電動水泵的制作方法
【專利摘要】本發明提供高可靠且小型的電動水泵。馬達部(200)選擇由定子(240)以及轉子(230、235)構成的軸向間隙型馬達，和馬達部(200)隔著非磁性部件的隔壁(10)地設置有泵部(300)，并將由馬達部(200)產生的轉矩通過軸向的非接觸磁耦合傳遞至泵部(300)。隔壁(10)形成為有底圓筒形狀，在馬達部(200)以及泵部(300)上設置有隔著隔壁(10)的圓筒部而相互對置的驅動磁鐵以及被動磁鐵。
【專利說明】
電動水泵
技術領域
[0001 ]本發明涉及電動水栗，尤其涉及栗主體部和馬達部由磁耦合連接的電動水栗。
【背景技術】
[0002]近年，在工程用機械、家電、汽車配件等領域中，正在逐漸重視節能化的必要性。現在，日本國內使用的電力使用量中一半以上被旋轉電機的驅動所消耗。其中，電動化等用途中，由電動驅動的栗、送風風扇等具有葉輪的系統用途占7成以上。另外，發電用途中也利用水輪發電機等利用葉輪的系統。就由電動驅動的一般的栗而言是如下的構造，馬達部和栗部由軸結合，作為驅動源利用馬達。在該情況下，必須在軸向上構成軸接頭等結合配件，所以存在成為軸向的尺寸變長的構造。在想要縮短該軸向的尺寸的情況下，在馬達的軸直接連結葉輪而成的栗一體型等的結構也產品化。然而，栗部填充有水等液體，因此葉輪旋轉的栗室需要密封以使液體不向外部泄露。即使在一體型栗中，也成為將該密封在栗室和馬達之間的空間進行的構造。作為密封以使液體不泄露的構造，采用配置橡膠狀部件O型圈、油封的構造等，但經由軸等旋轉體物進行密封的構造具有需要定期維修保養的缺點。
[0003]此處在專利文獻I中，公開了一種液體栗裝置，具備:在內部具備旋轉體，利用該旋轉體的旋轉進行內部的被送液體的送液的栗主體；以及設置于該栗主體的外部，將轉子的旋轉利用磁耦合傳遞至上述旋轉體的馬達，上述液體栗裝置的特征在于，上述轉子具有在構成上述磁耦合的驅動側磁鐵兼用作上述馬達的轉子磁鐵的第一磁鐵，上述旋轉體具有在構成上述磁耦合的從動側磁鐵被上述第一磁鐵的磁場旋轉驅動的第二磁鐵。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I:日本特開平6 — 280779號公報
【發明內容】
[0007]在上述專利文獻I所公開的那樣的構造的栗系統中，是共有能夠推測為軸向型馬達構造的馬達磁鐵和磁耦合的驅動磁鐵的結構，不能增大傳遞轉矩。在應用于大轉矩的栗系統的情況下，馬達部大型化。
[0008]本發明的目的在于提供高可靠且小型的電動水栗。
[0009]因此本發明采用如下電動水栗的結構，具備:具有軸向間隙馬達和驅動磁鐵的馬達部；以及具有與上述驅動磁鐵徑向地磁耦合的被動磁鐵的栗部。
[0010]本發明具有如下效果。
[0011]根據本發明，能夠提供高可靠且小型的電動水栗。
【附圖說明】
[0012]圖1是電動水栗100的剖視圖。
[0013]圖2是電動水栗100的主要部分分解立體圖。
[0014]圖3是馬達部200的剖視圖。
[0015]圖4是馬達部200的主要部分分解立體圖。
[0016]圖5是輸出側轉子230的立體圖。
[0017]圖6是隔壁10的剖視圖。
[0018]圖7是表示軸向間隙型馬達的鐵芯構造的立體圖。
[0019]圖8是其他的實施例的輸出側轉子230的剖面示意圖。
[0020]圖9是其他的實施例的輸出側轉子230的剖面示意圖。
[0021 ]圖中:10一隔壁，12一有底環狀部，13一有底圓筒形狀部，20—殼體，100一電動水栗，200—馬達部，220—馬達側軸，221—馬達側軸承，222—馬達側軸承保持部，225—軸插入孔，230—輸出側轉子，231—輸出側轉子磁鐵，232—輸出側轉子偏轉線圈，233—輸出側轉子軛，233a—輸出側轉子軛底部，233b—輸出側轉子軛筒部，234—輸出側磁鐵定位部件，235—反輸出側轉子，236—反輸出側轉子磁鐵，237—反輸出側轉子偏轉線圈，238—反輸出側轉子軛，239—反輸出側磁鐵定位部件，240—馬達定子，241—馬達定子鐵芯，242—馬達定子線圈，245—馬達定子保持部，250—馬達側磁鐵，300—栗部，310—葉輪部，320—栗側軸，321—栗側軸承，330—栗側轉子，350—栗側磁鐵。
【具體實施方式】
[0022]以下，使用附圖對本發明的實施例進行說明。
[0023]實施例1
[0024]以下，使用圖1至圖6對第一實施例進行說明。
[0025]圖1是本實施方式的電動水栗100的主要配件的分解立體圖。
[0026]電動水栗100大致來說由馬達部200和栗部300構成。馬達部200和栗部300在之間夾著隔壁10而相隔。圖2是電動水栗100的剖視圖。馬達部200以及栗部300收納于殼體20。
[0027]本實施方式的電動水栗100在馬達部200具備軸向間隙型的馬達，作為馬達部200和栗部300之間的動力傳遞，具有采用經由隔壁10的徑向型磁耦合的特點。以下，對其結構進行詳細地說明。
[0028]圖3是圖2的馬達部200的放大剖視圖。馬達部200具有馬達定子240、馬達轉子230以及231、馬達側軸220。本實施方式的馬達部200是馬達定子240和馬達轉子230、231沿軸向空開預定的間隙地配置的軸向間隙型馬達。
[0029]軸向間隙型馬達沿馬達側軸220的周向具有多個馬達定子鐵芯241。在馬達定子鐵芯241的周圍，卷繞有馬達定子線圈242，構成馬達定子240。馬達定子240配置在馬達側軸220的軸向大致中央。
[0030]在馬達定子240的軸向兩側，配置有輸出側轉子230以及反輸出側轉子235。輸出側轉子230配置在圖中左方，反輸出側轉子235配置在圖中右方。構成馬達部200的定子240和轉子230、235之間的間隙為了得到最大的效率而設計成合適的尺寸關系。
[0031]圖4是構成馬達部200的配件中輸出側轉子230、反輸出側轉子235、馬達定子240的分解立體圖。
[0032]反輸出側轉子235是在大致圓盤狀的反輸出側轉子軛238的一方的主面上經由反輸出側轉子偏轉線圈237而保持反輸出側轉子磁鐵236的構造。在本實施例中，反輸出側轉子磁鐵236在周向上分割地配置多個。配置多個的反輸出側轉子磁鐵236的各自之間，配置有反輸出側磁鐵定位部件239。在反輸出側轉子軛238的中心，設置有供馬達側軸220插入固定的軸插入孔225。
[0033]如上所述，馬達定子240具有卷繞有馬達定子線圈242的多個馬達定子鐵芯241。在本實施例中，九組馬達定子鐵芯241以及馬達定子線圈242沿馬達側軸220的周向配置。在馬達定子240的中心形成有馬達側軸承保持部222。在馬達側軸承保持部222配置有馬達側軸承221
[0034]輸出側轉子230構成為與反輸出側轉子235幾乎相同的結構。輸出側轉子230是在大致圓盤狀的輸出側轉子軛233的一方的主面上，經由輸出側轉子偏轉線圈232而保持輸出側轉子磁鐵231的構造。在沿周向分割而配置多個的輸出側轉子磁鐵231的各自之間，配置有輸出側磁鐵定位部件234。輸出側轉子軛233在配置有馬達定子240的側的面上保持輸出側轉子磁鐵231。再有，輸出側轉子軛233在與配置有馬達定子240的一側相反側的面上形成有圖5(a)以及圖5(b)所示的筒狀軛。
[0035]使用圖5(a)以及圖5(b)對本實施方式的電動水栗的輸出側轉子230的結構進行說明。圖5(a)是從栗部300側觀察輸出側轉子230的立體圖。圖5(b)是從馬達定子240側觀察輸出側轉子230的立體圖。
[0036]本實施例的輸出側轉子軛233形成為以在背面保持有輸出側轉子磁鐵231的部分為底部的有底圓筒型形狀。即，輸出側轉子軛233由輸出側轉子軛底部233a、輸出側轉子軛筒部233b構成。輸出側轉子軛筒部233b隔著輸出側轉子軛底部233a而形成于與輸出側轉子磁鐵231相反側。輸出側轉子軛底部233a和輸出側轉子軛筒部233b以幾乎相同的外徑形成。在本實施例中，輸出側轉子軛底部233a以及輸出側轉子軛筒部233b由鐵、鋁、不銹鋼等材料一體地形成。
[0037]在輸出側轉子軛筒部233b的內周面上，保持有被磁化成多個極的馬達側磁鐵250。馬達側磁鐵250形成為沿輸出側轉子軛筒部233b的內周面的圓弧狀。在本實施例中，馬達側磁鐵250以相鄰的磁鐵彼此的極相反的方式沿周向配置有合計八個。此處，在沿馬達側軸220從栗300側觀察時，沿逆時針以如下順序配置馬達側磁鐵250a、250b、250c、250d、250e、250f、250g、250h。
[0038]如圖5(b)所示，輸出側轉子磁鐵231也可以由圓環狀的環形磁鐵構成。在該情況下，輸出側轉子磁鐵231沿周向交替地形成多個磁極。在這樣的環形磁鐵中，能夠將多個極性一體地同時磁化，能夠得到誤差較少的高精度的輸出側轉子磁鐵231。此時，輸出側轉子磁鐵231的磁化方向與馬達側磁鐵250的磁化方向正交，因此伴隨磁化的相互的影響較小。另外，不需要圖4所示的磁鐵定位部件，能夠減少配件數量。
[0039]此外，本實施例表示了磁極數為八極的情況，但只要是極對(N、S)的整數倍的話極數沒有問題。這樣，本實施例的電動水栗能夠獨立地設計構成軸向間隙馬達的轉子磁鐵的極數和構成馬達部與栗部的磁耦合的驅動磁鐵以及被動磁鐵的極數。
[0040]返回圖2，對馬達部200和栗部300的關系進行說明。如上所述，馬達部200和栗部300被殼體20內的隔壁10分隔地配置。隔壁10是非導電體，優選由非磁性材料構成。可是，在由塑料等樹脂材料構成隔壁10的情況下，利用隔壁10的厚度不能確保預期的強度，由此優選由不銹鋼等非磁性金屬構成。
[0041]圖6是拆下圖2所圖示的隔壁10的部分剖視圖。圖6中，馬達側磁鐵250以及后述的栗側磁鐵350的配置位置也由虛線表示。
[0042]隔壁10具有形成為有底圓筒形狀的沿輸出側轉子軛233的內面那樣的有底圓筒形狀部13。利用隔壁10的有底圓筒形狀部13而形成的空間中配置有栗部300。
[0043]另外，隔壁10具有從有底圓筒形狀部13的底部中央向與馬達側軸220的軸向平行的方向延伸出的栗側軸320。栗側軸320配置在與馬達側軸220同軸上。
[0044]另外，隔壁10在有底圓筒形狀部13的徑向外側具有朝向馬達部200的配置方向開口的有底環狀部12。在利用隔壁10的有底環狀部12而形成的空間中，配置有輸出側轉子軛筒部233b以及輸出側轉子磁鐵231。
[0045]如圖2所示，在有底圓筒形狀部13配置有栗側轉子330。栗側轉子330被配置于該栗偵紳專子330的中心的栗側軸承321相對于栗側軸320能夠旋轉地保持。在栗側轉子330的徑向外周面配置有栗側磁鐵350。栗側磁鐵350設置有與馬達側磁鐵250的極數相同的極數，本實施例中設置有八個栗側磁鐵350(參照圖1)。
[0046]由此，馬達側磁鐵250和栗側磁鐵350磁耦合，隔著隔壁10非接觸地傳遞轉矩。永久磁鐵彼此沿徑向(徑向方向)對置而能夠增大間隙磁通，因此能夠通過磁耦合傳遞較大的轉矩。因此，即使是具有經由隔壁10的間隙的構造，也能夠將由馬達部200產生的轉矩由一面傳遞。另外，也能夠將非接觸轉矩傳遞面的外徑按照需要縮小。
[0047]另外，與被動磁鐵磁耦合的驅動磁鐵沒有結合部地設置在與馬達部的驅動軸之間，因此能夠構成可靠性高的栗系統。
[0048]另外，與栗側轉子330—樣，葉輪部310設置為能夠相對于栗側軸320旋轉。葉輪部310使用未圖示的葉輪緊固部墊圈、葉輪緊固用螺母等，和設置于栗側軸320的前端的螺子部在插入方向上固定。
[0049]在本實施例中，栗側磁鐵350的外徑形成為比葉輪部310的外徑小的直徑(參照圖1)。由此，在葉輪部310流動的水、油、空氣等流體變得平穩，可以得到防止亂流等引起的葉輪部310的破損、降低噪音的效果。
[0050]另外，栗部和馬達部的磁耦合為徑向構造，因此根據栗部的內壓的變化，作為被動磁鐵的馬達側磁鐵250與隔壁10不接觸，可靠性提高。
[0051 ]圖7表示馬達部200的馬達定子鐵芯241的其他的構造例。圖7(a)是將電磁鋼板或鐵基非晶、納米晶軟磁合金、納米晶材料等箔帶沿周向層疊的構造的鐵芯。圖7(b)是利用將壓粉磁芯、鐵素體等粉末壓縮成形的鐵芯的例子。圖7(c)表示將由電磁鋼板或鐵基非晶、納米晶軟磁合金、納米晶材料等的箔帶沿周向層疊的構造的鐵芯做成長方形截面的例子。圖7
(d)是對從圖7(a)到圖7(c)所示的軟磁性材料的鐵芯賦予方向性的鐵芯。在軸向間隙型馬達中，磁通沿軸向流動，因此成為使該磁通方向異性的構造。
[0052]這樣，本實施例的電動水栗能夠對軸向間隙馬達的鐵芯使用特殊的磁性材料，因此能夠將馬達部的效率設計得極高。
[0053]實施例2
[0054]圖8是第二實施例的電動水栗的輸出側轉子230的剖視圖。
[0055]在第一實施例中，輸出側轉子軛底部233a的外徑Dm和輸出側轉子軛筒部233b的外徑Dc構成為近乎相同的直徑。本實施例的輸出側轉子軛233相對于輸出側轉子軛底部233a的外徑Dm，以輸出側轉子軛筒部233b的外徑Dc較小的方式形成。
[0056]利用磁耦合而產生的傳遞轉矩的大小在軸長相同的情況下，能夠由磁耦合的磁極數和外徑的大小來選擇。因此，通過做成本實施例這樣的結構，能夠提供慣性較小的磁耦合一體型電動水栗。
[0057]實施例3
[0058]圖9是第三實施例的電動水栗的輸出側轉子230的剖視圖。
[0059]在第一實施例中，將輸出側轉子磁鐵231沿軸向保持的輸出側轉子軛底部233a和將馬達側磁鐵250沿徑向保持的輸出側轉子軛筒部233b作為同一部件233而一體構成。本實施例的輸出側轉子軛的將輸出側轉子磁鐵231沿軸向保持的輸出側轉子軛底部233a和將馬達側磁鐵250沿徑向保持的輸出側轉子軛筒部233b作為不同的部件構成。例如在本實施例中，輸出側轉子軛底部233a為鐵，輸出側轉子軛筒部233b為鋁。在該情況下，能夠降低旋轉部的慣性。
[0060]以上所示的那個樣的實施例的電動水栗能夠應用于以小型、高效為目的廣闊用途。例如，能夠廣泛地應用于工業用栗、壓縮機、工業用風扇、小水力用途水輪發電系統、車載用電動水栗、車載用電動油栗、家電用栗、家電用送風機等一般的旋轉機系統以及使用葉輪的驅動、發電系統。
【主權項】
1.一種電動水栗，其特征在于，具備: 具有軸向間隙馬達和驅動側磁鐵的馬達部；以及 具有與上述驅動側磁鐵沿徑向磁耦合的被動側磁鐵的栗部。2.根據權利要求1所述的電動水栗，其特征在于， 還具備配置在上述馬達部的上述驅動側磁鐵與上述栗部的上述被動側磁鐵之間的隔壁。3.根據權利要求2所述的電動水栗，其特征在于， 上述隔壁由非磁性材料形成。4.根據權利要求1至3中任一項所述的電動水栗，其特征在于， 上述驅動側磁鐵形成為環狀， 上述被動側磁鐵配置在上述驅動側磁鐵的內徑側。5.根據權利要求1至3中任一項所述的電動水栗，其特征在于， 上述馬達部具有定子、和與上述定子沿軸向對置地配置的轉子， 上述轉子具有:具有多個磁極的轉子磁鐵；以及保持上述轉子磁鐵的轉子軛， 上述驅動側磁鐵被保持于上述轉子軛。6.根據權利要求5所述的電動水栗，其特征在于， 上述轉子軛形成為有底圓筒形狀， 上述轉子磁鐵被保持于上述轉子軛的底部， 上述驅動側磁鐵被保持于上述轉子軛的圓筒形狀部的內徑側。7.根據權利要求1至3中任一項所述的電動水栗，其特征在于， 構成上述馬達部的轉子的磁極數與上述驅動側磁鐵的磁極數不同。8.根據權利要求1至3中任一項所述的電動水栗，其特征在于， 上述驅動側磁鐵或上述被動側磁鐵由被分割了的多個磁鐵構成。9.根據權利要求1至3中任一項所述的電動水栗，其特征在于， 上述驅動側磁鐵或上述被動側磁鐵由環狀磁鐵構成。10.根據權利要求1至3中任一項所述的電動水栗，其特征在于， 上述馬達部具有保持上述驅動側磁鐵的筒狀的驅動側磁鐵軛部， 上述驅動側磁鐵軛部形成為，該驅動側磁鐵軛部的外徑比上述軸向間隙馬達的外徑小。
【文檔編號】H02K7/09GK105914940SQ201610091259
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月18日
【發明人】川又昭, 川又昭一, 榎本裕治, 法月邦彥, 寶井健彌
【申請人】日立汽車系統株式會社