JP4969602B2 - ポンプ及びヒートポンプ式給湯装置及びポンプの製造方法 - Google Patents
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Description
絶縁部の固定子鉄心の外周側に形成され、下穴を有する下穴部品と、
固定子に、電子部品が実装されるとともにリード線を口出しするリード線口出し部品が取り付けられた基板を組付けた固定子組立と、
固定子組立をモールド樹脂で成形してなり、軸方向の一端面に下穴部品の下穴が表出するモールド固定子と、
水の吸水口と吐出口とを有するケーシングと、内部に軸が回転できないように装着され軸に回転子部と羽根車とを備える回転子が嵌合する椀状隔壁部と、鍔部とを有する椀状隔壁部品とを組付けてなり、外周部付近に複数のネジ穴を有するポンプ部と、
複数本のタッピングネジと、を備え、
ポンプ部のネジ穴を介して、モールド固定子の表出する下穴にタッピングネジを締結し、ポンプ部とモールド固定子とを組み付けるものである。
本実施の形態は、絶縁部の外周側に複数の下穴部品を有する固定子を、下穴部品のタッピングネジ用の下穴が表出するようにモールド樹脂で一体に成形したモールド固定子と、ポンプ部に形成されたネジ穴を介してポンプ部と、をタッピングネジで下穴部品の下穴に締結して組み付けることにより、ポンプ部とモールド固定子とを強固に組み付ける点に特徴がある。
(1)厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された帯状の固定子鉄心54を製作する。帯状の固定子鉄心54は、複数個のティースを備える。図3に示すモールド固定子50の内周部に、固定子鉄心54のティースの先端部が露出している。ここで示す固定子鉄心54は、薄肉連結部で連結されている6個のティースを有するので、図3においても、6箇所に固定子鉄心のティースの先端部が露出している。但し、図3で見えているのは2箇所のみ。
(2)ティースには、絶縁部56が施される。絶縁部56は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心54と一体に又は別体で成形される。また、絶縁部56の反結線側の外周にはタッピングネジ用の下穴84を備える下穴部品81が複数形成される。下穴部品81は、周方向に略等間隔で四箇所に形成されている。下穴部品81の詳細は、後述する。
(3)絶縁部56が施されたティースに集中巻のコイルが巻回される。6個の集中巻のコイル57を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。
(4)三相のシングルY結線であるので、絶縁部56の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル57(図8参照)が接続される電源端子59a(3個)及び中性点端子59b(1個)が組付けられ固定子47となる。
(5)基板58が結線側の絶縁部56(端子59を組付けられる側)に取り付けられる。基板58は、基板押え部品95により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC58a(駆動素子)、回転子60の位置を検出するホール素子(位置検出素子、基板58の裏側に実装されているので見えていない)等が実装されている。IC58aやホール素子を電子部品と定義する。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線52を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。
(6)リード線口出し部品61が取り付けられた基板58が基板押え部品95により絶縁部56に固定され、端子59と基板58とが半田付けされ固定子組立49が完成する。
図39、図40は実施の形態1を示す図で、図39はポンプ部40の分解斜視図、図40ポンプ10の断面図である。
(1)水の吸水口42と吐出口43とを有し、内部に回転子60の羽根車60bを収納するケーシング41。ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。ケーシング41には、吸水口42側の端部に、ポンプ部40とモールド固定子50とを組み付ける際に用いられるネジ穴44aを有するボス部44が4箇所に個設けられる。また、ケーシング41には、ポンプ10を、例えば、ヒートポンプ式給湯装置300のタンクユニット200に固定するための孔45aを有する取付脚45を3箇所に備える。
(2)第1のスラスト軸受71a。第1のスラスト軸受71aの材質は、例えば、アルミナ等のセラミックである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する水の圧力差により第1のスラスト軸受71aを介してケーシング41に押し付けられるため、第1のスラスト軸受71aにはセラミックにより製作されたものを使用し、耐摩耗性、摺動性を確保している。
(3)回転子60。回転子60は、回転子部60aと、羽根車60bとを備える。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂67で一体化される。羽根車60bは、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂成形品である。回転子部60aと、羽根車60bとが超音波溶着等により接合される。
(4)軸70。椀状隔壁部品90の軸支持部94に軸70の一端が挿入され、軸70の他端がケーシング41の軸支持部46に挿入される。椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入される軸70の一端は、軸支持部94に対して回転しないように挿入される。そのため、軸70の一端は所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いている。軸支持部94の孔もそれに合わせた形状になっている。ケーシング41の軸支持部46に挿入される軸70の他端も所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いている。即ち、軸70は長さ方向に対称形である。但し、軸70の他端は、ケーシング41の軸支持部46に回転可能に挿入される。軸70が長さ方向に対称形なのは、軸70を椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入する際に、上下の向きを意識することなく組立を可能とするためである。
(5)第2のスラスト軸受71b。第2のスラスト軸受71bの材質はSUSである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する水の圧力差により第1のスラスト軸受71aを介してケーシング41に押し付けられるが、運転状態によっては、回転子60が第2のスラスト軸受71bを介して椀状隔壁部品90の軸支持部94に接触するケースも考えられるため、第2のスラスト軸受71bを使用している。
(6)Oリング80。Oリング80は、ポンプ部40のケーシング41と椀状隔壁部品90とのシールを行う。
(7)椀状隔壁部品90。椀状隔壁部品90は、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。椀状隔壁部品90は、モールド固定子50との嵌合部である椀状隔壁部90aと、鍔部90bとを備える。椀状隔壁部90aは、円形の底部と円筒形の隔壁とで構成される。円形の底部の内面の略中央部に、軸70の一端が挿入される軸支持部94が立設している。椀状隔壁部90aの外周面に軸方向に延びるリブ91が形成されている。リブ91は、椀状隔壁部90aの根元(鍔部90bとの連結部)から軸方向に所定長さ形成されている。そして、リブ91の径方向の寸法は、椀状隔壁部90aの根元側が大きく、先に行くに従って小さくなるテーパ形状である。鍔部90bには、鍔部90bを補強する補強リブ(図示せず)が径方向に放射状に6個形成されている。その中の任意の一つの補強リブに椀状隔壁部90aのリブ91が接続している。これにより、椀状隔壁部品90の成形金型の製作が容易になる。また、鍔部90bには、モールド固定子50のポンプ部40のポンプ部設置面63に形成される環状の第3の溝65(図2)に納まる環状リブ(図示せず)を備える。また、鍔部90bには、タッピングネジ160が通る孔が4箇所に形成されている。さらに、鍔部90bのケーシング41側の面に、Oリング80を収納する環状のOリング収納溝が形成されている。
図41乃至図56は実施の形態2を示す図で、図41は反結線側から見た固定子147の斜視図、図42は結線側から見た固定子147の斜視図、図43は反結線側から見た固定子147の平面図、図44は結線側から見た固定子147の平面図、図45は固定子147の正面図、図46は下穴部品181aを結線側から見た斜視図、図47は下穴部品181aを反結線側から見た斜視図、図48は下穴部品181bを結線側から見た斜視図、図49は下穴部品81bを反結線側から見た斜視図、図50は反結線側から見た変形例1の固定子147の斜視図、図51は結線側から見た固定子147の斜視図、図52は反結線側から見た変形例1の固定子147の平面図、図53は結線側から見た変形例1の固定子147の平面図、図54は変形例1の固定子147の正面図、図55は反結線側から見た変形例2の固定子147の平面図、図56は図55のA部拡大図である。
図57は実施の形態3を示す図で、ポンプ10の製造工程を示す図である。実施の形態1のポンプ10について説明する。尚、実施の形態2のポンプ10の製造工程も同じである。
(1)ステップ1:固定子47を製造する。先ず、厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層され、薄肉連結部で連結された帯状の固定子鉄心54を製作する。ティースには、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用い、下穴84を有する下穴部品81a,81bを外周に複数備えた絶縁部56が施される。絶縁部56が施されたティースに集中巻のコイル57が巻回される。例えば、6個の集中巻のコイル57を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。三相のシングルY結線であるので、絶縁部56の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル57が接続される端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。併せて、基板58を製造する。基板58は、基板押え部品により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC58a、回転子60の位置を検出するホール素子等が実装されている。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線52を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。併せて、回転子部60aを製造する。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂67で一体化される。さらに、併せて、羽根車60bを成形する。羽根車60bは、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(2)ステップ2:基板58を固定子47に組付ける。リード線口出し部品61が取り付けられた基板58が基板押え部品により絶縁部56に固定される。併せて、回転子部60aに羽根車60bを超音波溶着等により組付ける。併せて、椀状隔壁部品90を成形する。併せて、軸70と第1のスラスト軸受71a、第2のスラスト軸受71bを製造する。軸70は、SUSで製造される。第1のスラスト軸受71aは、セラミックで製造される。第2のスラスト軸受71bは、SUSで製造される。
(3)ステップ3:端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)と基板58とを半田付けし固定子組立49が完成する。椀状隔壁部品90に回転子60等を組付ける。さらに、併せて、ケーシング41を成形する。ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(4)ステップ4:固定子組立49をモールド成形して、モールド固定子50を製造する。併せて、椀状隔壁部品90にケーシング41を固定してポンプ部40を組立てる。さらに、併せて、タッピングネジ160を製造する。
(5)ステップ5:ポンプ10の組立を行う。モールド固定子50にポンプ部40を組付けタッピングネジ160で固定する。モールド固定子50とポンプ部40とを組み付ける際、モールド固定子50の内径に備える第1の溝51と、椀状隔壁部品90のモールド固定子50の内径との椀状隔壁部90aに備えるリブ91とが嵌合うことにより、回転方向に対する位置決めとなる。
Claims (14)
- 固定子鉄心の絶縁部が施された複数のティースに巻線してコイルが形成された固定子と、前記絶縁部の前記固定子鉄心の外周側に前記絶縁部に連結して形成される下穴部品であり下穴を有する下穴部品と、前記固定子に組付けられる基板であり電子部品が実装されるとともにリード線を口出しするリード線口出し部品が取り付けられた基板とを有する固定子組立を、モールド樹脂で成形したモールド固定子であり、軸方向の一端面に前記下穴部品の前記下穴が表出するモールド固定子と、
水の吸水口と吐出口とを有するケーシングと、内部に軸が回転できないように装着され前記軸に回転子部と羽根車とを備える回転子が嵌合する椀状隔壁部と、鍔部とを有する椀状隔壁部品とを組付けてなり、外周部付近に複数のネジ穴を有するポンプ部と、
複数本のタッピングネジと、を備え、
前記ポンプ部の前記ネジ穴を介して、前記モールド固定子の表出する前記下穴に前記タッピングネジを締結し、前記ポンプ部と前記モールド固定子とを組み付けることを特徴とするポンプ。 - 前記下穴部品は、前記絶縁部と一方の固定子端面側で連結していることを特徴とする請求項1記載のポンプ。
- 前記下穴部品は、前記絶縁部と両方の固定子端面側で連結していることを特徴とする請求項1記載のポンプ。
- 前記絶縁部は、環状に連結され、
前記下穴部品は、環状に連結された前記絶縁部と連結し、前記絶縁部と一体となっていることを特徴とする請求項1記載のポンプ。 - 前記下穴部品は、略円柱状であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のポンプ。
- 前記下穴部品は、前記下穴が横断面略U字状であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のポンプ。
- 前記下穴部品は、外周部に該下穴部品の回転防止のための突起を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のポンプ。
- 前記下穴部品は、前記下穴部品の表出面を基準に内側に太くなるテーパ状であることを特徴とする請求項1乃至7記載のいずれかに記載のポンプ。
- 前記下穴が横断面略U字状の前記下穴部品は、略U字の直線部分が前記タッピングネジのネジ径よりも長く、底部よりも直線部分が径方向外側に突出していることを特徴とする請求項6記載のポンプ。
- 前記下穴が横断面略U字状の下穴部品は、略U字の直線部分に底部の側面と同じ位置で階段状にした金型押さえ面があることを特徴とする請求項9記載のポンプ。
- 前記モールド固定子の前記モールド樹脂によるモールド成形時に、前記下穴部品の前記下穴の開口側の端面と、前記下穴部品の他端面に備える突起とを、モールド成形金型により狭持することで前記下穴部品の軸方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のポンプ。
- 前記下穴部品の前記下穴の開口側の端面の金型押さえ部の外径を、前記下穴部品の開口側の端面の外径より小さくすることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のポンプ。
- ヒートポンプユニットと、タンクユニットと、ユーザが運転操作などを行う操作部とを備えたヒートポンプ式給湯装置において、
請求項1乃至12のいずれかに記載のポンプを搭載したことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 固定子鉄心のティースに熱可塑性樹脂で、下穴を有する下穴部品を外周に備えた絶縁部を成形し、前記絶縁部が施された前記ティースにコイルを巻回して固定子鉄心を円筒状に曲げて固定子を製造し、電子部品が実装されるとともにリード線を口出しするリード線口出し部品が取り付けられる基板を製造し、樹脂マグネットと前記樹脂マグネットの内側に設けられるスリーブ軸受とを樹脂で一体化して回転子部を製造し、さらに羽根車を製造する第1の工程と、
前記基板を前記固定子に組付け、前記回転子部に前記羽根車を組付けて回転子を製造し、椀状隔壁部品を成形し、さらに軸とスラスト軸受を製造する第2の工程と、
前記固定子の端子と基板とを半田付けし、前記椀状隔壁部品に前記回転子を組付け、さらにケーシングを成形する第3の工程と、
前記固定子をモールド成形してモールド固定子を製造し、前記椀状隔壁部品に前記ケーシングを固定してポンプ部を組立て、さらにタッピングネジを製造する第4の工程と、
前記モールド固定子に前記ポンプ部を組付け、前記タッピングネジで固定してポンプの組立を行う第5の工程とを備えたことを特徴とするポンプの製造方法。
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