JPH05180191A - ポンプ一体型電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の歯部を形成した回転子鉄心を粘性ポン
プの羽根車として兼用することにより電動ポンプの小型
化を図る。 【構成】 内周に複数の内歯部６ａ〜６ｅを有する固定
子鉄心６、および複数の内歯部６ａ〜６ｅの周囲に巻か
れた三相の固定子巻線７ａ〜７ｅから構成された固定子
２と、外周に複数の外歯部８ａ〜８ｄを有する回転子鉄
心８、および回転子鉄心８を保持する回転軸９から構成
された回転子３とを備えている。さらに、複数の内歯部
６ａ〜６ｅと複数の外歯部８ａ〜８ｄとの間に形成され
たギャップ２４に空気を吸入する吸入路２２、およびギ
ャップ２４より空気を吐出する吐出路２３を固定子鉄心
６に一体的に形成する。そして、外周に複数の外歯部８
ａ〜８ｄおよび複数の溝部８ｅ〜８ｈを持つ回転子鉄心
８を粘性ポンプの羽根車として動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプ一体型電動機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電動ポンプは、回転すること
により流体を加圧する羽根車を有する粘性ポンプ部と、
この粘性ポンプ部の羽根車を回転駆動するモータ部との
２種類の異なる要素により構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電動
ポンプにおいては、モータ部と粘性ポンプ部の羽根車と
の２種類の異なる要素により構成されているため小型化
に限界があった。本発明は、複数の歯部を形成した回転
子鉄心を粘性ポンプの羽根車として兼用することにより
電動ポンプの小型化を図ったポンプ一体型電動機の提供
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定子巻線が
巻かれた固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子鉄心
に対向して配された回転子鉄心を有し、且つこの回転子
鉄心の前記固定子鉄心と対向する側に複数の歯部を有す
る回転子と、前記固定子鉄心と前記回転子鉄心とのギャ
ップに流体を吸入する吸入路と、前記ギャップより流体
を吐出する吐出路とを備えた技術手段を採用した。

【０００５】

【作用】本発明は、回転子が電動機として回転すると、
複数の歯部を形成した回転子鉄心が粘性ポンプの羽根車
として作用して、固定子鉄心と回転子鉄心とのギャップ
に存する流体が吐出路より吐出される。このとき、ギャ
ップに負圧が発生するため、吸入路よりギャップ中に流
体が吸入されることによって、回転子鉄心の複数の歯部
が回転し続けると粘性ポンプとしても動作する。

【０００６】

【実施例】本発明のポンプ一体型電動機を図１ないし図
５に示す一実施例に基づいて説明する。図１および図２
は本発明の一実施例を適用したポンプ一体型電動機を示
した図である。ポンプ一体型電動機１は、可変リラクタ
ンス形ステッピングモータが使用され、固定子２、回転
子３、ハウジング４および通電制御回路５（図３ないし
図５参照）を備える。

【０００７】固定子２は、内周に複数の内歯部６ａ〜６
ｅを有する固定子鉄心６、およびこの固定子鉄心６の複
数の内歯部６ａ〜６ｅの周囲に巻回された三相の固定子
巻線７ａ〜７ｅ等から構成されている。固定子鉄心６
は、略円筒状を呈し、軸方向に複数の鉄板や珪素鋼板を
積層してなる。この固定子鉄心６の内周には内部に流入
する空気の流れをスムーズにする障壁２１が設けられて
いるとともに、この障壁２１の内部に空気を吸入させる
ための吸入路２２、および障壁２１の内部より空気を吐
出するための吐出路２３を一体的に形成している。障壁
２１は、非磁性体（例えばステンレスや樹脂）製の円筒
状を呈し、外周が固定子鉄心６の複数の内歯部６ａ〜６
ｅに接着等により接合され、内周は回転子３とギャップ
（例えば０．５mm程度）２４を介して対向している。ま
た、障壁２１には、吸入路２２および吐出路２３に各々
連通する吸入口２５および吐出口２６が形成されてい
る。

【０００８】固定子巻線７ａは、内歯部６ａの周囲に巻
回され、電流が流れると内歯部６ａを励磁する。固定子
巻線７ｂ、７ｄは、対向する内歯部６ｂ、６ｄの周囲に
各々巻回され、電流が流れると内歯部６ｂ、６ｄを励磁
する。固定子巻線７ｃ、７ｅは、対向する内歯部６ｃ、
６ｅの周囲に各々巻回され、電流が流れると内歯部６
ｃ、６ｅを励磁する。

【０００９】回転子３は、外周に複数の外歯部８ａ〜８
ｄを有する回転子鉄心８、およびこの回転子鉄心８を保
持する回転軸９等から構成されている。回転子鉄心８
は、固定子鉄心６とともに磁気回路を形成し、隣設する
外歯部８ａ〜８ｄ間に溝部８ｅ〜８ｈを有する。複数の
外歯部８ａ〜８ｄは、本発明の複数の歯部であって、三
相の固定子巻線７ａ〜７ｅが順次通電されると励磁され
る。また、複数の外歯部８ａ〜８ｄは、固定子２と相対
回転運動する際にギャップ２４に存する空気を圧送す
る。回転軸９は、ハウジング４にベアリング３１、３２
を介して回転自在に支持され、ハウジング４の外部に駆
動力を伝達する。回転軸９の両端部は、例えばファンや
プーリ等の従動部材を取り付けることができるようにハ
ウジング４より突出している。

【００１０】図３ないし図５は固定子巻線７ａ〜７ｅの
通電制御回路５を示した図である。通電制御回路５は、
図３ないし図５に示したように、閉成されると固定子巻
線７ａとバッテリ１０とを電気的に接続するスイッチ５
ａ、閉成されると固定子巻線７ｂ、７ｄとバッテリ１０
とを電気的に接続するスイッチ５ｂ、および閉成される
と固定子巻線７ｃ、７ｅとバッテリ１０とを電気的に接
続するスイッチ５ｃにより構成され、スイッチ５ａ〜５
ｃを所定のタイミングでオン、オフすることにより固定
子巻線７ａ〜７ｅへの励磁タイミングを制御する。

【００１１】このポンプ一体型電動機１の作動を図１な
いし図５に基づいて簡単に説明する。初めに、スイッチ
５ａがオンされ、スイッチ５ｂ、５ｃがオフされて固定
子巻線７ａのみ通電電流が流れると固定子巻線７ａが励
磁され、固定子鉄心６の内歯部６ａおよび回転子鉄心８
の複数の外歯部８ａ、８ｃに磁束が流れる。すると、図
３に示したように、磁気抵抗が最小となる位置に回転子
鉄心８の外歯部８ａが吸引されて、回転子鉄心８の外歯
部８ａが固定子鉄心６の内歯部６ａに対面した位置で停
止する。

【００１２】つぎに、スイッチ５ｂがオンされ、スイッ
チ５ａ、５ｃがオフされて固定子巻線７ｂ、７ｄのみ通
電電流が流れると固定子巻線７ｂ、７ｄが励磁され、固
定子鉄心６の内歯部６ｂ、６ｄおよび回転子鉄心８の複
数の外歯部８ｂ、８ｄに磁束が流れる。すると、図４に
示したように、磁気抵抗が最小となる位置に回転子鉄心
８の外歯部８ｂが吸引され、且つ磁気抵抗が最小となる
位置に回転子鉄心８の外歯部８ｄが吸引される。このた
め、回転子３が図１において図示矢印方向に回転して、
図５に示したように、回転子鉄心８の外歯部８ｂ、８ｄ
が固定子鉄心６の内歯部６ｂ、６ｄに対向した位置まで
移動する。

【００１３】つぎに、スイッチ５ｃがオンされ、スイッ
チ５ａ、５ｂがオフされて固定子巻線７ｃ、７ｅのみ通
電電流が流れると固定子巻線７ｃ、７ｅが励磁され、固
定子鉄心６の内歯部６ｃ、６ｅおよび回転子鉄心８の複
数の外歯部８ａ、８ｃに磁束が流れる。すると、図５に
示したように、磁気抵抗が最小となる位置に回転子鉄心
８の外歯部８ｃが吸引され、且つ磁気抵抗が最小となる
位置に回転子鉄心８の外歯部８ａが吸引される。このた
め、回転子３が図１において図示矢印方向に回転する。
以上のように、通電制御回路５によって所定のタイミン
グでスイッチ５ａ〜５ｃを選択的にオン、オフすること
により回転子５が図１において図示矢印方向への回転を
継続する。この結果、回転子３が図１において図示矢印
方向へ回転することによって、その回転子３の回転力が
回転軸９より外部の従動部材へ伝達され、公知の可変リ
ラクタンス形ステッピングモータとして作用する。

【００１４】ここで、回転子鉄心８の外周には、複数の
外歯部８ａ〜８ｄと複数の溝部８ｅ〜８ｈとが交互に形
成されているので凸凹しており、障壁２１の内周面と複
数の外歯部８ａ〜８ｄの外周面とのギャップ２４も例え
ば０．５mm程度と小さい。この結果、回転子鉄心８の複
数の外歯部８ａ〜８ｄは、粘性ポンプの羽根車として作
用する。したがって、回転子鉄心８の複数の外歯部８ａ
〜８ｄが図１において図示矢印方向へ回転すると、ギャ
ップ２４中に存する空気も図１において図示矢印方向へ
の回転を開始し、吐出口２６を介して吐出路２３より吐
出される。このように、空気が吐出路２３より吐出され
ると、ギャップ２４中に負圧が発生するため、吸入口２
５を介して吸入路２２より空気がギャップ２４中に吸引
される。

【００１５】以上のように、この実施例のポンプ一体型
電動機１は、従来方式の粘性ポンプと可変リラクタンス
形ステッピングモータとを一体化した構造となり、電動
ポンプの大幅な小型化を達成することができる。また、
回転軸９の両端部が共に自由端となるので、自身が粘性
ポンプとして動作するだけでなく、例えばファンやプー
リ等の従動部材を駆動する駆動源としても動作させるこ
とができる。

【００１６】本実施例では、本発明を可変リラクタンス
形ステッピングモータに適用したが、本発明を同期誘導
子形ステッピングモータ、ハイブリッドＰＭ形ステッピ
ングモータ等のステッピングモータ、ギヤードモータ、
多段式ステッピングモータに適用しても良い。本実施例
では、流体として空気を用いたが、流体として空気以外
の気体や、水や油等の液体を用いても良い。本実施例で
は、吸入路２２と吐出路２３を固定子鉄心６に一体的に
形成したが、吸入路または吐出路のうち少なくとも一方
をハウジング４に形成しても良い。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、電動機の回転子鉄心の外周に
形成された複数の歯部を粘性ポンプの羽根車として作用
させる構造とすることによって電動ポンプの小型化を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を適用した断面図である。

【図２】本発明の一実施例を適用した他の断面図であ
る。

【図３】本発明の一実施例を適用した作用説明図であ
る。

【図４】本発明の一実施例を適用した作用説明図であ
る。

【図５】本発明の一実施例を適用した作用説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ポンプ一体型電動機 ２ 固定子 ３ 回転子 ６ 固定子鉄心 ８ 回転子鉄心 ２２ 吸入路 ２３ 吐出路 ２４ ギャップ ７ａ 固定子巻線 ７ｂ 固定子巻線 ７ｃ 固定子巻線 ７ｄ 固定子巻線 ７ｅ 固定子巻線 ８ａ 複数の外歯部（複数の歯部） ８ｂ 複数の外歯部（複数の歯部） ８ｃ 複数の外歯部（複数の歯部） ８ｄ 複数の外歯部（複数の歯部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）固定子巻線が巻かれた固定子鉄心
   を有する固定子と、 （ｂ）前記固定子鉄心に対向して配された回転子鉄心を
   有し、且つこの回転子鉄心の前記固定子鉄心と対向する
   側に複数の歯部を有する回転子と、 （ｃ）前記固定子鉄心と前記回転子鉄心とのギャップに
   流体を吸入する吸入路と、 （ｄ）前記ギャップより流体を吐出する吐出路と を備えたポンプ一体型電動機。