JP4904251B2 - DC motor for pump - Google Patents

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Description

本発明は、インペラ軸受の摩耗速度を低減することができることにより、インペラ3の軸受の寿命を長期化でき、また、ステータコアの形状自由度を高めたことにより磁気漏洩を少なくして、高効率化できるポンプ用DCモータに関する。   According to the present invention, the wear speed of the impeller bearing can be reduced, so that the service life of the impeller 3 can be extended, and the stator core has a higher degree of freedom in shape, thereby reducing magnetic leakage and increasing efficiency. The present invention relates to a pump DC motor that can be used.

従来より、自動車用の電動ウォータポンプとしては、モータとインペラ駆動源が別体となっている別体型電動ウォータポンプが使われている。つまり、別体型電動ウォータポンプは、モータによりアウターマグネットを回転させ、そのアウターマグネットと磁気結合した磁石を内蔵するインペラを回転させる方式(マグネットカップリング方式)である。近時の更なる高効率化、軽量化の要求に応えるべくモータのステータコア(電磁石)そのもので磁石を内蔵したインペラを直接回転させる一体型の電動ウォータポンプの開発・実施などが始まっている。このようなインペラがモータに組み込まれた例として特許文献1が挙げられる。該特許文献1の電動ウォータポンプのインペラでは1方向に磁界が発生する磁石を設けたものである。
特開2002−364576
Conventionally, as an electric water pump for automobiles, a separate electric water pump in which a motor and an impeller drive source are separate has been used. That is, the separate electric water pump is a system (magnet coupling system) in which an outer magnet is rotated by a motor and an impeller containing a magnet magnetically coupled to the outer magnet is rotated. Development and implementation of an integrated electric water pump that directly rotates an impeller with a built-in magnet with the motor's stator core (electromagnet) itself has been started to meet the recent demand for higher efficiency and lighter weight. Patent Document 1 is an example in which such an impeller is incorporated in a motor. The impeller of the electric water pump disclosed in Patent Document 1 is provided with a magnet that generates a magnetic field in one direction.
JP 2002-364576 A

特許文献1はモータとしての外周にステータコア(電磁石)を設けて、内周側のインナーロータ(内周回転方式)としての磁石を内蔵したインペラをステータコアとインペラ間の磁気吸引反発力により回転させるというものである。このステータコアであるが、鋼板を重ね合わせた積層鋼板にコイル線が巻かれた構造が一般的である。そしてステータコアの磁界を順番に入れ替えていくと、インペラと一体化した磁石が回転することになり、磁石と一体になったインペラも回転し、ポンプとしての役割を果たすこととなる。上記構造の一体型電動ウォータポンプには共通の課題が存在する。   According to Patent Document 1, a stator core (electromagnet) is provided on the outer periphery of a motor, and an impeller incorporating a magnet as an inner rotor (inner peripheral rotation method) is rotated by a magnetic attractive repulsive force between the stator core and the impeller. Is. The stator core generally has a structure in which a coil wire is wound around a laminated steel plate in which steel plates are overlapped. And if the magnetic field of a stator core is changed in order, the magnet integrated with the impeller will rotate, the impeller integrated with the magnet will also rotate, and will play the role of a pump. A common problem exists in the integrated electric water pump having the above structure.

第1の課題は、インペラの推力によるインペラ軸受寿命の低下である。
インペラは羽根を有しているが、羽根形状の物を回転させると上向きの力である推力が発生する。推力のためインペラはポンプ吸入方向に移動しようとするが、インペラは定位置で回転しなければならないものであるため、ストッパ機構が付いている。これは特許文献1の図中番号54に記載されており、54はシャフトの固定とインペラの軸方向ストッパの機能を兼ねたものである。ストッパの存在によりインペラの軸方向位置は固定されるが、あいかわらず推力は発生しているため、このストッパ端面とインペラ軸受部分が推力で押し付けられながら摺動している。そのためインペラ軸受が摩耗し、軸受寿命は限られたものとなる。
本課題の解決方法としては、推力と反対方向に対抗する力が存在すれば軸受摩耗は減少するものと考えられる。
The first problem is the reduction of the impeller bearing life due to the thrust of the impeller.
The impeller has blades, but when a blade-shaped object is rotated, an upward force is generated. The impeller tends to move in the pump suction direction due to thrust, but since the impeller must rotate at a fixed position, a stopper mechanism is attached. This is indicated by reference numeral 54 in the drawing of Patent Document 1, and 54 serves as a function of fixing the shaft and an axial stopper of the impeller. The position of the impeller in the axial direction is fixed by the presence of the stopper, but a thrust is always generated. Therefore, the stopper end surface and the impeller bearing portion slide while being pressed by the thrust. As a result, the impeller bearing is worn and the bearing life is limited.
As a solution to this problem, it is considered that bearing wear decreases if there is a force that opposes the thrust in the opposite direction.

第2の課題は、ステータコアの形状自由度が低いことである。
<積層鋼板のステータコア>
鋼板を重ね合わせた積層鋼板をステータコアとしたものでは所望の3次元形状にできず、形状に制約が生じる。そのため、洩れ磁束が多く大きいロータ回転力を得るためにステータコアが大きくなり、限られたスペースの中では、ポンプ形状の自由度が低くなるため、ポンプ性能やポンプ効率もある程度以上は上げることができない。つまり、性能や効率を追求したポンプ形状を製作できない。
The second problem is that the shape flexibility of the stator core is low.
<Stator core of laminated steel plate>
If a laminated steel plate formed by stacking steel plates is used as a stator core, a desired three-dimensional shape cannot be obtained, and the shape is restricted. For this reason, the stator core becomes large in order to obtain a large rotor rotational force with a large amount of leakage magnetic flux, and in a limited space, the degree of freedom of the pump shape becomes low, so the pump performance and pump efficiency cannot be increased to a certain extent. . In other words, a pump shape that pursues performance and efficiency cannot be manufactured.

<絶縁性焼結体のステータコア>
また最近ではステータコアの形状自由度を向上させるため、酸化被膜または樹脂等の絶縁体で被覆された鉄粉を焼結して所望の形状を形成した絶縁性焼結体を積層鋼板の代わりに使用することが実用化されている。但し絶縁性焼結体では絶縁体(非磁性体)が含有されているという関係上、完全な磁性体と比較してどうしても磁気透磁率が低くなってしまうという課題があった。詳しく書くと、絶縁性焼結体では電磁石自体の効率の向上を狙った磁束の流れに対応した形状にできるが、リン酸塩または合成樹脂等の非磁性体を含むため材質自体の磁気透磁率が低いので、磁界強度をあまり高くすることができない。以前より積層鋼板、絶縁性焼結体それぞれがステータコアに使用されているがそれぞれに欠点を有している。
<Insulating sintered stator core>
Recently, in order to improve the degree of freedom of the shape of the stator core, an insulating sintered body formed by sintering iron powder coated with an insulator such as oxide film or resin is used instead of laminated steel sheets. It has been put to practical use. However, since the insulating sintered body contains an insulating material (non-magnetic material), there is a problem that the magnetic permeability is inevitably lower than that of a complete magnetic material. In detail, an insulating sintered body can be shaped to accommodate the flow of magnetic flux aimed at improving the efficiency of the electromagnet itself, but it contains a non-magnetic material such as phosphate or synthetic resin, so the magnetic permeability of the material itself Is low, the magnetic field strength cannot be increased too much. Laminated steel sheets and insulating sintered bodies have been used for stator cores for some time, but each has drawbacks.

第3の課題は、磁気漏洩が多いことである。
磁束の流れに対応したステータコア形状とすれば磁力の無駄が無く、ステータ(電磁石)部分の効率を向上させることができる。但し積層鋼板では鋼板の重ね合わせのため自由度の高い形状にすることには限界があり、磁気漏洩(使われない磁力)がどうしても多くなってしまう。よって積層鋼板では電磁石部分の効率の向上に限界があった。形状自由度が高い絶縁性焼結体では磁束の流れに対応した形状にできるため、磁気漏洩を減らすことが可能であるが、上述のように磁気透磁率が低いため発生させられる磁力の大きさは低いものとなってしまうという課題がある。
The third problem is that there are many magnetic leaks.
If the stator core has a shape corresponding to the flow of magnetic flux, there is no waste of magnetic force, and the efficiency of the stator (electromagnet) portion can be improved. However, in laminated steel sheets, there is a limit to the shape with a high degree of freedom due to the superposition of the steel sheets, and magnetic leakage (unused magnetic force) will inevitably increase. Therefore, there has been a limit in improving the efficiency of the electromagnet portion in the laminated steel sheet. Insulating sintered bodies with a high degree of freedom in shape can be shaped to correspond to the flow of magnetic flux, so it is possible to reduce magnetic leakage, but the magnitude of the magnetic force generated due to the low magnetic permeability as described above. Has the problem of becoming low.

前述した形状自由度についても、磁気漏洩が多いことについても、積層鋼板、絶縁性焼結体それぞれに欠点を有している。このため、本発明が解決しようとする課題(技術的課題又は目的等)は、上記第1、第2及び第3の少なくとも1つの課題を解決することである。   Regarding the degree of freedom of shape described above and the large amount of magnetic leakage, each of the laminated steel sheets and the insulating sintered body has drawbacks. For this reason, the problem (technical problem or object) to be solved by the present invention is to solve at least one of the first, second and third problems.

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意,研究を重ねた結果、請求項1の発明を、電磁石としてのステータコアの内部に、インペラ下部のインナーロータマグネットを回転可能に設けたウォーターポンプなどのDCモータにおいて、前記ステータコアは、筒状の下部ステータコア本体の内周側より4以上の偶数で等間隔をもって配置されたコイル線を巻着したステータポールを有する下部ステータコアと、該下部ステータコアと連結する筒状の上部ステータコア本体の上端より内周側に前記ステータポール数に対応して形成され、前記下部ステータコアと連結しない頂部突起を有する上部ステータコアとからなり、前記インナーロータマグネットは、上下に区分されつつ、前記ステータコアの磁極数に対応した磁極数とされ、且つ上下の磁極が異なるように構成されると共に、前記ステータコアは絶縁性焼結体コアにて、且つ前記インナーロータマグネットはプラスチックマグネット又は埋め込み磁石にて構成され、前記頂部突起の磁極と上部ロータマグネット本体の磁極とが吸引・反発するように制御されてなるポンプ用DCモータとしたことにより、前記課題を解決した。   Accordingly, as a result of intensive researches to solve the above problems, the inventor has found that the invention of claim 1 is applied to a water pump or the like in which an inner rotor magnet below an impeller is rotatably provided inside a stator core as an electromagnet. In the DC motor, the stator core is connected to the lower stator core having a stator pole around which coil wires arranged at even intervals of 4 or more and equidistant from the inner peripheral side of the cylindrical lower stator core main body are wound. The upper rotor core is formed on the inner peripheral side of the upper end of the cylindrical upper stator core corresponding to the number of stator poles, and has an upper stator core having a top protrusion that is not connected to the lower stator core. However, the number of magnetic poles corresponds to the number of magnetic poles of the stator core, and the upper and lower The stator core is composed of an insulating sintered core, and the inner rotor magnet is composed of a plastic magnet or an embedded magnet. The magnetic poles of the top protrusion and the magnetic pole of the upper rotor magnet body The above problem was solved by using a pump DC motor that was controlled so as to be sucked and repelled.

請求項2の発明を、前述の構成において、前記ステータコアの下部ステータコアは積層鋼板とからなることを特徴とするポンプ用DCモータとしたことにより、前記課題を解決した。さらに、請求項3の発明を、前述の構成において、前記ステータコアは内周に、前記インナーロータマグネットは前記ステータコアの外周に、アウターロータマグネットとしてそれぞれ設けてなることを特徴とするポンプ用DCモータとしたことにより、前記課題を解決したものである。   According to a second aspect of the present invention, the above-mentioned problem is solved by using a DC motor for pumps in which the lower stator core of the stator core is composed of laminated steel sheets in the above-described configuration. Furthermore, the invention of claim 3 is characterized in that, in the above-described configuration, the stator core is provided on the inner periphery, and the inner rotor magnet is provided on the outer periphery of the stator core as an outer rotor magnet. As a result, the above-described problems have been solved.

請求項1の発明においては、ラジアル方向(インペラと下部ステータコア)とスラスト方向(インペラと上部ステータコア)の2面の磁石の吸引力によりインペラを駆動させることができるので、より効率的にインペラを駆動させることができ、先行技術で見られるような従来の1方向吸引の電動ウォータポンプよりも効率を向上させることができる。更にスラスト方向(インペラと上部ステータコア)にも吸引力が働いているため、インペラの推力と逆向きの吸引力が発生し、インペラの推力を大部分打ち消すことが可能となり、インペラの軸受寿命を格段と向上させることができる。以上のように絶縁性焼結体のスラスト方向の磁力にはインペラを回転させる役割とインペラの推力を打ち消す役割という2つの役割を兼ねている。さらに、磁力の吸引力は2面で発生するが、磁石を2個使用する必要が無く、1個のスペースで可能であり、省スペース化、軽量化に寄与する。   In the first aspect of the invention, the impeller can be driven by the attractive force of the magnets on the two surfaces in the radial direction (impeller and lower stator core) and the thrust direction (impeller and upper stator core), so the impeller is driven more efficiently. The efficiency can be improved over a conventional one-way suction electric water pump as seen in the prior art. In addition, since the attractive force is acting in the thrust direction (impeller and upper stator core), the attractive force in the opposite direction to the impeller thrust can be generated, making it possible to largely cancel out the impeller thrust and significantly improve the impeller bearing life. And can be improved. As described above, the magnetic force in the thrust direction of the insulating sintered body has two roles of rotating the impeller and canceling the thrust of the impeller. Furthermore, although the magnetic attraction force is generated on two surfaces, it is not necessary to use two magnets, and it is possible to use one space, contributing to space saving and weight reduction.

さらに、請求項1の発明では、また絶縁性焼結体の形状自由度が大きいことを活かし、積層鋼板では不可能だったポンプ形状に合わせた効率向上を狙った理想的なステータ形状とすることが可能となる。つまり、ステータの効率UP、つまり小型化により、限られたスペースをポンプ形状に有効に利用できるためポンプ効率を向上させることができる。またコイル線を積層鋼板に巻いた後で絶縁性焼結体を積層鋼板に貼り付けもしくは組み付けるため、コイル線を巻く時間が短時間で済み、製作時間(サイクルタイム)の短縮にもつなげることができる。   Furthermore, in the invention of claim 1, taking advantage of the large degree of freedom of shape of the insulating sintered body, an ideal stator shape is aimed at improving efficiency in accordance with the pump shape, which was impossible with laminated steel sheets. Is possible. That is, the efficiency of the stator is improved, that is, the pump size can be improved because the limited space can be effectively used for the pump shape. Also, since the insulating sintered body is attached or assembled to the laminated steel sheet after the coil wire is wound around the laminated steel sheet, the coil wire can be wound in a short time, leading to a reduction in manufacturing time (cycle time). it can.

また、請求項2の発明では、絶縁性焼結体と積層鋼板という2段重ね構造とすることにより、磁気漏洩の少なく磁気透磁率が高いステータコアにできる。請求項3の発明では、回転するインペラが内周側、外周側にあるという違いはあるものの、請求項1又は2の発明と同等の効果を奏する。   Further, in the invention of claim 2, a stator core having a low magnetic leakage and a high magnetic permeability can be obtained by adopting a two-layered structure of an insulating sintered body and a laminated steel plate. In the invention of claim 3, although there is a difference that the rotating impeller is on the inner peripheral side and the outer peripheral side, the same effect as that of the invention of claim 1 or 2 is obtained.

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図1乃至図5は第1実施形態である。特に、第1実施形態では、ステータコア(電磁石)1全体が2つに区分された絶縁性焼結体コアにて構成されている。DCモータの外周には、前記ステータコア1が設けられ、且つ内周にインナーロータマグネット(内周回転部)2が回転可能に設けられている。該インナーロータマグネット2の上部にはインペラ3が一体形成されている。なお、具体的構造としては、前記ステータコア1と前記インナーロータマグネット2との間には隔壁4が設けられ、該隔壁4により冷却水が密封される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 5 show the first embodiment. In particular, in 1st Embodiment, the stator core (electromagnet) 1 whole is comprised by the insulating sintered compact core divided into two. The stator core 1 is provided on the outer periphery of the DC motor, and the inner rotor magnet (inner peripheral rotating portion) 2 is rotatably provided on the inner periphery. An impeller 3 is integrally formed on the inner rotor magnet 2. As a specific structure, a partition wall 4 is provided between the stator core 1 and the inner rotor magnet 2, and cooling water is sealed by the partition wall 4.

前記ステータコア1は、下部ステータコア11と、上部ステータコア12とからなり、何れも絶縁性焼結体コアにて構成され、別体として形成されている。
前記下部ステータコア11と、前記上部ステータコア12の外周側の下部ステータコア本体11aと上部ステータコア本体12aは何れも同一直径、同一肉厚にて筒状に形成されている。前記下部ステータコア11の下部ステータコア本体11aの内周側より60度の間隔をもって配置された,コイル線mをバイファイラ巻きなどする棒片と内端膨大部とからなるステータポール11b,11b,…が設けられて、6極として構成されている。また、前記上部ステータコア12の上部ステータコア本体12aの内周側に60度の間隔をもって配置された頂部突起12b,12b,…が設けられている。
The stator core 1 includes a lower stator core 11 and an upper stator core 12, both of which are formed of an insulating sintered core and are formed as separate bodies.
The lower stator core 11, the lower stator core body 11a on the outer peripheral side of the upper stator core 12, and the upper stator core body 12a are all formed in a cylindrical shape with the same diameter and the same thickness. Stator poles 11b, 11b,..., Which are arranged at intervals of 60 degrees from the inner peripheral side of the lower stator core main body 11a of the lower stator core 11 and are composed of bar pieces such as bifilar winding the coil wire m and enormous inner end portions, are provided. And configured as 6 poles. Further, top protrusions 12b, 12b,... Arranged at intervals of 60 degrees are provided on the inner peripheral side of the upper stator core body 12a of the upper stator core 12.

前記下部ステータコア本体11aのステータポール11b,11b,…にコイル線mが巻着される。その後に、絶縁性焼結体コアからなる上部ステータコア12が前記下部ステータコア11の上端に接着剤などにて結合されている。このような構成により、通電したときに、任意の極がそれぞれ異なる極性となるように回路構成されている。この回路構成は公知であるため詳述しない。このとき、頂部突起12b,12b,…には、前記下部ステータコア本体11aに励磁された磁極と同一の磁極となるものである。   A coil wire m is wound around the stator poles 11b, 11b,... Of the lower stator core body 11a. Thereafter, the upper stator core 12 made of an insulating sintered body core is bonded to the upper end of the lower stator core 11 with an adhesive or the like. With such a configuration, the circuit is configured such that any poles have different polarities when energized. Since this circuit configuration is known, it will not be described in detail. At this time, the top protrusions 12b, 12b,... Have the same magnetic pole as that excited by the lower stator core body 11a.

具体的には、図1(A)の右側に示すように、ステータポール11bの内側端がS極となっているときには、下部ステータコア本体11aは、N極となり、これで、上部ステータコア本体12a及び頂部突起12bには、前記下部ステータコア本体11aに励磁された磁極なるN極と同一の磁極Nが励磁されている。
また、絶縁性焼結体なる上部ステータコア12は絶縁性焼結体なる下部ステータコア11の外周側と連結する必要がある。内周側も連結したのでは上部ステータコア12からインナーロータマグネット2のインペラ3下面への磁界が発生しなくなる。つまり、内周側も連結すると絶縁性焼結体同士が全周に渡って繋がってしまうため、N極とS極とに磁極が分割できず、磁界が発生しなくなるためである。
Specifically, as shown on the right side of FIG. 1 (A), when the inner end of the stator pole 11b is an S pole, the lower stator core body 11a is an N pole, so that the upper stator core body 12a and The top protrusion 12b is excited with the same magnetic pole N as the N magnetic pole excited in the lower stator core body 11a.
The upper stator core 12 that is an insulating sintered body needs to be connected to the outer peripheral side of the lower stator core 11 that is an insulating sintered body. If the inner peripheral side is also connected, the magnetic field from the upper stator core 12 to the lower surface of the impeller 3 of the inner rotor magnet 2 is not generated. That is, when the inner peripheral side is also connected, the insulating sintered bodies are connected over the entire circumference, so that the magnetic pole cannot be divided into the N pole and the S pole, and a magnetic field is not generated.

前述したように、前記ステータコア1と呼ばれる電磁石部分は前記下部ステータコア11と前記上部ステータコア12の2つの部分から構成され、コイル線mが巻着された絶縁性焼結体コアなる下部ステータコア11と、これに連結されたインペラ3の方向に断面的にL字状に伸びる、絶縁性焼結体コアなる頂部突起12b付き上部ステータコア12とから成り立っている。かかる構造にすることにより、通常の電磁石では1方向の磁束しか発生できなかったものが、前記下部ステータコア11部分と前記上部ステータコア12部分による2方向の磁束を発生させることができる。   As described above, the electromagnet portion called the stator core 1 is composed of two parts, the lower stator core 11 and the upper stator core 12, and the lower stator core 11 that is an insulating sintered core around which the coil wire m is wound, The upper stator core 12 is provided with an upper sintered core 12b having a top projection 12b, which is an L-shaped cross section extending in the direction of the impeller 3 connected thereto. By adopting such a structure, a normal electromagnet which can generate magnetic flux in only one direction can generate magnetic flux in two directions by the lower stator core 11 portion and the upper stator core 12 portion.

また、前記インナーロータマグネット2は、円柱状の下部ロータマグネット本体21と、前記インペラ3下面全体を覆い且つ中央下側にも円柱状に突出した上部ロータマグネット本体22とからなり、何れもプラスチックマグネット又は埋め込み磁石にて構成され、一体として形成されている。まず、前記下部ロータマグネット本体21は、60度の間隔をもって円周が6等分されて、S極,N極,…と交互になるように永久磁石として構成されている。該下部ロータマグネット本体21の下面には円柱状の空隙部21aが必要に応じて設けられ、その上面は平坦状に形成されている。前記上部ロータマグネット本体22は、前記インペラ3下面全体を覆う鍔状部22aとその下側の短円柱片22bとが一体形成されている。   The inner rotor magnet 2 includes a cylindrical lower rotor magnet main body 21 and an upper rotor magnet main body 22 that covers the entire lower surface of the impeller 3 and protrudes in a cylindrical shape on the lower center side, both of which are plastic magnets. Or it is comprised with the embedded magnet and formed as one. First, the lower rotor magnet main body 21 is configured as a permanent magnet so that the circumference is divided into six equal intervals at intervals of 60 degrees, and alternates with S poles, N poles,. The lower rotor magnet main body 21 is provided with a cylindrical gap 21a on the lower surface as necessary, and the upper surface is formed flat. The upper rotor magnet main body 22 is integrally formed with a bowl-shaped portion 22a that covers the entire lower surface of the impeller 3 and a short cylindrical piece 22b below it.

前記上部ロータマグネット本体22も60度の間隔をもって円周が6等分されて、S極,N極,…と交互になるように永久磁石として構成されている。このようにした前記下部ロータマグネット本体21の上端に前記上部ロータマグネット本体22が一体で形成されている。このとき、前記下部ロータマグネット本体21の磁極と、前記上部ロータマグネット本体22の磁極とが異なるように構成されている。具体的には、図1(A)側に示すように、前記下部ロータマグネット本体21の右側がN極となっているときには、前記上部ロータマグネット本体22の右側はS極となるように構成されている。このように、永久磁石を内蔵した前記インナーロータマグネット2付きインペラ3を前記ステータコア1の磁気吸引反発力により回転させるというものである。   The upper rotor magnet main body 22 is also configured as a permanent magnet so that the circumference is divided into six equal intervals at intervals of 60 degrees, and alternates with S poles, N poles,. The upper rotor magnet body 22 is integrally formed at the upper end of the lower rotor magnet body 21 thus configured. At this time, the magnetic poles of the lower rotor magnet main body 21 and the magnetic poles of the upper rotor magnet main body 22 are configured to be different. Specifically, as shown in FIG. 1 (A), when the right side of the lower rotor magnet body 21 is an N pole, the right side of the upper rotor magnet body 22 is an S pole. ing. Thus, the impeller 3 with the inner rotor magnet 2 having a built-in permanent magnet is rotated by the magnetic attractive repulsive force of the stator core 1.

前述したように、本発明では、前記ステータコア1の2面の磁界が逆になっているため、それと対応するインペラ3側のラジアル(周)方向とスラスト(軸)方向の2面の磁石のN極とS極もスラスト方向とラジアル方向でN極とS極が反転していないとインペラ3は磁気吸引反発力により回転することができないことから、前記インペラ3はスラスト方向とラジアル方向(長筒側と羽根支持円盤側)でN極とS極が反転した磁極を構成している。   As described above, in the present invention, since the magnetic fields of the two surfaces of the stator core 1 are reversed, the N of the two magnets in the radial (circumferential) direction and the thrust (axial) direction on the side of the impeller 3 corresponding thereto. Since the impeller 3 cannot rotate due to the magnetic attraction and repulsion force unless the N pole and the S pole are reversed in the thrust direction and the radial direction in the thrust direction and the radial direction, the impeller 3 has the thrust direction and the radial direction (long cylinder). The magnetic poles in which the N pole and the S pole are reversed are formed on the side and the blade support disk side).

第1実施形態では、ステータコア(電磁石)1全体が絶縁性焼結体にて構成されており、下部ステータコア11(電磁石装着部分)と上部ステータコア12(インペラ側)の2層共に絶縁性焼結体を使用することにより、更に磁束の流れに対応した自由度の高い効率を追求した形状にできる。   In the first embodiment, the entire stator core (electromagnet) 1 is formed of an insulating sintered body, and both the lower stator core 11 (electromagnet mounting portion) and the upper stator core 12 (impeller side) are both insulating sintered bodies. By using, it is possible to make a shape that pursues a highly flexible efficiency corresponding to the flow of magnetic flux.

前記上部ロータマグネット本体22のインペラ3下面全体を覆う鍔状部22aの磁極と、前記ステータコア1の上部ステータコア12の頂部突起12bの磁気吸引反発力により、前記上部ロータマグネット本体22を設けた前記インペラ3を下方に下げる作用をなす。つまり、インペラ3の推力と反対方向の力をインペラ3に加えることにより、インペラ軸受の摩耗速度を低減することができる。これによって、前記インペラ3の軸受の寿命を長期化できる。   The impeller provided with the upper rotor magnet main body 22 by the magnetic attraction and repulsive force of the top protrusion 12b of the upper stator core 12 of the stator core 1 and the magnetic poles of the flange-shaped portion 22a covering the entire lower surface of the impeller 3 of the upper rotor magnet main body 22. 3 is lowered. That is, by applying a force in the direction opposite to the thrust of the impeller 3 to the impeller 3, the wear speed of the impeller bearing can be reduced. Thereby, the life of the bearing of the impeller 3 can be extended.

次に、製造工程及び作用などについて説明する。まず、前記下部ステータコア11のステータポール11bにコイル線mを巻着する。巻着する時点では絶縁性焼結体なる上部ステータコア12はまだ取り付けないため、上側が開放されており、コイル線mの巻着が容易にできるという利点がある。また、コイル線mを巻着後、上部ステータコア12を貼り付け、もしくは組み付ける。このようにすることで、製作時間(サイクルタイム)を短縮できる。本願発明では、例えばラジアル側とスラスト側の2面でN極(インペラ長筒)とS極(下部ステータコア)、S極(インペラ羽根支持円盤)とN極(上部ステータコア)が引かれ合い、ステータコア1の磁界を順番に入れ替えることによりインペラ3は回転していく。   Next, the manufacturing process and operation will be described. First, the coil wire m is wound around the stator pole 11 b of the lower stator core 11. Since the upper stator core 12 which is an insulating sintered body is not yet attached at the time of winding, there is an advantage that the upper side is opened and the coil wire m can be easily wound. Further, after winding the coil wire m, the upper stator core 12 is attached or assembled. By doing so, the manufacturing time (cycle time) can be shortened. In the present invention, for example, the N pole (impeller long cylinder), the S pole (lower stator core), the S pole (impeller blade support disk), and the N pole (upper stator core) are attracted to each other on the two surfaces of the radial side and the thrust side. The impeller 3 rotates by changing the magnetic field of 1 in order.

次に、本願発明の第2実施形態について説明する。図6に示すように、前記ステータコア1においてコイル線mが巻かれる部分の下部ステータコア11に対して、積層鋼板pを使用したものであり、他の構成は同一であり、その説明を省略する。つまり、本願発明の第2実施形態では、磁束の流れに対応した自由度の高い形状を要求される積層鋼板pの上側(インペラ側)には絶縁性焼結体なる上部ステータコア12を設け、絶縁性焼結体と積層鋼板pの2段構造としたものが、第2実施形態である。この場合、絶縁性焼結体なる上部ステータコア12が上側(インペラ側)に存在している構造にすることにより、磁気効率の良い自由度が高い形状とすることができる。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, a laminated steel plate p is used for the lower stator core 11 where the coil wire m is wound in the stator core 1, and the other configurations are the same, and the description thereof is omitted. That is, in the second embodiment of the present invention, the upper stator core 12 that is an insulating sintered body is provided on the upper side (impeller side) of the laminated steel sheet p that is required to have a high degree of freedom corresponding to the flow of magnetic flux. The second embodiment is a two-stage structure composed of a porous sintered body and a laminated steel sheet p. In this case, by adopting a structure in which the upper stator core 12 which is an insulating sintered body is present on the upper side (impeller side), a shape with a high degree of freedom in terms of magnetic efficiency can be obtained.

また、下部ステータコア11のコイル線mが巻かれる部分には積層鋼板pを設けたことで、絶縁性焼結体のみでは高くしづらい磁気透磁率を格段と向上させることができる。さらに、第2実施形態のように、絶縁性焼結体と積層鋼板pという2段重ね構造とすることにより、磁気漏洩は多いが磁気透磁率が高い積層鋼板p(下部ステータコア11)と磁気漏洩は少ないが磁気透磁率が低い絶縁性焼結体(上部ステータコア12)の互いの欠点を補い、磁気漏洩が少なく磁気透磁率が高いステータコア1にできる。   Further, by providing the laminated steel plate p at the portion where the coil wire m of the lower stator core 11 is wound, it is possible to remarkably improve the magnetic permeability that is difficult to increase only with the insulating sintered body. Furthermore, as in the second embodiment, the laminated steel sheet p (lower stator core 11) and the magnetic leakage that have a high magnetic permeability but a large magnetic leakage are obtained by adopting a two-stage stacked structure of the insulating sintered body and the laminated steel sheet p. However, it is possible to make the stator core 1 with a small magnetic leakage and a high magnetic permeability by compensating for the disadvantages of the insulating sintered body (upper stator core 12) having a low magnetic permeability.

次に、本願発明の第3実施形態について説明する。第1及び2実施形態では、外周側にステータコア(電磁石)1、内周側にインナーロータマグネット(永久磁石)2を配したインペラ3を設けた構成であるが、本願発明の第3実施形態は、図7に示すように、外周側にアウターロータマグネット(永久磁石)5を配したインペラ3を設け、内周側にステータコア(電磁石)1を配置した構成である。この場合、前記ステータコア(電磁石)1は、合成樹脂の中にインサート状態に設けられているが、その構成は、第1実施形態〔(図1(A)〕と内周と外周とが逆になるのみである。また、アウターロータマグネット5も筒状部と羽根支持円盤とはそれぞれ異なる磁極となるように構成されている。このような構成としても、本発明の効果を享受できる。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, an impeller 3 having a stator core (electromagnet) 1 on the outer peripheral side and an inner rotor magnet (permanent magnet) 2 on the inner peripheral side is provided. However, the third embodiment of the present invention is As shown in FIG. 7, an impeller 3 having an outer rotor magnet (permanent magnet) 5 disposed on the outer peripheral side is provided, and a stator core (electromagnet) 1 is disposed on the inner peripheral side. In this case, the stator core (electromagnet) 1 is provided in an insert state in a synthetic resin. In addition, the outer rotor magnet 5 is also configured such that the cylindrical portion and the blade support disk have different magnetic poles, and the effect of the present invention can be enjoyed even with such a configuration.

また、前述の第1〜3実施形態の構成において、前記インペラ3側の永久磁石としては合成樹脂の中に焼結磁石片を鋳込むのも良いし、合成樹脂と磁粉を混合して成形したプラスチックマグネットを使用しても良い。また、ステータコア1とインペラ3のインナーロータマグネット2又はアウターロータマグネット5の磁極数としては、本実施形態では、6極であるが、4極や8極でも良い。またステータコアとロータマグネットの極は同数に制限されない。特に、磁極数については設計的事項であるが、N極とS極は必ず対になって存在するため必ず偶数極となる。   In the configuration of the first to third embodiments described above, as the impeller 3 side permanent magnet, a sintered magnet piece may be cast in a synthetic resin, or a synthetic resin and magnetic powder are mixed and molded. Plastic magnets may be used. The number of magnetic poles of the stator core 1 and the inner rotor magnet 2 or the outer rotor magnet 5 of the impeller 3 is 6 poles in this embodiment, but may be 4 poles or 8 poles. Further, the number of poles of the stator core and the rotor magnet is not limited to the same number. In particular, the number of magnetic poles is a matter of design, but the N and S poles always exist in pairs, so they are always even poles.

本発明のポンプ用DCモータは、該ポンプ用DCモータと一体型となったウォーターポンプに利用できることは、勿論のこと、推力を減少させたことで寿命が伸び、他の推力が発生する工業製品に対しても利用可能性が極めて高いものである。   The pump DC motor of the present invention can be used for a water pump integrated with the pump DC motor, and of course, an industrial product in which life is extended by reducing thrust and other thrust is generated. The possibility of use is extremely high.

(A)は本発明の第1実施形態の断面図、(B)は(A)のX−X矢視の一部断面としての平面図である。(A) is sectional drawing of 1st Embodiment of this invention, (B) is a top view as a partial cross section of the XX arrow of (A). (A)は本発明のステータコアの斜視図、(B)は(A)の一部拡大斜視図、(C)は(B)の断面図である。(A) is a perspective view of the stator core of the present invention, (B) is a partially enlarged perspective view of (A), and (C) is a sectional view of (B). (A)は本発明の上部ステータコアの平面図、(B)は下部ステータコアの平面図である。(A) is a top view of the upper stator core of this invention, (B) is a top view of a lower stator core. (A)は本発明の上部ステータコアの斜視図、(B)は下部ステータコアの斜視図である。(A) is a perspective view of the upper stator core of this invention, (B) is a perspective view of a lower stator core. 本発明のインナーロータマグネットの中央を断面とした斜視図である。It is the perspective view which made the center of the inner rotor magnet of this invention the cross section. 本発明の第2実施形態の断面図である。It is sectional drawing of 2nd Embodiment of this invention. (A)は本発明の第3実施形態の断面図、(B)は合成樹脂を除いた(A)のY―Y矢視の一部断面とした平面図である。(A) is sectional drawing of 3rd Embodiment of this invention, (B) is the top view made into the partial cross section of the YY arrow of (A) except the synthetic resin.

符号の説明Explanation of symbols

1…ステータコア、3…インペラ、11…下部ステータコア、m…コイル線、
11a…下部ステータコア本体、11b…ステータポール、12…上部ステータコア、
12a…上部ステータコア本体、12b…頂部突起、2…インナーロータマグネット、
5…アウターロータマグネット。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator core, 3 ... Impeller, 11 ... Lower stator core, m ... Coil wire,
11a ... lower stator core body, 11b ... stator pole, 12 ... upper stator core,
12a ... Upper stator core body, 12b ... Top projection, 2 ... Inner rotor magnet,
5 ... Outer rotor magnet.

Claims (3)

電磁石としてのステータコアの内部に、インペラ下部のインナーロータマグネットを回転可能に設けたウォーターポンプなどのDCモータにおいて、前記ステータコアは、筒状の下部ステータコア本体の内周側より4以上の偶数で等間隔をもって配置されたコイル線を巻着したステータポールを有する下部ステータコアと、該下部ステータコアと連結する筒状の上部ステータコア本体の上端より内周側に前記ステータポール数に対応して形成され、前記下部ステータコアと連結しない頂部突起を有する上部ステータコアとからなり、前記インナーロータマグネットは、上下に区分されつつ、前記ステータコアの磁極数に対応した磁極数とされ、且つ上下の磁極が異なるように構成されると共に、前記ステータコアは絶縁性焼結体コアにて、且つ前記インナーロータマグネットはプラスチックマグネット又は埋め込み磁石にて構成され、前記頂部突起の磁極と上部ロータマグネット本体の磁極とが吸引・反発するように制御されてなることを特徴とするポンプ用DCモータ。 In a DC motor such as a water pump in which an inner rotor magnet below an impeller is rotatably provided inside a stator core as an electromagnet, the stator core is evenly spaced by an even number of 4 or more from the inner peripheral side of the cylindrical lower stator core body. a lower stator core having a stator poles that wound around the arranged coil wire with a, formed corresponding to said stator poles number on the inner peripheral side than the upper end of the cylindrical upper stator core body for connecting with said lower stator core, the lower An upper stator core having a top protrusion that is not connected to the stator core , wherein the inner rotor magnet is divided into upper and lower parts , the number of magnetic poles corresponds to the number of magnetic poles of the stator core , and the upper and lower magnetic poles are different. The stator core is an insulating sintered core, and The inner rotor magnet is composed of a plastic magnet or the embedded magnets, pump DC motor in which the magnetic poles of the magnetic pole and the upper rotor magnet body of said top projection is characterized by comprising controlled to suction-repulsion. 請求項1において、前記ステータコアの下部ステータコアは積層鋼板とからなることを特徴とするポンプ用DCモータ。   2. The pump DC motor according to claim 1, wherein the lower stator core of the stator core is made of a laminated steel plate. 請求項1又は2において、前記ステータコアは内周に、前記インナーロータマグネットは前記ステータコアの外周に、アウターロータマグネットとしてそれぞれ設けてなることを特徴とするポンプ用DCモータ。   3. The pump DC motor according to claim 1, wherein the stator core is provided on the inner periphery and the inner rotor magnet is provided on the outer periphery of the stator core as an outer rotor magnet.
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