CN106795872B - 电动泵 - Google Patents

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Abstract

技术问题是提供一种将装置在轴向上小型化、低振动、低噪音且旋转稳定性高的电动泵。作为解决方案，包括：转子(6)，形成为杯状，以开口部朝向电动机一侧轴端的方式一体地安装在转子轴(10)上，并且以能旋转的方式被支承于配置在开口部内的中间轴承部(13)，转子轴在壳主体(2)内从电机(3)侧朝向曲柄机构侧延伸设置；偏心凸轮(6d)，与转子(6)的轴向顶面部一体地设置，且自转子轴(10)的轴心偏心；曲柄轴(12)，一端侧通过凸轮轴承(11)安装于偏心凸轮(6d)的外周，另一端侧与泵侧相连，尽可能地缩短从中间轴承部(13)到与曲柄轴(12)连接的偏心凸轮(6d)为止的距离，可抑制振动的发生及噪音的发生，并且将转子轴(10)的轴长缩短，将装置在轴向上小型化。

Description

电动泵
技术领域
本发明涉及在例如OA设备、家电制品、工业设备、医疗设备等中所用的由电动机对泵进行驱动的电动泵。
背景技术
作为利用曲柄机构将电动机的驱动变换为连接杆的往复运动来驱动泵这样的电动泵，使用面对泵室的隔膜(diaphragm pump)，提出以下的技术。
作为电动机，在电机壳体内包括：转子和定子，从电机壳体朝泵主体侧延伸设置的转子轴，以及电机驱动电路基板。此外，在朝泵主体侧延伸设置的转子轴上，通过一对轴承部分别安装一对连接杆的一端。一对连接杆分别安装在错开180°相位的位置处。一对连接杆的另一端通过挡板分别连接于隔膜。在泵主体上安装有隔膜、阀座和泵头部。在延伸设置于泵主体侧的转子轴的轴端附近安装有用于将一对连接杆的偏心量抵消的筒状的偏心轴，在该偏心轴上通过轴承部安装连接杆。
当使电机壳体内的电动机旋转时，安装在延伸设置于泵主体侧的转子轴上的偏心轴也旋转，藉此连接杆往复运动。此时，隔膜变形，泵室内的流体通过阀、流体通路而被排出或吸入(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2000－297744号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述专利文献1中示出的电动泵中，电动机的转子是形成为杯状的外转子型的电机，将转子轭的顶面部朝轴端安装，利用在转子轭的轴向的两侧设置于电机壳体的一对轴承部将转子轴的两端以能旋转的方式支承。此外，因为在电机壳体和泵主体的界面部重叠安装有电机驱动电路基板及定子外壳，所以转子轴的轴长变长，并且从电机侧的轴承部(支点)到连接杆(作用点)为止的距离变长，装置在轴向上变得大型化且转子轴容易振动，进而成为噪音的主要因素。
此外，因为在延伸设置于泵主体侧的转子轴上安装筒状的偏心轴之后再通过轴承部安装连接杆，所以由于转子轴、偏心轴、轴承部、连接杆等多个安装构件间的定心的错位而容易发生摇晃或振动。
此外，考虑电动机的旋转稳定性时，将设置于电机侧的轴承部小型化会降低转子的旋转稳定性，因此是不现实的。
本发明是为解决上述技术问题而做出的，其目的在于提供一种使装置在轴向上小型化、低振动、低噪音且旋转稳定性高的电动泵。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明包括如下结构。
一种电动泵，在该电动泵中，电动机和由该电动机驱动的曲柄机构一体地安装在与泵相邻的壳主体内，其特征在于，包括：
转子，上述转子形成为杯状，以开口部朝向上述电动机一侧轴端的方式一体地安装在转子轴上，并且以能旋转的方式被支承于配置在上述开口部内的中间轴承部，上述转子轴在上述壳主体内从上述电动机一侧朝上述曲柄机构一侧延伸设置；
偏心凸轮，上述偏心凸轮与上述转子的顶面部一体地设置，且自上述转子轴的轴心偏心；
曲柄轴，上述曲柄轴的一端侧通过凸轮轴承安装于上述偏心凸轮，另一端侧与上述泵一侧相连，
通过驱动上述电动机旋转，将以上述转子轴为中心的上述偏心凸轮的旋转运动转换为上述曲柄轴的往复运动，从而驱动上述泵。
根据上述构成，将形成为杯状的转子的开口部以朝向电动机侧轴端的方式一体地安装于转子轴，所以能利用转子的开口部内的空出空间，以接近转子的顶面部的方式配置中间轴承部，并且将转子的顶面部和偏心凸轮一体地设置，所以能尽可能地缩短从中间轴承部到与曲柄轴连接的偏心凸轮为止的距离，能抑制振动的发生及噪音的发生，且能缩短转子轴的轴长而将装置在轴向上小型化。此外，通过在转子轭的开口部内使用直径较大的中间轴承部，转子的旋转稳定性提高。
此外，通过将转子轭和偏心凸轮一体地安装，转子的转动惯量增大，能提高曲柄轴往复运动时的推力。
在上述偏心凸轮上优选一体地形成有平衡锤，上述平衡锤用于抵消通过上述凸轮轴承安装的上述曲柄轴的偏心量。在该情况下，转子轭、偏心凸轮和平衡锤部一体化地设置，进行构件间的定心且也抵消了偏心量，所以振动少，构件个数少，安装工时也减少，安装性提高。
上述电动机的转子轴的从上述偏心凸轮朝上述曲柄机构一侧延伸设置的轴端优选以能旋转的方式被安装于上述壳主体的曲柄侧轴承部支承。
藉此，通过利用安装于壳主体的曲柄侧轴承部以能旋转的方式支承对转子轴施加外力的曲柄机构侧的轴端，能抑制转子轴的振动。
特别是曲柄侧轴承部通过弹性体而安装于上述壳主体时，也能由弹性体的变形来吸收转子轴和曲柄侧轴承部的定心的错位量，且降低转子轴的轴端的振动。
在上述转子的开口部内以接近该转子的顶面部的方式安装有上述中间轴承部时，能尽可能地缩短从与偏心凸轮连接的曲柄轴到中间轴承部为止的距离，所以能抑制由于电动机的旋转驱动而往复运动的曲柄轴的振动，还能抑制噪音的发生。
作为上述中间轴承部，可以将多个轴承部在轴向上接近地安装。藉此，即使使用小型的轴承部，也可提高转子的旋转稳定性。
上述转子中，转子轮毂和上述转子轴被一体地安装，上述转子轮毂以将形成为筒状的上述转子轭的端面封闭的方式安装，上述转子通过安装在上述转子轮毂和定子外壳之间的上述中间轴承部以能旋转的方式被支承。
藉此，通过将构成转子的转子轭和转子轮毂分别制造，容易对转子轮毂和偏心凸轮进行定心并一体地形成。此外，转子轮毂和转子轭的安装、转子轮毂及偏心凸轮和转子轴的安装也容易进行。
此外，转子通过在定子外壳和转子轮毂之间安装的中间轴承部以能旋转的方式被支承，所以能将设置于转子的开口部内的中间轴承部以尽可能接近偏心凸轮的方式进行配置，所以支点－作用点间的距离变短，转子的旋转稳定性提高。
可以是上述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜的隔膜泵。藉此，能提供小型且振动少的电动隔膜泵。
发明效果
如果使用上述的电动泵，就能提供使装置在轴向上小型化、低振动、低噪音且旋转稳定性高的电动泵。
附图说明
图1是电动泵的立体图。
图2是电动泵的俯视图。
图3是图2的电动泵的箭头A-A方向剖视图。
图4是图2的电动泵的箭头B-B方向剖视图。
图5是图2的电动泵的箭头C-C方向剖视图。
图6是表示其他例的电动泵的应用例的俯视图。
图7是图6的电动泵的主视图。
图8是图6的箭头D-D方向剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的电动泵的实施方式进行说明。如图1所示，电动泵P中，电动机和由该电动机驱动的曲柄机构一体地安装在与泵壳体1相邻的壳主体2内。作为电动机的一例，使用外转子型DC无刷电机3，作为泵的一例，使用隔膜泵4。此外，作为隔膜泵4的替代，可以是在壳主体2中设置有汽缸和活塞的活塞泵等的其他泵。
首先，参照图3对外转子型DC无刷电机3的结构进行说明。外转子型DC无刷电机3包括定子5和转子6。定子5中，在固定于壳主体2的筒状的定子外壳7上安装电机基板8，并在定子外壳7上分别安装定子铁心9。电机基板8重叠安装在形成于定子外壳7的突出部7a上。作为电机基板8，设置装配有霍尔元件等的传感器基板及向电机线圈供电的供电端子等。连接于电机基板8的柔性电缆8a从壳主体2向外侧引出(参照图1、图2)。在呈放射状形成于定子铁心9的极齿9a上，卷绕有未图示的电机线圈。
转子6形成为轴向一端开口的杯状。具体而言，在转子轮毂6b上一体地安装有转子轴10，上述转子轮毂6b以将形成为筒状的转子轭6a的一端面封闭的方式安装。即，转子6是将转子轭6a的开口部朝向电动机侧轴端，并将转子轴10压入设置于顶面部的转子轮毂6b中而一体地安装。在转子轭6a的内周面设置有环状的磁体6c。磁体6c安装在与定子铁心9的极齿9a相对的位置。此外，在转子轮毂6b上一体形成有偏心凸轮6d。此外，在偏心凸轮6d上一体形成有平衡锤6e(砝码)。这是为了消除曲柄轴12的偏心量而设置的，上述曲柄轴12的一端侧通过凸轮轴承11安装于偏心凸轮6d。
此外，转子6可以使用转子轭6a，将偏心凸轮6d一体地安装于上述转子轭6a的顶面部，上述转子轭6a是对金属磁性体(例如镀锌钢板)进行拉深加工而一体成形为杯状。
在定子外壳7和转子轮毂6b之间安装有中间轴承部13，即中间轴承部13在转子6的开口部内以接近顶面部(转子轮毂6b)的方式设置。中间轴承部13以能旋转的方式支承转子6。藉此，能将从中间轴承部13到连接曲柄轴12的偏心凸轮6d为止的距离尽可能地缩短，抑制振动的发生和噪音的发生，并能缩短转子轴10的轴长而将装置在轴向上小型化。此外，通过在转子6(转子轮毂6b)的开口部内设置中间轴承部12，可提高转子6的旋转稳定性。此外，作为中间轴承部13，可以将多个轴承部在轴向上接近地安装。
转子轴10的一端侧被安装于定子外壳7的端部的电动机侧轴承部14能旋转地支承。电动机侧轴承部14通过朝轴向外侧施加预负荷且由E型环等防脱而安装于定子外壳7。此外，转子轴10插通定子外壳7，另一端侧延伸设置于壳主体1的曲柄机构侧。转子轴10的另一端侧以能旋转的方式被安装于壳主体1的曲柄侧轴承部15支承。转子轴10利用E型环等防脱并安装于壳主体1。此外，曲柄侧轴承部15通过弹性体16(O型环、环状橡胶等)安装于壳主体1。
藉此，通过利用曲柄侧轴承部15以能旋转的方式支承对转子轴10施加外力的曲柄机构侧的轴端，能抑制转子轴10的振动。特别是曲柄侧轴承部15通过弹性体16而安装于壳主体1时，也能由弹性体16的变形来吸收转子轴10和曲柄侧轴承部15的定心的错位量，且降低转子轴10的轴端的振动。
在与转子6的顶面部(转子轮毂6b)一体地安装的偏心凸轮6d的外周安装有凸轮轴承11。通过该凸轮轴承11安装有曲柄轴12的一端。曲柄轴12的另一端连接于与隔膜泵4侧的泵室18面对的隔膜17。
隔膜17以被夹在壳主体2和形成有泵室18的泵壳体1之间的方式安装。在泵壳体1上，通过密封件20一体安装有泵头19。泵头19在四角处通过螺栓21固定于泵壳体1。在泵头19上形成有流体(气体、液体等)的吸入口19a和排出口19b。
如图4所示，在泵头19形成有与吸入口19a相连的吸入通路19c。在泵壳体1形成有与吸入通路19c相连的吸入通路1a。吸入通路1a与泵室18连通。此外，在泵头19和泵壳体1的界面部设置有吸入侧止回阀22a。吸入侧止回阀22a设置在将吸入通路19a和与此相连的吸入通路1a隔开的位置。吸入侧止回阀22a在泵室18内的流体压力为负压时打开阀，在流体压力为平衡或正压时关闭阀。
如图5所示，在泵头19形成有与排出口19b相连的排出通路19d。在泵壳体1形成有与排出通路19d相连的排出通路1b。排出通路1b与泵室18连通。此外，在泵头19和泵壳体1的界面部设置有排出侧止回阀22b。排出侧止回阀22b设置在将排出通路19b和与此相连的排出通路1b隔开的位置。排出侧止回阀22b在泵室18内的流体压力为正压时打开阀，在流体压力为平衡或负压时关闭阀。
在图3中，通过将电动机(外转子型DC无刷电机3)旋转驱动，将以转子轴10为中心的偏心凸轮6d的旋转运动转换为曲柄轴12的往复运动，使隔膜17变形，反复进行将泵室18内的流体从排出口19b排出或从吸入口19a吸引的动作。
如以上说明的那样，形成为杯状的转子6以开口部朝向电动机侧轴端的方式一体地安装于转子轴10，所以能利用转子6的开口部内的空出空间，以接近转子6的顶面部的方式配置中间轴承部13，并且将转子6的顶面部和偏心凸轮6d一体地设置，所以能尽可能地缩短从中间轴承部13到与曲柄轴12连接的偏心凸轮6d为止的距离，能抑制振动的发生及噪音的发生，且能缩短转子轴10的轴长而将装置在轴向上小型化。此外，通过在转子6的开口部内使用直径较大的中间轴承部13，转子6的旋转稳定性提高。
此外，通过将转子6和偏心凸轮6d一体地安装，转子6的转动惯量增大，能提高使曲柄轴12往复运动时的推力。
此外，因为转子6、偏心凸轮6d和平衡锤6e一体化地设置，进行构件间的定心并抵消偏心量，所以构件个数少、安装工时减少且振动减少，转子5的旋转稳定性也提高。
此外，通过利用曲柄侧轴承部15以能旋转的方式支承对转子轴10施加外力的曲柄机构侧的轴端，能抑制转子轴10的振动。特别是曲柄侧轴承部15通过弹性体16而安装于壳主体1时，也能由弹性体16的变形来吸收转子轴10和曲柄侧轴承部15的定心的错位量，且降低转子轴10的轴端的振动。
此外，在转子6的开口部内以接近该转子6的顶面部的方式安装有中间轴承部13时，能尽可能地缩短从与偏心凸轮6d连接的曲柄轴12到中间轴承部13为止的距离，所以能抑制由于电动机的旋转驱动而往复运动的曲柄轴12的振动，还能抑制噪音的发生。
关于上述的电动泵P，对曲柄轴12在一处与转子轴10连接的情况(泵室18为一处)进行了说明，但也可使曲柄轴12在多处与转子轴10连接并设置多个泵室18。
例如，可以是一对曲柄轴12通过凸轮轴承11分别设置在转子轴10上错开180°相位的位置处，在偏心凸轮6d上，一对平衡锤6e分别设置在与曲柄轴12错开180°相位的位置处并取得配衡。
对于电动泵P的应用例，在图6至图8中示出。
作为电动泵P的应用例，可在电动机的两侧设置曲柄机构并设置多个隔膜泵4。如图6及图7所示，在壳主体2在两处设置有泵壳体1和泵头19。如图6所示，在左右一对的隔膜泵4中，吸入口19a和排出口19b设置在翻转180°的位置处。
在图8中，电动泵(外转子型DC无刷电机3及隔膜泵4)的基本构成(图8左侧)与图3相同，因此以不同的构成(图8右侧的增设部分)为中心进行说明。此外，对于与图3相同的构件标以相同的编号，并援用说明。转子轴10从外转子型DC无刷电机2的电动机侧轴承14延伸设置，轴端以能旋转的方式被壳主体1的增设侧轴承部23支承。转子轴10利用E型环等防脱并安装于壳主体1。此外，增设侧轴承部23优选通过弹性体16(O型环、环状橡胶等)安装于壳主体1。
在延伸设置于电动机侧的转子轴10上一体地安装有增设侧偏心凸轮24。在增设侧偏心凸轮24上一体地形成有平衡锤24a(砝码)。这是为了消除增设侧曲柄轴12的偏心量而设置的，上述曲柄轴12的一端侧通过凸轮轴承11安装于增设侧偏心凸轮24。此外，为了抑制振动，增设侧偏心凸轮24优选以尽可能地接近电动机侧轴承14的方式进行配置。
根据上述构成，将同一DC无刷电机3的转子6的旋转转换为与转子轴10连接的两个曲柄轴12的往复运动，能同时驱动两个隔膜泵4。
此外，作为隔膜泵4的替代，可以在壳主体2上设置一对(两气筒)或两对(四气筒)设有汽缸和活塞的活塞泵。
上述电动泵P可用于OA设备、家电制品、工业设备、医疗设备等广泛的设备。

Claims (17)

1.一种电动泵，在该电动泵中，电动机和由该电动机驱动的曲柄机构一体地安装在与泵相邻的壳主体内，其特征在于，包括：
转子，所述转子形成为杯状，以开口部朝向所述电动机一侧轴端的方式一体地安装在转子轴上，并且以能旋转的方式被支承于配置在所述开口部内的中间轴承部，所述转子轴在所述壳主体内从所述电动机一侧朝所述曲柄机构一侧延伸设置；
偏心凸轮，所述偏心凸轮与所述转子的顶面部一体地设置，且自所述转子轴的轴心偏心；
曲柄轴，所述曲柄轴的一端侧通过凸轮轴承安装于所述偏心凸轮，另一端侧与所述泵一侧相连，
通过驱动所述电动机旋转，将以所述转子轴为中心的所述偏心凸轮的旋转运动转换为所述曲柄轴的往复运动，从而驱动所述泵。
2.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，在所述偏心凸轮上一体形成有平衡锤，所述平衡锤将通过所述凸轮轴承安装的所述曲柄轴相对于所述转子轴的轴心的偏心量抵消。
3.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，所述电动机的转子轴的从所述偏心凸轮朝所述曲柄机构一侧延伸设置的轴端以能旋转的方式被安装于所述壳主体的曲柄侧轴承部支承。
4.如权利要求2所述的电动泵，其特征在于，所述电动机的转子轴的从所述偏心凸轮朝所述曲柄机构一侧延伸设置的轴端以能旋转的方式被安装于所述壳主体的曲柄侧轴承部支承。
5.如权利要求3所述的电动泵，其特征在于，所述曲柄侧轴承部通过弹性体安装于所述壳主体。
6.如权利要求4所述的电动泵，其特征在于，所述曲柄侧轴承部通过弹性体安装于所述壳主体。
7.如权利要求1～6中任一项所述的电动泵，其特征在于，在所述转子的开口部内以接近所述转子的顶面部的方式安装有所述中间轴承部。
8.如权利要求7所述的电动泵，其特征在于，所述中间轴承部以多个轴承部在轴向上接近的方式安装。
9.如权利要求1～6中任一项所述的电动泵，其特征在于，所述转子中，转子轮毂和所述转子轴被一体地安装，所述转子轮毂以将形成为筒状的转子轭的端面封闭的方式安装，所述转子通过安装在所述转子轮毂和定子外壳之间的所述中间轴承部以能旋转的方式被支承。
10.如权利要求7所述的电动泵，其特征在于，所述转子中，转子轮毂和所述转子轴被一体地安装，所述转子轮毂以将形成为筒状的转子轭的端面封闭的方式安装，所述转子通过安装在所述转子轮毂和定子外壳之间的所述中间轴承部以能旋转的方式被支承。
11.如权利要求8所述的电动泵，其特征在于，所述转子中，转子轮毂和所述转子轴被一体地安装，所述转子轮毂以将形成为筒状的转子轭的端面封闭的方式安装，所述转子通过安装在所述转子轮毂和定子外壳之间的所述中间轴承部以能旋转的方式被支承。
12.如权利要求1～6中任一项所述的电动泵，其特征在于，所述电动泵是隔膜泵，所述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜。
13.如权利要求7所述的电动泵，其特征在于，所述电动泵是隔膜泵，所述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜。
14.如权利要求8所述的电动泵，其特征在于，所述电动泵是隔膜泵，所述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜。
15.如权利要求9所述的电动泵，其特征在于，所述电动泵是隔膜泵，所述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜。
16.如权利要求10所述的电动泵，其特征在于，所述电动泵是隔膜泵，所述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜。
17.如权利要求11所述的电动泵，其特征在于，所述电动泵是隔膜泵，所述曲柄轴的另一端连接于与泵室面对的隔膜。
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