离心式泵装置.pdf

离心式泵装置
    技术领域 本发明涉及一种离心式泵装置， 尤其涉及包括利用旋转时的离心力输送液体的叶 轮的离心式泵装置。
     背景技术 近年来， 以利用磁耦合将外部电动机的驱动转矩传递至血液室内的叶轮的离心式 血液泵装置作为人造心肺装置的血液循环装置的案例正在增加。 利用这种离心式血液泵装 置， 能排除外部与血液室的物理连通， 从而能防止细菌等进入血液。
     专利文献 1( 日本专利特开平 2004-209240 号公报 ) 的离心式血液泵包括 ： 具有由 第一分隔壁和第二分隔壁分隔而成的第一室～第三室的外壳 ； 在第二室 ( 血液室 ) 内设置 成能旋转的叶轮 ； 设于叶轮的一个面的磁性体 ； 与叶轮的一个面相对向地设于第一室内的 电磁铁 ； 设于叶轮的另一个面的永磁体 ； 设于第三室内的转子及电动机 ； 以及与叶轮的另 一个面相对向地设于转子的永磁体。 在第二分隔壁的与叶轮的另一个面相对向的表面形成 有动压槽。在由电磁铁作用于叶轮的一个面的吸引力、 由转子的永磁体作用于叶轮的另一 个面的吸引力以及动压槽的动压轴承效应的作用下， 叶轮离开第二室的内壁， 并以非接触 的状态旋转。
     此外， 专利文献 2( 日本专利特开平 2006-167173 号公报 ) 的离心式血液泵包括 ： 具有由第一分隔壁和第二分隔壁分隔而成的第一室～第三室的外壳 ； 在第二室 ( 血液室 ) 内设置成能旋转的叶轮 ； 设于叶轮的一个面的磁性体 ； 与叶轮的一个面相对向地设于第一 室内的第一永磁体 ； 设于叶轮的另一个面的第二永磁体 ； 设于第三室内的转子及电动机 ； 以及与叶轮的另一个面相对向地设于转子的第三永磁体。 在第一分隔壁的与叶轮的一个面 相对向的表面形成有第一动压轴， 在第二分隔壁的与叶轮的另一个面相对向的表面形成有 第二动压槽。在由第一永磁体作用于叶轮的一个面的吸引力、 由转子的第三永磁体作用于 叶轮的另一个面的吸引力以及第一动压槽和第二动压槽的动压轴承效应的作用下， 叶轮离 开第二室的内壁， 并以非接触的状态旋转。
     此外， 专利文献 3( 日本专利特开平 4-91396 号公报 ) 的图 8 和图 9 的涡轮型泵包 括： 外壳 ； 在外壳内设置成能旋转的叶轮 ； 设于叶轮的一个面的第一永磁体 ； 设于外壳的外 部的转子 ； 与叶轮的一个面相对向地设于转子的第二永磁体 ； 设于叶轮的另一个面的第三 永磁体 ； 以及与叶轮的另一个面相对向地设于外壳的磁性体。 此外， 在叶轮的一个面形成有 第一动压槽， 在叶轮的另一个面形成有第二动压槽。在由转子的第二永磁体作用于叶轮的 一个面的吸引力、 由外壳的磁性体作用于叶轮的另一个面的吸引力以及第一动压槽和第二 动压槽的动压轴承效应的作用下， 叶轮离开外壳的内壁， 并以非接触状态旋转。
     此外， 专利文献 4( 日本专利实开平 6-53790 号公报 ) 的清洁泵 (clean pump) 包 括： 外壳 ； 在外壳内设置成能旋转的叶轮 ； 设于叶轮的一个面的第一永磁体 ； 设于外壳的外 部的转子 ； 与叶轮的一个面相对向地设于转子的第二永磁体 ； 设于叶轮的另一个面的磁性 体； 以及与叶轮的另一个面相对向地设于外壳外的电磁铁。 此外， 在叶轮的一个面形成有动
     压槽。 当叶轮的转速比规定转速低时， 使电磁铁工作， 当叶轮的转速超过规定转速时， 停 止对电磁铁的通电。 在由转子的第二永磁体作用于叶轮的一个面的吸引力和动压槽的动压 轴承效应的作用下， 叶轮离开外壳的内壁， 并以非接触状态旋转。
     专利文献 1 ： 日本专利特开平 2004-209240 号公报
     专利文献 2 ： 日本专利特开平 2006-167173 号公报
     专利文献 3 ： 日本专利特开平 4-91396 号公报
     专利文献 4 ： 日本专利实开平 6-53790 号公报
     发明概要 发明所要解决的技术问题
     在上述专利文献 1 ～ 4 的泵中， 在以下这点上是相同的 ： 通过形成于叶轮与外壳的 对向部的动压槽来进行叶轮的轴向方向 ( 叶轮的转轴方向 ) 的支承， 并利用设于叶轮的永 磁体和设于外壳外的永磁体的吸引力来进行叶轮的径向方向 ( 叶轮的半径方向 ) 的支承。
     在这种离心式泵装置中， 若叶轮的支承刚性 ( 用于使叶轮移动单位长度所需的 力 ) 较小， 则随着使用者的动作而引起的振动 ( 加速度振动 ) 会使叶轮与血液室的内壁接 触。所以， 对于轴向方向和径向方向都需要具有足够大的支承刚性。
     为了增加叶轮的支承刚性， 只需使叶轮的永磁体与外壳侧的永磁体的磁耦合力变 大即可。然而， 增大该磁耦合力并不容易。即， 在动压轴承式的离心式泵装置中， 首先， 按规 格设定流量、 扬程 ( 压力 )、 血液室与叶轮的间隔的最小值。 然后， 根据叶轮的直径确定转速 和动压槽的尺寸。
     只要动压槽的尺寸、 叶轮直径、 转速、 血液室与叶轮的间隔确定， 则负载容量确定， 因此， 用于与之平衡的磁耦合力确定。磁耦合力确定， 则叶轮的支承刚性也确定。因此， 虽 然为了增加叶轮的支承刚性需要增加负载容量， 但由于负载容量取决于血液的粘度、 叶轮 的转速、 动压槽的尺寸、 血液室与叶轮的间隔， 因此， 增加负载容量是有限度的。
     此外， 由于动压力所作用的叶轮端面与外壳内表面之间的间隙形成于叶轮旋转转 矩发生部侧和叶轮辅助吸引部侧， 两间隙大致相等， 因此， 叶轮端面与外壳内表面之间的距 离变得最大， 即便在叶轮上作用有扰动， 叶轮端面也不易与外壳内表面接触。然而， 在单涡 旋、 或没有涡旋而使血液流出口与圆筒形的外壳连接的泵的结构中， 在进行所期望的泵动 作时， 会产生泵室内的压力均衡的不平衡， 叶轮以被吸向血液流出口侧的方式在径向上移 动， 因此， 叶轮两端面的轴向方向的吸引力降低。
     因此， 当叶轮旋转转矩发生部的针对径向方向变位的轴向方向的吸引力变化量与 形成于叶轮辅助吸引部的磁力结合部的针对径向方向变位的轴向方向的吸引力变化量不 同时， 在进行所期望的泵动作时， 轴向方向的吸引力的平衡位置会偏离外壳内的大致中央 位置移动。其结果是， 叶轮端面与外壳内表面的两个间隙中， 一个间隙变小， 另一方间隙变 大， 在间隙变小的一侧， 即便对叶轮作用较小的扰动， 也会使叶轮端面与外壳内表面容易接 触。
     因此， 本发明的主要目的在于提供一种离心式泵装置， 即便当叶轮在外壳内沿径 向方向移动了时， 也不会使叶轮与外壳的悬浮间隙变化， 针对作用于叶轮的扰动具有抗扰
     动性。 解决技术问题所采用的技术方案
     本发明的离心式泵装置， 包括 ： 外壳， 该外壳具有由分隔壁分隔而成的第一室及第 二室 ； 叶轮， 该叶轮在第一室内被设置成能沿着分隔壁旋转， 并利用旋转时的离心力输送液 体； 以及驱动元件， 该驱动元件设于第二室内， 并隔着分隔壁来驱动叶轮旋转， 该离心式泵 装置还包括 ： 设于叶轮的一个面上的第一磁性体 ； 设于第一室的与叶轮的一个面相对向的 内壁， 对第一磁性体进行吸引的第二磁性体 ； 以及设于叶轮的另一个面上的第三磁性体。 在 叶轮的旋转期间， 第一磁性体与第二磁性体之间的第一吸引力和第三磁性体与驱动元件之 间的第二吸引力在第一室内的叶轮的可动范围的大致中央处平衡。 第一吸引力的相对于叶 轮在径向方向上的偏心量的变化量与第二吸引力的相对于叶轮在径向方向上的偏心量的 变化量大致相等。 在叶轮的一个面或第一室的与该一个面相对向的内壁上形成有第一动压 槽， 在叶轮的另一个面或与该另一个面相对向的分隔壁上形成有第二动压槽。
     较为理想的是， 驱动元件包括 ： 设置成能在第二室内沿所述分隔壁旋转的转子 ； 设于转子， 能吸引第三磁性体的第四磁性体 ； 以及使转子旋转的电动机。
     此外， 较为理想的是， 由第一磁性体及第二磁性体构成的磁力结合部在径向方向 上的正的支承刚性值的绝对值比由第三磁性体及第四磁性体构成的磁力结合部在径向方 向上的正的支承刚性值的绝对值大。
     此外， 较为理想的是， 第三磁性体包括以使相邻的磁极彼此不同的方式沿着同一 个圆配置的多个磁铁， 驱动元件包括与多个磁铁对向设置， 用于产生旋转磁场的多个线圈。
     此外， 较为理想的是， 第三磁性体包括以使相邻的磁极彼此不同的方式沿着同一 个圆配置的多个磁铁。驱动元件包括 ： 与多个磁铁对向配置的多个第四磁性体 ； 以及分别 与多个第四磁性体对应设置而分别卷绕于对应的第四磁性体上， 用于产生旋转磁场的多个 线圈。
     此外， 较为理想的是， 使在多个线圈中流动的电流的相位发生变化， 以调整第二吸 引力。
     此外， 较为理想的是， 还包括与多个磁铁对向地设于第二室内的磁传感器， 根据磁 传感器的输出信号， 使在多个线圈中流动的电流的相位发生变化。
     此外， 较为理想的是， 包括 ： 设于叶轮的一个面上， 在叶轮的径向上排列的多个第 一磁性体 ； 以及设于第一室的与叶轮的一方面相对向的内壁上， 分别对多个第一磁性体进 行吸引的多个第二磁性体。在叶轮旋转期间， 多个第一磁性体与多个第二磁性体之间的第 一吸引力和第三磁性体与驱动部之间的第二吸引力在第一室内的叶轮的可动范围的大致 中央处平衡。
     此外， 较为理想的是， 多个第一磁性体和多个第二磁性体中的至少一个磁性体绕 叶轮的旋转中心线形成圆环状。
     此外， 较为理想的是， 多个第一磁性体和多个第二磁性体中的至少一个磁性体绕 叶轮的旋转中心线以圆环状排列多个。
     此外， 较为理想的是， 多个第一磁性体和多个第二磁性体都是永磁体， 在叶轮的径 向上相邻的两个第一磁性体的 N 极朝向相同方向。
     此外， 较为理想的是， 多个第一磁性体和多个第二磁性体都是永磁体， 在叶轮的径
     向上相邻的两个第一磁性体的 N 极朝向相互不同的方向。
     此外， 较为理想的是， 在叶轮的径向上相邻的两个第一磁性体的间隔比第一室内 的叶轮的径向上的可动距离的二分之一大。 此时， 即便叶轮在径向上最大限度地移动， 也能 防止相邻的两对第一磁性体与第二磁性体之间的磁干涉。
     此外， 较为理想的是， 设有多个第三磁性体， 多个第三磁性体以使相邻的磁极彼此 不同的方式沿着同一个圆配置。驱动元件包括与多个第三磁性体对向设置， 用于产生旋转 磁场的多个线圈。
     此外， 较为理想的是， 设有多个第三磁性体， 多个第三磁性体以使相邻的磁极彼此 不同的方式沿着同一个圆配置。驱动元件包括 ： 与多个第三磁性体对向配置的多个第四磁 性体 ； 以及分别与多个第四磁性体对应设置而分别卷绕于对应的第四磁性体上， 用于产生 旋转磁场的多个线圈。
     此外， 较为理想的是， 驱动元件包括 ： 设置成能在第二室内沿分隔壁旋转的转子 ； 与第三磁性体对向地设于转子， 吸引第三磁性体的第四磁性体 ； 以及使转子旋转的电动机。
     此外， 较为理想的是， 液体是血液， 离心式泵装置能用于使血液循环。 此时， 由于叶 轮顺畅地启动并旋转， 而确保了叶轮与外壳之间的距离， 因此， 能防止溶血的发生。 发明效果
     在本发明的离心式泵装置中， 作用于叶轮的第一吸引力和第二吸引力在叶轮的可 动范围的大致中央处平衡， 针对叶轮在径向方向上的偏心量， 第一吸引力的变化量与第二 吸引力的变化量大致相等， 并形成有第一动压槽和第二动压槽。 因此， 即便当叶轮在外壳内 沿径向方向移动了时， 也不会使叶轮与外壳的悬浮间隙变化， 针对作用于叶轮的扰动具有 抗扰动性。
     附图说明
     图 1 是表示本发明实施方式 1 的离心式血液泵装置的泵部的外观的主视图。
     图 2 是图 1 所示的泵部的侧视图。
     图 3 是图 2 的 III-III 线剖视图。
     图 4 是图 3 的 IV-IV 线剖视图。
     图 5 是表示图 3 所示的永磁体的图。
     图 6 是表示从图 3 的 IV-IV 线剖视图中去除叶轮后的状态的剖视图。
     图 7 是表示从图 3 的 VII-VII 线剖视图中去除叶轮后的状态的剖视图。
     图 8 是图 3 的 VIII-VIII 线剖视图。
     图 9 是表示图 8 所示的磁传感器的动作的时序图。
     图 10 是例示对图 8 所示的多个线圈通入电压的时序图。
     图 11 是表示叶轮的悬浮位置与对叶轮的作用力的关系的图。
     图 12 是表示叶轮的悬浮位置与对叶轮的作用力的关系的又一图。
     图 13 是表示叶轮的径向方向的偏心量与对叶轮的作用力的关系的图。
     图 14 是表示对图 1 ～图 8 所示的泵部进行控制的控制器的结构的框图。
     图 15 是表示该实施方式 1 的变形例的剖视图。
     图 16 是表示该实施方式 1 的另一变形例的剖视图。图 17 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 18 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 19 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 20 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 21 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 22 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 23 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 24 是表示实施方式 1 的又一变形例的剖视图。 图 25 是表示实施方式 1 的又一变形例的图。 图 26 是表示本发明实施方式 2 的离心式血液泵装置的泵部的结构的剖视图。 图 27 是用于说明图 26 所示的永磁体 50、 51 的直径与叶轮的偏心之间的关系的图。 图 28 是用于说明图 27 所示的永磁体 50、 51 的吸引力 F2 与叶轮的偏心量之间的 关系的图。
     图 29 是表示实施方式 2 的变形例的图。
     图 30 是表示图 29 所示的永磁体 15a、 15b 及永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 与 叶轮的偏心量之间的关系的图。
     具体实施方式
     ( 实施方式 1)
     在图 1 及图 2 中， 实施方式 1 的离心式血液泵装置的泵部 1 包括由非磁性材料形 成的外壳 2。外壳 2 包括 ： 圆柱状的主体部 3 ； 竖立设置在主体部 3 的一个端面的中央的圆 筒状的血液流入口 4 ； 以及设于主体部 3 的外周面的圆筒状的血液流出口 5。血液流出口 5 朝主体部 3 外周面的切线方向延伸。
     如图 3 所示， 在外壳 2 内设有由分隔壁 6 分隔而成的血液室 7 和电动机室 8。如图 3 和图 4 所示， 在血液室 7 内， 中央具有通孔 10a 的圆板状叶轮 10 被设置成能旋转。叶轮 10 包括 ： 两个圈形板状的护罩 11、 12 ； 以及形成在两个护罩 11、 12 之间的多个 ( 例如 6 个 ) 叶片 13。护罩 11 配置于血液流入口 4 侧， 护罩 12 配置于分隔壁 6 侧。护罩 11、 12 和叶片 13 由非磁性材料形成。
     在两个护罩 11、 12 之间形成有由多个叶片 13 分隔而成的多个 ( 此时为 6 个 ) 血 液通路 14。如图 4 所示， 血液通路 14 与叶轮 10 中央的通孔 10a 连通， 并以叶轮 10 的通孔 10a 为开始端， 宽度慢慢变宽地延伸至外周缘。 换言之， 在相邻的两个血液通路 14 之间形成 有叶片 13。另外， 在本实施方式 1 中， 多个叶片 13 以等角度间隔设置， 且形成为相同形状。 因此， 多个血液通路 14 以等角度间隔设置， 且形成为相同形状。
     当叶轮 10 被驱动而旋转时， 从血液流入口 4 流入的血液在离心力的作用下从通孔 10a 经由血液通路 14 被送至叶轮 10 的外周部， 从血液流出口 5 流出。
     此外， 在护罩 11 中埋设有永磁体 15a、 15b， 在血液室 7 的与护罩 11 相对向的内壁 中埋设有分别对永磁体 15a、 15b 进行吸引的永磁体 16a、 16b。永磁体 15a、 15b、 16a、 16b 是 为了将叶轮 10 朝与电动机室 8 相反一侧、 即血液流入口 4 侧吸引 ( 即施力 ) 而设的。图 5(a)、 图 5(b) 是表示永磁体 15a、 15b、 16a、 16b 的结构的图， 图 5(a) 是图 5(b) 的 VA-VA 线剖视图。如图 5(a)、 图 5(b) 所示， 永磁体 15a、 15b 分别形成圆环状， 永磁体 15a 的外径比永磁体 15b 的内径小。永磁体 15a、 15b 同轴状设置， 永磁体 15a、 15b 的中心点均 配置在叶轮 10 的旋转中心线上。图中永磁体 15a、 15b 的相同方向的端面形成同极， 但也可 形成不同极。
     另一方面， 永磁体 16a、 16b 分别形成圆弧状， 在叶轮 10 的旋转方向上排列两个。 配 置成圆环状的两个永磁体 16a 的外径及内径与永磁体 15a 的外径及内径相同。配置成圆环 状的两个永磁体 16b 的外径及内径与永磁体 15b 的外径及内径相同。图中永磁体 16a、 16b 的相同方向的端面形成同极， 但也可形成不同极。永磁体 15a 与永磁体 16a、 永磁体 15b 与 永磁体 16b 采用分别互相吸引的极配置而相对向。
     此外， 如图 3 所示， 永磁体 15a、 15b 的间隔 ( 即永磁体 16a、 16b 的间隔 )D1 设定成 比叶轮 10 的径向方向的可动距离 ( 即血液室 7 的内径与叶轮 10 的外径之差的距离 ) 的二 分之一的距离 D2 大 (D1 ＞ D2)。这是因为， 在设定成 D1 ＜ D2 的情况下， 当叶轮 10 在径向 方向上移动到最大限度时， 永磁体 15a 与永磁体 16b、 永磁体 15b 与永磁体 16a 分别干涉， 使 叶轮 10 回到泵中心位置的回复力会变得不稳定。 如上所述， 由于在叶轮 10 的径向上设置两对永磁体 15a、 永磁体 16a 及永磁体 15b、 永磁体 16b， 因此， 与在叶轮 10 的径向上仅设置一对永磁体的情形相比， 能增加叶轮 10 的径向方向的支承刚性。
     另外， 也可以在护罩 11 及血液室 7 的内壁中的一方设置永磁体， 在另一方设置磁 性体， 来代替在护罩 11 及血液室 7 的内壁上分别设置永磁体 15a、 15b 及永磁体 16a、 16b。 此外， 作为磁性体， 可以使用软质磁性体或硬质磁性体。
     此外， 在图 3 中， 表示了永磁体 15a 与永磁体 16a 的对向面的尺寸相同且永磁体 15b 与永磁体 16b 的对向面的尺寸相同的情形， 但为了防止因永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 的吸引力而造成的叶轮 10 的刚性降低， 较为理想的是， 使永磁体 15a 与永磁体 16a 的对向面的尺寸不同， 且使永磁体 15b 与永磁体 16b 的对向面的尺寸不同。通过使永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 的对向面的尺寸不同， 能将根据两者之间的距离而变化的吸引 力的变化量、 即负值的刚性抑制得较小， 从而能防止叶轮 10 的支承刚性降低。
     此外， 在图 5(a)、 图 5(b) 中， 永磁体 15a、 15b 分别形成圆环状， 永磁体 16a、 16b 分 别形成圆弧状， 并在叶轮 10 的旋转方向上以等角度间隔排列两个， 但相反地， 也可将永磁 体 16a、 16b 分别形成圆环状， 将永磁体 15a、 15b 分别形成圆弧状， 并在叶轮 10 的旋转方向 上以等角度间隔排列两个。此外， 也可将各永磁体 15a、 15b 或各永磁体 16a、 16b 形成更短 的圆弧状， 并在叶轮 10 的旋转方向上以等角度间隔排列多个。
     此外， 如图 3 及图 4 所示， 在护罩 12 中埋设有多个 ( 例如 8 个 ) 永磁体 17。多个 永磁体 17 沿着同一个圆以等角度间隔配置， 以使相邻的磁极彼此不同。换言之， N 极朝向 电动机室 8 侧的永磁体 17 和 S 极朝向电动机室 8 侧的永磁体 17 沿着同一个圆以等角度间 隔交替配置。
     此外， 如图 3 及图 8 所示， 在电动机室 8 内设有多个 ( 例如 9 个 ) 磁性体 18。多个 磁性体 18 与叶轮 10 的多个永磁体 17 相对向地沿着同一个圆以等角度间隔配置。多个磁 性体 18 的基端与一个圆板状的磁轭 19 接合。各磁性体 18 卷绕有线圈 20。
     此外， 在九个磁性体 18 中相邻的四个磁性体 18 之间的三个间隔中设有三个磁传 感器 SE。三个磁传感器 SE 与叶轮 10 的多个永磁体 17 的经过路径相对向地配置。当叶轮 10 旋转而使多个永磁体 17 的 S 极和 N 极交替经过磁传感器 SE 附近时， 磁传感器 SE 的输出 信号电平会如图 9 所示呈正弦波状变化。因此， 通过对磁传感器 SE 的输出信号的时间变化 进行检测， 就能检测出多个永磁体 17 与多个磁性体 18 的位置关系， 从而能求出电流流过多 个线圈 20 的时刻和叶轮 10 的转速。
     此外， 在叶轮 10 与分隔壁 6 之间的间隙较宽时， 磁传感器 SE 附近的磁场变弱， 而 使磁传感器 SE 的输出信号的振幅 A1 变小。在叶轮 10 与分隔壁 6 之间的间隙较窄时， 磁传 感器 SE 附近的磁场变强， 而使磁传感器 SE 的输出信号的振幅 A2 变大。 因此， 通过对磁传感 器 SE 的输出信号的振幅进行检测， 就能检测出在叶轮 10 的可动范围内的叶轮 10 的位置。
     例如以 120 度通电方式对 9 个线圈 20 通入电压。即， 9 个线圈 20 被每三个分成一 组。对各组的第一线圈～第三线圈 20 通入如图 10 所示的电压 VU、 VV、 VW。在 0 ～ 120 度 期间对第一线圈 20 通入正电压， 在 120 ～ 180 度期间对第一线圈 20 通入 OV， 在 180 ～ 300 度期间对第一线圈 20 通入负电压， 在 300 ～ 360 度期间对第一线圈 20 通入 OV。因此， 卷 绕有第一线圈 20 的磁性体 18 的前端面 ( 叶轮 10 侧的端面 ) 在 0 ～ 120 度期间为 N 极， 在 180 ～ 300 度期间为 S 极。电压 VV 的相位比电压 VU 的相位慢 120 度， 电压 VW 的相位比电 压 VV 的相位慢 120 度。因此， 通过分别对第一线圈～第三线圈 20 通入电压 VU、 VV、 VW， 能 形成旋转磁场， 从而能利用多个磁性体 18 与叶轮 10 的多个永磁体 17 的吸引力和斥力使叶 轮 10 旋转。 在此， 当叶轮 10 以额定转速旋转时， 永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸 引力和多个磁性体 17 与多个磁性体 18 之间的吸引力在血液室 7 内的叶轮 10 的可动范围 的大致中央附近平衡。因此， 在叶轮 10 的任何可动范围内， 由对叶轮 10 的吸引力而引发的 作用力都非常小。其结果是， 能减小叶轮 10 启动旋转时所产生的叶轮 10 与外壳 2 的相对 滑动时的摩擦阻力。此外， 没有相对滑动时的叶轮 10 和外壳 2 的内壁的表面损伤 ( 表面凹 凸 )， 此外在低速旋转时的动压力较小的情况下， 叶轮 10 也能容易地从外壳 2 悬浮， 而成为 非接触的状态。因此， 也不会因叶轮 10 与外壳 2 的相对滑动而引起溶血、 或是因相对滑动 时所产生的微小的表面损伤 ( 凹凸 ) 而产生血栓。
     此外， 在分隔壁 6 的与叶轮 10 的护罩 12 相对向的表面形成有多个动压槽 21， 在血 液室 7 的与护罩 11 相对向的内壁形成有多个动压槽 22。当叶轮 10 的转速超过规定转速 时， 会在各动压槽 21、 22 与叶轮 10 之间产生动压轴承效应。藉此， 由各动压槽 21、 22 对叶 轮 10 产生阻力， 从而使叶轮 10 在血液室 7 内以非接触状态旋转。
     详细来说， 如图 6 所示， 多个动压槽 21 形成与叶轮 10 的护罩 12 相对应的大小。 各 动压槽 21 的一端在稍许离开分隔壁 6 中心的圆形部分的周缘 ( 圆周 ) 上， 且各动压槽 21 以 宽度慢慢变宽的方式呈涡旋状 ( 即弯曲地 ) 延伸到分隔壁 6 的外缘附近。此外， 多个动压 槽 21 为大致相同形状， 且配置成大致相同间隔。较为理想的是， 动压槽 21 为凹部， 且动压 槽 21 的深度为 0.005 ～ 0.4mm 左右。较为理想的是， 动压槽 21 的个数为 6 ～ 36 个左右。
     图 6 中， 相对于叶轮 10 的中心轴等角度地配置有 10 个动压槽 21。由于动压槽 21 呈所谓的向内螺旋槽形状， 因此， 当叶轮 10 朝顺时针方向旋转时， 液体的压力从动压槽 21 的外径部朝向内径部升高。因此， 在叶轮 10 与分隔壁 6 之间产生斥力， 该斥力便是动压力。
     这样， 通过形成于叶轮 10 与多个动压槽 21 之间的动压轴承效应， 叶轮 10 离开分 隔壁 6， 并以非接触状态旋转。因此， 在叶轮 10 与分隔壁 6 之间确保有血液流路， 从而能防 止在两者之间的血液滞留及因该血液滞留而引发的血栓。 另外， 在通常状态下， 由于动压槽 21 在叶轮 10 与分隔壁 6 之间起到搅拌作用， 因此， 能防止两者之间产生局部的血液滞留。
     另外， 也可将动压槽 21 设于叶轮 10 的护罩 12 的表面， 来代替将动压槽 21 设于分 隔壁 6。
     此外， 较为理想的是， 将动压槽 21 的角的部分倒圆成具有至少 0.05mm 以上的圆 角。藉此， 能进一步减少溶血的产生。
     此外， 如图 7 所示， 多个动压槽 22 与多个动压槽 21 一样， 形成与叶轮 10 的护罩 11 相对应的大小。 各动压槽 22 的一端在稍许离开血液室 7 内壁的中心的圆形部分的周缘 ( 圆 周 ) 上， 且各动压槽 22 以宽度慢慢变宽的方式呈涡旋状 ( 即弯曲地 ) 延伸到血液室 7 内壁 的外缘附近。此外， 多个动压槽 22 为大致相同的形状， 且以大致相同的间隔配置。较为理 想的是， 动压槽 22 为凹部， 且动压槽 22 的深度为 0.005 ～ 0.4mm 左右。较为理想的是， 动 压槽 22 的个数为 6 ～ 36 个左右。图 7 中， 相对于叶轮 10 的中心轴等角度地配置有 10 个 动压槽 22。 这样， 通过形成于叶轮 10 与多个动压槽 22 之间的动压轴承效应， 叶轮 10 离开血 液室 7 的内壁， 并以非接触状态旋转。此外， 在泵部 1 受到外部冲击或由动压槽 21 产生的 动压力过剩时， 能防止叶轮 10 与血液室 7 的内壁紧贴。也可以使由动压槽 21 产生的动压 力和由动压槽 22 产生的动压力不同。
     另外， 动压槽 22 也可以设于叶轮 10 的护罩 11 的表面， 而不是血液室 7 的内壁侧。 此外， 较为理想的是， 将动压槽 22 的作为角的部分倒圆成具有至少 0.05mm 以上的圆角。藉 此， 能进一步减少溶血的产生。
     此外， 较为理想的是， 在叶轮 10 的护罩 12 与分隔壁 6 的间隙和叶轮 10 的护罩 11 与血液室 7 的内壁的间隙为大致相等的状态下使叶轮 10 旋转。当作用于叶轮 10 的流体力 等扰动较大而使一个间隙变窄时， 会使由该变窄一侧的动压槽产生的动压力比由另一个动 压槽产生的动压力大， 为了使两个间隙大致相同， 较为理想的是， 使动压槽 21 与动压槽 22 的形状不同。
     另外， 在图 6 和图 7 中， 动压槽 21、 22 均为向内螺旋槽形状， 但也可以使用其它形 状的动压槽 21、 22。 但是， 在使血液循环的情况下， 较为理想的是， 采用能使血液顺畅流动的 向内螺旋槽形状的动压槽 21、 22。
     图 11 是表示在将永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间 ( 在图 11 中简述为永磁 体 15、 16 之间 ) 的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 的合力大小调整成 在叶轮 10 的血液室 7 内的可动范围的中央位置以外的位置 P1 处为零时作用于叶轮 10 的 力的图。其中， 叶轮 10 的转速被保持为额定值。
     即， 永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 被设定成比永磁体 17 与 磁性体 18 之间的吸引力 F2 小， 并使它们的合力为零时的叶轮 10 的悬浮位置比叶轮可动范 围的中间靠分隔壁 6 侧。动压槽 21、 22 的形状相同。
     图 11 的横轴表示叶轮 10 的位置 ( 图中的左侧为分隔壁 6 侧 )， 纵轴表示对叶轮 10 的作用力。当对叶轮 10 的作用力朝分隔壁 6 侧作用时， 该作用力为负值。作为对叶轮 10
     的作用力， 示出有永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1、 永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2、 动压槽 21 的动压力 F3、 动压槽 22 的动压力 F4 及它们的合力即 “作用 于叶轮的有效力 F5” 。
     从图 11 可知， 在作用于叶轮 10 的有效力 F5 为零的位置上， 叶轮 10 的悬浮位置大 幅偏离叶轮 10 的可动范围的中央位置。其结果是， 旋转期间的叶轮 10 与分隔壁 6 之间的 距离变窄， 即使对叶轮 10 作用有较小的扰动力， 也会使叶轮 10 与分隔壁 6 接触。
     与此相对， 图 12 是表示在将永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 的合力大小调整成在叶轮 10 的血液室 7 内的可 动范围的中央位置 P0 处为零时作用于叶轮 10 的力的图。此时， 叶轮 10 的转速也被保持为 额定值。
     即， 永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 被设定为大致相同。此外， 使动压槽 21、 22 的形状相同。此时， 由于作用 于叶轮 10 的有效力 F5 在可动范围的中央为零， 因此， 在对叶轮 10 没有作用扰动力的情况 下， 叶轮 10 在中央位置处悬浮。
     这样， 叶轮 10 的悬浮位置由永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1、 永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 及叶轮 10 旋转时在动压槽 21、 22 中产生的动压力 F3、 F4 的平衡来决定。由于使 F1 与 F2 大致相同且使动压槽 21、 22 的形状相同， 因此在叶 轮 10 旋转时能使叶轮 10 在血液室 7 的大致中央部处悬浮。如图 3 和图 4 所示， 由于叶轮 10 具有在两个盘片之间形成有叶片的形状， 因此， 能将与外壳 2 的内壁相对向的两个面形 成为相同形状和相同尺寸。因此， 能将具有大致相同的动压性能的动压槽 21、 22 设于叶轮 10 的两侧。
     此时， 由于叶轮 10 在血液室 7 的中央位置悬浮， 因此， 叶轮 10 被保持在距外壳 2 的 内壁最远的位置。其结果是， 即使在叶轮 10 悬浮时对叶轮 10 施加扰动力， 而使叶轮 10 的 悬浮位置变化， 叶轮 10 与外壳 2 的内壁接触的可能性也会变小， 因它们的接触而引发血栓 或溶血的可能性也会变低。
     另外， 在图 11 和图 12 的例子中， 两个动压槽 21、 22 的形状相同， 但也可以使动压 槽 21、 22 的形状不同， 并使动压槽 21、 22 的动压性能不同。例如， 当开泵时因流体力等而对 叶轮 10 始终作用有一个方向的扰动时， 通过预先使位于该扰动方向的动压槽的性能比另 一个动压槽的性能高， 能使叶轮 10 在外壳 2 的中央位置处悬浮并旋转。其结果是， 能将叶 轮 10 与外壳 2 的接触概率控制得较低， 从而能得到叶轮 10 的稳定的悬浮性能。
     此外， 较为理想的是， 在将由永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 构成的朝叶轮 10 的轴向方向的负值的支承刚性 值的绝对值设为 Ka， 将径向方向的正值的刚性值的绝对值设为 Kr， 并将在叶轮 10 旋转的常 用转速范围内通过两个动压槽 21、 22 得到的正值的刚性值的绝对值设为 Kg 时， 满足 Kg ＞ Ka+Kr 的关系。
     具体来说， 当将轴向方向的负值的刚性值的绝对值 Ka 设为 20000N/m， 并将径向方 向的正值的刚性值的绝对值 Kr 设为 10000N/m 时， 将在叶轮 10 通常旋转的转速范围内通过 两个动压槽 21、 22 得到的正值的刚性值的绝对值 Kg 设定为超过 30000N/m 的值。
     由于叶轮 10 的轴向支承刚性是从由动压槽 21、 22 产生的动压力而引起的刚性减去由磁性体之间的吸引力等而引起的负值的刚性后的值， 因此， 通过满足 Kg ＞ Ka+Kr 的关 系， 能将叶轮 10 的轴向方向的支承刚性提高到比叶轮 10 的径向方向的支承刚性高。通过 如上所述设定， 在对叶轮 10 作用有扰动力时， 相比于叶轮 10 朝径向方向的运动， 更能抑制 朝轴向方向的运动， 因而能避免叶轮 10 与外壳 2 在动压槽 21 的形成部处的机械接触。
     特别地， 由于动压槽 21、 22 如图 3、 图 6 及图 7 所示地凹设于平面， 因此， 当在叶轮 10 旋转期间在该部分出现外壳 2 与叶轮 10 的机械接触时， 叶轮 10 和 / 或外壳 2 内壁的表 面会出现损伤 ( 表面的凹凸 )， 当血液经过该部位时， 可能会引发血栓和溶血。为了防止该 在动压槽 21、 22 处的机械接触以抑制血栓和溶血， 将轴向方向的刚性提高到比径向方向的 刚性高的效果是很好的。
     此外， 若叶轮 10 存在不平衡， 则在旋转时叶轮 10 会出现振摆回转， 上述振摆回转 在由叶轮 10 的质量和叶轮 10 的支承刚性值确定的固有频率与叶轮 10 的转速一致时最大。
     在上述泵部 1 中， 由于将叶轮 10 径向方向的支承刚性设定成比叶轮 10 轴向方向 的支承刚性小， 因此， 较为理想的是， 将叶轮 10 的最高转速设定为径向方向的固有频率以 下。因此， 为了防止叶轮 10 与外壳 2 的机械接触， 较为理想的是， 在将由永磁体 15a、 15b 与 永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 构成的叶轮 10 的径向刚性值设为 Kr(N/m)， 将叶轮 10 的质量设为 m(kg)， 并将叶轮的转速设为 ω(rad/s) 0.5 时， 满足 ω ＜ (Kr/m) 的关系。
     具体来说， 在叶轮 10 的质量为 0.03kg， 径向刚性值为 2000N/m 时， 将叶轮 10 的最 高转速设定为 258rad/s(2565rpm) 以下。相反地， 当将叶轮 10 的最高转速设定为 366rad/ s(3500rpm) 时， 将径向刚性设定为 5018N/m 以上。
     而且， 较为理想的是， 将叶轮 10 的最高转速设定为上述 ω 的 80 ％以下。具体 来 说， 在 叶 轮 10 的 质 量 为 0.03kg， 径 向 刚 性 值 为 2000N/m 时， 将叶轮的最高转速设定 为 206.4rad/s(1971rpm) 以 下。 相 反 地， 当 想 要 将 叶 轮 10 的 最 高 转 速 设 定 为 366rad/ s(3500rpm) 时， 将径向刚性值设定为 6279N/m 以上。通过如上所述设定叶轮 10 的最高转 速， 就能抑制叶轮 10 旋转期间叶轮 10 与外壳 2 的接触。
     此外， 如图 13 所示， 永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间 ( 在图 13 中简述为永 磁体 15、 16 之间 ) 的吸引力 F1 随着叶轮 10 朝径向方向的移动而变小。同样地， 永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 随着叶轮 10 朝径向方向的移动而变小。当进行所期望的泵 动作时， 在由于叶轮 10 在径向方向上偏心， 而使吸引力 F1 相对于叶轮 10 的偏心量的变化 量 ΔF1 与吸引力 F2 相对于叶轮 10 的偏心量的变化量 ΔF2 不同时， 该偏心位置处的叶轮 10 的悬浮位置会偏离血液室 7 的中央位置移动。因此， 叶轮 10 与血液室 7 的内壁的间隙和 叶轮 10 与分隔壁 6 的间隙中的一个间隙变小， 当对叶轮 10 稍许作用扰动时， 叶轮 10 会与 血液室 7 的内壁或分隔壁 6 接触。
     另一方面， 在吸引力 F1 的变化量 ΔF1 与吸引力 F2 的变化量 ΔF2 相等的情况下， 即便叶轮 10 在径向方向上偏心， 也能将叶轮 10 的悬浮位置维持在血液室 7 的中央位置。 因此， 即便对叶轮 10 作用扰乱， 也能降低叶轮 10 与血液室 7 的内壁或分隔壁 6 接触的可能 性。因此， 在本实施方式 1 中， 通过调整在线圈 20 中流动的电流的相位， 能使 ΔF1 ≈ ΔF2， 从而即便在叶轮 10 在径向方向上偏心的情况下， 也能将叶轮 10 的轴向方向的悬浮位置维 持在血液室 7 的中央位置。图 14 是表示对泵部 1 进行控制的控制器 25 的结构的框图。在图 14 中， 控制器 25 包括振幅运算器 26、 比较器 27、 存储部 28、 电动机控制电路 29 和功率放大器 30。振幅运算 器 26 求出磁传感器 SE 的输出信号的振幅， 根据该振幅求出叶轮 10 的悬浮位置， 并将表示 叶轮 10 的悬浮位置的信号传送到电动机控制电路 29。比较器 27 对三个磁传感器 SE 的输 出信号与参照电压的高低进行比较， 根据比较结果来检测永磁体 17 的旋转状况， 并将表示 永磁体 17 的旋转状况的旋转驱动信号传送到电动机控制电路 29。存储部 28 存储当叶轮 10 以规定转速在可动范围的中央位置旋转时的振幅运算器 26 及比较器 27 的输出信号的波 形。
     电动机控制电路 29 输出例如 120 度通电方式的三相控制信号， 以使振幅运算器 26 及比较器 27 的输出信号的波形与存储在存储部 28 中的波形一致。功率放大器 27 对来自 电动机控制电路 29 的三相控制信号进行增幅， 以生成图 10 所示的三相电压 VU、 VV、 VW。三 相电压 VU、 VV、 VW 被分别通入图 8 ～图 10 中说明的第一线圈～第三线圈 20。藉此， 在第一 线圈～第三线圈 20 中流动有三相交流电流， 叶轮 10 在可动范围的中央位置以规定转速旋 转。
     当叶轮 10 在径向方向上偏心时， 吸引力 F1、 F2 减小， 但用于进行规定的泵动作的 负载电流增大， 吸引力 F2 增加。吸引力 F2 的调整是通过调整在线圈 20 中流动的电流的相 位而进行的。 即， 当三相电压 VU、 VV、 VW 与三个磁传感器 SE 的输出信号的相位差为规定值时， 效 率最大。若使三相电压 VU、 VV、 VW 的相位比三个磁传感器 SE 的输出信号的相位早， 则永磁 体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 减小。相反地， 若使三相电压 VU、 VV、 VW 的相位比三个 磁传感器 SE 的输出信号的相位迟， 则永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 增大。
     因此， 在叶轮 10 在径向方向上偏心而使叶轮 10 的轴向方向的悬浮位置偏离血液 室 7 的中央位置的情况下， 根据叶轮 10 的悬浮位置来调整三相电压 VU、 VV、 VW 的相位即在 线圈 20 中流动的三相交流电流的相位， 从而能使叶轮 10 的悬浮位置回到血液室 7 的中央 位置。
     另外， 随着三相电压 VU、 VV、 VW 的相位调整而引起的吸引力 F2 的变化量根据装置 的尺寸、 输出而不同， 但在本实施方式 1 中为 ±1N 左右。另一方面， 随着叶轮 10 的位置变 动而引起的永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 的变化量为 1N 以下。 因此， 通过调整三相电压 VU、 VV、 VW 的相位， 能使 F1 ≈ F2。
     在本实施方式 1 中， 由于使永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力和多 个永磁体 50 与多个永磁体 51 之间的吸引力平衡， 并设有动压槽 21、 22， 因此， 能增加叶轮 10 的轴向方向的支承刚性。此外， 由于在叶轮 10 的径向上设置有两对永磁体 15a、 永磁体 16a 及永磁体 15b、 永磁体 16b， 因此， 与在叶轮 10 的径向上仅设置一对永磁体的情形相比， 能增加叶轮 10 的径向方向的支承刚性。此外， 由于使叶轮 10 偏心时的永磁体 15a、 15b 与 永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 的变化量 ΔF1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 的变化量 ΔF2 大致一致， 因此， 能增大叶轮 10 的轴向方向的支承刚性。因此， 能减少叶轮 10 与外壳 2 的机械接触， 从而能防止溶血、 血栓的产生。
     此外， 也可以在血液室 7 的内壁的表面及分隔壁 6 的表面和 / 或叶轮 10 的表面形 成类金刚石碳 (DLC) 膜。藉此， 能减少叶轮 10 与血液室 7 的内壁及分隔壁 6 的摩擦力， 从
     而能使叶轮 10 顺畅地启动并旋转。另外， 也可以形成氟类树脂膜、 对二甲苯类树脂膜等， 来 代替类金刚石碳膜。
     此外， 图 15 是表示本实施方式 1 的变形例的剖视图， 是与图 8 进行对比的图。在 本变形例中， 9 个线圈 20 被每 3 个一组分成三组， 对各组的第一线圈～第三线圈 20 分别通 入图 10 的电压 VU、 VV、 VW。第一磁传感器 SE 配置在第一组的第一线圈 20 与第二线圈 20 之间。第二磁传感器 SE 配置在第一组的第三线圈 20 与第二组的第一线圈 20 之间。第三 磁传感器 SE 配置在第二组的第二线圈 20 与第三线圈 20 之间。因此， 第一磁传感器 SE ～ 第三磁传感器 SE 之间的电角度被分别维持在 120 度。根据第一磁传感器 SE ～第三磁传感 器 SE 的输出信号， 就能进行三相控制信号的生成和叶轮 10 的轴向方向的位置检测。此外， 由于第一磁传感器 SE ～第三磁传感器 SE 之间的机械角分别为 80 度， 因此， 也能够检测出 旋转期间叶轮 10 的悬浮姿势。
     此外， 图 16 是表示本实施方式 1 的又一变形例的剖视图， 是与图 8 进行对比的图。 在本变形例中， 9 个线圈被每 3 个一组分成三组， 三个磁传感器 SE 分别配置在三个组的三个 间隔中。因此， 由于三个磁传感器 SE 之间的机械角分别为 120 度， 所以能容易地运算出旋 转期间叶轮 10 的悬浮姿势。使电流流过 9 个线圈 20 的时刻是根据三个磁传感器 SE 中的 任意一个磁传感器 SE 的输出信号运算得出的。 此外， 当由动压槽 21、 22 的动压力产生的刚性比由永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁性体 18 之间的吸引力 F2 构成的叶轮 10 的轴向方 向上的负值的刚性值大时， 叶轮 10 与外壳 2 处于非接触的状态。因此， 较为理想的是， 尽量 减小该负值的刚性值。因此， 为了将该负值的刚性值抑制得较小， 较为理想的是， 使永磁体 15a 与永磁体 16a 的对向面的尺寸不同， 且使永磁体 15b 与永磁体 16b 的对向面的尺寸不 同。例如， 如图 17 所示， 通过将永磁体 15a、 15b 的尺寸分别设定成比永磁体 16a、 16b 的尺 寸小， 能将根据两者之间的距离而变化的吸引力的变化比例、 即负值的刚性控制得较小， 从 而能防止叶轮支承刚性的降低。
     此外， 图 18 是表示本实施方式 1 的又一变形例的剖视图， 是与图 3 进行对比的图。 图 18 中， 在本变形例中， 在各磁性体 18 的与永磁体 17 相对向的前端面上设有磁性体 35。 该磁性体 35 的与永磁体 17 相对向的表面的面积比磁性体 18 的前端面的面积大。在本变 形例中， 能增大磁性体 18、 35 对永磁体 17 的吸引力， 从而能提高在叶轮 10 旋转驱动时的能 源效率。
     此外， 图 19 是表示本实施方式 1 的又一变形例的剖视图， 是与图 3 进行对比的图。 图 19 中， 在本变形例中， 磁轭 19 被替换成磁轭 36， 磁性体 18 被替换成磁性体 37。磁轭 36 和磁性体 37 均包括在叶轮 10 的转轴的长度方向上层叠的多个钢板。在本变形例中， 能减 少磁轭 36 和磁性体 37 中产生的涡流损耗， 从而能提高在叶轮 10 旋转驱动时的能源效率。
     此外， 也可以如图 20 所示， 将磁性体 32 替换成包括在叶轮 10 的旋转方向上层叠 的多个钢板的磁性体 38。此外， 也可以如图 21 所示， 将磁性体 32 替换成包括在叶轮 10 的 径向上层叠的多个钢板的磁性体 39。在这些情况下， 也能得到与图 19 的变形例相同的效 果。
     此外， 也可以用纯铁、 软铁或硅铁的粉末形成图 3 的磁轭 19 和磁性体 18。 此时， 能 减少磁轭 19 和磁性体 18 的铁损， 从而能提高在叶轮 10 旋转驱动时的能源效率。
     此外， 图 22 是表示本实施方式 1 的又一变形例的剖视图， 是与图 3 进行对比的图。 图 22 中， 在本变形例中， 去除了磁性体 18。在本变形例中， 进行调整， 以使永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 和永磁体 17 与磁轭 19 之间的吸引力 F2 的合力的大小 在叶轮 10 的血液室 7 内的可动范围的中央位置 P0 处为零。通过该变形例， 也能得到与实 施方式 1 相同的效果。
     此外， 当永磁体 17 与磁轭 19 之间的吸引力 F2 比永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 小时， 也可如图 23 所示， 在与线圈 20 不同的位置配置磁性体 40， 施加 磁性体 40 与永磁体 17 的吸引力 F3， 以使吸引力 F1 与吸引力 F2+F3 在叶轮 10 的可动范围 的大致中央处平衡。此外， 磁性体 40 也可以是永磁体。
     此外， 也可如图 24 所示， 在叶轮 10 的与磁性体 40 相对向的位置配置永磁体 41， 施加永磁体 40 与永磁体 41 之间的吸引力 F4， 以使吸引力 F1 与吸引力 F2+F3+F4 在叶轮 10 的可动范围的大致中央处平衡。此外， 磁性体 41 也可以是永磁体。此外， 在磁性体 40 为永 磁体的情况下， 永磁体 41 也可以是磁性体。
     此外， 图 25(a)、 图 25(b) 是表示本实施方式 1 的又一变形例的剖视图， 是与图 5(a)、 图 5(b) 进行对比的图。图 22(a) 是图 22(b) 的 XXVA-XXVA 线剖视图。在本变形例 中， 永磁体 15a 的 N 极与永磁体 15b 的 N 极反向配置， 永磁体 16a 的 N 极与永磁体 16b 的 N 极反向配置。永磁体 15a 的 S 极与永磁体 16a 的 N 极相对向， 永磁体 15b 的 N 极与永磁体 16b 的 S 极相对向。通过该变形例， 也能得到与实施方式 1 相同的效果。
     此外， 在本实施方式 1 中， 对将本申请发明应用于使用磁传感器 SE 的离心式血液 泵装置的情形进行了说明， 但本申请发明也能应用于不使用磁传感器 SE 的无传感器驱动 方式的离心式血液泵装置。在无传感器驱动方式中， 根据随着永磁体 17 的旋转而在线圈 20 中产生的反电动热波形、 电流波形、 线圈 20 的电感变化求出相位信息， 并根据该相位信 息进行在线圈 20 中流动的电流的相位调整。此外， 在使用矢量控制的情况下， 保持 q 轴电 流 Iq( 转矩电流 ) 而使 d 轴电流 Id( 励磁电流 ) 的大小变化， 也能得到与相位调整相同的 效果。
     ( 实施方式 2)
     图 26 是表示本发明实施方式 2 的离心式血液泵装置的泵部的结构的剖视图， 是与 图 3 进行对比的图。图 26 中， 在泵部中， 在叶轮 10 的护罩 12 中埋设有多个 ( 例如八个 ) 永磁体 50 来代替多个永磁体 17。多个永磁体 50 沿同一个圆以等角度间隔配置。在电动机 室 8 内设有多个 ( 例如八个 ) 用于吸引多个永磁体 50 的永磁体 51。多个永磁体 51 与叶轮 10 的多个永磁体 50 相对向地沿着同一个圆以等角度间隔配置。
     多个永磁体 51 设于碗状的转子 52 的表面。在转子 52 的缘部内侧以等角度间隔 设有多个 ( 例如八个 ) 永磁体 53。多个永磁体 53 沿着同一个圆以等角度间隔配置， 以使相 邻的磁极彼此不同。换言之， N 极朝向转子 52 内侧的永磁体 53 和 S 极朝向转子 52 内侧的 永磁体 53 沿着同一个圆以等角度间隔交替配置。
     转子 52 的中央部通过轴承 54 被中心轴 55 支承成能旋转， 转子 52 设置成能沿分 隔壁 6 旋转。中心轴 55 立设于圆板状的磁轭 56 的中央。在磁轭 56 的表面上中心轴 55 的 周围以等角度间隔设有多个 ( 例如九个 ) 永磁体 57。多个磁性体 57 的前端与叶轮 52 的多 个永磁体 53 相对向地沿着同一个圆配置。各磁性体 57 卷绕有线圈 58。多个永磁体 53、 多个永磁体 57 及多个线圈 58 构成用于使转子 52 旋转的电动机。
     例如以 120 度通电方式对 9 个线圈 58 通入电压。即， 9 个线圈 58 被每三个分成一 组。对各组的第一线圈～第三线圈 58 通入图 9 所示的电压 VU、 VV、 VW。因此， 通过分别对 第一线圈～第三线圈 58 通入电压 VU、 VV、 VW， 能形成旋转磁场， 从而能利用多个磁性体 57 与转子 52 的多个永磁体 53 的吸引力和斥力使转子 52 旋转。当转子 52 旋转时， 在转子 52 的多个永磁体 51 与叶轮 10 的多个永磁体 50 的吸引力的作用下， 叶轮 10 旋转。
     在此， 在叶轮 10 以额定转速旋转时， 永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸 引力和多个永磁体 50 与多个永磁体 51 之间的吸引力在血液室 7 内的叶轮 10 的可动范围 的大致中央附近平衡。因此， 在叶轮 10 的任何可动范围内， 由对叶轮 10 的吸引力而引发的 作用力都非常小。其结果是， 能减小使叶轮 10 旋转启动时所产生的叶轮 10 与外壳 2 的相 对滑动时的摩擦阻力。此外， 没有相对滑动时的叶轮 10 和外壳 2 的内壁的表面损伤 ( 表面 凹凸 )， 此外在低速旋转时动压力较小的情况下， 也能使叶轮 10 容易地从外壳 2 悬浮， 而成 为非接触的状态。
     此外， 与实施方式 1 同样地， 在分隔壁 6 的与叶轮 10 的护罩 12 相对向的表面形成 有动压槽 21， 在血液室 7 的与护罩 11 相对向的内壁形成有动压槽 22。当叶轮 10 的转速超 过规定转速时， 会在各动压槽 21、 22 与叶轮 10 之间产生动压轴承效应。藉此， 由各动压槽 21、 22 对叶轮 10 产生阻力， 从而使叶轮 10 在血液室 7 内以非接触状态旋转。
     此外， 在本实施方式 2 中， 如图 13 所示， 永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的 吸引力 F1 随着叶轮 10 朝径向方向的移动而变小。同样地， 永磁体 50、 51 之间的吸引力 F2 随着叶轮 10 朝径向方向的移动而变小。
     当进行所期望的泵动作时， 在由于叶轮 10 在径向方向上偏心， 而使吸引力 F1 相对 于叶轮 10 的偏心量的变化量 ΔF1 与吸引力 F2 相对于叶轮 10 的偏心量的变化量 ΔF2 不 同时， 该偏心位置处的叶轮 10 的悬浮位置会偏离血液室 7 的中央位置移动。因此， 叶轮 10 与血液室 7 的内壁的间隙和叶轮 10 与分隔壁 6 的间隙中的一个间隙变小， 当对叶轮 10 稍 许作用扰动时， 叶轮 10 会与血液室 7 的内壁或分隔壁 6 接触。
     另一方面， 在吸引力 F1 的变化量 ΔF1 与吸引力 F2 的变化量 ΔF2 相等的情况下， 即便叶轮 10 在径向方向上偏心， 也能将叶轮 10 的悬浮位置维持在血液室 7 的中央位置。 因此， 即便对叶轮 10 作用扰乱， 也能降低叶轮 10 与血液室 7 的内壁或分隔壁 6 接触的可能 性。因此， 在本实施方式 2 中， 通过调整永磁体 50、 51 的直径， 能使 ΔF1 ≈ ΔF2， 从而即便 在叶轮 10 在径向方向上偏心的情况下， 也能将叶轮 10 的轴向方向的悬浮位置维持在血液 室 7 的中央位置。
     图 27(a)、 图 27(b) 是表示当叶轮 10 偏心时永磁体 50、 51 的重叠状态的图， 图 27(a) 表示永磁体 50、 51 的直径较大的情形， 图 27(b) 表示永磁体 50、 51 的直径较小的情 形。此外， 图 28 是表示叶轮 10 的偏心量与吸引力 F2 的关系的图。
     在图 27(a)、 图 27(b) 中， 多个永磁体 50 的旋转中心为 01， 多个永磁体 51 的旋转 中心为 02。当叶轮 10 没有偏心时， 从垂直于叶轮 10 的方向观察， 旋转中心 01、 02 一致。在 此， 叶轮 10 偏心的结果是， 旋转中心 01、 02 偏移一定距离 d。
     在图 26 所示的离心式血液泵的情况下， 当转子 52 旋转时， 在永磁体 50、 51 之间发 生角度偏移， 藉此， 在叶轮 10 上产生旋转转矩。 当叶轮 10 没有偏心时， 多组永磁体 50、 51 的对向面积 ( 重叠面积 ) 相同。当叶轮 10 偏心时， 如图 27(a)、 27(b) 所示， 永磁体 50、 51 的 对向面积因组不同而有所增减， 但与叶轮 10 没有偏心的情形相比， 多组永磁体 50、 51 的对 向面积总和减少。当叶轮 10 偏心时， 永磁体 50、 51 的直径越小， 则多组永磁体 50、 51 的对 向面积总和的变化量越大。
     此外， 多组永磁体 50、 51 之间的吸引力 F2 根据多组永磁体 50、 51 的对向面积总和 而变化。因此， 如图 28 所示， 吸引力 F2 因叶轮 10 的径向方向的变位而减少。此外， 永磁体 50、 51 的直径较大时的吸引力 F2 的变位量 ΔF2A 比永磁体 50、 51 的直径较小时的吸引力 F2 的变位量 ΔF2B 小。另一方面， 只要永磁体 15a、 15b 和永磁体 16a、 16b 的尺寸确定， 则永磁 体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 的变化量 ΔF1 是一定的。因此， 通过调整 永磁体 50、 51 的直径， 能使吸引力 F1 的变化量 ΔF1 与吸引力 F2 的变化量 ΔF2 大致一致。
     此外， 永磁体 50 的中心点与永磁体 51 的中心点的偏移量是叶轮 10 的偏心量与所 期望的旋转转矩产生的周向的角度偏移量相加而得到的， 永磁体 50 的旋转中心 01 与永磁 体 51 的旋转中心 02 的偏移量和叶轮 10 的偏心量相同。另一方面， 永磁体 15a、 15b 的旋转 中心与永磁体 16a、 16b 的旋转中心的偏心量变为与叶轮 10 的偏心量相等。
     因此， 为使吸引力 F1 的变化量 ΔF1 与吸引力 F2 的变化量 ΔF2 相等， 较为理想的 是， 使由永磁体 15a、 15b 和永磁体 16a、 16b 构成的磁力结合部在径向方向上的正值的支承 刚性值的绝对值 K1 与由多组永磁体 50、 51 构成的磁力结合部在径向方向上的正值的支承 刚性值的绝对值 K2 满足 K1-K2 ＞ 0 的关系。
     在本实施方式 2 中， 由于使永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力和多 个永磁体 50 与多个永磁体 51 之间的吸引力平衡， 并设有动压槽 21、 22， 因此， 能始终将叶 轮 10 的悬浮位置维持在外壳 2 内的大致中央位置。此外， 由于在叶轮 10 的径向上设置有 两对永磁体 15a、 永磁体 16a 及永磁体 15b、 永磁体 16b， 因此， 与在叶轮 10 的径向上仅设置 一对永磁体的情形相比， 能增加叶轮 10 的径向方向的支承刚性。此外， 由于使叶轮 10 偏心 时的永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 的变化量 ΔF1 和多组永磁体 50、 51 之间的吸引力 F2 的变化量 ΔF2 大致一致， 因此， 能始终将叶轮 10 的悬浮位置维持在外 壳 2 内的大致中央位置。因此， 能减少叶轮 10 与外壳 2 的机械接触， 从而能防止溶血、 血栓 的产生。
     另外， 在本实施方式 2 中， 通过调整永磁体 50、 51 的直径来调整吸引力 F2 的变化 量 ΔF2， 从而使 ΔF1 ≈ ΔF2， 但也可通过调整永磁体 15a、 15b 及永磁体 16a、 16b 的尺寸 ( 例如径向方向的宽度、 间隔 ) 来调整吸引力 F1 的变化量 ΔF1， 从而使 ΔF1 ≈ ΔF2。
     此外， 图 29(a)、 图 29(b) 是表示实施方式 2 的变形例的图， 是表示当叶轮 10 偏心 时永磁体 15a、 15b 与永磁体 16a、 16b 的重叠状态的图。 图 27(a) 表示永磁体 15a、 15b( 永磁 体 16a、 16b) 的磁极朝向相同方向的情形， 图 27(b) 表示永磁体 15a、 15b( 永磁体 16a、 16b) 的磁极朝向相反方向的情形。 此外， 图 28 是表示叶轮 10 的偏心量与吸引力 F1 的关系的图。
     在图 29(a)、 图 29(b) 中， 永磁体 15a、 15b 的旋转中心为 01， 永磁体 16a、 16b 的旋 转中心为 02。当叶轮 10 没有偏心时， 从垂直于叶轮 10 的方向观察， 旋转中心 01、 02 一致。 在此， 叶轮 10 偏心的结果是， 旋转中心 01、 02 偏移一定距离 d。
     当叶轮 10 偏心时， 如图 29(a) ～图 29(d) 所示， 与叶轮 10 没有偏心的情形相比， 永磁体 15a 与永磁体 16a、 永磁体 15b 与永磁体 16b 的对向面积变小。此外， 永磁体 15a、15b 与永磁体 16a、 16b 之间的吸引力 F1 根据永磁体 15a 与永磁体 16a、 永磁体 15b 与永磁 体 16b 的对向面积而变化。此外， 当叶轮 10 偏心时， 在图 29(a)、 图 29(b) 的情形下， 在永 磁体 15a 与永磁体 16b、 永磁体 15b 与永磁体 16a 之间产生吸引力， 而在图 29(c)、 图 29(d) 的情形下， 在永磁体 15a 与永磁体 16b、 永磁体 15b 与永磁体 16a 之间产生斥力。因此， 如图 30 所示， 吸引力 F1 根据叶轮 10 的径向方向的变位而减小， 图 29(c)、 图 29(d) 时的变位量 ΔF1B 变得比图 29(a)、 图 29(b) 时的变位量 ΔF1A 大。
     在该变形例中， 通过如图 29(a)、 图 29(b) 或图 29(c)、 图 29(d) 所示地配置永磁体 15a、 15b 和永磁体 16a、 16b 的磁极， 能调整吸引力 F1 的变化量 ΔF1， 并能利用实施方式 2 所示的方法调整吸引力 F2 的变化量 ΔF2。 通过该变形例， 也能得到与实施方式 2 相同的效 果。
     应当理解， 上面公开的实施方式在所有方面均只是例示， 并不构成限定。 本发明的 范围是由权利要求书表示的而不是由上述说明表示的， 包括与权利要求书等同的意思和范 围内的所有变更。
     ( 符号说明 )
     1 泵部
     2 外壳
     3 主体部
     4 血液流入口
     5 血液流出口
     6 分隔壁
     7 血液室
     8 电动机室
     10 叶轮
     10a 通孔
     11、 12 护罩
     13 叶片
     14 血液通路
     15a、 15b、 16a、 16b、 17、 41、 50、 51、 53 永磁体
     18、 35、 37 ～ 40、 57 磁性体
     19、 31、 56 磁轭
     20、 58 线圈
     21、 22 动压槽
     25 控制器
     26 振幅运算器
     27 比较器
     28 存储部
     29 电动机控制电路
     30 功率放大器
     52 转子54 轴承 55 中心轴 SE 磁传感器