CN102042233B

CN102042233B - 水循环泵及水循环泵的制造方法以及热泵装置

Info

Publication number: CN102042233B
Application number: CN2010105108813A
Authority: CN
Inventors: 松永训明; 麻生洋树; 山本峰雄; 川久保守
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: US20110083828A1; JP2011085027A; CN102042233A; EP2314875A3; JP4931980B2; EP2314875A2; US8601686B2

Abstract

本发明公开了一种水循环泵及水循环泵的制造方法以及热泵装置。本发明提供一种泵的转子部的摆动回转小，高效率且长寿命的水循环泵。本发明中，在轴(17)的端部和上壳体轴孔(24a)之间的间隙、轴(27)的端部和下壳体轴孔(15a)之间的间隙中的至少任意一个间隙填充用于填埋该间隙的填充剂。

Description

水循环泵及水循环泵的制造方法以及热泵装置

技术领域

本发明涉及水循环泵以及使用了该水循环泵的热泵装置。

背景技术

以往的将水作为制冷剂的热泵装置中使用的泵具备定子部、转子部、泵部和轴。轴被固定，转子部在轴的周围自由旋转。定子部具备叠层电磁钢板而形成的铁心、经绝缘体(绝缘部件)卷绕在该铁心的狭缝的绕组、将导线连接的回路基板、具有底部的空心圆筒的形状，即，大致锅形状的下壳体。回路基板配置在定子部的反泵部侧附近。在大致锅形状的下壳体的空心圆筒状的内部收容转子部。另外，在下壳体的底部的大致中央部形成轴所嵌入的轴孔。另外，轴不旋转地与轴孔嵌合。为此，与轴孔嵌合的轴的圆形的一部分被切掉。将轴的泵部侧端部也做成相同形状。轴孔也是与轴大致相同的形状，做成比轴的直径大一圈的直径(例如，专利文献1、专利文献2)。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2003-114052号公报

专利文献2：日本特开2008-215738号公报

以往的热泵装置中使用的水循环泵由于仅仅是将轴插入壳体的轴孔，所以，是为了确保插入性而具有轴和轴孔的间隙的状态。因此，由于在转子旋转时产生轴跳动，所以，存在因转子的摆动回转造成的振动大、轴承偏磨损、转子被轴锁止等课题。

另外，有必要考虑转子的摆动回转，为不与下壳体接触而减小转子外径，存在转子磁铁和铁心的缝隙变大(相互的磁吸引力与距离的平方成比例降低)，泵的效率降低等课题。

在壳体使用了树脂的情况下，由于树脂与模制树脂、金属制的定子相比线膨胀系数大，所以，存在由于因冷热循环带来的应力、水压，树脂破裂等问题。

本发明的目的是防止泵的轴承、壳体的破损，提供一种高效且长寿命的热泵装置。

发明内容

本发明的水循环泵的特征在于，

具备

轴、泵部、定子部、转子部，

所述泵部具有形成了限制上述轴的旋转并承接上述轴的一个端部的第一凹部的第一壳体，

所述定子部具有形成了限制上述轴的旋转并承接上述轴的另一个端部的第二凹部的第二壳体和通过电磁相互作用使转子旋转的定子，

所述转子部是具有旋转自由地安装在上述轴上的轴承和固定地安装在上述轴承上的磁铁部，且通过与上述定子部的上述定子的电磁相互作用而旋转的上述转子，

在上述轴的一个端部的外周面和上述第一凹部的内周面之间的间隙、上述轴的另一个端部的外周面和上述第二凹部的内周面之间的间隙中的至少一个间隙填充用于填埋上述间隙的填充剂。

发明效果

根据本发明，能够防止水循环泵的轴承、壳体的破损，能够提供一种高效且长寿命的热泵装置。

附图说明

图1是实施方式1的热泵装置的结构图。

图2是实施方式1的泵2的剖视图。

图3是表示实施方式1的泵2的主要制造工序的流程。

图4是表示实施方式2的泵2的主要制造工序的流程。

图5是表示实施方式3的泵2的主要制造工序的流程。

图6是表示实施方式5的泵2的主要制造工序的流程。

图7是表示实施方式6的泵2的主要制造工序的流程。

具体实施方式

实施方式1.

参照图1～图3，说明实施方式1。实施方式1说明热泵装置100中使用的使水循环的泵2(水循环泵)。实施方式1的泵2的特征在于，在安装转子部的轴和与该轴嵌合的箱体侧的安装部(后述的第一凹部或第二凹部)之间的间隙填充规定的树脂或规定的粘接剂这点。通过用树脂等填埋间隙，能够减少转子部旋转时的转子部的摆动回转。作为树脂的一例，有PPS(聚苯硫醚)。作为粘接剂的一例，有环氧类、丙烯酸类粘接剂。

图1是热泵装置100的结构图。图2是泵2的剖视图。

(热泵装置100)

如图1所示，热泵装置100由压缩机(未图示出)、热交换器3等构成。热泵装置100由制冷剂9流动的制冷剂回路5、罐1、泵2、热交换器3等构成。另外，热泵装置100具备水8流动的水回路4、检测水回路4的水温度的水温检测构件6、输入水温设定指令信号7a和来自水温检测构件6的水温信息6a，将速度指令信号2a向泵2输出的水量控制部7。

(泵2的结构)

使用图2，说明泵2的结构。如图2所示，泵2具备定子部17、转子部21、泵部26、轴27。轴27被固定，转子部21在其周围旋转。

(定子部17)

首先，说明定子部17的结构。

(1)定子部17具备将多个冲压成规定的形状的电磁钢板叠层而形成的大致环形形状的铁心10、经绝缘体12(绝缘部件)被插入该铁心10的狭缝(未图示出)的绕组11、连接了导线14的回路基板13、大致锅形状的下壳体15(第二壳体)。

(2)铁心10和经绝缘体12(绝缘部件)被插入到该铁心10的狭缝(未图示出)的绕组11构成通过与转子部21的电磁相互作用，使转子部21(转子)产生旋转力矩，使之旋转的定子17a(定子)。

(3)回路基板13配置在定子部17的一方的轴向的端部(泵部26的相反侧的方向)附近。

(4)在大致锅形状的下壳体15的内部的空间收容转子部21。如图2所示，下壳体15是具有底部15b和从底部15b竖起的空心圆筒15c的形状，在该空心圆筒15c的内部侧的空间收纳轴27和转子部21。另外，如后所述，下壳体15中空心圆筒15c的外部侧在与封入有定子17a的模制树脂之间形成界面。另外，在下壳体15的底部15b的大致中央部形成轴27所嵌入的下壳体轴孔15a。下壳体轴孔15a限制轴27的旋转，承接轴27的端部。轴27以不旋转的方式被插入下壳体轴孔15a。为此，将插入下壳体轴孔15a的轴27的圆形的一部分切掉。轴27的泵部26侧端部也做成相同形状，下壳体轴孔15a也与轴27大致同形状，为比轴27的直径大一圈的直径。上壳体轴孔24a也是与下壳体轴孔15a相同的形状。

(5)在轴27和下壳体轴孔15a之间的微小间隙中填充耐水·耐热性的粘接剂或树脂等填充剂(填充材料)，轴27相对于下壳体轴孔15a无松旷地被牢固固定。

(6)定子部17通过使用模制树脂16，将具有卷绕了绕组11的铁心10的定子17a和回路基板13一体成形。定子部17的外轮廓由模制树脂16形成。轴承18、轮19、磁铁部20做成一体，构成转子部21。

(转子部21)

转子部21在大致中心部具备轴承18。转子部21(轴承18)旋转自由地安装在轴27上。在轴承18的外侧配置着树脂制的轮19。再有，在轮19的外侧设置磁铁部20。磁铁部20通过将铁素体等磁性粉末和树脂混合而成形，并被附磁。

(无碳刷DC马达)

由定子部17和转子部21构成例如无碳刷DC马达。

(泵部26)

泵部26具备具有吸水口22、排出口23的上壳体24(第一壳体)和叶轮25。上壳体24形成限制轴27的旋转并承接轴27的端部的上壳体轴孔24a(第一凹部)。叶轮25被固定地安装在转子部21上，与转子部21一起旋转。水回路4与吸水口22和排出口23连接。

(泵2的制造方法的一例)

参照图3，说明实施方式1的泵2的组装工序的一例。

(1)在S11中，轴27的端部被插入下壳体15的下壳体轴孔15a。据此，轴27相对于下壳体15被固定。然后，在固定于下壳体15上的轴27上，插入转子部21的轴承18，进而，使垫片28的孔部贯通在其上部。垫片28和轴承18的端面接触，形成推力轴承。然后，将贯通了垫片28的轴27的泵部26侧端部插入上壳体轴孔24a，构成由上下壳体包围的泵部26。固定有叶轮25的转子部21在轴27的周围旋转自由。

(2)在S12中，在泵2中，在轴27的上壳体24侧的端部的外周面和上壳体轴孔24a的内周面之间的间隙和轴27的端部的外周面和下壳体轴孔15a的内周面之间的间隙中的至少任意一个间隙填充用于填埋该间隙的填充剂(规定的树脂或规定的粘接剂)。

由下壳体15和上壳体24包围的空间充满水回路4的水(热水)。为此，转子部21、叶轮25、轴27、垫片28做成与在泵2流动的水(热水)触及的构造。泵2是在泵2内部流动的水与无碳刷DC马达的转子部21接触的密封方式。

在实施方式1的泵2中，做成在轴27的上壳体24侧的端部的外周面和上壳体轴孔24a的内周面之间的间隙和轴27的端部的外周面和下壳体轴孔15a的内周面之间的间隙中的至少任意一个间隙填充用于填埋该间隙的填充剂(规定的树脂或规定的粘接剂)。因此，没有轴27和下壳体15的松旷，另外，能够缩窄转子21部和铁心10的间隙。据此，防止轴承18的偏磨损、破损，另外，能够提高泵效率。

实施方式2.

接着，参照图2、图4，说明实施方式2。实施方式2是在图2中，上下壳体中的至少下壳体15由热塑性树脂成形的泵2的制造方法。实施方式2的泵2的制造方法是，将轴27嵌入壳体成形用金属模，射出成形热塑性树脂，在嵌合了轴27的状态下，成形下壳体15的制造方法。作为热塑性树脂，有PPS、SPS(聚乙烯醇硫酸钠)。

参照图4，说明由热塑性树脂成形下壳体15的情况。

(S21)

S21是轴27的嵌入工序(第一嵌入工序)。该工序中使用的下壳体15的成形用金属模能够在相当于下壳体轴孔15a(第二凹部)的位置嵌入轴27的端部。在S21中，将轴27的端部嵌入下壳体15的成形用金属模中的相当于下壳体轴孔15a的位置。

(S22)

S22是热塑性树脂的射出工序。在S22中，通过将热塑性树脂向嵌入了轴27的端部的下壳体15的成形用金属模射出，而将轴27的端部的外周面和下壳体轴孔15a的轴27所嵌入的内周面15d之间无间隙地一体化，成形下壳体15。

通过像上述那样，将轴27嵌入下壳体的成形用金属模，且与下壳体15一体地形成，能够消除轴27和下壳体轴孔15a的松旷，防止轴承18的偏磨损、破损，谋求泵2的高效率化、高寿命化。再有，与实施方式1相比，容易确保轴27和下壳体15(下壳体轴孔15a)的紧固力，工序也被简单化，因此，发挥生产性优异这样的效果。

实施方式3.

接着，参照图2、图5，说明实施方式3。实施方式3是将轴27和封入了定子的状态的模制树脂嵌入金属模，向这里射出热塑性树脂，成形下壳体15的泵2的制造方法。

实施方式3的下壳体15的成形用金属模相对于实施方式2的成形用金属模，还能够将封入了定子17a的状态的模制树脂16嵌入。

参照图5，说明实施方式3的泵2的制造方法。

(S31)

S31是嵌入工序。在S31中，将轴27和“封入了定子17a的状态的模制树脂16”嵌入下壳体15的成形用金属模。

(S32)

S32是热塑性树脂的射出工序。在S32中，将热塑性树脂向嵌入了轴27的端部和“封入了定子17a的硬化状态的模制树脂16”的成形用金属模射出，成形下壳体15。

通过像上述那样，将轴27和“由模制树脂16成形的定子17a”嵌入金属模，射出热塑性树脂进行成形，包含轴27的端部和模制树脂16，将下壳体15与它们一体地成形。据此，能够消除轴27和下壳体轴孔15a的松旷，防止轴承18的偏磨损、破损，谋求泵2的高效率、高寿命化。再有，与封入到模制树脂16的定子17a一体地成形的下壳体15如图2所示，在封入了定子17a的模制树脂的内径无间隙地接触。因此，与将由树脂单独成形的下壳体15插入的情况相比，具有“强度提高”、“难以产生因泵部26的水压造成的破损”等效果。另外，能够保持与单独树脂相同的强度，进一步使下壳体15薄壁化。因此，能够缩窄转子部21和铁心10的间隙，提高效率。

实施方式4.

接着，说明实施方式4。实施方式4是上壳体24和下壳体15中的至少下壳体15由非磁性金属形成的实施方式。

即，在图2中，上下壳体中的至少下壳体15通过对强度比树脂优异的非磁性金属进行塑性加工而形成。据此，能够使壳体进一步薄壁化。通过使用非磁性金属，与树脂相比能够使壳体进一步薄壁化。因此，因为能够缩窄转子部21和铁心10的间隙，所以，可以提高泵效率。另外，在使下壳体15为非磁性金属的情况下，不存在转子部21和铁心10的磁吸引力降低等弊端。非磁性金属可以使用奥氏体类不锈钢、铝、铜等。另外，由于金属与树脂相比热传导率优异，所以，冷却效果高，能够防止温度上升造成的轴承18的破损。

实施方式5.

接着，参照图2、图6，说明实施方式5。实施方式5虽然与实施方式1类似，但是，在下壳体15使用非磁性金属这点不同。下面，参照图6进行说明。

在S51中，由非磁性金属成形下壳体15。即，通过以非磁性金属为原料进行塑性加工来形成下壳体15。在S52中，将轴27插入下壳体轴孔15a。在S53中，在轴27和下壳体轴孔15a的间隙射出成形热塑性树脂，或填充粘接剂，无间隙地一体成形。

通过上述工序，能够消除轴27和下壳体轴孔15a的松旷，防止轴承18的偏磨损、破损，谋求泵2的高效率化、高寿命化。再有，在射出成形热塑性树脂的情况下，发挥与粘接相比容易确保轴27和下壳体15的紧固力的效果。再有，使下壳体15的材质为铝，实施使下壳体轴孔15a周边的表面形成细微的孔的渗铝处理，将轴27插入下壳体轴孔15a，接着，向该部分射出成形熔融的树脂。此时，通过熔融的树脂进入到细微的孔的锚定效果，能够进行更牢固地接合，轴27和下壳体15的接合强度进一步增强，也可以用于转子部21的惯性质量大的高输出的泵等。

实施方式6.

接着，说明实施方式6的泵2的制造方法。图7是表示该制造方法的主要部分的流程。

(S61)

S61是嵌入工序(第二嵌入工序)。在S61中，将轴27的外周面和下壳体轴孔15a的内周面之间无间隙地一体化的下壳体15和定子17a嵌入模制成形用的金属模。

(S62)

S62是模制成形工序。在S62中，通过使用模制树脂，用模制树脂将嵌入到模制成形用的金属模的定子17a封入，并在嵌入到模制成形用的金属模的下壳体15的空心圆筒15c的外部侧和模制树脂之间形成界面。

根据图7所示的制造方法，因为下壳体15和“将定子17a封入了的状态的模制树脂16”的紧贴性提高，所以，能够防止因冷热循环等的应力、水压造成的下壳体15的破损。

另外，作为上述实施方式1～6中的热塑性树脂，通过采用含有弹性体的PPS(聚苯硫醚)，能够增高韧性，防止因冷热循环、水压造成的树脂的破裂，使泵2的高寿命化成为可能。另外，在上述实施方式1～6中，作为模制树脂，可以使用不饱和聚酯、环氧树脂等。

在上述实施方式中，表示了在运送或使热泵装置100内的水循环时使用的泵2的例子，但是，当然也可以用于家用泵等等。

符号说明

1：罐；2：泵；2a：速度指令信号；3：热交换器；4：水回路；5：制冷剂回路；6：水温检测构件；6a：水温信息；7：水量控制部；7a：水温设定指令信号；8：水；9：制冷剂；10：铁心；11：绕组；12：绝缘体；13：回路基板；14：导线；15：下壳体；15a：下壳体轴孔；15b：底部；15c：空心圆筒；15d：内周面；16：模制树脂；17：定子部；17a：定子；18：轴承；19：轮；20：磁铁部；21：转子部；22：吸水口；23：排出口；24：上壳体；24a：上壳体轴孔；25：叶轮；26：泵部；27：轴；28：垫片；100：热泵装置。

Claims

1.一种水循环泵，其特征在于，具备

轴、泵部、定子部、转子部，

所述转子部是具有旋转自由地安装在上述轴上的轴承和固定地安装在上述轴承上的磁铁部、且通过与上述定子部的上述定子的电磁相互作用而旋转的上述转子，

2.如权利要求1所述的水循环泵，其特征在于，上述填充剂按种类区分，

包括聚苯硫醚树脂、或者环氧类或丙烯酸类粘接剂。

3.如权利要求1或2所述的水循环泵，其特征在于，上述第一壳体和上述第二壳体的至少一个

由非磁性金属形成。

4.一种水循环泵的制造方法，所述水循环泵具备

轴、泵部、定子部、转子部，

其特征在于，具备

在能够将上述轴的另一个端部嵌入相当于上述第二凹部的位置的上述第二壳体的成形用金属模中的相当于上述第二凹部的位置，将上述轴的另一个端部嵌入的第一嵌入工序和

通过向嵌入有上述轴的另一个端部的上述第二壳体的成形用金属模射出热塑性树脂，使上述轴的另一个端部的外周面和上述第二凹部的内周面之间无间隙地一体化，成形上述第二壳体的射出工序。

5.如权利要求4所述的水循环泵的制造方法，其特征在于，上述第二壳体

是具有底部和从上述底部竖起的空心圆筒的形状，在上述空心圆筒的内部侧的空间收纳上述轴和上述转子部，且上述空心圆筒的外部侧在与封入有上述定子的模制树脂之间形成界面，

上述第二壳体的成形用金属模

能够将封入有上述定子的上述模制树脂嵌入，

上述第一嵌入工序

包括将封入有上述定子的上述模制树脂嵌入上述第二壳体成形用金属模的工序，

上述射出工序中，

向嵌入了上述轴的另一个端部和封入有上述定子的上述模制树脂的上述成形用金属模射出上述热塑性树脂。

6.如权利要求4所述的水循环泵的制造方法，其特征在于，

上述第二壳体

水循环泵的制造方法还具备

将使上述轴的另一个端部的外周面和上述第二凹部的内周面之间无间隙地一体化了的上述第二壳体和上述定子嵌入模制成形用的金属模的第二成形工序、

通过使用上述模制树脂，由模制树脂将嵌入到上述模制成形用的金属模的上述定子封入，且在嵌入到上述模制成形用的金属模的上述第二壳体的上述空心圆筒的外部侧和上述模制树脂之间形成界面的成形工序。

7.如权利要求4至6中的任一项所述的水循环泵的制造方法，其特征在于，上述热塑性树脂

是树脂含有弹性体的聚苯硫醚。

8.一种热泵装置，其特征在于，具备制冷剂和水或水彼此进行热交换的热交换器、存储水的罐、使水循环的水循环泵，

上述水循环泵

具备

轴、泵部、定子部、转子部，