JP2005140036A - Air pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷暖房装置あるいは酸素富化空気を供給する空気ポンプに関するものである。 The present invention relates to a cooling / heating device or an air pump for supplying oxygen-enriched air.
従来、この種の空気ポンプは電動機を駆動源としてその動力をポンプ機構部に伝達する構成となっており、電動機の巻線部分が発熱体となって発生した熱がポンプ機構部に伝わると、動作流体である空気が加熱されることにより空気ポンプの基本性能が低下するという課題があった。 Conventionally, this type of air pump is configured to transmit power to a pump mechanism using an electric motor as a drive source, and when heat generated by a winding portion of the motor is transmitted to the pump mechanism, There has been a problem that the basic performance of the air pump is lowered by heating the air as the working fluid.
これを解決するべく電動機による発熱を周囲の大気中へ逃がす手段として、図2に示す様に、ハウジング等の電動機を構成する部品の表面積を大きくしたり、放熱フィンを設けるなどの手段で放熱面積を確保する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a means for releasing heat generated by the motor to the surrounding atmosphere to solve this problem, as shown in FIG. 2, the heat radiation area can be increased by increasing the surface area of the parts constituting the motor, such as a housing, or by providing heat radiation fins. There is known a method for ensuring the above (for example, see Patent Document 1).
また、その他にもハウジング等の電動機を構成する部品に小さな開口部や通風空間を設けて電動機内部の熱を大気中に放熱する方法や、熱伝導部材を発熱部とハウジング間に効果的に配置する方法、更には自冷ファンにより強制的に電動機部を冷却する方法なども周知技術として知られている。
しかしながら前記従来の構成では、いずれも電動機部の内部で発生した熱を電動機の構成部材に順次伝えた後、最終的には主に電動機のハウジング部から大気中へ放熱し、あるいは自冷ファンで放熱効果を加速している。 However, in each of the conventional configurations, heat generated inside the electric motor part is sequentially transmitted to the constituent members of the electric motor, and finally, the heat is finally radiated from the motor housing part to the atmosphere, or by a self-cooling fan. The heat dissipation effect is accelerated.
このため、電動機を構成する部材の熱伝導特性の良し悪しが放熱効果に大きく影響するほか、発熱部が直接大気と接していないか、接していてもわずかな面積であるために熱拡散性には劣る。 For this reason, the good and bad heat conduction characteristics of the members that make up the motor greatly affect the heat dissipation effect, and the heat generating part is not in direct contact with the atmosphere or has a small area even if in contact with the heat diffusivity. Is inferior.
これを解決するためには電動機発熱部と空気ポンプ周囲の大気とが直接触れるようにハウジングに大きく穴をあけたり、切り欠きを設けると良いが、その場合はハウジングが電動機のステータコアを保持する締め付け力が弱まり、空気ポンプの稼働中にはその振動等の影響でステータコアの位置決めが狂い、最終的には空気ポンプの性能に著しい悪影響を及ぼすことになる。 In order to solve this, it is better to make a large hole in the housing or make a notch so that the motor heat generating part and the atmosphere around the air pump are in direct contact. In this case, the housing is tightened to hold the stator core of the motor. When the air pump is in operation, the positioning of the stator core is out of order due to the influence of vibration and the like, and ultimately the performance of the air pump is significantly affected.
特に、ハウジング材をアルミ系で構成した場合、空気ポンプの稼働に伴い電動機から発する熱の影響でハウジングとステータコアは空気ポンプ運転前の寸法から膨張するが、アルミの方が鉄より線膨張係数が大きいため、電動機部の昇温に伴い、ハウジングがステータコアを締め付け保持する力はたちまち無くなってしまう。 In particular, when the housing material is made of an aluminum system, the housing and the stator core expand from the dimensions before the air pump operation due to the heat generated by the electric motor as the air pump operates, but aluminum has a linear expansion coefficient that is higher than that of iron. Since the motor portion is large, the force with which the housing fastens and holds the stator core is lost as the motor temperature rises.
このため、ハウジングがステータコアを保持する力を確保するために電動機部の放熱性能が改善されないという課題があった。 For this reason, in order to ensure the force with which a housing hold | maintains a stator core, the subject that the thermal radiation performance of the electric motor part was not improved occurred.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動機部から生じる熱の放熱特性を改善すると同時に、電動機部でハウジングがステータコアを位置決め、保持する力を維持できることを特徴とした空気ポンプを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides an air pump characterized in that it can improve the heat dissipation characteristics of heat generated from the electric motor part and at the same time maintain the force with which the housing positions and holds the stator core in the electric motor part. The purpose is to do.
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気ポンプは、空気ポンプを駆動する電動機部のハウジングに複数の長穴をあけ、ハウジングの内周部に締め代を確保して勘合挿入されたステータコアを取り巻くようにハウジングの外周部には締め代を確保して円筒形状の補強金具を勘合挿入したものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the air pump of the present invention has a plurality of elongated holes formed in a housing of an electric motor section that drives the air pump, and is fitted and inserted in an inner peripheral portion of the housing with a tightening margin. A cylindrical reinforcing metal fitting is fitted and inserted into the outer periphery of the housing so as to surround the stator core.
これによって、ステータコアを保持するハウジングに開けられた長穴をとおして直接電動機部の発熱が空気ポンプ周囲の大気中に拡散されるので、電動機部の放熱効果が改善される。一方で、長穴が空いているためにハウジングのステータコアの保持強度が低下するが、ステータコアを取り巻くように配設された補強金具で締め付けられているので、ステータコアはハウジングに対して位置決めされたままの状態で保持される。 As a result, the heat generated in the motor part is directly diffused into the atmosphere around the air pump through the long hole opened in the housing holding the stator core, so that the heat dissipation effect of the motor part is improved. On the other hand, the holding strength of the stator core of the housing is reduced because the slot is open, but the stator core is positioned with respect to the housing because it is tightened by the reinforcing metal fittings arranged around the stator core. It is held in the state.
また、電動機部の発熱を大気中へ直接拡散させることに加え、熱伝導性が良好なアルミ系材料や銅系材料でハウジングを構成し、発熱を逃がす効果を更に改善した場合にも、ハウジングを構成するアルミや銅の線膨張係数は、ステータコアや補強金具を構成する鉄系材料の線膨張係数より大きいので、電動機部からの発熱により部材が昇温しても、常に空気ポンプの駆動前の締め代量は最低限確保されるので、ステータコアはハウジングに対して位置決めされたままの状態が確保される。 Moreover, in addition to directly diffusing the heat generated by the motor part into the atmosphere, the housing is made of aluminum or copper materials with good thermal conductivity, and the effect of escaping the heat is further improved. The linear expansion coefficient of the aluminum and copper components is greater than that of the ferrous materials that make up the stator core and the reinforcing metal fittings. Since the tightening allowance is ensured at a minimum, the stator core is ensured to be positioned with respect to the housing.
なお、ハウジングをステンレス系材料で構成した場合には、熱伝導性では鉄やアルミ材に劣るが、防錆の面では優れる。 When the housing is made of a stainless steel material, the heat conductivity is inferior to iron or aluminum, but it is excellent in terms of rust prevention.
本発明の空気ポンプは、電動機部の発熱を効果的に逃がす一方で、ステータコアの位置決め保持を確保することが出来る。 The air pump of the present invention can ensure the positioning and holding of the stator core while effectively releasing the heat of the electric motor unit.
第1の発明は、空気を動作流体とするポンプ機構と、これを駆動させる電動機を備えたポンプにおいて、電動機を構成する金属製ハウジングケースの内周面には締め代を確保して勘合挿入された電動機のステータコアを備え、ハウジングケースの外周部には締め代を確保して勘合挿入された円筒状の補強金具を備え、前記ハウジングケースには電動機による発熱を直接空気ポンプ周囲の大気中に拡散させるための複数の長穴を設け、一方前記補強金具は前記ステータコアを取り巻くようにハウジングケースに配設することにより、ハウジングの長穴部から電動機部の発熱が効果的に空気ポンプ周囲の大気中に放熱され、一方で、補強金具がステータコアを取り巻くようにハウジングの外周部に配設されているのでステータコアはハウジング内周部に位置決め保持される。 According to a first aspect of the present invention, in a pump having a pump mechanism that uses air as a working fluid and an electric motor that drives the pump mechanism, the inner peripheral surface of a metal housing case that constitutes the electric motor is fitted and inserted with a tightening margin secured. The motor case has a stator core, and a cylindrical reinforcing bracket fitted with a tight margin on the outer periphery of the housing case. The housing case diffuses heat generated by the motor directly into the atmosphere around the air pump. In the meantime, the reinforcing metal fitting is disposed in the housing case so as to surround the stator core, so that the heat generated in the motor portion from the long hole portion of the housing is effectively in the atmosphere around the air pump. On the other hand, the reinforcing metal fitting is disposed on the outer periphery of the housing so as to surround the stator core. Positioning is held in part.
第2の発明は、特に、第1の発明のハウジングを鉄より熱伝導性の良好な非鉄金属で構成し、ステータコアと補強金具は鉄系金属で構成することにより、電動機部の発熱がハウジングの長穴から放熱される効果に加えて、ハウジングとステータコアの接触部からの放熱が、鉄系材料の場合に比べて速やかに行われる。 In the second invention, in particular, the housing of the first invention is made of a non-ferrous metal having better thermal conductivity than iron, and the stator core and the reinforcing metal fitting are made of an iron-based metal, so that the heat generated in the motor unit is generated by the housing. In addition to the effect of radiating heat from the long hole, heat is radiated from the contact portion between the housing and the stator core more quickly than in the case of iron-based materials.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明のハウジングケースをアルミ系材料で構成しているので、電動機部の発熱がハウジングの長穴から放熱される効果に加えて、ハウジングとステータコアの接触部からの放熱が、鉄系材料の場合に比べて速やかに行われる。この一方で、アルミ系材料の線膨張係数は鉄に比べて大きいので、空気ポンプの駆動に伴い電動機部の発熱でハウジングとステータコアや補強金具の温度が上昇した場合でも、空気ポンプの駆動前の締め代量は最低限確保されることになるので、ステータコアがハウジングに対して位置決め固定された状態が確保される。 In the third invention, in particular, since the housing case of the first or second invention is made of an aluminum-based material, the housing and the stator core are added to the effect that the heat generated in the motor unit is radiated from the long hole of the housing. The heat release from the contact portion is performed more quickly than in the case of an iron-based material. On the other hand, since the linear expansion coefficient of aluminum-based material is larger than that of iron, even when the temperature of the housing, the stator core, and the reinforcing bracket rises due to the heat generated by the motor when the air pump is driven, before the air pump is driven. Since the tightening allowance is ensured at a minimum, a state where the stator core is positioned and fixed with respect to the housing is ensured.
第4の発明は、特に、第1または第2の発明のハウジングケースを銅系材料で構成しているので、電動機部の発熱がハウジングの長穴から放熱される効果に加えて、ハウジングとステータコアの接触部からの放熱が、鉄系材料の場合に比べて速やかに行われる。この一方で、アルミ系材料の線膨張係数は鉄に比べて大きいので、空気ポンプの駆動に伴い電動機部の発熱でハウジングとステータコアや補強金具の温度が上昇した場合でも、空気ポンプの駆動前の締め代量は最低限確保されることになるので、ステータコアがハウジングに対して位置決め固定された状態が確保される。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the housing case of the first or second aspect is made of a copper-based material. Therefore, in addition to the effect that the heat generated in the motor unit is radiated from the long hole of the housing, the housing and the stator core The heat release from the contact portion is performed more quickly than in the case of an iron-based material. On the other hand, since the linear expansion coefficient of aluminum-based material is larger than that of iron, even when the temperature of the housing, the stator core, and the reinforcing bracket rises due to the heat generated by the motor when the air pump is driven, before the air pump is driven. Since the tightening allowance is ensured at a minimum, a state where the stator core is positioned and fixed with respect to the housing is ensured.
第5の発明は、特に、第1の発明のハウジングケースをステンレス系材料で構成しているので鉄で構成されたハウジングに比べて防錆効果がある。 In particular, the fifth invention has a rust prevention effect compared to a housing made of iron because the housing case of the first invention is made of a stainless steel material.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における空気ポンプの部分断面図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an air pump according to a first embodiment of the present invention.
図1において、電動機部11の駆動軸12の一方の端にはポンプ機構13が配設され、電動機部11のハウジング1の内周部には締め代を確保してステータコア2が勘合挿入されている。さらに、ステータコア2を取り巻くように補強金具3がハウジング1の外周部に締め代を確保して勘合挿入されており、ハウジング1には長穴4が複数個開けられている。
In FIG. 1, a
以上のように構成された空気ポンプについて、以下その動作、作用を説明する。 About the air pump comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、電動機部が稼働すると駆動軸を通じてポンプ機構が作動し、所定の性能を満たすべくポンプの作用が働く。しかし、電動機部の巻線が発熱体となるため、電動機の稼働が続くに従い電動機部から生じた熱は直接周囲の大気中に放熱される一方でステータコアに接するハウジングを通じて空気ポンプを構成する全ての部材に熱が伝わっていく。さらに、空気ポンプの各部材に伝わった熱は、各部材から周囲大気中へ放熱される。 First, when the electric motor unit is operated, the pump mechanism is operated through the drive shaft, and the pump works to satisfy a predetermined performance. However, since the winding of the motor part becomes a heating element, the heat generated from the motor part is radiated directly into the surrounding atmosphere as the motor continues to operate, while all the air pumps constituting the air pump through the housing in contact with the stator core Heat is transmitted to the member. Furthermore, the heat transmitted to each member of the air pump is radiated from each member to the surrounding atmosphere.
しかし、ハウジングには長穴が複数個開けられているため、電動機部の発熱量の大部分は先ずこの長穴から直接空気ポンプの周囲大気中へ放熱され、残りが空気ポンプを構成する各部材を伝わり、最終的には周囲大気中へ放熱される。しかし、一部の熱量はポンプ機構部まで伝わった後、ポンプ機構内部にある動作流体の空気の温度を上昇させるために消費されるが、本実施例ではその熱量は事前に十分に減らされているので、ポンプの基本性能が低下する事がない。 However, since the housing has a plurality of long holes, most of the amount of heat generated by the motor part is first radiated from the long holes directly to the atmosphere around the air pump, and the rest of the members that make up the air pump. Is finally dissipated into the surrounding atmosphere. However, part of the heat is transferred to the pump mechanism and then consumed to raise the temperature of the working fluid air inside the pump mechanism. In this embodiment, the amount of heat is sufficiently reduced in advance. As a result, the basic performance of the pump does not deteriorate.
一方で、ハウジングには複数個の長穴が開けられているために、一般的にはハウジング内周部の寸法と、ステータコアの外周部の寸法の関係を締め代が出来るように設定しても、空気ポンプの稼働中ハウジングの保持力だけでステータコアを位置決め保持し続けることは難しい。しかし本実施例では、ハウジング外周部にはステータコアを取り巻くように補強金具が配設されており、補強金具の内周部の寸法とハウジング外周部の寸法の関係が締め代が出来るように予め設定されているので、空気ポンプの稼働中も、電動機部からの発熱に伴って締め代が緩んでステータコアの位置決めが狂う事がない。 On the other hand, since the housing is provided with a plurality of long holes, generally the relationship between the dimension of the inner peripheral part of the housing and the dimension of the outer peripheral part of the stator core can be set so as to allow tightening. During the operation of the air pump, it is difficult to keep the stator core positioned and held only by the holding force of the housing. However, in this embodiment, reinforcing metal fittings are arranged around the stator core on the outer periphery of the housing, and the relationship between the dimensions of the inner peripheral part of the reinforcing metal fittings and the dimensions of the outer peripheral part of the housing is set in advance so that the allowance can be tightened. Therefore, even when the air pump is in operation, the tightening allowance is loosened with the heat generated from the electric motor section, and the positioning of the stator core does not go wrong.
また、ハウジングを構成する材料をアルミ系材料や銅系材料にすると、電動機部からの発熱がステータコアを通じてハウジングに伝わる際に、鉄系材料のハウジングに比べて速やかにステータコアから熱を吸収し、最終的に空気ポンプの周囲大気中へ放熱するので電動機部の発熱がポンプ機能の低下に及ぼす影響を更に減らすことが出来る。 In addition, when the material constituting the housing is an aluminum-based material or a copper-based material, when the heat generated from the motor part is transmitted to the housing through the stator core, the heat is absorbed from the stator core more quickly than the iron-based material housing. In addition, since the heat is radiated to the atmosphere around the air pump, the influence of the heat generated by the motor section on the pump function can be further reduced.
また、ハウジングを構成する材料をステンレス系材料にすると、伝熱効果は鉄材に比べて劣るが、防錆効果を得ることが出来る。 Further, when the material constituting the housing is made of a stainless steel material, the heat transfer effect is inferior to that of the iron material, but an antirust effect can be obtained.
以上のように、本発明にかかる空気ポンプは、電動機部の発熱を効率よく放熱すると共に、電動機部のステータコアを確実に位置決め保持出きる効果があるので、空気ポンプに限らず、電動機からの発熱の影響の大幅な排除が必要となる産業上の諸分野に応用展開できる。 As described above, the air pump according to the present invention efficiently dissipates heat generated by the electric motor unit and has an effect of reliably positioning and holding the stator core of the electric motor unit. Therefore, the air pump is not limited to the air pump and generates heat from the electric motor. It can be applied to various industrial fields that require significant elimination of the effects of
1 ハウジング
2 ステータコア
3 補強金具
4 長穴
11 電動機部
12 駆動軸
13 ポンプ機構部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003378280A JP2005140036A (en) | 2003-11-07 | 2003-11-07 | Air pump |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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JP2003378280A Pending JP2005140036A (en) | 2003-11-07 | 2003-11-07 | Air pump |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005140036A (en) |
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2003
- 2003-11-07 JP JP2003378280A patent/JP2005140036A/en active Pending
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