JP4158269B2 - Externally driven line pump - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動マグネットを周囲に配設するとともに、内部には昇圧のための羽根部が設けられたロータを有する小型、高揚程の外部駆動形ラインポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、特に機器組込み用のポンプは、機器の小型・軽量化の流れの中、ポンプ自体も小型軽量化が望まれている。その手段の1つとして、ステータで駆動するための駆動マグネットが周囲に配設され、内部に軸流羽根が設けられた羽根車を有する外部駆動形軸流ポンプは、例えば米国特許2,697,986号明細書によって知られている。
【0003】
以下に、従来の技術についてすでに出願されている特許の記載例を用いて説明する。図2は従来の技術の外部駆動形軸流ポンプの構造図である。101は隔壁、102はポンプの吸込フランジ、103は流体を加圧する軸流羽根、104はポンプの吐出フランジ、105は軸流羽根103を回転自在に支持する軸、106は軸流羽根103のボス部に設けられた軸受、107は軸流羽根103が運転時の軸推力で吸込み側に移動したとき軸受106と当接してスラスト荷重を支える軸受板、108は吸込フランジ102と吐出フランジ104に設けられた軸105を支持する軸ホルダ、109は吸込フランジ102及び吐出フランジ104と軸ホルダ108を接続するリブ、110は軸流羽根103の外周に設けられ外部の磁界によって駆動される駆動マグネット、111は駆動マグネット110と軸流羽根103を内蔵したロータ、112は駆動マグネット110の周囲に設けられ通電することによりロータ111を回転させるための回転磁界を形成するステータである。隔壁101はステータ112を外部に保持するとともにロータ111を内蔵し、ロータ111とステータ112の間を仕切る構造である。軸流ポンプは環状の吸込フランジ102と吐出フランジ104で配管(図示しない)に接続され、配管にライン上で組込む構造となっている。
【0004】
そこで、このように構成された従来の外部駆動形軸流ポンプの動作について図2に基づき説明する。回転磁界を形成するためステータ112に制御電流が通電されると、この回転磁界によって駆動マグネット110が軸105まわりのトルクを受け、軸105まわりにロータ111が隔壁101内で回転を開始する。このとき隔壁101内に水が導かれていると、ロータ111に設けられた軸流羽根103の作用でこの水を押し出し、昇圧する。このとき吐出圧力と流量はロータ111の回転数によって変化するが、このポンプは軸流羽根103の羽根作用だけで昇圧するため、比較的多量の流量を吐出することはできるものの、吐出圧力はあまり上がらないという特性を有するものであった。そして、回転数が低い間は回転数にほぼ比例して圧力と流量が上昇するという傾向を有すが、回転数をさらに上げていくとキャビテーションや軸流羽根103の設計点から外れて効率が大きく下がってしまうという問題を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の外部駆動形軸流ポンプは、ライン形のポンプを実現することができ、駆動モータのロータと羽根車を共用するため部品点数を削減できるなどの他のポンプにない特徴をもつものであったが、ライン形のポンプを実現するために軸流羽根を採用せざるをえず、本質的に高揚程のポンプを実現することは困難であった。ここで高揚程とは、400Wを越えるような当然に高揚程となる一般的なポンプの揚程ではなく、水道水の供給や、機器に組み込まれ水を循環するのに必要な揚程のことであり、具体的には全揚程が4m程度より高い場合である。そこで、回転数を上げて圧力を上げようとすると、上記した通り効率の悪いポンプになってしまうという問題があった。また、回転数を上げて高揚程化すると、羽根前後の差圧によるスラスト荷重が増え、軸受と軸受板の摺動による機械損失が、回転数の増加とスラスト荷重の増加の両方の影響により著しく増加し、回転数を上げることでの高揚程化は著しく効率を悪化させる問題があった。
【0006】
そして、この外部駆動形軸流ポンプを小型化しようとすると、通常の大きさのポンプ特性をそのまま維持しながら小型にスケールダウンできないものであった。というのは、ポンプの大きさを相似に小型化して製作することはできても、損失の大きさは物理的大きさに比例してスケールダウンできないからである。例えば、機械損失や流体損失、漏れ損失などは相対的に小さくすることはできない。しかも、このポンプを小型化してさらに高揚程化しようとすると、回転数を上げる必要があり、こうした各種損失に加え、上記したような高速化に伴う効率の低下が起こり、きわめて効率の悪いポンプとなってしまうものであった。ここでの小型化とは、同じ出力における物理的大きさが小型であること、並びにポンプとして小出力(例えば家庭用の吸水ポンプや機器に組込まれる循環ポンプ等で出力が400W以下)のポンプのことであり、とくに低出力で高揚程(4m以上)・少流量(20L/min以下)のポンプで効率の低下が著しい。そして、高速化するとロータの吸込み側でキャビテーションが発生するし、水との比重差で発生するエアの滞留量も小型化とは逆に相対的に大きな影響をもつようになり、効率を損ない、機械の寿命を短くするものであった。例えば、高速化にともない軸受寿命は著しく低下する。特に加圧する水が高温(例えば85℃)の場合は特に顕著であった。
【0007】
では、高揚程化するために単純に軸流形ポンプという点を放棄して遠心形のポンプにすればよいかというと、半径方向の大きさが増して大型化してしまうし、同時にライン形のポンプという点まで放棄しなければなくなるものであった。さらに、外部駆動形という点を維持するためには、駆動系の方から制約があるし、駆動マグネットの配置や羽根車としての構造にも苦慮しなければならないという問題があった。小型のポンプを製作するため、多くの小さなパーツを用意して組み立てるのは組立上、製造上難しいという問題もあった。もしこれを一体型のポンプで製作すると、駆動マグネットをモールドするためロータの肉厚が不可避的に不均一なものとなって高品質のものを製造するのは難しいし、小型であればあるほど接触防止のため寸法精度が必要なはずであるが、精度がでなくなるという問題があった。もし精度がでない場合には接触したり、漏れが大きくなったりして損失が増大し、一方を改善すれば他方が悪化するといった悪循環が生じることになる。
【0008】
以上説明したように、従来の外部駆動形軸流ポンプで、小型、高揚程でライン形のポンプを実現しようとすれば、多くの矛盾が生じ、事実上この種のポンプを実現することは困難であった。
【0009】
そこで本発明はこれらの課題を解決するためのもので、小型、高揚程、高効率であり、簡単な構造で寸法精度を確保できる外部駆動形ラインポンプを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の外部駆動形ラインポンプは、ステータが周囲に取り付けられるとともに、ロータを回転自在に支持する固定軸の保持部が中央部に設けられた隔壁を備え、該隔壁が一体成形され、前記ステータと前記ロータの間に配設され、前記羽根部の吐出縁が前記ロータのマウスリング部外周形状と一致し、前記羽根部の後面シュラウドが円錐状の形状をしており、ボリュートの中央部が円錐状の凸部を備え、所定の間隙をおいて対向配置されていることを特徴とする。
【0011】
以上の構造により、小型、高揚程、高効率であり、簡単な構造で寸法精度を確保できる外部駆動形ラインポンプを提供することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載された発明は、駆動マグネットが周囲に配設され、内部には昇圧のための羽根部が設けられたロータと、前記ロータを回転させるための回転磁界を形成するステータを備えた外部駆動形ラインポンプであって、前記ステータが周囲に取り付けられるとともに、前記ロータを回転自在に支持する固定軸の保持部が中央部に設けられた隔壁を備え、該隔壁が一体成形され、前記ステータと前記ロータの間に配設されたことを特徴とする外部駆動形ラインポンプであるから、一体成形された隔壁を基準にして組み立てるため固定軸の組立公差を小さくすることでき、ロータと隔壁のギャップも狭く設定でき、ロータとステータの軸ずれによるモータ効率の低下を少なくするとともに、ロータと隔壁の隙間を通って還流する漏れ損失を低減できる。更に、前記羽根部の吐出縁が前記ロータのマウスリング部外周形状と一致しているため小型化することができ、前記羽根部の後面シュラウドが円錐状の形状をしており、ボリュートの中央部が円錐状の凸部を備え、所定の間隙をおいて対向配置されているため、ロータの慣性を小さくして応答性が高く軽量化することができ、ボリュートの軸の保持部の強度を増し、また後面シュラウド背面の2次的な流れを小さなものにすることで騒音が少なくなり、またボリュートと後面シュラウドとの流体損失も少なくなり、ポンプ効率を向上させることができる。
【0013】
請求項2に記載された発明は、ロータの吐出側にボリュートが設けられ、ボリュートの中央部には固定軸の保持部が設けられたことを特徴とする請求項1記載の外部駆動形ラインポンプであるから、隔壁とボリュートの組み立て公差で固定軸を保持部に固定できるため、ロータとステータの中心のずれを少なくすることができ、磁気バランスのずれによる振動やそれに伴う軸受と軸の摺動抵抗の増加を低く押さえ、小型で効率が良く、また振動騒音の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができる。
【0014】
請求項3に記載された発明は、隔壁の出口側に固定軸と同心の円周リブを設けるとともに、ボリュートの外周を前記固定軸と同心の円周とし、前記円周リブとボリュートの外周を嵌合させることを特徴とする請求項1または2記載の外部駆動形ラインポンプであるから、固定軸の保持部と円周リブ、また固定軸とボリュート外周を同一軸上で同心の円形の金型で成形でき、円形であるため金型の製造上の加工精度を向上させることができるし、成形時においても円形のため精度が出し易い。
【0015】
請求項4に記載された発明は、ボリュートを吐出ハウジングと隔壁間に挟んで固定することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプであるから、簡単に組立てることができ、小型で効率が良く、また振動騒音の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができる。
【0016】
請求項5に記載された発明は、ボリュートが円周方向に周回し、軸方向の張り出し量が徐々に増加する流路を備え、出口から吐出された流れは前記ボリュートの背面を求心方向に導かれることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプであるから、ボリュートの半径を拡大する必要がなく、小型で、ボリュートより吐出された流体を短い距離で吐出口に導くことができる。
【0017】
請求項6に記載された発明は、吐出側ハウジングの中央に吐出口を設け、ボリュートより吐出された流体を前記吐出口に導く案内リブが前記ボリュートに向けて吐出ハウジングから突出されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプであるから、吐出ハウジングの内部に設けた案内リブで流体を導くことができ、簡単な構成で流路を構成できるとともに、吐出ハウジングの強度を向上させ、組立て易く、信頼性の高い外部駆動形ラインポンプを提供することができる
【0018】
請求項に記載された発明は、羽根部の内部流路が軸方向から拡開方向に曲げられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプであるから、基本的にライン構造の羽根部で遠心力も利用することで高揚程とすることができる。
【0019】
請求項に記載された発明は、羽根部の内部流路の断面積が入口から吐出口まで一定であることを特徴とする請求項記載の外部駆動形ラインポンプであるから、ロータ内では昇圧されず、エアの排出が円滑になり、内部通路内の流れが減速により複雑な流れになって効率を低下させることが少ない
【0020】
請求項に記載された発明は、後面シュラウドの軸受端部近傍に還流穴が設けられたことを特徴とする請求項1〜8記載の外部駆動形ラインポンプであるから、後面シュラウド中心部分の軸受端部近傍に溜まるエアを後面シュラウドの還流穴より排出し、軸受への水潤滑を良好に行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うことができる。
【0021】
請求項10に記載された発明は、ボリュートには吐出側と固定軸の保持孔近傍を連通する水路が設けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプであるから、後面シュラウド中心部分に溜まるエアをボリュートの水路を通って還流する流体で押し流し、軸受の水潤滑を良好に行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うことができる。
【0022】
請求項11に記載された発明は、羽根部の吐出縁が隔壁のボリュート当接面よりボリュート側に突出して配設されることを特徴とする請求項1記載の外部駆動形ラインポンプであるから、隔壁の外側でボリュートを取り付けることができて組立が容易であり、組立て時にロータを隔壁上に載置してゆっくり取り付けることができ、ステータとロータが磁力により引かれて軸受と軸受板が組立時に衝撃を受けて破損することを防止することができるとともに、メンテナンスにおいても容易にロータを交換することができる。
【0023】
(実施の形態)
以下、本発明の一実施の形態について図1を用いて説明する。図1は本発明の一実施の形態における外部駆動形ラインポンプの構造図である。
【0024】
図1において、1は隔壁、2はポンプの吸込口、3は流体を整流する整流板、4は詳細は後記する流体を加圧する羽根部、5は羽根部4より水に与えられた回転方向の流れのエネルギーを圧力エネルギーに変換し、ライン(軸)方向に吐出するボリュート、6はポンプの吐出口、7はボリュート5を隔壁1と挟んで固定し内部に吐出口6まで流体を導く案内リブ26が設けられた吐出ハウジング、8は隔壁1とボリュート5に回転しないように固定された固定軸、9は隔壁1と固定軸8により固定された軸受板、10は羽根部4の後記するボス21に固定され羽根を回転自在に支持する軸受、11は駆動マグネット、12は駆動マグネット11が周囲に配置され内部に羽根部4,軸受10を設けたロータ、13は通電することによりロータ12を回転させる固定子巻線から構成されたステータ、14はステータ13に通電する電流を制御する制御部、15は制御部14に搭載された発熱部品の放熱とステータ13の放熱を行う多数のフィンを備えた放熱板、16は隔壁1の中心に設けられた固定軸8を保持する保持部、17は入口側ハウジング、18は駆動マグネット11が周囲に円筒状に設けられるロータ12のマウスリング部、19は隔壁1に形成されたマウスリング部18を収容する環状マウスリング収容溝を構成する内周側の溝壁面である内側円筒部、20は内側円筒部19と対になって環状マウスリング収容溝を構成する外周側の溝壁面である外側円筒部、21は羽根部4の羽根等を中央で支持するロータ12のボス、22はボリュート5に設けられる固定軸8を保持する保持孔、23はボス21内に設けられた軸受10の端部近傍に設けられた還流穴、24はボリュート5の吐出側と保持孔22近傍を連通する水路、25は隔壁1の外周から突出し吐出ハウジング7と嵌合してボリュート5の外周を固定する円周リブ、26はボリュート5の背面まで延び流体を吐出口6に導く案内リブである。
【0025】
駆動マグネット11は羽根部4の側面から軸方向に延びたロータ12のマウスリング部18内に軸方向に向けて収容されている。また、隔壁1は、このマウスリング部18を微小な間隙を介して収容できる環状マウスリング収容溝、またこの環状マウスリング収容溝の内側円筒内に設けられた整流板3、さらにその内部に設けられた固定軸8を保持する保持部16を一体成形されて一体で備えている。そして、隔壁1の外側円筒部20の周囲にはステータ13が設けられ、隔壁1の環状マウスリング収容溝内にマウスリング部18を挿入したとき駆動マグネット11と対向する位置に配設されている。内側円筒と保持部16と整流板3はポンプの吸込口を構成している。
【0026】
ロータ12は、内部に設けられた羽根部4の中心付近がロータ12のボス21となっており、このボス21が内部に軸受10を保持している。軸受10はロータ12中央を貫通し、両端が隔壁1とボリュート5に保持された固定軸8に回転自在に取付けられている。
【0027】
ステータ13とロータ12は以上記載した構成を有しているから、ロータ12とステータ13とでモータを構成している。すなわち、ステータ13を流れる制御電流は、制御基板(図示しない)に設けられたコミュータ素子をスイッチングすることで切換えられ、ロータ12が回転される。制御部1はマイコン等を用いてソフトウェア的に構成しても、ハード的に構成してもよい。
【0028】
そして、制御部14によってステータ13に通電されると、ステータ13に回転磁界が発生し、駆動マグネット11がこの磁界による軸まわりのトルクを受け、ロータ12が回転する。羽根部4は駆動マグネット11を収納したロータ12内に設けられているため、ロータ12が回転すると羽根も回転する。このとき隔壁1の内部に流体が満たされていると、羽根の作用で流体がロータ12から運動量を与えられる。そして、本実施の形態では整流板3が設けられているから、ロータ12内に流れが形成されると、負圧により続いて吸引される流体は整流板3によって予旋回を与えられ、所定の入射角で羽根部4内の羽根に流入する。羽根部4通路を通過しながら、流体は羽根部4により運動エネルギーを与えられ、ロータ12の周囲に設けられた羽根部4出口から吐出される。
【0029】
吐出された流体は、ロータ12の背後に設けられたボリュート5によって与えられたばかりの運動エネルギーを圧力エネルギーに変換され、圧力回復される。吐出後の流れはボリュート5出口から流れを求心方向に向け、戻り流路を通って吐出口6から軸方向に吐出される。
【0030】
本実施の形態の外部駆動形ラインポンプは、基本的に以上のような動作を行うものであるが、以下各部の詳細について説明する。まず本実施の形態のロータ12について説明する。ロータ12内には羽根部4が設けられている。羽根部4は小型のラインポンプでありながら高揚程とするために、入口側に軸流羽根が設けられているほか、続けて斜流羽根が形成されている。軸流羽根はスクリュー形のものでよい。また、斜流羽根に代えて駆動マグネット11の厚さより若干高さが高い遠心羽根でもよい。すなわち、羽根部4は内部流路が軸方向から拡開方向(斜流方向または遠心方向)に曲げられているものである。これにより羽根部4の羽根作用による昇圧のほか、ロータ12が回転することによる遠心作用でより高い昇圧が可能になる。軸流羽根は流れを円滑に導入するためのインジューサとなっている。このインジューサの作用で小型、高揚程、高回転という条件で発生し易いキャビテーションを防止し、長寿命、キャビテーション騒音を防いでいる。とくに温水を扱うときのポンプでこれは発生し易い。また、斜流羽根(拡開方向羽根)の吐出縁はマウスリング部18の外周面に一致した形状となっているから、吐出流の流速分布が後面シュラウド側に少し偏った分布となり、吐出後流れ方向を転換し易く、ボリュート5に円滑に流れ込ませることができる。この羽根部4の吐出縁は隔壁1のボリュート当接面よりボリュート5側に突出して配設されているため、ボリュート5の取り付けが容易であり、メンテナンスが容易であり、さらにはポンプ組立時にステータとロータ12が磁力により引かれて軸受10と軸受板9が衝撃を受けて破損することを防止できる。羽根部4はロータ12への流路断面積は入口から出口まで一定になるように構成されており、これにより羽根部4内に流入したエアに対してもインジューサで予圧すると同時にロータ12内では昇圧されずに比較的大きな内部流速で吐き出し、エアの排出が円滑になり滞留することが少ない。また、内部通路内の流れが減速されて複雑な流れとなって効率を低下させることも少ない。
【0031】
斜流羽根の側方のマウスリング部18に駆動マグネット11が設けられているから、円筒状の空間を無駄無く利用でき、駆動マグネット11の装着も容易である。ロータ12の後面シュラウド側の側面形状は、斜流羽根が設けられ均一な肉厚となっているため、円錐状の窪みとなっている。この窪みが形成されていないと、慣性が大きくなって応答が悪くなるし、製造上内部にヒケを生じ易く、できれば窪みを形成するのがよい。しかしながら、ロータ12のボス21内には軸受10が設けられているが、円錐状の窪み部分には流体との比重差でエアが溜まり易く、もしエアが滞留した場合には軸受10が水中軸受であるため焼き付き易い。そこで、このエアを排出させるため後面シュラウドの内外を連通する還流穴23を設けている。これにより高圧側から還流される流れによってエアが排出される。ただ、還流させることでポンプ効率は悪化するから、この面からは還流穴23は設けない方がよいため、還流量、穴径は焼き付き防止とポンプ効率の観点から適宜選択されるべきである。
【0032】
次に、ボリュート5について説明する。ボリュート5は、ロータ12によって与えられた運動エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧力回復するものである。圧力回復装置としては通常渦巻きが用いられることが多いが、本実施の形態では、渦巻きケーシングを用いるとポンプ外径が拡大するため、ロータ1の出口近傍に設けられた入口から360°周回する円周溝となっている。ただ、圧力回復を図れるようにその流路断面積は溝の軸方向の深さを増すことにより拡大する形状となっている。流れはボリュート5を360°周回した後、ボリュート5出口から流れを求心方向に向け、吐出ハウジング7からボリュート5背面に向けて突出した案内リブ26により形成された戻り流路を通り、吐出口6から軸方向に吐出される構成となっている。ボリュート5の中央には固定軸8を保持する保持孔22が設けられている。上記した後面シュラウドには円筒状の窪みがあるがそれをそのまま残しておくと、シュラウド背面に大きく循環する2次的な流れが形成されて流体損失が大きくなるし、エアも滞留し易くなる。そこで、ボリュート5の中央に円錐状の凸部を形成し、後面シュラウドから所定間隙をおいて対向配置している。これにより、流体損失は著しく低減される。さらに、ボリュート5には吐出側と固定軸8の保持部16の近傍を連通する水路24を設けるのが適当である。この水路24により、吐出側から吐出側の流体が還流され、滞留しているエアを押し流すし、軸受10への水潤滑の流体の供給を行うことができる。
【0033】
続いて、ロータ12と隔壁1、ボリュート5、吐出ハウジング7、入口ハウジング17、さらにこれらによる外部駆動形ポンプの組立について説明する。隔壁1には、マウスリング部18の入口側を収容する環状マウスリング収容溝、この環状マウスリング収容溝の内側円筒内に設けられた整流板3、さらにその内部に設けられた保持部16が一体で設けられている。整流板3は保持部16と隔壁1の内側円筒を一体で連結する支持部材としての性格も有している。また、隔壁1の外側円筒部20の周囲にはステータ13が設けられ、隔壁1の環状マウスリング収容溝内にマウスリング部18を挿入したとき駆動マグネット11と径方向で対向する位置になるように配設されている。ステータ13は隔壁1に吸込口2を組み込んで入口ハウジングを締め付けることで固定される。
【0034】
隔壁1中央の保持部16の孔内には固定軸8が軸受板9を介して嵌合もしくはモールドされて一体化される。この固定軸8にロータ12の軸受10を圧入し、マウスリング部18を隔壁1の環状マウスリング収容溝内に挿入する。この状態で、固定軸8の他端側をボリュート5の中心に設けた保持孔22に挿し、保持する。これと同時に、隔壁1の吐出側端面から突出した固定軸8と同心の円周リブ25の内側に、ボリュート5の固定軸8と同心の円周形状の外周面を嵌合し、隔壁1のボリュート当接面に当接するまで押し込んで、外側から吐出ハウジング7で挟み込んで固定して、外部駆動形ラインポンプの組立が終了する。
【0035】
ところで、隔壁1は、マウスリング部18を収容する環状マウスリング収容溝、さらにはこの環状マウスリング収容溝を構成するための内側円筒部19及び外側円筒部20がすべて樹脂で一体成形されている。このため、ロータ12とステータ13を同一部品である隔壁1を基準にして内外でそれぞれ位置決めすることができ、小型化したときの効率悪化の主要原因である間隙管理を極めて正確にでき、小型でも効率のよいポンプとすることができる。そして、固定軸8を隔壁1と別部品で作製して後づけして挿入する場合に比べると、組立による軸ずれ(組立公差)がなく、ロータ12と隔壁1の位置が一意的に確実に定まるためロータ12と隔壁1のギャップを公差分狭くすることができ、ロータ12の吐出側より吸込み側に還流する漏れ量を低減することができる。また同時に、駆動マグネット11とステータ13のギャップも狭くすることができ、モータ効率を向上することができ、小型高効率のポンプを実現できる。さらに、隔壁1は一体成形されて円周リブ25も一体であるから、ボリュート5の位置決めも確実なものとなる。これにより駆動マグネット11とステータ13の位置、すべてのギャップも確実にコントロールできる。
【0036】
このように、隔壁1やボリュート5が同一の金型で成形できるため個々の部分の精度が高い上に、以上説明した構成により組み立て精度も高くなるから、ポンプ全体としてきわめて高い間隙管理が実現できる。さらに、動バランスや磁気バランスの問題がなく、これらのずれによる振動や騒音を著しく低減することができる。また、ボリュート5を隔壁1と吐出ハウジング7で挟み込んで固定するため、組立を行う場合、まずロータ12を隔壁1内の固定軸8に挿入し、続いてボリュート5を組み付け、さらに吐出ハウジング7を重ねあわせてネジ締めまたはカシメ等で固定すればよい。順に組み付けるだけであるから組立を簡単に行うことができ、精度も確保することができる。
【0037】
さらに、ロータ12のマウスリング部18と隔壁1の環状マウスリング収容溝との間隙を以下のようにコントロールすることにより、本実施の形態の外部駆動形ラインポンプは漏れ損失や機械損失を最小のものにし、運転時の安定性を格段に上げている。すなわち、マウスリング部18と内側円筒部19の間に形成される内側の間隙を、マウスリング部18と外側円筒部20の間に形成される外側の間隙より小さくしているので、間隙を通しての漏れ損失が内側の間隙で絞られ小さくなる。さらに、この漏れ流れはロータ12と隔壁1間に液膜を形成して一種の水中軸受となるから、ロータ12の運転時の安定性を上げることができ、ロータ12の入口側と出口側の圧力差がもたらす軸推力が軸受10に与えるスラスト荷重を減少させることにより、軸受板9の摺動による機械損失を低減し、軸受10からの漏れ損失を低減することができる。そして軸受10と軸受板9の摩擦を低減することから、ロータ12を高速で回転させることができ、高揚程化、小型化と効率の向上を同時に行うことができる。なお、マウスリング部18と内側円筒部19の間に形成される内側の間隙を、マウスリング部18と外側円筒部20の間に形成される外側の間隙より小さくするのに代えて、内側円筒部19とマウスリング部18との間隙を一部狭めるのでもよい。このようにしても、ロータ12の吐出側から還流する流体を一部狭められた間隙の部分で制限することができ、漏れ損失を低減でき、隔壁1とロータ12の間隙間に形成される液膜で水中軸受の作用をもたせることができる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に記載された発明によれば、一体成形された隔壁を基準に組み立てられるため固定軸の組立公差を小さくすることでき、ロータと隔壁のギャップも狭く設定でき、ロータとステータの軸ずれによるモータ効率の低下を少なくするとともに、ロータと隔壁の隙間を通って還流する漏れ損失を低減できる。更に、前記羽根部の吐出縁が前記ロータのマウスリング部外周形状と一致しているため小型化することができ、前期ロータの慣性を小さくして応答性が高く軽量化することができ、ボリュートの軸の保持部の強度を増し、また後面シュラウド背面の2次的な流れを小さなものにすることで騒音が少なくなり、またボリュートと後面シュラウドとの流体損失も少なくなり、ポンプ効率を向上させることができる。
【0039】
請求項2に記載された発明によれば、隔壁とボリュートの組み立て公差で固定軸を保持部に固定できるため、ロータとステータの中心のずれを少なくすることができ、磁気バランスのずれによる振動やそれに伴う軸受と軸の摺動抵抗の増加を低く押さえ、小型で効率が良く、また振動騒音の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができる。
【0040】
請求項3に記載された発明によれば、固定軸の保持部と円周リブ、また固定軸とボリュート外周を同一軸上で同心の円形の金型で成形でき、円形であるため金型の製造上の加工精度を向上させることができるし、成形時においても円形のため精度が出し易い。簡単な構成で固定軸の精度を出すことができる。
【0041】
請求項4に記載された発明によれば、簡単に組立てることができ、小型で効率が良く、また振動騒音の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができる。
【0042】
請求項5に記載された発明によれば、ボリュートの半径を拡大する必要がなく、小型で、ボリュートより吐出された流体を短い距離で吐出口に導くことができる。
【0043】
請求項6に記載された発明によれば、吐出ハウジングの内部に設けた案内リブで流体を導くことができ、簡単な構成で流路を構成できるとともに、吐出ハウジングの強度を向上させ、組立て易く、信頼性の高い外部駆動形ラインポンプを提供することができる
【0044】
請求項に記載された発明によれば、基本的にライン構造の羽根部で遠心力も利用することで高揚程とすることができる。
【0045】
請求項に記載された発明によれば、ロータ内では昇圧されず、エアの排出が円滑になり、内部通路内の流れが減速により複雑な流れになって効率を低下させることが少ない
【0046】
請求項に記載された発明によれば、後面シュラウド中心部分の軸受端部近傍に溜まるエアを後面シュラウドの還流穴より排出し、軸受への水潤滑を良好に行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うことができる。
【0047】
請求項10に記載された発明によれば、後面シュラウド中心部分に溜まるエアをボリュートの水路を通って還流する流体で押し流し、軸受の水潤滑を良好に行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うことができる。
【0048】
請求項11に記載された発明によれば、隔壁の外側でボリュートを取り付けることができて組立が容易であり、組立て時にロータを隔壁上に載置してゆっくり取り付けることができ、ステータとロータが磁力により引かれて軸受と軸受板が組立時に衝撃を受けて破損することを防止することができるとともに、メンテナンスにおいても容易にロータを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における外部駆動形ラインポンプの構造図
【図2】 従来の技術の外部駆動形軸流ポンプの構造図
【符号の説明】
1,101 隔壁
2 吸込口
3 整流板
4 羽根部
5 ボリュート
6 吐出口
7 吐出ハウジング
8 固定軸
9,107 軸受板
10,106 軸受
11,110 駆動マグネット
12,111 ロータ
13,112 ステータ
14 制御部
15 放熱板
16 保持部
17 入口側ハウジング
18 マウスリング部
19 内側円筒部
20 外側円筒部
21 ボス
22 保持孔
23 還流穴
24 水路
25 円周リブ
26 案内リブ
102 吸込フランジ
103 軸流羽根
104 吐出フランジ
105 軸
108 軸ホルダ
109 リブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a small, high-lift externally driven line pump having a rotor with a driving magnet disposed around and a rotor provided with a blade portion for boosting.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, in particular, pumps built into devices are required to be reduced in size and weight in the trend of reducing the size and weight of devices. As one of the means, an externally driven axial flow pump having an impeller in which a drive magnet for driving with a stator is disposed around and an axial flow vane is provided is disclosed in, for example, US Pat. No. 2,697, No. 986 is known.
[0003]
  Hereinafter, the prior art will be described using description examples of patents already filed. FIG. 2 is a structural view of a conventional externally driven axial flow pump. Reference numeral 101 denotes a partition wall, 102 denotes a pump suction flange, 103 denotes an axial flow blade for pressurizing a fluid, 104 denotes a pump discharge flange, 105 denotes a shaft for rotatably supporting the axial flow blade 103, and 106 denotes a boss of the axial flow blade 103 The bearing plate 107 is provided on the suction flange 102 and the discharge flange 104, 107 is a bearing plate that contacts the bearing 106 and supports the thrust load when the axial flow blade 103 moves to the suction side by the axial thrust during operation. A shaft holder that supports the shaft 105, 109 is a rib that connects the suction flange 102 and the discharge flange 104 and the shaft holder 108, 110 is a driving magnet that is provided on the outer periphery of the axial flow blade 103 and is driven by an external magnetic field, 111 Is a rotor incorporating the drive magnet 110 and the axial flow blade 103, and 112 is provided around the drive magnet 110. A stator forming a rotating magnetic field for rotating the rotor 111 by. The partition wall 101 has a structure in which the stator 112 is held outside and the rotor 111 is incorporated to partition the rotor 111 and the stator 112. The axial flow pump is connected to a pipe (not shown) by an annular suction flange 102 and a discharge flange 104, and is structured to be incorporated into the pipe on the line.
[0004]
  The operation of the conventional externally driven axial flow pump configured as described above will be described with reference to FIG. When a control current is applied to the stator 112 to form a rotating magnetic field, the driving magnet 110 receives torque around the shaft 105 due to the rotating magnetic field, and the rotor 111 starts rotating around the shaft 105 in the partition wall 101. At this time, if water is introduced into the partition wall 101, the water is pushed out by the action of the axial flow blade 103 provided in the rotor 111, and the pressure is increased. At this time, the discharge pressure and the flow rate vary depending on the number of rotations of the rotor 111. Since this pump boosts pressure only by the blade action of the axial flow blade 103, it can discharge a relatively large amount of flow, but the discharge pressure is not so high. It did not rise. While the rotational speed is low, the pressure and flow rate tend to increase in proportion to the rotational speed. However, if the rotational speed is further increased, the efficiency deviates from the design point of the cavitation and the axial flow blade 103. It had the problem of being greatly lowered.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  The conventional externally driven axial flow pump described above can realize a line-type pump and has characteristics not found in other pumps, such as reducing the number of parts because the rotor and impeller of the drive motor are shared. However, in order to realize a line-type pump, axial flow blades have to be adopted, and it has been essentially difficult to realize a high-lift pump. Here, the high head is not a general pump head that has a high head of over 400 W, but a head that is necessary to supply tap water and circulate the water built into the equipment. Specifically, this is a case where the total lift is higher than about 4 m. Therefore, when the pressure is increased by increasing the rotation speed, there is a problem that the pump becomes inefficient as described above. In addition, when the rotational speed is increased and the head is increased, the thrust load due to the differential pressure before and after the blades increases, and the mechanical loss due to the sliding between the bearing and the bearing plate is significantly affected by both the increase in the rotational speed and the increase in the thrust load. Increasing and raising the rotational speed by raising the rotational speed has a problem of remarkably deteriorating the efficiency.
[0006]
  If this externally driven axial flow pump is to be miniaturized, it cannot be scaled down to a small size while maintaining the normal pump characteristics. This is because even if the pump size can be reduced in size, the loss cannot be scaled down in proportion to the physical size. For example, mechanical loss, fluid loss, leakage loss, etc. cannot be made relatively small. In addition, if this pump is downsized to further increase the head, it is necessary to increase the number of revolutions. In addition to these various losses, the above-described reduction in efficiency due to the increase in speed occurs, resulting in an extremely inefficient pump. It was something that would end up. Miniaturization here means that the physical size at the same output is small, and that the pump has a small output (for example, a water pump for home use or a circulation pump incorporated in equipment, the output is 400 W or less). This is especially true for pumps with low output, high head (4 m or more) and small flow rate (20 L / min or less). And when the speed is increased, cavitation occurs on the suction side of the rotor, and the amount of retention of air generated due to the difference in specific gravity with water also has a relatively large effect on the contrary to downsizing, and the efficiency is impaired. The machine life was shortened. For example, the bearing life is significantly reduced as the speed increases. This was particularly remarkable when the pressurized water was at a high temperature (for example, 85 ° C.).
[0007]
  Then, in order to increase the head, simply abandoning the point of the axial flow type pump and making it a centrifugal type pump would increase the size in the radial direction and increase the size at the same time. It was something that had to be abandoned to the point of a pump. Further, in order to maintain the external drive type, there are restrictions from the drive system side, and there is a problem that the arrangement of the drive magnet and the structure as the impeller have to be troublesome. In order to manufacture a small pump, it was difficult to prepare and assemble many small parts in terms of assembly and manufacturing. If this is manufactured with an integral pump, the thickness of the rotor is inevitably uneven because the drive magnet is molded, and it is difficult to manufacture a high-quality one. Although dimensional accuracy should be necessary to prevent contact, there is a problem that accuracy is lost. If the accuracy is not good, the loss increases due to contact or leakage, and if one is improved, a vicious circle will occur.
[0008]
  As explained above, when trying to realize a small-sized, high-lift line-type pump with a conventional externally driven axial flow pump, many contradictions arise and it is practically difficult to realize this type of pump. Met.
[0009]
  SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide an externally driven line pump that is compact, has a high head, is highly efficient, and can ensure dimensional accuracy with a simple structure.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve this problem, an externally driven line pump according to the present invention includes a partition wall in which a stator is attached to the periphery and a holding portion of a fixed shaft that rotatably supports a rotor is provided in the center portion. Is integrally formed and disposed between the stator and the rotor.The discharge edge of the blade portion coincides with the outer shape of the mouth ring portion of the rotor, the rear shroud of the blade portion has a conical shape, the central portion of the volute has a conical convex portion, and Are arranged facing each other with a gap ofIt is characterized by that.
[0011]
  With the above structure, it is possible to provide an externally driven line pump that is compact, has a high head, is highly efficient, and can ensure dimensional accuracy with a simple structure.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  According to the first aspect of the present invention, a drive magnet is disposed around, a rotor provided with a blade portion for boosting therein, and a rotating magnetic field for rotating the rotor is formed. An external drive type line pump including a stator, the stator being mounted around the stator, and a partition having a fixed shaft holding portion for rotatably supporting the rotor provided in the center, the partition being integrated Since it is an externally driven line pump that is molded and disposed between the stator and the rotor, the assembly tolerance of the fixed shaft can be reduced because it is assembled on the basis of the integrally formed partition wall. In addition, the gap between the rotor and the partition can also be set narrow, reducing the reduction in motor efficiency due to the axial displacement of the rotor and stator, and leaking back through the gap between the rotor and the partition. Loss can be reduced.Further, since the discharge edge of the blade portion matches the outer peripheral shape of the mouth ring portion of the rotor, the blade can be reduced in size, and the rear shroud of the blade portion has a conical shape, and the central portion of the volute Is provided with conical convex portions and opposed to each other with a predetermined gap, so that the inertia of the rotor can be reduced, the responsiveness and weight can be reduced, and the strength of the holding portion of the volute shaft is increased. Further, by reducing the secondary flow on the rear surface of the rear shroud, the noise is reduced, and the fluid loss between the volute and the rear shroud is also reduced, so that the pump efficiency can be improved.
[0013]
  The invention described in claim 2 is characterized in that a volute is provided on the discharge side of the rotor, and a holding portion for a fixed shaft is provided in the center of the volute. Therefore, the fixed shaft can be fixed to the holding part by the assembly tolerance of the partition wall and volute, so that the deviation between the center of the rotor and the stator can be reduced, the vibration caused by the deviation of the magnetic balance and the sliding of the bearing and the shaft accompanying it. It is possible to provide an externally driven line pump that suppresses an increase in resistance, is small and efficient, and has little vibration noise.
[0014]
  According to a third aspect of the present invention, a circumferential rib concentric with the fixed shaft is provided on the outlet side of the partition wall, the outer periphery of the volute is concentric with the fixed shaft, and the outer periphery of the circumferential rib and the volute is formed. 3. The external drive type line pump according to claim 1 or 2, wherein the fixed shaft holding portion and the circumferential rib, and the fixed shaft and the outer circumference of the volute are concentric circular gold on the same axis. Since it can be molded with a mold and is circular, the processing accuracy in manufacturing the mold can be improved, and the accuracy is easily obtained because it is circular during molding.
[0015]
  Since the invention described in claim 4 is the externally driven line pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the volute is fixed by being sandwiched between the discharge housing and the partition wall, It is possible to provide an externally driven line pump that can be assembled, is small and efficient, and has low vibration and noise.
[0016]
  The invention described in claim 5 is provided with a flow path in which the volute circulates in the circumferential direction and the amount of axial protrusion gradually increases, and the flow discharged from the outlet guides the back surface of the volute in the centripetal direction. The externally driven line pump according to any one of claims 1 to 4, wherein there is no need to enlarge the radius of the volute, and the size is small, and the fluid discharged from the volute is discharged at a short distance. Can lead to the exit.
[0017]
  According to a sixth aspect of the present invention, a discharge port is provided in the center of the discharge side housing, and a guide rib that guides the fluid discharged from the volute to the discharge port protrudes from the discharge housing toward the volute. Since it is an external drive type line pump according to any one of claims 1 to 5, fluid can be guided by a guide rib provided inside the discharge housing, and a flow path can be configured with a simple configuration. It is possible to improve the strength of the discharge housing, to provide an externally driven line pump that is easy to assemble and has high reliability..
[0018]
Claim7The invention described in claim 1 is characterized in that the internal flow path of the blade portion is bent from the axial direction to the expanding direction.1-6Therefore, it is possible to achieve a high head by utilizing centrifugal force at the blade portion of the line structure.
[0019]
  Claim8The invention described in claim 2 is characterized in that the cross-sectional area of the internal flow path of the blade portion is constant from the inlet to the outlet.7Since it is an externally driven line pump as described, the pressure is not increased in the rotor, air is discharged smoothly, and the flow in the internal passage is reduced to a complicated flow due to deceleration, and the efficiency is less likely to be reduced..
[0020]
Claim9The invention described in claim 1 is characterized in that a reflux hole is provided in the vicinity of the bearing end of the rear shroud.1-8Because it is an externally driven line pump as described, air that accumulates in the vicinity of the bearing end at the center of the rear shroud is discharged from the return hole of the rear shroud, and water lubrication to the bearing is improved, improving the bearing life and the machine. Loss can be reduced.
[0021]
  Claim10The invention described in claim 1 is characterized in that the volute is provided with a water channel communicating between the discharge side and the vicinity of the holding hole of the fixed shaft.1-9Therefore, the air accumulated in the center of the rear shroud is pushed away by the fluid that flows back through the water channel of the volute, and the water lubrication of the bearing is improved to improve the life of the bearing. Mechanical loss can be reduced.
[0022]
  Claim11Since the discharge edge of the blade portion is disposed so as to protrude from the volute contact surface of the partition wall to the volute side, the externally driven line pump according to claim 1 is provided. The volute can be attached on the outside and assembly is easy, the rotor can be mounted slowly on the partition during assembly, and the stator and rotor are attracted by magnetic force and the bearing and bearing plate are shocked during assembly. The rotor can be prevented from being damaged, and the rotor can be easily replaced during maintenance.
[0023]
  (Embodiment)
  Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a structural diagram of an externally driven line pump according to an embodiment of the present invention.
[0024]
  In FIG. 1, 1 is a partition wall, 2 is a pump suction port, 3 is a rectifying plate that rectifies fluid, 4 is a blade portion that pressurizes fluid, which will be described in detail later, and 5 is a rotation direction given to water from the blade portion 4 The volute which converts the flow energy into pressure energy and discharges in the line (axial) direction, 6 is the discharge port of the pump, 7 is fixed with the volute 5 sandwiched between the partition wall 1 and guides the fluid to the discharge port 6 inside. A discharge housing provided with ribs 26, 8 is a fixed shaft fixed to the partition wall 1 and the volute 5 so as not to rotate, 9 is a bearing plate fixed by the partition wall 1 and the fixed shaft 8, and 10 is described later on the blade portion 4. A bearing fixed to the boss 21 and rotatably supporting the blades, 11 is a drive magnet, 12 is a rotor in which the drive magnet 11 is arranged around and has a blade portion 4 and a bearing 10 inside, and 13 is a rotor 1 that is energized. , A stator configured with a stator winding for rotating the stator 14, a control unit 14 for controlling a current supplied to the stator 13, and a plurality of fins 15 for radiating heat from the heat-generating components mounted on the control unit 14 and radiating the stator 13. 16 is a holding portion for holding the fixed shaft 8 provided at the center of the partition wall 1, 17 is an inlet side housing, and 18 is a mouth ring portion of the rotor 12 around which the drive magnet 11 is provided in a cylindrical shape. , 19 is an inner cylindrical portion which is a groove wall surface on the inner peripheral side constituting an annular mouth ring receiving groove for receiving the mouth ring portion 18 formed in the partition wall 1, and 20 is an annular mouth ring paired with the inner cylindrical portion 19. An outer cylindrical portion that is a groove wall surface on the outer peripheral side constituting the housing groove, 21 is a boss of the rotor 12 that supports the blades and the like of the blade portion 4 at the center, and 22 holds a fixed shaft 8 provided in the volute 5. A holding hole, 23 is a reflux hole provided in the vicinity of the end of the bearing 10 provided in the boss 21, 24 is a water channel communicating the discharge side of the volute 5 and the vicinity of the holding hole 22, and 25 projects from the outer periphery of the partition wall 1. Circumferential ribs 26 that fit into the discharge housing 7 and fix the outer periphery of the volute 5, and 26 are guide ribs that extend to the back surface of the volute 5 and guide fluid to the discharge port 6.
[0025]
  The drive magnet 11 is accommodated in the mouth ring portion 18 of the rotor 12 extending in the axial direction from the side surface of the blade portion 4 in the axial direction. Further, the partition wall 1 is provided with an annular mouth ring accommodating groove that can accommodate the mouth ring portion 18 through a minute gap, a rectifying plate 3 provided in an inner cylinder of the annular mouth ring accommodating groove, and further provided therein. A holding portion 16 for holding the fixed shaft 8 is integrally formed and integrally provided. A stator 13 is provided around the outer cylindrical portion 20 of the partition wall 1 and is disposed at a position facing the drive magnet 11 when the mouth ring portion 18 is inserted into the annular mouth ring receiving groove of the partition wall 1. . The inner cylinder, the holding part 16 and the rectifying plate 3 constitute a pump suction port.
[0026]
  In the rotor 12, the vicinity of the center of the blade portion 4 provided inside is a boss 21 of the rotor 12, and the boss 21 holds the bearing 10 inside. The bearing 10 passes through the center of the rotor 12, and both ends of the bearing 10 are rotatably attached to a fixed shaft 8 held by the partition wall 1 and the volute 5.
[0027]
  Since the stator 13 and the rotor 12 have the above-described configuration, the rotor 12 and the stator 13 constitute a motor. That is, the control current flowing through the stator 13 is switched by switching a commuter element provided on a control board (not shown), and the rotor 12 is rotated. The control unit 1 may be configured as software using a microcomputer or the like, or may be configured as hardware.
[0028]
  When the control unit 14 energizes the stator 13, a rotating magnetic field is generated in the stator 13, the driving magnet 11 receives torque around the axis due to the magnetic field, and the rotor 12 rotates. Since the blade portion 4 is provided in the rotor 12 in which the drive magnet 11 is housed, the blade also rotates when the rotor 12 rotates. At this time, if the fluid is filled in the partition wall 1, the fluid is given momentum from the rotor 12 by the action of the blades. In this embodiment, since the rectifying plate 3 is provided, when a flow is formed in the rotor 12, the fluid that is subsequently sucked by the negative pressure is pre-swiveled by the rectifying plate 3, It flows into the blade in the blade portion 4 at the incident angle. While passing through the blade 4 passage, the fluid is given kinetic energy by the blade 4 and discharged from the blade 4 outlet provided around the rotor 12.
[0029]
  The discharged fluid converts the kinetic energy just given by the volute 5 provided behind the rotor 12 into pressure energy and recovers the pressure. The flow after the discharge is directed from the outlet of the volute 5 in the centripetal direction, and discharged from the discharge port 6 in the axial direction through the return flow path.
[0030]
  The externally driven line pump of the present embodiment basically performs the operation as described above, and details of each part will be described below. First, the rotor 12 of the present embodiment will be described. A blade portion 4 is provided in the rotor 12. In order to make the blade portion 4 a small head pump with a high head, an axial flow blade is provided on the inlet side, and a mixed flow blade is continuously formed. The axial flow vane may be of a screw type. Further, instead of the mixed flow blade, a centrifugal blade slightly higher than the thickness of the drive magnet 11 may be used. That is, in the blade portion 4, the internal flow path is bent from the axial direction to the expanding direction (diagonal flow direction or centrifugal direction). Thereby, in addition to the pressure increase due to the blade action of the blade portion 4, a higher pressure increase is possible by the centrifugal action caused by the rotation of the rotor 12. The axial blade is an inducer for smoothly introducing the flow. The action of this inducer prevents cavitation that is likely to occur under the conditions of small size, high head and high rotation, and prevents long life and cavitation noise. This is especially the case with pumps when handling hot water. In addition, since the discharge edge of the mixed flow blade (spreading direction blade) has a shape that coincides with the outer peripheral surface of the mouth ring portion 18, the flow velocity distribution of the discharge flow is slightly biased toward the rear shroud, and after discharge The flow direction can be easily changed, and the volute 5 can be smoothly flowed. Since the discharge edge of the blade portion 4 is disposed so as to protrude from the volute contact surface of the partition wall 1 to the volute 5 side, the volute 5 can be easily attached and maintenance can be easily performed. The rotor 12 can be prevented from being pulled by the magnetic force, and the bearing 10 and the bearing plate 9 can be damaged by receiving an impact. The blade section 4 is configured such that the cross-sectional area of the flow path to the rotor 12 is constant from the inlet to the outlet, so that the air flowing into the blade section 4 is also preloaded by the inducer and at the same time in the rotor 12 In this case, the air is discharged without a pressure increase at a relatively large internal flow velocity, and the air is smoothly discharged and is less likely to stay. In addition, the flow in the internal passage is slowed down to become a complicated flow, and the efficiency is hardly lowered.
[0031]
  Since the drive magnet 11 is provided on the mouth ring portion 18 on the side of the mixed flow blade, the cylindrical space can be used without waste, and the drive magnet 11 can be easily mounted. The side surface shape of the rear shroud side of the rotor 12 is a conical depression because the blades are provided with mixed flow and have a uniform thickness. If this dent is not formed, inertia will increase and the response will be poor, and it will be easy to produce a sink in manufacture, and if possible, a dent should be formed. However, although the bearing 10 is provided in the boss 21 of the rotor 12, air tends to accumulate in the conical recess due to the difference in specific gravity with the fluid, and if the air stays, the bearing 10 becomes an underwater bearing. It is easy to be seized. Therefore, in order to discharge this air, a reflux hole 23 that communicates the inside and outside of the rear shroud is provided. Thereby, air is discharged by the flow recirculated from the high pressure side. However, since the pump efficiency is deteriorated by refluxing, it is better not to provide the reflux hole 23 from this aspect. Therefore, the reflux amount and the hole diameter should be appropriately selected from the viewpoint of preventing seizure and pump efficiency.
[0032]
  Next, the volute 5 will be described. The volute 5 recovers pressure by converting kinetic energy given by the rotor 12 into pressure energy. As the pressure recovery device, a vortex is usually used. However, in this embodiment, when the vortex casing is used, the outer diameter of the pump is enlarged. Therefore, a circle that circulates 360 ° from the inlet provided near the outlet of the rotor 1. It is a circumferential groove. However, the flow passage cross-sectional area has a shape that expands by increasing the axial depth of the groove so that pressure recovery can be achieved. After flowing around the volute 5 by 360 °, the flow directs the flow in the centripetal direction from the outlet of the volute 5, passes through a return flow path formed by the guide rib 26 protruding from the discharge housing 7 toward the back of the volute 5, and passes through the discharge port 6. It becomes the structure discharged from an axial direction. A holding hole 22 for holding the fixed shaft 8 is provided in the center of the volute 5. The rear shroud described above has a cylindrical depression, but if it is left as it is, a secondary flow that circulates greatly is formed on the rear surface of the shroud, resulting in a large fluid loss and air retention. Therefore, a conical convex portion is formed at the center of the volute 5, and is arranged opposite to the rear shroud with a predetermined gap. This significantly reduces fluid loss. Further, it is appropriate to provide the volute 5 with a water channel 24 that communicates between the discharge side and the vicinity of the holding portion 16 of the fixed shaft 8. By this water channel 24, the fluid on the discharge side is recirculated from the discharge side, and the remaining air is washed away, so that the water-lubricating fluid can be supplied to the bearing 10.
[0033]
  Subsequently, the assembly of the rotor 12, the partition wall 1, the volute 5, the discharge housing 7, the inlet housing 17, and the externally driven pump using them will be described. The partition wall 1 includes an annular mouth ring housing groove for housing the inlet side of the mouth ring portion 18, a rectifying plate 3 provided in an inner cylinder of the annular mouth ring housing groove, and a holding portion 16 provided therein. It is provided as a unit. The rectifying plate 3 also has a character as a support member that integrally connects the holding portion 16 and the inner cylinder of the partition wall 1. A stator 13 is provided around the outer cylindrical portion 20 of the partition wall 1 so that when the mouth ring portion 18 is inserted into the annular mouth ring receiving groove of the partition wall 1, the stator 13 is positioned so as to face the drive magnet 11 in the radial direction. It is arranged. The stator 13 is fixed by incorporating the suction port 2 into the partition wall 1 and tightening the inlet housing.
[0034]
  The fixed shaft 8 is fitted or molded via a bearing plate 9 in the hole of the holding portion 16 at the center of the partition wall 1 to be integrated. The bearing 10 of the rotor 12 is press-fitted into the fixed shaft 8, and the mouth ring portion 18 is inserted into the annular mouth ring receiving groove of the partition wall 1. In this state, the other end side of the fixed shaft 8 is inserted and held in a holding hole 22 provided at the center of the volute 5. At the same time, a circumferential outer surface concentric with the fixed shaft 8 of the volute 5 is fitted inside the circumferential rib 25 concentric with the fixed shaft 8 protruding from the discharge side end surface of the partition wall 1. It pushes in until it contacts the volute contact surface, and is sandwiched and fixed by the discharge housing 7 from the outside to complete the assembly of the external drive type line pump.
[0035]
  By the way, in the partition wall 1, an annular mouth ring accommodating groove for accommodating the mouth ring portion 18, and further, an inner cylindrical portion 19 and an outer cylindrical portion 20 for constituting the annular mouth ring accommodating groove are all integrally formed of resin. . For this reason, the rotor 12 and the stator 13 can be positioned inside and outside with respect to the bulkhead 1 which is the same component, and the gap management which is the main cause of the efficiency deterioration when the size is reduced can be extremely accurate. An efficient pump can be obtained. Compared with the case where the fixed shaft 8 is manufactured as a separate part from the partition wall 1 and is inserted later, there is no shaft misalignment (assembly tolerance) due to assembly, and the positions of the rotor 12 and the partition wall 1 are uniquely ensured. As a result, the gap between the rotor 12 and the partition wall 1 can be narrowed, and the amount of leakage returning from the discharge side of the rotor 12 to the suction side can be reduced. At the same time, the gap between the drive magnet 11 and the stator 13 can be narrowed, the motor efficiency can be improved, and a small and highly efficient pump can be realized. Furthermore, since the partition wall 1 is integrally formed and the circumferential rib 25 is also integrated, the positioning of the volute 5 is ensured. As a result, the positions of the drive magnet 11 and the stator 13 and all the gaps can be reliably controlled.
[0036]
  As described above, since the partition wall 1 and the volute 5 can be formed by the same mold, the accuracy of individual parts is high, and the assembly accuracy is increased by the above-described configuration, so that extremely high gap management can be realized as a whole pump. . Furthermore, there is no problem of dynamic balance and magnetic balance, and vibration and noise due to these deviations can be remarkably reduced. Further, since the volute 5 is sandwiched and fixed between the partition wall 1 and the discharge housing 7, when assembling, the rotor 12 is first inserted into the fixed shaft 8 in the partition wall 1, and then the volute 5 is assembled, and the discharge housing 7 is further fixed. What is necessary is just to pile up and to fix by screwing or caulking. Since it is only assembled in order, the assembly can be performed easily and the accuracy can be ensured.
[0037]
  Further, by controlling the gap between the mouth ring portion 18 of the rotor 12 and the annular mouth ring receiving groove of the partition wall 1 as follows, the external drive type line pump of the present embodiment minimizes leakage loss and mechanical loss. To improve the stability during operation. That is, the inner gap formed between the mouth ring portion 18 and the inner cylindrical portion 19 is made smaller than the outer gap formed between the mouth ring portion 18 and the outer cylindrical portion 20, so Leakage loss is reduced by the inner gap and becomes smaller. Furthermore, since this leakage flow forms a liquid film between the rotor 12 and the partition wall 1 to form a kind of underwater bearing, the stability during operation of the rotor 12 can be increased, and the inlet side and the outlet side of the rotor 12 can be improved. By reducing the thrust load applied to the bearing 10 by the axial thrust caused by the pressure difference, the mechanical loss due to the sliding of the bearing plate 9 can be reduced, and the leakage loss from the bearing 10 can be reduced. Since the friction between the bearing 10 and the bearing plate 9 is reduced, the rotor 12 can be rotated at a high speed, and a higher head, a smaller size, and an improved efficiency can be achieved at the same time. Instead of making the inner gap formed between the mouth ring portion 18 and the inner cylindrical portion 19 smaller than the outer gap formed between the mouth ring portion 18 and the outer cylindrical portion 20, the inner cylinder A part of the gap between the part 19 and the mouth ring part 18 may be narrowed. Even in this case, the fluid recirculated from the discharge side of the rotor 12 can be restricted by the narrowed gap portion, leakage loss can be reduced, and the liquid formed in the gap between the partition wall 1 and the rotor 12 can be reduced. The action of the underwater bearing can be given by the membrane.
[0038]
【The invention's effect】
  As described above, according to the invention described in claim 1 of the present invention, since it is assembled with the integrally formed partition wall as a reference, the assembly tolerance of the fixed shaft can be reduced, and the gap between the rotor and the partition wall is set narrow. In addition, it is possible to reduce the reduction in motor efficiency due to the axial deviation between the rotor and the stator, and it is possible to reduce the leakage loss that flows back through the gap between the rotor and the partition wall.Furthermore, since the discharge edge of the blade portion matches the outer peripheral shape of the mouth ring portion of the rotor, the size can be reduced, the inertia of the previous rotor can be reduced, the responsiveness can be reduced and the weight can be reduced, and the volute By increasing the strength of the shaft holding part and reducing the secondary flow on the back of the rear shroud, noise is reduced, and fluid loss between the volute and rear shroud is reduced, improving pump efficiency. be able to.
[0039]
  According to the second aspect of the present invention, since the fixed shaft can be fixed to the holding portion by the assembly tolerance of the partition wall and the volute, it is possible to reduce the deviation of the center of the rotor and the stator, and to reduce the vibration caused by the deviation of the magnetic balance. Accordingly, it is possible to provide an externally driven line pump that suppresses the increase in sliding resistance between the bearing and the shaft, and that is small and efficient, and that has little vibration noise.
[0040]
  According to the third aspect of the invention, the holding portion of the fixed shaft and the circumferential rib, and the fixed shaft and the outer circumference of the volute can be molded with a concentric circular mold on the same axis. The processing accuracy in manufacturing can be improved, and the accuracy is easily obtained due to the circular shape at the time of molding. The accuracy of the fixed shaft can be achieved with a simple configuration.
[0041]
  According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide an externally driven line pump that can be easily assembled, is small and efficient, and has little vibration noise.
[0042]
  According to the fifth aspect of the present invention, it is not necessary to enlarge the radius of the volute, and it is small in size, and the fluid discharged from the volute can be guided to the discharge port at a short distance.
[0043]
  According to the sixth aspect of the present invention, the fluid can be guided by the guide rib provided inside the discharge housing, the flow path can be configured with a simple configuration, the strength of the discharge housing is improved, and the assembly is easy. Highly reliable externally driven line pump can be provided.
[0044]
Claim7According to the invention described in (4), it is possible to achieve a high head by basically utilizing centrifugal force at the blade portion of the line structure.
[0045]
  Claim8According to the invention described in the above, the pressure is not increased in the rotor, the air is smoothly discharged, and the flow in the internal passage is reduced to a complicated flow due to deceleration, and the efficiency is less likely to be reduced..
[0046]
Claim9According to the invention described in the above, air accumulated in the vicinity of the bearing end portion in the center portion of the rear shroud is discharged from the reflux hole of the rear shroud, and water lubrication to the bearing is performed satisfactorily, improving the life of the bearing and reducing mechanical loss. Reduction can be performed.
[0047]
  Claim10According to the invention described in the above, the air accumulated in the central portion of the rear shroud is pushed away by the fluid that flows back through the water channel of the volute, and the water lubrication of the bearing is improved, the life of the bearing is improved and the mechanical loss is reduced. be able to.
[0048]
  Claim11According to the invention described in the above, the volute can be attached outside the partition wall, and the assembly is easy, and the rotor can be mounted slowly by placing it on the partition wall at the time of assembly. As a result, the bearing and the bearing plate can be prevented from being damaged by an impact during assembly, and the rotor can be easily replaced during maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram of an externally driven line pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram of a prior art externally driven axial flow pump.
[Explanation of symbols]
  1,101 Bulkhead
  2 Suction port
  3 Current plate
  4 feathers
  5 Volute
  6 Discharge port
  7 Discharge housing
  8 Fixed shaft
  9,107 Bearing plate
  10,106 Bearing
  11,110 Drive magnet
  12,111 rotor
  13,112 stator
  14 Control unit
  15 Heat sink
  16 Holding part
  17 Inlet housing
  18 Mouse ring
  19 Inner cylinder
  20 Outer cylindrical part
  21 Boss
  22 Holding hole
  Reflux hole
  24 waterways
  25 circumferential ribs
  26 Guide rib
  102 Suction flange
  103 Axial flow blade
  104 Discharge flange
  105 axes
  108 Shaft holder
  109 ribs

Claims (11)

駆動マグネットが周囲に配設され、内部には昇圧のための羽根部が設けられたロータと、前記ロータを回転させるための回転磁界を形成するステータを備えた外部駆動形ラインポンプであって、前記ステータが周囲に取り付けられるとともに、前記ロータを回転自在に支持する固定軸の保持部が中央部に設けられた隔壁を備え、該隔壁が一体成形され、前記ステータと前記ロータの間に配設され、前記羽根部の吐出縁が前記ロータのマウスリング部外周形状と一致し、前記羽根部の後面シュラウドが円錐状の形状をしており、ボリュートの中央部が円錐状の凸部を備え、所定の間隙をおいて対向配置されていることを特徴とする外部駆動形ラインポンプ。An externally driven line pump including a rotor having a driving magnet disposed around, a rotor provided with a blade portion for boosting therein, and a stator that forms a rotating magnetic field for rotating the rotor; The stator is attached to the periphery, and a fixed shaft holding portion that rotatably supports the rotor is provided at a central portion. The partition is integrally formed, and is disposed between the stator and the rotor. And the discharge edge of the blade portion coincides with the outer shape of the mouth ring portion of the rotor, the rear surface shroud of the blade portion has a conical shape, and the central portion of the volute has a conical convex portion, An externally driven line pump, wherein the externally driven line pumps are arranged to face each other with a predetermined gap . ロータの吐出側にボリュートが設けられ、ボリュートの中央部には固定軸の保持部が設けられたことを特徴とする請求項1記載の外部駆動形ラインポンプ。2. The external drive type line pump according to claim 1, wherein a volute is provided on a discharge side of the rotor, and a holding portion for a fixed shaft is provided in a central portion of the volute. 隔壁の出口側に固定軸と同心の円周リブを設けるとともに、ボリュートの外周を前記固定軸と同心の円周とし、前記円周リブとボリュートの外周を嵌合させることを特徴とする請求項1または2記載の外部駆動形ラインポンプ。A circumferential rib concentric with the fixed shaft is provided on the outlet side of the partition wall, the outer periphery of the volute is concentric with the fixed shaft, and the circumferential rib and the outer periphery of the volute are fitted. The externally driven line pump according to 1 or 2. ボリュートを吐出ハウジングと隔壁間に挟んで固定することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプ。The external drive type line pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the volute is fixed between the discharge housing and the partition wall. ボリュートが円周方向に周回し、軸方向の張り出し量が徐々に増加する流路を備え、出口から吐出された流れは前記ボリュートの背面を求心方向に導かれることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプ。The volute rotates in a circumferential direction and includes a flow path in which an axial bulge amount gradually increases, and the flow discharged from the outlet is guided in the centripetal direction on the back surface of the volute. 5. An externally driven line pump according to any one of 4 above. 吐出側ハウジングの中央に吐出口を設け、ボリュートより吐出された流体を前記吐出口に導く案内リブが前記ボリュートに向けて吐出ハウジングから突出されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプ。6. A discharge port is provided in the center of the discharge side housing, and a guide rib for guiding fluid discharged from the volute to the discharge port is projected from the discharge housing toward the volute. An externally driven line pump according to the above. 羽根部の内部流路が軸方向から拡開方向に曲げられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプ。The externally driven line pump according to any one of claims 1 to 6, wherein the internal flow path of the blade portion is bent from the axial direction to the expanding direction. 羽根部の内部流路の断面積が入口から吐出口まで一定であることを特徴とする請求項7記載の外部駆動形ラインポンプ。8. The externally driven line pump according to claim 7, wherein the cross-sectional area of the internal flow path of the blade portion is constant from the inlet to the discharge port. 後面シュラウドの軸受端部近傍に還流穴が設けられたことを特徴とする請求項1〜8記載の外部駆動形ラインポンプ。The externally driven line pump according to claim 1, wherein a reflux hole is provided in the vicinity of the bearing end of the rear shroud. ボリュートには吐出側と固定軸の保持孔近傍を連通する水路が設けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプ。The external drive type line pump according to any one of claims 1 to 9, wherein the volute is provided with a water channel that communicates between the discharge side and the vicinity of the holding hole of the fixed shaft. 羽根部の吐出縁が隔壁のボリュート当接面よりボリュート側に突出して配設されることを特徴とする請求項1記載の外部駆動形ラインポンプ。2. The externally driven line pump according to claim 1, wherein the discharge edge of the blade portion is disposed so as to protrude from the volute contact surface of the partition wall toward the volute side.
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