JPH0479756A - 電磁ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は導電性流体に外部から進行磁場を与えて該流体
に誘導電流を誘起させ、この誘導電流と外部磁場の相互
作用によりポンピング作用を起こさせる三相交流誘導形
の電磁ポンプに関する。

（従来の技術） 三相誘導形の電磁ポンプは三相交流巻線を電磁ポンプの
流れの方向に各相の順に分布させて配置し、この巻線に
三相交流を流すと流体の流れの方向に進行磁界が発生す
る。この進行磁界が導電性流体の中にも通るようにしで
あると、フレミングの右手の法則により流体中に電圧が
誘起され、それによって誘導電流が流れる。この誘導電
流と進行磁界の一部の成分とが作用して電磁力となり、
流体が流れるように力を受けることによりポンプとして
働くことになる。

この電磁力は誘導電動機におけるトルク、リニアーモー
タにおける推力と同じである。

三相誘導形の電磁ポンプは構造上大別して■フラットリ
ニア形電磁ポンプ、■アニユラリニア形電磁ポンプの２
種類に分けられる。

本発明はそのうちのアニユラリニア形電磁ポンプに関す
るものであり、以下その構造について説明する。

アニユラリニア形電磁ポンプは流路断面が環状であるこ
とからＡＬ　Ｉ　Ｐ　（Ａｎｎｕｌａｒ　　Ｌｉｎｅａ
ｒ丁ｎｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｐ　ｕｍｐの１Ｂ８）と呼ば
れている。ダクト構造の信頼性、安全性が高いので、近
年主流となっている電磁ポンプである。

第５図にＡＬＩＰの基本的な構造を示す。

第５図において、導電性流体を流すダクトは外側ダクト
４と内側ダクト５によって同心二重管構造となっており
、流体が流れるアニユラス流路３を形成している。

固定子には交流磁場の磁気回路を形成するためスロット
１ａを有した鉄心を周方向に積み重ねた積層鉄心ブロッ
ク１を外側ダクト４の外側に複数個周方向に配置しであ
る。この場合、積層面がダクトに向いてさらにスロット
１ａが内側にくるようにして鉄心全体が放射状となるよ
うにしである。このスロットｌａ内にはリング状の固定
子コイル２が配置されている。この固定子コイル２は軸
方向に多数配置され三相交流電流が進行磁場を作るよう
に結線されている。前記内側ダクト５の内部には磁気回
路を形成するための積層内部鉄心６が納められている。

以上の構成によって、流体は流体入りロアから電磁ポン
プ２０内に入すアニュラス流路３を流れながら圧力が誘
起され流体出口８から出ていく。なお、外側ダクト４は
固定子コイル２を流体から隔離する機能を持っており、
ステンレス鋼などの金属をその材質としている。さらに
、コイル２は外ヂ； 部に設けられダファン（図示せず）によって循環するガ
スで冷却さムている。

近年電磁ポンプの大容量化及び設置場所の制限をなくし
電磁ポンプを使用したプラントのより設計向上を目指す
ため電磁ポンプをコンパクト化し、さらにこの電磁ポン
プのＭＷ場所を節約しプラント全体の利点を出すために
電磁ポンプを流体内に浸漬して運転することが要求され
てきた。

以上の要求を満たす方法としてはコイルを従来のように
強制ガス冷却で冷却するのではなく、冷却ガスを循環さ
せない外被表面冷却とする必要がある。

この様にすると冷却ガスを循環させるスペースが省略で
き外形寸法を小さくできる。さらに、冷却ガスを循環さ
せるための外部装置が不要となる。

また、冷却ガスを本体と外部装置の間を循環させるため
の配管が不要となるので浸漬型としては大きな利点があ
る。

さらに、外被表面冷却とすると、ある程度の大容量機に
なった場合、従来機では出来なかった内部鉄心にもコイ
ルを配置できるので、さらに電磁ポンプの出力が増大し
よりコンパクトに出来るようになる。

外被表面冷却とした電磁ポンプでは従来、コイルで発生
する熱損失はコイルから鉄心に伝達させ、鉄心からダク
トに伝達させて流体内に熱を逃がしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、出来るだけ電磁ポンプの出力を大きくす
るにはコイルに多くの電流を流す。また一般に導電性流
体は温度の高いものを利用することが多いので、これに
浸漬する電磁ポンプは高温の状態で運転されることにな
る。このためコイルの温度上昇は出来るだけ小さくする
必要があった。

また、電磁ポンプの効率という観点から見ると、固定子
コイルの電流による発熱が損失となるので、固定子コイ
ル温度が高くなるとコイル導体として通常用いられる銅
などの導電材料の電気抵抗が増大し、同一負荷電流に対
して損失が増し、効率を低下させる。従ってコイルの温
度上昇を小さくすることが重要である。

一方、電磁ポンプの損失には外周ダクト及び内周ダクト
の内部を流れる誘導電流による損失があり、従来の電磁
ポンプでは導電性流体のバウンダリーとしての機能の信
頼性の観点からこれらのダクトをステンレス鋼などの金
属製としていたためこの損失は電磁ポンプの効率を著し
く低下させていた。

この点に鑑み、電磁ポンプの効率を向上することも大き
な課題であった。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、アニユラス流路に導電性流体を流しアニユラ
ス流路の外周上に配置されスロットを有する複数の積層
鉄心ブロックと、この積層鉄心ブロックのスロットに配
置された前記アニユラス流路に進行磁場を作るための交
流電流を流す複数の固定子コイルと、前記アニユラス流
路の内側に配置された内部鉄心とを備えた電磁ポンプに
おいて、固定子コイル及び積層鉄心ブロックの周囲は前
記導電性流体の雰囲気とし、固定子コイルには雰囲気に
対し内部を気密に保つ被覆を設けたことを特徴とする。

（作　用） 固定子コイルに被覆を設けた事により、固定子コイル及
び外側鉄心の周囲を導電性液体で満すことが可能となり
、固定子コイルからの放熱が著しく改善できる。また、
従来の電磁ポンプで固定子コイルと導電性液体を隔離し
ていた金属製ダクトが不要となる。従ってダクト内部の
誘導電流による損失が無くなる。これらの改善によって
電磁ポンプの効率を向上させることができる。

（実施例） 以下、第１図を参照しながら本発明に係る電磁ポンプの
一実施例を説明する。なお、第１図は電磁ポンプ２］の
構成を示す縦断面図である。

すなわち、複数の積層鉄心ブロック１は円周方向にほぼ
等間隔に配置されており、導電性流体中に浸漬されてい
る。この積層鉄心ブロック１の内部には固定子コイル２
が軸方向に複数配置されている。また積層鉄心ブロック
１内には内部鉄心６が設けられており、その隙間でアニ
ユラス流路３が形成されている。

第１図で示すアニユラス流路３の下側は導電性流体が流
入する流体入ロアで上側は流体出口８となっており、流
体人ロアは金属製のフレーム９により、流体出口８は金
属製の配管１０により流路を形成されている。前記フレ
ーム９には開口部１１が形成されているのでその内部は
導電性流体で満たされ、導電性流体の液面１２は図示の
ように固定子コイル２よりも上方に形成される。

第２図は固定子コイル２の部分拡大図である。

固定子コイル２は絶縁ワイヤーをコイル状に成型した巻
線１３の表面を絶縁層１４で覆い、その周囲は被覆１５
によって密閉され気密が保たれる。絶縁層１４は高温で
電気絶縁性の良好な材料、例えばセラミック繊維などが
用いられ、被覆１５は導電性流体との共存性が良好で非
磁性の高強度材料１例えばオーステナイト系のステンレ
ス鋼が用いられる。

また、積層鉄心ブロック１及び内部鉄心６の表面は望ま
しくは、導電性流体との共存性の高い絶縁材、例えばア
ルミナなどの被膜で覆われている。

本実施例の電磁ポンプ２１では固定子コイル２の発熱は
被覆１５を介して周囲の導電性流体と積層鉄心ブロック
１に伝達されアニユラス流路内の導電性流体へ放出され
る。これを従来の電磁ポンプ２０と較べると、従来の電
磁ポンプ２０の伝熱経路において大きな熱抵抗を占めて
いた積層鉄心ブロック１と外側ダクト４の接触熱抵抗が
解消される。また、従来、熱伝導率の極めて／ＪＸさが
った固定子コイル２のまわりのガス空間部を熱伝導性の
高い導電性流体が占めるようになったため大幅な伝熱性
の改善が可能となる。これによって固定子コイル２の温
度が低下し、コイルの電気抵抗が小さくなるため発熱量
が低下する。

従ってポンプの損失が減少し効率を向上させることがで
きる。また、従来固定子コイル２を導電性流体と隔離し
ていた外側ダクト１は不要となり。

従って外側ダクト１内部に発生していた誘導電流は生じ
なくなり、損失がなくなってポンプの効率が向上する。

なお、積層鉄心ブロック１と内部鉄心６ｔこ設けた被膜
は鉄心内部の絶縁層及び鉄心材料を外部の導電性流体か
ら保護する作用をもつものである。

また固定子コイル２への通電は導電性流体中で絶縁を保
つケーブルによって行われるが、これは従来から良く知
られた技術なので特に図示しない。

第３図は本発明の第２の実施例である。第３図は積層鉄
心ブロックの部分拡大図を示すもので、第１の実施例と
異なる積層鉄心ブロックの絶縁方法を示すものである。

すなわち積層鉄心ブロック１のアニユラス流路３に面し
た表面はアルミナなどのセラミック板１６で覆われてお
り、他の表面は絶縁膜１７を介して非磁性の金属よりな
る被覆１８で覆われている。セラミック板１６と被覆１
８は気密に接合されている。本実施例では固定子コイル
２と絶縁膜１７が直接接触しないようになっているため
、固定子コイル２の熱膨張による摺動で絶縁膜１７が損
傷されることがないので、耐久性を向上することができ
る。

第４図は本発明の第３の実施例である。本実施例ではア
ニユラス流路の外側部分にセラミックス製の管１９が配
置されている。そして、円周方向に配列された積層鉄心
ブロックの隙間からの導電性流体の洩れを防止しており
、変形などによるポンプ特性変化を防止する効果がある
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の電磁ポンプは固定子コイル
の周囲を導電性流体の雰囲気としたことによって、コイ
ルの冷却性が向上してコイルの温度が低下することによ
り銅損が低下するとともに、金属性のダクトを使用しな
いためにダクト内部の誘導電流による損失を無くすこと
が可能となる。これによりポンプ効率が向上し、経済的
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の要部拡大図、第３図は本発明の第２の実施例を示
す要部拡大図、第４図は本発明の第２の実施例を示す縦
断面図、第５図は電磁ポンプの従来例を示す一部切り欠
き斜視図である。 １・・・積層鉄心ブロック　　１ａ・・スロット２・・
・固定子コイル　　　　３・・・アニユラス流路４・・
・外側ダクト　　　　　５・・・内側ダクト６・・内部
鉄心　　　　　　９・・・フレーム１４・・・絶縁層　
　　　　　　１５・・・被覆１６・・・セラミック板　
　　　１７・・・絶縁膜１８・・・被覆　　　　　　　
　１９・・・管代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第２図 第１図 第 図 ′／ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スロットを有する複数の積層鉄心ブロックと、この積層
   鉄心ブロックのスロットに配置された複数の固定子コイ
   ルと、前記積層鉄心ブロックと一定空間を設けて内側に
   配置された内部鉄心とを備えた電磁ポンプにおいて、前
   記固定子コイル及び積層鉄心ブロックの周囲を導電性流
   体雰囲気とし、前記固定子コイルには雰囲気に対し内部
   を気密に保つ被覆を配設して成ることを特徴とする電磁
   ポンプ。