JP2004308562A - モータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】アウターロータタイプのモータ構成において、ロータの回転を安定化させ、振動騒音を低減させ、ポンプ効率を向上させること。
【解決手段】コア１３にコイル１４を巻装したステータ３がケーシング２に設けられる。ステータ３の中心にシャフト１６が配置され、ロータ４がシャフト１６を中心にステータ３の外周にて回転可能をなす。インペラ５は、ロータ３と一体回転可能をなす。インペラ５の回転に伴い吸入口９からポンプ室１１へ吸入される液体は吐出口１０から外部へ吐出される。シャフト１６は、ステータ３を貫通して同部材３に固定される。シャフト１６の先端部１６ｂに、ロータ４が回転可能に支持される。シャフト１６の基端部１６ａは、ロワプレート８上に支持される。ステータ３は、樹脂によりケーシング２と一体にモールド成形される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、水冷式冷却装置のウォータポンプ等に使用されるポンプに係り、詳しくは、アウターロータタイプのモータとポンプをケーシングに一体的に設けてなるモータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のモータポンプとして、例えば、下記の特許文献１に記載されるポンプがある。図９に示すように、このポンプ１００には、いわゆるアウターロータタイプのモータ１０１が採用される。一般に、アウターロータタイプのモータは、吐出量が多い割りに小型化が可能である。モータ１０１は、モールドタイプのステータ１０２と、ステータ１０２の外周に配置されたロータ１０３とを備える。ロータ１０３は、永久磁石１０４を装着したロータコア１０５を樹脂によりモールドしたものである。ロータ１０３は、有底円筒状に形成され、その中心にシャフト１０６が固定される。シャフト１０６は、モールドステータ１０７に形成された中心穴１０８に配置され、その上下両端がケーシングカバー１０９とモールドステータ１０７にそれぞれ回転可能に支持される。ロータ１０３の外周に突設された複数のベーン１１０によりインペラ１１１が構成される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６６５００号公報（第７頁，図２３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載のポンプ１００では、シャフト１０６がその上下両端で支持されるだけであることから、シャフト１０６の保持剛性が不足していた。このため、ロータ１０３の微小な回転振動がシャフト１０６に伝わると、シャフト１０６が振動してその回転が不安定になり、相乗的にロータ１０３の回転が一層不安定になるおそれがあった。このことがポンプの振動騒音の原因となり、ポンプ効率をも低下させるおそれがあった。
【０００５】
また、特許文献１に記載のポンプ１００では、シャフト１０６の上端がケーシングカバー１０９の吸入口１１２に位置するリブ１１３に支持されることから、そのリブ１１３が、吸入口１１２を通る液体の流路抵抗となっていた。このことが液体が流れるときの騒音の原因となり、ポンプ効率をも低下させていた。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アウターロータタイプのモータ構成において、ロータの回転を安定化させることにより、振動騒音を低減させてポンプ効率を向上させることを可能としたモータポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ポンプ室、吸入口及び吐出口を含むケーシングと、ケーシングに固定され、コアにコイルを巻装してなるステータと、ステータの中心に配置されたシャフトと、シャフトを中心にステータの外周にて回転可能に設けられ、マグネットを含んでなるロータと、ロータと一体回転可能に設けられ、ポンプ室に配置されたインペラとを備え、インペラの回転に伴い吸入口からポンプ室へ吸入される液体を吐出口から外部へ吐出するように構成したモータポンプにおいて、シャフトがステータを貫通してそのステータに固定されることと、ステータを貫通したシャフトの先端部にロータが回転可能に設けられることとを備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、コイルに通電することによりステータの外周に配置されたロータとの間で磁界が作用して、シャフトを中心にロータがインペラと一体的に回転する。このインペラの回転に伴い、液体が吸入口からポンプ室へ吸入され、吐出口から外部へ吐出される。ここで、シャフトがステータを貫通してステータに固定されることから、シャフトの保持剛性が高くなる。また、保持剛性の高いシャフト上をロータが回転することから、ロータの回転振動が少なくなる。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、シャフトの基端がケーシングの底壁に支持されることを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に対し、シャフトの保持剛性が更に高くなる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ステータを樹脂によりケーシングと一体にモールド成形したことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、ステータの発熱が樹脂モールドを介して外部へ伝わりやすくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明のモータポンプを具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本実施の形態におけるモータポンプ１を断面図に示す。図２に、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。モータポンプ１は、ケーシング２と、ケーシング２の内部に設けられるステータ３、ロータ４及びインペラ５等とを基本構成として備える。ステータ３とロータ４は、アウターロータタイプのモータを構成する。ケーシング２は、ボディ６と、ボディ６の上側を覆うカバー７と、ボディ６の下側を覆うロワプレート８とを含む。ボディ６とカバー７は、互いにフランジ６ａ，７ａにて着脱可能に組み付けられる。カバー７の中央には、上方向へ開口する吸入口９が形成される。同じくカバー７の外周には、横方向へ開口する吐出口１０が形成される。ボディ６とカバー７とで囲まれる空間は、ポンプ室１１となっている。ロワプレート８は、ボディ６の下開口６ｂにて着脱可能に取り付けられる。ボディ６とロワプレート８とで囲まれる空間は、配線室１２となっている。
【００１５】
ステータ３は、ボディ６に固定される。ステータ３は、金属製のコア１３にコイル１４を巻装することにより構成される。コア１３の下側中央には、ホルダ１５が配置される。ステータ３の中心には、シャフト１６が配置される。シャフト１６は、ステータ３を貫通してステータ３に固定される。詳しくは、シャフト１６は、コア１３及びホルダ１５の中心を貫通してコア１３及びホルダ１５に固定される。この実施の形態では、コア１３の中心孔１３ａ及びホルダ１５の中心孔１５ａにシャフト１６を圧入することにより、シャフト１６がコア１３及びホルダ１５に固定される。このようにしてシャフト１６がステータ３に一体的に固定される。コア１３の上側にて、コア１３とシャフト１６との間には、シールリング１７が設けられる。ホルダ１５には、コイル１４の配線が接続される。この実施の形態で、ステータ３は、樹脂によりボディ６と一体にモールド成形される。ステータ３を貫通したシャフト１６の先端部１６ａは、ステータ３の上側に位置し、シャフト１６の基端部１６ｂは、ステータ３の下側に位置する。この実施の形態で、シャフト１６の先端部１６ａ及び基端部１６ｂを除いた、ステータ３、ホルダ１５及びシャフト１６が、樹脂によりボディ６と一体にモールド成形される。ステータ３のモールド部分とボディ６の周壁とで囲まれる空間は、周溝１８となっている。
【００１６】
略カップ状をなすロータ４は、モールドされたステータ３を覆い被すように配置される。ロータ４の外周部は、ボディ６の周溝１８に組み入れられる。この状態で、ロータ４は、シャフト１６を中心に、ステータ３の外周にて回転可能に設けられる。ロータ４は、全体がプラスチックマグネットにより構成される。ロータ４は、シャフト１６の先端部１６ａにて回転可能に支持され、ネジ１９によりシャフト１６から抜け止めされる。
【００１７】
複数のインペラ５は、ロータ４の上側面にて、ロータ４と一体回転可能に設けられる。これらインペラ５は、ポンプ室１１に配置される。この実施の形態で、各インペラ５は、ロータ４と一体成形される。この構成により、シャフト１６を中心にインペラ５がロータ４と共に回転することにより、その回転に伴い吸入口９からポンプ室１１へ液体が吸入され、その液体が吐出口１０から外部へ吐出されるようになっている。
【００１８】
ボディ６の配線室１２には、電気基板２０が配置される。電気基板２０は、ステータ３のモールド部分の下側面に固定される。その電気基板２０をシャフト１６の基端部１６ｂが貫通する。電気基板２０には、ホルダ１５から伸びるターミナル２１が接続される。ボディ６の片側には、コネクタ２２が設けられる。このコネクタ２２には、ターミナル２３が、樹脂により一体的にモールド成形される。ターミナル２３の下端は、電気基板２０に接続される。シャフト１６の基端部１６ｂに対応して、ロワプレート８の上側面には、軸受８ａが形成される。この軸受８ａにシャフト１６の基端部１６ｂの一部が嵌め入れられ、シャフト１６の基端部１６ｂがケーシング２の底壁であるロワプレート８に支持される。
【００１９】
上記のモータポンプ１を製造するには、先ず、図３（ａ）に示すように、コア１３、コイル１４、ホルダ１５及びシャフト１６を一体的に組み付けてなるステータアッセンブリ２４を予め準備する。このアッセンブリ２４を構成するために、シャフト１６は、コア１３の中心孔１３ａ及びホルダ１５の中心孔１５ａに圧入される。また、図３（ｂ）に示すように、コネクタ２２のためのターミナル２３を準備する。
【００２０】
そして、ステータアッセンブリ２４及びターミナル２３を、樹脂モールド用金型のキャビティにインサートした状態で、そのキャビティに樹脂溶湯を流し込むことにより、図４に示すように、ステータアッセンブリ２４及びターミナル２３を樹脂によりボディ６に一体的にモールド成形する。
【００２１】
その後、シャフト１６の先端部１６ａにロータ４を取り付けて、ボディ６の上側に、カバー７を取り付ける。また、ボディ６の配線室１２に電気基板２０等を取り付けて配線し、下開口６ｂをロワプレート８で封鎖することにより、図１に示すようなモータポンプ１の完成品を得る。
【００２２】
以上説明した本実施の形態のモータポンプ１の構成によれば、ステータ３のコイル１４に通電することにより、ステータ３とロータ４との間で磁界が作用して、シャフト１６を中心にロータ４がインペラ５と一体的に回転する。このインペラ５の回転に伴い、液体が吸入口９からポンプ室１１へ吸入され、その吸入された液体が吐出口１０から外部へ吐出される。この実施の形態のモータポンプ１では、アウターロータタイプのモータが採用されることから、インナーロータタイプのモータを採用した場合に比べ、吐出量が多い割りに全体を小型化することができる。
【００２３】
ここで、シャフト１６がステータ３を貫通してステータ３に固定されることから、シャフト１６の保持剛性が高くなる。また、保持剛性の高いシャフト１６上でロータ４が回転することから、ロータ４の回転振動が少なくなる。このため、アウターロータタイプのモータ構成において、ロータ４の回転を安定化させることができ、これによりモータポンプ１の振動騒音を低減させることができる。また、ロータ４の回転が安定化することから、インペラ５が円滑に回転することになり、吸入口９への液体の吸入と、吐出口１０からの液体の吐出が円滑となり、ポンプ効率を向上させることができる。そして、ポンプ効率が向上した分だけ、モータポンプ１の消費電力を低減させることができる。
【００２４】
この実施の形態では、シャフト１６の基端部１６ｂがロワプレート８の軸受８ａに支持されることから、シャフト１６の保持剛性が更に高くなる。この意味で、ロータ４の回転を更に安定化させることができ、振動騒音をより一層低減させることができ、ポンプ効率をより一層向上させることができる。
【００２５】
この実施の形態では、ステータ３を樹脂によりボディ６と一体にモールド成形したので、図５に示すように、ステータ３からの発熱が樹脂モールドを介して外部へ伝わり易くなる。このため、ステータ３のボディ６に対する放熱が大幅に良くなり、ステータ３を効率良く冷却することができる。この結果、モータポンプ１として、発熱によるモータ効率の低下を抑えることができ、発熱に対する耐久性を向上させることができる。
【００２６】
この実施の形態では、図５に示すように、周溝１８とロータ４との間に微細な間隙が形成され、ポンプ室１１に吸入される液体がその間隙を流れるようになっている。この意味から、モータポンプ１として冷却効率を高めることができる。
【００２７】
この実施の形態のモータポンプ１は、従来例のポンプ１００のように吸入口１１２に位置するリブ１１３によりシャフト１０６の上端を支持するものと異なり、シャフト１６の上端を支持するものが吸入口９からインペラ５に至る液体流路の途中に何も設けられていない。このため、吸入口９から吸入される液体に対して流路抵抗となる障害物が何もなく、液体をポンプ室１１に円滑に導いて、吐出口１０から円滑に吐出することができる。
【００２８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明のモータポンプを具体化した第２の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
尚、本実施の形態を含む以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。以下には、異なった点を中心に説明する。
【００３０】
図６に、本実施の形態におけるモータポンプ３１を断面図に示す。この実施の形態のモータポンプ３１は、ロータ４の構成の点で第１の実施の形態のモータポンプ１と異なる。即ち、第１の実施の形態では、ロータ４全体がプラスチックマグネットにより構成される。これに対し、本実施の形態では、略カップ状をなす樹脂製のロータフレーム３２の内側にヨーク３３とマグネット３４が固定されることによりロータ４が構成される。ヨーク３３及びマグネット３４は、ロータフレーム３２を樹脂成形するときに、インサートによりモールドされて同フレーム３２に固定される。この実施の形態で、モータポンプ３１のその他の構成は、第１の実施の形態におけるモータポンプ１のそれと基本的に同じである。
【００３１】
従って、この実施の形態のモータポンプ３１についても、第１の実施の形態におけるモータポンプ１と基本的に同等の作用効果を得ることができる。
【００３２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明のモータポンプを具体化した第３の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
図７に、本実施の形態におけるモータポンプ４１を断面図に示す。この実施の形態のモータポンプ４１は、シャフト１６の基端部１６ｂがホルダ１５を下方へ貫通しない点で第１の実施の形態におけるモータポンプ１と異なる。即ち、第１の実施の形態では、シャフト１６の先端部１６ａと基端部１６ｂがステータ３を貫通して上下方向へ伸びる。これに対し、本実施の形態では、シャフト１６の先端部１６ａだけがステータ３を貫通して上方へ伸び、シャフト１６の基端部はホルダ１５より下方へは伸びていない。シャフト１６の基端部１６ｂは、ロワプレート８の上側面に支持されない。この実施の形態で、モータポンプ４１のその他の構成は、第１の実施の形態におけるモータポンプ１のそれと基本的に同じである。
【００３４】
従って、この実施の形態のモータポンプ４１では、シャフト１６の基端部がロワプレート８上に支持されない分だけ、シャフト１６の保持剛性は、第１の実施の形態のものに比べて減少する。しかし、シャフト１６の中間部分は、広い範囲でステータ３に固定されることから、シャフト１６の基本的な保持剛性に影響はない。その他、この実施の形態のモータポンプ４１についても、第１の実施の形態におけるモータポンプ１と基本的に同等の作用効果を得ることができる。
【００３５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明のモータポンプを具体化した第４の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図８に、本実施の形態におけるモータポンプ５１を断面図に示す。この実施の形態のモータポンプ５１は、ステータ３がボディ６と一体にモールド成形されない点、ロータ４の全体がプラスチックマグネットにより構成されない点で第１の実施の形態のモータポンプ１と異なる。即ち、この実施の形態のモータポンプ５１では、ボディ６と一体の隔壁５２により収容凹部５３が形成され、その収容凹部５３の内側にステータ３が収容される。また、ロータフレーム３２の内側にヨーク３３とマグネット３４が固定されることによりロータ４が構成される。この実施の形態では、ステータ３をボディ６に安定保持するために、シャフト１６の基端部１６ｂ上にて、電気基板２０とロワプレート８との間にコイルスプリング５４が設けられる。この実施の形態で、モータポンプ５１のその他の基本構成は、第１の実施の形態におけるモータポンプ１のそれと同じである。
【００３７】
従って、この実施の形態のモータポンプ５１によれば、ステータ３がボディ６と一体に樹脂によりモールド成形されない分だけ、ボディ６に使用される樹脂量が少なくなり、モータポンプ５１を軽量化することができる。この他、この実施の形態のモータポンプ５１についても、第１の実施の形態におけるモータポンプ１と基本的に同等の作用効果を得ることができる。
【００３８】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、シャフトの保持剛性が高くなり、ロータの回転振動が少なくなる。このため、アウターロータタイプのモータ構成において、ロータの回転を安定化させることができ、振動騒音を低減させることができ、ポンプ効率を向上させることができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、シャフトの保持剛性が更に高くなるので、請求項１に記載の発明の効果に対し、ロータの回転を更に安定化させることができ、振動騒音をより一層低減させることができ、ポンプ効率をより一層向上させることができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば、ステータの発熱が樹脂モールドを介して外部へ伝わりやすくなるので、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ステータを効率良く冷却することができ、発熱によるモータ効率の低下を抑えることができ、発熱に対する耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、モータポンプを示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】（ａ）はステータアッセンブリの断面図、（ｂ）はターミナルの正面図。
【図４】ステータアッセンブリをモールド成形してなるボディを示す断面図。
【図５】モータポンプの一部を拡大して示す断面図。
【図６】第２の実施の形態に係り、モータポンプを示す断面図。
【図７】第３の実施の形態に係り、モータポンプを示す断面図。
【図８】第４の実施の形態に係り、モータポンプを示す断面図。
【図９】従来例のポンプを示す断面図。
【符号の説明】
１ モータポンプ
２ ケーシング
３ ステータ
４ ロータ
５ インペラ
８ａ 軸受
９ 吸入口
１０ 吐出口
１１ ポンプ室
１３ コア
１４ コイル
１６ シャフト
１６ａ 上端部
１６ｂ 下端部
３１ モータポンプ
３４ マグネット
５１ モータポンプ

Claims (3)

1. ポンプ室、吸入口及び吐出口を含むケーシングと、
   前記ケーシングに固定され、コアにコイルを巻装してなるステータと、
   前記ステータの中心に配置されたシャフトと、
   前記シャフトを中心に前記ステータの外周にて回転可能に設けられ、マグネットを含んでなるロータと、
   前記ロータと一体回転可能に設けられ、前記ポンプ室に配置されたインペラとを備え、前記インペラの回転に伴い前記吸入口から前記ポンプ室へ吸入される液体を前記吐出口から外部へ吐出するように構成したモータポンプにおいて、
   前記シャフトが前記ステータを貫通してそのステータに固定されることと、
   前記ステータを貫通した前記シャフトの先端部に前記ロータが回転可能に設けられることと
   を備えたことを特徴とするモータポンプ。
2. 前記シャフトの基端が前記ケーシングの底壁に支持されることを特徴とする請求項１に記載のモータポンプ。
3. 前記ステータを樹脂により前記ケーシングと一体にモールド成形したことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータポンプ。

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