的电感，关于这一点，根据泵100的磁性轴承110，由于采用能够充分确保磁芯117的卷绕有线圈118的第1部分117a的长度L4的结构，因此，能够增长线圈118在Z轴方向上的长度l，并且能够减小线圈118的截面面积，能够抑制线圈118的电感并提高响应性。

需要说明的是，如图2所示，虽然轴承转子部件111的外周面构成为曲面，但是磁芯117的磁极面117d(参照图3)形成为平面。具体地，磁极面117d，在沿X轴方向或Y轴方向以及Z轴方向延伸的同一平面上形成。通常，在磁芯117的磁极面117d以沿着轴承转子部件111的外周面的曲面构成的情况下，磁场的磁通F会集中于磁极面117d的周方向上的端部，但是，如果形成为平面，则能够防止这样的磁通F的集中。

如此，本实施方式的泵100，通过磁性轴承110以及控制器160，如上所述能够控制径向方向、轴向方向以及2个径向旋转轴方向的5个自由度，因此能够提高转子120的复原力以及响应性，能够与泵100的运行状況对应地以高精度对转子120乃至泵轮122进行旋转控制。另外，能够缩小磁性轴承110的线圈118的截面，因此包括驱动马达134、泵机构在内，能够整体地形成小径的圆筒状。因此，结构紧凑，可方便地与其他泵进行更换。

[第2实施方式]

[泵的其他结构]

图4是省略一部分且示意性地示出本发明的第2实施方式的泵100A的整体结构的纵剖面图。这里，在包括图4的下文的说明中，与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，并在下文中省略重复的说明。另外，省略了驱动机构130的驱动马达134与控制器160的图示。

即，如图4所示，第2实施方式的泵100A与第1实施方式的泵100不同的点在于：将转速检测用的磁铁133a安装于马达轴133；在托架143的底部(轴承135侧的部分)具备检测该磁铁133a的检测元件(第2传感器部)161和检测从动磁铁131的检测元件(第3传感器部)162。

根据该第2实施方式，能够具备所谓的失调检测功能。即，在磁性轴承110上且处于悬浮状态的轴承转子部件111，与泵轮122的轴承/从动部121中的从动磁铁131一起旋转。并且，该从动磁铁131在驱动磁铁132的磁性吸引力的作用下同步地进行旋转。

在这样的动作中，在泵轮122上施加有过剩的负荷的情况下，虽然马达轴133持续旋转，但是由于从动磁铁131设置在与泵轮122一体的轴承/从动部121上，因此在该从动磁铁131上有使得旋转停止的作用力。

然后，在磁性吸引力的作用下进行同步动作的从动磁铁131与驱动磁铁132，无法承受施加于泵轮122的负荷而形成无法同步的状态，变成所谓的失调。在该失调的情况下，无法使得泵轮122旋转。

因此，通过控制器160，基于来自检测元件161的检测信号计算出马达轴133的转速，基于来自检测元件162的检测信号计算出从动磁铁131的转速(即，泵轮122的转速)，通过比较这两个转速，进行失调判定。

根据失调判定的结果，在判断为失调的情况下，控制器160，例如，暂时停止驱动马达134的旋转，并再次进行旋转，能够使得从动磁铁131与驱动磁铁132通过磁性吸引力结合，并且使得马达轴133与泵轮122同步旋转(旋转同步校正)。

[第3实施方式]

[泵的另一结构]

图5是省略一部分且示意性地示出本发明的第3实施方式的泵100B的整体结构的纵剖面图。

如图5所示，第3实施方式的泵100B与第1实施方式的泵100不同的点在于：在后壳142的在Z轴方向上与环状空间A2相反一侧的面上，具备補助磁铁163作为通过磁性吸引力吸引轴承转子部件111的辅助部件。

当泵轮122开始旋转并输送液体时，在输送流体的流体力的作用下，在泵轮122上施加有沿轴向方向移动的推力。由此，虽然泵轮122向泵100B的前方侧移动，但是通过磁性轴承110的支承，泵轮122可维持悬浮状态。

但是，若施加有可打破磁性轴承110的支承的推力，则泵轮122会接触前壳141并损坏。辅助磁铁163，为了防止这样的故障，向Z轴方向上的后方侧吸引轴承转子部件111，以防止泵轮122沿轴向方向的移动。需要说明的是，辅助磁铁163的磁性力设置为，不会破坏磁性轴承110的支承的程度，并且泵轮122不会沿轴向方向移动的程度。另外，辅助磁铁163，与轴承转子部件111的永磁铁113同样地，磁化成在轴向方向上N极以及S极相对，并且在整个周方向上为同极。

[第4实施方式]

[泵的又一结构]

图6是省略一部分且示意性地示出本发明的第4实施方式的泵100C的整体结构的纵剖面图。图7是示意性地示出泵100C的磁性轴承110的纵剖面图。

如图6所示，第4实施方式的泵100C，在具有磁性轴承110这一点上与第1实施方式的泵100相同，但是在该磁性轴承110的轴承转子部件171的结构与轴承转子部件111的结构不同这一点上，不同于第1实施方式的泵100。

即，轴承转子部件171，例如具有：圆环状的永磁铁113，与该永磁铁113同心，且配置成在轴向方向(Z轴方向)上夹持永磁铁113的圆环状的一对磁轭174、175。一对磁轭174、175，是在轴承定子部件112侧为开放端且Z轴方向上的正中央断开的大致コ字型。

具体地，如图7所示，一对磁轭174、175的纵剖面形状，具有：第4部分174a、175a，其以覆盖永磁铁113的第1方向(这里为Z轴方向)侧的端面的方式，在与Z轴方向正交的第2方向(这里为径向方向)上延伸；一对第5部分174b、175b，其从第4部分174a、175a的在径向方向上远离轴承定子部件112一侧的端部开始，沿Z轴方向朝向彼此接近的方向延伸，并且在该一对第5部分174b、175b与永磁铁113的在径向方向上远离轴承定子部件112一侧的端面之间形成有第1间隙176，并且一对第5部分174b、175b的各个顶端部，具有彼此远离以形成与第1间隙176连通的第2间隙177的形状。

如果是这样的形状，那么永磁铁113产生的偏置磁通Fb的磁路稳定，并且能够使得线圈118产生的控制磁通Fc尽可能无损地穿过轴承转子部件171。因此，虽然也可以与具有通常的コ字型的磁芯的轴承定子部件进行组合，但是特别地与具有第1部分117a～第3部分117c的本实施方式的轴承定子部件112进行组合构成磁性轴承110，能够与泵100C的运行状況对应地以高精度对转子120进行旋转控制。

[第5实施方式]

[泵的又一结构]

图8是省略一部分且示意性地示出本发明的第5实施方式的泵200的整体结构的纵剖面图。

如图8所示，第5实施方式的泵200，在磁性轴承110的配置方式与驱动机构130的驱动构造不同的这一点上，不同于第1实施方式的泵100。即，第1实施方式的泵100，从马达轴133的轴中心朝向径向方向的外侧，依次配置有驱动磁铁132、从动磁铁131、轴承转子部件111以及轴承定子部件112，与之相反，第5实施方式的泵200从马达轴133的轴中心朝向外侧这些结构的配置顺序完全相反。

换言之，配置成，在环状空间A2的内侧使用磁性轴承110支承转子120的轴承/从动部121，在该环状空间A2的外侧使用在马达轴133的顶端设置的驱动筒部136的顶端侧的驱动磁铁132对轴承/从动部121进行驱动并使得泵轮122旋转，即，从轴中心朝向外侧，依次配置磁性轴承110、从动磁铁131以及驱动磁铁132。这样，通过从环状空间A2的外侧驱动泵轮122，与第1实施方式的泵100那样的从环状空间A2的内侧进行驱动的结构相比，能够以更大的力矩使得泵轮122旋转。

[第6实施方式]

[泵的又一结构]

图9是省略一部分且示意性地示出本发明的第6实施方式的泵201的整体结构的纵剖面图。

如图9所示，第6实施方式的泵201，与第4实施方式的泵100C的结构相比，在与第5实施方式的泵200同样地从马达轴133的轴中心朝向径向方向的外侧配置有磁性轴承110、从动磁铁131以及驱动磁铁132，并从环状空间A2的外侧驱动泵轮122这一点上，不同于第4实施方式的泵100C。通过这样的结构，能够用比从环状空间A2的内侧进行驱动时更大的力矩使得泵轮122旋转，能够与泵201的运转状況相应地以高精度对转子120进行旋转控制。

[第7实施方式]

[泵的其他结构]

图10是示意性地示出本发明的第7实施方式的泵100的整体结构的立体图，图11是示出泵100的电路结构的框图。需要说明的而是，虽然省略了图示以及说明，但是自不用说，本实施方式的结构也能够适用于第1～第6实施方式的泵100、100A～100C、200、201。

如图10所示，例如与电源线100c连接的驱动马达停止装置164，通过信号线100a以及电力供应线100b，连接于第7实施方式的泵100。驱动马达停止装置164，与控制器210一起构成控制部，具有例如在泵100的磁性轴承110发生异常的情况下，停止驱动马达134的动作的功能(停止功能)。

即，在这种泵100中，在磁性轴承110和驱动马达134被分别控制的情况下，万一磁性轴承110对转子120的非接触的支承(磁悬浮)出现故障，驱动马达134也会持续进行动作。并且，在这种情况下，会发生转子120与后壳142等剐蹭、转子120的泵轮122与前壳141等剐蹭而产生损伤。

因此，在本实施方式中，基于包括来自磁性轴承110侧的位移传感器116等的检测信号的表示磁性轴承110的信息，使用控制器210判断磁性轴承110的异常，并且基于判断结果启动驱动马达停止装置164，从而例如切断电力供应线100b给驱动马达134的电力供应，使其动作停止。由此，能够有效地防止当磁性轴承110发生异常时会发生的泵轮122、转子120或后壳142等的破坏。

驱动马达停止装置164中，如图11所示，例如包括晶体管165、手动开关166以及中继部168。晶体管165，基于来自控制器210的控制，驱动中继部168。另外，手动开关166的开关按钮166a，露出到壳体的外部(参照图10)。中继部168，可以由固态继电器(SSR)或者机械式继电器构成。

驱动马达停止装置164，通过信号线100a，与设置于泵100内的控制器210连接。控制器210包括：对磁性轴承110的线圈118进行驱动的驱动电路202，以及基于位移传感器116的输出对驱动电路202进行控制的CPU204。

如此构成的本实施方式的泵100，例如如下进行动作。具体地，在输入至CPU204的来自包括位移传感器116等的位移传感器的检测信号示出异常值的情况下，CPU204判断为磁悬浮发生异常，并将信号线100a从L电平升高到H电平(异常信号)。其结果是，驱动马达停止装置164内的晶体管165成为开启状态，中继部168切断电源线100c与电力供应线100b，从而切断通过电力供应线100b对驱动马达134的电力供应。由此，使得驱动马达134的动作停止。

同样地，CPU204，例如在来自对检测线圈118的温度进行检测的温度传感器(未图示)的检测信号表示线圈温度为异常值的情况下，或者在线圈118中流动的线圈电流值示出异常值的情况下，或者在驱动电路202的温度示出异常值的情况下等，判断为磁悬浮出现异常，将异常信号发送给驱动马达停止装置164。由此，驱动马达停止装置164，通过中继部168进行切断，停止驱动马达134的动作。

另外，CPU204，例如在来自上述的检测元件161、162(参照图4)的检测信号那样的、表示从动磁铁131与驱动磁铁132的转速的检测信号示出异常值(转速为不同的值)的情况下，可判断为发生了上文所述的失调，可同样地停止驱动马达134。需要说明的是，例如也可以通过操作手动开关166的开关按钮166a，停止驱动马达134的动作。在这种情况下，可以通过将手动开关166的操作信号发送到泵100的CPU204，从而通过CPU204使得晶体管165成为开启状态。由此，CPU204也能够掌握驱动马达134的停止状态，不会影响其他的控制。通过这样的结构，能够起到与上文的第1～第6实施方式的作用效果同样的作用效果，并且能够起到在磁性轴承110发生异常时，防止泵轮122、转子120、后壳142或者下文所述的转子120的收纳部230的外壳233等破损的效果。

[第8实施方式]

[泵的其他结构]

图12是省略一部分且示意性地示出本发明的第8实施方式的泵203的整体结构的纵剖面图。需要说明的是，该泵203，也能够适用于图10以及图11所示的泵100。

如图12所示，第8实施方式的泵203，例如在磁轭支座144的后方侧，配置对泵机构进行控制的控制器210这一点，在该控制器210的后方侧的驱动马达134的马达轴133上安装作为旋转叶片的冷却风扇169这一点，以及在控制器210以及冷却风扇169配置在托架143的内部这一点上，不同于第1实施方式的泵100。

控制器210，例如包括：对磁性轴承110的线圈118进行驱动的驱动基板211，对驱动机构130的驱动动作进行控制的CPU基板212，以及对没有图示的磁性编码器等进行控制的编码器基板213。需要说明的是，在与托架143连接的马达壳体134a的后方侧，安装有后盖154，并且与托架143一起设置于泵基座153上。

在上述的结构中，控制器210具有容易发热的特性。特别地，驱动基板211的作为驱动电路202(参照图11)使用的MOS－FET等的发热量大。

在这一点上，根据本实施方式的泵203，由于在马达轴133上安装有冷却风扇169，因此冷却风扇169与马达轴133一起旋转。因此，在泵203动作时，能够时常地持续冷却控制器210，能够有效地防止与发热相伴的各基板211～213的热失控等故障。特别地，发热量最大的驱动基板211，配置在离冷却风扇169最近的位置，因此冷却效果最好。另外，根据本实施方式，由于无需另外设置使得冷却风扇169旋转的风扇马达等，因此能够减少用于冷却的空间和成本，同时将构成泵203的部件个数控制在最小限度。

需要说明的是，如果在托架143上形成有未图示的通风孔，那么可进一步提高冷却效果。根据这样的结构构成的泵203，能够起到与第1实施方式等的作用效果相同的作用效果，并且即使将控制器210之类的发热源、发热体配置在泵203的内部，也能够有效地防止控制器210的发热引起的故障。

[第9实施方式]

[泵的转子的其他结构]

图13是切除一部分且示意性地示出本发明的第9实施方式的泵的转子120的整体结构的立体图，图14以及图15是切除一部分且示意性地示出转子120中包含的轴承/从动总成220的整体结构的分解立体图。需要说明的是，图14(a)是从上方观察的分解立体图，另外，图14(b)是从下方观察的分解立体图。

如图13～图15所示，第9实施方式的泵中的转子120，例如为了防止构成转子120的永磁铁113以及从动磁铁131的空转，代替通过粘接进行固定，而不使用粘接剂将这些磁铁固定在转子120上。

具体地，转子120具有：泵轮122，与轴承/从动部相当的圆环状的轴承/从动总成220，在泵轮122的后方侧的、能够将轴承/从动总成220收纳在其内部的由树脂成形部件构成的收纳部230。收纳部230具有：覆盖轴承/从动总成220的外周面的外壳233，覆盖轴承/从动总成220的内周面的内壳234。外壳233和内壳234，同轴配置，在两者之间形成有对圆环状的轴承/从动总成220进行收纳的主收纳室231。在该主收纳室231的泵轮122侧的上壁面231a上，形成有凹状的嵌合部232。

另一方面，轴承/从动总成220具有：具有如上文所述的永磁铁113以及一对磁轭114、115的轴承转子部件111；配置在该轴承转子部件111的径向方向上的内侧的从动磁铁131；以及由树脂成形部件构成的中央环221，该中央环221系作为使得这些轴承转子部件111以及从动磁铁131以无法空转的方式进行结合的旋转限制部件。

需要说明的是，从动磁铁131，在本实施方式中，例如由以N极以及S极在转子120的周方向上交互配置的方式沿转子120的径方向被磁化的多个(例如4极的)永磁铁构成。中央环221具有：插入在轴承转子部件111与从动磁铁131之间的圆筒部222；抵接轴承转子部件111的第1方向上的端面(例如，磁轭115的端面)，并且从轴方向(Z轴方向)观察的形状具有除了正圆形以外的外形(例如，缺角矩形形状的外形)的法兰部223。

需要说明的是，如图14(a)以及图14(b)所示，在磁轭114、115的Z轴方向上的外侧的端面上，形成有凹部114a、115a。另外，在这些端面中的与法兰部223抵接的一侧相反的一侧的端面(这里为磁轭114侧的端面)上，例如安装有由绝热材料等形成的树脂制成的端板220a。可以在该端板220a的、例如与磁轭114相对一侧的端面上，形成可嵌入凹部114a中的凸部(省略图示)。

从动磁铁131，至少各自的接合部的沿旋转轴方向延伸的棱线的角部被倒角，并且在磁铁的周方向上的接合部上，通过倒角形成有沿旋转轴方向延伸的V字状的槽226。中央环221的圆筒部222的内周面上形成有V字状的爪部224，该爪部224卡在形成于从动磁铁131的周方向上的接合部上的槽226中。另外，在中央环221的法兰部223的与轴承转子部件111的端面抵接的面上，形成有例如与磁轭115的端面上设置的凹部嵌合的凸部225。并且，在主收纳室231的上壁面231a上形成的凹状的嵌合部232，形成为与中央环221的法兰部223的外形相匹配的形状。另外，在端板220a的与中央环221相对的面上，形成有环状的槽227供中央环221的圆筒部222的与法兰部223相反一侧的端部嵌入。

在如此构成的轴承/从动总成220中，中央环221的圆筒部222上的爪部224卡在槽226中，并且中央环221的法兰部223的凸部225嵌入磁轭115的凹部115a，从而可防止从动磁铁131相对于轴承转子部件111在周方向上的空转。

这样，通过中央环221，可以固定轴承转子部件111以及从动磁铁131使其彼此无法空转。需要说明的是，中央环221的与法兰部223相反一侧的圆筒部222的端部，通过压入等被牢固地嵌入形成于端板220a的槽227中。从而，可组装轴承/从动总成220。

需要说明的是，在上述的实施方式中，代替端板220a通过压入与中央环221结合，或者在通过压入进行的结合的基础上，例如，还可以将端板220a通过超声波焊接、热板焊接等结合于中央环221、外壳233以及内壳234。由此，端板220a被更牢固地固定于转子120。另外，端板220a也可具有可嵌入磁轭114的凹部114a的凸部。在这种情况下，不仅限制了磁轭115在周方向上的移动，还限制了磁轭114在周方向上的移动。

并且，通过将该状态的轴承/从动总成220插入收纳部230中，并通过压入等将中央环221的法兰部223牢固地嵌入收纳部230的嵌合部232中，能够以防止轴承/从动总成220相对于转子120在周方向上的空转的状态形成转子120。由此，还能够防止磁轭115相对于转子120在周方向上的旋转，因此能够防止被磁性力牢固地固定在转子120上的永磁铁113在周方向上的旋转。

如此，根据第9实施方式，能够起到与第1实施方式等的作用效果相同的作用效果，并且不通过粘接，也能够将永磁铁113以及从动磁铁131固定于转子120。因此，能够可靠地防止例如腐蚀性气体导致粘接材料融化等与粘接相关的故障所引起的轴承转子部件111、从动磁铁131的空转，能够减少转子120的旋转故障发生的要因。

需要说明的是，防止轴承转子部件111以及从动磁铁131相对于中央环221在周方向上的空转的结构，不限于上述的示例。例如，也可以在从动磁铁131的接合部上形成缝隙，并在中央环221上形成可嵌入该缝隙的突条。另外，也可以对从动磁铁131的接合部的沿径方向延伸的棱线进行倒角，由此形成沿径方向延伸的V槽，并且在中央环221上形成可嵌入该V槽的突条。进一步，在中央环221上形成的爪部224或者突条，在如图8所示的第5实施方式中，也可以设置在圆筒部222的外周面侧上。简言之，在中央环221中，只要通过示例的旋转限制部件将轴承转子部件111与从动部件(从动磁铁131)结合，并且实现了彼此的旋转方向的限制，以及，实现了两者相对于转子120在旋转方向上的限制，那么就没有必要使用粘接材料。

另外，作为本实施方式的变形例，虽然省略了图示，但是例如也可以先制作转子120的轴承/从动部121，然后在该轴承/从动部121上，通过二次成形制作泵轮122。在这种情况下，转子120，例如如下进行制作。首先，制作轴承/从动总成220。在制作轴承/从动总成220时，首先，例如通过模具成形形成中央环221，趁着成形后的中央环221还热的时候(为规定的的温度以上时)，将从动磁铁131插入中央环221的圆筒部222的内侧(内周面侧)。然后，利用中央环221的冷却引起的收缩，将从动磁铁131固定在中央环221内。

接着，例如以磁轭115的凹部115a可嵌入法兰部223的凸部225的方式进行定位并将轴承转子部件111嵌合于中央环221的圆筒部222的外侧(外周面侧)上，形成轴承/从动总成220。之后，同样地通过模具成形，形成具有外壳233以及内壳234，并且在主收纳室231的Z轴方向上的一侧盖上盖子的有盖圆筒状的收纳部(转子外壳)230。

然后，趁着成形后的收纳部230还热的时候(为规定的温度以上时)，将轴承/从动总成220插入主收纳室231，以使得中央环221的法兰部223嵌入收纳部230的嵌合部232，并利用冷却产生的收纳部230的收缩，将轴承/从动总成220固定在主收纳室231内。

之后，从收纳部230的主收纳室231的开口端一侧插入端板220a以使得例如未图示的凸部嵌入凹部114a，进一步，在主收纳室231的开口端一侧施加树脂成形以形成未图示的盖部，密封主收纳室231制作收纳部230。此时，插入由绝热材料形成的端板220a，是为了防止成形时的热传递到永磁铁113以及从动磁铁131，而削弱这些磁铁的磁性。最后，通过二次成形形成泵轮122与收纳部230接合，完成转子120。通过这样的结构，能够更简单地增加转子120中的泵轮122与收纳部230的组合的变化。

需要说明的是，虽然在第9实施方式中，在中央环221的法兰部223上形成凸部225，并嵌入磁轭115的凹部115a，但是代替该凸部225，也可以在中央环221的成形时在法兰部223上设置的孔部(省略图示)中，插入另行制造的嵌入在凹部115a中的销部件(省略图示)，通过冷却产生的收缩将销部件固定在法兰部223上来使用。

以上，虽然说明了本发明的若干实施方式，但是这些实施方式，仅仅作为示例被提出，不意在限定本发明的范围。这些新颖的实施方式，能够以其他各种各样的方式进行实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形，也包含在发明的范围、要旨内，并且包含与发明请求的范围中记载的发明等同的范围内。

附图标记说明

100 泵

110 磁性轴承

111 轴承转子部件

112 轴承定子部件

113 永磁铁

114、115 磁轭

116 位移传感器

117 磁芯

118 线圈

120 转子

121 轴承/从动部

122 泵轮

130 驱动机构

131 从动磁铁

132 驱动磁铁

133 马达轴

134 驱动马达

135 轴承

Claims (10)

1.一种泵，其特征在于，具备：

转子，

磁性轴承，通过磁性力支承所述转子；

驱动机构，对所述转子进行旋转驱动；

泵机构，包括安装在所述转子上的泵轮；以及

控制部，对所述磁性轴承进行控制，

所述磁性轴承，具备：

轴承转子部件，设置在所述转子上且由磁性材料形成；以及

轴承定子部件，面对所述轴承转子部件配置，

所述轴承定子部件，具有：

磁芯，由磁性材料形成；以及

线圈，卷绕在所述磁芯上，

所述驱动机构，具备：

从动部件，在所述转子的所述轴承转子部件的径方向上相邻设置；以及

驱动部，在所述径方向上与所述从动部件相对配置，且与所述从动部件进行磁性结合以驱动所述转子，

其中，所述控制部，基于来自设置成能够检测所述转子的位移的第1传感器部的检测信号，进行所述转子的旋转位置校正。

2.如权利要求1所述的泵，其特征在于，

所述轴承定子部件的所述磁芯的纵剖面形状，具有：

第1部分，在与面对所述轴承转子部件的方向正交的第1方向上延伸，并且所述线圈卷绕在所述第1部分上；

一对第2部分，从所述第1部分的所述第1方向上的两个端部开始，朝向所述轴承转子部件一侧延伸，之后沿所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸；以及

一对第3部分，从所述一对第2部分的各个顶端部开始朝向所述轴承转子部件一侧延伸。

3.如权利要求1或2所述的泵，其特征在于，

所述驱动部，配置在所述从动部件的所述径方向上的内侧，

所述轴承定子部件，在所述轴承转子部件的所述径方向上的外侧配置有多个，并且分别与所述轴承转子部件在所述径方向上相对。

4.如权利要求1或2所述的泵，其特征在于，

所述驱动部，配置在所述从动部件的所述径方向上的外侧，

所述轴承定子部件，在所述轴承转子部件的所述径方向上的内侧配置有多个，并且分别与所述轴承转子部件在所述径方向上相对。

5.如权利要求1～4中任一项所述的泵，其特征在于，具备：

第2传感器部，检测使得所述驱动部进行旋转动作的驱动马达的转速；以及

第3传感器部，检测所述转子的转速，

其中，所述控制部，基于来自所述第2以及第3传感器部的检测信号，进行所述驱动马达与所述转子的旋转同步校正。

6.如权利要求1～5中任一项所述的泵，其特征在于，

所述泵机构，具备：

壳体，形成收纳所述转子的收纳空间；以及

辅助部件，设置于所述壳体的与所述收纳空间在轴方向上相反一侧的部位，通过规定的磁性力吸引所述转子。

7.如权利要求1～6中任一项所述的泵，其特征在于，

所述转子，具有：

轴承/从动总成，是将所述轴承转子部件以及所述从动部件一体地固定而成；以及

收纳部，将所述轴承/从动总成以旋转方向上的移动受到限制的状态收纳在内部，所述轴承/从动总成，具有：

所述轴承转子部件；所述从动部件，配置在所述轴承转子部件的径方向上的内侧或外侧；旋转限制部件，将所述轴承转子部件与所述从动部件以旋转方向上的移动被互相限制的状态进行结合。

8.如权利要求7所述的泵，其特征在于，

所述轴承转子部件，具有：

圆环状的永磁铁；以及

圆环状的一对的磁轭，配置成在所述第1方向上夹持所述永磁铁，

所述从动部件，具有：

多个永磁铁，在径方向上磁化成N极以及S极在所述转子的周方向上交错配置，所述旋转限制部件，具有：

圆筒部，插在所述轴承转子部件以及所述从动部件之间；法兰部，抵接于所述轴承转子部件的所述第1方向上的端面，并且轴向视的形状具有除了正圆形以外的外形，

其中，在所述圆筒部的内周面或外周面上，形成有卡在所述从动部件的所述多个永磁铁的周方向上的边界处的缘部上的爪部，

在所述法兰部的与所述轴承转子部件的所述端面抵接的面上，形成有与设置于所述端面的凹部相嵌合的凸部，

所述收纳部具有：形成为与所述法兰部的外形相匹配的形状的嵌合部。

9.如权利要求1～8中任一项所述的泵，其特征在于，

所述控制部，基于包含所述检测信号的表示所述磁性轴承的状态的信息，判断出所述磁性轴承的异常，并且基于判断结果停止所述驱动机构的动作。

10.如权利要求5～9中任一项所述的泵，其特征在于，还具备：

旋转叶片，安装在所述驱动马达的旋转轴上并且与所述旋转轴一起旋转；以及

基板，配置在与所述旋转叶片在所述旋转轴的轴方向上相对的位置，并且给所述磁性轴承的所述轴承定子部件的所述线圈提供励磁电流。

Images