JP5264859B2 - ポンプ用電動機の回転子及びポンプ及び空気調和装置及び床暖房装置及び給湯装置 - Google Patents
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Description
回転子部は、
マグネットと、マグネットの内側に配置されるスリーブ軸受とを熱可塑性樹脂で一体成形し、同時に熱可塑性樹脂で羽根車取付部が形成されるものであって、
マグネットは、
磁極位置検出素子対向側の端面に、放射状に複数個形成され、断面形状が略長穴形状の凸部と、
羽根車取付部側の端面に、放射状に複数個形成され、断面形状が略長穴形状の凹部と、を備え、
熱可塑性樹脂による一体成形時に、凸部と凹部とが熱可塑性樹脂で埋設されて、マグネットが前記熱可塑性樹脂で保持されるものである。
本実施の形態のポンプ用電動機の回転子は、水回路と、磁極位置検出素子が実装された基板を備えるモールド固定子と、を椀状隔壁部品で仕切るポンプに搭載され、椀状隔壁部品内に回転自在に収納され、一端が磁極位置検出素子に対向し、他端に羽根車を取付ける羽根車取付部を有する回転子部を備えるポンプ用電動機の回転子において、
回転子部は、
マグネットと、マグネットの内側に配置されるスリーブ軸受とを熱可塑性樹脂で一体成形し、同時に熱可塑性樹脂で羽根車取付部が形成されるものであって、
マグネットは、
磁極位置検出素子対向側の端面に、放射状に複数個形成され、断面形状が略長穴形状の凸部と、
羽根車取付部側の端面に、放射状に複数個形成され、断面形状が略長穴形状の凹部と、を備え、
熱可塑性樹脂による一体成形時に、凸部と凹部とが熱可塑性樹脂で埋設されて、マグネットが前記熱可塑性樹脂で保持されることにより、マグネットを強固に保持することが可能となり、ポンプ用電動機の回転子の品質向上を図ることができるものである。
(1)厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された帯状の固定子鉄心54を製作する。帯状の固定子鉄心54は、複数個のティースを備える。図3に示すモールド固定子50の内周部に、固定子鉄心54のティースの先端部が表出している。ここで示す固定子鉄心54は、薄肉連結部で連結されている12個のティースを有するので、図3においても、12箇所に固定子鉄心54のティースの先端部が表出している。但し、図3で見えているティースは12個のティースのうちの5個のティースである。
(2)固定子鉄心54のティースには、絶縁部56が施される。絶縁部56は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心54と一体に又は別体で成形される。
(3)絶縁部56が施されたティースに、集中巻のコイル57(図4参照)が巻回される。12個の集中巻のコイル57を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。
(4)三相のシングルY結線であるので、絶縁部56の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル57(図4参照)が接続される端子59(図4、図5参照、電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。電源端子は3個、中性点端子は1個である。
(5)基板58が結線側の絶縁部56(端子59が組付けられる側)に取り付けられる。基板58は、基板押え部品95により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC58a(駆動素子)、回転子60の位置を検出するホール素子58b(図4参照、位置検出素子)等が実装されている。IC58aは基板58の基板押え部品95側に実装されるので、図5で見えているが、ホール素子58bは、IC58aとは反対側に実装されるので、図5では見えていない。IC58aやホール素子58bを、電子部品と定義する。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線52を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。
(6)リード線口出し部品61が取り付けられた基板58が基板押え部品95により絶縁部56に固定され、端子59と基板58とが半田付けされた固定子47に下穴部品81を組みつけることで固定子組立49が完成する。
(1)流体の吸入口42と吐出口43とを有し、内部に回転子60の羽根車60bを収納するケーシング41:ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。ケーシング41には、流体の吸入口42側の端部に、ポンプ部40とモールド固定子50とを組み付ける際に用いられるネジ穴44aを有するボス部44が5箇所に設けられる。
(2)スラスト軸受71:スラスト軸受71の材質はアルミナ等のセラミックである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する圧力差によりスラスト軸受71を介してケーシング41に押し付けられるため、スラスト軸受71にはセラミックにより製作されたものを使用し、耐摩耗性、摺動性を確保している。
(3)回転子60:回転子60は、回転子部60aと、羽根車60bとを備える。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68(マグネットの一例)と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂部67で一体化される(後述する図11参照)。羽根車60bは、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂成形品である。回転子部60aと、羽根車60bとが超音波溶着等により接合される。本実施の形態は、回転子60の回転子部60aに特徴があるので、その詳細は後述する。
(4)軸70:軸70の材質は、アルミナ等のセラミック、SUSなどである。軸70は、回転子60に備えるスリーブ軸受66と摺動するため、セラミックやSUSなどの材質が選ばれ、耐磨耗性、摺動性を確保している。椀状隔壁部品90の軸支持部94に軸70の一端が挿入され、軸70の他端がケーシング41の軸支持部46に挿入される。椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入される軸70の一端は、軸支持部94に対して回転しないように挿入される。そのため、軸70の一端は所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いたD字形状で、椀状隔壁部品90の軸支持部94の孔も軸の形状に合わせた形状になっている。また、ケーシング41の軸支持部46に挿入される軸70の他端も、所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いたD字形状であり、軸70は長さ方向に対称形である。但し、軸70の他端は、ケーシング41の軸支持部46に回転可能に挿入される。軸70が長さ方向に対称形なのは、軸70を椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入する際に、上下の向きを意識することなく組立を可能とするためである(図9参照)。
(5)Oリング80:Oリング80の材質は、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエンゴム)などである。Oリング80は、ポンプ部40のケーシング41と椀状隔壁部品90とのシールを行う。給湯機などに搭載されるポンプでは、水周りのシールに耐熱性、長寿命が求められるため、EPDMなどの材料を使用し、耐性を確保している。
(6)椀状隔壁部品90:椀状隔壁部品90は、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。椀状隔壁部品90は、モールド固定子50との嵌合部である椀状隔壁部90aと、鍔部90bとを備える。椀状隔壁部90aは、円形の底部と円筒形の隔壁とで構成される。円形の底部の内面の略中央部に、軸70の一端が挿入される軸支持部94が立設している。鍔部90bには、鍔部90bを補強する補強リブ91(図8参照)が径方向に放射状に複数個(例えば、10個)形成されている。また、鍔部90bには、モールド固定子50のポンプ部40のポンプ部設置面63に納まる環状リブ93(図8参照)を備える。また、鍔部90bには、タッピングネジ160が通る孔90d(図7、図8参照)が5箇所に形成されている。さらに、鍔部90bのケーシング41側の面に、Oリング80を収納する環状のOリング収納溝90c(図7参照)が形成されている。
(1)樹脂マグネット68;
(2)スリーブ軸受66;
(3)樹脂部67(熱可塑性樹脂で構成される部分、羽根車60bを取付ける羽根車取付部67aは、熱可塑性樹脂で構成される樹脂部67に形成される)。
(1)回転子部60aにスリーブ軸受66と一体成形される樹脂マグネット68は、磁極位置検出素子(ホール素子58b)対向側の端面に、放射状に複数個形成され、断面形状が略長穴形状の凸部68eを備え、羽根車取付部67a側の端面に、放射上に複数個形成され、断面形状が略長穴形状の凹部68dを備え、熱可塑性樹脂(樹脂部67)による一体成形時に、凸部68eと凹部68dは熱可塑性樹脂(樹脂部67)で埋設され、樹脂マグネット68を保持することにより、樹脂マグネット68が強固に保持される。
(2)樹脂マグネット68の磁極位置検出素子(ホール素子58b)対向側に形成される凸部68eは、回転子60に形成される磁極の略中心に、略同一放射線状に形成されていることにより、磁極位置検出に用いる磁力を確保できる。
(3)樹脂マグネット68の羽根車取付部67a側に形成される凹部68dは、回転子60に形成される磁極間に、略同一放射線状に形成されていることにより、樹脂マグネット68に凹部68dを設けたことによる磁力低下を抑制することができる。
(4)樹脂マグネット68の磁極位置検出素子(ホール素子58b)対向側に形成される凸部68e、または、羽根車取付部67a側に形成される凹部68dの少なくとも一方は、回転子60に形成される磁極と同数とすることにより、樹脂マグネット68の磁力のアンバランスを抑制することができる。
(5)樹脂マグネット68は、磁極位置検出素子(ホール素子58b)対向側の端面に樹脂マグネット68の素材が供給されるゲート68cを備え、ゲート68cの位置は磁極間であることにより、磁極位置検出精度を向上することができる。
(6)樹脂マグネット68は、磁極位置検出素子(ホール素子58b)対向側の端面に樹脂マグネット68の素材が供給されるゲート68cを備え、ゲート68cの位置は磁極の略中心であることにより、樹脂マグネット68の配向精度を向上することができる。
(7)樹脂マグネット68は、磁極位置検出素子(ホール素子58b)対向側の端面の外周部に、所定の幅で所定の高さ軸方向に突き出した磁極位置検出部68fを備えることにより、磁極位置検出精度を向上することができる。
(8)樹脂マグネット68の中空部は、突起68aが形成される端面から概略軸方向の中心位置までストレート形状で、かつ、突起68aが形成される端面の反対側端面から概略軸方向の中心位置までは抜きテーパ形状となっていることにより、樹脂マグネット68の生産性を向上することができる。
(1)ステップ1:厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された帯状の固定子鉄心54を製造する。併せて、スリーブ軸受66を製造する。さらに併せて、樹脂マグネット68を成形する。
(2)ステップ2:固定子鉄心54に巻線を行う。薄肉連結部で連結された帯状の固定子鉄心54のティースに、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いる絶縁部56が施される。絶縁部56が施されたティースに集中巻のコイル57が巻回される。例えば、12個の集中巻のコイル57を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。三相のシングルY結線であるので、絶縁部56の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル57が接続される端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。併せて、基板58を製造する。基板58は、基板押え部品95により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC、回転子60の位置を検出するホール素子等が実装されている。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。併せて、回転子部60aを製造する。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂で一体化される。さらに、併せて、羽根車60bを成形する。羽根車60bは、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(3)ステップ3:基板58を組付け固定子47を製造する。リード線口出し部品61が取り付けられた基板58が基板押え部品95により絶縁部56に固定される。併せて、回転子部60aに羽根車60bを超音波溶着等により組付ける。併せて、椀状隔壁部品90を成形する。併せて、軸70とスラスト軸受71を製造する。軸70は、SUSで製造される。スラスト軸受71はセラミックで製造される。
(4)ステップ4:基板58を半田付けする。端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)と基板58とを半田付けする。併せて、下穴部品81を成形する。併せて、ケーシング41を成形する。ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。さらに、併せて、椀状隔壁部品90に回転子60等を組付ける。
(5)ステップ5:固定子組立49の製造。固定子47に、下穴部品81を組み付けることで固定子組立49が完成する。
(6)ステップ6:固定子組立49をモールド成形して、モールド固定子50を製造する。併せて、椀状隔壁部品90にケーシング41を固定してポンプ部40を組立てる。さらに、併せて、タッピングネジ160を製造する。
(7)ステップ7:ポンプ10の組立を行う。モールド固定子50にポンプ部40を組付けタッピングネジ160で固定する。
Claims (10)
- 水回路と磁極位置検出素子が実装された基板を備えるモールド固定子とを椀状隔壁部品で仕切るポンプに搭載されたポンプ用電動機の回転子であって、前記椀状隔壁部品内に回転自在に収納され、一端が前記磁極位置検出素子に対向し、他端に羽根車を取付ける羽根車取付部を有する回転子部を備えるポンプ用電動機の回転子において、
前記回転子部は、
マグネットと、前記マグネットの内側に配置されるスリーブ軸受とを熱可塑性樹脂で一体成形し、同時に前記熱可塑性樹脂で前記羽根車取付部が形成されるものであって、
前記マグネットは、前記磁極位置検出素子の対向側の端面には、凹部が設けられることなく、当該回転子に形成される磁極の中心に、断面形状が略長穴形状の凸部が放射状に複数個設けられ、前記羽根車取付部側の端面には、当該回転子に形成される磁極間に、断面形状が略長穴形状の凹部が放射状に複数個設けられ、
前記熱可塑性樹脂による一体成形時に、前記凸部と前記凹部とが前記熱可塑性樹脂で埋設されて、前記マグネットが前記熱可塑性樹脂で保持されることを特徴とするポンプ用電動機の回転子。 - 前記凸部または前記凹部の少なくとも一方は、当該回転子に形成される磁極と同数とすることを特徴とする請求項1に記載のポンプ用電動機の回転子。
- 前記マグネットは樹脂マグネットで構成され、前記磁極位置検出素子の対向側の端面に前記樹脂マグネットの素材が供給されるゲートを備え、前記ゲートの位置は磁極間であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポンプ用電動機の回転子。
- 前記マグネットは樹脂マグネットで構成され、前記磁極位置検出素子の対向側の端面に前記樹脂マグネットの素材が供給されるゲートを備え、前記ゲートの位置は磁極の略中心であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポンプ用電動機の回転子。
- 前記マグネットは、前記磁極位置検出素子の対向側の端面の外周部に、所定の幅で所定の高さ軸方向に突き出した磁極位置検出部を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のポンプ用電動機の回転子。
- 前記マグネットの中空部は、周方向に略等間隔に複数個形成される略角形状の突起が軸方向に延在する端面から概略軸方向の中心位置までストレート形状で、かつ、前記突起が形成される端面の反対側端面から概略軸方向の中心位置までは抜きテーパ形状となっていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のポンプ用電動機の回転子。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のポンプ用電動機の回転子を搭載したことを特徴とするポンプ。
- 請求項7のポンプを搭載したことを特徴とする空気調和装置。
- 請求項7のポンプを搭載したことを特徴とする床暖房装置。
- 請求項7のポンプを搭載したことを特徴とする給湯装置。
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