JP2019198131A - ポンプ用モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータキャンの強度を向上させ、安定動作可能なポンプ用モータを提供する。【解決手段】ポンプ用モータは、上下方向に延びる回転軸を中心に回転するロータと、ロータの径方向外側に配置されたステータと、ステータの内周側に配置されてロータを囲み、軸方向に延びる筒状のステータキャン４０と、を有する。ステータキャンは、周面から径方向に突出して軸方向に延びるリブ４１を有する。【選択図】図３

Description

本発明はポンプ用モータに関する。

従来、励磁コイルを有する環状のステータの径方向内側にマグネット及びシャフトを有するロータを配置したモータが広く知られている。さらに、ステータにステータキャンを設けたポンプ用モータが知られている。ポンプ用モータに係る技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来のキャンドモータポンプはステータの内周面に設けられた略円筒状のステータキャンと、ロータの外周面に設けられた略円筒状のロータキャンと、を備える。ステータキャンは水密的にステータの内周面を包囲する。ロータキャンは水密的にロータの外周面を包囲する。この構成により、ステータとロータとの間の隙間の領域からステータの内部及びロータの内部に液体が浸入することを抑制することができる。したがって、キャンドモータポンプを、ポンプとして適正に動作させることが可能である。

特開２００２−２１３３８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のキャンドモータポンプはロータとステータとの間の隙間で生じる虞がある高圧について十分な配慮がなされていない。すなわち、この従来のキャンドモータポンプは、ステータキャンが十分な強度を保持していないことが懸念され、キャンドモータポンプを安定させて動作させることができない虞があるという課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、ステータキャンの強度を向上させることができ、ポンプを安定させて動作させることが可能なポンプ用モータを提供することを目的とする。

本発明の例示的なポンプ用モータは、上下方向に延びる回転軸を中心に回転するロータと、前記ロータの径方向外側に配置されたステータと、前記ステータの内周側に配置されて前記ロータを囲み、軸方向に延びる筒状のステータキャンと、を有する。前記ステータキャンは、周面から径方向に突出して軸方向に延びるリブを有する。

本発明の例示的なポンプ用モータによれば、ステータキャンの強度が向上する。これにより、ロータとステータとの間の隙間で高圧が生じた場合であっても、ポンプを安定させて動作させることが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの切断部縦端面図である。 図２は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの断面斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータのステータキャンの外観斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの部分拡大平面図である。 図５は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータのステータキャンの部分拡大外観斜視図である。 図６は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの部分拡大断面斜視図である。 図７は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの部分拡大切断部縦端面図である。 図８は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータのステータキャンの部分拡大外観斜視図である。 図９は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの第１変形例の断面斜視図である。 図１０は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの第２変形例のステータキャンの外観斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本書では、ポンプ用モータの回転軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、ポンプ用モータの回転軸を中心として回転軸と直交する方向を単に「径方向」と呼び、ポンプ用モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。また、本書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図１の上下方向をポンプ用モータの上下方向として各部の形状や位置関係を説明する。なお、この上下方向の定義がポンプ用モータの使用時の向きを限定するものではない。また、本書では、軸方向に平行な端面図を「縦端面図」と呼ぶ。また、本書で用いる「平行」は、厳密な意味で平行を表すものではなく、略平行を含む。

＜１．ポンプ用モータの全体構成＞
本発明の例示的な実施形態に係るポンプ用モータの全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの切断部縦端面図である。図２は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの断面斜視図である。なお、図２ではロータの描画を省略した。

図１及び図２に示すポンプ用モータ１は、ロータ２と、ステータ３と、上軸受１１と、下軸受１２と、上ブラケット１３と、下ブラケット１４と、スラストベアリング１５と、ケース部材１６と、樹脂部１７と、を備える。

なお、ロータ２とステータ３との間の隙間には潤滑剤が介在する。この潤滑剤は、例えば水であるが、プロピレングリコールなどの防腐剤等を含有させても良い。

ロータ２は、軸方向に延びる円筒形状である。ロータ２は、ステータ３の径方向内側に所定の隙間を設けて配置される。ロータ２は、回転軸２１と、ロータコア２２と、マグネット２３と、ベース部材２４と、ロータキャン２５と、カバー部材２６と、樹脂部２７と、を備える。

回転軸２１は、ポンプ用モータ１の回転軸である。回転軸２１は、軸方向（上下方向）に延びる円柱形状を有する。回転軸２１は、上軸受１１及び下軸受１２に挿入されて回転可能に支持される。上軸受１１は、上ブラケット１３に保持される。下軸受１２は、下ブラケット１４に保持される。ロータ２は、軸方向（上下方向）に延びる回転軸２１を中心に回転する。

ロータコア２２は、軸方向に延びる筒形状である。ロータコア２２の径方向中心部に、回転軸２１が挿入される。ロータコア２２は、例えば複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層して構成される。マグネット２３は、ロータコア２２の径方向外側に配置される。マグネット２３は、複数が周方向に所定の角度間隔で並べて配置される。マグネット２３は、ロータコア２２によって支持される。

ベース部材２４は、ロータ２の軸方向（上下方向）の下部に配置される。ベース部材２４は、円環形状である。ベース部材２４の径方向中心部に、回転軸２１が挿入される。ベース部材２４は、ロータ２の軸方向の下部でロータコア２２及びマグネット２３を支持する。ベース部材２４は、下ブラケット１４との間でスラストベアリング１５を構成する。

ロータキャン２５は、ロータ２の外周側に配置される。ロータキャン２５は、軸方向に延びる筒形状である。ロータキャン２５は、軸方向の下部でベース部材２４に支持される。ロータキャン２５は、軸方向の上部で円環状のカバー部材２６に支持される。ロータキャン２５は、その内周面がマグネット２３の外周面との間で所定の間隔を設けて配置される。

樹脂部２７は、ロータキャン２５の内側に設けられる。樹脂部２７は、ロータキャン２５の内周面、回転軸２１の外周面、ベース部材２４の軸方向上側の端面、カバー部材２６の軸方向下側の端面並びにロータコア２２及びマグネット２３の外面で囲まれた空間に合成樹脂を流し込んで設けられる。

ステータ３は、軸方向に延びる円筒形状である。ステータ３は、ロータ２の径方向内側に所定の隙間を設けて配置される。ステータ３は、上ブラケット１３及び下ブラケット１４に保持される。ステータ３は、ポンプ用モータ１の外装である円筒状のケース部材１６の内側に配置される。樹脂部１７が、ケース部材１６の内周面、ステータ３の外面、上ブラケット１３の軸方向下側の外面及び下ブラケット１４の軸方向上側の外面で囲まれた空間に合成樹脂を流し込んで設けられる。

ステータ３は、ステータコア３１と、インシュレータ３２と、コイル３３と、ステータキャン４０と、を備える。

ステータコア３１は、軸方向に延びる筒形状である。ステータコア３１は、複数枚の磁性鋼板を軸方向に積層して形成される。ステータコア３１は、コアバック３１ａと、ティース３１ｂと、を備える（図４参照）。コアバック３１ａは、円環状を有する。ティース３１ｂは、コアバック３１ａの内周面から径方向内側に延びる。ティース３１ｂは、複数が周方向に所定の角度間隔で並べて設けられる。

インシュレータ３２は、ティース３１ｂの外面を囲んで設けられる。インシュレータ３２は、ステータコア３１とコイル３３との間に配置される。インシュレータ３２は、材料を特に限定する趣旨ではないが、例えば合成樹脂の電気絶縁部材で構成される。コイル３３は、インシュレータ３２の外周に電線が巻き掛けられて形成される。

ステータキャン４０は、ステータ３の内周側に配置される。ステータキャン４０は、ロータ２を囲み、軸方向に延びる筒形状である。ステータキャン４０は、軸方向の上部で上ブラケット１３に保持される。ステータキャン４０は、軸方向の下部で下ブラケット１４に保持される。

＜２．ステータキャンの詳細な構成＞
続いて、ステータキャン４０の詳細な構成について説明する。図３は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータ１のステータキャン４０の外観斜視図である。図４は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータ１の部分拡大平面図である。図５は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータ１のステータキャン４０の部分拡大外観斜視図である。図６は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータ１の部分拡大断面斜視図である。図７は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータ１の部分拡大切断部縦端面図である。図８は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータ１のステータキャン４０の部分拡大外観斜視図である。

ステータキャン４０は、リブ４１と、突起部４２と、フランジ部４３と、外溝４４と、内溝４５と、を備える。ステータキャン４０は、材料を特に限定する趣旨ではないが、例えば金属部材をプレス加工することによって成形される。

図３に示すリブ４１は、ステータキャン４０の外周面から径方向外側に突出する。リブ４１は、軸方向に直線状に延びる。リブ４１は、複数が周方向に所定の角度間隔で並べて配置され、各々が軸方向に平行に延びる。ステータキャン４０にリブ４１を設けることで、ステータキャン４０の強度が向上する。したがって、ロータ２とステータ３との間の隙間で高圧が生じた場合であっても、ポンプを安定させて動作させることが可能である。

また、リブ４１が、ステータキャン４０の外周面から径方向外側に突出するので、ロータ２とステータ３との接触を回避することができる。さらに、ロータ２とステータ３との間の隙間で、ロータ２の回転に伴って潤滑剤（水）が円滑に流れるので、ロータ２の好適な回転性能を得ることが可能である。

リブ４１は、ステータキャン４０の軸方向の一端から他端まで連続して延びる。すなわち、リブ４１は、ステータキャン４０の軸方向の上端から下端まで連続して延びる。この構成によれば、リブが軸方向に断続的に延びる場合と比較して、ステータキャン４０の強度をより一層高めることができる。さらに、リブ４１は簡便な軸方向上下の金型を用いて成型できるので、ポンプ用モータ１の生産性を向上させることが可能である。

リブ４１は、ステータキャン４０と一つながりに構成される。すなわち、リブ４１は、ステータキャン４０と一体として設けられる。この構成によれば、リブがステータキャン４０に対して別部品として設けられる場合と比較して、ステータキャン４０の強度をより一層高めることができる。また、リブ４１をステータキャン４０と一緒に形成することができる。これにより、ポンプ用モータ１の部品点数及び組み立て工数が低減し、低コスト化を図ることが可能である。

リブ４１は、複数が周方向に所定の角度間隔で並べて設けられる。リブ４１は、例えばステータコア３１のティース３１ｂと同数が設けられる。例えば、ティース３１ｂが９個である場合、リブ４１も９本である。そして、図４に示すリブ４１は、周方向に隣り合うティース３１ｂの間に１本ずつ配置される。この構成によれば、ステータキャン４０とステータコア３１とを接近させることができる。これにより、ポンプ用モータ１の小型化を図ることが可能である。

なお、周方向に隣り合うティース３１ｂの間に配置されるリブ４１は、本実施形態のように１本に限定されるわけではない。複数のリブ４１を、周方向に隣り合うティース３１ｂの間に配置しても良い。

突起部４２は、ステータキャン４０の軸方向（上下方向）の下部に設けられる。突起部４２は、ステータキャン４０の外周面から径方向外側に突出する。突起部４２は、ステータキャン４０の軸方向下側の端部から、ステータキャン４０の軸方向中央部に達しない所定長さで軸方向に直線状に延びる。図５に示す突起部４２は、軸方向上側の端部に軸方向上側を向く上面４２ａを有する。突起部４２は、複数が周方向に所定の角度間隔で並べて配置され、各々が軸方向に平行に延びる。

図６に示す突起部４２は、その上面４２ａに軸方向においてインシュレータ３２に接触する。この構成によれば、軸方向におけるステータキャン４０とインシュレータ３２との相対位置が決定される。これにより、ステータ３におけるステータキャン４０の位置決めを行うことが可能である。

フランジ部４３は、ステータキャン４０の軸方向（上下方向）の下端に設けられる。フランジ部４３は、ステータキャン４０の内周側から径方向外側に延びる円板状を有する。突起部４２は、フランジ部４３よりも軸方向上側に設けられる。

外溝４４は、フランジ部４３の径方向外側の外周面に設けられる。外溝４４は、ステータキャン４０のフランジ部４３の外周面から径方向内側に向かって窪む。外溝４４は、周方向に連続し、環状である。

外溝４４には、Ｏリング１８が装着される。Ｏリング１８は、例えばゴム製のシール材である。ステータキャン４０のフランジ部４３が下ブラケット１４の径方向内側に挿入される。Ｏリング１８は、フランジ部４３と下ブラケット１４との間で径方向に圧縮され、フランジ部４３及び下ブラケット１４に密着する。このように外溝４４にＯリング１８を配置することができるので、フランジ部４３を下ブラケット１４に挿入した場合に、Ｏリング１８の領域で、ステータコア３１が設けられた領域への潤滑剤の漏洩を防止することが可能である。

図７及び図８に示す内溝４５は、ステータキャン４０の軸方向（上下方向）の上部に設けられる。内溝４５は、ステータキャン４０の内周面から径方向外側に向かって窪む。内溝４５は、周方向に連続し、環状である。

上ブラケット１３は、その下部の径方向外側にＯリング１９が装着される。Ｏリング１９は、例えばゴム製のシール材である。上ブラケット１３の下部は、ステータキャン４０の径方向内側に挿入される。このとき、Ｏリング１９の径方向外側の一部が内溝４５に入り込む。Ｏリング１９は、上ブラケット１３とステータキャン４０との間で径方向に圧縮され、上ブラケット１３及びステータキャン４０に密着する。このように内溝４５にＯリング１９を配置することができるので、上ブラケット１３をステータキャン４０に挿入した場合に、Ｏリング１９の領域で、ステータコア３１が設けられた領域への潤滑剤の漏洩を防止することが可能である。

＜３．実施形態のポンプ用モータの第１変形例＞
続いて、実施形態のポンプ用モータ１の第１変形例について説明する。図９は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの第１変形例の断面斜視図である。

実施形態のポンプ用モータ１の第１変形例は、リブ４１が、ステータキャン４０の内周面から径方向内側に突出する。リブ４１は、軸方向に直線状に延びる。リブ４１は、複数が周方向に所定の角度間隔で配置され、軸方向に平行に延びる。

ステータキャン４０の内周面にリブ４１を設けた場合でも、ステータキャン４０の強度が向上する。したがって、ロータ２とステータ３との間の隙間で高圧が生じた場合であっても、ポンプを安定させて動作させることが可能である。

＜４．実施形態のポンプ用モータの第２変形例＞
続いて、実施形態のポンプ用モータ１の第２変形例について説明する。図１０は、本発明の実施形態に係るポンプ用モータの第２変形例のステータキャンの外観斜視図である。

実施形態のポンプ用モータ１の第２変形例は、リブ４１が、ステータキャン４０の内周面から径方向内側に突出する。リブ４１は、軸方向に直線状に延びる。リブ４１は、複数が周方向に所定の角度間隔で配置され、軸方向に平行に延びる。リブ４１は、ステータキャン４０の軸方向の一端から他端まで断続的に延びる。

リブ４１をステータキャン４０の軸方向に断続的に延びる構成で設けた場合であっても、ステータキャン４０の強度が向上する。したがって、ロータ２とステータ３との間の隙間で高圧が生じた場合であっても、ポンプを安定させて動作させることが可能である。

なお、複数のリブ４１各々が軸方向において途切れる箇所は、図１０に示すように軸方向の同じ箇所でも良いし、軸方向の異なる箇所でも良い。

＜５．その他＞
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上記実施形態やその変形例は適宜任意に組み合わせることができる。

例えば、ステータキャン４０の周面に、軸方向に延びるリブ４１に加えて、周方向に延びる環状のリブを組み合わせて設けても良い。

本発明は、例えばポンプ用モータにおいて利用可能である。

１・・・ポンプ用モータ、２・・・ロータ、３・・・ステータ、１１・・・上軸受、１２・・・下軸受、１３・・・上ブラケット、１４・・・下ブラケット、１５・・・スラストベアリング、１６・・・ケース部材、１７・・・樹脂部、１８、１９・・・Ｏリング、２１・・・回転軸、２２・・・ロータコア、２３・・・マグネット、２４・・・ベース部材、２５・・・ロータキャン、２６・・・カバー部材、２７・・・樹脂部、３１・・・ステータコア、３１ａ・・・コアバック、３１ｂ・・・ティース、３２・・・インシュレータ、３３・・・コイル、４０・・・ステータキャン、４１・・・リブ、４２・・・突起部、４２ａ・・・上面、４３・・・フランジ部、４４・・・外溝、４５・・・内溝

Claims (8)

1. 上下方向に延びる回転軸を中心に回転するロータと、
   前記ロータの径方向外側に配置されたステータと、
   前記ステータの内周側に配置されて前記ロータを囲み、軸方向に延びる筒状のステータキャンと、
   を有し、
   前記ステータキャンは、周面から径方向に突出して軸方向に延びるリブを有することを特徴とするポンプ用モータ。
2. 前記リブは、前記ステータキャンの軸方向の一端から他端まで連続して延びることを特徴とする請求項１に記載のポンプ用モータ。
3. 前記リブは、前記ステータキャンの外周面から径方向外側に突出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ用モータ。
4. 前記リブは、前記ステータキャンと一つながりに構成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のポンプ用モータ。
5. 前記ステータは、ステータコアを有し、
   前記ステータコアは、
   環状のコアバックと、
   前記コアバックの内周面から径方向内側に延びる複数のティースと、
   を備え、
   前記リブは、周方向に隣り合う前記ティースの間に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のポンプ用モータ。
6. 前記ステータは、コイルと、前記コイルが巻き掛けられたインシュレータと、を有し、
   前記ステータキャンは、前記ステータキャンの外周面から径方向外側に突出する突起部を有し、
   前記突起部は、軸方向において前記インシュレータに接触することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のポンプ用モータ。
7. 前記ステータキャンは、前記ステータキャンの内周面から径方向外側に向かって窪み、周方向に連続する内溝を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のポンプ用モータ。
8. 前記ステータキャンは、前記ステータキャンの外周面から径方向内側に向かって窪み、周方向に連続する外溝を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のポンプ用モータ。

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