KR20100110749A - 모터 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20100110749A
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drive magnet
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KR1020100030466A
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다카지 하라타
마코토 후지시마
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니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
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Abstract

과제
구동 마그넷의 진동을 저감시켜, 구동 마그넷의 균열을 방지할 수 있는 모터 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것.
해결 수단
펌프 장치 (100) 에 사용한 모터 (1) 에 있어서, 로터 부재 (40) 는, 원통 형상의 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면을 수용하는 시트부 (45) 와, 시트부 (45) 로부터 기립하여 구동 마그넷 (42) 의 내측에 끼워지는 통 형상의 마그넷 장착부 (44) 를 구비하고 있다. 구동 마그넷 (42) 및 마그넷 장착부 (44) 는, 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면과 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면 사이에 간극 (420) 을 형성할 수 있는 클리어런스를 구비하고, 간극 (420) 내에 있어서 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면과 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면 사이에는, 실리콘 수지를 고화시킨 시일 부재 (49) 가 개재되어 있다.

Description

모터 장치 및 그 제조 방법{MOTOR DEVICE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 로터에 구동 마그넷이 유지된 모터 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액츄에이터의 구동원 등에 사용되는 모터 장치, 혹은 펌프 장치로서 사용되는 모터 장치 중, 원통 형상의 구동 마그넷이 로터측에 탑재된 타입의 모터 장치에서는, 로터 부재에 대해, 구동 마그넷의 일방의 단면 (端面) 을 수용하는 시트부, 및 시트부로부터 기립하는 통 형상의 마그넷 장착부를 형성해 두고, 구동 마그넷을 마그넷 장착부에 고정시킨 구조가 채용되는 경우가 있다 (특허문헌 1, 2 참조).
일본 공개특허공보 2007-97257호 일본 공개특허공보 2008-8222호
상기 특허문헌 1, 2 에 기재된 모터 장치에 있어서, 구동 마그넷의 내측에 마그넷 장착부가 간극 없이 끼워지게 구성되면, 구동 마그넷의 내측에 마그넷 장착부를 끼웠을 때에 구동 마그넷이 균열된다는 문제점이 있다. 또한, 모터 장치를 조립한 이후에도, 예를 들어 급격한 온도 변화가 발생하였을 때에는, 구동 마그넷과 마그넷 장착부의 열팽창 계수의 차이에서 기인하여 구동 마그넷에 큰 응력이 가해져, 구동 마그넷이 균열된다는 문제점이 있다. 그렇다고 해서 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부와의 외부 둘레면 사이에 간극이 있으면, 로터가 회전하였을 때, 로터 부재 상에서 구동 마그넷이 진동한다는 새로운 문제가 발생한다.
이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 구동 마그넷의 진동을 증대시키지 않고, 구동 마그넷의 균열을 방지할 수 있는 모터 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 구동 코일이 감긴 스테이터 코어를 구비한 스테이터와, 상기 스테이터 코어에 대향 배치된 통 형상의 구동 마그넷, 및 그 구동 마그넷을 유지하는 로터 부재를 구비한 로터를 갖는 모터 장치에 있어서, 상기 로터 부재는, 상기 구동 마그넷의 일방의 단면을 수용하는 시트부와, 그 시트부로부터 기립하여 상기 구동 마그넷의 내측에 끼워지는 통 형상의 마그넷 장착부를 구비하고, 상기 구동 마그넷 및 상기 마그넷 장착부는, 상기 구동 마그넷의 내부 둘레면과 상기 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극을 형성할 수 있는 클리어런스를 구비하고, 상기 간극 내에 있어서 상기 구동 마그넷의 내부 둘레면과 상기 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에는 시일 부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 적극적으로 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷에 마그넷 장착부를 끼울 때, 구동 마그넷에 큰 응력이 가해지지 않는다. 따라서, 구동 마그넷이 균열되는 경우가 없다. 또한, 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 적극적으로 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷과 마그넷 장착부 사이에 열팽창 계수의 차이가 있어도, 구동 마그넷에는 온도 변화에서 기인되는 마그넷 장착부로부터의 응력이 직접 작용하는 경우가 없다. 예를 들어 구동 마그넷의 열팽창 계수가 마그넷 장착부의 열팽창 계수보다 작은 경우에 온도 상승이 발생하면, 구동 마그넷보다 마그넷 장착부가 크게 팽창되는데, 이러한 경우에도 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 형성되어 있기 때문에, 마그넷 장착부로부터 구동 마그넷에 응력이 가해지지 않는다. 이 때문에, 구동 마그넷의 균열을 방지할 수 있다. 또한, 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 있어도, 이러한 간극 내에 있어서 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에는 시일 부재가 개재되어 있다. 이 때문에, 로터가 회전하였을 때, 로터 부재 상에서 구동 마그넷이 진동한다는 문제가 감소한다.
이러한 구성의 모터 장치는 이하의 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에서는, 구동 코일이 감긴 스테이터 코어를 구비한 스테이터와, 상기 스테이터 코어에 대향 배치된 통 형상의 구동 마그넷, 및 그 구동 마그넷이 유지된 로터 부재를 구비한 로터를 갖는 모터 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 로터 부재에 상기 구동 마그넷을 유지시킴에 있어서, 상기 로터 부재에 대해, 상기 구동 마그넷의 일방의 단면을 수용하는 시트부와, 그 시트부로부터 기립하는 통 형상의 마그넷 장착부를 형성해 둠과 함께, 상기 구동 마그넷과 상기 마그넷 장착부 사이에는, 상기 구동 마그넷과 상기 마그넷 장착부 사이에 간극을 형성할 수 있는 클리어런스를 형성해 두고, 상기 구동 마그넷을 상기 마그넷 장착부에 삽입할 때, 상기 구동 마그넷과 상기 마그넷 장착부 사이에 유동성을 구비한 시일 부재를 도포해 두고, 상기 구동 마그넷을 상기 마그넷 장착부에 삽입한 후, 상기 시일 부재를 고화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 시일 부재는, 탄성을 갖는 재료인 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 예를 들어 온도 상승이 발생하여 구동 마그넷보다 마그넷 장착부가 크게 팽창되는데, 이러한 경우에도 시일 부재가 뭉개질 뿐이고, 구동 마그넷에 큰 응력이 가해지지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 시일 부재는, 접착성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 구동 마그넷은 시일 부재에 의해 마그넷 장착부에 접착된 상태에 있으므로, 만일 구동 마그넷이 균열되어도 구동 마그넷이 비산되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 구동 마그넷의 상기 일방의 단면과 상기 시트부 사이에는, 상기 구동 마그넷의 상기 일방의 단면 및 상기 시트부 중 일방에 형성된 공회전 방지용 볼록부와, 타방에 형성되어 상기 공회전 방지용 볼록부가 끼워지는 공회전 방지용 오목부에 의해, 상기 로터 부재에 대한 상기 구동 마그넷의 공회전을 방지하는 공회전 방지 기구가 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 간소한 구성으로 구동 마그넷의 공회전을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 구동 마그넷의 상기 일방의 단면 및 타방의 단면 중 적어도 일방의 단면에 있어서 내부 둘레 가장자리로부터 반경 방향 외측에는, 상기 로터 부재에 유지된 마그넷 비산 방지용 볼록부가 끼워지는 마그넷 비산 방지용 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 구동 마그넷은 마그넷 비산 방지용 볼록부에 의해 마그넷 장착부에 유지된 상태에 있으므로, 만일 구동 마그넷이 균열되어도 구동 마그넷이 비산되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 마그넷 비산 방지용 오목부 및 상기 마그넷 비산 방지용 볼록부는, 둘레 방향의 복수 지점에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 구동 마그넷이 어느 각도 방향에서 균열되어도 구동 마그넷이 비산되지 않는다.
본 발명에서는, 상기 구동 마그넷에 있어서, 당해 구동 마그넷을 금형 성형할 때의 게이트가 위치하는 지점에 의해 둘레 방향에서 사이에 끼인 지점에 상기 마그넷 비산 방지용 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구동 마그넷을 금형 성형하였을 때, 게이트 사이에 끼인 위치의 축선 방향으로 웰드 라인이 발생하고, 구동 마그넷은 웰드 라인을 따라 균열되는 경우가 많다. 따라서, 게이트가 위치하는 지점에 의해 둘레 방향에서 사이에 끼인 지점에 마그넷 비산 방지용 오목부를 형성함과 함께, 마그넷 비산 방지용 볼록부를 웰드 라인이 위치하는 지점 전부에 형성해 두면, 구동 마그넷이 웰드 라인을 따라 축선 방향으로 균열된 경우에도, 구동 마그넷은, 마그넷 비산 방지용 볼록부에 의해 로터 부재에 유지되어 비산되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 마그넷 비산 방지용 오목부 내에 있어서, 상기 마그넷 비산 방지용 볼록부와 상기 마그넷 비산 방지용 오목부의 내벽은 둘레 방향의 쌍방에서 맞닿아 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 마그넷 비산 방지용 오목부와 마그넷 비산 방지용 볼록부에 의해 구동 마그넷의 공회전을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 마그넷 비산 방지용 오목부는, 상기 구동 마그넷의 상기 타방의 단면에 형성되고, 상기 마그넷 비산 방지용 볼록부는, 상기 마그넷 장착부의 선단측에 유지된 링 형상의 비산 방지 부재에 형성되어 있는 구성을 채용할 수 있다.
본 발명에 관련된 모터 장치를 펌프 장치로서 구성하는 경우, 상기 로터 부재에는, 상기 시트부에 대해 상기 마그넷 장착부가 기립하는 측과는 반대측에 임펠러가 형성되고, 상기 로터는, 상기 스테이터와 격벽을 통해 구획 형성된 펌프실에 배치되게 된다.
이러한 모터 장치 (펌프 장치) 는, 공기 등의 기체를 압송하는 펌프 장치나, 물 등을 압송하는 펌프 장치로서 사용되고, 후자의 경우, 상기 임펠러는 상기 펌프실에 대해 액체의 흡입 및 토출을 실시한다.
본 발명에서는, 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 적극적으로 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷에 마그넷 장착부를 끼울 때, 구동 마그넷에 큰 응력이 가해지지 않는다. 따라서, 구동 마그넷이 균열되는 경우가 없다. 또한, 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 적극적으로 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷과 마그넷 장착부 사이에 열팽창 계수의 차이가 있어도, 구동 마그넷에는 온도 변화에서 기인되는 마그넷 장착부로부터의 응력이 직접 작용하는 경우가 없다. 예를 들어 구동 마그넷의 열팽창 계수가 마그넷 장착부의 열팽창 계수보다 작은 경우에 온도 상승이 발생하면, 구동 마그넷보다 마그넷 장착부가 크게 팽창되는데, 이러한 경우에도 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 형성되어 있기 때문에, 마그넷 장착부로부터 구동 마그넷에 응력이 가해지지 않는다. 이 때문에, 구동 마그넷의 균열을 방지할 수 있다. 또한, 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극이 있어도, 이러한 간극 내에 있어서 구동 마그넷의 내부 둘레면과 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에는 시일 부재가 개재되어 있다. 이 때문에, 로터가 회전하였을 때, 로터 부재 상에서 구동 마그넷이 진동한다는 문제가 감소한다.
도 1 은 본 발명을 적용한 펌프 장치 (모터 장치) 의 단면 (斷面) 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2 는 본 발명을 적용한 펌프 장치의 단면 (斷面) 구성을 나타내는 분해도이다.
도 3 은 본 발명을 적용한 펌프 장치에 사용한 로터의 설명도이다.
도 4 는 본 발명을 적용한 펌프 장치의 로터에 사용한 로터 부재의 설명도이다.
도 5 는 본 발명을 적용한 펌프 장치의 로터에 사용한 구동 마그넷의 설명도이다.
도 6 은 본 발명을 적용한 펌프 장치의 로터에 사용한 비산 방지 부재의 설명도이다.
도 7(a), 7(b) 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치를 제조할 때, 로터 부재의 마그넷 장착부에 구동 마그넷을 삽입하는 모습을 나타내는 마그넷 장착 공정의 설명도 및 로터 부재에 구동 마그넷을 고정시키는 가열 가압 공정의 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시형태로서, 본 발명에 관련된 모터 장치를 펌프 장치로서 구성한 예를 설명한다.
[펌프 장치의 전체 구성]
도 1 및 도 2 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치 (모터 장치) 의 단면 (斷面) 구성을 나타내는 설명도 및 그 분해도이다. 또한 도 2 에 대해서는, 절단면에 있어서의 절단을 제외시킨 형상의 기재를 일부 생략한다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 펌프 장치 (100) 는, 일반적으로 캔드 펌프라고 불리는 타입의 펌프 장치로서, 급전용 기판 내장형 브러시리스 모터 (이후, 모터 (1) 라고 한다) 를 구비하고 있다. 본 형태에 관련된 펌프 장치 (100) 의 외곽은, 후술하는 스테이터 (3) 를 덮는 컵 형상의 하우징 (51) 과, 하우징 (51) 의 상부를 덮는 케이스 (53) 에 의해 형성되어 있다. 하우징 (51) 은, 수지 케이스 (51a) 와, 이 수지 케이스 (51a) 에 몰드된 몰드 수지체 (51b) 로 구성되어 있다. 하우징 (51) 및 케이스 (53) 에는 각각 구멍 (511, 531) 이 형성되어 있고, 이들 구멍 (511, 531) 을 이용하여 공통된 볼트 (15) 를 고정시킴으로써, 하우징 (51) 및 케이스 (53) 가 일체화되어 있다.
하우징 (51) 과 케이스 (53) 사이에는, 유체가 통과하는 펌프실 (6) 이 구획 형성되어 있다. 즉, 본 형태에서는, 하우징 (51) 에 사용한 수지 케이스 (51a) 의 벽면 자체가, 케이스 (53) 와의 사이에 펌프실 (6) 을 구획 형성하는 격벽면 (52) 을 구성하고 있다. 하우징 (51) 에는, 그 격벽면 (52) 의 중앙부에, 펌프실 (6) 과는 반대측으로 움푹 패인 오목부 (52e) 가 형성되어 있고, 하우징 (51) 에 있어서 오목부 (52e) 를 둘러싸는 상단면 (52g) 에는, 오목부 (52e) 에 대해 동심 형상으로 홈부 (52h) 가 형성되어 있다. 홈부 (52h) 의 내부에는 O 링 (12) 이 배치되어 있고, 이 O 링 (12) 에 의해 케이스 (53) 와 하우징 (51) 사이의 밀폐성, 즉 펌프실 (6) 의 밀폐성이 확보되어 있다.
케이스 (53) 는, 하면이 개구되는 컵 형상으로서, 상방으로 개구되는 도입구부 (55) 및 측방으로 개구되는 배출구부 (56) 가 형성되어 있다. 따라서, 펌프실 (6) 내에는, 냉수나 온수 등의 유체가 도입구부 (55) 로부터 배출구부 (56) 에 도달하는 유로 (57) 가 형성되어 있고, 유로 (57) 에는 수지제의 날개부 (48a) 가 배치되어 있다. 이 날개부 (48a) 를 고속 회전시킴으로써 펌프실 (6) 내는 부압이 되고, 이로써 도입구부 (55) 에서 펌프실 (6) 내로 온수 등의 유체를 흡인하고, 그 유체를 배출구부 (56) 에서 배출할 수 있다.
[모터의 구성]
본 형태의 모터 (1) 는, 스테이터 (3) 와 로터 (4) 와 급전용 기판 (2a, 2b) 을 구비하고 있다. 이 모터 (1) 에서는, 하우징 (51) 의 오목부 (52e) 저면 (52a) 에 형성된 제 1 축 구멍 (52b) 과, 케이스 (53) 에 있어서 제 1 축 구멍 (52b) 에 대향하는 위치에 형성된 제 2 축 구멍 (53a) 에 의해 고정축 (35) 의 양 축단이 지지되고, 고정축 (35) 은 도입구부 (55) 에 대해 동 (同) 축 형상으로 배치되어 있다. 후술하는 로터 (4) 는, 고정축 (35) 에 대해 회전할 수 있게 지지되어 있고, 고정축 (35) 에는 로터 (4) 에 대한 스러스트 베어링 (37, 38) 이 유지되어 있다.
스테이터 (3) 는, 고리형의 적층 코어로 이루어지는 스테이터 코어 (30) 와, 스테이터 코어 (30) 에 감긴 구동 코일 (33) 을 구비하고 있다. 구동 코일 (33) 은, 코일 권선 (31) 을 수지제의 코일 보빈 (32) 에 감음으로써 구성되어 있다. 코일 보빈 (32) 으로부터 모터 축선 (L) 의 방향을 향해서는 복수 개의 단자 핀 (34) 이 돌출되어 있고, 단자 핀 (34) 에는, 구동 코일 (33) 의 감김 시작 부분 및 감김 종료 부분의 각 권선 단부 (코일 권선 (31) 의 단부) 가 접속되어 있다. 또한 스테이터 (3) 근방에는, 구동 코일 (33) 의 내측에 복수의 자기 검출 소자 (95) 가 30°간격으로 배치되고, 이들 자기 검출 소자 (95) 는 구동 마그넷 (42) 의 회전 위치를 검지한다.
급전용 기판 (2a) 에는, 단자 핀 (34) 을 관통시키는 구멍 혹은 슬릿으로 이루어지는 관통부가 형성되어 있음과 함께, 복수의 배선 패턴 및 랜드부가 형성되어 있다. 따라서, 급전용 기판 (2a) 을 코일 보빈 (32) 에 대향 배치하였을 때, 단자 핀 (34) 은 급전용 기판 (2a) 을 관통하므로, 단자 핀 (34) 과 랜드부를 접속시킬 수 있다. 또한 급전용 기판 (2a) 에는, 자기 검출 소자 (95) 로부터 연장된 리드선 (2c) 을 통과시키기 위한 관통 구멍이나, 리드선 (2c) 에 대한 랜드부나 배선 패턴이 형성되어 있다. 또한 급전용 기판 (2a) 상에는, 스테이터 (3) 를 구동 제어하는 구동 회로 (도시 생략) 가 실장되어 있음과 함께, 전원 (도시 생략) 으로부터의 전력을 받는 전원 커넥터 (72) 가 실장되어 있다.
이와 같이 구성한 스테이터 (3) 및 급전용 기판 (2a, 2b) 은, 인서트 성형에 의해 수지 몰드되어 몰드 수지체 (51b) 의 내부에 밀봉되어 있고, 이 상태에서 스테이터 (3) 는 하우징 (51) 의 오목부 (52e) 둘레를 둘러싸도록 배치된다. 여기서, 스테이터 (3) 의 내부 둘레측에는 오목부 (52e) 의 측면벽 (52f) 이 위치하고 있는데, 이러한 측면벽 (52f) 은 매우 얇다.
로터 (4) 는 펌프실 (6) 내에 배치되어 있고, 고정축 (35) 에 대해 회전할 수 있게 지지된 슬리브 형상의 래디얼 베어링 (41) 과, 스테이터 코어 (30) 와 대향 배치된 원통 형상의 구동 마그넷 (42) 을 갖고 있고, 래디얼 베어링 (41) 및 구동 마그넷 (42) 은, 유리 섬유가 함유된 변성 폴리페닐렌에테르 등과 같은 열가소성 수지로 이루어지는 로터 부재 (40) 에 유지되어 있다. 구동 마그넷 (42) 은, N 극 및 S 극이 원주 방향에서 교대로 착자 (着磁) 된 원통 형상의 영구 자석으로서, 하우징 (51) 의 오목부 (52e) 내측에 있어서, 스테이터 (3) 에 대해 반경 방향 내측에서 하우징 (51) 의 측면벽 (52f) 을 통해 대향하고 있다. 구동 마그넷 (42) 으로는, 압축 성형, 수지 성형, 소결에 의해 형성된 마그넷을 사용할 수 있고, 본 형태에서는 PPS (폴리페닐렌술파이드) 수지 베이스의 수지 성형 마그넷이 사용되고 있다.
로터 부재 (40) 에 있어서, 래디얼 베어링 (41) 및 구동 마그넷 (42) 이 위치하는 측과는 반대측에는 날개부 (48a) 가 구성되어 있다. 본 형태에 있어서, 날개부 (48a) 는 원반 형상의 임펠러체 (48) 에 형성되어 있고, 임펠러체 (48) 가 로터 부재 (40) 에 연결됨으로써, 로터 (4) 에 있어서 날개부 (48a) 는 로터 부재 (40) 와 일체로 회전한다.
[로터 부재 (40) 에 대한 구동 마그넷 (42) 의 고정 구조]
도 3 은 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 에 사용한 로터 (4) 의 설명도로서, 도 3(a), 3(b), 3(c), 3(d), 3(e), 3(f) 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 에 사용한 로터 (4) 로부터 임펠러체 (48) 를 떼어낸 상태의 저면도, 평면도, B1-B1´ 단면도, B2-B2´ 단면도, 로터 부재의 시트부 주변의 확대 단면도 및 마그넷 장착부 선단측의 확대 단면도이다.
도 4 는 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 의 로터 (4) 에 사용한 로터 부재의 설명도로서, 도 4(a), 4(b), 4(c), 4(d), 4(e) 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 의 로터 (4) 에 사용한 로터 부재의 저면도, 평면도, A1-A1´ 단면도, A2-A2´ 단면도 및 로터 부재의 시트부 외부 둘레부의 사시도이다.
도 5 는 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 의 로터 (4) 에 사용한 구동 마그넷 (42) 의 설명도로서, 도 5(a), 5(b), 5(c), 5(d), 5(e) 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 의 로터 (4) 에 사용한 구동 마그넷 (42) 을 경사진 하방에서 본 사시도, 구동 마그넷 (42) 을 경사진 상방에서 본 사시도, 구동 마그넷의 저면부, C1-C1´ 단면도 및 구동 마그넷의 타방측 단면에 형성한 마그넷 비산 방지용 오목부 부근의 단면도이다.
도 6 은 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 의 로터 (4) 에 사용한 비산 방지 부재의 설명도로서, 도 6(a), 6(b), 6(c), 6(d) 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 의 로터 (4) 에 사용한 비산 방지 부재를 경사진 하방에서 본 사시도, 구동 마그넷 (42) 을 경사진 상방에서 본 사시도, 구동 마그넷의 저면부 및 S1-S1´ 단면도이다.
또한 도 3 ∼ 도 6 에서는, 각 부재의 상하 위치가 도 1 및 도 2 와는 반대로 되어 있다. 즉, 도 1 및 도 2 에서는 「일방측」을 위에 나타내고, 「타방측」을 아래에 나타냈으나, 도 3 ∼ 도 6 에서는 「일방측」을 아래에 나타내고, 「타방측」을 위에 나타내고 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 에 사용한 로터 (4) 는, 도 4 를 참조하여 설명하는 로터 부재 (40) 에 대해, 도 6 을 참조하여 설명하는 비산 방지 부재 (43) 를 통해, 도 5 를 참조하여 설명하는 구동 마그넷 (42) 을 고정시킨 구조를 갖고 있다.
(구동 마그넷 (42) 의 구성)
먼저, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 구동 마그넷 (42) 은 원통 형상을 갖고 있고, 일방의 단부 (426) 는, 반경 방향 내측이 소경 (小徑) 부 (426a) 이고 반경 방향 외측이 대경 (大徑) 부 (426b) 로 된 계단식 구조를 구비하고 있다. 이 때문에, 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 에는, 소경부 (426a) 의 단면에 상당하는 내부 둘레측 고리 형상 면 (421a) 과, 대경부 (426b) 의 단면에 상당하는 외부 둘레측 고리 형상 면 (421b) 이 형성되어 있고, 이러한 내부 둘레측 고리 형상 면 (421a) 및 외부 둘레측 고리 형상 면 (421b) 은 모터 축선 (L) 에 직교하는 면이다. 이러한 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 에서는, 내부 둘레측 고리 형상 면 (421a) 으로부터 내부 둘레측에 고리형 테이퍼면 (421d) 이 형성되어 있다.
구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 에 있어서, 둘레 방향에서 등각도 간격인 4 지점에는 공회전 방지용 오목부 (42a) 가 형성되어 있다. 이러한 공회전 방지용 오목부 (42a) 는, 고리형 테이퍼면 (421d) 으로부터 내부 둘레측 고리 형상 면 (421a) 에 걸쳐 형성되어 있다. 단, 공회전 방지용 오목부 (42a) 는, 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 의 외부 둘레 단 및 내부 둘레 단에 도달해 있지 않기 때문에, 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레 측면 및 외부 둘레 측면의 어느 것에도 공회전 방지용 오목부 (42a) 가 나타나 있지 않다.
한편, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단부 (427) (타방의 단면 (422)) 에는, 둘레 방향의 4 지점에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 가 형성되어 있다. 이러한 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 는, 둘레 방향으로 원호 형상의 홈으로서 연장되어 있고, 적어도 타방의 단면 (422) 의 내부 둘레 가장자리 (422a) 및 외부 둘레 가장자리 (422b) 로부터 거의 동등한 거리를 떨어진 중간 위치에 일부가 형성되어 있다.
도 5(e) 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 는 단면 (斷面) V 자 형상인데, 반경 방향 내측에 위치하는 측벽은 모터 축선 (L) 에 평행한 수직벽 (428a) 이고, 반경 방향 외측에 위치하는 측벽은 모터 축선 (L) 에 대해 경사지게 기울어져 수직벽 (428a) 에 연결되는 경사면벽 (428b) 으로 되어 있다. 또한, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 은, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 로부터 내부 둘레측에 위치하는 내부 둘레측 고리 형상 면 (422c) 이 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 로부터 외부 둘레측에 위치하는 외부 둘레측 고리 형상 면 (422d) 보다 낮아진 계단식 구조를 구비하고 있다. 또한 수직벽 (428a) 은, 타방의 단면 (422) 의 내부 둘레 가장자리 (422a) 및 외부 둘레 가장자리 (422b) 로부터 거의 동등한 거리를 떨어진 중간 위치로부터 반경 방향 내측에 위치한다.
본 형태에 있어서, 구동 마그넷 (42) 은 PPS 수지 베이스의 수지 성형 마그넷으로서, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 상당하는 부분에 게이트를 배치한 상태에서의 금형 성형에 의해 제작된다. 이 때문에, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에는, 게이트가 위치하고 있던 부분에 원형 흔적 (429) 이 남아 있다. 본 형태에 있어서, 흔적 (429) 은 둘레 방향의 4 지점에 형성되어 있고, 이러한 흔적 (429) 에 의해 둘레 방향에서 사이에 끼인 4 지점 전부에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 가 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 게이트의 흔적 (429) 이 남아 있는 부분이 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 를 둘레 방향에서 분할하고 있다. 또한, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 와 공회전 방지용 오목부 (42a) 는 동일한 각도 위치에 형성되어 있다.
(로터 부재 (40) 의 구성)
도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 로터 부재 (40) 는 전체적으로 원통 형상을 갖고 있고, 그 일방측의 단부에는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 임펠러체 (48) 가 연결되는 대경의 임펠러 연결부 (47) 가 원반 형상으로 형성되어 있다. 임펠러 연결부 (47) 의 상단면에는, 임펠러체 (48) 에 형성된 작은 볼록부 (도시 생략) 가 끼워지는 작은 구멍 (47b) 이 형성되어 있다. 도 3(b) 및 도 4(b) 에는, 날개부 (48a) 가 위치하는 부분을 1 점 쇄선으로 나타내고, 작은 구멍 (47b) 은 날개부 (48a) 와 중첩되는 위치에 형성되어 있다.
로터 부재 (40) 에 있어서, 임펠러 연결부 (47) 에 대해 타방측에서 인접하는 원통 형상 동체부 (46) 에는, 서로 대향하는 2 지점에 공기 배출용 구멍 (46a) 이 형성되어 있다.
로터 부재 (40) 에 있어서, 원통 형상 동체부 (46) 에 대해 타방측에서 인접하는 위치에는 원반 형상의 시트부 (45) 가 형성되어 있고, 이러한 시트부 (45) 로부터는 타방측을 향하여 원통 형상의 마그넷 장착부 (44) 가 기립되어 있다. 이러한 로터 부재 (40) 에서는, 구동 마그넷 (42) 의 내측에 마그넷 장착부 (44) 가 끼워진 상태에서, 로터 부재 (40) 가 구동 마그넷 (42) 을 유지한다. 그 때, 시트부 (45) 는 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 을 수용한다.
시트부 (45) 에 있어서, 타방측에 위치하는 저면 (450) 에는, 그 외부 둘레 가장자리를 따라 타방측에 돌출되는 원통부 (455) 가 형성되어 있다. 원통부 (455) 의 내부 둘레 가장자리에서의 직경 (내경 치수) 은, 구동 마그넷 (42) 의 소경부 (426a) (도 5 참조) 의 외경 치수보다 약간 크다. 이 때문에, 시트부 (45) 에 구동 마그넷 (42) 을 탑재하였을 때, 구동 마그넷 (42) 의 소경부 (426a) 는 원통부 (455) 의 내측에 끼워지게 된다. 또한, 원통부 (455) 의 외부 둘레 가장자리에서의 직경 (외경 치수) 은, 시트부 (45) 의 외경 치수 및 구동 마그넷 (42) 의 외경 치수 (구동 마그넷 (42) 의 대경부 (426b) 의 외경 치수/도 5 참조) 와 동등하다. 이 때문에, 원통부 (455) 는 구동 마그넷 (42) 의 외부 둘레면으로부터 반경 방향 외측으로 돌출되는 경우가 없다.
또한, 시트부 (45) 의 저면 (450) 에 있어서 대향하는 2 지점에는 반경 방향으로 연장된 공회전 방지용 볼록부 (45a) 가 형성되어 있다. 이러한 2 개의 공회전 방지용 볼록부 (45a) 는, 도 5 를 참조하여 설명한 구동 마그넷 (42) 의 4 개의 공회전 방지용 오목부 (42a) 중 어느 것에 끼워져, 구동 마그넷 (42) 이 로터 부재 (40) 상에서 축선 둘레로 공회전하는 것을 방지하는 공회전 방지 기구를 구성한다.
여기서, 공회전 방지용 볼록부 (45a) 는, 반경 방향에 있어서 중심측에서 원통부 (455) 근방까지 연장되고, 원통부 (455) 까지 도달해 있지 않다. 이 때문에, 공회전 방지용 볼록부 (45a) 와 원통부 (455) 사이에는 간극 (45b) 이 형성되어 있다. 또한, 공회전 방지용 볼록부 (45a) 의 저면 (450) 으로부터의 높이 치수는, 원통부 (455) 의 높이 치수보다 작다.
본 형태에서는, 구동 마그넷 (42) 의 내측에 마그넷 장착부 (44) 를 끼우고, 시트부 (45) 에 의해 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 을 수용한 상태에서, 구동 마그넷 (42) 의 외부 둘레측 원환부 (421b) 와 원통부 (455) 의 단면 (455a) 사이에는 간극이 형성되어 있다. 또한, 시트부 (45) 의 공회전 방지용 볼록부 (45a) 의 높이 치수는, 구동 마그넷 (42) 의 공회전 방지용 오목부 (42a) 의 깊이 치수보다 작다. 이 때문에, 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 은 시트부 (45) 의 저면 (450) 에 맞닿아, 로터 부재 (40) 상에서의 구동 마그넷 (42) 의 모터 축선 (L) 방향의 위치가 규정된다.
로터 부재 (40) 에 있어서, 원통 형상의 마그넷 장착부 (44) 의 내측에는 슬리브 형상의 래디얼 베어링 (41) 이 일체 성형되어 있다. 마그넷 장착부 (44) 에 있어서 래디얼 베어링 (41) 을 유지하고 있는 부분은 두껍게 되어 있다. 또한 로터 부재 (40) 에 있어서, 래디얼 베어링 (41) 의 양단측에서는, 마그넷 장착부 (44) 의 내부 둘레면으로부터 반경 방향 내측에 고리형의 돌기부 (448, 449) 가 형성되어 있고, 이러한 돌기부 (448, 449) 는 래디얼 베어링 (41) 의 양단면에 형성된 단부 (段部) (411, 412) 에 덮인 상태에 있다. 따라서, 래디얼 베어링 (41) 은, 로터 부재 (40) 에 강고하게 고정되어 있다. 또한, 마그넷 장착부 (44) 의 길이 치수는 래디얼 베어링 (41) 의 길이 치수보다 크기 때문에, 마그넷 장착부 (44) 의 타방측 단부의 내측에는 래디얼 베어링 (41) 이 존재하고 있지 않다.
본 형태에서는, 마그넷 장착부 (44) 및 구동 마그넷 (42) 은, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면 사이에 고리형의 간극 (420) 이 발생하는 클리어런스를 갖고 있다. 이러한 간극 (420) 은 매우 좁은 간극이다.
또한, 간극 (420) 의 내부에는 시일 부재 (49) 가 형성되어 있고, 이러한 시일 부재 (49) 는, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면 사이에 개재되어 있다. 시일 부재 (49) 는, 유동성을 구비한 실리콘 수지계 등의 시일재 (49a) 를 간극 (420) 에 형성한 후, 간극 (420) 의 내부에서 고화시킨 것으로서, 탄성을 구비하고 있다. 또한 시일 부재 (49) 는, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면을 접착시키는 기능도 담당하고 있다. 여기서 시일 부재 (49) 는, 간극 (420) 의 거의 전체에 걸쳐서 형성되어 있는데, 간극 (420) 의 내부를 완전히 충전하는 것이 아니라, 간극 (420) 에는 시일 부재 (49) 로 메워져 있지 않은 공간 부분이 있다. 그 때문에, 온도 상승이 발생하여 구동 마그넷 (42) 보다 마그넷 장착부 (44) 가 크게 팽창된 경우에도, 뭉개진 시일 부재 (49) 가 공간 부분으로 압출되어 구동 마그넷 (42) 에 큰 응력이 가해지지 않는다.
로터 부재 (40) 에서는, 서로 대향하는 2 지점에 있어서 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 의 내부 둘레 가장자리로부터, 마그넷 장착부 (44) 의 내부 둘레면을 따라 축선 방향으로 공기를 배출하는 홈 (44e) 이 연장되어 있고, 이러한 홈 (44e) 은, 시트부 (45) 의 내경측에 형성되어 있는 테이퍼면 (465) 에서 개구되어 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 는, 구동 마그넷 (42) 이 로터 부재 (40) 상에 고정되기 전의 상태에서, 외부 둘레측으로부터 내부 둘레측을 향하여 하방향으로 경사진 테이퍼 (441) 가 고리형으로 형성되어 있다.
이에 대하여, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 구동 마그넷 (42) 이 로터 부재 (40) 상에 고정된 후의 상태에서, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에는, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 덮이도록 변형되어 구동 마그넷 (42) 을 로터 부재 (40) 상에 고정시키는 걸어맞춤부 (445) 가 형성되어 있고, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 의 내부 둘레 가장자리에는 테이퍼 (441) 가 약간 남아 있는 정도이다.
마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 형성된 걸어맞춤부 (445) 는, 후술하는 바와 같이 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 대한 가열 및 가압을 실시하였을 때, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 덮이도록 변형한 부분으로서, 구동 마그넷 (42) 을 시트부 (45) 와의 사이에서 유지한다.
본 형태에서는, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 를 변형시킨 걸어맞춤부 (445) 에 의해 구동 마그넷 (42) 을 고정시킬 때, 도 6 을 참조하여 이하에 설명하는 비산 방지 부재 (43) 를 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 과 걸어맞춤부 (445) 사이에 개재시킨다.
(비산 방지 부재의 구성)
도 6 에 나타내는 비산 방지 부재 (43) 는 스테인리스 등의 금속 부품으로서, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 덮이는 박판 형상의 원환부 (430) 와, 원환부 (430) 의 외부 둘레 가장자리로부터 모터 축선 (L) 의 일방측을 향하여 직각으로 구부러진 박판 형상의 4 장의 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 를 구비하고 있다. 원환부 (430) 의 내경 치수는 마그넷 장착부 (44) (도 3 및 도 4 참조) 의 외경 치수보다 약간 크고, 원환부 (430) 의 외경 치수는, 구동 마그넷 (42) 에 있어서 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) (도 5 참조) 를 통과하는 원의 직경과 거의 동등하다. 이 때문에 원환부 (430) 는, 외부 둘레 가장자리가 구동 마그넷 (42) 에 있어서 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 를 통과하는 원 상에 위치하도록 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 과 중첩되게 된다. 즉, 원환부 (430) 는, 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레측 고리 형상 면 (422c) 과 중첩되게 된다. 또한, 원환부 (430) 에 있어서 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 의 근원 부분에는, 반원 형상의 노치 (433) 가 형성되어 있다.
여기서, 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 마그넷 장착부 (44) 의 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 와 마찬가지로, 둘레 방향에 있어서 등각도 간격인 4 지점에 형성되고, 원환부 (430) 의 외경을 따라 둘레 방향으로 만곡되어 있다. 이 때문에, 비산 방지 부재 (43) 를 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 중첩시키면, 도 3(f) 에 나타내는 바와 같이, 비산 방지 부재 (43) 의 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 구동 마그넷 (42) 의 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 에 끼워진다. 그 결과, 비산 방지 부재 (43) 의 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 구동 마그넷 (42) 의 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 의 수직벽 (428a) 에 중첩된 상태가 된다. 이 상태에서, 비산 방지 부재 (43) 의 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 구동 마그넷 (42) 의 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 의 수직벽 (428a) 과의 사이에는 약간의 간극이 개재된다. 이 때문에, 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 로부터 구동 마그넷 (42) 에 불필요한 응력이 가해지지 않도록 되어 있다.
또한 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 보다 둘레 길이가 짧고, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 의 내부에 있어서, 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 의 둘레 방향의 양단부와, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 의 둘레 방향의 양단부의 내벽 사이에는 간극이 개재된다. 이 때문에, 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 로부터 구동 마그넷 (42) 에 불필요한 응력이 가해지지 않도록 되어 있다.
(펌프 장치의 제조 방법)
도 7(a), 7(b) 를 참조하여, 본 형태의 펌프 장치 (100) 의 제조 방법 중, 로터 부재 (40) 에 구동 마그넷 (42) 을 유지시키는 공정을 설명하면서, 로터 부재 (40) 에 대한 구동 마그넷 (42) 의 고정 구조를 상세히 서술한다. 도 7(a), 7(b) 는 각각 본 발명을 적용한 펌프 장치 (100) 를 제조할 때, 로터 부재 (40) 의 마그넷 장착부 (44) 에 구동 마그넷 (42) 을 삽입하는 모습을 나타내는 마그넷 장착 공정의 설명도 및 로터 부재 (40) 에 구동 마그넷 (42) 을 고정시키는 가열 가압 공정의 설명도이다.
본 형태의 펌프 장치 (100) 를 제조함에 있어서, 로터 부재 (40) 에 구동 마그넷 (42) 을 고정시키기 위해서는, 먼저 도 3 및 도 4 를 참조하여 설명한 바와 같이, 열가소성 수지에 의해 시트부 (45) 나 마그넷 장착부 (44) 를 구비한 로터 부재 (40) 를 형성해 두고, 도 7(a) 에 나타내는 마그넷 장착 공정에 있어서는, 먼저 로터 부재 (40) 의 마그넷 장착부 (44) 둘레에 실리콘 수지 등의 시일재 (49a) (유동성의 시일 부재 (49)) 를 도포해 둔다. 예를 들어 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 장착부 (44) 의 축선 방향의 대략 중앙 부분 둘레에 실리콘 수지 등의 시일재 (49a) 를 도포해 둔다. 또한, 시일재 (49a) 의 도포에 대해서는 복수 조 (條), 축선 방향으로 길게 도포하는 방법이나 시일재 (49a) 를 도트 형상으로 도포하는 방법을 채용해도 된다.
다음으로, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 장착부 (44) 에 구동 마그넷 (42) 을 끼운다. 그 결과, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 는 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 으로부터 약간 돌출된 상태가 된다. 또한 구동 마그넷 (42) 의 소경부 (426a) 는, 원통부 (455) 의 내측에 끼워진다. 그리고, 구동 마그넷 (42) 을 축선 둘레로 회전시키면, 시트부 (45) 에 형성되어 있는 2 개의 공회전 방지용 볼록부 (45a) 가, 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 에 형성된 4 개의 공회전 방지용 오목부 (42a) 중 어느 것에 끼워져, 구동 마그넷 (42) 의 둘레 방향의 위치가 규정된다. 또한, 마그넷 장착부 (44) 및 구동 마그넷 (42) 은, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면 사이에 고리형의 간극 (420) 이 발생하는 클리어런스를 갖고 있다. 이 때문에, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면 사이에는 간극 (420) 이 형성된다. 또한, 마그넷 장착부 (44) 에 구동 마그넷 (42) 을 끼운 후, 구동 마그넷 (42) 을 축선 방향 및 둘레 방향으로 이동시켰을 때, 간극 (420) 에 있어서는, 넓은 영역에 걸쳐서 시일재 (49a) 가 확산된 상태가 된다.
다음으로, 비산 방지 부재 (43) 를 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 있어서 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 중첩된 상태로 한다. 그 결과, 비산 방지 부재 (43) 의 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 구동 마그넷 (42) 의 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 에 끼워진다.
다음으로, 가열 가압 공정에서는, 통전에 의해 가열한 원환 형상의 열 용착용 헤드 (90) 를 로터 부재 (40) 의 마그넷 장착부 (44) 에 가압하고, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 를 가열, 가압한 후, 에어 노즐 (도시 생략) 로부터 공기를 내뿜어, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 를 냉각시킨다. 그 결과, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 는, 비산 방지 부재 (43) 의 원환부 (430) 에 덮이도록 변형한 걸어맞춤부 (445) 가 형성되고, 비산 방지 부재 (43) 는, 마그넷 장착부 (44) 와 구동 마그넷 (42) 사이에 유지된다. 여기서 걸어맞춤부 (445) 는, 구동 마그넷 (42) 의 전체 둘레에 있어서, 비산 방지 부재 (43) 의 원환부 (430) 의 내부 둘레 가장자리를 따라 덮이고, 비산 방지 부재 (43) 의 원환부 (430) 로부터 약간 돌출되어 있는 상태에 있다.
이와 같이 하여, 구동 마그넷 (42) 은, 걸어맞춤부 (445) 와 시트부 (45) 사이에서 고정되고, 이 상태에서는 구동 마그넷 (42) 이 마그넷 장착부 (44) 로부터 빠지는 경우가 없다. 또한 걸어맞춤부 (445) 는, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 의 전체 둘레에 걸쳐 덮이고, 또한 걸어맞춤부 (445) 의 단면은, 둘레 방향의 전체에 걸쳐 평활면이 되어 있다. 이 때문에, 로터 부재 (40) 상에 구동 마그넷 (42) 을 충분한 강도를 갖고 고정시킬 수 있음과 함께, 양호한 외관으로 구동 마그넷 (42) 을 로터 부재 (40) 상에 고정시킬 수 있다.
그리고 나서는, 시일재 (49a) 를 고화시켜 시일 부재 (49) 로 한다. 본 형태에서는, 시일재 (49a) 로서 상온 경화성의 실리콘 수지를 사용하였으므로, 로터 부재 (40) 를 그대로 실온에서 방치하면, 시일 부재 (49) 가 형성된다. 이러한 시일 부재 (49) 는, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면 사이의 간극 (420) 에 있어서, 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면과 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면 사이에 개재되게 된다.
(본 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 펌프 장치 (100) 및 그 제조 방법에서는, 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면과 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면 사이에 간극 (420) 이 적극적으로 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷 (42) 에 마그넷 장착부 (44) 를 끼울 때, 구동 마그넷 (42) 에 큰 응력이 가해지지 않는다. 따라서, 구동 마그넷 (42) 의 균열을 방지할 수 있다.
또한, 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면과 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면 사이에 간극 (420) 이 적극적으로 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷 (42) 과 마그넷 장착부 (44) 에 열팽창 계수의 차이가 있어도, 구동 마그넷 (42) 에는 온도 변화에서 기인되는 마그넷 장착부 (44) 로부터의 응력이 직접 작용하는 경우가 없다. 예를 들어 구동 마그넷 (42) 의 열팽창 계수가 마그넷 장착부 (44) 의 열팽창 계수보다 작은 경우에 온도 상승이 발생하면, 구동 마그넷 (42) 보다 마그넷 장착부 (44) 가 크게 팽창되는데, 이러한 경우에도 마그넷 장착부 (44) 로부터 구동 마그넷 (42) 에 응력이 가해지지 않는다. 이 때문에, 구동 마그넷 (42) 의 균열을 방지할 수 있다. 또한, 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면과 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면 사이에 간극 (420) 이 있어도, 이러한 간극 (420) 내에 있어서 구동 마그넷 (42) 의 내부 둘레면과 마그넷 장착부 (44) 의 외부 둘레면 사이에는 시일 부재 (49) 가 개재되어 있다. 이 때문에, 로터 (4) 가 회전하였을 때, 로터 부재 (40) 상에서 구동 마그넷 (42) 이 진동한다는 문제가 발생하지 않는다.
또한, 시일 부재 (49) 는 실리콘 수지계의 시일재 (49a) 를 고화시킨 것으로서, 탄성을 구비하고 있다. 이 때문에, 온도 상승이 발생하여 구동 마그넷 (42) 보다 마그넷 장착부 (44) 가 크게 팽창된 경우에도, 시일 부재 (49) 가 뭉개지므로 구동 마그넷 (42) 에 큰 응력이 가해지지 않는다. 게다가 시일 부재 (49) 는 접착성을 구비하고 있기 때문에, 구동 마그넷 (42) 은 시일 부재 (49) 에 의해 마그넷 장착부 (44) 에 접착된 상태에 있다. 따라서 시일 부재 (49) 는, 만일 구동 마그넷 (42) 이 균열되어도, 구동 마그넷 (42) 이 비산되는 것을 억제하는 데에 기여한다.
또한, 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 과 시트부 (45) 사이에는, 구동 마그넷 (42) 의 공회전 방지용 오목부 (42a) 와 시트부 (45) 의 공회전 방지용 볼록부 (45a) 에 의해, 로터 부재 (40) 에 대한 구동 마그넷 (42) 의 공회전을 방지하는 공회전 방지 기구가 구성되어 있다. 이 때문에, 간소한 구성으로 구동 마그넷 (42) 의 공회전을 방지할 수 있다.
또한 본 형태에서는, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 있어서 내부 둘레 가장자리로부터 반경 방향 외측에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 가 형성되고, 이러한 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 에는, 로터 부재 (40) 에 유지된 비산 방지 부재 (43) 의 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 가 끼워져 있다. 이 때문에, 급격한 온도 변화 등에 의해 구동 마그넷 (42) 에 응력이 가해져 구동 마그넷 (42) 이 만일 균열된 경우에도, 구동 마그넷 (42) 은 로터 부재 (40) 에 유지되어 비산되지 않는다. 이 때문에, 구동 마그넷 (42) 이 균열된 이후에도 모터 장치는 동작할 수 있다.
또한, 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 및 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 둘레 방향의 복수 지점에 형성되어 있기 때문에, 구동 마그넷 (42) 이 어느 각도 방향에서 균열되어도, 구동 마그넷 (42) 이 비산되지 않는다. 또한 구동 마그넷 (42) 에 있어서, 구동 마그넷 (42) 을 금형 성형할 때의 게이트가 위치하는 지점 (도 5(a) 에 흔적 (429) 이 남은 지점) 에 의해 둘레 방향에서 사이에 끼인 4 지점 전부에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 가 형성되어 있다. 구동 마그넷 (42) 을 금형 성형하였을 때, 게이트 사이에 끼인 위치의 축선 방향으로 웰드 라인이 발생하고, 구동 마그넷 (42) 은 웰드 라인을 따라 균열되는 경우가 많은데, 게이트가 위치하는 지점에 의해 둘레 방향에서 사이에 끼인 4 지점, 요컨대 웰드 라인이 위치하는 지점 전부에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 를 형성함과 함께, 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 를 웰드 라인이 위치하는 지점 전부에 형성해 두면, 구동 마그넷 (42) 이 웰드 라인을 따라 축선 방향으로 균열된 경우에도, 구동 마그넷 (42) 은 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 에 의해 로터 부재 (40) 에 유지되어 비산되지 않는다.
또한 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 는, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 형성되어 있는데, 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 는, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 유지된 링 형상의 비산 방지 부재 (43) 에 형성되어 있다. 이 때문에, 시트부 (45) 와는 반대측이어도 구동 마그넷 (42) 을 유지할 수 있어, 구동 마그넷 (42) 의 비산을 방지할 수 있다. 즉, 시트부 (45) 측에서는, 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단부 (426) 에 소경부 (426a) 를 형성하고, 이러한 소경부 (426a) 를 시트부 (25) 의 원통부 (455) 로 둘러쌈으로써 구동 마그넷 (42) 을 로터 부재 (40) 에 지지하고 있다. 이 때문에, 시트부 (45) 측에서는 시트부 (45) 자체에 의해 구동 마그넷 (42) 의 비산을 방지할 수 있으나, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에서는, 구동 마그넷 (42) 을 통과할 필요가 있기 때문에, 시트부 (45) 측과 같은 구성을 채용할 수 없다. 그런데 본 형태에서는, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 링 형상의 비산 방지 부재 (43) 를 유지시키고, 이러한 비산 방지 부재 (43) 에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 에 끼워지는 마그넷 비산 방지용 볼록부 (431) 가 형성되어 있으므로, 시트부 (45) 와는 반대측이어도 구동 마그넷 (42) 을 유지할 수 있어, 구동 마그넷 (42) 의 비산을 방지할 수 있다.
게다가, 비산 방지 부재 (43) 는 평판 형상이고, 비산 방지 부재 (43) 는, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 과 마그넷 장착부 (44) 의 선단부가 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 덮이도록 변형된 부분 (걸어맞춤부 (445)) 사이에 유지되어 있다. 이 때문에, 부재를 대형화하거나 하는 설계 변경을 실시하지 않아도, 시트부 (45) 와는 반대측에서 구동 마그넷 (42) 의 비산을 방지할 수 있다.
또한 시트부 (45) 측에서는, 원통부 (455) 의 외경 치수가 구동 마그넷 (42) 의 대경부 (426b) 의 외경 치수와 동등하기 때문에, 로터 (4) 가 대경화되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 있어서, 비산 방지 부재 (43) 가 중첩되는 내부 둘레측 고리 형상 면 (422c) 은 외부 둘레측 고리 형상 면 (422d) 보다 낮게 되어 있기 때문에, 비산 방지 부재 (43) 를 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 중첩시켜도 불필요한 단차가 발생하지 않는다.
또한 본 형태에서는, 구동 마그넷 (42) 을 로터 부재 (40) 의 마그넷 장착부 (44) 에 삽입한 후, 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 으로부터 돌출된 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 가열 및 가압을 실시하여, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 를 비산 방지 부재 (43) 에 덮이도록 변형시켜 구동 마그넷 (42) 을 로터 부재 (40) 상에 고정시키는 걸어맞춤부 (445) 를 형성한다. 이 때문에, 로터 부재 (40) 상에 구동 마그넷 (42) 을 확실하게 고정시킬 수 있다. 또한 본 형태에 의하면, 초음파 용착과 달리 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 를 가열 및 가압하기 때문에, 변형된 부분이 평활하여 외관이 양호해짐과 함께, 표면 상태에 관계없이 마무리 상태가 안정적이다. 또한 본 형태에 의하면, 초음파 용착과 달리 구동 마그넷 (42) 에 초음파 진동이 가해지는 경우가 없기 때문에, 구동 마그넷 (42) 으로서 소결 마그넷을 사용한 경우에도, 초음파 진동에 의해 구동 마그넷 (42) 이 손상되는 경우가 없다. 또한 본 형태에 의하면, 초음파 용착과 달리 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 만이 연화, 용융되는 경우에도, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 와 비산 방지 부재 (43) 를 강고하게 접합할 수 있으므로, 구동 마그넷 (42) 을 로터 부재 (40) 상에 고정시키는 데에 적합하다.
특히 본 형태에서는, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에 구동 마그넷 (42) 의 타방의 단면 (422) 에 덮이는 걸어맞춤부 (445) 를 형성하였기 때문에, 구동 마그넷 (42) 의 축선 방향의 이동을 확실하게 저지할 수 있다. 또한, 시트부 (45) 의 공회전 방지용 볼록부 (45a) 가 구동 마그넷 (42) 의 일방의 단면 (421) 에 형성된 공회전 방지용 오목부 (42a) 에 끼워지므로, 구동 마그넷 (42) 이 축선 둘레로 회전하는 것을 확실하게 저지할 수 있다. 그러므로, 마그넷 장착부 (44) 와 구동 마그넷 (42) 을 접착제로 고정시키지 않아도 되기 때문에, 뜨거운 물이나 음료의 송액 (送液) 등, 접착제의 사용이 제한되는 용도에도 충분히 대응할 수 있다.
또한 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 에는, 외부 둘레측으로부터 내부 둘레측을 향하여 하방향으로 경사진 테이퍼 (441) 가 형성되어 있기 때문에, 가열 가압 공정을 실시하였을 때, 마그넷 장착부 (44) 의 선단부 (440) 가 마그넷 장착부 (44) 의 내측에 돌출되도록 변형되는 경우가 없다는 이점이 있다.
[그 밖의 실시형태]
상기 실시형태에서는, 걸어맞춤부 (445) 가 비산 방지 부재 (43) 에 대해 전체 둘레에서 덮여 있었으나, 둘레 방향에 있어서 일부를 제외한 거의 전체 둘레, 혹은 둘레 방향의 일부에만 덮여 있는 구성을 채용해도 된다.
상기 실시형태에 있어서, 시트부 (45) 측에서는, 시트부 (45) 자체에 형성한 원통부 (455) 에 의해 구동 마그넷 (42) 의 소경부 (426a) 를 둘러싸 구동 마그넷 (42) 의 비산을 방지하였는데, 시트부 (45) 측에서도, 구동 마그넷 (42) 의 단면에 있어서 내부 둘레 가장자리로부터 반경 방향 외측에 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 를 형성하고, 이러한 마그넷 비산 방지용 오목부 (428) 에 끼워지는 마그넷 비산 방지용 볼록부를 시트부 (45) 에 형성해도 된다.
상기 형태에서는, 모터 장치로서 펌프 장치 (100) 를 예시하였으나, 액츄에이터의 구동원으로서 사용되는 모터 장치에 본 발명을 적용해도 된다.
상기 형태에서는, 로터 부재 (40) 전체를 열가소성 수지에 의해 구성함으로써 마그넷 장착부에 열가소성을 부여하였으나, 로터 부재의 마그넷 장착부 이외의 부분이 열가소성 수지 이외의 재료로 구성되어 있는 경우에 본 발명을 적용해도 된다.
1 모터
3 스테이터
4 로터
6 펌프실
30 스테이터 코어
33 구동 코일
35 고정축
40 로터 부재
41 래디얼 베어링
42 구동 마그넷
43 비산 방지 부재
44 마그넷 장착부
45 시트부
100 펌프 장치 (모터 장치)
421 구동 마그넷의 일방의 단면
422 구동 마그넷의 타방의 단면
440 마그넷 장착부의 선단부

Claims (12)

  1. 구동 코일이 감긴 스테이터 코어를 구비한 스테이터와,
    상기 스테이터 코어에 대향 배치된 통 형상의 구동 마그넷, 및 그 구동 마그넷을 유지하는 로터 부재를 구비한 로터를 갖는 모터 장치에 있어서,
    상기 로터 부재는, 상기 구동 마그넷의 일방의 단면 (端面) 을 수용하는 시트부와, 그 시트부로부터 기립하여 상기 구동 마그넷의 내측에 끼워지는 통 형상의 마그넷 장착부를 구비하고,
    상기 구동 마그넷 및 상기 마그넷 장착부는, 상기 구동 마그넷의 내부 둘레면과 상기 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에 간극을 형성할 수 있는 클리어런스를 구비하고,
    상기 간극 내에 있어서 상기 구동 마그넷의 내부 둘레면과 상기 마그넷 장착부의 외부 둘레면 사이에는 시일 부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일 부재는 탄성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시일 부재는 접착성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 마그넷의 상기 일방의 단면과 상기 시트부 사이에는, 상기 구동 마그넷의 상기 일방의 단면 및 상기 시트부 중 일방에 형성된 공회전 방지용 볼록부와, 타방에 형성되어 상기 공회전 방지용 볼록부가 끼워지는 공회전 방지용 오목부에 의해, 상기 로터 부재에 대한 상기 구동 마그넷의 공회전을 방지하는 공회전 방지 기구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 마그넷의 상기 일방의 단면 및 타방의 단면 중 적어도 일방의 단면에 있어서 내부 둘레 가장자리로부터 반경 방향 외측에는, 상기 로터 부재에 유지된 마그넷 비산 방지용 볼록부가 끼워지는 마그넷 비산 방지용 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마그넷 비산 방지용 오목부 및 상기 마그넷 비산 방지용 볼록부는, 둘레 방향의 복수 지점에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동 마그넷에 있어서, 당해 구동 마그넷을 금형 성형할 때의 게이트가 위치하는 지점에 의해 둘레 방향에서 사이에 끼인 지점에 상기 마그넷 비산 방지용 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 마그넷 비산 방지용 오목부의 내부에 있어서, 상기 마그넷 비산 방지용 볼록부와 상기 마그넷 비산 방지용 오목부의 내벽은 둘레 방향의 쌍방에서 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 마그넷 비산 방지용 오목부는, 상기 구동 마그넷의 상기 타방의 단면에 형성되고,
    상기 마그넷 비산 방지용 볼록부는, 상기 마그넷 장착부의 선단측에 유지된 링 형상의 비산 방지 부재에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 부재에는, 상기 시트부에 대해 상기 마그넷 장착부가 기립하는 측과는 반대측에 임펠러가 형성되고,
    상기 로터는, 상기 스테이터에 대해 격벽을 통해 구획 형성된 펌프실에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 임펠러는, 상기 펌프실에 대해 액체의 흡입 및 토출을 실시하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  12. 구동 코일이 감긴 스테이터 코어를 구비한 스테이터와,
    상기 스테이터 코어에 대향 배치된 통 형상의 구동 마그넷, 및 그 구동 마그넷이 유지된 로터 부재를 구비한 로터를 갖는 모터 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 로터 부재에 상기 구동 마그넷을 유지시킴에 있어서, 상기 로터 부재에 대해, 상기 구동 마그넷의 일방의 단면을 수용하는 시트부와, 그 시트부로부터 기립하는 통 형상의 마그넷 장착부를 형성해 둠과 함께, 상기 구동 마그넷과 상기 마그넷 장착부 사이에는, 상기 구동 마그넷과 상기 마그넷 장착부 사이에 간극을 형성할 수 있는 클리어런스를 형성해 두고,
    상기 구동 마그넷을 상기 마그넷 장착부에 삽입할 때, 상기 구동 마그넷과 상기 마그넷 장착부 사이에 유동성을 구비한 시일 부재를 도포해 두고,
    상기 구동 마그넷을 상기 마그넷 장착부에 삽입한 후, 상기 시일 부재를 고화시키는 것을 특징으로 하는 모터 장치의 제조 방법.
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