JP2015151995A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングに対する羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させることができるポンプの提供。【解決手段】筒状部８６を有するケーシング６０と、筒状部８６が挿入される穴部５６を有し穴部５６が筒状部８６の周りを回るようにケーシング６０内に回転可能に設けられる羽根車１０と、羽根車１０を回転軸線回りに回転させる駆動部２００とを備え、羽根車１０には、穴部５６の径方向外側に第１の磁石３１０が設けられており、ケーシング６０には、筒状部８６の径方向内側に、第１の磁石３１０を前記回転軸線方向における一定位置に保持可能な第２の磁石３２０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーシング内で羽根車を回転させることによって流体の吸引及び吐出を行うポンプに関する。

ケーシング内で羽根車を回転させることによって流体の吸引及び吐出を行うポンプとしては、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。このポンプにおいては、羽根車に永久磁石からなる複数の従動磁石が埋め込まれており、モータの出力軸に固定された有底円筒状のカップに複数の駆動磁石が固定されている。そして、モータがカップを介して複数の駆動磁石を回転させることにより、これら駆動磁石に磁気結合された複数の従動磁石が埋め込まれた羽根車は、ケーシング内面と羽根車外面とが非接触状態で回転するようになっている。このポンプにおいては、ケーシングに対する羽根車の支持は、径方向については動圧ラジアル軸受構造により支持するようになっており、軸方向については従動磁石と駆動磁石との磁気結合により支持する構造となっている。

特開２０１３−６４３２７号公報

ところで、ケーシング内で羽根車を非接触状態で回転させる構造のポンプでは、外力が加わっても羽根車を非接触状態で回転させるために、羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させる必要がある。

本発明は、ケーシングに対する羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させることができるポンプの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、筒状部を有するケーシングと、前記筒状部が挿入される穴部を有し該穴部が前記筒状部の周りを回るように前記ケーシング内に回転可能に設けられる羽根車と、前記羽根車を回転させる駆動部とを備え、前記羽根車には、前記穴部の径方向外側に第１の磁石が設けられており、前記ケーシングには、前記筒状部の径方向内側に、前記第１の磁石を前記羽根車の回転軸線方向における一定位置に保持可能な第２の磁石が設けられている。

このように、ケーシングの筒状部が挿入される羽根車の穴部の径方向外側に第１の磁石を設け、ケーシングの筒状部の径方向内側に第２の磁石を設けることにより、第１の磁石と第２の磁石との間に生じる磁力で、ケーシングに対して羽根車を回転軸線方向における一定位置に保持可能となっている。よって、ケーシングに対する羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させることができる。しかも、ケーシングの筒状部の径方向内側に第２の磁石を設けることから、第２の磁石を効率良く配置することができ、よって、ケーシングの小型化、ひいてはポンプ全体の小型化を図ることができる。

上記において、前記穴部と前記筒状部との間は前記羽根車内に流体を流す筒状流路であっても良い。これにより、流体を淀みなく流すことができる。このように流体を淀みなく流す筒状流路を形成するために設けられた筒状部の径方向内側に第２の磁石を設けることから、第２の磁石をより効率良く配置することができる。

また、上記において、前記駆動部が、前記羽根車に設けられる駆動磁石と、前記ケーシングに設けられ非回転で前記駆動磁石を駆動して前記羽根車を回転させるモータステータと、を有していても良い。これにより、駆動部が非回転のモータステータで直接羽根車を駆動するビルトインタイプのモータ構造となり、ポンプ全体のさらなる小型化を図ることができる。

また、上記において、前記第１の磁石が、前記回転軸線を中心とする円筒状であり軸方向の両側に磁極を有する一つの磁石部材であっても良い。これにより、羽根車の部品点数を抑制でき、構造を簡素化できる。

また、上記において、前記第２の磁石が、前記回転軸線を中心とする円板状であるとともに軸方向の両側に磁極を有して前記第１の磁石の前記回転軸線方向の両側に前記第１の磁石との間に反発力を発生させるように配置される一対の磁石部材であっても良い。これにより、簡素な構造でケーシングに対する羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させることができる。

また、上記において、前記第２の磁石が、前記回転軸線を中心とする円環状であるとともに径方向の両側に磁極を有して前記第１の磁石の前記回転軸線方向の両側に前記第１の磁石との間に反発力を発生させるように配置される一対の磁石部材であっても良い。これにより、簡素な構造でケーシングに対する羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させることができる。

本発明によれば、ケーシングに対する羽根車の回転軸線方向における両方向の支持剛性を向上させることができる。

本発明に係る第１実施形態のポンプを示す断面図である。 本発明に係る第１実施形態のポンプの要部を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る第２実施形態のポンプの要部を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る第３実施形態のポンプの要部を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る第４実施形態のポンプの要部を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る第５実施形態のポンプの要部を示す部分拡大断面図である。 本発明に係る第６実施形態のポンプの要部を示す部分拡大断面図である。

「第１実施形態」
本発明に係る第１実施形態のポンプを図１及び図２を参照して以下に説明する。

第１実施形態のポンプ１は、例えば体内に埋め込まれる等して流体としての血液を搬送する人工心臓ポンプである。このポンプ１は、図１に示すように、密閉型の羽根車１０と、この羽根車１０を覆うとともに回転軸線Ａ回りに回転可能に支持するケーシング６０と、を備えている。

ケーシング６０には、血液を吐出するための吐出口７が形成されていると共に、回転軸線Ａの延長線上に血液を吸い込むための吸込口６が形成されている。なお、以下では、回転軸線Ａが延びている軸線方向Ｄａで、ケーシング６０の吸込口６側を前側、その反対側を後側とする。また、回転軸線Ａに垂直な方向の径方向Ｄｒで、回転軸線Ａに近づく向き側を径方向内側、回転軸線Ａから遠ざかる向き側を径方向外側とする。

ケーシング６０内に設けられる羽根車１０は、回転軸線Ａを中心として設けられた複数の羽根１１と、複数の羽根１１の前側を覆う前シュラウド２０と、複数の羽根１１の後側を覆う後シュラウド４０と、を有している。この羽根車１０は、以上のように、複数の羽根１１の前後が前シュラウド２０及び後シュラウド４０により覆われることにより、密閉型の羽根車を成している。羽根車１０の複数の羽根１１、前シュラウド２０、後シュラウド４０は、それぞれ、樹脂による一体成形品で、これらは、互いに接着剤により接合されている。

前シュラウド２０は、回転軸線Ａを中心として円筒状を成し、軸線方向Ｄａの前側の開口がケーシング６０の吸込口６と対向する羽根車入口１２を成す入口筒部２１と、入口筒部２１の後端に設けられ、複数の羽根１１の前側を覆う前側板部３１と、を有している。後シュラウド４０は、複数の羽根１１の後側を覆う後側板部４１と、後側板部４１の後側に設けられた、回転軸線Ａを中心として円柱状をなす軸部５１と、を有している。

前シュラウド２０の前側板部３１及び後シュラウド４０の後側板部４１は、軸線方向Ｄａから見た形状がいずれも回転軸線Ａを中心とした円形である。前側板部３１と後側板部４１とは、軸線方向Ｄａに離れており、これら前側板部３１と後側板部４１との間に複数の羽根１１が固定されている。前側板部３１と後側板部４１との間であって径方向Ｄｒの外縁は、羽根車出口１３を成している。前側板部３１と後側板部４１との間であって複数の羽根１１の相互間と、入口筒部２１の内側とが、羽根車内流路Ｐｒになっている。

後シュラウド４０の軸部５１には、軸線方向Ｄａに回転軸線Ａ上を貫通し、軸部５１の後端面５３とケーシング６０との間と羽根車内流路Ｐｒとを連通させる穴部５６が形成されている。この軸部５１には、その外周面５２と穴部５６の内周面５７との間の位置に、永久磁石で形成された駆動磁石１９が固定されている。

ケーシング６０は、前端側に図示略の吸込ホースが接続されるとともに内側に前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２と間隔を開けて対向する内周面６８が形成されている前軸受形成部６７と、前軸受形成部６７の後端から径方向外側に広がり、前シュラウド２０の前側板部３１の前面３２と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向し前側板部３１を覆う平板リング状の前面対向部７２と、回転軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前面対向部７２の外周縁から後側に延びる本体筒部７５と、を有している。前軸受形成部６７の前端は開口しており、この開口がケーシング６０の吸込口６を成している。本体筒部７５の内周面７６は、前シュラウド２０の前側板部３１の外周縁及び後シュラウド４０の後側板部４１の外周縁と間隔をあけて対向している。

ケーシング６０は、本体筒部７５の前面対向部７２よりも後側から径方向内側に広がり、後シュラウド４０の後側板部４１の後面４２と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向し後側板部４１を覆う平板リング状の後面対向部９５と、この後面対向部９５の内縁から後方に延在し後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２と間隔をあけて対向する内周面８３が形成されている後軸受形成部８２と、本体筒部７５の後端及び後軸受形成部８２の後端に設けられ後シュラウド４０の軸部５１の後端面５３と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の後壁板部８５とを有している。

また、ケーシング６０は、後壁板部８５の径方向内側の内周縁部から回転軸線Ａを中心として円筒状を成して前側に延出する筒状部８６と、筒状部８６の前端部を閉塞させる閉塞部８９とを有している。筒状部８６は、羽根車１０の穴部５６に挿入されることになり、外周面８７が穴部５６の内周面５７と間隔をあけて径方向Ｄｒに対向する。筒状部８６は、回転軸線Ａを中心として円筒状をなしており、言い換えれば、羽根車１０を径方向Ｄｒに支持する前軸受形成部６７及び後軸受形成部８２と中心軸線を一致させている。羽根車１０は、この中心軸線を中心に回転可能となるようにケーシング６０内に設けられている。羽根車１０の回転時にはその穴部５６が筒状部８６の周りを回る。

ケーシング６０は、図示略の吐出ホースが接続される略円筒状の吐出ホース接続管部９を有している。この吐出ホース接続管部９の軸は、回転軸線Ａに対して垂直な面に平行である。この吐出ホース接続管部９は、本体筒部７５に連結されている。この吐出ホース接続管部９の外側端は開口しており、この開口がケーシング６０の吐出口７を成している。

ポンプ１には、羽根車１０をケーシング６０に対して回転させる駆動部２００が設けられている。駆動部２００は、上記のように羽根車１０に一体に固定された駆動磁石１９と、ケーシング６０の本体筒部７５と後軸受形成部８２と後面対向部９５と後壁板部８５との間に設けられたモータステータ３００とを有している。モータステータ３００は、ケーシング６０に固定されており、非回転で、つまり自身は回転することなく駆動磁石１９を駆動して羽根車１０を回転させる。駆動磁石１９は羽根車１０の円周方向に交互にＮ極とＳ極を配置して羽根車１０に設けられている。モータステータ３００は、図示略のコイルの励磁を制御することにより駆動磁石１９を回転軸線Ａ回りに回転させる磁界を発生させることになり、このような磁界によって、駆動磁石１９と一体の羽根車１０が回転軸線Ａ回りに回転する。駆動磁石１９としては、複数の磁石部材を羽根車１０の円周方向に並べて設けたり、円環状の極異方性永久磁石を用いたりすることができる。

羽根車１０には、穴部５６の径方向外側に第１の磁石３１０が設けられており、ケーシング６０には、筒状部８６の径方向内側に、第１の磁石３１０を回転軸線Ａの方向における一定位置に磁力により保持可能な第２の磁石３２０が設けられている。つまり、第１の磁石３１０と第２の磁石３２０とが、羽根車１０をケーシング６０に対して軸線方向Ｄａの一定位置に保持するスラスト磁気軸受３２５を構成している。このスラスト磁気軸受３２５は、第１の磁石３１０が回転体側の軸受構成部材となり、第２の磁石３２０が静止体側の軸受構成部材となっている。

筒状部８６の径方向内側の内周面８８は、ケーシング６０における外部に臨む外面を構成しており、この内周面８８に第２の磁石３２０が固定されている。つまり、第２の磁石３２０はケーシング６０の外側に配置されている。第２の磁石３２０は、第１の磁石３１０を回転軸線Ａの方向における一定位置に磁力により保持することで、羽根車１０を回転軸線Ａの方向における一定位置に保持する。

図２に示すように、第１の磁石３１０は、軸方向の両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有し回転軸線Ａを中心とする円筒状の磁石部材である。この第１の磁石３１０は、羽根車１０における穴部５６と駆動磁石１９との間に設けられている。駆動磁石１９は第１の磁石３１０の径方向外側に設けられ、モータステータ３００は駆動磁石１９の径方向外側に配置されている。第１の磁石３１０は、駆動磁石１９よりも軸線方向Ｄａの長さが短くなっており、駆動磁石１９の軸線方向Ｄａの中央位置に全体が配置されている。

第２の磁石３２０は、回転軸線Ａを中心とする円板状の磁性部材であり、軸方向の両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有して第１の磁石３１０の軸線方向Ｄａの両側に配置される一対の磁石部材３２１，３２２である。磁石部材３２１，３２２のうち前側の磁石部材３２１は第１の磁石３１０の前端部よりも軸線方向Ｄａの前側に離間して配置されており、磁石部材３２１，３２２のうち後側の磁石部材３２２は第１の磁石３１０の後端部よりも軸線方向Ｄａの後側に離間して配置されている。磁石部材３２１，３２２は、いずれも軸線方向Ｄａにおいて第１の磁石３１０と同極同士を対向させており、よって、第１の磁石３１０との間に反発力を発生させるように配置されている。具体的には、第１の磁石３１０は後側がＮ極、前側がＳ極となり、磁石部材３２１，３２２は、いずれも後側がＳ極、前側がＮ極となっている。勿論、第１の磁石３１０及び磁石部材３２１，３２２においてＳ極とＮ極とをすべて入れ替えても良い。

第２の磁石３２０との間の磁力により第１の磁石３１０が回転軸線Ａの方向における一定位置に保持された羽根車１０は、図１に示すように、前側板部３１の前面３２が軸線方向Ｄａにおいてケーシング６０の前面対向部７２の内面７３から所定距離を離間した状態となり、後側板部４１の後面４２が軸線方向Ｄａにおいてケーシング６０の後面対向部９５の内面９６から所定距離を離間した状態となる。以上の第１の磁石３１０と第２の磁石３２０とから構成されるスラスト磁気軸受３２５は、軸線方向Ｄａの前後の支持剛性に対称性を有している。

次に、以上で説明したポンプ１の動作について説明する。

ポンプ１は、ケーシング６０の前軸受形成部６７に吸込ホースが接続されており、吐出ホース接続管部９に吐出ホースが接続されている。この状態で、図示略の制御装置が駆動部２００のモータステータ３００を制御することにより駆動磁石１９を磁気駆動して回転軸線Ａ回りに回転させる。駆動磁石１９は、羽根車１０の軸部５１内に固定されている。このため、駆動磁石１９が回転すると、この駆動磁石１９と共に羽根車１０が、ケーシング６０内で回転軸線Ａ回りに回転する。

ケーシング６０内で羽根車１０が回転し始めると、ケーシング６０の吸込口６からケーシング６０内に血液が吸い込まれる。ケーシング６０内に吸い込まれた血液は、羽根車入口１２から羽根車１０内の羽根車内流路Ｐｒに入る。羽根車内流路Ｐｒ内に入った血液は、回転する複数の羽根１１から遠心力を受けて、羽根車出口１３から流出した後、ケーシング６０の吐出口７から吐出する。

羽根車出口１３から流出した血液の一部は、ケーシング６０の前面対向部７２の内面７３と羽根車１０の前側板部３１の前面３２との間から、ケーシング６０の前軸受形成部６７の内周面６８と羽根車１０の入口筒部２１の外周面２２との間を経て、前軸受形成部６７の入口筒部２１よりも前側に戻る。そして、再び、羽根車入口１２から羽根車内流路Ｐｒに入る。

また、羽根車出口１３から流出した血液の他の一部は、ケーシング６０の後面対向部９５の内面９６と羽根車１０の後側板部４１の後面４２との間から、ケーシング６０の後軸受形成部８２の内周面８３と羽根車１０の軸部５１の外周面５２との間、ケーシング６０の後壁板部８５の内面８４と羽根車１０の軸部５１の後端面５３との間を通り、さらに、羽根車１０の穴部５６の内周面５７とケーシング６０の筒状部８６の外周面８７との間の軸線方向Ｄａに沿う円筒状の筒状流路Ｐａを経て、羽根車内流路Ｐｒに戻る。つまり、羽根車１０の穴部５６とケーシング６０の筒状部８６との間は、羽根車内流路Ｐｒに血液を戻す筒状流路Ｐａとなっている。ここで、羽根車１０の穴部５６の内周面５７とケーシング６０の筒状部８６の外周面８７との間の円筒状の筒状流路Ｐａに血液を流すと、筒状部８６がなく穴部５６内の円柱状の流路に流す場合と比べて、血液を淀みなく流すことができる。

ケーシング６０の前軸受形成部６７の内周面６８の母線と羽根車１０の入口筒部２１の外周面２２の母線とは、互いに平行である。言い換えると、前軸受形成部６７の内周面６８と入口筒部２１の外周面２２との間隔は、軸線方向Ｄａにおいて一定である。また、ケーシング６０の前軸受形成部６７の内周面６８、及び羽根車１０の入口筒部２１の外周面２２の回転軸線Ａに対して垂直な断面形状は、いずれも円である。このため、前軸受形成部６７の内周面６８と入口筒部２１の外周面２２とは、それぞれ、動圧ラジアル軸受面を成し、両面６８，２２間を流れる血液が潤滑流体として機能する。よって、羽根車１０は、羽根車１０の入口筒部２１の部分がケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される。なお、羽根車１０の回転開始時等、羽根車１０の回転数が低いときには、前軸受形成部６７の内周面６８（以下、この内周面６８を前動圧軸受面６８とする）の一部と入口筒部２１の外周面２２の一部とは、互いに接触しており、羽根車１０の回転数が所定回転数以上になると、両面６８，２２間に働く流体の動圧により、前動圧軸受面６８に対して入口筒部２１が浮上して、前述したように、羽根車１０の入口筒部２１が前動圧軸受面６８によりケーシング６０に対し非接触で回転可能に支持される。

また、ケーシング６０の後軸受形成部８２の内周面８３の母線と羽根車１０の軸部５１の外周面５２の母線とは、互いに平行である。言い換えると、後軸受形成部８２の内周面８３と軸部５１の外周面５２との間隔は、軸線方向Ｄａにおいて一定である。また、ケーシング６０の後軸受形成部８２の内周面８３、及び羽根車１０の軸部５１の外周面５２の回転軸線Ａに垂直な断面形状は、いずれも円である。このため、後軸受形成部８２の内周面８３と軸部５１の外周面５２とは、それぞれ、動圧ラジアル軸受面を成し、両面８３，５２間を流れる血液が潤滑流体として機能する。よって、羽根車１０は、羽根車１０の軸部５１の部分がケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される。なお、羽根車１０の軸部５１においても、入口筒部２１と同様、羽根車１０の回転数が低いときには、後軸受形成部８２の内周面８３（以下、この内周面８３を後動圧軸受面８３とする）の一部と軸部５１の外周面５２の一部とは、互いに接触しており、羽根車１０の回転数が所定回転数以上になると、両面８３，５２間に働く流体の動圧により、後動圧軸受面８３に対して軸部５１が浮上して、羽根車１０の軸部５１が後動圧軸受面８３によりケーシング６０に対し非接触で回転可能に支持される。

以上のように、第１実施形態では、羽根車１０の入口筒部２１及び軸部５１の二箇所が、動圧軸受面６８，８３により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される、言い換えると、羽根車１０が径方向Ｄｒに非接触で回転可能に両持ち支持される。しかも、羽根車１０は、その重心位置を基準にして前側と後側の二箇所で支持される。よって、第１実施形態によれば、回転軸線Ａに垂直な軸回りのモーメントが発生しても、羽根車１０を安定支持することができる。

また、第１実施形態では、ケーシング６０に対する羽根車１０の軸線方向Ｄａの位置は、羽根車１０内の第１の磁石３１０と、ケーシング６０の外側に配置された第２の磁石３２０を構成する磁石部材３２１，３２２との磁気反発力により、一定位置に保持されている。磁気反発力により保持されている羽根車１０の軸線方向Ｄａの位置は、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の前側板部３１の前面３２とケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが互いに接触せず、かつ、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の後側板部４１の後面４２とケーシング６０の後面対向部９５の内面９６とが互いに接触しない位置である。すなわち、第１実施形態では、羽根車１０は、軸線方向Ｄａに関しては、磁力によりケーシング６０に対し非接触で回転可能に支持されている。

以上に述べた第１実施形態によれば、ケーシング６０の筒状部８６が挿入される羽根車１０の穴部５６の径方向外側に第１の磁石３１０を設け、ケーシング６０の筒状部８６の径方向内側に第２の磁石３２０を設けることにより、第１の磁石３１０と第２の磁石３２０との間に生じる磁力で、ケーシング６０に対して羽根車１０を軸線方向Ｄａにおける一定位置に保持可能となっている。よって、ケーシング６０に対する羽根車１０の軸線方向Ｄａにおける前後両方向の支持剛性を向上させることができる。しかも、ケーシング６０の筒状部８６の径方向内側に第２の磁石３２０を設けることから、第２の磁石３２０を効率良く配置することができ、よって、ケーシング６０の小型化、ひいてはポンプ１の全体の小型化を図ることができる。これにより、体内への埋め込みに適することになる。

また、穴部５６と筒状部８６との間は羽根車１０内の羽根車内流路Ｐｒに血液を淀みなく流すための筒状流路Ｐａとなっており、このように血液を淀みなく流す筒状流路Ｐａを形成するために設けられた筒状部８６の径方向内側に第２の磁石３２０を設けることから、第２の磁石３２０をより効率良く配置することができる。これにより、体内への埋め込みに、より適することになる。

また、駆動部２００が、羽根車１０に設けられた駆動磁石１９と、ケーシング６０に固定されて駆動磁石１９を非回転で駆動して羽根車１０を回転させるモータステータ３００とを有している。これにより、駆動部２００が非回転のモータステータ３００で直接羽根車１０を駆動するビルトインタイプのモータ構造となり、ポンプ１の全体のさらなる小型化を図ることができる。

また、第１の磁石３１０が、回転軸線Ａを中心とする円筒状をなし軸方向の両側に磁極を有する一つの磁石部材からなっているため、羽根車１０の部品点数を抑制でき、構造を簡素化できる。

また、第２の磁石３２０が、回転軸線Ａを中心とする円板状をなすとともに軸方向の両側に磁極を有して第１の磁石３１０の回転軸線Ａの方向の両側に第１の磁石３１０との間に反発力を発生させるように配置される一対の磁石部材３２１，３２２からなっている。このため、簡素な構造で、ケーシング６０に対する羽根車１０の軸線方向Ｄａにおける前後両方向の支持剛性を向上させることができる。加えて、チューニングが不要なスラスト磁気軸受３２５を構成することができる。

「第２実施形態」
本発明に係る第２実施形態のポンプを主に図３を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明する。

第２実施形態では、スラスト磁気軸受３２５に、第１実施形態の第２の磁石３２０とは異なる第２の磁石３２０Ａが用いられている。第２の磁石３２０Ａは、第１実施形態と同様に筒状部８６の径方向内側に固定されるものであるが、回転軸線Ａを中心とする平坦な円環状の磁性部材であり、径方向Ｄｒの両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有する一対の磁石部材３３１，３３２である。これら磁石部材３３１，３３２は、第１の磁石３１０の軸線方向Ｄａの両側に配置されている。磁石部材３３１，３３２のうち前側の磁石部材３３１は第１の磁石３１０の前端部よりも軸線方向Ｄａの前側に離間して配置されており、磁石部材３３１，３３２のうち後側の磁石部材３３２は第１の磁石３１０の後端部よりも軸線方向Ｄａの後側に離間して配置されている。

磁石部材３３１，３３２は、いずれも第１の磁石３１０と同極同士を対向させており、よって、第１の磁石３１０との間に反発力を発生させるように配置されている。具体的には、第１の磁石３１０は後側がＮ極、前側がＳ極となり、磁石部材３３１は外側がＳ極、内側がＮ極となり、磁石部材３３２は外側がＮ極、内側がＳ極となっている。勿論、第１の磁石３１０及び磁石部材３３１，３３２においてＳ極とＮ極とをすべて入れ替えても良い。

第２実施形態においても、第２の磁石３２０Ａを構成する磁石部材３３１，３３２との間の磁力により第１の磁石３１０が回転軸線Ａの方向における一定位置に支持されることになり、これにより、羽根車１０が回転軸線Ａの方向において第１実施形態と同様の一定位置に支持されることになる。

以上に述べた第２実施形態によれば、第２の磁石３２０Ａが、回転軸線Ａを中心とする円環状であり、径方向Ｄｒの両側に磁極を有して第１の磁石３１０の軸線方向Ｄａの両側に第１の磁石３１０との間に反発力を発生させるように配置される一対の磁石部材３３１，３３２である。このため、第１実施形態と同様、簡素な構造でケーシング６０に対する羽根車１０の軸線方向Ｄａにおける前後両方向の支持剛性を向上させることができる。

「第３実施形態」
本発明に係る第３実施形態のポンプを主に図４を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明する。

第３実施形態では、スラスト磁気軸受３２５に、第１実施形態の第１の磁石３１０とは異なる第１の磁石３１０Ｂが用いられている。第１の磁石３１０Ｂは、第１実施形態と同様に羽根車１０の穴部５６の径方向外側に固定されるものであるが、回転軸線Ａを中心とする平坦な円環状の磁性部材であり、軸方向の両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有して軸線方向Ｄａに離間して両側に配置される一対の磁石部材３４１，３４２である。磁石部材３４１，３４２のうち前側の磁石部材３４１は、その前端部が第２の磁石３２０の前側の磁石部材３２１の後端部よりも軸線方向Ｄａの後側に離間して配置されており、磁石部材３４１，３４２のうち後側の磁石部材３４２は、その後端部が第２の磁石３２０の後側の磁石部材３２２の前端部よりも軸線方向Ｄａの前側に離間して配置されている。

磁石部材３４１，３４２は、いずれも磁石部材３２１，３２２と同極同士を対向させており、よって、磁石部材３２１，３２２は、磁石部材３４１，３４２との間に反発力を発生させるように配置されている。具体的に、磁石部材３４１，３４２は、いずれも後側がＮ極、前側がＳ極となり、磁石部材３２１，３２２は、いずれも後側がＳ極、前側がＮ極となっている。勿論、磁石部材３４１，３４２及び磁石部材３２１，３２２においてＳ極とＮ極とをすべて入れ替えても良い。

第３実施形態においても、第２の磁石３２０を構成する磁石部材３２１，３２２との間の磁力により第１の磁石３１０Ｂを構成する磁石部材３４１，３４２が回転軸線Ａの方向における一定位置に支持されることになり、これにより、羽根車１０が回転軸線Ａの方向において第１実施形態と同様の一定位置に支持されることになる。

以上に述べた第３実施形態によれば、第１の磁石３１０Ｂが、回転軸線Ａを中心とする円筒状であり、軸方向の両側に磁極を有する一対の磁石部材３４１，３４２である。このため、第１の磁石３１０Ｂを一つの磁石部材で形成すると磁石部材が軸線方向Ｄａに長くなってしまう場合に、第１の磁石３１０Ｂを一対の磁石部材３４１，３４２に分けることによって全体の軸線方向Ｄａの長さを抑えることができる。よって、軽量化を図ることができる。

「第４実施形態」
本発明に係る第４実施形態のポンプを主に図５を参照して第３実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明する。

第４実施形態では、スラスト磁気軸受３２５に、第３実施形態の第２の磁石３２０とは異なる第２の磁石３２０Ｃが用いられている。第２の磁石３２０Ｃは、第１実施形態と同様に筒状部８６の径方向内側に固定されるものであるが、回転軸線Ａを中心とする円柱状であり軸方向の両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有する一つの磁石部材である。第２の磁石３２０Ｃは、軸線方向Ｄａにおける第１の磁石３１０Ｂの一対の磁石部材３４１，３４２の間に配置されている。磁石部材３４１，３４２のうち前側の磁石部材３４１は、その後端部が第２の磁石３２０Ｃの前端部よりも軸線方向Ｄａの前側に離間して配置されており、磁石部材３４１，３４２のうち後側の磁石部材３４２は、その前端部が第２の磁石３２０Ｃの後端部よりも軸線方向Ｄａの後側に離間して配置されている。

磁石部材３４１，３４２は、いずれも第２の磁石３２０Ｃと同極同士を対向させており、よって、第２の磁石３２０Ｃは、磁石部材３４１，３４２との間に反発力を発生させるように配置されている。具体的に、磁石部材３４１，３４２は、いずれも後側がＮ極、前側がＳ極となり、第２の磁石３２０Ｃは、後側がＳ極、前側がＮ極となっている。勿論、磁石部材３４１，３４２及び第２の磁石３２０ＣにおいてＳ極とＮ極とをすべて入れ替えても良い。

第４実施形態においても、第２の磁石３２０Ｃとの間の磁力により第１の磁石３１０Ｂを構成する磁石部材３４１，３４２が回転軸線Ａの方向における一定位置に支持されることになり、これにより、羽根車１０が回転軸線Ａの方向において第１実施形態と同様の一定位置に支持されることになる。ここで、第２の磁石３２０Ｃを円筒状としても良い。

以上に述べた第４実施形態によれば、第２の磁石３２０Ｃが、回転軸線Ａを中心とする円柱状であり軸方向の両側に磁極を有する一つの円柱状の磁石部材であるため、ケーシング６０への第２の磁石３２０Ｃの配置が容易となる。

「第５実施形態」
本発明に係る第５実施形態のポンプを主に図６を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明する。

第５実施形態では、羽根車１０に第１実施形態の穴部５６とは一部異なる穴部５６Ｄが形成されている。穴部５６Ｄには、軸線方向Ｄａの中間位置に径方向内側に突出する凸部４００が形成されている。この凸部４００は回転軸線Ａを中心とする円環状である。この凸部４００の内部に、第１実施形態と同様の第１の磁石３１０が配置されている。

また、第５実施形態では、ケーシング６０に第１実施形態の筒状部８６とは一部異なる筒状部８６Ｄが形成されている。筒状部８６Ｄには、凸部４００を径方向Ｄｒに入り込ませるように、軸線方向Ｄａの中間位置に径方向内側に凹む凹部４１０が形成されている。この凹部４１０も回転軸線Ａを中心とする円環状である。

第５実施形態には、第１実施形態の第２の磁石３２０とは異なる第２の磁石３２０Ｄが用いられている。第２の磁石３２０Ｄは、筒状部８６Ｄの径方向内側に固定されるものであるが、回転軸線Ａを中心とする平坦な円環状であり軸方向の両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有して第１の磁石３１０の軸線方向Ｄａの両側に配置される一対の磁石部材３５１，３５２である。磁石部材３５１，３５２のうち前側の磁石部材３５１は凹部４１０の前側の壁部４１１の前側にこの壁部４１１に当接するように配置されており、磁石部材３５１，３５２のうち後側の磁石部材３５２は凹部４１０の後側の壁部４１２の後側にこの壁部４１２に当接するように配置されている。

第１の磁石３１０と一対の磁石部材３５１，３５２とは、軸線方向Ｄａに沿って見た場合に、全周にわたって重なり合うことが可能な大きさとなっており、具体的には、内径同士及び外径同士がそれぞれ同径となっている。磁石部材３５１，３５２は、いずれも第１の磁石３１０と同極同士を対向させており、よって、第１の磁石３１０との間に反発力を発生させるように配置されている。具体的に、第１の磁石３１０は後側がＮ極、前側がＳ極となり、磁石部材３５１，３５２は、いずれも後側がＳ極、前側がＮ極となっている。勿論、第１の磁石３１０及び磁石部材３５１，３５２においてＳ極とＮ極とをすべて入れ替えても良い。

第５実施形態においても、第２の磁石３２０Ｄを構成する磁石部材３５１，３５２との間の磁力により第１の磁石３１０が回転軸線Ａの方向における一定位置に支持されることになり、これにより、羽根車１０が回転軸線Ａの方向において第１実施形態と同様の一定位置に支持されることになる。

以上に述べた第５実施形態によれば、第１の磁石３１０と、第２の磁石３２０Ｄを構成する磁石部材３５１，３５２とが径方向Ｄｒの位置を重ね合わせるため、反発力を高めることができ、軸線方向Ｄａにおける両方向の支持剛性をさらに高めることができる。

「第６実施形態」
本発明に係る第６実施形態のポンプを主に図７を参照して第３実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第３実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明する。

第６実施形態では、ケーシング６０に第３実施形態の筒状部８６とは一部異なる筒状部８６Ｅが形成されている。この筒状部８６Ｅには、軸線方向Ｄａの中間位置に径方向外側に突出する凸部５００が形成されている。この凸部５００は、回転軸線Ａを中心とする円環状である。この凸部５００の内部に第３実施形態の第２の磁石３２０とは異なる一つの円筒状の第２の磁石３２０Ｅが配置されている。

また、第６実施形態では、羽根車１０に第３実施形態の穴部５６とは一部異なる穴部５６Ｅが形成されている。穴部５６Ｅには、凸部５００を径方向Ｄｒに入り込ませるように、軸線方向Ｄａの中間位置に径方向外側に凹む凹部５１０が形成されている。この凹部５１０も回転軸線Ａを中心とする円環状である。

第６実施形態では、第３実施形態と同様の第１の磁石３１０Ｂが用いられている。つまり、第１の磁石３１０Ｂは、回転軸線Ａを中心とする平坦な円環状であり軸方向の両側に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を有して第２の磁石３２０Ｅの軸線方向Ｄａの両側に配置される一対の磁石部材３４１，３４２である。磁石部材３４１，３４２のうち前側の磁石部材３４１は凹部５１０の前側の壁部５１１の前側にこの壁部５１１に当接するように配置されており、磁石部材３４１，３４２のうち後側の磁石部材３４２は凹部５１０の後側の壁部５１２の後側にこの壁部５１２に当接するように配置されている。

一対の磁石部材３４１，３４２と第２の磁石３２０Ｅとは、軸線方向Ｄａに沿って見た場合に、全周にわたって重なり合うことが可能な大きさとなっており、具体的には、内径同士及び外径同士がそれぞれ同径となっている。磁石部材３４１，３４２は、いずれも第２の磁石３２０Ｅと同極同士を対向させており、よって、第２の磁石３２０Ｅとの間に反発力を発生させるように配置されている。具体的に、磁石部材３４１，３４２は、いずれも後側がＮ極、前側がＳ極となり、第２の磁石３２０Ｅは後側がＳ極、前側がＮ極となっている。勿論、磁石部材３４１，３４２及び第２の磁石３２０ＥにおいてＳ極とＮ極とをすべて入れ替えても良い。

第６実施形態においても、第２の磁石３２０Ｅとの間の磁力により第１の磁石３１０Ｂの磁石部材３４１，３４２が回転軸線Ａの方向における一定位置に支持されることになり、これにより、羽根車１０が回転軸線Ａの方向において第１実施形態と同様の一定位置に支持されることになる。

以上に述べた第６実施形態によれば、第１の磁石３１０Ｂを構成する磁石部材３４１，３４２と、第２の磁石３２０Ｅとが径方向Ｄｒの位置を重ね合わせることができるため、反発力を高めることができ、軸線方向Ｄａにおける両方向の支持剛性をさらに高めることができる。

上記した各実施形態以外にも、羽根車１０の第１の磁石をケーシング６０の第２の磁石によって軸線方向Ｄａにおける一定位置に磁力により保持可能な構造であれば、種々の変更が可能である。その際に、羽根車１０をケーシング６０に反発する磁力で支持する以外にも吸引する磁力で支持することも可能である。また、上記したスラスト磁気軸受３２５を含む羽根車１０の回転支持構造は、モータで駆動磁石を回転させて羽根車に固定された従動磁石を磁力で吸引して回転させるポンプにも適用可能である。

１０ 羽根車
１９ 駆動磁石
５６，５６Ｄ，５６Ｅ 穴部
６０ ケーシング
８６，８６Ｄ，８６Ｅ 筒状部
２００ 駆動部
３００ モータステータ
３１０，３１０Ｂ 第１の磁石
３２０，３２０Ａ，３２０Ｃ，３２０Ｄ，３２０Ｅ 第２の磁石
３２１，３２２，３３１，３３２ 磁石部材
Ｐａ 筒状流路

Claims (6)

1. 筒状部を有するケーシングと、
   前記筒状部が挿入される穴部を有し該穴部が前記筒状部の周りを回るように前記ケーシング内に回転可能に設けられる羽根車と、
   前記羽根車を回転させる駆動部とを備え、
   前記羽根車には、前記穴部の径方向外側に第１の磁石が設けられており、
   前記ケーシングには、前記筒状部の径方向内側に、前記第１の磁石を前記羽根車の回転軸線方向における一定位置に保持可能な第２の磁石が設けられているポンプ。
2. 前記穴部と前記筒状部との間は前記羽根車内に流体を流す筒状流路である請求項１記載のポンプ。
3. 前記駆動部が、
   前記羽根車に設けられる駆動磁石と、
   前記ケーシングに設けられ非回転で前記駆動磁石を駆動して前記羽根車を回転させるモータステータと、
   を有する請求項１または請求項２記載のポンプ。
4. 前記第１の磁石は、前記回転軸線を中心とする円筒状であり軸方向の両側に磁極を有する一つの磁石部材である請求項１から請求項３のいずれか一項記載のポンプ。
5. 前記第２の磁石は、前記回転軸線を中心とする円板状であるとともに軸方向の両側に磁極を有して前記第１の磁石の前記回転軸線方向の両側に前記第１の磁石との間に反発力を発生させるように配置される一対の磁石部材である請求項４記載のポンプ。
6. 前記第２の磁石は、前記回転軸線を中心とする円環状であるとともに径方向の両側に磁極を有して前記第１の磁石の前記回転軸線方向の両側に前記第１の磁石との間に反発力を発生させるように配置される一対の磁石部材である請求項４記載のポンプ。

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