JP2010174670A - Motor pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石が埋設された羽根車を、モータ固定子が発生する磁界により回転させるモータポンプに関する。 The present invention relates to a motor pump that rotates an impeller embedded with a permanent magnet by a magnetic field generated by a motor stator.
永久磁石が埋設された羽根車を、モータ固定子が発生する磁界により回転させるモータポンプの従来例として、特許文献1に記載されているポンプが知られている。この特許文献1に記載のモータポンプは、永久磁石が埋設された羽根車と、羽根車に対向して配置されたモータ固定子とを有し、モータ固定子が発生する磁界により羽根車が回転するようになっている。羽根車はケーシングに収容され、1つの球面軸受により回転自在に支持されている。この球面軸受はいわゆる動圧軸受であり、羽根車を回転自在に支持しつつ、傾動自在に支持することが可能となっている。
As a conventional example of a motor pump that rotates an impeller embedded with a permanent magnet by a magnetic field generated by a motor stator, a pump described in
この球面軸受は、羽根車に加わる荷重に応じて羽根車の傾動を許容することができるので、球面軸受に局所的な荷重が加わることがないという利点を有する。また、1つの球面軸受のみで羽根車を支持するため、液体の温度変化に起因してケーシングや羽根車が変形した場合でも、軸受間での軸心のずれがないので、羽根車の回転に影響を及ぼすことがない。 Since this spherical bearing can tolerate the tilting of the impeller according to the load applied to the impeller, there is an advantage that no local load is applied to the spherical bearing. In addition, since the impeller is supported by only one spherical bearing, even if the casing or the impeller is deformed due to the temperature change of the liquid, there is no deviation of the shaft center between the bearings. There is no effect.
しかしながら、球面軸受は、その一方で、羽根車の回転が不安定になりやすいという問題がある。すなわち、羽根車に加わる外力(液体の圧力)が一様でないと、羽根車がふらつき、羽根車が振動してしまう。特に、起動時や低速回転時には、羽根車が大きく傾いて、ケーシングに接触することがあった。 However, the spherical bearing, on the other hand, has a problem that the rotation of the impeller tends to become unstable. That is, if the external force (liquid pressure) applied to the impeller is not uniform, the impeller fluctuates and the impeller vibrates. In particular, at the time of start-up or low-speed rotation, the impeller may be greatly inclined and contact the casing.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、羽根車のふらつきを抑えて、安定した運転を可能とするモータポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a motor pump capable of suppressing stable wobbling of an impeller and enabling stable operation.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、複数の永久磁石が埋設された羽根車と、前記複数の永久磁石に作用する磁界を発生するモータ固定子と、吸込口及び吐出口を有し、前記羽根車及び前記モータ固定子を収容するケーシングと、前記羽根車を支持する1つの軸受とを備えたモータポンプであって、前記吐出口と前記羽根車とは同心状に配置され、前記羽根車の背面側には、前記羽根車から吐き出された液体を前記吐出口に導く複数の戻り羽根が配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an aspect of the present invention includes an impeller in which a plurality of permanent magnets are embedded, a motor stator that generates a magnetic field that acts on the plurality of permanent magnets, and an inlet and an outlet A motor pump including a casing for housing the impeller and the motor stator, and a bearing for supporting the impeller, wherein the discharge port and the impeller are arranged concentrically. A plurality of return vanes for guiding the liquid discharged from the impeller to the discharge port are arranged on the back side of the impeller.
本発明の好ましい態様は、前記軸受は、前記羽根車のラジアル荷重を支持するラジアル面と、前記羽根車のスラスト荷重を支持するスラスト面とを有し、前記ラジアル面は前記羽根車の軸心と平行であり、前記スラスト面は前記羽根車の軸心に対して垂直であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記吸込口と、前記吐出口と、前記羽根車とは同心状に配置されることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the bearing has a radial surface that supports a radial load of the impeller and a thrust surface that supports a thrust load of the impeller, and the radial surface is an axis of the impeller. And the thrust surface is perpendicular to the axis of the impeller.
In a preferred aspect of the present invention, the suction port, the discharge port, and the impeller are arranged concentrically.
本発明の好ましい態様は、前記複数の永久磁石が埋設される、前記羽根車の磁石収容部の外周面と前記ケーシングとの間には、均一な隙間が形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記隙間の吐出側には、該吐出側に向かって、直径が徐々に大きくなる環状のテーパ流路が形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記軸受と前記ケーシングとの間には、前記羽根車によって昇圧された液体の一部を前記羽根車の液体入口に戻す少なくとも1つの戻り流路が形成されていることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, a uniform gap is formed between the outer peripheral surface of the magnet housing portion of the impeller in which the plurality of permanent magnets are embedded and the casing.
In a preferred aspect of the present invention, an annular taper channel having a diameter gradually increasing toward the discharge side is formed on the discharge side of the gap.
In a preferred aspect of the present invention, at least one return flow path is formed between the bearing and the casing to return a part of the liquid pressurized by the impeller to the liquid inlet of the impeller. It is characterized by.
本発明によれば、吐出口と羽根車とは同心状に配置されているので、羽根車から吐き出された液体は均一な流れを形成して吐出口に向かう。したがって、羽根車の外周部には、液体からの均一な圧力が加わり、その結果、羽根車のふらつきを防止することができる。 According to the present invention, since the discharge port and the impeller are arranged concentrically, the liquid discharged from the impeller forms a uniform flow toward the discharge port. Therefore, a uniform pressure from the liquid is applied to the outer peripheral portion of the impeller, and as a result, the impeller can be prevented from wobbling.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るモータポンプを示す断面図であり、図2は図1に示すモータポンプを矢印II方向から観た図である。このモータポンプは、複数の永久磁石5が埋設された羽根車1と、これらの永久磁石5に作用する磁力を発生させるモータ固定子6と、羽根車1及びモータ固定子6を収容するケーシング2とを備えている。ケーシング2は、羽根車1を収容するポンプケーシング2Aと、モータ固定子6を収容するモータケーシング2Bとから基本的に構成されている。ポンプケーシング2Aとモータケーシング2Bとは、図2に示す複数の連結ボルト8によって互いに固定されている。ポンプケーシング2Aとモータケーシング2Bとの間にはシール部材としてのOリング9が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a motor pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view of the motor pump shown in FIG. The motor pump includes an
羽根車1は単一の軸受10によって回転自在に支持されている。この軸受10は環状に形成された滑り軸受であり、羽根車1の前面の中央に形成された液体入口1aを囲むように配置されている。ここで、羽根車1の前面とは、羽根車1の吸込側の面、すなわち液体入口1aが設けられている側の面であり、羽根車1の背面とは、羽根車1の前面とは反対側の面、すなわち、羽根車1の吐出側の面をいう。
The
軸受10は、羽根車1のラジアル荷重を支持するラジアル面10aと、羽根車1のスラスト荷重を支持するスラスト面10bとを有している。ラジアル面10aは羽根車1の軸心と平行であり、スラスト面10bは羽根車1の軸心に対して垂直となっている。羽根車1の傾動は軸受10により規制され、羽根車1とケーシング2との接触が防止されている。ラジアル面10aおよびスラスト面10bに対向する羽根車1の表面には、図示しないスパイラル溝が形成されている。
The
羽根車1は、滑りやすく、かつ摩耗しにくい非磁性材料から形成されている。例えば、テフロン(登録商標)やPPS(ポリフェニレンスルファイド)などの樹脂や、セラミックが好適に使用される。ポンプケーシング2A及びモータケーシング2Bも羽根車1と同じ材料から形成することができる。
The
羽根車1が回転すると、ラジアル面10aおよびスラスト面10bと羽根車1との間に液体の動圧が発生し、これにより羽根車1が軸受10によって非接触に支持される。軸受10はセラミックまたはカーボンなどの耐摩耗性に優れた材料から形成されている。なお、ラジアル面10aおよびスラスト面10bに対向する摺接部材を羽根車1に設けてもよい。この場合は、羽根車1に代えて、摺接部材に上記スパイラル溝が形成される。この摺接部材は、軸受10と同様に、セラミックまたはカーボンなどの耐摩耗性に優れた材料から形成することが好ましい。
When the
ポンプケーシング2Aには吐出口12が形成され、モータケーシング2Bには吸込口13が形成されている。羽根車1の液体入口1aは吸込口13に連通している。吸込口13、軸受10、羽根車1、及び吐出口12は、同心状に配列されている。すなわち、吸込口13の中心および吐出口12の中心は、羽根車1の中心軸Cr上に位置している。羽根車1の背面側には、複数の戻り羽根18が設けられている。これらの戻り羽根18は、略円盤状の側板19とポンプケーシング2Aとの間に配置されている。
A
図3は側板に固定された戻り羽根を図1の吐出側から見た図である。図3に示すように、戻り羽根18は外周方向に向かってスパイラル状に延びている。これらの戻り羽根18により、回転する羽根車1から吐き出された液体はスムーズに吐出口12に案内される。本実施形態では、羽根車1と吐出口12は同心状に配列されているので、液体は、羽根車1の外周から戻り羽根18を通じて吐出口12に向かう均一な流れを形成する。したがって、羽根車1に作用する液体の圧力は羽根車の全周に亘って一様であり、これにより羽根車1のふらつきが防止される。
FIG. 3 is a view of the return blade fixed to the side plate as viewed from the discharge side of FIG. As shown in FIG. 3, the
図4は羽根車1に埋設されている永久磁石5を示す平面図である。図4に示すように、複数の永久磁石5は環状に配列されており、S極とN極とが交互に配置されている。本実施形態では、それぞれの永久磁石5は扇形の形状を有しており、永久磁石5の数は8つ(すなわち8極)である。図1に示すように、羽根車1には複数の永久磁石5に隣接して環状のマグネットヨーク(磁性体)15が埋設されている。永久磁石5はマグネットヨーク15の吸込側に配置されている。永久磁石5とモータ固定子6とは互いに対向するように配置されている。モータ固定子6は羽根車1よりも吸込側に配置されている。モータ固定子6はモータケーシング2B内に配置されており、モータ固定子6が収容される空間はモータカバー16によって塞がれている。
FIG. 4 is a plan view showing the
図5は、モータ固定子6を示す平面図である。図5に示すように、モータ固定子6は、複数の歯6aを有する固定子鉄心6Aと、これらの歯6aにそれぞれ巻回された固定子巻線6Bとを有している。歯6a及び固定子巻線6Bは環状に配列されている。本実施形態では、6つの歯6aにそれぞれ固定子巻線6Bが巻かれており、磁極数は6となっている。環状に配列された永久磁石5の中心と、環状に配列された歯6aの中心とは互いに一致している。さらに、永久磁石5およびモータ固定子6は、羽根車1、軸受10、吸込口13、及び吐出口12と同心状に配列されている。
FIG. 5 is a plan view showing the
固定子巻線6Bには、3本のリード線17(図2参照)が接続されており、そのリード線17の端子は図示しない駆動回路に接続される。この駆動回路は、スイッチング素子を用いて各固定子巻線6Bに供給する電流のタイミングを制御する機器である。より具体的には、駆動回路は、回転する永久磁石5の位置に基づいて各固定子巻線6Bに供給する電流のタイミングを制御する。永久磁石5の位置を検出する方法としては、ホール素子などの位置センサを用いる方法や、位置センサを用いずに固定子巻線6Bに発生する逆起電力を利用した方法などが挙げられる。本実施形態に係るモータポンプは、位置センサを用いたセンサ駆動方式または位置センサを用いないセンサレス駆動方式のいずれを採用してもよい。
Three lead wires 17 (see FIG. 2) are connected to the stator winding 6B, and the terminals of the
上述した駆動回路は、永久磁石5の位置に基づいて固定子巻線6Bへの直流電流の通電を適宜切り替え、これによって永久磁石5、すなわち羽根車1が回転する。羽根車1が回転すると、液体は吸込口13から羽根車1の液体入口1aに導入される。液体は羽根車1の回転によって昇圧され、吐出口12から吐き出される。羽根車1が液体を移送している間、羽根車1の背面は昇圧された液体によって吸込側に(すなわち吸込口13に向かって)押圧される。軸受10は、羽根車1の吸込側に配置されているので、羽根車1のスラスト荷重を吸込側から支持する。本実施形態に係る構成によれば、1つの軸受10により羽根車1を非接触で支持することができるので、パーティクルを発生させることのないコンパクトなモータポンプを実現することができる。
The drive circuit described above appropriately switches the application of a direct current to the stator winding 6B based on the position of the
羽根車1の磁石収容部(永久磁石5が埋設される部分)の外周面とポンプケーシング2Aの内周面との間には隙間20が形成されている。この隙間20の大きさδは、羽根車1の周方向及び軸方向において均一である。すなわち、羽根車1の磁石収容部の外周面と、この磁石収容部の外周面に対向する、ポンプケーシング2Aの内周面の部分との隙間20が均一となっている。なお、図1に示す符号γは、隙間20の軸方向の幅を示している。この隙間20では、羽根車1の回転によって発生する液体の動圧がジャーナル軸受(ラジアル軸受)として羽根車1に均一に作用する。その結果、羽根車1が安定して回転する。
A
図6は図1のVI-VI線断面図である。軸受10とモータケーシング2Bとの間には、複数の(図6では4本の)戻り流路22が設けられている。この戻り流路22は、羽根車1の前面とモータケーシング2Bとの間の隙間から、羽根車1の液体入口1aまで延びている。羽根車1によって昇圧された液体の一部は、羽根車1の外周面とポンプケーシング2Aとの隙間20と、羽根車1の前面とモータケーシング2Bとの隙間と、戻り流路22とをこの順に通って羽根車1の液体入口1aに戻される。
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. A plurality (four in FIG. 6) of
戻り流路22は、軸受10に十分な液体を供給するために設けられている。軸受10と羽根車1との間に液体が十分に存在しないと、軸受10が焼きつくおそれがある。特に、モータ固定子6の発熱や流体摩擦により、羽根車1の前面とモータケーシング2Bとの隙間にある液体が沸騰すると、軸受10と羽根車1との間の液体が枯渇してしまう。本実施形態では、戻り流路22を設けることによって、羽根車1の前面とモータケーシング2Bとの隙間に液体の流れが常に形成される。したがって、液体の温度上昇が抑制され、羽根車1の支持に十分な液体を軸受10に供給することができる。
The
図1に示すように、隙間20の下流側(吐出側)には、テーパ流路23が形成されている。このテーパ流路23は、吐出側に向かって、その直径が徐々に大きくなる形状を有している。羽根車1から吐き出された液体は回転成分を持つため、遠心力によりポンプケーシング2Aの内周面に押し付けられる。そこで、羽根車1の液体出口から戻り羽根18に向かう流路をテーパ流路23とすることにより、液体は遠心力の作用により下流側に強制的に流され、戻り羽根18にスムーズに導かれる。
As shown in FIG. 1, a
本実施形態に係るモータポンプは、吸込口12、羽根車1、及び吐出口12が同心状に並んだ、いわゆるインライン型のポンプである。このタイプのポンプは、既存のパイプなどに比較的容易に組み込むことができるので、適用範囲が広いという特徴がある。また、羽根車1と吐出口12とが同心状に配置されているので、回転する羽根車1から吐き出された液体は、一様な流れを形成して吐出口12から排出される。したがって、羽根車1に径方向外側から作用する外力は、羽根車1の全周に亘って均一となり、羽根車1の回転が安定する。さらに、本実施形態では、羽根車1の傾動が軸受10によって規制されるので、さらに安定した羽根車1の回転が可能となる。
The motor pump according to the present embodiment is a so-called in-line type pump in which the
以上述べた実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
1 羽根車
2 ケーシング
5 永久磁石
6 モータ固定子
8 連結ボルト
9 Oリング
10 軸受
12 吐出口
13 吸込口
15 マグネットヨーク
16 モータカバー
17 リード線
18 戻り羽根
19 側板
20 隙間
22 戻り流路
23 テーパ流路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の永久磁石に作用する磁界を発生するモータ固定子と、
吸込口及び吐出口を有し、前記羽根車及び前記モータ固定子を収容するケーシングと、
前記羽根車を支持する1つの軸受とを備えたモータポンプであって、
前記吐出口と前記羽根車とは同心状に配置され、
前記羽根車の背面側には、前記羽根車から吐き出された液体を前記吐出口に導く複数の戻り羽根が配置されていることを特徴とするモータポンプ。 An impeller with a plurality of permanent magnets embedded therein;
A motor stator that generates a magnetic field acting on the plurality of permanent magnets;
A casing having a suction port and a discharge port, and housing the impeller and the motor stator;
A motor pump comprising one bearing for supporting the impeller,
The discharge port and the impeller are arranged concentrically,
A motor pump, wherein a plurality of return vanes for guiding the liquid discharged from the impeller to the discharge port are arranged on the back side of the impeller.
前記ラジアル面は前記羽根車の軸心と平行であり、
前記スラスト面は前記羽根車の軸心に対して垂直であることを特徴とする請求項1に記載のモータポンプ。 The bearing has a radial surface that supports a radial load of the impeller, and a thrust surface that supports a thrust load of the impeller.
The radial surface is parallel to the axis of the impeller;
The motor pump according to claim 1, wherein the thrust surface is perpendicular to an axis of the impeller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009016113A JP2010174670A (en) | 2009-01-28 | 2009-01-28 | Motor pump |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009016113A JP2010174670A (en) | 2009-01-28 | 2009-01-28 | Motor pump |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190100287A (en) | 2016-12-26 | 2019-08-28 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | Pump gear |
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2009
- 2009-01-28 JP JP2009016113A patent/JP2010174670A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20190100287A (en) | 2016-12-26 | 2019-08-28 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | Pump gear |
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