JP5161636B2 - モータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、ステータを収容するモータボディと他の部材とが溶着にて連結される構造を備えたモータ構造に関する。

特許文献１には、ステータがモータボディに収容されたモータ構造を有するポンプ装置が記載されている。これによると、モータボディの外周には溶着部が突設され、インペラ部材が収納されるケース部材とモータボディとが、この溶着部で溶着にて連結されている。

ここで、モータボディの外周面から突設した溶着部の根元には、全周に渡って凹状の溝部が設けられている。このように、溝部を設けることで、溶着部が反ろうとする残留応力を少なくすることができ、溶着強度を安定させる構成となっている。
特開２００５−８１７３６号公報

この種のモータ構造では、ステータをモータボディに確実に固定することが望まれる。そして、ステータをモータボディに固定する一例としてステータをモータボディに圧入することが考えられる。

しかしながら、ステータの圧入位置によっては、モータボディの外周に設けられた溶着部のシール機能に影響する場合がある。

本発明は、上記事実を考慮し、ステータをモータボディに圧入した場合であっても、モータボディの外周面に設けられた溶着部のシール機能への影響を抑制することが課題である。

本発明の請求項１に係るモータ構造は、回転磁界を発生するステータと、モータ軸線方向に沿って開口され、前記ステータが収容される収容部を備えるモータボディと、前記モータボディの外周面から外側へ突設された溶着部と、前記モータボディを覆い、前記溶着部に溶着される被溶着部を備えたケーシング部材と、前記溶着部からモータ軸線方向に離間して前記モータボディに設けられ、前記モータボディの板厚が前記収容部より薄くされた薄肉部に形成されていると共に、前記ステータを押圧し、前記ステータを前記収容部に固定する圧入部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、ステータは、モータボディの収容部に収容され、モータボディに設けられた圧入部によってステータをモータボディに固定する。

さらに、モータボディを覆うように設けられケーシング部材に備えられた被溶着部が、モータボディの外周面から外側へ突設された溶着部と溶着されている。

ここで、ステータをモータボディに圧入することで圧入部の近傍には、径方向に伸縮しようとする応力が生じる。しかし、圧入部は溶着部からモータ軸線方向に離間して設けられているため、圧入部に生じた応力によって溶着部が変形することが防止される。

このように、圧入部と溶着部をモータ軸線方向に離間させることで、ステータをモータボディに収容した場合であっても、モータボディの外周面に設けられた溶着部のシール機能への影響を抑制することができる。

さらに、モータボディの板厚が薄くされた薄肉部が、圧入部に生じた応力により変形するため、溶着部が圧入部に生じた応力により変形するのを抑制することができる。

本発明の請求項２に係るモータ構造は、請求項１に記載において、前記圧入部は、前記薄肉部の内周面に設けられ、前記ステータを前記収容部へ押圧する凸状の圧入リブであることを特徴とする。

上記構成によれば、薄肉部に設けられた凸状の圧入リブが、収容部に収容されるステータを押圧する。これにより、ステータを確実にモータボディの収容部に固定することができる。

本発明の請求項３に係るモータ構造は、請求項２に記載において、前記モータボディの外周面には、前記モータ軸線方向に延びる凸状の補強リブが設けられ、モータ軸線方向から見たときに、前記補強リブと前記圧入リブが周方向でずれていることを特徴とする。

上記構成によれば、モータボディの外周面に設けられた凸状の補強リブが、モータボディの全体剛性を向上させている。そして、モータボディの内周面に設けられた圧入リブは、モータ軸線方向から見て、補強リブに対して周方向にずれている。

このように、圧入リブを補強リブに対して周方向にずらすことで、圧入リブに生じた応力が補強リブへ伝達されるのを防止し、これにより、圧入リブに生じた応力によってモータボディ全体が変形するのを抑制することができる。

本発明の請求項４に係るモータ構造は、請求項２又は３に記載において、前記圧入リブが設けられる前記薄肉部の外周面は、前記モータボディを決められた位置に固定するブラケットの装着面とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、圧入リブが設けられる薄肉部の外周面は、モータボディを決められた位置に固定するブラケットの装着面とされている。このため、圧入リブに生じた応力により薄肉部が径方向外側に変形しようとしても、ブラケットが薄肉部の外周面に装着されているため、薄肉部の変形が抑制される。

本発明の実施形態に係るモータ構造を備えた流体ポンプ装置の一例を図１〜図４に従って説明する。

（全体構成）
図１に示されるように、本発明に係るモータ構造１０が適用された流体ポンプ装置Ｐ１は、例えば、自動車のエンジン冷却装置用の電動ウォータポンプとして好適に用いられるものであり、モータ軸線方向に並んで配置されたポンプ部１２及びモータ部１４を備えている。

ポンプ部１２は、概略凹状の円盤状に構成されたケーシング部材としてのポンプハウジング１６を有して構成されている。ポンプハウジング１６は、樹脂材料にて成形され、ポンプハウジング１６の凹状部の内側は、ポンプ室１８として構成されている。また、ポンプハウジング１６には、接線方向に沿って吸入口２０及び排出口２２が設けられている。この吸入口２０及び排出口２２は、いずれもポンプ室１８と連通されている。

ポンプ室１８には、複数の羽根２４を有して構成されたインペラ２６が回転シャフト５２に支持され、回転可能に配置されている。インペラ２６は、回転に伴って吸入口２０より流体を吸入すると共にポンプ室１８の流体を径方向外側に搬送して排出口２２から外部に排出するように構成されている。

これに対し、モータ部１４は、本発明のモータ構造１０を備えた構成とされており、ステータ２８と、モータボディとしてのポンプボディ３０と、ハウジング３２と、ロータ３４と、制御回路３５と、を有して構成されている。

このステータ２８は、モータ軸線方向に貫通形成された孔部３６を有する環状に構成されており、コア、コイル等を一体的に備えている。なお、ステータ２８については詳細を後述する。

さらに、ポンプボディ３０は、樹脂材料にて成形され、内筒部４３と外筒部４４を備えている。内筒部４３の底部４８には、柱状の支持部５０が設けられており、この支持部５０には、モータ軸線方向に沿って配置された回転シャフト５２が支持されている。

また、ポンプボディ３０において、内筒部４３と外筒部４４との間には、収容部としての環状の収容穴５４が形成されている。この収容穴５４は、ハウジング３２側（モータ軸線方向一方側；Ｚ１側）に開口５６を有すると共にモータ軸線方向に沿って形成されている。そして、この収容穴５４に、円筒状のステータ２８が収容され、収容された状態でステータ２８はポンプボディ３０に固定されるようになっている。なお、ステータ２８の固定方法については詳細を後述する。

また、ハウジング３２は、ステータ２８に対しモータ軸線方向一方側（Ｚ１側）に配置されている。このハウジング３２は、ポンプボディ３０の外筒部４４の開口５７を塞ぐ概略円盤状の本体部６２を有して構成されている。

この本体部６２には、ステータ２８側（モータ軸線方向他方側；Ｚ２側）に向けて延出された係合片６６が４個設けられている。この係合片６６は、舌片状に構成されて本体部６２に対し径方向に弾性変形可能な構成とされている。さらに、係合片６６には、板厚方向（ハウジング３２の径方向）に貫通する係合孔６４が形成されている。

さらに、係合片６６の係合孔６４は、ポンプボディ３０の開口５７に設けられた係合突起６０と係合可能に構成されている。

一方、ロータ３４は、ポンプボディ３０に設けられた内筒部４３内に回転可能に配置されており、回転シャフト５２に軸受部材５３を介して回転可能に支持されている。

また、制御回路３５は、ステータ２８に設けられたコイルと電気的に接続されており、コネクタ６８を介して接続された外部制御装置から出力された制御信号に応じてステータ２８のコイルに電流を供給する構成とされている。

そして、この流体ポンプ装置Ｐ１では、外部制御装置から制御信号が出力されると、ステータ２８が回転磁界を発生し、この回転磁界によってロータ３４と共にインペラ２６が回転し、外部から吸入口２０を介してポンプ室１８へ流体が吸入されると共に、ポンプ室１８の流体が排出口２２を介して外部へ排出される構成とされている。

（要部）
次に、ポンプボディ３０とポンプハウジング１６の連結方法、及びポンプボディ３０の収容穴５４に固定されるステータ２８の固定方法について説明する。

ポンプハウジング１６におけるモータ軸線方向一方側（図中Ｚ１側）に向いた開口１６Ａの外周面には、ポンプボディ３０と溶着（本実施の形態では、オービタル溶着）される被溶着部７０が設けられている。詳細には、被溶着部７０には、ポンプボディ３０に向けて突出した環状の突起７２と、突起７２の先端部に設けられ、溶着時に溶融する２本の環状の薄肉突起７４が設けられている。

これに対し、モータ軸線方向他方側（図中Ｚ２側）に位置するポンプボディ３０の外周面には、突起７２を囲むように、モータ軸線方向他方側（図中Ｚ２側）が開放された断面コ字状の溶着部７６が、ポンプボディ３０の外周面から径方向へ拡がるように全周に渡って設けられている。そして、溶着部７６の底面７６Ａが、薄肉突起７４と当接し溶着部７６と被溶着部７０とが溶着されるようになっている。

一方、図２に示されるように、ステータ２８の外周縁には、モータ軸線方向一方側（図中Ｚ１側）に段部５８Ａを介して延出される板状の突設板５８が、周方向に等間隔に３個設けられている。

また、図１、図３に示されるように、ステータ２８がポンプボディ３０の収容穴５４に収容された状態で、前述した突設板５８と対向するポンプボディ３０の外周壁は、収容穴５４より板厚が薄くされた薄肉部８０とされ、溶着部７６とモータ軸線方向に離間するように設けられている。

さらに、薄肉部８０の内周面には、モータ軸線方向に延びると共に、ステータ２８が収容穴５４に収容されると突設板５８を径方向内側に向って押圧する凸状の圧入リブ８２が、周方向等間隔に３個設けられている（図４参照）。また、この圧入リブ８２は、溶着部７６に対して径方向内側に配置されている。

図２、図４に示されるように、ポンプボディ３０の外周面には、ポンプボディ３０全体の剛性を確保するための断面矩形状の補強リブ８４が、モータ軸線方向に延びて２個設けられている。また、２個の補強リブ８４は、回転シャフト５２（図１参照）を挟んで対向するように配置されている。

さらに、図４に示されるように、モータ軸線方向から見たときに、補強リブ８４と圧入リブ８２が周方向でずれるように、補強リブ８４及び圧入リブ８２の配置位置が決められている。

また、圧入リブ８２が設けられる薄肉部８０の外周面は、ポンプボディ３０を決められた位置に固定するブラケット（図示省略）の装着面とされている。詳細には、ブラケットは、薄肉部８０の外周面を外側から押さえ込む環状部と、決められた位置にポンプボディ３０を固定する固定部とを有している。

（作用・効果）
以上の構成によれば、ステータ２８をポンプボディ３０に固定する際は、ステータ２８をポンプボディ３０に設けられた開口５７を通して、ポンプボディ３０の収容穴５４に収容する。

ポンプボディ３０を収容穴５４に収容すると、ステータ２８に設けられた突設板５８が、周方向に均等間隔で設けられた３個の圧入リブ８２によって径方向外側から径方向内側に向けて押圧される。これにより、ステータ２８が、ポンプボディ３０の収容穴５４に圧入されて固定される。

ここで、突設板５８を押圧する圧入リブ８２には、径方向外側に拡がろうとする応力が生じる。この応力は、薄肉部８０に伝達され、薄肉部８０が変形することで応力は吸収される。

このように、ステータ２８を周方向に均等間隔で設けられた３個の圧入リブ８２で押圧して固定することで、４箇所以上でステータ２８を押圧する場合と比較して、ステータ２８の位置が偏ることなくバランス良くステータ２８を固定することができる。

また、圧入リブ８２と溶着部７６をモータ軸線方向に離間して設けることで、圧入リブ８２に生じた応力による溶着部のシール機能への影響を抑制することができる。

また、圧入リブ８２が形成されるポンプボディ３０の外周壁を一般部より板厚が薄くされた薄肉部８０とし、薄肉部８０を溶着部７６に対して離間して設けることで、薄肉部８０を積極的に変形させ、溶着部７６が変形するのを抑制することができる。

また、高温時を考えると樹脂（ポンプボディ３０）、金属（ステータ２８）の線膨張率の差により、圧入リブ８２に生じる応力が変化しても薄肉部８０を変形させることで、応力変化を吸収することができる。

また、ポンプボディ３０の外周面に設けられた凸状の補強リブ８４と圧入リブ８２をモータ軸線方向から見てずらして配置することで、圧入リブ８２に生じた応力が補強リブ８４に伝達されるのを防止し、これにより、ポンプボディ３０全体が変形するのを抑制することができる。

また、圧入リブ８２が設けられる薄肉部８０の外周面がブラケットの装着面とされている。つまり、圧入リブ８２に生じた応力によって薄肉部８０が径方向外側に変形しようとするのを外周面にブラケットを装着することで抑制することができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、圧入部として、ポンプボディ３０の内周面に圧入リブ８２を設けたが、これに代えて、ステータ側に凸状の切お起こし又は凸ビード等を設けて圧入部としてもよい。

また、突設板５８と対向するポンプボディ３０の外周壁を一般部より板厚を薄くして薄肉部８０を形成させ、この薄肉部８０を変形させることで圧入リブ８２に生じた応力を吸収したが、これに変えて、溶着部と突設板の外周壁に凹状のノッチ部を設け、外周壁の変形が溶着部まで伝達されないようにしてもよい。

本発明の実施形態に係るモータ構造が採用された流体ポンプ装置の全体構成を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に係るモータ構造が採用された流体ポンプ装置を示した分解斜視である。 本発明の実施形態に係るモータ構造が採用された流体ポンプ装置のポンプハウジングを示した側面断面図である。 本発明の実施形態に係るモータ構造が採用された流体ポンプ装置のポンプハウジングをモータ軸線方向から見た正面図である。示した側面断面図である。

符号の説明

１０・・・モータ構造、１６・・・ポンプハウジング（ケーシング部材）、２８・・・ステータ、３０・・・ポンプボディ（モータボディ）、５２・・・回転シャフト、５４・・・収容穴（収容部）、５７・・・開口、７０・・・被溶着部、７６・・・溶着部、８０・・・薄肉部、８２・・・圧入リブ（圧入部）、８４・・・補強リブ

Claims (4)

1. 回転磁界を発生するステータと、
   モータ軸線方向に沿って開口され、前記ステータが収容される収容部を備えるモータボディと、
   前記モータボディの外周面から外側へ突設された溶着部と、
   前記モータボディを覆い、前記溶着部に溶着される被溶着部を備えたケーシング部材と、
   前記溶着部からモータ軸線方向に離間して前記モータボディに設けられ、前記モータボディの板厚が前記収容部より薄くされた薄肉部に形成されていると共に、前記ステータを押圧し、前記ステータを前記収容部に固定する圧入部と、
   を備えるモータ構造。
2. 前記圧入部は、前記薄肉部の内周面に設けられ、前記ステータを前記収容部へ押圧する凸状の圧入リブである請求項１に記載のモータ構造。
3. 前記モータボディの外周面には、前記モータ軸線方向に延びる凸状の補強リブが設けられ、
   モータ軸線方向から見たときに、前記補強リブと前記圧入リブが周方向でずれている請求項２に記載のモータ構造。
4. 前記圧入リブが設けられる前記薄肉部の外周面は、前記モータボディを決められた位置に固定するブラケットの装着面とされている請求項２又は３に記載のモータ構造。

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