JP4320077B2

JP4320077B2 - マグネットポンプ

Info

Publication number: JP4320077B2
Application number: JP02003999A
Authority: JP
Inventors: 靖和遊坐; 邦一平林; 修司伊藤
Original assignee: 株式会社荻原製作所
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: JP2000220591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネットの磁気結合を利用して羽根車を回転させるマグネットポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプの種類として、モータの回転力をマグネットの磁気結合を介して羽根車の回転に変えるマグネットポンプが、従来から提供されている。ここで、従来既知のマグネットポンプの一例を図3に示す。マグネットポンプは、モータ１０とポンプ部１２とから構成される。モータ１０は、ポンプ部１２に対向する位置にへこみ状の空間１４を形成したモータハウジング１６を有し、そのモータハウジング１６の空間１４の内部に、モータシャフト１８が突出している。そのモータシャフト１８にはカップリング２０が固定され、そのカップリング２０に駆動用マグネット２２が固定される。即ち、ポンプ部１２に対向する空間１４内に、カップリング２０と駆動用マグネット２２が収納されている。駆動用マグネット２２はモータシャフト１８の軸を中心とした同一半径位置に配置されている。
【０００３】
前記ポンプ部１２はポンプケーシング２４を有し、そのポンプケーシング２４にはポンプ室２６とそのポンプ室２６にそれぞれ連絡する吸入口２８並びに吐出口３０が形成されている。そのポンプケーシング２４と前記モータハウジング１６とは、仕切板３２を挟んでボルト等の固定手段３４で固定される。その仕切板３２は、前記モータ１０の空間１４と前記ポンプ部１２のポンプ室２６とを区画する。
【０００４】
仕切板３２のポンプ室２６側には羽根車シャフト３６が固定され、その羽根車シャフト３６は前記モータシャフト１８と同軸位置に設定される。羽根車シャフト３６の外壁には、羽根車シャフト３６に対して回転自在となるように、筒状の軸受３８が取り付けられている。筒状の軸受３８の外側には、羽根車４０が固定されている。羽根車４０には、仕切板３２に対向する位置に従動用マグネット４２が固定されている。その従動用マグネット４２は、仕切板３２を挟んで前記駆動用マグネット２２と対向した位置に配置され、従動用マグネット４２と駆動用マグネット２２とは磁気結合状態となっている。即ち、モータシャフト１８が回転すると駆動用マグネット２２が回転し、それに伴って従動用マグネット４２を固定した羽根車４０と軸受３８とが回転するように設定されている。
【０００５】
図３並びに図４に示すように、羽根車シャフト３６の外壁において、軸受３８と仕切板３２との間にスラストワッシャ４４が備えられ、軸受３８とポンプケーシング２４との間にスラストワッシャ４６とが備えられる。スラストワッシャ４４に対向する軸受３８の端面４８は、軸受３８の軸中心とは直角方向の平面となっており、軸受３８に対向するスラストワッシャ４４の端面５０は軸受３８の端面４８と丁度接合するように設定されている。
【０００６】
このマグネットポンプにおいてモータ１０に通電すると、モータシャフト１８と共にモータシャフト１８に固定されている駆動用マグネット２２が回転し、駆動用マグネット２２と磁気結合状態となっている従動用マグネット４２を回転させる。従動用マグネット４２を保持する羽根車４０とそれに固定される軸受３８は、羽根車シャフト３６を中心にその周囲を回転する。この羽根車４０の回転により、循環水がポンプ部１２の吸入口２８からポンプ室２６内に吸引され、羽根車４０によってポンプ室２６から吐出口３０を経てポンプ部１２の外部に吐出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ポンプ停止状態においては、モータシャフト１８にカップリング２０を介して固定された駆動用マグネット２２と、羽根車４０に固定された従動用マグネット４２との磁気結合力により、駆動用マグネット２２と従動用マグネット４２は互いに引き付けられる。ここで、軸受３８は羽根車シャフト３６に対してスラスト方向に僅かに移動可能であるので、羽根車４０に一体に固定された軸受３８はスラストワッシャ４４側へ引き付けられる。この結果、軸受３８の端面４８の全面が、スラストワッシャ４４の端面５０と磁気結合分の面圧を持って面接触した状態となる。
ポンプの駆動状態においては、駆動用マグネット２２と従動用マグネット４２との磁気結合によって仕切板３２側に引き付けられていた羽根車４０と軸受３８は、ポンプ室２６内の吸入側と吐出側との圧力差により、羽根車４０のスラストの余裕の分だけ吸入口２８側に引かれ、スラストワッシャ４４の端面５０と軸受３８の端面４８とは離れ、その状態で運転が継続される。
【０００８】
ポンプが運転を始める際には、羽根車シャフト３６と軸受３８の接合面との静止摩擦力、及びスラストワッシャ４４の端面５０と軸受３８の端面４８との接合面との静止摩擦力に対し、モーターの起動トルクが上回る必要がある。しかし、マグネットポンプにおいては、特に、駆動用マグネット２２と従動用マグネット４２との磁気結合が軸方向に強く作用しているため、スラストワッシャ４４の端面５０と軸受３８の端面４８との摩擦力が大きいため、大きな起動トルクが必要となる。
また、仕切板３２に固定された羽根車シャフト３６は仕切板３２と直角になるように、その部品精度や組立方法を工夫しているが、僅かな傾きはどうしても生じてしまう。更に、軸受３８の端面４８の軸方向に対する直角度も同様に、加工精度上からも僅かな傾きが生じてしまう。これらの傾きのため、筒状の軸受３８の内壁と羽根車シャフト３６の外壁は一部分において強い力で接触することになり、静止摩擦力がさらに大きくなり、起動時に大きなトルクを必要になってしまう。
【０００９】
例えば、設計段階においてモータの起動トルクを大きくする方法もあるが、この場合には、ポンプの運転時のモータ効率が低下し、入力の増大や温度の上昇を引き起こす等の弊害が発生する。
また、スラストワッシャ４４の外径と軸受３８の外径を小さくして接触面積を減らすと共に、回転モーメントを小さくする方法も考えられる。しかし、この方法では軸受３８とスラストワッシャ４４の強度が低下し、しかも製作上の部品コストが高くなる。その上、運転時の振動や衝撃による破損の危険性が増大する。特に、軸受３８が羽根車３６にインサートモールドされる場合には、成形終了時の樹脂の収縮で発生する応力により、成形直後はもちろんその後の温度変化によっても軸受３８が破壊される危険がある。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、起動トルクが小さくても確実な起動を行うことができるマグネットポンプを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、空間を形成したモータと、その空間内に備えられるものであって前記モータによって回転させられる駆動用マグネットと、ポンプ室を形成したポンプ部と、前記空間と前記ポンプ室とを区画する仕切板と、前記ポンプ室内側において仕切板に固定される羽根車シャフトと、その羽根車シャフトの外壁に接触するものであって羽根車シャフトに対して回転自在に備えられる筒状の軸受と、その軸受に固定される羽根車と、その羽根車に固定されるものであって前記駆動用マグネットの回転に伴って回転させられる従動用マグネットと、前記羽根車シャフトの外壁に備えられるものであって前記軸受の軸方向の端面と前記仕切板との間に備えられる中空円盤状のスラストワッシャとを有するマグネットポンプにおいて、前記スラストワッシャの前記軸受に対向する端面の全面積の一部に前記軸受の端面を接触させ、そのスラストワッシャの半径方向の長さＲとそのスラストワッシャに接触する軸受の端面の半径方向の長さｒとの関係を０．２≦ｒ／Ｒ≦０．７とし、前記軸受の端面に半径方向の内側が前記軸受の軸方向に対して直角に配置したものであって軸方向に最大に突出した接合面とその接合面より半径方向の外側が前記接合面より離れるにしたがって徐々に軸方向にへこむ方向に傾斜する傾斜面とを設けるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るマグネットポンプの一実施形態を示す断面図である。図１において図３並びに図４と同一の符号は同一部分を示す。本発明において従来のマグネットポンプと異なる箇所は、スラストワッシャ４４の端面５０と軸受３８の端面４８との接触面積は、スラストワッシャ４４の端面５０の全面積より少ないものとした点である。
即ち、軸受３８における端面４８を、軸受３８の軸方向に直角な半径方向の相対的に内側の中空円盤状の接合面５２と、その接合面５２より半径方向の相対的に外側の環状の傾斜面５４とから構成する。傾斜面５４は、半径方向の外側に向かうにつれてスラストワッシャ４４の端面５０より離れる方向に傾斜するように設定する。これによって、軸受３８の端面４８のうち、中空円盤状の接合面５２のみがスラストワッシャ４４の端面５０に接触可能となる。
【００１３】
図２にスラストワッシャ４４の端面５０を示す。スラストワッシャ４４の端面５０は中空円盤形状である。この図２に示した斜線の箇所５６は、スラストワッシャ４４の端面５０に接触する軸受３８の接合面５２の接触箇所を示すものである。
スラストワッシャ４４の端面５０において、中空円盤状の内側縁から外側縁までに至る半径方向の長さをＲとする。一方、スラストワッシャ４４の端面５０に接触する軸受３８の接触面５２の半径方向の長さをｒとする。Ｒとｒとの長さの関係は、ｒ＜Ｒで、しかも、０．２≦ｒ／Ｒ≦０．７とする。軸受３８の中空円盤状の接合面５２の内側縁とスラストワッシャ４４の中空円盤状の端面５０の内側縁は、図２では同一で示してあるが、それらの内側縁は同一でなくても良い。
【００１４】
ポンプ停止状態においては、駆動用マグネット２２と従動用マグネット４２との磁気結合力により軸受３８はスラストワッシャ４４側へ引き付けられるが、本発明ではスラストワッシャ４４の端面５０の全面ではなく、その一部のみに軸受３８の端面４８(接触面５２)が接触する。これによって、従来のようなスラストワッシャ４４の端面５０の全面に軸受３８の端面４８が接触するものと比べて、スラストワッシャ４４の端面５０と軸受３８の端面４８との接触面積が少なくなり、スラストワッシャ４４と軸受３８との静止摩擦力が小さくなると共に、回転中心と接触面のモーメントも小さくなる。この結果、本発明では従来のものと比べると、起動時に小さなトルクで起動させることができる。
また、部品の直角度の誤差による軸受３８の内径と羽根車シャフト３６外径との接触力が減少するため摩擦力が低減され、さらに起動トルクの減少を図ることができる。
【００１５】
スラストワッシャ４４の半径方向の長さＲに対して、軸受３８の接合面５２の半径方向の長さｒを、０．２≦ｒ／Ｒ≦０．７とした。これは、ｒ／Ｒが０．２以下となると、軸受３８の接合面５２の半径方向の長さｒが短くなり、軸受３８接合面５２が構造上弱くなって運搬中や運転中に接合面５２が欠けるおそれがある。一方、ｒ／Ｒが０．７以上になると、スラストワッシャ４４の端面５０と軸受３８の接触面５２との接触面積が広くなり、静止摩擦力が大きくなって、従来のものに近い起動トルクが必要になり、本発明の効果が発揮できなくなるおそれがある。
【００１６】
また、軸受３８の端面４８において、半径方向の相対的な内側を接合面５２とし、その接合面５２の半径方向の相対的な外側に傾斜面５４を形成し、接合面５２を傾斜面５４より軸方向の外方に突出させるようにしたので、モールドの際に軸受３８に不均衡な偏肉部が発生することが無いので、軸受３８は成形直後の熱収縮やその後の熱変化により発生する応力に耐えうることができる。更に、軸受３８の端面４８に、軸方向に直角な接合面５２とその接合面５２から続く接合面５２より軸方向にへこんだ傾斜面５４を設けることによって、軸受３８の端面４８に鋭角なエッジを設けることがなく、軸受３８の製造時や運搬時の衝撃によるクラック等の破損を発生させることが無い。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るマグネットポンプによれば、スラストワッシャの端面とそれと対向する軸受の端面との接合面積を、スラストワッシャの端面の全面積より少ないものとした。この結果、従来と比べて、スラストワッシャの端面と軸受の端面との接触面積が少なくなり、スラストワッシャと軸受との静止摩擦力が小さくなると共に、回転中心と接触面のモーメントも小さく起動トルクを減少させることができる。
また、軸受の端面において、半径方向の相対的な内側をスラストワッシャと接合する接合面とし、その接合面の半径方向の相対的な外側を接合面より軸方向の外方より徐々にへこむような傾斜面を形成することによって、軸受に不均衡な偏肉部が発生することが無く、軸受は成形直後の熱収縮やその後の熱変化により発生する応力に耐えることができるものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるマグネットポンプの一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】軸受の接触面との接触箇所を示すスラストワッシャの正面図である。
【図３】従来既知のマグネットポンプの全体断面図である。
【図４】図３の要部断面図である。
【符号の説明】
１０モータ
１２ポンプ部
１４空間
２２駆動用マグネット
２６ポンプ室
３２仕切板
３６羽根車シャフト
３８軸受
４０羽根車
４２従動用マグネット
４４スラストワッシャ
４８端面
５０端面
５２接合面
５４傾斜面
５６接触箇所

Claims

空間を形成したモータと、その空間内に備えられるものであって前記モータによって回転させられる駆動用マグネットと、ポンプ室を形成したポンプ部と、前記空間と前記ポンプ室とを区画する仕切板と、前記ポンプ室内側において仕切板に固定される羽根車シャフトと、その羽根車シャフトの外壁に接触するものであって羽根車シャフトに対して回転自在に備えられる筒状の軸受と、その軸受に固定される羽根車と、その羽根車に固定されるものであって前記駆動用マグネットの回転に伴って回転させられる従動用マグネットと、前記羽根車シャフトの外壁に備えられるものであって前記軸受の軸方向の端面と前記仕切板との間に備えられる中空円盤状のスラストワッシャとを有するマグネットポンプにおいて、前記スラストワッシャの前記軸受に対向する端面の全面積の一部に前記軸受の端面を接触させ、そのスラストワッシャの半径方向の長さＲとそのスラストワッシャに接触する軸受の端面の半径方向の長さｒとの関係を０．２≦ｒ／Ｒ≦０．７とし、前記軸受の端面に半径方向の内側が前記軸受の軸方向に対して直角に配置したものであって軸方向に最大に突出した接合面とその接合面より半径方向の外側が前記接合面より離れるにしたがって徐々に軸方向にへこむ方向に傾斜する傾斜面とを設けたことを特徴とするマグネットポンプ。