(57)【要約】【課題】モータとしての効率が高く、性能のバラツキが少ない安価なキャンドモータを提供する。【解決手段】ＤＣブラシレスモータのステータコア６０をロータマグネット６８から隔離密閉するキャン５２を有するキャンドモータ５０であって、キャン５２が、ステータコア６０をロータマグネット６８の回転方向に位置決めするコア位置決め部６２と、ロータマグネット６８の磁極を検出するための磁気センサ７４をロータマグネット６８の回転方向に位置決めするセンサ位置決め部７６とを有するように構成して、上記課題を解決した。上記コア位置決め部６２は、凹形状であることが好ましい。また、上記センサ位置決め部７６は、ロータマグネット６８の回転軸と平行な凹形状であるか、磁気センサ７４を実装するセンサ基板と平行な凹形状であることが好ましい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣブラシレスモータのステータコアをロータマグネットから隔離密閉するキャンを有するキャンドモータであって、
前記キャンが、前記ステータコアを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするコア位置決め部と、前記ロータマグネットの磁極を検出するための磁気センサを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするセンサ位置決め部とを有することを特徴とするキャンドモータ。
【請求項２】
前記コア位置決め部が、凹形状の位置決め部であることを特徴とする請求項１に記載のキャンドモータ。
【請求項３】
前記センサ位置決め部が、前記ロータマグネットの回転軸と平行な凹形状の位置決め部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャンドモータ。
【請求項４】
前記センサ位置決め部が、前記磁気センサを実装するセンサ基板と平行な凹形状の位置決め部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のキャンドモータ。
【請求項５】
ステータコア、ロータマグネット及びステータコアをロータマグネットから隔離密閉するキャンを有するキャンドモータと、前記ロータマグネットに連結され、当該ロータマグネットと共に回転する羽根車を有するポンプ部とを備えたキャンドポンプであって、
前記キャンが、前記ステータコアを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするコア位置決め部と、前記ロータマグネットの磁極を検出するための磁気センサを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするセンサ位置決め部とを有することを特徴とするキャンドポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャンドモータ及びキャンドポンプに関し、更に詳しくは、ＤＣブラシレスモータのステータコアをロータマグネットから隔離密閉するキャンを備えたキャンドモータ及びキャンドポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯又は給水のために流体を加圧して排出するポンプとして、モータのロータマグネットと羽根車とをポンプ室に一体構造として納めると共に、流体を遮蔽する隔壁（キャン）を隔てた位置にモータのステータコアを配置したキャンドポンプが知られている。こうしたキャンドポンプは、以前は、構成が簡素なＡＣモータを用いたキャンドポンプが一般的であったが、省電力化の要求に応えるためにＤＣモータを用いたキャンドポンプが開発されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
図４は、特許文献１の図１に示されているキャンドポンプの断面図である。図４に示すキャンドポンプは、ポンプの羽根車３を回転させるローター９と、そのローター９を密閉する隔壁１１と、その隔壁１１を隔てた位置に設けたステーター１０と、そのステーター１０を内部に固定するモーターフレーム１３と、そのモーターフレーム１３内に設けられた制御部１２とで構成されている。
【０００４】
このキャンドポンプは、制御部１２にホール素子等の磁気センサ２０を搭載するブラシレスＤＣモータを用いているものと考えられる。したがって、このキャンドポンプでは、磁気センサ２０が隔壁１１越しに永久磁石８による磁力線を検出し、検出した磁力線に基づいて制御部１２がローター９の回転位置を推定し、このローター９の回転位置に基づいて制御部１２がステータ１０に流れる電流を整流しているものと推測できる。
【特許文献１】特開２００１−３１７４８６号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、キャンドポンプを構成するキャンドモータとしてＡＣモータを用いる場合には、ＡＣモータのステータコアとロータとの位置決め精度はあまり高精度は要求されず、ステータコアとロータとの位置関係が多少ずれていても、モータ性能に与える影響は少ない。そのため、ＡＣモータを用いたキャンドポンプでは、ポンプとしての送水能力に影響するポンプ室内部の軸受と羽根車との位置関係の精度が注目される。
【０００６】
一方、キャンドポンプを構成するキャンドモータとしてＤＣモータを用いる場合には、キャンドポンプの隔壁１１（図４参照）内部のポンプ室に存在する永久磁石８と、隔壁１１の外部に存在するステーター１０と、永久磁石８の磁極を検出する磁気センサ２０との位置関係が重要である。特に、ステーター１０と磁気センサ２０との位置関係が設計値からずれると、モータ性能が大きく低下し、ポンプの効率が悪化するという問題が生ずる。
【０００７】
従来の特許文献１に記載のキャンドポンプでは、磁気センサ２０が制御部１２の基板に実装されているので、制御部１２とステーター１０との取付誤差と、制御部１２と磁気センサ２０との取付誤差と、取り付けられた磁気センサ２０の傾き誤差とが加算されてモータ性能が悪化し、所定のポンプ性能を出すことができないという不具合を生じている。また、回転方向を切り替えて使用するサーボモータ等の用途では、ステーター１０と磁気センサ２０との取付誤差は、回転方向毎のトルク性能の差となって表れてしまうので好ましくない。
【０００８】
また、ポンプとしての性能を維持するために、制御部１２とステーター１０との取付誤差と、制御部１２と磁気センサ２０との取付誤差と、取り付けられた磁気センサ２０の傾き誤差とを減少させる調整を組立工程に組み込むと、組立調整の工数が増加して、ポンプの価格が上昇してしまうという不具合を生じている。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータとしての効率が高く、トルク性能のバラツキが小さい安価なキャンドモータ及びキャンドポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のキャンドモータは、ＤＣブラシレスモータのステータコアをロータマグネットから隔離密閉するキャンを有するキャンドモータであって、前記キャンが、前記ステータコアを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするコア位置決め部と、前記ロータマグネットの磁極を検出するための磁気センサを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするセンサ位置決め部とを有することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、ＤＣブラシレスモータのステータコアと磁気センサとの取り付けが容易になると共に、ステータコアと磁気センサとの取付誤差が少なくなるので、モータの出力特性のバラツキを減少させることができる。
【００１２】
上記本発明のキャンドモータにおいて、前記コア位置決め部が、凹形状の位置決め部であることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、キャンの剛性を低下させることなくステータコアをロータマグネットに近づけた状態でキャンに位置決めすることができる。その結果、ステータコアとロータマグネットとの隙間を狭くして、キャンドモータの出力トルクを増大させることができる。
【００１４】
上記本発明のキャンドモータにおいて、前記センサ位置決め部を、(i)前記ロータマグネットの回転軸と平行な凹形状の位置決め部としてもよいし、(ii)前記磁気センサを実装するセンサ基板と平行な凹形状の位置決め部としてもよい。
【００１５】
上記(i)の発明によれば、磁気センサをロータマグネットが放射状に発する強い磁界の中に配置することができるので、ロータマグネットの回転位置の検出精度を向上させて、キャンドモータの出力性能を安定化させることができる。また、上記(ii)の発明によれば、磁気センサを、ロータマグネットの回転軸と直角な面に配置したセンサ基板と平行になるように実装することができる。その結果、磁気センサの実装が容易となり、チップマウンタによる自動実装が可能となる。また、これら(i)(ii)の発明によれば、キャンの剛性を低下させることなく、磁気センサをロータマグネットに近づけて、キャンに位置決めすることができる。その結果、ステータコアとロータマグネットとの隙間を狭くすることができるので、磁気センサによるロータマグネットの回転位置の検出精度を向上させて、キャンドモータの出力性能を安定化させることができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するための本発明のキャンドポンプは、ステータコア、ロータマグネット及びステータコアをロータマグネットから隔離密閉するキャンを有するキャンドモータと、前記ロータマグネットに連結され、当該ロータマグネットと共に回転する羽根車を有するポンプ部とを備えたキャンドポンプであって、前記キャンが、前記ステータコアを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするコア位置決め部と、前記ロータマグネットの磁極を検出するための磁気センサを前記ロータマグネットの回転方向に位置決めするセンサ位置決め部とを有することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、キャンがコア位置決め部とセンサ位置決め部とを有するので、ステーターと磁気センサとの取付誤差が小さくなる。その結果、ポンプ性能の低下が起こり難く、ポンプの効率の悪化を抑制できる。また、ステーターと磁気センサとの取付誤差を調整する必要がないので、組立調整の工数を削減でき、ポンプの価格上昇を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明キャンドモータによれば、モータとしての効率が高く、性能のバラツキが少ない安価なキャンドモータを提供することができる。また、本発明のキャンドポンプによれば、ポンプ性能の低下が起こり難く、ポンプの効率の悪化を抑制できると共に、ポンプの価格上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のキャンドモータ及びキャンドポンプについて図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るキャンドモータ５０を用いたキャンドポンプ３０の一例を示す断面図である。図１の中心線Ｚより上の上半分はステータコア６０が存在する部分の断面であり、図１の中心線Ｚより下の下半分は磁気センサ７４が存在する部分の断面である。また、図２は、図１に示したキャンドポンプ３０を部品毎に分解した状態を示す斜視図である。また、図３は、キャン５２を底面側から見た斜視図である。
【００２１】
本発明のキャンドポンプ３０は、図１及び図２に示すように、ステータコア６０、ロータマグネット６８及びステータコア６０をロータマグネット６８から隔離密閉するキャン５２を有するキャンドモータ５０と、ロータマグネット６８に連結され、ロータマグネット６８と共に回転する羽根車３４を有するポンプ部４０とを備えている。そして、キャンドモータ５０が有するキャン５２は、図２及び図３に示すように、ステータコア６０をロータマグネット６８の回転方向に位置決めするコア位置決め部６２と、ロータマグネット６８の磁極を検出するための磁気センサ（７４，８４）をロータマグネット６８の回転方向に位置決めするセンサ位置決め部（７６，８６）とを有している。
【００２２】
本発明のキャンドポンプ３０は、図１及び図２に示すように、給湯又は給水等を行うためにポンプケース３２の吸込口３６から流体を吸入し、回転する羽根車３４のベーンによって案内された流体を遠心力によって外周方向に加圧し、この加圧した流体を吐出口３８から排出するポンプである。
【００２３】
キャンドポンプ３０は、羽根車３４を備えたポンプ部４０と、羽根車３４を回転させるキャンドモータ５０の部分とから構成される。
【００２４】
図１及び図２に示すキャンドモータ５０は、ポンプとしての効率を向上させるために、ＤＣブラシレスモータを用いている。キャンドモータ５０は、ＤＣブラシレスモータのステータコア６０をロータマグネット６８から隔離密閉すると共に、ステータコア６０を保持するキャン５２と、ポンプケース３２とキャン５２との間に配置して吐出する流体がポンプケース３２とキャン５２との隙間から漏れることを防止するＯリング５３と、キャンドモータ５０のステータ側を覆うことによりステータ等の内部構造を外部から保護するモータケース５４とを備えている。
【００２５】
また、キャンドモータ５０は、電流を流すことによって磁界を発生し、ロータマグネット６８に対して回転のトルクを与えるステータコイル５６と、ステータコイル５６を保持するボビン５８と、ボビン５８を位置決めすると共にステータコイル５６が生成した磁力線を集中して通すステータコア６０と、ロータマグネット６８の磁極を検出する磁気センサ７４（ロータマグネット６８の回転軸と平行に配置した磁気センサ）と、各ステータコイル５６の端子５７を中継すると共に磁気センサ７４を実装するセンサ基板７８と、キャン５２とポンプケース３２により両端を固定して、軸受６６を支持するシャフト６４と、シャフト６４に対して回転する軸受６６をスラスト方向に支えるスラスト軸受７０，７２とを備えている。
【００２６】
図１及び図２に示すキャンドモータ５０のセンサ基板７８は、３個の磁気センサ７４又は３個の磁気センサ８４を実装すると共に、１２極のステータコイル５６の端子５７を中継して３相の入力となるような配線がなされている。
【００２７】
ロータ側の羽根車３４は、ロータマグネット６８及び軸受６６で固定されている。したがって、羽根車３４は、軸受６６によってラジアル方向及びスラスト方向の加重を受けて、シャフト６４を軸に回転運動を行うことができる。
【００２８】
図１及び図２に示すキャンドモータ５０は、ステータが１２極３相で、ロータが８極のブラシレスＤＣモータの実施形態を示しているが、本発明に係るキャンドモータは、この磁極数や相に限定されるものではない。
【００２９】
図１〜図３に示すように、ステータコア６０をロータマグネット６８から隔離密閉するキャン５２には、ステータコア６０をロータマグネット６８の回転方向に対して位置決めする１２箇所のコア位置決め部６２と、磁気センサ７４をロータマグネット６８の回転方向に対して位置決めする３箇所のセンサ位置決め部７６（ロータマグネットの回転軸と平行な凹部）とを備えている。コア位置決め部６２とセンサ位置決め部７６とをキャン５２に設けることによって、ステータコア６０と磁気センサ７４との取付誤差を減少させることが可能となり、キャンドモータ５０の出力特性のバラツキを減少させることができる。
【００３０】
また、本発明においては、コア位置決め部６２とセンサ位置決め部７６とをキャン５２に設けることによって、ステータコア６０と磁気センサ７４との組立と位置決めとを容易に行うことができるので、組立調整の工数を減少させて安価なキャンドモータ５０を提供することができる。また、効率が高く性能のバラツキが少ないキャンドモータ５０を提供することができる。
【００３１】
図１及び図２では、コア位置決め部６２とセンサ位置決め部７６とを凹形状にした実施形態を示しているが、本発明は凹形状に限定されるものではなく、ステータコア６０又は磁気センサ７４をロータの回転方向に位置決めするために、コア位置決め部６２とセンサ位置決め部７６とを突起又は凸部等の形状にしてもよい。
【００３２】
凹形状のコア位置決め部６２は、ステータコア６０をロータマグネット６８に近づけることができるので、キャン５２の剛性を顕著に低下させることなく、キャンドモータ５０の出力トルクを増大させることができる。
【００３３】
同様に、凹形状のセンサ位置決め部７６は、磁気センサ７４をロータマグネット６８に近づけることができるので、磁気センサ７４によるロータマグネット６８の回転位置の検出精度が向上し、キャンドモータ５０の出力性能を安定させることができる。
【００３４】
図３に示すキャン５２では、３箇所のセンサ位置決め部７６と共に、磁気センサ８４（図２のセンサ基板７８参照）をロータマグネット６８の回転方向に位置決めする３箇所のセンサ位置決め部８６（センサ基板７８に対して平行な凹部）を備えている。
【００３５】
磁気センサ７４と磁気センサ８４とは、通常同時には使用されず、いずれか一方を実装すればよい。図３に示すキャン５２では、キャン５２を双方の形式のキャンドモータ５０に対して共用可能とするために、センサ位置決め部７６及びセンサ位置決め部８６の双方を備えた実施形態を示しているが、センサ位置決め部７６又はセンサ位置決め部８６のいずれか一方を備えていれば本発明の目的は達成される。
【００３６】
センサ位置決め部７６の形状は、ロータマグネット６８の回転軸と平行な凹形状としているので、磁気センサ７４をロータマグネット６８の磁力線に対して直角に配置することができる。したがって、磁気センサ７４を、ロータマグネット６８が放射状に発する強い磁界の中に配置することが可能となる。これにより、磁気センサ７４によるロータマグネット６８の回転位置の検出精度が向上して、キャンドモータ５０の出力トルク特性を安定させることができる。
【００３７】
キャンドポンプ３０の吐出能力を維持するには、ポンプケース３２における羽根車３４のスラスト方向の位置決め精度が重要である。図１に示す実施形態では、ロータマグネット６８の中心線ＭＣと、ステータコア６０の中心線ＣＣとをずらすことによって、キャンドポンプ３０の動作時に発生する磁力による吸引力を利用して、常にロータ側の軸受６６をスラスト軸受７０側に押し当てるように設計してある。図１に示すキャンドポンプ３０では、このようにして、ポンプケース３２内での羽根車３４のスラスト方向の位置決め精度を保証している。
【００３８】
このように、ロータマグネット６８の中心線ＭＣと、ステータコア６０の中心線ＣＣとをずらすように設計すると、必然的に図１に示す左方向にロータマグネット６８が飛び出した構成となる。このロータマグネット６８が飛び出した位置に磁気センサ７４を設けることによって、キャンドモータ５０の空きスペースを有効に利用することができる。
【００３９】
一方、磁気センサ８４（図２のセンサ基板７８参照）を用いてキャンドモータ５０の回転を制御する場合には、磁気センサ８４を、センサ位置決め部８６（図３参照）に嵌合するように実装すればよい。この場合には、磁気センサ８４をチップマウンタ等の自動機を用いて容易にセンサ基板７８に実装することができ、キャンドポンプ３０の価格を安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るキャンドモータを用いたキャンドポンプの一例を示す断面図である。
【図２】図１に示したキャンドポンプを部品毎に分解した状態を示す斜視図である。
【図３】キャンを底面側から見た斜視図である。
【図４】従来のキャンドポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
３０  キャンドポンプ
３２  ポンプケース
３４  羽根車
３６  吸込口
３８  吐出口
４０  ポンプ部
５０  キャンドモータ
５２  キャン
５３  Ｏリング
５４  モータケース
５６  ステータコイル
５７  端子
５８  ボビン
６０  ステータコア
６２  コア位置決め部
６４  シャフト
６６  軸受
６８  ロータマグネット
７０，７２  スラスト軸受
７４  磁気センサ（ロータマグネットの回転軸と平行に配置した磁気センサ）
７６  センサ位置決め部（ロータマグネットの回転軸と平行）
７８  センサ基板
８４  磁気センサ（センサ基板と平行に配置した磁気センサ）
８６  センサ位置決め部（センサ基板と平行）
【図１】
2007097257.tif 000003
【図２】
2007097257.tif 000004
【図３】
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【図４】
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