JP2011193580A - モータ、当該モータを駆動源とするポンプ、当該ポンプを搭載したポンプ駆動機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁束の発生効率の向上させたりトルクリプルを低減させたりすることのできるモータ、当該モータを駆動源とするポンプ、当該ポンプを搭載したポンプ駆動機器を得る。
【解決手段】モータ１は、環状に形成した永久磁石２の内周側に位置する内周側ステータ４と、永久磁石２の外周側に位置する外周側ステータ５と、を備えている。そして、永久磁石２の中央半径ｒに対する径方向厚みｔの比（＝ｔ／ｒ）を、永久磁石２の極数に応じて設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ、当該モータを駆動源とするポンプ、当該ポンプを搭載したポンプ駆動機器に関する。

従来、モータとして、内外周が多極着磁された環状の永久磁石の内側に、内ヨークおよび内コイル組立を配置するとともに、当該永久磁石の外側に、外ヨークおよび外コイル組立を配置した２相構造のモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８５２２８号公報

しかしながら、上記特許文献１では、環状の永久磁石の内側および外側を着磁させる点については言及しているが、永久磁石自体の形状（肉厚等）については何ら示唆されていない。

これに対し、発明者らが鋭意研究を重ねた結果、永久磁石の環状部分の肉厚などを適宜変化させることで、磁束の発生効率の向上させたりトルクリプルを低減させたりすることができることが確かめられた。

そこで、本発明は、モータ効率の向上を図ることのできるモータ、当該モータを駆動源とするポンプ、当該ポンプを搭載したポンプ駆動機器を得ることを目的とする。

本発明にかかるモータは、ロータを構成する環状の永久磁石を有し、当該永久磁石は、内周側と外周側の双方に磁束を発生させるように着磁されており、前記永久磁石の内周側および外周側に、永久磁石に回転力を発生させる内周側ステータおよび外周側ステータが配置され、前記永久磁石の中央半径に対する径方向厚みの比が、当該永久磁石の極数に応じて設定されていることを特徴とする。

また、本発明にかかるポンプは、上記モータを駆動源とすることを特徴とする。

また、本発明にかかるポンプ駆動機器は、上記ポンプを搭載したことを特徴とする。

本発明によれば、永久磁石の中央半径に対する径方向厚みを、永久磁石の極数に応じて設定することで、磁束の発生効率を向上させたり、トルクリプルを低減させたりすることが可能となる。すなわち、本発明によれば、モータ効率の向上を図ることのできるモータ、当該モータを駆動源とするポンプ、当該ポンプを搭載したポンプ駆動機器を得ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるモータを模式的に示す平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態にかかるモータを模式的に示す背面図である。 図４は、極数が６極、８極、１０極の永久磁石を用いた場合における、永久磁石の中央径に対する厚みの比に応じた内周側ステータと外周側ステータとの総磁束を表したグラフである。 図５は、極数が６極、１０極の永久磁石を用いた場合における、永久磁石の中央径に対する厚みの比に応じて発生するトルクリプルの変化を表したグラフである。 図６は、極数が６極の永久磁石の中央径に対する厚みの比が０．７０の場合の外側のトルク波形と、内側のトルク波形と、内・外側を合算したトルク波形と、を示すグラフである。 図７は、極数が１０極の永久磁石の中央径に対する厚みの比が０．６５の場合の外側のトルク波形と、内側のトルク波形と、内・外側を合算したトルク波形と、を示すグラフである。 図８は、極数が６極の永久磁石の中央径に対する厚みの比が０．５５の場合の外側のトルク波形と、内側のトルク波形と、内・外側を合算したトルク波形と、を示すグラフである。 図９は、極数が１０極の永久磁石の中央径に対する厚みの比が０．５０の場合の外側のトルク波形と、内側のトルク波形と、内・外側を合算したトルク波形と、を示すグラフである。 図１０は、極数が１０極の永久磁石の中央径に対する厚みの比が０．３５の場合の外側のトルク波形と、内側のトルク波形と、内・外側を合算したトルク波形と、を示すグラフである。 図１１は、本発明の第２実施形態にかかるモータを模式的に示す背面図である。 図１２は、本発明の第２実施形態にかかるモータを模式的に示す断面図である。 図１３は、本発明の第３実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図である。 図１４は、本発明の第４実施形態にかかる食器洗浄機の内部構造を示す模式図である。 図１５は、本発明の第４実施形態の第１変形例にかかる給湯ユニットの回路図である。 図１６は、本発明の第４実施形態の第２変形例にかかる洗濯機の内部構造を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかるモータ１はクローポール型モータであり、ロータ３を構成する環状（円筒形状）の永久磁石２と、この永久磁石２の内周側に位置する内周側ステータ４と、永久磁石２の外周側に位置する外周側ステータ５と、を備えている。

ロータ３は、略円筒状をしており、永久磁石２の軸方向（図２中、上下方向）の一方の端部（図２中上側）に支持板６を備えて大略カップ形状を呈しており、この支持板６の中心部に回転軸７を連結している。

内周側ステータ４は、圧粉体としての圧粉鉄心で構成したステータコア８を有している。このステータコア８は、支持板６に近接配置された端板８ａの中心に、上述した回転軸７と同一軸線上に位置する軸部８ｂを備えるとともに、端板８ａの外周縁には、軸部８ｂと平行かつ同方向に延出する爪磁極８ｃを、円周方向に沿ってほぼ等間隔に複数（ここでは４個）備えている。そして、軸部８ｂと爪磁極８ｃとの間の空間に巻線である内側コイル９を巻き付けている。

一方、外周側ステータ５は、圧粉体としての圧粉鉄心で構成したステータコア１０を有し、外周側に位置する外側円筒部１０ａの内側に、爪磁極１０ｂを円周方向に沿ってほぼ等間隔に複数（ここでは４個）備えている。これら外側円筒部１０ａと爪磁極１０ｂとは、上述した端板８ａとほぼ同一面上に位置する環状の端板１０ｃにより相互に連結されて一体化している。そして、外側円筒部１０ａと爪磁極１０ｂとの間の空間に巻線である外側コイル１１を巻き付けている。

ステータコア８およびステータコア１０は、図示せぬ金型のキャビティ内に磁性粉を充填し圧縮することにより成形した圧粉鉄心で構成されている。この圧粉鉄心は、鉄粉個々の表面を例えばリン酸皮膜処理などの無機絶縁皮膜でコーティングし、粒子間を樹脂でバインドした構造であり、高周波での鉄損失が低く（渦電流損失が低く）、また飽和磁束密度が大きくしかも耐熱性に優れるという利点を備えている。

なお、ステータコア８およびステータコア１０を、金属ガラスで構成してもよい。金属ガラスは、上記圧粉鉄心と同様に高周波での鉄損失が低く（渦電流損失が低く）、また飽和磁束密度が大きくしかも耐熱性に優れるという利点を備えている。

永久磁石２は、環状となった円周方向に沿って着磁させる極異方着磁が採用されている。すなわち、図３に示すように、永久磁石２の内周側と外周側との双方にそれぞれ極異方着磁させることで、内周側と外周側の双方に磁束を発生させるようにしている。

このとき、内周側および外周側のそれぞれの着磁部位は、円周方向等間隔の４箇所、つまり中心角９０度の間隔をおいて極異方着磁しており、かつ、これらは互いに電気角で９０度ずれている。このため、内周側ステータ４におけるステータコア８の爪磁極８ｃと、外周側ステータ５におけるステータコア１０の爪磁極１０ｂとが、円周方向の同一位置に配置される。

なお、永久磁石２の内周側および外周側のそれぞれの着磁部位を、円周方向で同一位置としてもよい。その場合には、内周側ステータ４におけるステータコア８の爪磁極８ｃと、外周側ステータ５におけるステータコア１０の爪磁極１０ｂとを、電気角で９０度ずらすことになる。

また、本実施形態では、極異方着磁させた永久磁石２を使用しているが、ラジアル着磁させた永久磁石を使用してもよい。その場合にも、内周側ステータ４の爪磁極８ｃと外周側ステータ５の爪磁極１０ｂとを、電気角で９０度ずらすことになる。

ところで、図１および図３では、内周側および外周側の極数がそれぞれ４極の永久磁石２を示しているが、実際には、極数が６極以上の永久磁石が用いられている。なお、極数が６極の永久磁石は、例えば、中心角６０度の間隔をおいて極異方着磁することで得ることができ、極数が８極の永久磁石は、例えば、中心角４５度の間隔をおいて極異方着磁することで得ることができる。また、爪磁極８ｂおよび爪磁極１０ｂの数は、永久磁石２の極数に応じて変化させる（例えば、極数が８極の永久磁石を用いた場合、爪磁極８ｂおよび爪磁極１０ｂをそれぞれ８個形成する）のが好適である。

このように、本実施形態にかかるモータ１は、内周側と外周側の双方にそれぞれ極異方着磁させた永久磁石２の内周側および外周側に、当該永久磁石２に対して回転力を発生させる内周側ステータ４および外周側ステータ５を配置した２相構造となっている。そのため、軸方向の大型化を抑えて薄型化を達成しつつ低振動，低騒音化を図ることができる。

上記構成のモータ１について発明者らが鋭意研究を重ねた結果、永久磁石２の環状部分の肉厚などを適宜変化させることにより、磁束の発生効率を向上させたり、トルクリプルを低減させたりすることが確かめられた。

具体的には、永久磁石２の中央半径ｒに対する径方向厚みｔの比（＝ｔ／ｒ）を、当該永久磁石２の極数に応じて設定することで、モータ効率を向上させ得ることが確かめられた。

以下では、６極の場合および８極以上の場合において、モータ効率を向上させることのできるｔ／ｒの範囲について説明する。なお、今回の実験では、中央半径（ｒ）が２０ｍｍ、軸方向高さが１０ｍｍの永久磁石２を用いた。

図４のグラフは、ｔ／ｒを変化させた場合の永久磁石２の総磁束量の変化を示しており、特性Ｗｉ−６は極数を６極とした場合の内側総磁束量変化、特性Ｗｏ−６は極数を６極とした場合の外側総磁束量変化を示している。また、特性Ｗｉ−８は極数を８極とした場合の内側総磁束量変化、特性Ｗｏ−８は極数を８極とした場合の外側総磁束量変化であり、特性Ｗｉ−１０は極数を１０極とした場合の内側総磁束量変化、特性Ｗｏ−１０は極数を１０極とした場合の外側総磁束量変化である。

図４のグラフより、永久磁石２の中央半径ｒに対する径方向厚みｔの比（＝ｔ／ｒ）を徐々に大きく変化させると、永久磁石２の内側総磁束量は、初めは徐々に増加するが、ｔ／ｒがある値を超えると徐々に減少していくことが理解される。

これに対し、永久磁石２の外側総磁束量は、ｔ／ｒを徐々に大きく変化させると、それに伴って徐々に増加することが理解される。

ところで、トルクリプルを小さくするためには、内側総磁束量と外側総磁束量とが相互に近いことが望ましい。

したがって、トルクリプルを小さくするためには、内側総磁束量と外側総磁束量とが相互に近くなるようにｔ／ｒの範囲を設定すればよい。すなわち、図４のグラフから、極数が６極の場合では、内側総磁束量と外側総磁束量とが近くなる範囲は、ｔ／ｒ≒１．０（指示線ａ）以下であり、８極以上の場合（８極および１０極）では、内側総磁束量と外側総磁束量とが近くなる範囲は、ｔ／ｒ≒０．９（指示線ｂ）以下である。したがって、永久磁石２の中央半径ｒに対する径方向厚みｔの比（＝ｔ／ｒ）を、極数が６極の場合には、０よりも大きく１．０以下の範囲に設定し、極数が８極以上の場合には、０よりも大きく０．９以下の範囲に設定すればよい。

また、上記の範囲（極数が６極の場合、０より大きく１．０以下の範囲、極数が８極以上の場合、０より大きく０．９以下の範囲）でｔ／ｒを変化させると、トルクリプル（平均トルクに対する割合）は、図５のグラフに示すように変化することが確かめられた。なお、特性Ｔｒ−６は、極数が６極の場合のトルクリプル変化であり、特性Ｔｒ−８は、極数が８極の場合のトルクリプル変化である。

図５のグラフによれば、極数が６極の場合、８極以上の場合のいずれも、ｔ／ｒを徐々に小さくすると、それに伴ってトルクリプルも徐々に小さくなることが確かめられる。

この図５のグラフより、極数が６極の場合には、ｔ／ｒの範囲を、０よりも大きく０．７０以下に設定し、極数が８極以上の場合には、ｔ／ｒの範囲を、０よりも大きく０．６５以下に設定するのが好ましいことが理解される。

まず、極数が６極の場合、ｔ／ｒ＝０．７０（図４中の指示線ｃで示した値）としたときのトルク波形は図６に示すようになり、このときのトルクリプルは図５より約２９．０パーセントとなる。

また、極数が１０極（８極以上）の場合、ｔ／ｒ＝０．６５（図４中の指示線ｄで示した値）としたときのトルク波形は図７に示すようになり、このときのトルクリプルは、図５より約２９．６パーセントとなる。

なお、図６および図７は、縦軸にトルク、横軸に時間が示されており、Ｔｏは外側のトルク波形、Ｔｉは内側のトルク波形、そして、Ｔｔは内・外側を合計したトルク波形である。また、図８〜図１０においても同様である。

このように、極数が６極の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．７０以下の範囲とし、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．６５以下の範囲とすると、いずれもトルクリプルを３０パーセント（一般的な２相モータのトルクリプル）以下に抑えることができる。

したがって、極数が６極の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．７０以下の範囲とし、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．６５以下の範囲とすれば、一般的な２相モータよりも低振動のモータを得ることができる。

また、極数が６極の場合に、ｔ／ｒの範囲を、０よりも大きく０．５５以下に設定し、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒの範囲を、０よりも大きく０．５０以下に設定するのがより好ましい。

まず、極数が６極の場合、ｔ／ｒ＝０．５５（図４中の指示線ｅで示す値）としたときのトルク波形は図８に示すようになり、このときのトルクリプルは、図５より約２２．５パーセントとなる。

また、極数が１０極（８極以上）の場合、ｔ／ｒ＝０．５０（図４中の指示線ｆで示す値）としたときのトルク波形は図９に示すようになり、このときのトルクリプルは、図５より約２３．２パーセントとなる。なお、図８および図９に示すトルク特性の意味は、図６および図７と同様である。

このように、極数が６極の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．５５以下の範囲とし、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．５０以下の範囲とすると、いずれもトルクリプルを２４パーセント以下に抑えることができる。

したがって、極数が６極の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．５５以下の範囲とし、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．５０以下の範囲とすることで、２相モータにおける振動特性を、３相モータの振動特性により一層近づけることができる。

また、トルクリプルを２４パーセント以下に抑えることで、一般的に２相モータよりも低振動となる３相モータの製品として許容できる振動以下となる２相モータを得ることができる。

さらに、極数が８極以上の場合、ｔ／ｒを、０よりも大きく０．３５以下に設定するのがより好ましい。

例えば、１０極の場合、ｔ／ｒ＝０．３５（図４中の支持線ｇに示す値）としたときのトルク波形は図１０に示すようになり、このときのトルクリプルは、図５より約１５．０パーセントとなる。

したがって、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．３５以下の範囲とすると、トルクリプルを１５パーセント以下に抑えることができる。

なお、一般的な３相モータのトルクリプルは、約１５パーセントである。したがって、極数が８極以上の場合に、ｔ／ｒを０よりも大きく０．３５以下の範囲とすることで、一般的な３相モータの振動以下となる２相モータを得ることができる。

なお、ｔ／ｒを小さくしていけば、トルクリプルを低減させることができるが、ｔ／ｒを小さくなりすぎると、永久磁石２の磁束の発生効率が低下し、総磁束量が減少してしまう。

したがって、極数が６極の場合には、ｔ／ｒを０．３５〜０．５５の範囲に設定し、極数が８極以上の場合には、ｔ／ｒを０．２５〜０．３５の範囲に設定するのが好ましい。

このように、極数が６極の場合のｔ／ｒを０．３５〜０．５５の範囲とし、極数が８極以上の場合のｔ／ｒを０．２５〜０．３５の範囲とすれば、磁束量の低下を抑制しつつ、トルクリプルを低減させて振動を抑制することのできる２相モータ（モータ１）を得ることができる。そして、２相モータのモータ効率の向上を図ることで、低コスト化を実現することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、永久磁石２の中央半径ｒに対する径方向厚みｔを、当該永久磁石２の極数に応じて設定している。そのため、２相構造のモータ１の磁束の発生効率を向上させたり、トルクリプルを低減させたりすることが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、モータ効率の向上を図ることのできるモータ１を得ることができる。その結果、低コスト化を実現することができる。

また、本実施形態によれば、ステータコア８，１０を、磁性粉を圧縮して成形した圧粉体で構成しているので、渦電流損を低く抑えてモータ１として高効率化を達成でき、モータ１の小型化を図ることができる。また、形状の自由度が増すので、クローポール型鉄心のように複雑な形状であっても製造が容易となる。さらに、磁性粉を用いることで３Ｄ磁気回路を構成することが可能となるため、クローポール型モータを容易に構成することができるようになる。

なお、ステータコア８，１０を、金属ガラスで構成した場合にあっても、渦電流損失を抑えることができるとともに、高周波数域で使用することができる。また、圧粉鉄心と同様に、例えばクローポール型鉄心のように複雑な形状でも容易に製造することができる。さらに、金属ガラスを用いることで３Ｄ磁気回路を構成することが可能となるため、クローポール型モータを容易に構成することができるようになる。

このような金属ガラスは、磁性粉を圧縮して成形した圧粉体で構成することもできる。

また、本実施形態では、内側コイル９及び外側コイル１１を、環状のステータコア８及び１０に対して円周方向に沿ってそれぞれ巻き付ける構造、すなわちクローポール型モータとしているので、製造コストを低く抑えることができる。

また、永久磁石２を極異方着磁させることで、ラジアル着磁させた永久磁石に比べて磁力を強くすることができ、その分モータ１としてより小型化・高効率化を達成することができる。

なお、本実施形態では、内周側ステータ４のステータコア８および外周側ステータ５のステータコア１０の両方を、クローポール型鉄心で構成したものを例示したが、ステータコア８およびステータコア１０のうちいずれか一方のステータコアを後述するスロット巻き鉄心で構成してもよい。

また、内周側ステータ４および外周側ステータ５のうち、少なくとも一方のステータを圧粉鉄心で構成し、他方を他の材質、たとえば、積層鉄心や金属ガラスで構成してもよい。

また、内周側ステータ４および外周側ステータ５のうち、少なくとも一方のステータを金属ガラスで構成し、他方を他の材質、たとえば、積層鉄心や圧粉鉄心で構成することも可能である。

（第２実施形態）
本実施形態にかかるモータ１Ａは、基本的に上記第１実施形態のモータ１と同様の構成をしており、内周側ステータ４Ａのステータコア８Ａおよび外周側ステータ５Ａのステータコア１０Ａをスロット巻き鉄心で構成した点およびロータ３Ａの永久磁石２Ａをラジアル着磁させた点が主に上記第１実施形態と異なっている。

すなわち、本実施形態における内周側ステータ４Ａのステータコア８Ａは、中心部の円柱形状のコア部８ｂＡの外周側において、円周方向等間隔の４箇所に磁極８ｄを有し、これら各磁極８ｄに内側コイル９Ａを巻き付けている。一方、外周側ステータ５Ａのステータコア１０Ａは、外周側の円筒部１０ａＡの内側に、その円周方向等間隔の４箇所に磁極１０ｄを有し、これら各磁極１０ｄに外側コイル１１Ａを巻き付けている。

このステータコア８Ａ、１０Ａは、図１２に示すように、鋼板ｓを複数積層した積層鉄心Ｓｔで構成されている。

なお、スロット巻き鉄心は、圧粉鉄心や金属ガラスで構成してもよい。

また、本実施形態では、永久磁石２は、図３に示すように、円周方向等間隔の４箇所つまり９０度の間隔をおいて内周側と外周側との間でラジアル方向に着磁してあり、かつその着磁方向（Ｓ極とＮ極の位置関係）を円周方向に隣接するもの同士で異ならせている。すなわち、この永久磁石２は、内周側と外周側の双方に磁束を発生させるように着磁されている。なお、極異方着磁させた永久磁石２を使用することも可能である。

また、図１１でも、図１および図３と同様に、内周側および外周側の極数がそれぞれ４極の永久磁石２Ａを示しているが、実際には、極数が６極以上の永久磁石が用いられている。なお、極数が６極の永久磁石は、例えば、中心角６０度の間隔をおいてラジアル着磁することで得ることができ、極数が８極の永久磁石は、例えば、中心角４５度の間隔をおいてラジアル着磁することで得ることができる。また、磁極８ｄおよび磁極１０ｄの数は、永久磁石２の極数に応じて変化させるのが好適である。

そして、本実施形態にかかるモータ１Ａも、内周側と外周側の双方に磁束を発生させるように着磁させた永久磁石２Ａの内周側および外周側に、当該永久磁石２Ａに対して回転力を発生させる内周側ステータ４Ａおよび外周側ステータ５Ａを配置した２相構造となっている。したがって、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、軸方向の大型化を抑えて薄型化を達成しつつ低振動，低騒音化を図ることができる。

さらに、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、永久磁石２Ａの中央半径ｒに対する径方向厚みｔの比（＝ｔ／ｒ）を、当該永久磁石２Ａの極数に応じて設定している。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態では、ステータコア８Ａ，１０Ａにスロット巻き鉄心を使用しており、このスロット巻き鉄心を使用したモータ１Ａは、一般的にクローポール型鉄心に比較して大型化するので、必然的に機械的強度を高く維持することができるとともに、放熱性についても有利なものとなる。

また、永久磁石２Ａを、半径方向に向けて着磁する単純なラジアル着磁とすることで、製造コストを低く抑えることが可能となる。

また、本実施形態によれば、ステータコア８Ａ，１０Ａを積層鉄心で構成することで、渦電流損を低く抑えることができ、モータ１Ａの小型化・高効率化を達成することができる。

なお、鋼板ｓを複数積層した積層鉄心Ｓｔで鉄心を構成する場合には、上述したスロット巻き鉄心が適しているが、図１に示してあるクローポール型鉄心に適用してもよい。

また、本実施形態では、内周側ステータ４Ａのステータコア８Ａおよび外周側ステータ５Ａのステータコア１０Ａの両方を、スロット巻き鉄心で構成したものを例示したが、ステータコア８Ａおよびステータコア１０Ａのうちいずれか一方のステータコアをクローポール型鉄心で構成してもよい。

また、内周側ステータ４Ａおよび外周側ステータ５Ａのうち、少なくとも一方のステータを積層鉄心Ｓｔで構成し、他方を他の構造、たとえば、圧粉鉄心や金属ガラスで構成してもよい。

（第３実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態のモータ１を駆動源としたポンプＰについて説明する。

本実施形態にかかるポンプＰは、モータ１の支持板６に、液体を吸排する羽根車２０が固定支持され、この羽根車２０の中心に回転軸２１が取り付けられている。回転軸２１は、ポンプケース２２の内部に形成された軸支え部２３に回転可能に支持されており、支持板６を貫通して羽根車２０の反対側に突出している。

羽根車２０は、ポンプケース２２内に形成されたポンプ室２４に回転可能に収容されている。ポンプケース２２は、液体をポンプ室２４に吸入する吸入口２５およびポンプ室２４内の液体を排出する吐出口２６を備えており、ポンプ室２４は、ポンプケース２２と分離板２７との間に形成されている。

分離板２７は、回転軸２１を中心とした円板状の円板部２７ａと、円板部２７ａの外周側端部から支持板６と反対側でかつ永久磁石２の内側に沿って延設される内側円筒部２７ｂと、永久磁石２の外側に位置する外側円筒部２７ｃと、これら内側円筒部２７ｂおよび外側円筒部２７ｃの羽根車２０と反対側の端部どうしを連結する連結部２７ｄと、外側円筒部２７ｃの連結部２７ｄと反対側の端部から径方向外側に向けて延設される外側円板部２７ｅと、をそれぞれ備えている。

分離板２７の内側円筒部２７ｂと永久磁石２との間、外側円筒部２７ｃと永久磁石２との間、および連結部２７ｄと永久磁石２との間には、ロータ３が回転する際に相互に接触しない程度の僅かな隙間δ１、δ２およびδ３が形成されている。また、円板部２７ａと支持板６との間にも接触しない程度の隙間δ４が形成されており、それら隙間δ１、δ２、δ３およびδ４は、ポンプ室２４に連通している。

内周側ステータ４および外周側ステータ５でそれぞれ発生させる磁界を制御する制御基板２８は、リード線２９，３０を介して内側コイル９および外側コイル１１にそれぞれ接続されている。そして、ポンプケース２２を除いた部位全体がモールド樹脂３１によって被覆されている。つまり、分離板２７と、内周側ステータ４および外周側ステータ５と、制御基板２８とが、モールド樹脂３１により被覆されており、これにより強度を確保している。

このように構成されたポンプＰにおいては、内側コイル９および外側コイル１１への通電により発生する磁束がそれぞれの爪磁極８ｃおよび１０ｂから永久磁石２へと伝達される。このとき、永久磁石２が吸引反発し、永久磁石２が吸引反発することでロータ３に一体に設けられた羽根車２０が回転軸２１とともに回転する。そして、羽根車２０の回転に伴ってポンプ作用が発生し、吸入口２５からポンプ室２４へと吸引された液体は、ポンプ室２４で加圧された後に吐出口２６から吐出される。

このように、本実施形態では、ポンプＰの駆動源としてモータ１を用いているので、ポンプＰの低振動化および低騒音化を図ることができる。また、薄型化したモータ１を利用することで、ポンプＰの薄型化も可能となる。また、低コストで高効率のモータ１を用いることで、ポンプＰの性能をより一層向上させるとともに、低コスト化を実現させることができる。

なお、本実施形態では、ポンプＰの駆動源として上記第１実施形態のモータ１を用いたが、上記第２実施形態のモータ１Ａを用いることもできる。この場合にあっても同様の作用、効果を奏することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、本発明にかかるポンプを搭載したポンプ駆動機器について説明する。

図１４は、本実施形態にかかるポンプ駆動機器としての食器洗浄機１００を一例として示しており、この食器洗浄機１００では、水または温水が給水口１０１から貯水槽１０２に供給されるようになっており、貯水槽１０２に供給された水または温水が、洗浄ポンプＰ１によって貯水槽１０２からノズル１０３に送られ、水または温水をノズル１０３から噴出することで食器洗浄機１００内に配置した食器１０４を洗浄するようになっている。なお、本実施形態では、洗浄後の水または温水は、下方に落下して貯水槽１０２に溜められ、洗浄ポンプＰ１によって再度ノズル１０３に送られるようになっている。そして、所定時間循環洗浄した後に、洗浄ポンプＰ１を停止して排水ポンプＰ２を作動させることで、貯水槽１０２内の水が排水されるようになっている。

次に、給水口１０１から再度、水または温水を貯水槽１０２に供給した後、洗浄ポンプＰ１を所定時間作動させて濯ぎを行う。その後、洗浄ポンプＰ１を停止して排水ポンプＰ２を作動させて貯水槽１０２の水または温水を排水する。以上の動作を数回繰り返して濯ぎを行うことで、食器洗浄機１００内に配置した食器１０４が洗浄されるようになっている。

ここで、本実施形態では、上述した洗浄ポンプＰ１および排水ポンプＰ２に、上記第１実施形態で例示したモータ１を駆動源としたポンプＰ（図１３参照）を用いている。

このように、本実施形態にかかる食器洗浄機１００に、本発明のモータ１を駆動源としたポンプＰを用いて洗浄ポンプＰ１および排水ポンプＰ２を構成することで、ポンプの駆動出力を向上して、ポンプの薄型化かつ低振動，低騒音化を図ることのできる食器洗浄機１００を安価に得ることができ、また薄型化したポンプの形状を有効利用することで、食器収納スペースの拡大を図ることができる。また、ポンプを薄型化することで、ポンプの食器洗浄機１００への搭載性を向上させることが可能となる。

なお、ポンプＰ１、Ｐ２として、上記第２実施形態で例示したモータ１Ａを駆動源としたポンプＰを用いることも可能である。この場合にあっても同様の作用、効果を奏することができる。

次に、本実施形態のポンプ駆動機器の変形例について説明する。

図１５は、上記第４実施形態の第１変形例を示しており、ポンプ駆動機器が給湯器としての給湯ユニット２００である場合を例示する。

この給湯ユニット２００は、低電力化が可能で環境にもやさしいＣＯ_２を冷媒とするヒートポンプを利用した給湯システムであるエコキュート（登録商標）であり、図１５は、そのシステム概略図を示している。

図１５に示すように、給湯ユニット２００は、ヒートポンプユニット２０１、貯湯ユニット２０２、風呂２０３、床暖房２０４及び追い焚き熱交換器２０５や暖房熱交換器２０６等を備えている。

また、上記給湯ユニット２００には、台所や洗面用の温水蛇口２０７やお湯をためる補助タンク２０８が設けられており、かつ、給水口２０９の下流には減圧弁２１０が設けられるとともに、床暖房２０４には熱動弁２１１が設けられている。さらに、それぞれの配管には複数の混合弁２１２や安全弁２１３が設けられている。

そして、複数のポンプＰ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を駆動させるとともに、上記各弁を制御することで、風呂２０３や台所や洗面用の温水蛇口２０７等に、水やお湯を所望の温度、流量で供給することができる。

ここで、本変形例では、上述したポンプＰ４〜Ｐ８に、上記第１実施形態で例示したモータ１を駆動源としたポンプＰ（図１３参照）をそれぞれ用いている。

このように、本変形例にかかる給湯ユニット２００に、本発明のモータ１を駆動源としたポンプＰを用いてそれぞれのポンプＰ４〜Ｐ８を構成することで、ポンプの駆動出力を向上してポンプの薄型化かつ低振動，低騒音化を図ることのできる給湯ユニット２００を安価に得ることができる。また、ポンプを薄型化することで、ポンプの給湯ユニット２００への搭載性を向上させることが可能となる。

なお、上述したヒートポンプを利用した電気給湯器である給湯ユニット２００に限らず、ガス給湯器やコージェネレーションシステムにあっても本発明のポンプＰを用いることが可能である。また、ポンプＰに使用するモータとして、上記第２実施形態で例示したモータ１Ａを用いることも可能である。この場合にあっても同様の作用、効果を奏することができる。

図１６は、上記第４実施形態の第２変形例を示しており、ポンプ駆動機器が洗濯機３００である場合を例示する。

この洗濯機３００は、洗濯槽３０１が図示せぬモータによって回転制御されており、当該洗濯槽３０１を回転させるとともに、洗濯機３００内の水を循環ポンプＰ３で循環させることで衣類などの洗濯を行うようにしている。

ここで、本変形例では、上述した循環ポンプＰ３に、上記第１実施形態で例示したモータ１を駆動源としたポンプＰ（図１３参照）を用いている。このように、本変形例にかかる洗濯機３００に、本発明のモータ１を駆動源としたポンプＰを用いて循環ポンプＰ３を構成することで、ポンプの駆動出力を向上してポンプの薄型化かつ低振動，低騒音化を図ることのできる洗濯機３００を安価に得ることができる。また薄型化したポンプの形状を有効利用することで、洗濯槽３０１の拡大を図ることができる。また、ポンプを薄型化することで、ポンプの洗濯機３００への搭載性を向上させることが可能となる。

なお、ポンプＰ３として、上記第２実施形態で例示したモータ１Ａを駆動源としたポンプＰを用いることも可能である。この場合にあっても同様の作用、効果を奏することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記各実施形態では、極数が６極、８極および１０極の永久磁石を例示したが、極数が１２極以上の永久磁石を用いることも可能である。

また、内周側ステータおよび外周側ステータ、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１、１Ａ モータ
２、２Ａ 永久磁石
３、３Ａ ロータ
４、４Ａ 内周側ステータ
５、５Ａ 外周側ステータ
１００ 食器洗浄機（ポンプ駆動機器）
２００ 給湯ユニット（ポンプ駆動機器）
３００ 洗濯機（ポンプ駆動機器）
ｒ 永久磁石の中央半径
ｔ 永久磁石の径方向厚み
Ｓｔ 積層鉄心
Ｐ ポンプ

Claims (9)

1. ロータを構成する環状の永久磁石を有し、当該永久磁石は、内周側と外周側の双方に磁束を発生させるように着磁されており、前記永久磁石の内周側および外周側に、永久磁石に回転力を発生させる内周側ステータおよび外周側ステータが配置されたモータであって、
   前記永久磁石の中央半径に対する径方向厚みの比が、当該永久磁石の極数に応じて設定されていることを特徴とするモータ。
2. 前記永久磁石の中央半径に対する径方向厚みの比は、当該永久磁石の極数が６極の場合には、０よりも大きく０．７０以下の範囲に設定されており、前記永久磁石の極数が８極以上の場合には、０よりも大きく０．６５以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記内周側ステータおよび前記外周側ステータのうち、少なくともいずれか一方のステータコアを、周方向に沿って複数設けられてコイルが巻かれる磁極を有するスロット巻き鉄心で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
4. 前記内周側ステータおよび前記外周側ステータのうち、少なくともいずれか一方のステータコアを、軸方向に延在しかつ前記永久磁石に対向する爪磁極を周方向に沿って複数備えるクローポール型鉄心で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
5. 前記内周側ステータおよび前記外周側ステータのうち、少なくともいずれか一方のステータコアを、鋼板を複数積層した積層鉄心で構成したことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記内周側ステータおよび前記外周側ステータのうち、少なくともいずれか一方のステータコアを、磁性粉を圧縮して成形した圧粉体で構成したことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記内周側ステータおよび前記外周側ステータのうち、少なくともいずれか一方のステータコアを、金属ガラスで構成したことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のモータ。
8. 請求項１〜７のうちいずれか１項に記載のモータを駆動源としたことを特徴とするポンプ。
9. 請求項８に記載のポンプを搭載したことを特徴とするポンプ駆動機器。

Images