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アキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上モータを備えたアキシャル型磁気浮上遠心ポンプ

国内特許コード P110002179
整理番号 S2009-0783-N0
掲載日 2011年4月6日
出願番号 特願2009-132239
公開番号 特開2010-279230
登録番号 特許第5590520号
出願日 平成21年6月1日(2009.6.1)
公開日 平成22年12月9日(2010.12.9)
登録日 平成26年8月8日(2014.8.8)
発明者
  • 増澤 徹
出願人
  • 国立大学法人茨城大学
発明の名称 アキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上モータを備えたアキシャル型磁気浮上遠心ポンプ
発明の概要 【課題】小型軽量で高いトルクが発生でき、軸方向位置および回転制御と傾き制御の簡単な構成、軸方向位置および回転制御と傾き制御の容易なアキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上遠心ポンプを提供する。
【解決手段】上部ステータの突極にロータの軸方向位置および回転制御を行なう上部軸方向位置・回転制御用コイルおよびロータの傾き制御を行なう上部傾き制御用コイルを巻回して設ける。下部ステータの突極にロータの軸方向位置および回転制御を行なう下部軸方向位置・回転制御用コイルおよびロータの傾き制御を行なう下部傾き制御用コイルを巻回して設ける。上部軸方向位置・回転制御用コイルおよび上部傾き制御用コイルと下部軸方向位置・回転制御用コイルおよび下部傾き制御用コイルをロータの軸線方向に沿って対称的に配置する。上部ステータと下部ステータでロータの回転制御を行なう。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



ロータを磁気の作用によってその軸線方向に沿ってアキシャル磁気浮上させながらロータの軸線のまわりに非接触状態で回転させる構成の磁気浮上モータとして、例えば磁気浮上回転モータ、高速回転機、工作機械用の高速スピンドル、さらにはその応用例としての医療分野における人工心臓の遠心ポンプ等への応用がある。磁気浮上のモータ方式としてロータの軸線方向に沿ってロータの軸方向の位置ならびにロータの回転の制御を行なうアキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上遠心ポンプが知られている(特許文献1)





特許文献1に示されたアキシャル型磁気浮上モータは、ロータの上方に上部ステータ、

下方に下部ステータを配置し、ロータの周囲にリング状外側永久磁石を配置した構成である。上部ステータの電磁石はロータ上面の上側永久磁石と共働して、ロータの軸方向位置および傾き制御を行ない、下部ステータはロータ下面の永久磁石と共働してロータの回転制御を行なう。このアキシャル型磁気浮上モータにおいては、ロータのラジアル方向の変動ないし振動はロータ周面に設けたリング状内側永久磁石とこれと同心配置のリング状外側永久磁石との間の相互反発力により抑制し、ラジアル方向の受動安定性でロータを支持している。





上述の特許文献1に示されたアキシャル型磁気浮上モータでは、上部ステータに設けた4個の電磁石はロータに対して吸引力を作用させてロータの軸方向の位置制御を担っているがロータの回転制御は兼用していない。一方、下部ステータの電磁石が回転制御を担っている。従って、上部ステータにおいてロータの軸方向に着磁したバイアス磁束発生用としてロータの軸方向の位置を制御し、ロータの回転は下部ステータが担っている。すなわち、上部ステータはロータの軸線Z方向におけるアキシャル制御を行ない、下部ステータはロータの軸線Zのまわりの回転制御を行なっている。





また、上述の特許文献1に示されたアキシャル型磁気浮上モータでは、上部ステータに設けた電磁石は、ロータの上側永久磁石と共働してロータの傾きを制御する傾き制御用電磁石として機能している。すなわち、上部ステータの電磁石は、ロータが軸線Zに対して、径方向軸xとy軸周りの回転で生じるロータの傾きの制御を担っている。





上述の特許文献1に示されたアキシャル型磁気浮上モータでは、上部ステータでロータの位置とロータの傾きを制御し、ロータの回転制御と上部ステータに対するバイアス力を発生する下部ステータを備えており、軸方向位置制御は、上部ステータの吸引力と下部ステータの磁気吸引力の大きさを釣り合わせて行われている。またロータの傾き制御は永久磁石によるバイアス磁束と電磁石による磁束に基づいて行われている。





上述の特許文献1に示されたアキシャル型磁気浮上モータでは、成人用の循環系疾患者および呼吸器系疾患者の救命のための磁気浮上人工心臓や磁気浮上ポンプを実現するアキシャル型磁気浮上モータに関するものであり、ロータの直径すなわちラジアル方向の寸法が大きく大型になりロータの重量が増大し、また磁気浮上を担う上部ステータとモータ機能を担う下部ステータの異なる役割の上下磁気吸引力を釣り合わせる構造であった。

産業上の利用分野



本発明は、アキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上モータを備えたアキシャル型磁気浮上遠心ポンプに関し、特に小型軽量の磁気浮上人工心臓を実現するアキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上モータを備えたアキシャル型磁気浮上遠心ポンプに関する。





本発明は、特にロータとその軸線方向に沿って、ロータの上部に配置された上部ステータおよびロータの下部に配置された下部ステータとを備え、ロータをロータの軸線方向に沿ってアキシャル磁気浮上させながらロータの軸線のまわりに非接触状態で回転させるアキシャル型磁気浮上モータおよびこのアキシャル型磁気浮上モータを備えたアキシャル型磁気浮上遠心ポンプに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ロータと、前記ロータの軸線方向に沿って前記ロータの一側に離間配置され、前記ロータ側に突出して延びた突極を有した一側ステータと、前記ロータの他側に離間配置され、前記ロータ側に突出して延びた突極を有した他側ステータと、前記ロータの前記軸方向面に永久磁石が配置されるアキシャル型磁気浮上モータにおいて、
前記アキシャル型磁気浮上モータは供給される交流電流に基づいて回転する2極モータであって、
前記ロータは、前記ロータの一側面に一対の永久磁石を備え、さらに前記ロータの他側面に一対の永久磁石を備え、これにより前記ロータは2極用のロータを形成し、
前記一側面の一対の永久磁石と前記他側面の一対の永久磁石は互いに90度ずらして配置され、
一側軸方向位置・回転制御用コイル及び一側傾き制御用コイルのそれぞれが、前記一側ステータにある前記突極に巻回して設けられ、
他側軸方向位置・回転制御用コイル及び他側傾き制御用コイルのそれぞれが、前記他側ステータにある前記突極に巻回して設けられ、
前記一側ステータの前記突極に巻回された前記一側傾き制御用コイルと前記他側ステータの前記突極に巻回された前記他側傾き制御用コイルは、これらに対向する前記一側面のあるいは前記他側面の前記永久磁石との間に磁気吸引力の不均衡を生じされて双方側で傾き制御する双方側傾き制御手段が形成され、該双方側傾き制御手段によって前記ロータの傾きが制御されること
を特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項2】
請求項1に記載のアキシャル型磁気浮上モータにおいて、
前記一側ステータと前記他側ステータの前記突極には、前記ロータから遠く離間された側に前記一側あるいは前記他側軸方向位置・回転制御用コイルがそれぞれ巻回して設けられ、そして近く離間された側に前記一側あるいは前記他側傾き制御用コイルがそれぞれ巻回して設けられること
を特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項3】
請求項1あるいは請求項2に記載のアキシャル型磁気浮上モータを用いたアキシャル型磁気浮上遠心ポンプであって、
ハウジングと、前記ハウジングに形成されたポンプ室を備え、
前記ロータにインペラが設けられ、
当該ロータが、前記ポンプ室に配置されること
を特徴とするアキシャル型磁気浮上遠心ポンプ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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