(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータとシャフトの直角度やポンプ装置の効率を悪化させることなく、吸引口側の流体抵抗を低減すること。【解決手段】電動機室Ｂとポンプ室Ａとを仕切る樹脂製の分離板９０を備え、電動機室Ｂに外郭をモールド樹脂６３で覆った円環状のステータ６０が配置され、ポンプ室Ａに滑り軸受４０を介してシャフト１０に支持された円板状のロータ２０がステータ６０と対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置であって、分離板９０は、ロータ２０と対向するステータ６０の端面６５に当接して保持され、シャフト１０は、滑り軸受４０を介して分離板９０に回転可能な状態で片持ち支持されている。【選択図】図１
2012202383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機室とポンプ室とを仕切る樹脂製の分離板を備え、前記電動機室に外郭をモールド樹脂で覆った円環状のステータが配置され、前記ポンプ室に滑り軸受を介してシャフトに支持された円板状のロータが前記ステータと対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置であって、
前記分離板は、前記ロータと対向する前記ステータの端面に当接して保持され、
前記シャフトは、前記滑り軸受を介して前記分離板に回転可能な状態で片持ち支持されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記分離板は、前記滑り軸受を収容する筒状の滑り軸受収容部を備え、前記ステータは、中央に前記滑り軸受収容部を収容する孔を備え、
前記滑り軸受収容部には、前記シャフトを摺動可能に支持する環状の前記滑り軸受が圧入され、底面中央に貫通孔が形成され、
前記貫通孔には、前記シャフトを抜け止めするために、前記貫通孔よりも小径で前記滑り軸受の内径よりも大径の円板状の抜け止め部材が配置されることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置におけるシャフトの片持ち構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、分離板でポンプ室と電動機室に仕切られ、ポンプ室側のマグネットと電動機室側のマグネットが軸方向に対向して配置されたマグネットカップリングタイプのポンプ装置が知られている。このポンプ装置の一例として、ポンプ室側に、羽根車を一体化したロータに保持される滑り軸受と、滑り軸受と摺動するシャフトおよび推力軸受板が、シャフトを支持するホルダーを介して分離板のホルダー収納部に保持され、かつ、シャフトを支持するポンプケーシングの軸支えに保持されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このポンプ装置のシャフト保持構造は、両持ち構造になっており、ポンプケーシングの軸支えがポンプケーシングの吸引口内に形成されているため、軸支えが吸引口から吸引した流体の経路に対して抵抗になってしまう問題点がある。
【０００４】
この問題点を解決するため、シャフトが分離板に保持された片持ち構造になっているマグネットカップリングタイプのポンプ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このポンプ装置は、特許文献１のポンプ装置に備えるポンプケーシングの軸支えが不要となり、吸引口側の流体抵抗を低減することができる。しかしながら、このポンプ装置のシャフト保持構造は、羽根車を一体化したロータに精度に限界のある滑り軸受が保持されているので、シャフトに対するロータの直角度を確保することができないという問題点がある。
【０００５】
また、このポンプ装置のシャフトを保持する分離板には、金属製補強板が装着されており、分離板がポンプ室側のマグネットと電動機室側のマグネットによる磁気吸引力で電動機室側にたわむことを抑止している。しかしながら、金属製補強板がポンプ室側のマグネットと電動機室側のマグネットの間に存在すると、金属製補強板の内部に渦電流が発生し、ロータの回転速度に依存した損失となり、ポンプ装置としての効率が悪くなってしまう問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２０８３７８号公報
【特許文献２】実開平２−４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、ロータとシャフトの直角度やポンプ装置の効率を悪化させることなく、吸引口側の流体抵抗を低減することができるポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のポンプ装置は、電動機室とポンプ室とを仕切る樹脂製の分離板を備え、アキシャルギャップ型電動機のロータと対向するモールド樹脂で外郭を覆ったステータの端面に分離板が当接して保持され、シャフトが滑り軸受を介して分離板に回転可能な状態で片持ち支持される構造になっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のポンプ装置によれば、シャフトがステータの端面に当接して保持される分離板に滑り軸受を介して回転可能な状態で片持ち支持されることで、ポンプ室を形成するポンプケーシング側にシャフト支持部が不要となり、吸引口側の流体抵抗を低減することができる。また、シャフトが分離板に回転可能な状態で片持ち支持されるため、滑り軸受をロータに保持させなくて済み、シャフトに対するロータの直角度を高めることができる。さらに、ステータの端面に樹脂製の分離板が当接して保持されることで、分離板に金属製補強板を装着しなくても、磁気吸引力による分離板のたわみを抑止でき、ポンプ装置としての効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるポンプ装置を示す要部断面図である。
【図２】本発明によるポンプ装置を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明によるポンプ装置の一例を示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１および図２は、本実施形態におけるアキシャルギャップ型電動機を用いたポンプ装置である。このポンプ装置は、樹脂製の分離板９０によってポンプ室Ａと電動機室Ｂとに水密的に区画されている。
【００１２】
ポンプ室Ａは、吸引口５１および吐出口５２が一体形成されたポンプケーシング５０内に、シャフト１０、ロータ２０、インペラ３０および滑り軸受４０が収容された構成になっている。ロータ２０とインペラ３０は、超音波溶着により一体形成されており、シャフト１０を介して滑り軸受４０に対して回転可能に支持されている。電動機室Ｂは、その外郭がモールド樹脂で形成された電動機ハウジング内にステータ６０と、ステータ６０と対向的に配置される図示しない回路基板とが収容された構成になっている。
【００１３】
ロータ２０は、鋼板で形成された円板状のヨーク２２と、ヨーク２２の電動機室Ｂ側の面上に等角度ピッチで配置された複数個のマグネット２１と、ヨーク２２とマグネット２１とを覆ってロータ２０の外郭を円板状に形成する樹脂２３とから構成されている。
【００１４】
ステータ６０は、ステータコア６１と、図示しないインシュレータを介してステータコア６１に巻回される巻線６２と、これらのステータコア６１と巻線６２とインシュレータとを覆ってステータ６０の外郭を円環状に形成するモールド樹脂６３とから構成されている。ステータ６０の中央には、筒状の孔６４が形成されており、樹脂製の筒状部１００が収容されている。筒状部１００は、開口１００ａを有する有底筒状に形成されており、ステータ６０および回路基板を水密的に区画する。
【００１５】
このようなロータ２０とステータ６０によって、マグネット２１とステータコア６１とが分離板９０を挟んでシャフト１０の軸線方向に沿って所定の空隙をもって対向的に配置されたアキシャルギャップ型電動機が構成される。なお、回路基板には、アキシャルギャップ型電動機の駆動制御を行う電子部品が載置され、電子部品は回路基板上の回路を介して巻線６２に電気的に接続されている。
【００１６】
分離板９０は、開口９１ａを有する筒状の滑り軸受収容部９１と、滑り軸受収容部９１の開口９１ａから径方向に延びる円板状のフランジ部９２とを備えている。滑り軸受収容部９１は、筒状部１００の開口１００ａ内に収容されている。フランジ部９２は、ロータ２０とステータ６０が対向する位置に配置され、ステータ６０の端面６５に当接して保持されている。滑り軸受収容部９１の開口９１ａ内には、環状の滑り軸受４０が滑り軸受収容部９１の底面に保持されるように収容されている。滑り軸受収容部９１の底面中央には、貫通孔９１ｂが形成されている。
【００１７】
シャフト１０は、例えば、ステンレス材から形成されており、滑り軸受収容部９１に収容された滑り軸受４０の内周で摺動可能に支持されている。シャフト１０の基端側は、滑り軸受収容部９１の貫通孔９１ｂから軸線方向に突出するように配置され、シャフト１０の先端側は、ロータ２０の中央から軸線方向にインペラ３０に向けて突出するように配置されている。滑り軸受収容部９１の貫通孔９１ｂには、シャフト１０が滑り軸受４０から軸線方向に抜けないようにするための円板状の抜け止め部材７０が配置されている。この抜け止め部材７０は、シャフト１０と同様なステンレス材などから形成されている。
【００１８】
以上説明してきたポンプ装置は、ポンプケーシング５０と分離板９０とステータ６０がそれぞれの外周部で図示しないパッキンを介して相互に結合され、ポンプ室Ａ内の流体がポンプ装置の外や電動機室Ｂ内に漏れないようになっている。
【００１９】
このような構成からなるポンプ装置の動作を説明する。ポンプ装置では、回路基板に載置された電子部品は、巻線６２に印加される電圧を、ロータ２０の回転位置に応じて切り換える。この印加電圧の切り換えにより、ステータコア６１とマグネット２１との間に磁気的な吸引／反発が起こり、ロータ２０がシャフト１０とインペラ３０とともに所定の方向に回転する。このロータ２０の回転により、吸引口５１から矢印のように水や湯などの流体を吸引し、その流体を吐出口５２から矢印のように吐出する。
【００２０】
次に、シャフト１０が滑り軸受４０を介して分離板９０に回転可能な状態で片持ち支持される構造について図２を用いて説明する。シャフト１０は、基端面１１の中央から軸線方向に突出する基端側ボルト部１２と、基端面１１から軸線方向に延びる摺動面１３と、滑り軸受４０とロータ２０との間に存在して摺動面１３から径方向に延びるフランジ状のスペーサ部１４と、スペーサ部１４から軸線方向に延びるロータ保持部１５と、先端面１６の中央から軸線方向に突出する先端側ボルト部１７とを備えている。また、スペーサ部１４は、シャフト１０の摺動面１３側の端面に、滑り軸受４０に対して摺動する摺動面１４ａを備えている。
【００２１】
シャフト１０は、滑り軸受４０がステータ６０の端面６５に保持された分離板９０の滑り軸受収容部９１に圧入された後、滑り軸受４０の内周側に挿入される。滑り軸受４０に挿入されたシャフト１０のスペーサ部１４は、シャフト１０の滑り軸受４０に対する位置決め手段になっている。また、このスペーサ部１４は、ロータ２０とステータ６０の間の所定の空隙を形成するように、ロータ２０の中央部に結合されている。
【００２２】
シャフト１０の先端側は、スペーサ部１４を含んでロータ保持部１５がロータ２０の中央に形成される孔に圧入され、先端側ボルト部１７がインペラ３０側に突出している。シャフト１０の先端側ボルト部１７には、先端側ナット部１８が締結されており、ロータ２０に対してシャフト１０が抜けないようになっている。先端側ナット部１８は、円錐状の防水キャップ８０で覆われている。なお、シャフト１０の先端側をロータ２０の中央に形成される孔に挿入した後、先端側ボルト部１７への先端側ナット部１８の締結により、スペーサ部１４と先端側ナット部１８とからロータ２０を挟み込むように固定してもよい。
【００２３】
抜け止め部材７０は、貫通孔９１ｂよりも小径で滑り軸受４０の内径よりも大径に形成されている。また、抜け止め部材７０の中央には、シャフト１０の基端側ボルト部１２を挿入する孔７１が形成されている。そして、抜け止め部材７０は、シャフト１０の基端面１１側の端面に、滑り軸受４０に対して摺動する摺動面７２を備えている。シャフト１０の基端側は、この抜け止め部材７０に形成された孔７１に圧入され、基端面１１が抜け止め部材７０に当接されて基端側ボルト部１２が貫通孔９１ｂから電動機室Ｂ側に突出している。シャフト１０の基端側ボルト部１２には、基端側ナット部１９が締結されており、シャフト１０に対して抜け止め部材７０が外れないようになっている。
【００２４】
このような構成からなるシャフト１０の保持構造により、シャフト１０の基端側に抜け止め部材７０を配置することで、滑り軸受４０からシャフト１０が抜けることがない。そして、滑り軸受４０の内周側に挿入されるシャフト１０の摺動面１３、スペーサ部１４の摺動面１４ａおよび抜け止め部材７０の摺動面７２を備えることで、シャフト１０を滑り軸受４０を介して分離板９０に回転可能な状態で片持ち支持することができる。
【００２５】
なお、図３は、本発明によるポンプ装置の外観の一例を示している。図３に示すように、ポンプ装置は、ポンプケーシング５０に備えた吸引口５１と吐出口５２がそれぞれ円筒状に形成されており、ポンプケーシング５０とステータ６０がそれぞれの外周部でネジ１１０により締結して一体化されている。
【００２６】
以上説明してきた本発明のポンプ装置によれば、ポンプ室Ａと電動機室Ｂとを仕切る樹脂製の分離板９０を備え、アキシャルギャップ型電動機のロータ２０と対向するモールド樹脂６３で外郭を覆ったステータ６０の端面６５に分離板９０が当接して保持され、シャフト１０が滑り軸受４０を介して分離板９０に回転可能な状態で片持ち支持される構造になっている。
【００２７】
したがって、シャフト１０がステータ６０の端面６５に当接して支持される分離板９０に滑り軸受４０を介して回転可能な状態で片持ち支持されることで、ポンプ室Ａを形成するポンプケーシング５０にシャフト１０を支持するシャフト支持部が不要となり、吸引口５１側の流体抵抗を低減することができる。また、シャフト１０が分離板９０に回転可能な状態で片持ち支持されるため、滑り軸受４０をロータ２０に保持させなくて済み、シャフト１０に対するロータ２０の直角度を高めることができる。さらに、ステータ６０の端面６５に分離板９０が当接して保持されることで、分離板９０とステータ６０との間に隙間ができないため、分離板９０に金属製補強板を装着しなくても、分離板９０が電動機室Ｂ側に磁気吸引力によってたわむことを抑止できる。そして、分離板９０に金属製補強板が装着されないため、渦電流の発生を防止してポンプ装置の効率が低下しないようにすることができる。
【００２８】
また、本発明のポンプ装置によれば、分離板９０は、滑り軸受４０を収容する筒状の滑り軸受収容部９１を備え、ステータ６０は、中央に滑り軸受収容部９１を収容する孔６４を備えている。そして、滑り軸受収容部９１には、シャフト１０を摺動可能に支持する環状の滑り軸受４０が圧入され、底面中央に貫通孔９１ｂが形成され、貫通孔９１ｂには、シャフト１０を抜け止めするため、貫通孔９１ｂよりも小径で滑り軸受４０の内径よりも大径の円板状の抜け止め部材７０が配置されている。
【００２９】
したがって、分離板９０に備えた滑り軸受収容部９１で滑り軸受４０を介してシャフト１０を支持することで、分離板９０に対するシャフト１０の直角度を高めることができる。また、ステータ６０の中央に備えた孔６４に筒状部１００を介して滑り軸受収容部９１を収容することで、ステータ６０の内周側のデッドスペースを有効的に利用することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、ステータ６０の中央に備えた孔６４に筒状部１００を収容するようにしたが、本発明はこれに限らず、ステータ６０の外郭を覆うモールド樹脂６３でステータ６０の内周側を有底筒状に成形し、筒状部１００自体を一体成形するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  ポンプ室
Ｂ  電動機室
１０  シャフト
１１  基端面
１２  基端側ボルト部
１３  摺動面
１４  スペーサ部
１４ａ  摺動面
１５  ロータ結合部
１６  先端面
１７  先端側ボルト部
１８  先端側ナット部
１９  基端側ナット部
２０  ロータ
２１  マグネット
２２  ヨーク
２３  樹脂
３０  インペラ
４０  滑り軸受
５０  ポンプケーシング
５１  吸引口
５２  吐出口
６０  ステータ
６１  ステータコア
６２  巻線
６３  モールド樹脂
６４  孔
６５  端面
７０  抜け止め部材
７１  孔
７２  摺動面
８０  防水キャップ
９０  分離板
９１  滑り軸受収容部
９１ａ  開口
９１ｂ  貫通孔
９２  フランジ部
１００  筒状部
１００ａ  開口
１１０  ネジ
【図１】
2012202383.tif 000003
【図２】
2012202383.tif 000004
【図３】
2012202383.tif 000005