JP7018081B2

JP7018081B2 - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP7018081B2
Application number: JP2020022028A
Authority: JP
Inventors: 武宮坂; 貴久手塚; 直実小山; 拓哉中野
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2022-02-09
Anticipated expiration: 2040-02-13
Also published as: JP2021129374A; CN113250969B; US11870315B2; CN113250969A; EP3866310A1; US20210257874A1

Description

本発明は、電動ポンプに関する。

複数の分割鉄心と、複数の分割鉄心のそれぞれに取り付けられた複数の分割コイルボビンと、複数の分割コイルボビンにそれぞれ巻回された複数の分割コイルと、複数の分割コイルと導通接続された複数のバスバーと、を備えた電動ポンプが知られている（例えば特許文献1参照）。

特開２０１９－１９６７５４号公報

バスバーと分割コイルとの間に導通不良が発生すると、電動ポンプが適切に駆動しない可能性がある。

そこで本発明は、導通不良の発生が抑制された電動ポンプを提供することを目的とする。

上記目的は、インペラと、前記インペラに連結されたロータと、前記ロータを収容したハウジングと、前記ハウジングを外側から包囲した複数の分割鉄心と、前記複数の分割鉄心のそれぞれに取り付けられた複数の分割コイルボビンと、前記複数の分割コイルボビンにそれぞれ巻回された複数の分割コイルと、複数のバスバーを含むバスバーユニットと、を備え、複数の前記バスバーの少なくとも一つは、略Ｃ字状のリング部、及び前記リング部の径方向外側の外周縁から径方向外側に延びて途中で湾曲して径方向内側に延びたフック部、を含み、複数の前記分割コイルの少なくとも一つは、前記分割コイルボビンに巻回された巻回部、及び前記巻回部から引き出された引出部、を含み、前記引出部の一部は、前記フック部に係合して溶接されている、電動ポンプによって達成できる。

本発明によれば、導通不良の発生が抑制された電動ポンプを提供できる。

図１Ａは電動ポンプの斜視図、図１Ｂは電動ポンプの上面図である。図２は、ケース内に収納されたモータの説明図である。図３は、ケース内に収納されたモータの説明図である。図４は、モータのハウジングの外観図である。図５Ａ及び図５Ｂは、バスバーユニットの説明図である。図６Ａ及び図６Ｂは、絶縁紙の説明図である。図７Ａ及び図７Ｂは、溶接する前のバスバーのフック部周辺の拡大図である。図８Ａ及び図８Ｂは、溶接する前の変形例のバスバーのフック部周辺の拡大図である。

図１Ａは電動ポンプ１の斜視図、図１Ｂは電動ポンプ１の上面図である。電動ポンプ１は、ケース１０及び２０を備える。ケース１０は、インペラ４８を収納した内部空間が形成されている。この内部空間には、液体である流体を導入するための導入管部１４と、排出するための排出管部１５とが連通している。導入管部１４及び排出管部１５は、略平行であって、インペラ４８の回転中心軸に平行な軸心方向Ｄ１とは垂直な方向に延びている。また、ケース１０内には、後述するプリント基板が設けられている。ケース２０は、モータＭを収納している。尚、図１には軸心方向Ｄ１に直交する直交方向Ｄ２を示している。

図２及び図３は、ケース２０内に収納されたモータＭの説明図である。図４は、モータＭのハウジング７０の外観図である。モータＭは、ロータＲ、ロータＲを収納するハウジング７０、ハウジング７０周辺に配置された固定子Ｓ、バスバーユニット８０等を含む。固定子Ｓは、複数の分割鉄心３０、複数の分割鉄心３０のそれぞれに取り付けられた複数の分割コイルボビン３２、複数の分割コイルボビン３２のそれぞれに巻回された複数の分割コイル３４を含む。分割鉄心３０、分割コイルボビン３２、及び分割コイル３４は、１２対設けられおり、詳しくは後述する。ロータＲは、ハウジング７０の円筒部７５の内周面と対向する複数の永久磁石が設けられている。インペラ４８が永久磁石と固定され、ロータＲとインペラ４８とが一体に回転する。インペラ４８が回転することにより、流体が導入管部１４からケース１０内に導入されて排出管部１５から排出される。

図４に示すように、ハウジング７０は、円筒部７５、底壁部７７、支持板７８、及びフランジ部７９を有している。ロータＲは、円筒部７５に包囲されるように収納されている。具体的には、ロータＲはその回転軸が底壁部７７に対して垂直となる姿勢で底壁部７７に支持されている。そして回転軸とロータＲとの間にすべり軸受けを設けることで、ロータＲは回転可能に支持されている。円筒部７５の内周面は、ロータＲの外周面に固定された複数の永久磁石と対向している。フランジ部７９は、底壁部７７とは反対側の円筒部７５の端部から径方向外側に延在している。支持板７８は、フランジ部７９から軸心方向Ｄ１に突出している。支持板７８のフランジ部７９からの軸心方向Ｄ１の突出高さは、底壁部７７を越えない高さに設定されている。また、支持板７８は、図２に示すように固定子Ｓには接触しない位置に設けられている。支持板７８の、フランジ部７９から円筒部７５が形成されている側の先端には、ガイド溝７８１～７８３が形成されている。図２及び図３に示すように、複数の分割鉄心３０は、周方向に並ぶように配置されており、ハウジング７０の円筒部７５を外側から包囲している。ハウジング７０は、合成樹脂製であるが、これに限定されず例えば非磁性金属製であってもよい。

図２、図３、及び図４に示すように、ハウジング７０の底壁部７７の外面には、バスバーユニット８０と絶縁紙１００とが配置される。バスバーユニット８０は、後述する分割コイル３４から引き出された引出部３６により複数の分割コイル３４に導通接続されている。また、バスバーユニット８０も、引出部３６によりターミナルピン９０ｕ、９０ｖ、及び９０ｗに導通接続されている。ターミナルピン９０ｕ、９０ｖ、及び９０ｗは、モータＭの駆動制御用のプリント基板と導通接続されている。ターミナルピン９０ｕ、９０ｖ、及び９０ｗは、支持板７８に支持されてフランジ部７９に形成された挿入孔にそれぞれ挿入されて保持されている。支持板７８は、支持部の一例である。

図５Ａ及び図５Ｂは、バスバーユニット８０の説明図である。図５Ａは、バスバーユニット８０の正面を示し、図５Ｂは、バスバーユニット８０の側面を示している。バスバーユニット８０は、それぞれ略Ｃ字状に形成されたバスバー８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗを有している。バスバー８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗは、略同一平面上に略同心円状に配置されている。バスバー８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗは、銅等からなる平板状の金属板材をプレス加工等により打ち抜き、曲げ加工がなされたものである。コモン線であるバスバー８１ｎが最も径方向外側に配置されており、バスバー８１ｗが最も径方向内側に配置されている。バスバー８１ｕは、バスバー８１ｖよりも径方向外側に配置されている。従って、バスバー８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、８１ｗの順に径が小さくなっている。バスバー８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相用のバスバーである。

バスバー８１ｎは、リング部８２ｎと、リング部８２ｎに設けられた複数のフック部８４ｎを有している。同様に、バスバー８１ｕはリング部８２ｕと複数のフック部８４ｕとを有し、バスバー８１ｖはリング部８２ｖと複数のフック部８４ｖとを有し、バスバー８１ｗはリング部８２ｗと複数のフック部８４ｗとを有している。リング部８２ｎ、８２ｕ、８２ｖ、及び８２ｗは、この順に周方向の長さが小さくなっている。リング部８２ｎ、８２ｕ、８２ｖ、及び８２ｗはそれぞれ、両端部を有した略Ｃ字状であり、径方向の幅よりも軸心方向Ｄ１の厚みの方が薄く形成されている。尚、略Ｃ字状とは、図５Ａに示すように完全な円弧を有したＣ字状に限定されず、複数の略直線状の部位から構成されて両端部が互いに対向した形状であってもよいし、略直線状の部位と略曲線状の部位とから構成されて両端部が互いに対向した形状であってもよい。

フック部８４ｎ、８４ｕ、８４ｖ、及び８４ｗは、それぞれ、リング部８２ｎ、８２ｕ、８２ｖ、及び８２ｗの径方向外側の外周縁から径方向外側に延びて途中で湾曲して径方向内側に延びている。フック部８４ｎは、略等しい角度間隔で、分割コイル３４の数と等しい数だけ設けられており、具体的には１２個設けられている。フック部８４ｕ、８４ｖ、及び８４ｗはそれぞれ４個ずつ設けられている。尚、図５Ｂには、分割コイル３４を示しているが詳しくは後述する。

図６Ａ及び図６Ｂは、絶縁紙１００の説明図である。図６Ａは、絶縁紙１００の正面を示しており、図６Ｂは絶縁紙１００の側面を示している。絶縁紙１００は、略円形に形成されており、外周部にはフック部８４ｎを露出するための切欠部１０４ｎが形成されている。また、絶縁紙１００には、フック部８４ｕを露出するための開口部１０４ｕが形成されている。また、絶縁紙１００の中心には、４つのフック部８４ｖと４つのフック部８４ｗとを露出する開口部１０４ｖｗが形成されている。絶縁紙１００は、これらのフック部は露出するがリング部８２ｎ、８２ｕ、及び８２ｖを覆っている。尚、絶縁紙１００には、上述の用途以外の開口部も複数設けられている。

図２及び図３に示すように、Ｕ相用の分割コイル３４は、分割コイルボビン３２に巻回された巻回部３５と、巻回部３５から引き出された引出部３６ｕ及び３６ｎとを有している。引出部３６ｎは分割コイル３４の一端側から引き出されており、引出部３６ｕは分割コイル３４の他端側から引き出されている。同様に、Ｖ相用の分割コイル３４は、巻回部３５、引出部３６ｖ及び３６ｎを有している。Ｗ相用の分割コイル３４は、巻回部３５、引出部３６ｗ及び３６ｎを有している。各相の分割コイル３４の引出部３６ｎは、それぞれフック部８４ｎに係合して溶接されている。引出部３６ｕ、３６ｖ、及び３６ｗはそれぞれフック部８４ｕ、８４ｖ、及び８４ｗに係合して溶接されている。このように係合して溶接されているため、分割コイルとバスバーとの導通不良が抑制される。

バスバー８１ｎの複数のフック部８４ｎは、それぞれ複数の引出部３６ｎに溶接されており、フック部８４ｎは略等角度間隔で配置されている。バスバー８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗについても同様である。このため、ハウジング７０の底壁部７７に、バスバー８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗのそれぞれの位置を規定するための位置決め部を設けていない場合であっても、これらの位置ずれを抑制できる。従って、例えばバスバー同士が位置ずれにより接触して短絡することを防止できる。

また、図５Ｂや図２からわかるように、バスバーユニット８０のバスバー８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、及び８１ｗや絶縁紙１００は、複数の分割コイル３４に直交方向Ｄ２で重なる。このため、モータＭの軸心方向Ｄ１での大型化が抑制され、ひいては電動ポンプ１の軸心方向Ｄ１での大型化が抑制されている。また、分割コイル３４の引出部３６ｎ等をフック部８４ｎに係合する作業が容易となる。

図３及び図５Ａからわかるように、引出部３６ｕは、絶縁紙１００を介してバスバー８１ｎのリング部８２ｎに軸心方向Ｄ１で重なっている。このため、引出部３６ｕがリング部８２ｎに接触して短絡することを防止できる。同様に、引出部３６ｖは、絶縁紙１００を介してバスバー８１ｎ及び８１ｕのリング部８２ｎ及び８２ｕに軸心方向Ｄ１で重なっているため、引出部３６ｖがリング部８２ｎ及び８２ｕの何れかに接触して短絡することを防止できる。引出部３６ｗは、絶縁紙１００を介してバスバー８１ｎ、８１ｕ、及び８１ｖのリング部８２ｎ、８２ｕ、及び８２ｖに軸心方向Ｄ１で重なっているため、引出部３６ｗがリング部８２ｎ、８２ｕ、及び８２ｖの何れかに接触して短絡することを防止できる。また、絶縁紙１００によりバスバーユニット８０を覆うことにより、上記のような短絡を防止しつつ、引出部３６ｕ、３６ｖ、及び３６ｗをできるだけバスバーユニット８０に接近して沿うように配置できる。このため、電動ポンプ１の軸心方向Ｄ１での大型化が抑制されている。

図２及び図３に示すように、Ｕ相用の分割コイル３４の一つの引出部３６ｕ１は、フック部８４ｕに係合して溶接されつつ、その先端が固定子Ｓの外側にまで引き出されて、支持板７８のガイド溝７８１に挿入されてガイドされてターミナルピン９０ｕに導通接続されている。同様に、Ｖ相用の分割コイル３４の一つの引出部３６ｖ１も、その先端が支持板７８に形成されたガイド溝７８２に挿入されてガイドされターミナルピン９０ｖに導通接続されている。Ｗ相用の分割コイル３４の一つの引出部３６ｗ１も、その先端が支持板７８に形成されたガイド溝７８３に挿入されてガイドされターミナルピン９０ｗに導通接続されている。ガイド溝７８１～７８３は、ガイド部の一例でありこれに限定されない。ガイド部は、例えば支持板７８に形成されて分割コイルの引出部を挿通可能なガイド開口であってもよい。

これにより、例えばターミナルピンを、固定子Ｓの外側から固定子Ｓを越えてフック部８４ｕにまで延ばしてフック部８４ｕに導通接続する場合と比較して、ターミナルピン９０ｕは小型化されている。ターミナルピン９０ｖ及び９０ｗも同様である。このため、製造コストを削減できる。

図７Ａ及び図７Ｂは、溶接する前のバスバー８１ｎのフック部８４ｎ周辺の拡大図である。溶接の一例としては抵抗溶接であり、抵抗溶接後はフック部８４ｎが軸心方向Ｄ１でバスバー８１ｎ側に屈曲し、引出部３６ｎを包囲するように変形する。図７Ａ及び図７Ｂには、引出部３６ｎの中心軸Ａを点線で示している。引出部３６ｎのフック部８４ｎに係合する箇所での中心軸Ａは、軸心方向Ｄ１から見てリング部８２ｎに重ならない。図８Ａ及び図８Ｂは、溶接する前の変形例のバスバー８１ｎａのフック部８４ｎａ周辺の拡大図である。なお、溶接の様態については先述の図７Ａ及び図７Ｂと同様である。図８Ａ及び図８Ｂには、引出部３６ｎの中心軸Ａａを点線で示している。変形例のバスバー８１ｎａにおいて、引出部３６ｎのフック部８４ｎａに係合する箇所での中心軸Ａａは、軸心方向Ｄ１から見てリング部８２ｎに重なっている。変形例のように、中心軸Ａａがリング部８２ｎに重なっていると、引出部３６ｎのフック部８４ｎａに係合する箇所の周辺で引出部３６ｎが軸心方向Ｄ１でリング部８２ｎから離れるように浮き上がる可能性がある。これにより、電動ポンプが軸心方向Ｄ１で大型化する可能性がある。また、引出部３６ｎをフック部８４ｎａに係合してから抵抗溶接により両者を溶接するが、その際に引出部３６ｎのフック部８４ｎａ周辺で浮き上がった部位に抵抗溶接の電極がフック部８４ｎａよりも早く接触して、引出部３６ｎから分割コイル３４に電流が流れて、適切に溶接できない可能性がある。本実施例のように、引出部３６ｎのフック部８４ｎに係合する箇所での中心軸Ａは、軸心方向Ｄ１から見てリング部８２ｎに重ならないことにより、このような引出部３６ｎの浮き上がりが防止され、適切に溶接することができる。このため、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、引出部３６ｎのフック部８４ｎに係合する箇所での中心軸Ａは、軸心方向Ｄ１から見てリング部８２ｎに重ならない方が好ましい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

上記電動ポンプ１は、液体を導入及び排出するものであるが、流体として気体を導入及び排出する電動ポンプに本発明を適用してもよい。

上記実施例では、底壁部７７は、直交方向Ｄ２で全ての分割コイル３４に重なっているが、これに限定されず、複数の分割コイル３４のうちの少なくとも一部が直交方向Ｄ２で重なっていればよい。

絶縁部材の一例として絶縁紙１００を説明したが、これに限定されず、例えばゴム製の薄いシート状の部材であってもよい。

上記実施例では、溶接は抵抗溶接としたがこれに限定されず、アーク溶接、電子ビーム溶接、ろう付、ガス溶接、爆発溶接、常温圧接、摩擦圧接、超音波圧接、拡散接合およびレーザー溶接であってもよい。

１電動ポンプ
３０分割鉄心
３２分割コイルボビン
３４分割コイル
４８インペラ
７０ハウジング
７７底壁部
８０バスバーユニット
８１ｎ、８１ｕ、８１ｖ、８１ｗバスバー
８２ｎ、８２ｕ、８２ｖ、８２ｗリング部
８４ｎ、８４ｕ、８４ｖ、８４ｗフック部
１００絶縁紙
Ｒロータ
Ｍモータ

Claims

インペラと、
前記インペラに連結されたロータと、
前記ロータを収容したハウジングと、
前記ハウジングを外側から包囲した複数の分割鉄心と、
前記複数の分割鉄心のそれぞれに取り付けられた複数の分割コイルボビンと、
前記複数の分割コイルボビンにそれぞれ巻回された複数の分割コイルと、
複数のバスバーを含むバスバーユニットと、を備え、
複数の前記バスバーの少なくとも一つは、略Ｃ字状のリング部、及び前記リング部の径方向外側の外周縁から径方向外側に延びて途中で湾曲して径方向内側に延びたフック部、を含み、
複数の前記分割コイルの少なくとも一つは、前記分割コイルボビンに巻回された巻回部、及び前記巻回部から引き出された引出部、を含み、
前記引出部の一部は、前記フック部に係合して溶接されており、
前記リング部は、径方向の幅よりも前記ロータの軸心方向の厚みの方が薄い、電動ポンプ。
前記フック部に係合した箇所での前記引出部の中心軸は、前記ロータの軸心方向から見た場合に、前記リング部よりも径方向外側に位置している、請求項１の電動ポンプ。
前記フック部を逃がす開口部を有するとともに複数の前記バスバーを覆う絶縁部材を備え、
前記フック部に係合して溶接された前記引出部は、前記絶縁部材を介して、当該フック部が設けられた前記バスバーよりも径方向外側に位置した他の前記バスバーの一部に交差して前記巻回部から引き出されている、請求項１又は２の電動ポンプ。
複数の前記バスバーはそれぞれ、前記リング部、及び前記フック部、を含み、
複数の前記分割コイルのそれぞれは、前記巻回部、及び引出部と、を含み、
複数の前記引出部の一部は、それぞれ、複数の前記フック部に係合して溶接されている、請求項１乃至３の何れかの電動ポンプ。
複数の前記バスバーは、前記ロータの軸心方向に直交する直交方向で複数の前記分割コイルに重なっている、請求項１乃至４の何れかの電動ポンプ。