CN105914940A - 电动水泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供高可靠且小型的电动水泵。马达部(200)选择由定子(240)以及转子(230、235)构成的轴向间隙型马达，和马达部(200)隔着非磁性部件的隔壁(10)地设置有泵部(300)，并将由马达部(200)产生的转矩通过轴向的非接触磁耦合传递至泵部(300)。隔壁(10)形成为有底圆筒形状，在马达部(200)以及泵部(300)上设置有隔着隔壁(10)的圆筒部而相互对置的驱动磁铁以及被动磁铁。

Description

电动水泵

技术领域

本发明涉及电动水泵，尤其涉及泵主体部和马达部由磁耦合连接的电动水泵。

背景技术

近年，在工程用机械、家电、汽车配件等领域中，正在逐渐重视节能化的必要性。现在，日本国内使用的电力使用量中一半以上被旋转电机的驱动所消耗。其中，电动化等用途中，由电动驱动的泵、送风风扇等具有叶轮的系统用途占7成以上。另外，发电用途中也利用水轮发电机等利用叶轮的系统。就由电动驱动的一般的泵而言是如下的构造，马达部和泵部由轴结合，作为驱动源利用马达。在该情况下，必须在轴向上构成轴接头等结合配件，所以存在成为轴向的尺寸变长的构造。在想要缩短该轴向的尺寸的情况下，在马达的轴直接连结叶轮而成的泵一体型等的结构也产品化。然而，泵部填充有水等液体，因此叶轮旋转的泵室需要密封以使液体不向外部泄露。即使在一体型泵中，也成为将该密封在泵室和马达之间的空间进行的构造。作为密封以使液体不泄露的构造，采用配置橡胶状部件O型圈、油封的构造等，但经由轴等旋转体物进行密封的构造具有需要定期维修保养的缺点。

此处在专利文献1中，公开了一种液体泵装置，具备：在内部具备旋转体，利用该旋转体的旋转进行内部的被送液体的送液的泵主体；以及设置于该泵主体的外部，将转子的旋转利用磁耦合传递至上述旋转体的马达，上述液体泵装置的特征在于，上述转子具有在构成上述磁耦合的驱动侧磁铁兼用作上述马达的转子磁铁的第一磁铁，上述旋转体具有在构成上述磁耦合的从动侧磁铁被上述第一磁铁的磁场旋转驱动的第二磁铁。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－280779号公报

发明内容

在上述专利文献1所公开的那样的构造的泵系统中，是共有能够推测为轴向型马达构造的马达磁铁和磁耦合的驱动磁铁的结构，不能增大传递转矩。在应用于大转矩的泵系统的情况下，马达部大型化。

本发明的目的在于提供高可靠且小型的电动水泵。

因此本发明采用如下电动水泵的结构，具备：具有轴向间隙马达和驱动磁铁的马达部；以及具有与上述驱动磁铁径向地磁耦合的被动磁铁的泵部。

本发明具有如下效果。

根据本发明，能够提供高可靠且小型的电动水泵。

附图说明

图1是电动水泵100的剖视图。

图2是电动水泵100的主要部分分解立体图。

图3是马达部200的剖视图。

图4是马达部200的主要部分分解立体图。

图5是输出侧转子230的立体图。

图6是隔壁10的剖视图。

图7是表示轴向间隙型马达的铁芯构造的立体图。

图8是其他的实施例的输出侧转子230的剖面示意图。

图9是其他的实施例的输出侧转子230的剖面示意图。

图中：10—隔壁，12—有底环状部，13—有底圆筒形状部，20—壳体，100—电动水泵，200—马达部，220—马达侧轴，221—马达侧轴承，222—马达侧轴承保持部，225—轴插入孔，230—输出侧转子，231—输出侧转子磁铁，232—输出侧转子偏转线圈，233—输出侧转子轭，233a—输出侧转子轭底部，233b—输出侧转子轭筒部，234—输出侧磁铁定位部件，235—反输出侧转子，236—反输出侧转子磁铁，237—反输出侧转子偏转线圈，238—反输出侧转子轭，239—反输出侧磁铁定位部件，240—马达定子，241—马达定子铁芯，242—马达定子线圈，245—马达定子保持部，250—马达侧磁铁，300—泵部，310—叶轮部，320—泵侧轴，321—泵侧轴承，330—泵侧转子，350—泵侧磁铁。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

以下，使用图1至图6对第一实施例进行说明。

图1是本实施方式的电动水泵100的主要配件的分解立体图。

电动水泵100大致来说由马达部200和泵部300构成。马达部200和泵部300在之间夹着隔壁10而相隔。图2是电动水泵100的剖视图。马达部200以及泵部300收纳于壳体20。

本实施方式的电动水泵100在马达部200具备轴向间隙型的马达，作为马达部200和泵部300之间的动力传递，具有采用经由隔壁10的径向型磁耦合的特点。以下，对其结构进行详细地说明。

图3是图2的马达部200的放大剖视图。马达部200具有马达定子240、马达转子230以及231、马达侧轴220。本实施方式的马达部200是马达定子240和马达转子230、231沿轴向空开预定的间隙地配置的轴向间隙型马达。

轴向间隙型马达沿马达侧轴220的周向具有多个马达定子铁芯241。在马达定子铁芯241的周围，卷绕有马达定子线圈242，构成马达定子240。马达定子240配置在马达侧轴220的轴向大致中央。

在马达定子240的轴向两侧，配置有输出侧转子230以及反输出侧转子235。输出侧转子230配置在图中左方，反输出侧转子235配置在图中右方。构成马达部200的定子240和转子230、235之间的间隙为了得到最大的效率而设计成合适的尺寸关系。

图4是构成马达部200的配件中输出侧转子230、反输出侧转子235、马达定子240的分解立体图。

反输出侧转子235是在大致圆盘状的反输出侧转子轭238的一方的主面上经由反输出侧转子偏转线圈237而保持反输出侧转子磁铁236的构造。在本实施例中，反输出侧转子磁铁236在周向上分割地配置多个。配置多个的反输出侧转子磁铁236的各自之间，配置有反输出侧磁铁定位部件239。在反输出侧转子轭238的中心，设置有供马达侧轴220插入固定的轴插入孔225。

如上所述，马达定子240具有卷绕有马达定子线圈242的多个马达定子铁芯241。在本实施例中，九组马达定子铁芯241以及马达定子线圈242沿马达侧轴220的周向配置。在马达定子240的中心形成有马达侧轴承保持部222。在马达侧轴承保持部222配置有马达侧轴承221

输出侧转子230构成为与反输出侧转子235几乎相同的结构。输出侧转子230是在大致圆盘状的输出侧转子轭233的一方的主面上，经由输出侧转子偏转线圈232而保持输出侧转子磁铁231的构造。在沿周向分割而配置多个的输出侧转子磁铁231的各自之间，配置有输出侧磁铁定位部件234。输出侧转子轭233在配置有马达定子240的侧的面上保持输出侧转子磁铁231。再有，输出侧转子轭233在与配置有马达定子240的一侧相反侧的面上形成有图5(a)以及图5(b)所示的筒状轭。

使用图5(a)以及图5(b)对本实施方式的电动水泵的输出侧转子230的结构进行说明。图5(a)是从泵部300侧观察输出侧转子230的立体图。图5(b)是从马达定子240侧观察输出侧转子230的立体图。

本实施例的输出侧转子轭233形成为以在背面保持有输出侧转子磁铁231的部分为底部的有底圆筒型形状。即，输出侧转子轭233由输出侧转子轭底部233a、输出侧转子轭筒部233b构成。输出侧转子轭筒部233b隔着输出侧转子轭底部233a而形成于与输出侧转子磁铁231相反侧。输出侧转子轭底部233a和输出侧转子轭筒部233b以几乎相同的外径形成。在本实施例中，输出侧转子轭底部233a以及输出侧转子轭筒部233b由铁、铝、不锈钢等材料一体地形成。

在输出侧转子轭筒部233b的内周面上，保持有被磁化成多个极的马达侧磁铁250。马达侧磁铁250形成为沿输出侧转子轭筒部233b的内周面的圆弧状。在本实施例中，马达侧磁铁250以相邻的磁铁彼此的极相反的方式沿周向配置有合计八个。此处，在沿马达侧轴220从泵300侧观察时，沿逆时针以如下顺序配置马达侧磁铁250a、250b、250c、250d、250e、250f、250g、250h。

如图5(b)所示，输出侧转子磁铁231也可以由圆环状的环形磁铁构成。在该情况下，输出侧转子磁铁231沿周向交替地形成多个磁极。在这样的环形磁铁中，能够将多个极性一体地同时磁化，能够得到误差较少的高精度的输出侧转子磁铁231。此时，输出侧转子磁铁231的磁化方向与马达侧磁铁250的磁化方向正交，因此伴随磁化的相互的影响较小。另外，不需要图4所示的磁铁定位部件，能够减少配件数量。

此外，本实施例表示了磁极数为八极的情况，但只要是极对(N、S)的整数倍的话极数没有问题。这样，本实施例的电动水泵能够独立地设计构成轴向间隙马达的转子磁铁的极数和构成马达部与泵部的磁耦合的驱动磁铁以及被动磁铁的极数。

返回图2，对马达部200和泵部300的关系进行说明。如上所述，马达部200和泵部300被壳体20内的隔壁10分隔地配置。隔壁10是非导电体，优选由非磁性材料构成。可是，在由塑料等树脂材料构成隔壁10的情况下，利用隔壁10的厚度不能确保预期的强度，由此优选由不锈钢等非磁性金属构成。

图6是拆下图2所图示的隔壁10的部分剖视图。图6中，马达侧磁铁250以及后述的泵侧磁铁350的配置位置也由虚线表示。

隔壁10具有形成为有底圆筒形状的沿输出侧转子轭233的内面那样的有底圆筒形状部13。利用隔壁10的有底圆筒形状部13而形成的空间中配置有泵部300。

另外，隔壁10具有从有底圆筒形状部13的底部中央向与马达侧轴220的轴向平行的方向延伸出的泵侧轴320。泵侧轴320配置在与马达侧轴220同轴上。

另外，隔壁10在有底圆筒形状部13的径向外侧具有朝向马达部200的配置方向开口的有底环状部12。在利用隔壁10的有底环状部12而形成的空间中，配置有输出侧转子轭筒部233b以及输出侧转子磁铁231。

如图2所示，在有底圆筒形状部13配置有泵侧转子330。泵侧转子330被配置于该泵侧转子330的中心的泵侧轴承321相对于泵侧轴320能够旋转地保持。在泵侧转子330的径向外周面配置有泵侧磁铁350。泵侧磁铁350设置有与马达侧磁铁250的极数相同的极数，本实施例中设置有八个泵侧磁铁350(参照图1)。

由此，马达侧磁铁250和泵侧磁铁350磁耦合，隔着隔壁10非接触地传递转矩。永久磁铁彼此沿径向(径向方向)对置而能够增大间隙磁通，因此能够通过磁耦合传递较大的转矩。因此，即使是具有经由隔壁10的间隙的构造，也能够将由马达部200产生的转矩由一面传递。另外，也能够将非接触转矩传递面的外径按照需要缩小。

另外，与被动磁铁磁耦合的驱动磁铁没有结合部地设置在与马达部的驱动轴之间，因此能够构成可靠性高的泵系统。

另外，与泵侧转子330一样，叶轮部310设置为能够相对于泵侧轴320旋转。叶轮部310使用未图示的叶轮紧固部垫圈、叶轮紧固用螺母等，和设置于泵侧轴320的前端的螺子部在插入方向上固定。

在本实施例中，泵侧磁铁350的外径形成为比叶轮部310的外径小的直径(参照图1)。由此，在叶轮部310流动的水、油、空气等流体变得平稳，可以得到防止乱流等引起的叶轮部310的破损、降低噪音的效果。

另外，泵部和马达部的磁耦合为径向构造，因此根据泵部的内压的变化，作为被动磁铁的马达侧磁铁250与隔壁10不接触，可靠性提高。

图7表示马达部200的马达定子铁芯241的其他的构造例。图7(a)是将电磁钢板或铁基非晶、纳米晶软磁合金、纳米晶材料等箔带沿周向层叠的构造的铁芯。图7(b)是利用将压粉磁芯、铁素体等粉末压缩成形的铁芯的例子。图7(c)表示将由电磁钢板或铁基非晶、纳米晶软磁合金、纳米晶材料等的箔带沿周向层叠的构造的铁芯做成长方形截面的例子。图7(d)是对从图7(a)到图7(c)所示的软磁性材料的铁芯赋予方向性的铁芯。在轴向间隙型马达中，磁通沿轴向流动，因此成为使该磁通方向异性的构造。

这样，本实施例的电动水泵能够对轴向间隙马达的铁芯使用特殊的磁性材料，因此能够将马达部的效率设计得极高。

实施例2

图8是第二实施例的电动水泵的输出侧转子230的剖视图。

在第一实施例中，输出侧转子轭底部233a的外径Dm和输出侧转子轭筒部233b的外径Dc构成为近乎相同的直径。本实施例的输出侧转子轭233相对于输出侧转子轭底部233a的外径Dm，以输出侧转子轭筒部233b的外径Dc较小的方式形成。

利用磁耦合而产生的传递转矩的大小在轴长相同的情况下，能够由磁耦合的磁极数和外径的大小来选择。因此，通过做成本实施例这样的结构，能够提供惯性较小的磁耦合一体型电动水泵。

实施例3

图9是第三实施例的电动水泵的输出侧转子230的剖视图。

在第一实施例中，将输出侧转子磁铁231沿轴向保持的输出侧转子轭底部233a和将马达侧磁铁250沿径向保持的输出侧转子轭筒部233b作为同一部件233而一体构成。本实施例的输出侧转子轭的将输出侧转子磁铁231沿轴向保持的输出侧转子轭底部233a和将马达侧磁铁250沿径向保持的输出侧转子轭筒部233b作为不同的部件构成。例如在本实施例中，输出侧转子轭底部233a为铁，输出侧转子轭筒部233b为铝。在该情况下，能够降低旋转部的惯性。

以上所示的那个样的实施例的电动水泵能够应用于以小型、高效为目的广阔用途。例如，能够广泛地应用于工业用泵、压缩机、工业用风扇、小水力用途水轮发电系统、车载用电动水泵、车载用电动油泵、家电用泵、家电用送风机等一般的旋转机系统以及使用叶轮的驱动、发电系统。

Claims (10)

1.一种电动水泵，其特征在于，具备：

具有轴向间隙马达和驱动侧磁铁的马达部；以及

具有与上述驱动侧磁铁沿径向磁耦合的被动侧磁铁的泵部。

2.根据权利要求1所述的电动水泵，其特征在于，

还具备配置在上述马达部的上述驱动侧磁铁与上述泵部的上述被动侧磁铁之间的隔壁。

3.根据权利要求2所述的电动水泵，其特征在于，

上述隔壁由非磁性材料形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水泵，其特征在于，

上述驱动侧磁铁形成为环状，

上述被动侧磁铁配置在上述驱动侧磁铁的内径侧。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水泵，其特征在于，

上述马达部具有定子、和与上述定子沿轴向对置地配置的转子，

上述转子具有：具有多个磁极的转子磁铁；以及保持上述转子磁铁的转子轭，

上述驱动侧磁铁被保持于上述转子轭。

6.根据权利要求5所述的电动水泵，其特征在于，

上述转子轭形成为有底圆筒形状，

上述转子磁铁被保持于上述转子轭的底部，

上述驱动侧磁铁被保持于上述转子轭的圆筒形状部的内径侧。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水泵，其特征在于，

构成上述马达部的转子的磁极数与上述驱动侧磁铁的磁极数不同。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水泵，其特征在于，

上述驱动侧磁铁或上述被动侧磁铁由被分割了的多个磁铁构成。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水泵，其特征在于，

上述驱动侧磁铁或上述被动侧磁铁由环状磁铁构成。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水泵，其特征在于，

上述马达部具有保持上述驱动侧磁铁的筒状的驱动侧磁铁轭部，

上述驱动侧磁铁轭部形成为，该驱动侧磁铁轭部的外径比上述轴向间隙马达的外径小。