JP3355515B2 - Magnetic coupling pump - Google Patents

Magnetic coupling pump

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JP3355515B2 JP33085495A JP33085495A JP3355515B2 JP 3355515 B2 JP3355515 B2 JP 3355515B2 JP 33085495 A JP33085495 A JP 33085495A JP 33085495 A JP33085495 A JP 33085495A JP 3355515 B2 JP3355515 B2 JP 3355515B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用のウオー
タポンプ等に適用されるモータ駆動式の磁気結合ポンプ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor-driven magnetic coupling pump applied to a water pump for an automobile and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の磁気結合ポンプとして、従来、
ポンプハウジング内に隔壁を介してポンプ室とモータ室
が形成され、モータ室にはアキシャルエアギャップ形モ
ータのステータが配設されると共に、ステータの中心位
置に回転軸が軸支され、ポンプ室側に突出した回転軸先
端に羽根車が固定され、その羽根車の隔壁側つまりステ
ータ側に、周方向にNS極を交互に着磁した環状磁石が
取付けられた構成のポンプ装置が、特開昭59−591
号公報等で知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of magnetic coupling pump,
A pump chamber and a motor chamber are formed in the pump housing via a partition, and a stator of an axial air gap type motor is disposed in the motor chamber, and a rotation shaft is axially supported at a center position of the stator. An impeller is fixed to a tip end of a rotating shaft protruding from the rotor, and a pump device having a configuration in which an annular magnet having NS poles alternately magnetized in the circumferential direction is attached to a partition wall side, that is, a stator side of the impeller, is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 9-163191. 59-591
This is known from Japanese Patent Publication No.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この従来の磁気結合ポ
ンプは、ステータの円周上に設けられた複数のステータ
コイルに励磁電流を供給して複数のステータコアの端面
に回転磁界を発生させ、これによって、羽根車側の環状
磁石との間に磁気吸引力を作用させ、羽根車を回転駆動
するように動作する。しかし、ロータとなる環状磁石付
きの羽根車は、片持ち式の回転軸を有し、回転軸と軸受
間に多少のクリアランスがあり、また、羽根車にはラジ
アル方向の揺れに対し支持手段がないため、羽根車の回
転バランスが悪い場合、羽根車に振動が発生しやすく、
また、回転軸に振れが発生すると駆動騒音を生じ、軸受
の摩耗も増大する問題があった。
In this conventional magnetic coupling pump, an exciting current is supplied to a plurality of stator coils provided on the circumference of the stator to generate a rotating magnetic field on the end faces of the plurality of stator cores. As a result, a magnetic attraction force is applied between the annular magnet on the impeller side and the impeller operates to rotate. However, an impeller with an annular magnet serving as a rotor has a cantilever type rotating shaft, there is some clearance between the rotating shaft and the bearing, and the impeller has a support means against radial swing. If the rotation balance of the impeller is poor, vibrations are likely to occur in the impeller,
In addition, there is a problem in that when run-out occurs on the rotating shaft, drive noise is generated and wear of the bearing increases.

【0004】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、羽根車の振れや回転軸の振動を効果的に低減するこ
とができる磁気結合ポンプを提供することを目的とす
る。
[0004] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a magnetic coupling pump capable of effectively reducing runout of an impeller and vibration of a rotating shaft.

【0005】本発明者らは、各種の実験と研究開発の結
果、従来の磁気結合ポンプは、図4に示すように、環状
磁石35の中心半径R1とステータの中心半径R2が同
じ、つまり羽根車側の環状磁石35がステータコア31
の端面の真上に位置するため、磁気吸引力は回転軸の軸
方向にのみかかり、ラジアル方向には作用しないが、図
3に示すように、環状磁石15の中心半径R3をステー
タの中心半径R2より小さくし、ステータコア21の斜
め内側上に環状磁石15を位置させると、環状磁石15
にはその周囲で外側に向く力Fが作用し、その力Fが羽
根車のラジアル方向の揺れを抑制するように作用するこ
とが判明した。
As a result of various experiments and research and development, the present inventors have found that the conventional magnetic coupling pump has the same center radius R1 of the annular magnet 35 and the center radius R2 of the stator as shown in FIG. The annular magnet 35 on the vehicle side is the stator core 31
3, the magnetic attraction is applied only in the axial direction of the rotating shaft and does not act in the radial direction. However, as shown in FIG. 3, the center radius R3 of the annular magnet 15 is changed to the center radius of the stator. R2, and when the annular magnet 15 is positioned obliquely inside the stator core 21, the annular magnet 15
It has been found that a force F directed outwardly acts around the impeller, and the force F acts to suppress the radial swing of the impeller.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
する本発明の磁気結合ポンプは、ハウジング内に隔壁を
介してポンプ室とモータ室が形成され、モータ室内に配
設されたステータの中心位置に回転軸が軸支され、ポン
プ室側に突出した回転軸の先端に羽根車が固定され、羽
根車の隔壁側に、モータのロータの一部を形成する環状
磁石が取付けられてなる磁気結合ポンプにおいて、環状
磁石の中心半径がステータの複数のステータコアの中心
を結ぶ円の中心半径より小さく形成されていることを特
徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic coupling pump in which a pump chamber and a motor chamber are formed in a housing via a partition, and a center of a stator disposed in the motor chamber. A rotating shaft is supported at the position, an impeller is fixed to the tip of the rotating shaft protruding toward the pump chamber, and an annular magnet forming a part of the rotor of the motor is attached to the partition wall side of the impeller. In the coupling pump, a center radius of the annular magnet is formed to be smaller than a center radius of a circle connecting centers of the plurality of stator cores of the stator.

【0007】ここで、環状磁石の外周面位置はステータ
コアの外側面位置より内側に位置し、環状磁石の内周面
位置はステータコアの内周面位置より内側に位置し、環
状磁石と各ステータコアとが上下に重なる部分を有する
ように配置される。
The outer peripheral surface of the annular magnet is located inside the outer peripheral position of the stator core, the inner peripheral surface of the annular magnet is located inside the inner peripheral surface of the stator core, and the annular magnet and each stator core are connected to each other. Are arranged so as to have a vertically overlapping portion.

【0008】[0008]

【作用・効果】このような構成の磁気結合ポンプでは、
羽根車の回転駆動時、環状磁石は、その中心半径が各ス
テータコアの中心半径より小さく形成されるため、各ス
テータコアの端面の斜め内側上に環状磁石が位置するこ
とにより、環状磁石にはその周囲で外側に向くラジアル
方向の力が作用し、その力Fが羽根車の振れを抑制する
ように作用する。
[Operation and effect] In the magnetic coupling pump having such a configuration,
When the impeller is driven to rotate, the center radius of the annular magnet is formed smaller than the center radius of each stator core. , A radial force acts outward, and the force F acts to suppress the runout of the impeller.

【0009】したがって、回転軸とその軸受間に多少の
クリアランスがあり、また、羽根車の回転バランスが多
少悪い場合でも、回転時に環状磁石の外周方向(ラジア
ル方向)に力が作用するため、羽根車の振れが効果的に
抑制され、この羽根車の振れの抑制により、回転軸の振
動による駆動騒音も減少し、軸受の摩耗を低減すること
ができる。
Therefore, even if there is some clearance between the rotating shaft and its bearing, and even if the rotation balance of the impeller is somewhat poor, a force acts in the outer circumferential direction (radial direction) of the annular magnet during rotation. The run-out of the vehicle is effectively suppressed, and the suppression of the run-out of the impeller also reduces the drive noise due to the vibration of the rotating shaft, thereby reducing bearing wear.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は自動車用の冷却水循環用ポンプに適
用される磁気結合ポンプの縦断面図を示している。1は
ポンプのハウジングであり、ハウジング1内には隔壁2
を介して上にポンプ室3が下にモータ室4が形成され、
ハウジング1の底部は蓋体5により閉鎖れる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a magnetic coupling pump applied to a cooling water circulation pump for an automobile. Reference numeral 1 denotes a housing of the pump.
A pump chamber 3 is formed above and a motor chamber 4 is formed below,
The bottom of the housing 1 is closed by a lid 5.

【0012】隔壁2は、例えばPPS樹脂等により中央
に軸受凹部を設けて形成され、ポンプ室3側に連通する
その軸受凹部内には、2つの軸受メタル6、7が嵌着さ
れ、その内側に羽根車10の回転軸11が回転自在に嵌
挿される。
The partition 2 is formed, for example, with a bearing recess at the center made of PPS resin or the like. Two bearing metals 6 and 7 are fitted into the bearing recess communicating with the pump chamber 3 side. The rotating shaft 11 of the impeller 10 is rotatably fitted into the shaft.

【0013】羽根車10は、円板状の本体12の上面
に、複数の羽根13を設け、その下面つまり隔壁側に磁
気強化用の磁気プレート14を介して環状磁石15を取
付けて構成される。本体12及び羽根13は、非磁性材
料の銅合金或はPPS樹脂等から形成される。
The impeller 10 has a plurality of blades 13 provided on an upper surface of a disk-shaped main body 12, and an annular magnet 15 is mounted on a lower surface thereof, that is, on a partition wall side via a magnetic plate 14 for magnetic reinforcement. . The main body 12 and the blades 13 are made of a nonmagnetic copper alloy or PPS resin.

【0014】環状磁石15は、フェライト等の強磁性体
によりリング状に形成され、その周方向にN極とS極が
90度毎に交互に配置される。また、この環状磁石15
の中心半径R3は、後述のステータコア21の中心を結
ぶ円の中心半径R2より小さく形成される。
The annular magnet 15 is formed in a ring shape from a ferromagnetic material such as ferrite, and N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction every 90 degrees. In addition, this annular magnet 15
Is formed smaller than a center radius R2 of a circle connecting the centers of the stator cores 21 described later.

【0015】ポンプ室3のハウジング1の上部には吸入
口9が形成され、ポンプ室3の側壁部には図示しない吐
出口が形成される。
A suction port 9 is formed in the upper part of the housing 1 of the pump chamber 3, and a discharge port (not shown) is formed in a side wall of the pump chamber 3.

【0016】一方、モータ室4内には、上記環状磁石1
5をロータの一部とするアキシャルエアギャップ形モー
タのステータ20が、回転軸11の周囲に例えば6個の
磁極を等間隔に配置して配設される。ステータ20の各
ステータコア21は、図2に示すように、円柱状に形成
されて、回転軸11の中心を円とする円周上に60度の
間隔で配置され、ステータコア21に底部には磁気強化
用の磁気プレート22が固定される。
On the other hand, the annular magnet 1 is provided in the motor chamber 4.
A stator 20 of an axial air gap type motor having 5 as a part of a rotor is arranged around a rotating shaft 11 with, for example, six magnetic poles arranged at equal intervals. As shown in FIG. 2, each stator core 21 of the stator 20 is formed in a columnar shape, and is disposed at intervals of 60 degrees on a circle having the center of the rotating shaft 11 as a circle. The magnetic plate 22 for reinforcement is fixed.

【0017】また、各ステータコア21にはボビン23
を介してステータコイル24が巻装される。なお、25
はステータ20の上部に配設された制御用基板であり、
各ステータコイル24の端部がこの基板25に接続さ
れ、コイルに供給する励磁電流を制御する。
Each stator core 21 has a bobbin 23
, The stator coil 24 is wound. Note that 25
Is a control board disposed on the upper part of the stator 20;
The end of each stator coil 24 is connected to the substrate 25 to control the exciting current supplied to the coil.

【0018】図2に示すように、6本のステータコア2
1は、その中心が、半径R2の円C1(回転軸11の軸
心を中心とする円)の円周上に位置するように配置され
る。一方、上記環状磁石15は、回転軸11と同心状つ
まりステータコアを結ぶ円C1と同心状に配設され、磁
石の中心部を通る中心円C2の中心半径R3は、上記ス
テータコア21の中心を結ぶ円C1の半径R2より小さ
く形成される。
As shown in FIG. 2, six stator cores 2
1 is arranged such that its center is located on the circumference of a circle C1 having a radius R2 (a circle centered on the axis of the rotating shaft 11). On the other hand, the annular magnet 15 is disposed concentrically with the rotating shaft 11, that is, concentrically with the circle C1 connecting the stator core, and a center radius R3 of a center circle C2 passing through the center of the magnet connects the center of the stator core 21. It is formed smaller than the radius R2 of the circle C1.

【0019】ここで、環状磁石15の中心半径R3をあ
まり小さくしすぎると、各ステータコア21の端面との
距離つまりエアギャップが増大し、ロータとなる羽根車
10を回転させる駆動力が低下する。このため、環状磁
石15の中心半径R3をステータコア21の円C1の半
径R2より小さくする限界は、少なくとも、環状磁石1
5と各ステータコア21の端面の一部に、重なりが生じ
る程度とする必要がある。
If the center radius R3 of the annular magnet 15 is too small, the distance from the end face of each stator core 21, that is, the air gap increases, and the driving force for rotating the impeller 10 as a rotor decreases. For this reason, the limit of making the center radius R3 of the annular magnet 15 smaller than the radius R2 of the circle C1 of the stator core 21 is at least the limit of the annular magnet 1
5 and a part of the end face of each stator core 21 need to be overlapped.

【0020】このように、環状磁石15の中心半径R3
を、各ステータコア21の中心を結ぶ円C1の中心半径
R2より小さくすることにより、図3に示す如く、環状
磁石15の外周面位置が各ステータコア21の外側面を
結ぶ円より内側に位置し、かつ、環状磁石15の内周面
位置が各ステータコア21の内周面を結ぶ円より内側に
位置することになり、回転軸11の駆動時には、環状磁
石15に、その外周方向に向う力Fが発生し、この力F
が羽根車10の振れを抑制するように作用する。
Thus, the center radius R3 of the annular magnet 15 is
Is smaller than the center radius R2 of the circle C1 connecting the centers of the stator cores 21 so that the outer peripheral surface of the annular magnet 15 is located inside the circle connecting the outer surfaces of the stator cores 21 as shown in FIG. In addition, the inner peripheral surface position of the annular magnet 15 is located inside a circle connecting the inner peripheral surfaces of the stator cores 21, and when the rotating shaft 11 is driven, a force F directed to the outer peripheral direction is applied to the annular magnet 15. Generated and this force F
Acts to suppress the runout of the impeller 10.

【0021】上記構成の磁気結合ポンプでは、各ステー
タコイル24に所定のタイミングで励磁電流を供給する
と、ステータ20に回転磁界が発生し、各ステータコア
21の環状磁石15に対する磁気吸引力が作用し、環状
磁石15つまり羽根車10が回転軸11を軸に回転す
る。この羽根車10の回転により、吸入口9から吸入さ
れた水が吐出口から圧送される。
In the magnetic coupling pump having the above configuration, when an exciting current is supplied to each stator coil 24 at a predetermined timing, a rotating magnetic field is generated in the stator 20, and a magnetic attraction force acts on the annular magnet 15 of each stator core 21. The annular magnet 15, that is, the impeller 10 rotates around the rotation shaft 11. By the rotation of the impeller 10, the water sucked from the suction port 9 is pumped from the discharge port.

【0022】このような羽根車10の回転駆動時、環状
磁石15は、その中心半径R3が各ステータコア21の
中心半径R2より小さく形成されるため、図3に示すよ
うに、各ステータコア21の斜め内側上に環状磁石15
が位置することになる。このため、環状磁石15にはそ
の周囲で外側に向くラジアル方向の力Fが作用し、その
力Fが羽根車10の振れを抑制するように作用する。
When the impeller 10 is driven to rotate, the center radius R3 of the annular magnet 15 is formed to be smaller than the center radius R2 of each stator core 21. Therefore, as shown in FIG. Ring magnet 15 on the inside
Will be located. For this reason, a radial force F directed outward around the annular magnet 15 acts on the annular magnet 15, and the force F acts to suppress the runout of the impeller 10.

【0023】したがって、回転軸11とその軸受間に多
少のクリアランスがあり、また、羽根車10の回転バラ
ンスが多少悪い場合でも、回転時に環状磁石15の外周
方向(ラジアル方向)に力Fが作用するため、羽根車1
0の振れが効果的に抑制される。この羽根車10の振れ
の抑制により、回転軸11の振動による駆動騒音も減少
し、軸受メタル6、7の摩耗を低減することができる。
Therefore, even if there is some clearance between the rotary shaft 11 and its bearing, and even if the rotational balance of the impeller 10 is somewhat poor, a force F acts in the outer circumferential direction (radial direction) of the annular magnet 15 during rotation. In order to do, the impeller 1
The swing of 0 is effectively suppressed. By suppressing the run-out of the impeller 10, the drive noise due to the vibration of the rotary shaft 11 is reduced, and the wear of the bearing metals 6, 7 can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態を示す磁気結合ポンプの縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a magnetic coupling pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】同ポンプのステータと環状磁石の位置関係を示
す平面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory plan view showing a positional relationship between a stator and an annular magnet of the pump.

【図3】回転時に環状磁石に作用する力Fの方向を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the direction of a force F acting on an annular magnet during rotation.

【図4】従来の磁気結合ポンプの環状磁石に作用する力
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a force acting on an annular magnet of a conventional magnetic coupling pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−ハウジング 2−隔壁 3−ポンプ室 4−モータ室 10−羽根車 11−回転軸 15−環状磁石 20−ステータ 21−ステータコア Reference Signs List 1-housing 2-partition wall 3-pump room 4-motor room 10-impeller 11-rotation shaft 15-annular magnet 20-stator 21-stator core

───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F04D 13/06 F04D 13/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ハウジング内に隔壁を介してポンプ室と
モータ室が形成され、該モータ室内に配設されたステー
タの中心位置に回転軸が軸支され、該ポンプ室側に突出
した回転軸の先端に羽根車が固定され、該羽根車の隔壁
側に、モータのロータの一部を形成する環状磁石が取付
けられてなる磁気結合ポンプにおいて、 該環状磁石の中心半径が、該ステータの複数のステータ
コアの中心を結ぶ円の半径より小さく形成されたことを
特徴とする磁気結合ポンプ。
1. A pump chamber and a motor chamber are formed in a housing via a partition, and a rotary shaft is supported at a center position of a stator disposed in the motor chamber, and the rotary shaft projects toward the pump chamber. A magnetic coupling pump having an impeller fixed to the tip of the rotor, and an annular magnet forming a part of the rotor of the motor mounted on the partition wall side of the impeller. A magnetic coupling pump formed to be smaller than a radius of a circle connecting the centers of the stator cores.
【請求項2】 前記環状磁石の外周面位置が前記各ステ
ータコアの外側面を結ぶ円より内側に位置し、該環状磁
石の内周面位置が該各ステータコアの内周面を結ぶ円よ
り内側に位置し、かつ該環状磁石と各ステータコアとが
上下に重なる部分を有するように配置される請求項1記
載の磁気結合ポンプ。
2. An outer peripheral surface position of the annular magnet is located inside a circle connecting the outer surfaces of the respective stator cores, and an inner peripheral surface position of the annular magnet is located inside a circle connecting the inner peripheral surfaces of the respective stator cores. 2. The magnetic coupling pump according to claim 1, wherein the magnetic coupling pump is located such that the annular magnet and each stator core have a vertically overlapping portion.
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