JPH0751955B2 - Clean pump - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、バイオテクノロジィ，宇宙基地用機器，半
導体制御技術および医療機器等に適用されるクリーンポ
ンプに関し、特に、ケーシング外からの磁気的作用によ
ってインペラ自体をケーシング内の所定位置に保持する
ようにしたクリーンポンプに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a clean pump applied to biotechnology, space station equipment, semiconductor control technology, medical equipment, and the like, and particularly to magnetic action from outside the casing. The present invention relates to a clean pump in which the impeller itself is held at a predetermined position in the casing.
［従来の技術］ 渦巻型ポンプは、インペラ（羽根車）を回転させ、流体
に回転運動を与えて圧力を上げるものであり、工業界に
広く用いられている。[Prior Art] A centrifugal pump rotates an impeller (impeller) to give a rotational motion to a fluid to increase the pressure, and is widely used in the industrial field.
第５図および第６図はバイオテクノロジィ，半導体製造
技術および医療機器等に用いられる従来の渦巻型ポンプ
を示す図である。第５図を参照して、ポンプ20は、液体
に回転運動を与えるためのインペラ21を備える。インペ
ラ21は回転軸22に軸支される。回転軸22は、転がり軸受
23により支持され、モータ24により駆動される。モータ
24により回転軸22が回転すると、回転軸22に軸支された
インペラ21が回転する。インペラ21の回転により、流体
は吸込管26から吸上げられ、渦型室27を経て、吐き出さ
れる。FIG. 5 and FIG. 6 are views showing a conventional centrifugal pump used in biotechnology, semiconductor manufacturing technology, medical equipment and the like. Referring to FIG. 5, the pump 20 includes an impeller 21 for imparting rotary motion to the liquid. The impeller 21 is pivotally supported on the rotating shaft 22. The rotating shaft 22 is a rolling bearing
It is supported by 23 and driven by a motor 24. motor
When the rotary shaft 22 rotates by 24, the impeller 21 pivotally supported by the rotary shaft 22 rotates. By the rotation of the impeller 21, the fluid is sucked up from the suction pipe 26, discharged through the swirl chamber 27.
バイオテクノロジィ，半導体製造技術および医療機器等
に用いられるポンプは、極めてクリーンであることが要
求される。このため、第５図に示すポンプ20では、流体
を汚染する汚染物質を発生する転がり軸受23およびモー
タ24から流体を隔離するため、インペラ21側の軸受23と
インペラ21との間にシール25を設けている。しかしなが
ら、シール25は回転軸22と接触しているため、この接触
部分で発生する汚染物質により流体が汚染されるという
欠点や摩擦熱による流体の変質の発生が生ずる欠点があ
る。さらに、このシールでは完全なシールは期待できな
い。Pumps used in biotechnology, semiconductor manufacturing technology, medical equipment, etc. are required to be extremely clean. Therefore, in the pump 20 shown in FIG. 5, a seal 25 is provided between the impeller 21 side bearing 23 and the impeller 21 in order to isolate the fluid from the rolling bearing 23 and the motor 24 which generate contaminants contaminating the fluid. It is provided. However, since the seal 25 is in contact with the rotary shaft 22, there is a drawback that the fluid is contaminated by the contaminants generated at this contact portion and the fluid is deteriorated by frictional heat. Moreover, a perfect seal cannot be expected with this seal.
この欠点を解消するため、転がり軸受の代わりに磁気軸
受を用い、かつモータ等の電磁石をモールドし、あるい
は鉄部にめっきを施して、シールを不要にしたポンプが
第６図に示すポンプ30である。第６図を参照して、イン
ペラ31の回転軸32はラジアル磁気軸受33とアキシャル磁
気軸受34により支持される。回転軸32はモータ35により
駆動される。流体はスピンドル36内にも流入するが、モ
ータ35および磁気軸受33,34の鉄部あるいはコイルはモ
ールドされあるいはめっきが施されているので、汚染さ
れることはない。In order to eliminate this drawback, a magnetic bearing is used instead of a rolling bearing, and an electromagnet such as a motor is molded or the iron part is plated to eliminate the need for a seal. is there. With reference to FIG. 6, the rotary shaft 32 of the impeller 31 is supported by a radial magnetic bearing 33 and an axial magnetic bearing 34. The rotating shaft 32 is driven by a motor 35. Although the fluid also flows into the spindle 36, it is not contaminated because the iron parts or coils of the motor 35 and the magnetic bearings 33 and 34 are molded or plated.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第６図に示すポンプでは、スピンドル36
内に流体が澱むところがあり、このようなポンプをバイ
オテクノロジィや医療機器に適用するのは好ましくな
い。たとえば、人工心臓に適用した場合は、血液が洗い
流されることがなく澱むので血液が凝固して血栓が生
じ、生命が危険にさらされる。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the pump shown in FIG.
Since there is a place where the fluid settles inside, it is not preferable to apply such a pump to biotechnology and medical equipment. For example, when applied to an artificial heart, the blood is not washed out and settles, which causes the blood to coagulate and form a thrombus, which puts life at risk.
それゆえに、この発明の主たる目的は、流体がクリーン
に保持され、かつ澱まないようにしたクリーンポンプを
提供することである。Therefore, a main object of the present invention is to provide a clean pump in which fluid is kept clean and does not settle.
［課題を解決するための手段］ 請求項（１）に係る発明は、非制御式磁気軸受をインペ
ラの一方面に取付けられた第１の永久磁石と、ケーシン
グを介してインペラの一方面に対向するようにロータの
外面に取付けられた第２の永久磁石とから構成し、制御
式軸受を、インペラの他方面に取付けられた磁性部材
と、インペラの他方面に対向するようにしてケーシング
に取付けられた電磁石とから構成し、インペラを、ケー
シング外からの磁気的作用によりケーシング内の所定位
置に保持するようにしたクリーンポンプである。[Means for Solving the Problems] In the invention according to claim (1), a first permanent magnet having a non-controlled magnetic bearing attached to one surface of an impeller and a first permanent magnet opposed to one surface of the impeller via a casing. And a second permanent magnet mounted on the outer surface of the rotor so that the controllable bearing is mounted on the casing so as to face the magnetic member mounted on the other surface of the impeller and the other surface of the impeller. A clean pump configured to hold an impeller at a predetermined position inside the casing by a magnetic action from the outside of the casing.
請求項（２）に係る発明は、第１の永久磁石と第２の永
久磁石との磁気的カップリングにより、インペラをロー
タに連結するようにしたものである。The invention according to claim (2) is such that the impeller is connected to the rotor by magnetic coupling between the first permanent magnet and the second permanent magnet.
［作用］ この発明では、インペラの一方面に取付けた第１の永久
磁石と、ケーシングを介してロータの外面に取付けた第
２の永久磁石とにより非制御式磁気軸受を構成し、イン
ペラの他方面に取付けた磁性部材と、ケーシングに取付
けた電磁石とにより制御式磁気軸受を構成し、インペラ
を非制御式磁気軸受と制御式磁気軸受とによりケーシン
グ外から支持するようにしたので、インペラを支持する
軸が不要となり、流体が澱まなくなる。[Operation] In the present invention, the non-controllable magnetic bearing is constituted by the first permanent magnet mounted on one surface of the impeller and the second permanent magnet mounted on the outer surface of the rotor via the casing, and the other non-controlled magnetic bearing is provided. A magnetic member mounted on one side and an electromagnet mounted on the casing constitute a controlled magnetic bearing, and the impeller is supported from outside the casing by the non-controlled magnetic bearing and the controlled magnetic bearing. The rotating shaft becomes unnecessary and the fluid does not settle.
［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のクリーンポンプを示す断
面図である。第３図は第１図に示す線III−IIIに沿う断
面図である。第４図は第１図に示す線IV−IVに沿う断面
図である。次に、これらの図を参照して、この発明の一
実施例について説明する。[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a sectional view showing a clean pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to these drawings.
ポンプ１のケーシング２内には、インペラ３が設けられ
る。ケーシング２は非磁性部材からなる。インペラ３
は、非制御式磁気軸受を構成する永久磁石４を有する非
磁性部材５と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄
部材６がリベット等で結合されて作られている。また、
この軟鉄部材６は表面処理され、サビ等が生じないよう
に考慮されている。永久磁石４はインペラ３の円周方向
に分割されており、互いに隣接する部分が互いに反対方
向に着磁されている。インペラ３の永久磁石４を有する
側に対向するようにして、ケーシング２外部には軸には
軸支されたロータ８が設けられる。ロータ８は図示しな
いモータにより駆動され、第３図に矢印で示す方向に回
転する。ロータ８には、インペラ３の永久磁石４に対向
して、かつ吸引力が作用するように、インペラ側と同数
の永久磁石９が取付けられている。An impeller 3 is provided in the casing 2 of the pump 1. The casing 2 is made of a non-magnetic member. Impeller 3
Is made by joining a non-magnetic member 5 having a permanent magnet 4 constituting an uncontrolled magnetic bearing and a soft iron member 6 corresponding to the rotor of the controlled magnetic bearing with rivets or the like. Also,
The soft iron member 6 is surface-treated so that rust or the like does not occur. The permanent magnet 4 is divided in the circumferential direction of the impeller 3, and adjacent portions thereof are magnetized in opposite directions. A rotor 8 supported by a shaft is provided outside the casing 2 so as to face the side of the impeller 3 having the permanent magnet 4. The rotor 8 is driven by a motor (not shown) and rotates in the direction shown by the arrow in FIG. The rotor 8 is provided with the same number of permanent magnets 9 as the impeller side so as to face the permanent magnets 4 of the impeller 3 and to exert an attractive force.
一方、インペラ３の軟鉄部材６を有する側に対向するよ
うにして、ケーシング２には、永久磁石4,9の吸引力に
打ち勝ってインペラ３をケーシング２の中心に保持する
ように作用する電磁石10が取付けられる。電磁石10は、
この実施例では第４図に参照符号m1〜m4で示すように、
４個設けられるが、少なくとも３個の電磁石を設ける必
要がある。これは、第２図に示すように、座標軸ｚ方向
（軸方向）の力を釣り合わせ、かつｚ軸に直交するｘ軸
およびｙ軸まわりのモーメントを０にするためである。
好ましくは、電磁石10は第４図に示すように、２本１組
のヨーク11と、１本のヨークのまわりに巻回されたコイ
ル12とからなる。好ましくは、電磁石10はモールドする
か、あるいは鉄部およびコイルにめっきを施す。このよ
うにすれば、電磁石10の発熱による温度上昇が小さくな
る。On the other hand, the casing 2 has an electromagnet 10 acting so as to overcome the attraction force of the permanent magnets 4 and 9 and hold the impeller 3 at the center of the casing 2 so as to face the side of the impeller 3 having the soft iron member 6. Is installed. The electromagnet 10 is
In this embodiment, as shown by reference numerals m1 to m4 in FIG.
Although four are provided, it is necessary to provide at least three electromagnets. This is because, as shown in FIG. 2, the forces in the coordinate axis z direction (axial direction) are balanced and the moments around the x axis and the y axis orthogonal to the z axis are made zero.
Preferably, the electromagnet 10 comprises a pair of two yokes 11 and a coil 12 wound around one yoke, as shown in FIG. Preferably, electromagnet 10 is molded or the iron and coil are plated. By doing so, the temperature rise due to heat generation of the electromagnet 10 is reduced.
電磁石間には、位置センサs1〜s4が設けられる。位置セ
ンサs1〜s4により電磁石10と軟鉄部材６との隙間の間隔
が検知され、この検知出力はコイル12に与えられる電流
を制御する制御部（図示せず）にフィードバックされ
る。これにより、第２図に示すz,θX,θＹが制御され、
インペラ３はケーシング２の中心に保持される。Position sensors s1 to s4 are provided between the electromagnets. The position sensors s1 to s4 detect the gap between the electromagnet 10 and the soft iron member 6, and the detection output is fed back to a control unit (not shown) that controls the current applied to the coil 12. As a result, z, θ X and θ Y shown in FIG. 2 are controlled,
The impeller 3 is held at the center of the casing 2.
インペラ３に重力等により半径方向の力が作用しても、
永久磁石４および永久磁石９間の磁束の剪断力および電
磁石10と軟鉄部材６との間の磁束（第１図に破線で示
す）の剪断力が作用するため、インペラ３はケーシング
２の中心に保持される。Even if a radial force acts on the impeller 3 due to gravity or the like,
Since the shearing force of the magnetic flux between the permanent magnet 4 and the permanent magnet 9 and the shearing force of the magnetic flux between the electromagnet 10 and the soft iron member 6 (shown by the broken line in FIG. 1) act, the impeller 3 is placed at the center of the casing 2. Retained.
このようにして、磁気的に支持された状態で、ロータ８
が回転すると、永久磁石４と永久磁石９が磁気カップリ
ングを構成し、インペラ３が第３図に示すように回転し
て、流体は吐出口13へ送られる。In this way, the rotor 8 is supported magnetically.
When is rotated, the permanent magnet 4 and the permanent magnet 9 form a magnetic coupling, the impeller 3 is rotated as shown in FIG. 3, and the fluid is sent to the discharge port 13.
インペラ３はケーシング２によりロータ８から隔離され
ており、かつ電磁石10からの汚染を受けることがないの
で、ポンプ１から吐出される流体はクリーンな状態を保
持する。The impeller 3 is separated from the rotor 8 by the casing 2 and is not contaminated by the electromagnet 10. Therefore, the fluid discharged from the pump 1 maintains a clean state.
また、ポンプ２において流体が澱むところがないので、
人工心臓等に適用しても、血栓等を生じることはない。Also, since there is no place where the fluid settles in the pump 2,
Even when applied to an artificial heart or the like, it does not cause thrombus or the like.
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ケーシング内のイン
ペラを完全非接触で支持して回転させるようにしたの
で、流体を汚すことがない。インペラ自体を支持するよ
うにしたので、インペラを軸支するための軸が不要であ
るため、ポンプの全容積が少なくなり、かつ澱みのない
ポンプを提供することができる。[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the impeller in the casing is supported and rotated in a completely non-contact manner, so that the fluid is not polluted. Since the impeller itself is supported, a shaft for axially supporting the impeller is not required, so that the total volume of the pump is reduced and a pump without stagnation can be provided.
したがって、流体が澱みなく流れるので、流体の凝固や
含有物の固着は生じない。Therefore, since the fluid flows without stagnation, solidification of the fluid or sticking of inclusions does not occur.
第１図はこの発明の一実施例のクリーンポンプを示す断
面図である。第２図は第１図に示すインペラの釣り合い
状態を説明するための座標軸を示す図である。第３図は
第１図の示す線III−IIIに沿う断面図である。第４図は
第１図に示す線IV−IVに沿う断面図である。第５図およ
び第６図は従来の渦巻型ポンプを示す断面図である。 図において、１はクリーンポンプ、２はケーシング、３
はインペラ、４は永久磁石、６は軟鉄部材、８はロー
タ、９は永久磁石、10は電磁石を示す。FIG. 1 is a sectional view showing a clean pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing coordinate axes for explaining a balanced state of the impeller shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 5 and 6 are sectional views showing a conventional centrifugal pump. In the figure, 1 is a clean pump, 2 is a casing, and 3
Is an impeller, 4 is a permanent magnet, 6 is a soft iron member, 8 is a rotor, 9 is a permanent magnet, and 10 is an electromagnet.
Claims (2)
とによりケーシング内の所定位置に保持され、かつロー
タにより回転駆動される渦巻型ポンプであって、 前記非制御式磁気軸受は、前記インペラの一方面に取付
けられた第１の永久磁石と、前記ケーシングを介して前
記インペラの前記一方面に対向するように前記ロータの
外面に取付けられた第２の永久磁石とからなり、 前記制御式軸受は、前記インペラの他方面に取付けられ
た磁性部材と、前記インペラの前記他方面に対向するよ
うにして前記ケーシングに取付けられた電磁石とからな
り、 前記インペラは、前記ケーシング外からの磁気的作用に
より、前記ケーシング内の所定位置に保持されることを
特徴とする、クリーンポンプ。1. A spiral pump in which an impeller is held at a predetermined position in a casing by an uncontrolled magnetic bearing and a controlled bearing, and is rotationally driven by a rotor, wherein the uncontrolled magnetic bearing comprises: A first permanent magnet attached to one surface of the impeller; and a second permanent magnet attached to the outer surface of the rotor so as to face the one surface of the impeller through the casing, The type bearing comprises a magnetic member attached to the other surface of the impeller and an electromagnet attached to the casing so as to face the other surface of the impeller, and the impeller is a magnetic member from outside the casing. A clean pump, which is held at a predetermined position in the casing by a mechanical action.
前記第２の永久磁石との磁気的カップリングにより、前
記ロータに連結される、特許請求の範囲第１項記載のク
リーンポンプ。2. The impeller includes the first permanent magnet,
The clean pump according to claim 1, which is connected to the rotor by a magnetic coupling with the second permanent magnet.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284990A JPH0751955B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Clean pump |
| US07/644,777 US5112202A (en) | 1990-01-31 | 1991-01-23 | Turbo pump with magnetically supported impeller |
| DE4102707A DE4102707C2 (en) | 1990-01-31 | 1991-01-30 | Centrifugal pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284990A JPH0751955B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Clean pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229987A JPH03229987A (en) | 1991-10-11 |
| JPH0751955B2 true JPH0751955B2 (en) | 1995-06-05 |
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ID=12094167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2284990A Expired - Lifetime JPH0751955B2 (en) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | Clean pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751955B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH11303793A (en) * | 1998-02-18 | 1999-11-02 | Ebara Corp | Circulating fan device and motor for driving circulating fan |
| JP2002536582A (en) * | 1999-02-02 | 2002-10-29 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Cooling water pump |
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| JP4555435B2 (en) * | 2000-05-19 | 2010-09-29 | Ｎｔｎ株式会社 | Liquid pump device |
| CN105179259B (en) * | 2015-07-07 | 2017-08-22 | 君禾泵业股份有限公司 | High-efficiency submersible pump and its clean method with cleaning device |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2284990A patent/JPH0751955B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03229987A (en) | 1991-10-11 |
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