CN1263956C - 泵装置 - Google Patents

Abstract

一种泵装置，在电动机输出轴上具有叶轮，通过旋转驱动该叶轮而送出流体。由构成泵部的壳体的一部分支承轴承装置，支承电动机定子铁心。并与输出轴同轴设有防止流体从叶轮室泄漏的密封构件和防止从该密封构件部分漏出的流体向电动机驱动侧流动的除水板，且除水板的外径小于密封构件的内径，由构成泵部的壳体一部分和遮住电动机驱动部的电动机侧壳体夹持固定向电动机供电用的导线。本发明泵装置难以产生噪声，使耐久性提高，且零件个数少，使装配工时减少，成本低廉。

Description

泵装置

技术领域

本发明涉及泵装置，尤其涉及适于洗衣机中洗涤缸用泵(バスポンプ)的泵装置。

背景技术

现有的洗衣机，例如在全自动洗衣机中，作为在洗涤部位抽吸洗涤用的流体、即抽吸水的流体泵，例如有一种具有抽吸向洗涤部位供给的洗涤缸用泵的流体泵。这种洗涤缸用泵，以往通过在直流电刷电动机上安装泵零件而构成泵装置。这样的现有结构的泵装置，揭示在例如日本发明专利公开1996年第135590号公报及日本发明专利公开1998年第196582号公报上。

日本发明专利公开1996年第135590号公报等所揭示的现有的泵装置，由于单体结构的电动机被装入泵壳内而成为一体化的结构，故电动机的输出轴与叶轮难以轴心对准。若轴心对准不充分，则产生噪声变大、耐久时间变短等缺点。另外，由于为保持电动机而需要另外零件，故成为装配工时变多且高价的泵装置。

另外，现有的泵装置，虽使用直流电刷电动机，但这种电动机具有如下的缺点。

1)电刷磨损，耐久性不好。

2)因电刷火花而产生电气噪声。

3)由于存在电刷而不能完全封闭，故有进水的危险性，假定一旦进水，就产生电气短路等，成为危险的泵装置。

4)从电刷或整流子部分产生噪音。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种难以产生噪声、且可使耐久性提高的泵装置。另外，本发明的另一目的在于，提供一种零件个数和装配工时减少、且成本便宜的泵装置。

为达到上述目的，本发明的泵装置，是一种在电动机的输出轴上具有叶轮、通过旋转驱动该叶轮而送出流体的泵装置，其特点是，具有构成该泵装置的泵部的壳体、由该泵壳体构成的轴承保持架、保持在该轴承保持架上并对所述输出轴进行轴支承的轴承。由此，电动机的输出轴与叶轮就容易进行精度良好的定心，难以产生噪声，从而成为耐久性也良好的泵装置。

另外，在另一发明中，也用泵壳一部分来支承电动机的定子铁心。由此，因作为支承部，电动机的定子铁心也共用泵壳，故减少了零件个数，从而做成价廉的泵。

此外，在另一发明中，是一种在电动机的输出轴上具有叶轮、通过旋转驱动该叶轮而送出流体的泵装置，其特点是，与输出轴同轴设置防止流体从围绕叶轮的叶轮室向电动机侧泄漏的密封构件和防止从该密封构件漏出的流体流向电动机驱动侧的除水板，除水板的外径小于密封构件的内径。因此，可通过所述密封构件的内侧安装除水板，装配性提高。

另外，在另一发明中，是一种在电动机的输出轴上具有叶轮、通过旋转驱动该叶轮而送出流体的泵装置，其特点是，由该泵装置的构成泵部的壳体一部分和遮住电动机驱动部的电动机侧壳体夹持固定用于向电动机供电的导线。由此，导线被可靠且容易地固定。

另外，若在树脂中混入热传导性比树脂单体还优异的材料来形成所述壳体，则可防止电动机温度上升。此外，若将电动机做成3相无刷电动机且为外转子式，则可进一步减少噪声，还可进一步提高耐久性。

附图说明

图1是表示本发明泵装置的实施形态的纵剖视图。

图2是表示本发明泵装置的实施形态的俯视图。

图3是表示本发明泵装置的实施形态的右视图。

图4是表示本发明泵装置的实施形态的左视图。

图5是本发明泵装置的电动机部的接线图。

图6是内藏本发明泵装置的洗衣机的电气方框图。

图7是由图6的洗衣机进行洗涤动作(包括脱水动作)时的程序方框图。

图8是由图6的洗衣机进行泵驱动时的程序方框图。

图9是表示本发明泵装置的变更例子的纵剖视图。

具体实施方式

下面，就本发明泵装置的实施形态，结合图1至图9进行说明。图1是本发明泵装置的纵剖视图，图2是其俯视图，图3是其右视图，图4是其左视图。

本发明泵装置，其特点是，不是象现有技术那样装配由各个零件构成的泵与电动机的结构，而是泵与电动机呈一体结构。

本发明泵装置，是装入后述洗衣机1中的作为流体泵的洗涤缸用泵，在图示的例子中呈现为自吸式泵装置。这种泵装置的泵部包括：泵侧壳体11；与泵侧壳体11内壁的一部分卡合的单向阀12；嵌合在泵侧壳体11内壁11a周缘的盖子13；与所述泵侧壳体11结合的另一方的泵侧壳体并构成叶轮用壳体的中间壳体14；可旋转地支承在中间壳体14上的树脂制的叶轮15；形成在叶轮15上的叶片部16；管子(滑动环)17；作为密封构件的橡胶制的油封18；以及除水板19。

另外，泵装置的电动机部包括：安装在中间壳体14上的径向轴承20及21；推力垫圈22；与中间壳体14结合的电动机侧壳体23；转子用磁铁24；转子罩壳25；兼作叶轮15旋转轴的成为电动机输出轴(旋转轴)的旋转轴26；定子铁心27；绕线架28；绕组29；基板30；霍尔元件IC31；以及导线32。所述径向轴承20及21安装在中间壳体14上，而该中间壳体14兼作叶轮用壳体并构成为轴承保持架。

在用泵侧壳体11和成为叶轮用壳体的中间壳体14所围成的泵部上，设有：将液体或空气吸入叶轮室37用的吸入孔33；由泵侧壳体11内壁所形成的吸水口34、吸水室35及排出室36；由中间壳体14的内壁与盖子13所形成的叶轮室37；防止液体泄漏的密封件38、排出口39；以及注入自吸用水的注水口40。

如图4所示，泵侧壳体11及中间壳体14，用螺钉41系紧而被一体化，并且如图3所示，泵侧壳体11、中间壳体14及电动机侧壳体23用螺钉42系紧而被一体化。

中间壳体14具有：为构成叶轮用壳体及轴承保持架而在泵侧壳体11侧向内延伸构成叶轮室37的圆筒状的延伸部14a；从延伸部14a向外延伸形成的油封18安装用的圆筒状的延伸部14b；从延伸部14b继续延伸、对外径小于延伸部14b的轴承保持架及定子铁心予以支承的、成为定子铁心支承部的圆筒状的延伸部14c。

如上所述，中间壳体14的延伸部14c是轴承保持架及定子铁心支承部，在延伸部14c的外周面，固定有构成外转子式电动机的定子铁心组。定子铁心组包括：多个凸极部向外周侧突出形成的层叠结构的定子铁心27；安装在所述凸极部上的绕组绕线架28；各自的卷绕在绕组绕线架28上的绕组29；安装在绕线架28上的电气连接用的电路基板30；在该电路基板30上安装或接线的霍尔元件IC31及导线32。该定子组，从导线32侧先插入中间壳体14的延伸部14c，通过将定子铁心27与在延伸部14c上形成的定子铁心的定位用阶梯部14e抵接而定位，并用超声波焊接等接合方法使其固定。

另一方面，在延伸部14c的内壁上，用压入等接合方法固定有作为轴承装置的径向轴承20及21。从而，中间壳体14的延伸部14c不仅成为电动机部中的定子铁心组的固定部，而且，还兼有电动机部的轴承保持架的作用。

此外，在中间壳体14的延伸部14b的内壁与设在叶轮15轮毂15a外周上的管子17之间，用压入等接合方法固定装入防止流体从叶轮室向电动机侧泄漏的作为密封构件的油封18。

在径向轴承20及21上，一直延伸到中间壳体14的延伸部14b为止地贯通插入有用作叶轮15旋转轴的的转子组的旋转轴26。在该旋转轴26的一端部，插入固定推力垫圈22和转子组(由安装转子磁铁24的转子罩壳25和与该转子罩壳25一体的旋转轴26所构成)。从与该转子组的插入方向相反侧，插入叶轮组(包括叶轮15、从叶轮15圆锥状延伸地一体成形且具有安装孔的叶轮轮毂15a、管子17、压入叶轮轮毂15a的前端附近的除水板19)，并利用压入等方法固定在转子组的旋转轴26上。如上所述，旋转轴26既是电动机的输出轴(旋转轴)，又是叶轮的旋转轴。

另外，在将叶轮组压入固定在旋转轴26的端部上的情况下，只要在固定叶轮轮毂15a的旋转轴26上形成滚花后压入，就可强化结合。

上述结构的电动机，构成三相DC无刷电动机，如图5的接线图所示，绕组29星形接线，由供给三相电压的绕组A、B及C构成，3个霍尔元件IC31分别配置在绕组A、B及C之间，供给直流电源(例如5伏)。

安装在叶轮轮毂15a上的管子17是防止橡胶制油封18与旋转的树脂制叶轮15轮毂15a的接触所产生的磨损用的，可使用油封18的材料和具有某种程度硬度差的材料，例如在本例中使用不锈钢，用嵌入成形法等而与叶轮15及叶轮轮毂15a一体化。

油封18与旋转轴26同轴，且保持在壳体14的延伸部14b上，是用来防止水等流体从泵侧即叶轮室37侧向电动机侧泄漏的密封构件。另外，在发生不能用油封18来防止漏水的情况下，例如从管子17传递到叶轮轮毂15a圆锥部分的流体，到达压入安装在叶轮轮毂15a上的除水板19，通过该除水板19的旋转，靠离心力飞溅。

除水板19的外径小于油封18的内径。这是因为，在贯通插入油封18中央孔而将叶轮组的叶轮轮毂15a装入旋转轴26上时，容易将其贯通插入。在中间壳体14与电动机侧壳体23上，开设有放水孔14d、23a，漏出的水可从该放水孔14d、23a排出。

电动机侧壳体23是呈遮住外转子式电动机的转子部的结构，构成通常的电动机罩壳。该电动机侧壳体23在与泵侧壳体11和中间壳体14结合时，通过将三者一体化的共同系紧而被螺丝固定，重要一点是，该电动机侧壳体23未保持对作为电动机轴的旋转轴26予以轴支承的径向轴承20及21。在将该三者一体化的固定中，由中间壳体14与电动机侧壳体23夹持固定导线32。

在上述结构中，在延伸中间壳体14而形成的延伸部14b及14c上，固定、保持有油封18和可旋转地对旋转轴26予以轴支承的径向轴承20及21和定子铁心27，由于可将该延伸部14b及14c做成中间壳体14并以同轴心进行模压一体形成，故容易确保上述各零件的同心度。

下面，就上述结构的泵装置的工作原理进行说明。

首先，从图2所示的注水口40供给起动水，吸水室35、排出室36及叶轮室37是否被起动水注满，至少叶轮室37被起动水注满。接着，向导线32供电，起动电动机，旋转轴26产生旋转，从而叶轮15也被旋转驱动，呈自吸运转状态。

吸水室35因叶轮15的旋转而成为负压，单向阀12打开，由与吸水口34连接的吸水软管(未图示)吸入空气。并且，混合后的空气与水或空气从吸入孔33吸入叶轮15。由此，空气与水混合，通过叶轮室37向排出室36排出。此时，较轻的空气积存在排出室36的上部，然后从排出口39排出。这样，在由叶轮15向排出室36排出的起动水与空气当中，仅空气从排出口39排出。空气一旦被排出，水就逐渐在吸水软管内上升。

然后，吸水软管内的空气全部被排出，当吸水软管内被水注满时，从自吸运转状态转变成稳定的供水运转状态，来自吸水口34的水连续地从排出口39排出。

如上所述，就本发明的实施形态进行了说明，但本发明不限于此，可作各种变形、应用。例如，在实施形态中是设成自吸式泵，但不限于此，可使用一般的泵。

另外，也可用树脂单体作为各壳体11、14、23的材料，但为了防止混入比树脂单体还硬的材料的玻璃的含玻璃PBT树脂和电动机部的温度上升，也可使用热传导性比树脂单体优异的材料，例如，使用混入氧化铝以后的含氧化铝PPS树脂之类的复合材料。另外，通过在定子铁心部分利用铸封方法充填热传导率良好的树脂而做成模压电动机的结构，还可减轻温度上升，提高防水效果。

另外，在本实施形态中，电动机部呈外转子结构，但也可做成内转子结构。并且也可不做成使用霍尔元件的三相无刷电动机，而是做成利用反电动势(逆起电压)等的无传感器电动机。另外，本发明也适用于与现有技术相同的带电刷电动机。

下面，将结合图6至图8对内部安装有本发明的上述泵装置的洗衣机1进行说明。

图6是洗衣机的电气方框图。洗衣机1具有：与直流电源2连接的变换器部3；由微机等构成的控制电路4；成为洗涤用电动机的本体电动机5；成为泵用电动机的洗涤缸用泵电动机(相当从图1至图5的泵装置)6；成为第1开关装置的电动机转换开关7；成为第2开关装置的位置检测装置转换开关8。这里，由变换器部3与控制电路4形成控制部。

直流电源2是用整流电路(未图示)对市电交流电源进行整流而供给直流电压的直流电源。变换器部3由与直流电源2连接的6个电动机控制开关(元件)3a、3b、3c、3d、3e及3f所构成。在直流电源2与接地之间，串联连接着2个电动机控制开关3a与3b。同样，在直流电源2与接地之间，串联连接着电动机控制开关3c与3d和电动机控制开关3e与3f。6个电动机控制开关3a、3b、3c、3d、3e及3f如上所述地连接，并构成三相桥式结构。

本体电动机5由具有霍尔元件IC(包含位置检测传感器的霍尔元件的集成电路)等转子位置检测装置的三相直流无刷电动机构成，是对设在洗涤部位的洗涤叶片或洗涤桶等的洗涤构件(未图示)予以驱动用的。

洗涤缸用泵电动机6是具有与本体电动机5相同结构的电动机，由具有霍尔IC等转子位置检测装置的三相直流无刷电动机构成。该洗涤缸用泵电动机6，是对将洗涤池的热水或冷水抽吸从而向洗涤部位供给的成为流体泵的洗涤缸用泵予以驱动用的。

电动机转换开关7由3连开关构成，具有共用端子7a、7b及7c和接点7d、7e、7f、7g、7h及7i。电动机转换开关7的共用端子7a、7b、及7c分别与电动机控制开关3a及3b的连接点A、电动机控制开关3c及3d的连接点B、电动机控制开关3e及3f的连接点C相连接。电动机转换开关7的接点7d、7f及7h分别与本体电动机5的3个定子绕组(未图示)相连接。同样，电动机转换开关7的接点7e、7g及7i分别与洗涤缸用泵电动机6的3个定子绕组(未图示)相连接。

位置检测装置转换开关8由3连开关构成，具有共用端子8a、8b及8c和接点8d、8e、8f、8g、8h及8i。位置检测装置转换开关8的共用端子8a、8b及8c与控制电路4连接。位置检测装置转换开关8的接点8d、8f及8h分别与本体电动机5的转子位置检测装置连接，接点8e、8g及8i分别与洗涤缸用泵电动机6的转子位置检测装置连接。

由微机等构成的控制电路4，遵循由内藏存储器预先存储的洗涤用程序及流体泵运转程序而动作。对控制电路4，通过位置检测装置转换开关8而输入来自本体电动机5及洗涤缸用泵电动机6的位置检测装置的位置信号。另外，控制电路4向变换器部3的各电动机控制开关3a～3f供给接通、断开控制信号，并向电动机转换开关7及位置检测装置转换开关8供给转换控制信号进行联动转换。

下面，根据图7及图8的程序方框图来说明该洗衣机1的工作原理。

在洗衣机1电源接通(S1)时，开关7及开关8被转换到本体电动机5侧。控制电路4根据例如洗衣机的水流转换开关操作或脱水开关操作和定时器的动作时间设定操作(S2)而开始洗涤用程序的动作(S3)，并向变换器部3供给控制信号，从而对各电动机控制开关3a～3f进行接通、断开控制(S4)。

变换器部3的各电动机控制开关3a～3f由来自控制电路4的控制信号进行接通、断开控制，将直流电源2的电压变换成三相频率/电压波形。变换后的电压，从电动机控制开关的各连接点A、B及C通过开关7而向本体电动机5的各定子绕组供给。

另外，来自本体电动机5的位置检测装置的位置信号通过开关8而被输入控制电路4，控制电路4根据所输入的位置信号而供给对电动机控制开关3a～3f的开关定时进行控制的控制信号，本体电动机5按依赖于三相电压波形的旋转速度进行正、反旋转(S5)。

利用本体电动机5的旋转而以所需的水流速度或脱水用的旋转速度来驱动洗涤叶片或洗涤桶等的洗涤构件(S6)，若程序结束(S7)，则一系列的作业就结束。

接着，如图8所示，在欲使用洗涤缸用泵的情况下，在电源接通(S1)后，接通用来驱动洗涤缸用泵的操作开关(未图示)(S11)。于是，控制电路4使泵运转程序运作，向开关7及开关8供给转换信号，使两开关7、8从本体电动机5侧向洗涤缸用泵电动机6侧转换(S12)。

接着，控制电路4开始泵运转程序的运作(S13)，并将适于洗涤缸用泵驱动的控制信号供给变换器部3，从而对各电动机控制开关3a～3f进行接通、断开控制(S14)。

变换器部3的各电动机控制开关3a～3f由来自控制电路4的控制信号进行接通、断开控制，将直流电压变换成具有适于洗涤缸用泵驱动的频率/电压的三相电压。变换后的三相电压，从电动机控制开关的各连接点A、B及C通过开关7而向洗涤缸用泵电动机6的各定子绕组供给。

另外，来自洗涤缸用泵电动机6的位置检测装置的位置信号，从开关8的接点8e通过共用端子8a、从接点8g通过共用端子8b、从接点8i通过共用端子8c而向控制电路4输入。

由此，洗涤缸用泵电动机6按依赖于三相电压的旋转速度而旋转(S15)。洗涤缸用泵电动机6的旋转速度远远大于本体电动机5的旋转速度，约为7千～1万转/分。

与电动机6的转子连接的洗涤缸用泵利用洗涤缸用泵电动机6的旋转而被驱动(S16)。由此来抽吸洗涤池的热水，供给洗涤桶用于洗涤物的洗涤。

在停止洗涤缸用泵时，若断开用来驱动洗涤缸用泵的操作开关(S18)，则控制电路4再将开关7及开关8转换到本体电动机5侧(S19)。由此，来自变换器部3的三相电压被切断而停止洗涤缸用泵电动机6(S20)。

上面，说明了本发明的泵装置的实施形态及该泵装置的应用例，但本发明不限于此，在未脱离其宗旨的范围内可作各种变形。例如，如图9所示，也可以用一方泵侧壳体11和使成为另一方泵侧壳体的叶轮用壳体与电动机侧壳体一体化而成的叶轮电动机壳体51的2个构件构成壳体，用盖子52封住叶轮电动机壳体51的底部。

在该变形例中，相同点是，也在作为叶轮电动机壳体51的中间壳体14上，在将中间壳体14延伸而形成的延伸部14b及14c上，固定、保持有油封18、对旋转轴26可旋转地予以轴支承的径向轴承21以及定子铁心27，中间壳体14的延伸部14c不仅成为电动机部中定子铁心组的固定部，而且也起到作为电动机部的轴承保持架的作用。

另外，在图9中的符号中，与图1至图4所示的符号相同的表示相同构件。

此外，本发明的泵装置除了洗衣机外还可适用于仅洗涤缸用的泵，或适用于从池塘和河流中抽吸水用，或适用于各种用途及设备。

如上所述，本发明的泵装置具有：该泵装置的构成泵部的泵壳体；由该泵壳体构成的轴承保持架；对保持在该轴承保持架上的所述输出轴进行轴支承的轴承，由于通过由所述泵壳体构成的所述轴承保持架保持的轴承而对所述电动机的输出轴进行支承，故容易确保电动机输出轴与叶轮同心，以使电动机输出轴用的轴承装置保持在泵壳体上。

另外，若预先在所述轴承保持架上构成支承所述电动机定子铁心的定子铁心支承部，则可使电动机部与叶轮部的结构简单化。

此外，本发明的泵装置具有：该泵装置的构成泵部的泵壳体；对由该泵壳体构成的所述电动机的定子铁心进行支承用的定子铁心支承部；安装在该定子铁心支承部上的所述电动机的定子铁心，由于由所述泵壳体构成的定子铁心支承部保持所述电动机的定子铁心，故可做成使电动机部与叶轮部的结构简单化的泵装置。

另外，若将所述泵壳体形成叶轮用壳体，而叶轮用壳体是围绕所述叶轮而构成的形成叶轮室用的，则可由叶轮用壳体保持所述电动机的定子铁心或定子铁心组，从而可使泵装置的结构简单化，并可容易确保叶轮与电动机输出轴的同心。

又，在本发明的泵装置的所述输出轴的外周上，与输出轴同轴设置防止流体从围绕叶轮所构成的叶轮室向所述电动机侧泄漏的密封构件和防止从该密封构件漏出的流体流向电动机侧的除水板，所述除水板的外径小于所述密封构件的内径，由于通过所述密封构件的内侧安装所述除水板，故容易制造泵装置。

再有，由于本发明的泵装置是由该泵装置的构成泵部的壳体一部分和遮住所述电动机驱动部的电动机侧壳体对用来向电动机供电的导线进行夹持固定的结构，故可做成可靠且容易固定导线的泵装置。

Claims (13)

1.一种泵装置，是一种在电动机的输出轴上具有叶轮、通过旋转驱动该叶轮而送出流体的泵装置，其特征在于，

构成该泵装置的泵部的壳体上设有向设置所述输出轴时的轴方向延伸的一构件所构成的延伸部，

该延伸部的内壁侧设有一对轴承装置，藉由该对轴承装置可旋转地轴支承所述旋转轴，

所述延伸部的外壁侧支承有定子铁心。

2.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，在所述电动机的输出轴上安装有所述叶轮。

3.如权利要求2所述的泵装置，其特征在于，所述轴承保持架形成有对所述电动机的定子铁心予以支承的定子铁心支承部。

4.如权利要求3所述的泵装置，其特征在于，将所述轴承保持架的外周面形成为所述定子铁心支承部，并在所述定子铁心支承部上形成有所述定子铁心的定位用阶梯部。

5.如权利要求3所述的泵装置，其特征在于，在树脂中混入热传导性比该树脂单体优异的材料而形成所述泵壳体。

6.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述泵壳体作为围绕所述叶轮而构成的用于形成叶轮室的叶轮用壳体。

7.如权利要求6所述的泵装置，其特征在于，在与所述输出轴同轴上设有由所述叶轮用壳体支承的、防止流体从围绕叶轮所构成的叶轮室向所述电动机侧泄漏的密封构件。

8.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，还具有：对由该泵壳体构成的所述电动机的定子铁心予以支承用的定子铁心支承部、安装在该定子铁心支承部上的所述电动机的定子铁心，

由所述泵壳体构成的定子铁心支承部保持所述电动机的定子铁心。

9.如权利要求8所述的泵装置，其特征在于，所述泵壳体作为围绕所述叶轮而构成的用于形成叶轮室的叶轮用壳体。

10.如权利要求8所述的泵装置，其特征在于，所述电动机是三相无刷电动机且为外转子式。

11.如权利要求8所述的泵装置，其特征在于，在树脂中混入热传导性比该树脂单体优异的材料而形成所述泵壳体。

12.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，在所述输出轴的外周上，与所述输出轴同轴设有防止流体从围绕所述叶轮而构成的叶轮室向所述电动机泄漏的密封构件、防止从该密封构件漏出的流体向电动机侧流动的除水板，所述除水板的外径小于所述密封构件的内径，通过所述密封构件的内侧安装所述除水板。

13.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，还具有由该泵装置的构成泵部的泵壳体和遮住所述电动机的驱动部的电动机侧壳体夹持固定向所述电动机供电用的导线。

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