CN101137845A - 电机一体型内接齿轮式泵及电子机器 - Google Patents

Abstract

电机一体型内接齿轮式泵(80)具有吸入工作液并排出的泵部(81)、和驱动泵部(81)的电机部(82)。泵部(81)具有在外周形成有齿的内转子(1)、在内周形成有与内转子(1)的齿啮合的齿的外转子(2)、和收容内转子(1)以及外转子(2)的泵外壳(3、4)。电机部(82)具有转子(11)和使转子(11)旋转的定子(12)。转子(11)和外转子(2)共用在树脂中含有磁铁粉末的永磁铁部件(112)而形成。根据所述结构，可以在维持小型、廉价的功能的同时，实现更廉价和高可靠性。

Description

电机一体型内接齿轮式泵及电子机器

技术领域

本发明涉及电机一体型内接齿轮式泵及电子机器。

背景技术

内接齿轮式泵作为将吸入的液体克服压力送出的泵很早就被公知，尤其普及为液压源泵或供油用泵。

内接齿轮式泵，以在外周形成有齿的平齿轮形状的内转子、和在内周形成齿且宽度与内转子大致相同的环状的外转子作为主要的能动部件而构成。为收纳两个转子而设置有外壳，该泵外壳具有相对于这些转子的两侧面经由微小的间隙而面对的平坦的内表面。内转子的齿数通常只比外转子的齿数少一个，在使它们相互啮合了的状态下，与动力传递用齿轮同样地旋转。通过随着该旋转的齿槽面积的变化来吸入、排出被关在齿槽里面的液体，而发挥作为泵的功能。若驱动内外任一方的转子，则通过啮合也使另一方旋转。两个转子的旋转中心错开，需要对每个转子进行轴支撑以使它们旋转自如。在泵外壳设置有被称为吸入开口及排出开口的向与外部连通的流路开口的开口部。吸入开口被设置成与容积扩大的齿槽连通，排出开口被设置成与容积缩小的齿槽连通。作为转子的齿形，一般对于外转子齿形的一部分适用圆弧，对于内转子的齿形适用次摆(trochoid)曲线。

由于内接齿轮式泵的内转子和外转子啮合旋转，因此若旋转驱动一方的转子，则另一方的转子也旋转。使电机部一体化于泵部的外周侧、使电机部的转子一体化于外转子、由电机部驱动外转子的方式，由于在轴方向上可以比连接了泵部和电机部的结构短，所以可以称为适于小型化的方式。

作为这样的结构的内接齿轮式泵，有在特开平2-277983号公报(专利文献1)中公开的内接齿轮泵。该专利文献1中，由以下的内接齿轮泵构成，相对于在电机外壳内部安装的固定件(定子)配置内接齿轮，该内接齿轮由外齿轮(外转子)和内齿轮(相当于内转子)构成，所述外齿轮为了在其内侧在半径方向上具有规定的间隔而与其相对，而在外周安装有旋转件(相当于转子)，所述内齿轮在该外齿轮内与所述外齿轮啮合，进而由闭塞板液密地闭塞该内接齿轮的两端面，在该闭塞板的任一方设有与内接齿轮连通的吸入开口、排出开口。并且，闭塞板(泵外壳)具备前部外壳(正面外壳)和后部外壳(背面外壳)，在两外壳和内接齿轮泵的两侧面间配置圆盘状的推力轴承，由该推力轴承支撑外齿轮的两侧，进而在两外壳固定支撑轴的两端，且在该支撑轴经由径向轴承支撑内齿轮而使其可以旋转，设置供液路，以使升压后的排出侧的处理液的一部分流过转子、定子，并且对各轴承部进行润滑并返回到吸入侧。

专利文献1：特开平2-277983号公报

但是，在专利文献1的内接齿轮泵中，由于外齿轮和转子由独立的部件形成，因此存在导致大型化、并且成本上升的问题。

另外，在专利文献1中，对于构成内接齿轮泵的转子、外齿轮、内齿轮以及闭塞板的材料没有公开，用于电子机器的情况也没有公开。假设在将该内接齿轮泵用于电子机器、例如个人电脑或服务器等的情况下，要求适于量产性、寿命长、维持高精度、滑动部摩擦小、成本低、且轻量。另外，作为在用于电子机器时的泵部内流动的工作液，考虑到电子机器的保管温度，采用了甘醇等防冻液，因此，还需要考虑内接齿轮泵和防冻液之间的相容性。

发明内容

本发明的目的在于可得到一种利用适于高扬程的内接齿轮式的功能，同时小型、廉价且可靠性高的电机一体型内接齿轮式泵以及电子机器。

为了达成上述的目的，本发明的第一方式是，一种电机一体型内接齿轮式泵，具有将工作液吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，所述泵部具有：内转子，其在外周形成有齿；外转子，其在内周形成有与所述内转子的齿啮合的齿；和泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子，所述电机部具有转子和使所述转子旋转的定子而构成，其中，利用树脂中含有磁铁粉末的永磁铁部件共用形成了所述转子和所述外转子。

本发明的第一方式的更优选的具体构成例如下：

(1)使用水或含有水成分的液体作为所述泵部吸入并排出的工作液，并且利用含有铁素体磁铁粉末的铁素体结合磁铁形成了所述转子和所述外转子的共用部件。

(2)所述转子和所述外转子的共用部件由其外周侧的磁力强且其内周侧的磁力弱的部件形成，并且在所述共用部件的外周外方设置有所述定子。

(3)在所述(1)中，使用水以及含有有机物的防冻液作为所述工作液。

(4)在所述(1)中，由在PPS树脂中含有铁素体磁铁粉末的PPS/铁素体结合磁铁形成了所述共用部件。

(5)在所述(1)中，接合由第一外壳以及第二外壳构成的两个外壳构成所述泵外壳，在所述第一外壳以及所述第二外壳分别形成有以相互相对向的方式向内突起了的肩部，在所述共用部件的外周部的两侧形成有比内周的齿部更向轴方向突出了的环状突出部，所述环状突出部嵌合于所述第一外壳以及所述第二外壳的各自的肩部的外周面，在所述共用部件的外周外方设置有所述定子。

(6)在所述(1)中，由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂或者在PPS树脂中含有玻璃纤维的PPS玻璃纤维树脂形成了所述泵外壳。

(7)在所述(1)中，由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂或者POM树脂形成了所述内转子。

(8)在所述(5)中，由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成了所述第一外壳以及所述第二外壳。

(9)在所述(8)中，所述第一外壳以及所述第二外壳的任一方的外周部在轴方向延伸，形成对所述转子和所述定子之间进行密封的密封部，在所述密封部的外侧安装有所述定子。

另外，本发明的第二方式是，一种电机一体型内接齿轮式泵，具有将工作液吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，所述泵部具有：内转子，其在外周形成有齿；外转子，其在内周形成有与所述内转子的齿啮合的齿；和泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子，所述电机部具有转子和使所述转子旋转的定子而构成，其中，由在PPS树脂中含有铁素体磁铁粉末的PPS树脂/铁素体结合磁铁形成了所述转子。

本发明的第二方式的更优选的具体构成例如下：

(1)由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成所述泵外壳，由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成所述内转子。

另外，本发明的第三方式是，一种电子机器，其中，搭载有上述任一项所述的电机一体型内接齿轮式泵作为液体循环源，并且使用由水以及有机物构成的防冻液作为工作液。

发明效果

根据本发明，可得到一种利用适于高扬程的内接齿轮式的功能，同时小型、廉价且可靠性高的电机一体型内接齿轮式泵以及电子机器。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的电机一体型内接齿轮式泵的纵剖面图；

图2是将图1的泵的左半面进行剖面而表示的主视图；

图3是图1的泵的泵部的分解立体图；

图4是表示图1的泵的外壳的接合方法的剖面图；

图5是图1的泵的内转子和外转子的尺寸图；

图6是具备有图1的泵的冷却系统的电子机器的说明图。

图中：

1—内转子；1a—齿；1b—轴孔；1c—端面；2—外转子；2a—齿；2b一端面；3—正面外壳；4—背面外壳；5—内轴；6—密封部；7—吸入口；8—吸入开口(port)；9—排出口；9a—连通路；10—排出开口(port)；11—转子；12—定子；13—罩；14—O形环；16—嵌合面；18—凸缘部；21—突出部；22—肩部；23—工作室；24—内部空间；25—正面外壳的平坦内表面；26—背面外壳的平坦内表面；27、28—肩部的外周面；27a·28a—嵌合孔；29—外侧环状部；31—电路基板；32—功率元件；33—电力线；34—旋转输出线；41—熔敷突起；42—熔敷槽；43—熔敷工具；44—熔敷工具；51—轴承部；51a—阶梯差面；53—嵌合部；60—个人计算机；61A—个人计算机本体；61B—显示器装置；61C—键盘；62—CPU；63—液体储存部；65—热交换器；66—散热板A；67—散热板B；69—液冷系统(冷却系统)；80—电机一体型内接齿轮式泵；81—泵部；82—电机部；83—控制部；112—共用部件。

具体实施方式

下面，用图1～图6说明本发明的一实施方式的电机一体型内接齿轮式泵及其制造方法及电子机器。

首先，用图1～图4说明本实施方式的电机一体型内接齿轮式泵的整体结构。图1是本发明的一实施方式的电机一体型内接齿轮式泵80的纵剖面图，图2是将图1的泵80的左半面进行剖面而表示的主视图，图3是图1的泵80的泵部的分解立体图，图4是表示图1的泵80的外壳的接合方法的剖面图。

泵80是具备吸入工作液并排出的泵部81、驱动该泵部81的电机部82及控制该电机部82的控制部83而构成的电机一体型内接齿轮式泵。

泵部81具备树脂制的内转子1、树脂制的外转子2、树脂制的正面外壳(第一外壳)3、树脂制的背面外壳(第二外壳)4、金属制的内轴5而构成。正面外壳3及背面外壳4是形成泵外壳的部件，换言之，泵外壳部件由两个独立部件的泵外壳部件构成。此外，背面外壳4包括密封部6、凸缘部18及罩13。内轴5构成内转子支撑轴，本实施方式中由正面外壳3或背面外壳4和其他部件构成。

电机部82具备由永磁铁构成的转子11、定子12、以及密封部6而构成。密封部6被泵部81和电机部82共用。

泵部81的内转子1呈类似于平齿轮的形状，在外周形成有以次摆曲线作为轮廓的齿1a。该齿面严密地讲在轴方向上具有若干的斜度，形成有助于注射成形时的拔出的、所谓的称为“拔模斜度”的斜度。另外，内转子1在中心具有在轴方向贯通的内表面光滑的轴孔1b。内转子1的两端面1c被精加工成平坦且光滑，并形成在从正面外壳3及背面外壳4向内突起的肩部22的端面即平坦内表面25、26之间滑动的面。

该内转子1具有自我润滑性，由可忽视因水或以水为成分的溶液引起的膨润变形或腐蚀的水准的性质的合成树脂形成。具体地说，由在PPS(聚苯硫)树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成。由此，具有作为内转子1的足够的强度以及耐磨损性，并且可以得到廉价的内转子1。也可以使用POM(聚缩醛)树脂代替PPS碳纤维树脂。POM由于摩擦阻力小，滑动阻力小，所以可以提高泵效率。另外，由于是柔软的材料，所以可以缓和冲击荷重，抑制因转子的动作产生的振动噪音。而且，这些材料虽然具有吸水性和水透过性，但由于作为内转子1使用所以没有问题。另外，虽然因高温吸水而产生变形，但只要对该量进行补偿来制作齿形就能够吸收变形。虽然在低温时两转子1、2之间的间隙扩大，但在使用由水以及有机物构成的防冻液作为工作液时，由于该防冻液的粘度也上升，所以泵效率提高，可以防止性能下降。

外转子2呈与内转子1大致相同的齿宽度的环形状的内齿轮形状，具有由圆弧等形成的齿形的齿形成为比内转子1只多一个。外转子2的齿2a作为平齿轮成为在轴方向大致相同的剖面形状，但是可以在轴方向具有微小的斜度，具有有助于注射成形时的拔出的所谓的称为“拔模斜度”的斜度。此时，对内转子1也赋予同样的拔模斜度，使内转子1和外转子2的斜度的方向朝向相反方向，在内转子1的外齿的直径变大的方向上两者1、2被啮合，使得外转子2的内齿的直径也变大。由此，两者1、2的啮合面能防止因轴方向的位置引起的一端接触。外转子2的齿部的两端面2b被精加工得平坦且光滑，形成在正面外壳3及背面外壳4的平坦内表面25、26之间滑动的面，发挥作为推力轴承的作用。

外转子2除了外周部之外具有与内转子1大致相同的宽度，在内转子1的外侧配置有外转子2，使内转子1及外转子2的两侧端面大致一致。在该外转子2的外周部形成有环状的突出部21，该突出部21比齿部(与位于内侧的内转子1大致相同的齿宽度的部分)相比向轴方向突出。突出部21的内周形成为光滑的面，构成在肩部22的外周面27、28之间滑动的面。

外转子2和内转子1构成为，在啮合了的状态下由正面外壳3和背面外壳4夹持而旋转。在内转子1的中心轴孔，具有微小间隙地嵌合有具有光滑的外周的内轴5的轴承部，由此内转子1旋转自如地被支撑在内轴5上。而且，内轴5由于密接嵌合于正面外壳3及背面外壳4所以不会旋转。

在外转子2的外侧使永磁铁一体化作为电机部82的转子11。在本实施方式中，利用混入有磁铁粉的树脂将外转子2和转子11作为一体的部件来成形。换言之，电机部82的转子11和泵部81的外转子2由利用含有磁铁粉末的永磁铁部件制作的一个部件即共用部件112构成。由此，可以小型且廉价地制作转子11和外转子2。转子11在半径方向赋予交互的极性，从外周侧观察则沿着圆周NS极交互排列。

在本实施方式中，共用部件112由含有铁素体磁铁粉末的铁素体磁铁形成。由此，即使使用水或含有水的成分的液体作为防冻液，磁铁也不会腐蚀或生锈，而且，可以廉价制作。另外，该共用部件112由在PPS树脂中含有铁素体磁铁粉末的PPS/铁素体结合磁铁形成。由此，作为电机部82的转子11的磁特性提高，可以成形作为泵部81的高精度的齿形，并且可以得到作为轴承部发挥作用的部分的低摩擦、低磨损滑动特性，而且成形形好，在水中的耐俯视稳定性也好。

而且，在本实施方式中，共用部件112形成为圆筒状，使得其外周侧的磁力强，其内周侧的磁力弱，并且在共用部件112的外周外方设置有定子12，因此，可以从外周容易磁化，并且即使使用与钕磁铁等相比一般廉价且磁力弱的铁素体磁铁，也能够充分发挥作为转子11的功能。

进而，在本实施方式中，在正面外壳3以及背面外壳4上分别形成有以相互相对向的方式向内突起的肩部22，在共用部件112的外周部的两侧形成比内周的齿部向轴方向突出了的环状突出部21，由于将环状突出部21形成为嵌合于正面外壳3以及背面外壳4的各自的肩部22的外周面27、28，所以可以在轴方向上增大作为转子11发挥作用的部分从这一点也有助于采用廉价且磁力弱的铁素体磁铁。

而且，还可以考虑，包括外转子2的突出部的外周部为PPS/铁素体结合磁铁，以齿部作为PPS碳纤维的复合构造，共用外转子2和转子11。此时，通过将复杂的难以成形的PPS/铁素体结合磁铁形成为简单的圆筒形，用PPS树脂形成需要精度的齿部，从而得到在与内转子1啮合的面上没有硬的铁素体粒、低损失且低磨耗的齿形。

内轴5具有：外径比内转子1的轴孔1b的内径稍小、且在轴方向上比内转子1的齿宽度稍长的圆柱形状的轴承部51；和从轴承部51的两端面向轴方向两侧延伸且具有比轴承部51的外径小的外径的嵌合部53。具体而言，位于内轴5的中央的轴承部51的轴方向长度比两个转子的齿宽度稍微(例如，0.05～0.1mm)长。在其轴承部51的两侧具有圆柱形状的嵌合部53，嵌合部53与轴承部51呈同心。此外，轴承部51和嵌合部53都是由同一金属坯料制作的内轴5的部分的名称，形成一体。内轴5由金属坯料制作，因此与由合成树脂制作的内转子1、外转子2、正面外壳3及背面外壳4相比较，在强度及尺寸精度等方面优越。

内轴5还具有作为连接正面外壳3和背面外壳4的构造件的功能。其嵌合部53被插入固定到在两个外壳3、4的平坦内表面25、26形成的嵌合孔27a、28a。在该状态下，成为轴承部51和嵌合部53的边界的阶梯差面(轴承部51的两端面)51a密接于外壳的平坦内表面25、26。从而，轴承部51的长度与双方的平坦内表面25、26之间的距离(间隔)一致，两转子1、2以具有微小的间隙的方式内置于正面外壳3和背面外壳4的轴方向的端面即平坦内表面25、26。正面外壳3和背面外壳4的嵌合孔依据两转子1、2的啮合，相对于肩部22的外周面27、28偏心。

正面外壳3及背面外壳4的肩部22以相互相对向的方式向内突起而形成。该肩部22的外周面27、28以具有微小的间隙的方式被嵌合于外转子2的突出部21的内周面，通过正面外壳3及背面外壳4的肩部22，外转子2的两侧旋转自如地被轴支撑，作为径向轴承发挥作用。正面外壳3及背面外壳4的肩部22位于从同一圆柱的一部分切出的位置关系。

两个泵外壳部件的构成其中之一的正面外壳3，在其平坦内表面25形成有称为吸入开口8及排出开口10的开口部。吸入开口8和排出开口10，在内转子1的齿底圆的内侧和外转子2的齿底圆(由于外转子2为内齿轮，所以齿底圆直径大于齿顶圆直径)的外侧以具有轮廓的开口部形成。吸入开口8面向容积扩大的工作室23，排出开口10面向容积缩小的工作室23。另外，通道8、9的任一个都不面向成为最大容积的瞬间的工作室23，或者停留以形成基于微小的截面积的连通。

吸入开口8及排出开口10从通道槽的里面经由L形流路分别与向外部打开的吸入口7和排出口9连通。在从排出泵10到排出口9的流路的途中分支而设置有与外转子2的外周面对的内部空间24连通的连通路9a。该内部空间24是由正面外壳3和包括密封部6的背面外壳所包围的空间。

薄壁筒状的密封部6隔着微小的间隙(例如，1mm以下的间隙)设置于与转子11的外周之间，转子11可与外转子2一起旋转。

所述两个外壳部件的构成其中之一的背面外壳4形成有筒状的密封部6，该密封部6从背面外壳4的构成平坦内表面26的部分的外周的部分，覆盖外转子2的外侧并在轴方向上延伸，与所述平坦内表面26侧相比，密封部6侧的轴方向刚性柔软，背面外壳4在密封部6的前端侧与所述两个外壳部件的构成一方的正面外壳3接合。即，密封部6为背面外壳4的一部分，是指从形成有平坦内表面或肩部的部分的外周部分以筒形状向正面方向延长的薄板部分。

正面外壳3和背面外壳4在称为嵌合面16的圆筒面相接，具有相互约束径方向并同时在轴方向可移动的自由度而被嵌合。嵌合面16由密封部6的前端部分的内周和形成在正面外壳3的内面侧的外侧环状部29的外周的嵌合面构成。在与嵌合面16邻接的密封部6的前端部分的内周设有凹部，通过在该凹部内插入O形环14，保持正面外壳3和背面外壳4之间的机密性。通过所述结构，能保持正面外壳3和背面外壳4在轴方向的自由度，同时形成保持机密性的组合结构。

正面外壳3以及背面外壳4，由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成。使用了PPS碳纤维树脂的正面外壳3以及背面外壳4，吸水性小，因吸水引起的变形也小，并且热变形也小，相对于防冻液具有耐俯视形，还具有耐热性。PPS碳纤维树脂由于是绝缘材料，所以对防止漏电具有效果，并且由于水透过少，在轴承部的滑动性也好，因此磨损少，寿命长，可以期待高可靠性，而且可以高精度成形。

在正面外壳3的外周附近向着背面侧以环状设置有多个熔敷突起41，在与其相对的背面外壳4的凸缘部18以环状形成有插入熔敷突起41的熔敷槽42。本实施方式中，如图4所示，形成的结构是具有将熔敷突起41的前端部形成在倾斜面上，并且使熔敷槽42的底部与所述倾斜面吻合的倾斜面，从两侧将熔敷工具43、44按压到正面外壳3的外周部及背面外壳4的凸缘部18，一边对熔敷工具43、44施加力，一边赋予微小振动。

具体而言，将熔敷工具43、44安装于超声波焊机，赋予超声波振动。由此两外壳3、4的接触面因微小振动摩擦而发热、溶解而相互溶合，若振动停止后温度下降，则再固化而成为一体。从而，正面外壳3的成为熔敷突起41的背侧的面和背面外壳4的成为熔敷槽42的背侧的面作为平坦且开放的状态形成为可密接熔敷工具43及44的形状。

插入背面外壳4侧的熔敷工具44的槽为在熔敷后用于插入定子12的圆环状槽，与设置仅用于熔敷的槽等的结构的情况相比，能使其作成小型且简单的形状。

在熔敷结束之前，除了熔敷突起41和熔敷槽42的接触及内轴5的阶梯差和平坦内表面25、26的接触这两处的接触以外，预先消除约束轴方向移动的接触。另外，密封部6为薄壁，包括其附近的结构，比平坦内面、肩部、熔敷部附近柔软。由此，熔敷时按以下的顺序确定各部件的位置关系。

首先，向背面外壳4插入内轴5的嵌合部53，将内转子1和外转子2嵌合于内轴5，将嵌入有O形环14的正面外壳3嵌合于背面外壳4。在该状态下，将熔敷夹具43、44从两外壳4、5的两侧顶上，一边用规定的力按压一边赋予超声波振动。由此，熔敷突起41和熔敷槽42的接触部溶解，正面外壳3和背面外壳4向相互接近的方向变位。在该过程中内轴5的阶梯差面51a密接于平坦内表面25、26上。若进一步进行熔敷，则背面外壳4的密封部6及其周边发生弹性变形，熔敷继续进行到深处。若在对熔敷夹具43、44作用了力的状态下直接停止加振，则溶解了的熔敷部因温度下降而固化，在该状态下形状确定。其后，即使卸下熔敷夹具，内轴5的阶梯差面51a密接于平坦内表面25、26，该密接的力直接施加为密封部6的周边的弹性变形的反作用力。

内轴5为金属制，比树脂制的外壳部件3、4更容易实现轴方向尺寸精度。另外，有相对于转子1、2的齿部在当前的中央部能确保齿宽度方向的尺寸的优点。相比于不依赖于内轴5的精度，经由密封部6等的外周仅由外壳3、4的尺寸精度确保两平坦内表面25、26相互间的距离的精度的方法，非常容易维持精度。因此，根据本实施方式的结构，适当地维持对泵性能和可靠性具有较大影响的齿部端面的间隙的效果较高。

熔敷突起41形成为环状，但是不是一圈连续设置，如图2所示，形成为从圆周切掉了一部分的形状。其理由是，与形成为一圈时相比，要限定面积而使熔敷时的按压力集中提高，使熔敷可靠地进行，另外，通过在切开的部分配置吸入流路和排出流路，从而避免熔敷工具43和这些流路的干涉。

在嵌合面16的作用下，能良好地结合两个外壳的径方向的定位精度，轴方向位置通过内轴5和平坦内表面25、26之间的密接可以维持精度。另外，内部空间24的密闭性由O形环14确保，由于除了吸入口8和排出口10以外，是不存在与外界连通的孔或对合面的简单的结构，因此密闭性也好。因此，能可靠地防止液漏。

以从与背面外壳4相连的密封部6的正面侧凸缘18的更外周向背面侧折回的形状，通过一体成型而形成有罩13。罩13覆盖电机部82的定子12的外周，有助于防止触电或维持美观、防止噪音。

在密封部6的外侧且与转子11面向的位置上，在梳齿状的铁心上绕线了的定子12被压入设置于密封部6的外周。定子12嵌合于在密封部6和罩13之间形成的圆环状槽。由转子11及定子12构成的电机部82配置在由内转子1及外转子2构成的泵部81的外周侧，由于不在轴方向上排列，因此可实现泵80的薄型化及小型化。

控制部83用于控制电机部82，具备直流无刷电机驱动用变换器电子电路。如上所述，通过将电机部82设置在泵部81的外周侧，可以在泵部81的未设置吸入口7或排出口9的背面侧设置控制部83。

在电路基板31上搭载作为主要的电子部件的功率元件32，构成直流无刷电机驱动用变换器电路。电路基板31通过使在背面外壳3的背面侧设置的突起45通过设置在电路基板31中央的孔并铆接，从而固定于背面外壳4。功率元件32经由电路基板31与背面外壳4接触。由此，可使变换器电路产生的热通过背面外壳4散出向泵部81内的工作液。在电路基板31上连接有定子12的绕组的一端，并且连接有从外部供给电力的电力线33、通过脉冲对转速进行信息发送的旋转输出线34、及它们的公共接地线。

直流无刷电机由具有由永磁铁构成的转子11及定子12的电机部82、和具有变换器电子电路的控制部83构成。转子11位于薄壁的密封部6的内侧、定子12位于密封部6的外侧的结构被称为密封电机(canned motor)。密封电机不需要轴密封等而利用磁力将旋转动力传递给称为壳(can)的密封部6内部，因此适用于在将工作液从外部隔离的同时、通过工作室23的容积变化送出工作液的容积形泵的结构。

对于泵80的形状，通过形成图5所示的尺寸关系，能更好地达成本发明的目的。当内转子1的宽度和外转子2的齿宽度设为1时，内转子的外径为1.7～3.4，外转子的突出部内径为2.5～5，外转子的突出部的轴方向长度为0.4～0.8的尺寸。

如果内转子1的外径比该范围大，则在端面间隙的内部泄漏(从与压力高的排出开口连通的一侧向与吸入开口连通的一侧回流，使泵性能下降)的比率增加，泵性能下降。另外，若内转子1的外径小于该范围，则工作室和吸入或排出开口连通的开口部面积的流速增加，使压损增加，仍使泵性能下降。

外转子2的突出部21的内径需要在几何学上比内转子1的外径大。同时，若大于该范围，则因为摩擦力或来自轴承面的内部泄漏增加，因此泵性能下降。

外转子突出部21的轴方向长度若小于该范围，则轴承面压增加，摩擦损耗有可能增加，有泵的寿命和可靠性下降的顾虑。另外，在大于该范围时，由于轴承面的圆柱度或同心度等误差，容易产生一端接触，因此不易采纳。

内转子的旋转速度在每分钟2500～5000转的范围内即可。若旋转速度比该范围慢，则内部泄漏量相对于搬运流量的比率增加，泵效率下降。另外，若比该范围快，则泵产生的振动噪音增加。

接着，参照图1～图5说明所述的泵80的动作。

通过对电力线33提供直流12V而对控制部83的电机驱动电路供给电流，通过功率元件32对定子12的绕组传送电流。由此，电机部82启动，进行控制使得以设定的旋转速度使电机部82旋转。功率元件32将转子11的旋转信息形成脉冲通过旋转输出线34输出，因此接收该信号的上位的控制机器能确认泵80的动作状态。

若电机部82的转子11旋转，则与其一体化了的外转子2旋转，与其啮合了的内转子1也与一般的内接齿轮同样地传递旋转而一起旋转。在两个转子1、2的齿槽上形成的工作室23，通过两转子1、2的旋转而使容积扩大、缩小。在内转子1和外转子2的齿啮合到最深的图2中的下端，工作室23的容积最小，在上端最大。因此，若在图2中转子向逆时针方向旋转，则右半部分的工作室向上方移动同时容积扩大，左半部分的工作室向下方移动同时容积缩小。轴支撑两方的转子1、2的滑动部全部被浸渍在工作液中，因此摩擦小，还能防止异常磨损。

工作液从吸入口7经过吸入开口8被吸入到容积扩大中的工作室23。容积成为最大的工作室23通过转子的旋转从吸入开口8的轮廓偏离而完成吸入，接着与排出开口10连通。从此工作室23的容积缩小地旋转，位于工作室23内的工作液从排出泵10被送出。送出的工作液从排出口9向外部送出。由于有在排出流路的途中分支了的连通路9a，因此内部空间24的内压被保持在排出压。

本实施方式中，由于吸入流路短，因此吸入负压小，能防止气穴现象的产生。另外，由于比较高的排出压力作用在密封部6内表面，作用于向外侧按压扩大的方向，因此即使是薄壁的密封部6，也能避免在内侧变形而与转子11接触。同时，能够降低来自在外转子2的突出部21形成的作为径向轴承的间隙的泄漏。其理由是，来自该间隙的泄漏在离心力的作用下，朝向外侧的力会增强，但是若外周即内部空间24的内压高，则会发挥将其推回去的作用。

由于运转而发热的需要冷却的功率元件32的热，通过经由电路基板31而接触的背面外壳4的壁面，被转移到在内部空间24流动的工作液，向外部放出。由于内部空间24的工作液常常被搅拌，通过来自径向轴承面的微小的泄漏依次被替换，因此能有效地带走热。如此由于有效地冷却泵80内部，因此不需要用于冷却功率元件32的散热片或冷却风扇。另外，转子11或定子12产生的电机损失中的发热也同样有效地带走，能防止异常的温度上升。

接着，参照图6说明具有上述的泵80的电子机器。图6是表示纵向放置个人计算机本体的状态的个人计算机整体结构的立体图，图4表示的电子机器为台式个人计算机的例子。

个人计算机60具备个人计算机本体61A、显示器装置61B、及键盘61C而构成。液冷系统69与CPU(中央运算装置)62一起被内置于个人计算机本体61A，由将液体储存部63、泵80、热交换器65、散热板A66、散热板B67的各要素按照该顺序用管路连接的闭环的系统构成。设置该液冷系统69的主要目的是，将在内置于个人计算机本体61A的CPU62产生的热搬运到外部，将CPU62的温度上升维持在规定值以下。作为热介质使用水或以水为主体的溶液、例如使用由水以及有机物(甘醇等)构成的防冻液的液冷系统69，与空冷方式相比较，由于热搬运能力高，噪音小，因此适于冷却发热量多的CPU62。

在液体储存部63内部封入有被送液(工作液)和空气。液体储存部63和泵80并排放置，液体储存部63的出口和泵80的吸入口通过管路连通。在CPU62的散热面上经由热传导性润滑脂密接设置有热交换器65。泵80的排出口和热交换器65的入口通过管路连通。热交换器65通过管路与散热板A66连通，散热板A66经由管路与散热板B67连通，散热板B67经由管路与液体储存部63连通。散热板A66和散热板B67被设置为从个人计算机本体61A的不同的面向外部散热。

向泵80从在个人计算机60内部通常具有的直流12V电源引电力线33，旋转输出线34与上位控制机器即个人计算机60的电子电路连接。

说明该液冷系统69的动作。通过随着个人计算机60的启动而送出电力，泵80启动，被送液开始循环。被送液从液体储存部63被吸入到泵80，在泵80被加压而被送出到热交换器65。从泵80送到热交换器65的被送液吸收在CPU62产生的热，液体温度上升。进一步，该被送液在下一个散热板A66和散热板B67中与外部气体进行热交换(向外部气移散热)，液体温度下降后返回到液体储存部63。以下，反复上述的动作，继续进行CPU62的冷却。

由于泵80为容积形泵的一种即内接齿轮式泵，因此具有即使在干燥状态(无液体条件)下启动也使吸入口变为负压的能力。因此具有即使经过比液体储存部63内部的液面高的管路、或者即使泵80处于比液面高的位置，也能无起动注水地吸入液体的自吸能力。另外，与离心式泵等相比较，内接齿轮式泵80的加压能力高，因此也可以适用于通过热交换器65或散热板66、67的压损增加的条件，尤其在CPU62的发热密度高的情况下，为了扩大热交换面积，需要将热交换器65内部的流路弯曲而使其变细变长，在使用了离心式泵等的液冷系统中，通过压损增加而导致很难适用，但是本实施方式的液冷系统69中能够与其应对。

在本实施方式的液冷系统69中，被送液成为最高温的热交换器65的出口之后经由散热板66、67而液体温度下降，因此液体储存部63或泵80的温度维持较低的温度。因此泵80的内部部件等与高温环境相比更容易确保可靠性。

作为液冷系统69的动作的结果，决定液体循环的各部的温度，这些由温度传感器(未图示)来监视。在因规定以上的温度上升而确认冷却能力的不足时，指令泵80的旋转速度上升，提前防止过剩的温度。另外，相反在冷却过剩时抑制旋转速度。始终监视泵80发送的旋转输出，在旋转输出被中断，并且液体温度变化异常时，判断为泵80出现故障，个人计算机60进入到紧急动作。在紧急动作中除了进行CPU速度的下降和动作中程序的保存等最小限的动作之外，防止硬件的致命的损伤。

Claims (13)

1.一种电机一体型内接齿轮式泵，

具有将工作液吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，

所述泵部具有：内转子，其在外周形成有齿；外转子，其在内周形成有与所述内转子的齿啮合的齿；和泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子，

所述电机部具有转子和使所述转子旋转的定子而构成，

该电机一体型内接齿轮式泵的特征在于，

利用树脂中含有磁铁粉末的永磁铁部件共用形成了所述转子和所述外转子。

2.如权利要求1所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

使用水或含有水成分的液体作为所述泵部吸入并排出的工作液，并且利用含有铁素体磁铁粉末的铁素体结合磁铁形成了所述转子和所述外转子的共用部件。

3.如权利要求1所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

所述转子和所述外转子的共用部件由其外周侧的磁力强且其内周侧的磁力弱的部件形成，并且在所述共用部件的外周外方设置有所述定子。

4.如权利要求2所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

使用水以及含有有机物的防冻液作为所述工作液。

5.如权利要求2所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

由在PPS树脂中含有铁素体磁铁粉末的PPS/铁素体结合磁铁形成了所述共用部件。

6.如权利要求2所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

接合由第一外壳以及第二外壳构成的两个外壳构成所述泵外壳，在所述第一外壳以及所述第二外壳分别形成有以相互相对向的方式向内突起的肩部，在所述共用部件的外周部的两侧形成有比内周的齿部更向轴方向突出的环状突出部，所述环状突出部嵌合于所述第一外壳以及所述第二外壳的各自的肩部的外周面，在所述共用部件的外周外方设置有所述定子。

7.如权利要求2所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂或者在PPS树脂中含有玻璃纤维的PPS玻璃纤维树脂形成所述泵外壳。

8.如权利要求2所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂或者POM树脂形成所述内转子。

9.如权利要求6所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成所述第一外壳以及所述第二外壳。

10.如权利要求9所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

所述第一外壳以及所述第二外壳的任一方的外周部在轴方向延伸，形成对所述转子和所述定子之间进行密封的密封部，在所述密封部的外侧安装有所述定子。

11.一种电机一体型内接齿轮式泵，

具有将工作液吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，

所述泵部具有：内转子，其在外周形成有齿；外转子，其在内周形成有与所述内转子的齿啮合的齿；和泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子，

所述电机部具有转子和使所述转子旋转的定子而构成，

该电机一体型内接齿轮式泵的特征在于，

由在PPS树脂中含有铁素体磁铁粉末的PPS树脂/铁素体结合磁铁形成所述转子。

12.如权利要求11所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，

由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成所述泵外壳，由在PPS树脂中含有碳纤维的PPS碳纤维树脂形成所述内转子。

13.一种电子机器，其特征在于，

搭载有权利要求1～12的任一项所述的电机一体型内接齿轮式泵作为液体循环源，并且使用由水以及有机物构成的防冻液作为所述工作液。

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