JPH09209969A

JPH09209969A - ポンプ

Info

Publication number: JPH09209969A
Application number: JP3534696A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kishimoto; 浩一岸本
Original assignee: Shibaura Engineering Works Co Ltd
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ポンプの薄型化、軽量化に対応することがで
き、そして、モータの寿命及び信頼性が高まるポンプを
提供することを目的としている。【構成】本発明のポンプのアキシャル形ブラシレスＤＣ
モータは、鋼帯をその長手方向に沿って必要なピッチで
オープンスロット５部を打ち抜き、この打ち抜かれた鋼
帯を巻回積層した渦巻状の固定子鉄芯６を用い、そし
て、このポンプ１はこのＤＣモータのアキシャル方向に
羽根車１０を配設し、この羽根車１０のモータ側の面に
リング形の金属板とリング形の永久磁石８とを取付けて
いる。また、モータ２の固定子部と羽根車１０とはケー
シング１１の側壁で隔離されている。このような構造に
することにより、ブラシレスＤＣモータの固定子に発生
した回転磁界の作用によって、永久磁石８と羽根車１０
とを回転させて給配水をおこなうポンプ１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明のポンプは水や湯などの液
体をケーシング内の羽根車の回転を利用し、給配水をお
こなうものであり、このような非容積形ポンプの構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータと羽根車とが一つの軸で連結され
ていない構造の、従来のポンプの一実施例として、図４
のようなポンプ２０がある。このポンプ２０にはブラシ
レスＤＣモータを使用しており、以下に、構成及び作用
について簡単に説明をする。

【０００３】固定子２５の内径側には、固定子２５内に
水や湯などの液体が侵入しないように、固定子２５部と
回転子２１部とを隔離する隔壁部２６が設けられてい
る。そして、ケーシング２４内に装着されている回転子
２１の側面に羽根車２２が一体となっている。また、回
転子２１の外周にはＳ極とＮ極がラジアル方向に交互に
着磁された永久磁石２３が取り付けられている。

【０００４】このモータに通電することにより固定子２
５に回転磁界が発生し、この回転磁界と回転子２１に取
付けられた永久磁石２３との吸引力及び反発力により、
回転子２１と羽根車２２とが一体となって回転する。こ
のように、ケーシング２４内で羽根車２２が回転するこ
とにより、ケーシング２４内の液体が吐出及び吸水され
て給配水される。

【０００５】また、もう一つの従来例として、図５のよ
うなポンプ３０がある。この図は要部の側断面図であ
り、このポンプ３０のモータには誘導電動機が用いられ
ている。このポンプは駆動用マグネット３３と従動用マ
グネット３４の間に隔壁板３７が設けられ、モータ側に
液体が流入しない構成になっている。そして、冷却フア
ン３５の側面に駆動用永久磁石３３が取り付けられ、さ
らに、このフアン３５が固定子の軸Ａ３６に固定されて
いる。また、羽根車３２の側面に従動用永久磁石３４が
取り付けられ、さらに、この羽根車３２が軸受３９を介
し、回転自在に軸Ｂ３８に取り付けられている。

【０００６】このような構成において、回転子３１が回
転することにより駆動用マグネット３３が回される。そ
して、このマグネット３３と従動用マグネット３４との
磁気吸引力により従動用マグネット３４が回され、同時
に羽根車３２が回されて給配水がおこなわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような構成の従来のポンプではいずれも軸方向の寸法が
大きくなり、薄型化に対応するのが難しく、そして、ポ
ンプが重くなるという問題があった。さらに、部品点数
が多く組立に時間がかかっており、また、軸受部が多い
ためモータの寿命及び信頼性の点で問題があった。

【０００８】本発明は、この様な事情を鑑みてなされた
ものであり、ポンプの薄型化、軽量化に対応することが
でき、そして、モータの寿命及び信頼性が高まるポンプ
を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のアキシャル形ブ
ラシレスＤＣモータは、鋼帯をその長手方向に沿って必
要なピッチでオープンスロット部を打ち抜き、この打ち
抜かれた鋼帯を巻回積層した渦巻状固定子鉄芯を用いて
いる。そして、本発明のポンプはこのＤＣモータのアキ
シャル方向に羽根車を配設し、この羽根車のモータ側の
面にリング形の金属板とリング形の永久磁石とを取付け
た構成にしている。また、モータの固定子部と羽根車と
はケーシングの側壁で隔離されている。このような構成
において、ブラシレスＤＣモータの固定子に発生した回
転磁界の作用により、永久磁石と羽根車とを回転させる
ことができ課題を解決している。

【００１０】

【作用】通電することにより固定子に磁界が発生する。
スター結線された固定子巻線を電子制御することによ
り、それぞれの巻線への通電時間にずれが生じ回転磁界
が発生する。これにともない、固定子に発生した回転磁
界と回転子である永久磁石の磁界との間で電磁力が作用
しあい永久磁石が回され、同時に羽根車が回される。羽
根車がケーシング内で回転することによりケーシング内
の液体の吐出及び吸水がおこなわれ、給配水される。ま
た、固定子に装着された位置検出素子により、回転子で
ある永久磁石の回転位置が検出され、さらに、この回転
が制御部にフィドバックされて回転数の制御がおこなわ
れ、水量が調節される。

【００１１】

【実施例】本発明を図面に示された一実施例に基づいて
説明すると、図１は本発明の一実施例によるポンプの要
部の側断面図であり、図２は本発明の一実施例による渦
巻形鉄芯の斜視図であり、図３は本発明の一実施例によ
る打抜鋼帯の平面図である。

【００１２】図１において、この実施例は自吸式ポンプ
に使用した場合の例であり、このポンプ１はポンプ３部
とアキシャル形ブラシレスＤＣモータを使用したモータ
部２との２つの部分から構成されている。

【００１３】アキシャル形ブラシレスＤＣモータとは固
定子と回転子である偏平でリング形をした永久磁石８と
が軸方向に対向して配設されているモータのことをい
う。

【００１４】本発明のモータの固定子部は渦巻形をした
固定子鉄芯６とこれに巻き回しされた固定子巻線７によ
り構成されている。この渦巻形をした固定子鉄芯６の製
造方法は、鋼帯をその長手方向に沿って必要なピッチで
スロット部の打ち抜きをおこない、そして、この打ち抜
かれた鋼帯を渦巻状に巻き回しをおこなうことにより図
２のようなドーナツ形の渦巻形鉄芯が製造される。な
お、このスロットは図３のようにオープン形で鋼帯の片
側だけ打ち抜かれており、そして、この渦巻形鉄芯６
は、巻き回し後スロット部が複数個のスロットからなる
ように、スロット部のピッチが調整され、打ち抜かれて
いる。さらに、このスロット部に巻線が施され、固定子
が成形される。また、この固定子には回転子の位置検出
素子１５が複数個配設されている。

【００１５】次に、ポンプ部３の構成であるが、羽根車
室には固定子の軸方向の中心と同心上に軸１４が片持ち
で保持されており、そして、この軸１４に軸受１７を介
して羽根車１０が回転自在に取付けられている。さら
に、この羽根車１０のモータ側の側面には、リング形の
バックヨーク９が取り付けられ、さらに、このヨーク９
にＮ極とＳ極が放射状に交互に着磁されたリング状の永
久磁石８が固定されている。なお、この回転子である磁
石８と固定子とは樹脂材でできたケーシング１１の側壁
で仕切られており、水や湯などの液体が固定子側に漏洩
しない構造になっている。

【００１６】このような構成において、通電することに
より固定子に磁界が発生する。固定子巻線７はスター結
線され、そして、ＩＣ素子や位置検出素子１５による電
子制御がされることにより、それぞれの巻線への通電時
間にずれが生じ回転磁界が発生する。これにともない、
固定子に発生した回転磁界と回転子である永久磁石８の
発する磁界との間で電磁力が作用しあい、吸引力及び反
発力により永久磁石８がまわされる。この磁石が回転す
ることにより、磁石８と一体になっている羽根車１０が
同時に回される。このように、羽根車１０がケーシング
１１内で回転することにより、ケーシング１１内で液体
の吐出及び吸水がおこなわれ、給配水される。

【００１７】また、固定子に装着された位置検出素子１
５により、回転子である永久磁石８の回転位置が検出さ
れ、この回転が制御部にフィドバックされる。このフィ
ドバックにより回転数の制御がおこなわれ、水量が調節
される。

【００１８】なお、アキシャル形ブラシレスＤＣモータ
の固定子鉄芯６を渦巻状に巻かないで打抜きコアを積層
して鉄芯を製作した場合は、固定子に発生する磁界の向
きが抜板と直角方向になる。その結果、それぞれの抜板
において渦電流が発生し、モータの効率が悪くなり実用
することができない。以上の理由により、ポンプ用モー
タに本発明のような鋼帯を渦巻状に巻き回して製造され
た特殊な鉄芯を使用することが考えだされた。

【００１９】ポンプ１にこのようなアキシャル形のブラ
シレスＤＣモータを使用することによる最も大きな効果
として、このポンプの外形寸法を軸方向に短くすること
ができ、薄形で、かつ、軽量なポンプをつくることがで
きることである。その他の効果として、図４のポンプと
比較した場合、永久磁石を小型化することができ、ま
た、ケーシングの形状を単純にすることができ、さら
に、組立が容易になるなどの効果をあげることができ
る。

【００２０】また、図５のポンプと比較した場合の効果
として、ダイカストされた回転子や冷却フアン、コンデ
ンサーなどが不要になり、さらに、永久磁石が１個、軸
受が２個不要になるなど部品点数が大幅に減少し、組立
が容易にできることである。そして、摺動部が減少する
ので軸受けの摩耗などによる故障が少なくなり、さら
に、温度上昇が少なく信頼性の高いモータを提供するこ
とができる。また、本発明のポンプは電子制御によりモ
ータの回転数を変速することが可能であり、給配水の量
を調節することができる。この様に、本発明のポンプは
薄形化や軽量化以外にも数多くの効果がある。

【００２１】なお、鉄芯６のスロット数を一実施例では
３個にしているが、本発明は請求項に記載している通り
この数にこだわらない。また、渦巻形鉄芯４の巻端部を
固定する方法は、この端部を溶接などで融着する方法が
一般的であるが、これ以外に、鋼帯の片面全体に接着剤
を塗布した材料を使用し、巻付け時に接着する方法など
も考えられる。

【００２２】なお、アキシャル形ブラシレスＤＣモータ
を使用したポンプは図１の一実施例で説明した自吸式ポ
ンプ以外に井戸ポンプ、非自吸式循環ポンプ、井戸ポン
プなどへの適用が考えられる。

【００２３】

【発明の効果】以上の通り、ポンプに本発明のアキシャ
ル形ブラシレスＤＣモータを使用することにより、薄形
化、かつ、軽量化されたポンプにすることができる。ま
た、永久磁石が小型化し、モータの部品点数が少なく構
造が簡単になり、かつ、組立が容易で信頼性の高いポン
プであり、さらに、モータの変速が可能であり給配水の
量を調節することのできるなど数多くの効果のあるポン
プを提供することができ、その効果は大である。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるポンプの要部の側断面
図である。

【図２】本発明の一実施例による渦巻形鉄芯の斜視図で
ある。

【図３】本発明の一実施例による打抜鋼帯の平面図であ
る。

【図４】従来例のポンプの要部の側断面図である。

【図５】従来例の他のポンプの要部の側断面図である。

【符号の説明】

１．２０．３０・・・ポンプ１０、２２
・・・羽根車２・・・・・・モータ部１１・・・
・・・ケーシング３・・・・・・ポンプ部１３・・・
・・・蓋４・・・・・・打抜鋼帯１４・・・
・・・軸５・・・・・・オープンスロット１５・・・
・・・位置検出素子６・・・・・・渦巻形鉄芯（固定子鉄芯）１６・・・
・・・制御基板７・・・・・・固定子巻線２１・・・
・・・回転子８、２３・・・永久磁石２４・・・
・・・ケーシング９・・・・・・バックヨーク２５・・・
・・・固定子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アキシャル形ブラシレスＤＣモータをもち
いたポンプにおいて、このＤＣモータは鋼帯をその長手方向に沿って必要なピ
ッチでオープンスロット部を打ち抜き、この打ち抜かれ
た鋼帯を巻回積層した渦巻状固定子鉄芯を用い、かつ、このブラシレスＤＣモータのアキシャル方向に羽
根車を配設し、この羽根車のモータ側の面にリング形の金属板とリング
形の永久磁石とを取付けた構成にすることにより、前記ブラシレスＤＣモータの固定子に発生した回転磁界
の作用によって、ケーシングの側壁で隔離された前記永久磁石と前記羽根
車とを回転させることを特徴とするポンプ。