(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータの製造方法であって、
１）巻型に巻きつけられたコイルに１回目の射出成形プロセスを行って、前記コイルを封止するためのコイル封止部を形成するステップと、
２）前記コイルを封止するためのコイル封止部を形成した後、封止された前記コイルの中に鉄芯を組み付け、封止された前記コイルと鉄芯をベースに２回目の射出成形プロセスを行って、ロータ胴部を備えるポンプ本体部を形成し、ここで、前記ロータ胴部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成されるステップと、
３）前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面に分離薄層を形成するステップと、をこの順に備え、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして２回目の射出成形プロセスを行って前記分離薄層を備えるロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する、製造方法。
【請求項２】
ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータの製造方法であって、
１）巻型にコイルを巻きつけ、この巻きコイルの中に鉄芯を組み付けるステップと、
２）前記巻きコイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って、前記コイルを封止するためのコイル封止部およびロータ胴部を備えるポンプ本体部を形成するステップと、
ここで、前記ロータ胴部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成され、且つ前記射出成形プロセスの間に、前記鉄芯の極性円弧部に分離薄層が形成されて、前記鉄芯を前記ロータ胴部内部のロータ空洞から分離し、
３）前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面に分離薄層を形成するステップと、をこの順に備え、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する、製造方法。
【請求項３】
前記ポンプ本体部を形成する射出成形プロセスの間に、前記鉄芯は、前記巻きコイルと心合わせされるように、金型位置決め片によって位置決めされる、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記鉄芯は、Ｕ字型をしており、平行な２つの長手部と、前記長手部の一方の端部同士を接続する水平部とを含み、前記極性円弧部は、前記長手部の他方の端部に位置すると共に、第１の位置決め片を導入するための第１の位置決めスロットを備えており、第２の位置決め片を導入するための第２の位置決めスロットが、前記長手部の前記一方の端部の肩部に設けられている、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記鉄芯と前記コイルの封止容器との間に隙間があり、前記隙間は、前記２回目の射出成形プロセスの間に射出成形材料で充填される、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記鉄芯と前記巻きコイルとの間に隙間があり、前記隙間は、前記射出成形プロセスの間に射出成形材料で充填される、請求項２に記載の製造方法。
【請求項７】
ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータであって、
ロータアセンブリと、
巻型に巻きつけられたコイル、および、コイル封止部によって封止された前記コイルに組み付けられた鉄芯を含むステータアセンブリと、
前記ステータアセンブリをベースにして射出成形プロセスを行うことによって形成されるポンプ本体部と、を備え、
前記ポンプ本体部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成され、その内部が前記ロータアセンブリを配置するためのロータ空洞であるロータ胴部を備え、
ここで、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面には、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによってロータ胴部を形成する間に形成された分離薄層が設けられており、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って前記分離薄層を含む前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する、永久磁石同期モータ。
【請求項８】
ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータであって、
ロータアセンブリと、
巻型に巻きつけられたコイル、および、前記コイルに組み付けられた鉄芯を含むステータアセンブリと、
前記ステータアセンブリをベースにして射出成形プロセスを行うことによって形成されるコイル封止部とポンプ本体部と、を備え、
前記コイル封止部は、巻型に巻きつけられた前記コイルを封止し、
前記ポンプ本体部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成され、その内部が前記ロータアセンブリを配置するためのロータ空洞であるロータ胴部を備え、
ここで、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面には、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって前記ロータ胴部を形成する間に形成された分離薄層が設けられており、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って前記分離薄層を備える前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する、永久磁石同期モータ。
【請求項９】
前記鉄芯は、Ｕ字型をしており、平行な２つの長手部と、前記長手部の一方の端部同士を接続する水平部とを含み、前記極性円弧部は、前記長手部の他方の端部に位置しており、第１の位置決め片を導入するための第１の位置決めスロットを備えており、第２の位置決め片を導入するための第２の位置決めスロットが、前記長手部の前記一方の端部の肩部に設けられており、これにより、前記鉄芯は、前記巻型に巻き付けられたコイルと心合わせされる、請求項７または８に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１０】
前記分離薄層の最薄部の厚みは、０．２〜０．７５ｍｍである、請求項９に記載の永久磁石同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水ポンプに関し、特に、洗濯機や食洗器の排水ポンプに適用されるポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータ、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮ第２０１３２０７４５１１３．５号に、Ｕ字型の鉄芯を有するＡＣ永久磁石同期モータの排水ポンプが開示されている。しかし、排水ポンプの試験において、鉄芯が保護材によってロータから分離されていないので、ロータ空洞に入った水が、鉄芯に浸透して鉄芯をさび付かせたり、鉄芯を通ってコイルの中に浸透し、コイルをショートさせて焼損したりすることがある。また、ロータ空洞に入った水が、排水ポンプの外に漏れることがある。製造者は常に、水漏れの問題に悩まされている。
【０００３】
既存の技術では、ＡＣ永久磁石同期モータは、射出成形により巻きコイルおよび鉄芯をポンプ本体に一体化した構造を有している。これは、排水ポンプが動作している間の振動騒音の技術的課題を解決するが、水漏れの課題は解決しない。
【０００４】
例えば、現在の技術におけるＡＣ永久磁石の排水ポンプは、コイルと鉄芯との集合体と、このコイルと鉄芯との集合体の上に射出成形によって形成され、これらと一体化されたポンプ本体とから構成される。射出成形によって形成されたポンプ本体は、ロータの構成要素を支持するロータ空洞を備えており、鉄芯の極性円弧部とロータ胴部とが共に、このロータ空洞を形成している。一方では、射出成形によって一体に形成されたポンプ本体により、鉄芯とコイルとの相互運動が回避される。他方では、ロータ空洞の内表面は、鉄芯の凹状内表面とロータ胴部とにより形成されており、永久磁石のロータと鉄芯との間の磁気回路用の空隙は非常に小さいので、電磁気効率は良好である。しかし、以下のような欠点がある。排水ポンプが長時間稼働した後は、ロータ空洞への浸水を防止するシールリングが摩耗する。この場合、排水ポンプの動作中に、水が摩耗したシールリングを通ってロータ空洞に浸入する。水がロータ空洞に浸入すると、この水は、ロータ空洞に露出している鉄芯の凹状内表面を通って鉄芯に浸透し、結果として、鉄芯をさび付かせる。さび付きが多くなると、ロータの故障が起こり得る。加えて、鉄芯の凹状内表面以外の残りの表面のプラスチック封止が弱いと、ロータ空洞に浸入した水が、鉄芯の積層間の空間または鉄芯とこのプラスチックとの間の空間を通って漏れ出し、その後コイルの中に入り、コイルの焼損を招く。
【０００５】
上述の水漏れによって生じる、コイルの焼損または鉄芯のさび付きを回避するために、現在の技術では、ロータ胴部にステンレス製の胴部を設け、鉄芯の凹状内表面を永久磁石のロータから分離することが提供されている。ステンレス製の胴部は、ロータ空洞に浸入した水が鉄芯に接触することを防止するが、その製造工程は複雑で、高コストであり、電磁気効率は極めて低い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方において、本発明は、従来技術の課題を克服し、ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータの製造方法を提供することを目的としている。鉄芯およびコイルを射出成形容器内で封止することにより、この製品の電磁特性を確保するだけでなく、ロータ空洞に浸入した水が鉄芯の中に浸透しないようにして、鉄芯のさび付きを回避し、ロータ空洞に浸入した水が排水ポンプの外部に漏出することを防止する二重保護を提供する。
【０００７】
他方において、本発明は、ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の目的を達成するために、ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータの製造方法を提供する。本製造方法は、
１）巻型に巻きつけられたコイルに１回目の射出成形プロセスを行って、前記コイルを封止するためのコイル封止部を形成するステップと、
２）前記コイルを封止するためのコイル封止部を形成した後、封止された前記コイルの中に鉄芯を組み付け、封止された前記コイルと鉄芯をベースに２回目の射出成形プロセスを行って、ロータ胴部を備えるポンプ本体部を形成し、ここで、前記ロータ胴部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成されるステップと、
３）前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面に分離薄層を形成するステップと、をこの順に備え、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして２回目の射出成形プロセスを行って前記分離薄層を備えるロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する。
【０００９】
前記鉄芯と前記コイルの封止容器との間に隙間があり、前記隙間は、２回目の射出成形の間に射出成形材料で充填される。
【００１０】
また、本発明は、ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータの製造方法であって、
１）巻型にコイルを巻きつけ、この巻きコイルの中に鉄芯を組み付けるステップと、
２）前記巻きコイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って、前記コイルを封止するためのコイル封止部およびロータ胴部を備えるポンプ本体部を形成するステップと、
ここで、前記ロータ胴部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成され、且つ前記射出成形プロセスの間に、前記鉄芯の極性円弧部に分離薄層が形成されて、前記鉄芯を前記ロータ胴部内部のロータ空洞から分離し、
３）前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面に分離薄層を形成するステップと、をこの順に備え、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する、永久磁石同期モータの製造方法を提供する。
【００１１】
前記鉄芯と前記巻きコイルとの間に隙間があり、前記隙間は、射出成形の間に射出成形材料で充填される。
【００１２】
前記ポンプ本体部を形成する前記射出成形プロセスの間に、前記鉄芯は、前記巻きコイルと心合わせされるように、金型位置決め片によって位置決めされる。
【００１３】
特に、鉄芯は、Ｕ字型をしており、平行な２つの長手部と、前記長手部の一方の端部同士を接続する水平部とを含む。金型位置決め片は、第１の位置決め片および第２の位置決め片を含む。極性円弧部は、前記長手部の他方の端部に位置すると共に、第１の位置決め片を導入するための第１の位置決めスロットを備えている。第２の位置決め片を導入するための第２の位置決めスロットが、前記長手部の前記一方の端部の肩部に設けられている。
【００１５】
本発明の第２の目的を達成するために、上述の製造方法によって製造される、ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータが提供される。
本永久磁石同期モータは、
ロータアセンブリと、
巻型に巻きつけられたコイル、および、コイル封止部によって封止された前記コイルに組み付けられた鉄芯を含むステータアセンブリと、
前記ステータアセンブリをベースにして射出成形プロセスを行うことによって形成されるポンプ本体部と、を備え、
前記ポンプ本体部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成され、その内部が前記ロータアセンブリを配置するためのロータ空洞であるロータ胴部を備え、
ここで、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面には、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによってロータ胴部を形成する間に形成された分離薄層が設けられており、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って前記分離薄層を含む前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する。
【００１６】
さらに、本発明は、上述の製造方法によって製造される、ポンプ本体が一体化された永久磁石同期モータであって、
ロータアセンブリと、
巻型に巻きつけられたコイル、および、前記コイルに組み付けられた鉄芯を含むステータアセンブリと、
前記ステータアセンブリをベースにして射出成形プロセスを行うことによって形成されるコイル封止部とポンプ本体部と、を備え、
前記コイル封止部は、巻型に巻きつけられた前記コイルを封止し、
前記ポンプ本体部は、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって形成され、その内部が前記ロータアセンブリを配置するためのロータ空洞であるロータ胴部を備え、
ここで、前記鉄芯の極性円弧部の内円弧面には、前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスによって前記ロータ胴部を形成する間に形成された分離薄層が設けられており、
ここで、前記分離薄層は、前記ロータ胴部と一体化され、前記分離薄層によって前記ロータ胴部の内表面と協働して、連続したロータ空洞を形成し、
ここで、封止された前記コイルと前記鉄芯をベースにして射出成形プロセスを行って前記分離薄層を備える前記ロータ胴部を形成する間、前記鉄芯の極性円弧部の凹状内表面に沿って開設された溝に射出成形材料を流入させることにより、前記分離薄層の溝に埋め込まれた根部を形成し、前記根部によって前記分離薄層を前記凹状内表面に密着する、永久磁石同期モータも提供する。
【００１７】
前記鉄芯は、Ｕ字型をしており、平行な２つの長手部と、前記長手部の一方の端部同士を接続する水平部とを含む。前記極性円弧部は、前記長手部の他方の端部に位置している。第１の位置決め片を配置するために、第１の位置決めスロットが設けられており、第２の位置決め片を配置するための第２の位置決めスロットが、前記長手部の前記一方の端部の肩部に設けられており、前記鉄芯は、前記巻型に巻き付けられたコイルと心合わせされる。
【００２０】
特に、分離薄層によって、極性円弧部の凹状内表面は、ロータ空洞に可能な限り近接することが可能になる。前記分離薄層の最薄部の厚みは、０．２ｍｍ〜０．７５ｍｍである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以下のような技術的効果を有している。
鉄芯は、射出成形を行うことによって、コイルと一体化される。これによって、空間の利用率を向上させて電動機の散熱を改善するだけでなく、振動騒音を低減する。
【００２２】
分離薄層としてプラスチック製の円弧状分離層を使用することにより、鉄芯の極性円弧部がロータ空洞から分離され、この分離薄層の最薄部の厚みは、０．２ｍｍである。ロータ空洞中の水が、鉄芯に浸透することを回避すると共に鉄芯の積層を通ってコイルに漏水することを回避し、鉄芯のさび付きやコイルの焼損を防ぐだけでなく、鉄芯とロータとの間の空隙を低減して、これによって、電動機の性能を著しく改善する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る永久磁石同期モータの構造を示す図である。
【図２】本発明に係る永久磁石同期モータの正面図である。
【図３】図２に示される永久磁石同期モータの右側を示す図であり、この図には、ロータアセンブリおよびシールキャップは示されていない。
【図４】図２に示される永久磁石同期モータの左側を示す図であり、この図には、ロータアセンブリおよびシールキャップは示されていない。
【図５ａ】本発明の実施形態１に係る、射出成形によって封止された、巻型に巻き付けられたコイルを示す概略図である。
【図５ｂ】実施形態１に係る、射出成形によって封止された封止コイルに取り付けられた鉄芯を示す概略図である。
【図６】実施形態１に係る、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図６の部分Ｉの拡大図である。
【図８】実施形態１に係る、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、この図には、ロータアセンブリは示されていない。
【図９】実施形態２に係る、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】実施形態２に係る、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、この図には、ロータアセンブリは示されていない。
【図１１】本発明に係る溝付き鉄芯の構造を示す図である。
【図１２】本発明に係る位置決め孔およびシールキャップを示す、組立図である。
【図１３】本発明に係る位置決め孔およびシールキャップを示す、組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１、図２、図６、および、図９に示されるように、本発明の永久磁石同期モータは、羽根車を駆動して回転させるための永久磁石ロータを含むロータアセンブリ５と、巻型４に巻き付けられたコイル３およびコイル３に組み付けられた鉄芯２を含むステータアセンブリと、鉄芯２および巻きコイル３を中心として行われる射出成形によって形成された一体型ポンプ本体とから構成される。
【００２５】
本発明の一体型ポンプ本体は、コイルとこれに装備された鉄芯とをベースに射出成形を行うことによって形成される。射出成形を行う際には、巻型４に巻き付けられたコイル３、および、これに装備された鉄芯２を、コイルをその外部回路に接続するためのプラグ端が露出した状態で、射出成形材料によって封止する。このようにして、鉄芯２およびコイル３は、射出成形による一体構造を形成し、これによって振動および騒音を低減する。特に、鉄芯２およびコイル３は、金型を使った射出成形によって封止される一方で、ロータ胴部１３が、鉄芯２を中心として射出成形を行うことによって形成され、鉄芯をロータ胴部のロータ空洞から分離する分離薄層が、鉄芯の極性円弧部において形成される。
【００２６】
本発明は、ロータアセンブリ５を取り付けるためのロータ空洞５０を提供する。ロータ空洞５０は、鉄芯２の両アーム部の極性円弧部の内側に形成され、凹状内表面２３１に近接している。極性円弧部における凹状内表面２３１と、ロータ空洞５０との間には、薄い分離薄層、すなわち円弧表面分離層１２１が設けられる。小さい空隙を形成するために、円弧表面分離層の最薄部の厚さ範囲は、０．２ｍｍ〜０．７５ｍｍである。図６および図７に示されるように、円弧表面分離層１２１の最薄部の厚みは、わずか０．５ｍｍである。円弧表面分離層１２１は、鉄芯２をロータ空洞５０から分離する。従って、ロータ空洞に浸入した水は、鉄芯およびコイルの中には浸透しない。
【００２７】
本発明の一体型ポンプ本体は、一段階処理の射出成形法または二段階処理の射出成形法によって実現可能である。２つの方法で形成される一体型ポンプ本体の構造は同じであるが、異なる射出成形プロセスおよび異なる射出成形材料を用いてよい。一段階および二段階射出成形法によって得られる一体型ポンプ本体について、それぞれ、以下の２つの例を通して説明する。
【００２８】
実施形態１
実施形態１では、二段階の射出成形法によって、一体型ポンプ本体を得る。
【００２９】
図２、図５ａ、図５ｂ、および、図６に示されるように、一体型ポンプ本体は、巻型４に巻き付けられたコイル３を封止するためのコイル封止部１１と、骨格としての鉄芯をベースに射出成形を行うことによって形成されるポンプ本体部１とから構成される。ポンプ本体部１は、ロータアセンブリを配置するためのロータ空洞を有するロータ胴部１３と、鉄芯２を封止するための鉄芯封止部１２とを含む。鉄芯封止部１２は、鉄芯２の凹状内表面２３１に密着した円弧表面分離層１２１を有している。ポンプ本体部１が形成されると、円弧表面分離層１２１が、ロータ胴部１３と一体化され、ロータ胴部１３の内表面と円弧表面分離層１２１の表面とが、連続したロータ空洞５０を形成する。
【００３０】
この実施形態では、一体型ポンプ本体を製造する場合、コイル封止部１１およびポンプ本体部１は、射出成形によって連続的に形成される。射出成形プロセスは、以下の通りである。
【００３１】
まず、巻型４に巻き付けられたコイル３を金型の中に入れ、１回目の射出成形を行う。１回目の射出成形の後、図５ａに示されるような、コイル３を封止するコイル封止部１１が形成される。コイル封止部１１は、巻型と共に、コイル３を封止するための封止容器を形成する。これについては、図６に示される通りである。
【００３２】
その後、図５ａに示されるようなコイル封止部１１の中に収容されたコイル３の中に、鉄芯２を組み付け、コイル封止部によって封止されたコイル３と鉄芯２とを金型の中に入れ、２回目の射出成形を行う。２回目の射出成形において、組み付けられたコイル３および鉄芯２をベースに射出成形を行うことにより、ポンプ本体部１が形成される。これは、内部にロータ空洞を有するロータ胴部１３と、鉄芯２を封止するための鉄芯封止部１２とを備えている。図５ｂに示されるように、コイル封止部１１は、射出成形によって、ロータ胴部１３および鉄芯封止部１２と一体化される。
【００３３】
一体型ポンプ本体を二段階射出成形によって形成する場合、コイル封止部１１およびポンプ本体部１が、異なるプラスチック材料から構成されることが好ましい。例えば、コイル封止部はコイルに直接接触するので、高い耐火性等級が求められる。ＢＭＣは、熱伝導率が良好で、かつ、ＰＰよりも安価であるが、可塑性が低い。従って、コイル封止部１１には、耐火性等級の高いＢＭＣ材を使用するが、ポンプ本体部１には、可塑性が高い汎用ＰＰ材を使用する。当然、コイル封止部１１およびポンプ本体部１に、同一のプラスチック材料を使用してよい。
【００３４】
本実施形態の特定の構造を、以下に図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
図１１に示されるように、鉄芯２は、Ｕ字型をしており、２つの平行な長手部２１を有し、これらの長手部２１は、水平部２２に接続されている。２つの長手部の端部には、２つの円弧部２３が配置されており、各円弧部２３は、凹状内表面２３１を有している。
【００３６】
図２、図６、および、図７に示されるように、鉄芯封止部１２は、巻型４を鉄芯２から分離し、鉄芯２を封止する。鉄芯封止部１２は、図６に示されるように、鉄芯２の凹状内表面２３１に密着した円弧表面分離層１２１、および、鉄芯の凹状内表面以外の表面を封止して巻型４を鉄芯２から分離するための残りの封止部１２２を含む。鉄芯２とコイル３の封止容器との間には、空隙が設けられており、鉄芯封止部１２が２回目の射出成形により形成される時に、この空隙に射出成形材料が充填される。従って、円弧表面分離層１２１、および、鉄芯とコイル封止部との間に充填された射出成形材料は、ロータ空洞内の水が排水ポンプの外側に漏れださないようにするための二重保護を提供する。ポンプ本体部１を射出成形により形成する時に、円弧表面分離層１２１、および、これに接続したロータ胴部１３の内表面は、接合されて、ロータアセンブリを配置するための連続したロータ空洞５０を形成する。
【００３７】
ポンプ本体部を形成する鉄芯封止部１２およびロータ胴部１３を、一段階射出成形によって形成する場合、鉄芯封止部１２を形成する円弧表面分離層１２１は、ロータ胴部１３に接続し、この接続部には継ぎ目が存在しない。従って、図８に示されるような、ロータ空洞の連続した内表面が形成される。ロータ空洞５０と鉄芯２との間には、継ぎ目のないプラスチックの連続した完全な層が形成される。これは、ロータ空洞５０に浸入した水が鉄芯２およびコイル３に浸透することを防止すると共に、排水ポンプが鉄芯を通して水を漏出することを防止する。
【００３８】
図６および図７に示されるように、鉄芯の極性円弧部の凹状内表面２３１をロータ胴部１３内のロータ空洞５０に可能な限り近接させ、鉄芯２と永久磁石ロータとの間の磁気回路の空隙を最小化してより高い電磁気効率を得るために、本発明によって提供される、凹状内表面２３１とロータ空洞５０との間の円弧表面分離層１２１の厚みは非常に薄い。鉄芯の凹状内表面２３１は、半径が異なる２つの円弧表面部を有しており、射出成形によって形成されるロータ空洞は標準円弧であることが求められているので、凹状内表面２３１を封止する円弧表面分離層を形成するためのプラスチック材料は、異なる厚みを有している。本発明の射出成形によって形成された円弧表面分離層の厚さ範囲は、０．５〜０．６５ｍｍである、すなわち、円弧表面分離層１２１の最薄部の最小厚みは、０．５ｍｍであり、最厚部における最大厚みは、わずかに０．６５ｍｍである。
【００３９】
図６、図７、および、図８に示されるように、円弧表面分離層１２１は薄いので、このような薄層が十分な硬度を有し、凹状内表面に装着されることを確保するために、鉄芯の凹状内表面に沿って溝２３１０が配置されている。円弧表面分離層１２１が射出成形により形成される時に、射出成形材料が、鉄芯の凹状内表面に沿って配置された溝２３１０の中を流れ、円弧表面分離層１２１から伸びる根部１２１０を形成する。根部１２１０は、溝２３１０に埋め込まれるので、円弧表面分離層１２１が凹状内表面２３１上に確実に装着されるようになっている。
【００４０】
本実施形態では、鉄芯２の凹状内表面２３１上には、幾つかの溝２３１０が配置されている。射出成形を行う時に、溶融プラスチックが溝２３１０の中を流れる。冷却後、円弧表面分離層１２１から各溝２３１０の中に埋め込まれて、これに密着した根部１２１０が形成される。溝２３１０の中に埋め込まれた根部１２１０によって、円弧表面分離層１２１は引っ張られ、凹状内表面２３１に固定される。
【００４１】
溝２３１０に埋め込まれた根部１２１０によって、円弧表面分離層１２１をより良好に引っ張るために、溝２３１０は、内部空洞が大きく開口部が小さいネック溝であることが好ましく、その断面形状は、円形または多角形であってよい。本実施形態では、軸方向に伸びる幾つかの溝２３１０が、鉄芯２の２つの極性円弧部の凹状内表面２３１上に対称に形成されているので、円弧表面分離層１２１は、均一な張力を受ける。
【００４２】
２回目の射出成形を行って、鉄芯をベースに、ロータ胴部を有するポンプ本体部を形成する時には、鉄芯の凹状内部を予熱した後に、プラスチックを隙間に流すので、プラスチックは流れやすい。
【００４３】
鉄芯をコイル巻き線に取り付ける時に、鉄芯２と巻型４との間には組立隙間が存在する。従って、実際に一体型ポンプ本体を製造するためにプラスチックパッケージ金型を使う場合、コイル封止部は露出され、位置決めのために金型に直接接触する。鉄芯を完全に位置決めして、コイルおよび鉄芯が様々な外部の力によって心合わせできなくなることを回避し、これによって、コイルと鉄芯との間の隙間が均一になり、そしてコイルと鉄芯との間に注がれるプラスチックの厚みが均一になるようにすることが求められている。従って、使用期間が長くなることに伴い、ロータ空洞に浸入した水が、薄いプラスチックを通って漏れ出て、鉄芯やコイルにも浸透し、その結果、排水ポンプが損傷することが回避される。
【００４４】
従って、本実施形態では、鉄芯を封止する時に、鉄芯が、金型位置決め片によって三次元方向に位置決めされるので、プラスチックパッケージと一体となった鉄芯とコイルとは心合わせされ、巻型４と鉄芯との間のプラスチックの厚みは均一になる。
【００４５】
射出成形プロセスの間、鉄芯２を位置決めするために、金型位置決め片が用いられる。従って、射出成形によって形成される鉄芯封止部１２は、金型位置決め片を取り付けるための位置決め孔を備えており、位置決め孔の形状は、金型位置決め片の形状と合致している。
【００４６】
具体的には、図３、図４、および、図６に示されるように、本実施形態では、３セットの位置決め孔が形成されている。各位置決め孔セットは、２つの位置決め孔を備えている。各位置決め孔セットの２つの位置決め孔は、鉄芯とコイルとを揃えるための中心線の両側に対称に配置されている。図１に示される座標方向を参照して、３セットの位置決め孔を形成する金型位置決め片によって、鉄芯をｘ、ｙ、および、ｚ方向に位置決めする方法について、詳細に説明する。矢印が示す方向を正方向とする。金型位置決め片は、第１、第２、第３、および、第４の位置決め片を含む。
【００４７】
図４および図６に示されるように、第１の位置決め孔セットは、鉄芯の２つの極性円弧部の端部の肩部に対称に形成された２つの第１の位置決め孔１２２ａおよび１２２ｂを含む。第１の位置決め孔の一方は、鉄芯の一方の極性円弧部の端部の肩部の３つの表面を包囲する。射出成形の間に一方の第１の位置決め孔１２２ａを形成するための一方の第１の位置決め片が、一方の極性円弧部の端部の肩部の３つの表面に接触し、これらにｘ軸正方向、ｙ軸正方向、および、ｚ軸負方向に力を加える。他方の第１の位置決め孔１２２ｂは、鉄芯の他方の極性円弧部の肩端部の３つの表面を包囲する。射出成形の間に他方の位置決め孔１２２ｂを形成するための他方の第１の位置決め片が、他方の極性円弧部の肩端部の３つの表面に接触し、これらにｘ軸正方向、ｙ軸負方向、および、ｚ軸負方向に力を加える。
【００４８】
図４および図６に示されるように、位置決めが確定されるために、位置決めスロットが、鉄芯２の極性円弧部の端部に設けられている。これは、鉄芯の２つの極性円弧部の肩端部に対称に配置された２つの第１の位置決めスロット２３ａおよび２３ｂを含む。一方の第１の位置決めスロット２３ａには、一方の第１の位置決め孔１２２ａを形成するための一方の第１の位置決め片が留められ、他方の第１の位置決めスロット２３ｂには、他方の位置決め孔１２２ｂを形成するための他方の第１の位置決め片が留められる。
【００４９】
第２の位置決め孔セットは、鉄芯の２つの長手部の一方の外部肩部に形成された２つの第２の位置決め孔１２４ａおよび１２４ｂを含む。これに対応して、鉄芯２の２つの長手部の他方の端部の外部肩部に形成された２つの第２の位置決めスロット２１ａおよび２１ｂが設けられている。
【００５０】
図４および図６に示されるように、第２の位置決めスロット２１ａおよび２１ｂは、凹状内表面を有する凹状角部である。一方の第２の位置決めスロット２１ａは、一方の第２の位置決め孔１２４ａに対応する。射出成形の間に一方の第２の位置決めスロット２１ａに配置される一方の第２の位置決め片が、第２の位置決め孔１２４ａを形成し、一方の第２の位置決め片は、一方の第２の位置決めスロット２１ａを通して鉄芯にｘ軸負方向、ｙ軸正方向、およびｚ軸負方向に力を加える。他方の第２の位置決めスロット２１ｂは、他方の第２の位置決め孔１２４ｂに対応する。他方の第２の位置決め片が、射出成形の間に他方の第２の位置決めスロット２１ｂに配置され、他方の第２の位置決め孔１２４ｂを形成し、他方の第２の位置決め片は、他方の第２の位置決めスロット２１ｂを通して鉄芯にｘ軸負方向、ｙ軸負方向、および、ｚ軸負方向に力を加える。
【００５１】
図３および図６に示されるように、第３の位置決め孔セットは、鉄芯の両側に、２つの第３の位置決め孔１２３ａおよび１２３ｂを含む。射出成形の間に一方の第３の位置決め孔１２３ａを形成するための一方の第３の位置決め片が、その一方側を介して、鉄芯にｙ軸正方向およびｚ軸正方向に力を加える。射出成形の間に他方の第３の位置決め孔１２３ｂを形成するための他方の第３の位置決め片が、その他方側を介して、鉄芯にｙ軸負方向およびｚ軸正方向に力を加える。
【００５２】
加えて、図４に示されるように、本実施形態では、これは、鉄芯の水平部の中央に、第４の位置決め孔１２５が形成されている。射出成形の間に第４の位置決め孔１２５を形成するための第４の位置決め片が、鉄芯にｘ軸負方向に力を加える。
【００５３】
まとめると、第１の位置決め孔を形成するための第１の位置決め片と、第２の位置決め孔を形成するための第２の位置決め片と、第３の位置決め孔を形成するための第３の位置決め片と、第４の位置決め孔を形成するための第４の位置決め片との連結動作によって、鉄芯が正確に位置決めされるので、本実施形態によって得られる鉄芯封止部１２のプラスチック厚みは均一であり、密封が実現される。
【００５４】
図１２および図１３に示されるように、鉄芯封止部１２には、全ての位置決め孔を密閉するための位置決めキャップ６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ、および、６４も設けられている。これらは、対応する位置決め孔に超音波により溶接されて、鉄芯封止部１２を密閉する。第１のシールキャップ６１ａおよび６１ｂは、それぞれ、位置決め孔１２２ａおよび１２２ｂの中に取り付けられる。第２のシールキャップ６２ａおよび６２ｂは、２つの第２の位置決め孔１２４ａおよび１２４ｂの中にそれぞれ取り付けられる。第３のシールキャップ６３ａおよび６３ｂは、２つの第３の位置決め孔１２３ａの中にそれぞれ取り付けられる。第４のシールキャップ６４は、第４の位置決め孔１２５の中に取り付けられる。
【００５５】
実施形態２
本実施形態は、一回限りの射出成形法による一体型ポンプ本体を提供する。
【００５６】
本実施形態において、一体型ポンプ本体を形成する場合、コイル封止部１１と、鉄芯封止部１２およびロータ胴部１３を備えるポンプ本体部１とを、一回限りの射出成形によって形成する。具体的な射出成形プロセスは、以下の通りである。
【００５７】
まず、コイル３を巻型に巻き付けて、鉄芯２をコイル３に組み付ける。その後、組み付けられた鉄芯とコイルとを、射出成形用の金型の中に設置する。射出成形の後、コイルを封止するためのコイル封止部１１および鉄芯を封止するための鉄芯封止部１２が形成され、ロータ胴部１３が鉄芯２をベースに射出成形を行うことによって形成される。巻型は、ＣＮ２００７１０１４３２０９．３に開示されているように、金型の嵌め輪と協働してコイルを位置決めする。
【００５８】
図２、図９、および、図１０に示されるように、一回限りの射出成形によって形成されるコイル封止部１１、鉄芯封止部１２、および、ロータ胴部１３は、一体化された構造として形成される。
【００５９】
図９に示されるように、鉄芯２と巻かれたコイル４との間には隙間がある。この隙間は、最初の射出成形で射出成形材料によって充填される。従って、円弧表面分離層１２１、および、鉄芯とコイルとの間に充填された射出成形材料は、ロータ空洞中の水が排水ポンプの外側に漏れないように防止するための二層保護を提供する。
【００６０】
本実施形態は、一回限りの射出成形によって形成されるので、図９および図１０に示されるように、コイル封止部１１、鉄芯封止部１２、および、ロータ胴部１３は同一のプラスチック材料から構成される。例えば、コイル封止部１１、鉄芯封止部１２、および、ロータ胴部１３は、高い耐火性等級を有するＢＭＣ材から構成されてもよいし、高い可塑性および高い耐火性等級を有するＰＰ材から構成されてもよい。
【００６１】
本実施形態の他の構造は、実施形態１の構造と同じであるので、詳細には説明しない。
【００６２】
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は、これに限定されない。当業者は、本発明の原理に基づき、変形可能である。従って、本発明の原理に基づく様々な変形例が、本発明の保護範囲に当てはまることは理解されよう。
【符号の説明】
【００６３】
１１−コイル封止部；１２−鉄芯封止部；１２１−円弧表面分離層；１２１０−根部；１２２−残りの封止部；１２２ａおよび１２２ｂ−第１の位置決め孔；１２４ａおよび１２４ｂ−第２の位置決め孔；１２３ａおよび１２３ｂ−第３の位置決め孔；１２５−第４の位置決め孔；１−ポンプ本体部；１３−ロータ胴部；２−鉄芯；２１−長手部；２１ａおよび２１ｂ−第２の位置決めスロット；２２−水平部；２３−極性円弧部；２３１−凹状内表面；２３１０−溝；２３ａおよび２３ｂ−第１の位置決めスロット；３−コイル；４−巻型；５−ロータアセンブリ；５０−ロータ空洞；６１ａおよび６１ｂ−第１のシールキャップ；６２ａおよび６２ｂ−第２のシールキャップ；６３ａおよび６３ｂ−第３のシールキャップ；６４−第４のシールキャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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