JP2000337287A - 外部駆動形ｄｃラインポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、高揚程、高効率、高冷却能力であり、
簡単な構造で寸法精度を確保できる外部駆動形ＤＣライ
ンポンプを提供すること。 【解決手段】 ロータを回転自在に収容するロータ室
と、ロータを駆動するための回転磁界を形成するステー
タが収容されたステータ室と、ステータ室内に収容され
た回転磁界を形成するドライブ回路部１７とこれを制御
する制御部１６とを備え、ステータ室内にはロータの磁
極位置を検出する磁極位置検出手段と制御部１６がロー
タの軸方向端面または端面外周近傍と対向して設けら
れ、磁極位置検出手段からの出力信号により制御部１６
がドライブ回路部１７の相電流を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周囲にマグネット
を配設したマウスリング部を備え内部に羽根部が形成さ
れたロータを周囲のステータで外部駆動する構成とした
外部駆動形ＤＣラインポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に機器組込み用のポンプは、機
器の小型及び軽量化の流れの中で、ポンプ自体も小型軽
量化が望まれている。このような小型軽量化を図ったも
のとして、例えば米国特許第２，６９７，９８６号明細
書に記載の軸流ポンプが知られている。この軸流ポンプ
は、ステータで駆動するための駆動マグネットを外周に
配置するとともに軸流羽根内部に備えた羽根車を有する
外部駆動形としたものである。図７に従来の技術におけ
るＤＣブラシレスモータを駆動源とし、ロータ内に羽根
車を形成した場合のポンプ構造図を示す。

【０００３】図７において、１０１は隔壁、１０２はポ
ンプの吸込みフランジ、１０３は流体を加圧する軸流羽
根、１０４はポンプの吐出フランジである。そして、ポ
ンプはこれらの吸込フランジ１０２と吐出フランジ１０
４とによって配管（図示せず）中にライン上で組み込ま
れる。１０５は軸流羽根１０３を回転自在に支持する
軸、１０６は軸流羽根１０３のボス部に設けられた軸
受、１０７は軸流羽根１０３が運転時の軸推力で吸込み
側に移動したとき軸受１０６と当接してスラスト荷重を
支える軸受板、１０８は軸１０５を支持する軸ホルダ、
１０９は吸込みフランジ１０２と軸ホルダ１０８を接続
するリブ、１１０は軸流羽根１０３の外周に設けられ外
部の磁界によって駆動される駆動マグネット、１１１は
駆動マグネット１１０と軸流羽根１０３を内蔵したロー
タ、１１２は駆動マグネット１１０の周囲に設けられ通
電することによりロータ１１１を回転させるための回転
磁界を形成するステータである。なお、隔壁１０１はス
テータ１１２を外部に保持するとともにロータ１１１を
内蔵し、ロータ１１１とステータ１１２の間を仕切る部
材である。

【０００４】このようなポンプでは、ステータ１１２に
制御電流が通電されると回転磁界が形成され、この回転
磁界によって駆動マグネット１１０が軸１０５周りのト
ルクを受け、軸１０５周りにロータ１１１が隔壁１０１
内で回転を開始する。そして、隔壁１０１内に呼び水が
導かれていると、ロータ１１１に設けられた軸流羽根１
０３の作用でこの水を押し出して昇圧する。

【０００５】ところが、吐出圧力と流量はロータ１１１
の回転数によって変化し、ポンプは軸流羽根１０３の羽
根作用だけで昇圧する。このため、比較的多量の流量を
吐出することはできるものの、吐出圧力はあまり上がら
ないという特性がある。そして、回転数が低い間では回
転数にほぼ比例して圧力と流量が上昇するという傾向に
あり、回転数をさらに上げていくと軸流羽根の設計点か
ら外れ、効率が大きく下がってしまうという問題があ
る。

【０００６】また、ステータ１１２に巻かれたステータ
巻線１１３は３相に巻線されている。そして、駆動マグ
ネット１１０の磁極位置を検出するホール素子１１４は
基板１１５上の適当な位置に３つ配置され、ホール素子
１１４の３つの信号及びホール素子用電源をケーブル１
１６でつなぎ、制御部１１７に前記ホール素子１１４の
信号が入力される。その信号状態により、６個のコミュ
テータ素子で構成されるドライブ部１１８のうち、適当
な２つを制御部１１７によりオンさせる。これにより、
３相のステータ巻線１１３のうちの２つの相に電流を通
電する。この時、ドライブ部１１８は熱を発生し、この
熱を放熱部１１９により放熱する。

【０００７】しかしながら、ホール素子１１４用の基板
１１５とドライブ部１１８用の基板の２枚が必要で、こ
れらを接続するケーブル１１６も必要となる。このた
め、部品点数が増えてコスト高となってしまう。更に、
自然空冷のため大きな放熱部１１９を必要とし、小型化
にも障害がある。

【０００８】そこで、放熱を促進させるため水冷タイプ
の冷却構造が提案されている。このような冷却構造を開
示するものとして、たとえば米国特許第２，８０８，４
１７号公報に記載のものがある。これは、従来の技術に
おけるＤＣブラシレスモータを駆動源としたキャンドモ
ータポンプの冷却構造図であり、その構造を図８に示
す。

【０００９】図８において、制御回路２０４を構成する
電子部品のうち特に発熱の大きな電子部品２０４−１
は、その頭部をモータケーシング底部２０１−１の内側
表面に密着させて配置されている。このモータケーシン
グ底部２０１−１の外側表面は、揚液通路の配管２１０
の中間部位に連接された水冷ジャケット２０９の側壁の
一部２０９−１を形成するように密接して配置されてい
る。発熱の大きな電子部品２０４−１は、放熱部材とし
て機能するモータケーシング底部２０１−１を介して水
冷ジャケット２０９の中を循環する揚液に対峙してい
る。そして、揚液は通常では５０℃程度の低温であるた
め、その循環により発熱の大きな電子部品２０４−１か
ら効果的に熱放散が行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来の外部駆動
形の軸流ポンプでは、ライン形のポンプを実現すること
ができ、駆動モータのロータと羽根車を共用するため部
品点数を削減できるなどの他のポンプにない特徴があ
る。

【００１１】しかしながら、ライン形のポンプを実現す
るために軸流羽根を採用せざるを得ず、本質的に高揚程
のポンプを実現することは困難であった。そして、回転
数を高くして圧力を上げようとすると、上記した通り効
率の悪いポンプになってしまう。また、回転数を高くし
て高揚程化すると、羽根前後の差圧によるスラスト荷重
が増える。このため、軸受と軸受板の摺動による機械損
失が回転数の増加とスラスト荷重の増加の両方の影響に
より著しく増加し、回転数を上げることでの高揚程化は
著しく効率を悪化させる問題があった。

【００１２】そして、この外部駆動形軸流ポンプを小型
化しようとすると、通常の大きさのポンプ特性をそのま
ま維持しながら小型にスケールダウンすることはできな
い。というのは、ポンプの大きさを相似に製作すること
はできても、損失の大きさは物理的大きさに比例してス
ケールダウンできないからである。例えば、機械損失や
流体損失、漏れ損失などは相対的に比例して小さくする
ことはできない。しかも、このポンプを小型化してさら
に高揚程化しようとすると、回転数を上げる必要があ
り、こうした各種損失に加え、さらに高速化に伴なう効
率の低下が起こり、きわめて効率の悪いポンプとなって
しまう。そして、高速化するため羽根車の吸込み側でキ
ャビテーションが発生するし、水との比重差で発生する
エアーの滞留量も小型化とは逆に相対的に大きな影響を
もつようになり、効率を損ない、機械の寿命を短くす
る。例えば、高速化にともない軸受寿命は著しく低下す
る。特に加圧する水が高温（例えば８５℃）の場合は特
に顕著である。

【００１３】では、高揚程化するために単純に軸流形ポ
ンプという点を放棄して遠心形のポンプにすればよいか
というと、半径方向の大きさが増して大型化してしまう
し、同時にライン形のポンプという点まで放棄しなけれ
ばならなくなる。外部駆動形という点を維持するために
は、駆動系の方から制約があるし、駆動マグネットの配
置や羽根車構造にも苦慮しなければならないという問題
もある。また、小型のポンプを製作するため、多くの小
さなパーツを用意して組み立てるのは、組立上も製造上
も難しいという問題もある。もしこれを一体型のポンプ
で製作すると、駆動マグネットをモールドするため羽根
車の肉厚が不可避的に不均一なものとなって高品質のも
のを製造するのは難しい。そして更に、小型であればあ
るほど部材どうしの接触防止のため寸法精度が必要なは
ずであるが、精度がでなくなるという問題がある。精度
が不十分であれば、部材どうしの接触による摩耗によっ
て漏れが大きくなったりして損失が増大し、一方を改善
すれば他方が悪化するといった悪循環が生じることにな
る。

【００１４】また、外部駆動形ポンプの駆動部分を空冷
するのでは放熱部を大きくしない限り冷却能力に限界が
あるし、水冷とすると発熱する電子部品まで配管を施す
必要があり、コスト高を招くほか、やはりポンプが大型
化する。

【００１５】このように、従来の外部駆動形の軸流ポン
プでは、小型で高揚程でライン形のポンプを実現しよう
とすれば、多くの技術的な矛盾が生じ、事実上この種の
ポンプを実現することは困難であった。また、効果的に
冷却が行なえる小型の外部駆動形ラインポンプを実現す
ることも困難であった。

【００１６】本発明はこれらの課題を解決するためのも
ので、小型、高揚程、高効率であり、冷却能力が高く簡
単な構造で寸法精度を確保できる外部駆動形ＤＣライン
ポンプを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の外部駆動形ＤＣ
ラインポンプは、周囲にマグネットが配設されたマウス
リング部を備え且つ内部に羽根部が形成されたロータ
と、前記ロータを収容するとともにこれを回転自在に支
持するロータ室と、前記ロータ室の周囲に設けられ前記
ロータを駆動するための回転磁界を形成するステータが
収容されたステータ室と、前記ロータ室の吸込み側に設
けられ吸込み流路を形成する吸込み部と、前記ロータ室
の吐出側に設けられ、前記羽根部から吐出された水を圧
力回復するためのボリュート部と、前記ステータ室内に
収容された回転磁界を形成するドライブ回路部と該ドラ
イブ回路部を制御する制御部とを備え、前記ステータ室
内には前記ロータの磁極位置を検出する磁極位置検出手
段と前記制御部が前記ロータの軸方向端面または端面外
周近傍と対向して設けられ、前記磁極位置検出手段から
の出力信号により前記制御部が前記ドライブ回路部の相
電流を切り換えることを特徴とする。

【００１８】このような構成により、ラインポンプの小
型化、高揚程化及び高効率化が可能となり、しかも冷却
能力が高く簡単な構造で寸法精度を確保できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載された発明は、周
囲にマグネットが配設されたマウスリング部を備え且つ
内部に羽根部が形成されたロータと、前記ロータを収容
するとともにこれを回転自在に支持するロータ室と、前
記ロータ室の周囲に設けられ前記ロータを駆動するため
の回転磁界を形成するステータが収容されたステータ室
と、前記ロータ室の吸込み側に設けられ吸込み流路を形
成する吸込み部と、前記ロータ室の吐出側に設けられ、
前記羽根部から吐出された水を圧力回復するためのボリ
ュート部と、前記ステータ室内に収容された回転磁界を
形成するドライブ回路部と該ドライブ回路部を制御する
制御部とを備え、前記ステータ室内には前記ロータの磁
極位置を検出する磁極位置検出手段と前記制御部が前記
ロータの軸方向端面または端面外周近傍と対向して設け
られ、前記磁極位置検出手段からの出力信号により前記
制御部が前記ドライブ回路部の相電流を切り換えること
を特徴とする外部駆動形ＤＣラインポンプであるから、
ステータ室内に制御部とドライブ回路部と磁極位置検出
手段等を収納できるので、ステータ室内の有効利用がで
きポンプサイズを小型にできるという作用を有する。

【００２０】請求項２に記載された発明は、前記磁極位
置検出手段と前記ドライブ回路部と前記制御部とが１枚
の回路基板に設けられていることを特徴とする請求項１
記載の外部駆動形ＤＣラインポンプであるから、磁極位
置検出手段と制御部とドライブ回路部を別基板に設ける
場合に比べ信号ケーブル等が不要になり、小型化を実現
できるという作用を有する。

【００２１】請求項３に記載された発明は、前記回路基
板が中央に開口を備え、前記開口内に前記吸込み部が挿
通されていることを特徴とする請求項１または２記載の
外部駆動形ＤＣラインポンプであるから、吸込み部を開
口に挿通させることによって回路基板からの熱を吸込み
部に放熱できる。そして、回路基板の外径を大きくしな
くても回路基板の面積を大きくとることができると共
に、回路基板を挿通する吸込み部と隔壁を一体に成形で
きる。また、羽根外径を大きくし、更に高揚程化して羽
根形状のＮｓ（比速度）を小さくできる。

【００２２】請求項４に記載された発明は、前記回路基
板が中央に開口を備え、前記ボリュート部の周囲に前記
開口が挿通されていることを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載の外部駆動形ＤＣラインポンプである
から、回路基板から開口を経てボリュート部へ向けて放
熱できるとともに、ポンプの能力として吐出流量が必要
な場合吸い込み口を大きくできるという作用を有する。

【００２３】請求項５に記載された発明は、前記ロータ
室と前記ステータ室を仕切る隔壁が高熱伝導度の材料か
ら形成された放熱部を備え、前記放熱部が前記ドライブ
回路部と接触されていることを特徴とする請求項１から
４のいずれかに記載の外部駆動形ＤＣラインポンプであ
るから、ドライブ回路部が発生する熱を吸込み部の中の
水に充分伝えることができ、冷却効果を上げるという作
用を有する。

【００２４】請求項６に記載された発明は、前記放熱部
が前記隔壁との間でシールされ且つ移動可能であること
を特徴とする請求項５記載の外部駆動形ＤＣラインポン
プであるから、吐出圧で放熱部をステータ室内へ押し出
し、放熱部とドライブ回路部の接触が充分に取れ、放熱
効果を上げるという作用を有する。

【００２５】請求項７に記載された発明は、前記放熱部
と前記ドライブ回路部との間に弾性体が設けられている
ことを特徴とする請求項６記載の外部駆動形ＤＣライン
ポンプであるから、組立時や運転時に機械的接触により
ドライブ回路部と放熱部との応力がかからず、回路基板
上の不具合（クラック等）が発生することがない。

【００２６】請求項８に記載された発明は、前記ステー
タ室側の隔壁に前記ステータの極歯間隔に挿入されるリ
ブが形成されていることを特徴とする請求項１記載の外
部駆動形ＤＣラインポンプであるから、モータ特性を向
上させるためステータとロータとの距離を小さくするよ
う隔壁の厚みを小さくしても強度の低下がなく、ステー
タの回り止めができるので組立て時のステータの位置合
せが容易になる。

【００２７】請求項９に記載された発明は、前記リブが
形成された隔壁が高熱伝導材料で形成されていることを
特徴とする請求項８記載の外部駆動形ＤＣラインポンプ
であるから、ステータから発生する熱を隔壁内の水に充
分伝えることができ、冷却効果を上げることができる。

【００２８】請求項１０に記載された発明は、前記ロー
タの軸方向端面と対向した隔壁に前記回路基板を固定す
る基板固定部が設けられていることを特徴とする請求項
２記載の外部駆動形ＤＣラインポンプであるから、基板
固定部に基板を取り付けると、磁極位置検出手段の取付
位置が定まり、磁極位置検出手段の取付け精度を上げる
ことができる。

【００２９】請求項１１に記載された発明は、前記基板
固定部と前記回路基板の間に緩衝部が設けられているこ
とを特徴とする請求項１０記載の外部駆動形ＤＣライン
ポンプであるから、放熱部とドライブ回路部間に応力が
かからず、回路基板上の不具合（クラック等）を解消す
ることができる。

【００３０】請求項１２に記載された発明は、前記ステ
ータ室の前記吸込部側の内壁に、緩衝部を介して前記回
路基板を固定するための基板固定部を備えていることを
特徴とする請求項１，３または５記載の外部駆動形ＤＣ
ラインポンプであり、緩衝部により組立公差を吸収し、
ステータ室とドライブ回路部の接触が充分に取れ、放熱
効果を上げることができる。

【００３１】以下、本発明の一実施の形態１について図
１及び図２を用いて説明する。

【００３２】図１は本発明の実施の形態における吸込み
側に基板を配置した場合のポンプの構造図である。

【００３３】図１において、１はポンプ内に揚液を導く
ための吸込み口、２は隔壁、３は複数の突極例えば６極
を有するステータコア、４は三相で形成されるステータ
巻線、５はマグネット、６は整流板、７は軸ホルダ、８
は固定軸、９はラジアル滑り軸受、１０はマグネット５
の保持機能を備えたロータ、１０−１はロータ１０のマ
ウスリング部、１１は羽根部、１２はボリュート部、１
３は吐出口、１４はスラスト軸受板、１５は磁極位置検
出用ホール素子（磁極位置検出手段）、１６は制御部、
１７はドライブ回路部、１８は回路基板、１９は放熱
板、２０は電源供給用ケーブル、２１は電源供給用コネ
クタである。また、３１はステータ室、３２はロータ
室、３３は吸込み部、３４は外ケースであり、ステータ
コア３とステータ巻線４とによってステータが構成され
ている。

【００３４】吸込み口１から吐出口１３までの間の流路
に配置した一対の軸ホルダ７によって固定軸８が固定さ
れている。そして、この固定軸８の周りにラジアル滑り
軸受９を配置し、このラジアル滑り軸受９を介してロー
タ１０が固定軸８に回転可能に取り付けられている。こ
のロータ１０は、羽根部１１と、その外周に配置したマ
グネット５と、このマグネット５を保持する機能を備え
たマウスリング部１０−１とから構成されている。隔壁
２は水通路とステータコア３とを隔離するために設けら
れたもので、ステータ室３１とロータ室３２とを仕切
り、その上流側には整流板６が設けられている。ボリュ
ート部１２はロータ１０の下流側に配置され、吐出口１
３への流路を接続している。また、スラスト軸受板１４
はラジアル滑り軸受９の端面に当接できるように配置さ
れている。ステータコア３とステータ巻線４は隔壁２の
外部に配置され、ロータ１０のマグネット５に対して回
転磁界による結合を行なう。

【００３５】このような構成において、吸込み口１で吸
込まれた揚液は、整流板６を通るときに軸方向の流れ成
分がほとんど占めるような流れに整流された後、ロータ
１０の羽根部１１に入り込む。一方、三相で形成された
ステータ巻線４に流れる電流によりステータコア３に磁
界を発生させ、この磁界によりロータ１０に設けたマグ
ネット５には一方向に回転する回転トルクが与えられ、
これにより羽根部１１が回転する。

【００３６】羽根部１１の回転により吸込まれた揚液
は、羽根部１１内の流路を出てボリュート１２により集
められ、最終的に吸込み口１に揚液が入ってきた方向と
同じ方向に吐出口１３を通って外部に吐出される。

【００３７】隔壁２はステータコア３を保持する一方
で、隔壁２から延長された整流板６の中央の軸ホルダ７
によって固定軸８を保持している。そして、吐出側で
は、ボリュート部１２の中心に同様な軸ホルダ７を設け
て固定軸８を安定させて保持している。一方、吸込み側
の圧力と吐出側の圧力差によりロータ１０は吸込み側に
スラストによって押される。そこで、吸込み側にロータ
１０が移動しないように、整流板６の中央の軸ホルダ７
とラジアル滑り軸受９との間にスラスト推力を受けるス
ラスト軸受板１４にＤカットを入れて、固定軸８に配設
する。これにより、ラジアル滑り軸受９はスラスト軸受
板１４に対し滑りながら回転でき、スラスト荷重が大き
いときでも回転を良好に保てる。

【００３８】磁極位置検出用ホール素子１５はステータ
巻線４に流れる電流を制御するために、マグネット５の
磁極位置を検出するものであり、ロータ１０の軸方向の
端面またはこの端面の外周近傍に配置されている。この
磁極位置検出用ホール素子１５は、ほぼ突極間に配置さ
れた信号（３相の場合は３つの信号）の状態からオンす
る。すなわち、３相のうち２相に電流を通電するパター
ンを決める制御部１６により選択された２相に通電する
ように、ドライブ回路部１７の６つのコミュテータ素子
のうち２つがオンする。

【００３９】また、電源供給用ケーブル２０と電源供給
用コネクタ２１は、制御部１６が動作するための電源
と、ステータ巻線４に流す電流を供給する駆動電源とを
ドライブ回路部１７に供給するためのものである。すな
わち、電源供給用ケーブル２０を経て、磁極位置検出用
ホール素子１５と制御部１６及びドライブ回路部１７を
互いに電気的に結ぶパターンをつないだ回路基板１８上
の電源供給用コネクタ２１を介して電源が供給される。

【００４０】回路基板１８は吸込み口１に配置されたも
ので、この回路基板１８に搭載されているドライブ回路
部１７はステータ巻線４に流す電流により熱を発生す
る。そこで、熱伝導のよい材料（例えばアルミ材）で作
られた放熱板１９を放熱部としてこれをドライブ回路部
１７に機械的に接触させることにより、ドライブ回路部
１７で発生した熱を外部に放熱する。

【００４１】図２は本発明の実施の形態１における回路
基板の詳細であって（ａ）は上流側の部材とともに示す
正面図、（ｂ）は下流側の部材とともに示す背面図であ
る。

【００４２】図２の（ａ）に示すように、回路基板１８
の正面側には制御部１６，ドライブ回路部１７，電源供
給用コネクタ２１が配置され、同図の（ｂ）に示すよう
に裏面側には磁極位置検出用ホール素子１５が配置さ
れ、回路基板１８の１枚上にすべての電気部品がレイア
ウトされている。更に、この回路基板１８を吸込み口１
側に配置し、回路基板１８の中心を貫通させて流路とす
ることにより、軸方向の寸法を縮めることができる。ま
た、羽根部１１の吐出側の外径を十分大きくとれ、吸込
み口１の口径は羽根部１１の径より十分小さくできるの
で、回路基板１８の外径形を大きくせずに十分な回路基
板１８の面積がとれる。なお、３相のモータでマグネッ
ト５が４極に着磁している場合は、磁極位置検出用ホー
ル素子１５は、図２の（ｂ）に示すように１５−１、１
５−２、１５−３のようのに６０度ピッチで３つ配置さ
れることになる。

【００４３】本発明の実施の形態２について図３及び図
４を用いて説明する。

【００４４】図３は本発明の実施の形態２における吐出
側に基板を配置した場合のポンプの構造図である。な
お、図１及び図２で示したものと同じ構成部材について
は共通の符号で指示しその詳細な説明は省略する。

【００４５】図３において、回路基板１８は吐出側に配
置されている。隔壁２の一部には熱伝導度の大きい材料
（例えばアルミ材）によって放熱板２３を形成し、回路
基板１８の片面は機械的にドライブ回路部１７と接触さ
せ、反対側の面は吐出揚液と接触させることによりドラ
イブ回路部１７を液冷する。

【００４６】図４は本発明の実施の形態２における吐出
側に回路基板１８を配置した場合のモータのドライブ部
の冷却構造図である。

【００４７】図４において、放熱板２３と隔壁２とのシ
ールのためのシール部２４が設けられ、吐出揚液が回路
基板１８側に漏れてこないようにしている。放熱板２３
とドライブ回路部１７との接触面を確保するために、電
気的には絶縁材として働く熱伝導クリーム２５を放熱板
２３とドライブ回路部１７との間に介在させている。ま
た、回路基板１８を固定するために隔壁２にはフック構
造を持つ基板固定部２６を設ける。さらに、基板２の取
付精度が低くても放熱板２３とドライブ回路部１７との
間の接触をよくするとともに、回路基板１８への応力を
回避するために、緩衝部２７を設ける。この緩衝部２７
はゴムのような弾性体であり、吐出圧が小さいときは回
路基板１８を放熱板２３側へ押し付けて放熱面を確保
し、吐出圧が大きくなると放熱板２３は回路基板１８側
に押し付けられて放熱面を確保するとともに、回路基板
１８への応力負荷を吸収する。

【００４８】本発明の実施の形態３について図５を用い
て説明する。

【００４９】図５は本発明の実施の形態３におけるステ
ータコアを冷却する隔壁の構造図である。

【００５０】図５において、マグネット５は４極に着磁
された場合を表わし、その場合ステータコア３は６つの
突極２８を持つことで回転トルクを十分に発生させるこ
とができる。このとき３相のステータ巻線４に通電する
ことで、突極２８が電磁石となり、マグネット５と反発
力／吸引力が働き、回転する。

【００５１】本発明のポンプでは、図１及び図３で説明
したように、通水路内で羽根部１１とマグネット５が一
体で回転するので、ステータコア３周りを通水部と隔離
するために、隔壁２が設けられている。そこで、隔壁２
で突極２８に接する部分２−１を熱伝導度の大きい材料
でかつ非磁性体（例えばステンレス材）でつくる。ま
た、ステンレス材は電気伝導度が大きく磁界による渦電
流損を起こすので、その損失を落とすために厚さを薄く
し（ｔ＝０．３ｍｍ程度）、その分だけ隔壁２の強度を
上げるためにリブ構造２−２を設ける。これにより、ス
テータコア３の鉄損とステータ巻線４の銅損による発熱
を突極２８から隔壁２を通して吐出側から吸込み側へ漏
れる還流部２９に逃す。なお、隔壁２を構成するステン
レス部２−１とリブ構造２−２は、隔壁２の樹脂成形時
一体で成形する。

【００５２】本発明の実施の形態４について図６を用い
て説明する。

【００５３】図６は本発明の実施の形態４におけるモー
タのドライブ部の冷却構造図である。

【００５４】図６において、吸込み口１はその材質を熱
伝導度が大きくて揚液に溶け出し難い銅などとする。ま
た、熱伝導度の大きいアルミ等を材質とした外ケース３
４の一部であって本発明の実施の形態４において基板固
定部２６を形成する放熱板１９は、バネ構造をもつ緩衝
部３０を介してドライブ回路部１７と機械的に接触して
いる。この構造により、ドライブ回路部１７で発生した
熱は、バネ構造をもつ緩衝部３０から放熱板１９すなわ
ち基板固定部２６に伝わり、更に吸込み口１から揚液に
伝えられ、揚液により冷却されることになる。また、寸
法公差等により発生する組み立て時の回路基板１８への
応力は、バネ構造をもつ緩衝部３０により吸収される。

【００５５】なお、回路基板１８には磁極位置検出用ホ
ール素子１５を配置するとともに、吸込み口１と隔壁２
との間には外部のドライブ回路部１７等に揚液がもれな
いようにシール部２４が配置されている。

【００５６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ステー
タ室内に制御部とドライブ回路部と磁極位置検出手段等
を収納できるのでステータ室内の有効利用ができポンプ
サイズを小型にできる。

【００５７】請求項２に記載の発明によれば、磁極位置
検出手段と制御部とドライブ回路部を別基板に設ける場
合に比べ信号ケーブル等が不要になり、小型化を実現で
きる。

【００５８】請求項３に記載の発明によれば、吸込み部
を開口に挿通させることによって回路基板からの熱を吸
込み部に放熱できるほか、回路基板の外径を大きくしな
くても回路基板の面積を大きくとることができると共
に、回路基板を挿通する吸込み部と隔壁を一体に成形で
きる。また、羽根外径を大きくし、更に高揚程化として
羽根形状のＮｓ（比速度）を小さくできる。

【００５９】請求項４に記載の発明では、ボリュート部
の周囲に回路基板を挿通するためのボリュート部へ放熱
できるとともに、ポンプの能力として吐出流量が必要な
場合吸い込み口を大きくできる。

【００６０】請求項５に記載の発明では、ドライブ回路
部が発生する熱を吸込み部の中の水に充分伝えることが
でき、冷却効果を上げることができる。

【００６１】請求項６に記載の発明では、吐出圧で放熱
部をステータ室内へ押し出し、放熱部とドライブ回路部
の接触が充分に取れ、放熱効果を上げることができる。

【００６２】請求項７に記載の発明では、組立時や運転
時に機械的接触によりドライブ回路部と放熱部との応力
がかからず、回路基板上の不具合（クラック等）が発生
することがない。

【００６３】請求項８に記載の発明では、モータ特性を
向上させるためステータとロータとの距離を小さくする
よう隔壁の厚みを小さくしても強度の低下がなく、ステ
ータの回り止めができるので組立て時のステータの位置
合せが容易になる。

【００６４】請求項９に記載の発明では、ステータから
発生する熱を隔壁内の水に充分伝えることができ、冷却
効果を上げることができる。

【００６５】請求項１０に記載の発明では、基板固定部
に基板を取り付けると、磁極位置検出手段の取付位置が
定まり、磁極位置検出手段の取付け精度を上げることが
できる。

【００６６】請求項１１に記載の発明では、放熱部とド
ライブ回路部間に応力がかからず、回路基板上の不具合
（クラック等）を解消することができる。

【００６７】請求項１２に記載の発明では、緩衝部によ
り組立公差を吸収し、ステータ室とドライブ回路部の接
触が充分に取れ、放熱効果を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における吸込み側に基板
を配置した場合のポンプの構造図

【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における回路基板
の詳細であって上流側の部材とともに示す正面図 （ｂ）本発明の実施の形態１における回路基板の詳細で
あって下流側の部材とともに示す背面図

【図３】本発明の実施の形態２における吐出側に基板を
配置した場合のポンプの構造図

【図４】本発明の実施の形態２における吐出側に回路基
板を配置した場合のモータのドライブ部の冷却構造図

【図５】本発明の実施の形態３におけるステータコアを
冷却する隔壁の構造図

【図６】本発明の実施の形態４におけるモータのドライ
ブ部の冷却構造図

【図７】従来の技術におけるＤＣブラシレスモータを駆
動源とし、ロータ内に羽根車を形成した場合のポンプ構
造図

【図８】従来の技術におけるＤＣブラシレスモータを駆
動源としたキャンドモータポンプの冷却構造図

【符号の説明】

１ 吸込み口 ２ 隔壁 ２−１ ステンレス部 ２−２ リブ構造 ３ ステータコア ４ ステータ巻線 ５ マグネット ６ 整流板 ７ 軸ホルダ ８ 固定軸 ９ ラジアル滑り軸受 １０ ロータ １０−１ マウスリング部 １１ 羽根部 １２ ボリュート部 １３ 吐出口 １４ スラスト軸受板 １５、１５−１、１５−２、１５−３ 磁極位置検出用
ホール素子 １６ 制御部 １７ ドライブ回路部 １８ 回路基板 １９ 放熱板 ２０ 電源供給用ケーブル ２１ 電源供給用コネクタ ２３ 放熱板 ２４ シール部 ２５ 熱伝導クリーム ２６ 基板固定部 ２７，３０ 緩衝部 ２８ 突極 ２９ 還流部 ３１ ステータ室 ３２ ロータ室 ３３ 吸込み部 ３４ 外ケース １０１ 隔壁 １０２ 吸込みフランジ １０３ 軸流羽根 １０４ 吐出フランジ １０５ 軸 １０６ 軸受 １０７ 軸受板 １０８ 軸ホルダ １０９ リブ １１０ 駆動マグネット １１１ ロータ １１２ ステータ １１３ ステータ巻線 １１４ ホール素子 １１５ 基板 １１６ ケーブル １１７ 制御部 １１８ ドライブ部 １１９ 放熱部 ２０１−１ モータケーシング底部 ２０４ 制御回路 ２０４−１ 発熱の大きな電子部品 ２０９ 水冷ジャケット ２０９−１ 水冷ジャケットの側壁の一部 ２１０ 揚液通路の配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永瀬 徳美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西方 政昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H020 AA01 AA07 BA13 BA21 CA08 DA04 EA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲にマグネットが配設されたマウスリン
   グ部を備え且つ内部に羽根部が形成されたロータと、 前記ロータを収容するとともにこれを回転自在に支持す
   るロータ室と、 前記ロータ室の周囲に設けられ前記ロータを駆動するた
   めの回転磁界を形成するステータが収容されたステータ
   室と、 前記ロータ室の吸込み側に設けられ吸込み流路を形成す
   る吸込み部と、 前記ロータ室の吐出側に設けられ、前記羽根部から吐出
   された水を圧力回復するためのボリュート部と、 前記ステータ室内に収容された回転磁界を形成するドラ
   イブ回路部と該ドライブ回路部を制御する制御部とを備
   え、 前記ステータ室内には前記ロータの磁極位置を検出する
   磁極位置検出手段と前記制御部が前記ロータの軸方向端
   面または端面外周近傍と対向して設けられ、前記磁極位
   置検出手段からの出力信号により前記制御部が前記ドラ
   イブ回路部の相電流を切り換えることを特徴とする外部
   駆動形ＤＣラインポンプ。
2. 【請求項２】前記磁極位置検出手段と前記ドライブ回路
   部と前記制御部とが１枚の回路基板に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の外部駆動形ＤＣラインポ
   ンプ。
3. 【請求項３】前記回路基板が中央に開口を備え、前記開
   口内に前記吸込み部が挿通されていることを特徴とする
   請求項１または２記載の外部駆動形ＤＣラインポンプ。
4. 【請求項４】前記回路基板が中央に開口を備え、前記ボ
   リュート部の周囲に前記開口が挿通されていることを特
   徴とする請求項１から３のいずれかに記載の外部駆動形
   ＤＣラインポンプ。
5. 【請求項５】前記ロータ室と前記ステータ室を仕切る隔
   壁が高熱伝導度の材料から形成された放熱部を備え、前
   記放熱部が前記ドライブ回路部と接触されていることを
   特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の外部駆動
   形ＤＣラインポンプ。
6. 【請求項６】前記放熱部が前記隔壁との間でシールされ
   且つ移動可能であることを特徴とする請求項５記載の外
   部駆動形ＤＣラインポンプ。
7. 【請求項７】前記放熱部と前記ドライブ回路部との間に
   弾性体が設けられていることを特徴とする請求項６記載
   の外部駆動形ＤＣラインポンプ。
8. 【請求項８】前記ステータ室側の隔壁に前記ステータの
   極歯間隔に挿入されるリブが形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の外部駆動形ＤＣラインポンプ。
9. 【請求項９】前記リブが形成された隔壁が高熱伝導材料
   で形成されていることを特徴とする請求項８記載の外部
   駆動形ＤＣラインポンプ。
10. 【請求項１０】前記ロータの軸方向端面と対向した隔壁
    に前記回路基板を固定する基板固定部が設けられている
    ことを特徴とする請求項２記載の外部駆動形ＤＣライン
    ポンプ。
11. 【請求項１１】前記基板固定部と前記回路基板の間に緩
    衝部が設けられていることを特徴とする請求項１０記載
    の外部駆動形ＤＣラインポンプ。
12. 【請求項１２】前記ステータ室の前記吸込み部側の内壁
    に、緩衝部を介して前記回路基板を固定するための基板
    固定部を備えていることを特徴とする請求項１，３また
    は５のいずれかに記載の外部駆動形ＤＣラインポンプ。