JP6373059B2

JP6373059B2 - マグネットロータ式モータ及び当該モータを含むポンプ

Info

Publication number: JP6373059B2
Application number: JP2014105009A
Authority: JP
Inventors: 克司佐藤; 永佐藤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: JP2015220945A

Description

本発明は、例えば排水ポンプ等に用いられるモータ、特にはマグネットロータ式のモータに関する。

従来の排水ポンプの全体構成を図９に、そのモータを含む要部を図１０に示す。
排水ポンプは、合成樹脂等でつくられるポンプハウジング１０を有し、ポンプハウジン
グ１０のポンプ室１２内には回転羽根２０が装備されている。ポンプハウジング１０の上
部にはＯリング３０を介して下カバー４０が取り付けられる。下カバー４０は、開口部４
８を有する蓋部４６を備え、開口部４８を貫通して回転羽根２０の軸部２２がモータ側に
延びシャフト８２に連結される。

下カバー４０の上部には、ステータ組立体６０が取り付けられ、上カバー５０で覆われる。
ステータ組立体６０は、モールド樹脂６１によってモールドされたボビン６２を有し、ボビン６２に巻かれたコイル６４によりステータコア部材６６が励磁される。
モールド樹脂６１の内側に取り付けられる金属製の軸受カバー７０は、軸受７２、７４を有し、シャフト８２を回転自在に支持する。シャフト８２にはロータ部材８０が取り付けられてモータが構成される。

シャフト８２と軸部２２の間には水切板９０が設けられる。この水切板９０は配管からポンプ室１２側に戻る水が開口部４８からモータ側へ噴出するのを防ぐ機能を備える。
この種の排水ポンプは、下記の特許文献にも開示されている。

特開２００９−２６４３１７号公報

しかしながら、従来のモータ構造にあっては、シャフト８２を支持する軸受７２及び７４は、各々の軸受に対応した軸受カバー７０に保持されているものの、モータ単体としての耐水性・電気安全性に問題があり、また組立性も良くなかった。
そこで本発明の目的は、簡素な構造で組立性にも優れるとともに、十分な耐水性・電気安全性を発揮することができるモータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明を適用するマグネットロータ式モータは、樹脂モールドされたステータ組立体と、該ステータ組立体によって電磁気的に回転駆動される円筒形のマグネットロータを保持するロータ組立体と、を備えている。
前記ステータ組立体は、積層形成されたステータコア部材と、該ステータコア部材を樹脂モールドしてなる樹脂モールド体と、該樹脂モールド体に取り付けられる中心シャフトとを備える。
また、前記ロータ組立体は、前記マグネットロータを貫通保持するロータ中心体と、該ロータ中心体に設けられ、前記中心シャフトを回転自在に支持する複数の軸受とを備え、
前記ロータ中心体は、その中央開口端より下端に向けて階段状に徐々に径が小さくなるように縮径する複数の段差部を有するとともに、断面円形で先端が閉塞された盲穴状の中心軸穴を備え、
前記複数の軸受は、それぞれ共通の内径を有すると共に軸線方向の両端面のうち前記中心軸穴の先端側を向いた端面が前記各段差部にそれぞれ当接し、かつ前記各段差部に応じた外径を備える。

本発明のマグネットロータ式モータは、前記ロータ中心体の中心軸穴の底部に、前記中心シャフトの先端が当接可能なスラスト受け板を備える。

また、前記ロータ中心体は、前記ステータ組立体におけるロータの収容部を覆う外径を有するフランジ部を備える。

さらに、前記ロータ中心体は、回転羽根の連結用の取付部を下端部に備える。

また、本発明のマグネットロータ式モータは、前記マグネットロータ式モータを覆うモータカバーと、前記回転出力軸に連結する回転羽根と、前記回転羽根を収容するポンプ室を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの上面の開口部を覆う蓋部として機能するハウジングカバーと、を含むポンプにも適用できる。

本発明に係るマグネットロータ式モータは、上記の構成を備えることにより、軸受の組立性を向上させる一方で、モータとしての十分な耐水性・電気安全性を確保することができる。

本発明のマグネットロータ式モータの断面図。ステータ組立体の断面図。ロータ組立体の断面図。本発明のモータを適用した排水ポンプの側面図。排水ポンプの上面図。図５のＡ−Ａ断面図。回転羽根の説明図。回転羽根の断面図。従来の排水ポンプの断面図。従来のモータの断面図。

図１は本発明に係るマグネットロータ式モータ１００の好適な一実施形態を示し、モータ１００はそれぞれ別々の組立体として製造されるステータ組立体１２０とロータ組立体１４０により構成される。

図２に示すように、ステータ組立体１２０は、ロータの収容部を有し、周縁に樹脂モールド体１２１内に一体に配設されたボビン１２２を有している。ボビン１２２にはコイル１２４が巻かれ、リード端子１２５から供電を受ける。コイル１２４は金属板を重ねたステータコア部材１２６を励磁する。
樹脂モールド体１２１の中心部には円柱断面の中心シャフト１３０が取り付けられる。
また、中心シャフト１３０は、本実施例では軟圧入により取り付けられてあるが、回転自在とすることも可能である。

ロータ組立体１４０は、中空円筒形状で中心軸穴を有し樹脂からなるロータ中心体１４１を有する。ロータ中心体１４１の下端部には、回転羽根２００の軸部２１０に圧入される取付部１４４を凸設するとともに、ロータ中心体１４１の上部外側にはマグネットロータ１４６が固着される。
マグネットロータ１４６の下方には、内部への水の浸入を防止するフランジ部１４２が設けられる。フランジ部１４２はステータ組立体１２０のロータ収容部を覆うに十分な外径を有している。
また、ロータ中心体１４１は、下端に向けて階段状に縮径する断面円形で盲穴状の中心軸穴を備えており、当該中心軸穴の段差部に中心シャフト１３０を支持する軸受１５０、１５２が装着されている。上位の軸受１５０は、ロータ中心体１４１の上面から所定深さだけ陥没する位置に配置されている。

軸受１５０、１５２は、潤滑オイルを含浸させたオイル含浸焼結メタルの軸受であるが、ロータ中心体１４１が上記のような構造であるために、オイル含浸焼結メタル軸受から染み出る潤滑オイルがロータ中心体１４１の外部に流出することがなく、そのため長期に亘って十分な潤滑性能が確保される。下方の軸受１５２の底部には、スラスト受け板１６０が配置される。
また、ロータ中心体１４１には、階段状に縮径する段差部が形成されているため、軸受１５０又は１５２をそれぞれ圧入する際に、段差部がストッパとして機能するため、組立が容易である。
さらに、モータの使用時の発熱によりロータ中心体１４１が熱膨張して中心軸穴がやや拡径したとしても、上記段差部の存在によって圧入された軸受が落下又は変位することがない。

ロータ組立体１４０をステータ組立体１２０に対して組み立てる工程は、ステータ組立体１２０の中心シャフト１３０をロータ組立体１４０の軸受１５０と軸受１５２に対して挿入する。
中心シャフト１３０の先端部はスラスト受け板１６０に当接するとともに、ステータコア部材１２６とマグネットロータ１４６は互いの磁力により引き合い、ロータ組立体１４０が中心シャフト１３０から抜け落ちることはない。

この状態で樹脂モールド体１２１の底部１２１ａとフランジ部１４２の間に間隙Ｇ_１が形成される構成となっている。この間隙Ｇ_１はロータ組立体１４０が回転時に樹脂モールド体１２１と干渉することのないように設定される。また、フランジ部１４２の存在によって水がモータ１００内部に浸入するのを防止する。

図４は本発明のモータを装備した排水ポンプの側面図、図５は上面図、図６は図５のＡ−Ａ断面図である。
排水ポンプは合成樹脂製のポンプハウジング１０を有し、ポンプハウジング１０のポンプ室１２内に回転羽根２００が装備される。ポンプハウジング１０の上部にはＯリング３０を介して合成樹脂製のハウジングカバー（以下「下カバー」という。）４０が取り付けられる。
下カバー４０はポンプハウジング１０に設けられるスナップフィット式の係止爪１４を利用してスナップフィット機能によりポンプハウジング１０に着脱自在に取り付けられる。
また、下カバー４０はポンプハウジング１０の上面を覆う蓋部４６を有し、蓋部４６の中央部には回転羽根２００の軸部２１０が貫通する開口部４８が形成される。

ここで、図６で説明した排水ポンプに装備される合成樹脂製の回転羽根の詳細を図７、８により説明する。
回転羽根２００は上部に軸部２１０を、下部に小径羽根２２０を有する。外周はリング部２３０で囲まれ、内部に大径羽根２４０、補助大径羽根２５０、内側突部２６０が形成される。

回転羽根２００の軸部２１０には、上述したロータ組立体１４０の取付部１４４が圧入される。
下カバー４０の上部には、モータ１００が搭載され、合成樹脂製のモータカバー（以下「上カバー」という。）５０により覆われる。上カバー５０の上部には相手部材（図示せず）への取付部５２が設けられる。
また、上カバー５０はスナップフィット式の係止爪５４を有し、下カバー４０に対して合成樹脂の弾性を利用したスナップフィット機能により取り付けられる。

本発明のモータ１００にあっては、ステータ組立体１２０側の中心シャフト１３０を内部に取り込んで合成樹脂製のロータ組立体１４０で囲む構造を採用し、かつステータコア部材１２６とマグネットロータ１４６が互いの磁力により引き合うように配置している。
この構造により、モータ装置として金属部品が全く外部に露見しないので、モータ装置部分から漏電したり、感電する事故が妨げる等、信頼性・安全性が向上する。

なお、本発明のモータの具体的な適用例として排水ポンプの場合を例示したが、本発明のモータは、他の様々な分野又は用途に適用可能である。

１００モータ
１２０ステータ組立体
１２１樹脂モールド体
１２２ボビン
１２４コイル
１２６ステータコア部材
１３０中心シャフト
１４０ロータ組立体
１４１ロータ中心体
１４２フランジ部
１４４取付部
１４６マグネットロータ
１５０、１５２軸受
１６０スラスト受け板
２００回転羽根
２１０軸部
２２０小径羽根
２３０リング部
２４０大径羽根
２５０補助大径羽根
２６０内側突部
Ｇ_１間隙

Claims

樹脂モールドされたステータ組立体と、該ステータ組立体によって電磁気的に回転駆動される円筒形のマグネットロータを保持するロータ組立体と、を備えたマグネットロータ式モータであって、
前記ステータ組立体は、積層形成されたステータコア部材と、該ステータコア部材を樹脂モールドしてなる樹脂モールド体と、該樹脂モールド体に取り付けられる中心シャフトとを備え、
前記ロータ組立体は、前記マグネットロータを貫通保持するロータ中心体と、該ロータ中心体に設けられ、前記中心シャフトを回転自在に支持する複数の軸受とを備え、
前記ロータ中心体は、その中央開口端より下端に向けて階段状に徐々に径が小さくなるように縮径する複数の段差部を有するとともに、断面円形で先端が閉塞された盲穴状の中心軸穴を備え、
前記複数の軸受は、それぞれ共通の内径を有すると共に軸線方向の両端面のうち前記中心軸穴の先端側を向いた端面が前記各段差部にそれぞれ当接し、かつ前記各段差部に応じた外径を備える
ことを特徴とするマグネットロータ式モータ。
前記軸受は、オイル含浸焼結メタルであることを特徴とする請求項１に記載のマグネットロータ式モータ。
前記ロータ中心体の中心軸穴の底部には、前記中心シャフトの先端が当接可能なスラスト受け板を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットロータ式モータ。
前記ロータ中心体は、前記ステータ組立体におけるロータ収容部の内径よりも大きな外径を有するフランジ部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネットロータ式モータ。
前記ロータ中心体は、回転出力軸を連結する取付部を下端部に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマグネットロータ式モータ。
請求項１〜５のいずれかに記載のマグネットロータ式モータと、前記マグネットロータ式モータを覆うモータカバーと、前記回転出力軸に取り付けられた回転羽根と、前記回転羽根を収容するポンプ室を有するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングの上面の開口部を覆う蓋部として機能するハウジングカバーと、を具備したことを特徴とするポンプ。