CN101109389A

CN101109389A - 电动泵

Info

Publication number: CN101109389A
Application number: CNA2007101370684A
Authority: CN
Inventors: 田岛文男; 北村正司; 榎本裕治; 能本雄儿; 宝井健弥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: EP1881200A1; US7956509B2; CN101109389B; JP2008029113A; EP1881200B1; EP2166231A2; DE602007004535D1; US7750529B2; US20100226803A1; JP4293207B2; US20080019850A1; EP2166231A3; EP1881200B2

Abstract

本发明提供一种电动泵，通过形成小型化来提高向车辆搭载的搭载性。通过利用电动马达来驱动泵，可以提供没有线圈末端的小型电动泵，提高向车辆搭载的搭载性，其中，该电动马达在具有分别从两端侧向对方侧端部交替延伸的多个爪磁极的定子铁心(13)内配置环状环绕的线圈(14)，通过对线圈(14)通电，使在定子铁心(13)的内周侧配置的转子(16)旋转。另外，在这样的电动泵排出冷却介质时，可以有效冷却电动泵。进而，通过用树脂对定子铁心进行模塑，可以用压粉铁心构成定子铁心，且可以起到分离泵部和马达部的隔壁的作用。

Description

电动泵

技术领域

本发明涉及由电动马达驱动的电动泵。

背景技术

作为提高汽车的燃料消耗率的对策，第一举出在车辆停止时使发动机停止的怠速停止(idle stop)，第二举出并用旋转电机和发动机用于车辆驱动的混合动力化等，且正在实用化。为了使用这些系统，由于怠速停止中停止时发动机停止，所以需要新的泵的驱动源。另外，在混合动力车中，除了上述的怠速停止之外，为了冷却驱动用马达、或者起动发电机和其控制装置而需要水泵，作为其驱动源，目前的倾向大多使用的是采用了电动马达的电动泵。

在专利文献1中，公开有一种利用电动马达的输出轴使叶轮旋转，在离心力的作用下排出冷却水的电动水泵。

专利文献1：日本特开2000-213490号公报

用于驱动在专利文献1中记载的水泵的电动马达，由于线圈以在驱动轴向上往复的方式卷绕在定子铁心上，因此对转子的转矩产生不起作用的被称为线圈末端(coil end)的部分向定子铁心的两端突出，无法缩短轴向的长度。因此，泵整体大型化，产生搭载性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型且搭载性好的电动泵。

本发明的特征在于，使用电动马达驱动泵构成体，所述电动马达包括铁心和线圈，所述铁心具有分别从轴向两端侧向对方侧端部延伸的多个第一爪磁极和多个第二爪磁极，在周方向上交替配置该第一爪磁极和多个第二爪磁极而形成，所述马达在铁心上环状环绕地卷绕有线圈。

另外，本发明的特征在于，配置有泵构成体，该泵构成体与铁心以及磁极构件的至少一端相邻，排出冷却介质。

另外，本发明的特征在于，利用电动马达驱动排出液体的泵构成体，所述电动马达至少在由压粉磁心构成的定子铁心的内周设置有由非磁性材料模塑的模塑部。

(发明效果)

根据本发明，由于不存在线圈末端，所以可以实现电动泵整体的小型化，可以大幅度提高搭载性。

附图说明

图1是作为本发明的实施例1的电动水泵的轴向侧面剖视图；

图2是说明本发明的实施例1的定子铁心一相(1相分)和线圈的详细情况的图；

图3是实施例1的A-A剖视图；

图4是对于搭载有电动泵的车辆的说明图；

图5表示实施例2的电动水泵；

图6是作为本发明的实施例3的电动水泵轴向侧面剖视图；

图7是说明本发明的实施例3的定子铁心和线圈的详细情况的图；

图8是本发明的实施例3的控制结构图；

图9是表示本发明的实施例3的动作原理的图；

图10是作为本发明的实施例4的电动水泵的轴向侧面剖视图；

图11是说明本发明的实施例4的定子铁心的详细情况的图。

图中：1—水泵部(泵构成体)；3—泵壳体；11—电动马达部；12—马达壳体；13—定子铁心(铁心)；14—线圈；16—转子(磁极构件)；18—衬套(轴承)；19—树脂材料(非磁性材料、模塑(mold)部)；34—流路；35—阶梯部(磁场偏移部)；37—凹部(止转机构)；38—凸部(止转机构)。

具体实施方式

以下，按照各实施例并基于附图说明本发明的一实施方式的电动水泵。

(实施例1)

图1～图3表示实施例1的电动水泵。图1是实施例1的电动水泵的轴向侧面的剖视图。另外，图2是说明作为实施例1的铁心的定子铁心一相和线圈的详细情况的图，图2(a)是局部截断定子铁心和线圈的状态的立体图，图2(b)是定子铁心的主视图，图2(c)是从内侧观察定子铁心的内周的周方向的展开图，图2(d)是定子铁心以及线圈上的一部分的侧面的剖视图。进而，图3是图1的A-A截面图。

该电动水泵，主要是在并用发动机和驱动用电动马达来驱动车辆的混合动力车中，用于冷却驱动用电动马达或者起动发电机及其控制装置等。

在图1中，作为泵构成体的水泵部1使用了离心泵，并由如下部分构成，即：设置有泵室2的泵壳体3、和旋转自如地收容在泵室2内的叶轮4。

泵壳体3通过压铸法由热传导率高的金属材料即铝合金材料成形，如图3所示，在内部的周方向位置，形成有内径逐渐扩大而设置的泵室2。因此，泵壳体3在轴向上被分割成两个构件3(a)、3(b)，在插入了叶轮4和驱动轴5之后，利用螺栓6将它们形成一体。另外，如图1所示，从泵室的轴向大致中央位置向外侧突出形成有筒状的吸入部7，并且从泵室的轴向大致中央位置朝向电动马达部11侧突出形成有筒状的轴承支撑部8。进而，如图3所示，在泵室2的内径达到最大的附近形成有排出部9。而且，从排出部9排出的流动介质，具体地说，作为冷却介质的冷却水，在水中添加了乙二醇(ethylene glycol)，形成不易冻的液体(防冻液)，还提高了防锈效果。该冷却水被供给到混合动力车的驱动用电动马达及其变换器。

在泵室2内设置的叶轮4由吸入部7侧的伞圆盘状板、电动马达部11侧的伞圆盘状板、和在它们之间放射状设置的多个叶片(在本实施例中为8个)构成，该叶轮4通过树脂材料的注射成形而一体成形。在该叶轮4的大致中央位置设有孔10，在该孔10内压入固定由金属制成的中空圆筒状的驱动轴5，驱动轴5和叶轮4一体旋转。

如此构成的水泵部1，通过驱动轴5的旋转，叶轮4旋转，由叶片搅出的冷却水在离心力的作用下向外周侧流动。如此，向外周侧流动的冷却水在惯性力的作用下沿着泵室2的内周面被引导向排出部。而且，吸入部7附近，由于叶轮4上的冷却水向外周侧流动而成为负压，从而冷却水从吸入部7流入。因此，至少在叶轮4旋转的状态下，泵室2内被冷却水充满。

接着，基于图1和图2说明与水泵部1邻接设置的电动马达部11。

电动马达部11由如下部分构成，即：在内部具有收容部的马达壳体12；被收容在马达壳体12内，通过通电而产生磁场的作为铁心的定子铁心13；收容在定子铁心13内的线圈14；以及以与定子对置的状态配置的具有永久磁铁21的作为磁极构件的转子16。

马达壳体12具有中空圆筒形状的收容部12a、和对收容部12a的一端侧进行密封的密封板12b，两者通过螺栓15而形成一体。进而，收容部12a的另一端侧的开口通过螺栓6被泵壳体3密封。因此，泵壳体3的一部分兼作马达壳体12。而且，收容部12a和密封板12b与泵壳体3同样，是通过压铸法由铝合金材料成形的。另外，在密封板12b上，以和泵壳体3的轴承支撑部8对置的方式，与泵壳体3的轴承支撑部8同样地一体成形有向水泵部侧突出的中空圆筒形状的轴承支撑部17。

另外，泵壳体3的轴承支撑部8以及马达壳体12的轴承支撑部17的内周，在轴向上呈阶梯状形成有大径部和小径部，在大径部上压入作为轴承的树脂制成的衬套18、即滑动轴承，并通过抵接于小径部，在轴向上被定位。进而，在这些衬套18上，在相互相对侧的端部一体成形有圆盘状的凸缘部。

接着，对于作为铁心的定子铁心13和线圈14进行说明，在本实施例中，由于采用的是具有三相的定子铁心13和线圈14的三相无刷马达，所以在马达壳体12内，在被绝缘的状态下，层叠配置有在内部收容了线圈14的三个定子铁心13，使其在轴向上排列。

以下对于其中的一相进行说明。定子铁心13由在轴向大致中央位置被分割成两个的环状构件构成。另外，环状构件之一呈爪齿形状(爪形磁极形状)，若详细说明，则其由如下部分构成，即：在最外周侧沿轴向延伸的外周部13a；在外周部的端部设置的中空圆盘状的圆环部13b；从圆环部向内周侧以大致均等的间隔延伸的多个(在本实施例中为12个)爪基部13c；以及从爪基部朝向对方侧的环状构件，沿轴向以前端变细形状、即近似梯形状延伸的爪部13d。

另外，如图2a、图2d所示，定子铁心13其截面形成为大致“コ”字状，爪部13d相对于外周部13a长，另外，爪部13d和爪基部13c在内侧连续地圆弧状连接。而且，爪磁极由爪基部13c和爪部13d构成。

使如此构成的两个大致相同形状的环状构件相对置，使得爪部13d交替配置，利用作为非磁性材料的树脂材料19模塑除爪部13d以外的表面整体，由此作为一相的定子铁心13而一体化，此时，在内部载置有沿着环状构件卷绕成圆环状(环形状)的线圈14。而且，线圈14被绝缘被覆，两端为了进行对线圈14的通电，而从环状构件的对置面被拉出到外侧，与用于控制电流的变换器相连。

另外，在混合动力车等中，由于电源电压为高电压，所以线圈14和定子铁心13之间需要配置绝缘物，但在电源电压是低电压的情况(一般在汽车中使用12V这样的低压)下，还可以将线圈14直接配置于定子铁心13。

而且，本实施例，由于是三相马达，所以对于U相、V相、W相的定子铁心13，在周方向上将爪部13d的位置以电角度分别错开120度沿轴向排列的状态下，通过压入来收容固定在马达壳体12内，各线圈14与三相的变换器连接。另外，通过在周方向上配置在以电角度分别分开120度的位置，能够使三相的线圈14的卷绕方向相同，各定子铁心13可以由完全相同的构件构成。而且，各定子铁心13，由于在表面模塑有树脂材料，所以分别在绝缘状态下被安装在马达壳体12中，在泵壳体3和马达壳体12的密封板12b之间形成有空间。

以上说明的定子铁心13由压粉铁心成形，该压粉铁心是对由非磁性体涂敷的磁性粉即铁粉进行压缩而成形的，但通过使粘结材料介于铁粉之间还能够实现强度的提高。

另外，如图2(c)所示，在定子铁心13上的两个环状构件的爪磁极之间设置有用于减小线圈14的电感的空间，不过，在该爪磁极之间也会模塑作为非磁性体材料的树脂材料19，而爪部13d的内周面没有被模塑。因此，定子铁心13的内周面构成为，树脂材料19和爪部13d在周方向上交替。

接着，对于作为磁极构件的转子16进行说明。转子16由以一体旋转的方式固定在叶轮4上的驱动轴5、固定在驱动轴5上的转子铁心20、在转子铁心20的外周设置的永久磁铁21构成，转子铁心20，由作为磁性材料的铁材料一体成形有：位于外周侧的圆筒形状的磁铁安装部20a、在磁铁安装部20a的内周的轴向大致中央位置设置的宽度比磁铁安装部窄的驱动轴安装部20b，换言之，其成形为轴向截面呈近似H形状。另外，在驱动轴安装部20b的内周形成有孔20c，通过在孔20c内压入驱动轴5，转子铁心20和驱动轴5被固定成一体旋转。另外，在磁铁安装部20a外周，在周方向上固定有多个在轴向上延伸的棒状的永久磁铁21，各个永久磁铁21被配置成磁极相互不同。

如此构成的转子16被配置成，定子铁心13的内周和各永久磁铁21对置，驱动轴5被两衬套18轴支撑，且旋转自如，并且通过两衬套18上的凸缘部阻止驱动轴5在轴向上的移动。

另外，由于通过驱动轴5和泵壳体3之间的间隙，驱动轴5的内周、衬套18的内周和驱动轴5外周之间的间隙等，向转子16侧导入冷却水，所以转子16在冷却水中旋转。此时，由于向衬套18和驱动轴5之间始终导入冷却水，所以能够构成圆滑的滑动轴承。

接着，对于如此构成的电动马达部11的动作进行以下说明。

对于线圈14，从蓄电池等电源经由三相的变换器供给电流，伴随于此，在定子铁心13上的从一方的环状构件延伸出的第一爪磁极和从另一方的环状构件延伸出的第二爪磁极产生不同的磁极。例如，在第一爪磁极产生N极的情况下，在第二爪磁极产生S极。另外，在本实施例中，由于线圈14具有U相、V相、W相，所以控制各自的通电，按照极旋转的方式进行切换。因此，在与爪磁极相对置的转子16上设置的永久磁铁21伴随着在爪磁极上产生的磁场而向旋转方向移动。即，转子16旋转。而且，伴随着向U相、V相、W相的线圈14的通电状态，可以控制驱动轴5的转速。

为了控制转子16的旋转状态，通常，需要通过磁极位置检测器检测转子16的位置，但在本实施例中，采用根据线圈14的感应电压检测磁极的位置，进行对三相线圈14的通电切换的感应电压位置检测方式、即无传感器方式，来检测转子16的位置。而且，由于水泵部上的叶轮4的负荷变动非常缓慢，所以完全可以采用这种方式。

以上，说明了在本实施例中，在混合动力车中，用于冷却驱动用电动马达或者起动发电机及其控制装置等的电动水泵，但还可以适用于用于冷却发动机的泵或用于加热舱室的泵。在此，基于图4，对于搭载有电动泵的车辆进行说明。此处以混合动力车为例进行说明。

在图4中，在车辆22的发动机室内具备发动机23，并构成为与经过变速机(没有图示)来驱动车辆的车轮24结合的结构。在此采用的结构是，由第一电动泵25供给的冷却水吸收在发动机23中产生的热对其进行冷却，经过恒温器26由散热器27将从发动机23吸收的热放出进行冷却，返回到原状。另一方面采用的结构是，由第二电动泵28供给的冷却水在冷却了变换器29、行驶用马达30之后，由与第一电动泵25的冷却水共用的散热器27冷却，返回到原状。进一步采用的结构是，由第三电动泵31供给的冷却水导入由第一电动泵25循环的冷却水的一部分，由舱室加热器32将发动机23的发热释放到舱室内，然后，返回到原流路。此外，在此分支通路33，是由恒温器26判断发动机23是否温暖，在不温暖时不使制冷剂循环到散热器27而将其分支循环的通路。

接着对于本实施例的作用效果进行说明。

在本实施例中，由于将线圈沿着铁心环状环绕的方式卷绕，所以不存在对产生转矩不起作用的线圈末端。因此，可以尽可能地使铁心和泵构成体接近，可以实现小型化。因此，搭载性提高。

而且，在将这些电动泵搭载在车辆上时，作为收纳部分的发动机室内由于搭载各种零件，所以是混杂的空间，尤其近年来，随着混合动力化、高功能化等，搭载零件数目飞跃性增加，所以在此收容的零件要求小型轻量化，存在相比于其他室内收纳的零件具有更高的要求的倾向，因此，上述那样的电动泵具有很大的效果。

这样的电动泵，如图4所示，使用的数量很多，通过使电动泵小型化，从以下两点出发，即，其一是减小发动机室内的电动泵所占据的比例，其二是通过电动泵的高输出化，使混合动力车的变换器、行驶用马达的小型化成为可能，可以有助于提高发动机的布局性、较大地提高车辆的性能，可以同时提供电动泵单体的优点和作为车辆的优点。

此外，由于线圈的制作容易，且卷绕后的成型相对于现有的在层叠铁心的槽中卷绕的线圈成型容易，所以提高了线圈在线圈的收容空间中占据的线圈间隙因数(space factor)，由此，由于能够降低线圈的电阻，所以可以形成高效率的马达。进而，由于线圈间隙因数的提高可以降低线圈、铁心之间的热阻力，所以可以形成能够经受大负荷的驱动马达，利用这种马达相反可以实现小型轻量。进而，由于能够缩短一周的线圈长度，所以能够减小电阻，可以使马达效率提高。

另外，在本实施例中，由于使用多相的铁心，所以可以容易且可靠地进行控制。

另外，在本实施例中，将泵构成体与铁心以及磁极构件的至少一端相邻配置，泵构成体形成排出冷却介质的结构，因此，可以有效地冷却铁心以及磁极构件。

另外，在本实施例中，由于没有线圈末端，所以可以将马达壳体的轴向一端侧作为泵壳体，此时，可以进一步提高冷却效果，并且同时还可以得到削减零件数目、实现小型化、轻量化的效果。

另外，在本实施例中，由于由相同材料成形泵壳体和马达壳体，所以可以得到高效率的冷却。尤其使用热传导率高的铝合金材料，所以可以得到进一步的冷却效果。

另外，在本实施例中，由于在磁极构件的内周配置有磁极构件的轴承，所以不仅确保轴承长度，而且可以缩短轴向长度，可以有利于小型轻量化。尤其，因为作为磁极构件的转子侧的转子铁心在磁性上留有富余，所以可以减小轴向长度使滑动轴承配置在转子中。

另外，在本实施例中，由于用压粉铁心制造了铁心，所以可以简单制作三维的复杂形状。而且，相对于对薄板的铁板进行冲裁来制作的现有的层叠铁心，由于用压粉铁心制作的铁心在整体上形成一体，所以有结构上较牢固且难以振动，噪音低的特征，通过形成上述形状，可以实现振动更低、低噪音化了的马达。进而，由于可以通过必要的原材料进行成形，所以材料利用率高，达到100％，可以廉价地制作。

另外，在本实施例中，由于用非磁性材料模塑作为铁心的定子铁心，所以即使用压粉铁心制造定子铁心，也可以实现强度的增强，另外，即使导入作为液体的冷却水，也可以提高耐久性，而不会腐蚀线圈，进而可以容易地进行密封，使得冷却水不会向外部泄漏。因此，在定子铁心和转子之间，没有必要另外设置现有技术那样的制冷剂的屏蔽，可以形成定子铁心直接在转子侧表面露出的结构，所以可以减小磁性空隙，可以避免由于存在屏蔽而使得空隙长度增加进而引起转矩减少、即效率下降等问题。因此，可以实现小型轻量、高效率。尤其，在使用了树脂作为非磁性体的情况下，不会因冷却水而生锈等。

另外，在本实施例中，由于将定子铁心的内周面构成为非磁性材料和磁极在周方向上交替形成，所以可以使定子铁心的表面露出到转子的对置面，因此可以减少磁性空隙长度，可以提高马达特性。进而还可以提高定子铁心的冷却效果。

另外，在本实施例中，由于构成为向定子铁心内以及定子铁心的两端部导入作为冷却液体的冷却水，所以除了定子铁心和线圈以外，转子也可以由冷却水高效冷却。如此，可以有效地消除发热，伴随于此，可以形成小型轻量、高效的结构。进而，由于转子在冷却水中被轴支撑，所以可以通过廉价的滑动轴承进行圆滑的支撑。尤其，因为驱动轴形成中空，冷却水容易被导入到两方的轴承，所以可以实现更加圆滑的支撑。

另外，在本实施例中，通过使铁心的爪部倾斜成前端变细的形状，可以降低马达的齿槽转矩(cogging torque)，并且在线圈中感应的电压也可以形成为接近于正弦波的电压，所以通过流通正弦波状的电流，可以以三相在旋转方向上产生转矩脉动少的一定的转矩。由此，可以实现低噪音的马达。

以上，在本实施例中，作为电动泵，例示出了电动水泵，但也可以适用作：例如，用于向使用油压的动力转向装置供油的动力转向用泵、向发动机供给润滑油的润滑泵等油泵、作为冷却介质使用气体的压缩机、作为冷却介质使用油的电动油泵，由于能够有效地冷却电动马达部，所以有效适用于排出冷却介质的泵。而且，泵部也可以不是离心泵，例如，还可以考虑叶片泵、齿轮泵、柱塞泵等。

另外，在本实施例中，泵壳体和马达壳体由相同材料形成，且共用了一部分，但也可以由不同材料且分别形成。因此，可以选择适合于用途的材料。另外，泵壳体和马达壳体没必要由金属材料构成，还可以选择树脂材料，但使用不饱和聚酯等热传导性好的树脂材料，可以更有效地进行冷却。

另外，在本实施例中，叶轮由树脂材料构成，但也可以通过对金属进行冲压或压铸或由铸造物形成。此时，可以提高叶轮的强度。

另外，在本实施例中，叶轮和驱动轴由不同的构件构成，但也可以一体成形。此时，可以削减零件数目。

另外，在本实施例中，将驱动轴的轴承作成金属的衬套，但还可以使用树脂的衬套，进而，还可以使用滚针轴承或滚珠轴承。此外，在使用滚针轴承或滚珠轴承时，尽可能不与冷却水接触为好，需要设置密封件，以使冷却水不会到达泵部和电动马达部之间。此时，转子在冷却水中不旋转，在空气中旋转，为了进行润滑，优选在轴承上涂敷油脂等润滑油。

另外，在本实施例中，虽然以铁心为固定侧，以使用了作为磁极构件的永久磁铁的转子为旋转侧，但还可以通过使用电刷向线圈供给电流而以铁心作为旋转侧，以永久磁铁作为定子，即形成所谓直流马达。进而，还可以形成使用其他线圈和其他铁心代替永久磁铁的所谓感应马达。

另外，在本实施例中，通过压粉铁心构成定子铁心，但还可以通过切削加工或冲压等进行成形。在通过这样的方法进行成形时，与压粉铁心相比可以提高强度。

另外，在本实施例中，构成定子铁心的内周面，使得非磁性材料和磁极在周方向上交替形成，但还可以用非磁性体对定子铁心的内周整体进行模塑。此时，还可以防止定子铁心在冷却水的作用下生锈的情况。

另外，在本实施例中，虽然电动马达部和变换器等控制装置是不同个体，但也可以将其一体配置于马达壳体上的泵壳体的相反侧端部。此时，作为电动泵，可以构成更加紧凑的结构。

另外，在本实施例中，采用感应电压位置检测方式、即无传感器方式对转子的位置进行检测，但通过设置磁极位置检测器，可以缩短起动时的时间而开始工作。

另外，在本实施例中，虽然按每一相对定子铁心进行模塑并将其固定在马达壳体内，但也可以将定子铁心固定在马达壳体内之后，和马达壳体一起进行模塑。

另外，在本实施例中，虽然在定子铁心和泵壳体之间设有对树脂进行模塑的模塑部及空间，但如果泵壳体由铝合金等非磁性体构成，则还可以使定子铁心和泵壳体直接接触。此时，由于从线圈经由泵壳体向制冷剂直接散热，所以可以进一步提高冷却效果，可以实现小型轻量化。另外，除了对定子铁心和泵壳体之间的树脂进行模塑以外，还可以只形成空间。由此，如果形成制冷剂可直接与定子铁心的侧面接触的结构，则由于形成了从定子绕组经由定子铁心向制冷剂直接散热的结构，所以可以实现进一步的小型化。

另外，在本实施例中，将U相、V相、W相的定子铁心配置于在周方向上分别分开120度电角度的位置，但也可以配置于在周方向上各分开60度电角度的位置。此时，成为U相、W相、V相的顺序，需要使中心的W相的卷绕方向相反。

另外，在本实施例中，使铁心的爪部倾斜成为前端变细的形状，但也可以形成为与轴向平行。

[实施例2]

图5表示实施例2的电动水泵。图5a是实施例2的电动水泵的轴向侧面的剖视图，图5b是图5a的B-B剖视图。另外，图5c是只取出了由作为非磁性体材料的树脂模塑的定子铁心的结构的侧视图。此外，对于与实施例1共通的部位，以同一名称、同一符号表示。

实施例1与实施例2的不同点在于，在由作为非磁性体材料的树脂模塑的定子铁心13的模塑部分19设置有流路34，该流路34作为通路，使作为冷却介质的液体即冷却水可以流通。

该流路34由如下部分构成，即：在如图5b所示的定子铁心13的轴向端面，在圆环部的半径方向大致中央位置设置成环状的环状通路34a；在磁极的中心位置、即各爪基部13c的周方向大致中央位置设置成放射状的放射状通路34b；以及在如图5c所示的定子铁心13的轴向侧面，从各放射状通路大致沿着轴向延伸的轴向通路34c，并且，该流路34形成在各相的定子铁心13上的两端面以及侧面。这些通路是通过对树脂注射成形时使用的模具成形的，在各个定子铁心13上形成有同一通路。因此，若在轴向上并排配置三相的定子铁心，则在相邻的定子铁心13之间，同一形状的环状通路34a和放射状通路34b相互面对地吻合。另外，在轴向通路34c中，由于是与相邻的定子铁心13相同的位置，所以各轴向通路34c连通。

如此，在本实施例中，通过形成流路34，由于在定子铁心13的内周侧充满的冷却水会进入该流路，所以可以提高冷却效果。

另外，在本实施例中，由于流路形成为放射状，所以可以更有效地分配冷却水。

另外，在本实施例中，由于在各定子铁心之间还设有流路，所以可以分别冷却各定子铁心。

另外，在本实施例中，由于在磁极的中心位置形成了流路，所以可以对最需要冷却的部位进行高效的冷却。

另外，在本实施例中，由于各定子铁心的模塑部分具有环状通路和轴向通路，所以可以对各定子铁心之间、定子铁心和泵壳体之间、定子铁心和马达壳体之间都进行冷却。因此，可以遍及电动马达的全周地分配制冷剂，可以进一步提高冷却效果，可以实现更小型的马达。

另外，在本实施例中，由于在定子铁心的内周配置有旋转自如的转子，所以在转子的转速变高时，在定子铁心内周的与转子相对置的部分产生冷却水的流动，由于伴随着流速的增大压力下降，所以在定子铁心的不与转子对置的泵壳体侧以及马达壳体侧的压力之间产生压差。因此，冷却水在流路内循环。由此，可以得到更好的冷却效果。

另外，在本实施例中，由于将各定子铁心的模塑部分的流路形成为相同形状，所以可以用一个模具成形，可以降低成本。

以上，在本实施例中，说明了用模具成形了流路的结构，但流路也可以通过切削来加工。

另外，在本实施例中，虽然设有环状通路，但若省略环状通路，则也可以一次模塑多相的定子铁心，形成流路。

[实施例3]

图6以及图7表示实施例3的电动水泵。图6是实施例3的电动水泵的轴向侧面的剖视图。另外，图7是说明作为实施例3的铁心的定子铁心和线圈的详细情况的图，图7(a)是局部截断了定子铁心以及线圈的状态的立体图，图7(b)是定子铁心的主视图。此外，对于与实施例1共通的部位，以同一名称、同一符号进行表示。

实施例1和实施例3的不同点在于以下三处：形成为由一相构成定子铁心13的单相马达、以及在爪磁极上的爪部13d的周方向一侧设有阶梯部35、以及设有检测转子位置的位置检测器36。

定子铁心13，虽然与取出实施例1中的定子铁心13之一的结构大致相同，但如图7(a)以及图7(b)所示，在从定子铁心13的两端延伸的爪磁极上的爪部13d上，作为磁场向周方向一方偏移的磁场偏移部，相比于周方向一方侧隔离出周方向另一方侧与转子之间的空隙而在同一侧设有阶梯部35。该阶梯部35，爪部的周方向大致中央位置形成阶梯。

另外，位置检测器36，安装在设置于图4所示的马达壳体12中的与泵相反侧端的内侧的凹部，可以检测转子16的永久磁铁21的漏磁通，从而检测出永久磁铁21的位置、即转子16的位置。

接着，基于图8的控制结构图，说明实施例3的单相马达的控制结构。

在图8中，单相马达的系统结构由如下部分构成，即：驱动泵的由单相马达构成的电动马达部11、具有从直流电源Edc向电动马达部11供给交流电的作用的变换器CONV、以及控制变换器CONV的控制电路CONT。

在此，控制电路CONT由将位置检测器36的输出变换成角度信息的角度变换器A、速度控制电路B、变换器输出电路C构成。在该结构中，在角度变换器A中，从位置检测器36输入永久磁铁21的漏磁通的信息，由此，输出转子的位置信息。若测定位置检测器36的输出信号的电角度半循环周期，则可以确定转子的速度信息、和向变换器CONV的正或负的通电方向。在速度控制电路B中，根据从外部提供的速度指令Ns和所述速度信息，算出误差速度，通过对其进行比例积分控制等，将控制的输出向变换器输出电路C输出。由此，可以控制由H型电桥(bridge)构成的变换器CONV，从而控制成Ns的速度。

上述控制是风扇、泵的控制，由于控制的响应频率在数赫兹以下，非常慢，所以可以稳定地进行控制。

接着，基于图9的各波形，对于实施例3的单相马达的动作原理以及一定旋转时的动作进行说明。

在图9中，横轴以0到360度的电角度的范围表示转子1 6的位置θ。另外，图9(a)表示位置检测器36的输出信号。另外，图9(b)表示施加于电动马达的线圈14上的电压Vt(θ)。另外，图9(c)表示由永久磁铁2 1的磁通产生的线圈14的感应电压V0(θ)。另外，图9(d)表示线圈电流iw(θ)，是由(b)的电压Vt(θ)和(c)的感应电压V0(θ)和线圈14的电阻r、电感L以下式确定的值。

Vt(θ)＝(r+p)iw(θ)+V0(θ) (1)

在此，p表示d/dt。

另外，图9(e)表示在没有流通电流时产生的、在定子铁心13和永久磁铁21之间产生的齿槽转矩Tc(θ)。另外，图9(f)表示感应电压和线圈电流产生的转矩T0w(θ)。以图9(c)的感应电压V0(θ)和图9(d)的电流iw(θ)的积表示的输出P0w(θ)表示由永久磁铁21的磁通和线圈电流产生的输出，若转子16的角速度ω一定，则该转矩T0w(θ)为下式。

T0w(θ)＝P0w(θ)/ω (2)

另外，图9(g)表示电动马达的全转矩T(θ)。其由感应电压和线圈电流产生的转矩量T0w(θ)和齿槽转矩Tc(θ)的和以下式表示。

T(θ)＝T0w(θ)+Tc(θ) (3)

若转子16一定，则和输出是相同波形。

单相马达的齿槽转矩，在有意只设置在定子铁心13的爪部13d表面的单侧的阶梯部的作用下，形成为相对于旋转位置以(e)表示的形状。接着，对于构成单相马达的主转矩的感应电压和线圈电流所产生的转矩T0w(θ)进行说明。首先，如(c)所示，感应电压一般是矩形状。另外，如(a)所示，对于感应电压，在配置于稍微前进的位置的通孔元件所产生的输出信号(通过与永久磁铁分离而成为正弦波状的波形)的零交叉点切换施加电压的极性，由此对线圈14施加(b)所示的电压。由此，流通(d)所示的电流，如(f)那样产生由线圈14的电流和感应电压产生的转矩。由于该输出是单相驱动，所以原理上感应电压成为在零附近在360度之间凹陷两次的图示那样的波形。通过在该凹陷处加上齿槽转矩的+成分，如图所示，转矩整体可以产生大致均匀接近的转矩。

如此，在本实施例中，成为只有1相的结构，可以大幅度减少零件数量，伴随于此，可以降低成本。另外，单相马达虽然没有三相马达那样的均匀性，但可以得到与其不相上下的平稳的转矩。该转矩的均匀性，例如可以通过在上升时使相对于感应电压的施加电压的前进角量、施加电压的波形平缓上升，在下降时使其缓慢变化而进行缓和。进而，齿槽转矩的波形和由感应电压和线圈电流引起的转矩存在整合性，通过将齿槽转矩适当配置在爪部表面的凹陷的位置，可以使输出转矩相对于转子角度θ变得平稳。

另外，在本实施例中，可以将控制电路形成为H型电桥，开关元件可以减少到四个。由此，可以形成包括栅极电路的简单的结构，可以形成廉价的控制装置结构。

以上，在本实施例中，作为磁场偏移部，在爪部设置有阶梯部，但也可以没有阶梯，相比于周方向一方侧周方向另一方侧和转子的间隙大即可，例如，可以相对于爪部的周方向另一方侧，平滑增厚爪部的周方向一方侧的厚度。另外，也可以使爪部的厚度在周方向上相同，在周方向一方侧设置磁通容易通过的构件或磁通难以通过的构件。进而，为了在周方向上使磁通的通过发生变化，也可以在周方向上使用不同的爪部材料。根据这些结构，由于不存在阶梯，所以可以提高成形模具的寿命。

[实施例4]

图10以及图11表示实施例4的电动水泵。图10是实施例4的电动水泵的轴向侧面的剖视图。另外，图11是说明作为实施例4的铁心的定子铁心的详细情况的图，图11(a)是定子铁心一相的主视图，图11(b)是定子铁心一相的侧视图，图11(c)是定子铁心一相的后视图，图11(d)是使三相的定子铁心在旋转方向上定位了的状态下进行层叠的状态的图。此外，对于和实施例1共通的部位，以同一名称、同一符号进行表示。

实施例1和实施例4的不同点在于以下两点，其一是使定子铁心13的轴向端部密接于马达壳体12，其二是设置有止转机构，其对和各定子铁心13的轴向端部相邻的定子铁心13的旋转、或相对于马达壳体12的相对旋转进行限制。

如图11(a)以及图11(b)所示，在定子铁心1 3的轴向泵室2侧的圆环部13b上成形有构成止转机构的一部分的凹部37。该凹部37由在相邻的两个爪基部13c的周方向两侧呈放射状形成的三个槽构成。而且，这些凹部37的周方向角度，是各定子铁心13在周方向上分离120度的电角度的角度。

另外，如图11(b)以及图11(c)所示，在定子铁心13的轴向密封板12b侧的圆环部13b上一体成形有和凹部37一起构成止转机构的凸部38。该凸部38被设置成和凹部37大致相同的形状，并能够和凹部37进行卡合，位于三个凹部37中的位于周方向中央的凹部37的背面。

进而，如图10所示，在作为马达壳体12的密封板12b上，在周方向一个部位设有定子铁心13的凸部38能够卡合的凹部37，在兼作马达壳体和泵壳体的3b上，在周方向一个部位也设有能够和定子铁心13的凹部37进行卡合的凸部38。此外，各个凹部37和凸部38形成为大致相同的形状。

如此设置的凹部37和凸部38，如图11(d)所示，使各个定子铁心13的凸部38在周方向上每隔一个地错开卡合，进而，使在兼作马达壳体和泵壳体的3b上设置的凸部38卡合于定子铁心13的凹部37，并且使定子铁心13的凸部38卡合于在密封板12b上设置的凹部37。

如此，在本实施例中，由于通过止转机构对多相的定子铁心进行定位，所以能够可靠且容易地将其定位在希望的电角度。

另外，在本实施例中，由于以凹部和凸部构成了止转机构，所以增大与马达壳体的接触面积。因此，从由相邻配置的泵构成体冷却的马达壳体吸收热，冷却效果增大。尤其在本实施例中，由于以槽构成了凹部，所以可以使凸部形成为较长的长方形状，从而可以使热传递得更容易。

另外，在本实施例中，由于在定子铁心中设有多个凹部，所以即使是相同形状的定子铁心也可以进行与希望的电角度相应的周方向的定位。因此，生产率提高。

以上，在本实施例中，虽然以凹部和凸部构成了止转机构，但通过在定子铁心上安装其他构件，也可以阻止旋转。

另外，在本实施例中，虽然以槽形成凹部，以长方形状的突起构成凸部，但也可以用孔构成凹部，用圆形的突起构成凸部。此时，虽然凸部和凹部的面积变小，但可以减少对磁回路的影响。

另外，在本实施例中，虽然各定子铁心形成为相同形状，但还可以改变各相的定子铁心上的凸部和凹部的位置。此时，没有必要设置多个凹部，只要使凸部和凹部在周方向上分散，就可以减少对磁回路的影响。

另外，在本实施例中，虽然设置了马达壳体12，但只要将各定子铁心用螺栓等固定机构沿轴向固定、且在各部分设置防止冷却水泄漏的密封构件，就可以省略马达壳体。此时，可以削减零件数量，可以制成廉价的产品。此外，只要增加用树脂一体化的部位，还可以减少密封构件。

接着，对于可以从上述各实施方式把握的权利要求记载以外的发明，以下和其作用效果一起进行说明。

(1)一种电动泵，其排出液体、由电动马达驱动，其特征在于，具有：定子铁心，其在内部卷绕线圈，通过对所述线圈通电在内周交替形成在周方向上不同的磁极；转子，其在液体中旋转，且构成为与该定子铁心的所述磁极形成部分对置并产生在周方向上不同的磁极；泵构成体，其通过由该转子施加旋转力来排出液体；以及隔壁，其由非磁性体构成，位于所述定子铁心和所述转子之间，并一体成形在所述定子铁心的内周。根据这样的结构，对于现有技术那样的在电动马达的定子铁心和转子之间需要另外设置隔壁的问题，可以在需要的部位只以需要量成形隔壁，可以得到能够小型化的效果。

(2)一种电动泵，其排出冷却介质、由电动马达驱动，其特征在于，具有：定子铁心，其在内部卷绕线圈，通过对所述线圈通电在内周交替形成在周方向上不同的磁极；转子，其在液体中旋转，且构成为与该定子铁心的所述磁极形成部分对置并产生在周方向上不同的磁极；泵构成体，其通过由该转子施加旋转力来排出冷却介质；以及流路，其设置于所述定子铁心，通过所述转子的旋转使所述定子铁心内的冷却介质进行循环。根据这样的结构，对于现有技术那样的电动马达的定子铁心的冷却不充分的问题，不管电动马达是何种结构，都可以得到能够冷却定子铁心的效果。

(3)在技术方案5所述的电动泵中，其特征在于，所述马达壳体和所述泵壳体由相同材料构成。根据这样的结构，能够有效地进行从马达壳体向泵壳体的热传导。

Claims

1.一种电动泵，其搭载在车辆上，其特征在于，

具有电动马达和泵构成体，

所述电动马达包括：

铁心，其具有分别从轴向两端侧朝向对方侧端部延伸的多个第一爪磁极和多个第二爪磁极，该第一爪磁极和多个第二爪磁极在周方向上交替配置地形成为环状；

线圈，其沿着该铁心环状环绕地卷绕，通过通电在所述第一爪磁极和多个第二爪磁极上形成不同的磁极；以及

磁极构件，其与所述第一爪磁极和多个第二爪磁极对置，且设置成能够与所述铁心相对旋转，并构成为在周方向上产生不同的磁极，

所述泵构成体通过由所述铁心或所述磁极构件施加旋转力来排出流动介质。

2.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，

所述铁心形成为单相，并且在所述第一爪磁极和第二爪磁极上设置有磁场向周方向一方偏移的磁场偏移部。

3.如权利要求2所述的电动泵，其特征在于，

所述磁场偏移部如下构成：相比于所述第一爪磁极和第二爪磁极上的周方向一方侧，周方向另一方侧和所述磁极构件隔离出空隙。

4.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，

所述铁心形成为多相。

5.一种电动泵，其排出冷却介质，其特征在于，

具有电动马达和泵构成体，

所述电动马达包括：

线圈，其卷绕成环状；

铁心，其沿着该线圈形成为筒状，通过向所述线圈通电而在周方向上交替形成不同的磁极；以及

磁极构件，其与该铁心的所述磁极形成部分对置，且构成为能够与所述铁心相对旋转，在周方向上产生不同的磁极，

所述泵构成体与所述铁心以及所述磁极构件的至少一端相邻配置，通过由所述铁心、或所述磁极构件施加旋转力来排出冷却介质。

6.如权利要求5所述的电动泵，其特征在于，

所述铁心以及所述磁极构件收容在马达壳体内，该马达壳体的轴向一端侧兼作收容所述泵构成体的泵壳体。

7.如权利要求5所述的电动泵，其特征在于，

所述马达壳体内周的所述泵构成体侧端部和所述铁心密接。

8.如权利要求5所述的电动泵，其特征在于，

在所述马达壳体内周的所述泵构成体侧端部和所述铁心之间，设有限制相对旋转的止转机构。

9.如权利要求8所述的电动泵，其特征在于，

所述止转机构由设置于一方的凸部和设置于另一方的凹部构成。

10.如权利要求8所述的电动泵，其特征在于，

所述铁心形成为多相，在各相的铁心彼此上也设有所述止转机构。

11.如权利要求5所述的电动泵，其特征在于，

在所述磁极构件的内周配置有所述磁极构件的轴承。

12.一种电动泵，其排出液体，其特征在于，

具有电动马达和泵构成体，

所述电动马达包括：

线圈，其卷绕成环状；

定子铁心，其沿着该线圈形成为筒状，由压粉磁心构成，通过对所述线圈通电而在内周周方向上交替形成不同的磁极，并且至少在内周具有由非磁性材料模塑的模塑部；以及

转子，其在液体中旋转，与该定子铁心的所述磁极形成部分对置，并构成为在周方向上产生不同的磁极，

所述泵构成体通过由该转子施加旋转力来排出液体。

13.如权利要求12所述的电动泵，其特征在于，

所述非磁性材料是树脂材料。

14.如权利要求12所述的电动泵，其特征在于，

所述模塑部设置于所述定子铁心的内周整体。

15.如权利要求12所述的电动泵，其特征在于，

所述定子铁心的内周面在周方向上交替形成有非磁性材料和磁极。

16.如权利要求12所述的电动泵，其特征在于，

所述定子铁心形成为多相，各相均形成有所述模塑部。

17.如权利要求12所述的电动泵，其特征在于，

在所述模塑部上设有流路。

18.如权利要求17所述的电动泵，其特征在于，

所述流路形成为放射状。

19.如权利要求17所述的电动泵，其特征在于，

所述定子铁心形成为多相，各相均形成有所述模塑部，并且在各相之间设有流路。

20.如权利要求17所述的电动泵，其特征在于，

所述流路形成在所述磁极的中心位置。