[go: up one dir, main page]

JP7182729B2 - impeller and pump equipped with the same - Google Patents

impeller and pump equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP7182729B2
JP7182729B2 JP2021559693A JP2021559693A JP7182729B2 JP 7182729 B2 JP7182729 B2 JP 7182729B2 JP 2021559693 A JP2021559693 A JP 2021559693A JP 2021559693 A JP2021559693 A JP 2021559693A JP 7182729 B2 JP7182729 B2 JP 7182729B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impeller
rotor
blades
pump
front shroud
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021559693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2022054403A1 (en
Inventor
敏樹 鬼塚
進一郎 是枝
利晃 亀井
光 齊藤
暢也 上野
拓哉 関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iwaki Co Ltd
Original Assignee
Iwaki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iwaki Co Ltd filed Critical Iwaki Co Ltd
Publication of JPWO2022054403A1 publication Critical patent/JPWO2022054403A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7182729B2 publication Critical patent/JP7182729B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046Bearings
    • F04D29/048Bearings magnetic; electromagnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

本発明は、インペラ及びこれを備えたポンプに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an impeller and a pump having the same.

ポンプ装置のインペラが設けられたロータの荷重等を磁気力により非接触で支持する磁気軸受と、ロータを磁気力により駆動する駆動部と、を備えたポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。このポンプは、ロータの外周に軸受磁石を設け、軸受磁石に対向するハウジングの内周位置にステータ部材としての磁気コアを配置して磁気軸受を構成している。 2. Description of the Related Art There is known a pump provided with a magnetic bearing that non-contactly supports the load of a rotor provided with an impeller of a pump device by magnetic force, and a drive unit that drives the rotor by magnetic force (see, for example, Patent Document 1). In this pump, a bearing magnet is provided on the outer circumference of the rotor, and a magnetic core as a stator member is arranged on the inner circumference of the housing facing the bearing magnet to form a magnetic bearing.

特開2006-226390号公報JP 2006-226390 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された従来技術のポンプは、機械的な軸受ではなく磁気軸受を採用しているため、ロータが非接触状態で磁気浮上により支持されている。このため、ポンプの負荷や移送流体の種類によっては軸受機構が流体の影響を直接受けることとなり、インペラがアキシャル方向(軸方向)にずれたり(アキシャルスラスト)、ラジアル方向(径方向)に傾いたり(ラジアルスラスト)して、インペラと共にロータが破損したり、いわゆる脱調が生じたりするおそれがある。 However, the conventional pump disclosed in Patent Document 1 employs magnetic bearings instead of mechanical bearings, so that the rotor is supported by magnetic levitation in a non-contact state. Therefore, depending on the load of the pump and the type of fluid transferred, the bearing mechanism is directly affected by the fluid, causing the impeller to shift in the axial direction (axial thrust) or tilt in the radial direction (radial direction). (radial thrust), the rotor may be damaged together with the impeller, or a so-called step-out may occur.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アキシャルスラストやラジアルスラストを低減することができるインペラ及びこれを備えたポンプを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an impeller capable of reducing axial thrust and radial thrust, and a pump having the impeller.

本発明に係るインペラは、円筒状のロータ本体の軸方向の一端側に設けられ、前記ロータ本体と共にロータを構成するインペラであって、前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられたブレード支持面を有するインペラ基部と、前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きいことを特徴とする。 An impeller according to the present invention is an impeller provided at one axial end side of a cylindrical rotor body and constituting a rotor together with the rotor body, wherein a blade support is provided at one axial end side of the rotor body. an impeller base having a surface; and a plurality of curved surfaces extending from the radially inner side to the outer side of the blade supporting surface in the direction opposite to the rotation direction of the rotor on the blade supporting surface of the impeller base. and the impeller base of the plurality of blades are provided on the opposite side in the axial direction, cover the outer peripheral side portions of the plurality of blades, and cover the inner peripheral side portions of the plurality of blades in the center an annular plate-shaped front shroud having an exposed hole formed therein, wherein the front shroud is characterized in that the inner diameter of the hole is larger than the outer diameter of the impeller base.

本発明に係るポンプは、円筒状のロータ本体、及びこのロータ本体の軸方向の一端側に設けられたインペラを含むロータと、前記ロータを磁気力によって支持する磁気軸受と、前記ロータを回転駆動する駆動機構と、前記インペラを含むポンプ機構と、を備えたポンプであって、前記ポンプ機構は、前記ロータ本体を収容する収容空間を形成するリアケーシングと、前記インペラを収容する収容空間を形成するフロントケーシングと、を有するケーシングを備え、前記インペラは、前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられブレード支持面を有するインペラ基部と、前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きいことを特徴とする。 A pump according to the present invention includes a rotor including a cylindrical rotor body, an impeller provided at one axial end of the rotor body, a magnetic bearing that supports the rotor by magnetic force, and a rotor that rotates. and a pump mechanism including the impeller, wherein the pump mechanism defines a rear casing that forms an accommodation space that accommodates the rotor body and an accommodation space that accommodates the impeller. the impeller includes an impeller base provided on one end side in the axial direction of the rotor body and having a blade support surface; A plurality of blades provided so as to extend curvedly in a direction opposite to the rotational direction of the rotor from the radially inner side to the outer side of the rotor, and the impeller base of the plurality of blades are provided on the opposite side in the axial direction an annular plate-shaped front shroud provided to cover the outer peripheral side portions of the plurality of blades and having a hole formed in the center for exposing the inner peripheral side portions of the plurality of blades; The front shroud is characterized in that the inner diameter of the hole is larger than the outer diameter of the impeller base.

本発明の一実施形態において、前記フロントシュラウドの穴部の内径は、前記インペラ基部の外径の110%~135%である。 In one embodiment of the invention, the inner diameter of the front shroud hole is 110% to 135% of the outer diameter of the impeller base.

本発明の他の実施形態において、前記インペラ基部は、前記ブレード支持面側の外周縁部にR面を有する。 In another embodiment of the present invention, the impeller base has an R surface on the outer peripheral edge on the blade supporting surface side.

本発明の更に他の実施形態において、前記複数のブレードは、前記フロントシュラウドの前記穴部の内側に配置された部分の、前記ブレード支持面と反対側の面に、前記回転方向に向くように傾斜する第1のテーパ部を有する。 In still another embodiment of the present invention, the plurality of blades are arranged on a surface opposite to the blade support surface of the portion of the front shroud located inside the hole so as to face the rotational direction. It has a sloping first tapered portion.

本発明の更に他の実施形態において、前記複数のブレードは、前記ブレード支持面側の面に、前記回転方向と反対側に向くように傾斜する第2のテーパ部を有する。 In still another embodiment of the present invention, the plurality of blades have a second tapered portion on the blade support surface side surface that is inclined in the direction opposite to the rotation direction.

本発明の更に他の実施形態において、前記インペラ基部は、円筒状に形成され、内周部と外周部とを連通させる複数の横穴部を有する。 In yet another embodiment of the present invention, the impeller base is cylindrical and has a plurality of lateral holes that allow the inner peripheral portion and the outer peripheral portion to communicate with each other.

本発明によれば、アキシャルスラストやラジアルスラストを低減することができる。 According to the present invention, axial thrust and radial thrust can be reduced.

本発明の一実施形態に係るインペラを備えたポンプの全体構成を、一部を切り欠いて概略的に示す縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing the overall configuration of a pump provided with an impeller according to one embodiment of the invention, with a part cut away; 同インペラを含むロータを概略的に示す一部を切り欠いた斜視図である。It is the perspective view which notched one part which shows roughly the rotor containing the same impeller. 同インペラを概略的に示す上面図である。It is a top view which shows the same impeller roughly. 図3のA-A´線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line AA' of FIG. 3; FIG. 図3のB-B´線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line BB' of FIG. 3; FIG. 同インペラを概略的に示す背面図である。It is a rear view which shows the same impeller roughly. 図1の一部拡大縦断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view of FIG. 1;

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るインペラ及びこれを備えたポンプを詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、以下の実施形態において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を附して重複した説明を省略する。また、実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が実際のものとは一致しない状態で示されている場合や、一部の構成要素につき省略されて示されている場合がある。 Hereinafter, impellers and pumps having the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments do not limit the invention according to each claim, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention. do not have. In addition, in the following embodiments, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted. In addition, in the embodiments, there are cases where the scales and dimensions of each component are shown in a state that does not correspond to the actual ones, and where some components are omitted.

図1は、本発明の一実施形態に係るインペラを備えたポンプの全体構成を、一部を切り欠いて概略的に示す縦断面図である。
図1に示すように、本実施形態に係るポンプ100は、流体移送用のマグネットポンプとして用いられ、ロータ120と、このロータ120を磁気力により非接触で支持する磁気軸受110と、ロータ120を回転駆動する磁気カップリング型の駆動機構130と、ロータ120の軸方向の一端側に取り付けられたインペラ190を含むポンプ機構と、を備える。また、ポンプ100は、少なくともポンプ機構全体を制御する制御部としてのコントローラ210を備える。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view, partially cut away, schematically showing the overall configuration of a pump equipped with an impeller according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a pump 100 according to the present embodiment is used as a magnet pump for fluid transfer, and includes a rotor 120, a magnetic bearing 110 that supports the rotor 120 by magnetic force without contact, and the rotor 120. It has a magnetic coupling type drive mechanism 130 that drives to rotate, and a pump mechanism that includes an impeller 190 that is attached to one end side of the rotor 120 in the axial direction. The pump 100 also includes a controller 210 as a control unit that controls at least the entire pump mechanism.

なお、以後の説明では、ロータ120の回転軸(Z軸)方向をZ軸方向(アキシャル方向、Z方向とも呼ぶ。)、ロータ120の径方向をX軸方向及びY軸方向(ラジアル方向、X方向及びY方向とも呼ぶ。)、X軸回りの回転方向をΘ方向、Y軸回りの回転方向をΦ方向と、それぞれ呼ぶことにする。また、これらΘ方向及びΦ方向における図中矢印で示す回転方向の進行側を+(プラス)側、反対側を-(マイナス)側とする。また、X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交するものとする。また、紙面に向かって右側をポンプ100の前方側、左側を後方側とする。さらに、Z軸方向については、前方側を+(プラス)側、後方側を-(マイナス)側とする。 In the following description, the rotation axis (Z-axis) direction of the rotor 120 is the Z-axis direction (also referred to as the axial direction or Z direction), and the radial direction of the rotor 120 is the X-axis direction and the Y-axis direction (radial direction, X direction and the Y direction), the direction of rotation about the X axis is called the Θ direction, and the direction of rotation about the Y axis is called the Φ direction. In the Θ direction and Φ direction, the direction of rotation indicated by the arrow in the figure is the + (plus) side, and the opposite side is the - (minus) side. It is also assumed that the X-axis, Y-axis and Z-axis are orthogonal to each other. Also, the right side of the paper is the front side of the pump 100, and the left side is the rear side. Furthermore, regarding the Z-axis direction, the front side is the + (plus) side and the rear side is the - (minus) side.

まず、ポンプ100の全体構成について説明する。ポンプ100は、全体が円筒状に形成され、Z軸方向の一方(前方側)にフロントケーシング141を有する。フロントケーシング141は、内部にインペラ190を収容する円形の収容空間からなるポンプ室A1を形成し、前方中央部にポンプ室A1に連通する円筒状の吸込口151を有する。また、フロントケーシング141は、側面に同じくポンプ室A1に連通する吐出口152を有する。 First, the overall configuration of the pump 100 will be described. The pump 100 is formed in a cylindrical shape as a whole and has a front casing 141 on one side (front side) in the Z-axis direction. The front casing 141 defines a pump chamber A1, which is a circular housing space for housing the impeller 190, and has a cylindrical suction port 151 communicating with the pump chamber A1 at the front central portion. The front casing 141 also has a discharge port 152 on its side surface that communicates with the pump chamber A1.

フロントケーシング141の後端には、例えばOリング(図示せず)によりシールされた状態でリアケーシング142が接続されている。リアケーシング142は、フロントケーシング141と共にポンプ室A1を含む密閉空間Aを形成する。また、リアケーシング142は、後方に突出した円筒状空間(収容空間)A2を形成する。 A rear casing 142 is connected to the rear end of the front casing 141 in a sealed state with an O-ring (not shown), for example. The rear casing 142 forms an enclosed space A including the pump chamber A1 together with the front casing 141. As shown in FIG. In addition, the rear casing 142 forms a cylindrical space (receiving space) A2 protruding rearward.

リアケーシング142の後方側のラジアル方向の外側(外周側)は、円筒状のハウジング143により覆われている。ハウジング143の後方側には、その後方側にリアカバー154が取り付けられたモータハウジング134aが接続されており、これらの下部には、ポンプ100を支持するポンプベース153が設けられている。 The radially outer side (peripheral side) of the rear casing 142 on the rear side is covered with a cylindrical housing 143 . A motor housing 134a having a rear cover 154 attached to the rear side thereof is connected to the rear side of the housing 143, and a pump base 153 that supports the pump 100 is provided below them.

密閉空間Aには、ロータ120が浮上(非接触支持)可能な状態で収容される。ロータ120は、例えば全体が樹脂材料等の非磁性体で形成され、Z軸方向の一端である前方側に設けられたインペラ190と、Z軸方向の他端である後方側に設けられたロータ本体としての環状の軸受/従動部121と、を一体に形成してなる。なお、インペラ190の詳細については後述する。また、ロータ120の軸受/従動部121を最初に作製し、この軸受/従動部121に対してインペラ190を二次成形により作製するようにしたり、インペラ190及び軸受/従動部121の双方に螺合可能なねじ機構を設け、着脱可能且つ一体的に構成可能な構造を採用することで、一体に形成しても良い。ロータ120のインペラ190は、フロントケーシング141の内部のポンプ室A1に収容され、このポンプ室A1と共にポンプ機構を構成する。 The closed space A accommodates the rotor 120 in a floatable state (non-contact support). The rotor 120 is made entirely of a non-magnetic material such as a resin material. An annular bearing/driven portion 121 as a main body is integrally formed. Details of the impeller 190 will be described later. Alternatively, the bearing/driven portion 121 of the rotor 120 may be manufactured first, and the impeller 190 may be manufactured with respect to this bearing/driven portion 121 by secondary molding. It may be integrally formed by providing a screw mechanism that can be combined and adopting a detachable and integrally configurable structure. The impeller 190 of the rotor 120 is accommodated in the pump chamber A1 inside the front casing 141, and constitutes a pump mechanism together with the pump chamber A1.

一方、リアケーシング142は、その中央部から後方に突出した円筒突出部を有し、ロータ120の軸受/従動部121は、円筒突出部の内部の円筒状空間A2に収容されている。ハウジング143の内側には、鍔付き円筒状のステータベース144が設けられている。ステータベース144は、リアケーシング142との間で、後述する磁気軸受110の軸受ステータ112を支持する。 On the other hand, the rear casing 142 has a cylindrical projection projecting rearward from its central portion, and the bearing/driven portion 121 of the rotor 120 is housed in a cylindrical space A2 inside the cylindrical projection. A flanged cylindrical stator base 144 is provided inside the housing 143 . The stator base 144 supports the bearing stator 112 of the magnetic bearing 110 to be described later between the rear casing 142 and the rear casing 142 .

ロータ120の軸受/従動部121の外周側には、ロータ120を磁気力によって支持する磁気軸受110が設けられている。また、ロータ120の軸受/従動部121の内周側には、ロータ120を駆動する駆動機構130が設けられている。 A magnetic bearing 110 that supports the rotor 120 by magnetic force is provided on the outer peripheral side of the bearing/driven portion 121 of the rotor 120 . A drive mechanism 130 for driving the rotor 120 is provided on the inner peripheral side of the bearing/driven portion 121 of the rotor 120 .

磁気軸受110は、ロータ120の軸受/従動部121の外周側に装着された環状の磁性材料からなる軸受ロータ部材111と、この軸受ロータ部材111のラジアル方向の外側に、例えば軸受ロータ部材111と所定の間隔を介して配置された軸受ステータ112と、を有する。 The magnetic bearing 110 includes a ring-shaped bearing rotor member 111 made of a magnetic material mounted on the outer peripheral side of the bearing/driven portion 121 of the rotor 120, and a bearing rotor member 111, for example, outside the bearing rotor member 111 in the radial direction. and a bearing stator 112 arranged at a predetermined interval.

軸受ロータ部材111は、例えば、円環状に成形されたネオジム磁石からなる軸受マグネット113と、この軸受マグネット113と同心で、軸受マグネット113のアキシャル方向(Z軸方向)の両端面をアキシャル方向に挟み込むように配置された円環状の電磁軟鉄からなる一対のヨーク114,115と、を有する。 The bearing rotor member 111 includes, for example, a bearing magnet 113 made of a neodymium magnet formed in an annular shape, and concentrically with the bearing magnet 113, and axially sandwiching both end surfaces of the bearing magnet 113 in the axial direction (Z-axis direction). and a pair of yokes 114 and 115 made of annular electromagnetic soft iron arranged in a manner.

軸受マグネット113は、例えばアキシャル方向にN極及びS極が対向し、且つ周方向全周に亘って同極となるように着磁されている。なお、軸受マグネット113は、軸受ロータ部材111及び軸受ステータ112の後述する軸受ステータコア117で形成される磁気回路に図示しないバイアス磁束を供給する。 The bearing magnet 113 is magnetized so that, for example, the north pole and the south pole face each other in the axial direction and have the same pole over the entire circumferential direction. The bearing magnet 113 supplies bias magnetic flux (not shown) to a magnetic circuit formed by a bearing stator core 117 of the bearing rotor member 111 and the bearing stator 112, which will be described later.

一方、軸受ステータ112は、例えば軸受ロータ部材111の周方向の4箇所に90°の角度を介して複数配置されている。これら軸受ステータ112のうちの、例えばX軸方向に対向する一対の軸受ステータ112は、コントローラ210の制御によって、ロータ120のX軸方向の位置及びΦ方向の角度を制御し、Y軸方向に対向する一対の軸受ステータ112は、ロータ120のY軸方向の位置及びΘ方向の角度を制御する。また、これらの軸受ステータ112は、ロータ120のZ軸方向の高さを制御する。 On the other hand, a plurality of bearing stators 112 are arranged, for example, at four locations in the circumferential direction of the bearing rotor member 111 at angles of 90°. Of these bearing stators 112, for example, a pair of bearing stators 112 opposed in the X-axis direction controls the position of the rotor 120 in the X-axis direction and the angle in the Φ direction under the control of the controller 210, A pair of bearing stators 112, which are in contact with each other, controls the Y-axis position and the angle of the rotor 120 in the .theta.-direction. These bearing stators 112 also control the height of the rotor 120 in the Z-axis direction.

なお、ステータベース144には、軸受ロータ部材111のラジアル方向及び各回転方向の変位を検出可能な変位センサ(図示せず)が、軸受ステータ112とそれぞれ45°の角度をなす(すなわち、X軸方向及びY軸方向とそれぞれ45°の角度で交差する)ように、複数(例えば、ここでは4つ)配置されている。 Displacement sensors (not shown) capable of detecting displacement of the bearing rotor member 111 in the radial direction and each rotational direction are provided on the stator base 144 and form an angle of 45° with the bearing stator 112 (that is, the X-axis). and the Y-axis direction at an angle of 45°).

これら変位センサとしては、例えば渦電流式のセンサが挙げられるが、これに限定されるものではなく、種々のセンサを採用し得る。また、軸受ステータ112の数は、上記の数に限定されるものではなく、6個、8個、10個、12個、16個等、種々の形態を採用し得る。その他、変位センサには、図示は省略するが、上記変位センサと共に、例えばステータベース144等に、軸受/従動部121とアキシャル方向に対向するように設けられ、軸受ロータ部材111等のアキシャル方向及び回転方向の変位を検出可能な種々のセンサも含まれる。なお、変位センサ等の配置態様や数は、これに限定されず、種々の形態を採用し得る。 These displacement sensors include, for example, eddy current sensors, but are not limited to this, and various sensors can be employed. Also, the number of bearing stators 112 is not limited to the number described above, and various forms such as 6, 8, 10, 12, and 16 may be employed. In addition, although illustration is omitted, the displacement sensor is provided, for example, on the stator base 144 or the like so as to face the bearing/driven portion 121 in the axial direction, together with the displacement sensor described above. Various sensors capable of detecting rotational displacement are also included. Note that the arrangement mode and number of the displacement sensors and the like are not limited to this, and various forms can be adopted.

本実施形態のポンプ100の場合、ロータ120の一方(前方側)にインペラ190が配置されているので、ロータ120がZ軸に対して傾斜する場合、Z軸上のインペラ190に近い位置を回転中心としてロータ120が傾斜する。このため、変位センサを、図示は省略するが、例えばインペラ190から離れた位置、好ましくは、軸受/従動部121のZ軸方向の中央の位置に配置しておけば、この変位センサによって、ロータ120のX軸方向の位置及びΦ方向の角度、Y軸方向の位置及びΘ方向の角度を検知可能であるため、回転軸の傾きについても、二軸制御によって十分にコントロールすることが可能となる。 In the case of the pump 100 of this embodiment, the impeller 190 is arranged on one side (front side) of the rotor 120. Therefore, when the rotor 120 is tilted with respect to the Z axis, it rotates at a position close to the impeller 190 on the Z axis. The rotor 120 is tilted about the center. For this reason, although not shown, if a displacement sensor is arranged, for example, at a position away from the impeller 190, preferably at a position in the center of the bearing/driven portion 121 in the Z-axis direction, the displacement sensor can detect the rotor Since it is possible to detect the position of 120 in the X-axis direction and the angle in the Φ direction, and the position in the Y-axis direction and the angle in the Θ direction, it is possible to sufficiently control the inclination of the rotation axis by two-axis control. .

軸受ステータ112は、例えば積層電磁鋼板等の磁性材料からなる軸受ステータコア117と、軸受ステータコア117に巻回された軸受コイル118と、を有する。軸受ステータコア117の縦断面形状は、例えば軸受ロータ部材111側を開放端とするほぼC字型(コの字型)となっている。 The bearing stator 112 has a bearing stator core 117 made of a magnetic material such as laminated electromagnetic steel sheets, and a bearing coil 118 wound around the bearing stator core 117 . The longitudinal cross-sectional shape of the bearing stator core 117 is, for example, substantially C-shaped (U-shaped) with an open end on the bearing rotor member 111 side.

具体的には、軸受ステータコア117は、その縦断面形状が、例えば軸受ロータ部材111との対向方向(径方向)と直交するZ軸方向に延び、軸受コイル118が巻回される第1部分と、この第1部分のZ軸方向の両端部から軸受ロータ部材111側に延びた後、Z軸方向に互いに近づく向きに延びる一対の第2部分と、この一対の第2部分の各先端部から軸受ロータ部材111側に向けて延びる一対の第3部分と、を含んだ形状となっている。換言すると、軸受ステータコア117は、縦断面形状において、軸受コイル118が巻回される第1部分のZ軸方向の両端から、軸受ロータ部材111に向かって本来は直線状に延びるはずのC字形状の開放端部分に、一対のカギ型形状部分を有し、開放端側の部分を互いに近づけた形状を有していると言える。 Specifically, the bearing stator core 117 has a vertical cross-sectional shape that extends, for example, in the Z-axis direction perpendicular to the facing direction (radial direction) with the bearing rotor member 111, and serves as a first portion around which the bearing coil 118 is wound. , a pair of second portions extending toward the bearing rotor member 111 from both end portions of the first portion in the Z-axis direction and then approaching each other in the Z-axis direction; and a pair of third portions extending toward the bearing rotor member 111 side. In other words, the bearing stator core 117 has a C-shaped vertical cross-section that should originally extend linearly toward the bearing rotor member 111 from both ends in the Z-axis direction of the first portion around which the bearing coil 118 is wound. It can be said that it has a pair of hook-shaped portions at the open end portion of and has a shape in which the portions on the open end side are close to each other.

このような形状であると、図示のように、軸受コイル118のZ軸方向の長さを、軸受ステータコア117の開放端側の一対の第3部分のZ軸方向の対向面間の距離よりも大きくすることが可能である。すなわち、軸受コイル118の巻回部分のZ軸方向の長さよりも、開放端の先端間の距離を小さくすることができる。また、軸受ステータコア117の開放端側の幅、すなわち一対の第3部分のZ軸方向の対向面と反対側の面間の距離は、軸受ステータコア117の本来のZ軸方向の長さよりも小さく、軸受ロータ部材111のZ軸方向の長さとほぼ等しい大きさである。 With such a shape, as shown in the figure, the length of the bearing coil 118 in the Z-axis direction is longer than the distance between the facing surfaces in the Z-axis direction of the pair of third portions on the open end side of the bearing stator core 117 . It is possible to make it larger. That is, the distance between the tips of the open ends can be made smaller than the length of the wound portion of the bearing coil 118 in the Z-axis direction. In addition, the width of the open end side of the bearing stator core 117, that is, the distance between the facing surfaces in the Z-axis direction of the pair of third portions and the surface on the opposite side is smaller than the original length of the bearing stator core 117 in the Z-axis direction. It has a size approximately equal to the length of the bearing rotor member 111 in the Z-axis direction.

駆動機構130は、ロータ120の軸受/従動部121の内周側に装着された環状の従動部材としての従動マグネット131と、この従動マグネット131のラジアル方向の内側に、例えば従動マグネット131と所定の間隔を介して配置された駆動部としての駆動マグネット132と、を有する。 The drive mechanism 130 includes a driven magnet 131 as an annular driven member mounted on the inner peripheral side of the bearing/driven portion 121 of the rotor 120, and a driven magnet 131, for example, and a predetermined magnet inside the driven magnet 131 in the radial direction. and a drive magnet 132 as a drive unit arranged with a gap therebetween.

また、駆動機構130は、この駆動マグネット132を先端部に装着し軸受135によって回転可能に支持されたモータ軸133と、このモータ軸133を回転駆動する駆動モータ134とを有する。本実施形態では、従動マグネット131及び駆動マグネット132が、例えば、ラジアル方向2極又は4極に着磁したネオジム磁石から構成されている。また、本実施形態では、駆動マグネット132とモータ軸133とがほぼ同径として示されているが、両者は必ずしも同径でなくても良い。 Further, the driving mechanism 130 has a motor shaft 133 to which the driving magnet 132 is attached to the tip portion and rotatably supported by a bearing 135, and a driving motor 134 that drives the motor shaft 133 to rotate. In this embodiment, the driven magnet 131 and the driving magnet 132 are composed of, for example, neodymium magnets magnetized to have two or four radial poles. Also, in this embodiment, the drive magnet 132 and the motor shaft 133 are shown to have substantially the same diameter, but they do not necessarily have to have the same diameter.

コントローラ210は、上述した変位センサを含む各種センサからの検知信号に基づいて、ロータ120の各方向及び各回転方向の変位を検知し、これに応じて磁気軸受110の軸受ステータ112の軸受コイル118に流れる電流を細かく制御する。これにより、ロータ120のX軸方向の位置及びΦ方向の角度、Y軸方向の位置及びΘ方向の角度、並びにZ軸方向の高さをリアルタイムに制御して、回転位置補正を行う。 The controller 210 detects the displacement of the rotor 120 in each direction and each rotation direction based on detection signals from various sensors including the displacement sensor described above, and adjusts the bearing coil 118 of the bearing stator 112 of the magnetic bearing 110 accordingly. finely control the current flowing through the As a result, the position of the rotor 120 in the X-axis direction, the angle in the Φ direction, the position in the Y-axis direction, the angle in the Θ direction, and the height in the Z-axis direction are controlled in real time to correct the rotational position.

コントローラ210は、例えば磁気軸受110の軸受コイル118を駆動するMOS-FET等を具備したドライバ基板211、磁気軸受110及び駆動機構130の動作を制御するCPU基板212、及び各種センサからの信号を処理すると共に、図示しない磁気エンコーダ等を制御するエンコーダ基板213を含んでいる。 The controller 210 processes signals from, for example, a driver board 211 equipped with a MOS-FET for driving the bearing coil 118 of the magnetic bearing 110, a CPU board 212 for controlling the operations of the magnetic bearing 110 and the drive mechanism 130, and various sensors. It also includes an encoder board 213 that controls a magnetic encoder (not shown).

なお、コントローラ210は、ステータベース144の後方側に配置されている。コントローラ210の後方側の駆動モータ134のモータ軸133には、回転羽根としての冷却ファン169が取り付けられている。これらコントローラ210及び冷却ファン169は、ハウジング143の内部に配置されている。 Note that the controller 210 is arranged on the rear side of the stator base 144 . A cooling fan 169 as a rotating blade is attached to the motor shaft 133 of the drive motor 134 on the rear side of the controller 210 . These controller 210 and cooling fan 169 are arranged inside the housing 143 .

次に、ポンプ100のロータ120のインペラ190について説明する。
図2は、インペラ190を含むロータ120を概略的に示す一部切り欠いた斜視図、図3は、インペラ190を概略的に示す上面図、図4は図3のA-A´線断面図、図5は図3のB-B´線断面図、図6はインペラ190を概略的に示す背面図である。
ロータ120のインペラ190は、インペラ基部191と、複数のブレード192と、フロントシュラウド193と、を備えて構成されている。
Next, the impeller 190 of the rotor 120 of the pump 100 will be explained.
2 is a partially cutaway perspective view schematically showing the rotor 120 including the impeller 190, FIG. 3 is a top view schematically showing the impeller 190, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA' of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB' of FIG. 3, and FIG. 6 is a rear view schematically showing the impeller 190. As shown in FIG.
The impeller 190 of the rotor 120 includes an impeller base 191 , a plurality of blades 192 and a front shroud 193 .

インペラ基部191は、ロータ本体としての軸受/従動部121に一体的に接続され得る樹脂材料等の非磁性体からなる薄型の鍔付き円筒状部材である。インペラ基部191は、図示のように、ねじ部191a,121aにより、軸受/従動部121に着脱自在に取り付けるようにしても良いし、軸受/従動部121に二次成形等により一体的に取り付けられる構成であっても良い。 The impeller base portion 191 is a thin flanged cylindrical member made of a non-magnetic material such as a resin material that can be integrally connected to the bearing/driven portion 121 as the rotor body. As shown in the figure, the impeller base 191 may be detachably attached to the bearing/driven portion 121 by screw portions 191a and 121a, or may be integrally attached to the bearing/driven portion 121 by secondary molding or the like. It may be a configuration.

インペラ基部191は、フロントシュラウド193側に円環状のブレード支持面191bを有する。複数のブレード192は、インペラ基部191のブレード支持面191bの径方向の内側から外側にかけて、図2、図3及び図6に矢印で示すロータ120の回転方向と逆向きに曲線状に延出するように、例えばここでは5つ設けられている。そして、これら複数のブレード192のインペラ基部191とはZ軸方向の反対側の表側(前方側)に、円環板状のフロントシュラウド(前方側板)193が設けられている。 The impeller base 191 has an annular blade support surface 191b on the front shroud 193 side. The plurality of blades 192 extend in a curved shape in a direction opposite to the direction of rotation of the rotor 120 indicated by arrows in FIGS. Thus, for example, five are provided here. An annular plate-shaped front shroud (front side plate) 193 is provided on the front side (front side) of the plurality of blades 192 opposite to the impeller base portion 191 in the Z-axis direction.

フロントシュラウド193は、複数のブレード192の外周側の部分を前方側から覆うと共に、中央部に円形のセンターホール(穴部)193aを有する。複数のブレード192の内周側の部分は、センターホール193aから露出している。センターホール193aの内径D2は、インペラ基部191の外径T2よりも大きい。これは、ポンプ100の吸込口151から吸入され、センターホール193aを通過してリアケーシング142側へ移動する移送流体の流路面積を確保するためである。なお、この流路面積を更に確保するために、インペラ基部191は、図4に示すように、ブレード支持面191bの外周縁部にR面191cを有している。 The front shroud 193 covers the outer peripheral side portions of the plurality of blades 192 from the front side, and has a circular center hole (hole) 193a in the central portion. The inner peripheral side portions of the plurality of blades 192 are exposed from the center hole 193a. The inner diameter D2 of the center hole 193a is larger than the outer diameter T2 of the impeller base portion 191 . This is to secure a flow path area for transfer fluid that is sucked from the suction port 151 of the pump 100, passes through the center hole 193a and moves to the rear casing 142 side. In order to further secure this flow passage area, the impeller base 191 has a rounded surface 191c on the outer peripheral edge of the blade support surface 191b, as shown in FIG.

複数のブレード192は、センターホール193aの内側に配置された部位の表面に、回転方向に向かうように傾斜した第1のテーパ部194を有する(図5参照)。また、複数のブレード192は、フロントシュラウド193の裏側(後方側)に配置された部位の背面に、回転方向と反対側に向かうように傾斜する第2のテーパ部195を有する(図5参照)。 The plurality of blades 192 has a first tapered portion 194 that is inclined in the direction of rotation on the surface of the portion located inside the center hole 193a (see FIG. 5). In addition, the plurality of blades 192 has a second tapered portion 195 that is inclined in the direction opposite to the direction of rotation on the back surface of the portion arranged on the back side (rear side) of the front shroud 193 (see FIG. 5). .

第1のテーパ部194は、換言すると、ブレード192のセンターホール193aから露出する部位の表側の回転方向上流側の端部192aから、回転方向に向けて斜めに下降するテーパ面により構成されている。第2のテーパ部195は、換言すると、ブレード192のフロントシュラウド193の裏側に形成された部位の裏側の回転方向下流側の端部192bから、回転方向と反対方向に向けて斜めに上昇するテーパ面により構成されている。 In other words, the first tapered portion 194 is formed by a tapered surface that descends obliquely in the rotational direction from an upstream end portion 192a on the front side of the portion exposed from the center hole 193a of the blade 192 in the rotational direction. . In other words, the second taper portion 195 is a taper that rises obliquely in the direction opposite to the rotation direction from the downstream end portion 192b in the rotation direction on the back side of the portion formed on the back side of the front shroud 193 of the blade 192. It consists of faces.

なお、図4に示すように、インペラ基部191には、軸受/従動部121と接続された際に、ロータ120の内側空間(軸受/従動部121の内側空間A3:図4参照)と、フロントケーシング141の収容空間(ポンプ室A1)とを連通させる複数のサイドホール(横穴部)191dが形成されている。これらサイドホール191dは、円形、楕円形又は扁平楕円形等の穴形状を有し、ロータ120の回転軸中心からラジアル方向(径方向)に放射状にインペラ基部191を貫通するように、例えばここでは4つ設けられている。 As shown in FIG. 4, when the impeller base 191 is connected to the bearing/driven portion 121, the inner space of the rotor 120 (the inner space A3 of the bearing/driven portion 121: see FIG. 4) and the front A plurality of side holes (horizontal holes) 191d are formed to communicate with the accommodation space (pump chamber A1) of the casing 141. As shown in FIG. These side holes 191d have a hole shape such as a circular, elliptical, or flat elliptical shape, and extend radially from the center of the rotation axis of the rotor 120 through the impeller base 191. There are four.

次に、このように構成されたインペラ190を有するポンプ100の作用について説明する。
ロータが磁気軸受によって支持されるポンプの場合、ロータの機械的な移動規制が困難なので、ロータのアキシャル方向の移動や傾きなどの問題が発生する。本実施形態のポンプ100のように、吸込口151がポンプ室A1の前方にある場合、移送流体の吸込によって、ポンプ室A1の吸込口151側の圧力が低下する。インペラ190が、フロントシュラウド193の無いオープン型であると、ロータ120はアキシャル方向の+側(前方側)に大きく移動すると共に、ラジアル方向にも傾きが発生する。また、ブレード192の両側にシュラウドを設けたクローズドタイプ、ブレード192の背面側にリアシュラウドを設けたセミオープン型の場合も、ロータ120は、アキシャル方向の+側に移動する。
Next, the action of the pump 100 having the impeller 190 configured in this manner will be described.
In the case of a pump in which the rotor is supported by magnetic bearings, it is difficult to mechanically restrict the movement of the rotor, which causes problems such as axial movement and inclination of the rotor. When the suction port 151 is located in front of the pump chamber A1 as in the pump 100 of the present embodiment, the pressure of the pump chamber A1 on the side of the suction port 151 decreases due to the suction of the transfer fluid. If the impeller 190 is of an open type without the front shroud 193, the rotor 120 moves largely to the + side (forward side) in the axial direction and also tilts in the radial direction. Also in the case of the closed type in which shrouds are provided on both sides of the blades 192 and the semi-open type in which the rear shrouds are provided on the rear side of the blades 192, the rotor 120 moves to the + side in the axial direction.

この点、本実施形態のポンプ100によれば、インペラ190として、ブレード192の前方に環状のフロントシュラウド193を設けたセミオープン形式を採用しているので、フロントシュラウド193の裏面側で発生する移送流体の流速増加による圧力低下で、ロータ120がリアケーシング142側へ移動しようとする力が発生する。このため、この力が、吸込口151側での圧力低下による前方への移動力とバランスし、ロータ120のアキシャル方向への移動を防止することができる。また、フロントシュラウド193の回転時の慣性作用により、ロータ120の傾きを防止することができる。 In this respect, according to the pump 100 of the present embodiment, the impeller 190 adopts a semi-open type in which an annular front shroud 193 is provided in front of the blades 192. A pressure drop caused by an increase in the flow velocity of the fluid generates a force that tends to move the rotor 120 toward the rear casing 142 side. Therefore, this force is balanced with the forward moving force due to the pressure drop on the suction port 151 side, and the rotor 120 can be prevented from moving in the axial direction. In addition, tilting of the rotor 120 can be prevented by the inertial action of the front shroud 193 when it rotates.

ここで、フロントシュラウド193のセンターホール193aの内径D2が、インペラ基部191の外径T2よりも小さいと、ポンプ100の吸込口151からリアケーシング142側に移送する移送流体の流路断面積が確保できないので、吸込口151側での圧力が低下せず、ロータ120のアキシャル方向の-側(後方側)への移動量が大きくなりすぎ、ロータ120がリアケーシング142に接触する可能性がある。 Here, if the inner diameter D2 of the center hole 193a of the front shroud 193 is smaller than the outer diameter T2 of the impeller base portion 191, the passage cross-sectional area of the transfer fluid transferred from the suction port 151 of the pump 100 to the rear casing 142 side is ensured. Therefore, the pressure on the suction port 151 side does not decrease, and the amount of movement of the rotor 120 in the negative (rear) direction in the axial direction becomes too large, and the rotor 120 may come into contact with the rear casing 142 .

一方、フロントシュラウド193のセンターホール193aの内径D2が、インペラ基部191の外径T2よりも極端に大きいと、フロントシュラウド193の裏面側での減圧効果が十分に得られず、ロータ120のリアケーシング142側への移動及び傾き防止機能が低下してしまう。 On the other hand, if the inner diameter D2 of the center hole 193a of the front shroud 193 is extremely larger than the outer diameter T2 of the impeller base 191, a sufficient decompression effect cannot be obtained on the rear surface side of the front shroud 193, and the rear casing of the rotor 120 cannot be obtained. The movement to the 142 side and the tilt prevention function are deteriorated.

この点に関する本発明者等の実験によれば、フロントシュラウド193は、センターホール193aの内径D2が、軸受/従動部121の外径T2の110%以上135%以下、好ましくは113%以上120%以下となるように形成されていることが望ましいことが分かった。 According to experiments conducted by the present inventors regarding this point, the inner diameter D2 of the center hole 193a of the front shroud 193 is 110% or more and 135% or less, preferably 113% or more and 120%, of the outer diameter T2 of the bearing/driven portion 121. It turned out that it is desirable to be formed so that it may become as follows.

また、フロントシュラウド193の裏面側での減圧効果は、フロントシュラウド193の外径D1によっても変化する。本発明者等の実験によれば、フロントシュラウド193の外径D1が小さい程、ロータ120の傾きが大きくなることが分かった。これは、吐出口152付近で移送流体の流速が最も高くなり、圧力が最も低下することに起因しているものと思われる。フロントシュラウド193の外径D1がポンプ室A1に対して十分に大きくないと、吐出口152近傍の圧力とのバランスをとることが難しいからである。本発明者等の実験によれば、フロントシュラウド193は、その外径(インペラ190の外径)D1が、フロントケーシング141の収容空間(ポンプ室A1)の内径T1の85%以上100%未満、好ましくは90%以上94%以下となるように形成することが望ましいことが分かった。 Further, the decompression effect on the rear surface side of the front shroud 193 also changes depending on the outer diameter D1 of the front shroud 193 . According to experiments conducted by the inventors, it was found that the smaller the outer diameter D1 of the front shroud 193, the greater the inclination of the rotor 120. FIG. This is probably due to the fact that the transfer fluid has the highest flow velocity and the lowest pressure in the vicinity of the discharge port 152 . This is because if the outer diameter D1 of the front shroud 193 is not sufficiently large with respect to the pump chamber A1, it is difficult to balance the pressure in the vicinity of the discharge port 152 . According to experiments by the present inventors, the outer diameter (outer diameter of the impeller 190) D1 of the front shroud 193 is 85% or more and less than 100% of the inner diameter T1 of the housing space (pump chamber A1) of the front casing 141. It was found that it is desirable to form the thickness preferably to be 90% or more and 94% or less.

なお、ロータ120のアキシャル方向への移動は、ブレード192に形成された第1のテーパ部194及び/又は第2のテーパ部195の角度を調整することによっても調整可能である。すなわち、第1のテーパ部194及び/又は第2のテーパ部195が、図5に示すように、回転方向に対して傾斜角度η1,η2でそれぞれ傾斜していると、インペラ190に対するリアケーシング142側への推進力が発生するので、ロータ120は、アキシャル方向の-側に移動する。本発明者等の実験によれば、第1のテーパ部194は、例えばフロントシュラウド193の表面(水平面)に対して、傾斜角度η1が15°~30°の範囲となるように形成されていることが望ましい。また、第2のテーパ部195は、例えばフロントシュラウド193の裏面(水平面)に対して、傾斜角度η2が15°~30°の範囲となるように形成されていることが望ましい。但し、ロータ120のアキシャル方向への微調整が不要な場合には、第1のテーパ部194及び/又は第2のテーパ部195は、設けなくても良い。 The movement of the rotor 120 in the axial direction can also be adjusted by adjusting the angles of the first tapered portion 194 and/or the second tapered portion 195 formed on the blades 192 . That is, when the first tapered portion 194 and/or the second tapered portion 195 are inclined at inclination angles η1 and η2 with respect to the rotation direction as shown in FIG. Since the propulsive force toward the side is generated, the rotor 120 moves to the negative side in the axial direction. According to experiments by the present inventors, the first tapered portion 194 is formed, for example, so that the inclination angle η1 with respect to the surface (horizontal plane) of the front shroud 193 is in the range of 15° to 30°. is desirable. Further, it is desirable that the second tapered portion 195 is formed so that the angle of inclination η2 with respect to the rear surface (horizontal plane) of the front shroud 193 is in the range of 15° to 30°. However, the first tapered portion 194 and/or the second tapered portion 195 may not be provided when fine adjustment of the rotor 120 in the axial direction is unnecessary.

また、インペラ190の裏面側に当たるインペラ基部191の側方に貫通するサイドホール191dを設けると、フロントケーシング141側(アキシャル方向+側)へのインペラ190の移動を抑制する効果がある。すなわち、インペラ190で生み出した移送流体の流れは、吐出口152から吐出されるのと共に、図7に矢印で示すように、リアケーシング142と軸受/従動部121との間の隙間(円筒状空間(収容空間)A2を含む)にも発生する。 Further, if a side hole 191d penetrating laterally of the impeller base portion 191 corresponding to the back side of the impeller 190 is provided, there is an effect of suppressing the movement of the impeller 190 toward the front casing 141 side (positive axial direction). That is, the flow of transfer fluid generated by the impeller 190 is discharged from the discharge port 152, and as indicated by the arrow in FIG. (accommodation space) including A2).

ポンプ室A1からリアケーシング142側に回った移送流体の流れは、円筒状空間A2の軸受/従動部121の外周側を通って回り込み、軸受/従動部121の内側空間A3を通ってインペラ190の裏面側に設けられたサイドホール191dから勢い良く引き抜かれることにより、インペラ190の背面側(後方側)のロータ120の圧力を下げる効果を生み出す。この背面側においては、その受圧面積にリアケーシング142底面(円筒状空間A2の底面)付近の内圧を乗じた値の力が、インペラ190をフロントケーシング141側(アキシャル方向+側)へ移動させる力となる。このため、サイドホール191dによってインペラ190の背面側の圧力を下げることにより、アキシャル方向+側への移動量を抑えることが可能である。 The flow of transfer fluid that has flowed from the pump chamber A1 to the rear casing 142 side passes through the outer peripheral side of the bearing/driven portion 121 in the cylindrical space A2, passes through the inner space A3 of the bearing/driven portion 121, and flows through the impeller 190. By forcefully pulling out from the side hole 191 d provided on the back side, the effect of lowering the pressure of the rotor 120 on the back side (rear side) of the impeller 190 is produced. On the rear side, the pressure-receiving area multiplied by the internal pressure near the bottom surface of the rear casing 142 (the bottom surface of the cylindrical space A2) moves the impeller 190 toward the front casing 141 (positive axial direction). becomes. Therefore, by lowering the pressure on the rear side of the impeller 190 through the side holes 191d, it is possible to suppress the amount of movement in the positive axial direction.

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be embodied in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

例えば、上記の実施形態では、インペラ190のサイドホール191dを円形、楕円形又は扁平楕円形の形状で4つとし、ブレード192を5つとしたが、これらの数や形状、配置態様等は、移送流体の種類やポンプ100の設計性能等により、種々の形態を取り得るので、上記の数や形状、配置態様に限定されるものではない。また、上記実施形態では、磁気軸受により支持されるロータ120のインペラ190を例に説明したが、機械的な軸受によって支持されるロータにも適用可能である。この場合でも、アキシャル方向及び傾きなどの不要な荷重が発生しないという効果がある。 For example, in the above-described embodiment, the impeller 190 has four side holes 191d each having a circular, elliptical or flattened elliptical shape, and has five blades 192. Since various forms can be taken depending on the type of fluid, the design performance of the pump 100, etc., the number, shape, and arrangement are not limited to the above. Further, in the above embodiment, the impeller 190 of the rotor 120 supported by magnetic bearings has been described as an example, but the rotors supported by mechanical bearings are also applicable. Even in this case, there is an effect that unnecessary loads in the axial direction and inclination are not generated.

100 ポンプ
110 磁気軸受
120 ロータ
121 軸受/従動部(ロータ本体)
130 駆動機構
190 インペラ
191 インペラ基部
191b ブレード支持面
191d サイドホール
192 ブレード
193 フロントシュラウド
193a センターホール
194 第1のテーパ部
195 第2のテーパ部
210 コントローラ
100 pump 110 magnetic bearing 120 rotor 121 bearing/driven part (rotor body)
130 drive mechanism 190 impeller 191 impeller base 191b blade support surface 191d side hole 192 blade 193 front shroud 193a center hole 194 first tapered portion 195 second tapered portion 210 controller

Claims (10)

磁気軸受の磁気力により非接触で支持される円筒状のロータ本体の軸方向の一端側に設けられ、前記ロータ本体と共にロータを構成するインペラであって、
前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられたブレード支持面を有するインペラ基部と、
前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、
前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、
前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きく、
前記インペラは、前記フロントシュラウドのブレード支持面側の前記複数のブレードが露出するセミオープン型であり、
前記インペラ基部は、円筒状に形成され、前記ブレード支持面の近傍位置に内周部と外周部とを前記径方向に放射状に連通させて前記内周部から前記外周部へと移送流体を流す複数の横穴部を有する
ことを特徴とするインペラ。
An impeller provided at one axial end side of a cylindrical rotor body supported in a non-contact manner by the magnetic force of a magnetic bearing, and constituting a rotor together with the rotor body,
an impeller base having a blade supporting surface provided on one end side of the rotor body in the axial direction;
a plurality of blades provided on the blade support surface of the impeller base so as to extend in a curved shape from the radially inner side to the outer side of the blade support surface in a direction opposite to the rotational direction of the rotor;
A hole provided on the opposite side of the impeller base of the plurality of blades in the axial direction, covering the outer peripheral side portion of the plurality of blades, and exposing the inner peripheral side portion of the plurality of blades at the center and an annular plate-shaped front shroud formed with
The front shroud has an inner diameter of the hole larger than an outer diameter of the impeller base,
The impeller is a semi-open type in which the plurality of blades on the blade supporting surface side of the front shroud are exposed,
The impeller base portion is formed in a cylindrical shape, and the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are radially communicated in the radial direction at a position near the blade support surface to flow transfer fluid from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion. An impeller characterized by having a plurality of lateral holes.
前記フロントシュラウドの穴部の内径は、前記インペラ基部の外径の110%~135%である
ことを特徴とする請求項1記載のインペラ。
The impeller according to claim 1, wherein the inner diameter of the hole of the front shroud is 110% to 135% of the outer diameter of the impeller base.
前記インペラ基部は、前記ブレード支持面側の外周縁部にR面を有する
ことを特徴とする請求項1又は2記載のインペラ。
3. The impeller according to claim 1, wherein the impeller base has an R surface on the outer peripheral edge on the blade supporting surface side.
前記複数のブレードは、前記フロントシュラウドの前記穴部の内側に配置された部分の、前記ブレード支持面と反対側の面に、前記回転方向に向くように傾斜する第1のテーパ部を有する
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項記載のインペラ。
The plurality of blades have a first tapered portion that is inclined in the direction of rotation on a surface opposite to the blade supporting surface of a portion of the front shroud that is arranged inside the hole. The impeller according to any one of claims 1 to 3, characterized by:
前記複数のブレードは、前記ブレード支持面側の面に、前記回転方向と反対側に向くように傾斜する第2のテーパ部を有する
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項記載のインペラ。
5. The plurality of blades according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of blades have a second tapered portion on the blade supporting surface side surface that is inclined in a direction opposite to the rotation direction. impeller.
円筒状のロータ本体、及びこのロータ本体の軸方向の一端側に設けられたインペラを含むロータと、
前記ロータを磁気力によって支持する磁気軸受と、
前記ロータを回転駆動する駆動機構と、
前記インペラを含むポンプ機構と、
を備えたポンプであって、
前記ポンプ機構は、
前記ロータ本体を収容する収容空間を形成するリアケーシングと、前記インペラを収容する収容空間を形成するフロントケーシングと、を有するケーシングを備え、
前記インペラは、
前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられブレード支持面を有するインペラ基部と、
前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、
前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、
前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きく、
前記複数のブレードは、前記リアケーシングに直接対向し、
前記ロータ本体の内周側と前記リアケーシングとの間には、内周側隙間が設けられ、
前記ロータ本体の外周側と前記リアケーシングとの間には、前記フロントシュラウドと前記リアケーシングとの間の空間と連通する外周側隙間が設けられ、
前記ロータ本体の軸方向の他端側と前記リアケーシングの底面との間には、前記内周側隙間と前記外周側隙間とを連通する筒状空間が設けられ、
前記インペラ基部は、内側空間が前記内周側隙間に連通する円筒状に形成され、前記ブレード支持面の近傍位置に内周部と外周部とを前記径方向に放射状に連通させて前記内周部から前記外周部へと移送流体を流す複数の横穴部を有する
ことを特徴とするポンプ。
a rotor including a cylindrical rotor body and an impeller provided at one axial end of the rotor body;
a magnetic bearing that supports the rotor by magnetic force;
a drive mechanism that drives the rotor to rotate;
a pump mechanism including the impeller;
A pump comprising
The pump mechanism is
A casing having a rear casing forming a housing space for housing the rotor main body and a front casing forming a housing space for housing the impeller,
The impeller is
an impeller base provided on one end side of the rotor body in the axial direction and having a blade supporting surface;
a plurality of blades provided on the blade support surface of the impeller base so as to extend in a curved shape from the radially inner side to the outer side of the blade support surface in a direction opposite to the rotational direction of the rotor;
A hole provided on the opposite side of the impeller base of the plurality of blades in the axial direction, covering the outer peripheral side portion of the plurality of blades, and exposing the inner peripheral side portion of the plurality of blades at the center and an annular plate-shaped front shroud formed with
The front shroud has an inner diameter of the hole larger than an outer diameter of the impeller base,
The plurality of blades directly face the rear casing,
An inner peripheral gap is provided between the inner peripheral side of the rotor body and the rear casing,
An outer peripheral side gap communicating with a space between the front shroud and the rear casing is provided between the outer peripheral side of the rotor body and the rear casing,
A cylindrical space is provided between the other end of the rotor body in the axial direction and the bottom surface of the rear casing, and communicates the inner peripheral gap and the outer peripheral gap,
The impeller base is formed in a cylindrical shape with an inner space communicating with the inner peripheral gap, and the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are radially communicated with each other in the radial direction at a position in the vicinity of the blade support surface to form the inner peripheral space. A pump comprising a plurality of lateral holes that allow transfer fluid to flow from the outer circumference of the pump .
前記フロントシュラウドの穴部の内径は、前記インペラ基部の外径の110%~135%である
ことを特徴とする請求項6記載のポンプ。
7. The pump according to claim 6, wherein the inner diameter of the hole of the front shroud is 110% to 135% of the outer diameter of the impeller base.
前記インペラ基部は、前記ブレード支持面側の外周縁部にR面を有する
ことを特徴とする請求項6又は7記載のポンプ。
8. The pump according to claim 6, wherein the impeller base has an R surface on the outer peripheral edge on the blade supporting surface side.
前記複数のブレードは、前記フロントシュラウドの前記穴部の内側に配置された部分の、前記ブレード支持面と反対側の面に、前記回転方向に向くように傾斜する第1のテーパ部を有する
ことを特徴とする請求項6~8のいずれか1項記載のポンプ。
The plurality of blades have a first tapered portion that is inclined in the direction of rotation on a surface opposite to the blade supporting surface of a portion of the front shroud that is arranged inside the hole. The pump according to any one of claims 6 to 8, characterized by:
前記複数のブレードは、前記ブレード支持面側の面に、前記回転方向と反対側に向くように傾斜する第2のテーパ部を有する
ことを特徴とする請求項6~9のいずれか1項記載のポンプ。
10. The plurality of blades according to any one of claims 6 to 9, wherein the blade supporting surface has a second tapered portion that is inclined in a direction opposite to the direction of rotation. pump.
JP2021559693A 2020-09-14 2021-07-15 impeller and pump equipped with the same Active JP7182729B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020153987 2020-09-14
JP2020153987 2020-09-14
PCT/JP2021/026642 WO2022054403A1 (en) 2020-09-14 2021-07-15 Impeller and pump equipped with same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022054403A1 JPWO2022054403A1 (en) 2022-03-17
JP7182729B2 true JP7182729B2 (en) 2022-12-02

Family

ID=80632489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021559693A Active JP7182729B2 (en) 2020-09-14 2021-07-15 impeller and pump equipped with the same

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7182729B2 (en)
CN (1) CN116075640A (en)
TW (1) TW202210742A (en)
WO (1) WO2022054403A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001333558A (en) 2000-03-13 2001-11-30 Hitachi Ltd Method of manufacturing vehicle alternator and cooling fan
WO2002099283A1 (en) 2001-06-05 2002-12-12 Iwaki Co., Ltd. Magnet pump
JP2007332839A (en) 2006-06-14 2007-12-27 Aisan Ind Co Ltd Fluid pump
JP5034802B2 (en) 2007-09-10 2012-09-26 セイコーエプソン株式会社 Printer
JP2013024208A (en) 2011-07-25 2013-02-04 Minebea Co Ltd Centrifugal fan
JP2013213413A (en) 2012-03-30 2013-10-17 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Centrifugal blood pump
JP2019094832A (en) 2017-11-22 2019-06-20 シナノケンシ株式会社 Air blower

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS519682Y2 (en) * 1972-02-25 1976-03-15
JPS5034802U (en) * 1973-07-26 1975-04-14
JP2940301B2 (en) * 1992-03-11 1999-08-25 ダイキン工業株式会社 Centrifugal fan
JP2862057B2 (en) * 1992-05-14 1999-02-24 三菱電機株式会社 Electric pump
JPH09268994A (en) * 1996-03-30 1997-10-14 Yoshio Yano Pump with magnet used as power source without submerged bearing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001333558A (en) 2000-03-13 2001-11-30 Hitachi Ltd Method of manufacturing vehicle alternator and cooling fan
WO2002099283A1 (en) 2001-06-05 2002-12-12 Iwaki Co., Ltd. Magnet pump
JP2007332839A (en) 2006-06-14 2007-12-27 Aisan Ind Co Ltd Fluid pump
JP5034802B2 (en) 2007-09-10 2012-09-26 セイコーエプソン株式会社 Printer
JP2013024208A (en) 2011-07-25 2013-02-04 Minebea Co Ltd Centrifugal fan
JP2013213413A (en) 2012-03-30 2013-10-17 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Centrifugal blood pump
JP2019094832A (en) 2017-11-22 2019-06-20 シナノケンシ株式会社 Air blower

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022054403A1 (en) 2022-03-17
JPWO2022054403A1 (en) 2022-03-17
TW202210742A (en) 2022-03-16
CN116075640A (en) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11454279B2 (en) Thrust magnetic bearing and turbo-compressor with same
JP5577506B2 (en) Centrifugal pump device
JP5039439B2 (en) Electric pump rotor
JP6083929B2 (en) Centrifugal pump device
JP4472610B2 (en) Centrifugal blood pump device
EP2554191A1 (en) Centrifugal blood pump device
WO2022004144A1 (en) Rotary drive device and pump
EP3626970B1 (en) Vacuum pump with magnetic bearing device comprising annularly-arranged electromagnets
JP2007270651A (en) Compressor for fuel cell
JP7182729B2 (en) impeller and pump equipped with the same
JP2010041742A (en) Axially levitated rotating motor, and turbo-type pump using axially levitated rotating motor
JP2007270647A (en) Compressor for fuel cell
WO2005057017A1 (en) Fluid transportation machine
CN113557367B (en) Thrust magnetic bearing and turbo compressor including the same
JP4153468B2 (en) Magnetic levitation motor and turbo pump
JP6904622B1 (en) Magnetic levitation pump
JP2007247619A (en) Compressor for fuel cell
JP2009281214A (en) Centrifugal compressor
KR20220035033A (en) Pump
JP2024159276A (en) Drive and pump
JP2006348802A (en) Electric pump
US12234836B1 (en) Fan
JP2007270648A (en) Compressor for fuel cell
JP2004176552A (en) Dc pump
JP2023117973A (en) pump

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211007

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20211007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220419

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220603

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7182729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150