JP2022059177A - Motor pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータポンプに関する。 The present invention relates to a motor pump.
装置への組み込み用途など、ポンプの小型化に対する要求がある。このような場合、羽根車の高速回転やポンプの多段化などの手段によって高揚程を確保することが必要である。 There is a demand for miniaturization of pumps, such as applications for incorporation into equipment. In such a case, it is necessary to secure a high lift by means such as high-speed rotation of the impeller and multi-stage pumping.
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が存在する(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、このようなモータポンプでは、羽根車は大きな厚みを有しているため、羽根車を高速で回転させると、羽根車は、摩擦の影響を大きく受けてしまう。結果として、羽根車には、回転に伴う損失が発生してしまう。 There is a motor pump that rotates an impeller in which a permanent magnet is embedded by a magnetic field generated by a motor stator (see, for example, Patent Document 1). However, in such a motor pump, the impeller has a large thickness, so when the impeller is rotated at high speed, the impeller is greatly affected by friction. As a result, the impeller suffers a loss due to rotation.
また、羽根車に埋め込まれた磁石ヨークには、渦電流が発生するが、磁石ヨークは樹脂製の羽根車で覆われているため、羽根車には、渦電流に起因する温度上昇が発生する。この温度上昇は、熱減磁の原因の1つである。 In addition, an eddy current is generated in the magnet yoke embedded in the impeller, but since the magnet yoke is covered with a resin impeller, the impeller generates a temperature rise due to the eddy current. .. This temperature rise is one of the causes of thermal demagnetization.
このように、羽根車に発生する摩擦や熱減磁は、モータポンプの運転効率を妨げる要因となる。 As described above, the friction and thermal demagnetization generated in the impeller become factors that hinder the operating efficiency of the motor pump.
そこで、本発明は、効率よく運転することができるモータポンプを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a motor pump that can be operated efficiently.
一態様では、羽根車組立体と、前記羽根車組立体を収容するポンプケーシングと、を備えるモータポンプが提供される。前記羽根車組立体は、永久磁石と、前記永久磁石に隣接して配置された磁石ヨークと、前記永久磁石および前記磁石ヨークを収容する羽根車本体と、を備えており、前記羽根車本体は、前記磁石ヨークの内周面から内側に向かって延びる側板を備えている。 In one aspect, a motor pump comprising an impeller assembly and a pump casing accommodating the impeller assembly is provided. The impeller assembly includes a permanent magnet, a magnet yoke arranged adjacent to the permanent magnet, and an impeller body for accommodating the permanent magnet and the magnet yoke. , A side plate extending inward from the inner peripheral surface of the magnet yoke is provided.
一態様では、前記磁石ヨークおよび前記側板は、同一平面上に配置される。
一態様では、前記磁石ヨークおよび前記側板は、液体の流路の一部を形成する第1流路面を有しており、前記羽根車本体は、前記第1流路面に対向する第2流路面を有する主板と、前記第1流路面と前記第2流路面との間に配置された翼と、を備えている。
一態様では、前記磁石ヨークは、耐食性を有する金属材料から構成されており、前記翼は、前記磁石ヨークに接続可能な、三次元形状を有する金属材料から構成されている。
In one aspect, the magnet yoke and the side plates are arranged in the same plane.
In one aspect, the magnet yoke and the side plate have a first flow path surface that forms part of the liquid flow path, and the impeller body is a second flow path surface that faces the first flow path surface. The main plate is provided with a blade arranged between the first flow path surface and the second flow path surface.
In one aspect, the magnet yoke is made of a metal material having corrosion resistance, and the blade is made of a metal material having a three-dimensional shape that can be connected to the magnet yoke.
一態様では、前記羽根車組立体は、前記羽根車本体と前記磁石ヨークとの間に配置されたシール部材を備えている。
一態様では、前記羽根車組立体は、前記永久磁石を覆うコーティング部材を備えている。
一態様では、前記磁石ヨークおよび前記側板は、一体成形部材である。
一態様では、前記磁石ヨークおよび前記側板は、別部材から構成されている。
In one aspect, the impeller assembly comprises a sealing member disposed between the impeller body and the magnet yoke.
In one aspect, the impeller assembly comprises a coating member that covers the permanent magnets.
In one aspect, the magnet yoke and the side plate are integrally molded members.
In one aspect, the magnet yoke and the side plate are made of separate members.
本発明によれば、羽根車組立体の厚み方向の長さを小さくすることができる。したがって、羽根車組立体の運転によって発生する摩擦や熱減磁の影響を小さくすることができる。結果として、モータポンプは、その運転効率を向上させることができる。 According to the present invention, the length of the impeller assembly in the thickness direction can be reduced. Therefore, the influence of friction and thermal demagnetization generated by the operation of the impeller assembly can be reduced. As a result, the motor pump can improve its operating efficiency.
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、モータポンプの一実施形態を示す断面図である。図1に示すように、モータポンプは、羽根車組立体1と、羽根車組立体1を収容するポンプケーシング2と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a motor pump. As shown in FIG. 1, the motor pump includes an
羽根車組立体1は、複数の永久磁石5と、これら複数の永久磁石5に隣接して配置された磁石ヨーク19と、複数の永久磁石5および磁石ヨーク19を収容する羽根車本体50と、を備えている。
The
モータポンプは、永久磁石5に作用する磁力を発生するモータ固定子6と、モータ固定子6を収容するモータケーシング3と、羽根車組立体1のラジアル荷重およびスラスト荷重を支持する軸受10と、を備えている。モータ固定子6および軸受10は、羽根車組立体1の吸込側に配置されている。羽根車組立体1およびモータ固定子6は、軸受10と同心状に配列されている。
The motor pump includes a
ポンプケーシング2とモータケーシング3とは、複数の連結ボルト(図示しない)によって互いに固定されている。ポンプケーシング2とモータケーシング3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。羽根車組立体1とモータケーシング3とは微小な隙間を介して対向しており、羽根車組立体1は、モータ固定子6により発生される回転磁界が永久磁石5に作用することによって回転する。
The
羽根車組立体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は液体の動圧を利用した滑り軸受(動圧軸受)である。この軸受10は、互いに緩やかに係合する回転側軸受要素11と固定側軸受要素12の組み合わせから構成される。
The
回転側軸受要素11は、羽根車組立体1(より具体的には、羽根車本体50)に固定されており、羽根車組立体1の液体入口を囲むように配置されている。固定側軸受要素12はモータケーシング3に固定されており、回転側軸受要素11の吸込側に配置されている。
The rotary
羽根車組立体1から吐き出された液体の一部は、羽根車組立体1とモータケーシング3との間の微小な隙間を通って軸受10に導かれる。回転側軸受要素11が羽根車組立体1とともに回転すると、回転側軸受要素11と固定側軸受要素12との間に液体の動圧が発生し、これにより羽根車組立体1が軸受10によって非接触に支持される。
A part of the liquid discharged from the
モータケーシング3には、吸込口15aを有する吸込ポート15が固定される。この吸込ポート15は、ステンレス鋼などの金属からなり、図示しない吸込ラインに接続される。吸込ポート15、モータケーシング3、および軸受10の中心部には、それぞれ液体流路が形成されている。これら液体流路は一列に連結され、吸込口15aから羽根車組立体1の液体入口まで延びる1つの液体流路を構成する。
A
ポンプケーシング2の外面には、吐出口16aを有する吐出ポート16が設けられており、回転する羽根車組立体1によって昇圧された液体は、吐出口16aを通って吐き出される。なお、本実施形態に係るモータポンプは、吸込口15aと吐出口16aが直交する、いわゆるエンドトップ型モータポンプである。
A
モータ固定子6は、固定子コア6Aと、固定子コイル6Bと、を備えている。図1に示すように、モータポンプは、モータ固定子6の固定子コア6Aおよび吸込ポート15に接触する放熱部材20を備えている。放熱部材20は、モータケーシング3よりも高い熱伝導率を有する材料からなる。このような材料は、例えば、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属、またはセラミックである。
The
モータ固定子6は、モータケーシング3内に形成された収容空間に収容されており、この収容空間は、放熱部材20により塞がれる。したがって、本実施形態の放熱部材20は、モータ固定子6の収容空間を塞ぐモータカバーとして用いられている。
The
モータ固定子6の固定子コイル6Bに電流を流すと、固定子コイル6Bが発熱する。熱の一部はモータケーシング3の側壁部32を介して液体に伝達され、他の一部はモータケーシング3および放熱部材20を介して外気に放散される。モータ固定子6で発生した熱は、モータ固定子6の固定子コア6Aに接触し、かつモータケーシング3よりも高い熱伝導率を有する放熱部材20に伝達され、この放熱部材20から効率良く外気に放散される。
When a current is passed through the
上述したように、モータポンプの運転効率は、羽根車組立体1が回転したときに発生する摩擦や熱減磁の影響を受ける。本実施形態に係るモータポンプ(より具体的には、羽根車組立体1)は、効率よく運転することができる構造を有している。以下、このような構造を有する羽根車組立体1の詳細について、図面を参照して説明する。
As described above, the operating efficiency of the motor pump is affected by the friction and thermal demagnetization generated when the
図2は、羽根車組立体1の一部の拡大図である。図2に示すように、羽根車本体50は、環状形状を有する磁石ヨーク19の内周面19aから内側に向かって延びる側板51を備えている。側板51は、環状の板形状を有している。磁石ヨーク19および側板51は、軸受10と同心状に配置されている。
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the
本実施形態では、磁石ヨーク19および側板51は、一体成形部材である。言い換えれば、磁石ヨーク19は、それ自身の機能を維持しつつ、側板としての機能をも有する。磁石ヨーク19は、磁性材料から構成されており、搬送液の種類によっては、耐食性を有する金属材料(例えば、ステンレス鋼(SUS403)や一般構造用圧延鋼材(SS)など)から構成されてもよい。一実施形態では、磁石ヨーク19および側板51は、別部材から構成されてもよい。この場合、側板51は、磁石ヨーク19の内周面19aに溶接、接着などの手段により、接続される。
In the present embodiment, the
図1および図2に示すように、磁石ヨーク19の側端面19bおよび側板51の側端面51aは、同一平面上に配置されている。したがって、磁石ヨーク19および側板51は、液体の流路の一部を形成する第1流路面52を有する。本実施形態では、第1流路面52は、軸線方向CLに対して垂直に延びているが、第1流路面52は、軸線方向CLに対して所定の角度で傾斜する傾斜面(すなわち、テーパー面)であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
羽根車本体50は、第1流路面52に対向する第2流路面53を有する主板55と、第1流路面52と第2流路面53との間に配置された翼56と、磁石ヨーク19および永久磁石5を収容する収容カバー57と、を備えている。
The
収容カバー57は、軸受10と同心状に配置されており、永久磁石5および磁石ヨーク19が装着される環状溝57aを有している。回転側軸受要素11は、羽根車本体50の収容カバー57に固定されている。
The
図3は、側板51および翼56を正面から見たときの模式図である。主板55および翼56は、軸線方向CLに沿って磁石ヨーク19および側板51と平行に配列されている(図2参照)。図3に示すように、翼56は、磁石ヨーク19の中心側から外周側に向かって延びる螺旋形状を有している。翼56は、磁石ヨーク19に接続可能な金属材料から構成されてもよい。翼56を金属材料から構成することにより、設計者は、翼56の形状を比較的自由に設計することができる。
FIG. 3 is a schematic view of the
仮に、翼56を樹脂から構成する場合、翼56は射出成形などの手段によって製造されるため、翼56の形状は、製造手段の制限を受ける。したがって、設計者は、翼56の形状を自由に設計することができない。その一方で、翼56を金属材料から構成することにより、翼56は、上述したような製造手段の制限を受けないため、設計者は、翼56の形状を比較的自由に設計することができる。したがって、金属製の螺旋状の翼56は、モータポンプの運転効率を向上させる三次元形状(すなわち、所定の角度で捩られた形状)を有することができる。
If the
主板55も翼56と同様に金属材料から構成されてもよい。この場合、主板55および翼56は、プレス成型や溶接などの手段によって製造されてもよい。一実施形態では、主板55および翼56は、樹脂などの非金属材料から構成されてもよい。
The
高温の液体を搬送する場合、液体の熱は、羽根車組立体1に奪われる。金属材料から構成された主板55および翼56は、熱伝導率が高いため、液体の熱を大きく奪う。結果として、流出する液体の温度は、流入する液体の温度よりも低くなってしまう。そこで、高温の液体を搬送する場合、流入する液体と流出する液体との間の温度差を小さくするために、主板55および翼56は、熱伝導率の小さい非金属材料から構成されてもよい。
When transporting a hot liquid, the heat of the liquid is taken away by the
羽根車組立体1が回転すると、液体は、モータポンプの吸込口15aからモータポンプの内部に導入される。液体は、液体流路(図1参照)を通過し、羽根車組立体1の液体入口に導入される。その後、羽根車組立体1の回転によって昇圧された液体は、第1流路面52と第2流路面53との間の流路を通過し、吐出口16aから吐き出される。なお、モータポンプは、コネクタを介してインバータに電気的に接続されており、モータポンプの運転は、インバータの動作に基づいて、制御される。
When the
図4は、本実施形態に係る羽根車組立体1の効果を説明するための図である。図4では、羽根車組立体1と、比較例としての羽根車組立体100と、が描かれている。上述したように、羽根車本体50は、磁石ヨーク19の内周面19aから内側に向かって延びる側板51を備えている。その一方で、羽根車組立体100は、磁石ヨーク101の側面(すなわち、露出面)の全体を覆う側板102を備えており、この側板102に翼103および主板104が取り付けられている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the
本実施形態では、側板51は磁石ヨーク19の内周面19aに接続されているため、羽根車組立体1の厚さ方向の長さは、比較例としての羽根車組立体100の厚さ方向の長さよりも小さい(距離D参照)。例えば、羽根車組立体100の厚さ方向の長さに対して、羽根車組立体1の厚さ方向の長さを20%から30%程度、削減することができる。
In the present embodiment, since the
羽根車組立体1の厚さ方向の長さを小さくすることにより、羽根車組立体100と比較して、羽根車組立体1は、羽根車組立体1を回転させたときに発生する摩擦(より具体的には、円筒摩擦)の影響を小さくすることができる。結果として、モータポンプは、羽根車組立体1に発生する損失を小さくすることができ、モータポンプの運転効率を向上させることができる。
By reducing the length of the
さらに、羽根車組立体1の厚さ方向の長さを小さくすることにより、モータポンプの全体のサイズを小さくすることができる。結果として、コンパクトなモータポンプを実現することができる。
Further, by reducing the length of the
さらに、本実施形態では、羽根車組立体1は、磁石ヨーク19の側端面19bおよび側板51の側端面51aによって形成された第1流路面52を有している。第1流路面52と第2流路面53との間の流路を通過する液体は、磁石ヨーク19に接触する。したがって、磁石ヨーク19は、移送される液体によって冷却され、温度上昇に起因する熱減磁の影響を小さくすることができる。結果として、モータポンプは、熱減磁に起因する損失を小さくすることができ、モータポンプの運転効率を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the
磁石ヨーク19は、側端面19bに接続された外側端面19cを有しており、この外側端面19cも移送される液体に接触する。外側端面19cは、羽根車組立体1の外周面の一部を構成する、磁石ヨーク19の最も外側の端面である。
The
一体成形部材である磁石ヨーク19および側板51は、磁石ヨーク19の、液体との接触面積を増加させることができる。したがって、磁石ヨーク19の冷却効果を向上させることができる。
The
図5は、羽根車組立体1の他の実施形態を示す図である。図5に示すように、羽根車組立体1は、羽根車本体50(より具体的には、収容カバー57)と磁石ヨーク19との間に配置されたシール部材60A,60Bを備えている。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the
シール部材60A,60Bのそれぞれは、例えば、Oリングである。磁石ヨーク19の内周面19aには、環状のシール溝61が形成されており、磁石ヨーク19の外周面19dには、環状のシール溝62が形成されている。シール溝61,62のそれぞれに装着されたシール部材60A,60Bのそれぞれは、液体の、永久磁石5との接触を防止することができる。
Each of the
図6は、羽根車組立体1のさらに他の実施形態を示す図である。図6に示すように、羽根車組立体1は、永久磁石5を覆うコーティング部材65を備えている。図6に示す実施形態では、羽根車本体50は、収容カバー57を備えておらず、その代わりに、永久磁石5は、コーティング部材65で覆われている。コーティング部材65は、磁石ヨーク19に接続されている。永久磁石5を覆うコーティング部材65は、液体の、永久磁石5との接触を防止することができる。
FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the
上述した実施形態は、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に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of allowing a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to carry out 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. Accordingly, the invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the broadest range in accordance with the technical ideas defined by the claims.
1 羽根車組立体
2 ポンプケーシング
3 モータケーシング
5 永久磁石
6 モータ固定子
6A 固定子コア
6B 固定子コイル
9 シール部材
10 軸受
11 回転側軸受要素
12 固定子側軸受要素
15 吸込ポート
15a 吸込口
16 吐出ポート
16a 吐出口
19 磁石ヨーク
19a 内周面
19b 側端面
19c 外側端面
19d 外周面
20 放熱部材
32 側壁部
50 羽根車本体
51 側板
51a 側端面
52 第1流路面
53 第2流路面
55 主板
56 翼
57 収容カバー
57a 環状溝
60A,60B シール部材
61,62 シール溝
65 コーティング部材
100 羽根車組立体
101 磁石ヨーク
102 側板
103 翼
104 主板
1
Claims (8)
前記羽根車組立体を収容するポンプケーシングと、を備え、
前記羽根車組立体は、
永久磁石と、
前記永久磁石に隣接して配置された磁石ヨークと、
前記永久磁石および前記磁石ヨークを収容する羽根車本体と、を備えており、
前記羽根車本体は、前記磁石ヨークの内周面から内側に向かって延びる側板を備えている、モータポンプ。 With the impeller assembly,
A pump casing for accommodating the impeller assembly and
The impeller assembly is
With permanent magnets
A magnet yoke placed adjacent to the permanent magnet and
The permanent magnet and the impeller body for accommodating the magnet yoke are provided.
The impeller body is a motor pump including a side plate extending inward from the inner peripheral surface of the magnet yoke.
前記羽根車本体は、
前記第1流路面に対向する第2流路面を有する主板と、
前記第1流路面と前記第2流路面との間に配置された翼と、を備えている、請求項1または請求項2に記載のモータポンプ。 The magnet yoke and the side plate have a first flow path surface that forms part of the liquid flow path.
The impeller body
A main plate having a second flow path surface facing the first flow path surface,
The motor pump according to claim 1 or 2, comprising a blade disposed between the first flow path surface and the second flow path surface.
前記翼は、前記磁石ヨークに接続可能な、三次元形状を有する金属材料から構成されている、請求項3に記載のモータポンプ。 The magnet yoke is made of a metal material having corrosion resistance.
The motor pump according to claim 3, wherein the blade is made of a metal material having a three-dimensional shape that can be connected to the magnet yoke.
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