(57)【要約】【課題】部品点数の低減を図りつつステータ構造の径方向の小型化を図ることのできるクローポール型モータおよびそれを備えるポンプを得る。【解決手段】導線６１を保持する保持部材６０のフランジ部６３に、軸方向に延設されて導線６１を固定する脚部６７と当該導線６１を保持部材６０の外側に引き出す引出部６８とを設けた。【選択図】図５
2011010433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットを有し、軸を中心に回転するロータと、当該ロータの磁極面に対向配置されるとともに周方向に複数配置される爪磁極を有するステータと、を備えるクローポール型モータにおいて、
前記ステータは、中空のステータコアと、当該ステータコアの中空部内に配置されて導線を保持する保持部材と、を備え、
前記保持部材は、前記軸に略直交する方向に延在するフランジ部を備えており、当該フランジ部には、前記軸方向に延設されて前記導線を固定する脚部と、当該導線を前記保持部材の軸方向外側に引き出す引出部と、が形成されていることを特徴とするクローポール型モータ。
【請求項２】
前記保持部材には、前記導線が前記ステータコアに接触するのを抑制する保護部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクローポール型モータ。
【請求項３】
前記保持部材には、前記引出部に連通するとともに前記保持部材の外部から当該引出部に前記導線を導入する導入部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクローポール型モータ。
【請求項４】
前記ステータ及び前記導線への通電を制御する制御基板がモールド樹脂により被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のクローポール型モータ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のクローポール型モータを駆動源としたことを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローポール型モータおよびポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クローポール型モータとして、ステータの周方向に沿って複数配設された極歯がロータのロータ磁石周面と対向するようにステータおよびロータを配置させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、ステータはマグネットワイヤが巻回されたボビンを備えており、このボビンの外周をカバーリングで覆うことでマグネットワイヤの保護を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８０４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来の技術では、ボビンとは別体のカバーリングを用いてマグネットワイヤを保護しているため、部品点数が増加してしまう。また、ボビンの外周をカバーリングが覆う構造をしているため、ステータ構造の径方向の小型化を図り難かった。
【０００６】
そこで、本発明は、部品点数の低減を図りつつステータ構造の径方向の小型化を図ることのできるクローポール型モータおよびそれを備えるポンプを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明にあっては、マグネットを有し、軸を中心に回転するロータと、当該ロータの磁極面に対向配置されるとともに周方向に複数配置される爪磁極を有するステータと、を備えるクローポール型モータにおいて、前記ステータは、中空のステータコアと、当該ステータコアの中空部内に配置されて導線を保持する保持部材と、を備え、前記保持部材は、前記軸に略直交する方向に延在するフランジ部を備えており、当該フランジ部には、前記軸方向に延設されて前記導線を固定する脚部と、当該導線を前記保持部材の軸方向外側に引き出す引出部と、が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載のクローポール型モータにおいて、前記保持部材には、前記導線が前記ステータコアに接触するのを抑制する保護部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明にあっては、請求項１または請求項２に記載のクローポール型モータにおいて、前記保持部材には、前記引出部に連通するとともに前記保持部材の外部から当該引出部に前記導線を導入する導入部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明にあっては、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のクローポール型モータにおいて、前記ステータ及び前記導線への通電を制御する制御基板がモールド樹脂により被覆されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明にあっては、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のクローポール型モータを駆動源とするポンプとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、導線を保持する保持部材のフランジ部に軸方向に延設されて導線を固定する脚部と、当該導線を保持部材の軸方向外側に引き出す引出部とを設けることで、部品点数を増やすことなく導線を保護することができるため、部品点数の低減を図ることができる。また、導線を軸方向に引き出すことができるため、ステータ構造の径方向の小型化を図ることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、保持部材に保護部を設けたため、保持部に保持した導線が撓んでしまった場合であっても、導線がステータコアに接触するのを抑制することができ、より確実に導線の保護を図ることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、保持部材に、引出部に連通するとともに保持部材の外部から当該引出部に導線を導入する導入部を設けたため、より容易に導線を引出部から引き出すことができるようになる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、ステータ及び制御基板をモールド樹脂で保護することができると共に強度を高めることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、小型で高効率なポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかるクローポール型モータを使用したポンプの断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるステータの断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかるステータの分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかるステータの分解断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にかかるコイルボビンの斜視図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態にかかるコイルボビンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態にかかるポンプ１は、液体を吸排する羽根車３と、液体を吸排させる吸入口１２及び吐出口１３を有したポンプケース６と、羽根車３を回転可能に収容させるポンプ室９をポンプケース６と対をなして形成する分離板２と、を備えており、クローポール型モータ１０を駆動源として羽根車３を回転駆動させている。
【００２０】
このクローポール型モータ１０は、羽根車３を回転駆動させるマグネット４２を有するロータ４と、このロータ４に回転駆動力を伝達する爪磁極５３を有するステータ５と、ステータ５で発生させた磁界を制御する制御基板７と、を備えている。
【００２１】
そして、本実施形態では、クローポール型モータ１０は、分離板２の円筒部２ａを間に挟んで内側（モータ中心部側）にロータ４を配置しかつロータ４の外側にステータ５を配置した、いわゆるインナロータ型構造をしている。
【００２２】
羽根車３は、ロータ４に一体的に取り付けられており、固定軸（軸：モータ中心部）４５を中心に回転し、吸入口１２からポンプ室９内へと吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口１３からポンプ外へと排出する。
【００２３】
ポンプ室９は、図１に示すように、ポンプケース６の天面中央に開口された吸入口１２と、ポンプケース６の側壁にてその外周部の接線方向に延びる吐出管１４の先端に設けた吐出口１３とを有したポンプケース６に、ロータ４とステータ５とを水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する分離板２が結合されることにより形成されている。なお、ポンプケース６の外周側端部６ａと、分離板２の円筒部２ａの先端から径方向外側に突出している外側端部２ｄとの結合部分には、ポンプ室９を外部に対して水密状態に封止するためのシール部材８を介在させている。
【００２４】
また、ポンプ１は、ポンプケース６を除いた部位全体がモールド樹脂２０で覆われている。このため、ステータ５及び制御基板７を含めたモータ部全体をこのモールド樹脂２０で保護することができると共に強度も高めることができる。
【００２５】
ロータ４は、羽根車３に一体的に設けられた円筒体として形成されており、その円筒体内周側の円筒状のロータ本体４１の外側に、磁気回路（磁界）を構成する円筒状のマグネット４２が設けられている。このマグネット４２は、周方向に沿って等間隔で、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように配置されている。
【００２６】
また、ロータ４は、ポンプケース６に設けられた軸支え部４３と分離板２に設けられた軸支え部２ｂに各端部を挿入嵌合させた固定軸４５に対し、軸受け部４６を介して回転可能に支承されている。なお、固定軸４５は、その両端側に取り付けられた一対の回り止め板４７，４７により回転不可能とされている。
【００２７】
さらに、マグネット４２と分離板２の円筒部２ａとの間には、ロータ４の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。また、分離板２の円筒部２ａと軸支え部２ｂとを、円板状の端板２ｃによって連結することで一体化している。
【００２８】
ステータ５は、円筒体をなすロータ４の外側のマグネット４２の外周面（磁極面）４２ａを分離板２の円筒部２ａを間に挟んで対向配置するための孔が中央部に形成された略環状のステータコア５１と、当該ステータコア５１の中空部５１ａ内に配置される導線６１と、ステータコア５１と導線６１とを電気的に絶縁するとともに、導線６１を保持する断面略コ字状のコイルボビン（保持部材）６０と、を備えている。なお、図１では、ステータ５と分離板２とが面接触状態で接触しているが、ステータ５と分離板２とを離間させるように配置してもよい。
【００２９】
本実施形態では、ステータコア５１は、軸方向に延在する複数個の爪部である爪磁極（クローポール）５３を内周部に有する鉄心で構成されており、導線６１は、コイルボビン６０を介して爪磁極（クローポール）５３の中空部５１ａ側の内壁面（ステータコアの中空部側の内壁面）５１ｂに巻き付けられている。
【００３０】
さらに、ステータコア５１は、図３に分解斜視図として示すように、第１コア５５と第２コア５６とから構成されている。
【００３１】
なお、ステータコア５１を構成する第１コア５５および第２コア５６は、図示せぬ金型のキャビティ内に磁性粉を充填し圧縮することにより成形した圧粉鉄心で構成されている。この圧粉鉄心は、鉄粉個々の表面を例えばリン酸皮膜処理などの無機絶縁皮膜でコーティングし、粒子間を樹脂でバインドした構造であり、高周波での鉄損失が低く（渦電流損失が低く）、また飽和磁束密度が大きくしかも耐熱性に優れるという利点を備えている。
【００３２】
第１コア５５は、側壁部５５ｃを備えるとともに、側壁部５５ｃの内側に、爪磁極５５ａ（爪磁極５３）が、円周方向等間隔にそれぞれ４個設けられている。すなわち、この側壁部５５ｃは、爪磁極５５ａに対し導線６１を隔てて固定軸４５の径方向にずれた位置に形成されている。
【００３３】
そして、爪磁極５５ａの基端部５５ｄが底壁部５５ｂを介して側壁部５５ｃの軸方向の一方の端部５５ｅの周縁に連結されて側壁部５５ｃと一体化している。
【００３４】
また、第２コア５６も同様に、側壁部５６ｃを備えるとともに、側壁部５６ｃの内側に、爪磁極５６ａ（爪磁極５３）が、円周方向等間隔にそれぞれ４個設けられている。すなわち、この側壁部５６ｃも、爪磁極５６ａに対し導線６１を隔てて固定軸４５の径方向にずれた位置に形成されており、爪磁極５６ａの基端部５６ｄが底壁部５６ｂを介して側壁部５６ｃの軸方向の一方の端部５６ｅの周縁に連結されて側壁部５６ｃと一体化している。
【００３５】
そして、側壁部５５ｃ、５６ｃの軸方向長さは爪磁極５５ａ、５６ａの軸方向長さのほぼ半分となっており、側壁部５５ｃ、５６ｃの軸方向の他方の端部５５ｆ、５６ｆ同士を付き合せることで、ステータコア５１の中空部５１ａが形成される。なお、本実施形態では、図３に示すように、側壁部５５ｃ、５６ｃの軸方向の他方の端部５５ｆ、５６ｆに、互いに嵌合する凹部５５ｈと凸部５６ｈ、および凸部５５ｉと凹部５６ｉを設けることで、第１コア５５と第２コア５６とが周方向に位置ずれしてしまわないようにしている。
【００３６】
また、各爪磁極５５ａ，５６ａの先端に対応する位置の底壁部５６ｂ，５５ｂには、ステータコア５１の材料コストを低減させる目的から切欠部５６ｇ，５５ｇがそれぞれ形成されている。この切欠部５６ｇ，５５ｇは、ロータ４を回転駆動させる時に発生する磁路を基準として、磁路を除いた非磁路領域の部位を切り欠くことで形成されている。
【００３７】
コイルボビン６０は、外周面に導線６１が巻回される略円筒形状の側壁部６２と、当該側壁部６２の上下端から径方向外側に延在（固定軸４５に略直交する方向に延在）する略円環状のフランジ部６３，６４とで構成されており、断面略コ字状をしている。すなわち、側壁部６２およびフランジ部６３，６４とで形成される溝状の空間が導線収容部６５となっている。
【００３８】
このコイルボビン６０の側壁部６２の内周側、すなわち、爪磁極５５ａ、５６ａと対向する対向面６２ａには、第１コア５５および第２コア５６を位置決めする突起６２ｂが形成されている。
【００３９】
本実施形態では、この突起６２ｂは、断面略矩形状をしており、コイルボビン６０の対向面６２ａに周方向に沿ってほぼ等間隔に８個形成されている。そして、突起６２ｂは、互いに隣り合う突起６２ｂの幅が爪磁極５５ａ、５６ａの幅とほぼ同一の幅となるように設けられている。なお、本実施形態では、互いに隣り合う突起６２ｂ間に爪磁極５５ａ、５６ａを挿入させやすくするために、突起６２ｂの４隅の角部に面取りを施している。
【００４０】
また、コイルボビン６０のフランジ部６３には、軸方向に突出する柱状の脚部６６が周方向に沿って複数（本実施形態では８つ）形成されている。
【００４１】
脚部６６は、フランジ部６３における第１コア５５の切欠部５５ｇと対応する位置にそれぞれ２つずつ設けられており、この脚部６６は、切欠部５５ｇからステータコア５１の軸方向外側に突出するように設けられている。さらに、この脚部６６は、柱部６６ａとピン６６ｂとを備えており、ピン６６ｂを制御基板７の図示せぬ貫通孔に嵌合させることで柱部６６ａおよびピン６６ｂを介して制御基板７を支持するとともに、制御基板７の位置決めを行っている。
【００４２】
また、本実施形態では、複数の脚部６６のうち２つの脚部６７に形成されたピン６７ｂを導電性部材で形成し、当該導電性のピン６７ｂに導線６１を絡げて固定することで制御基板７に対する導線６１の配線処理を行っている。すなわち、導電性のピン６７ｂを介して導線６１と制御基板７とが電気的に接続されている。なお、本実施形態では、ピン６７ｂへの導線６１の固定作業を行いやすくするとともに、導線６１と制御基板７との干渉を抑制するために、２つの脚部６７の柱部６７ａを他の脚部６６よりも短くするとともにピン６７ｂを他の脚部６６よりも長くしている。
【００４３】
さらに、フランジ部６３，６４の切欠部５５ｇ，５６ｇに対応する位置には、第１コア５５の側壁部５５ｃの一方の端部５５ｅに係合する係合突起６３ａおよび第２コア５６の側壁部５６ｃの一方の端部５６ｅに係合する係合突起６４ａがそれぞれ設けられている。具体的には、係合突起６３ａ、６４ａは、先端に径方向外側に突出する爪部が形成されており、この爪部を第１コア５５の側壁部５５ｃの一方の端部５５ｅおよび第２コア５６の側壁部５６ｃの一方の端部５６ｅにそれぞれ引っ掛けることで、第１コア５５および第２コア５６の軸方向への移動を規制している。なお、第１コア５５の側壁部５５ｃの一方の端部５５ｅおよび第２コア５６の側壁部５６ｃの一方の端部５６ｅに、係合突起６３ａ、６４ａの爪部が引っ掛かる部位に溝部を設けるようにしてもよい。
【００４４】
ここで、本実施形態では、フランジ部６３の脚部６７が形成された部位近傍に、導線６１を導線収容部６５からコイルボビン６０の軸方向外側へ引き出す引出部としての挿通孔６８が形成されている。具体的には、挿通孔６８は、フランジ部６３の２つの脚部６７間における径方向内側に周方向に沿って形成されている。
【００４５】
また、本実施形態では、フランジ部６３の２つの脚部６７間における径方向外側（挿通孔６８の径方向外側）に挿通孔６８に連通するとともに、径方向外側に開口するスリット６９が設けられている。
【００４６】
さらに、フランジ部６３の２つの脚部６７間における径方向外側端には、当該外側端から軸方向に延在する略板状の保護部７０が形成されている。そして、この保護部７０には、スリット６９に連通するとともに、軸方向に延在して両端が開口するスリット７０ａが設けられている。なお、保護部７０は第１コア５５の側壁部５５ｃと対向するように延設されており、ステータ５の組立時および組立後に導線６１が第１コア５５に接触してしまうのを抑制している。
【００４７】
このように、本実施形態では、スリット６９およびスリット７０ａが、コイルボビン６０の外側から導線６１を挿通孔６８に導入する導入部に相当する。
【００４８】
導線６１は、このコイルボビン６０に以下のようにして巻回される。
【００４９】
まず、２つの脚部６７のうちの一方の脚部６７のピン６７ｂに導線の一端部を絡げて固定する。
【００５０】
次に、導線６１をスリット７０ａ、スリット６９を通過させて挿通孔６８に導入し、導線収容部６５に巻回できるようにする。
【００５１】
そして、側壁部６２の外周面に沿って巻線機等で所定回数巻回して導線６１を導線収容部６５に収容する。
【００５２】
その後、導線６１の他端をスリット７０ａ、スリット６９を通過させて挿通孔６８に導入し、他方の脚部６７のピン６７ｂに絡げて固定する。このとき、フランジ部６３の２つの脚部６７間における径方向外側端に略板状の保護部７０を設けたため、導線６１がたるんでしまった場合でも、導線６１がコイルボビン６０の外側にはみ出してしまうのが抑制される。
【００５３】
そして、コイルボビン６０に導線６１を巻き付けた状態で、第１コア５５の爪磁極５５ａをフランジ部６３側からコイルボビン６０の突起６２ｂ間に挿入するとともに、第２コア５６の爪磁極５６ａをフランジ部６４側からコイルボビン６０の突起６２ｂ間に挿入することで、第１コア５５の爪磁極５５ａと第２コア５６の爪磁極５６ａとが円周方向に沿って交互に配置されたステータコア５１の中空部５１ａ内にコイルボビン６０を介して導線６１を配置したステータ５が形成される。
【００５４】
このとき、爪磁極５５ａと爪磁極５６ａとがコイルボビン６０の突起６２ｂの間に挟持され、周方向に互いに隣接する爪磁極５５ａ，５６ａ同士が、軸方向に沿って互いに逆方向に向けて延在することになる。このように、爪磁極５５ａ，５６ａ同士を、軸方向に沿って互いに逆方向に向けて延在させることで、ロータ４のマグネット４２に対向するＳ極とＮ極を構成している。
【００５５】
このようなクローポール型のステータ５では、導線６１に通電することで発生した磁束を、爪磁極５５ａ，５６ａからロータ４へと効率良く伝達することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、制御基板７が、分離板２の背面に設けられており、ロータ４の回転位置を検出するセンサ（図示せず）からの信号を受けて、導線６１に流す電流を制御している。これにより、制御基板７は、ロータ４の回転位置に応じて、導線６１で発生した磁界を制御している。
【００５７】
このように構成されたポンプ１においては、導線６１への通電により発生する磁束が爪磁極５５ａ，５６ａの磁極面５３ａ，５３ａからマグネット４２へと伝達されることにより当該マグネット４２が吸引反発し、ロータ４と一体的に設けられた羽根車３が固定軸４５を中心として回転する。そして、この羽根車３の回転に伴いポンプ作用が発生し、液体が吸入口１２よりポンプ室９内へと吸込まれ、このポンプ室９内で加圧され周囲方向へ圧送された液体が吐出口１３からポンプ１外へと吐出される。
【００５８】
以上の本実施形態によれば、導線６１を保持するコイルボビン（保持部材）６０のフランジ部６３に、軸方向に延設されて導線６１を固定する脚部６７と当該導線６１をコイルボビン（保持部材）６０の軸方向外側に引き出す挿通孔（引出部）６８とを設けることで、部品点数を増やすことなく導線６１を保護することができるため、部品点数の低減を図ることができる。また、導線６１を軸方向に引き出すことができるため、ステータ構造の径方向の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、コイルボビン（保持部材）６０に保護部７０を設けたため、コイルボビン（保持部材）６０に保持した導線６１が撓んでしまった場合であっても、導線６１がステータコア５１に接触するのを抑制することができ、より確実に導線６１の保護を図ることができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、コイルボビン（保持部材）６０に、挿通孔（引出部）６８に連通するとともにコイルボビン（保持部材）６０の外部（径方向外側）から挿通孔（引出部）６８に導線６１を導入する導入部としてのスリット６９およびスリット７０ａを設けたため、より容易に導線６１を挿通孔（引出部）６８から引き出すことができるようになる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、ステータ５及び制御基板７をモールド樹脂２０で保護することができると共に強度を高めることができる。
【００６２】
そして、このようなクローポール型モータ１０を駆動源としてポンプ１を構成することで、小型で高効率なポンプを得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、ステータコアを圧粉鉄心で構成したものを例示したが、絶縁被膜された鉄粉とバインダとを混ぜ合わせた磁性材料をインジェクション成型することでステータコアを形成してもよい。この場合、表面にリン酸被膜処理などの絶縁処理を行った鉄粉とナイロンなどの熱可塑性樹脂を混ぜ合わせた磁性材料を用いるのが好適である。こうすれば、圧粉鉄心等他の材料を用いた場合に比べて製造コストを低減することができる。なお、圧粉鉄心を用いた場合、電磁軟鉄材を用いた場合と比べて損失を小さくすることができ、同体積でより高出力のモータを構成することができる。
【００６５】
また、コイルボビンや、ステータコア、ロータ、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ポンプ
１０  クローポール型モータ
４  ロータ
４２  マグネット
４２ａ  外周面（磁極面）
４５  固定軸（軸）
５  ステータ
５１  ステータコア
５１ａ  中空部
５５ａ，５６ａ  爪磁極
６０  コイルボビン（保持部材）
６１  導線
６３  フランジ部
６７  脚部
６８  挿通孔（引出部）
６９  スリット（導入部）
７０  保護部
７０ａ  スリット（導入部）
【図１】
2011010433.tif 000003
【図２】
2011010433.tif 000004
【図３】
2011010433.tif 000005
【図４】
2011010433.tif 000006
【図５】
2011010433.tif 000007
【図６】
2011010433.tif 000008