JPH06502470A - 一体形遠心ポンプとモータ - 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】 一体形遠心ポンプとモータ 発　明　の　背　景 本発明は、一般的にいえば電動流体ポンプに関し、さらに詳しくいえば軸封の不 必要な電動遠心ポンプに関するものである。

遠心流体ポンプが油圧及び空気圧の分野において周知である。遠心ポンプは、普 通、流体羽根車を取り付けである軸を駆動するモータからなっている。

一般的には、流体入口、丁なわち吸込み口は、羽根車の中心、すなわちハブ、に 流体を送る。いくつかの羽根車の羽根が一般にハブから外向きにらせん状経路を 取って突き出て羽根と一緒に汲上げ流路を定めるシュラウドの間に支持されてい る。ロータは、作動流体を吸込み口からハブへ′運ぶハウジング内に入れられて おり、ハブにおいて流体は羽根とシュラウドの間の汲上げ流路に導かれる。羽根 車の遠心作用は、作動流体を羽根車円板の周縁にあるディフューザの方へ外向き に駆動し、円板のところで作動流体が渦形室に入り、そこからポンプの吐出し口 へ導かれる。

羽根車を支持するモータの軸は、作動流体によってときどき潤滑される軸受を必 要とするが、多くの場合、軸受は、作動流体が軸受と共存性がないために独立の 潤滑を必要とする。すべての場合に、作動流体がポンプハウジングに入る羽根車 の軸の回りで作動流体の漏れるのを防ぐシールを必要とする。ある時間使用した 後に、軸受か回転軸のある程度の半径方向の変位を許す点まで劣化することかあ る。これは、軸シールの摩耗と劣化を加速させ、それによって作動流体のポンプ ハウシングからの漏れを生じさせる。

前述のことは、現在の遠心ポンプにあるとわかっている限界を示している。した がって、上述の限界の一つ以上を克服することを目的とした代替品を提供するこ とが好都合であることは明らかである。したがって、後でさらに完全に開示する 特徴を含む適当な代替品が提供される。

発　明　の　概　要 本発明の一つの面において、これは、遠心流体ポンプにおけるブラシレス直流モ ータのロータとしても働くもので、ハブセクションと、永久磁石を含む少な（と も−っの円板形シュラウドと、ハブから外方に突き出て流体汲上げ流路を形成す るようにシュラウドの面に固定された複数の羽根と、流体を汲上げ流路に供給す る手段を備える羽根車円板を提供することによって達成される。羽根車円板を備 えるポンプは、ハブセクションが流体の流れを一つ以上の入口から汲上げ流路ヘ スチータコイル及び羽根車円板の開口を通って導くインデューサ手段を備えてい る点で新規な構成を示している。羽根車は、ステータコイルと羽根車との間の隙 間を一部分閉じて隙間の中の圧力を高めるようにするリングを備えることによっ て軸方向に流体力学的に平衡を保つことができる。

前述及びその他の点は、添付図面と合わせて考慮するとき発明の以下の詳細な説 明から明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による遠心ポンプの一つの実施例を示す略断両立面図であり、 図２は、本発明の遠心ポンプのもう一つの実施例の略断両立面図であり、 図３は、図１において具体化された遠心ポンプの線３−３に沿って描いた部分図 である。

詳　細　な　説　明 図１は、本発明のポンプの一実施例の略断面図であり、図１の中心線によって表 された垂直中央平面の回りに横に対称であると見える。ハウジング１０は、イン デューサ組立体１８、羽根車シュラウド１５、回転羽根なしディフューザ２４及 び渦形室１３によって接続された吸込み口１１と吐出し口１２を備えている。ポ ンプ流体は、吸込み口１１に入り、インデューサ組立体１８の二つの側面に分か れて通り、間に羽根車羽根２１が配置されている羽根車シュラウド１５と隣り合 わせの羽根との間に空間によって定められた汲上げ流路５５（図３に示されてい る）を通って二つの羽根車シュラウド１５の間を抜け、回転羽根なしディフュー ザ２４を通過し、次に−ザ２４と渦形室１３の間に少量の高圧流体が軸方向スラ ストバランス通路４５を通ってフィードバックする。これらの狭い通路は、ステ ータ１４の間で羽根車シュラウド１５の回転に必要な隙間を与え、フィードバッ ク流体を入れることによってロータ１５がステータ１４の間で中央に位置したま まになるようにロータ１５のすべての軸方向スラストを打ち消すための流体力学 的釣合を保たせる。軸方向スラストバランスリング１６がステータ容器１７の表 面またはハウジング１０の突起のいずれかの上のバランス通路に設けられる。羽 根車シュラウド１５とステータ容器１７またはハウジング１０の間の軸方向隙間 を狭めることによって、これらのリングは、軸方向スラストバランス性能を高め るバランス通路４５内の流体圧力を高めさせる。羽根車羽根２１場合によっては ステータ１４が容器に入れられないことがあるので、軸方向スラストバランスリ ング１６の設置のために代わりのものを設ける必要がある。そのような場合には 、軸方向スラストバランスリング１６をハウジング１０の突起に据え付けること が必要である。ハウジング１０の各半休にはステータ１４が中に固定されている ドーナツ形凹部３３がある。

なお、循環通路２０が設計はずれの流量で円滑なインデューサの作用をするのを 確実にするために設けられている。

インデューサ組立体１８、シュラウド１５、羽根車羽根２１及び回転ディフュー ザ２４を備えるロータ組立体は、ラジアル磁気軸受３５及び補助軸受４０−の中 のシュラウド１５の軸方向延長部の外側に設けられたジャーナルに支持されてい る。動作中、ロータは、ロータに対して非接触軸受支持をできるようにするに十 分に大きい隙間をもつラジアル磁気軸受けによって支持されている。磁気軸受３ ５がロータを支持できなければ、補助軸受４０がロータだけの引き続く非常停止 のために設けられており、補助軸受は、磁気軸受３５より小さな隙間を持ってい る。

羽根車シュラウド１５は、それぞれ、モータとして動作するのに必要な巻線と電 気接続を含むステータ１４と共同して使用されるとき、ブラシレス直流モータに おけるロータに必要な永久磁石の周辺列を含んでいる。羽根車シュラウド１５が 永久磁石を含み、シュラウド１５がラジアル磁気軸受３５及び補助軸受４０の中 に支持されているので、ハウジング１０を貫通する軸を必要とせず、したがって 、軸の摩耗を生ずる可能性があり、終には漏れることになる回転軸のシールを必 要としない。

図２は、本発明のポンプのもう一つの実施例を示している。この場合には、ハウ ジング１０はいくつかの部分からなり、二つの吸込み口１１を備えている。その 他のすべて点においては、両ポンプは機能的に同一である。このために、構成要 素の番号付けは図１において使用されたものと変わらない。

図３は、図１の線３−３沿って見たロータとハウジンクの部分略断面図を示して いる。羽根２１はシュラウド１５に取り付けられている。インデューサ組立体１ ８は、羽根車羽根２１とシュラウド１５によって定められた汲上げ流路５５を通 って半径方向に汲上げる羽根へ流体を送る。ディフューザ２４は、羽根車羽根２ １によって占められたものの半径方向に外側に二つのシュラウド１５の間の空間 によって輪郭を作られている。ディフューザ２４からの加圧流体が渦形室１３か ら運び去られる。

所定の汲上げ用途のための特定の設計パラメータは、圧力と体積の要求条件、空 間の制約、作動流体の性質及び吸込み口と吐出し口の所望の向きによって決めら れる。これらの羽根車シュラウド１５の直径、二つのシュラウドの間の間隔、し たがって羽根車羽根２１の巾、必要ならばディフューザ２４の寸法、インデュー サ組立体１８の寸法及びポンプハウジングと設計はずれの流量における円滑なイ ンデューサの作用を確実にする循環通路２０の寸法と形を決める考慮事項である 。ステータ１４と羽根車シュラウド１５はポンプ能力の要求条件にしたがって調 和されている。ステータ１４は、作動流体がステータと共存性があるかどうかに よって容器１７の中に密閉されてもよいし、されなくてもよい。

本発明は、コンパクトさの利点、可変速度で電子的に運転できる能力、シールを 必要としない軸なしロータ、運転中、非接触ラジアル軸受支持、及びロータに対 する流体力学的な軸方向のアキシャルスラストバランスを備えた一体形遠心ポン プとモータを提供する。これらの利点は、圧縮流体または非圧縮流体のいずれを 汲上げるときでも得られる。

ＦＩＧ、　；？ 補正書の写しく翻訳文）提出帯 （特許法第１８４条の７第１項） 平成５年　３月ａ日

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．遠心流体ポンプにおけるブラシレス直流モータのためのロータとしても働く 羽根車であって、１本の軸の回りに回転できるハブセクションと、前記ハブセク ションから支えられ、少なくとも一つが永久磁石を含む第１及び第２の円板形シ ュラウドと、 前記軸に垂直な共通平面内で回転するように前記第１のシュラウドと第２のシュ ラウドとの間の共通平面内でハブセクションから外向きに突き出る複数の羽根車 羽根によって定められる複数の汲上げ流路と、 作動流体の流れを向かい合った方向から汲上げ流路の方へ導く手段と、 を備えた羽根車。
2. ２．作動流体を汲上げ流路へ導く前記手段がハブセクションと各シュラウドの間 にある一つの開口と、 各前記開口にあるインデューサと を備えている請求項１記載の羽根車。
3. ３．前記インデューサが羽根車羽根の延長部である請求項２に記載の羽根車。
4. ４．遠心流体ポンプにおけるブラシレス直流モータのためのロータとしても働く 羽根車であって、ハブセクションと、 永久磁石を含む少なくとも一つの円板形シュラウドと、 ハブセクションから外向きに突き出る複数の羽根車羽根によって定められ、シュ ラウドの面に固定された複数の汲上げ流路と、 前記汲上げ流路に流体を供給する手段とを備え、前記流体を供給する手段が、 ハブセクションとシュラウドの間にある少なくとも一つの開口と、 前記開口内にあって、羽根車羽根から離れているポンプ部材を備えた一つ以上の インデューサを備えていること を特徴とする羽根車。
5. ５．吸込み口と吐出し口を備えた内部室を有するハウジングと、 前記室内に支えられて軸の回りに回転する羽根車と、 前記羽根車に設けられ複数の永久磁石が取り付けられ、中央開口を備える円板形 シュラウドと、やはり前記羽根車に設けられ前記シュラウドの一方の面に固定さ れ、複数の汲上げ流路を形成するように前記軸から外向きに伸びている複数の羽 根車羽根と、 前記シュラウドに隣接して配置され、中に開口を有するステータコイルと、 流体の流れを吸込み口から前記開口を通って前記汲上げ流路に導く第１の流れ案 内手段と、流体の流れを前記汲上げ流路から前記吐出し口へ案内する手段と を備えた遠心ポンプ。
6. ６．前記羽根車が第２の円板形シュラウドを備え、前記羽根車羽根が前記第２の シュラウドと前記第２のシュラウドの間にある請求項５に記載の遠心ポンプ。
7. ７．前記第２の円板形シュラウドが複数の永久磁石と、前記第２のシュラウドに 隣接して配置された第２のステータコイルを備えている請求項６に記載の遠心ポ ンプ。
8. ８．前記第２のシュラウドが前記第１のシュラウド内の中央開口と共軸の第２の 中央開口を備え、前記第２のステータコイルが中にもう一つの開口及び流体の流 れを吸込み口から前記汲上げ流路は前記第２のシュラウドと前記第２のステータ コイルの中の開口を通って案内する第２の流れ案内手段を備えてい請求項７に記 載の遠心ポンプ。
9. ９．前記第１及び第２の流れ案内手段が前記第１のシュラウドにある中央開口を 通って一方に流れを導き、前記第２のシュラウドにある中央開口を通って反対方 向に導くインデューサを備えている請求項８に記載の遠心ポンプ。
10. １０．前記ハウジングが吸込み口を一つしかもっていない請求項９に記載の遠心 ポンプ
11. １１．前記ハウジングが第１及び第２の吸込み口を備え、第１及び第２の流れ案 内手段は、それぞれ流体流れを前記第１及び第２の吸込み口からそれぞれ前記第 １及び第２のシュラウドの中の中央開口を通して導く手段を備えている請求項９ に記載の遠心ポンプ。
12. １２．流体流れを前記汲上げ流路から前記吐出し口へ導く前記手段が渦形室を備 え、渦形室の少なくとも一部分が前記内部室内にある請求項５に記載の遠心ポン プ。
13. １３．前記入口と吐出し口、前記渦形室及び前記汲上げ流路が一つの共通面内に ある請求項１２に記載の遠心ポンプ。
14. １４．前記第１及び第２の流れ案内手段がそれぞれ前記ハウジングと前記第１及 び第２のステータコイルの間にある第１及び第２の流路を備える請求項８に記載 の遠心ポンプ。
15. １５．前記ステータコイルが流体と接触しないように密閉されている請求項１４ に記載の遠心ポンプ。
16. １６．吸込み口と吐出し口を接続する内部室を備えるハウジングと、 永久磁石が中に配置され、作動流体を汲上げるために軸の回りに回転するように 前記室内に支えられている円板形羽根車と、 ステータコイルと羽根車の間に少量の汲上げられた作動流体を受ける隙間を形成 するように前記室の内部に支えられ、前記羽根車を回転駆動するモータのステー タコイルと、 前記隙間に配置され、汲上げられた作動流体が通過する流れを制限し、それによ って前記羽根車に軸方向の流体力学的釣合を保たせるようにするリングと、 を備える遠心ポンプ。
17. １７．第２のモータステータコイルと第２のリングを備え、前記羽根車は第１と 第２のモータステータコイルの間に配置され、前記第２のリングが前記第２のモ ータステータコイルと前記羽根車の間にあって通過する汲上げられた作動流体の 流れを制限する第２の際間に配置されている請求項１２に記載の遠心ポンプ。