JP5135078B2 - クローポール型モータおよびポンプ - Google Patents

Description

本発明は、クローポール型モータおよびポンプに関する。

例えば、液体を吸排するポンプには、羽根車を回転駆動させるモータとして爪磁極を有したクローポール型モータを使用したものが知られている。クローポール型モータは、構造が単純であることから生産性が良く、しかも製造コストも低く抑えることができるという利点を有している。

特許文献１には、ステップモータのボビンの内周面とロータとの間に環状空隙が形成されることに着目し、この空隙を活用して、ステータを構成する両ヨークのボビンに対する周方向の位置決めを行う手法が開示されている。
特開平８−１１６６５９号公報

しかしながら、特許文献１には、両ヨークの周方向に関する位置決めの手法は開示されているものの、軸方向における位置決めについては開示されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一対の鉄心に関して、軸方向における位置決めを行うことである。

本発明の第１の態様は、回転可能に設けられたロータと、軸方向に延在し且つ周方向に沿って配置された複数の爪磁極を有する中空状の鉄心およびこの鉄心の内部に収容されて前記爪磁極を介して前記ロータに対向するコイルを有し、前記ロータに回転駆動力を伝達するステータと、を備え、前記鉄心は、下向きの爪磁極を複数備える上部鉄心と、上向きの爪磁極を複数備える下部鉄心とが、前記爪磁極の向きが周方向にかけて交互となるように組み合わされて構成されるクローポール型モータにおいて、前記上部鉄心と前記下部鉄心とを軸方向で挟持してこれら上部鉄心と下部鉄心とを相互に固定する固定部を備え、円筒形状の側面部、円環状の上面部および下面部を有して断面略Ｕ字形状に形成され前記コイルを保持した環状のコイルボビンを備え、前記固定部は、略Ｌ字形状の爪部を前記コイルボビンの上面部および下面部にそれぞれ立設して構成されており、少なくとも一対の爪部によって前記上部鉄心および下部鉄心を軸方向において両側から挟持し、前記上部鉄心および前記下部鉄心は、前記固定部と位置的に対応して凹状に窪んだ溝部をそれぞれ備えて、当該溝部において前記固定部と係合され、前記固定部は、前記爪部における前記溝部との係合面が周方向に沿って傾斜した形状を有することを特徴とする。

本発明の第２の態様は、回転可能に設けられたロータと、軸方向に延在し且つ周方向に沿って配置された複数の爪磁極を有する中空状の鉄心およびこの鉄心の内部に収容されて前記爪磁極を介して前記ロータに対向するコイルを有し、前記ロータに回転駆動力を伝達するステータと、を備え、前記鉄心は、下向きの爪磁極を複数備える上部鉄心と、上向きの爪磁極を複数備える下部鉄心とが、前記爪磁極の向きが周方向にかけて交互となるように組み合わされて構成されるクローポール型モータにおいて、前記上部鉄心と前記下部鉄心とを軸方向で挟持してこれら上部鉄心と下部鉄心とを相互に固定する固定部を備え、円筒形状の側面部、円環状の上面部および下面部を有して断面略Ｕ字形状に形成され前記コイルを保持した環状のコイルボビンを備え、前記固定部は、略Ｌ字形状の爪部を前記コイルボビンの上面部および下面部にそれぞれ立設して構成されており、少なくとも一対の爪部によって前記上部鉄心および下部鉄心を軸方向において両側から挟持し、前記上部鉄心および前記下部鉄心は、前記固定部と位置的に対応して凹状に窪んだ溝部をそれぞれ備えて、当該溝部において前記固定部と係合され、前記溝部は、周方向にかけて溝深さが小さくなる傾斜形状を有することを特徴とする。

本発明の第３の態様は、前記第１または第２の態様のクローポール型モータにおいて、前記固定部は、前記爪部の先端部が前記鉄心に溶着されていることを特徴とする。

本発明の第４の態様は、前記第１から第３の態様のいずれか一つのクローポール型モータにおいて、前記コイル組体および前記鉄心は、少なくとも一部がモールド樹脂で被覆されていることを特徴とする。

本発明の第５の態様は、前記第１から第４の態様のいずれか一つのクローポール型モータにおいて、前記ステータは、環状に形成されて、前記ロータの外周側に前記ロータに対向して配置されていることを特徴とする。

本発明の第６の態様は、前記第１から第４の態様のいずれか一つのクローポール型モータにおいて、前記ロータは、環状に形成され、当該ロータの内周側にステータが対向して配置されていることを特徴とする。

本発明の第７の態様は、ポンプにおいて、前記第１から第６の態様のいずれか一つの前記クローポール型モータを駆動源とすることを特徴とする。

本発明によれば、固定部により、互いに組み合わされる上部鉄心および下部鉄心が軸方向に挟持されて相互に固定される。これにより、軸方向における位置決めを精度よく行うことができるとともに、その固定を強固に行うことができる。また、上部鉄心と下部鉄心との密着性が上がるため、鉄心が備える磁気回路としての性能の悪化が抑制され、安定した磁気回路特性を得ることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図である。このポンプは、クローポール型モータを駆動源とするポンプであり、ポンプケース１と、ケース状に形成された隔離部材（分離板）２と、羽根車３と、ロータ４と、ステータ５と、制御基板６とを主体に構成されている。

ポンプケース１と隔離部材２とは互いに結合されており、これらが対をなしてポンプ室７を形成している。ポンプケース１と隔離部材２との結合部分には、ポンプ室７の水密性を確保する観点から、シール部材８を介在させている。ポンプ室７には、羽根車３とロータ４とが一体化された状態で回転自在に収容されている。ロータ４の周囲には、隔離部材２を挟んで外側にステータ５が対向して配置されており、いわゆるインナー型ロータ構造のモータ構成となっている。即ち、隔離部材２は、ステータ５とロータ４との間に介在してこれらステータ５とロータ４とを相互に隔離している。また、このポンプは、ポンプケース１を除いた部位全体がモールド樹脂９で覆われている。つまり、隔離部材２、ステータ５および制御基板６がモールド樹脂９で被覆されている。

ポンプケース１は、隔離部材２とともにポンプ室７を形成しており、ポンプ室７を画定するケース本体１１と、吸入口１２と、吐出口１３とで構成されている。吸入口１２は、ケース本体１１の天面中央に開口されており、ポンプ室７内に液体を吸入するための開口として機能する。吐出口１３は、ケース本体１１の側壁に設けられており、ポンプ室７内の液体を吐出するための開口として機能する。

隔離部材２は、ポンプケース１とともにポンプ室７を形成している。また、この隔離部材２は、ロータ４とステータ５とを水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する機能を担っている。

羽根車３は、ロータ４に対して一体的に取り付けられており、ロータ４とともに回転する。この羽根車３は、自己が回転することにより、吸入口１２からポンプ室７内へと液体を吸い込むとともに、吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口１３からポンプ外へと排出する。

ロータ４は、円筒体として形成され、羽根車３を回転駆動させる。このロータ４は、円筒形状のロータ本体４１と、ロータ本体４１の外壁（外周側）に設けられて磁気回路（磁束）を構成するマグネット４２とで構成されている。ロータ本体４１は、ポンプケース１に設けられた軸支え部４３と、隔離部材２に設けられた軸支え部４４とに挿入嵌合させた固定軸４５に対して、軸受け部４６を介して回転自在に支持されている。固定軸４５は、その両端側に取り付けられた一対の回り止め板４７により回転不可能とされている。なお、マグネット４２と隔離部材２との間には、ロータ４の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。

ステータ５は、ロータ４の外周側に対向して配置された環状であって且つ中空状に形成された鉄心５１の内部にコイル組体５２を収容して構成されている。ステータ５は、コイル組体５２に電流が流されることによりコイル組体５２で発生した磁界を、鉄心５１が備える複数の爪磁極（クローポール）５３からロータ４へと伝達する、即ち、ロータ４に回転駆動力を伝達する。なお、本実施形態の特徴の一つは、ステータ５の構造にあり、その詳細については後述する。

制御基板６は、隔離部材２の背面に設けられており、ロータ４の回転位置を検出する位置検出センサ（図示せず）からの信号を受けて、コイル組体５２に流す電流を制御する。これより、制御基板６は、ロータ４の回転位置に応じて、コイル組体５２で発生した磁界を制御する。

このように構成されたポンプにおいては、コイル組体５２において発生する磁界が爪磁極５３からマグネット４２へと伝達されることにより、このマグネット４２が吸引反発することで、ロータ４と一体的に設けられた羽根車３が、固定軸４５を中心として回転する。そして、この羽根車３の回転にともないポンプ作用が発生し、液体が吸入口１２よりポンプ室７内へと吸い込まれるとともにポンプ室７内で加圧される。加圧された液体は、周囲方向へ圧送され、吐出口１３からポンプ外へと吐出される。

図２は、第１の実施形態にかかるステータ５を模式的に示す斜視図である。ステータ５は、上述したように、環状の鉄心５１と、この鉄心５１の内部に収容されるコイル組体５２とで構成されている。

鉄心５１は、継鉄部５４と、爪磁極５３とで構成されている。継鉄部５４は、ロータ４と対向する内周側が開口した断面略コ字形状を有しており、コイル組体５２の外周側を覆う円筒形状の側面部５５と、コイル組体５２を上下方向（軸方向）からそれぞれ挟み込む上面部５６および下面部５７とを有している。爪磁極５３は、ロータ４の外周側と対向するように、コイル組体５２の内周側に沿って等間隔で複数（本実施形態では、８つ）配置されている。この爪磁極５３は、上面部５６の内側周縁部より屈曲して軸方向下方に延在する下向きの爪磁極５３ａと、下面部５７の内側周縁部より屈曲して軸方向上方に延在する上向きの爪磁極５３ｂとで構成されている。ここで、下向きの爪磁極５３ａと上向きの爪磁極５３ｂとは、周方向にかけて交互に配置されている。

鉄心５１は、例えば、絶縁皮膜された鉄粉をバインダとともに圧縮成形した圧粉鉄心で構成される。具体的には、鉄粉にリン酸皮膜処理などの絶縁処理を施すとともに、金型にエポキシなど熱硬化性樹脂を塗布する。そして、金型に粉体を充填して、圧縮した後に、取り出すことにより成形される。ここで、鉄心５１は、内部にコイル組体５２を収容することから、互いに独立した上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを上下方向（軸方向）において組み合わせることにより構成されている。ここで、上部鉄心５１ａは、上面部５６と、この上面部５６から延在する下向きの爪磁極５３ａとで構成されており、これらが一体形成されている。一方、下部鉄心５１ｂは、側面部５５と、下面部５７と、この下面部５７から延在する上向きの爪磁極５３ｂとで構成されており、これらが一体形成されている。

また、上面部５６および下面部５７には、隣合う同一向きの爪磁極５３の間が部分的に切り欠かれた切欠領域（対向する爪磁極５３に対するギャップ領域）が設けられている。例えば、上面部５６には、隣合う下向きの爪磁極５３ａの間が部分的に切り欠かれており、下面部５７には、隣合う上向きの爪磁極５３ｂの間が部分的に切り欠かれている。この切欠領域は、隣り合う爪磁極５３間を流れる磁束によって形成される磁路を妨げることのない範囲で設定可能であり、この領域を大きく設定することにより、鉄心５１を形成する材料を減らすことができる。

図３は、コイル組体５２を模式的に示す斜視図である。図４は、ステータ５を模式的に示す分解斜視図であり、図５は、ステータ５を模式的に示す断面図である。コイル組体５２は、環状のコイルボビン６０と、このコイルボビン６０に保持されたコイル６１ａとを主体に構成されている。コイルボビン６０は、その外周面に導線６１が巻回される円筒形状の側面部６２と、環状の上面部６３および下面部６４とで構成されており、断面略Ｕ字形状を有する。コイル６１ａは、導線６１がコイルボビン６０の側面部６２に巻回されることで構成されている。

本実施形態の特徴の一つとして、コイルボビン６０の上面部６３および下面部６４には、先端部が径方向外側に向いた略Ｌ字形状の爪部によって構成される固定部７３がそれぞれ設けられている。具体的には、上面部６３には、その外側周縁部に、一対の固定部７３が１８０°位相をずらして設けられており、また、下面部６４にも、その外側周縁部に、一対の固定部７３が互いに１８０°位相をずらして設けられている。これらの固定部７３は、自己の爪部によって、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂを軸方向において両側から挟持し、これにより、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを相互に固定する。

また、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂには、それぞれの固定部７３と位置的に対応して凹状に窪んだ溝部７７が形成されている。本実施形態では、溝部７７は、側面から眺めた形状が概ね矩形状となっており、その底面が水平に設定されている。これらの溝部７７により、個々の固定部７３は、対応する位置に形成された溝部７７において、互いに係合される。

また、本実施形態において、コイルボビン６０には、固定部７３以外にも、第１および第２の基板支持部６５，６８、基板保持部７１および位置決め部７２が形成されている。

第１および第２の基板支持部６５，６８は、コイルボビン６０の上面部６３に立設されており、制御基板６（図１参照）に対する位置決めを行う機能を担っている。第１および第２の基板支持部６５，６８は、柱形状を有しており、上部鉄心５１ａにおける上面部５６の切欠領域を介して鉄心５１の外部へと軸方向に延出している。

第１の基板支持部６５は、柱形状（同図に示す例では、四角柱形状）の柱部６６を主体に構成されており、本実施形態では、この柱部６６の頂部に嵌合部６７をさらに備えている。第１の基板支持部６５は、柱部６６によって制御基板６を支持するものであり、制御基板６側に設けられた嵌合孔と嵌合部６７とを嵌合させることにより、第１の基板支持部６５と制御基板６とが接続されている。この第１の基板支持部６５と制御基板６との位置合わせにより、この制御基板６における面方向の位置を規定することができる。図３に示す例では、第１の基板支持部６５は、コイルボビン６０の上面部６３に２つ設けられている。

第２の基板支持部６８は、柱形状（同図に示す例では、円柱形状）の柱部６９と、この柱部６９の頂部に立設されたピン７０とで構成されている。第２の基板支持部６８は、制御基板６側に設けられた貫通孔にピン７０を嵌合させることにより、柱部６９およびピン７０を介して制御基板６を支持する。この第２の基板支持部６８と制御基板６との位置合わせにより、この制御基板６の面方向の位置を規定することができる。また、ピン７０は、導電性を備える部材で構成されており、このピン７０により制御基板６に対する導線６１の配線処理を行うことができる。具体的には、このピン７０に導線６１を絡げることにより、導線６１と制御基板６上の電気回路との電気的な接続を行うことができる。図３に示す例では、第２の基板支持部６８は、コイルボビン６０の上面部６３に２つ隣合って設けられている。

基板保持部７１は、コイルボビン６０の上面部６３に立設されており、先端部が径方向内側に向いた略Ｌ字形状の屈曲部材で構成されている。この基板保持部７１は、Ｌ字形状の屈曲部位を介して制御基板６を軸方向下方に押さえることにより、第１および第２の基板支持部６５，６８によって支持される制御基板６を保持する機能を担っている。基板保持部７１は、第１および第２の基板支持部６５，６８と同様に、上部鉄心５１ａにおける上面部５６の切欠領域を介して鉄心５１の外部へと軸方向に延出している。

位置決め部７２は、コイルボビン６０の外面側（すなわち、鉄心５１との対向面側）に設けられており、周方向において隣合う爪磁極５３同士の位置決めを行う。位置決め部７２は、例えば、コイルボビン６０の側面部６２の内周面に、周方向に沿って連続的に設けられている。位置決め部７２は、コイルボビン６０の一部を径方向内側へと凸状に突起させることにより形成されており、例えば、矩形状に設定されている。位置決め部７２は、隣合う爪磁極５３ａ，５３ｂ間におけるクリアランス位置と対応するように設けられており、個々の爪磁極５３は、両側に位置する一対の位置決め部７２によって挟持された状態となる。位置決め部７２は、爪磁極５３が周方向に沿って等ピッチで並ぶように、周方向における幅が設定されている。

これにより、隣合う爪磁極５３の間の距離、すなわち、周方向のピッチに対する位置決め精度を高めることができ、また、これを容易に行うことができる。なお、位置決め部７２は、側面部６２の内周面に形成する以外にも、コイルボビン６０の上面部６３において、上部鉄心５１ａの上面部５６の切欠領域と位置的に対応して、また、コイルボビン６０の下面部６４において、下部鉄心５１ｂの下面部５７の切欠領域と位置的に対応して設けてもよい。

このような構成の鉄心５１およびコイル組体５２から構成されるステータ５は、つぎのようにして作成される。具体的には、コイル組体５２を上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂとで挟み込むようにしてレイアウトする。この場合、鉄心５１側の溝部７７と、コイル組体５２側の固定部７３とを互いに位置的に対応させておく。そして、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを互いに組み合わせることにより、固定部７３における爪部の先端部分と、鉄心５１側の溝部７７とが係合する。これにより、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂが、コイルボビン６０の上面部６３および下面部６４における固定部７３によって軸方向において挟持された状態となる。

このように本実施形態によれば、コイルボビン６０には、その上面部６３および下面部６４に固定部７３が設けられている。この固定部７３により、互いに組み合わされる上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂが軸方向において挟持される。これにより、軸方向における位置決めを精度よく行うことができるとともに、その固定を強固に行うことができる。また、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとの密着性が上がるため、鉄心５１が備える磁気回路としての性能の悪化が抑制され、安定した磁気回路特性を得ることができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態にかかるステータ５を模式的に示す説明図である。この第２の実施形態にかかるステータ５が、第１の実施形態のそれと相違する点は、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂの固定手法である。なお、ポンプの基本的な構造については第１の実施形態と同じであるため、対応する構成については符号を引用することにより、重複する説明は省略する。以下相違点を中心に説明を行う。

具体的には、コイルボビン６０の上面部６３および下面部６４には、先端部が径方向外側に向いた略Ｌ字形状の爪部によって構成さる固定部７８がそれぞれ設けられている。この固定部７８の構造は、第１の実施形態に示す固定部７３と基本的に同じであるが、その爪部において、鉄心５１側の溝部７７との係合面が周方向に沿って傾斜した形状を有する。

また、第１の実施形態と同様に、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂには、それぞれの固定部７３と位置的に対応して凹状に窪んだ溝部７７が形成されている。個々の固定部７３は、対応する位置に形成された溝部７７において、互いに係合される。

このような構成において、ステータ５の作成時には、コイル組体５２を上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂとで挟み込むようにしてレイアウトする。この場合、鉄心５１側の溝部７７と、コイル組体５２側の固定部７８とを互いに位置的に対応させておく。そして、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを組み合わせることにより、固定部７８における爪部の先端部分と、鉄心５１側の溝部７７とが係合する。これにより、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂが、コイルボビン６０の上面部６３および下面部６４における固定部７８によって軸方向において挟持された状態となる。また、この状態から、コイル組体５５を周方向（例えば、図中左回り方向）へと摺動移動させることにより、固定部７３の爪部における傾斜した係合面と、溝部７７の角部とが噛み合った状態となる。

このように本実施形態によれば、コイルボビン６０には、その上面部６３および下面部６４に固定部７３が設けられている。この固定部７３により、互いに組み合わされる上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂが軸方向において挟持される。これにより、軸方向における位置決めを精度よく行うことができるとともに、その固定を強固に行うことができる。

また、固定部７８を傾斜形状としたことにより、溝部７７との機械的な係合力を高めることができるので、固定部７８による上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂの軸方向に関する固定力を高めることができる。これにより、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとの密着性がさらに上がるため、安定した磁気回路特性を得ることができる。

なお、本実施形態では、固定部７８は、その爪部において、鉄心５１側の溝部７７との係合面が周方向に沿って傾斜した形状を有するものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、第１の実施形態に示すように、先端部の係合面がフラットな形状を備える固定部７３に対し、これと係合する鉄心５１側の構造として、周方向にかけて溝深さが小さくなる傾斜形状を有する溝部７９を形成してもよい。

かかる構造であっても、上述した実施形態と同様の作用および効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図である。第３の実施形態にかかるポンプが、第１の実施形態のそれと相違する点は、アウター型ロータ構造のモータ構成となっていることである。

ポンプは、クローポール型モータを駆動源とするポンプであり、ポンプケース１０１と、隔離部材（分離板）１０２と、羽根車１０３と、ロータ１０４と、ステータ１０５と、制御基板１０６とを主体に構成されている。

ポンプケース１０１と隔離部材１０２とは互いに結合されており、これらが対をなしてポンプ室１０７を形成している。ポンプ室１０７には、羽根車１０３とロータ１０４とが一体化された状態で回転自在に収容されている。ロータ１０４の内側には、隔離部材１０２を挟んでステータ１０５が対向して配置されている。

ポンプケース１０１は、隔離部材１０２とともにポンプ室１０７を形成しており、ポンプ室１０７を画定するケース本体１１１と、吸入口１１２と、吐出口（図示せず）とで構成されている。吸入口１１２は、ケース本体１１１の天面中央に開口されており、ポンプ室１０７内に液体を吸入するための開口として機能する。吐出口は、ケース本体１１１の側壁に設けられており、ポンプ室１０７内の液体を吐出するための開口として機能する。

隔離部材１０２は、ポンプケース１０１とともにポンプ室１０７を形成している。また、この隔離部材１０２は、ロータ１０４とステータ１０５とを水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する機能を担っている。

羽根車１０３は、ロータ１０４に対して一体的に取り付けられており、ロータ１０４とともに回転する。この羽根車１０３は、自己が回転することにより、吸入口１１２からポンプ室１０７内へと液体を吸い込むとともに、吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口からポンプ外へと排出する。

ロータ１０４は、円筒体として形成され、羽根車３を回転駆動させる。このロータ１０４は、円筒形状のロータ本体１４１と、ロータ本体１４１の内壁（内周側）に設けられて磁気回路（磁束）を構成するマグネット１４２とで構成されている。ロータ本体１４１は、ポンプケース１０１に配置された固定軸１４５に対して、軸受け部１４６を介して回転自在に支持されている。マグネット１４２と隔離部材１０２との間には、ロータ１０４の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。

ステータ１０５は、ロータ１０４の内周側に対向して配置された環状の鉄心１５１の内部にコイル組体１５２を収容して構成されている。ステータ１０５は、コイル組体１５２に電流が流されることによりコイル組体１５２で発生した磁界を、鉄心１５１が備える複数の爪磁極（クローポール）１５３からロータ１０４へと伝達する機能を担っている。なお、本実施形態の特徴の一つは、ステータ１０５の構造にあり、その詳細については後述する。

制御基板１０６は、ロータ１０４の回転位置を検出する位置検出センサ（図示せず）からの信号を受けて、コイル組体１５２に流す電流を制御する。これより、制御基板１０６は、ロータ１０４の回転位置に応じて、コイル組体１５２で発生した磁界を制御する。

このように構成されたポンプにおいては、コイル組体１５２において発生する磁界が爪磁極１５３からマグネット１４２へと伝達されることにより、このマグネット１４２が吸引反発することで、ロータ１０４と一体的に設けられた羽根車１０３が、固定軸１４５を中心として回転する。そして、この羽根車１０３の回転にともないポンプ作用が発生し、液体が吸入口１１２よりポンプ室１０７内へと吸い込まれるとともにポンプ室１０７内で加圧される。加圧された液体は、周囲方向へ圧送され、吐出口からポンプ外へと吐出される。

図９は、第３の実施形態にかかるステータ１０５を模式的に示す分解斜視図であり、図１０は、第３の実施形態にかかるステータ１０５を模式的に示す説明図である。ステータ１０５は、上述したように、環状の鉄心１５１と、この鉄心１５１の内部に収容されるコイル組体１５２とで構成されている。

鉄心１５１は、継鉄部と、爪磁極１５３とで構成されている。継鉄部は、ロータ１０４と対向する外周側が開口した断面略コ字形状を有しており、コイル組体１５２の内周側を覆う円筒形状の側面部１５５と、コイル組体１５２を上下方向からそれぞれ挟み込む上面部１５６および下面部１５７とを有している。爪磁極１５３は、ロータ１０４の内周側と対向するように、コイル組体１５２の外周側に沿って等間隔で複数配置されている。この爪磁極１５３は、継鉄部の外側周縁部、具体的には、上面部１５６の外側周縁部より屈曲して軸方向下方に延在する下向きの爪磁極１５３ａと、下面部１５７の内側周縁部より屈曲して軸方向上方に延在する上向きの爪磁極１５３ｂとで構成されている。ここで、下向きの爪磁極１５３ａと上向きの爪磁極１５３ｂとは、周方向にかけて交互に配置されている。

鉄心１５１は、第１の実施形態と同様、絶縁皮膜された鉄粉をバインダとともに圧縮成形した圧粉鉄心で構成される。ここで、鉄心１５１は、内部にコイル組体１５２を収容することから、互いに独立した上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとを上下方向（軸方向）において組み合わせることにより構成されている。ここで、上部鉄心１５１ａは、上面部１５６と、この上面部１５６から延在する下向きの爪磁極１５３ａとで構成されており、これらが一体形成されている。一方、下部鉄心１５１ｂは、側面部１５５と、下面部１５７と、この下面部１５７から延在する上向きの爪磁極１５３ｂとで構成されており、これらが一体形成されている。

コイル組体１５２は、環状のコイルボビン１６０と、このコイルボビン１６０に保持されたコイル１６１ａ（図８）とを主体に構成されている。コイルボビン１６０は、その外周面に導線１６１が巻回される円筒形状の側面部１６２と、環状の上面部１６３および下面部１６４とで構成されており、断面略Ｕ字形状を有する。コイル１６１ａは、導線１６１がコイルボビン１６０の側面部１６２に巻回されることで構成されている。

本実施形態の特徴の一つとして、コイルボビン１６０の上面部１６３および下面部１６４には、先端部が径方向内側に向いた略Ｌ字形状の爪部によって構成される固定部１７３がそれぞれ設けられている。具体的には、上面部１６３には、その外側周縁部に４つの固定部１７３が設けられており、また、下面部１６４にも、その外側周縁部に４つの固定部１７３が設けられている。これらの固定部１７３は、自己の爪部によって、上部鉄心１５１ａおよび下部鉄心１５１ｂを軸方向において両側から挟持し、これにより、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとを相互に固定する。

このような構成の鉄心１５１およびコイル組体１５２から構成されるステータ１０５は、つぎのようにして作成される。具体的には、コイル組体１５２を上部鉄心１５１ａおよび下部鉄心１５１ｂとで挟み込むようにしてレイアウトする。そして、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとを互いに組み合わせることにより、固定部１７３における爪部の先端部分と、上部鉄心１５１ａの上面部１５６および下部鉄心１５１ｂの下面部１５７がそれぞれ係合する。これにより、上部鉄心１５１ａおよび下部鉄心１５１ｂが、コイルボビン１６０の上面部１６３および下面部１６４における固定部１７３によって軸方向において挟持された状態となる。

このように本実施形態によれば、コイルボビン１６０には、その上面部１６３および下面部１６４に固定部１７３が設けられている。この固定部１７３により、互いに組み合わされる上部鉄心１５１ａおよび下部鉄心１５１ｂが軸方向において挟持される。これにより、軸方向における位置決めを精度よく行うことができるとともに、その固定を強固に行うことができる。また、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとの密着性が上がるため、鉄心１５１が備える磁気回路としての性能の悪化が抑制され、安定した磁気回路特性を得ることができる。

なお、本実施形態のコイルボビン１６０は、第１の実施形態に示す固定部７３に対応する部材として固定部１７３を備えるものであるが、第１の実施形態に示す第１および第２の基板支持部６５，６８、基板保持部７１および位置決め部７２に対応する部材を適用することも可能である。

（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図、図１２は、第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す斜視図、図１３は、第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す平面図、図１４は、第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す側面図、図１５は、第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す分解斜視図、図１６は、図１３のＡ−Ａ線に沿った断面図、図１７は、図１４のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図１８は、第４の実施形態にかかる隔離部材を模式的に示す平面図、図１９は、第４の実施形態にかかる隔離部材を模式的に示す斜視図である。

この第４の実施形態にかかるポンプは、第１の実施形態のポンプに対して位置決め部２７２、固定部２７３およびステータ２０５が主に異なる。なお、ポンプの基本的な構造については第１の実施形態と同じであるため、対応する構成については符号を引用することにより、重複する説明は省略する。以下、相違点を中心に説明を行なう。

本実施形態では、図１１および図１２に示すように、位置決め部２７２が隔離部材２０２に設けられている。この隔離部材２０２およびステータ２０５は、その一部がモールド樹脂９によって覆われている。

ここで、隔離部材２０２は、図１２〜図１９に示すように、ステータ２０５に挿入される円筒部２０２ａと、この円筒部２０２ａの一端部である上端部を閉塞した閉塞板部２０２ｂと、円筒部２０２の他端部である下端部の外周縁部に形成された円環状のフランジ部２０２ｃとを備えている。

位置決め部２７２は、隔離部材２０２の円筒部２０２ａの外周面に突出形成されて、軸方向（上下方向）に延在している。この位置決め部２７２の下端は、隔離部材２０２のフランジ部２０２ｃに接続している。位置決め部２７２は、相互に周方向に間隔をあけて複数配置されており、周方向で隣合う爪磁極５３同士の間に配置されて、周方向において隣合う爪磁極５３同士の位置決めを行なう。

この位置決め部２７２は、例えば、断面矩形の柱状に形成され軸方向に延在している基部２７２ａと、断面半円の柱状に形成されて基部２７２ａの外面に軸方向に延在して形成された突部２７２ｂとから構成されている。位置決め部２７２は、隣合う爪磁極５３ａ，５３ｂ間におけるクリアランス位置と対応するように設けられており、即ち位置決め部２７２は、周方向で隣合う爪磁極５３同士の間に配置され、個々の爪磁極５３は、両側に位置する一対の位置決め部２７２によって挟持された状態となる。この位置決め部２７２は、爪磁極５３が周方向に沿って等ピッチで並ぶように、周方向における幅が設定されている。かかる形状の位置決め部２７２は、軸方向視で爪磁極５３と重ならない。

固定部２７３は、位置決め部２７２の一端部（上端部）に形成された爪部２７３ａと、隔離部材２０２のフランジ部２０２ｃとを備えて構成されている。爪部２７３ａは、位置決め部２７２の基部２７２ａの上端から略周方向に沿って一対延出して設けられている。本実施形態では、爪部２７３ａは、複数の位置決め部２７２のうち、周方向に一つおきの位置決め部２７２に設けられている。固定部２７３では、これら爪部２７３ａと隔離部材２０２のフランジ部２０２ｃとによって、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを軸方向において両側から挟持し、これにより、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを相互に固定する。

また、本実施形態のステータ２０５は、図１１〜図１３に示すように、コイルボビンを備えていないボビンレス構造であり、鉄心５１の内部にはコイル６１ａだけが収容されている。なお、勿論コイルボビンを設けても良い。

上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとを組み合わせてステータ２０５を構成する場合には、例えば、まず、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとによりコイル６１ａを挟み込む。このとき、仮位置決め構造として上部鉄心５１ａに形成された凸部５１ｃおよび下部鉄心５１ｂに形成された凹部５１ｄを、相互に遊嵌させて上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとの周方向での仮位置決めを行なうことにより、上部鉄心５１ａの爪磁極５３ａと下部鉄心５１ｂの爪磁極５３ｂとが周方向に交互に位置する。

そして、この状態のステータ２０５を、隔離部材２０２の円筒部２０２ａに、閉塞板部２０２ｂ側（上側）から外挿して、フランジ部２０２ｃに当接させる。この際、上部鉄心５１ａの爪磁極５３ａと下部鉄心５１ｂの爪磁極５３ｂとの間に、位置決め部２７２を相対的にスライド挿入する。このとき、位置決め部２７２に形成された一対の爪部２７３ａは、爪磁極５３によって押圧されることで弾性変形しながら爪磁極５３間を軸方向にスライドして、最終的に上部鉄心５１ａの上方へ至り、一対の爪部２７３ａのうちの一方が上部鉄心５１ａの上面部５６に係止する。他方の爪部２７３ａは、上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂに対して係合せず、それらから離間している。

この状態では、ステータ２０５が爪部２７３ａとフランジ部２０２ｃとによって軸方向で挟持されて相互に固定されるとともに、位置決め部２７２によって、個々の爪磁極５３が、一対の位置決め部２７２によって挟持されて周方向の位置決めがされ、鉄心５１の周方向における回動が規制された状態となる。なお、個々の位置決め部２７２は、隔離部材２０２の円筒部２０２ａへのステータ２０５の外挿時に、個々の爪磁極５３が位置決め部２７２に引っかからないように、その上部の角部が曲面形状に面取りされている。

このように本実施形態では、固定部２７３が隔離部材２０２に設けられている。この固定部２７３により、互いに組み合わされる上部鉄心５１ａおよび下部鉄心５１ｂが軸方向において挟持される。これにより、軸方向における位置決めを精度よく行うことができるとともに、その固定を強固に行うことができる。また、上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとの密着性が上がるため、鉄心５１が備える磁気回路としての性能の悪化が抑制され、安定した磁気回路特性を得ることができる。

（第５の実施形態）
図２０は、本発明の第５の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図、図２１は、第５の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す斜視図、図２２は、第５の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す平面図、図２３は、第５の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す分解斜視図、図２４は、図２０のＣ−Ｃ線に沿ったステータおよび隔離部材の断面図である。

この第５の実施形態にかかるポンプは、第３の実施形態のポンプに対して位置決め部３７２、固定部３７３およびステータ３０５が主に異なる。なお、ポンプの基本的な構造については第３の実施形態と同じであるため、対応する構成については符号を引用することにより、重複する説明は省略する。以下、相違点を中心に説明を行なう。

本実施形態では、図２０に示すように、位置決め部３７２が隔離部材３０２に設けられている。この隔離部材３０２およびステータ３０５は、その一部がモールド樹脂９によって覆われている。

ここで、隔離部材３０２は、図２０〜図２４に示すように、外側筒部３０２ａと、この外側筒部の内側に挿入された内側筒部３０２ｂと、外側筒部３０２ａの上端部と内側筒部３０２ｂの上端部と間を閉塞してそれらを接続した接続板部３０２ｃと、内側筒部３０２ｂの下端部を閉塞した閉塞板部３０２ｄと、を備えている。この隔離部材３０２では、内側筒部３０２ｂの内側にステータ３０５が挿入されるとともに、外側筒部３０２ａと内側筒部３０２ｂとの間の空間にロータ１０４が配置される。

位置決め部３７２は、隔離部材３０２の内側筒部３０２ｂの内周面に突出形成されて、軸方向（上下方向）に延在している。この位置決め部３７２の下端は、隔離部材３０２の閉塞板部３０２ｄに接続している。位置決め部３７２は、相互に周方向に間隔をあけて複数配置されており、周方向において隣合う爪磁極１５３同士の位置決めを行なう。

この位置決め部３７２は、例えば、断面矩形の柱状に形成されている。位置決め部２７２は、隣合う爪磁極１５３ａ，１５３ｂ間におけるクリアランス位置と対応するように設けられており、即ち位置決め部３７２は、周方向で隣合う爪磁極１５３同士の間に配置され、個々の爪磁極１５３は、両側に位置する一対の位置決め部３７２によって挟持された状態となる。この位置決め部３７２は、爪磁極１５３が周方向に沿って等ピッチで並ぶように、周方向における幅が設定されている。かかる形状の位置決め部３７２は、軸方向視で爪磁極１５３と重ならない。

固定部３７３は、位置決め部３７２の一端部（上端部）に形成された爪部３７３ａと、隔離部材２０２の閉塞板部３０２ｄとを備えて構成されている。爪部３７３ａは、位置決め部３７２の上端から略周方向に沿って一対延出して設けられている。本実施形態では、爪部３７３ａは、複数の位置決め部３７２のうち、周方向に一つおきの位置決め部３７２に設けられている。固定部３７３では、これら爪部３７３ａと隔離部材３０２の閉塞板部３０２ｄとによって、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとを軸方向において両側から挟持し、これにより、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとを相互に固定する。

また、本実施形態のステータ３０５は、図２０、図２３および図２４に示すように、コイルボビンを備えていないボビンレス構造であり、鉄心１５１の内部にはコイル１６１ａだけが収容されている。なお、勿論コイルボビンを設けても良い。

上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとを組み合わせてステータ３０５を構成する場合には、まず、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとによりコイル１６１ａを挟み込む。この場合、上部鉄心１５１ａの爪磁極１５３ａと下部鉄心５１ｂの爪磁極１５３ｂとが周方向に交互に位置するようにする。

そして、この状態のステータ３０５を、隔離部材３０２の内側筒部３０２ｂに、上側から挿入して、閉塞板部３０２ｄに当接させる。この際、上部鉄心１５１ａの爪磁極１５３ａと下部鉄心１５１ｂの爪磁極１５３ｂとの間に、位置決め部３７２を相対的にスライド挿入する。このとき、位置決め部３７２に形成された一対の爪部３７３ａは、爪磁極１５３によって押圧されることで弾性変形しながら爪磁極１５３間を軸方向にスライドして、最終的に上部鉄心１５１ａの上方へ至り、一対の爪部３７３ａのうちの一方が上部鉄心１５１ａの上面部１５６に係止する。他方の爪部３７３ａは、上部鉄心１５１ａおよび下部鉄心１５１ｂに対して係合せず、それらから離間している。

この状態では、ステータ３０５が爪部３７３ａと閉塞板部３０２ｄとによって軸方向で挟持されて相互に固定されるとともに、位置決め部３７２によって、個々の爪磁極１５３が、一対の位置決め部３７２によって挟持されて周方向の位置決めがされ、鉄心１５１の周方向における回動が規制された状態となる。なお、個々の位置決め部３７２は、隔離部材３０２の内側筒部３０２ｂへのステータ３０５の外挿時に、個々の爪磁極１５３が位置決め部３７２に引っかからないように、その上部の角部が曲面形状に面取りされている。

このように本実施形態では、固定部３７３が隔離部材３０２に設けられている。この固定部３７３により、互いに組み合わされる上部鉄心１５１ａおよび下部鉄心１５１ｂが軸方向において挟持される。これにより、軸方向における位置決めを精度よく行うことができるとともに、その固定を強固に行うことができる。また、上部鉄心１５１ａと下部鉄心１５１ｂとの密着性が上がるため、鉄心１５１が備える磁気回路としての性能の悪化が抑制され、安定した磁気回路特性を得ることができる。

なお、上述した各実施形態では、鉄心５１（鉄心１５１）を圧粉鉄心で構成する形態を例示したが本発明はこれに限定されない。鉄心５１（鉄心１５１）は、絶縁皮膜された鉄粉とバインダとを混ぜ合わせた磁性材料をインジェクション成型にて作成してもよい。このケースでは、表面にリン酸皮膜処理などの絶縁処理を行った鉄粉とナイロンなどの熱可塑性樹脂を混ぜ合わせた磁性材料を用いることができる。なお、鉄心５１（鉄心１５１）を圧粉鉄心で構成した場合には、電磁軟鉄材を用いる場合と比較して損失を小さくすることができ、同体積でより高出力のモータを構成することができるという点で有利である。一方で、インジェクション成形の場合には、他の材料（例えば、圧粉鉄心）を用いた場合と比較して製造コストを低減することができるという点で有利である。

また、各実施形態では、制御基板と向き合う面を上面部として、鉄心やコイルボビンなどの各面を規定している。

以上、本発明の実施形態にかかるポンプについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能である。また、上述した各実施形態は、クローポール型モータを駆動源とするポンプについて例示したが、このポンプのみならず、ロータおよびステータを主体とするクローポール型モータそれ自体も本発明の一部として機能する。

本発明の第１の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図 本発明の第１の実施形態にかかるステータ５を模式的に示す斜視図 本発明の第１の実施形態にかかるコイル組体を模式的に示す斜視図 本発明の第１の実施形態にかかるステータを模式的に示す分解斜視図 本発明の第１の実施形態にかかるステータを模式的に示す断面図 本発明の第２の実施形態にかかるステータを模式的に示す説明図 本発明の第２の実施形態にかかるステータを模式的に示す説明図 本発明の第３の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図 本発明の第３の実施形態にかかるステータを模式的に示す分解斜視図 本発明の第３の実施形態にかかるステータを模式的に示す説明図 本発明の第４の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図 本発明の第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す斜視図 本発明の第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す平面図 本発明の第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す側面図 本発明の第４の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す分解斜視図 図１３のＡ−Ａ線に沿った断面図 図１４のＢ−Ｂ線に沿った断面図 本発明の第４の実施形態にかかる隔離部材を模式的に示す平面図 本発明の第４の実施形態にかかる隔離部材を模式的に示す斜視図 本発明の第５の実施形態にかかるポンプを模式的に示す断面図 本発明の第５の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す斜視図 本発明の第５の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す平面図 本発明の第５の実施形態にかかるステータおよび隔離部材を模式的に示す分解斜視図 図２０のＣ−Ｃ線に沿ったステータおよび隔離部材の断面図

符号の説明

１，１０１ ポンプケース
２，１０２，２０２，３０２ 隔離部材
３，１０３ 羽根車
４，１０４ ロータ
５，１０５ ステータ
６，１０６ 制御基板
７，１０７ ポンプ室
５１，１５１ 鉄心
５２，１５２ コイル組体
５３，１５３ 爪磁極
５４ 継鉄部
５５，１５５ 側面部
５６，１５６ 上面部
５７，１５７ 下面部
６０，１６０ コイルボビン
６１ 導線
６５ 第１の基板支持部
６６ 柱部
６７ 嵌合部
６８ 第２の基板支持部
６９ 柱部
７０ ピン
７１ 基板保持部
７２ 位置決め部
７３，１７３，２７３，３７３ 固定部

Claims (7)

1. 回転可能に設けられたロータと、
   軸方向に延在し且つ周方向に沿って配置された複数の爪磁極を有する中空状の鉄心およびこの鉄心の内部に収容されて前記爪磁極を介して前記ロータに対向するコイルを有し、前記ロータに回転駆動力を伝達するステータと、
   を備え、
   前記鉄心は、下向きの爪磁極を複数備える上部鉄心と、上向きの爪磁極を複数備える下部鉄心とが、前記爪磁極の向きが周方向にかけて交互となるように組み合わされて構成されるクローポール型モータにおいて、
   前記上部鉄心と前記下部鉄心とを軸方向で挟持してこれら上部鉄心と下部鉄心とを相互に固定する固定部を備え、
   円筒形状の側面部、円環状の上面部および下面部を有して断面略Ｕ字形状に形成され前記コイルを保持した環状のコイルボビンを備え、
   前記固定部は、略Ｌ字形状の爪部を前記コイルボビンの上面部および下面部にそれぞれ立設して構成されており、少なくとも一対の爪部によって前記上部鉄心および下部鉄心を軸方向において両側から挟持し、
   前記上部鉄心および前記下部鉄心は、前記固定部と位置的に対応して凹状に窪んだ溝部をそれぞれ備えて、当該溝部において前記固定部と係合され、
   前記固定部は、前記爪部における前記溝部との係合面が周方向に沿って傾斜した形状を有することを特徴とするクローポール型モータ。
2. 回転可能に設けられたロータと、
   軸方向に延在し且つ周方向に沿って配置された複数の爪磁極を有する中空状の鉄心およびこの鉄心の内部に収容されて前記爪磁極を介して前記ロータに対向するコイルを有し、前記ロータに回転駆動力を伝達するステータと、
   を備え、
   前記鉄心は、下向きの爪磁極を複数備える上部鉄心と、上向きの爪磁極を複数備える下部鉄心とが、前記爪磁極の向きが周方向にかけて交互となるように組み合わされて構成されるクローポール型モータにおいて、
   前記上部鉄心と前記下部鉄心とを軸方向で挟持してこれら上部鉄心と下部鉄心とを相互に固定する固定部を備え、
   円筒形状の側面部、円環状の上面部および下面部を有して断面略Ｕ字形状に形成され前記コイルを保持した環状のコイルボビンを備え、
   前記固定部は、略Ｌ字形状の爪部を前記コイルボビンの上面部および下面部にそれぞれ立設して構成されており、少なくとも一対の爪部によって前記上部鉄心および下部鉄心を軸方向において両側から挟持し、
   前記上部鉄心および前記下部鉄心は、前記固定部と位置的に対応して凹状に窪んだ溝部をそれぞれ備えて、当該溝部において前記固定部と係合され、
   前記溝部は、周方向にかけて溝深さが小さくなる傾斜形状を有することを特徴とするクローポール型モータ。
3. 前記固定部は、前記爪部の先端部が前記鉄心に溶着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクローポール型モータ。
4. 前記コイル組体および前記鉄心は、少なくとも一部がモールド樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のクローポール型モータ。
5. 前記ステータは、環状に形成されて、前記ロータの外周側に前記ロータに対向して配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のクローポール型モータ。
6. 前記ロータは、環状に形成され、
   当該ロータの内周側にステータが対向して配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のクローポール型モータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の前記クローポール型モータを駆動源とするポンプ。

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