JP3006865B2 - Turbo pump - Google Patents
Turbo pumpInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はターボ形ポンプに関し、特に、バイオテク
ノロジー，宇宙基地用機器，半導体製造技術および医療
機器等に適用されるターボ形ポンプに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a turbo pump, and more particularly to a turbo pump applied to biotechnology, space station equipment, semiconductor manufacturing technology, medical equipment and the like.
［従来の技術］ ターボ形ポンプは、インペラ（羽根車）を回転させ、
流体に回転運動を与えて圧力を上げるものであり、工業
界に広く用いられている。[Prior art] A turbo type pump rotates an impeller (impeller),
It increases the pressure by giving a rotational motion to a fluid, and is widely used in the industry.
第６図はバイオテクノロジー，半導体製造技術および
医療機器等に用いられる従来のターボ形ポンプを示す図
である。FIG. 6 is a view showing a conventional turbo pump used for biotechnology, semiconductor manufacturing technology, medical equipment, and the like.
第６図を参照して、ポンプ20は、流体に回転運動を与
えるためのインペラ21を備える。インペラ21は回転軸22
に軸支される。回転軸22は、転がり軸受23によって支持
され、モータ24により駆動される。モータ24により回転
軸22が回転すると、回転軸22に軸支されたインペラ21が
回転する。インペラ21の回転により、流体は吸込管26か
ら吸込まれ、渦巻室27を経て吐出される。Referring to FIG. 6, pump 20 includes an impeller 21 for imparting a rotational motion to a fluid. Impeller 21 is rotating shaft 22
It is supported by. The rotating shaft 22 is supported by a rolling bearing 23 and is driven by a motor 24. When the rotating shaft 22 is rotated by the motor 24, the impeller 21 supported by the rotating shaft 22 rotates. Due to the rotation of the impeller 21, the fluid is sucked from the suction pipe 26 and discharged through the spiral chamber 27.
バイオテクノロジー，半導体製造技術および医療機器
等に用いられるポンプは、極めてクリーンであることが
要求される。このため、第６図に示すポンプ20では、流
体を汚染する汚染物質を発生する転がり軸受23およびモ
ータ24から流体を隔離するために、インペラ21側の軸受
23とインペラ21との間にシール25を設けている。Pumps used for biotechnology, semiconductor manufacturing technology, medical equipment and the like are required to be extremely clean. For this reason, in the pump 20 shown in FIG. 6, in order to isolate the fluid from the rolling bearing 23 and the motor 24 which generate pollutants that contaminate the fluid, the bearing on the impeller 21 side is used.
A seal 25 is provided between 23 and the impeller 21.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記シール25は回転軸22と接触してい
るために、この接触部分における発熱や汚染物質の発生
により流体が汚染されるという問題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, since the seal 25 is in contact with the rotating shaft 22, there is a problem that the fluid is contaminated by heat generation or generation of contaminants at the contact portion.
また、軸受部やモータ部からのごみあるいはさびによ
る汚染を少なくするために、モータなどの電磁石をモー
ルドし、あるいは鉄部にメッキを施すことがで考えられ
る。しかしながら、このような改良を加えてたしても、
従来のポンプではスピンドル内に流体が澱むところがあ
り、このような澱みは流体の凝固や不純物の沈殿を生じ
るために、バイオテクノロジーや医療機器等においては
重大な問題である。Further, in order to reduce contamination by dust or rust from the bearing portion or the motor portion, it is conceivable to mold an electromagnet of the motor or the like, or to plate the iron portion. However, even with these improvements,
In conventional pumps, fluid may stagnate in the spindle, and such stagnation may cause solidification of the fluid and precipitation of impurities, which is a serious problem in biotechnology and medical equipment.
それゆえに、この発明の主たる目的は、流体をクリー
ンな状態でかつ澱みなく送ることのできるターボ形ポン
プを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a turbo pump capable of sending a fluid in a clean state and without stagnant fluid.
［課題を解決するための手段］ この発明は、インペラがケーシング内の所定位置に非
接触で支持され、かつ回転駆動されるターボ形ポンプで
あって、制御式磁気軸受と回転駆動手段とを備え、上記
回転駆動手段は、上記インペラの一方の面に設けられた
複数個の永久磁石と、上記ケーシングを介して上記イン
ペラの上記複数個の永久磁石に対向するようにして設け
られ、上記インペラを回転駆動するための複数個の固定
子巻線とを含み、上記制御式磁気軸受は、上記インペラ
の他方の面に設けられた磁性部材と、上記インペラの上
記磁性部材に対向するようにして上記ケーシングに取付
けられた電磁石とを含み、上記回転駆動手段によって前
記インペラの一方の面に作用する磁気力と、制御式磁気
軸受によって上記インペラの他方の面に与えられる磁気
力とによって、インペラを釣り合わせた状態で支持して
いることを特徴とする。Means for Solving the Problems The present invention is a turbo-type pump in which an impeller is supported at a predetermined position in a casing in a non-contact manner and is rotationally driven, and includes a control type magnetic bearing and a rotational drive means. The rotation driving means is provided so as to face a plurality of permanent magnets provided on one surface of the impeller and the plurality of permanent magnets of the impeller via the casing. A plurality of stator windings for rotational driving, the control type magnetic bearing is provided with a magnetic member provided on the other surface of the impeller and the magnetic member of the impeller so as to face the magnetic member. An electromagnet attached to a casing, and a magnetic force acting on one surface of the impeller by the rotation driving means, and applied to the other surface of the impeller by a controlled magnetic bearing. The impeller is supported in a balanced state by the applied magnetic force.
［作用］ この発明では、インペラ本体は電動機の回転子として
用いられる。インペラ本体に設けられた複数個の永久磁
石と、それに対向して設けられた固定子巻線とによりト
ルクが発生し、インペラが回転する。また、インペラの
他方の面に設けられた磁性部材と、ケーシングに取付け
られた電磁石により制御式磁気軸受を構成し、インペラ
の両面に作用する磁気的作用によって、ケーシング外か
らインペラを非接触で支持するようにしている。[Operation] In the present invention, the impeller body is used as a rotor of the electric motor. Torque is generated by the plurality of permanent magnets provided on the impeller main body and the stator winding provided opposite thereto, and the impeller rotates. In addition, a magnetic member provided on the other surface of the impeller and an electromagnet attached to the casing constitute a controllable magnetic bearing, and the impeller is supported from outside the casing in a non-contact manner by a magnetic action acting on both surfaces of the impeller. I am trying to do it.
［発明の実施例］ 第１図は、この発明の一実施例のターボ形ポンプの構
造を示す断面図である。第１図において、ポンプ１のケ
ーシング２内には、インペラ３が設けられる。ケーシン
グ２は非接触部材からなる。インペラ３は、回転駆動手
段を構成する永久磁石４を有する非磁石部材５と、制御
式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材６がリベット等
で結合されて作られている。また、この軟鉄部材６は表
面処理され、錆などが生じないように考慮されている。
永久磁石４はインペラ３の円周方向に分割されており、
互いに隣接する磁石の磁界の方向が逆方向となるように
着磁されている。インペラ３の永久磁石４を有する側に
対向するようにして、ケーシング２外部には固定子７が
設けられる。固定子７には、第２図に示すように、円周
上に固定子巻線８が配置される。固定子巻線８の個数は
インペラ３側の永久磁石４の個数の1.5倍となってい
る。固定子７側には、インペラ３の回転位置を検出する
センサ（図示せず）が設けられていて、その回転位置に
応じて各固定子巻線８に接続された無接点制御整流子
（図せず）をオン・オフすることにより、磁界を回転さ
せ、永久磁石４が設けられたインペラ３を回転する。[Embodiment of the Invention] Fig. 1 is a sectional view showing the structure of a turbo pump according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an impeller 3 is provided in a casing 2 of the pump 1. The casing 2 is made of a non-contact member. The impeller 3 is made of a non-magnet member 5 having a permanent magnet 4 constituting a rotation driving means, and a soft iron member 6 corresponding to a rotor of a control type magnetic bearing, which is connected with a rivet or the like. The soft iron member 6 is subjected to a surface treatment so that rust or the like is not generated.
The permanent magnet 4 is divided in the circumferential direction of the impeller 3,
The magnets are magnetized so that the directions of the magnetic fields of the magnets adjacent to each other are opposite. A stator 7 is provided outside the casing 2 so as to face the side having the permanent magnet 4 of the impeller 3. As shown in FIG. 2, the stator 7 has a stator winding 8 arranged on the circumference thereof. The number of stator windings 8 is 1.5 times the number of permanent magnets 4 on the impeller 3 side. On the stator 7 side, a sensor (not shown) for detecting the rotational position of the impeller 3 is provided, and a contactless control commutator (see FIG. 1) connected to each stator winding 8 according to the rotational position. ), The magnetic field is rotated, and the impeller 3 provided with the permanent magnet 4 is rotated.
一方、インペラ３の軟鉄部材６を有する側に対向する
ようにして、ケーシング２には、永久磁石４と固定子巻
線８との磁気的作用と釣合ってインペラ３をケーシング
２の中心に保持するように作用する電磁石10が取付けら
れる。電磁石10は、この実施例では、第３図に参照符号
m1〜m4で示すように、４個設けられるが、少なくとも３
個の電磁石を設ける必要がある。これは、第４図に示す
ように、座標軸ｚ方向（インペラの軸方向）の力を釣り
合わせ、かつｚ軸に直交するｚ軸およびｙ軸回りのモー
メントを０にするためである。電磁石10は、第３図に示
すように、２本一組のヨーク11と、１本のヨークの回り
に巻回されたコイル12とからなる。On the other hand, the impeller 3 is held at the center of the casing 2 so as to be opposed to the side having the soft iron member 6 of the impeller 3 in balance with the magnetic action of the permanent magnet 4 and the stator winding 8. Is mounted. In this embodiment, the electromagnet 10 is designated by reference numerals in FIG.
As shown by m1 to m4, four are provided, but at least three
It is necessary to provide individual electromagnets. This is because, as shown in FIG. 4, the forces in the coordinate axis z direction (the axial direction of the impeller) are balanced and the moment about the z axis and the y axis orthogonal to the z axis is set to zero. As shown in FIG. 3, the electromagnet 10 includes a pair of yokes 11 and a coil 12 wound around one yoke.
電磁石間には、位置センサs1〜s4が設けられる。この
位置センサs1〜s4により電磁石10と軟鉄部材６との隙間
の間隔が検知され、この検知出力はコイル12に与えられ
る電流を制御する制御部（図示せず）にフィードバック
される。これにより、第４図に示すz,θX,θＹが制御さ
れ、インペラ３はケーシング２の中心に保持される。Position sensors s1 to s4 are provided between the electromagnets. The positions of the gaps between the electromagnet 10 and the soft iron member 6 are detected by the position sensors s1 to s4, and the detection output is fed back to a control unit (not shown) for controlling the current supplied to the coil 12. Thereby, z, θ X and θ Y shown in FIG. 4 are controlled, and the impeller 3 is held at the center of the casing 2.
インペラ３に重力等により半径方向の力が作用して
も、電磁石10と軟鉄部材６との間の磁束（第１図に破線
で示す）の剪断力が作用するために、インペラ３はケー
シング２の中心に保持される。Even if a radial force acts on the impeller 3 due to gravity or the like, a shear force of a magnetic flux (shown by a broken line in FIG. 1) between the electromagnet 10 and the soft iron member 6 acts. Held in the center of the
このようにして、磁気的に支持された状態で、第５図
に示すようにインペラ３が回転すると、流体は吸入口13
から吸入され、吐出口14へ送られる。In this manner, when the impeller 3 rotates as shown in FIG.
And is sent to the outlet 14.
インペラ３はケーシング２により固定子７および電磁
石10から隔離されており、汚染を受けることがないの
で、ポンプ１から吐出される流体はクリーンな状態を保
持する。The impeller 3 is isolated from the stator 7 and the electromagnet 10 by the casing 2 and is not contaminated, so that the fluid discharged from the pump 1 keeps a clean state.
また、ポンプ２において流体が澱むところはないの
で、当該ポンプを血液ポンプに適用しても、血栓などを
生じることはない。Further, since there is no place where the fluid stagnates in the pump 2, even if the pump is applied to a blood pump, a thrombus does not occur.
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、インペラを軸支す
ることなく、インペラを磁気的作用によって非接触でケ
ーシング外部から支持するようにしたので、流体を汚染
することなくかつ澱みなく送ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the impeller is supported from the outside of the casing by magnetic action without contacting the impeller, so that the fluid is not contaminated and Can be sent without stagnant.
また、この発明のポンプは、ポンプ本体の軸、軸受、
シールのみならず駆動用のモータの軸、軸受も一切不要
であり、摩耗を生ずる運動機械部分が一切存在しないの
で、保守管理が不要なる。Further, the pump of the present invention includes a shaft, a bearing,
Not only the seal but also the shaft and bearing of the driving motor are not required at all, and there is no moving machine part that causes wear, so that maintenance management is unnecessary.
さらに、この発明のポンプの寿命は、ポンプを構成す
る材料の耐蝕性と電気回路の寿命にのみ依存するので、
ポンプの半永久的な運動が可能となる。このことは人工
心臓や宇宙機器にとって、きわめて重要である。Further, the life of the pump of the present invention depends only on the corrosion resistance of the material constituting the pump and the life of the electric circuit,
Semi-permanent movement of the pump is possible. This is extremely important for artificial hearts and space equipment.
第１図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプの構造を
示す断面図である。第２図は第１図に示す固定子の巻線
の配置状態を示す図である。第３図は第１図に示すIII
−IIIに沿う断面図である。第４図は第１図に示すイン
ペラの釣合状態を説明するための図である。第５図は第
１図に示すターボ形ポンプのポンプ作用を説明するため
の図である。第６図は従来の渦巻形ポンプを示す断面図
である。 図において、１はターボ形ポンプ、２はケーシング、３
はインペラ、４は永久磁石、５は非磁性部材、６は磁性
部材、７は固定子、８は固定子巻線、10は電磁石を示
す。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a turbo pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of windings of the stator shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view of the III shown in FIG.
It is sectional drawing which follows III. FIG. 4 is a view for explaining a balanced state of the impeller shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the pumping action of the turbo type pump shown in FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a conventional centrifugal pump. In the figure, 1 is a turbo pump, 2 is a casing, 3
Denotes an impeller, 4 denotes a permanent magnet, 5 denotes a non-magnetic member, 6 denotes a magnetic member, 7 denotes a stator, 8 denotes a stator winding, and 10 denotes an electromagnet.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 13/06 F04D 13/02 F04D 29/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F04D 13/06 F04D 13/02 F04D 29/04
Claims (1)
触で支持され、かつ回転駆動されるターボ形ポンプであ
って、 制御式磁気軸受と回転駆動手段とを備え、 前記回転駆動手段は、 前記インペラの一方の面に設けられた複数個の永久磁石
と、 前記ケーシングを介して前記インペラの前記複数個の永
久磁石に対向するようにして設けられ、前記インペラを
回転駆動するための複数個の固定子巻線とを含み、 前記制御式磁気軸受は、 前記インペラの他方の面に設けられた磁性部材と、 前記インペラの前記磁性部材に対向するようにして前記
ケーシングに取付けられた電磁石とを含み、 前記回転駆動手段によって前記インペラの一方の面に作
用する磁気力と、制御式磁気軸受によって前記インペラ
の他方の面に与えられる磁気力とによって、インペラを
釣り合わせた状態で支持していることを特徴とする、タ
ーボ形ポンプ。1. A turbo-type pump in which an impeller is supported at a predetermined position in a casing in a non-contact manner and is driven to rotate, comprising a controllable magnetic bearing and rotation driving means, wherein said rotation driving means comprises: A plurality of permanent magnets provided on one surface of the impeller, and a plurality of permanent magnets provided to face the plurality of permanent magnets of the impeller via the casing and for rotating the impeller. The control type magnetic bearing includes: a magnetic member provided on the other surface of the impeller; and an electromagnet attached to the casing so as to face the magnetic member of the impeller. By a magnetic force acting on one surface of the impeller by the rotation driving means, and a magnetic force applied to the other surface of the impeller by a controlled magnetic bearing Characterized in that it is supported in a state of mated an impeller, turbo pump.
Priority Applications (3)
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (10)
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| US6074180A (en) * | 1996-05-03 | 2000-06-13 | Medquest Products, Inc. | Hybrid magnetically suspended and rotated centrifugal pumping apparatus and method |
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| JP6512792B2 (en) * | 2014-11-06 | 2019-05-15 | 株式会社荏原製作所 | Maglev pump |
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