JP3768913B2

JP3768913B2 - DC canned motor pump and centrifugal pump

Info

Publication number: JP3768913B2
Application number: JP2002119764A
Authority: JP
Inventors: 銀春曹; 孝寿鎌田; 博行棚池
Original assignee: Sanso Electric Co Ltd
Current assignee: Sanso Electric Co Ltd
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP2003314485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非自吸式の直流キャンドモータポンプの構造に関し、特に半導体製造装置の温調器用などに使用する非自吸式の直流キャンドモータポンプの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非自吸式のキャンドモータポンプは、ステータとロータをそれぞれキャンで密閉し、これらのステータとロータキャンとの隙間に、図４に矢印のように、軸受の潤滑とモータの冷却とを行う液体を環流する。特に液温２００℃までの高温液を取り扱うキャンドモータポンプとしては図４に示す誘導式キャンドモータのものが多く、ロータの外周面からステータ内周面までの隙間Ｇのエアギャップを大きくすると、図６に示すように、モータ効率が著しく低下する。それゆえ、ステータキャンとロータキャンとの隙間が１ｍｍ以下に制限されている現状である。
【０００３】
ステータキャンとロータキャンの隙間が小さい場合では、液体が隙間に詰まり易く、かつ、モータ部ロータの流体摩擦の増加によるモータ部およびポンプ部の効率の低減が避けられず、軸受の十分な液体潤滑が図れず、さらにモータ部の冷却も十分に図れないのでモータ部の冷却構造が複雑となることもある。さらに、ステータキャンとロータキャンとの隙間を小さく保つ必要のため軸受の摩耗量が著しく制限され、軸受を頻繁に交換する必要がある。
【０００４】
また、従来、液温１００℃未満の液体を取り扱うキャンドモータポンプとしては、熱の発生量を低くするためにロータに永久磁石を配設した直流モータポンプが使用されている。しかし、この直流モータポンプのロータに配設の永久磁石は殆どがフェライト磁石であり、図１０の磁石の諸特性から分かるように、２００℃の液温の高温液までは取り扱えず、従って、高温液を扱う場合は誘導式キャンドモータによっていた。
【０００５】
一方、従来の装置では、ポンプ部の羽根車とポンプ部ケーシングとの隙間の軸封構造に対しては、キャンドモータポンプのステータキャンとロータキャンとの隙間が小さく、かつ、羽根車とポンプ部ケーシングとの隙間の軸封部分は、図５に示すように、羽根車のウェアリングが羽根車回転軸側から軸方向のウェアリングとなりポンプ部ケーシング軸側面との間に隙間を設けた構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モータ部のステータキャンとロータキャンの隙間を従来の高温液を取り扱えるキャンドモータに比して広くすることを可能として軸受の磨耗量を大きな範囲まで許容可能とし、その結果、軸受の磨耗による頻繁な軸受交換を不要とし、モータ部およびポンプ部の効率に優れ、モータ部の寿命の向上した小型で、かつ、２００℃の液温の高温液まで取り扱うことが可能な直流キャンドモータポンプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、ステータと永久磁石を有するロータをそれぞれステータキャンとロータキャンで密閉したモータ部と該モータ部により駆動されるポンプ部からなり、モータ部のステータキャンとロータキャンの隙間に汲み上げ液体の一部を通してモータ部の冷却並びにロータ軸受の潤滑を行わせた直流キャンドモータポンプにおいて、モータキャンとステータキャンをステンレス製とし、モータ部の永久磁石を希土類磁石とすることによりステータキャンとロータキャンとの隙間Ｃを１ｍｍより大きくし、高温液まで取り扱い可能としたことを特徴とする直流キャンドモータポンプである。
【０００８】
請求項２の発明では、モータ部のステータとロータは、ロータが有する希土類磁石の外周面からステータ内周面までの隙間Ｇと希土類磁石の半径方向の厚さｔとの比Ｇ／ｔを０．５〜２．５とした構成からなることを特徴とする請求項１の手段の直流キャンドモータポンプである。
【０００９】
請求項３の発明では、左右のステータ側板の外面とステータキャンとの間に周縁にフランジを有する環状ばね板をそれぞれ配設し、ステータ側板の外面と環状ばね板の外周縁部および環状ばね板の内周縁部とステータキャンをそれぞれ環状ばね板のフランジで溶接し、かつ、ステータキャンとステータキャン外周を内嵌支持するモータ部ケーシング間にＯリングを配設して密閉したことを特徴とする請求項１または２の手段の直流キャンドモータポンプである。
【００１０】
請求項４の発明では、羽根車を囲むポンプ部ケーシング内壁に拡径段差部を設け、羽根車の汲み上げ液体の吸引口を規制する回転軸に同芯状の羽根車ウェアリングをポンプ部ケーシングの羽根車回転半径方向に折り曲げて折曲側板とし、該折曲側板の先端と該先端に対峙するポンプ部ケーシング側壁の拡径段差部面との羽根車半径方向の隙間Ｇｒ並びに折曲側板の側面と該側面に対峙するポンプ部ケーシング側壁の拡径段差部側面との羽根車回転軸方向の隙間Ｇａにより羽根車とポンプ部ケーシング間を軸封したことを特徴とするキャンドモータポンプのポンプ部に使用する遠心ポンプである。
【００１１】
請求項５の発明では、遠心ポンプの羽根車ウェアリングの羽根車半径方向の折曲側板は、羽根車回転軸方向の羽根車ウェアリングを羽根車半径方向へ直接折り曲げ形成したことを特徴とする請求項４の手段の遠心ポンプである。
【００１２】
請求項６の発明では、遠心ポンプの羽根車ウェアリングの羽根車半径方向の折曲側板は、羽根車回転軸方向の羽根車ウェアリングに回転羽根半径方向の折曲板を溶接して形成したことを特徴とする請求項４の手段の遠心ポンプである。
【００１３】
請求項７の発明では、遠心ポンプは、比速度１００〔（ｍ³／ｍｉｎ）・ｍ・ｒｐｍ〕以下の低比速度の遠心ポンプで、羽根車回転軸方向の隙間Ｇａを０．３〜１．６ｍｍとし、かつ、羽根車半径方向の隙間Ｇｒを羽根車回転軸方向の隙間Ｇａ以上の大きさとしたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項の手段の遠心ポンプである。
【００１４】
本発明の作用について説明すると、従来の液温２００℃までの高温液を取り扱えるキャンドモータポンプは、誘導式モータによるものが多く、モータ部の効率をある程度に保つため、モータ部のステータキャンとロータキャンの隙間が１ｍｍ以下と大きな隙間が得られなかったのに対し、上記の本発明の手段の直流キャンドモータポンプは、モータ部のロータに配設の永久磁石を希土類磁石とすることにより、ステータキャンとロータキャンとの隙間Ｃを１ｍｍより大きくし、さらにモータ部のロータに配設の希土類磁石の外周面からステータ内周面までの隙間（エアギャップ）をＧとし、希土類磁石の半径方向厚さをｔとするとき、ステータとロータはＧ／ｔが０．５〜２．５の範囲に納まるように構成しているので、小型・高効率のキャンドモータが得られる。
【００１５】
さらに左右のステータ側板の外面とステータキャンとの間に周縁にフランジを有する環状ばね板をそれぞれ配設して溶接により接合したので、高温液を取り扱ってステータキャンが熱膨張しても追従して延びてステータ側板とキャンとの間から液体がステータ側に侵入することを防止することができる。
【００１６】
また遠心ポンプの羽根車とそのケーシングすなわちポンプ部ケーシングとの隙間の軸封構造において、羽根車ウェアリングをポンプ部ケーシングの羽根車回転半径方向に折曲げて折曲側板とすることで、羽根車回転軸方向隙間Ｇａを０．３〜１．６ｍｍの範囲とし、かつ、半径方向隙間Ｇｒを羽根車回転軸方向隙間Ｇａ以上の大きさの軸封構造とすることができ、半径方向隙間Ｇｒを大きくでき、その結果、軸受が磨耗してもウェアリングがポンプ部ケーシングと擦れることなく良好な軸封が保てる。本発明のこの遠心ポンプは本発明の直流キャンドモータポンプに使用でき、直流キャンドモータポンプの小型化、高効率化が図られ、軸受の磨耗による頻繁な軸受交換が不要となる。もちろん本発明の遠心ポンプはインダクションモータを用いるキャンドモータポンプにも適用でき、それによってインダクションキャンドモータポンプの小型化、高効率化が図られ、同様に軸受の磨耗による頻繁な軸受交換が不要となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の直流キャンドモータポンプを一部断面で示す図である。図２は図１の直流キャンドモータポンプのポンプ部の羽根車とポンプ部ケーシングの部分の一実施の形態を示す図である。図３は図２の部分の他の実施の形態を示す図である。図４は従来の高温液を取り扱える誘導式キャンドモータポンプを一部断面で示す図である。図５は図４の誘導式キャンドモータポンプのポンプ部の羽根車とポンプ部ケーシングの部分を示す図である。図６は誘導式モータの効率と誘導式モータのロータの外周面からステータ内周面までの隙間Ｇのエアギャップとの関係を示すグラフである。図７は本発明の直流キャンドモータポンプと従来の誘導式キャンドモータポンプの隙間Ｃを１ｍｍとしたものの性能を比較して示すグラフである。図８は羽根車ウェアリングとポンプ部ケーシングとの半径方向隙間を１．２ｍｍにした時の軸方向隙間Ｇａとポンプ効率との関係を示すグラフである。図９は本発明に用いる希土類磁石の諸特性を示すグラフである。図１０は従来のフェライト磁石の諸特性を示すグラフである。
【００１８】
図１に示すように、本発明の直流キャンドモータポンプ１は、モータ部２と、該モータ部２により駆動されるポンプ部１９からなる。モータ部２は希土類磁石９を有するロータ４とロータ４の外周のステータ１３からなる直流モータからなり、ロータ４の回転軸７がモータ部ケーシング３に取り付けた軸受５および軸受６でスリーブ７ａを介して支持されている。さらにロータ４の回転軸７にはロータ本体８ａとヨーク８が取り付けられ、ヨーク８の外周には希土類磁石９であるネオジム磁石を有する。このロータ４の希土類磁石９は半径方向の厚さｔを有し、希土類磁石９の最外周はステンレスのロータキャン１０と左右のロータ側板１１、１２で密閉されている。
【００１９】
一方、ステータ１３は界磁コイル１４を有し、ステータ１３の外周のモータ部ケーシング３、左右のステータ側板１８、１９およびステンレスのステータキャン１５に内包されている。左右のステータ側板１８、１９はその外側面および内周面側をボルトで締結された左右のモータ部ケーシング３で支持されており、ステータキャン１５の左右の両端が左右のステータ側板１８、１９の内周面を越えて左右のモータ部ケーシング３に設けられた凹陥部１６に入り込んでいる。それぞれ左右のステータ側板１８、１９の部分のステータキャン１５と、そのステータキャン１５を内周側から支持するモータ部ケーシング３の間にはそれぞれＯリング３３、３４が嵌められ水密に密閉されている。さらに左右のモータ部ケーシング３に設けられた凹陥部１６内には環状ばね板２０、２１がステータ側板１８、１９およびステータキャン１５間に溶接され、ステータキャン１５の熱膨張による延びを許容するとともにステータキャン１５とステータ側板１８、１９の内周面との隙間からモータ内の環流液体がステータ１３内に入り込まないようにガードしている。
【００２０】
ところでステータキャン１５とロータキャン１０の隙間Ｃは通常の誘導式キャンドモータでは１ｍｍ以下であるが、本発明の直流キャンドモータポンプのモータ部では、特に１ｍｍより大きい隙間Ｃとする。そしてステータキャン１５とロータキャン１０の隙間に汲み上げ液体の一部を環流してモータ部２の冷却とロータ４の軸受５、６の潤滑作用を行わせている。このため、図１に示すように、ポンプ部２２のステンレスの羽根車２４で汲み上げられた液体の一部をポンプ部ケーシングを構成する左側のモータ部ケーシング３に流入通路を設け矢印の様に液体をモータ内に環流する。
【００２１】
図１において、モータ部２の右側には遠心ポンプからなるポンプ部２２が配設され、上記のとおり、ポンプ部ケーシングの左側面を兼ねる右側のモータ部ケーシング３とポンプ部ケーシング２３の中に遠心ポンプを構成するステンレスの羽根車２４がモータ部２の回転軸７に取り付けられて駆動される。羽根車２４の中心部の右側はポンプ部２２の液体の吸込み口３７となっている。さらにポンプ部２２の外周の一箇所に、図１に示すように、遠心ポンプで汲み上げた液体をポンプ外に送給するための吐出口３８が設けられている。
【００２２】
さらに、本発明の実施の形態では、モータ部２のロータ４における従来のフェライト磁石に代えて希土類磁石９とし、この希土類磁石９にネオジム磁石を使用するものである。これは、本発明の直流キャンドモータポンプ１が精密樹脂成型金型用や半導体製造工程用の温調器などの２００℃の高温液の汲み上げに使用されるものであり、この温度において十分に高効率に使用できることが要求されるが、図１０の磁石諸特性に見られるとおり、従来使用されているフェライト磁石では２００℃では取り扱えないが、発明者らが鋭意検討したところ、図９の磁石諸特性に見られるとおりネオジム磁石では高温液まで取り扱うことができることによる。さらに、図７に見られるように、本発明の直流キャンドモータポンプの性能は、従来のキャンドモータポンプの隙間Ｃを１ｍｍとしたものの性能に比して優れていることがわかる。そこで、本発明の実施の形態では、希土類磁石９としてネオジム磁石を使用する。
【００２３】
さらに、上記のように、ステータキャン１５とロータキャン１０の隙間Ｃを１ｍｍより大とするものにおいて、モータ部２のステータ１３とロータ４は、ロータ４の希土類磁石９の外周面からステータ内周面１７までの隙間をＧとし、ロータ４の希土類磁石９の半径方向の厚さをｔとするとき、Ｇ／ｔが０．５〜２．５となるように構成する。それによって、希土類磁石を採用した直流キャンドモータポンプは、鉄損およびロータの流体摩擦損失などが減少され、モータ部の高効率が図られる。
【００２４】
さらに、本発明は、ポンプ部２２は上記したとおり遠心ポンプから形成されている。この遠心ポンプの羽根車２４を囲むポンプ部ケーシング２３の内壁に拡径段差部２９、３０を設け、羽根車２４の中心部の汲み上げ液体の吸引口を規制する回転軸７に同芯状の羽根車ウェアリング２５、２６をポンプ部ケーシング２３の羽根車回転半径方向に折り曲げて折曲側板２７、２８とする。これらの折曲側板２７、２８の先端とこれらの先端に対峙するポンプ部ケーシング２３の拡径段差部上面２９ａ、３０ａとの羽根車半径方向の隙間Ｇｒとし、さらに折曲側板２７、２８の側面とこれらの側面に対峙するポンプ部ケーシング２３の側壁の拡径段差部側面２９ｂ、３０ｂとの羽根車回転軸方向の隙間Ｇａとし、この隙間Ｇｒと隙間Ｇａにより羽根車２４とポンプ部ケーシング２３の間を軸封する。
【００２５】
上記の羽根車ウェアリング２５の羽根車半径方向の折曲側板２７は、図２に示すように、羽根車回転軸方向の羽根車ウェアリング２５を羽根車半径方向へ直接折り曲げにより形成したものとする。なお、折曲側板２８は羽根車ウェアリング２６が羽根車２４と溶接部３２で溶接して一体化して形成する。
【００２６】
さらに、他の実施の形態では、羽根車ウェアリング２５の羽根車半径方向の折曲側板２７は、図３に示すように、羽根車回転軸方向の羽根車ウェアリング２５に溶接部３１で溶接して一体化して形成する。さらに、羽根車ウェアリング２６の羽根車半径方向の折曲側板２８は、図２に示すように、半径方向の羽根車２４に溶接部３２で溶接して一体化して形成する。
【００２７】
さらに上記の羽根車２４とポンプ部ケーシング２３の間の軸封において、遠心ポンプは比速度１００〔（ｍ³／ｍｉｎ）・ｍ・ｒｐｍ〕以下の低比速度ｎ_sの遠心ポンプとする。ｎ_s＝ｎ・Ｑ^1/2／Ｈ^3/4で表され、ここでｎ_sは比速度、ｎはポンプの回転数［ｒｐｍ］、Ｑは吐出し量［ｍ³／ｍｉｎ］、Ｈは揚程［ｍ］である。この比速度は幾何学的に相似な羽根車を使って毎分１立方メートルの液体を全揚程において１メートル揚液するために必要なポンプ回転数である。この遠心ポンプにおいて羽根車回転軸方向の隙間Ｇａを０．３〜１．６ｍｍとする。すなわち、図８に見られるとおり、ポンプ効率η_pは上記隙間Ｇａが１．６ｍｍを超えると低下する。０．３ｍｍより狭いとポンプ効率η_pは高いが、この場合は狭すぎて機械的に触れによる事故を発生する危険があるので、実用上から０．３ｍｍ以上とする。さらに、羽根車半径方向の隙間Ｇｒを羽根車回転軸方向の隙間Ｇａ以上の大きさとする。この隙間Ｇｒを隙間Ｇａより大とするのは、ネオジム磁石を採用して軸受の損耗を大きく許容したことに合わせた隙間Ｇｒとしたもので、折曲側板２７、２８の上端が拡径段差部２９、３０と当接することのないようにしたものである。
【００２８】
また、さらに本発明では、上記したように、左右のステータ側板１８、１９の外面とステータキャン１５との間に周縁にフランジを有する環状ばね板２０、２１をそれぞれ配設し、ステータ側板１８、１９と環状ばね板２０、２１の外周縁部および環状ばね板２０、２１の内周縁部とステータキャン１５をそれぞれ環状ばね板２０、２１のフランジの部分で溶接している。そして、ステータキャン１５とステータキャン外周を内嵌支持するモータ部ケーシング３間にＯリング３３、３４をそれぞれ配設して密閉している。この構造とすることで、高温の液体を取り扱うことによるステータキャンの熱膨張を許容し、かつ、液密を十分に保ててステータ内に液体が侵入することがない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はモータ部のロータの永久磁石にネオジム磁石を採用してステンレス製のステータキャンとロータキャンの隙間Ｃを従来に比して広くしたことにより、さらに遠心モータの羽根車を囲むケーシング内壁に拡径段差部を設け、羽根車の汲み上げ液体の吸引口を規制する回転軸に同芯状の羽根車ウェアリングをケーシングの羽根車回転半径方向に折り曲げて折曲側板とし、折曲側板の先端とこの先端に対峙するケーシング側壁の拡径段差部面との羽根車半径方向の隙間Ｇｒとし、さらに折曲側板の側面とこの側面に対峙するケーシング側壁の拡径段差部側面との羽根車回転軸方向の隙間Ｇａとして羽根車とケーシング間を軸封したことにより、遠心ポンプおよびこの遠心ポンプを使用するキャンドモータポンプの軸受の磨耗量を大きな範囲まで許容可能とし、軸受の磨耗による頻繁な軸受交換を不要とし、効率の高い、寿命の向上した小型の遠心ポンブおよびこの遠心ポンプを使用したキャンドモータポンプが得られ、さらに、２００℃の液温の高温液まで取り扱うことが可能な直流キャンドモータポンプが得られ、本発明は従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の直流キャンドモータポンプを一部断面で示す図である。
【図２】図１の直流キャンドモータポンプのポンプ部の羽根車とポンプ部ケーシングの部分の一実施の形態を示す図である。
【図３】図２の部分の他の実施の形態を示す図である。
【図４】従来の高温液を取り扱える誘導式キャンドモータポンプを一部断面で示す図である。
【図５】図４の誘導式キャンドモータポンプのポンプ部の羽根車とポンプ部ケーシングの部分を示す図である。
【図６】誘導式モータの効率と誘導式モータのロータの外周面からステータ内周面までの隙間Ｇのエアギャップとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の直流キャンドモータポンプと従来の誘導式キャンドモータポンプの隙間Ｃを１ｍｍとしたものの性能を比較して示すグラフである。
【図８】羽根車ウェアリングとポンプ部ケーシングとの半径方向隙間を１．２ｍｍにした時の軸方向隙間Ｇａとポンプ効率との関係を示すグラフである。
【図９】本発明に用いる希土類磁石の諸特性を示すグラフである。
【図１０】従来のフェライト磁石の諸特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１直流キャンドモータポンプ
２モータ部
３モータ部ケーシング
４ロータ
５軸受
６軸受
７回転軸
７ａスリーブ
８ヨーク
８ａロータ本体
９希土類磁石
１０ロータキャン
１１ロータ側板
１２ロータ側板
１３ステータ
１４界磁コイル
１５ステータキャン
１６凹陥部
１７ステータ内周面
１８ステータ側板
１９ステータ側板
２０環状ばね板
２１環状ばね板
２２ポンプ部
２３ポンプ部ケーシング
２４羽根車
２５羽根車ウェアリング
２６羽根車ウェアリング
２７折曲側板
２８折曲側板
２９拡径段差部
３０拡径段差部
３１溶接部
３２溶接部
３３Ｏリング
３４Ｏリング
３５流入通路
３６流出通路
３７吸い込み口
３８吐出口
３９電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a non-self-priming direct current canned motor pump, and more particularly to a structure of a non-self-priming direct current canned motor pump used for a temperature controller of a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a non-self-priming canned motor pump seals a stator and a rotor with a can, and performs lubrication of a bearing and cooling of a motor as indicated by an arrow in FIG. 4 in the gap between the stator and the rotor can. Reflux the liquid. In particular, many of the canned motor pumps that handle high-temperature liquid up to a liquid temperature of 200 ° C. are those of the induction type canned motor shown in FIG. 4. If the air gap of the gap G from the outer peripheral surface of the rotor to the inner peripheral surface of the stator is increased, As shown in FIG. 6, the motor efficiency is significantly reduced. For this reason, the gap between the stator can and the rotor can is limited to 1 mm or less.
[0003]
When the gap between the stator can and the rotor can is small, the liquid is likely to clog the gap, and the reduction of the efficiency of the motor part and the pump part due to the increase of the fluid friction of the motor part rotor is unavoidable. Further, the motor unit cannot be sufficiently cooled, and the cooling structure of the motor unit may be complicated. Further, since the gap between the stator can and the rotor can needs to be kept small, the amount of wear of the bearing is remarkably limited, and the bearing needs to be frequently replaced.
[0004]
Conventionally, as a canned motor pump that handles a liquid having a liquid temperature of less than 100 ° C., a direct current motor pump in which a permanent magnet is disposed on a rotor is used in order to reduce the amount of heat generated. However, most of the permanent magnets disposed on the rotor of this DC motor pump are ferrite magnets, and as can be seen from the characteristics of the magnets in FIG. 10, high temperature liquids with a liquid temperature of 200 ° C. cannot be handled. When the liquid was handled, an induction canned motor was used.
[0005]
On the other hand, in the conventional apparatus, the gap between the stator can and the rotor can of the canned motor pump is small with respect to the shaft seal structure of the gap between the impeller of the pump unit and the pump unit casing, and the impeller and the pump unit casing As shown in FIG. 5, the shaft seal portion of the gap with the impeller has a structure in which the wear ring of the impeller becomes a wear ring in the axial direction from the impeller rotary shaft side and a gap is provided between the side surface of the pump unit casing shaft. ing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention makes it possible to widen the gap between the stator can and the rotor can of the motor unit as compared to a conventional canned motor that can handle high-temperature liquid, and tolerate the wear amount of the bearing to a large range. DC canned motor pump that eliminates the need for frequent bearing replacements, has excellent motor and pump efficiency, has a small motor life, and can handle liquids up to 200 ° C. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The means of the present invention for solving the above-mentioned problems is as follows. In the invention of claim 1, a rotor having a stator and a permanent magnet is sealed with a stator can and a rotor can, respectively, and a pump unit driven by the motor unit. In a DC canned motor pump in which the motor is cooled and the rotor bearing is lubricated by passing a part of the liquid pumped into the gap between the stator can and the rotor can of the motor, the motor can and the stator can are made of stainless steel. A direct current canned motor pump characterized in that a rare earth magnet is used as a permanent magnet so that a gap C between the stator can and the rotor can is larger than 1 mm, and even a high temperature liquid can be handled .
[0008]
In the second aspect of the invention, the stator and rotor of the motor unit have a ratio G / t of the gap G from the outer peripheral surface of the rare earth magnet to the inner peripheral surface of the stator and the radial thickness t of the rare earth magnet in the rotor. The direct current canned motor pump according to claim 1, wherein the direct current canned motor pump has a configuration of 0.5 to 2.5.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, annular spring plates having flanges on the periphery are respectively disposed between the outer surfaces of the left and right stator side plates and the stator can, and the outer surface of the stator side plate, the outer peripheral edge portion of the annular spring plate, and the annular spring plate. The inner peripheral edge of the stator and the stator can are welded to each other by a flange of an annular spring plate, and an O-ring is disposed between the motor casing that fits and supports the outer periphery of the stator can and the stator can. A DC canned motor pump according to claim 1 or 2.
[0010]
In the invention of claim 4, a diameter-increasing step is provided on the inner wall of the pump casing surrounding the impeller, and a concentric impeller wear ring is attached to the rotary shaft that regulates the suction port of the pumped liquid of the impeller. Folding in the radial direction of the impeller to form a bent side plate, the gap Gr in the radial direction of the impeller and the side surface of the bent side plate between the tip of the bent side plate and the enlarged stepped portion surface of the side wall of the pump unit facing the tip And a pump portion of a canned motor pump characterized in that the gap between the impeller and the pump portion casing is sealed with a gap Ga in the impeller rotation axis direction between the side wall of the pump portion casing facing the side surface and the enlarged stepped portion side surface. Centrifugal pump used.
[0011]
In the invention of claim 5, the folding side plate in the impeller radial direction of the impeller wear ring of the centrifugal pump is formed by directly bending the impeller wear ring in the impeller rotational axis direction in the impeller radial direction. It is a centrifugal pump of the means of Claim 4.
[0012]
In the invention of claim 6, the bending side plate in the radial direction of the impeller of the impeller wear ring of the centrifugal pump is formed by welding the bending plate in the radial direction of the rotary blade to the impeller wear ring in the direction of the impeller rotation axis. A centrifugal pump according to the means of claim 4.
[0013]
In the invention of claim 7, the centrifugal pump is a centrifugal pump having a specific speed of 100 [(m ³ / min) · m · rpm] or less and a gap Ga in the impeller rotational axis direction of 0.3-1. The centrifugal pump according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the gap Gr in the radial direction of the impeller is set to be larger than the gap Ga in the impeller rotational axis direction.
[0014]
The operation of the present invention will be described. Conventional canned motor pumps that can handle high-temperature liquids up to 200 ° C. are often driven by induction motors. In order to maintain the efficiency of the motor part to some extent, the stator can and rotor cans of the motor part are used. On the other hand, the DC canned motor pump of the above-mentioned means of the present invention has a stator canister by using a rare earth magnet as the permanent magnet disposed in the rotor of the motor section. The gap C between the rotor can and the rotor can is larger than 1 mm, and the gap (air gap) from the outer peripheral surface of the rare earth magnet disposed in the rotor of the motor unit to the inner peripheral surface of the stator is G, and the radial thickness of the rare earth magnet is When t, the stator and rotor are configured so that G / t is in the range of 0.5 to 2.5. Domota is obtained.
[0015]
In addition, annular spring plates with flanges on the periphery are arranged between the outer surfaces of the left and right stator side plates and the stator cans and joined by welding. It is possible to prevent liquid from entering the stator side from between the stator side plate and the can.
[0016]
Further, in the shaft seal structure of the gap between the impeller of the centrifugal pump and its casing, that is, the pump part casing, the impeller wear ring is bent in the radial direction of the impeller rotation of the pump part casing to form a bent side plate. The rotation axis direction gap Ga can be in the range of 0.3 to 1.6 mm, and the radial direction gap Gr can be a shaft seal structure having a size larger than the impeller rotation axis direction gap Ga. As a result, even if the bearing is worn, the wear ring does not rub against the pump casing and a good shaft seal can be maintained. This centrifugal pump of the present invention can be used for the direct current canned motor pump of the present invention, and the direct current canned motor pump can be reduced in size and increased in efficiency, and frequent bearing replacement due to wear of the bearing becomes unnecessary. Of course, the centrifugal pump of the present invention can also be applied to a canned motor pump using an induction motor, thereby reducing the size and increasing the efficiency of the induction canned motor pump. Similarly, frequent bearing replacement due to bearing wear becomes unnecessary. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view of a DC canned motor pump according to the present invention. FIG. 2 is a view showing an embodiment of a portion of the impeller and pump casing of the pump unit of the DC canned motor pump of FIG. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the portion of FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a conventional induction canned motor pump that can handle high-temperature liquid. FIG. 5 is a view showing a portion of the impeller and pump casing of the pump part of the induction canned motor pump of FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the efficiency of the induction motor and the air gap of the gap G from the outer peripheral surface of the rotor of the induction motor to the inner peripheral surface of the stator. FIG. 7 is a graph showing a comparison of the performance of the direct current canned motor pump of the present invention and the conventional induction canned motor pump with a clearance C of 1 mm. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the axial gap Ga and the pump efficiency when the radial gap between the impeller wear ring and the pump casing is 1.2 mm. FIG. 9 is a graph showing various characteristics of the rare earth magnet used in the present invention. FIG. 10 is a graph showing various characteristics of a conventional ferrite magnet.
[0018]
As shown in FIG. 1, the direct current canned motor pump 1 of the present invention includes a motor unit 2 and a pump unit 19 driven by the motor unit 2. The motor unit 2 is composed of a DC motor including a rotor 4 having a rare earth magnet 9 and a stator 13 on the outer periphery of the rotor 4, and a rotating shaft 7 of the rotor 4 is a bearing 5 and a bearing 6 attached to the motor unit casing 3 via a sleeve 7 a. It is supported. Further, a rotor body 8 a and a yoke 8 are attached to the rotating shaft 7 of the rotor 4, and a neodymium magnet which is a rare earth magnet 9 is provided on the outer periphery of the yoke 8. The rare earth magnet 9 of the rotor 4 has a thickness t in the radial direction, and the outermost periphery of the rare earth magnet 9 is sealed with a stainless steel rotor can 10 and left and right rotor side plates 11 and 12.
[0019]
On the other hand, the stator 13 has a field coil 14 and is enclosed in the motor casing 3 on the outer periphery of the stator 13, the left and right stator side plates 18 and 19, and a stainless stator can 15. The left and right stator side plates 18 and 19 are supported by left and right motor section casings 3 whose outer surface and inner peripheral surface are fastened by bolts, and the left and right ends of the stator can 15 are connected to the left and right stator side plates 18 and 19. It passes into the recessed part 16 provided in the motor part casing 3 on either side beyond the inner peripheral surface. O-rings 33 and 34 are respectively fitted between the stator can 15 of the left and right stator side plates 18 and 19 and the motor casing 3 that supports the stator can 15 from the inner peripheral side, and are watertightly sealed. . Further, annular spring plates 20 and 21 are welded between the stator side plates 18 and 19 and the stator can 15 in the recessed portions 16 provided in the left and right motor unit casings 3 to allow the stator can 15 to extend due to thermal expansion. Guard is provided so that the circulating liquid in the motor does not enter the stator 13 through the gap between the stator can 15 and the inner peripheral surfaces of the stator side plates 18 and 19.
[0020]
Incidentally, the gap C between the stator can 15 and the rotor can 10 is 1 mm or less in a normal induction type canned motor, but in the motor portion of the DC canned motor pump of the present invention, the gap C is particularly larger than 1 mm. A part of the pumped liquid is circulated in the gap between the stator can 15 and the rotor can 10 to cool the motor unit 2 and lubricate the bearings 5 and 6 of the rotor 4. For this reason, as shown in FIG. 1, a part of the liquid pumped up by the stainless impeller 24 of the pump unit 22 is provided with an inflow passage in the left motor unit casing 3 constituting the pump unit casing, and the liquid as indicated by an arrow. Circulate in the motor.
[0021]
In FIG. 1, a pump unit 22 composed of a centrifugal pump is disposed on the right side of the motor unit 2, and as described above, centrifugal separation is performed in the motor unit casing 3 and the pump unit casing 23 on the right side that also serves as the left side surface of the pump unit casing. A stainless impeller 24 constituting a pump is attached to the rotating shaft 7 of the motor unit 2 and driven. The right side of the center part of the impeller 24 is a liquid suction port 37 of the pump part 22. Further, as shown in FIG. 1, a discharge port 38 for feeding the liquid pumped up by the centrifugal pump to the outside of the pump is provided at one place on the outer periphery of the pump unit 22.
[0022]
Further, in the embodiment of the present invention, a rare earth magnet 9 is used instead of the conventional ferrite magnet in the rotor 4 of the motor unit 2, and a neodymium magnet is used for the rare earth magnet 9. This is because the DC canned motor pump 1 of the present invention is used for pumping a high-temperature liquid at 200 ° C. for a precision resin molding die or a temperature controller for a semiconductor manufacturing process. Although it is required to be able to be used efficiently, the ferrite magnets that are conventionally used cannot be handled at 200 ° C. as seen in the magnet characteristics of FIG. This is because neodymium magnets can handle high-temperature liquids as seen in the characteristics. Furthermore, as can be seen in FIG. 7, it can be seen that the performance of the DC canned motor pump of the present invention is superior to that of the conventional canned motor pump with a gap C of 1 mm. Therefore, in the embodiment of the present invention, a neodymium magnet is used as the rare earth magnet 9.
[0023]
Further, as described above, in the case where the gap C between the stator can 15 and the rotor can 10 is larger than 1 mm, the stator 13 and the rotor 4 of the motor unit 2 are connected to the inner peripheral surface of the stator from the outer peripheral surface of the rare earth magnet 9 of the rotor 4. When the gap up to 17 is G and the radial thickness of the rare earth magnet 9 of the rotor 4 is t, G / t is configured to be 0.5 to 2.5. Accordingly, the DC canned motor pump employing the rare earth magnet reduces iron loss, fluid friction loss of the rotor, and the like, and achieves high efficiency of the motor unit.
[0024]
Further, in the present invention, the pump part 22 is formed of a centrifugal pump as described above. Diameter-increasing step portions 29 and 30 are provided on the inner wall of the pump casing 23 surrounding the impeller 24 of the centrifugal pump, and the concentric blades are arranged on the rotary shaft 7 that regulates the suction port for the pumped liquid at the center of the impeller 24. The vehicle wear rings 25, 26 are bent in the impeller rotational radius direction of the pump casing 23 to form bent side plates 27, 28. A gap Gr in the radial direction of the impeller between the leading ends of the bent side plates 27 and 28 and the diameter-enlarged stepped portion upper surfaces 29a and 30a of the pump casing 23 facing the leading ends, and the side surfaces of the bent side plates 27 and 28 And a gap Ga in the direction of the impeller rotational axis between the side surfaces 29b and 30b of the diameter-increasing step portion of the side wall of the pump section casing 23 facing these side faces. Seal the gap.
[0025]
As shown in FIG. 2, the folding side plate 27 in the impeller radial direction of the impeller wear ring 25 is formed by directly bending the impeller wear ring 25 in the impeller rotation axis direction in the impeller radial direction. To do. The bent side plate 28 is formed by integrating the impeller wear ring 26 by welding the impeller 24 and the welded portion 32.
[0026]
Furthermore, in another embodiment, the bending side plate 27 in the impeller radial direction of the impeller wear ring 25 is welded to the impeller wear ring 25 in the impeller rotational axis direction by a weld 31 as shown in FIG. And formed integrally. Further, as shown in FIG. 2, the bent side plate 28 of the impeller wear ring 26 in the radial direction of the impeller is integrally formed by welding to the radial impeller 24 with a welding portion 32.
[0027]
In yet a shaft seal between said impeller 24 and the pump portion casing 23, a centrifugal pump is a centrifugal pump of the specific speed 100 ^{[(m 3 / min) · m} · rpm ] or lower specific speed n _s. n _s = n · Q ^1/2 / H ^3/4 , where n _s is the specific speed, n is the number of revolutions of the pump [rpm], Q is the discharge amount [m ³ / min], and H is The head is [m]. This specific speed is the number of pump revolutions required to pump 1 cubic meter of liquid per minute at full head using a geometrically similar impeller. In this centrifugal pump, the gap Ga in the impeller rotational axis direction is set to 0.3 to 1.6 mm. That is, as seen in FIG. 8, the pump efficiency η _p decreases when the gap Ga exceeds 1.6 mm. If it is narrower than 0.3 mm, the pump efficiency η _p is high. However, in this case, it is too narrow and there is a risk of causing an accident due to mechanical touch. Further, the gap Gr in the impeller radial direction is set to be larger than the gap Ga in the impeller rotational axis direction. The gap Gr is made larger than the gap Ga because the gap Gr is adapted to the fact that the wear of the bearing is greatly allowed by using a neodymium magnet, and the upper ends of the bent side plates 27 and 28 are enlarged stepped portions. 29 and 30 so as not to come into contact with each other.
[0028]
Furthermore, in the present invention, as described above, the annular spring plates 20 and 21 having flanges on the periphery are disposed between the outer surfaces of the left and right stator side plates 18 and 19 and the stator can 15, respectively. 19 and the outer peripheral edge of the annular spring plates 20 and 21 and the inner peripheral edge of the annular spring plates 20 and 21 and the stator can 15 are welded to the flange portions of the annular spring plates 20 and 21, respectively. Then, O-rings 33 and 34 are respectively disposed between the stator can 15 and the motor unit casing 3 that fits and supports the outer periphery of the stator can. With this structure, the thermal expansion of the stator can by allowing a high-temperature liquid to be handled is allowed, and the liquid does not enter the stator while maintaining sufficient liquid tightness.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, the present invention employs a neodymium magnet as the permanent magnet of the rotor of the motor unit to widen the gap C between the stainless steel stator can and the rotor can as compared with the conventional one. The inner wall of the casing is provided with an enlarged stepped portion, and a concentric impeller wear ring is bent in a radial direction of the impeller rotation of the casing to a rotating shaft that regulates the suction port of the pumping liquid of the impeller, thereby forming a bent side plate. A gap Gr in the radial direction of the impeller between the front end of the bent side plate and the enlarged stepped portion surface of the casing side wall facing the front end, and a side surface of the enlarged stepped portion of the casing side wall facing the side surface of the bent side plate and the side surface. And a bearing of a canned motor pump using the centrifugal pump by sealing the space between the impeller and the casing as a gap Ga in the impeller rotational axis direction A small centrifugal pump with high efficiency and long life, and a canned motor pump using this centrifugal pump, which can tolerate a large amount of wear, eliminates frequent bearing replacement due to bearing wear, A direct-current canned motor pump capable of handling a high-temperature liquid having a liquid temperature of 200 ° C. is obtained, and the present invention has an excellent effect that has not been achieved in the past.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a DC canned motor pump according to the present invention.
2 is a view showing an embodiment of a portion of an impeller of a pump unit and a pump unit casing of the direct current canned motor pump of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the portion of FIG.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a conventional induction canned motor pump capable of handling a high-temperature liquid.
5 is a view showing a portion of an impeller and a pump portion casing of the pump portion of the induction canned motor pump of FIG. 4; FIG.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the efficiency of the induction motor and the air gap of the gap G from the outer peripheral surface of the rotor of the induction motor to the inner peripheral surface of the stator.
FIG. 7 is a graph showing a comparison of the performance of a DC canned motor pump of the present invention and a conventional induction canned motor pump with a gap C of 1 mm.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the axial gap Ga and the pump efficiency when the radial gap between the impeller wear ring and the pump casing is 1.2 mm.
FIG. 9 is a graph showing various characteristics of a rare earth magnet used in the present invention.
FIG. 10 is a graph showing various characteristics of a conventional ferrite magnet.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC canned motor pump 2 Motor part 3 Motor part casing 4 Rotor 5 Bearing 6 Bearing 7 Rotating shaft 7a Sleeve 8 Yoke 8a Rotor main body 9 Rare earth magnet 10 Rotor can 11 Rotor side plate 12 Rotor side plate 13 Stator 14 Field coil 15 Stator can 16 Recess Part 17 Stator inner peripheral surface 18 Stator side plate 19 Stator side plate 20 Annular spring plate 21 Annular spring plate 22 Pump part 23 Pump part casing 24 Impeller 25 Impeller wear ring 26 Impeller wear ring 27 Folding side plate 28 Folding side plate 29 Expansion Diameter step portion 30 Expanded step portion 31 Weld portion 32 Weld portion 33 O ring 34 O ring 35 Inflow passage 36 Outflow passage 37 Suction port 38 Discharge port 39 Power supply

Claims

A motor unit in which a stator and a rotor having a permanent magnet are sealed with a stator can and a rotor can, respectively, and a pump unit driven by the motor unit, and a portion of the liquid pumped up through the gap between the stator can and the rotor can of the motor unit In a DC canned motor pump in which cooling and lubrication of the rotor bearing are performed, the motor can and the stator can are made of stainless steel, and the permanent magnet of the motor unit is a rare earth magnet so that the gap C between the stator can and the rotor can is larger than 1 mm. DC canned motor pumps that can handle high-temperature liquids .

In the stator and rotor of the motor unit, the ratio G / t of the gap G from the outer peripheral surface of the rare earth magnet to the inner peripheral surface of the stator and the radial thickness t of the rare earth magnet is 0.5 to 2.5. 2. The direct current canned motor pump according to claim 1, wherein

An annular spring plate having a flange at the periphery is disposed between the outer surface of the left and right stator side plates and the stator can, and the outer surface of the stator side plate, the outer periphery of the annular spring plate, the inner periphery of the annular spring plate, and the stator can 4. Each of the first and second motors is welded with a flange of an annular spring plate, and an O-ring is disposed between the stator can and a motor casing that supports the outer periphery of the stator can. 3. DC canned motor pump.

A diameter-increasing step is provided on the inner wall of the pump casing that surrounds the impeller, and a concentric impeller wear ring is bent in the radial direction of the impeller rotation of the pump casing. A bend side plate, a gap Gr in the radial direction of the impeller between the tip end of the bend side plate and the enlarged stepped portion surface of the pump portion casing side wall facing the tip end, and the side face of the bend side plate and the pump facing the side face Centrifugal pump used for a pump part of a canned motor pump, wherein the gap between the impeller and the pump part casing is sealed with a gap Ga between the diameter-enlarged stepped part side face of the part casing side wall and the impeller rotational axis direction.

The centrifugal side plate according to claim 4, wherein the folding side plate in the radial direction of the impeller of the impeller wear ring of the centrifugal pump is formed by directly bending the impeller wear ring in the direction of the impeller rotational axis in the radial direction of the impeller. pump.

The impeller radial direction bending side plate of the impeller wear ring of the centrifugal pump is formed by welding a rotary vane radial direction bending plate to an impeller wear ring in the impeller rotation axis direction. 4. The centrifugal pump according to 4.

The centrifugal pump is a centrifugal pump with a specific speed of 100 [(m ³ / min) · m · rpm] or less, a gap Ga in the impeller rotational axis direction of 0.3 to 1.6 mm, and a blade The centrifugal pump according to any one of claims 4 to 6, wherein the gap Gr in the vehicle radial direction is set to be larger than the gap Ga in the impeller rotation axis direction.