JP2001182682A - 磁気浮上型ポンプ - Google Patents
磁気浮上型ポンプInfo
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- JP2001182682A JP2001182682A JP37095499A JP37095499A JP2001182682A JP 2001182682 A JP2001182682 A JP 2001182682A JP 37095499 A JP37095499 A JP 37095499A JP 37095499 A JP37095499 A JP 37095499A JP 2001182682 A JP2001182682 A JP 2001182682A
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気軸受部を小型化し得る磁気浮上型ポンプ
を提供する。 【解決手段】 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４０とからなり、磁気軸受部は
磁極５１〜５６と電磁石ヨーク７１〜７６と電磁石コイ
ル８１〜８６とからなる複数の電磁石で構成され、各電
磁石のＳ，Ｎ磁極の少なくとも電磁石ヨーク７１〜７６
と電磁石コイル８１〜８６とを円周方向に配置して構成
される。
を提供する。 【解決手段】 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４０とからなり、磁気軸受部は
磁極５１〜５６と電磁石ヨーク７１〜７６と電磁石コイ
ル８１〜８６とからなる複数の電磁石で構成され、各電
磁石のＳ，Ｎ磁極の少なくとも電磁石ヨーク７１〜７６
と電磁石コイル８１〜８６とを円周方向に配置して構成
される。
Description
【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。
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。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の磁気浮上型ポンプを示す図
であり、特に図７（ａ）は縦断面図を示し、図７（ｂ）
は図７（ａ）の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図８は図
７の線Ｂ−Ｂに沿う断面矢視図であり、図９は図７の線
Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
であり、特に図７（ａ）は縦断面図を示し、図７（ｂ）
は図７（ａ）の線Ａ−Ａに沿う断面図である。図８は図
７の線Ｂ−Ｂに沿う断面矢視図であり、図９は図７の線
Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
【０００３】まず、図７〜図９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７（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。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２
５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。
浮上型ポンプについて説明する。図７（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。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２
５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。
【０００４】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、ポンプ室外部には軸１１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は互いに反
対方向の磁極に着磁されている。
対向するようにして、ポンプ室外部には軸１１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は互いに反
対方向の磁極に着磁されている。
【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、電磁石３１と図示しな
い位置センサとが磁気軸受部３０に設けられている。こ
の電磁石３１と位置センサとにより、ポンプ室２２にお
いて永久磁石２４と１４の吸引力に釣合いインペラ２３
をポンプ室２２の中心に保持できるようにしている。
有する側に対向するようにして、電磁石３１と図示しな
い位置センサとが磁気軸受部３０に設けられている。こ
の電磁石３１と位置センサとにより、ポンプ室２２にお
いて永久磁石２４と１４の吸引力に釣合いインペラ２３
をポンプ室２２の中心に保持できるようにしている。
【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
軸方向の吸引力が働く。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。この吸引力と釣合うよう
にＣ型の電磁石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１３の駆
動力によって回転すると、永久磁石１４と２４とが磁気
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から吸込まれ、出口７０（図７（ｂ）参
照）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。
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
軸方向の吸引力が働く。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。この吸引力と釣合うよう
にＣ型の電磁石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１３の駆
動力によって回転すると、永久磁石１４と２４とが磁気
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から吸込まれ、出口７０（図７（ｂ）参
照）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。
【０００７】なお、図８および図９に示すように、従来
の磁気浮上式の血液ポンプでは、その電磁石３１のヨー
ク４１の形状はかわら状でかつ電磁石の磁極の対４２と
４３，４４と４５，４６と４７はそれぞれ半径方向に配
置されている。
の磁気浮上式の血液ポンプでは、その電磁石３１のヨー
ク４１の形状はかわら状でかつ電磁石の磁極の対４２と
４３，４４と４５，４６と４７はそれぞれ半径方向に配
置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示し
たような磁気浮上型ポンプ１は人工心臓用血液ポンプと
して使用される場合、体内に埋込んで使用したり、身体
に近接させて使用するため、常時外部電源からエネルギ
供給を行なうことができない。通常は、携帯バッテリや
体内に設置した体内バッテリから得られるエネルギが供
給されるため、長期使用のためには極力エネルギ使用量
を抑える必要がある。さらに、人体に使用するには小型
であることおよび信頼性に対して最大の注意が必要であ
る。
たような磁気浮上型ポンプ１は人工心臓用血液ポンプと
して使用される場合、体内に埋込んで使用したり、身体
に近接させて使用するため、常時外部電源からエネルギ
供給を行なうことができない。通常は、携帯バッテリや
体内に設置した体内バッテリから得られるエネルギが供
給されるため、長期使用のためには極力エネルギ使用量
を抑える必要がある。さらに、人体に使用するには小型
であることおよび信頼性に対して最大の注意が必要であ
る。
【０００９】しかし、従来の磁気浮上型ポンプ１では、
図８および図９に示したように、その各電磁石の磁極が
それぞれ半径方向に配置しており、このためにコイルを
収納するためのスペースを有効に確保できず、磁気軸受
部のサイズを大きくし、新たにコイルスペースを増やさ
なければ電磁石の省電力化が図れないという問題があっ
た。
図８および図９に示したように、その各電磁石の磁極が
それぞれ半径方向に配置しており、このためにコイルを
収納するためのスペースを有効に確保できず、磁気軸受
部のサイズを大きくし、新たにコイルスペースを増やさ
なければ電磁石の省電力化が図れないという問題があっ
た。
【００１０】すなわち、電磁石での省力化には、電磁石
コイルの巻数を増やしたり、コイル線径を太くする手法
がとられるが、いずれの方法もコイル収納スペースを大
きく確保するために、磁気軸受部３０のサイズを大きく
する必要があった。さらに、従来の磁気浮上型ポンプ１
では、電磁石３１，３２のヨークの形状がかわら状を呈
しており、コイル巻作業が困難であると同時に、コイル
とヨーク間の絶縁抵抗の確保が難しかった。
コイルの巻数を増やしたり、コイル線径を太くする手法
がとられるが、いずれの方法もコイル収納スペースを大
きく確保するために、磁気軸受部３０のサイズを大きく
する必要があった。さらに、従来の磁気浮上型ポンプ１
では、電磁石３１，３２のヨークの形状がかわら状を呈
しており、コイル巻作業が困難であると同時に、コイル
とヨーク間の絶縁抵抗の確保が難しかった。
【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、磁
気軸受部を小型化し得る磁気浮上型ポンプを提供するこ
とである。
気軸受部を小型化し得る磁気浮上型ポンプを提供するこ
とである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ケーシング内に回転部を有し、その回転部を回転させる
ことによって流体を排出するポンプ部と、回転部と磁気
力により非接触で結合し、回転部を回転駆動させる回転
駆動部と、回転部を非接触で支持する磁気軸受部とを含
む磁気浮上型ポンプにおいて、磁気軸受部は磁極とヨー
クとコイルとからなる複数の電磁石で構成され、その電
磁石の各Ｓ，Ｎ磁極の少なくともヨークとコイルとを円
周方向に配置して構成される。
ケーシング内に回転部を有し、その回転部を回転させる
ことによって流体を排出するポンプ部と、回転部と磁気
力により非接触で結合し、回転部を回転駆動させる回転
駆動部と、回転部を非接触で支持する磁気軸受部とを含
む磁気浮上型ポンプにおいて、磁気軸受部は磁極とヨー
クとコイルとからなる複数の電磁石で構成され、その電
磁石の各Ｓ，Ｎ磁極の少なくともヨークとコイルとを円
周方向に配置して構成される。
【００１３】請求項２に係る発明では、請求項１の電磁
石の磁極対を円周方向に配置する。請求項３に係る発明
では、請求項１の電磁石の磁極対を径方向に配置する。
石の磁極対を円周方向に配置する。請求項３に係る発明
では、請求項１の電磁石の磁極対を径方向に配置する。
【００１４】請求項４に係る発明では、請求項１から３
の回転部はディスク状の形状に形成され、回転駆動部と
対向する面に永久磁石を円周方向に配置し、回転部と回
転駆動部とを磁気カップリングにより非接触で結合させ
る。
の回転部はディスク状の形状に形成され、回転駆動部と
対向する面に永久磁石を円周方向に配置し、回転部と回
転駆動部とを磁気カップリングにより非接触で結合させ
る。
【００１５】請求項５に係る発明では、請求項１から４
の電磁石のＳ，Ｎ磁極の対が３対設けられる。
の電磁石のＳ，Ｎ磁極の対が３対設けられる。
【００１６】
【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図であり、特に、図１（ａ）は縦
断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿
う断面図である。図２は図１（ａ）に示す線Ｂ−Ｂに沿
う断面矢視図であり、図３は図１（ａ）に示すＣ−Ｃに
沿う断面図である。
気浮上型ポンプを示す図であり、特に、図１（ａ）は縦
断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿
う断面図である。図２は図１（ａ）に示す線Ｂ−Ｂに沿
う断面矢視図であり、図３は図１（ａ）に示すＣ−Ｃに
沿う断面図である。
【００１７】図１〜図３を参照して、この発明の一実施
形態の磁気浮上型ポンプについて説明する。磁気浮上型
ポンプはモータ部１０とポンプ部２０と磁気軸受部４０
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は複数の羽根
２７を有しており、羽根２７は図１（ｂ）に示すように
渦巻型に形成されている。
形態の磁気浮上型ポンプについて説明する。磁気浮上型
ポンプはモータ部１０とポンプ部２０と磁気軸受部４０
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は複数の羽根
２７を有しており、羽根２７は図１（ｂ）に示すように
渦巻型に形成されている。
【００１８】ケーシング２１はプラスチック，セラミッ
ク，金属などから形成されるが、ケーシング２１のうち
ポンプ部２０とモータ部１０との間の隔壁部分およびポ
ンプ部２０と磁気軸受部４０の隔壁部分には磁性材料を
使用することはできないので、非磁性材料で構成され
る。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２
４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。
ク，金属などから形成されるが、ケーシング２１のうち
ポンプ部２０とモータ部１０との間の隔壁部分およびポ
ンプ部２０と磁気軸受部４０の隔壁部分には磁性材料を
使用することはできないので、非磁性材料で構成され
る。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２
４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。
【００１９】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、ポンプ室外部には軸１１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は互いに反
対方向の磁極に着磁されている。モータ部１０として
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。
対向するようにして、ポンプ室外部には軸１１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は互いに反
対方向の磁極に着磁されている。モータ部１０として
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。
【００２０】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、電磁石４１と位置セン
サ６２とが磁気軸受部４０に設けられている。この電磁
石４１と位置センサ６２とにより、ポンプ室において永
久磁石２４と１４の吸引力に釣り合って、インペラ２３
をポンプ室の中心に保持できるようにしている。制御式
磁気軸受のロータに相当する軟質磁性部材２６には、た
とえば低炭素鋼やフェライト系ステンレスやパーマロイ
などの材料が用いられる。
有する側に対向するようにして、電磁石４１と位置セン
サ６２とが磁気軸受部４０に設けられている。この電磁
石４１と位置センサ６２とにより、ポンプ室において永
久磁石２４と１４の吸引力に釣り合って、インペラ２３
をポンプ室の中心に保持できるようにしている。制御式
磁気軸受のロータに相当する軟質磁性部材２６には、た
とえば低炭素鋼やフェライト系ステンレスやパーマロイ
などの材料が用いられる。
【００２１】図１（ａ）には、磁極５１と電磁石ヨーク
７１と電磁石コイル８１と電磁石バックプレート９１と
からなる１つの電磁石４１のみが示されているが、磁気
軸受部４０には３個の電磁石が円周方向に配置されてい
る。そして、図２に示すように各対をなす磁極５１と５
２との間にはセンサ６１が配置され、磁極５３と５４と
の間にはセンサ６２が配置され、磁極５５と５６との間
にはセンサ６３が配置されている。これらのセンサ６１
ないし６３としては、一般的に渦電流式センサやリラク
タンス式センサなどの磁気式センサが用いられる。
７１と電磁石コイル８１と電磁石バックプレート９１と
からなる１つの電磁石４１のみが示されているが、磁気
軸受部４０には３個の電磁石が円周方向に配置されてい
る。そして、図２に示すように各対をなす磁極５１と５
２との間にはセンサ６１が配置され、磁極５３と５４と
の間にはセンサ６２が配置され、磁極５５と５６との間
にはセンサ６３が配置されている。これらのセンサ６１
ないし６３としては、一般的に渦電流式センサやリラク
タンス式センサなどの磁気式センサが用いられる。
【００２２】さらに、図３に示すように、各電磁石ヨー
ク７１〜７６は円柱形状で形成されていて、各電磁石ヨ
ーク７１〜７６には電磁石コイル８１〜８６がそれぞれ
巻回されている。
ク７１〜７６は円柱形状で形成されていて、各電磁石ヨ
ーク７１〜７６には電磁石コイル８１〜８６がそれぞれ
巻回されている。
【００２３】このように、磁極５１ないし５６を円周方
向に配置することで、磁気軸受部４０内に収納できる電
磁石コイル８１〜８６の収納スペースを増加でき、また
電磁石ヨーク７１〜７６の形状を円柱形状とすることに
より、各電磁石ヨーク７１〜７６への電磁石コイル８１
〜８６の巻付作業が容易となる。さらに、各電磁石ヨー
ク７１〜７６の形状が単純であるため、電磁石コイル８
１〜８６との絶縁が確実となる。なお、電磁石ヨーク７
１〜７６は円柱にしているが、これは角柱であってもよ
い。さらに、図２および図３ではすべての電磁石ヨーク
７１〜７６と電磁石コイル８１〜８６を同一円周上に配
置しているが、収納スペースを有効に確保するために、
各電磁石ヨーク７１〜７６および電磁石コイル８１〜８
６は同一円周上になくてもよい。
向に配置することで、磁気軸受部４０内に収納できる電
磁石コイル８１〜８６の収納スペースを増加でき、また
電磁石ヨーク７１〜７６の形状を円柱形状とすることに
より、各電磁石ヨーク７１〜７６への電磁石コイル８１
〜８６の巻付作業が容易となる。さらに、各電磁石ヨー
ク７１〜７６の形状が単純であるため、電磁石コイル８
１〜８６との絶縁が確実となる。なお、電磁石ヨーク７
１〜７６は円柱にしているが、これは角柱であってもよ
い。さらに、図２および図３ではすべての電磁石ヨーク
７１〜７６と電磁石コイル８１〜８６を同一円周上に配
置しているが、収納スペースを有効に確保するために、
各電磁石ヨーク７１〜７６および電磁石コイル８１〜８
６は同一円周上になくてもよい。
【００２４】図４および図５はこの発明の他の実施形態
を示す図であり、図４は磁極とコイルの配置例を示し、
図５は図４に示す線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
を示す図であり、図４は磁極とコイルの配置例を示し、
図５は図４に示す線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
【００２５】図４に示す電磁石コイル８１〜８６と電磁
石ヨーク（図示せず）は図３と同様にして円周方向に配
置されるが、各磁極対１０１と１０２，１０３と１０
４，１０５と１０６は半径方向に配置されている。そし
て、図５に示すように、磁極１０５−電磁石ヨーク７５
−電磁石バックプレート９２−電磁石ヨーク７６−磁極
１０６で１つのＣ型電磁石を構成している。図４および
図５に示した実施形態においても、電磁石ヨークは円柱
形状に形成されて電磁石コイル８１〜８６の巻付け作業
を容易にしているが、これは円柱に限らず角柱であって
も良い。
石ヨーク（図示せず）は図３と同様にして円周方向に配
置されるが、各磁極対１０１と１０２，１０３と１０
４，１０５と１０６は半径方向に配置されている。そし
て、図５に示すように、磁極１０５−電磁石ヨーク７５
−電磁石バックプレート９２−電磁石ヨーク７６−磁極
１０６で１つのＣ型電磁石を構成している。図４および
図５に示した実施形態においても、電磁石ヨークは円柱
形状に形成されて電磁石コイル８１〜８６の巻付け作業
を容易にしているが、これは円柱に限らず角柱であって
も良い。
【００２６】この実施形態においても、図１〜図３の実
施形態と同様の効果を得ることができる。
施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】図６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６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を用いてポンプ室２２内におけるイ
ンペラ２３の浮上位置を変化させるインペラ浮上位置制
御機能と、モータ１３の電流計測機能と、インペラ浮上
位置制御機能を用いてインペラ２３の浮上位置を変化さ
せたことにより得られるモータ１３の電流変化量を利用
して、流体の粘度を算出する流体粘度算出機能を備えて
いる。
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６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を用いてポンプ室２２内におけるイ
ンペラ２３の浮上位置を変化させるインペラ浮上位置制
御機能と、モータ１３の電流計測機能と、インペラ浮上
位置制御機能を用いてインペラ２３の浮上位置を変化さ
せたことにより得られるモータ１３の電流変化量を利用
して、流体の粘度を算出する流体粘度算出機能を備えて
いる。
【００２８】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ル部１０３とを備えている。
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１３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ル部１０３はコントロー
ラ本体部１０１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４１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４２による検出
出力はインペラ位置制御用コントロール部１０３に入力
され、インペラ２３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４１に流れる電流をコ
ントロールする。なお、位置センサ４２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４１に与える電圧値もしくは電流
値を出力させてもよい。
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ル部１０３とを備えている。
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１３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ル部１０３はコントロー
ラ本体部１０１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４１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４２による検出
出力はインペラ位置制御用コントロール部１０３に入力
され、インペラ２３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４１に流れる電流をコ
ントロールする。なお、位置センサ４２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４１に与える電圧値もしくは電流
値を出力させてもよい。
【００２９】コントローラ本体部１０１は記憶部（ＲＯ
Ｍ）１０４と、ＣＰＵ１０５と、表示部１１０と、入力
部１０７とを備えている。表示部１１０には、設定吐出
流量保持部１１１と、実行吐出流量表示部１１２と、設
定吐出出力表示部１１３と、実行吐出圧力表示部１１４
と、流体温度表示部１１５と、流体粘度表示部１１６
と、インペラ回転数表示部１１７が設けられている。ま
た、入力部１０７には、設定吐出流量入力部１０８と、
設定吐出圧力入力部１０９とが設けられている。
Ｍ）１０４と、ＣＰＵ１０５と、表示部１１０と、入力
部１０７とを備えている。表示部１１０には、設定吐出
流量保持部１１１と、実行吐出流量表示部１１２と、設
定吐出出力表示部１１３と、実行吐出圧力表示部１１４
と、流体温度表示部１１５と、流体粘度表示部１１６
と、インペラ回転数表示部１１７が設けられている。ま
た、入力部１０７には、設定吐出流量入力部１０８と、
設定吐出圧力入力部１０９とが設けられている。
【００３０】コントローラ本体部１０１は、流体粘度と
インペラ浮上位置変化によるモータ電流変化量（モータ
駆動電流変化量）との関係を予め測定した流体粘度−モ
ータ電流変化量関連データもしくはこの関連データより
算出された関係式（たとえば、相関式データもしくは粘
度演算式データ）を記憶したデータ記憶部を含み、流体
粘度算出機能はデータ記憶部のデータとインペラ浮上位
置制御機能を用いたインペラ２３の浮上位置を変化させ
たことにより得られるモータ１３の電流変化量を用いて
液体粘度を算出する。
インペラ浮上位置変化によるモータ電流変化量（モータ
駆動電流変化量）との関係を予め測定した流体粘度−モ
ータ電流変化量関連データもしくはこの関連データより
算出された関係式（たとえば、相関式データもしくは粘
度演算式データ）を記憶したデータ記憶部を含み、流体
粘度算出機能はデータ記憶部のデータとインペラ浮上位
置制御機能を用いたインペラ２３の浮上位置を変化させ
たことにより得られるモータ１３の電流変化量を用いて
液体粘度を算出する。
【００３１】換言すれば、コントローラ本体部１０１の
記憶部内には、流体粘度とインペラ浮上位置変化による
モータ電流変化量との関係を予め測定した流体粘度−モ
ータ電流変化量関連データもしくはこの関連データより
算出された相関データ（粘度演算式データでもある）が
記憶されている。
記憶部内には、流体粘度とインペラ浮上位置変化による
モータ電流変化量との関係を予め測定した流体粘度−モ
ータ電流変化量関連データもしくはこの関連データより
算出された相関データ（粘度演算式データでもある）が
記憶されている。
【００３２】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。
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。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁気
軸受の各電磁石の磁極とヨークを円周方向に配置するこ
とにより、磁気軸受部のスペースを増やすことなく、す
なわちポンプサイズを大きくすることなく、コイルの巻
スペースを広く確保できる。このようにコイル収納スペ
ースを広げることにより、電磁石コイルの巻数を増加さ
せたり、コイルの線径を太くすることも可能となった結
果、電磁石の省電力化を図ることができる。さらに、電
磁石のヨークを円柱もしくは角柱にすることが可能にな
り、コイルの巻き作業が容易となり、その結果コイルと
ヨークとの間の絶縁耐圧を確保しやすくなる。
軸受の各電磁石の磁極とヨークを円周方向に配置するこ
とにより、磁気軸受部のスペースを増やすことなく、す
なわちポンプサイズを大きくすることなく、コイルの巻
スペースを広く確保できる。このようにコイル収納スペ
ースを広げることにより、電磁石コイルの巻数を増加さ
せたり、コイルの線径を太くすることも可能となった結
果、電磁石の省電力化を図ることができる。さらに、電
磁石のヨークを円柱もしくは角柱にすることが可能にな
り、コイルの巻き作業が容易となり、その結果コイルと
ヨークとの間の絶縁耐圧を確保しやすくなる。
【図１】 この発明の一実施形態の磁気浮上型ポンプを
示す図である。
示す図である。
【図２】 図１（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿う断面矢視図であ
る。
る。
【図３】 図１（ａ）に示すＣ−Ｃに沿う断面図であ
る。
る。
【図４】 この発明の他の実施形態を示す図であり、磁
極とコイルの配置例を示す。
極とコイルの配置例を示す。
【図５】 図４に示す線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
【図６】 この発明の磁気浮上型ポンプを駆動するため
のコントローラのブロック図である。
のコントローラのブロック図である。
【図７】 従来の磁気浮上型ポンプを示す図である。
【図８】 図７の線Ｂ−Ｂに沿う断面矢視図である。
【図９】 図７の線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
１０ モータ部、１１ 軸、１２ ロータ、１３ モー
タ、１４，２４ 永久磁石、２０ ポンプ部、２１ ケ
ーシング、２２ ポンプ室、２３ インペラ、２５ 非
磁性部材、２６ 軟質磁性部材、４０ 磁気軸受部、５
１〜５６，１０１〜１０６ 磁極、６１〜６３ セン
サ、７１〜７６ 電磁石ヨーク、８１〜８６ 電磁石コ
イル、９１，９２ 電磁石バックプレート、６０ 吸入
口、７０出口、１００ コントローラ。
タ、１４，２４ 永久磁石、２０ ポンプ部、２１ ケ
ーシング、２２ ポンプ室、２３ インペラ、２５ 非
磁性部材、２６ 軟質磁性部材、４０ 磁気軸受部、５
１〜５６，１０１〜１０６ 磁極、６１〜６３ セン
サ、７１〜７６ 電磁石ヨーク、８１〜８６ 電磁石コ
イル、９１，９２ 電磁石バックプレート、６０ 吸入
口、７０出口、１００ コントローラ。
Claims (5)
- 【請求項１】 ケーシング内に回転部を有し、該回転部
を回転させることによって流体を排出するポンプ部と、
前記回転部と磁気力により非接触で結合し、前記回転部
を回転駆動させる回転駆動部と、前記回転部を非接触で
支持する磁気軸受部とを含む磁気浮上型ポンプにおい
て、 前記磁気軸受部は、磁極とヨークとコイルとからなる複
数の電磁石で構成され、該電磁石の各Ｓ，Ｎ磁極の少な
くともヨークとコイルとを円周方向に配置したことを特
徴とする、磁気浮上型ポンプ。 - 【請求項２】 前記電磁石の磁極対を円周方向に配置し
たことを特徴とする、請求項１に記載の磁気浮上型ポン
プ。 - 【請求項３】 前記電磁石の磁極対を径方向に配置した
ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気浮上型ポン
プ。 - 【請求項４】 前記回転部はディスク状の形状に形成さ
れ、前記回転駆動部と対向する面に永久磁石を円周方向
に配置し、前記回転部と前記回転駆動部とを磁気カップ
リングにより非接触で結合させたことを特徴とする、請
求項１から３のいずれかに記載の磁気浮上型ポンプ。 - 【請求項５】 前記電磁石のＳ，Ｎ磁極の対が３対設け
られることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに
記載の磁気浮上型ポンプ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37095499A JP4612926B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 磁気浮上型ポンプ |
| AT00128516T ATE255685T1 (de) | 1999-12-27 | 2000-12-27 | Flüssigkeitspumpe mit magnetisch aufgehängtem laufrad |
| EP00128516A EP1113177B1 (en) | 1999-12-27 | 2000-12-27 | Magnetically levitated pump |
| US09/748,274 US6575717B2 (en) | 1999-12-27 | 2000-12-27 | Magnetically levitated pump |
| DE60006926T DE60006926T2 (de) | 1999-12-27 | 2000-12-27 | Flüssigkeitspumpe mit magnetisch aufgehängtem Laufrad |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37095499A JP4612926B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 磁気浮上型ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001182682A true JP2001182682A (ja) | 2001-07-06 |
| JP4612926B2 JP4612926B2 (ja) | 2011-01-12 |
Family
ID=18497884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37095499A Expired - Fee Related JP4612926B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 磁気浮上型ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4612926B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007023836A1 (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Ntn Corporation | 空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット |
| JP2007086060A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-04-05 | Ntn Corp | 空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット |
| JP2013007484A (ja) * | 2011-05-13 | 2013-01-10 | Soc De Mecanique Magnetique | 耐食性被覆がなされたアクティブ磁気ベアリング |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4589822A (en) * | 1984-07-09 | 1986-05-20 | Mici Limited Partnership Iv | Centrifugal blood pump with impeller |
| JPH04148095A (ja) * | 1990-10-11 | 1992-05-21 | Ntn Corp | ターボ形ポンプ |
| JPH05118332A (ja) * | 1991-10-22 | 1993-05-14 | Ebara Corp | 磁気軸受装置 |
| JPH05118333A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Ebara Corp | 磁気軸受装置 |
| JPH05121228A (ja) * | 1991-10-28 | 1993-05-18 | Ebara Corp | 電磁石装置 |
| JPH09303283A (ja) * | 1996-05-10 | 1997-11-25 | Ntn Corp | 磁気浮上型ポンプ |
| JPH10179730A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-07 | Ntn Corp | 磁気浮上型遠心式ポンプ装置 |
| JP2002541985A (ja) * | 1999-04-28 | 2002-12-10 | クリトン・メディカル・インコーポレーテッド | 回転血液ポンプ |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP37095499A patent/JP4612926B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4589822A (en) * | 1984-07-09 | 1986-05-20 | Mici Limited Partnership Iv | Centrifugal blood pump with impeller |
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| JPH09303283A (ja) * | 1996-05-10 | 1997-11-25 | Ntn Corp | 磁気浮上型ポンプ |
| JPH10179730A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-07 | Ntn Corp | 磁気浮上型遠心式ポンプ装置 |
| JP2002541985A (ja) * | 1999-04-28 | 2002-12-10 | クリトン・メディカル・インコーポレーテッド | 回転血液ポンプ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007023836A1 (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Ntn Corporation | 空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット |
| JP2007086060A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-04-05 | Ntn Corp | 空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット |
| US8215898B2 (en) | 2005-08-25 | 2012-07-10 | Ntn Corporation | Turbine unit for refrigerating/cooling air cycle |
| JP2013007484A (ja) * | 2011-05-13 | 2013-01-10 | Soc De Mecanique Magnetique | 耐食性被覆がなされたアクティブ磁気ベアリング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4612926B2 (ja) | 2011-01-12 |
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