(57)【要約】【課題】一体的にキャンが設けられるステータコアを有するものであって、そのキャン側への磁束漏れを低減してステータコア内の回転に寄与する有効な磁束を増加することができるブラシレスモータを提供する。【解決手段】ステータコア６を構成するインナコア８は、磁性粉体の成形よりなり、放射状に延びる複数のティース１０と、該ティース１０の径方向内側端部を連結する円筒部１１を備えている。封鎖部材１２は、インナコア８に組み付けられ、円筒部１１の軸方向一端を封鎖し該円筒部１１とともにキャン１５を構成する底部１３を備えている。このような封鎖部材１２は、非磁性材料、例えばステンレス（ＳＵＳ）にて形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に延びる複数のティースと、該ティースの径方向内側端部を連結する円筒部を備え、磁性粉体にて一体成形されるステータコアと、
前記ステータコアに組み付けられ、前記円筒部の軸方向一端を封鎖し該円筒部とともにキャンを構成する底部を備え、非磁性材料にて形成される封鎖部材と、
前記ティースに巻装される巻線と、
前記巻線が巻装される前記ティース側と仕切られるように前記キャンの内側に回転可能に配設されるロータと、を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、
前記封鎖部材は、非磁性金属板材にて形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、
前記封鎖部材は、前記ティースの一部を構成し該ティースとともに前記巻線が巻装されるティース部を有していることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、
前記ステータコアは、前記ティース及び前記円筒部を有するインナコアと、該ティースの径方向外側端部を連結する円環状のアウタコアとからなることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータと、前記ブラシレスモータのキャンの内側空間と連通する吸入口及び吐出口が形成されるケースと、
前記ブラシレスモータのロータと一体回転し、前記吸入口から流体を吸い込んで前記吐出口から吐出させるファンと、を備えたことを特徴とする流体ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータ及びブラシレスモータを駆動源とした流体ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータを駆動源とした流体ポンプ装置は、例えば、特許文献１にて開示されているような構成としたものがある。この流体ポンプ装置のブラシレスモータは、ステータコアのティースに巻線を巻装してなるステータと、該ステータの内側に回転可能に配設され流体を吐出させるためのファン（インペラ）が一体的に設けられるロータとを備えている。又、ステータ（ステータコア）とロータとの間には一端が封鎖される円筒形状のキャン（仕切り板）が設けられ、このキャンにより、ステータ側が流体から仕切られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３１７６８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本出願人は、前記ステータコアを磁性粉体で成形し、そのステータコアと一体的にキャンを成形することを提案している。このように磁性粉体で成形すれば、ステータコアとキャンとを一体的に成形することは容易である。
【０００５】
しかしながら、単にステータコアとキャンとを一体的に構成すると、キャンの一端を封鎖する部分に磁束漏れが生じ、ティース内を通過する磁束が減少してしまう。つまり、回転に寄与する磁束が減少してしまい、モータの効率が悪いという問題が生じる。
【０００６】
そのため、キャンの一端を封鎖する部分を薄肉に形成して磁気抵抗を増加させ、磁束漏れを低減することも考えられるが、強度が低下するという新たな問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、一体的にキャンが設けられるステータコアを有するものであって、そのキャン側への磁束漏れを低減してステータコア内の回転に寄与する有効な磁束を増加することができるブラシレスモータ及び流体ポンプ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、放射状に延びる複数のティースと、該ティースの径方向内側端部を連結する円筒部を備え、磁性粉体にて一体成形されるステータコアと、前記ステータコアに組み付けられ、前記円筒部の軸方向一端を封鎖し該円筒部とともにキャンを構成する底部を備え、非磁性材料にて形成される封鎖部材と、前記ティースに巻装される巻線と、前記巻線が巻装される前記ティース側と仕切られるように前記キャンの内側に回転可能に配設されるロータと、を備えたブラシレスモータである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記封鎖部材は、非磁性金属板材にて形成されている。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、前記封鎖部材は、前記ティースの一部を構成し該ティースとともに前記巻線が巻装されるティース部を有している。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記ステータコアは、前記ティース及び前記円筒部を有するインナコアと、該ティースの径方向外側端部を連結する円環状のアウタコアとからなる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータと、前記ブラシレスモータのキャンの内側空間と連通する吸入口及び吐出口が形成されるケースと、前記ブラシレスモータのロータと一体回転し、前記吸入口から流体を吸い込んで前記吐出口から吐出させるファンと、を備えた流体ポンプ装置である。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ステータコアは、磁性粉体の成形よりなり、放射状に延びる複数のティースと、該ティースの径方向内側端部を連結する円筒部を備えている。封鎖部材は、ステータコアに組み付けられ、円筒部の軸方向一端を封鎖し該円筒部とともにキャンを構成する底部を備えている。このような封鎖部材は、非磁性材料にて形成される。ここで、ステータコア内を通過する磁束で該ステータコアと一体的に設けられるキャンの底部側に流れる磁束は、回転に寄与しない磁束であって、極力低減する必要がある。そのため、その底部を有する封鎖部材を非磁性材料で形成することで、その底部側への磁束漏れが低減される。これにより、ステータコア内の回転に寄与する有効な磁束が増加し、モータの効率が向上する。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、封鎖部材は、非磁性金属板材にて形成される。そのため、非磁性金属板材を例えばプレス打ち抜き加工や絞り加工を施すことで、封鎖部材の形成が容易となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、封鎖部材は、ティースの一部を構成し該ティースとともに巻線が巻装されるティース部を有している。つまり、ティースとともにティース部にも巻線が巻装されるので、該巻線により封鎖部材とステータコアとを特別な部材を用いることなく強固に連結できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、ステータコアは、ティース及びキャンを有するインナコアと、該ティースの径方向外側端部を連結する円環状のアウタコアとからなる。これにより、アウタコアと連結する前にインナコアのティースに巻線を巻装すれば、ティースへの巻線の巻装が容易である。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、流体ポンプ装置の駆動源であるブラシレスモータにおいて、ステータコアに一体的に設けられるキャンの底部側への磁束漏れが低減される。これにより、ステータコア内の回転に寄与する有効な磁束が増加し、モータの効率が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、流体ポンプ装置は、第１及び第２ケース１，２と、ブラシレスモータ３とを備える。
【００１８】
第１ケース１は、円盤部１ａと、円盤部１ａの外縁から立設した第１筒部１ｂとからなる。第２ケース２は、その基端部が第１筒部１ｂと連続するように固定される第２筒部２ａと、第２筒部２ａの先端部から径方向内側に延びる内延部２ｂと、内延部２ｂの内縁から第２筒部２ａと同軸方向に延びる小径筒部２ｃとからなる。この小径筒部２ｃにおいて、軸方向の中間部には該小径筒部２ｃ内を仕切るように内部円盤部２ｄが形成され、その内部円盤部２ｄには、外部と軸方向に連通する吸入口２ｅが形成されている。又、小径筒部２ｃにおいて、軸方向の基端側（図１中、右側）には、外部と径方向に連通する吐出口２ｆが形成されている。吸入口２ｅ及び吐出口２ｆは後述するキャン１５の内側空間と連通し、吸入口２ｅから吸い込んだ流体を吐出口２ｆに導く流路を形成している。
【００１９】
ブラシレスモータ３は、ステータ４とロータ５とを備える。ステータ４は、ステータコア６と巻線７とを備える。このステータコア６は、図２に示すように、インナコア８とアウタコア９とからなる。
【００２０】
インナコア８は、放射状に延び巻線７が巻装される複数個（本実施形態では、１８個）のティース１０と、該ティース１０の径方向内側端部を連結する円筒部１１とが一体形成されてなる。ティース１０の径方向外側端部には、先端（外側）に向かうほど幅が広くなる楔状の係止凸部１０ａが形成されている。このインナコア８は、磁性粉体が用いられて成形される。詳しくは、インナコア８は、磁性粉体及び磁性粉体を結合させるための樹脂材料よりなる結合材にて一体成形（圧縮成形）されている。
【００２１】
又、インナコア８の軸方向一端には、封鎖部材１２が取着される。封鎖部材１２には、前記インナコア８の円筒部１１の軸方向一端を封鎖する底部１３と、該底部１３の開口側（円筒部１１側）外周面に前記各ティース１０の一部を構成すべく各ティース１０に重ね合わされる複数個（１８個）ティース部１４とが形成されている。底部１３の中央には、円筒状の支持筒部１３ａが立設されている。各ティース部１４は、その板厚分、前記インナコア８の各ティース１０の軸方向一端側を構成するものであり、軸方向から見て前記ティース１０と同形状に形成されている。つまり、各ティース部１４の径方向外側端部にも前記係止凸部１０ａと同形状の係止凸部１４ａが形成されている。そして、前記インナコア８の円筒部１１と封鎖部材１２の底部１３とが液密に組み付けられて該円筒部１１と該底部１３とでキャン１５が構成され、該キャン１５により巻線７が巻装されるティース１０側と流体を扱うロータ５側とが仕切られている。このような封鎖部材１２は、本実施形態では、ステンレス（ＳＵＳ）よりなる金属板材（非磁性金属板材）をプレス打ち抜き加工や絞り加工を施すことによって形成される。つまり、この封鎖部材１２は、磁気抵抗が大きくなるように構成されており、特に底部１３への磁束漏れを低減するようにしている。
【００２２】
アウタコア９は、円環状に形成されており、その内周側には、前記係止凸部１０ａと係止可能な係止凹部９ａが形成されている。アウタコア９は、インナコア８と同様に、磁性粉体が用いられて成形される。そして、アウタコア９の係止凹部９ａとインナコア８の係止凸部１０ａ及び封鎖部材１２の係止凸部１４ａが嵌合されることで、アウタコア９と、インナコア８及び封鎖部材１２とが連結される。
【００２３】
巻線７は、インナコア８とアウタコア９とを連結する前にティース１０に巻装される。より詳しくは、先ず、インナコア８と封鎖部材１２とを組み合わせた状態でティース部１４が重ねられたティース１０に対して巻線７が巻装され、その後、インナコア８とアウタコア９とが連結される。尚、この場合、封鎖部材１２のティース部１４にも巻線７が巻装されるので、封鎖部材１２とインナコア８とが強固に連結される。この巻線７には、図示しない制御回路から互いに所定の位相差を有するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の駆動電流が供給される。
【００２４】
このようなステータ４は、第１及び第２ケース１，２内部に収容保持される。このとき、ステータ４は、その円筒部１１の他端部（底部１３が形成されない側端部）が第２ケース２における内延部２ｂの内縁に液密に固定される。
【００２５】
これに対し、ロータ５は、略円筒形状の本体部２１の外周面に複数個（本実施形態では、１６個）のマグネット２２が固定されてなる。マグネット２２は、前記ティース１０の径方向内側端部と円筒部１１を介して対向するように固定されている。又、ロータ５の軸方向一端側には、流体を吸入口２ｅから吸い込んで吐出口２ｆから吐出させるためのファン２３が固定されている。このようなロータ５は、前記キャン１５により巻線７が巻装されるティース１０側と仕切られており、前記第２ケース２の内部円盤部２ｄと底部１３の支持筒部１３ａとに支持された固定シャフト２４に回転可能に支持される。
【００２６】
このように構成された流体ポンプ装置では、図示しない制御回路から巻線７に３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の駆動電流が供給されることでステータ４に回転磁界が発生し、該回転磁界に応じてロータ５が回転駆動される。このとき、封鎖部材１２は非磁性材料にて構成されているので、該部材１２、特に底部１３への磁束漏れが低減され、インナコア８（ティース１０）及びアウタコア９内にロータ５の回転に寄与する磁束が増加する。つまり、モータ３の効率が高くなり、高出力となる。そして、ロータ５とともにファン２３が回転することで、吸入口２ｅから流体が吸入されるとともに該流体が吐出口２ｆから吐出される（図１中、矢印参照）。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）ステータコア６を構成するインナコア８は、磁性粉体の成形よりなり、放射状に延びる複数のティース１０と、該ティース１０の径方向内側端部を連結する円筒部１１を備えている。封鎖部材１２は、インナコア８に組み付けられ、円筒部１１の軸方向一端を封鎖し該円筒部１１とともにキャン１５を構成する底部１３を備えている。このような封鎖部材１２は、非磁性材料（ステンレス：ＳＵＳ）にて形成される。ここで、ステータコア６内を通過する磁束で該ステータコア６と一体的に設けられるキャン１５の底部１３側に流れる磁束は、回転に寄与しない磁束であって、極力低減する必要がある。そのため、その底部１３を有する封鎖部材１２を非磁性材料で形成することで、その底部１３側への磁束漏れを低減することができる。これにより、ステータコア６内の回転に寄与する有効な磁束を増加することができ、モータ３の効率を向上することができる。
【００２８】
（２）封鎖部材１２は、非磁性金属板材にて形成されている。そのため、非磁性金属板材をプレス打ち抜き加工や絞り加工を施すことで、封鎖部材１２を容易に形成することができる。
【００２９】
（３）封鎖部材１２は、ティース１０の一部を構成し該ティース１０とともに巻線７が巻装されるティース部１４を有している。つまり、ティース１０とともにティース部１４にも巻線７が巻装されるので、該巻線７により封鎖部材１２とインナコア８とを特別な部材を用いることなく強固に連結することができる。そのため、キャン１５の耐圧を高くすることができる。
【００３０】
（４）ステータコア６は、ティース１０及び円筒部１１を有するインナコア８と、該ティース１０の径方向外側端部を連結する円環状のアウタコア９とからなる。これにより、アウタコア９と連結する前にインナコア８のティース１０に巻線７を巻装すれば、ティース１０への巻線７の巻装を容易とすることができる。
【００３１】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、封鎖部材１２をステンレス（ＳＵＳ）よりなる金属板材で形成したが、ステンレス以外の非磁性金属板材を用いてもよい。又、封鎖部材１２を金属板材以外で形成してもよい。例えば、非磁性粉体を成形することで封鎖部材１２を形成するようにしてもよい。又、封鎖部材１２をプレス打ち抜き加工や絞り加工を施すことで形成したが、加工方法はこれに限定されるものではなく、例えば切削加工を用いてもよい。
【００３２】
○上記実施形態の封鎖部材１２の形状はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、ティース部１４をインナコア８のティース１０に合わせて１８個としたが、１８個より少ない数であってもよい。又、軸方向から見てティース部１４をティース１０と同形状に形成したが、同形状でなくてもよい。例えば、ティース部１４の幅をティース１０の幅より狭く形成したり、係止凸部１４ａを省略する等してもよい。
【００３３】
○上記実施形態では、インナコア８及びアウタコア９を連結してステータコア６を構成するようにしたが、ステータコア６の構成はこれに限定されるものではない。又、インナコア８及びアウタコア９の形状はこれに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。又、アウタコア９をインナコア８と同様に磁性粉体にて成形したが、アウタコア９は磁性粉体の成形以外で構成するようにしてもよい。
【００３４】
○上記実施形態では、図１のような流体ポンプ装置のブラシレスモータ３に実施したが、これ以外の装置に用いるブラシレスモータに実施してもよい。
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
【００３５】
（イ）  放射状に延びる複数のティースと、該ティースの径方向内側端部を連結する円筒部を備え、磁性粉体にて一体成形されるステータコアと、
前記ステータコアに組み付けられ、前記円筒部の軸方向一端を封鎖し該円筒部とともにキャンを構成する底部を備え、非磁性材料にて形成される封鎖部材と、
前記ティースに巻装される巻線と、を備えたことを特徴とするステータ。
【００３６】
（ロ）  上記（イ）に記載のステータにおいて、
前記封鎖部材は、非磁性金属板材にて形成されていることを特徴とするステータ。
【００３７】
（ハ）  上記（イ）又は（ロ）に記載のステータにおいて、
前記封鎖部材は、前記ティースの一部を構成し該ティースとともに前記巻線が巻装される複数のティース部を有していることを特徴とするステータ。
【００３８】
（ニ）  上記（イ）〜（ハ）のいずれか１項に記載のステータにおいて、
前記ステータコアは、前記ティース及び前記円筒部を有するインナコアと、該ティースの径方向外側端部を連結する円環状のアウタコアとからなることを特徴とするステータ。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、一体的にキャンが設けられるステータコアを有するものであって、そのキャン側への磁束漏れを低減してステータコア内の回転に寄与する有効な磁束を増加することができるブラシレスモータ及び流体ポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の流体ポンプ装置の断面図。
【図２】ステータコアの分解斜視図。
【符号の説明】
２…ケースとしての第２ケース、２ｅ…吸入口、２ｆ…吐出口、３…ブラシレスモータ、５…ロータ、６…ステータコア、７…巻線、８…インナコア、９…アウタコア、１０…ティース、１１…円筒部、１２…封鎖部材、１３…底部、１４…ティース部、１５…キャン、２３…ファン。
【図１】
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【図２】
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