JPH09215269A - ポンプ - Google Patents

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、巻線作業及び組立作業が簡単であり、か
つ、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】ポンプモータ２の固定子鉄芯６はフープ材を渦
巻状に巻いた１個のバックコア４とフープ材を渦巻状に
巻いた複数個のティース５とからなり、バックコア４の
側面に複数個のティース５を等間隔で放射状に配置し、
かつ、この複数個のティース５に各１個の固定子巻線７
を装着し、そして、このブラシレス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
タ側の面にリング状の金属板とリング状の永久磁石８を
配設した構成にすることにより、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り、ケーシング
１１の側壁で隔離された永久磁石８と羽根車１０を回転
させることができるポンプ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。

【０００６】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を設けられ、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、この羽根車が軸受３９を
介し、回転自在に軸Ｂ３８に取り付けられている。

【０００７】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。

【０００８】

【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、固定子鉄
芯に直接巻線をしなければならず巻線に時間がかかり、
また、部品点数が多く組立に時間がかかっていた。そし
て、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。

【０００９】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、巻線作業及び組立作業が簡単であり、か
つ、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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に使用しているア
キシャル形ブラシレスＤＣモータの固定子鉄芯は鋼帯を
渦巻状に巻いた１個のバックコアと、鋼帯を渦巻状に巻
いた複数個のティースとからなっている。このバックコ
アの側面には複数個のティースが等間隔で放射状に配置
されており、かつ、この複数個のティースに各１個の固
定子巻線が装着されている。

【００１１】そして、このブラシレスＤＣモータのアキ
シャル方向には羽根車を配設し、この羽根車のモータ側
の面にリング状の金属板とリング状の永久磁石とを配設
した構成にしている。また、モータの固定子と羽根車と
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、た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。

【００１２】

【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。

【００１３】

【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バ
ックコアとティースの斜視図であり、図３は本発明の一
実施例による固定子鉄芯の斜視図である。

【００１４】図１において、この実施例は自吸式循環ポ
ンプに使用した場合の例であり、このポンプ１はポンプ
部３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。

【００１５】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。

【００１６】本発明のモータの固定子部は固定子鉄芯と
固定子巻線７により構成されており、さらに、この固定
子鉄芯６はバックコア４と複数個のティース５とでてき
ている。この複数個のティース５はバックコア４の側面
に位置し、等間隔で放射状に配設されている。そして、
このティース５にはそれぞれ１個の固定子巻線７が装着
され固定子が形成される。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。

【００１７】バックコア４は鋼帯を円筒状の芯金に渦巻
状に巻付けることにより、中心部が中空で渦巻状のバッ
クコア４が形成され、また、ティース５は鋼帯を芯金な
しで略楕円形になるように、渦巻状に巻いて作られる。

【００１８】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
することがない構造になっている。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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
層して製作した場合は、固定子に発生する磁界の方向が
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化す
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。

【００２２】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、巻線時間が大幅
に短縮されることがあげられる。従来は、固定子に直接
巻線をしなければならなかったが、本発明は巻型にて巻
線をおこない、それをティースに挿入するだけでよいの
で簡単に巻線及び装着ができる。

【００２３】また、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、さらに、ケーシングの形
状を単純にすることができ、かつ、組立が容易になるな
どの効果をあげることができる。

【００２４】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ポンプであ
る。

【００２５】なお、バックコア４やティース５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。

【００２６】また、バックコア４とティース５とを外郭
に位置決めをする方法であるが、蓋１３にインローを形
成することによりバックコア４の位置決めをすることが
でき、ケーシング１１のティース５装着部にティース５
の形状にあった凹部を形成することによりティースの位
置を決めることができる。そして、バックコア４の中空
部を活用して、その位置に制御基板１６の全体または一
部を装着することにより、ポンプ１をさらに薄形にする
ことができる。

【００２７】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循
環ポンプ以外に、井戸ポンプ、非自吸式循環ポンプなど
への適用が考えられる。

【００２８】

【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。

【００２９】

【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バックコアとティース
の斜視図である。

【図３】本発明の一実施例による鉄芯組立の斜視図であ
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・・・・・・バックコア １４・・・
・・・軸 ５・・・・・・ティース １５・・・
・・・位置検出素子 ６・・・・・・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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記モータの固定子鉄芯は鋼帯を渦巻状に巻いた１個の
   バックコアと鋼帯を渦巻状に巻いた複数個のティースと
   からなり、前記バックコアの側面に前記複数個のティー
   スを等間隔で放射状に配置し、 かつ、この複数個のティースにそれぞれ１個の固定子巻
   線を装着し、 そして、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。