JP2014092118A

JP2014092118A - ポンプ

Info

Publication number: JP2014092118A
Application number: JP2012244166A
Authority: JP
Inventors: Masato Nunomura; 真人布村; Toshiharu Hashimoto; 俊治橋本; Yuki Chikazawa; 祐樹近澤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-05-19

Abstract

【課題】分離板と磁極部および延長部との間への、モールド材の流入を防止することにより、常時高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを提供すること。
【解決手段】回転可能に軸支されたロータ３ｂに接続された羽根車４を、分離板９を介してロータ３ｂと対向配置され、磁極部２ａの先端に延長部１５を設けたモータ部３により回転駆動するポンプにおいて、分離板９の外周面には隣り合う磁極部間に挿入される突設部２４を形成し、突設部２４の先端にはロータ３ｂ回転方向の両側方向に延設されたフランジ部２５を設けたことで、ポンプケース７とモータ部３をモールド樹脂成形で一体に形成する際、モールド樹脂２６がフランジ部２５を内側へ向けて押し付け、突設部２４と磁極部２ａとの隙間を封じ、分離板９と磁極部２ａおよび延長部１５との間へのモールド樹脂２６の流入を防ぐことでポンプ効率の低下や振動の発生を防ぐことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を吸入して増圧した後に吐出するポンプに関するものである。

従来、この種のポンプにおいては、コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータとを備えたモータ部を有しており、液体を吸入する吸入口と吐出する吐出口とが設けられたポンプケースと、前記ポンプケース内に形成されたポンプ室に収容されて前記モータ部により回転される羽根車とを備えている。

前記ロータと前記羽根車とは一体に形成されるとともに、前記ステータと前記ロータとを区画する分離板を設けていて、前記分離板は、前記ロータを収容する円筒部を備えて、前記ステータと前記ロータとが前記円筒部を介して対向配置されており、前記ロータは、回転方向に沿った外周面を有している。

また、前記ステータは、前記ロータの回転軸心に対して同心配置されるヨーク部と、前記ヨーク部の前記ロータの外周面に対向する側面から当該外周面に向けて突出して形成されていて、前記コイルが巻回される複数のティース部と、前記コイルと前記ティース部とを絶縁する絶縁部と、前記ティース部の先端側に設けられて前記ロータの外周面に対向配置される磁極部とを有したステータコアを備えている。

さらに、前記分離板の円筒部の前記磁極部に対向する円筒外周面には、前記ロータの回転軸心の軸方向に形成されて前記ロータの回転方向において隣り合う前記磁極部および前記延長部の間に挿入される突設部が設けられており、前記突設部の先端は、断面が楔形状に形成されている。

上記構成により、上記分離板と上記磁極部とを密接して固定することにより、ポンプの組み立て時において、上記ステータを被覆するモールド材を注入した際に、上記分離板と上記磁極部との位置ずれを防止して、固定強度の信頼性を維持するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−０６７７２９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、上記モールド材の注入時に、硬化前の軟らかいモールド材が、上記突設部と上記磁極部との間から上記分離板側に流入してしまい、流入したモールド材が、上記分離板と上記磁極部との間に入り込んだ状態で硬化してしまう可能性があった。

上記状態においては、上記ロータと上記磁極部との距離が大きくなってしまうことで、磁極部からロータに作用する磁力が低下してしまい、モータ効率が低下するという課題を有していた。

また、上記分離板と上記磁極部との間で硬化したモールド材の厚みが不均一となる場合
もあり、この場合は、上記ロータと上記磁極部との距離が不均一になることで、磁極部からロータに作用する磁力にばらつきが生じてしまい、モータの運転時に振動が増加するといった問題点があった。

さらに、特にモータを小型化するため、上記ステータコアにおいて、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成し、上記磁極部の上記軸方向の端部に、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を備えたモータの場合は、上記流入したモールド材が、上記分離板と上記延長部との間に入り込んでしまう可能性があった。

これにより、上記延長部が、入り込んだモールド材の圧力により外周側に押されて変形したり、左記変形度合いが大きくなると折れてしまったりする場合があった。

この場合は、上記モータ効率の低下やモータの運転時の振動増加に加えて、上記延長部が磁極として機能することが困難になるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、上記分離板と上記磁極部および上記延長部との間への、モールド材の流入を防止することにより、常時高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のポンプは、コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータと、を備えたモータ部を有し、液体を吸入する吸入口と吐出する吐出口とが設けられたポンプケースと、前記ポンプケース内に形成されたポンプ室に収容されて前記モータ部により回転される羽根車とを備えている。

また、前記ロータと前記羽根車とが一体に形成されるとともに、前記ステータと前記ロータとを区画する分離板を設け、前記分離板は、前記ロータを収容する円筒部を備え、前記ステータと前記ロータとが前記円筒部を介して対向配置され、前記ロータは、回転方向に沿った外周面を備えている。

そして、前記ステータは、前記ロータの回転軸心に対して同心配置されるヨーク部と、前記ヨーク部の前記ロータの外周面に対向する側面から当該外周面に向けて突出して形成されて前記コイルが巻回される複数のティース部と、前記コイルと前記ティース部とを絶縁する絶縁部と、前記ティース部の先端側に設けられて前記ロータの外周面に対向配置される磁極部とを有したステータコアを備えている。

さらに、前記ステータコアは、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成し、前記磁極部の前記軸方向の端部には、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を備えている。

そして、前記分離板の円筒部の前記磁極部に対向する円筒外周面には、前記ロータの回転軸心の軸方向に形成されて前記ロータの回転方向において隣り合う前記磁極部および前記延長部の間に挿入される突設部を形成し、前記突設部の先端には、前記回転方向の両側に延設されたフランジ部を設けたものである。

これによって、上記分離板と上記磁極部および上記延長部との間への、モールド材の流入を防止することが可能となる。

本発明のポンプは、常時高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを提供することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるポンプの上面図（ｂ）同ポンプの内部構造を示す正断面図（ａ）同ポンプの正面図（ｂ）同ポンプの内部構造を示す上断面図同ポンプの分離板の突設部の要部拡大断面図（ａ）本発明の実施の形態２におけるポンプの正面図（ｂ）同ポンプの内部構造を示す上断面図同ポンプの分離板の突設部の要部拡大断面図

第一の発明は、コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータと、を備えたモータ部を有し、液体を吸入する吸入口と吐出する吐出口とが設けられたポンプケースと、前記ポンプケース内に形成されたポンプ室に収容されて前記モータ部により回転される羽根車とを備えている。

これにより、上記分離板と上記磁極部および上記延長部との間への、モールド材の流入を防止することにより、常時高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを提供することができる。

第二の発明は、特に、第一の発明の前記フランジ部の内周側の側面は、前記隣り合う前記磁極部および前記延長部の外周側の側面に接するように配置され、前記絶縁部の前記磁極部側端部には、前記ロータの回転方向の両側に延設された延設部を形成し、前記延設部の内周側の側面が前記フランジ部の外周側の側面に接するように配置されるようにしたものである。

これにより、上記分離板と上記磁極部および上記延長部との間への、モールド材の流入
を、より確実に防止することができることから、より高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプとすることができる。

第三の発明は、特に、第二の発明の前記フランジ部は、外周側中央部に凹所が形成され、前記絶縁部の延設部の先端には、前記凹所に向けて突設されて前記凹所に嵌合される凸部を形成するようにしたものである。

これにより、上記分離板と上記磁極部および上記延長部との間への、モールド材の流入を、さらに確実に防止することができることから、極めて高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるポンプの上面図、図１（ｂ）は同ポンプの内部構造を示す正断面図、図２（ａ）は同ポンプの正面図、図２（ｂ）は同ポンプの内部構造を示す上断面図、および図３は同ポンプの分離板の突設部の要部（図２（ｂ）の領域Ｃ）拡大断面図を示すものである。

図１に示すように、コイル１が巻回されて磁界を発生する磁極部２ａを有するステータ２と、マグネット３ａが設けられて、前記ステータ２で発生した磁界により回転駆動される、中空円筒状に形成されたロータ３ｂとを備えたモータ部３があり、ロータ３ｂの一端側には、羽根車４が一体に形成されている。

前記羽根車４は、液体を吸入する吸入口５と吐出する吐出口６とが設けられた、硬質樹脂からなるポンプケース７内に形成されたポンプ室８内に収容されている。

前記ステータ２と前記ロータ３ｂとは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の絶縁性および耐熱性を有する材料からなる分離板９により区画されており、ポンプケース７内の液体がステータ２側へ流出しないように構成されているとともに、前記分離板９は、前記ロータ３ｂを収容する有底の円筒部１０を備えていて、前記ステータ２と前記ロータ３ｂとが前記円筒部１０を介して対向配置されている。

また、前記ロータ３ｂは、回転方向に沿って外周面を備えており、長期の回転摩耗による偏心で分離板９に接触したとしてもロータを傷つけないように、保護部材１１によりマグネット３ａの外周面を保護している。

前記ステータ２は、前記ロータ３ｂの回転軸心に対して同心配置される、上面視で環状に形成されたヨーク部１２と、前記ヨーク部１２の前記ロータ３ｂの外周面に対向する側面から上記ロータ３ｂの外周面に向けて突出して形成されて、前記コイル１が巻回される複数のティース部１３とを備えている。

また、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂等の絶縁性および耐熱性を有して、さらに、薄肉状に構成しても破断し難い軟質性を備えた材料から構成されて、前記コイル１と前記ティース部１３とを絶縁する絶縁部１４と、前記ティース部１３の先端側に設けられて、前記ロータ３ｂの外周面に対向配置される磁極部２ａとを有したステータコア２ｂを備えている。

前記ステータコア２ｂは、電磁鋼板からなる複数枚の板材を、前記ロータ３ｂの回転軸
心の軸方向に積層して形成し、前記磁極部２ａの前記軸方向両端部には、上記複数枚の板材を、それぞれさらに積層して形成された延長部１５を備えており、延長部１５を含めた磁極部２ａの高さは、前記ロータ３ｂにおけるマグネット３ａの高さと同じになるように構成している。

一方、絶縁部１４は、ステータコア２ｂにおいて、ヨーク部１２、ティース部１３、および磁極部２ａの外周側、すなわちティース部１３側を覆うように形成されており、さらに、ティース部１３の先端側から延長部１５の先端に向けて屈曲し、左記の延長部１５の先端まで延設されるとともに、延長部１５の先端の上面までを覆うように形成されている。

上記構成により、ヨーク部１２、ティース部１３、磁極部２ａ、および延長部１５と、コイル１とは、絶縁部１４により、電気的に絶縁されている。

また、前記ステータコア２ｂにおける、前記磁極部２ａとロータ３ｂの外周面は対向配置されており、ロータ３ｂと一体形成された前記羽根車４を回転駆動させるように構成されていて、前記コイル１に三相交流電流を流すことにより、ステータコア２ｂに回転磁界が発生する。

この発生磁界と、ロータ３ｂのマグネット３ａが発生する磁界との相互作用により、マグネット３ａを備えたロータ３ｂを回転駆動させることで、羽根車４を回転させる構成となっている。

また、分離板９の円筒部１０と対向するように（図１の分離板９の円筒部１０の下方側）、コイル１に供給される電力を制御して、複数のティース部１３からなるステータ２で発生する磁力を制御する制御板１６が配置されている。

上記制御板１６上には、上記分離板９の近傍にホールＩＣ素子１７が設けられており、制御板１６は、上記ホールＩＣ素子１７によりロータ３ｂの回転位置を検知して、ステータ２で発生する磁力を制御するようにしている。

ロータ３ｂは、回転軸としてのロータ３ｂと一体に形成された軸受１８と、軸受１８の内周側に配置された固定軸１９により軸支されており、固定軸１９は、その両端部がポンプケース７内（図１の上方側）に設けられた凹所２０と、分離板９の底部（図１の下方側）に設けられた凹所２１にそれぞれ固定されている。

上記軸受１８と凹所２０との間には、セラミックや金属からなる受板２２が配置されており、軸受１８の回転による凹所２０の磨耗を防止している。一方、軸受１８と凹所２１との間には、金属からなるワッシャ２３が配置されており、ロータ３ｂの回転開始時または回転停止時における、軸受１８と凹所２１との直接衝突を防止している。

図２および図３に示すように、前記ステータ２と前記ロータ３ｂとを区画する分離板９の円筒部１０の外周面には、前記ロータ３ｂの回転軸心の軸方向に形成されて前記ロータ３ｂの回転方向において隣り合う前記磁極部２ａ、および前記延長部１５の間に挿入される突設部２４が形成されている。

また、前記突設部２４の先端には、前記ロータ３ｂの回転方向の両側に向けて延設されたフランジ部２５を有している。

上記フランジ部２５は、その先端側が、磁極部２ａおよび延長部１５の外周側に位置す
る絶縁部１４の内周側と、磁極部２ａおよび延長部１５の外周側との間に位置するように形成されている。

上記構成により、絶縁部１４に加えて、フランジ部２５にも、ステータコア２ｂとコイル１との絶縁機能を持たせることが可能となり、より確実に絶縁を行うことができる。

また、上記フランジ部２５は、外周側からの外力が生じた際に、磁極部２ａおよび延長部１５の外周側へ撓むように薄肉状に形成されており、フランジ部２５を内側方向、すなわち磁極部２ａおよび延長部１５の外周面側へ、上記外力により撓ませることで、磁極部２ａおよび延長部１５の外周面に密着することで、磁極部２ａの外周面とフランジ部２５の内周面間に隙間を生じさせないように構成されている。

一方、上記外力が生じていないときは、磁極部２ａおよび延長部１５の外周面と１ｍｍ以下の隙間を保持して配置できるように構成されている。

さらに、モータ部３は、ステータ２を保護するとともに、ステータ２で発生した熱を外部へ効率よく放出するため、ステータ２を分離板９に取り付けた後、熱伝導性を有する熱硬化性樹脂からなるモールド樹脂２６により、ステータ２を覆うようにモールド樹脂２６を充填する、いわゆるモールド充填を行っている。

上記モールド充填後、モールド樹脂２６を加熱、硬化することにより、モールド樹脂２６により、モータ部３の外郭が形成されることになる。

上記構成により、モールド充填の際に、モールド樹脂２６はステータコア２ｂの外周側から内周側に向けて、複数個所より注入されて充填される。

このとき、分離板９に設けた前記突設部２４が隣り合う磁極部２ａおよび延長部１５の間に挿入されており、さらに突設部２４に設けたフランジ部２５が、モールド樹脂２６を充填する際の圧力を、絶縁部１４を介して受けることになる。

上記の結果、フランジ部２５が、磁極部２ａおよび延長部１５の外周面側へ押されることにより、磁極部２ａおよび延長部１５の外周面とフランジ部２５の内周面との間に隙間が発生しないようにすることができる。

さらに、磁極部２ａおよび延長部１５が、フランジ部２５により分離板９の外周側へ押されることで、磁極部２ａおよび延長部１５を分離板９の外周面に密着させることが可能となる。

よって、モールド樹脂２６が、磁極部２ａおよび延長部１５の内周面と分離板９の外周面との間に流入することを防止することができ、その結果、磁極部２ａおよび延長部１５を、分離板９の外周面に常時密着させることができる。

このため、ロータ３ｂのマグネット３ａと、磁極部２ａおよび延長部１５との距離を、常時一定に保持することが可能となり、また、モールド樹脂２６の圧力により、延長部１５がステータコア２ｂの外周側へ傾斜することもないことから、常時高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを構成することができる。

以上のように、本実施の形態においては、モールド充填の際に、モールド樹脂２６が、磁極部２ａおよび延長部１５の内周面と分離板９の外周面との間に流入することを防止することができる。

その結果、磁極部２ａおよび延長部１５を、分離板９の外周面に常時密着させることが可能となることから、ロータ３ｂのマグネット３ａと、磁極部２ａおよび延長部１５との距離を、常時一定に保持することが可能となり、また、モールド樹脂２６の圧力により、延長部１５がステータコア２ｂの外周側へ傾斜することもないことから、常時高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを提供することができる。

また、絶縁部１４に加えて、フランジ部２５にも、ステータコア２ｂとコイル１との絶縁機能を持たせることで、ステータコア２ｂとコイル１との絶縁を確実に行うことが可能となる。

なお、図３に示すように、突設部２４の外周面において、フランジ部２５がモールド樹脂２６の充填時の圧力により、容易に磁極部２ａおよび延長部１５の外周面側へ撓むようにするために、突設部２４の中央部であって、ロータ３ｂの回転軸心の軸方向に形成された凹部２７を設けるようにしてもよい。

（実施の形態２）
図４（ａ）は本発明の実施の形態２におけるポンプの正面図、図４（ｂ）は同ポンプの内部構造を示す上断面図、図５は同ポンプの分離板の突設部の要部（図４（ｂ）の領域Ｅ）拡大断面図を示すものである。

ここでは、上記実施の形態１と相違する事項についてのみ説明し、同様の構成や作用効果等を有するものについては上記実施の形態１の説明を援用する。

本発明の実施の形態２が、上記実施の形態１と異なる部分は、図４、図５に示すように、絶縁部１４において、コイル１と前記磁極部２ａの外周面との間に位置する部分の端部を、ロータ３ｂの回転方向、即ち、分離板９に設けた突設部２４の中央部に設けられた凹部２７の方へ延設された延設部２８を設け、延設部２８の先端に、上記凹部２７に嵌合される凸部２９をさらに設けているところである。

図５に示すように、凹部２７には、ロータ３ｂの回転方向の両側からそれぞれ延設された一対の延設部２８にそれぞれ設けられた二つの凸部２９が、それぞれ勘合するように構成されている。

また、分離板９に設けた突設部２４の中央部に設けられた凹部２７に、絶縁部１４の延
設部２８の先端に設けられた凸部２９が嵌合することで、絶縁部１４と突設部２４およびフランジ部２５とを強固に密着することが可能となる。

よって、モールド樹脂２６が、磁極部２ａおよび延長部１５の内周面と分離板９の外周面との間に流入することを、より確実に防止することができ、その結果、磁極部２ａおよび延長部１５を、分離板９の外周面に、常時確実に密着させることができる。

このため、ロータ３ｂのマグネット３ａと、磁極部２ａおよび延長部１５との距離を、より常時一定に保持することが可能となり、また、モールド樹脂２６の圧力により、延長部１５がステータコア２ｂの外周側へ傾斜することもないことから、常時極めて高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを構成することができる。

以上のように、本実施の形態においては、モールド充填の際に、モールド樹脂２６が、磁極部２ａおよび延長部１５の内周面と分離板９の外周面との間に流入することを、より確実に防止することができる。

その結果、磁極部２ａおよび延長部１５を、分離板９の外周面に、常時確実に密着させることが可能となることから、ロータ３ｂのマグネット３ａと、磁極部２ａおよび延長部１５との距離を、常時確実に一定に保持することが可能となり、また、モールド樹脂２６の圧力により、延長部１５がステータコア２ｂの外周側へ傾斜することもないことから、常時極めて高いモータ効率をもった、低振動かつ小型のポンプを提供することができる。

なお、上記いずれの実施の形態においても、ステータコア２ｂにおいては、磁極部２ａおよび延長部１５を備えた構成としているが、例えば、磁極部２ａのみを有する場合であっても、同様な効果を奏することができる。

また、フランジ部２５は、その先端側が、磁極部２ａおよび延長部１５の外周側に位置する絶縁部１４の内周側と、磁極部２ａおよび延長部１５の外周側との間に位置するように形成しているが、例えば、フランジ部２５の先端側を、絶縁部１４の外周側に位置するようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかるポンプは、モータを小型に構成できる磁極の構成を、モールド成形するモータに採用できることにより、ポンプ効率を維持して小型化することが可能となるので、例えば、設置スペースの限られるヒートポンプ式暖房器具用ポンプ等の用途にも適用できる。

１コイル
２ステータ
２ａ磁極部
２ｂステータコア
３モータ部
３ａマグネット
３ｂロータ
４羽根車
５吸入口
６吐出口
７ポンプケース
８ポンプ室
９分離板
１０円筒部
１１保護部材
１２ヨーク部
１３ティース部
１４絶縁部
１５延長部
１６制御板
１７ホールＩＣ素子
１８軸受
１９固定軸
２０凹所
２１凹所
２２受板
２３ワッシャ
２４突設部
２５フランジ部
２６モールド樹脂
２７凹部
２８延設部
２９凸部

Claims

コイルが巻回されて磁界を発生するステータと、マグネットが設けられて前記ステータで発生した磁界により回転駆動されるロータと、を備えたモータ部を有し、液体を吸入する吸入口と吐出する吐出口とが設けられたポンプケースと、前記ポンプケース内に形成されたポンプ室に収容されて前記モータ部により回転される羽根車と、を備え、前記ロータと前記羽根車とが一体に形成されるとともに、前記ステータと前記ロータとを区画する分離板を設け、前記分離板は、前記ロータを収容する円筒部を備え、前記ステータと前記ロータとが前記円筒部を介して対向配置されたポンプにおいて、前記ロータは、回転方向に沿った外周面を備え、前記ステータは、前記ロータの回転軸心に対して同心配置されるヨーク部と、前記ヨーク部の前記ロータの外周面に対向する側面から当該外周面に向けて突出して形成されて前記コイルが巻回される複数のティース部と、前記コイルと前記ティース部とを絶縁する絶縁部と、前記ティース部の先端側に設けられて前記ロータの外周面に対向配置される磁極部と、を有したステータコアを備え、前記ステータコアは、複数枚の板材を前記ロータの回転軸心の軸方向に積層して形成し、前記磁極部の前記軸方向の端部には、複数枚の板材をさらに積層して形成された延長部を備え、前記分離板の円筒部の前記磁極部に対向する円筒外周面には、前記ロータの回転軸心の軸方向に形成されて前記ロータの回転方向において隣り合う前記磁極部および前記延長部の間に挿入される突設部を形成し、前記突設部の先端には、前記回転方向の両側に延設されたフランジ部を設けた、ことを特徴とするポンプ。
前記フランジ部の内周側の側面は、前記隣り合う前記磁極部および前記延長部の外周側の側面に接するように配置され、前記絶縁部の前記磁極部側端部には、前記ロータの回転方向の両側に延設された延設部を形成し、前記延設部の内周側の側面が前記フランジ部の外周側の側面に接するように配置された、ことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
前記フランジ部は、外周側中央部に凹所が形成され、前記絶縁部の延設部の先端には、前記凹所に向けて突設されて前記凹所に嵌合される突部を形成した、ことを特徴とする請求項２記載のポンプ。