JP2009284704A

JP2009284704A - ポンプ

Info

Publication number: JP2009284704A
Application number: JP2008135832A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hirata; 真宏平田; Tetsuya Tazaki; 哲也田崎; Takehisa Tsutsumi; 丈久堤
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-23
Also published as: JP5065997B2

Abstract

【課題】樹脂モールド成形によるポンプ性能のばらつきの増大を抑制したポンプを提供する。
【解決手段】液体を吸排するための羽根車２１と、羽根車２１に固定され羽根車２１を回転させるためのローター２２と、コイルが形成されたティース１５を備えたステーター１と、ローター２２とステーター１の隔離を行う分離板３を備え、ステーター１を樹脂モールドしたポンプであって、ローター２２とステーター１の間に位置した分離板３の円筒部の円筒外周面３１が、円筒部の径の中心軸に沿ってテーパＴ２を有しており、上記円筒外周面３１のテーパＴ２よりも小さいテーパＴ２を有する突起３２１を、上記分離板３の円筒外周面３１の上記ティース１５の内周面と対向する面に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプに関するものである。

従来から、磁界を発生させるステーターと、該ステーターを制御する制御基板と、ステーターによる磁界で駆動するローターと、ローターに固定された水などの液体を吸排する羽根車と、ステーターとローターを隔離する分離板とで構成されたポンプにおいて、ステーターと制御基板は、カラゲ端子などを利用して導通および接合したステーター完成を形成している。

更に、漏水などによる水の浸入や、高湿度な設置環境による腐食の防止、騒音振動の低減、電子部品の放熱を効率よく行うために、上記ステーター完成および分離板は、樹脂により一体とした構造である。この構造は、ステーター完成と、分離板に樹脂モールド成形を行ったものである。上記樹脂モールド成形は、ステーター完成および分離板を、モールド金型内に配置し、上記モールド金型に設けられたゲートより射出されたモールド樹脂により形成するという、いわゆる射出成形で行われる（例えば、特許文献１参照）。

従来のポンプの構成について、図６から図８を用いて説明する。従来のポンプは、磁界を発生させるステーター１と、該ステーター１を制御する制御基板４と、ステーター１で発生された磁界により駆動するローター２２と、ローター２２に固定された水などの液体を吸排する羽根車２１と、ステーター１とローター２２を隔離する分離板３とで構成されている。

ステーター１は、一般的に０．３〜０．５ｍｍの電磁鋼板を積層し形成される。このため、積層された電磁鋼板の厚さのばらつきは大きく、ステーター１の厚さに±０．５ｍｍ程度のばらつきが見込まれる。また、ステーター１には、コイルとなる銅線１２との絶縁のため、樹脂で形成された第一絶縁板１３および第二絶縁板１４が設けてある。銅線１２は、上記絶縁板１３，１４で絶縁されたステーター１の上から、ティース１５に巻き込まれ、コイルを形成している。

そして、三相モーターの場合、ティース内周面１５１は分離板３の円筒外周面３１に対し、同芯円の形状であるが、単相モーターの場合、羽根車２１の回転方向を決めるために、ティース内周面１５１にヘタリ１５２を設けている。このため、ティース内周面１５１は分離板３の円筒外周面３１に対し、同芯円の形状に設置されておらず、図７のように、円周方向の一方に鋭角を有する略楔状の空間５を設けた形状となっている。以下、従来のポンプの説明は、三相モーターの場合を基に行い、単層モーターとの差異は、適時記載する。

また、第一絶縁板１３には、カラゲ端子４１を設けてある。カラゲ端子４１には、ステーター１に巻き込まれた銅線１２の巻き始めと巻き終わりが、夫々巻き付けられ導通および固定されている。更に、カラゲ端子４１を介して、ステーター１は制御基板４に、導通および接合されている。

制御基板４は、電源供給のためのコネクタ４２と、駆動回路を構成する電子部品からなり、コイル通電を制御するものである。また、コネクタ４２を設けた制御基板４の背面側の位置に、第一絶縁板１３から制御基板４に向けて制御基板支え１３１を設けてある。

駆動回路を構成する電子部品には、ホールＩＣ４３が分離板３の円筒外周面３１に近接して設けてある。上記ホールＩＣ４３は、ローター２２の磁力の極性、強弱からローター２２の位置を検出し、信号を発生させるものである。上記ホールＩＣ４３から発生した信号を、電子部品にフィードバックすることで、コイル通電の制御を行っている。

このため、ホールＩＣ４３は、ローター２２の位置を正しく検出するため、ステーター１のティース内周面１５１の中心を基準に、最適な角度で設置する必要がある。ホールＩＣ４３の上記角度がずれると、ホールＩＣ４３が、ローター２２の位置を正しく検出できず、ポンプの回転が不安定になり、ポンプ性能にばらつきが発生する。また更に、ホールＩＣ４３とローター２２の距離に変化が生じても、ホールＩＣ４３の感度が変化し、ポンプ性能に影響がでる。

また、分離板３は、樹脂で形成されており、モーター効率を高めるために、分離板３の円筒部の円筒外周面３１の肉厚はできるだけ薄いものが好ましい。そのため、上記円筒外周面３１のテーパＴ１を大きく設定することで、分離板３を形成する際に、肉厚を薄くした円筒部の金型への喰いつきや、破損を防止することができる。しかし、上記円筒外周面３１のテーパＴ１を大きく設定したことで、円筒外周面３１とティース内周面１５１間のクリアランスにおいて、分離板３の平面部３２の羽根車２１側を基に、上記平面部３２側のティース１５の端部が位置する高さＡでのクリアランスＣ１に比べ、制御基盤４側のティース１５の端部が位置する高さＢのクリアランスＣ２が増大したものとなっている。

また、上記高さＡの位置で、ステーター１の上記ティース内周面１５１は、上記円筒外周面３１との同芯出しを行っている。更に、上記高さＡにおける位置で、ティース内周面１５１と円筒外周面３１の部分は圧入させないため、クリアランスＣ１に、積層した電磁鋼板の厚さによるばらつきを考慮した一定の余裕を設けている。

次に、ステーター１と、制御基板４と、カラゲ端子４１からなる前記ステーター完成と、分離板３を一体とする樹脂モールド成形について、図６，図９を用いて説明する。図９は、モールド金型内に、上記ステーター完成と上記分離板３を装着させたものである。

モールド金型は、分離板３を固定するコア７と、上記分離板３の底面部３２と対向したコア７の開口面を閉じるキャビティ８からなるものである。

コア７の内面の底部には、凹部７１を備えており、分離板３の平面部３２に設けた凸部を上記凹部７１と嵌合させ、コア７に分離板３を固定する。次に、上記ステーター完成を、円筒外周面３１にティース内周面１５１が対向するよう挿入し、制御基板４に固定されたコネクタ４２をコア７の縁部に装着する。そして、コア７の前記開口面を、キャビティ８で閉じると、コネクタ４２は、コア７とキャビティ８に挟まれ、ステーター完成は、コネクタ４２を支点に固定される。しかし、ステーター完成は、コネクタ４２のみでモールド金型に保持されているため、制御基板４はコネクタ４２を支点にステーター１の重さで傾き、ステーター１が円筒外周面３１に対して傾いた状態となる。また、ステーター１の積厚した電磁鋼板の厚さによるばらつきを考慮し、分離板３の平面部３２と第二絶縁板１４の対向する先端面の間には、１ｍｍ以下のクリアランスＦを設けてある。

そして、コア７のコネクタ４２を装着した縁部を有する壁面と対向する壁面には、モールド樹脂を射出するゲート７２が設けてあり、上記ゲート７２は、射出したモールド樹脂が制御基板４に対して応力を掛けずに、上記モールド樹脂が上記制御基板４を挟み込みながら平行に流れるよう調整されている。このため、上記ゲート７２より射出したモールド樹脂は、制御基板４に沿ってコネクタ４２側に流れ、コネクタ４２側の壁面に衝突し、跳ね返りながら充填される。

また、モールド樹脂の射出圧は、５ＭＰａ程度であり、モールド金型内のステーター完成および分離板３に大きな応力を加える。そのため、射出されたモールド樹脂は、対角の壁面に衝突した後、分離板３の平面部３２方向に流れ、ステーター１の側面に大きな力を加える。

更に、モールド金型内において、ステーター１は、カラゲ端子４１で制御基板４に保持されているのみで、モールド金型に受け固定されていないため、射出したモールド樹脂が、ステーター１に衝突すると、カラゲ端子４１を変形させ、前記高さＡにおいて、クリアランスＣ１分だけ、ステーター１を移動させる。また、前記クリアランスＣ２は、前記クリアランスＣ１より大きいため、上記クリアランスＣ１に比べ、モールド樹脂の射出圧が加わりやすく、樹脂モールド成形時に、射出されたモールド樹脂により、クリアランスＣ１からクリアランスＣ２へと扇状にクリアランスが更に増し、円筒外周面３１とステーター１の傾きを増大させる。

また、単相モーターでは、ティース内周面１５１にヘタリ１５２が設けてあるため、ティース内周面１５１と円筒外周面３１間に、略楔状の空間５を形成しており、上記空間５の鋭角に対する底面側であるヘタリ１５２側からモールド樹脂が流入しやすい。したがって、モールド樹脂の射出圧が、ヘタリ１５２側の上記空間５に接する円筒外周面３１に集中し、上記円筒外周面３１がモールド樹脂の射出圧に耐え切れず円筒部の内径側に変形し、変形した分だけティース内周面１５１と円筒外周面３１間のクリアランスを増大させ、ステーター１の傾きを変化させる。

以上のことから、樹脂モールド成形により、ステーター１のみが移動したり、傾きに変化が生じたりし、ティース内周面１５１と円筒外周面３１の同芯ズレが発生すると、制御基板４に設けたホールＩＣ４３の検出精度が低下するため、樹脂モールド成形前と比較して成形後は、ポンプ性能のばらつきが非常に大きくなるという問題を抱えたものであった。
特開２００６−２００４２７号公報

本発明のポンプは、上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであり、樹脂モールド成形によるポンプ性能のばらつきの増大を抑制することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のポンプは、液体を吸排するための羽根車２１と、羽根車２１に固定され羽根車２１を回転させるためのローター２２と、コイルが形成されたティース１５を備えたステーター１と、ローター２２とステーター１の隔離を行う分離板３を備え、ステーター１を樹脂モールドしたポンプであって、ローター２２とステーター１の間に位置した分離板３の円筒部の円筒外周面３１が、円筒部の径の中心軸に沿ってテーパＴ１を有しており、上記円筒外周面３１のテーパＴ１よりも小さいテーパＴ２を有する突起３２１を、上記分離板３の円筒外周面３１の上記ティース１５の内周面と対向する面に設けたことを特徴とするものである。

このような構成をすることで、モールド樹脂の射出圧によりステーター１が移動する際、高さＡでの上記突起３２１と上記ティース内周面１５１間に形成されたクリアランス分移動することとなり、従来例のクリアランスＣ１分移動するのに比べ、ステーター１の移動量を低減でき好ましい。

また、本発明の請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明に、ステーター１のティース１５間のクリアランスＥに位置するリブ３２２を、上記分離板３の円筒外周面３１に設けたことを特徴とするものである。

このような構成をすることで、上記円筒外周面３１と上記ティース１５の位置決めができ、ホールＩＣ４３の設置角度の調節が容易になり、検出精度を向上させることができ好ましい。

また、本発明の請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明に、上記リブ３２２をラジアル方向に対し均等な角度で、二箇所以上に設けたことを特徴とするものである。

このような構成をすることで、上記円筒外周面３１と上記ティース１５のの位置決めだけでなく、複数のリブ３２２により、ステーター１が均等な位置に保持され、モールド樹脂の射出圧によるステーター１のみが移動することを防止するものとなり好ましい。

また、本発明の請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の発明に、上記分離板３の円筒外周面３１のテーパＴ１よりも小さいテーパＴ２を有する上記突起３２１を、上記リブ３２２に接して設けたことを特徴とするものである。

このような構成をすることで、特に、単層モーターでは、上記突起３２１をティース内周面１５１のヘタリ１５２側に位置してリブ３２２と接して設ければ、樹脂モールド成形の際に、ヘタリ１５２側の空間５へのモールド樹脂の流入による応力集中を減少させ、円筒外周面３１の変形を防止できるものとなり好ましい。

上記のように本発明は、ティース内周面と対向する分離板の円筒外周面に突起を設けることで、モールド樹脂の射出圧が加わっても、ステーターの移動量を低減でき、ホールＩＣの検出精度の低下を軽減し、樹脂モールド成形によるポンプ性能のばらつきの増大を抑えることができるという効果を奏する。

また、隣り合うティース内周面間のクリアランスに位置したリブを、円筒外周面に設けることで、円筒外周面に対するステーターの位置決めができるという効果を奏する。

更に、上記リブをラジアル方向に均等な角度で二つ以上設ければ、モールド樹脂の射出圧により、分離板の円筒外周面が内径側に変形したとしても、上記リブによりステーター保持され、ステーターが移動することを防止できるという効果を奏する。

また、単層モーターにおいて、上記突起をティース内周面のヘタリ側に位置してリブと接して設ければ、樹脂モールド成形の際に、ヘタリ側の空間へのモールド樹脂の流入による応力集中を減少させ、円筒外周面の変形を防止でき、ステーターの円筒外周面に対する傾きが変化することを防止できるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。ここで、添付図面において、従来例のポンプと同一の部材には、同一の符号を付し、従来例のポンプと重複する構成に関する説明は、省略するものとする。

図１〜３に示す実施例のポンプにおいて、液体を吸排するための羽根車２１と、羽根車２１に固定され羽根車２１を回転させるためのローター２２と、コイルが形成されたティース１５を備えたステーター１と、上記ローター２２と上記ステーター１の隔離を行う分離板３を備え、ステーター完成を樹脂モールドしたものである。上記分離板３の円筒部の円筒外周面３１のテーパＴ２よりも小さいテーパＴ１を有する突起３２１は、上記円筒外周面３１とティース内周面１５１が対向する高さＡから高さＢ間に位置して上記円筒外周面３１に設けた。

また、上記突起３２１のテーパＴ２を、円筒外周面３１のテーパＴ１より小さくしたことで、上記高さＢの突起３２１とティース内周面１５１間のクリアランスＤは、同じ高さＢでの前記クリアランスＣ２より、小さいものとなっている。更に、クリアランスＤは、前記ステーター１の突起３２１への圧入を防止するものでもある。また、突起３２１の幅（分離板３の円筒部の円周方向における寸法）を小さくすることで、分離板３を形成する際に突起３２１の金型への喰いつきを防止することができる。更に、円筒外周面３１のテーパＴ１は０．５〜１．０°程度であるのに対し、突起３２１のテーパＴ２は０．２°程度であり、上記突起３２１の幅はティース１５の幅の１／４程度であるが、もちろん、これらの数字にのみ、限定されるものではない。

更に、ティース１５間のクリアランスＥに位置するリブ３２２を、ティース内周面１５１と円筒外周面３１の同芯円を基に、隣り合う夫々のリブ３２２に対してラジアル方向に対し均等な角度で、円筒外周面３１に四つ設けることで、分離板３に対するステーター１の位置決めを行っている。更に、リブ３２２の幅は、高さＡの位置において、ティース１５間のクリアランスＥに対して余裕を設けておらず、リブ３２２は、上記高さＡにおいて、ティース１５と接するものである。これにより、円筒外周面３１が、モールド樹脂の射出圧に負けて内径側に変形し、変形した分だけステーター１がモールド樹脂の射出圧で移動しようとしても、上記リブ３２２と接するステーター１は上記リブ３２２で保持されており、上記ステーター１のみが移動することを防止できる。したがって、ティース内周面１５１と円筒外周面３１の同芯ズレによるホールＩＣ４３の検出精度の低下が軽減される。

また、上記リブ３２２は、ラジアル方向に対し均等な角度で少なくとも二箇所以上のクリアランスＥに夫々設けてあれば、単なる位置決めだけではなく、モールド成形によるステーター１のみが移動することを防止するものとなる。もちろん、ティース１５間の全てのクリアランスＥに、リブ３２２を夫々設けたものであってもよい。

図４は、三相モーターにおける他例であり、隣り合うリブ３２２とリブ３２２の中間に、突起３２１を設けたものであり、上記リブ３２２および上記突起３２１により、モールド樹脂の射出圧によるステーター１が移動したり、傾きに変化が生じたりすることを抑えられ、ポンプ性能のばらつきを軽減することができるものである。また、円筒外周面３１は、ティース内周面１５１に対して同芯円の形状であり、上記ティース内周面１５１と上記円筒外周面３１の同じ高さに位置する夫々の面には、夫々均等にモールド樹脂の射出圧がかかるため、突起３２１は、ティース内周面１５１に対して、両端のクリアランスＥ間の、どの位置に設けたものであってもよい。

また、図５は、ヘタリ１５２によりティース内周面１５１が円筒外周面３１に対して同芯円の形状でない単層モーターにおける他例である。この単層モーターの例では、リブ３２２の略楔状の空間５のヘタリ１５２側の面に接して、突起３２１を円筒外周面３１に設けたものである。この構成により、上記リブ３２２によりステーター１が保持され、上記突起３２１により、上記空間５へのモールド樹脂の流入による応力集中を減少させ、円筒外周面３１の内径側への変形を防止できるものとなる。したがって、樹脂モールド成形により、ステーター１が移動したり、傾きに変化が生じたりすることを防止でき、ポンプ性能のばらつきを抑えることができる。

本件発明の実施例のポンプにおける断面図である。同上の分離板の斜視図である。同上の高さＢにおける三相モーターのリブ近傍の要部断面図である。同上の高さＢにおける三相モーターの他例のリブ近傍の要部断面図である。同上の高さＢにおける単相モーターのリブ近傍の要部断面図である。従来例のポンプにおける断面図である。同上の高さＡにおける三相モーターのティース付近の要部断面図である。同上の高さＡにおける単相モーターのティース付近の要部断面図である。同上の樹脂モールド成形の金型の断面図である。

符号の説明

１ステーター
１５ティース
１５１ティース内周面
２２ローター
３分離板
３１円筒外周面
３２１突起
３２２リブ
４制御基板

Claims

液体を吸排するための羽根車と、羽根車に固定され羽根車を回転させるためのローターと、コイルが形成されたティースを備えたステーターと、ローターとステーターの隔離を行う分離板を備え、ステーターを樹脂モールドしたポンプであって、上記ローターと上記ステーターの間に位置した上記分離板の円筒部の円筒外周面が、円筒部の径の中心軸に沿ってテーパを有しており、上記円筒外周面のテーパよりも小さいテーパを有する突起を、上記分離板の円筒外周面の上記ティースの内周面と対向する面に設けたことを特徴とするポンプ。
ステーターのティース間のクリアランスに位置するリブを、上記分離板の円筒外周面に設けたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
上記リブをラジアル方向に対し均等な角度で、二箇所以上に設けたことを特徴とする請求項２記載のポンプ。
上記分離板の円筒外周面のテーパよりも小さいテーパを有する上記突起を、上記リブに接して設けたことを特徴とする請求項２または３記載のポンプ。