JPS6319716B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気結合による間接駆動方式をとる
ベーンポンプの動作の安定化、高効率化に関する
ものである。

従来の技術 従来のこの種の磁気結合にる間接駆動手段を有
するポンプは使用する磁石の形状により結合方式
が若干異なる。デイスク型の磁石を用いるものは
磁石同志の軸方向吸引力を用いてトルクを伝達す
るものであり、リング型の磁石を用いるものは磁
石同志の径方向の吸引力を用いてトルクを伝達す
るものである。この内、デイスク型の磁石を用い
た場合、磁気結合部の形状はコンパクトになるも
のの、スラスト方向の力を支持する手段が必要で
ある。この磁気結合部をベーンポンプに用いる場
合、非磁性のシール板を介して、磁気結合させる
と共に、ポンプ側の磁石はスラスト用の軸受で回
転自在に支持される。このポンプ側の磁石はさら
にポンプの駆動軸からポンプ主要部へと動力が伝
達される構造となつていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では次のような
問題点があつた。このような磁気結合型ベーンポ
ンプにおいては、ポンプの内圧の変化により生ず
るシール板の微妙な変化が、シール板と密着して
回転するスラスト軸受を介してポンプ主要部に影
響を与えるという点である。

さらに具体的に述べれば、ポンプの主要部であ
るロータがシール板の変位に応じて、磁気結合部
の吸引力で強制的に引つ張られ、この力でロータ
とこのロータを回転自在に保持する軸受保持板端
面とが圧接し、摩擦損失が急増し、ポンプ効率が
低下するとともにポンプ動作が不安定となる問題
点があつた。

このような問題点を解消するためには、ロータ
と磁石との結合部がスラスト軸受の機能を持たせ
ることが考えられるが、特に低潤滑性流体を作動
流体とする場合にはスラスト軸受としての十分な
機能は期待できない。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもの
で、ロータと軸受保持板とが圧接し、ポンプ性能
に悪影響を及ぼすことを解消することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の磁気結合
駆動型ベーンポンプはマグネツト収納用の空室
と、前記マグネツト収納用の空室内に端面軸受で
回転自在に支持された被駆動マグネツトと、前記
マグネツト収納用の空室を気密にシールする非磁
性体のシール板と、ポンプ部収納用の空室と、前
記ポンプ部収納用の空室に挿入された一対の軸受
保持板と、前記一対の軸受保持板により回転自在
に挟持されたロータと、このロータを囲む偏心リ
ングとを有し、前記軸受保持板の軸方向剛性を低
下させる薄肉部と、前記軸受保持板の外側にポン
プ吐出圧力を導入する連通口とを設けた構成であ
る。

作用 本発明は上記した構成となつているため、ロー
タの変位を軸受保持板の肉薄部のフレキシビリテ
イーで吸収しポンプの安定な動作を行うことがで
きる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図にもと
づいて説明する。

図において１は合成樹脂材よりなるポンプケー
スであり、一側にポンプ部収納用の空室２を有
し、他端に回転伝達用のマグネツト収納用の空室
３を有している。これら空室２，３は同軸上にあ
つて、その中心部は連通している。前記ポンプ部
収納用の空室２の側壁部には流体の吸込用と吐出
用の２つの流通口４，５が連通するように設けら
れている。

前記空室３内には被駆動マグネツト６が設けら
れている。この被駆動マグネツト６はマグネツト
７およびヨーク板８を合成樹脂にてモールドして
円板状に構成され、中心に軸結合孔９を有してい
る。この軸結合孔９はＤカツト形状になつてい
る。また外側端面の中央には頂部が丸くなつた端
面軸受１０を有している。この被駆動マグネツト
の外径は前記空室３の内径よりやや小さくし、し
たがつて空室３内において回転自在である。空室
３の開口部には非磁性材料よりなり、空室３を密
閉するシール板１１が設けられ、これをねじ１２
によりポンプケース１に固定し、０リング１３に
よりシールを行なう。被駆動マグネツト６の端面
軸受１０は前記シール板１１の内側に接し、端面
支持されている前記シール板１１の外側部には駆
動マグネツト１４が配置される。この駆動マグネ
ツト１４はモータ軸１５に取付けられ、前記被駆
動マグネツト６と磁気結合されている。

ポンプケース１の他方の空室２内にはポンプ部
が設けられている。このポンプ部はロータ１６と
ロータ１６を囲む偏心リング１７とロータ１６の
両側に位置する軸受保持板１８により構成されて
いる。

前記ロータ１６は所要の肉厚を持つ円板状の回
転体１９とベーン２０と軸２１よりなつている。
この回転体１９は内方より外周縁方向に延び、か
つ外周縁部において開口した複数の溝２２を有し
ている。この溝２２内には往復動自在にベーン２
０が挿入され、ベーン２０には溝２２の内底に設
けたスプリング２３により突出する方向に付勢さ
れている。

軸２１のマグネツト側端はＤ形状に加工されて
いる。

偏心リング１７はポンプケース１の空室２に適
合する外径の円筒状に形成され、その内周をなす
円形のカム面は外周円に対して偏心している。こ
の偏心リング１７は一部に流体の流入用と流出用
の欠除部２４，２５を有している。この偏心リン
グ１７はポンプケース１の空室２に嵌合されると
ともにロータ１６の回転体１９を囲んでいる。軸
受保持板１８はロータ１６の軸２１を保持する主
軸受２６および前記回転体１９の側面と平行な平
面部２７を有し、前記平面部２７に肉薄部２８を
構成し、摺動面２９は自己潤滑性のある材料（例
えばPTFE含有の合成樹脂材料）で構成されてい
る。この軸受保持板１８はポンプケース１の空室
２に嵌合されて固定されるとともにロータ１６の
回転体１９の幅と偏心リング１７の幅との差で構
成されるわずかな隙間を保持して配置され、前記
偏心リング１７とによつてポンプ室を構成する。

ポンプケース１の前記ロータ１６、偏心リング
１７および軸受保持板１８を内装した空室２の開
口部は蓋３０で塞ぎ、空室３１を構成する。

ポンプケース１の空室２の内周面にはポンプ吐
出用の流通口５の前記内周面への開口部を通り、
空室２の奥行方向に形成された溝３２′があり、
この溝３２′が被駆動マグネツト６を収納した空
室３まで貫通し、ポンプ吐出圧力を空室３１と空
室３へ導入する連通路３２を形成する。したがつ
て、ポンプの吐出圧力は１対の軸受保持板の外側
に各々作用することとなる。

本実施例による磁気結合型ベーンポンプは上記
のように構成され、モータ軸５を回転させると駆
動マグネツト１４が回転し、この回転トルクは磁
気的に結合した被駆動マグネツト６に伝えられ
る。前記被駆動マグネツト６が回転すると、これ
の軸結合孔９で軸２１と結合されたロータ１６が
回転する。このロータ１６のベーン２０は回転体
１９の溝２２内のスプリング２３の付勢力によつ
てあらかじめ偏心リング１７の内壁に接してお
り、ロータ１６の回転により偏心リング１７と回
転体１９およびベーン２０で構成される空間の容
積を連続的に変化させて、この容積変化により２
つの欠除部２４，２５の一方から流体を吸入し、
他方から流出させるポンプ作用を行なう。

上記ポンプ作用時にマグネツト収容用の空室３
には、高圧流体導入用に設けられた連通路３２に
よりポンプ吐出圧力が作用しシール板１１に内圧
が作用する。したがつて、シール板１１は外側に
変位する。このときシール板１１に接して回転し
ている端面軸受１０、端面軸受１０により保持さ
れる被駆動マグネツト６、被駆動マグネツト６と
Ｄカツトで結合されている軸２１は、伝達トルク
をＤカツト部で被駆動マグネツト６より伝達され
るため、Ｄカツト部で軸２１と被駆動マグネツト
６とが互いに摺動することは困難で、軸２１と被
駆動マグネツト６とはほぼ一体に軸方向に移動す
ることになる。回転体１９の側面と軸受保持板１
８の平面部２７との隙間は、ポンプの容積効率を
確保するために、微小な値に設定してあるため、
前記変位により回転体１９の側面と軸受保持板１
８の端面が接触する。

前記Ｄカツトによる結合の目的は磁気結合によ
り伝達されたトルクをロータに伝達するとともに
軸２１と被駆動マグネツト６が軸方向にはある程
度摺動可能とし、ポンプ圧力の上昇により生ずる
回転体１９の側面と軸受保持板１８の端面の接触
の接触圧力を緩和することであつた。しかしなが
らこのＤカツトによる軸方向摺動手段は、軸２１
が回転してトルクを伝達しているときには軸方向
の摺動性が悪くなるあるいは応答性が悪くなると
いう欠点があつたが、特に非潤滑性の流体中で用
いる軸方向スライド可能な継手を簡単な構成で製
造することは非常に困難であつた。

本実施例はポンプの圧力が上昇し、シール板１
１が内圧で外向きに変形した際に前述したＤカツ
ト部の摺動性の不足により生ずる回転体１９の側
面と軸受保持板１８の端面の接触圧力を軸受保持
板１８の軸方向剛性を肉薄部２８を設けることに
より低減させて、緩和させたものである。また軸
受保持板１８の軸方向剛性を低減させたため、ポ
ンプ圧力が上昇した際に軸受保持板１８の外側に
はポンプの吐出圧力を導入する連通路３２により
高圧が作用し、その結果軸受保持板１８がロータ
１６側に変位して、ロータサイドの隙間が小さく
なる。本形式のポンプの内部洩れは主として上記
ロータサイドの隙間に支配されるため、上記機能
は圧力補償手段として用いることができ、かつポ
ンプ組立時のロータサイドクリアランスを比較的
大きくとることができる。したがつて、ロータ１
６の軸方向変位に対する許容値を大きくすること
ができる。

本実施例による磁気結合型ベーンポンプは上述
したように、本形式のポンプに固有のポンプ圧力
によるロータの軸方向変位による摩擦損失の増加
を防止するとともに、ポンプ高圧時の圧力補償手
段を提供するものである。

軸受保持板の軸方向剛性の低減手段としては軸
方向の剛性は低いが、径方向の剛性は寸法精度維
持上から高いことが望ましい。第５図は本発明の
第２の実施例による軸受保持板の概略断面図であ
る。軸受保持板３３はこの外周に近い位置に溝３
４を設けるとともにロータ１６の軸２１を保持す
る主軸受２６および回転体１９の側面と平行な平
面部３５を有し、摺動面２９は自己潤滑性のある
材料（例えばPTFE含有の合成樹脂材料）で構成
されている。本構成による軸受保持板３３は軸方
向の剛性を溝３４で低下させるとともに径方向の
剛性を平面部の肉厚部で確保するのである。

したがつて第２の実施例によれば、軸受保持板
３３が軸方向に変位しても、径方向の精度は確保
されるため、軸受としての性能を損ねることがな
いという効果を有する。

発明の効果 以上のように本発明の磁気結合駆動型ベーンポ
ンプによれば次の効果が得られる。

(1) 磁気結合駆動型ベーンポンプのロータを回転
自在に挾持する軸受保持板に、この軸受保持板
の軸方向剛性を低下させる薄肉部を有するた
め、磁気結合部のスラスト力による圧接が低減
され安定したポンプ運転が可能となる。

(2) 軸受保持板の外側面にポンプの吐出圧力を導
入する連通口が開口しているため、ポンプの圧
力に応じた力が軸受保持板に作用して、軸受保
持板の剛性低下による不安定さを低減する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した磁気結合駆動型ベー
ンポンプの概略平面図、第２図は同Ａ−Ａ断面
図、第３図ａは第１図Ｂ−Ｂ部分の断面図、第３
図ｂは同ポンプの連通路を示すポンプケースの透
視図、第４図は同ポンプ部要部断面図、第５図は
本発明の第２の実施例における軸受保持板の断面
図である。 ３……マグネツト収納用の空室、６……被駆動
マグネツト、１０……端面軸受、１１……シール
板、２……ポンプ部収納用の空室、１８……軸受
保持板、２６……主軸受、１６……ロータ、１７
……偏心リング、９……軸結合孔、２８……肉薄
部、５……流通口、３０……蓋、３１……空室、
３２……連通路、３４……溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マグネツト収納用の空室と、前記マグネツト
   収納用の空室内に挿入されたデイスク型の被駆動
   マグネツトと、前記被駆動マグネツトの端面に一
   体に回転するように設けられた端面軸受と、前記
   端面軸受と当接して前記端面軸受をスラスト方向
   に支持し、かつ前記マグネツト収納用の空室を気
   密にシールする非磁性体のシール板と、ポンプ部
   収納用の空室と、前記ポンプ部収納用の空室に挿
   入された一対の軸受保持板と、前記一対の軸受保
   持板に挟持された偏心リングと、この偏心リング
   内に回転自在に設けたロータと、このロータと前
   記被駆動マグネツトに固定され、かつ前記軸受保
   持板に設けた主軸受により回転自在に支持された
   軸を有し、前記軸受保持板はその軸方向剛性を低
   下させる肉薄部を形成し、前記ポンプ部収納用の
   空室に開口するポンプ吐出用の流通口と、前記ポ
   ンプ部収納用の空室と前記マグネツト収納用の空
   室とを前記流通口へ連通させる連通路を設けた磁
   気結合駆動型ベーンポンプ。 ２ 軸受保持板の肉薄部を前記軸受保持板の外周
   に近い位置に溝を設けることにより構成した特許
   請求の範囲第１項記載の磁気結合駆動型ベーンポ
   ンプ。