TW200928117A - Pump - Google Patents

Description

200928117 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種包含有爪極式電動機的泵，並尤其涉 及一種提高泵效率並減少泵尺寸的技術。 【先前技術】 已知的泵用於抽吸和排出例如液體，其採用具有爪形 磁極的爪極式電動機來作爲電動機，用於旋轉地驅動葉輪 (例如，請參見曰本專利公開申請No.2003-505648)。該 爪極式電動機結構簡單，因而優點在於生産率高且生產成 本低。 通常，該泵包括：用於抽吸和排出液體的葉輪；具有 抽吸和排出端口的泵外殼；與泵外殼一起形成泵腔的分隔 件，葉輪可旋轉地容納在泵腔中；轉子，其具有用於旋轉 地驅動葉輪的磁鐵；以及定子，其具有用於向轉子施加旋 轉的驅動力的爪形磁極。轉子和定子藉由分隔件而彼此液 密地隔離。 在這種泵中’存在有提高抽吸和排出能力（泵效率） 且減少尺寸的需求。 【發明内容】 鑒於上述’本發明提供一種可確保提高效率並減少尺 寸的泵。 根據本發明’提供一種泵’包括：用於抽吸和排出液 體的葉輪；具有抽吸端口和排出端口的泵外殼，液體通過 該抽吸端口和排出端口而被抽吸和排出；與泵外殼一起形 5 200928117 成泵腔的分隔件，葉輪可旋轉地容納在泵腔中；轉子，其 具有用於轉動地驅動葉輪的磁鐵；以及定子，其具有向轉 子施加可旋轉的驅動力的爪形磁極，所述轉子&定子構成 爪極式電動機，用作泵的驅動動力源，其中至少定子完全 塗覆有模制樹脂。 爲了在使用爪極式電動機作爲驅動動力源的泵中提高 泵效率並減少泵尺寸，定子被完全塗覆有模制樹脂或定子 由壓粉(dust)鐵心構成。 根據本發明的泵，定子完全塗覆有模制樹脂，從而通 過抽吸端口抽吸到泵外殼中的液體的熱量以及從電動機 j轉子和定子）發出的熱量通過模制樹脂而被散出。這使 得可以提高栗的效率。籍由本發明的泵，模制樹脂用於散 熱。這消除了需要額外提供冷卻裝置的必要，這有助於減 少系本身的尺寸。 '採用本發明的泵，定子由壓粉鐵心構成。這可以抑制 渦流的產生，並減少電流損失，結果提高了泵效率。因爲 在本發明的泵中定子由壓粉鐵心構成，可以減少定子本身 的厚度，並最終減少泵本身的尺寸。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 下面將參考構成本發明的實施例一部分的附圖來描述 本發明的示例性實施例。 6 200928117 第一實施例 圖1爲根據本發明第一實施例的泵的透視圖。圖2爲 沿圖1的線A-A截取的剖視圖。 根據第一實施例的泵包括：用於抽吸和排出液體的葉 輪1 ;具有抽吸端口 2和排出端口 3的泵外殼4,液體通過 抽吸端口和排出端口而被抽吸和排出；與泵外殼4一起形 成泵腔5的分隔件6，葉輪1可旋轉地容納在泵腔5中； ❹ 轉子8，其具有用於旋轉地驅動葉輪1的磁鐵7;定子10， 其具有用於對轉子8施加旋轉的驅動力的爪形磁極9 ;以 及控制電路板11’用於控制由定子10産生的磁場。轉子8、 定子10以及控制電路板11構成爪極式電動機，其用作泵 的驅動動力源。 第一實施例的泵採用爪極式電動機來作爲其驅動動力 源，該爪極式電動機具有所謂的外轉子結構，其中轉子8 布置在分隔件6的外侧，而定子1〇布置在分隔件6的内侧。 藉由將用於使轉子8和定子1〇液密隔離的分隔件6 © 連接到泵外殼4上而形成泵腔5 ’其中該泵外殼4的抽吸 端口 2開在頂表面的中央而排出端口 3形成在侧壁中。用 於使泵零件與電動機零件水密地隔開的密封元件（未示出） ' 布置在泵外殼4和分隔件6的連接部分中。 葉輪1通過軸承部分13而相對於設在泵腔5中的固定 軸12得到可旋轉地支撐。當繞固定軸旋轉時，葉輪丨對通 過抽吸端口 2抽吸到泵腔5中的液體施加離心力，從而通 過排出端口 3而將液體從泵中排出。由葉輪〗抽吸和排出 7 200928117 的液體可以是例如加熱到約8〇〇C溫度的熱水。接收盤45 布置在轴承部分13的上方。 轉子8具有與葉輪1 一體形成的圓柱本體。形成磁回 . 路（磁通量）的磁鐵7布置在轉子8的圓柱本體的内壁中。 - 在磁鐵7和分隔壁6之間内，設有間隙（空隔），該間隙 足以保持磁鐵7和分隔件6在轉子8的旋轉過程中不接觸。 疋子10以相互面對的關係而布置在圓柱形轉子8内 〇 側’使分隔件6夾在其間。定子1〇包括具有多個爪形磁極 (爪極）9的鐵心、以及通過絕緣板（未示出）而布置在 鐵心中的環形線圈（繞組）15。定子1〇和分隔件6可以彼 此表面對表面地接觸◎定子1〇完全塗覆有由例如不飽和聚 酉旨構成的模制樹脂40。 採用這種爪極式定子10，藉由激勵環形線圈15所產 生的磁場可以增大的效率而從爪形磁極9傳輸到轉子8。 。控制電路板11設在定子1〇的後側。響應於從位置檢 β 測器（未示出）發出的信號，控制電路板11控制由環形線 _ 15產生的磁場。控制電路板η和定子丨〇塗覆有模 脂40。 在如上構造的泵中’隨著藉由激勵環形線圈15而産生 的磁場從爪形磁極9傳輸到磁鐵7，磁鐵7被吸引和排斥， 以使得與轉子8 —體形成的葉輪1繞S1定軸12旋轉。葉輪 1的旋㈣動-個泵祕料減而液體通過抽吸端口 2 2被抽吸縣腔5巾，並且在泵腔5中被加壓。加壓的液 被圓周地控向粟送並通過排出端口 3從果中排出。 8 200928117 隨者環形線圈15的激勵，定子10産生熱量❺藉由葉 輪1抽吸和排出的液體是如上所述的約8(TC的熱水。因 此」電動機會變熱，這可能會導致抽吸和排出效率（電動 =致率）的降低。因爲根據本發明的實施例定子1〇完全塗 有模制樹脂40，可以通過模制樹脂40而將電動機的熱 =以及從電動機出來的液體的熱量散發掉。因此，採用本 施例的泵，可以不採用額外的冷卻裝置就可以冷卻電動 〇 這有助於提南電動機效率並減少電動機成本。 另外，因爲根據本發明的實施例定子10完全塗覆有模 制树知40’可以用模制樹脂40來保護定子1〇並增加其强 度。 a在本實施例的泵中，泵腔5的内部壓力隨著葉輪J的 旋轉而增加。此内部壓力作用於分隔件6。在分隔件6的 厚度增加以確保壓阻足以抵抗内部壓力的情況下，電動機 =寸會變大。通過採収子1G與分隔件6表面對表面地接 _結構，定子10可以經受並減小施加到分隔件6上的壓 _ 力。因此’在本實施例的泵中，可以增加栗的内部液壓而 不需使分隔件6增厚。另外，因爲分隔件6的厚度可以減 小’可以減少本實施例中泵的材料成本。 X / 第一實施例 、在根據本發明第二實施例的泵中，定子1〇，由壓粉鐵 心構成。第二實施例的泵的其他結構與結合第—實施例在 以上描述的外轉子式泵的結構相同，只是定子1〇，不塗覆 有模制樹脂40。下面描述第二實施例中與第一實施例不同 200928117 的部分，相同的部分省略，不再贅述。 圖3爲根據本發明第二實施例的栗的剖 施例的泵採用由壓粉鐵心形成的定子1〇，，其藉由::: 3填Ϊ至具的空腔中並壓縮該磁性粉末而模製成。壓 種結構’其中，獨立的鐵粒塗有無機絕緣 膜並由樹祕％在ϋ粉鐵^的優點在於，它 率下具有減小的鐵損失（渦流損失）。 同 因爲在第二實施例的泵中定子10,如上所述由壓粉鐵 〜構成，可以在幾百的高頻帶中使用定子1〇，，在該 頻=中，迄今爲止由電磁鋼板或鐵氧體板製成的定子不能 滿意地被使用。另外，泵的尺寸被進一步減少，同時具有 與在傳統栗中可得到的一樣的性能。 第三實施例 ❹ 根據本發明第三實施例的泵由第一和第二實施例的泵 組合而成。第三實施例的泵與圖i和圖2所示的第一實施 例的泵的結構相同，只是其是藉由組合了定子10完全塗覆 有模制樹脂40的結構（第一實施例的結構）和定子1〇,由 壓粉鐵心構成的結構（第二實施例的結構）而成。 第三實施例的泵提供了第二實施例以及第一實施例的 優點。因此，可以藉由有效地散發電動機的熱量和液體的 熱量而增加電動機效率。還可以減小泵的尺寸，同時允許 果在南頻帶中使用。 採用第三實施例的泵，由壓粉鐵心製成的定子10,强 度相對較低。但是，可以藉由對整個定子10’塗覆模制樹 200928117 脂40而保護定子1〇,免受外力。 第四實施例 在根據本發明第四實施例的泵中，不僅整個定子1〇 而且为隔件6都塗覆有模制樹脂4〇。第四實施例的果的其 他結構與結合第—實施例如上所賴外轉子式泵的結構^ 同。下面僅描述第四實施例中的與第—實施例不同的部 分，且對相同部分的描述省略，不再贅述。 圖4是根據本發明第四實施例的泵的剖視圖。在第四 實施例的系中’除了其中定子1〇完全塗覆有模制樹脂4〇 的結構（第-實施例的結構）之外，分隔件6也完全塗 有模制樹脂40。 因爲分隔件6也完全塗覆有模制樹脂4〇，在第四實施 例的泵中，分隔件6和模制樹脂4〇之間的接觸表面增加。 因此，第四實施例的泵不僅具有在第一實施例中可得到的 優點而且還具有可以更有效地使電動機的熱量和通過分隔 件6來傳輸的液體的熱量被散發的優點。因此，採用第四 實施例的泵可使電動機效率進一步得到提高。 、在這種泵中，通常採用如圖5所示的電動機驅動方 法，其中磁鐵7用作轉子而供給電流的時間藉由用霍爾 (Hall)感测器41檢測磁極來控制。但是，在如此示例中使 用霍爾感測器41那樣的情況下，泵本身尺寸增加。爲防止 泵尺寸增加，磁鐵7的磁極可以根據電流的波形來檢測， 從而消除了使用霍爾感測器41的需求4艮據電流波形來檢 測磁鐵7的磁極可以用於第一到第三實施例的泵以及第四 11 200928117 實施例的泵。這消除了在轉子8附近安裝霍爾感測器41 的必要。因此，可以減小泵本身的尺寸。 第五實施例 根據本發明第五實施例的泵採用爪極式電動機作爲其 驅動動力源，該爪極式電動機具有内轉子結構，其中轉子 布置在为隔件内側而定子布置在分隔件外側。圖6爲根據 第五實施例的栗的剖視圖。 第五，施例的泵包括葉輪21，其用於抽吸和排出液 體，泵外设24，其具有抽吸端口 22和排出端口 23，液體 通過抽吸端口和排出端口而被抽吸和排出；分隔件26，其 與栗外殼24 -起形縣腔25，葉輪丨可旋轉地容納於該 ^腔中’轉子28，其具有用於旋轉地驅動葉輪21的磁鐵 ^ ;定子30 ’其具有用於向轉子28施加可旋轉的驅動力 =形磁極（未示出）；以及控制電路板3卜用於控制由 ❹ f H生的磁場。轉子28、定子3㈣及電路板Μ構 成爪極式電動機，用作泵的驅動動力源。 =五實_的祕用爪極式電動機作爲其驅動動力 二，I爪極式f動機具有所謂的_ 布置牛26内側而定子-布置在分隔件1:= 藉由將用於使轉子28與定子30液密地 離泵零件和t械零件）齡 杲腔，栗外殼的抽吸端口 22開在栗頂連來形成 端口 23形成在側壁中。用於使泵 震而排出 分隔的密-㈣衫纽 12 200928117 分中。 轉子28具有與葉輪21 一體地形成的圓柱本體。形成 磁回路（磁通量）的磁鐵27布置在轉子28的圓桎本體的 外壁中。轉子28通過轴承部分35而繞固定軸34可旋轉地 被支稽’該固定轴的各相反端分別配合到栗外殼Μ的軸支 撑部分32和分隔件26的轴支撐部分33中。固定軸34藉 由與其相反端部相連的抗旋轉板36、37而保持不旋轉。在 Ο 磁鐵27和分隔間26之間内’設有間隙（間隔），該間隙 足以保持磁鐵27和分隔件26在轉子28的旋轉過程中不接 觸。 與轉子28 —體形成的葉輪21繞固定軸34旋轉，並對 通過抽吸端口 22抽吸到泵腔25中的液體施加離心力，因 而通過排出端口 23將液體從泵中排出。 定子30以相互面對的關係布置在轉子28外側，使分 隔件26夾在其間。定子10包括具有多個爪形磁極（爪極） 的鐵心、以及通過一絕緣板（未示出）而布置在鐵心中的 環开>線圈38。定子30和分隔件26可以彼此表面對表面地 接觸。採用這種爪極式定子30，藉由激勵環形線圈38而 產生的磁場可以以增加的效率從爪形磁極傳輸到轉子28。 控制電路板31設在分隔件26的後侧。響應於從作爲 位置檢測感測器的位置檢測器39發出的信號，電路控制板 31控制由環形線圈38産生的磁場。定子3〇、控制電路板 31、以及分隔件26整個塗有由例如不飽和聚酯構成的模制 樹脂40。 13 200928117 在如上所述構造的泵中，隨著藉由激勵環形線圈38 而産生的磁場從爪形磁極傳輸到磁鐵27，磁鐵27被吸引 和排斥，從而與轉子28 —體形成的葉輪21可以繞固定轴 34旋轉。葉輪η的旋轉啓始了果送動作，從而液體通過 抽吸端口 22被抽吸到泵腔25中，並在泵腔乃中被加壓。 加壓的液體圓周地徑向被錢，並通過排出端口 23排出栗 ❿ 因爲在第五實施例中，具有内轉子結構的爪極式電動 機完全塗覆有模制樹脂40，可以通過模制樹脂4〇而將電 動機的熱量和從電動機出來的液體的熱量散掉。無需使用 ，外的冷卻裝置就可冷卻電動機這有助於提高電動機效 率並減少電動機尺寸。 此外，因爲在本實施例中，除泵外殼24之外，泵完全 覆有模制樹脂40 ’模制樹脂4〇可以保護整個電動機零 件（包括控制電路板31)，並增加其强度。 ❹ 在第五實施例的栗中，缝25㈣部壓力隨著葉專 1的旋轉而增加。該⑽壓力個於分隔件26。通過採; 疋子％與分隔件26表面對表面地接觸的結構，定子3 =經受和減少施加到分隔件26的壓力。因此，在本實名 ^栗中’可以增加栗的内部液壓，而不用使分隔件2 “I:::2,的厚度可以較薄，可以減少; 嫌沾f五實施例較中’定子30可由與第二實施例中-、、鐵心來形t此外，第五實關縣可以是這；| 200928117 一種結構’即，其中定子30由壓粉鐵心構成，但未使用模 制樹脂40來塗覆。 、雖然本發明就一些實施例進行了圖示和描述，但本領 ，技術人員應該理解的是，在不偏離由下述權利要求來限 定的本發明範圍的前提下，可以進行各種修改和變化。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 ❹ 和範圍内’畲可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1爲根據本發明第一實施例的泵的透視圖。 圖2爲沿圖1中線A-A截取的剖視圖。 圖3爲根據本發明第二實施例的泵的剖視圖。 圖4爲根據本發明第四實施例的豕的剖視圖。 圖5爲傳統泵的剖視圖，其中磁極由霍爾傳感器來 測。 〇 圖6爲根據本發明第五實施例的泵的部視圖。 【主要元件符號說明】 1 葉輪 2 抽吸端口 3 排出端口 4 泵外殼 5 泵腔 6 分隔件 15 200928117 7 磁鐵 8 轉子 9 爪形磁極 10 定子 11 控制電路板 12 固定軸 13 轴承部分 15 環形線圈（繞組）

40 模制樹脂 41 感測器 45 接收盤

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Claims (1)

1. 200928117 十、申請專利範圍： 1·一種泵’包括： 用於抽吸和排出液體的葉輪； 泵外殼，其具有抽吸端口和排出端口，液體通過該抽 吸端=和排出端口而被抽吸和排出； 分隔件，其與泵外殼一起形成泵腔，葉輪可旋轉地容 納於該果腔中； Φ 轉子，其具有用於旋轉地驅動葉輪的磁鐵；以及 疋子’其具有用於向轉子施加可旋轉的驅動力的爪形 磁極’所述轉子和定子構成爪極式電動機，該爪極式電動 機用作泵的驅動動力源， 其中至少所述定子完全塗覆有模制樹脂。 2. 如申請專利範圍第i項所述的泵，其中於所述定子 由壓粉鐵心製成，該壓粉鐵心藉由壓縮磁性粉末而模製成。 3. 如申請專利範圍第丨項所述的泵，其中於所述爪極 式電動機具有外轉子型結構’其中轉子布置在分隔件外侧 ❹ 而定子布置在分隔件内侧。 4. 如申請專利範，丨項所述岐，其中於所述爪極 •式電動機具有_子型結構，其中轉子布置在分隔件内侧 而定子布置在分隔件外侧。 5. —種栗，包括： 葉輪，用於抽吸和排出液體； 料殼’其具有抽吸端口和排出端口，液體通過該抽 吸端口和排出端口而被抽吸和排出； 17 200928117 葉輪可旋轉地容 分隔件’其與泵外殼一起形成泵腔 納於該泵腔中； 轉子，^具有用於旋轉地驅動葉輪 定子，其具有用於向轉子施加可旋轉』動丄形 磁極，所述定子和轉子構成爪極式的== 機用作泵的驅動動力源， 該爪極式電動 磁性ΪΓ=ί:由壓粉鐵心製成’該屋粉鐵心藉由壓縮 磁性粉末而模氣成。

   項所述的泵，其中於所述爪極 ，其中轉子布置在分隔件外侧 項所述的泵，其中於所述爪極 ’其中轉子布置在分隔件内側 6.如申請專利範圍第$ 式電動機具有外轉子型結構 而定子布置在分隔件内側。 7·如申請專利範圍第5 式電動機具有内轉子型結構 而定子布置在分隔件外側。 ❹