(57)【要約】【課題】駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えて小形化を図る。【解決手段】トロコイドポンプ１は、ハウジング６内にステータ７と磁性体製のインナーロータ１１及び非磁性体製のアウターロータ１２からなるトロコイドギア１３とを配置して構成されている。ステータ７は、ステータコア８の内周部に設けられた突極９に巻線１０を巻装して構成されており、前記巻線１０に対する通電を制御することにより発生する回転磁界により、インナーロータ１１に回転力が誘起され、インナーロータ１１とアウターロータ１２とが共に回転する。この結果、インナーロータ１１とアウターロータ１２との間のポンプ室１８の容積が変化し、ポンプ作用が得られる。【選択図】  図１
2004251202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複数の突極を有する略円環状のステータコア及び前記突極に巻装された巻線を有し、前記巻線のうち少なくとも前記突極間に位置する部分を樹脂により前記ステータコアと一体成形してなるステータと、
前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、
前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、
前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、
前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とするトロコイドポンプ。
【請求項２】
略円環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面に配置された巻線を有し、前記巻線と前記ステータコアとを樹脂により一体成形してなるステータと、
前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、
前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、
前記インナーロータの外歯部分に組み込まれた複数の永久磁石と、
前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、
前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とするトロコイドポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間に形成される空間の容積変化によるポンプ作用によって液体の吸入及び吐出を行うトロコイドポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトロコイドポンプは、吸入口及び吐出口を有するハウジングの内部に回転可能に配置され複数の内歯を有するアウターロータと、前記アウターロータの内部に配置され前記内歯と噛み合う複数の外歯を有するインナーロータを備えている。前記インナーロータは外力によって回転駆動されるようになっており、この結果、インナーロータとアウターロータとの間のポンプ室の容積が変化してポンプ作用が得られる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６１１３７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記トロコイドポンプでは、インナーロータを回転駆動するための機構部がポンプ部とは別に設けられており、両者はプーリや回転軸等を介して接続されている。このため、装置全体の構成が大形化すると共に動作時に発生する振動や騒音が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えて小形化を図ることができるトロコイドポンプを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のトロコイドポンプは、内周部に複数の突極を有する略円環状のステータコア及び前記突極に巻装された巻線を有し、前記巻線のうち少なくとも前記突極間に位置する部分を樹脂により前記ステータコアと一体成形してなるステータと、前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され、内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２のトロコイドポンプは、略円環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面に配置された巻線を有し前記巻線と前記ステータコアとを樹脂により一体成形してなるステータと、前記ステータの軸方向両端のそれぞれに装着され前記ステータの内周部にロータ収容室を形成する一対のカバーと、前記ロータ収容室内のうち前記ステータの軸心部分を貫通して配置され前記一対のカバーに設けられた一対の軸受により回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸のうち前記ロータ収容室内に位置する部分の外周部に固定され前記回転軸と一体的に回転すると共に外周面に複数の外歯を有する磁性体製のインナーロータと、前記インナーロータの外歯部分に組み込まれた複数の永久磁石と、前記ロータ収容室のうち前記インナーロータの外周部に回転自在に配置され内周面に前記外歯と噛み合い前記外歯との間に複数の空間を形成する複数の内歯を有するアウターロータと、前記空間と連通する吸入口及び吐出口とを具備することを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１及び２のいずれの構成においても、ステータの巻線に対する通電を制御して回転磁界を発生させるとインナーロータ自身に回転力が誘起され、このインナーロータの回転に伴いアウターロータが回転する。このとき、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯との間の空間の容積が変化し、この結果、吸入口から空間に液体が吸入されると共に空間内の液体が吐出口から吐出される。
【０００９】
特に、請求項２のトロコイドポンプでは、インナーロータの外歯部分に永久磁石を組み込んだため、効率改善及びモータ特性の向上を図ることができ、高流量のポンプにも対応可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について図１及び図２を参照しながら説明する。本実施例に係るトロコイドポンプの縦断側面図を示す図１において、トロコイドポンプ１は、円筒状のハウジング本体２及び前記ハウジング本体２の上下開口端にＯリング３を介して装着された上下部カバー４，５からなるハウジング６を備えている。
【００１１】
前記ハウジング６の内部には、前記ハウジング本体２の内周面に沿って円環状のステータ７が配置されている。図１及び図２に示すように、前記ステータ７は、磁性体からなるステータコア８と、前記ステータコア８の内周部から内方に向かって突出する例えば６個の突極９に巻装された巻線１０とから構成されている。前記ステータ７は、突極９間を埋めるようにステータコア８と巻線１０とを樹脂（図示せず）で一体成形し、ステータ７の内周面が滑らかな円周面となるように構成されている。
【００１２】
前記ハウジング６の内部であって前記ステータ７の内周部はロータ収容室６ａとされており、前記ロータ収容室６ａには磁性体製のインナーロータ１１及び非磁性体製のアウターロータ１２からなるトロコイドギア１３が収容されている。前記上下部カバー４，５の各中央部にはそれぞれ貫通孔が形成されており、この孔の内周面に軸受１４，１４が嵌合固定されている。前記軸受１４，１４は回転軸１５を回転可能に支持している。前記インナーロータ１１は前記回転軸１５の外周に嵌合されており、前記回転軸１５と一体的に回転するようになっている。
【００１３】
前記インナーロータ１１の外周部にはトロコイド曲線によって形成されている。例えば４個の外歯１６が設けられている。前記インナーロータ１１は、所定形状の例えば電磁鋼板を多数枚積層することにより構成されており、その上下面は前記上下部カバー４，５に摺接している。
【００１４】
前記アウターロータ１２はインナーロータ１１とステータ７との間に配置され、その外周部にはトロコイド曲線から形成されインナーロータ１１の外歯１６と噛み合う５個の内歯１７が設けられている。前記アウターロータ１２は、その上下面が上下部カバー４，５と摺接しており、前記ロータ収容室６ａ内に回転自在に配置されている。
【００１５】
トロコイドポンプ１は、インナーロータ１１の外歯１６とアウターロータ１２の内歯１７との間に形成される複数、この場合５個のポンプ室（歯間室）１８（本発明の空間に相当する）がインナーロータ１１及びアウターロータ１２の回転によって容積変化を起こすことによりポンプ作用が得られる。上部カバー４には、液体を前記ポンプ室１８に吸入するための吸入口１９及び吸入室２０が設けられ、下部カバー５には、前記ポンプ室１８から吐出するための吐出口２１及び吐出室２２が設けられている。また、上部カバー４には、巻線１０と駆動回路（図示せず）とを接続する配線１０ａを引き出すための開口２３が設けられている。
【００１６】
上記構成のトロコイドポンプ１においては、アウターロータ１２を非磁性体から構成し、インナーロータ１１を磁性体から構成したため、ステータ７及びインナーロータ１１がリラクタンスモータとして機能する。即ち、前記ステータ７の巻線１０への通電を制御して回転磁界を発生させることにより、インナーロータ１１自身に対して回転力が誘起される。
【００１７】
そして、インナーロータ１１の回転に伴いアウターロータ１２が回転することによりポンプ室１８の容積が変化し、この結果、吸入及び吐出動作が行われる。具体的には、ポンプ室１８が吸入室２０と連通するとき前記ポンプ室１８の容積は徐々に大きくなり内圧が低圧に変化する。この結果、吸入口１９から吸入室２０を経てポンプ室１８内に液体が吸入される。一方、ポンプ室１８が吐出口２１と連通するとき前記ポンプ室１８の容積は徐々に小さくなり内圧が高圧に変化する。この結果、ポンプ室１８内の液体は吐出室２２を経て吐出口２１から吐出される。
【００１８】
このように本実施例によれば、ステータ７の内部にトロコイドギア１３を配置し、ステータ７の巻線１０に通電することにより発生する回転磁界によりインナーロータ１１を直接的に回転駆動するように構成したので、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができると共に小形化及び構成の簡略化を図ることができる。
【００１９】
図３は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第２の実施例では、インナーロータ１１の外歯１６部分にそれぞれ永久磁石３１が組み込まれている。前記永久磁石３１は径方向に異極となるように、また、周方向にＮ極とＳ極とが交互に現れるように配置されている。
【００２０】
このような構成においても、第１の実施例と同様の作用、効果を得ることができる。また、インナーロータ１１の内部に永久磁石３１を組み込みリラクタンストルクも有効に利用できるように構成したので、効率改善を図ることができる。このため、高流量ポンプとしても利用できる。
【００２１】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
アウタロータは、透磁率が小さければ磁性体から構成することも可能である。
【００２２】
第２の実施例においては、ステータの突極を省略することができる。即ち、環状のステータコアの内周面に複数の空芯コイルを配置し、前記ステータコアと空芯コイルとを樹脂で一体成形することによりステータを構成することができる。このような構成によれば、ステータの厚み寸法を小さくすることができるので、より一層の小形化を図ることができる。
【００２３】
吸入口及び吐出口の両方を一対のカバーのうちの一方に設けることも可能である。
ケーシング本体を省略して、ステータがケーシングの一部として機能するように構成しても良い。即ち、この場合はステータと一対のカバーとからケーシング及びロータ収容室が構成される。このような構成によれば、トロコイドポンプの一層の小形化を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１のトロコイドポンプは、インナーロータを磁性体から構成し、前記インナーロータ及びステータがリラクタンスモータとして機能するように構成したので、巻線に通電することにより発生する回転磁界によりインナーロータを直接的に回転させることができる。このため、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができると共に小形化及び構成の簡略化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の請求項２のトロコイドポンプは、インナーロータを磁性体から構成すると共にインナーロータの外歯部分に永久磁石を組み込み、前記インナーロータ及びステータが永久磁石形モータとして機能するように構成したので、巻線に通電することにより発生する回転磁界によりインナーロータを直接的に回転させることができる。このため、駆動時に発生する振動や騒音を小さく抑えることができると共に小形化及び構成の簡略化を図ることができる。更に、インナーロータに永久磁石を組み込んだことにより効率改善を図ることができ、高流量ポンプに対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すトロコイドポンプの縦断側面図
【図２】ステータ及びトロコイドギアの横断上面図
【図３】本発明の第２の実施例を示す図２相当図
【符号の説明】
図中、１はトロコイドポンプ、４は上部カバー、５は下部カバー、６ａはロータ収容室、７はステータ、８はステータコア、９は突極、１０は巻線、１１はインナーロータ、１２はアウターロータ、１４は軸受、１５は回転軸、１６は外歯、１７は内歯、１８はポンプ室（空間）、１９は吸入口、２１は吐出口、３１は永久磁石を示す。
【図１】
2004251202.tif 000003
【図２】
2004251202.tif 000004
【図３】
2004251202.tif 000005