JP2008008185A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】軸受を用いずに羽根車を回転させる軸受レスポンプのポンプ効率を向上する。
【解決手段】ケーシング４内に羽根車１１とマグネット１３を有して構成される回転子１０と、該マグネット１３の径方向外側に配設された固定子２０とを備え、前記回転子１０は前記ケーシング４内に浮上状態に回転支持される軸受レス支持構造を有し、前記羽根車１１の回転により吸入口２から吸引した流体を吐出口３から吐出するポンプ１において、前記回転子１０はその羽根車１１とマグネット１３部分との中心部を軸芯方向に貫通する貫通孔１２を設け、かつ前記羽根車１１の前記吸入口側と反吸入口側とに羽根１４、１５を設け、前記吸入口側の羽根１４による前記吸入口２から前記吐出口３への流体の流れＣと、前記反吸入口側の羽根１５による前記吸入口２から前記貫通孔内１２を通過して前記吐出口３への流体の流れＤを形成するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプに関し、詳しくは軸受レスで羽根車を有する回転子を回転させる軸受レスポンプに関するものである。

従来より、羽根車の回転によって吸入口から吸引した流体を圧送するポンプは、ケーシングと、このケーシング内に収容された羽根車と、羽根車を回転駆動させるモータとを備え、羽根車の回転軸は軸受により回転自在に支承されている（例えば、特許文献１）。

近年、機器組込み用のポンプでは、機器の小型、軽量化、省エネの流れの中、ポンプ自体も小型、軽量化、省エネ化が望まれている。その１つとして、ポンプの羽根車とモータの回転子を一体に形成し、軸受レスで回転子を回転させるポンプが提案されている。

図２は、このような軸受レスポンプの１例を示すポンプ１００の断面図である。ポンプ１００は、ケーシング１０４内にポンプ室１０６を形成し、ポンプ室１０６に流体を吸引する吸入口１０２と、ポンプ室１０６より流体を吐出させる吐出口１０３をケーシング１０４に設け、ポンプ室１０６内に流体を吸引し加圧して流れＣを形成する羽根車１１１を有している。

また、ポンプ１００のモータ部は、リング状のマグネット１１３を備えた回転子１１０と、このマグネット１１３の径方向外側にケーシングの隔壁１０５を隔てて回転子１１０を回転させる固定子１２０が配置され構成されている。固定子１２０は、リング状の積層鋼板１２１とそれに巻回されたコイル１２２とからなり、制御用の回路基板１２３を備えてモールド樹脂１２４内にモールド成形されている。

前記回転子１１０は、回転軸１１２を軸として羽根車１１１とマグネット１１３とを有し、羽根車１１１の吸入口１０２側に面する周上に羽根１１４が配されている。

前記回転子１１０は、図に示すように、軸受を用いずにケーシング１０４内の空間部で浮上状態に回転支持される軸受レス支持構造を有し、回転子１１０の外周面とケーシングの隔壁１０５との間には、回転子１１０が自在に回転可能な隙間Ｓが形成されている。

以上のように構成されたポンプ１００において、回路基板１２３より固定子１２０に通電されると、固定子１２０に回転磁界が発生しマグネット１１３と固定子１２０とが対向する位置で回転子１１０がケーシング１０４内に浮上状態で支持され回転する。これにより、羽根車１１１も回転しポンプ室１０６内に吸引作用を発生させ、吸入口１０２から流体を吸引し流れＣを流れて吐出口１０３から流体を吐出するようになっている。

以上のような構成とすることで、小型、軽量、省エネのポンプが提供されている。
特開２０００−１７０６８４号公報

しかしながら、上記構成のポンプ１００では、羽根車１１１の回転により発生する推力が上方（吸水口方向）に向けた推力Ａに偏ってしまい回転子１１０の回転バランスを低下させ回転振れを起こしやすくし、またポンプに吸引された流体はポンプ室１０６の上部の羽根１１４の回転部分のみで加圧され流れる（矢符Ｃ）ようになり、その結果回転子１１０の下側のケーシング底部１０４ａに流体が滞留してしまいポンプ効率を低下させている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上記回転子の軸受レス支持構造のポンプにおいて、ポンプ効率が高い軸受レスポンプの提供を目的としている。

請求項１のポンプは、吸入口と吐出口とを有するケーシングと、該ケーシング内に収容された羽根車とマグネットを有して構成される回転子と、該マグネットの径方向外側に配設された固定子とを備え、前記回転子は前記ケーシング内に浮上状態に回転支持される軸受レス支持構造を有し、前記羽根車の回転により前記吸入口から吸引した流体を前記吐出口から吐出するポンプにおいて、前記回転子はその羽根車とマグネット部分との中心部を軸芯方向に貫通する貫通孔を設け、かつ前記羽根車の前記吸入口側と反吸入口側とに羽根を設け、前記吸入口側の羽根による前記吸入口から前記吐出口への流体の流れと、前記反吸入口側の羽根による前記吸入口から前記貫通孔内を通過して前記吐出口への流体の流れを形成するようにしたことを特徴とする。

請求項２のポンプは、前記回転子がプラスチックマグネットによって一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプである。

請求項３のポンプは、前記ポンプがブラシレス直流モータを構成するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプである。

本発明のポンプによれば、吸入口側の羽根と反吸入口側の羽根により逆方向の推力が羽根車に発生することで回転バランスを向上し軸受レス構造の回転子の回転性を良好にし、また吸入口側の羽根の吸引力による流体の流れと、反吸入口側の羽根の吸引力による羽根車内の貫通孔を通り羽根車の外周を流れる流れを発生させてポンプ特性を高め、この２つの流路を流体が流れることで流量を増加させポンプ効率を向上することができる。

図１は、実施形態のポンプの１例を示す軸受レスポンプ１の断面図である。

ポンプ１は、ケーシング４内にポンプ室６を形成し、ポンプ室６に流体を吸引する吸入口２と、ポンプ室６より流体を吐出させる吐出口３をケーシング４に設け、ポンプ室６内に流体を吸引し流路を形成して加圧する羽根車１１をポンプ室６に有している。

また、ポンプ１のモータ部は、リング状のマグネット１３を備えた回転子１０と、このマグネット１３の径方向外側にケーシングの隔壁５を隔てて回転子１０を回転させる固定子２０が配置され構成されている。固定子２０は、リング状の積層鋼板２１とそれに巻回されたコイル２２とからなり、制御用の回路基板２３を備えてモールド樹脂２４内にモールド成形され、モータ部はブラシレス直流モータを構成している。

前記回転子１０は、軸芯方向の中心部が円筒形空洞状である羽根車１１とマグネット１３とからなり、羽根車１１は上部に径方向に円盤状に突出する羽根装着部１６を設け、該装着部１６の吸入口２側に面して第１羽根１４を設け、その背面側の反吸入口側に第２羽根１５を設けてポンプ室６内に配されている。

前記第１羽根１４と第２羽根１５の形状は特に限定されないが、第１羽根１４は吸入口２から直に流体を吸引する吸引作用を発生するように設計され、第２羽根１５は上記第１の羽根１４とは逆方向の吸引作用を発生するように設計されている。また、それぞれの羽根１４、１５が発生する吸引力はポンプ室６で同等となるように設計されている。

前記羽根車１１とマグネット１３とは一体に接続されて回転子１０を形成し、両者の空洞部が連続して回転子１０の中心部を軸芯方向に貫通する貫通孔１２が開口されている。

前記回転子１０は、図に示すように、軸受を用いずにケーシング４内の空間部で浮上状態に回転支持される軸受レス支持構造を有し、回転子１０の外周面とケーシングの隔壁５との間には、回転子１０が自在に回転可能な隙間Ｓが形成されている。

以上のように構成されたポンプ１において、回路基板２３より固定子２０に通電されると、固定子２０に回転磁界が発生しマグネット１３と固定子２０とが対向する位置で両者がつり合い、回転子１０がケーシング４内に浮上状態で支持され回転するようになる。

これにより、羽根車１１も回転しポンプ室６内に吸引作用を発生させ、吸入口２から流体を吸引してポンプ室６内で流路を形成し吐出口３から加圧された流体を吐出するようになる。

この時、羽根装着部１６の上下に設けた第１羽根１４と第２羽根１５とが、それぞれ回転の軸芯方向に逆方向の推力Ａ，Ｂを発生するようになり、これにより回転子１０の回転バランスを向上して回転性を安定させ、軸受レス回転子１０の軸芯方向および径方向の回転振れやケーシング４との接触を防止してポンプ特性を向上することができる。

また、吸入口２から吸引された流体は、ポンプ室６上部の第１羽根１４の回転部分を加圧されて流れる流れＣを形成して吐出口３から吐出されるとともに、第２羽根１５による吸引作用は吸入口２からの流体を回転子１０の貫通孔１２内に吸引し、貫通孔１２内からケーシング４の内周部の隙間Ｓを流路とする流れＤを形成して吐出口３から吐出するようになる。

これにより、ポンプ１では、流体がケーシング底部４ａに滞留することなく、ケーシング４の内部全体を流路として流量を増加することができポンプ効率を向上することができ、また上記回転子１０の回転安定化により振動や騒音を低減することができる。

［変形例］
上記ポンプ１は、羽根車１１とマグネット１３とをプラスチックマグネットで一体成形し回転子１０を形成したものでもよく、この場合の羽根１４、１５は一体成形時にプラスチックマグネットに埋め込み成形することができる。また、羽根１４、１５をプラスチックマグネットで成形したものでもよい。

本発明のポンプは、給水、排水等の各種用途のポンプに使用することができる。中でも、ポンプの小形、軽量化、省エネ化が可能であることから、洗濯機や給湯機、自動車の燃料ポンプなどの輸送ポンプに好適である。

実施形態のポンプの断面図である。 従来例のポンプの断面図である。

符号の説明

１……ポンプ
２……吸入口
３……吐出口
４……ケーシング
１０……回転子
１１……羽根車
１２……貫通孔
１３……マグネット
１４、１５……羽根
２０……固定子
Ｃ、Ｄ……流体の流れ

Claims (3)

1. 吸入口と吐出口とを有するケーシングと、該ケーシング内に収容された羽根車とマグネットを有して構成される回転子と、該マグネットの径方向外側に配設された固定子とを備え、
   前記回転子は前記ケーシング内に浮上状態に回転支持される軸受レス支持構造を有し、前記羽根車の回転により前記吸入口から吸引した流体を前記吐出口から吐出するポンプにおいて、
   前記回転子はその羽根車とマグネット部分との中心部を軸芯方向に貫通する貫通孔を設け、かつ前記羽根車の前記吸入口側と反吸入口側とに羽根を設け、
   前記吸入口側の羽根による前記吸入口から前記吐出口への流体の流れと、前記反吸入口側の羽根による前記吸入口から前記貫通孔内を通過して前記吐出口への流体の流れを形成するようにした
   ことを特徴とするポンプ。
2. 前記回転子がプラスチックマグネットによって一体成形されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記ポンプがブラシレス直流モータを構成するものである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ。
   

Images