JP2001329988A - Liquid pump device - Google Patents
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は液体ポンプ装置に
関し、特に、インペラを磁気浮上させて血液などの液体
を排出する液体ポンプ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid pump device, and more particularly, to a liquid pump device that discharges a liquid such as blood by magnetically levitating an impeller.
【0002】[0002]
【従来の技術】図6は従来の液体ポンプ装置の縦断面図
である。図6において、ハウジング1は、隔壁11,1
2,13および14によって内部が仕切られていて、電
磁石部20とポンプ部30とモータ部40とが形成され
ている。電磁石部20には電磁石21と磁気軸受用セン
サ22とが内蔵されている。ケーシング1の一方側面の
中心部には血液のような液体が流入する流入口15が形
成されており、電磁石21と磁気軸受用センサ22は流
入口15のまわりにそれぞれ少なくとも3個ずつ配置さ
れている。これらの電磁石21と磁気軸受用センサ22
は外側と電磁石部20とを仕切る隔壁11の内壁面に取
付けられている。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional liquid pump device. In FIG. 6, a housing 1 includes partition walls 11, 1.
The interior is partitioned by 2, 13, and 14, and an electromagnet section 20, a pump section 30, and a motor section 40 are formed. The electromagnet section 20 has an electromagnet 21 and a magnetic bearing sensor 22 built therein. An inlet 15 through which a liquid such as blood flows is formed in the center of one side surface of the casing 1. At least three electromagnets 21 and at least three magnetic bearing sensors 22 are arranged around the inlet 15. I have. These electromagnets 21 and magnetic bearing sensors 22
Is attached to the inner wall surface of the partition wall 11 that separates the outside from the electromagnet section 20.
【0003】ポンプ部30内にはインペラ(羽根車)3
1が回転可能に収納されており、インペラ31の電磁石
部20側(一方側)は隔壁12を介して電磁石部21に
よって非接触で支持され、磁気軸受用センサ22によっ
てインペラ31の一方側との間の距離が検出される。イ
ンペラ31の他方側には永久磁石32が埋込まれてい
る。モータ部40にはモータステータ41とモータロー
タ42とが収納されており、モータステータ41は外側
とモータ部40とを仕切る隔壁14の内壁面から円筒状
に延びるように形成された円筒部材43の外周面に配置
され、円筒部材43の内周面には転がり軸受からなるモ
ータ用軸受44を介してモータロータ42の回転軸が支
持されている。モータロータ42はモータステータ41
の磁気力によりモータ用軸受44によって軸受されて回
転する。モータロータ42のポンプ部30に対向する面
にはインペラ31に埋込まれた永久磁石32に隔壁13
を介して対向するように永久磁石45が埋込まれてい
る。An impeller (impeller) 3 is provided in a pump section 30.
1 is rotatably housed, the electromagnet section 20 side (one side) of the impeller 31 is supported by the electromagnet section 21 through the partition wall 12 in a non-contact manner, and the impeller 31 is in contact with one side of the impeller 31 by the magnetic bearing sensor 22. The distance between them is detected. A permanent magnet 32 is embedded in the other side of the impeller 31. The motor portion 40 houses a motor stator 41 and a motor rotor 42. The outer periphery of a cylindrical member 43 formed so as to extend cylindrically from the inner wall surface of the partition wall 14 that separates the motor portion 40 from the outside. The rotating shaft of the motor rotor 42 is supported on the inner peripheral surface of the cylindrical member 43 via a motor bearing 44 formed of a rolling bearing. The motor rotor 42 is a motor stator 41
, And is rotated by the motor bearing 44 by the magnetic force. A permanent magnet 32 embedded in an impeller 31 has a partition 13
The permanent magnet 45 is embedded so as to oppose via the.
【0004】上述のごとく構成された液体ポンプ装置に
おいて、磁気軸受センサ22のセンサ出力に基づいて、
図示しない制御回路によって電磁石21に流れる電流が
制御され、電磁石21によるインペラ31の対向する面
への吸引力が制御される。In the liquid pump device configured as described above, based on the sensor output of the magnetic bearing sensor 22,
The control circuit (not shown) controls the current flowing through the electromagnet 21, and controls the attractive force of the electromagnet 21 on the opposing surface of the impeller 31.
【0005】一方、インペラ31のモータ部40側に
は、永久磁石32と45とからなる吸引力が働き、イン
ペラ31は永久磁石32と45とによる非制御式軸受
と、電磁石21による制御式軸受とによってインペラ3
1が磁気浮上し、インペラ31はモータ部40の駆動力
によって回転し、流入口15に流入した血液などの液体
がポンプ部30に形成された吐出口(図示せず)から流
出される。On the other hand, an attractive force composed of permanent magnets 32 and 45 acts on the motor section 40 side of the impeller 31, and the impeller 31 has a non-controllable bearing by the permanent magnets 32 and 45 and a controllable bearing by the electromagnet 21. And impeller 3 by
1 is magnetically levitated, the impeller 31 is rotated by the driving force of the motor unit 40, and liquid such as blood flowing into the inflow port 15 flows out of a discharge port (not shown) formed in the pump unit 30.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図6に示した液体ポン
プ装置において、電磁石21はインペラ31を磁気浮上
させるために流れる電流によって発熱し、モータステー
タ41はモータロータ42を回転させるために流れる電
流によって発熱する。さらに、モータ軸受44として
は、たとえば転がり軸受が用いられており、モータロー
タ42の回転に伴って摩擦熱が発生する。しかも、電磁
石21の発熱を外部に放熱させるために、ケーシング1
の外側に接する隔壁11の内壁面に電磁石21と磁気軸
受センサ22とが固定されており、モータステータ41
もケーシング1の外側に接する隔壁14の内壁面に設け
られており、円筒部材43の外周面に設けられている。
このため、ケーシング1は、電磁石21とモータステー
タ41とからの発熱によって温度が高くなる。In the liquid pump device shown in FIG. 6, the electromagnet 21 generates heat by the current flowing to magnetically levitate the impeller 31, and the motor stator 41 generates the current by the current flowing to rotate the motor rotor 42. Fever. Further, as the motor bearing 44, for example, a rolling bearing is used, and frictional heat is generated as the motor rotor 42 rotates. Moreover, in order to dissipate the heat generated by the electromagnet 21 to the outside, the casing 1
An electromagnet 21 and a magnetic bearing sensor 22 are fixed to the inner wall surface of the partition 11 in contact with the outside of the motor stator 41.
The cylindrical member 43 is also provided on the inner wall surface of the partition wall 14 that is in contact with the outside of the casing 1.
For this reason, the temperature of the casing 1 increases due to heat generated by the electromagnet 21 and the motor stator 41.
【0007】この熱によって温度が高くなると、磁気軸
受センサ22によってドリフトを発生し、センシングが
不安定になるという問題がある。When the temperature rises due to the heat, a drift is generated by the magnetic bearing sensor 22 and there is a problem that the sensing becomes unstable.
【0008】さらに、図6に示す液体ポンプ装置をたと
えば血液ポンプとして人工心臓の一部を構成し、人体内
に埋込んだときに上述の発熱が人体組織に悪影響を及ぼ
すことが懸念されるため、別途対策が必要となってく
る。しかし、これらの対策をとると、血液ポンプが大型
化してしまい、人工心臓に用いられる血液ポンプに要求
される、小型化かつ軽量化を達成することができない。Further, since the liquid pump device shown in FIG. 6 constitutes a part of an artificial heart as, for example, a blood pump, and when implanted in a human body, there is a concern that the above-mentioned heat may adversely affect human body tissues. , Additional measures are needed. However, if these measures are taken, the size of the blood pump becomes large, and the size and weight reduction required for the blood pump used for the artificial heart cannot be achieved.
【0009】それゆえに、この発明の主たる目的は、小
型化かつ軽量化されていて効率よく放熱が可能な液体ポ
ンプ装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a liquid pump device which is small and lightweight, and can efficiently radiate heat.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明はケーシング内
に回転部を有し、その回転部を回転させることによって
流体を排出するポンプ部と、回転部の一方側と磁気力に
より非接触に結合して回転部の一方側を磁気浮上させる
とともに回転駆動させる回転駆動部と、回転部の浮上位
置を検出する位置検出部と、位置検出部の出力に基づい
て回転部の他方側を非接触で支持する制御式磁気軸受部
とを含む液体ポンプ装置において、回転部と位置検出部
と制御式磁気軸受部の少なくともいずれか1つの発熱を
ポンプ部に流れる液体を介して放熱する構造としたこと
を特徴とする。これにより、液体ポンプ装置の温度を高
めることなく、センシングが安定する。また、ケーシン
グ外表面の温度が高くならず、周辺部の影響をなくすこ
とができる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a rotating part in a casing and couples a pump part for discharging a fluid by rotating the rotating part with one side of the rotating part in a non-contact manner by magnetic force. A rotation drive unit that magnetically levitates and rotationally drives one side of the rotation unit, a position detection unit that detects the floating position of the rotation unit, and non-contacts the other side of the rotation unit based on the output of the position detection unit. In a liquid pump device including a controllable magnetic bearing unit to be supported, at least one of a rotating unit, a position detection unit, and a controllable magnetic bearing unit is radiated with heat through a liquid flowing through the pump unit. Features. Thereby, sensing is stabilized without increasing the temperature of the liquid pump device. Further, the temperature of the outer surface of the casing does not increase, and the influence of the peripheral portion can be eliminated.
【0011】好ましくは、ケーシングは、ポンプ部と回
転駆動部との間を仕切る第1の隔壁と、ポンプ部と制御
式磁気軸受部との間を仕切る第2の隔壁とを含み、回転
駆動部は第1の隔壁に取付けられ、制御式磁気軸受部は
第2の隔壁に取付けられることを特徴とする。これによ
り、ポンプ部の流体と隔壁1枚を挟んで回転駆動部や制
御式磁気軸受部などの発熱体が設けられるので効率よく
流体に放熱することができる。Preferably, the casing includes a first partition partitioning between the pump section and the rotary drive section, and a second partition partitioning between the pump section and the controllable magnetic bearing section. Is mounted on the first partition and the controlled magnetic bearing is mounted on the second partition. Thus, since a heating element such as a rotation drive unit or a control type magnetic bearing unit is provided with the fluid of the pump unit and one partition wall interposed therebetween, heat can be efficiently radiated to the fluid.
【0012】さらに好ましくは、位置検出部は第2の隔
壁に取付けられることを特徴とする。[0012] More preferably, the position detecting section is attached to the second partition.
【0013】より好ましくは、回転駆動部はモータステ
ータとモータステータの磁力によって回転するモータロ
ータとを含み、モータステータが第2の隔壁に取付けら
れることを特徴とする。[0013] More preferably, the rotary drive section includes a motor stator and a motor rotor that is rotated by the magnetic force of the motor stator, and the motor stator is mounted on the second partition.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態の液
体ポンプ装置を示す図であり、特に、図1(a)は縦断
面図を示し、図1(b)は図1(a)の線A−Aに沿う
断面図である。図2は図1の線B−Bに沿う断面図であ
り、図3は図1の線C−Cに沿う断面図である。FIG. 1 is a view showing a liquid pump apparatus according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. 2) is a sectional view taken along line AA. FIG. 2 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line CC of FIG.
【0015】前述の図6に示した従来例では、電磁石2
1をケーシング1の外側に接する隔壁11の内壁面に取
付け、モータステータ31もケーシング1の外側に接す
る隔壁14の内壁面に取付けたが、この図1に示した実
施形態では、これらをポンプ部30と仕切る隔壁12と
13の内壁面に取付け、血液などの液体によって熱を冷
却する。In the conventional example shown in FIG.
1 is mounted on the inner wall surface of the partition wall 11 contacting the outside of the casing 1, and the motor stator 31 is also mounted on the inner wall surface of the partition wall 14 contacting the outside of the casing 1. In the embodiment shown in FIG. It is attached to the inner wall surfaces of the partition walls 12 and 13 partitioning from 30, and heat is cooled by a liquid such as blood.
【0016】より具体的に説明すると、液体ポンプ装置
は、ケーシング1が隔壁11と12と13と14とによ
って区切られ、各区域に磁気軸受部20と、ポンプ部3
0と、モータ部40とが設けられる。ケーシング1はプ
ラスチック,セラミック,金属などから形成されるが、
ケーシング1のうち磁気軸受部20とポンプ部30との
間の隔壁12およびポンプ部30とモータ部40との間
の隔壁13には磁性材料を使用することができないので
非磁性材料で構成される。More specifically, in the liquid pump device, the casing 1 is divided by partitions 11, 12, 13, and 14, and a magnetic bearing section 20 and a pump section 3 are provided in each section.
0 and a motor section 40 are provided. The casing 1 is made of plastic, ceramic, metal, etc.
The partition wall 12 between the magnetic bearing unit 20 and the pump unit 30 and the partition wall 13 between the pump unit 30 and the motor unit 40 in the casing 1 are made of a non-magnetic material because magnetic materials cannot be used. .
【0017】ポンプ部30のケーシング1内にはポンプ
室33が設けられていて、このポンプ室33内でインペ
ラ31が回転し、流体を吐出口16から排出する(図1
(b)。インペラ31は複数の羽根34を有しており、
羽根34は図1(b)に示すように渦巻型に形成されて
いる。インペラ31は非制御式磁気軸受を構成する永久
磁石32を有する非磁性部材35と、制御式磁気軸受の
ロータに相当する軟質磁性部材36とを含む。永久磁石
32はインペラ31の円周方向に分割されていて、互い
に隣接する磁石は互いに反対方向の磁極に着磁されてい
る。A pump chamber 33 is provided in the casing 1 of the pump section 30, and the impeller 31 rotates in the pump chamber 33 to discharge fluid from the discharge port 16 (FIG. 1).
(B). The impeller 31 has a plurality of blades 34,
The blade 34 is formed in a spiral shape as shown in FIG. The impeller 31 includes a non-magnetic member 35 having a permanent magnet 32 constituting a non-control type magnetic bearing, and a soft magnetic member 36 corresponding to a rotor of the control type magnetic bearing. The permanent magnet 32 is divided in the circumferential direction of the impeller 31, and magnets adjacent to each other are magnetized with magnetic poles in opposite directions.
【0018】なお、ポンプ室33内全体に抗凝固剤であ
るヘパリンをコーティングすることによって、これらの
部分での血栓形成を防ぎ、血液輸送用ポンプとして利用
することができる。この場合、ヘパリンコーティング
は、凝固系活性化抑制,血小板保護、活性化抑制,炎症
系活性抑制,線溶系活性化抑制,感染抑制などの効果を
もたらす。By coating the entire inside of the pump chamber 33 with heparin, which is an anticoagulant, it is possible to prevent thrombus formation in these parts and use it as a pump for transporting blood. In this case, the heparin coating has effects such as coagulation activation inhibition, platelet protection, activation inhibition, inflammatory activation inhibition, fibrinolysis activation inhibition, and infection inhibition.
【0019】また、図1では、非磁性部材35と軟質磁
性部材36を斜線部で示し、その他の部分は非磁性材料
を示している。血液のような腐食性の流体を搬送する用
途に用いる場合には、軟質磁性材料としては高耐食性フ
ェライト系ステンレススチール(SUS447J、SU
S444等)、非磁性材料としては高耐食性オーステナ
イト系ステンレススチール(SUS316L等)、もし
くはチタン合金、純チタン等が好ましい。In FIG. 1, the non-magnetic member 35 and the soft magnetic member 36 are indicated by hatched portions, and the other portions are indicated by non-magnetic materials. When used for transporting corrosive fluids such as blood, high corrosion resistant ferritic stainless steel (SUS447J, SU) may be used as the soft magnetic material.
S444), as the non-magnetic material, high corrosion-resistant austenitic stainless steel (SUS316L or the like), a titanium alloy, pure titanium, or the like is preferable.
【0020】インペラ31の永久磁石32を有する側に
対向するようにして、モータ部40には隔壁13の中心
部から隔壁14側に伸びる円柱部48が形成されてい
る。この円柱部48の外周面には転がり軸受からなるモ
ータ軸受49が設けられ、このモータ軸受49に軸支さ
れて、モータロータ46が回転可能に設けられ、円柱部
48の先端部にはモータステータ47が取付けられる。
モータロータ46はモータステータ47によって駆動さ
れて回転する。モータロータ46にはインペラ31の永
久磁石32に対向しかつ吸引力が作用するようにインペ
ラ31側と同数の永久磁石45が設けられる。この永久
磁石45も互いに隣接する磁石は互いに反対方向の磁極
に着磁されている。A column portion 48 extending from the center of the partition 13 to the partition 14 is formed in the motor portion 40 so as to face the side of the impeller 31 having the permanent magnet 32. A motor bearing 49 made of a rolling bearing is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 48, and a motor rotor 46 is rotatably supported by the motor bearing 49, and a motor stator 47 is provided at the tip of the cylindrical portion 48. Is attached.
The motor rotor 46 is driven and rotated by a motor stator 47. The motor rotor 46 is provided with the same number of permanent magnets 45 as the side of the impeller 31 so as to oppose the permanent magnets 32 of the impeller 31 and to apply an attractive force. As for the permanent magnet 45, magnets adjacent to each other are magnetized to magnetic poles in opposite directions.
【0021】なお、モータとしては、DCブラシレスモ
ータを含む同期モータや、インダクションモータを含む
非同期モータなどが使用されるが、モータの種類は問わ
ない。As the motor, a synchronous motor including a DC brushless motor, an asynchronous motor including an induction motor, and the like are used, but the type of the motor is not limited.
【0022】電磁石部20には、電磁石部20とポンプ
部30とを仕切る隔壁12の内壁に、インペラ31の軟
質磁性部材36を有する側に対向するようにして、電磁
石23と磁気軸受センサ24とが取り付けられる。この
電磁石23と磁気軸受センサ24によりポンプ室33に
おいて永久磁石32と45の吸引力に釣り合ってインペ
ラ31を、ポンプ室33の中心に保持することができ
る。The electromagnet section 20 is provided with an electromagnet 23 and a magnetic bearing sensor 24 such that the inner wall of the partition wall 12 separating the electromagnet section 20 and the pump section 30 faces the side of the impeller 31 having the soft magnetic member 36. Is attached. The impeller 31 can be held at the center of the pump chamber 33 by the electromagnet 23 and the magnetic bearing sensor 24 in proportion to the attraction of the permanent magnets 32 and 45 in the pump chamber 33.
【0023】このように構成することによって、電磁石
23で生じた熱を隔壁12に伝達してポンプ部30内の
液体によって冷却することができる。同様にして、モー
タステータ47で生じた熱も円柱部48から隔壁13に
伝達され、モータ部30内の液体によって冷却される。
その結果、ケーシング1の外側に熱が伝わるのを減少で
きる。また、磁気軸受用センサ24に伝わる熱も少なく
でき、センシングを安定化できる。さらに、隔壁12と
13の厚みをある程度厚くして電磁石23と磁気軸受用
センサ24とモータステータ47を取付けるだけの強度
を持たせれば、ハウジング1の外径部分の厚みを薄くで
きるという利点がある。With this configuration, the heat generated by the electromagnet 23 can be transmitted to the partition wall 12 and cooled by the liquid in the pump section 30. Similarly, the heat generated in the motor stator 47 is also transmitted from the column 48 to the partition 13 and is cooled by the liquid in the motor 30.
As a result, the transfer of heat to the outside of the casing 1 can be reduced. Further, heat transmitted to the magnetic bearing sensor 24 can be reduced, and sensing can be stabilized. Furthermore, if the thickness of the partition walls 12 and 13 is increased to some extent so that the electromagnet 23, the magnetic bearing sensor 24, and the motor stator 47 have sufficient strength to attach, the thickness of the outer diameter portion of the housing 1 can be reduced. .
【0024】電磁石23と磁気軸受センサ24は、図2
および図3に示すように配置される。すなわち、各対を
なす電磁石23の磁極51と52との間にはセンサ24
1が配置され、磁極53と54との間にはセンサ242
が配置され、磁極55と56との間にはセンサ243が
配置されている。これらのセンサ241ないし243と
しては、一般的に渦電流式センサやリラクタンス式セン
サなどの磁気式センサが用いられる。The electromagnet 23 and the magnetic bearing sensor 24 are shown in FIG.
And are arranged as shown in FIG. That is, the sensor 24 is provided between the magnetic poles 51 and 52 of each pair of the electromagnets 23.
1 is disposed, and a sensor 242 is provided between the magnetic poles 53 and 54.
Are arranged, and a sensor 243 is arranged between the magnetic poles 55 and 56. As these sensors 241 to 243, magnetic sensors such as an eddy current sensor and a reluctance sensor are generally used.
【0025】さらに、図3に示すように、各電磁石23
のヨーク71〜76は円柱形状で形成されていて、各電
磁石ヨーク71〜76には電磁石コイル81〜86がそ
れぞれ巻回されている。Further, as shown in FIG.
The yokes 71 to 76 are formed in a cylindrical shape, and electromagnet coils 81 to 86 are wound around the electromagnet yokes 71 to 76, respectively.
【0026】このように、磁極51ないし56を円周方
向に配置することで、磁気軸受部40内に収納できる電
磁石コイル81〜86の収納スペースを増加でき、ポン
プサイズを大きくすることなく、コイルの巻スペースを
広く確保できる。このようにコイル収納スペースを広げ
ることにより、電磁石コイルの巻数を増加させたり、コ
イルの線径を太くすることも可能となった結果、電磁石
の省電力化を図ることができる。Thus, by arranging the magnetic poles 51 to 56 in the circumferential direction, the storage space of the electromagnet coils 81 to 86 that can be stored in the magnetic bearing portion 40 can be increased, and the coil size can be increased without increasing the pump size. Can secure a wide winding space. By expanding the coil storage space in this way, it is possible to increase the number of turns of the electromagnet coil and to increase the wire diameter of the coil, and as a result, power saving of the electromagnet can be achieved.
【0027】また、電磁石ヨーク71〜76の形状を円
柱形状とすることにより、各電磁石ヨーク71〜76へ
の電磁石コイル81〜86の巻付作業が容易となる。さ
らに、各電磁石ヨーク71〜76の形状が単純であるた
め、電磁石コイル81〜86との絶縁が確実となる。な
お、電磁石ヨーク71〜76は円柱にしているが、これ
は角柱であってもよく、それによって、コイルの巻き作
業が容易となり、その結果コイルとヨークとの間の絶縁
耐圧を確保しやすくなる。Further, by making the shapes of the electromagnet yokes 71 to 76 cylindrical, it is easy to wind the electromagnet coils 81 to 86 around the electromagnet yokes 71 to 76. Further, since the shapes of the electromagnet yokes 71 to 76 are simple, insulation from the electromagnet coils 81 to 86 is ensured. Although the electromagnet yokes 71 to 76 are columnar, they may be prismatic, thereby facilitating the winding operation of the coil, and as a result, it is easy to ensure the dielectric strength between the coil and the yoke. .
【0028】さらに、図2および図3ではすべての電磁
石ヨーク71〜76と電磁石コイル81〜86を同一円
周上に配置しているが、収納スペースを有効に確保する
ために、各電磁石ヨーク71〜76および電磁石コイル
81〜86は同一円周上になくてもよい。Further, in FIG. 2 and FIG. 3, all the electromagnet yokes 71 to 76 and the electromagnet coils 81 to 86 are arranged on the same circumference. To 76 and the electromagnet coils 81 to 86 may not be on the same circumference.
【0029】磁気軸受の各電磁石の磁極とヨークを円周
方向に配置することにより、磁気軸受部のスペースを増
やすことなく、すなわちさらに、電磁石のヨークを円柱
もしくは角柱にすることが可能になり、コイルの巻き作
業が容易となり、その結果コイルとヨークとの間の絶縁
耐圧を確保しやすくなる。By arranging the magnetic poles and yokes of the respective electromagnets of the magnetic bearing in the circumferential direction, it is possible to increase the space of the magnetic bearing portion, that is, to make the yokes of the electromagnets cylindrical or prismatic. The coil winding operation becomes easy, and as a result, it becomes easy to secure the dielectric strength between the coil and the yoke.
【0030】図4はこの発明の一実施形態の磁気浮上型
ポンプを駆動するためのコントローラを示すブロック図
である。図4において、コントローラ100は、インペ
ラ位置制御機能と、インペラ回転トルク制御機能と、イ
ンペラ位置制御機能を用いてポンプ室33内におけるイ
ンペラ31の浮上位置を変化させるインペラ浮上位置制
御機能と、モータ部40の電流計測機能と、インペラ浮
上位置制御機能を用いてインペラ31の浮上位置を変化
させたことにより得られるモータ部40の電流変化量を
利用して、流体の粘度を算出する流体粘度算出機能を備
えている。FIG. 4 is a block diagram showing a controller for driving the magnetic levitation pump according to one embodiment of the present invention. 4, the controller 100 includes an impeller position control function, an impeller rotation torque control function, an impeller floating position control function of changing the floating position of the impeller 31 in the pump chamber 33 using the impeller position control function, and a motor unit. Fluid viscosity calculation function for calculating the viscosity of the fluid using the current change amount of the motor unit 40 obtained by changing the floating position of the impeller 31 using the current measurement function of the motor 40 and the floating position control function of the impeller 31. It has.
【0031】具体的には、コントローラ100はコント
ローラ本体部101と、モータドライバ102と、イン
ペラ位置制御用コントロール部103とを備えている。
モータドライバ102は、コントローラ本体部101よ
り出力されたモータの回転数に対応する電圧を出力し、
モータ部40を回転させるためのドライバである。ま
た、インペラ位置制御用コントロール部103はコント
ローラ本体部101より出力されたインペラ浮上位置を
維持するために電磁石23に流れる電流または電圧もし
くは電流および電圧を制御する。Specifically, the controller 100 includes a controller main body 101, a motor driver 102, and an impeller position control controller 103.
The motor driver 102 outputs a voltage corresponding to the number of rotations of the motor output from the controller main body 101,
This is a driver for rotating the motor unit 40. Further, the impeller position control controller 103 controls the current or voltage or the current and the voltage flowing through the electromagnet 23 in order to maintain the impeller floating position output from the controller main body 101.
【0032】磁気軸受センサ24による検出出力はイン
ペラ位置制御用コントロール部103に入力され、イン
ペラ31の中心軸(z軸)方向の並進運動、かつ中心軸
(z軸)に直交するx軸およびy軸まわりの回転運動を
制御するように電磁石23に流れる電流をコントロール
する。なお、磁気軸受センサ24による検出出力をコン
トローラ本体部101に入力し、コントローラ本体部1
01より電磁石23に与える電圧値もしくは電流値を出
力させてもよい。The detection output from the magnetic bearing sensor 24 is input to the impeller position control controller 103, where the impeller 31 is translated in the direction of the central axis (z axis) and the x axis and y are orthogonal to the central axis (z axis). The current flowing through the electromagnet 23 is controlled so as to control the rotation about the axis. The detection output from the magnetic bearing sensor 24 is input to the controller main body 101 and the controller main body 1
A voltage value or a current value to be given to the electromagnet 23 may be output from 01.
【0033】コントローラ本体部101は記憶部(RO
M)104と、CPU105と、表示部110と、入力
部107とを備えている。表示部110には、設定吐出
流量保持部111と、実行吐出流量表示部112と、設
定吐出出力表示部113と、実行吐出圧力表示部114
と、流体温度表示部115と、流体粘度表示部116
と、インペラ回転数表示部117が設けられている。ま
た、入力部107には、設定吐出流量入力部108と、
設定吐出圧力入力部109とが設けられている。The controller main unit 101 has a storage unit (RO)
M) 104, a CPU 105, a display unit 110, and an input unit 107. The display unit 110 includes a set discharge flow holding unit 111, an effective discharge flow display unit 112, a set discharge output display unit 113, and an effective discharge pressure display unit 114.
, A fluid temperature display section 115 and a fluid viscosity display section 116
And an impeller rotation speed display section 117. The input unit 107 includes a set discharge flow rate input unit 108,
A set discharge pressure input unit 109 is provided.
【0034】コントローラ本体部101は、流体粘度と
インペラ浮上位置変化によるモータ電流変化量(モータ
駆動電流変化量)との関係を予め測定した流体粘度−モ
ータ電流変化量関連データもしくはこの関連データより
算出された関係式(たとえば、相関式データもしくは粘
度演算式データ)を記憶したデータ記憶部を含み、流体
粘度算出機能はデータ記憶部のデータとインペラ浮上位
置制御機能を用いたインペラ31の浮上位置を変化させ
たことにより得られるモータ部40の電流変化量を用い
て液体粘度を算出する。The controller main body 101 calculates the relationship between the fluid viscosity and the motor current change amount (motor drive current change amount) due to the change in the impeller flying position, or calculates the fluid viscosity-motor current change amount-related data or the related data. And a data storage unit that stores the obtained relational expression (for example, correlation expression data or viscosity calculation expression data). The fluid viscosity calculation function stores the data of the data storage unit and the floating position of the impeller 31 using the impeller floating position control function. The liquid viscosity is calculated using the amount of change in the current of the motor unit 40 obtained by the change.
【0035】換言すれば、コントローラ本体部101の
記憶部内には、流体粘度とインペラ浮上位置変化による
モータ電流変化量との関係を予め測定した流体粘度−モ
ータ電流変化量関連データもしくはこの関連データより
算出された相関データ(粘度演算式データでもある)が
記憶されている。In other words, in the storage section of the controller main body 101, the relation between the fluid viscosity and the motor current change amount due to the change in the impeller floating position is measured in advance, or the fluid viscosity-motor current change amount related data or the related data. The calculated correlation data (which is also viscosity calculation formula data) is stored.
【0036】図5はこの発明の他の実施形態の縦断面図
である。この実施形態は、モータ部50のみが図1の実
施形態と異なっており、電磁石部20とポンプ部30は
図1と同じであるため、同符号については説明を省略す
る。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 only in the motor unit 50, and the electromagnet unit 20 and the pump unit 30 are the same as those in FIG.
【0037】図1に示した実施形態では、モータ部40
はモータステータ47にコイルを設け、モータロータ4
6に永久磁石を設け、モータロータ46をポンプ部30
側に配置したのに対して、図5に示した実施形態では、
モータステータ51にコイルを設け、インペラ31に配
した永久磁石32との磁気的な力によってインペラ31
を回転させる方式である。In the embodiment shown in FIG.
Is provided with a coil on the motor stator 47, and the motor rotor 4
6, a permanent magnet is provided, and the motor rotor 46 is connected to the pump unit 30.
Whereas in the embodiment shown in FIG. 5,
A coil is provided on the motor stator 51, and the impeller 31 is driven by a magnetic force with a permanent magnet 32 disposed on the impeller 31.
Is a method of rotating.
【0038】この実施形態においても、発熱を生じるモ
ータステータ51を隔壁13に取付けることによって、
モータステータ51で生じた熱をポンプ部30内の液体
で冷却できる。Also in this embodiment, the motor stator 51 that generates heat is attached to the partition 13 so that
The heat generated in the motor stator 51 can be cooled by the liquid in the pump unit 30.
【0039】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、回転
部と磁気部に非接触で結合して回転部を回転駆動させる
回転駆動部と、回転部の浮上位置を検出する位置検出部
と、回転部の他方側を非接触で支持する制御式磁気軸受
部の少なくともいずれか1つの発熱をポンプ部に流れる
流体を介して放熱する構造とすることにより、小型かつ
軽量でありながらケーシング外部に熱が伝わるのを少な
くできる。As described above, according to the present invention, the rotation drive unit for driving the rotation unit in a non-contact manner with the rotation unit and the magnetic unit and the position detection unit for detecting the floating position of the rotation unit. And a structure in which heat generated by at least one of the control-type magnetic bearing portions that support the other side of the rotating portion in a non-contact manner is radiated through a fluid flowing through the pump portion, so that the casing is small and light in weight. Heat can be reduced.
【0041】また、環境温度に敏感な位置検出部への熱
の伝達も少なくできるため、ドリフトを抑制できる。Further, since the transfer of heat to the position detecting section sensitive to the environmental temperature can be reduced, the drift can be suppressed.
【0042】さらに、回転駆動部や制御式磁気軸受部を
ポンプ部との隔壁に取付け、この隔壁を強固にすればケ
ーシングを薄肉材料で作ることが可能となり、小型化か
つ軽量化を図ることができる。Further, if the rotary drive unit and the control magnetic bearing unit are attached to the partition wall with the pump unit, and if the partition wall is strengthened, the casing can be made of a thin material, and the size and weight can be reduced. it can.
【図1】 この発明の一実施形態を示す図であり、
(a)は縦断面図であり、(b)は図1の線A−Aに沿
う断面図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention;
(A) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a cross-sectional view along line AA of FIG.
【図2】 図1の線B−Bに沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG.
【図3】 図1の線C−Cに沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line CC of FIG. 1;
【図4】 この発明の液体ポンプ装置を制御するコント
ローラの概略ブロック図である。FIG. 4 is a schematic block diagram of a controller that controls the liquid pump device of the present invention.
【図5】 この発明の他の実施形態の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention.
【図6】 従来の液体ポンプ装置の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional liquid pump device.
1 ケーシング、11,12,13,14 隔壁、15
流入口、16 吐出口20 電磁石部、23 電磁
石、24 磁気軸受用センサ、30 ポンプ部、31
インペラ、32,45 永久磁石、33 ポンプ室、3
4 羽根、35非磁性部材、36 軟質磁性部材、4
0,50 モータ部、47,51 モータステータ、4
6,52 モータロータ、48 円柱部、49 モータ
軸受、100 コントローラ。1 casing, 11, 12, 13, 14 partition wall, 15
Inlet 16 Outlet 20 Electromagnet part 23 Electromagnet 24 Sensor for magnetic bearing 30 Pump part 31
Impeller, 32, 45 permanent magnet, 33 pump room, 3
4 blades, 35 non-magnetic member, 36 soft magnetic member, 4
0,50 motor part, 47,51 motor stator, 4
6,52 motor rotor, 48 cylinder, 49 motor bearing, 100 controller.
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 稔 静岡県磐田市東貝塚1578番地 エヌティエ ヌ株式会社内 Fターム(参考) 3H020 BA01 BA06 BA11 BA22 CA00 CA08 DA00 DA04 EA10 EA12 EA16 3H035 AA01 AA06 Continued on the front page (72) Inventor Minoru Suzuki 1578 Higashikaizuka, Iwata-shi, Shizuoka F-term (reference) 3N020 BA01 BA06 BA11 BA22 CA00 CA08 DA00 DA04 EA10 EA12 EA16 3H035 AA01 AA06
Claims (4)
を回転させることによって流体を排出するポンプ部と、 前記回転部の一方側と磁気力により非接触に結合して該
回転部の一方側を浮上させるとともに回転駆動する回転
駆動部と、 前記回転部の浮上位置を検出する位置検出部と、 前記位置検出部の出力に基づいて、前記回転部の他方側
を非接触で支持する制御式磁気軸受部とを含む液体ポン
プ装置において、 前記回転部と、前記位置検出部と、前記制御式磁気軸受
部の少なくともいずれか1つが発する熱を前記ポンプ部
に流れる液体を介して放熱する構造としたことを特徴と
する、液体ポンプ装置。1. A pump having a rotating part in a casing and discharging a fluid by rotating the rotating part, and a pump connected to one side of the rotating part by magnetic force in a non-contact manner. A rotation drive unit that floats and rotates one side, a position detection unit that detects a floating position of the rotation unit, and supports the other side of the rotation unit in a non-contact manner based on an output of the position detection unit. In a liquid pump device including a control type magnetic bearing unit, heat generated by at least one of the rotating unit, the position detection unit, and the control type magnetic bearing unit is radiated through a liquid flowing through the pump unit. A liquid pump device having a structure.
壁と、 前記ポンプ部と前記制御式磁気軸受部との間を仕切る第
2の隔壁とを含み、 前記回転駆動部は、前記第1の隔壁に取付けられ、前記
制御式磁気軸受部は前記第2の隔壁に取付けられること
を特徴とする、請求項1に記載の液体ポンプ装置。2. The casing includes a first partition partitioning between the pump unit and the rotary drive unit, and a second partition partitioning between the pump unit and the controllable magnetic bearing unit. The liquid pump device according to claim 1, wherein the rotation drive unit is attached to the first partition, and the controlled magnetic bearing unit is attached to the second partition.
けられることを特徴とする、請求項2に記載の液体ポン
プ装置。3. The liquid pump device according to claim 2, wherein the position detector is attached to the second partition.
記モータステータの磁力によって回転するモータロータ
とを含み、 前記モータステータが前記第2の隔壁に取付けられるこ
とを特徴とする、請求項2に記載の液体ポンプ装置。4. The apparatus according to claim 2, wherein the rotation drive unit includes a motor stator and a motor rotor that is rotated by a magnetic force of the motor stator, and the motor stator is attached to the second partition. Liquid pumping equipment.
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