JP5755561B2 - 電動モータ及び流体ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動モータと、それを備えた流体ポンプに関する。

回路基板が設けられたモータハウジングと、コアにコイルが巻回されてモータハウジング内に固定された固定子と、を含んで構成された電動モータを備えた流体ポンプは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２５７０７４号公報

このような流体ポンプに適用される電動モータにおいて、防振性を確保するために、モータハウジングに対して固定子や回路基板等を精度良く位置決めする手段には、未だ改善の余地がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、モータハウジングに対して固定子及び回路基板を精度良く位置決めできる電動モータと、それを備えた流体ポンプを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の電動モータは、内周面に回転軸方向に沿った複数の第１係合部が形成されたモータハウジングと、コアのティースに巻線が巻回されて構成されるとともに、コアの外周面に前記複数の第１係合部が係合する複数の被係合部が形成された固定子と、前記複数の被係合部に係合する複数の第２係合部と、前記巻線の端末部に電気的に接続される回路基板と、を備えたガイド部材と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、モータハウジングの第１係合部に固定子の被係合部が係合し、固定子の被係合部に、回路基板を備えたガイド部材の第２係合部が係合する。したがって、モータハウジングに対して固定子及び回路基板の周方向の位置を精度良く位置決めすることができ、防振性を確保することができる。

また、請求項２に記載の電動モータは、請求項１に記載の電動モータであって、前記第１係合部は、前記回転軸方向に延在する凸部とされるとともに、前記被係合部は、前記回転軸方向に延在する凹部とされ、前記第２係合部は、前記回転軸方向に突出する突出部とされていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、簡易な構成で、モータハウジングに対して固定子及び回路基板の周方向の位置を精度良く位置決めすることができる。

また、請求項３に記載の電動モータは、請求項２に記載の電動モータであって、前記突出部は、前記凹部内において、前記凸部に前記回転軸方向で当接していることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、モータハウジングに対して回路基板の回転軸方向の位置を精度良く位置決めすることができる。

また、請求項４に記載の電動モータは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動モータであって、前記モータハウジング内に収容された前記固定子の周辺がポッティング材によって固化されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、モータハウジングに対する固定子及び回路基板の位置決め状態を容易に維持することができる。

また、請求項５に記載の電動モータは、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動モータであって、前記ガイド部材は、前記回路基板を前記回転軸方向が該回路基板の法線方向となるように支持する支持部を有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、ガイド部材によって回路基板を位置精度良く支持することができる。

また、請求項６に記載の電動モータは、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動モータであって、前記ガイド部材は、前記巻線の端末部を保持する保持部を有することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、ガイド部材とは別に巻線の端末部を保持する保持部材を備える構成に比べて、部品点数を削減することができる。

また、本発明に係る請求項７に記載の流体ポンプは、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の電動モータと、流体の吸入口及び吐出口が備えられ、前記モータハウジングに固定されたポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に配置され、前記固定子の巻線に通電されることによって回転するロータの回転軸に装着されたインペラと、を有することを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、電動モータを備えた流体ポンプにおいて、防振性を確保することができる。

電動モータを備えた流体ポンプを一部断面にして示す側面図である。 電動モータを構成するモータハウジング、ステータ、ガイド部材、回路基板と、エンドハウジングとを示す分解斜視図である。 ステータに対して組み付けられたガイド部材を示す斜視図である。 モータハウジングに対して組み付けられたステータ及びガイド部材の一部を示す断面図である。 モータハウジングに対して組み付けられたステータ及びガイド部材の一部を示す変形例の断面図である。 ステータに対して組み付けられたガイド部材の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを上方向とし、回路一体型である電動モータ２０の回転軸方向を上下方向と平行な方向とする。

図１で示すように、本実施形態に係る電動モータ２０は、流体ポンプ１０等に良好に適用される。流体ポンプ１０は、図１における下から順にポンプハウジング１２と、略円筒状のモータハウジング１４と、エンドハウジング１６と、を備えている。そして、ポンプハウジング１２内にインペラ１８が配置され、モータハウジング１４内に、電動モータ２０を構成する固定子としてのステータ２２と、回路基板２６を備えたガイド部材２４と、が配置されている。

ポンプハウジング１２は、モータハウジング１４側に開口する凹状のポンプ室２８を有している。このポンプ室２８は、ポンプハウジング１２に形成された吸入口３０及び排出口３２の各々と連通されており、ポンプ室２８における吸入口３０側には、傾斜部１２Ａが形成されている。この傾斜部１２Ａは、ポンプ室２８の径方向内側へ行くに従って吸入口３０側に向かうように、ポンプ室２８の径方向に対して傾斜して形成されている。

インペラ１８は、放射状に延びる複数の羽根を有しており、ポンプ室２８に回転可能に収容されている。つまり、このインペラ１８は、回転に伴って、吸入口３０から流体を吸入してポンプ室２８に搬送するとともに、ポンプ室２８に搬送された流体を排出口３２から排出する構成とされている。

モータハウジング１４は、ポンプハウジング１２と、電動モータ２０の回転軸方向に並んで設けられており、ポンプハウジング１２に固定されるようになっている。このモータハウジング１４は、後述するターミナル７２を収容してなるコネクタ３４と、ステータ２２及びガイド部材２４等が収容されるモータ室３６を構成する円筒部３５と、を有している。

コネクタ３４は、モータハウジング１４（円筒部３５）の外周面１４Ｂから径方向外側へ突出する筒状に形成されており、モータ室３６と連通されている。円筒部３５は、回転軸方向（上下方向）に開口しており、その内部がモータ室３６とされている。そして、このモータ室３６は、ポンプ室２８と連通されている。

また、図２で示すように、このモータハウジング１４（円筒部３５）の内周面１４Ａには、電動モータ２０の回転軸方向に沿って延在する複数の第１係合部としての凸部４０が周方向に等間隔に形成されている。この凸部４０は、モータハウジング１４（円筒部３５）の内周面１４Ａにおける下端部から上下方向中途部まで、径方向内側へ突出するリブ状（略半円柱状）に一体に形成されており、後述する凹部（溝部）５０に係合（嵌合）されるようになっている。

エンドハウジング１６は、モータハウジング１４を挟んでポンプハウジング１２と反対側に配置されており、モータハウジング１４に固定されるようになっている。図１で示すように、このエンドハウジング１６は、モータハウジング１４との間に収容空間３８を形成するようになっており、この収容空間３８には、回路基板２６が収容（配置）されるようになっている。

ステータ２２は、モータ室３６内における径方向外側に設けられるようになっており、後述するポッティング材７０によってモータハウジング１４に保持されるようになっている。このステータ２２は、図示しないロータとで、インナロータタイプのブラシレスモータを構成するようになっており、回路基板２６に設けられた回路部６２から電流が供給されることで、そのロータに対して回転磁界を形成するようになっている。

詳細には、図１〜図３で示すように、ステータ２２は、積層された磁性鋼板をインシュレータ４２で上下から挟持してなる積層コア４４のティース４４Ｂに巻線４６が巻回されて構成されており、積層コア４４の径方向内側である軸心部には、磁石からなるロータが配置されるようになっている。なお、インペラ１８は、そのロータの回転軸（図示省略）に装着されている。

そして、その積層コア４４の外周面４４Ａには、電動モータ２０の回転軸方向に沿って延在する複数の被係合部としての凹部５０が周方向に等間隔に形成されている。この凹部５０は、インシュレータ４２を含む積層コア４４の外周面４４Ａにおける下端部から上端部まで径方向内側へ凹むように形成されており、モータハウジング１４（円筒部３５）の内周面１４Ａに形成された凸部４０が係合（嵌合）されるようになっている。

すなわち、この凹部５０の周方向における幅は、凸部４０の周方向における幅と同一とされており、凹部５０に凸部４０が係合（嵌合）することにより、モータハウジング１４に対してステータ２２が周方向に位置決めされる（モータハウジング１４に対するステータ２２の相対回転が規制される）構成になっている。

また、このステータ２２は、ティース４４Ｂが等間隔に４個設けられた３組の積層コア４４が、その回転軸方向に組み合わされて構成されている。すなわち、３組の積層コア４４は、それぞれ４個のティース４４Ｂに跨って１本の巻線４６が巻回されて構成されており、各積層コア４４には、その巻線４６の２本の端末部４６Ａが上方に向かって突出されるように配置されている。

そして、このステータ２２は、３組の積層コア４４のそれぞれのティース４４Ｂを交互に配置するように組み合わせることで環状に構成されている。したがって、図２で示すように、このステータ２２には、上方に向かって突出する巻線４６の端末部４６Ａが６本（２本×３組）並んで設けられている。

また 凹部５０は、積層コア４４のティース４４Ｂの数量と同数形成されている。すなわち、ティース４４Ｂが１２個（４個×３組）形成されている場合には、凹部５０は１２個形成されるようになっている。また、凸部４０は、積層コア４４のティース４４Ｂの数量の半分だけ形成されるようになっている。すなわち、ティース４４Ｂが１２個（４個×３組）形成されている場合には、凸部４０は６個形成されるようになっている。

また、図１で示すように、ステータ２２とロータとの間には、キャン４８が設けられている。すなわち、このキャン４８は、ポンプハウジング１２及びロータが収容された空間と、ステータ２２側とを仕切るための隔壁であり、その空間に例えば水が充満されても、ステータ２２側では防水性が確保されるようになっている。なお、このキャン４８は、モータハウジング１４と樹脂材によって一体成形されている。

図１〜図３で示すように、ガイド部材２４は、略円管状に樹脂材で形成されており、その内周面側には、巻線４６の端末部４６Ａをそれぞれ収容・保持する円筒状の保持部５２が複数本（本実施形態では６本）並んで一体に形成されている。なお、保持部５２の下部は、巻線４６の端末部４６Ａを下方側から導入させ易いように、上部よりも拡径されている。つまり、保持部５２の下部は略円錐台形状に形成されている。

また、ガイド部材２４の保持部５２が形成されている部位を除いた内周面側には、周方向に所定の間隔を隔てて、３個の支持部５４が一体に形成されている。各支持部５４の上端面５４Ａは、平坦面とされており、その上端面５４Ａの中央部には、上方へ向かって突出された突起部５６が一体に形成されている。

また、このガイド部材２４の上縁部２４Ａの一部には、複数の保持部５２とは１８０度反対側に位置する中央の支持部５４に隣接して、径方向内側へ延在するフランジ部５８が形成されている。このフランジ部５８には、コネクタ３４内に設けられる側面視略「Ｌ」字状のターミナル７２の上端部７２Ａが挿通（圧入）される挿通孔５８Ａが形成されており、ターミナル７２は、ガイド部材２４に支持されるようになっている。

そして、このガイド部材２４の下縁部２４Ｂには、下方へ向かって突出する複数の第２係合部としての突出部６０が、周方向に等間隔で一体に形成されている。この突出部６０は、下方へ行くに従って先細り形状となるように形成されており、凸部４０と同数形成されている。すなわち、本実施形態の場合は、６個の突出部６０が形成されている。そして、この突出部６０の（凹部５０内に挿入される下端側の）周方向における幅は、凹部５０の周方向における幅と同一とされている。

したがって、図３で示すように、この突出部６０が、ステータ２２の凹部５０内に上方から挿入されて係合（嵌合）されることにより、ステータ２２に対してガイド部材２４が周方向に位置決め保持される（ステータ２２に対するガイド部材２４の相対回転が規制される）構成になっている。なお、このとき、巻線４６の端末部４６Ａに対して保持部５２も位置決めされるようになっており、その端末部４６Ａは保持部５２内に挿入されるようになっている。

また、図４で示すように、この突出部６０は、凸部４０が挿入されている凹部５０に挿入されるようになっている。すなわち、凹部５０内において、凸部４０の上端面４０Ａに、突出部６０の下端面６０Ａが当接するようになっている。これにより、モータハウジング１４（円筒部３５）に対してガイド部材２４（回路基板２６）が回転軸方向に位置決めされる構成になっている。

なお、図５で示すように、凸部４０が挿入されている凹部５０には突出部６０を挿入しないようにしてもよい。すなわち、各凹部５０内には、周方向に凸部４０と突出部６０とが交互に配置されるようにしてもよい。この場合、ガイド部材２４は、ステータ２２に対して、その高さが図４で示したものよりも低位となる。また、凸部４０と突出部６０とは、１個ずつ交互に配置される構成に限定されるものではなく、例えば２個ずつ交互に配置される構成にしてもよい。

また、このような凸部４０、凹部５０、突出部６０は、少なくとも１個形成されていれば、周方向の位置決めが可能となる。しかしながら、凸部４０、凹部５０、突出部６０は、少なくとも１８０度対向する位置に、それぞれ２個ずつ形成される構成とするのが望ましい。これによれば、モータハウジング１４に対するステータ２２及び回路基板２６（ガイド部材２４）の周方向の位置決めが安定化される。

図２で示すように、回路基板２６は、ガイド部材２４の外径とほぼ同一の外径を有する略円形状（略円板状）に形成されている。そして、その回路基板２６の上面２６Ａには、複数の回路部６２が適宜位置に配設されている。

また、この回路基板２６には、ガイド部材２４の突起部５６がそれぞれ挿通される貫通孔６４と、ターミナル７２の上端部７２Ａが挿通（圧入）される貫通孔６６と、保持部５２から上方へ突出される巻線４６の端末部４６Ａがそれぞれ挿通（圧入）される貫通孔６８と、が形成されており、貫通孔６６に挿通された上端部７２Ａ及び貫通孔６８に挿通された端末部４６Ａは、回路部６２と電気的に接続されるようになっている。

そして、この回路基板２６は、各貫通孔６４に各突起部５６を挿通させることにより、各支持部５４の上端面５４Ａ上に載置され、各突起部５６を溶融することによって（熱溶着することによって）、各支持部５４の上端面５４Ａ上に（３点で）固定されるようになっている。

つまり、この回路基板２６は、その法線方向が回転軸方向となるように、３個の支持部５４の平坦な上端面５４Ａに一体的に固定されるようになっており、これによって、ガイド部材２４に位置精度良く支持されるようになっている。すなわち、回路基板２６は、（回路基板２６とステータ２２との間に設けられた）ガイド部材２４を介して、ステータ２２に対して周方向及び回転軸方向に精度良く位置決めされるようになっている。

また、図１で示すように、モータ室３６内に位置決め配置されたステータ２２の外周部（周辺）は、低硬度樹脂材であるポッティング材７０によって固化されるようになっている。これにより、モータハウジング１４（円筒部３５）に対するステータ２２及び回路基板２６（ガイド部材２４）の位置決め状態が容易に維持されるようになっている。

以上のような構成の電動モータ２０及び流体ポンプ１０において、次にその作用（製造方法）について説明する。

まず、ガイド部材２４に形成されている３個の支持部５４の上端面５４Ａに、回路基板２６を載置する。すなわち、各支持部５４の上端面５４Ａから突出されている突起部５６を貫通孔６４に挿入させつつ、回路基板２６を３個の上端面５４Ａ上に配置する。そして、突起部５６を溶融させ、その熱溶着により、回路基板２６を各支持部５４の上端面５４Ａ上に固定する。

更に、ターミナル７２の上端部７２Ａをフランジ部５８の挿通孔５８Ａに下方側から挿通（圧入）させ、更に回路基板２６の貫通孔６６に挿通（圧入）させる。これにより、ターミナル７２がガイド部材２４に支持され、ターミナル７２の上端部７２Ａが、回路基板２６上の回路部６２と電気的に接続される。

一方、モータハウジング１４の円筒部３５内、即ちモータ室３６内に上方からステータ２２を挿入・配置する。このとき、モータハウジング１４（円筒部３５）の内周面１４Ａに形成されている凸部４０に、ステータ２２（積層コア４４）の外周面４４Ａに形成されている凹部５０を係合（嵌合）させつつ挿入する。これにより、モータハウジング１４に対してステータ２２の周方向が精度良く位置決めされる。

次いで、モータ室３６内に上方からガイド部材２４を挿入・配置する。すなわち、モータ室３６側からコネクタ３４内にターミナル７２を配置するとともに、ガイド部材２４の下縁部２４Ｂに一体に形成されている突出部６０を、ステータ２２（積層コア４４）の外周面４４Ａに形成されている凹部５０内に上方から挿入しつつ配置する。これにより、その突出部６０が凹部５０に係合（嵌合）し、ステータ２２に対してガイド部材２４の周方向が精度良く位置決めされる。

また、この突出部６０は、図１、図４で示したように、凸部４０が挿入されている凹部５０内に挿入される。すなわち、突出部６０が凸部４０によって下方側から支持されるように、突出部６０の下端面６０Ａが凸部４０の上端面４０Ａに当接させられている。よって、モータハウジング１４に対してガイド部材２４（回路基板２６）の回転軸方向が精度良く位置決めされる。

つまり、以上の構成により、モータハウジング１４に対してステータ２２及び回路基板２６（ガイド部材２４）の周方向が精度良く位置決めされ、かつモータハウジング１４に対して回路基板２６（ガイド部材２４）の回転軸方向が精度良く位置決めされる。したがって、この電動モータ２０において、防振性を確保することができる。

なお、図５で示したように、凸部４０及び突出部６０が、それぞれ異なる凹部５０に挿入された場合（各凹部５０に対して凸部４０と突出部６０とが交互に配置された場合）には、ステータ２２の下端面からガイド部材２４の上縁部２４Ａまでの高さを低く構成することができる。よって、電動モータ２０を薄型化することができる。

また、ステータ２２の凹部５０の位置に対して、巻線４６の端末部４６Ａの位置は予め決められている。そして、ガイド部材２４の突出部６０の位置に対して、保持部５２の位置も予め決められている。したがって、凹部５０内に突出部６０が挿入される動作に伴って、各巻線４６の端末部４６Ａが各保持部５２内に挿入される。

なお、このとき、保持部５２の下部は、上部よりも拡径された略円錐台形状に形成されているため、巻線４６の端末部４６Ａの位置が多少ばらついても、その端末部４６Ａは、保持部５２内へスムーズに導入される。そして、その保持部５２内に挿入されて上方へ突出された端末部４６Ａの先端は、回路基板２６の貫通孔６８に挿通（圧入）される。

すなわち、巻線４６の端末部４６Ａは、保持部５２によって保持されているため、その端末部４６Ａの先端は、貫通孔６８へスムーズに挿通（圧入）される。これにより、巻線４６の端末部４６Ａが、回路基板２６上の回路部６２と電気的に接続される。

つまり、これにより、巻線４６の端末部４６Ａとターミナル７２の上端部７２Ａとが、回路部６２を介して、電気的に結合される。したがって、巻線４６の端末部４６Ａをターミナル７２の上端部７２Ａに直接結合する構成に比べて、組立工数を削減することができる。

また、保持部５２により、巻線４６の端末部４６Ａを回路基板２６上の回路部６２に直接結合することができるため、それらを結合するための中継部材（保持部材）等をガイド部材２４とは別に設ける必要がなくなる。したがって、部品点数を削減することができ、製造コストを低減させることができる。

こうして、電動モータ２０をモータ室３６内に組み込んだら、そのステータ２２の外周部にポッティング材７０を充填して固化させる。これにより、モータハウジング１４に対するステータ２２及び回路基板２６（ガイド部材２４）の周方向（及び回転軸方向）における位置決め状態を容易に維持させることができる。

その後、エンドハウジング１６とポンプハウジング１２とをそれぞれモータハウジング１４に固定する。これにより、電動モータ２０を備えた流体ポンプ１０が製造される。この流体ポンプ１０では、ターミナル７２（上端部７２Ａ）から回路基板２６上の回路部６２を経由して巻線４６（端末部４６Ａ）に通電されると、ステータ２２によって回転磁界が形成され、インペラ１８が回転駆動される。

このインペラ１８が回転駆動されることにより、流体（例えば、水等の液体）が吸入口３０から吸入されてポンプ室２８へ搬送され、更に、ポンプ室２８に搬送された流体（例えば、水等の液体）が排出口３２から排出される。このように、本実施形態に係る電動モータ２０は、流体ポンプ１０のモータとして良好に適用できる。

以上、本実施形態に係る電動モータ２０及び流体ポンプ１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る電動モータ２０及び流体ポンプ１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、モータハウジング１４に第１係合部としての凹部を形成するとともに、ステータ２２に被係合部としての凸部を形成し、かつガイド部材２４に第２係合部としての溝部を形成する構成にしてもよい。

また、保持部５２は、円筒状に形成されるものに限定されるものではなく、例えば図６で示すように、平面視で略「Ｃ」字状となる略円筒状に形成されていてもよい。すなわち、保持部５２の側壁に、巻線４６の端末部４６Ａの外径と同じ幅か、それよりも若干小さい幅の回転軸方向に沿ったスリット状の切欠部５２Ａを形成するようにしてもよい。これによれば、巻線４６の端末部４６Ａは、切欠部５２Ａから保持部５２内に挿入され、スナップフィット方式によって、その保持部５２に保持（係止）されるようになる。

１０・・・流体ポンプ、１２・・・ポンプハウジング、１４・・・モータハウジング、１６・・・エンドハウジング、１８・・・インペラ、２０・・・電動モータ、２２・・・ステータ（固定子）、２４・・・ガイド部材、２６・・・回路基板、３６・・・モータ室、４０・・・凸部（第１係合部）、４４・・・積層コア、４６・・・巻線、５０・・・凹部（被係合部）、５２・・・保持部、５４・・・支持部、５６・・・突起部、６０・・・突出部（第２係合部）、７０・・・ポッティング材

Claims (7)

1. 内周面に回転軸方向に沿った複数の第１係合部が形成されたモータハウジングと、
   コアのティースに巻線が巻回されて構成されるとともに、コアの外周面に前記複数の第１係合部が係合する複数の被係合部が形成された固定子と、
   前記複数の被係合部に係合する複数の第２係合部と、前記巻線の端末部に電気的に接続される回路基板と、を備えたガイド部材と、
   を有することを特徴とする電動モータ。
2. 前記第１係合部は、前記回転軸方向に延在する凸部とされるとともに、前記被係合部は、前記回転軸方向に延在する凹部とされ、前記第２係合部は、前記回転軸方向に突出する突出部とされていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記突出部は、前記凹部内において、前記凸部に前記回転軸方向で当接していることを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。
4. 前記モータハウジング内に収容された前記固定子の周辺がポッティング材によって固化されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動モータ。
5. 前記ガイド部材は、前記回路基板を前記回転軸方向が該回路基板の法線方向となるように支持する支持部を有することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動モータ。
6. 前記ガイド部材は、前記巻線の端末部を保持する保持部を有することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動モータ。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の電動モータと、
   流体の吸入口及び吐出口が備えられ、前記モータハウジングに固定されたポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジング内に配置され、前記固定子の巻線に通電されることによって回転するロータの回転軸に装着されたインペラと、
   を有することを特徴とする流体ポンプ。