CN108612652A - 电动泵 - Google Patents

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堀松俊宜
增仓智史
森下直人
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Mahle Filter Systems Japan Corp
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Abstract

本发明提供一种电动泵，充分确保泵室的两侧面的结合面精度以及密封性，除了抑制泵效率的降低之外，还抑制滑动部位的偏磨损和摩擦阻力的增加等二次不良。电动泵在电动机(5)的转子(7)的内周侧配置有泵部(8)。电动泵具备由外壳主体(3)以及罩(4)构成的外壳(2)、具有多个线圈(15)的定子(6)、由内侧的外转子(16)和外侧的转子主体(17)形成的转子(7)、转子(7)的两侧的侧板(11、12)、内转子(9)、插装于外转子(16)和内转子(9)之间的多个连结板(10)。一对侧板(11、12)中的一个侧板(12)被压缩螺旋弹簧(28)按压于转子(7)。

Description

电动泵
技术领域
本发明涉及将电动机和泵部进行了一体化的所谓的电机一体型且容积式的电动泵。
背景技术
例如，作为被用作汽车的发动机或变速器的油泵等的电机一体型的电动泵，专利文献1～3中提案有在电动机的转子的内周侧配置有泵部的类型的电动泵。
这些专利文献1～3中公开的电机一体型的电动泵中，在电动机的转子兼做容积型的泵部的外转子，且在该外转子的内周侧隔开规定的间隙偏心配置同一泵要素即内转子这一点上均是共通的。而且，由外转子和内转子形成余摆式或其他形式的泵部，内转子追随外转子的旋转而旋转，由此，将两者之间的空间作为泵室来发挥规定的泵功能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－7843号公报
专利文献2：日本特开2012－67735公报
专利文献3：日本特开2012－41867号公报
发明内容
(发明要解决的技术问题)
但是，在这些电机一体型的电动泵中，由于在电动机的转子的内周侧配置泵部的构造上的特殊性，如专利文献1、3中所记载，不得不设为将限制泵室的两侧面的外壳部件在沿径向大幅远离泵部的中心的位置进行螺栓紧固的构造。因此，除非将外壳部件设为壁厚大且刚性高的部件，否则难以以上述螺栓紧固力使外壳部件和外转子以及内转子正确地密接，可能出现泵室的两侧面的结合面精度的降低和密封性的降低。其结果，容易导致漏液等所致的泵效率的降低或滑动部位的偏磨损，进而导致摩擦阻力的增加，作为电机一体型的电动泵仍有改善的余地。
本发明着眼于这种课题，提供一种电机一体型的电动泵，充分确保泵室的两侧面的面结合精度和密封性，除了能够抑制泵效率的降低之外，还能够抑制滑动部位的偏磨损和摩擦阻力的增加等二次不良。
(解决技术问题的技术方案)
本发明提供一种电动泵，在与定子一同形成电动机的转子的内周侧配置有被该电动机旋转驱动的泵部，其特征在于，具备：密闭构造的外壳；定子，其被收容于所述外壳内，在周向上具有多个线圈；转子，其被配置于所述定子的内周侧，兼做泵部的外转子；一对侧板，其被配置于所述转子的两侧；内转子，其偏心配置于所述转子的内周侧，与该转子以及一对侧板一同形成泵部的泵室，并且伴随所述转子的旋转而旋转。而且，所述一对侧板中的至少一个侧板被弹性部件按压于转子。
在该情况下，关于所述转子，除了兼备电动机所要求的功能和泵部所要求的功能之外，期望所述转子被所谓功能分割，即由外转子和转子主体构成，所述外转子与所述一对侧板以及内转子一同形成泵部的泵室，所述转子主体嵌合于所述外转子的外周侧，设置有与定子侧的线圈对应的永久磁铁。
另外，作为所述泵部，如果在构造上成立，则可以是余摆式或其他形式的泵部，但在此，所述泵部为如下结构：例如除了所述外转子和一对侧板以及内转子之外，还具有板部件，所述板部件的一端能够摆动地支承于所述外转子，同时，所述板部件的另一端能够滑动地嵌合于内转子，并且所述板部件将所述外转子和内转子之间的泵室空间隔离成多个区域。
另外，作为外壳的更具体的构造，在各部件彼此的密接性提高方面，优选的是，所述外壳由在所述转子的轴心方向上一分为二的外壳主体和罩部件形成，所述外转子和内转子以及他们两侧的一对侧板被外壳主体和罩部件压紧保持。
进而，在着眼于转子的旋转性能的情况下，优选的是，所述外转子在其周缘部具有长度比转子主体大的轮缘部，同时，在所述轮缘部的长度方向的两端部内周面和外壳主体或罩部件之间分别插装有轴承，由所述外转子和转子主体形成的转子通过所述轴承能够旋转地被两端支撑。
因此，本发明成为如下形式：通过将一对侧板中的至少一个侧板由弹性部件的弹力按压于转子，在内周侧具有内转子且兼做泵部的外转子的转子被弹力夹持于双方的侧板间。因此，兼做泵部的外转子的转子以及内转子和双方的侧板可靠地密接，能够稳定地维持其密接状态。
(发明的效果)
根据本发明，形成泵室的一对侧板中的至少一个侧板被弹性部件按压于转子，成为所谓的漂浮构造，因此，能够使一对侧板和兼做泵部的外转子的转子以及内转子相互密接，能够充分确保泵室的两侧面的面结合精度和密封性，能够抑制泵效率的降低和滑动部位的偏磨损以及摩擦阻力的增大化。
附图说明
图1是表示用于实施本发明的电动泵的更具体的第一方式的图，是沿着图2的B－B线的截面图。
图2是沿着图1的A－A线的截面图。
图3是拆下了图1、图2所示的电动泵的罩时的分解立体图。
符号说明
1…电动泵
2…外壳
3…外壳主体
4…罩(罩部件)
5…电动机
6…定子
7…转子
8…泵部
9…内转子
10…连结板(板部件)
11…侧板
12…侧板
15…线圈
16…外转子
17…转子主体
19…永久磁铁
20…轮缘部
25…滚珠轴承(轴承)
26…滚珠轴承(轴承)
28…压缩螺旋弹簧(弹性部件)
P…泵室。
具体实施方式
图1～图3表示用于实施本发明的电动泵的更具体的第一方式，特别是，图1中，作为电动泵1的全截面图，表示沿着图2的B－B线的截面图，图2表示沿着图1的A－A线的截面图。进而，图3表示拆下了图1、图2所示的电动泵1的罩4时的分解立体图。
图1～图3所示的电动泵1在由外壳主体3和罩4密闭的圆形状的外壳2内，以同心状且轴心方向位置一致的方式收容配置有后述的电动机5和泵部8，包含外壳2的整体形状为大致扁平形状。
如图1、图2所示，电动机5由占据外壳2的圆形内部空间的外周部的圆环状的定子(stator)6、和占据该定子6的内侧的内部空间的圆筒状的转子(rotor)7形成。另一方面，转子7兼做后述的泵部8的外转子，泵部8由该转子7、隔开规定的间隙偏心配置于转子7的内周侧的内转子9、放射状地插装于转子7和内转子9之间的多个连结板10、配置于内转子9的两侧的后述的一对侧板11、12构成。
如图1、图3所示，收容有这些电动机5和泵部8的外壳2形成为在定子6或转子7的轴心方向上被一分为二成外壳主体3和作为罩部件的罩4的所谓的对开构造(半割り構造)。而且，在将外壳主体3和罩4对接后，利用两根螺栓13紧固固定。
电动机5的定子6为在形成圆环状的金属制的定子铁芯14的内周侧以等间距突出有多个齿部14a，且在这些各齿部14a上卷绕有线圈15的众所周知的构造，包含齿部14a的各线圈15形成磁极。另一方面，电动机5的转子7兼做泵部8的外转子的情况如上所述。在本实施方式中，为了完全满足作为电动机5的转子所要求的功能、和作为泵部8的外转子所要求的功能，设为在转子7的内周侧和外周侧在材质上进行了功能分割的复合构造，转子7由内周侧的中空圆筒状的外转子16、和嵌合于该外转子16的外周侧的同样中空圆筒状的转子主体17形成。
而且，内周侧的外转子16为单一金属材料制，与之相对，外周侧的转子主体17例如由电磁钢板等钢板叠层体形成。进而，在转子主体17上，在圆周方向的等间距位置形成有沿轴心方向贯通的多个(与定子6侧的线圈15同数量)的切槽部18，在这些各切槽部18插入了永久磁铁19后用粘接剂固定。此外，如图1、图2所示，在定子6侧的各齿部14a和转子主体17的外周面之间确保相当于所谓的气隙的微小间隙。
另外，如图1所示，与之前所述的转子主体17一同形成转子7的外转子16在其外周缘部形成有长度(轴心方向长度)比转子主体17大且具有台阶的轮缘部20，该轮缘部20从转子主体17的两端突出。而且，在转子主体17的两端面重叠例如由铝板等非磁性体构成的端板21并覆盖了永久磁铁19后，将该转子主体17压入于外转子16的轮缘部20的小径部，同时将挡圈22压入，由此，在外转子16的外周一体固定转子主体17。由此，至少转子主体17与定子6一同形成永久磁铁埋入型的电动机5。
此外，由非磁性体构成的端板21为了抑制埋入于转子主体17的永久磁铁19的磁通泄漏所致的输出降低而设置。另外，在由外转子16和转子主体17构成的转子7整体由钢板叠层体或其他金属材料作为一体形成的情况下，该转子7兼做电动机5的转子7和泵部8的外转子16的情况如上述。
如图1、图2所示，在外转子16的内周侧，在从其自身的轴心位置偏心的位置，以与外转子16的内周面内切的方式配置有比外转子16的内径小径的圆筒状的内转子9，两者之间的空间成为容积型的泵部8的泵室P。在内转子9上以等间距且放射状地形成有在外周面开口且沿径向延伸的多个方槽状的切槽部23。而且，在各切槽部23能够滑动地即从各切槽部23能够伸缩地插入支承有作为板部件并形成为变形叶片状的连结板10。各连结板10的截面形状形成大致键孔状，作为内转子9侧的基部粗，且相反侧的外转子侧的前端部比基部细的圆筒状的摆动轴部10a形成。
另一方面，在外转子16的内周面，以等间距形成有沿轴心方向延伸的圆筒切槽状的多个支承孔24，在这些支承孔24中能够转动地嵌合支承各连结板10的摆动轴部10a。由此，各连结板10以摆动轴部10a为旋转中心能够摆动且被阻止从外转子16的脱离，同时以基部不会从内转子9的切槽部23拔出的程度从该切槽部23能够伸缩。这样，通过在外转子16和内转子9之间架设地配置有多个连结板10，将形成于外转子16和内转子9之间的泵室P隔离成多个区域。
如图1所示，在外壳主体3的内底面的中央部，保留面对定子6的空间R1而形成较大径的支承凸部3a。同样，在罩4的内底面的中央部，保留面对定子6的空间R2而形成环状的支承凸部4a。而且，在外壳主体3侧的支承凸部3a以及罩4侧的支承凸部4a、和外转子16的轮缘部20的长度方向两端部之间分别插装有作为轴承的滚珠轴承25、26。由此，以在外壳主体3以及罩4侧各自的支承凸部3a、4a被两端支承的形式能够旋转地轴承支承外转子16以及转子7。
在内转子9的两侧面，以跨过外转子16的一部分的形式配置有外壳主体3侧的侧板11和罩4侧的侧板12。由于存在上述双方的侧板11、12，从而如图1所示，形成于外转子16和内转子9之间的泵室P在轴心方向上也被隔离。由此，利用外转子16、内转子9、连结板10以及双方的侧板11、12形成容积型的泵部8。
另外，如图1所示，以贯通内转子9以及外壳主体3侧的侧板11，并且跨过外壳主体3侧的支承凸部3a以及罩4侧的侧板12的形式配置有带台阶的轴状的轴部件27。该轴部件27在长度方向的中央部能够旋转地支承内转子9，另一方面，长度方向的两端部被嵌合支承于外壳主体3侧的支承凸部3a以及罩4侧的侧板12。这样，以被嵌合支承于外壳主体3侧的支承凸部3a的轴部件27为基准，分别组装外壳主体3侧的侧板11、内转子9以及罩4侧的侧板12，由此进行各部件间的相对定位。
在图1所示的罩4侧的侧板12的背面侧形成有带台阶状的凸台部12a，将该凸台部12a在轴心方向能够滑动地被嵌合支承于罩4侧的环状的支承凸部4a的内周。另外，在凸台部12a的小径部的外周配置有压缩螺旋弹簧28作为弹性部件，该压缩螺旋弹簧28以压缩状态被插装于凸台部12a和罩4侧的支承凸部4a的内底面之间。由此，罩4侧的侧板12成为所谓的漂浮构造，通过压缩螺旋弹簧28的弹力将侧板12相对于内转子9以及外转子16按压。这无非是将内转子9以及外转子16和夹着他们配置于两侧的双方的侧板11、12以相互密接的方式按压。由此，确保内转子9和外转子16以及双方的侧板11、12之间的密接性乃至密封性。
另外，如图1、图2所示，在外壳主体3侧的侧板11上形成有与泵室P连通的吸入口29和喷出口30。另一方面，在罩4侧的侧板12上也形成有经由插入连结板10的内转子9侧的切槽部23与吸入口29和喷出口30分别连通的凹部31、32。吸入口29和喷出口30与形成于外壳主体3上的未图示的吸入口和喷出口分别连接。另外，在双方的侧板11、12中的与内转子9相对的内侧面，以包围轴部件27的方式分别形成有环状槽33、34。而且，在形成于一个侧板11上的与吸入口29或喷出口30以及环状槽33相当的部分、以及形成于另一个侧板12上的与凹部31、32或环状槽34相当的部分，在与内转子9的侧面之间分别设定作为微小间隙的旁隙。
在此，在本实施方式中，假定电动泵1为油泵的情况，形成于双方的侧板11、12上的环状槽33、34成为为了各侧板11、12和内转子9的滑动部的油润滑而将成为压送对象的油的一部分作为润滑油占有的空间。
另外，形成于外壳主体3侧的侧板11上的吸入口29和喷出口30面对例如图1所示的滚珠轴承25，将成为压送对象的油的一部分也充满包含双方的滚珠轴承25、26和定子6的外壳主体3侧以及罩4侧各自的空间R1、R2。由此，成为除了双方的滚珠轴承25、26之外，包含各线圈15的定子6和转子7浸渍于成为压送对象的油中的形式，在双方的滚珠轴承25、26的润滑的同时对定子6以及转子7进行油冷却。
因此，在这样构成的电动泵1中，如图1、图2所示，通过对与转子7一同形成电动机1的定子6的各线圈15通电，埋设有与各线圈15对应的永久磁铁19的转子7，即将埋设有永久磁铁19的转子主体17和外转子16一体化而成的转子7一边被双方的滚珠轴承25、26导向，一边向例如图2的顺时针方向即箭头M方向旋转。
此外，图1中将轴部件27和双方的侧板11、12描绘成同心状，但从图2可以看出，实际上是轴部件27的轴心相对于配置在转子7的两侧的双方的侧板11、12的轴心偏心，因此，伴随转子7的旋转，双方的侧板11、12无需旋转。
之前所述的转子7的旋转经由介于外转子16和内转子9之间的多个连结板10传递到内侧的内转子9。如图2所示，因为内转子9的轴心相对于转子7的轴心偏心，所以内转子9与外转子16一体地旋转，另一方面，同时，以轴部件27为旋转中心，内转子9自身也一边与外转子16的内周面内切且一边使其内切位置连续地变化而进行旋转。
伴随这种一边与外转子16的内周面内切一边以轴部件27为旋转中心的内转子9的旋转运动，该内转子9的插入于各切槽部23的各连结板10一边以摆动轴部10a为中心摆动，一边重复从各切槽部23的伸缩，因此，通过各连结板10在泵室P内的伸缩，发挥作为所谓的容积型的泵的功能。
更具体而言，配置于外转子16和内转子9之间的多个连结板10将泵室P隔离成多个区域，因此，由相邻的两个连结板10彼此夹持的区域通过图2的大致月牙状的吸入口29的过程成为吸入(吸入)行程，同样，由相邻的两个连结板10彼此夹持的区域通过图2的大致月牙状的喷出口30的过程成为喷出行程。而且，通过连续地重复这些举动，如之前所述，泵部8发挥作为容积型的泵的功能。
在这种泵部8发挥作为容积型的泵的功能的过程中，如图1所示，罩4侧的侧板12被压缩螺旋弹簧28按压于外转子16以及内转子9的侧面，受到该侧板12的按压力的外转子16以及内转子9被按压于外壳主体3侧的侧板11。这意味着配置于外转子16和内转子9的两侧的双方的侧板11、12通过压缩螺旋弹簧28的弹力在两者之间夹持外转子16和内转子9。因此，如图1所示，即使利用螺栓13进行的外壳主体3和罩4的紧固固定位置较大地离开泵部8，双方的侧板11、12也总是密接于泵部8的主要要素即外转子16和内转子9的侧面，实现了两者的结合面精度的提高，并且实现了密封性的提高。由此，外转子16以及内转子9的旋转稳定地进行，同时，来自泵室P的漏油被抑制，且泵效率也提高。
而且，如之前所述，在双方的侧板11、12相对于外转子16以及内转子9的密接面的一部分设定有旁隙，油介于该部分而进行油润滑。因此，能够抑制在该部分的偏磨损，同时能够降低摩擦阻力，由此，外转子16以及内转子9也能够更稳定地进行旋转。
另外，转子7不是在接近旋转中心位置的部分而是在径向的外侧部分由双方的滚珠轴承25、26以两端支承的方式轴承支承，因此，转子7的旋转也稳定地进行，包含滚珠轴承25、26的电动泵1的耐久性也提高。
进而，也不需要将由外壳主体3和罩4形成的外壳2整体设为厚壁、或者刚性高的部件，作为将电动机5和泵部8一体化得到的电动泵1，如图1所示，能够设为扁平形状且紧凑的结构。
在此，在本实施方式中，如图2所示，以在外转子16和内转子9之间架设地配置有多个连结板10的类型的泵部8为例进行了说明，但泵部8的形式不限于此，例如，也可以是以余摆式为主的其他形式的泵部。
另外，在本实施方式中，如图2所示，关于转子7，为了使电动机5所要求的功能和泵部8所要求的功能都非常充分，由外转子16和转子主体17形成该转子7，但也可以根据需要形成为将两者以相同的材质完全一体化的构造。

Claims (5)

1.一种电动泵，在与定子一同形成电动机的转子的内周侧配置有被该电动机旋转驱动的泵部，其特征在于，具备：
密闭构造的外壳；
定子，其被收容于所述外壳内，在周向上具有多个线圈；
转子，其被配置于所述定子的内周侧，兼做泵部的外转子；
一对侧板，其被配置于所述转子的两侧；
内转子，其偏心配置于所述转子的内周侧，与该转子以及一对侧板一同形成泵部的泵室，并且伴随所述转子的旋转而旋转，
所述一对侧板中的至少一个侧板被弹性部件按压于转子。
2.根据权利要求1所述的电动泵，其特征在于，
所述转子由外转子和转子主体构成，
所述外转子与所述一对侧板以及内转子一同形成泵部的泵室，
所述转子主体嵌合于所述外转子的外周侧，设置有与定子侧的线圈对应的永久磁铁。
3.根据权利要求2所述的电动泵，其特征在于，
所述泵部除具有所述外转子和一对侧板以及内转子之外还具有板部件，
所述板部件的一端能够摆动地支承于所述外转子，同时，所述板部件的另一端能够滑动地嵌合于内转子，并且所述板部件将所述外转子和内转子之间的泵室空间隔离成多个区域。
4.根据权利要求3所述的电动泵，其特征在于，
所述外壳由在所述转子的轴心方向上一分为二的外壳主体和罩部件形成，
所述外转子和内转子以及他们两侧的一对侧板被外壳主体和罩部件压紧保持。
5.根据权利要求4所述的电动泵，其特征在于，
所述外转子在其周缘部具有长度比转子主体大的轮缘部，同时，
在所述轮缘部的长度方向的两端部内周面和外壳主体或罩部件之间分别插装有轴承，
由所述外转子和转子主体形成的转子通过所述轴承能够旋转地被两端支撑。
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