JP2021046849A

JP2021046849A - 自吸式ポンプ、及び自吸式ポンプのロータの製造方法

Info

Publication number: JP2021046849A
Application number: JP2019171461A
Authority: JP
Inventors: 内山　裕章; Hiroaki Uchiyama; 裕章内山; 松山　直樹; Naoki Matsuyama; 直樹松山; 田中　邦昭; Kuniaki Tanaka; 邦昭田中
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2021-03-25

Abstract

【課題】羽根車の回転に伴い生じ得る振動を低減することができる自吸式ポンプを提供する。【解決手段】自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４と、を備える。電動機３は、ステータ５と、ステータ５の内周側に配置される円筒状のマグネット１７と、マグネット１７の外周側を覆うマグネットカバー１８と、羽根車２と一体に形成されて、マグネット１７の内周側を被覆するモールド樹脂部２０とを有する。マグネットカバー１８が、樹脂製である。【選択図】図１

Description

本発明は、自吸式ポンプ、及び自吸式ポンプのロータの製造方法に関するものである。

この種の自吸式ポンプは、羽根車と、羽根車を駆動する電動機と、羽根車を収容するケーシングとを備える。電動機は、ステータと、ステータの内周側に配置されるマグネットと、マグネットの外周側を覆う金属製のマグネットカバーと、羽根車と一体に形成されて、マグネットの内周側を被覆するモールド樹脂部とを有する（特許文献１参照）。

特開２０１８−１０８０２４号公報

前述の構成では、マグネットカバーが金属製であるため、羽根車の重量が比較的重くなることからアンバランス量（不釣り合い量）が大きくなり、その羽根車の回転に伴い比較的大きな振動が発生するという課題を有していた。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、羽根車の回転に伴い生じ得る振動を低減することができる自吸式ポンプを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の態様に係る自吸式ポンプは、羽根車と、羽根車を駆動する電動機と、羽根車を収容するケーシングと、を備え、電動機は、ステータと、ステータの内周側に配置される円筒状のマグネットと、マグネットの外周側を覆うマグネットカバーと、羽根車と一体に形成されて、マグネットの内周側を被覆するモールド樹脂部とを有し、マグネットカバーが、樹脂製である。

本発明の態様に係る自吸式ポンプのロータの製造方法は、自吸式ポンプの羽根車と一体に形成されるロータを製造する方法であって、マグネットカバーを樹脂成形する工程と、マグネットをマグネットカバーに挿入する工程と、マグネットカバー及びマグネットを金型内に配置し、樹脂を金型内に流し込んで、マグネットカバーを羽根車及びロータのモールド樹脂部と一体に樹脂成形する工程と、を備える。

本開示によれば、羽根車の回転に伴い生じ得る振動を低減することができる自吸式ポンプを提供することができる。

実施形態に係る自吸式ポンプの側断面図である。実施形態に係る自吸式ポンプの分解斜視図である。ケーシングカバーの斜視図である。

以下、本実施形態を図面と共に詳述する。

本実施形態に係る自吸式ポンプは、給湯機器及び暖房機器の循環用ポンプ、食器洗浄機及び洗濯機の給水ポンプ等の用途に適用することができる。

図１及び図２に示すように、自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４とを備える。なお、本実施形態では、図１中の左側を「正面」又は「前面」と称し、図１中の右側を「背面」又は「後面」と称する。

羽根車２は、羽根車２の周方向に間隔をおいて複数配置される羽根（ブレード）２ａと、羽根２ａの一端側（前端側）を覆う前面シュラウド２ｂと、羽根２ａの他端側（後端側）を覆う後面シュラウド２ｃとを有する。

電動機３は、羽根車２を回転駆動するためのステータ５と、ステータ５及び制御基板６をモールド樹脂部７によって被覆するステータモールド８とを有する。また、電動機３は、羽根車２と一体に形成されるロータ１０と、ロータ１０を支持する軸１１とを有する。

ステータモールド８は、複数の金属板が積層されて形成されるステータコア１２と、ステータコア１２を覆う絶縁板１３と、絶縁板１３にコイル１４が巻き回されて形成されるステータ５と、コイル１４に流れる電流を制御する制御基板６とを有する。

また、ステータモールド８の前面（図１中の左側）に、分離板１５が配置され、分離板１５には、羽根車２の軸１１の一端側（後端側）を支持する円筒状の第一軸支持部（ボス）１６が配設される。

ロータ１０は、ステータ５の内周側に配置される円筒状のマグネット１７と、マグネット１７の外周側を覆うマグネットカバー１８と、マグネット１７の内周側を被覆するモールド樹脂部２０とを有する。マグネットカバー１８は、モールド樹脂部２０とは別体で樹脂成形される。ロータ１０（モールド樹脂部２０）は、首部（接続部）９を介して羽根車２（後面シュラウド２ｃ）に接続されている。ロータ１０は、軸受２１を介して軸１１に支持されており、ロータ１０及び羽根車２が、軸１１を回転中心として回転できるようになっている。

マグネット１７は、例えば、マグネット材料に樹脂材が混合されて成形されるプラスチックマグネットから構成され、マグネットカバー１８及びモールド樹脂部２０は、例えば、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）から成形される。

図２に示すように、マグネットカバー１８は、円筒状の周壁２２を有し、周壁２２の一端側には、周壁２２よりも厚くなるように厚肉部２３が形成されている。周壁２２の厚さは、例えば、０．３ｍｍである。

図１から図３に示すように、ケーシング４は、羽根車２の外周を囲むボリュート３１を備えるケーシング本体３２を有する。ケーシング本体３２の後面（図１中の右側）に、Ｏリング３３を介在させてステータモールド８の分離板１５が接合される。

その一方で、ケーシング本体３２におけるステータモールド８とは反対側の前面（図１中の左側）には、仕切板３４及びパッキン（板状のシール材）３５を介在させてケーシングカバー３６が接合される。すなわち、ケーシング本体３２とケーシングカバー３６との間には、仕切板３４及びパッキン３５が介在されている。

図３に示すように、ケーシングカバー３６は、吸込口４１と、吐出口４２と、排水口４３と、後述する吐出室４６から吸込室４５への還流通路４４とを有する。ケーシング本体３２におけるステータモールド８側とは反対側の前面に、ケーシングカバー３６が仕切板３４及びパッキン３５を介在させて接合されることにより、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に、吸込室４５及び吐出室４６が形成される。

また、ケーシングカバー３６には、羽根車２の軸１１の他端側（前端側）を支持する円筒状の第二軸支持部（ボス）４７が配設される。この第二軸支持部４７は、設置状態で後述する吸込穴５３を貫通して、さらに、第一軸支持部１６に向かって延在している。

ケーシングカバー３６には、吸込室４５と吐出室４６とを区画形成するための直線状壁部４８及び曲線状壁部４９が配設される。この曲線状壁部４９は、第二軸支持部４７の外周側に、第二軸支持部４７と同心円状に形成されている。

図２に示すように、ケーシングカバー３６に、ステータモールド８の分離板１５と係合するための複数本（本実施形態では、四本）のボス５１が配設され、ケーシング本体３２には、ケーシングカバー３６のボス５１が挿通される挿通部５２が配設される。

これらのステータモールド８（電動機３）と、ケーシング本体３２と、ケーシングカバー３６とは、ビス（図示せず）を用いて固定される。

図１及び図２に示すように、仕切板３４及びパッキン３５は、重ね合わせて一体とされて、ケーシング本体３２におけるケーシングカバー３６側の前面を閉塞する。仕切板３４には、吸込穴５３と、吐出穴５４と、自吸用の還流穴５５とが形成される。

仕切板３４の吸込穴５３は、設置状態での仕切板３４の中央部分に形成される。吸込穴５３は、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吸込室４５と、ケーシング本体３２内に配置される羽根車２の入口とを連通する。

仕切板３４の吐出穴５４は、設置状態での仕切板３４の上端側部分に形成される。吐出穴５４は、ケーシング本体３２に形成されるボリュート３１の出口と、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吐出室４６とを連通する。

仕切板３４の還流穴５５は、設置状態での仕切板３４の下端側部分に形成される。還流穴５５は、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吐出室４６と、ケーシング本体３２に形成されるボリュート３１内とを連通する。

次に、自吸式ポンプ１の羽根車２と一体に形成されるロータ１０を製造する方法の一例を説明する。

先ず、マグネットカバー１８を、金型を用いて樹脂成形する。次いで、マグネット１７を、マグネットカバー１８に挿入する。そして、マグネットカバー１８及びマグネット１７を金型内に配置し、樹脂を金型内に流し込んで、マグネットカバー１８を羽根車２及びモールド樹脂部２０と一体に樹脂成形する。このようにすることにより、ロータ１０と一体に形成された羽根車２を得ることができる。なお、図２中の符号２４は、マグネットカバー１８とモールド樹脂部２０との接合部である。

なお、上述のロータ１０の製造方法はあくまでも一例である。例えば、羽根２ａを備えた前面シュラウド２ｂを後面シュラウド２ｃとは別体で樹脂成形し、羽根２ａを備えた前面シュラウド２ｂを後面シュラウド２ｃに溶着して、ロータ１０と一体に羽根車２を形成する工程が追加されてもよい。

以下、以上のように構成された自吸式ポンプ１の動作を説明する。

自吸式ポンプ１の動作には、ボリュート３１及び配管内に気体がある状態で水を外部の水槽（図示せず）から吸い上げる自吸モードと、ボリュート３１内及び配管内が満水（水のみで気体がない）の状態で水を外部に吐き出す通常動作モードとがある。

先ず、水槽と自吸式ポンプ１の吸込口４１とを配管（吸込配管）により接続し、自吸式ポンプ１の吐出口４２に配管（吐出配管）を接続し、さらに、自吸式ポンプ１の排水口４３に配管（排水配管）を接続する。

次いで、自吸式ポンプ１の内部（ボリュート３１内）に注水した後に、制御基板６に通電し、ステータ５から回転磁界を発生させることにより、ロータ１０及び羽根車２を回転させる。

水が羽根車２の回転による遠心力によって加圧されて、ボリュート３１に沿って仕切板３４の吐出穴５４を通過し、ケーシングカバー３６側の吐出室４６に送られる。

ボリュート３１内の水が吐出室４６に送り出されることにより、羽根車２の内側において負圧となり、水及び気体が、吸込口４１、吸込室４５、吸込穴５３を通過して、ボリュート３１内に送られる。

自吸モードにおいては、ボリュート３１から吐出室４６に送られた水は、設置状態で自吸式ポンプ１の下端側にある還流穴５５又は還流通路４４を通過してボリュート３１内に戻るため、気体のみが吐出室４６から吐出口４２に送られる。

このため、ボリュート３１内に残っている気体のみが吐出口４２から配管へ徐々に吐き出されることにより、水槽内の水が自吸式ポンプ１により吸い上げられ、ボリュート３１内及び配管内が満水の状態となる。

ボリュート３１内及び配管内が満水の状態となった以降は、自吸モードから、水のみが吐出口４２から配管へ吐き出される通常動作モードとなる。

通常動作モードにおいては、吐出室４６に送られた水は、吐出口４２から配管へ吐き出される水と、還流穴５５を通過してボリュート３１へと戻され、又は還流通路４４を通過して吸込室４５からボリュート３１へと戻される水とに別れて流れる。

なお、自吸式ポンプ１の内部の水の排水時には、ボリュート３１内の水が、設置状態での自吸式ポンプ１の下端側にある還流穴５５を通過して、排水口４３から排出される。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４と、を備える。電動機３は、ステータ５と、ステータ５の内周側に配置される円筒状のマグネット１７と、マグネット１７の外周側を覆うマグネットカバー１８と、羽根車２と一体に形成されて、マグネット１７の内周側を被覆するモールド樹脂部２０とを有する。マグネットカバー１８が、樹脂製である。

このような自吸式ポンプ１によれば、マグネットカバー１８が樹脂製であるため、羽根車２の重量を軽減できることからアンバランス量を小さくできて、羽根車２の回転に伴い生じ得る振動を低減することが可能になる。

実験において測定を行った結果として、本実施形態のようにマグネットカバー１８が樹脂製である場合には、マグネットカバー１８がＳＵＳ材製である場合と比較して、羽根車２の回転に伴い生じる振動（振動加速度）が０．３７ｍ／ｓｅｃ^２低減された。

また、マグネット１７の外周側をマグネットカバー１８によって覆う構造としてロータ１０を構成することにより、マグネット１７とステータ５との間隔（エアギャップ）を狭く維持し、且つ、マグネット１７の飛散防止構造を形成することができる。

（２）マグネットカバー１８は、円筒状の周壁２２を有し、周壁２２の厚さが、０．３ｍｍである。

このようにマグネットカバー１８を構成することにより、マグネット１７とステータ５との間隔を狭く維持することができて、電動機３のモータ効率を高い状態で維持することが可能になる。

（３）マグネットカバー１８は、周壁２２の一端側に形成される厚肉部２３を有する。

このようにマグネットカバー１８を構成することにより、薄肉樹脂成形した周壁２２を厚肉部２３によって補強することができて、部品状態での周壁２２の強度向上を図ることが可能になる。

（４）マグネットカバー１８は、ポリフェニレンエーテル樹脂から成形される。

このような材料を採用することにより、薄肉でも強度の高いマグネットカバー１８の成形を良好に実現することができる。

（５）自吸式ポンプ１のロータ１０の製造方法は、マグネットカバー１８を樹脂成形する工程と、マグネット１７をマグネットカバー１８に挿入する工程と、を備える。また、自吸式ポンプ１のロータ１０の製造方法は、マグネットカバー１８及びマグネット１７を金型内に配置し、樹脂を金型内に流し込んで、マグネットカバー１８を羽根車２及びロータ１０のモールド樹脂部２０と一体に樹脂成形する工程と、を備える。

このような製造方法によれば、マグネットカバー１８とマグネット１７との間に隙間が生じるため、自吸式ポンプ１の使用時の循環水による膨潤によって、マグネット１７に寸法変化及び機械的強度の低下等が生じるのを抑制することが可能になる。

なお、上述の実施形態は本開示の一例である。このため、本開示は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１自吸式ポンプ
２羽根車
３電動機
４ケーシング
５ステータ
１０ロータ
１７マグネット
１８マグネットカバー
２０モールド樹脂部
２２周壁
２３厚肉部

Claims

羽根車と、
前記羽根車を駆動する電動機と、
前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、
前記電動機は、
ステータと、
前記ステータの内周側に配置される円筒状のマグネットと、
前記マグネットの外周側を覆うマグネットカバーと、
前記羽根車と一体に形成されて、前記マグネットの内周側を被覆するモールド樹脂部とを有し、
前記マグネットカバーが、樹脂製である、自吸式ポンプ。
前記マグネットカバーは、
円筒状の周壁を有し、
前記周壁の厚さが、０．３ｍｍである、請求項1に記載の自吸式ポンプ。
前記マグネットカバーは、前記周壁の一端側に形成される厚肉部を有する、請求項２に記載の自吸式ポンプ。
前記マグネットカバーは、ポリフェニレンエーテル樹脂から成形される、請求項1から３のいずれか一項に記載の自吸式ポンプ。
自吸式ポンプの羽根車と一体に形成されるロータを製造する方法であって、
マグネットカバーを樹脂成形する工程と、
マグネットを前記マグネットカバーに挿入する工程と、
前記マグネットカバー及び前記マグネットを金型内に配置し、樹脂を前記金型内に流し込んで、前記マグネットカバーを前記羽根車及び前記ロータのモールド樹脂部と一体に樹脂成形する工程と、を備える
自吸式ポンプのロータの製造方法。