JP2009225618A - クローポール型モータ及びポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性を低下させることなく径方向の大きさを小型化する。
【解決手段】巻線２７の端部は、鉄心部材２３ａと鉄心部材２３ｂの重ね合わせ面から軸方向に引き出され、巻線２７への通電を制御する制御基板に接続されている。巻線２７の引出位置に対応する鉄心部材２３ａ及び鉄心部材２３ｂの周縁部には切欠部２８ａ，２８ｂが形成され、鉄心部材２３ａ，２３ｂに巻線２７が接触しないようにされている。これにより、巻線２７はモータの軸方向に引き出されるので、モータ及びポンプの径方向の大きさを小さくできる。また磁気抵抗が増加することによってステータの磁気特性が低下することを防止し、高性能なモータを得ることができる。
【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、コイルボビンの外周部にコイルボビンに巻回された巻線と接続する端子部を設け、この端子部を介して巻線に通電することにより、ロータの回転駆動力としての吸引反発力を生成するクローポール型モータが知られている（特許文献１，２参照）。
特許第３１５７４３１号公報 特許第３８２５０２４号公報

従来のクローポール型モータによれば、コイルボビンの外周部に端子部が設けられているために以下に示すような問題が生じる。すなわち第１に、モータの径方向の大きさを小さくすることが困難になる。第２に、端子部の位置に合わせてコイルボビンを収容するステータの外壁面に切り欠き構造を形成しなければならないために、磁気抵抗が増加することによってステータの磁気特性が低下する。

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、磁気特性を低下させることなく径方向の大きさを小型化することが可能な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では、ステータは、巻線が巻回された環状のコイルボビンと、軸方向に延出する爪磁極が周方向に複数形成された環状の第１部材と、軸方向に延出する爪磁極が周方向に複数形成された環状の第２部材とを備え、第１部材と第２部材によりコイルボビンを挟持する構成を有し、第１部材と第２部材の合わせ面から巻線を軸方向に引き出す巻線引出部を有する。

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、磁気特性を低下させることなく径方向の大きさ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、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を有するステータ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を挟んで内側及び外側にそれぞれロータ８及びステータ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。これにより巻線２７に通電することで発生した磁界を爪磁極からロータ８へと効率良く伝達することができる。ステータ１０は、図２に示すように、ロータ８が収納されるロータ収納孔Ｈを有する環状のコイルボビン２１と、ロータ収納孔Ｈに対向する爪磁極２２を周方向に複数有する圧粉鉄心により形成した鉄心部材２３ａ，２３ｂにより構成されている。ステータ１０は、爪磁極２２と内壁部２４により形成される鉄心部材２３ｂの溝部２５にコイルボビン２１を収容し、鉄心部材２３ａ側の爪磁極２２と鉄心部材２３ｂ側の爪磁極２２が周方向に交互に並ぶように鉄心部材２３ａと鉄心部材２３ｂを重ね合わせることにより、鉄心部材２３ａ，２３ｂによりコイルボビン２１を挟持した構成になっている。

コイルボビン２１の外周部には巻線２７が巻回されている。巻線２７の端部は、図２に示すように、鉄心部材２３ａと鉄心部材２３ｂの重ね合わせ面から軸方向に引き出され、巻線２７への通電を制御する制御基板１１に接続されている。巻線２７の引出位置に対応する鉄心部材２３ａ及び鉄心部材２３ｂの周縁部には切欠部２８ａ，２８ｂが形成され、鉄心部材２３ａ，２３ｂに巻線２７が接触しないようにされている。このような構成によれば、巻線２７はモータの軸方向に引き出されるので、モータ及びポンプの径方向の大きさを小さくできる。またコイルボビン２１の外周部に巻線２７を引き出すための端子部がなく、端子部の位置に合わせてステータ１０の外壁面に切り欠き構造を形成する必要が無い。また鉄心部材２３ａ，２３ｂの合わせ面は他の部分と比較して磁気抵抗が大きいために、この部分に切欠部２８ａ，２８ｂを形成しても磁気抵抗の増加量は小さい。従って磁気抵抗が増加することによってステータ１０の磁気特性が低下することを防止し、高性能なモータを得ることができる。

コイルボビン２１の巻線２７が引き出されている部位の外周部には図３に示すように軸方向に延出する絶縁部材２９を巻線２７の引出部分を囲うように設けるとよい。このような構成によれば、鉄心部材２３ａと鉄心部材２３ｂ間の絶縁性が確保され、安全性が向上する。またこの際、図４に示すように、鉄心部材２３ａ，２３ｂ及び制御基板１１の絶縁部材２９に対応する位置に切欠部２８ａ，２８ｂ，２８ｃを形成し、組立時に絶縁部材２９が切欠部２８ａ，２８ｂ，２８ｃに嵌合するように絶縁部材２９及び切欠部２８ａ，２８ｂ，２８ｃの大きさ及び形状を設計することが望ましい。このような構成によれば、部品点数を増加させることなく部品間の位置合わせを容易に行うことができるので、低コストで組立性を向上させることができる。

制御基板１１は、分離板６の背面に設けられ、図示を省略する位置検出センサからの信号を受けて巻線２７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４０で覆われている。つまり、分離板６とステータ１０と制御基板１１とがモールド樹脂４０で被覆され、耐水性の向上を図ると共に強度を確保している。このように構成されたポンプにおいては、巻線２７への通電により発生する磁界が爪磁極２２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。

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５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。

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ステータの構成を示す分解斜視図である。 図２に示すステータの変形例の構成を示す分解斜視図である。 図３に示すステータの応用例の構成を示す分解斜視図である。 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
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
２１：コイルボビン
２２：爪磁極
２３ａ，２３ｂ：鉄心部材
２４：内壁部
２５：溝部
２７：巻線
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ：切欠部
２９：絶縁部材

Claims (8)

1. 周方向に沿ってマグネットを有した回転可能なロータと、前記ロータのマグネットと対向する側に、周方向に沿って等間隔で且つその磁極が交互となるように配置された爪磁極を有するステータとを備えたクローポール型モータであって、
   前記ステータは、巻線が巻回された環状のコイルボビンと、軸方向に延出する爪磁極が周方向に複数形成された環状の第１部材と、軸方向に延出する爪磁極が周方向に複数形成された環状の第２部材とを備え、前記第１部材と前記第２部材により前記コイルボビンを挟持する構成を有し、第１部材と第２部材の合わせ面から前記巻線を軸方向に引き出す巻線引出部を有す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、前記巻線引出部の外周側に設けられたコイルボビンの面上から起立して軸方向に延出する絶縁部材を備えることを特徴とするクローポール型モータ。
3. 請求項２に記載のクローポール型モータにおいて、前記第１及び第２部材の前記絶縁部材に対応する位置に絶縁部材と嵌合する切欠部を備えることを特徴とするクローポール型モータ。
4. 請求項２又は請求項３に記載のクローポール型モータにおいて、前記巻線への通電を制御する制御基板の前記絶縁部材に対応する位置に絶縁部材と嵌合する切欠部が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。
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。
6. 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。
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において、前記ステータ及び前記巻線への通電を制御する制御基板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。
8. 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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