JP2004251202A - トロコイドポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えて小形化を図る。
【解決手段】トロコイドポンプ1は、ハウジング6内にステータ7と磁性体製のインナーロータ11及び非磁性体製のアウターロータ12からなるトロコイドギア13とを配置して構成されている。ステータ7は、ステータコア8の内周部に設けられた突極9に巻線10を巻装して構成されており、前記巻線10に対する通電を制御することにより発生する回転磁界により、インナーロータ11に回転力が誘起され、インナーロータ11とアウターロータ12とが共に回転する。この結果、インナーロータ11とアウターロータ12との間のポンプ室18の容積が変化し、ポンプ作用が得られる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間に形成される空間の容積変化によるポンプ作用によって液体の吸入及び吐出を行うトロコイドポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のトロコイドポンプは、吸入口及び吐出口を有するハウジングの内部に回転可能に配置され複数の内歯を有するアウターロータと、前記アウターロータの内部に配置され前記内歯と噛み合う複数の外歯を有するインナーロータを備えている。前記インナーロータは外力によって回転駆動されるようになっており、この結果、インナーロータとアウターロータとの間のポンプ室の容積が変化してポンプ作用が得られる(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特許第2611371号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記トロコイドポンプでは、インナーロータを回転駆動するための機構部がポンプ部とは別に設けられており、両者はプーリや回転軸等を介して接続されている。このため、装置全体の構成が大形化すると共に動作時に発生する振動や騒音が大きいという問題があった。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えて小形化を図ることができるトロコイドポンプを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1のトロコイドポンプは、内周部に複数の突極を有する略円環状のステータコア及び前記突極に巻装された巻線を有し、前記巻線のうち少なくとも前記突極間に位置する部分を樹脂により前記ステータコアと一体成形してなるステータと、前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され、内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とする。
【0007】
また、本発明の請求項2のトロコイドポンプは、略円環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面に配置された巻線を有し前記巻線と前記ステータコアとを樹脂により一体成形してなるステータと、前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、前記インナーロータの外歯部分に組み込まれた複数の永久磁石と、前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とする。
【0008】
上記請求項1及び2のいずれの構成においても、ステータの巻線に対する通電を制御して回転磁界を発生させるとインナーロータ自身に回転力が誘起され、このインナーロータの回転に伴いアウターロータが回転する。このとき、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間の空間の容積が変化し、この結果、吸入口から空間に液体が吸入されると共に空間内の液体が吐出口から吐出される。
【0009】
特に、請求項2のトロコイドポンプでは、インナーロータの外歯部分に永久磁石を組み込んだため、効率改善及びモータ特性の向上を図ることができ、高流量のポンプにも対応可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例について図1及び図2を参照しながら説明する。本実施例に係るトロコイドポンプの縦断側面図を示す図1において、トロコイドポンプ1は、円筒状のハウジング本体2及び前記ハウジング本体2の上下開口端にOリング3を介して装着された上下部カバー4,5からなるハウジング6を備えている。
【0011】
前記ハウジング6の内部には、前記ハウジング本体2の内周面に沿って円環状のステータ7が配置されている。図1及び図2に示すように、前記ステータ7は、磁性体からなるステータコア8と、前記ステータコア8の内周部から内方に向かって突出する例えば6個の突極9に巻装された巻線10とから構成されている。前記ステータ7は、突極9間を埋めるようにステータコア8と巻線10とを樹脂(図示せず)で一体成形し、ステータ7の内周面が滑らかな円周面となるように構成されている。
【0012】
前記ハウジング6の内部であって前記ステータ7の内周部はロータ収容室6aとされており、前記ロータ収容室6aには磁性体製のインナーロータ11及び非磁性体製のアウターロータ12からなるトロコイドギア13が収容されている。前記上下部カバー4,5の各中央部にはそれぞれ貫通孔が形成されており、この孔の内周面に軸受14,14が嵌合固定されている。前記軸受14,14は回転軸15を回転可能に支持している。前記インナーロータ11は前記回転軸15の外周に嵌合されており、前記回転軸15と一体的に回転するようになっている。
【0013】
前記インナーロータ11の外周部にはトロコイド曲線によって形成されている。例えば4個の外歯16が設けられている。前記インナーロータ11は、所定形状の例えば電磁鋼板を多数枚積層することにより構成されており、その上下面は前記上下部カバー4,5に摺接している。
【0014】
前記アウターロータ12はインナーロータ11とステータ7との間に配置され、その外周部にはトロコイド曲線から形成されインナーロータ11の外歯16と噛み合う5個の内歯17が設けられている。前記アウターロータ12は、その上下面が上下部カバー4,5と摺接しており、前記ロータ収容室6a内に回転自在に配置されている。
【0015】
トロコイドポンプ1は、インナーロータ11の外歯16とアウターロータ12の内歯17との間に形成される複数、この場合5個のポンプ室(歯間室)18(本発明の空間に相当する)がインナーロータ11及びアウターロータ12の回転によって容積変化を起こすことによりポンプ作用が得られる。上部カバー4には、液体を前記ポンプ室18に吸入するための吸入口19及び吸入室20が設けられ、下部カバー5には、前記ポンプ室18から吐出するための吐出口21及び吐出室22が設けられている。また、上部カバー4には、巻線10と駆動回路(図示せず)とを接続する配線10aを引き出すための開口23が設けられている。
【0016】
上記構成のトロコイドポンプ1においては、アウターロータ12を非磁性体から構成し、インナーロータ11を磁性体から構成したため、ステータ7及びインナーロータ11がリラクタンスモータとして機能する。即ち、前記ステータ7の巻線10への通電を制御して回転磁界を発生させることにより、インナーロータ11自身に対して回転力が誘起される。
【0017】
そして、インナーロータ11の回転に伴いアウターロータ12が回転することによりポンプ室18の容積が変化し、この結果、吸入及び吐出動作が行われる。具体的には、ポンプ室18が吸入室20と連通するとき前記ポンプ室18の容積は徐々に大きくなり内圧が低圧に変化する。この結果、吸入口19から吸入室20を経てポンプ室18内に液体が吸入される。一方、ポンプ室18が吐出口21と連通するとき前記ポンプ室18の容積は徐々に小さくなり内圧が高圧に変化する。この結果、ポンプ室18内の液体は吐出室22を経て吐出口21から吐出される。
【0018】
このように本実施例によれば、ステータ7の内部にトロコイドギア13を配置し、ステータ7の巻線10に通電することにより発生する回転磁界によりインナーロータ11を直接的に回転駆動するように構成したので、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができると共に小形化及び構成の簡略化を図ることができる。
【0019】
図3は本発明の第2の実施例を示すものであり、第1の実施例と異なるところを説明する。尚、第1の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第2の実施例では、インナーロータ11の外歯16部分にそれぞれ永久磁石31が組み込まれている。前記永久磁石31は径方向に異極となるように、また、周方向にN極とS極とが交互に現れるように配置されている。
【0020】
このような構成においても、第1の実施例と同様の作用、効果を得ることができる。また、インナーロータ11の内部に永久磁石31を組み込みリラクタンストルクも有効に利用できるように構成したので、効率改善を図ることができる。このため、高流量ポンプとしても利用できる。
【0021】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
アウタロータは、透磁率が小さければ磁性体から構成することも可能である。
【0022】
第2の実施例においては、ステータの突極を省略することができる。即ち、環状のステータコアの内周面に複数の空芯コイルを配置し、前記ステータコアと空芯コイルとを樹脂で一体成形することによりステータを構成することができる。このような構成によれば、ステータの厚み寸法を小さくすることができるので、より一層の小形化を図ることができる。
【0023】
吸入口及び吐出口の両方を一対のカバーのうちの一方に設けることも可能である。
ケーシング本体を省略して、ステータがケーシングの一部として機能するように構成しても良い。即ち、この場合はステータと一対のカバーとからケーシング及びロータ収容室が構成される。このような構成によれば、トロコイドポンプの一層の小形化を図ることができる。
【0024】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項1のトロコイドポンプは、インナーロータを磁性体から構成し、前記インナーロータ及びステータがリラクタンスモータとして機能するように構成したので、巻線に通電することにより発生する回転磁界によりインナーロータを直接的に回転させることができる。このため、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができると共に小形化及び構成の簡略化を図ることができる。
【0025】
また、本発明の請求項2のトロコイドポンプは、インナーロータを磁性体から構成すると共にインナーロータの外歯部分に永久磁石を組み込み、前記インナーロータ及びステータが永久磁石形モータとして機能するように構成したので、巻線に通電することにより発生する回転磁界によりインナーロータを直接的に回転させることができる。このため、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができると共に小形化及び構成の簡略化を図ることができる。更に、インナーロータに永久磁石を組み込んだことにより効率改善を図ることができ、高流量ポンプに対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すトロコイドポンプの縦断側面図
【図2】ステータ及びトロコイドギアの横断上面図
【図3】本発明の第2の実施例を示す図2相当図
【符号の説明】
図中、1はトロコイドポンプ、4は上部カバー、5は下部カバー、6aはロータ収容室、7はステータ、8はステータコア、9は突極、10は巻線、11はインナーロータ、12はアウターロータ、14は軸受、15は回転軸、16は外歯、17は内歯、18はポンプ室(空間)、19は吸入口、21は吐出口、31は永久磁石を示す。

Claims (2)

  1. 内周部に複数の突極を有する略円環状のステータコア及び前記突極に巻装された巻線を有し、前記巻線のうち少なくとも前記突極間に位置する部分を樹脂により前記ステータコアと一体成形してなるステータと、
    前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、
    前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、
    前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、
    前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、
    前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とするトロコイドポンプ。
  2. 略円環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面に配置された巻線を有し、前記巻線と前記ステータコアとを樹脂により一体成形してなるステータと、
    前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、
    前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、
    前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、
    前記インナーロータの外歯部分に組み込まれた複数の永久磁石と、
    前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、
    前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とするトロコイドポンプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010040919A1 (fr) * 2008-10-10 2010-04-15 Vincent Genissieux Machine rotative a losange deformable a dispositif electromagnetique
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