TW200926558A - Claw pole type motor and pump - Google Patents

Description

200926558 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種爪極式電動機以及使用該電動機作爲 驅動動力源的泵。 【先前技術】

❹ 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 (見例如曰本專利公開申請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産成本低。 通常，電動機的定子由鐵心形成，該鐵心具有在周向 上配置的多個爪形磁極和容納在鐵心内的環形線圈。鐵心 用作磁回路並由模製件(molded article)形成。雖然可通過去 除不必要的部分而節約材料成本，但如果結果損壞了作爲 磁回路的鐵心的功能，則是不希望的。 【發明内容】 鑒於上述’本發明提供一種爪極式電動機以及使用該 電動機縣’其能節崎料成本Μ損壞鐵心的功能。 根據本發明’提供一種爪極式電動機，包括：可旋轉 ，支推的轉子’其具有配置在其外周表面上的磁鐵；以及 =子’其包括繞轉子相表面以與轉子呈面對關係配置的 環形鐵心以及容納在鐵心⑽環形線圈。 =處’該鐵心包括：辆部，其具有大體C形截面形狀， f在與轉子相對的内圓周表面中被開π;多個上爪形磁 極’其沿著環雜_内_表面配置並料以從軛部的 6 200926558 上内邊緣向下軸向延伸；以及多個下爪形磁極，其沿環形 線圈的内圓周表面配置並彎曲以從軛部的下内邊緣向上軸 向延伸。所述上爪形磁極和下爪形磁極沿鐵心的圓周方向 父替配置，軛部具有切口部分，其形成在不包括磁路的非 磁路區域中，磁通量穿過該磁路且跨過環形線圈而在相鄰 爪形磁極之間流動。

❹ 可藉由沿軛部的外圓周表面使相鄰爪形磁極的與位置 相關的邊界點直線相連而劃定出磁路。 軛部可以包括罩住環形線圈的外圓周表面的圓柱侧壁 部分、以及-對端表面部分，環形線圈在g直方向夾在它 們之間’切口部分卿成在端表㈣分^在這種情況下， 表面部分之—中的切口部分可以優選地朝侧壁部 過那些切口 ’那些切口形成爲用於確保相對於從 另端表面部分延伸的爪形磁極而言具有間隙。 圓柱優選地，輛部包括罩住環形線圈外圓周表面的 一對端表面部分，環形線圈在竪直方向 匕m ’切口部分形成在絲面部分和侧壁部分 產生塗:=的鐵粉和_ 型-磁性材料而製成，該磁性材料通過注射成 和點結劑構_混合物構成。 、有雜材料的鐵粉 ϊΐίί用上述的爪極式電動機來作爲驅動動力源。 根據本發明的第一方面，切σ部分設力二 7 200926558 可以減少在形成鐵心過中 成本等。因爲切σ部分❼、材料量節約材料 部分不可能阻礙磁』的非磁路區域中，切口 能的損壞。 抑制作爲磁回路的鐵心的功 ❹ 空腔:本=的=部分有助於加寬鐵心的 量提高且減少了生路。㈣强了可模制性，導致產 易懂”他:的丄特徵和優點能更明顯 明如下。 佳實施例，並配合所關式，作詳細說 【實施方式】 成本發明實施例一部分的圖1至圖9C 來描述本發明的示例性實施例。 第一實施例 ® 1爲根據本翻第—實關躲的剖視圖。此泵使 ❹ 帛爪極式電動機作爲其轉動力源，並主要由泵外殼卜 分隔件2、葉輪3、轉子4、定子5以及控制電路板6構成。 一泵外殼1和分隔件2連接在一起以限定泵腔7。密封 元件8配置在系外殼！和分隔件2的連接部分中，以確保 7的液後性。葉輪3和轉子4以相互成整體的狀態可 旋轉地容納於栗腔7中。定子5與轉子4呈面對關係地繞 轉子4 g己置’分隔件2夾在其間，從而形成所謂的内轉子 結構。果的整個部分除泵外殼1以外都塗覆有模制樹脂9。 200926558 換δ之’分隔件2、定子5以及控制電路板6塗有模制樹 脂9。 —泵外殼1與分隔件2 —起形成泵腔7，並包括用於限 ' 定泵腔7的外殼本體1卜抽吸端口 12、以及排出端口 13。 . 抽吸端口 12形成在外殼本體11的頂表面的中央，並用作 供液體抽吸到泵腔7中的開口。排出端口 13形成於外殼本 體11的侧壁中’並用作供液體從泵腔7中排出的開口。 ❹ —分隔件2與泵外殼1 一起形成泵腔7,並用於使轉子4 與定子5液密地隔離。（也就是說，使泵零件與電動機零 件隔離）。 葉輪3 —體地連接到轉子4上，並與轉子4 一起旋轉。 在旋轉時，葉輪3通過抽吸端口 12而將液體抽吸到泵腔7 中，並藉由對這樣抽吸進的液體施加離心力而通過排出端 口 13將液體從泵中排出。 轉子4形成爲圓柱形，並適於旋轉地驅動葉輪3。轉 子4包括圓柱形轉子本體41和設在轉子本體41外壁（外 圓周）上的磁鐵42,以形成磁回路（磁通量）。固定轴45 - 插入到並配合到泵外殼1的軸支撐部分43以及分隔件2 $軸支撐部分44中。轉子本體41通過轴承部分46而繞固 定軸45被可旋轉地支撐。固定軸45通過一對與其相反端 相連的抗轉板47而保持不旋轉。在磁鐵42和分隔件2之 間内，設置有間隙（間隔），該間隙足够寬以保持磁鐵42 和分隔件2在轉子4的旋轉過程中不接觸。 疋子5包括配置成與轉子4的外圓周相面對的環形鐵 9 200926558 〜和容納在鐵心51内的環形線圈52。藉由在環形線圈 中机過電流而在定子5的環形線圈52中産生的磁場從鐵心 W的多個爪形磁極（爪極）53傳輸到轉子4。本實施例的 * —個特徵在於定子5的結構，其細節將在下面描述。 . 控制電路板6設在分隔件的後侧。響應於從用於檢測 ，子4的旋轉位置的位置檢測感測器（未示出）發出的信 號’控制電路板6控制流過環形線圈52的電流。取决於轉 φ 子4的旋轉位置’控制電路板6控制該環形線圈52中産生 的磁場。 在如上所述構造的泵中，隨著在環形線圈％中産生的 磁場從爪形磁極53傳播到磁鐵42，磁鐵42被吸引以及排 斥，從而與轉子4 一體形成的葉輪3繞固定軸衫旋轉。葉 輪3的旋轉啓動泵送動作，從而液體通過抽吸端口 12而被 抽吸到泉腔7中’並在泵腔7中被加壓。加麼的液體被圓 周地徑向泵送’並通過排出端口 13而從泵中排出。 圖2爲示出了根據第一實施例的定子5的俯視圖。圖 響 3A和圖3B爲圖2所示定子5的部分剖切透視圖，其中圖 3A示出了從内圓周侧看的定子5的外觀，而圖3B示出了 從外圓周侧看的定子5的外觀。如前面所述，定子5包括 環形鐵心51和容納在鐵心51内的環形線圈52。 鐵心51包括輕部和多個爪形磁極53。概部具有大體 C形橫剖面敞開狀，該c形在與轉子4相對的内圓周表面 上被開口。軛部具有用於罩住環形線圈52的外圓周表面的 圓柱形側壁部分56和一對端表面部分54，環形線圈52在 200926558 竪直方向夾在它們之間。爪形磁極53以多個（ 爲8個）呈等間隔沿環形線圈52的内圓周表面配置。 磁極53包括上爪形磁極53，其弯曲以從輕部的 缓 即上端表面部分54的内邊緣向下軸向延伸；和下爪形磁^ .53，其弯曲以從輛部的下内邊緣即下端表面54的内邊緣& 上軸向延伸。在這方面，上爪形磁極53和下爪形磁邊=向3 沿圓周方向交替配置。 ❹ 廢細51由藉由對塗有絕緣材料的鐵粉和黏結劑進行 壓縮模制而形成的壓粉鐵心製成。更具體地鐵粉要 ，緣處理’例如顧錄覆處理等或油性樹脂例 f脂等被施加龍具上。然後鐵粉被填充賴具中，並壓 縮成鐵心。如此壓縮的鐵心被從模具中取 ==形線圈52的組裝的容易性，== 揮用的鐵心51由上鐵心S 1 a -ίη -1Γ , ^ 1 1 。上鐵心51a藉由使上端表:部分5:、成從:=: •的上部圓 部分54、從下端表面部分54延伸:下爪形二下3端 . 叹侧壁部分56的下部圓柱形區域一體形成而産生。 轴(==2)=】線纏繞在圖中未示出的線圈捲 和下22=:個特徵在於，切口部分形成在包括上端 55 刀和侧壁部分56的軛部55中。切口部分 對輛4的不包括磁路的非磁路區域進行切除而形 11 200926558 成’流過減爪形雜53的磁通量形成該磁路。 明第=严::以及圖5A和圖5B爲示出了根據本發 二實綠L過鐵心51的磁通量的透視圖。在爪極式電 !機：’從轉子4的磁鐵4_)出來的磁通量流2 2中的磁，對的爪形磁極(例如上爪形磁極5二: =^磁通置從上爪形磁極53跨過環形線圈52而流到相 ❹ ❹ ”，磁極（例如下爪形磁極53)。此後，磁通量二 爪形磁極53流到與下爪形磁極53 < 且然^回Ϊ原磁鐵極），從而形成完整1^)。’ =形式’第-種形式指的是如圖^和術斤示的情^ :流過任意爪形雜（,例如上爪形磁極53)的磁通量被 i極!C兩個相鄰的爪形磁極(例如下爪形 、戈盆ir 形式指的是如圖5A *5B所示的情 '、〜過任意爪形磁極（例如上爪形磁極53)的磁 成兩個通量流，但是在均一方向上朝一個相鄰爪 形磁極（例如下爪形磁極53)流動。 趣心如在兩種形式中所見到的，鐵心51 $輛部具有磁通量 的區域，即，不包括磁路的非磁路區域。非磁 路&域幾乎不用作磁回路。 在本實施例中，切口部分55僅形成在非磁路區域的端 、面邛刀54中。存在一種情況，其中每個端表面部分％ 被切除確保相對於從另一端表面部分54延伸的爪形磁 極53而5具有間隙。本實施例的切口部分％在非磁路區 12 200926558 域的範圍内朝侧壁部分56膨脹超過被形成爲確保該間隙 根據本實施例，切口部分55設在鐵心51内，從而可 以減少形成鐵心51時所用的材料的量，從而節約材=成^ 等。因爲切口部分55形成在鐵心的非磁路區域中，不可能 使切口部分阻礙磁路。這可以抑制作爲磁回路的鐵心= 的功能的損壞。另外，切口部分55有助於加寬鐵心^ ❹ ❹ 空腔部分。因此，在模制泵中的定子5的情況下，可以加 寬模制材料在鐵心51巾的祕。這增强了可_性 增加了生産率並減少了製造成本。 第二實施例 圖6A和圖犯爲根據本發明第二實施例 意性透視圖，其與示出了第一實施例的圖3 : 並it實施例中相同的部分用相同二‘ 。 良。 嚙略不再贅述。下面重點描述那些不同之 鐵心51 定子5包括環顧^51和容納在 極53。輛部具有^ 52 ’鐵心51包括轭部和多個爪形磁 子4相對的内圓周:面C上形二截面的形狀，該C形在與轉 線圈52耕圓周表面。輛部具有用於罩住環形 表面部分.環狀部分56、以及一對端 本發明的一個特徵在於切口部分57形成於包括Γ、下 13 200926558 端表面部分54和側壁部分56的軛部中。切口 切除軛部的非磁路區域而形成， 過 過相鄰爪形磁極53的磁通量形成的磁°路域中，不包括由流 訾』IA和圖7B以及圖8A和圖8β爲示出了流過第二 動形式，if心二的磁通量的透視圖。磁通量具有一種流 Γ,.. /' @ 7Α和圖7Β所示，流過任意爪形磁極 ❹ ❹ 形磁極53)的磁通量被分成兩個通量流，秋後 通量沒有被分成兩個通量流 t和圖不，磁 鄰爪拟磁π 而疋在均一方向上朝一個相 =====動。因此，" 非磁路區域。二不包括磁路的 ‘t實和：中部二部中分57形成於非磁路區域的端表 樣的提供如第—實施例中可得到的那 ==部=節^本出…直形成到㈣部分= 延伸到外面。 了以用作出口，供引線從環形線圈52 可能副側壁部分56的情況下， 的模具刪加，^ 200926558 在端表面部分54中形成切口部分55在減少製造成本方面 是很有好處的。但是’製造鐵心51時使用的材料量在將切 口部分57 —直形成到侧壁部分56中的情況下要比僅在端 表面部分54中形成切口部分55的情況下還少。這可以呈 有節約材料成本的效果。 ° ~ ❹ φ 圖9Α、圖9Β、圖9C以展平的形狀示出了的鐵心 的展開圖，其中，磁通量的流動由箭頭示出。如以上各 施例的結合所述，磁通量具有這樣一種流動形式，其中， 任意爪形磁極中的磁通量在均一方向上朝一個相鄰^形磁 極流動（見圖9Α) ’或者也可以爲這樣—種流動形式，其 中，磁通量被分成兩個通量流，且然後朝兩 磁 極53流動（見圖9Β)。 y 在這種結合描述中’在兩個相鄰爪形磁極53之間流動 的磁通量趨向於朝相對應的位置而直線流動。 通過沿輛部料_表面使相·形磁極％的 :53和端表面部分54的接合區 U 路(見圖9C)。用於劃定磁路的直 域（陰影區域）並代表沿其形成切口部 二二咅ϊ邊界。在本發财，可叫非觀區域的範 圍内任意設定切口部分55或57。 雖然鐵心51在前述實施例中 =:r。可選地，鐵心51可藉由對磁性材料= :===結制的混合物進行注射成型來製造 月/ 、、陡材料可以是其表面受到絕緣處理例 15 200926558 如磷酸鹽塗覆處理等的鐵粉以及熱塑性樹脂例如尼龍等的 混合物。用壓粉鐵心來形成鐵心51比使用電磁軟鐵材料的 好處在於，可以減少材料的損失，並能在相同體積下提供 具有高輸出動力的電動機。鐵心51的注射成型比使用壓粉 鐵心的好處在於可減少製造成本。 雖然在前述實施例中描述了採用爪極式電動機作爲其 驅動動力源的泵，但爪極式電動機本身也是本發明涉及的 一方面。

❹ 雖然本發明就一些實施例進行了圖示和描述，但本領 域技術人員應該理解的是，在不偏離由下述權利要求限定 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，然苴並 發明:任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之^ # έ*内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 範圍當視伽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栗的剖視圖。 圖。圖2爲示意性示出了根據第—實施例蚊子$的俯視 爲爲亍定:二的:切示意透視圖。 ^流動的磁通量的it性不出了穿過第-實施例中鐵心 圖5A和圖5B爲示意性示出了穿 流動㈣通量的魏圖。《第魏例中鐵心 16 200926558 圖6A和圖6B爲根據本發明第二實施例的定子5的示 意性透視圖。 圖7A和圖7B爲示意性示出了穿過第二實施例中鐵心 51流動的磁通量的透視圖。 圖8A和圖8B爲示意性示出了穿過第二實施例中鐵心 51流動的磁通量的透視圖。 圖9A、圖9B和圖9C以展平的形狀而示出了鐵心的 展開圖。 【主要元件符號說明】 1 泵外殼 2 分隔件 3 葉輪 4 轉子 5 定子 6 控制電路板 7 泵腔 8 密封元件 9 模制樹脂 11 外殼本體 12 抽吸端口 13 排出端口 41 轉子本體 42 磁鐵 43 軸支撐部分 17 200926558 44 軸支撐部分 45 固定軸 51 鐵心 51a 上鐵心 51b 下鐵心 52 環形線圈 53 爪形磁極（爪極） 54 上、下端表面部分 55 切口部分 56 側壁部分 57 切口部分 18

Claims (1)

1. 200926558 十、申請專利範圍： L一種爪極式電動機，包括： 的磁地讀的轉子’具有配置在其外圓周表面上 而配括繞轉子外圓周表面以與轉子呈面對關係 1由衣形鐵〜以及容納在鐵心内的環形線圈， ❹ 形狀〜包括·麵部’其具有大體c形橫截面的 磁極，s相對的内圓周表面中被開口；多個上爪形 軛抑二Γ衣形線圈的内圓周表面而配置並被彎曲以從 t的上内邊緣向下軸向延伸；以及多個下爪形磁極，其 内圓周表面而配置並被弯曲以從輛部的下内 的_上爪形磁極和下爪形磁極沿鐵心 口部二，；=配f ’軛部具有形成在非磁路區域中的切 各相鄰爪;磁極磁通量跨過環形線圏而在 與位置相關的邊界點筆直相卜】=使相鄰爪形磁極的 中於所丄或2項所述的爪極式電動機，其 部分、以及一對端表面=線圈的外圓周表面的圓柱側壁 它們之η +分，環形線圈在翌直方向中夾在 Γ1&部分僅形成在端表面部分中。 形成在端表^述的爪極式_，其中於 的切口部分朝侧壁部分膨脹而超 19 200926558 ，某〔it些切口被形成爲用於確保相對於從另一端 表面部力延/的爪形磁極而言具有-間隙。 5.如申請專利範圍第】或2項所述的爪極式電動機，其 於所述輛。卩包括罩住環形線圈的外圓周表面賴柱側壁 • f分、以及—對端表面部分，環形線圈在竪直方向中央在 匕們之間切口部分形成在端表面部分和侧壁部分上。 6. 如申請專利範圍第1或2項所述的爪極式電動機，盆 © 巾於所述鐵心由>1粉鐵心製成，該壓粉鐵心藉由對塗有ς 緣材料的鐵粉和黏結劑進行壓縮模制而產生。 7. 如申請專利範圍第1或2項所述的爪極式電動機，其 中於所述鐵心藉由對由塗有絕緣材料的鐵粉和 合物形成的磁性材料進行注射成型而産生。、ι!的/昆 8.—種包括如申請專利範圍第丨或2項所 電動機來作爲驅動動力源的泵。 〇 20