(57)【要約】【課題】簡素な構造にてモータ用の制御基板を保持する。【解決手段】鉄心５１の内部に収容される環状コイル５２において、コイルボビン５２ａの面上に起立する脚部５２ｃを設け、これを鉄心５１の外部へと延出させることで、脚部５２ｃにより制御基板６を保持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クローポール型モータにおいて、
周方向に沿って配置されるマグネットを備えるとともに、回転可能に支持されるロータと、
周方向に沿って配置された爪磁極を備える鉄心の内部に、当該爪磁極を介して前記マグネットと対向するように環状コイルに収容するステータと、
前記環状コイルに流す電流を制御する制御基板とを有し、
前記環状コイルは、
環状のコイルボビンと、
前記コイルボビンに巻回された電線と、
周方向に沿って複数配置されており、前記コイルボビンの面上から起立して前記鉄心の外部へと延出する脚部とを有し、
前記制御基板は、前記脚部のそれぞれによって保持されることを特徴とするクローポール型モータ。
【請求項２】
前記鉄心は、爪磁極の先端部の向きが互い違いとなるように、上向きの爪磁極と下向きの爪磁極とが周方向にかけて交互に配置されるとともに、同一方向に延在して隣接する一対の爪磁極の間には、対向する方向に延在する爪磁極に対応したギャップが形成されており、
前記脚部は、前記ギャップを介して前記鉄心の外部へと延出することを特徴とする請求項１に記載されたクローポール型モータ。
【請求項３】
前記脚部は、頂上部に、前記電線と前記制御基板上の回路とを接続するために、当該電線を絡げるためのピンが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載されたクローポール型モータ。
【請求項４】
前記脚部は、前記電線を前記制御基板側へと導くための貫通空間が内部に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載されたクローポール型モータ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載された前記クローポール型モータを駆動源とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クローポール型モータ、および、当該モータを駆動源とするポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液体を吸排するポンプには、羽根車を回転駆動させるモータとして爪磁極を有したクローポール型モータを使用したものが知られている（例えば特許文献１など参照）。クローポール型モータは、構造が単純であることから生産性が良く、しかも製造コストも低く抑えることができるという利点を有している。
【特許文献１】特表２００３−５０５６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この類のモータでは、コイルに流す電流を制御するための制御基板を備えているが、この制御基板を保持するために、筐体等のさらなる部材が必要となり、構造が複雑化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造にてモータ用の制御基板を保持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、周方向に沿って配置されるマグネットを備えるとともに、回転可能に支持されるロータと、周方向に沿って配置された爪磁極を備える鉄心の内部に、この爪磁極を介してマグネットと対向するように環状コイルに収容するステータと、環状コイルに流す電流を制御する制御基板とを有するクローポール型モータを提供する。環状コイルは、環状のコイルボビンと、コイルボビンに巻回された電線と、周方向に沿って複数配置されており、コイルボビンの面上から起立して鉄心の外部へと延出する脚部とを有し、制御基板は、脚部のそれぞれによって保持される。
【０００６】
ここで、第１の発明において、鉄心は、爪磁極の先端部の向きが互い違いとなるように、上向きの爪磁極と下向きの爪磁極とが周方向にかけて交互に配置されるとともに、同一方向に延在して隣接する一対の爪磁極の間には、対向する方向に延在する爪磁極に対応したギャップが形成されていることが好ましい。この場合、脚部は、ギャップを介して鉄心の外部へと延出することが望ましい。
【０００７】
また、第１の発明において、脚部は、頂上部に、電線と制御基板上の回路とを接続するために、この電線を絡げるためのピンが設けられていることが好ましい。
【０００８】
さらに、第１の発明において、脚部は、電線を制御基板側へと導くための貫通空間が内部に形成されていることが望ましい。
【０００９】
また、第２の発明は、上記の第１の発明に記載されたクローポール型モータを駆動源とするポンプを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鉄心の内部に収容される環状コイルにおいて、コイルボビンの面上に脚部を設け、これを鉄心の外部へと延出させることで、制御基板を保持することができる。従来では、制御基板を保持するために、筐体等のさらなる部材が必要であったが、脚部によりこれを代用することができるので、制御基板保持用の部材を省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるポンプを示す断面図である。このポンプは、クローポール型モータを駆動源とするポンプであり、ポンプケース１と、分離板２と、羽根車３と、ロータ４と、ステータ５と、制御基板６とを主体に構成されている。
【００１２】
ポンプケース１と分離板２とは互いに結合されており、これらが対をなしてポンプ室７を形成している。ポンプケース１と分離板２との結合部分には、ポンプ室７の水密性を確保する観点から、シール部材８を介在させている。ポンプ室７には、羽根車３とロータ４とが一体化された状態で回転自在に収容されている。ロータ４の周囲には、分離板２を挟んで外側にステータ５が対向して配置されており、いわゆるインナー型ロータ構造のモータ構成となっている。また、このポンプは、ポンプケース１を除いた部位全体がモールド樹脂９で覆われている。つまり、分離板２、ステータ５および制御基板６がモールド樹脂９で被覆されている。
【００１３】
ポンプケース１は、分離板２とともにポンプ室７を形成しており、ポンプ室７を画定するケース本体１１と、吸入口１２と、吐出口１３とで構成されている。吸入口１２は、ケース本体１１の天面中央に開口されており、ポンプ室７内に液体を吸入するための開口として機能する。吐出口１３は、ケース本体１１の側壁に設けられており、ポンプ室７内の液体を吐出するための開口として機能する。
【００１４】
分離板２は、ポンプケース１とともにポンプ室７を形成している。また、この分離板２は、ロータ４とステータ５とを水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する機能を担っている。
【００１５】
羽根車３は、ロータ４に対して一体的に取り付けられており、ロータ４とともに回転する。この羽根車３は、自己が回転することにより、吸入口１２からポンプ室７内へと液体を吸い込むとともに、吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口１３からポンプ外へと排出する。
【００１６】
ロータ４は、円筒体として形成され、羽根車３を回転駆動させる。このロータ４は、円筒形状のロータ本体４１と、ロータ本体４１の外壁（外周側）に設けられて磁気回路（磁束）を構成するマグネット４２とで構成されている。ロータ本体４１は、ポンプケース１に設けられた軸支え部４３と、分離板２に設けられた軸支え部４４とに挿入嵌合させた固定軸４５に対して、軸受け部４６を介して回転自在に支持されている。固定軸４５は、その両端側に取り付けられた一対の回り止め板４７により回転不可能とされている。なお、マグネット４２と分離板２との間には、ロータ４の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。
【００１７】
図２は、ステータ５および制御基板６の状態を模式的に示す斜視図である。ステータ５は、ロータ４の外周側に対向して配置された環状の鉄心５１の内部に環状コイル５２を収容して構成されている。ステータ５は、電流を流すことにより環状コイル５２で発生した磁界を、鉄心５１が備える複数の爪磁極（クローポール）５３からロータ４へと伝達する機能を担っている。
【００１８】
鉄心５１は、ロータ４と対向する内周側が開口した断面略コ字形状を有しており、環状コイル５２の外周側を覆う筒状の側壁と、環状コイル５２を上下方向からそれぞれ挟み込む一対の底面とを有している。また、この鉄心５１には、環状コイル５２の内周側に沿って等間隔で配置された複数（本実施形態では、８つ）の爪磁極５３を有している。この爪磁極５３は、上側底面の内縁部より屈曲して軸方向下方に延在する上側の爪磁極５３と、下側底面の内縁部より屈曲して軸方向上方に延在する下側の爪磁極５３とで構成されている。ここで、上側の爪磁極５３と下側の爪磁極５３とは、周方向にかけて交互に配置されている。また、鉄心５１には、同一方向に延在して隣接する一対の爪磁極５３の間に、対向する方向に延在する爪磁極５３の先端部に対応するギャップが形成されている。
【００１９】
鉄心５１は、例えば、絶縁皮膜された鉄粉をバインダとともに圧縮成形した圧粉鉄心で構成される。具体的には、鉄粉にリン酸皮膜処理などの絶縁処理を施すとともに、金型にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を塗布する。そして、金型に粉体を充填して、圧縮した後に、取り出すことにより成形される。鉄心５１は、金型からの離型性を考慮して、本実施形態では、互いに分離可能な上部鉄心５１ａと下部鉄心５１ｂとで構成されている。上部鉄心５１ａは、上側の底面と、この底面から延在する上側の爪磁極５３と、側壁の上側円筒領域とが一体化されて構成されており、また、下部鉄心５１ｂは、下側の底面と、この底面から延在する下側の爪磁極５３と、側壁部の下側円筒領域とが一体化されて構成されている。
【００２０】
図３は、環状コイル５２を模式的に示す斜視図である。環状コイル５２は、コイルボビン５２ａと、このコイルボビン５２ａに巻回された電線５２ｂとを主体に構成されている。このコイルボビン５２ａは、断面略コ字形状を有する環状部材であり、その面上（具体的には、周方向に水平となる面上）には、制御基板６を保持する複数の脚部５２ｃが設けられている。この脚部５２ｃは、鉄心５１において同一方向に延在する一対の爪磁極５３の間に形成されるギャップと位置的に対応して、周方向に沿って等間隔で配置されており、コイルボビン５２ａの面上から起立して、鉄心５１の外部へと延出している。
【００２１】
脚部５２ｃの頂部には、制御基板６に形成された開口に挿入され、この制御基板６に対する位置決めと保持を行うための凸部５２ｄが設けられている。この凸部５２ｄは、すべての脚部５２ｃに対応して設ける必要はなく、任意の脚部５２ｃに対して選択的に設けられていれば足りる。
【００２２】
図４は、脚部５２ｃの近傍を拡大して示す模式図である。脚部５２ｃの頂部には、巻回された電線５２ｂと制御基板６とを接続するために、この電線５２ｂの端部を絡げるためのピン５２ｆが設けられている。なお、ピン５２ｆは、すべての脚部５２ｃに対応して設ける必要はなく、本実施形態では、任意の脚部５２ｃに対して選択的に設けられている（例えば、凸部５２ｄが形成されていない脚部５２ｃのいずれか２つ）。
【００２３】
制御基板６は、分離板２の背面に設けられており、ロータ４の回転位置を検出する位置検出センサ（図示せず）からの信号を受けて、環状コイル５２に流す電流を制御する。これより、制御基板６は、ロータ４の回転位置に応じて、環状コイル５２で発生した磁界を制御する。
【００２４】
このように構成されたポンプにおいては、環状コイル５２において発生する磁界が爪磁極５３からマグネット４２へと伝達されることにより、このマグネット４２が吸引反発することで、ロータ４と一体的に設けられた羽根車３が、固定軸４５を中心として回転する。そして、この羽根車３の回転にともないポンプ作用が発生し、液体が吸入口１２よりポンプ室７内へと吸い込まれるとともにポンプ室７内で加圧される。加圧された液体は、周囲方向へ圧送され、吐出口１３からポンプ外へと吐出される。
【００２５】
このように本実施形態によれば、鉄心５１の内部に収容される環状コイル５２において、コイルボビン５２ａの面上に脚部５２ｃを設け、これを鉄心５１の外部へと延出させることで、制御基板６を保持することができる。従来では、制御基板６を保持するために、筐体等のさらなる部材が必要であったが、脚部５２ｃによりこれを代用することができるので、制御基板保持用の部材を省略することができる。
【００２６】
また、クローポール型モータでは、ロータ４の回転位置に合わせて転流を行う必要がある。この転流タイミングは、制御基板６上に配置した位置検出センサにてセンシングを行うが、そのためには、制御基板６とステータ５との角度を精密に取り付ける必要がある。本実施形態によれば、脚部５２ｃを鉄心５１の爪磁極の間より延出させることで、ステータ５と制御基板６との位置決めを精度よく行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、脚部５２ｃの頂部に、電線５２ｂを絡げるためのピン５２ｆを設けているので、電線５２ｂの端部の処理を容易に行うことができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態にかかる脚部５２ｃの断面状態を示す模式図である。第２の実施形態にかかるポンプが、第１の実施形態のそれと相違する点は、環状コイル５２の構造である。なお、第１の実施形態と共通する構成については符号を引用するとともに重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明を行う。
【００２９】
具体的には、コイルボビン５２ａの面上に設けられる脚部５２ｃには、その内部を貫通する空間（貫通空間）５２ｇが形成されている。この貫通空間５２ｇにより、脚部５２ｃの内部を通過させて電線５２ｂの端部を制御基板６へと導くことができる。また、脚部５２ｃの内部を通過させて制御基板６へと導くことにより、電線５２ｂを絶縁することができるので、安全性を確保することができる。
【００３０】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態にかかるポンプを示す断面図である。このポンプは、クローポール型モータを駆動源とするポンプであり、ポンプケース１０１と、分離板１０２と、羽根車１０３と、ロータ１０４と、ステータ１０５と、制御基板１０６とを主体に構成されている。
【００３１】
ポンプケース１０１と分離板１０２とは互いに結合されており、これらが対をなしてポンプ室１０７を形成している。ポンプ室１０７には、羽根車１０３とロータ１０４とが一体化された状態で回転自在に収容されている。ロータ１０４の内側には、分離板２を挟んでステータ５が対向して配置されており、いわゆるアウター型ロータ構造のモータ構成となっている。
【００３２】
ポンプケース１０１は、分離板１０２とともにポンプ室１０７を形成しており、ポンプ室１０７を画定するケース本体１１１と、吸入口１１２と、吐出口（図示せず）とで構成されている。吸入口１１２は、ケース本体１１１の天面中央に開口されており、ポンプ室１０７内に液体を吸入するための開口として機能する。吐出口は、ケース本体１１１の側壁に設けられており、ポンプ室１０７内の液体を吐出するための開口として機能する。
【００３３】
分離板１０２は、ポンプケース１０１とともにポンプ室１０７を形成している。また、この分離板１０２は、ロータ１０４とステータ１０５とを水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する機能を担っている。
【００３４】
羽根車１０３は、ロータ１０４に対して一体的に取り付けられており、ロータ１０４とともに回転する。この羽根車１０３は、自己が回転することにより、吸入口１１２からポンプ室１０７内へと液体を吸い込むとともに、吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口からポンプ外へと排出する。
【００３５】
ロータ１０４は、円筒体として形成され、羽根車３を回転駆動させる。このロータ４は、円筒形状のロータ本体１４１と、ロータ本体１４１の内壁（内周側）に設けられて磁気回路（磁束）を構成するマグネット１４２とで構成されている。ロータ本体１４１は、ポンプケース１０１に配置された固定軸１４５に対して、軸受け部１４６を介して回転自在に支持されている。マグネット１４２と分離板１０２との間には、ロータ１０４の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。
【００３６】
ステータ１０５は、ロータ１０４の内周側に対向して配置された環状の鉄心１５１の内部に環状コイル１５２を収容して構成されている。ステータ１０５は、電流を流すことにより環状コイル１５２で発生した磁界を、鉄心１５１が備える複数の爪磁極（クローポール）１５３からロータ１０４へと伝達する機能を担っている。
【００３７】
鉄心１５１は、ロータ１０４と対向する外周側が開口した断面略コ字形状を有しており、環状コイル５２の内周側を覆う筒状の側壁と、環状コイル５２を上下方向からそれぞれ挟み込む一対の底面とを有している。また、この鉄心１５１には、環状コイル１５２の外周側に沿って等間隔で配置された複数（本実施形態では、８つ）の爪磁極１５３を有している。この爪磁極１５３は、上側底面の内縁部より屈曲して軸方向下方に延在する上側の爪磁極５３と、下側底面の内縁部より屈曲して軸方向上方に延在する下側の爪磁極１５３とで構成されている。ここで、上側の爪磁極１５３と下側の爪磁極１５３とは、周方向にかけて交互に配置されている。また、鉄心１５１において、同一方向に延在して隣接する一対の爪磁極１５３の間には、対向する方向に延在する爪磁極１５３に対応したギャップが形成されている。
【００３８】
環状コイル１５２は、コイルボビン１５２ａと、このコイルボビン１５２ａに巻回された電線１５２ｂとを主体に構成されている。コイルボビン１５２ａは、断面略コ字形状を有する環状部材であり、その面上（具体的には、周方向に水平となる面）には、制御基板１０６を保持する複数の脚部１５２ｃが設けられている。脚部１５２ｃは、鉄心１５１におけるギャップと位置的に対応して、周方向に沿って等間隔で配置されており、コイルボビン１５２ａの面上から起立して鉄心１５１の外部へと延出している。
【００３９】
脚部１５２ｃの頂部には、制御基板１０６に形成された開口に挿入され、この制御基板１０６に対する位置決めと保持を行うための凸部１５２ｄが設けられている。この凸部１５２ｄは、すべての脚部５２ｃに対応して設ける必要はなく、本実施形態では、任意の脚部５２ｃに対して選択的に設けられている。
【００４０】
制御基板１０６は、分離板１０２の背面に設けられており、ロータ１０４の回転位置を検出する位置検出センサ（図示せず）からの信号を受けて、環状コイル１５２に流す電流を制御する。これより、制御基板１０６は、ロータ１０４の回転位置に応じて、環状コイル１５２で発生した磁界を制御する。
【００４１】
このように構成されたポンプにおいては、環状コイル１５２において発生する磁界が爪磁極１５３からマグネット１４２へと伝達されることにより、このマグネット１４２が吸引反発することで、ロータ１０４と一体的に設けられた羽根車１０３が、固定軸１４５を中心として回転する。そして、この羽根車１０３の回転にともないポンプ作用が発生し、液体が吸入口１１２よりポンプ室１０７内へと吸い込まれるとともにポンプ室１０７内で加圧される。加圧された液体は、周囲方向へ圧送され、吐出口からポンプ外へと吐出される。
【００４２】
このように本実施形態によれば、アウター型ロータ構造のモータ構成において、鉄心１５１の内部に収容される環状コイル１５２において、コイルボビン１５２ａの面上に脚部１５２ｃを設け、これを鉄心１５１の外部へと延出させることで、制御基板１０６を保持することができる。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
ここで、本実施形態では、特段図示されていないが、第１の実施形態と同様に、脚部１５２ｃの頂部に、巻回された電線１５２ｂと制御基板１０６上の回路とを接続するために、この電線１５２ｂの端部を絡げるためのピンを設けてもよい。また、脚部１５２ｃは、第２の実施形態に示すように、その内部に貫通空間を形成し、この貫通空間を利用して、電線１５２ｂを制御基板６へと導いてもよい。
【００４４】
なお、上述した各実施形態では、鉄心５１を圧粉鉄心で構成する形態を例示したが本発明はこれに限定されない。鉄心５１は、絶縁皮膜された鉄粉とバインダとを混ぜ合わせた磁性材料をインジェクション成型にて作成してもよい。このケースでは、表面にリン酸皮膜処理などの絶縁処理を行った鉄粉とナイロンなどの熱可塑性樹脂を混ぜ合わせた磁性材料を用いることができる。なお、鉄心５１を圧粉鉄心で構成した場合には、電磁軟鉄材を用いる場合と比較して損失を小さくすることができ、同体積でより高出力のモータを構成することができるという点で有利である。一方で、インジェクション成形の場合には、他の材料（例えば、圧粉鉄心）を用いた場合と比較して製造コストを低減することができるという点で有利である。
【００４５】
また、本実施形態は、クローポール型モータを駆動源とするポンプについて例示したが、このポンプのみならず、クローポール型モータそれ自体も本発明の一部として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態にかかるポンプを示す断面図
【図２】ステータ５および制御基板６の状態を模式的に示す斜視図
【図３】環状コイル５２を模式的に示す斜視図
【図４】脚部５２ｃの近傍を示す模式図
【図５】第２の実施形態にかかる脚部５２ｃの断面状態を示す模式図
【図６】第３の実施形態にかかるポンプを示す断面図
【符号の説明】
【００４７】
１（１０１）      ポンプケース
２（１０２）      分離板
３（１０３）      羽根車
４（１０４）      ロータ
５（１０５）      ステータ
６（１０６）      制御基板
７（１０７）      ポンプ室
８      シール部材
９      モールド樹脂
１１（１１１）      ケース本体
１２（１１２）      吸入口
１３      吐出口
４１（１４１）      ロータ本体
４２（１４２）      マグネット
４３      軸支え部
４４      軸支え部
４５（１４５）      固定軸
４６（１４６）      軸受け部
４７      回り止め板
５１（１５１）      鉄心
５１ａ      上部鉄心
５１ｂ      下部鉄心
５２（１５２）      環状コイル
５２ａ（１５２ａ）      コイルボビン
５２ｂ（１５２ｂ）      電線
５２ｃ（１５２ｃ）      脚部
５２ｄ（１５２ｄ）      凸部
５２ｆ      ピン
５２ｇ      貫通空間
５３（１５３）      爪磁極
【図１】
2009077515.tif 000003
【図２】
2009077515.tif 000004
【図３】
2009077515.tif 000005
【図４】
2009077515.tif 000006
【図５】
2009077515.tif 000007
【図６】
2009077515.tif 000008