CN1840917A - 磁耦合泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能将驱动磁体高精度地在轴线方向及径向上定位的磁耦合泵装置。在磁耦合泵装置(1)中，在电动机室(12)中配置有电动机旋转轴(70)、转子(8)、驱动磁体(80)等，在泵室(11)中配置有具有从动磁体(20)的叶轮(2)。在电动机室(12)中，通过转子(8)的上面部和轮毂(9)的大直径部(98)的外周面构成与电动机旋转轴(70)同心的驱动磁体定位用环状台阶(92)，驱动磁体(80)利用驱动磁体定位用环状台阶(92)在轴线方向上及半径方向上进行定位。

Description

磁耦合泵装置

(1)技术领域

本发明涉及一种利用分别配置在由分隔壁隔出的泵室及电动机室中的磁体的磁耦合来驱动叶轮的磁耦合泵装置。

(2)背景技术

一般地，磁耦合泵装置具有由分隔壁隔出的泵室及电动机室，在电动机室中配置有：定子；电动机旋转轴；保持有与定子相对的转子磁体、并安装在电动机旋转轴上的转子；保持在该转子上的环状驱动磁体。在此，驱动磁体固定在转子的上面部。在泵室中配置有：可旋转的叶轮、以及与驱动磁体相对地保持在叶轮上的从动磁体，电动机旋转轴的旋转通过驱动磁体及从动磁体传递给叶轮(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利特开2003-164108号公报

在采用上述结构的磁耦合泵装置中，若驱动磁体的位置偏离，则不能向叶轮传递充分的旋转转矩，且对于成为噪声产生原因的驱动磁体，必须要在轴线方向及径向双方上高精度地进行固定。但是，在专利文献1所公开的磁耦合电动机中，驱动磁体仅固定在转子的上面部，没有装设用于定位的特别机构，故存在驱动磁体的位置精度较低的问题。

(3)发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种能将驱动磁体高精度地在轴线方向及径向上定位的磁耦合泵装置。

为了解决上述问题，本发明的磁耦合泵装置，具有由分隔壁隔出的泵室及电动机室，在所述电动机室中配置有：定子；电动机旋转轴；保持有与所述定子相对的转子磁体、并安装在所述电动机旋转轴上的转子；保持在该转子上的环状驱动磁体，在所述泵室中配置有：可旋转的叶轮、以及与所述驱动磁体相对地保持在所述叶轮上的从动磁体，其特征在于，所述驱动磁体装设在所述转子的所述泵室侧的端面上而在轴线方向上被定位，且以该驱动磁体的内周面及外周面中的至少一个面为基准在半径方向上被定位。

在本发明中，因为驱动磁体以内周面及外周面中的至少一个面为基准在半径方向上进行定位，故与旋转轴的同心度高。另外，驱动磁体装设在转子的端面上，故在轴线方向上也能以高精度进行定位。因此，驱动磁体和从动磁体间的耦合效率高。

在本发明中，最好是在所述电动机旋转轴上安装有用于将所述转子固定在该电动机旋转轴上的轮毂，该轮毂的外周面和所述转子的所述泵室侧的端面构成与所述电动机旋转轴的中心同心的驱动磁体定位用环状台阶，所述驱动磁体使内周面与所述驱动磁体定位用环状台阶抵接而在半径方向上被定位。采用这种结构的话，则驱动磁体定位用环状台阶由转子的端面和轮毂的外周面构成，故不需要为了构成驱动磁体定位用环状台阶而追加新的构件、或大幅变更设计。另外，驱动磁体定位用环状台阶是利用与驱动磁体的内周面抵接的轮毂外周面构成的，故与旋转轴的同心度高。再者，驱动磁体定位用环状台阶也利用了转子的端面，故驱动磁体在轴线方向上也能高精度地进行定位。

在本发明中，也可采用如下结构：在所述转子的所述泵室侧的端面上形成有定位突起，该定位突起与所述驱动磁体的外周面抵接，对该驱动磁体在半径方向上进行定位。采用这种结构的话，则在将烧结磁体用作驱动磁体时，也可对驱动磁体在半径方向上高精度地进行定位。即，因为烧结磁体的尺寸精度较低，故一般情况下为了提高尺寸精度而进行研磨，但这种研磨对内周面来说很难进行，而对外周面来说容易进行，故在将烧结磁体用作驱动磁体时，只要用经过研磨而尺寸精度提高的外周面进行定位即可，可高精度地进行定位。

在本发明中，最好是所述转子由磁性体构成，并起到作为所述驱动磁体的磁轭的作用。采用这种结构的话，则不需要另外装设磁轭，故能减少零件个数。

在本发明中，最好是在所述电动机室的与所述泵室侧相反的一侧形成开口部，且在该开口部上装卸自如地安装有端板，在所述端板上装设有所述电动机旋转轴及所述定子。采用这种结构的话，则在电动机室中在与泵室侧相反的一侧不需设置厚壁的壁面，因此，可实现磁耦合泵装置的薄型化。并且，端板装卸自如地进行安装，且在端板上通过支架装设电动机旋转轴和定子，因此，在将电动机旋转轴和定子完全装设在端板上后，只要将端板安装在外壳上，即可完成磁耦合泵装置的电动机部组装，故组装的作业效率高。并且，若卸下端板，则电动机旋转轴、转子、定子可全部卸下，故维护容易。

在本发明中，最好是在所述端板上固定有内侧插入有所述旋转轴的圆筒状支架，所述定子固定在所述支架的外周面上并通过该支架装设在所述端板上，在所述支架的内侧安装有：第一轴承的外圈，该第一轴承可旋转地支撑所述电动机旋转轴的位于与所述泵室侧相反的一侧的第一轴端部；第二轴承的外圈，该第二轴承可旋转地支撑所述电动机旋转轴的位于所述泵室侧的第二轴端部；以及对该第二轴承的外圈朝向所述泵室侧施力的弹簧，所述第一轴承的内圈在所述第一轴端部通过挡圈在轴线方向上被定位，所述第二轴承的内圈在所述第二轴端部通过所述轮毂在轴线方向上被定位。采用这种结构的话，则即使由于驱动磁体和从动磁体之间作用的磁引力而在转子上作用有朝向泵室侧的吸引力时，旋转轴在轴线方向上的移动也会由挡圈进行限制。因此，在定子和转子磁体在半径方向上相对的场合，可保持转子磁体在轴线方向上的磁性中心位置和定子在轴线方向上的磁性中心位置一致的状态，故可防止产生电动机噪音。

在本发明中，最好是区划形成所述电动机室的第一壳体和区划形成所述泵室的第二壳体以中间夹着O形环的状态直接连接。采用这种结构的话，则可实现磁耦合泵装置的薄型化。

在本发明中，最好是所述转子磁体配置在所述定子的外周侧。若是外转子型的话，则与内转子型相比，惯性大。因此，在急剧起动时，叶轮不会产生非同步旋转这样的现象(失调现象)。因此，也可不加大驱动磁体和从动磁体的耦合转矩，可降低成本。

在本发明的磁耦合泵装置中，驱动磁体定位用环状台阶由转子的端面和轮毂的外周面构成，故不需要为了构成驱动磁体定位用环状台阶而追加新的构件、或大幅变更设计。另外，驱动磁体定位用环状台阶是利用与驱动磁体的内周面抵接的轮毂外周面构成的，故与旋转轴的同心度高。再者，驱动磁体定位用环状台阶也利用了转子的端面，故驱动磁体在轴线方向上也能高精度地进行定位。因此，具有在驱动磁体和从动磁体之间可得到大的磁性转矩的优点。

(4)附图说明

图1(a)、(b)分别是本发明实施形态1的磁耦合泵装置的俯视图、剖视图。

图2(a)、(b)分别是本发明实施形态2的磁耦合泵装置的俯视图、剖视图。

(元件符号说明)

1  磁耦合泵装置                   2  叶轮

3  外壳                           5  螺旋弹簧

6  支架                           8  转子

9  轮毂                           11 泵室

12 电动机室                       13 分隔壁

20 从动磁体                       25 支轴

31 第一壳体                       32 第二壳体

35 端板                           37 O形环

40 第一轴承                       45 第二轴承

70 电动机旋转轴                   71 第一轴端部

72 第二轴端部                     75 定子

80 驱动磁体                       85 转子磁体

89 定位突起                       91 转子定位用环状台阶

92 驱动磁体定位用环状台阶

(5)具体实施方式

下面参照附图对适用本发明的磁耦合泵装置的一例进行说明。

实施形态1：

(整体结构)

图1(a)、(b)分别是本发明实施形态1的磁耦合泵装置的俯视图、剖视图。图1(a)、(b)所示的磁耦合泵装置1具有由分隔壁13隔出的泵室11及电动机室12，在电动机室12中配置有：定子75；电动机旋转轴70；保持有与定子75相对的转子磁体85的转子8；保持在转子8上的环状驱动磁体80，转子8通过轮毂9安装在电动机旋转轴70上。

在此，转子磁体85配置在定子75的外周侧，转子磁体85及定子75构成外转子型的电动机。

在泵室11中配置有：支轴25、可旋转地支撑在支轴25上的叶轮2、以及与驱动磁体80相对地保持在叶轮2上的从动磁体20。因此，电动机旋转轴70的旋转通过驱动磁体80及从动磁体20传递给叶轮2，结果是，叶轮2围绕支轴25旋转，可将从泵室11的流入管部311流入的流体通过叶轮2从流出管路313送出。此时，因为流体与构成电动机的构件完全不接触，故在磁耦合泵装置1例如用作热水器用的循环泵等的场合，即使在使液体温度为95℃的热水循环时，可靠性也很高，且可确保4m左右的扬程。

在采用这种磁耦合泵装置1时，在本形态中，由区划形成电动机室12的第一壳体31、以及区划形成泵室11的第二壳体32构成外壳3，在本形态中，第一壳体31和第二壳体32以中间夹着O形环37的状态直接通过螺栓38连接。在第二壳体32上，上述流入管部311朝上方开口，流出管路313朝侧向开口。另外，在第一壳体31上形成有上述分隔壁13。第一壳体31和第二壳体32由树脂成形品或铝压铸件等构成。第一壳体31在与泵室11侧相反的一侧形成开口部33，在本形态中，覆盖该开口部33的端板35由螺栓36装卸自如地予以固定。

在泵室11内，在分隔壁13上保持着支轴25的基端部，且在形成在流入管部311侧的支轴保持部315上保持着支轴25的前端部。支轴25嵌入在叶轮2的圆筒部内，叶轮2可围绕支轴25旋转。在叶轮2的轴线方向的两侧，陶瓷板28、29固定在支轴25上。另外，在保持部上确保有液体可从流入管部311向泵室11内流入的通路。

叶轮2是与环状从动磁体20一体地成形的树脂成形品，在其上面具有叶片部22。在叶轮2中，相对驱动磁体80，在与电动机室12侧相反的一侧内置有背轭21。另外，在叶轮2的上部形成有埋入在叶片部22和第二壳体32内壁的间隙中的圆筒部23。

在电动机室12内，在端板35的中央形成有圆形的孔350。利用该孔350，圆筒状的支架6以直立状态固定在端板35上。在支架6的外周面上形成有铁芯定位用环状台阶69，利用该铁芯定位用环状台阶69，定子铁芯76被定位在轴线方向及半径方向。在定子铁芯76上卷绕有线圈77。这样，定子75通过支架6装设在端板35上。

(转子8及驱动磁体80的定位结构)

在如此构成的磁耦合泵装置1中，轮毂9是环状的树脂成形品或是金属制成的，在轮毂9的中央孔中嵌入有电动机旋转轴70。轮毂9包括：位于泵室11侧的大直径部98、以及位于与泵室11侧相反的一侧的小直径部99，通过大直径部98和小直径部99，形成与电动机旋转轴70同心的转子定位用环状台阶91。在本形态中，转子8的中央孔中嵌入有小直径部99，转子8利用转子定位用环状台阶91而被定位在轴线方向及半径方向上。

在该状态下，通过转子8的上面部和轮毂9的大直径部98的外周面，构成与电动机旋转轴70同心的驱动磁体定位用环状台阶92。在本形态中，驱动磁体80通过在中央孔中嵌入大直径部98而装设在转子8的上面部上，在轴线方向上被定位。另外，驱动磁体80通过在中央孔中嵌入大直径部98而使内周面与驱动磁体定位用环状台阶92抵接，在半径方向上被定位。

在此，转子8是由磁性板成形为杯状而构成的，并起到作为驱动磁体80的磁轭的作用。另外，在转子8的圆筒部88的内周面上固定有圆筒状的转子磁体85，转子8也起到作为转子磁体85的磁轭的作用。

(电动机旋转轴70的轴承结构)

在本形态中，在支架6的内侧形成有环状突部65，相对该环状突部65，在与泵室11侧相反的一侧安装有第一轴承40的外圈41，该第一轴承40可旋转地支撑电动机旋转轴70的位于与泵室11侧相反的一侧的第一轴端部71。另外，在支架6的内侧，相对环状突部65，在泵室11侧安装有螺旋弹簧5，且相对螺旋弹簧5，在泵室11侧安装有第二轴承45的外圈46，该第二轴承45可旋转地支撑电动机旋转轴70的位于泵室11侧的第二轴端部72。再者，在第一轴承40中，安装在电动机旋转轴70上的内圈42在第一轴端部71处利用挡圈79在轴线方向上被定位，在第二轴承45中，安装在电动机旋转轴70上的内圈47利用轮毂9的环状突起95在轴线方向上被定位。因此，在将螺旋弹簧5及第二轴承45安装在支架6上后，在将安装有轮毂9的电动机旋转轴70从第一轴端部71侧插入到第二轴承45的内侧后，将第一轴承40安装在第一轴端部71上，然后，将挡圈79安装在电动机旋转轴70上，从而电动机旋转轴70成为通过支架6装设在端板35上的状态。另外，在第一轴承40及第二轴承45中，在外圈41、46和内圈42、47之间沿轴线方向被加压。

(本形态的主要效果)

如上所述，在本形态中，转子8通过轮毂9的转子定位用环状台阶91在轴线方向及半径方向上被定位，且通过利用转子8的上面部和轮毂9的大直径部98的外周面而构成的与电动机旋转轴70同心的驱动磁体定位用环状台阶92，驱动磁体80在轴线方向及半径方向上被定位。因此，可将驱动磁体80相对于电动机旋转轴70正确地固定成同轴状，且可高精度地确定驱动磁体80和从动磁体20的相对位置。因此，采用本形态的话，则由于驱动磁体80和从动磁体20的磁耦合力较强，故可赋予叶轮2大的转矩。并且，由于驱动磁体定位用环状台阶92由转子8的上端面和轮毂9的外周面构成，故不需要为了构成驱动磁体定位用环状台阶92而追加新的构件、或大幅变更设计，且具有驱动磁体定位用环状台阶92和电动机旋转轴70的同轴度高的优点。

另外，在本形态中，转子8起到驱动磁体80和转子磁体85的磁轭的作用，故没有必要另外装设磁轭。因此，可减少零件个数。

另外，区划形成电动机室12的第一壳体31和区划形成泵室11的第二壳体32以中间夹着O形环37的形态直接连接，故可实现磁耦合泵装置1的薄型化。

再者，在第一壳体31中，与泵室11侧相反的一侧形成开口部33，且在该开口部33上安装有端板35，故在第一壳体31中在与泵室11侧相反的一侧不需设置厚壁的壁面。因此，可实现磁耦合泵装置1的薄型化。

并且，端板35装卸自如地进行安装，且在端板35上通过支架6装设电动机旋转轴70和定子75。因此，在将电动机旋转轴70和定子75完全装设在端板35上后，只要将端板35安装在外壳3上，即可完成磁耦合泵装置1的电动机部组装，故组装的作业效率高。并且，若卸下端板35，则电动机旋转轴70、转子8、定子75可全部卸下，故零件更换和电动机特性测定等维护容易。

再者，在本形态中，因为是外转子型，故与内转子型相比，惯性大。因此，在急剧起动时，叶轮2不会产生非同步旋转这样的现象(失调现象)，故也可不加大驱动磁体80和从动磁体20的耦合转矩。因此，可降低成本。

另外，即使由于驱动磁体80和从动磁体20之间作用的磁引力而在转子8上作用有朝向泵室11侧的吸引力时，电动机旋转轴70在轴线方向上的移动也会由挡圈79进行限制。因此，在定子75和转子磁体85在半径方向上相对的场合，可保持转子磁体85在轴线方向上的磁性中心位置和定子75在轴线方向上的磁性中心位置一致的状态，故可防止产生电动机噪音。

实施形态2：

图2(a)、(b)分别是本发明实施形态2的磁耦合泵装置的俯视图、剖视图。再者，本形态的磁耦合泵装置的基本结构与实施形态1相同，故相同的部分标记相同符号地进行图示，省略其详细说明。

图2(a)、(b)所示的磁耦合泵装置1与实施形态1相同，也具有由分隔壁13隔出的泵室11及电动机室12，在电动机室12中配置有：定子75；电动机旋转轴70；保持有与定子75相对的转子磁体85的转子8；保持在转子8上的环状驱动磁体80，转子8通过轮毂9安装在电动机旋转轴70上。转子磁体85配置在定子75的外周侧，转子磁体85及定子75构成外转子型的电动机。另外，在泵室11中配置有：支轴25、可旋转地支撑在支轴25上的叶轮2、以及与驱动磁体80相对地保持在叶轮2上的从动磁体20。

在本形态中同样，在转子8的上面部上装设环状的驱动磁体80，驱动磁体80在轴线方向上被定位。

在此，在转子8的上面部上，在其外周侧形成环状的定位突起89，该定位突起89与驱动磁体80的外周面抵接，在半径方向上被定位。其他的结构因为与实施形态1相同，故省略其说明。

在本形态中，因为在转子8的上面形成有定位突起89，该定位突起89与驱动磁体80的外周面抵接，对驱动磁体80在半径方向上进行定位，故在将烧结磁体用作驱动磁体80时，也可对驱动磁体80在半径方向上高精度地进行定位。即，因为烧结磁体的尺寸精度较低，故一般情况下为了提高尺寸精度而进行研磨，但这种研磨对内周面来说很难进行，但对外周面来说容易进行，故在将烧结磁体用作驱动磁体80时，只要用经过研磨而尺寸精度提高的外周面进行定位即可，可高精度地进行定位。再者，对于连接磁体(bond magnet)来说，因为尺寸精度高，故可用在实施形态1、2中任一形态上。

Claims (8)

1、一种磁耦合泵装置，具有由分隔壁隔出的泵室及电动机室，在所述电动机室中配置有：定子；电动机旋转轴；保持与所述定子相对的转子磁体、并安装在所述电动机旋转轴上的转子；保持在该转子上的环状驱动磁体，在所述泵室中配置有：可旋转的叶轮、以与所述驱动磁体相对的状态保持在所述叶轮上的从动磁体，其特征在于，

所述驱动磁体装设在所述转子的所述泵室侧的端面上而在轴线方向上被定位，且以该驱动磁体的内周面及外周面中的至少一个面为基准在半径方向上被定位。

2、如权利要求1所述的磁耦合泵装置，其特征在于，

在所述电动机旋转轴上安装有用于将所述转子固定在该电动机旋转轴上的轮毂，

该轮毂的外周面和所述转子的所述泵室侧的端面构成与所述电动机旋转轴的中心同心的驱动磁体定位用环状台阶，

所述驱动磁体使内周面与所述驱动磁体定位用环状台阶抵接而在半径方向上被定位。

3、如权利要求1所述的磁耦合泵装置，其特征在于，在所述转子的所述泵室侧的端面上形成有定位突起，该定位突起与所述驱动磁体的外周面抵接而将该驱动磁体在半径方向上定位。

4、如权利要求1至3中任一项所述的磁耦合泵装置，其特征在于，所述转子由磁性体构成，并起到作为所述驱动磁体的磁轭的作用。

5、如权利要求1至4中任一项所述的磁耦合泵装置，其特征在于，

在所述电动机室的与所述泵室侧相反的一侧形成开口部，且在该开口部上装卸自如地安装有端板，

在所述端板上装设有所述电动机旋转轴及所述定子。

6、如权利要求5所述的磁耦合泵装置，其特征在于，

在所述端板上固定有内侧插入所述旋转轴的圆筒状支架，所述定子固定在所述支架的外周面上并通过该支架装设在所述端板上，

在所述支架的内侧安装有：第一轴承的外圈，该第一轴承可旋转地支撑所述电动机旋转轴的位于与所述泵室侧相反的一侧的第一轴端部；第二轴承的外圈，该第二轴承可旋转地支撑所述电动机旋转轴的位于所述泵室侧的第二轴端部；以及对该第二轴承的外圈朝向所述泵室侧施力的弹簧，

所述第一轴承的内圈在所述第一轴端部通过挡圈在轴线方向上被定位，所述第二轴承的内圈在所述第二轴端部通过所述轮毂在轴线方向上被定位。

7、如权利要求1至6中任一项所述的磁耦合泵装置，其特征在于，区划形成所述电动机室的第一壳体和区划形成所述泵室的第二壳体之间夹着O形环直接连接。

8、如权利要求1至7中任一项所述的磁耦合泵装置，其特征在于，所述转子磁体配置在所述定子的外周侧。