CN107923389B - 电动泵及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电动泵，其具备泵部，上述泵部具有泵壳和收容于泵壳的齿轮泵，并通过齿轮泵旋转而吸入、排出工作流体。此外，电动泵具备电动机部，上述电动机部在沿泵部的轴心的方向与泵部邻接配置，并具有与轴心同轴心且与齿轮泵同步旋转的转子、和与轴心同轴心地配置于转子的外周并对转子施加旋转驱动力的定子。电动泵进一步具备树脂部，上述树脂部至少一体地覆盖泵壳的外周和定子的外周。

Description

电动泵及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电动泵及其制造方法。

背景技术

电动泵在对例如车辆的各种可动机构供给工作流体时使用。电动泵具备电动机部和泵部。电动泵一旦工作，电动机部的旋转轴的旋转驱动力就传递至泵部的齿轮泵，使齿轮泵发生旋转，从而吸入、排出工作流体。

通常，电动泵的电动机部和泵部在分别制造后进行组装，以使电动机部的轴心与泵部的轴心的偏移尽可能地减小，即，使作为2个轴心的偏移程度的同轴度尽可能地减小。现实中不存在2个轴心的同轴度为零的完全的同轴心。但是，为了将电动机部的旋转轴的旋转驱动力有效地传递至齿轮泵而使齿轮泵(电动泵)高效地旋转，有必要减小同轴度。

在专利文献1中公开了具有电动机部和泵部的电动泵。在该电动泵中，电动机部具有树脂制的嵌合用突起部，泵部具有金属制的泵收容凹部。在专利文献1的电动泵中，通过将电动机部的嵌合用突起部嵌入泵部的收容凹部并形成嵌合结构(spigot structure)，从而组装成电动机部的轴心与泵部的轴心的同轴度较小的电动泵。

在专利文献2中也公开了具有电动机部和泵部的电动泵。在该电动泵中，电动机部具有树脂制的环状筐体部，泵部具有金属制的凸台部。在专利文献2的电动泵中，与专利文献1的电动泵相反，通过将泵部的凸台部嵌入电动机部的环状筐体部并形成嵌合结构，从而组装成电动机部的轴心与泵部的轴心的同轴度较小的电动泵。

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-217223号公报

专利文献2：日本专利特开2009-156081号公报

发明内容

在专利文献1和2中公开的电动泵中，嵌合形成于电动机部的树脂制的突起或凹部和形成于泵部的金属制的凹部或突起并制作嵌合结构，由此组装为使电动机部的轴心与泵部的轴心的同轴度减小。但是，树脂制的突起或凹部与金属制的凹部或突起相比尺寸精度较低，因此存在当使电动机部的突起或凹部和泵部的凹部或突起嵌合时，电动机部的轴心与泵部的轴心的同轴度的减小有限的问题。

因此，人们谋求一种电动机部的轴心与泵部的轴心的同轴度比以往更小的电动泵。

本发明所涉及的电动泵的一个实施方式为，其具备泵部、电动机部和树脂部，上述泵部具有泵壳和收容于该泵壳的齿轮泵，并通过该齿轮泵旋转而吸入、排出工作流体，上述电动机部在沿上述泵部的轴心的方向上与上述泵部邻接配置，并具有转子和定子，上述转子与上述轴心同轴心并与上述齿轮泵同步旋转，上述定子与上述轴心同轴心地配置于该转子的外周并对上述转子施加旋转驱动力，上述树脂部至少一体地覆盖上述泵壳的外周和上述定子的外周。

如果为具有这种结构的电动泵，则由于使用树脂部一体地保持定子和泵壳，因此能够通过树脂部维持形成树脂部前定子的轴心与泵壳的轴心的同轴度。因此，通过在减小了定子的轴心与泵壳的轴心的同轴度的状态下形成树脂部，能够使具有树脂部的电动泵中的定子的轴心与泵壳的轴心的同轴度与通过嵌合结构组装的电动泵的同轴度相比大幅减小。如果电动机部与泵部的轴心的同轴度减小，则电动机部的定子的轴心与转子的轴心的同轴度也减小，因此能够减小定子和转子之间的气隙，且能够提高电动机的驱动效率。换句话说，如果驱动效率相同，则能够减少在电动机部使用的磁体的使用量。

在电动泵的一个实施方式中，在沿上述轴心的方向观察时，上述泵壳的最外侧形状和上述定子的最外侧形状均为圆形形状，上述泵壳的最外径和上述定子的最外径为相同值。此时，优选上述树脂部的径向厚度一定。

如果泵壳的最外侧形状和定子的最外侧形状均为圆形形状，泵壳的最外径和定子的最外径为相同值，则在通过例如镶嵌成形而形成树脂部时，树脂填充于成型金属模具内时的流动阻力减小，填充性提高。此外，能够容易地将树脂部的径向厚度设为一定。如果树脂部的径向厚度一定，则树脂部的整周被均匀地冷却，因而不容易产生气孔，同时，也不容易发生冷却后的定子的轴心与泵壳的轴心的偏移。

在电动泵的一个实施方式中，上述泵壳和上述齿轮泵由铁系材料构成。

为了稳定并在长时间内驱动电动泵，优选由高强度的铁系材料形成泵壳和齿轮泵。如果泵壳和齿轮泵为相同材料，则泵壳和齿轮泵的热膨胀率相同，能够抑制当周围的温度发生变化时泵壳和齿轮泵之间的间隙发生变化。但是，如果在铁系材料与外部气体接触的状态下长期使用，则存在腐蚀的问题。但是，如果为具有由树脂部覆盖泵壳的外周表面的结构的电动泵，则由于泵壳的外周表面不与空气接触，因此即使泵壳为铁系材料也不会发生腐蚀。因此，不会引起电动泵的性能的劣化和寿命的降低，能够在长时间内稳定并驱动电动泵。

在电动泵的一个实施方式中，在上述泵壳的外侧表面形成有凹部，上述树脂部的树脂进入该凹部。

如果为具有这种结构的电动泵，则树脂部和泵壳牢固地一体化，且泵壳不会相对树脂部发生相对移动。此外，通过使树脂部的树脂进入凹部，即使工作油从齿轮泵漏出，也几乎不会出现工作油通过泵壳和树脂部的边界而漏出至电动泵的外部的情况。

本发明所涉及的电动泵的制造方法的一个实施方式包含以下步骤：载置定子的步骤，其中，在具备可动模具和固定模具的可开闭的成型金属模具中，将该定子载置为使圆筒形状的定子的内周表面抵接于具有圆柱形状的上述固定模具的外周表面；载置泵壳的步骤，其中，在上述固定模具的上表面形成有在与上述固定模具的轴心垂直的方向上的剖面为圆形的凹槽，将具备圆筒形状的凸部的泵壳载置为使该凸部的外周表面抵接于上述固定模具的上述凹槽的内周表面；形成树脂部的步骤，其中，在将上述可动模具按压于上述固定模具而闭模后，通过使树脂流入上述成型金属模具内部并固化，从而形成至少一体地覆盖上述泵壳的外周和上述定子的外周的树脂部。

由于镶嵌成形所使用的固定模具通过切削等方法进行加工，因而加工精度极高。因此，能够提高固定模具的圆柱形状的外周表面的外径和凹槽的内径的尺寸精度，同时，能够大幅减小该外周表面的轴心与凹槽的轴心的同轴度。由此，也能够大幅减小载置于固定模具时定子和泵壳各自的轴心的同轴度。然后，在该状态下形成树脂部并以维持定子和泵壳的相对位置的状态进行一体化，因此能够制造同轴度非常小的电动泵。

附图说明

图1为表示本实施方式所涉及的电动泵的结构的纵剖面图。

图2为图1的II－II线剖面图。

图3为图1的III-III线剖面图。

图4为表示树脂部的形成工序的剖面图。

图5为表示树脂部的形成工序的剖面图。

图6为表示树脂部的形成工序的剖面图。

图7为表示树脂部的形成工序的剖面图。

图8为表示树脂部的形成工序的剖面图。

图9为表示树脂部的形成工序的剖面图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

1.电动泵的结构和动作

[整体结构]

如图1～图3所示，电动泵1由电动机部30、泵部10、控制部50和树脂部60构成，上述泵部10由电动机部30驱动，上述控制部50控制电动机部30，上述树脂部60从电动机部30横跨至泵部10并形成于它们的外周。该电动泵1虽然用于将车辆的发动机的润滑油作为工作油压力泵送至液压机械，但也可用于车辆以外的液压装置。此外，作为压力泵送对象，也可以液状的药剂或化学物质来代替工作油。应予说明，工作油为工作流体的一个例子。

[泵部的结构]

如图1所示，泵部10具备泵壳11、内啮合型齿轮泵21和泵盖40。应予说明，内啮合型齿轮泵21为齿轮泵的一个例子。

泵壳11由铁系金属材料构成，外形为圆柱形状，并在与泵盖40相对的端面上形成有有底且剖面为圆形的收容部14。在与收容部14相反的一侧的端面形成有圆筒形状的凸部15，在凸部15的内侧插入油封26。在收容部14的底面形成有吸入口12和排出口13。在泵壳11的中心形成有轴承孔17。如图2所示，收容部14的轴心从轴承孔17的轴心X偏心。旋转轴25被插入轴承孔17并贯穿油封26、轴承孔17和内啮合型齿轮泵21的内转子22。旋转轴25旋转自如地被轴承孔17支承，旋转轴25的轴心和内转子22的轴心均与轴心X同轴心，旋转轴25与内转子22形成一体而旋转。应予说明，本实施方式中的“同轴心”不仅仅意味着多个轴心的偏移(以下称作“同轴度”)为零，而是指同轴度为包含零的零附近的值。

内啮合型齿轮泵21收容于收容部14，并具备内转子22和外转子23。内转子22和外转子23均由铁系金属材料构成。如图2所示，内啮合型齿轮泵21形成为使形成于内转子22的外齿和形成于外转子23的内齿啮合，随着内转子22的旋转，外转子23在内转子22的周围一起旋转。在内转子22的齿部与外转子23的齿部之间形成有容积随着旋转而增减的多个泵室24。

如果泵壳11和内啮合型齿轮泵21的外转子23为相同的铁系金属材料，则泵壳11和外转子23的热膨胀率相同，从而在周围的温度发生变化时能够抑制泵壳11的收容部14的内周与外转子23的外周之间的间隙发生变化。

泵盖40由树脂构成，且与泵壳11邻接配置。泵盖40通过焊接等方法与后述的树脂部60接合，并具有与树脂部60相同的外径。通过使泵盖40和树脂部60接合而一体化，内啮合型齿轮泵21被保持于收容部14内。泵盖40在隔着收容部14而与吸入口12相反的一侧具有吸入口42，在与排出口13相反的一侧具有排出口43。吸入通路44从吸入口42向外侧延伸，排出通路45从排出口43向外侧延伸。

吸入口42为以图2所示方式进行弯曲的槽，并形成为沿着内啮合型齿轮泵21的泵室24的容积增大的范围与泵室24连通。

同样地，排出口43也为以图2所示方式进行弯曲的槽，并形成为沿着内啮合型齿轮泵21的泵室24的容积减小的范围与泵室24连通。吸入口12与吸入口42为相同形状、相同大小，排出口13与排出口43为相同形状、相同大小。

[电动机部的结构]

如图1所示,电动机部30在沿轴心X的方向上与泵部10邻接配置。电动机部30具备无传感器无刷直流电动机31。如图1、图3所示，无传感器无刷直流电动机31由圆筒形状的转子36、和在径向上间隔微小的间隙而配设于其外周的圆筒形状的定子32构成。转子36和定子32均与轴心X同轴心，定子32的最外径与泵壳11的最外径为相同值。

转子36为将磁体38埋入并固定于层叠电磁钢板而得到的圆筒形状的转子铁芯37的内部而成，并与旋转轴25形成一体而旋转。定子32由定子铁芯33、线圈支承框35和线圈34构成，上述定子铁芯33为层叠电磁钢板而成，上述线圈支承框35由覆盖定子铁芯33的齿部的树脂等绝缘体构成，上述线圈34从线圈支承框35上卷绕于齿部。线圈34构成三相绕组，通过来自后述的外部的控制部50的电力供给，对线圈34的各相外加三相交变电流。无传感器无刷直流电动机31不具备霍尔器件等磁极传感器，其利用通过转子36的旋转而在线圈34感生的感应电压来检测转子36的旋转位置，并以此为基础得到磁极位置信息，根据该磁极位置信息来切换向三相绕组的各相的通电。由于向线圈34的通电而被磁化的定子铁芯33的齿部与磁体38反复互相吸引、排斥，从而使转子36旋转，内转子22随之通过旋转轴25进行旋转。这样一来，定子32对转子36施加旋转驱动力。

[控制部的结构]

控制部50在沿轴心X的方向上与电动机部30邻接配置。如图1所示，控制部50在控制基板52上除电力控制元件、电容器、电阻器等以外，安装决定电力控制的时机的电动机驱动器等控制部件。控制基板52通过螺钉固定等方法安装固定于后述的树脂部60。控制部50以通过按顺序对线圈34供给电力来制造旋转磁场的方式发挥作用，并通过控制旋转磁场的旋转速度来控制转子36的旋转速度。控制部50被盖部件54覆盖，上述盖部件54通过焊接等方法安装于树脂部60。

[树脂部的结构]

如图1所示，树脂部60形成于从电动机部30的定子32到泵部10的泵壳11的外周表面。树脂部60覆盖泵壳11的外周表面，同时，覆盖除了定子铁芯33的齿部之中与转子36相对的部分的定子铁芯33、线圈34和线圈支承框35整体。定子32的最外周和泵壳11的最外周的径向外侧中的树脂部60的树脂的径向厚度一定。通过树脂部60，电动机部30和泵部10一体化。树脂部60通过对定子32和泵壳11进行镶嵌成形而形成。由于电动泵1不是通过嵌合结构将电动机部和泵部组合的结构，因此在泵壳11的凸部15的外周、和与该外周在径向上相对的树脂部60的内周之间存在间隙。对于树脂部60的镶嵌成形的形成方法的详细说明在后文中陈述。

在泵壳11的外侧表面上形成有形成为环状的多个槽部16，且树脂部60的树脂进入槽部16。由此，树脂部60和泵壳11牢固地一体化，且泵壳11不会相对树脂部60发生相对移动。虽然在本实施方式中在泵壳11上形成槽部16，但本发明并不限定于此。例如，也可形成具有比槽部16更浅的槽部的滚花花纹来代替槽部16。由于树脂部60的树脂也进入滚花花纹的槽部，因此能够牢固地固定树脂部60和泵壳11。应予说明，槽部16或滚花花纹的槽部为凹部的一个例子。

通过使树脂部60的树脂进入槽部16，即使工作油从内啮合型齿轮泵21通过旋转轴25和轴承孔17的间隙从油封26漏出，也几乎不会出现工作油通过泵壳11和树脂部60的边界而漏出至电动泵1的外部的情况。这是因为，当从油封26漏出的工作油通过泵壳11和树脂部60的边界时，将经由槽部16而到达电动泵1的外部，因此工作油到达电动泵1的外部为止的沿面距离与没有槽部16的情况相比更长。由此，不需要另外使用环状密封装置等防止工作油漏出的部件，就能够有效地防止工作油向电动泵1的外部漏出，因此能够廉价地构成电动泵1。

[电动泵的动作]

接着，对电动泵1的动作进行说明。根据来自控制部50的命令，向定子32的线圈34外加三相交变电流，由此使转子36旋转，内啮合型齿轮泵21的内转子22随之介由旋转轴25进行旋转。如果内转子22发生旋转，则与内转子22啮合的外转子23一起旋转。由于内转子22和外转子23的旋转，泵室24的容积在与吸入口42、12连通的范围内增加，在与排出口43、13连通的范围内减少。通过这样的内啮合型齿轮泵21的泵作用，流经吸入通路44的工作油由于负压而从吸入口42被吸入至泵室24，然后，从吸入口42被向排出口43抽出，由于正压而从排出口43排出，并流经排出通路45。

2.电动泵的组装方法

接着，使用附图对电动泵1的组装方法详细地进行说明。在电动泵1的组装工序中，其特征在于，在定子32和泵壳11上通过镶嵌成形形成树脂部60。由于其他工序，例如，转子36的组装、定子32的组装、控制部50的组装、内啮合型齿轮泵21向泵壳11的安装等为公知常识，因此省略详细的说明。

[树脂部的形成方法]

图4～图8表示在定子32和泵壳11上通过镶嵌成形形成树脂部60的工序。首先，如图4、图5所示，在由固定模具72和可动模具78构成的成型金属模具70的固定模具72载置定子32。固定模具72具有定子抵接部73、台阶部74和凹槽76，上述定子抵接部73为圆柱形状，上述台阶部74设置于定子抵接部73的下端，上述凹槽76形成于上表面75，且其在与轴心垂直的方向上的剖面为圆形形状。固定模具72通过切削等方法进行加工，因而加工精度极高。因此，能够提高定子抵接部73的外径和凹槽76的内径的尺寸精度，同时，能够大幅减小定子抵接部73的轴心和凹槽76的轴心的同轴度来使它们同轴心。以下，将定子抵接部73的轴心和凹槽76的轴心共同称作轴心Y。

如图5所示，如果将定子32嵌入并载置于固定模具72，则定子32的内周表面抵接于定子抵接部73的外周表面。由此，定子32的轴心和定子抵接部73的轴心Y形成为同轴心并且在径向上被定位。此外，在定子32中，线圈支承框35的内径稍大于定子铁芯33的内径，台阶部74形成为该内径之差。通过载置定子32，定子铁芯33的端面抵接于该台阶部74，定子32相对固定模具72在沿轴心Y的方向上被定位。

接着，如图5、图6所示，在载置定子32后，将泵壳11载置于固定模具72上，以使凸部15嵌入凹槽76。凹槽76的内径与泵壳11的凸部15的外径大致相等，通过载置泵壳11，凸部15的外周表面抵接于凹槽76的内周表面。由此，泵壳11的轴心和固定模具72的轴心Y形成为同轴心并在径向上被定位。此外，通过载置泵壳11，泵壳11中比凸部15更靠近径向外侧的面抵接于上表面75，泵壳11相对固定模具72在沿轴心Y的方向上被定位。

在图6在状态下，定子32的轴心和泵壳11的轴心共同与固定模具72的轴心Y形成为同轴心。此外，定子32的最外径与泵壳11的最外径为相同值。

接着，如图7所示，将可动模具78按压于固定模具72而闭模。之后，如图8所示，从浇口79向成型金属模具70内部流入熔融的例如聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)树脂这样的热塑性树脂。热塑性树脂一旦填充于成型金属模具70内，就以闭模的状态冷却树脂并使之固化。固化后的热固性树脂形成树脂部60。由于定子32的最外径与泵壳11的最外径为相同值，因此树脂填充于成型金属模具70内时的流动阻力较小，填充性提高。

此外，能够容易地将树脂部60的径向厚度设为一定。如果树脂部60的厚度一定，则树脂部60的整周会被均匀地冷却，因而不容易产生气孔，同时也不容易发生冷却后的定子32的轴心与泵壳11的轴心的偏移。

热塑性树脂一旦固化，则如图9所示，打开成型金属模具70并取出通过树脂部60使定子32和泵壳11一体化而得到的中间组装品80。即使在中间组装品80的状态下，定子32的轴心与泵壳11的轴心也维持同轴心。

之后，在中间组装品80上安装油封26、插入有旋转轴25的转子36、内啮合型齿轮泵21，并通过焊接等方法将泵盖40接合于树脂部60的端部。最后将控制部50安装于树脂部60，并通过焊接等方法将盖部件54接合于树脂部60的端部。由此，完成电动泵1。

这样一来，在本实施方式中，将电动机部30的定子32的轴心和泵部10的泵壳11的轴心载置为与金属的固定模具72的轴心Y同轴心后，通过镶嵌成形形成树脂部60从而将定子32和泵壳11一体化。因此，即使在形成了树脂部60后的中间组装品80中，定子32的轴心和泵壳11的轴心也维持为同轴心。其结果为，与分别制作电动机部和泵部并使各自的凹部和突起嵌合为嵌合结构时电动机部的轴心与泵部的轴心的同轴度相比，电动泵1中的定子32的轴心与泵壳11的轴心的同轴度非常小。

如果电动机部30与泵部10的同轴度减小，则电动机部30的定子32的轴心、和旋转轴25插入了泵部10的轴承孔17的转子36的同轴度也减小，因此能够减小定子32和转子36之间的气隙，且能够提高电动机的驱动效率。换句话说，如果驱动效率相同，则能够减少在转子36所使用的磁体38的使用量。

此外，通过使用树脂部60覆盖由铁系金属材料构成的泵壳11的外周表面，泵壳11的外周表面不与空气接触，因而泵壳11不会被腐蚀。因此，不会引起电动泵1的性能的劣化和寿命的降低，能够在长时间内发挥稳定的性能。

在本实施方式中，树脂部60沿轴方向延伸至泵壳11的与泵盖40相对的一侧的端面。因此，在由树脂形成泵盖40时，通过焊接等方法将泵盖40与树脂部60接合，因而不需要在以往的电动泵中用于接合泵盖的螺栓。由此，在电动机部30和泵部10中，不需要用于形成供螺栓贯穿的孔或固定螺栓的内螺纹的、向径向外侧的突出部分，能够廉价地制造电动泵1，同时，能够使电动泵1小型化。

产业上的可利用性

本发明可使用于电动泵及其制造方法。

符号说明

1 电动泵

10 泵部

11 泵壳

15 凸部

16 槽部(凹部)

21 内啮合型齿轮泵(齿轮泵)

30 电动机

32 定子

36 转子

60 树脂部

70 成型金属模具

72 固定模具

76 凹槽

78 可动模具

Claims (8)

1.一种电动泵，其具备：

泵部，所述泵部具有泵壳和收容于该泵壳的齿轮泵，并通过该齿轮泵旋转而吸入、排出工作流体；

电动机部，所述电动机部在沿所述泵部的轴心的方向上与所述泵部邻接配置，且具有转子和定子，所述转子与所述轴心同轴心并与所述齿轮泵同步旋转，所述定子与所述轴心同轴心地配置于该转子的外周并对所述转子施加旋转驱动力；和

树脂部，所述树脂部以树脂层覆盖至少所述泵壳的外周和所述定子的外周并使其一体化，

通过所述树脂部，使所述树脂部与所述泵壳无法相对移动。

2.如权利要求1所述的电动泵，其中，

在沿所述轴心的方向观察时，所述泵壳的最外侧形状和所述定子的最外侧形状均为圆形形状，

所述泵壳的最外径和所述定子的最外径为相同值。

3.如权利要求1所述的电动泵，其中，所述树脂部的径向厚度一定。

4.如权利要求2所述的电动泵，其中，所述树脂部的径向厚度一定。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电动泵，其中，所述泵壳和所述齿轮泵由铁系材料构成。

6.如权利要求1～4中任一项所述的电动泵，其中，

在所述泵壳的外侧表面形成有凹部，

所述树脂部的树脂进入该凹部。

7.如权利要求5所述的电动泵，其中，

在所述泵壳的外侧表面形成有凹部，

所述树脂部的树脂进入该凹部。

8.一种电动泵的制造方法，其包含：

载置定子的步骤，其中，在具备可动模具和固定模具的可开闭的成型金属模具中，将该定子载置为使圆筒形状的所述定子的内周表面抵接于具有圆柱形状的所述固定模具的外周表面；

载置泵壳的步骤，其中，在所述固定模具的上表面形成有在与所述固定模具的轴心垂直的方向上的剖面为圆形的凹槽，将具备圆筒形状的凸部的所述泵壳载置为使该凸部的外周表面抵接于所述固定模具的所述凹槽的内周表面；以及

一体成型的步骤，其中，在将所述可动模具按压于所述固定模具而闭模后，通过使树脂流入所述成型金属模具内部并固化，从而以树脂层覆盖至少所述泵壳的外周和所述定子的外周并一体成型，

通过所述树脂层，使所述树脂层与所述泵壳无法相对移动。

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