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公開番号2025169164
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-12
出願番号2025060395
出願日2025-04-01
発明の名称遠心力ポンプのためのポンプ・ユニット及び遠心力ポンプ
出願人レヴィトロニクスゲーエムベーハー,Levitronix GmbH
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類F04D 13/02 20060101AFI20251105BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】ポンプ・ユニットと、第1の軸方向端部から第2の軸方向端部まで軸方向に延びるステータと、を備える遠心力ポンプのためのポンプ・ユニットを提供する。
【解決手段】ポンプ・ユニットが、ポンプ・ハウジング並びに流体を搬送するための複数の羽根を有するロータを有し、ポンプ・ハウジングがカバー部及び底部を有し、底部がロータを受けるための円筒形カップを有し、円筒形カップがステータのカップ形状凹部の中に挿入され得る。入口が入口の一方の軸方向端部を形成するリップを有し、動作状態において軸方向を基準としてロータが中央に配置される場合にリップがポンプ・チャンバの中へ突出し、流れ方向で見たとき、ロータの端面の前方で終端する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ポンプ・ユニットと、第１の軸方向端部（１１０）から第２の軸方向端部（１２０）まで軸方向（Ａ）に延びるステータ（１００）と、を備える遠心力ポンプのためのポンプ・ユニットにおいて、カップ形状凹部が前記第１の軸方向端部（１１０）に設けられ、前記ポンプ・ユニット（１）が前記カップ形状凹部の中に挿入され得、前記ポンプ・ユニット（１）が、搬送されることになる流体のための入口（２１）及び出口（２２）を有するポンプ・ハウジング（２）並びに前記流体を搬送するための複数の羽根（１０３）を有する前記ポンプ・ハウジング（２）内に配置されたロータ（１０）を有し、各羽根（１０３）が前記入口の方を向く前記ロータ（１０）の端面（１０７）まで前記軸方向に延び、前記ポンプ・ハウジング（２）がポンプ・チャンバ（２３）の境界を画定し、前記ロータ（１０）が前記軸方向（Ａ）を中心として回転させられ得、前記ポンプ・ユニット（１）が、前記ロータ（１０）の非接触式磁気的浮揚のために及び前記ステータ（１００）による前記ロータ（１０）の非接触式磁気的駆動のために設計され、前記ポンプ・ハウジング（２）がカバー部（４）及び底部（３）を有し、前記底部（３）が前記ロータ（１０）を受けるための円筒形カップ（３１）を有し、前記円筒形カップ（３１）が前記ステータ（１００）の前記カップ形状凹部の中に挿入され得る、ポンプ・ユニットであって、前記入口（２１）が前記入口（２１）の一方の軸方向端部を形成するリップ（２８）を有し、動作状態において前記軸方向（Ａ）を基準として前記ロータ（１０）が中央に配置される場合に前記リップ（２８）が前記ポンプ・チャンバ（２３）の中へ突出し、流れ方向で見たとき、前記ロータ（１０）の前記端面（１０７）の前方で終端する、ことを特徴とする、ポンプ・ユニット。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記ロータ（１０）の前記羽根（１０３）が、前記ロータ（１０）の前記端面（１０７）まで前記軸方向（Ａ）に延びて直径（Ｄ１）を有する中央入口領域（２５）の周りに配置される、請求項１に記載のポンプ・ユニット。
【請求項３】
前記ロータ（１０）が、前記中央入口領域（２５）から前記軸方向（Ａ）に前記ロータ（１０）を通って延びる少なくとも１つの緩和開口部（１０４）を有する、請求項２に記載のポンプ・ユニット。
【請求項４】
前記入口（２１）の前記リップ（２８）が、前記中央入口領域（２５）の前記直径（Ｄ１）より大きい外径（Ｄ２）を有する、請求項２から３までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
【請求項５】
前記リップ（２８）が実質的な三角形プロファイルを有し、前記実質的な三角形プロファイルの頂点が前記ロータ（１０）の前記端面（１０７）の方を向く、請求項１から４までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
【請求項６】
前記流れ方向で見たとき、前記リップ（２８）が広がっていく、請求項１から５までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
【請求項７】
前記リップ（２８）が外側に湾曲するように設計される、請求項１から６までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
【請求項８】
前記リップ（２８）が円筒パイプ・セクションとして設計される、請求項１から５までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
【請求項９】
前記ポンプ・ハウジング（２）の前記カバー部（４）が、前記軸方向（Ａ）に対して９０°より大きい角度（α）で前記カバー部（４）が前記入口（２１）で包囲することになるように、斜めになるように設計される、請求項１から８までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
【請求項１０】
前記出口（２２）が浸入表面（２２１）を有し、前記流体が前記浸入表面（２２１）を通って前記ポンプ・チャンバ（２３）から前記出口（２２）の中へ流れることができ、前記出口（２２）の前記浸入表面（２２１）が円形表面とは異なるプロファイルを有する、請求項１から９までのいずれか一項に記載のポンプ・ユニット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項のプリアンブルによる、遠心力ポンプのためのポンプ・ユニットに関する。本発明はさらに、このようなポンプ・ユニットを有する遠心力ポンプに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ポンプ・ユニットと、ポンプ・ユニットのロータのための駆動ユニットとして設計されたステータと、を備える遠心力ポンプが知られており、ここでは、ポンプ・ユニットのロータが遠心力ポンプの遠心力ホイールを形成する。ロータが接触することなく磁気的に支持され得、ポンプ・ユニット内のステータにより、軸方向を中心として回転するように接触することなく駆動され得る。このような遠心力ポンプは、例えば、Ｌｅｖｉｔｒｏｎｉｘ（登録商標）ＢＰＳポンプという商品名で本出願人によって市販されている。
【０００３】
ステータ及びロータは電磁回転駆動装置（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｒｏｔａｒｙｄｒｉｖｅ）を形成する。例えば、Ｌｅｖｉｔｒｏｎｉｘ（登録商標）ＢＰＳポンプでは、電磁回転駆動装置はベアリングレス・モータの原理に従って設計される。ベアリングレス・モータという用語は、ステータに対してロータが完全に磁気的に支持され得るような電磁回転駆動装置を意味し、ここでは、別個の磁気軸受が提供されない。この目的のため、ステータは、電気駆動装置のステータ及び磁気軸受のステータの両方となる軸受・駆動ステータ（ｂｅａｒｉｎｇａｎｄｄｒｉｖｅｓｔａｔｏｒ）として設計される。一方で軸方向によって画定される所望の回転軸を中心としたその回転を実現するトルクをロータに対して作用させて他方でその径方向位置を能動的に制御又は調節するのを可能にするようにロータに対して任意選択で調整可能である横方向の力を作用させる回転磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃｒｏｔａｔｉｎｇｆｉｅｌｄ）がステータの電気巻線を用いて生成され得る。したがって、ロータの３自由度が能動的に調節され得、つまりその回転位置及びその径方向位置（２自由度）が能動的に調節され得る。他の３つの自由度に関しては、つまり軸方向におけるその位置及び所望の回転軸に対して垂直な径方向面に対しての傾斜（２自由度）に関しては、ロータは磁気抵抗力によって受動的に磁気的に支持されるか又は安定化され、つまりロータは制御され得ない。ロータの完全な磁気軸受を有する別個の磁気軸受が存在しないことがベアリングレス・モータにその名称を与えることになる特性である。軸受・駆動ステータでは、軸受機能は駆動機能から分離され得ない。
【０００４】
もちろん、接触することなくロータが磁気的に支持されるような他の設計の遠心力ポンプも知られており、ここでは例えば、ロータのための別個の磁気軸受が提供され、その結果、磁気軸受機能が駆動機能から分離される。例えば、この目的のために別個のコイルが提供され、この別個のコイルを用いてはロータのための軸受力のみが得られ、この別個のコイルはロータの駆動には寄与しない。例えば、このような遠心力ポンプはＷＯ２０２２／００４１４４で開示される。
【０００５】
例えばベアリングレス・モータの原理に従って設計され動作するロータなどの非接触式で磁気的に支持されて駆動されるロータを有する遠心力ポンプは多数の用途を有することが分かっている。機械軸受が存在しないことで、このような遠心力ポンプは、例えば血液ポンプなどの非常に繊細な物質が搬送される用途において、或いは、例えば、半導体産業、製薬産業、バイオテクノロジー産業、又は、例えば、スラリー、硫酸、リン酸、若しくは半導体産業の他の化学物質のためのポンプなどの機械軸受を非常に早期に使用不可にする摩耗性物質若しくは腐食性の物質の搬送などの、純度に関しての要求が非常に高いような用途において、適する。
【０００６】
図１は、ベアリングレス・モータの原理に従って設計された現況技術から知られている遠心力ポンプの表示を示す。これは例えば、Ｌｅｖｉｔｒｏｎｉｘ（登録商標）ＢＰＳポンプである。より良好に理解することができるように、遠心力ポンプの内部を可視にするために図１では一部分が切り取られている。
【０００７】
遠心力ポンプ２００’は、ステータ１００’と、ポンプ・ユニット１’と、を備える。より良好に理解することができるように、図２は軸方向Ａからのポンプ・ユニット１’の上面図を示し、図３は図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿う断面図でポンプ・ユニット１’を示す。
【０００８】
図１、図２及び図３の表示が現況技術からのデバイスであることを示すために、各参照符号はここでは逆コンマ又はダッシュを付される。遠心力ポンプはその全体を参照符号２００’によって示される。
【０００９】
遠心力ホイール又はインペラを形成するロータ１０’がポンプ・ユニット１’内に配置され、このホイール又はインペラを用いて流体が搬送される。ステータ１００’がステータ・ハウジング１３０’を有し、第１の軸方向端部１１０’から第２の軸方向端部１２０’まで軸方向Ａに延び、ここでは、カップ形状凹部１２１’が第１の軸方向端部１１０’に設けられ、ポンプ・ユニット１’がカップ形状凹部１２１’の中に挿入され得る。ステータ１００’は、ロータ１０’と共に、軸方向Ａを中心としてロータ１０’を回転させるための電磁回転駆動装置を形成する。ステータ１００’は、ベアリングレス・モータの原理に従ってロータ１０’の非接触式磁気的軸受のために設計される。この目的のため、ステータ１００’は軸受・駆動ステータとして設計され、ステータ１００’により、ロータ１０’は軸方向Ａを中心して回転するために接触することなく磁気的に駆動され得、さらには接触することなくステータ１００’に対して磁気的に支持され得、ここでは、ロータ１０’は軸方向Ａにおいて受動的に磁気的に安定化され、さらには軸方向Ａに対して垂直である径方向面において能動的に磁気的に支持され、径方向面は図１では線Ｅによって示される。
【００１０】
ステータ１００’及びロータ１０’を有する電磁回転駆動装置はいわゆるテンプル・モータ（ｔｅｍｐｌｅｍｏｔｏｒ）として設計される。ステータ１００’はここでは８つのコイル・コア１２５’である複数のコイル・コア１２５’を備え、複数のコイル・コア１２５’の各々は、図１の表示によると下側端部である第１の端部から第２の端部まで軸方向Ａに延びる長手方向脚部１２６’と、径方向面Ｅ内において長手方向脚部１２６’の第２の端部に配置された横方向脚部１２７’と、を備える。各横方向脚部１２７’は付随の長手方向脚部１２６’からロータ１０’の方に向かって径方向に延び、径方向内側に位置する端面によって境界を画定される。コイル・コア１２６’は円周方向においてカップ形状凹部１２１’の周りに及びひいてはロータ１０’の周りに配置され、その結果、ロータ１０’がコイル・コア１２６’の横方向脚部１２７’の径方向内側に位置する端面の間に配置されることになる。
（【００１１】以降は省略されています）

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