JP2009077530A - クローポール型モータ及びポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】振動や騒音を低減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】磁極18とロータ8との間の距離がロータ8の回転に伴い大きくなるように構成されており、ロータ8の回転に伴い出力トルクが滑らかに低下する。これにより、爪磁極18間における出力トルクの変化量が小さくなり、振動や騒音を低減することができる。またロータ8の回転角に応じて出力トルクが変化するので、逆起電力や電流波形からロータ8の回転角を検出し、センサレス制御を行うことが容易になる。
【選択図】図2
【解決手段】磁極18とロータ8との間の距離がロータ8の回転に伴い大きくなるように構成されており、ロータ8の回転に伴い出力トルクが滑らかに低下する。これにより、爪磁極18間における出力トルクの変化量が小さくなり、振動や騒音を低減することができる。またロータ8の回転角に応じて出力トルクが変化するので、逆起電力や電流波形からロータ8の回転角を検出し、センサレス制御を行うことが容易になる。
【選択図】図2
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。
従来より、トルク出力を大きくするために爪磁極とロータ間の距離を最小の磁気ギャップで一定に構成したクローポール型モータが知られている。
特開2005−51968号公報(図3参照)
特開2004−166395号公報(図2参照)
特開2002−359958号公報(図4参照)
従来のクローポール型モータによれば、ロータに爪磁極が対向している領域(対向領域)では磁気抵抗がほぼ一定になるが、ロータに爪磁極が対向していない爪磁極間の領域(非対向領域)では磁気抵抗が大きく変化する。このため、従来のクローポール型モータによれば、対向領域と非対向領域間において出力トルクが急激に変化することによって出力トルクの高調波成分が発生し(図3(b)参照)、振動や騒音が大きくなる。なお特許文献1,3には、爪磁極間で回転方向の幅を変化させる、又は、爪磁極を三角形状にして爪磁極のピッチを変化させることにより振動や騒音の低減を図るクローポール型モータが開示されているが、このような構成によれば、ロータとの間の磁気吸引力が爪磁極毎に異なることになるために、依然として振動や騒音が発生する可能性がある。また特許文献2には、回転方向の幅が先端に至る程順次小さくなる階段状に爪磁極を形成することにより振動や騒音の低減を図るクローポール型モータが開示されているが、このような構成によれば、ロータに対向する爪磁極の面積が減少するので、出力トルクが小さくなる。
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、振動や騒音を低減させ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、ロータと爪磁極との間の距離がロータの回転方向で変化し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、爪磁極間における出力トルク波形の変化を滑らかにすることができるので、振動や騒音を低減することができる。
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、図1に示すように、液体を吸排する羽根車1と、液体を吸排させる吸入口2及び吐出口3を有するポンプケース4と、羽根車1を回転自在に収容するポンプ室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に発生させる磁界を制御する制御基板11とを備えるクローポール型モータを駆動源としている。すなわち本発明の実施形態となるポンプは、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、いわゆる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となっている。
本発明の実施形態となるポンプは、図1に示すように、液体を吸排する羽根車1と、液体を吸排させる吸入口2及び吐出口3を有するポンプケース4と、羽根車1を回転自在に収容するポンプ室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に発生させる磁界を制御する制御基板11とを備えるクローポール型モータを駆動源としている。すなわち本発明の実施形態となるポンプは、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、いわゆる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を有した圧粉鉄心に絶縁板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、位置検出センサである位置検出部21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。
〔爪磁極の構成〕
爪磁極18は、図2(a)に示すようにロータ8の回転方向上流側の端部18aをロータ8の回転方向下流側の端部18bと比較してロータ8側に近づけることにより、ロータ8の回転に伴いロータ8との間の距離が大きくなるように構成されている。従来のクローポール型モータでは、図3(a)に示すように爪磁極50とロータ8間の距離がロータ8の回転方向で一定であったために、図2(b)に示すように爪磁極50間に対応する位置において出力トルクが急激に低下していた。このため、従来のクローポール型モータによれば、爪磁極50間において出力トルクの変化量が大きくなり、振動や騒音の原因となっていた。
爪磁極18は、図2(a)に示すようにロータ8の回転方向上流側の端部18aをロータ8の回転方向下流側の端部18bと比較してロータ8側に近づけることにより、ロータ8の回転に伴いロータ8との間の距離が大きくなるように構成されている。従来のクローポール型モータでは、図3(a)に示すように爪磁極50とロータ8間の距離がロータ8の回転方向で一定であったために、図2(b)に示すように爪磁極50間に対応する位置において出力トルクが急激に低下していた。このため、従来のクローポール型モータによれば、爪磁極50間において出力トルクの変化量が大きくなり、振動や騒音の原因となっていた。
これに対して、本実施形態となるクローポール型モータでは、上述の通り、磁極18とロータ8との間の距離がロータ8の回転に伴い大きくなるように構成されているので、図2(b)に示すようにロータ8の回転に伴い出力トルクが滑らかに低下する。従って、本実施形態となるクローポール型モータによれば、爪磁極18間における出力トルクの変化量が小さくなり、振動や騒音を低減することができる。またこのような構成によれば、ロータ8の回転角に応じて出力トルクが変化するので、逆起電力や電流波形からロータ8の回転角を検出し、センサレス制御を行うことが容易になる。またステータ10は圧粉鉄心により形成され、渦電流がほとんど流れないので、電磁鋼板を積層してステータを形成した場合と同等以上の出力性能を実現することができる。
なお本実施形態において、図4(a)に示すように隣り合う爪磁極18がロータ8の回転方向で重なる領域を有するようにしてもよい。このような構成によれば、図4(b)に示すように爪磁極18間における磁気抵抗の変化量をより小さくすることができるので、振動や騒音をより低減することが可能になる。また図5(a)に示すように磁極18を平板形状にすることにより磁極18とロータ8との間の距離をロータ8の回転方向で変化させるようにしてもよい。この場合も同様に図5(b)に示すように爪磁極18間における磁気抵抗の変化量をより小さくすることができるので、振動や騒音をより低減することが可能になる。
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6に示すような、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にも適用することができる。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。
1:羽根車
2:吸入口
3:吐出口
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)
2:吸入口
3:吐出口
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)
Claims (9)
- 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、前記ロータと前記爪磁極との間の距離がロータの回転方向で変化していることを特徴とするクローポール型モータ。
- 請求項1に記載のクローポール型モータにおいて、前記爪磁極が前記ロータとの対向方向に対し傾きを有することを特徴とするクローポール型モータ。
- 請求項2に記載のクローポール型モータにおいて、隣り合う爪磁極が前記ロータの回転方向で重なる領域を有することを特徴とするクローポール型モータ。
- 請求項1に記載のクローポール型モータにおいて、前記爪磁極が平板形状を有することを特徴とするクローポール型モータ。
- 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インナーロータ構造であることを特徴とするクローポール型モータ。
- 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ることを特徴とするクローポール型モータ。
- 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。
- 請求項1乃至請求項7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。
- 請求項1乃至請求項8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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007243788A JP2009077530A (ja) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | クローポール型モータ及びポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007243788A JP2009077530A (ja) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | クローポール型モータ及びポンプ |
Publications (1)
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---|---|
JP2009077530A true JP2009077530A (ja) | 2009-04-09 |
Family
ID=40611974
Family Applications (1)
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JP2007243788A Pending JP2009077530A (ja) | 2007-09-20 | 2007-09-20 | クローポール型モータ及びポンプ |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2009077530A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101009177B1 (ko) | 2010-01-29 | 2011-01-18 | 삼성전기주식회사 | 센서리스 타입의 브러시리스 직류모터 |
-
2007
- 2007-09-20 JP JP2007243788A patent/JP2009077530A/ja active Pending
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KR101009177B1 (ko) | 2010-01-29 | 2011-01-18 | 삼성전기주식회사 | 센서리스 타입의 브러시리스 직류모터 |
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