JP2009077527A - クローポール型モータ及びポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化したクローポール型モータ及びポンプを提供する。
【解決手段】マグネット７の着磁方向はラジアル異方性になっている。マグネット７の着磁方向をラジアル異方性にすることにより、マグネット７の磁気はステータ１０との対向面以外の領域にも漏れるようになるので、磁気センサ２１をステータ１０の軸方向に並べて配置する必要性やマグネット７を磁気センサ２１に対向させるようにロータ８をステータ１０の軸方向に延伸させる必要がなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を吸排するポンプを構成する羽根車の回転駆動源として利用して好適な、クローポール型モータに関する。

従来のクローポール型モータでは、ロータを構成するマグネット（永久磁石）の着磁方向は駆動性能を向上させるために全ての領域において極異方性になっていた。
特開２００２−１１２５２１号公報

マグネットの着磁方向が極異方性である場合、マグネットの磁気はステータとの対向面以外にはほとんど漏れないことから、マグネットの磁気を検出することによりロータの回転位置を検出する磁気センサをステータとの対向面以外の位置に配置することができない。このような背景から、従来のクローポール型モータでは、磁気センサをステータの軸方向に並べて配置すると共に、マグネットを磁気センサに対向させるようにマグネットをステータの軸方向に延伸させるようにしている。このため、従来のクローポール型モータによれば、ロータ及びモータを小型化することが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型化したクローポール型モータ及びポンプを提供することにある。

本発明に係るクローポール型モータ及びポンプは、マグネットの少なくとも磁気センサと対向する領域における着磁方向がラジアル異方性になっていることを特徴とする。

本発明に係るクローポール型モータ及びポンプによれば、マグネットの磁気が磁気センサ側にも漏れるようになることから、マグネットをステータの軸方向に延伸させる必要がなくなり、ロータを小型化することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るクローポール型モータを適用した本発明の実施形態となるポンプの構成について説明する。

〔ポンプの全体構成〕
本発明の実施形態となるポンプは、液体を吸排する羽根車１と、液体を吸排させる吸入口２及び図示を省略する吐出口を有するポンプケース４と、羽根車１を回転自在に収容させるポンプ室５をポンプケース４と対をなして形成する分離板６と、羽根車１を回転駆動させるマグネット７を有したロータ８と、ロータ８に回転駆動力を伝達する爪磁極１８を有したステータ１０と、ステータ１０で発生させた磁界を制御する制御基板１１とを備えたクローポール型モータを駆動源としている。すなわち、このポンプは、分離板６を挟んで外側にロータ８を配置し、且つ、内側にステータ１０を配置した、いわゆるアウター型ロータ構造のクローポール型モータを駆動源としたポンプ構造となっている。

ポンプ室５は、天面中央に開口された吸入口２と側壁に設けられた吐出口とを有したポンプケース４に、ロータ８とステータ１０を水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する分離板６が結合されることにより形成されている。ポンプケース４と分離板６の結合部分には、ポンプ部とモータ部を水密状態に仕切るために図示を省略するシール部材を介在させている。

羽根車１は、ポンプ室５に設けられた固定軸１４に対し軸受け部１３を介して回転自在に支承されている。羽根車１は、固定軸１４を中心に回転することにより、吸入口２からポンプ室５内へと吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口からポンプ外へと排出する。ロータ８は、羽根車１に一体的に設けられた円筒体として形成され、その円筒部の内壁に磁気回路（磁束）を構成するマグネット７を設けている。マグネット７と分離板６との間には、ロータ８の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。

ステータ１０は、円筒体をなすロータ８の内側に分離板６を挟んで対向配置されている。ステータ１０は、複数個の爪磁極（クローポール）１８を有した鉄心に絶縁板１９を介して環状コイル（巻線）２０を配置させた構成とされ、分離板６に対して面接触させている。ロータ８と分離板６との間にはクリアランスを設けたが、ステータ１０と分離板６との間にはクリアランスを設けることなく面接触状態で接触させている。このクローポール型のステータ１０では、環状コイル２０に通電することで発生した磁界を、爪磁極１８からロータ８へと効率良く伝達することができる。

制御板１１は、ステータ１０の背面に設けられており、磁気センサ２１からの信号を受けて環状コイル２０で発生した磁界を制御する。磁気センサ２１は、ステータ１０に対してロータ８を挟んで反対側（ロータ８の外周側）に設けられ、マグネット７が発生した磁気を検出するようにロータ８に対向配置されている。磁気センサ２１は、マグネット７が発生した磁気を検出することにより、ロータ８の回転位置を検出する。

このように構成されたポンプにおいては、環状コイル２０への通電により発生する磁界が爪磁極１８からマグネット７へと伝達されることによりマグネット７が吸引反発することで、ロータ８と一体的に設けられた羽根車１が、固定軸１４を中心として回転する。そして、この羽根車１の回転に伴いポンプ作用が発生し、液体が吸入口２よりポンプ室５内へと吸込まれ、このポンプ室５内で加圧されて周囲方向へ圧送された液体は吐出口からポンプ外へと吐出される。

〔マグネットの構成〕
マグネット７の着磁方向は、図２の矢印で示すようにラジアル異方性になっている。マグネット７の着磁方向をラジアル異方性にすることにより、マグネット７の磁気はステータ１０との対向面以外の領域にも漏れるようになるので、磁気センサ２１をステータ１０の軸方向に並べて配置する必要性やマグネット７を磁気センサ２１に対向させるようにロータ８をステータ１０の軸方向に延伸させる必要がなくなり、ロータ８及びモータを小型化することができる。なお、マグネット７の磁気がステータ１０との対向面以外の領域にも漏れるのであれば、マグネット７の着磁方向はラジアル異方性でなくてもよい。

なお本実施形態では、マグネット７の全ての領域において着磁方向がラジアル異方性であるとしたが、例えば図３に示すように磁気センサ２１と対向する領域Ａにおける着磁方向のみをラジアル異方性とし、その他の領域の着磁方向を図４の矢印で示すような極異方性にしてもよい。このような構成によれば、磁気センサ２１に対するロータ８の磁気変化が大きくなるので、ロータ８の位置をより正確に検出することができるようになる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態は本発明に係るクローポール型モータをアウター型ロータ構造のクローポール型モータを駆動源としたポンプに適用したものであるが、本発明はこの実施形態に限られることはなく、図５に示すような、分離板６を挟んで内側にロータ８を配置し、且つ、外側にステータ１０を配置したインナー型ロータ構造のクローポール型モータを駆動源としたポンプ構造にも適用することができる。

図５に示すポンプでは、ポンプ室５は、天面中央に開口された吸入口２と側壁に設けられた吐出口３とを有したポンプケース４に、ロータ８とステータ１０を水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する分離板６が結合されることにより形成されている。ポンプケース４と分離板６の結合部分には、ポンプ部とモータ部を水密状態に仕切るためにシール部材９を介在させている。ロータ８は、羽根車１に一体的に設けられた円筒体として形成され、その円筒部の外壁に磁気回路（磁束）を構成するマグネット７を設けている。ロータ８は、ポンプケース４に設けられた軸支え部１２と分離板６に設けられた軸支え部１３に各端部を挿入嵌合させた固定軸１４に対して、軸受け部１５を介して回転自在に支承されている。固定軸１４は、その両端側に取り付けられた回り止め板１６，１７により回転不可能とされている。マグネット７と分離板６との間にはロータ８の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。羽根車１は、ロータ８と一体化されていることから固定軸１４を中心に回転し、吸入口２からポンプ室５内へと吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口３からポンプ外へと排出する。

ステータ１０は、ロータ８の外側に分離板６を挟んで対向配置されている。ステータ１０は、複数個の爪磁極（クローポール）１８を有した鉄心に絶縁板１９を介してコイル（巻線）２０を配置させた構成とされ、分離板６に対して面接触させている。ロータ８と分離板６との間にはクリアランスを設けたが、ステータ１０と分離板６との間にはクリアランスを設けることなく面接触状態で接触させている。これによりコイル２０に通電することで発生した磁界を爪磁極１８からロータ８へと効率良く伝達することができる。制御板１１は、分離板６の背面に設けられ、図示を省略する分離板６とロータ８間に設けられた磁気センサからの信号を受けてコイル２０で発生した磁界を制御する。またこのポンプでは、ポンプケース４を除いた部位全体がモールド樹脂２２で覆われている。つまり、分離板６とステータ１０と制御板１１とがモールド樹脂２２で被覆されている。

このように構成されたポンプにおいては、コイル２０への通電により発生する磁界が爪磁極１８からマグネット７へと伝達されることによりマグネット７が吸引反発することで、ロータ８と一体的に設けられた羽根車１が固定軸１４を中心として回転する。この羽根車１の回転に伴いポンプ作用が発生し、液体が吸入口２よりポンプ室５内へと吸込まれ、ポンプ室５内で加圧され周囲方向へ圧送された液体は吐出口３からポンプ外へと吐出される。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となるポンプの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態となるマグネットの着磁方向を示す図である。 本発明の実施形態となるマグネットの着磁方向の変形例を説明するための図である。 本発明の実施形態となるマグネットの着磁方向の変形例を説明するための図である。 本発明の他の実施形態となるポンプの構成を示す断面図である。

符号の説明

１：羽根車
２：吸入口
４：ポンプケース
５：ポンプ室
６：分離板
７：マグネット
８：ロータ
９：爪磁極
１０：ステータ
１１：制御基板
１８：爪磁極（クローポール）
１９：絶縁板
２０：コイル（巻線）
２１：磁気センサ

Claims (7)

1. マグネットを有するロータと、巻線への通電に伴い励磁されてマグネットとの間にロータの回転駆動力としての吸引反発力を生成する爪磁極を有するステータとを備えるクローポール型モータであって、ロータの回転位置を検出する磁気センサを備え、前記マグネットの少なくとも磁気センサと対向する領域における着磁方向がラジアル異方性になっていることを特徴とするクローポール型モータ。
2. 請求項１に記載のクローポール型モータにおいて、前記ロータ及び前記ステータがそれぞれ分離板を挟んで外側及び内側に配置されているアウターロータ構造であり、前記磁気センサが前記ロータの外周側に配置されていることを特徴とするクローポール型モータ。
3. 請求項１に記載のクローポール型モータにおいて、前記ロータ及び前記ステータがそれぞれ分離板を挟んで内側及び外側に配置されているアウターロータ構造であり、前記磁気センサが前記分離板と前記ロータ間に配置されていることを特徴とするクローポール型モータ。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載のクローポール型モータにおいて、前記マグネットの磁気センサと対向する領域における着磁方向がラジアル異方性であり、その他の領域の着磁方向が極異方性になっていることを特徴とするクローポール型モータ。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載のクローポール型モータにおいて、前記ステータが圧粉鉄心により形成されていることを特徴とするクローポール型モータ。
6. 請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載のクローポール型モータにおいて、前記ステータ、及び前記ステータ内の巻線への通電を制御する制御回路がモールド樹脂により被覆されていることを特徴とするクローポール型モータ。
7. 請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載のクローポール型モータを液体を吸排する羽根車の回転駆動源として利用することを特徴とするポンプ。

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