JP2017121166A - アクチュエータ及びこのアクチュエータを用いるポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】小型のアクチュエータ及びこのアクチュエータを用いるポンプを提供する。【解決手段】アクチュエータと、アクチュエータを用いるポンプとが提供される。アクチュエータは、ポンプ本体（７０）を駆動するために使用される。アクチュエータは、基部（１０）と、基部（１０）に収容された伝達装置組立体（５０）及びモータ（３０）とを含む。モータ（３０）は、ステータ（３１）と、ロータ（３２）と、駆動軸（３５１）とを含む。駆動軸（３５１）は伝達装置組立体（５０）に結合される。基部（１０）は取付けブラケット（１２）を含む。取付けブラケット（１２）は、モータ（３０）に部分的に組み込まれる。アクチュエータは、一体性に優れると共に小型構造がある。【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプの分野に関し、より具体的には、アクチュエータ及びこのアクチュエータを用いるポンプに関する。

駆動装置の一種として、様々な用途でモータが広く使用される。モータの一般的な応用例は、モータを使用してポンプを駆動し、水の送給又は排気を行う機能を達成することである。モータを使用してポンプを駆動し、水の送給又は排気の仕事を行なう現在の一般的な機構において、従来のモータ一式は概してポンプに組み付けられ、モータの出力軸はポンプに結合され、ポンプが駆動されて回転する。モータは、独立して動作可能なモータ一式であり、２つの軸受、エンドカバー等の構成要素を含むので、駆動装置全体は大型で重量がある。

従って、小型のアクチュエータ及びこのアクチュエータを用いるポンプに対する要望がある。

１つの態様において、ポンプ本体を駆動するために用いるアクチュエータが提供される。アクチュエータは、取付けブラケットと、伝達装置組立体と、基部に収容されたモータとを備える。モータは、ステータと、ロータと、ロータに固定された駆動軸とを含む。駆動軸は伝達装置組立体に結合される。基部は取付けブラケットを含む。取付けブラケットは、モータに部分的に組み込まれる。

好ましくは、取付けブラケットは、モータと伝達装置組立体との間に配置された連結板と、連結板の側面から駆動軸の軸方向に沿って延びるスリーブとを備え、ステータはスリーブ上に支持され、駆動軸はスリーブに回転可能に収容され、ロータは、ステータの周りに回転可能に取り付けられる。

好ましくは、スリーブは、連結板と一体形成される。

好ましくは、基部は後側カバーをさらに含み、後側カバーは、ステータから離れた取付けブラケットの一側面に配置され、アクチュエータは、駆動軸を回転可能に支持する２つの支持軸受をさらに備え、２つの支持軸受は、それぞれ後側カバー及び連結板に近接して取付けブラケットに固定される。

好ましくは、スリーブは少なくとも１つの案内部材を形成し、これによりステータをスリーブに所定の向きで取り付けることが可能になっている。

好ましくは、モータはブラシレス直流モータであり、モータはコントローラをさらに含み、コントローラは、取付けブラケットとステータとの間に配置される。

好ましくは、コントローラは連結板上に固定される。

好ましくは、基部は、モータを収容する前側カバーをさらに含み、連結板及び前側カバーはスナップ結合によって結合される。

好ましくは、取付けブラケットは、伝達装置組立体を収容する収容チャンバを定める。

好ましくは、伝達装置組立体は、軸受座と、伝達装置軸受と、偏心ブッシュとを含み、伝達装置軸受は軸受座に取り付けられ、軸受座は収容チャンバに収容され、軸受座の一側はポンプ本体に結合され、偏心ブッシュは、駆動軸に固定的にスリーブ嵌めされて伝達装置軸受に回転可能に取り付けられる。

好ましくは、偏心ブッシュは、円筒形でありかつ貫通穴を定め、偏心ブッシュの軸線は貫通穴の軸線からオフセットしており、駆動軸は、偏心ブッシュが駆動軸と一緒に回転するように偏心ブッシュの貫通穴を貫通する。

好ましくは、ステータは電機子であり、ロータは複数の永久磁石を持つ励磁組立体である。

別の態様において、ポンプ本体と、ポンプ本体を駆動するためのアクチュエータとを備えるポンプが提供され、アクチュエータは、基部と、基部に収容された伝達装置組立体と、モータとを含み、モータは、外側ロータ式モータであり、基部に直接固定されたステータと、ステータの周りに回転可能に取り付けたロータと、伝達装置組立体に結合されかつロータに固定された駆動軸とを含む。

好ましくは、基部は、取付けブラケットと、取付けブラケットの一側面に取外し可能に取り付けられた前側カバーとを含み、ステータは取付けブラケットに直接固定され、前側カバーはステータ及びロータを収容する。

好ましくは、スリーブは取付けブラケットから突出し、ステータはスリーブ上に固定的に支持される。

好ましくは、駆動軸は、スリーブに回転可能に挿入される。

好ましくは、基部は後側カバーをさらに含み、後側カバーは、ステータから離れた取付けブラケットの一側面に配置され、アクチュエータは、駆動軸を回転可能に支持する２つの支持軸受をさらに備え、２つの支持軸受は、それぞれ、後側カバー及びステータに近接して取付けブラケットに取り付けられる。

好ましくは、駆動軸は、偏心した動力伝達組立体を介してポンプ本体に結合される。

好ましくは、伝達装置組立体は、軸受座と、伝達装置軸受と、偏心ブッシュとを含み、伝達装置軸受は軸受座に取り付けられ、軸受座の一側はポンプ本体に結合され、偏心ブッシュは、駆動軸に固定的にスリーブ嵌めされて伝達装置軸受に回転可能に取り付けられる。

好ましくは、偏心ブッシュは、円筒形でありかつ貫通穴を定め、偏心ブッシュの軸線は貫通穴の軸線からオフセットしており、駆動軸は、偏心ブッシュが駆動軸と一緒に回転するように偏心ブッシュの貫通穴を貫通する。

本発明の好ましい実施形態によるポンプの斜視図である。 図１のポンプを部分的に分解した斜視図である。 図１のポンプを分解した斜視図である。 図１のポンプを分解して別の角度から見た斜視図である。 ２の伝達装置組立体の斜視図である。 図１のポンプの線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の実施形態の技術的解決法は、以下のように添付図面を参照して明確かつ完全に説明される。明らかに、以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく単にその一部である。本開示の実施形態に基づいて、当業者によって何らの創造的努力なしに得られるあらゆる他の実施形態は、本発明の保護範囲に属する。

ある構成要素が別の構成要素に「固定される」と説明される場合、別の構成要素に直接固定することができること、又は中間の構成要素があってもよいことに留意されたい。ある構成要素が別の構成要素に「結合される」と説明される場合、別の構成要素に直接結合することができ、又は中間の構成要素があってもよい。ある構成要素が別の構成要素上に「配置される」と説明される場合、別の構成要素上に直接配置することができ、又は中間の構成要素があってもよい。

別段の定めがない限り、全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって理解される通常の意味を有する。本開示中で用いる用語は、限定というよりもむしろ例示である。

図１及び図２を参照すると、本発明の好ましい実施形態によるポンプ１００は、ポンプ本体７０と、ポンプ本体７０を駆動するためのアクチュエータとを含む。アクチュエータは、基部１０と、基部１０に取り付けられたモータ３０と、モータ３０の周りに取り付けられた伝達装置組立体５０と、２つの支持軸受３５３とを含む。モータ３０は、伝達装置組立体５０に結合する駆動軸３５１を含む。

本実施形態では、基部１０は、内部にモータ３０及び伝達装置組立体５０を収容するように構成される。ポンプ本体７０は、基部１０と底部支持体８０との間に取り付けられる。底部支持体８０は、ポンプ１００全体を支持面上に支持するために使用される。

基部１０は、取付けブラケット１２、前側カバー１４、及び後側カバー１５を含む。前側カバー１４及び後側カバー１５は、取付けブラケット１２の反対側の側面に取り付けられる。

図３を参照すると、本実施形態では、取付けブラケット１２は、１つの部品として一体形成されたプラスチック部材であり、結果的に製造工程が短縮される。他の実施形態では、取付けブラケット１２は、金属又は合金材料を溶接又は接合することよって作られた溶接要素又は接合要素とすることもできる。取付けブラケット１２は、連結板１２３、ベースプレート１２４、及びスリーブ１２５を含む。

図４及び図６を参照すると、取付けブラケット１２は収容チャンバ１２１を定め、収容チャンバ１２１は、連結板１２３及びベースプレート１２４によって境界付けされる。収容チャンバ１２１は、伝達装置組立体５０を収容するように構成される。連結板１２３は、収容チャンバ１２１に対向する一側面に、複数のキャッチ１２３１及び複数の係合ブロック１２３２を形成する。本実施形態では、複数のキャッチ１２３１及び複数の係合ブロック１２３２は、連結板１２３の円周方向に沿って離間して配置される。連結板１２３は、駆動軸が貫通するようになった貫通穴を定める。軸受ジャケット１２３３（図６に示す）は、連結板１２３の一側面から、複数のキャッチ１２３１から離れて、連結板１２３の貫通穴の周りに突出する。

ベースプレート１２４は、連結板１２３と実質的に直交する。ベースプレート１２４は、駆動軸３５１と直交する軸方向を有する貫通穴１２４１を定める。貫通穴１２４１は収容チャンバ１２１と連通する。ポンプ本体７０は、貫通穴１２４１を介して伝達装置組立体５０に結合するように構成される。

本実施形態では、スリーブ１２５は実質的に円筒形である。スリーブ１２５は、収容チャンバ１２１から離れた連結板１２３の一側面から突出する。軸方向穴を定めるスリーブ１２５は軸受穴１２３３と連通し、これにより駆動軸３５１は、スリーブ１２５及び軸受穴１２３３を通って回転可能に延びることができる。スリーブ１２５は、外周面上に少なくとも１つの案内部材１２５１を形成する。案内部材１２５１は、スリーブ１２５の軸方向に沿って延びる。案内部材１２５１を設けることで、モータ３０をスリーブ１２５の周りで所定の向きで取り付けることが容易になる。

本実施形態では、前側カバー１４は、側面に開口部１４０が形成された実質的に中空の立方体部材である。前側カバー１４は、モータ３０をカバーし、開口部１４０が連結板１２３に向かい合った状態で連結板１２３に結合される。前側カバー１４は、開口部に隣接しかつその周りに複数のキャッチ１４２を形成し、複数のキャッチ１４２は、係合ブロック１２３２と協働的に係合して、前側カバー１４を連結板１２３に固定的に取り付ける。また、キャッチ１４２は、連結板１２３上に形成することができ、これに対応して、ブロック１２３２は前側カバー１４上に形成されることを理解されたい。

後側カバー１５は、収容チャンバ１２１を閉じるために、モータ３０から離れた取付けブラケット１２の一側面に取り付けられる。後側カバー１５は、取付けブラケット１２に向かい合う側面にある凹部１５０と、凹部と連通する貫通穴１５１とを定め、駆動軸３５１を回転可能に収容するように構成される。

モータ３０は、アウターロータ式モータであり、スリーブ１２５上に支持されるステータ３１と、ステータを回転可能に取り囲みかつ駆動軸３５１に固定されたロータ３２とを含む。１つの実施形態では、モータ３０は、ブラシレス直流モータであり、コントローラ３３をさらに含む。本実施形態では、ステータ３１は電機子であり、コアと該コアの周りに巻き付けられた巻線とを含む。ロータ３２は、複数の永久磁石を含む励磁組立体である。他の実施形態では、ステータ３１は励磁組立体とすることができることを理解されたい。これに対応して、ロータ３２は電機子とすることができる

ステータ３１は、スリーブ１２５の周りに取り付けられる。スリーブ１２５に接触するステータ３１の内面には、案内部材１２５１と一致する複数の案内溝（図示せず）が形成されており、ステータは、所定の向きでスリーブ１２５に取り付けることができる。ロータ３２は、ステータ３１の周りで回転可能に取り付けられる。ステータ３１に通電すると、ロータ３２はステータ３１の周りで回転する。本発明では、コントローラ３３は、スリーブ１２５が通る貫通穴を備えたＰＣＢに基づいている。本実施形態では、コントローラ３３は、連結板１２３とステータ３１との間に取り付けられる。複数のキャッチ１２３１は、コントローラ３３と係合して、連結板１２３の一側面にコントローラ３３を固定する。コントローラ３３及びステータ３１は電気的に接続され、ステータ３１の電流の振幅及び方向を制御することによって、ステータ３１に電力を供給しかつモータ３０の出力を制御する。コントローラ３３は、外部電源に接続するために電線３３２を含む。

図６を参照すると、各支持軸受３５３は、それぞれ後側カバー１５の凹部１５０及び取付けブラケット１２の軸受ジャケット１２３３に取り付けられる。ガスケット３５５は取付け溝１５１内に配置され、対応する支持軸受３５３と後側カバー１５との間に挟み込まれる。本実施形態では、ガスケット３５５は波形ガスケット３５５であり、支持軸受３５３と後側カバー１５の端面との間の距離を調整するために及び支持軸受３５３と後側カバー１５との間の振動を低減するために用いられる。駆動軸３５１の一端はロータ３２に固定され、駆動軸３５１の他端は、順番に、スリーブ１２５、２つの支持軸受３５３の一方、伝達装置組立体５０、及び２つの支持軸受３５３の他方を通る。従って、駆動軸３５１は、スリーブ１２５及び２つの支持軸受３５３によって回転可能に支持される。

伝達装置組立体５０は、軸受座５１と、軸受座５１に取り付けられた伝達装置軸受５３と、伝達装置軸受５３に取り付けられた偏心ブッシュ５５とを含む。本実施形態では、軸受座５１は、略環状かつ中空であり、その一側面に、ポンプ本体７０に結合するための結合部５１１を形成する。伝達装置軸受５３は軸受座５１に固定される。偏心ブッシュ５５は、駆動軸３５１上に固定的にスリーブ嵌めされ、伝達装置軸受５３に回転可能に取り付けられる。

本実施形態では、偏心ブッシュ５５は、円筒形であり、駆動軸３５１が貫通する貫通穴を定める。偏心ブッシュ５５の軸線は貫通穴５５１の軸線からオフセットしている。換言すると、偏心ブッシュ５５の壁部の厚さは、外周方向に沿って一定ではない。

本実施形態では、ポンプ本体７０は、アクチュエータによって駆動され、液体を排水するようになっている。ポンプ本体７０は、はめ合い部材７１と、押し組立体７３と、シーツリング７５とを含む。はめ合い部材７１は、チャンバ１２と、該チャンバ７１２と連通する少なくとも２つの通路７１３ａ及び７１３ｂとを定める。各通路７１３ａ及び７１３ｂの一端はチャンバ７１２と連通し、各通路７１３ａ及び７１３ｂの他端は、一方向弁（図示せず）に接続して、液体の入口通路及び出口通路を形成する。押し組立体７３は、連結部材７３１と、チャンバ７１２に張り出すようになったポンプヘッド７３３とを含む。連結部材７３１の一端は結合部５１１に結合され、連結部材７３１の他端は、ポンプヘッド７３３の略中央領域に結合される。

本実施形態では、ポンプヘッド７３３は、弾性材料で作られており、略円板形状である。ポンプヘッド７３３の外径は、チャンバ７１２の外径よりも大きい。環状シール７３３１は、ポンプヘッド７３３の円周方向に沿って配置される。環状シール７３３１の両側は、それぞれベースプレート１２４及びはめ合い７１に当接し、チャンバ７１２はシールされた環境を形成する。連結部材７３１は、ポンプヘッド７３３を所定の範囲で軸方向に変形させてチャンバ７１２の内部に真空環境を作ることができる。シールリング７５は、チャンバ７１２の周りではめ合い部材７１上に配置され、シールの有効性をさらに高める。

底部支持体８０は、ベースプレート１２４から離れたはめ合い部材７１の一側面に配置される。本実施形態では、底部支持体８０は、順番に底部支持体８０及びはめ合い部材７１を貫通する複数のねじ８１によって、ベースプレート１２４に結合される。底部支持体８０をしっかりと固定するために、底部支持体８０とねじ８１との間に受け板８３を配置することができる。受け板８３は、ガスケット又はワッシャ等の緩み防止構成要素とすることもできることを理解されたい。

ポンプを組み立てる際に、ポンプヘッド７３３を備えた連結部材７３１の端部は、ベースプレート１２４の貫通穴１２４１を通って結合部５１１に結合される。ねじ８１は、順番に軸受板８３、底部支持体８０、及びはめ合い部材７１を通って延び、ベースプレート１２４上にポンプ本体７０を組み付ける。

使用時、モータ３０に通電する。駆動軸３５１はロータ３２と一緒に回転する。偏心ブッシュ５５は駆動軸３５１と同期して回転する。偏心ブッシュ５５は、非対称に設計されているので、軸受座５１と、軸受座に結合した押し組立体７３とを駆動して、貫通穴１２４１の軸方向に沿って前後に移動させる。詳細には、偏心ブッシュ５５のより厚い壁側がベースプレート１２４のより近くに徐々に移動する回転時期において、偏心ブッシュ５５は、軸受座５１及び押し組立体７３をはめ合い部材７１に向かって駆動する。偏心ブッシュ５５のより薄い壁側がベースプレート１２４のより近くに徐々に移動する別の回転時期において、偏心ブッシュ５５は、軸受座５１及び押し組立体７３をはめ合い部材７１から遠くへ駆動する。押し組立体７３がはめ合い部材７１から遠くへ移動する際に、チャンバ７１２内の空気圧は低下して吸引力が生じて、一方の一方向弁及び通路７１３ａを通じてチャンバ７１２に液体を引き込む。押し組立体７３がはめ合い部材７１に向かって移動する際に、チャンバ７１２内の空気圧は上昇し、他方の一方向弁及び通路７１３ｂを通じてチャンバ内の液体を排水し、結果的に液体の排水がもたらされる。

本発明は１又は２以上の実施形態を参照して説明されるが、上記の実施形態の説明は、当業者が本発明を実施又は使用できるようにするためだけに用いられる。当業者であれば、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であることを理解できるはずである。本明細書に例示された実施形態は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することによって決定される。

１０ 基部
１２ 取付けブラケット
１４ 前側カバー
１５ 後側カバー
３０ モータ
３１ ステータ
３２ ロータ
３３ コントローラ
５０ 伝達装置組立体
７０ ポンプ本体
８０ 底部支持体
１００ ポンプ
１２１ 収容チャンバ
１２３ 連結板
１２４ ベースプレート
１２５ スリーブ
１４０ 開口部
１５１ 貫通穴
３３２ 電線
３５１ 駆動軸
３５２ 支持軸受
３５３ ガスケット
１２３１ キャッチ

Claims (10)

1. ポンプ本体（７０）を駆動するためのアクチュエータであって、
   取付けブラケット（１２）を含む基部（１０）と、
   伝達装置組立体（５０）と、
   ステータ（３１）と、前記ステータ（３１）に対して回転可能なロータ（３２）と、前記ロータ（３２）に固定された駆動軸（３５１）とを含むモータ（３０）と、
   を備え、
   前記駆動軸（３５１）は、前記伝達装置組立体（５０）に結合され、前記取付けブラケット（１２）は、前記モータ（３０）に部分的に組み込まれる、アクチュエータ。
2. ポンプ本体（７０）を駆動するためのアクチュエータであって、
   取付けブラケットを含む基部（１０）と、
   前記基部（１０）に収容された伝達装置組立体（５０）と、
   外側ロータ式モータであって、前記取付けブラケット（１２）に直接固定されたステータ（３１）と、前記ステータ（３１）の周りに回転可能に取り付けられたロータ（３２）と、前記伝達装置組立体（５０）に結合されかつ前記ロータ（３２）に固定された駆動軸（３５１）とを含むモータと、
   を備えるアクチュエータ。
3. 前記取付けブラケット（１２）は、前記モータ（３０）と前記伝達装置組立体（５０）との間に配置された連結板（１２３）と、前記連結板（１２３）の側面から前記駆動軸（３５１）の軸方向に沿って延びるスリーブ（１２５）とをさらに含み、前記ステータ（３１）は、前記スリーブ（１２５）上に支持され、前記駆動軸（３５１）は、スリーブ（１２５）に回転可能に収容され、前記ロータ（３２）は、前記ステータ（３１）の周りに回転可能に取り付けられる、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記基部（１０）は後側カバー（１５）をさらに含み、前記後側カバー（１５）は、前記ステータ（３１）から離れた前記取付けブラケット（１２）の一側面に配置され、前記アクチュエータは、前記駆動軸（３５１）を回転可能に支持する２つの支持軸受（３５３）をさらに含み、前記２つの支持軸受（３５３）は、それぞれ前記後側カバー（１５）及び前記連結板（１２３）に近接して前記取付けブラケット（１２）に固定される、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
5. 前記モータ（３０）はブラシレス直流モータ（３０）であり、前記モータ（３０）はコントローラ（３３）をさらに含み、前記コントローラ（３３）は、前記取付けブラケット（１２）と前記ステータ（３１）との間に配置される、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
6. 前記取付けブラケット（１２）は、前記伝達装置組立体（５０）を収容する収容チャンバ（１２１）を定める、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
7. 前記伝達装置組立体（５０）は、軸受座（５１）と、伝達装置軸受（５３）と、偏心ブッシュ（５５）とを含み、前記伝達装置軸受（５３）は前記軸受座（５１）に取り付けられ、前記軸受座（５１）は前記収容チャンバ（１２１）に収容され、前記軸受座（５１）の一側は前記ポンプ本体（７０）に結合され、前記偏心ブッシュ（５５）は、前記駆動軸（３５１）に固定的にスリーブ嵌めされかつ前記伝達装置軸受（５３）に回転可能に取り付けられる、請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記偏心ブッシュ（５５）は、円筒形でありかつ貫通穴を定め、前記偏心ブッシュ（５５）の軸線は前記貫通穴の軸線からオフセットしており、前記駆動軸（３５１）は、前記偏心ブッシュ（５５）が前記駆動軸（３５１）と一緒に回転するように、前記偏心ブッシュ（５５）の貫通穴を貫通する、請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記ステータ（３１）は電機子であり、前記ロータ（３２）は複数の永久磁石を備えた励磁組立体である、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
10. ポンプ（１００）であって、
    ポンプ本体（７０）と、請求項１から９のいずれかに記載のアクチュエータと、
    を備えるポンプ。