モータ及び液体ポンプ
【課題】モータにおいて、鉄損の低減、発熱の抑制等を図る。
【解決手段】励磁用のコイル６０、コイルを保持するホルダ５０，３０、所定軸線Ｌ回りに回転自在に支持されたロータ４０を備え、ロータ４０は、所定の極配置に着磁された内側ロータ４１、内側ロータの外側に配置されて内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータ４２を含み、励磁用のコイル６０は、内側ロータと外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイル６０を含む。これによれば、全体としての磁路の長さを短くすることができ、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができる。
【解決手段】励磁用のコイル６０、コイルを保持するホルダ５０，３０、所定軸線Ｌ回りに回転自在に支持されたロータ４０を備え、ロータ４０は、所定の極配置に着磁された内側ロータ４１、内側ロータの外側に配置されて内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータ４２を含み、励磁用のコイル６０は、内側ロータと外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイル６０を含む。これによれば、全体としての磁路の長さを短くすることができ、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子として励磁用のコイル又はコイルを巻回するコア（鉄芯）等のホルダ、可動子として所定軸回りに回転するマグネットロータを含むモータ及びこのモータを駆動源とする液体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータとしては、略円筒状のステータコア、ステータコアに対して周方向に複数の巻線を配列するように巻回された励磁用のコイル、ステータコアの内側に配置されて所定軸回りに回転する円柱状のロータを備えたインナーロータ型のモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このモータにおいて、ステータコアは、略Ｔ字状の断面をなすセグメントが連続的に繋がった状態となるように磁性鋼板を打ち抜いてコア素材を形成し、このコア素材を複数積層した状態で、セグメント毎に巻線を設けかつセグメント同士の間に渡り線を設けて接続するようにコイルをステータコアに巻回し、コイルを巻回したステータコアを環状に折り曲げて円筒状のステータコアを形成している。
【０００３】
しかしながら、このモータにおいては、ステータコアを形成する複数のセグメント同士が周方向において連結され、又、セグメント毎に巻回された巻線同士が渡り線を介して相互に連結されているため、磁路（磁力線を通す磁気回路）が長くなり、鉄損が増大し、磁気効率の低下、発熱の増大等を招く傾向にある。
【０００４】
また、従来の他のモータとしては、内側に複数の第１励磁極及び外側に複数の第２励磁極を画定するように形成された略円筒状のステータコア、ステータコアのそれぞれの第１励磁極に対して巻線を設けるように巻回された第１励磁コイル、ステータコアのそれぞれの第２励磁極に対して巻線を設けるように巻回された第２励磁コイル、ステータコアの内側に配置された第１ロータ、ステータコアの外側に配置されかつ第１ロータと一体的に回転するように連結された第２ロータを備えた二重ロータ型のモータが知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、このモータにおいては、ステータコアが円筒状に形成されているため、前述のモータと同様に、磁路が長くなり、鉄損が増大し、磁気効率の低下、発熱の増大等を招く傾向にある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６０１７０号公報
【特許文献２】特開平７−１６３１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を図りつつ、コイルの高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めて、高性能で高効率のモータ及びこのモータを用いた液体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】
【０００７】
本発明のモータは、励磁用のコイルと、コイルを保持するホルダと、所定軸線回りに回転自在に支持されたロータを備えたモータであって、上記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、内側ロータの外側に配置されて内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、上記励磁用のコイルは、内側ロータと外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、コイルが配置された領域を通過して、内側ロータから外側ロータに又は外側ロータから内側ロータに向う磁路が短く形成されるため、全体としての磁路の長さを短くすることができる。これにより、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができる。
【０００８】
上記構成のモータにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、各々のコイルが周方向に分割して配列されたステータコアにそれぞれ巻回されているため、内側ロータ〜ステータコア〜外側ロータの間において磁路が形成され、全体としての磁路を短くすることができる。これにより、従来のように全体が連結された円筒状のステータコアを用いる場合に比べて、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気漏れをさらに抑制して磁気効率をより高くすることができ、高性能のモータを得ることができる。
【０００９】
上記構成のモータにおいて、複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイル相互間における磁力線の影響を防止でき、高性能で高効率のモータを得ることができる。
【００１０】
上記構成のモータにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、組み付ける際に、内側ロータと外側ロータの位置合わせが不要になり、組付け工数の簡素化、低コスト化、組付けの高精度化等を達成することができる。
【００１１】
上記構成のモータにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、内側ロータは、円筒状に形成され、内側ロータには、所定の回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、内側ロータの貫通孔に回転軸を嵌合して固着することで、回転軸と内側ロータ（及び外側ロータ）を容易に組み付けることができる。
【００１２】
上記構成のモータにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、複数のステータコアを収容して内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイルが巻回された複数のステータコアは、ホルダハウジングに収容されて保持され、遮断壁を介して、内側ロータ及び外側ロータから遮断されるため、内側ロータ及び外側ロータが液体に曝される構成を採用することもでき、種々の形態に適用することができる。
【００１３】
上記構成のモータにおいて、複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、同相にて駆動されるコイル同士を空中配線又は基板上にて接続することにより、配線及びコネクタの端子を簡素化することができる。
【００１４】
本発明の液体ポンプは、吸引口及び吐出口を画定するポンプハウジングと、ポンプハウジング内に配置されたインペラと、励磁用のコイル，コイルを保持するホルダ，及びインペラに連結されたロータを含みインペラに回転駆動力を及ぼすモータと、を備えた液体ポンプであって、上記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、内側ロータの外側に配置されて内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、上記励磁用のコイルは、内側ロータと外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、励磁用のコイルが適宜通電されてロータが回転すると、ロータと一体的にインペラが回転して、吸引口から液体が吸引され吐出口から吐出される。
ここで、コイルが配置された領域を通過して内側ロータから外側ロータに又は外側ロータから内側ロータに向う短い磁路が形成されるため、全体としての磁路の長さを短くすることができる。これにより、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができ、このモータを用いることでポンプ性能の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１５】
上記構成の液体ポンプにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、各々のコイルが周方向に分割して配列されたステータコアにそれぞれ巻回されているため、内側ロータ〜ステータコア〜外側ロータの間において磁路が形成され、全体としての磁路を短くすることができる。これにより、従来のように全体が連結された円筒状のステータコアを用いる場合に比べて、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気漏れをさらに抑制して磁気効率をより高くすることができ、高性能のモータを得ることができ、このモータを用いることでポンプ性能の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１６】
上記構成の液体ポンプにおいて、複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイル相互間における磁力線の影響を防止でき、高性能で高効率のモータを得ることができ、このモータを用いることでポンプ性能の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１７】
上記構成の液体ポンプにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、組み付ける際に、内側ロータと外側ロータの位置合わせが不要になり、組付け工数の簡素化、低コスト化、組付けの高精度化等を達成することができ、全体として、低コストで組付け精度の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１８】
上記構成の液体ポンプにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、内側ロータは、円筒状に形成され、内側ロータには、インペラに形成された回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、内側ロータの貫通孔に回転軸を嵌合して固着することで、インペラと内側ロータ（及び外側ロータ）を容易に組み付けることができる。
【００１９】
上記構成の液体ポンプにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、複数のステータコアを収容して内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含み、ホルダハウジングは、ポンプハウジングに連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイルが巻回された複数のステータコアは、ホルダハウジングに収容されて保持され、遮断壁を介して内側ロータ及び外側ロータから遮断されるため、内側ロータ及び外側ロータをポンプハウジング内に導かれた液体に曝して、液体による冷却作用（例えば、液体が水の場合に水冷作用）を得ることができ、発熱を効率よく抑制することができる。
【００２０】
上記構成の液体ポンプにおいて、複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、同相にて駆動されるコイル同士を空中配線又は基板上にて接続することにより、配線及びコネクタの端子を簡素化することができ、液体ポンプの小型化、簡素化を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成をなすモータ及び液体ポンプによれば、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、コイルの高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めて、高性能で高効率のモータ及び液体ポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図１０は、本発明に係るモータを備えた液体ポンプ（ここでは、ウォータポンプ）の一実施形態を示すものであり、図１は液体ポンプの外観図、図２は液体ポンプの縦断面図、図３は液体ポンプの横断面図、図４ないし図６は液体ポンプの内部を示す分解斜視図、図７及び図８はモータのホルダハウジングを示す斜視図、図９はモータの一部をなす内側ロータ及び外側ロータを示す斜視図、図１０はモータのロータにおける磁束の流れを示す模式図である。
【００２３】
この液体ポンプは、図２ないし図６に示すように、吸引口１１ａ及び吐出口１２ａを画定するポンプハウジング１０、ポンプハウジング１０内に配置されたインペラ２０、ホルダハウジング３０、ポンプハウジング１０とホルダハウジング３０により画定される空間に配置されると共に内側ロータ４１及び外側ロータ４２を有し所定軸線Ｌ回りに回転する二重円筒状のロータ４０、ホルダハウジング３０内に収容（保持）された６個のステータコア５０、各々のステータコア５０に巻回された６個の励磁用のコイル６０、ホルダハウジング３０内に嵌め込まれて固定される基板としてのホルダプレート７０、ホルダハウジング３０を覆うように連結されるカバー８０等を備えている。
【００２４】
そして、二重円筒状のロータ４０、ステータコア５０に巻回されたコイル６０等により、インペラ２０に回転駆動力を及ぼすモータが構成されている。ここで、ホルダハウジング３０、ステータコア４０、及びホルダプレート７０は、コイル６０を保持するホルダとして機能するものである。
【００２５】
ポンプハウジング１０は、図１、図２、図４に示すように、液体（ここでは水）を吸引する吸引口１１ａを画定する吸引パイプ１１、液体（水）を吐出する吐出口１２ａを画定する吐出パイプ１２、インペラ２０を回転自在に収容する収容室１３、インペラ２０の回動自在に支持する支軸１４、ホルダハウジング３０を嵌合させて連結する円筒状の嵌合部１５、嵌合部１５の周りに形成されたネジ孔１６等を備えている。
【００２６】
インペラ２０は、その回転により、液体（水）を吸引して吐出する作用をなすものであり、図１及び図５に示すように、羽根２１、回転軸２２、回転軸２２の先端に形成された４つの掛止爪２３、回転軸２２の先端に形成された軸受穴２４等を備えている。
回転軸２２は、円柱状に形成されて、後述する内側ロータ４１の貫通孔４１ａに密接して嵌合されるようになっている。
掛止爪２３は、後述する内側ロータ４１の掛止凹部４１ｂに掛止されて、回転軸２２（すなわちインペラ２０）と内側ロータ４１を一体的に回転させるものである。
軸受穴２４は、回転軸２２の先端を回動自在に支持するべく、後述するホルダハウジング３０の支軸３６を受け入れるようになっている。
【００２７】
ホルダハウジング３０は、図１、図２、図４、図７、図８に示すように、電気的な絶縁性をもつ樹脂材料を用いて成形されており、ポンプハウジング１０に連結される円筒状の外壁部３１、外壁部３１の周りに形成されたネジ孔３２、外壁部３１の周りに形成されて後述するカバー８０の掛止片８３を掛止する複数（ここでは４つ）の掛止凹部３３、ロータ４０とコイル６０を巻回したステータコア５０を分離して遮断する遮断壁３４、遮断壁３４の内側において周方向に６等分された収容室３４ａを画定する６つの分離壁３５、インペラ２０の回転軸２２の先端に形成された軸受穴２４に嵌合される支軸３６、支軸３６の反対側に形成されたネジ穴３７、後述するホルダプレート７０の外縁部７１を当接させて位置決めする環状段差部３８、カバー８０を嵌合して連結する円筒端部３９等を備えている。
【００２８】
遮断壁３４は、収容室３４ａに収容された（コイル６０を巻回した）ステータコア５０を、内側ロータ４１及び外側ロータ４２から遮断するように、すなわち、内側ロータ４１と外側ロータ４２の間に非接触にて入り込むように環状でかつ凸状をなすように形成されている。
このように、コイル６０が巻回された６つステータコア５０は、ホルダハウジング３０に収容されて保持され、遮断壁３４を介して、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）から遮断されるため、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）が液体（水）に曝される状態であっても、コイル６０及びステータコア５０を液体（水）から遮断して、液体（水）に浸るのを防止することができる。
６つの収容室３４ａには、それぞれ、図７に示すように、ステータコア５０を固定する固定部３４ｂが設けられている。尚、固定部３４ｂとしては、ステータコア５０の一部を嵌合する嵌合穴又は嵌合突起等が適用される。
分離壁３５は、ホルダハウジング３０を形成する樹脂材料すなわち絶縁性の部材により形成されて、図３に示すように、それぞれの収容室３４ａに収容されてステータコア５０により保持されたコイル６０を、電気的に絶縁するようになっている。
このように、分離壁３５を設けることで、コイル６０相互間における磁力線の影響を防止でき、高性能で高効率のモータを得ることができる。
【００２９】
ロータ４０は、図２ないし図５、図９に示すように、円筒状の内側ロータ４１、内側ロータ４１の径方向外側に所定間隔をおいて同軸上に形成された円筒状の外側ロータ４２、内側ロータ４１と外側ロータ４２のそれぞれの端部同士を連結する連結部４３を備えている。
内側ロータ４１は、図３及び図９に示すように、周方向に４等分してＮ極とＳ極に交互に着磁され、中心軸線Ｌを通る貫通孔４１ａ、その先端部において４つの掛止凹部４１ｂを備えるように形成されている。
外側ロータ４２は、図３及び図９に示すように、周方向に４等分してＳ極とＮ極に交互に着磁されている。ここで、外側ロータ４２のＮ極は、径方向において内側ロータ４１のＳ極と対向し、外側ロータ４２のＳ極は、径方向において内側ロータ４１のＮ極と対向するようになっている。
そして、外側ロータ４２は、連結部４３を介して、内側ロータ４１と同軸上で一体的に回転するようになっている。
このように、内側ロータ４１及び外側ロータ４２は、同軸上に中心軸線をもつように一体的に形成されているため、組み付ける際に、内側ロータ４１と外側ロータ４２の位置合わせが不要になり、組付け工数の簡素化、低コスト化、組付けの高精度化等を達成することができる。
【００３０】
すなわち、ロータ４０において発生する磁力線は、内側ロータ４１のＳ極→外側ロータ４２のＮ極→外側ロータ４２のＳ極→内側ロータ４１のＮ極→内側ロータ４１のＳ極→外側ロータ４２のＮ極という経路を辿って流れるようになっている。
また、ロータ４０は、ホルダハウジング３０の遮断壁３４とポンプハウジング１０により画定される収容空間に配置され、内側ロータ４１と外側ロータ４２の間に遮断壁３４が非接触にて入り込むように組み込まれる。
さらに、ロータ４０は、内側ロータ４１の貫通孔４１ａにインペラ２０の回転軸２２が連結されて、インペラ２０と一体的に回転するように組み付けられるようになっている。
【００３１】
６つのステータコア５０は、それぞれ磁力線を通す磁路を形成するものであり、図２、図３、図６に示すように、薄板状の磁性板を打ち抜いたものを複数枚積み重ねて形成されており、コイル６０を巻回する中央部５１、巻回したコイル６０の両端を規制する長腕部５２及び短腕部５３、コイル６０の両端を接続する２つの端子部５４、固定部５５，５６等を備えている。
中央部５１は、内側ロータ４１と外側ロータ４１の間において磁力線を通す実質的な磁路をなす部分である。このように、６つのステータコア５０は、従来のように円筒状に連続的に形成されるのではなくて、それぞれ分割して形成されているため、コイル６０の高密度巻線を可能にしつつ、磁路を短くでき、それ故に、鉄損及び発熱を低減あるいは抑制でき、磁気効率を高めることができる。
【００３２】
そして、各々のステータコア５０は、コイル６０が巻回された状態で、収容室３４ａに挿入されて、その固定部５５が収容室３４ａの固定部３４ｂに嵌合により固定され、固定部５６が後述するホルダプレート７０の押圧突起７３により押圧されて固定されるようになっている。
２つの端子部５４は、後述するホルダプレート７０の嵌合部に嵌合されて、その表面に設けられた配線に接続されるようになっている。
ここでは、６つのコイル６０が２つずつ３つのグループに分けられて、三相励磁されるようになっている。したがって、６つのコイル６０は、１８０度離れて配置された２つのコイル６０同士が同相励磁されるように、ホルダプレート７０上の配線を介して、電気的に接続されるようになっている。
【００３３】
６つのコイル６０は、ステータコア５０にそれぞれ巻回されて、ホルダハウジング３０の６つの収容室３４ａにそれぞれ収容され、その両端がステータコア５０の端子部５４に接続されている。
すなわち、６つのコイル６０は、内側ロータ４１と外側ロータ４２の間において、周方向に複数に分割して配列され、分離壁３５を介して、それぞれ電気的に絶縁された状態となっている。このように、６つのコイル６０が、６つのステータコア５０にそれぞれ巻回されて分割配置されているため、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めることができる。
【００３４】
ホルダプレート７０は、図２及び図６に示すように、略円盤状に形成され、ホルダハウジング３０の環状段差部３８に当接される外縁部７１、締結用のネジＳを通す中心孔７２、６つのステータコア５０の固定部５６を押圧する６つの押圧突起７３、端子部５４を通して電気的に接続する嵌合部（不図示）、カバー８０と対向する表面上に設けられた配線（不図示）及び種々の電子部品（不図示）、カバー８０のコネクタ８２に連結される端子部７４等を備えている。
そして、ホルダプレート７０は、コイル６０を巻回した６つのステータコア５０をホルダハウジング３０と協働して保持すると共に、同相関係にあるコイル６０同士を電気的に接続する役割をなすものである。
このように、ホルダプレート７０を介して、同相にて駆動されるコイル６０同士が接続されるため、最初から連続するコイルを巻回する場合に比べて、組付け作業が簡単になり、又、コネクタの端子構造を簡素化することができる。
【００３５】
カバー８０は、樹脂材料を用いて形成されており、図１、図２、図４、図６に示すように、ホルダハウジング３０の円筒端部３９に嵌合される環状凸部８１、端子部７４が導かれて収容されるコネクタ８２、ホルダハウジング３０の掛止凹部３３に対してスナップフィットにより掛止される複数（ここでは、４つ）の掛止片８３等を備えている。
そして、カバー８０は、６つのコイル６０を巻回したステータコア５０、ホルダプレート７０が組み込まれた状態で、ホルダハウジング３０の円筒端部３９に連結されて全体を覆うようになっている。
【００３６】
上記構成によれば、コイル６０が適宜通電されてロータ４０が回転すると、ロータ４０と一体的にインペラ２０が回転して、液体（水）が吸引口１１ａから吸引され吐出口１２ａから吐出される。
ここで、６つのコイル６０が周方向に分割して配置された領域を通過して内側ロータ４１から外側ロータ４２に又は外側ロータ４２から内側ロータ４１に向う磁路が短くなるため、全体としての磁路の長さを短くすることができ、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができる。
また、上記構成をなすモータを用いた液体ポンプによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、コイル６０の高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めて、高性能で高効率の液体ポンプを得ることができる。
【００３７】
また、上記構成をなす液体ポンプによれば、６つのコイル６０をそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された６つステータコア５０を収容する収容室３４ａが、遮断壁３４を介して、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）が配置される空間から遮断されているため、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）をポンプハウジング１０内に導かれた液体（水）に曝して、液体（水）による冷却作用（水冷作用）を得ることができ、発熱を効率よく抑制することができる。
【００３８】
次に、上記構成をなす液体ポンプの組付け手順について説明する。
先ず、図５に示すように、遮磁板４５を挟み込むようにして、回転軸２２を貫通孔４１ａに嵌合すると共に掛止爪２３を掛止凹部４１ｂに掛止する。これにより、インペラ２０とロータ４０が一体的に回転するように組み付けられる。
続いて、インペラ２０を支軸１４にて支持するように、ポンプハウジング１０内に、（ロータ４０を組み付けた）インペラ２０を取り付ける。
【００３９】
続いて、必要に応じてシールリングＲを組み付け、ホルダハウジング３０をポンプハウジング１０に連結して、ネジＳにより締結する。このとき、支軸３６が軸受穴２４に嵌合するように嵌め込む。
続いて、コイル６０をそれぞれ巻回した６つのステータコア５０を、ホルダハウジング３０の収容室３４ａ内に挿入し、固定部５５を固定部３４ｂに嵌合して固定する。
続いて、端子部５４を嵌合部に嵌合して電気的に接続するように、かつ、押圧突起７３が固定部５６を押圧するようにして、ホルダプレート７０をホルダハウジング３０に嵌め込み、中心孔７２を通して、ネジＳをネジ穴３７に締結する。
【００４０】
続いて、必要に応じてシールリングＲを組み付け、端子部７４をコネクタ８２に位置付けし、環状凸部８１を円筒端部３９に嵌合し、掛止片８３を掛止凹部３３にスナップフィットにより掛止して、カバー８０をホルダハウジング３０に連結する。
以上の手順により、液体ポンプの組付けが完了する。
このように、液体ポンプにおいて、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、組立工数を簡素化することができる。
【００４１】
上記実施形態においては、ロータとして、内側ロータ４１と外側ロータ４２が一体的に形成されたロータ４０を示したが、これに限定されるものではなく、内側ロータと外側ロータを別々に形成してもよい。この場合、内側ロータと外側ロータは、別々に回転軸に連結される。
上記実施形態においては、内側ロータとして円筒状の内側ロータ４１を示したが、これに限定されるものではなく、インペラの回転軸が連結されれば、円柱状の内側ロータを採用してもよい。
【００４２】
上記実施形態においては、ステータコア５０に巻回されたコイル６０の両端を端子部５４として形成し、ホルダプレート７０上の配線を介して電気的に接続した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ホルダハウジング３０の空間において空中配線にて電気的に接続してもよい。
上記実施形態においては、コイル６０を保持するホルダとして、ステータコア５０を設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、複数のコイル６０が周方向に分割配列して保持される限り、ステータコア５０を廃止したコアレスタイプのモータとして構成することも可能である。
【００４３】
上記実施形態においては、ロータ４０が４極かつコイル６０が６個で三相励磁の場合を示したが、着磁される磁極対及びコイル６０の個数は、これに限定されるものではなく、その他の個数を採用することができる。
上記実施形態においては、液体ポンプとして、水を適用するウォータポンプを示したが、これに限定されるものではなく、その他の液体を供給する液体ポンプに適用することができる。
上記実施形態においては、モータを液体ポンプに適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、その他の駆動源としても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上述べたように、本発明のモータは、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、コイルの高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めることができるため、液体ポンプの駆動源としては勿論のこと、その他の電気分野及び機械分野の機器の駆動源としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るモータを備えた液体ポンプの一実施形態を示す外観図である。
【図２】図１に示す液体ポンプの内部を示す縦断面図である。
【図３】図２中のＥ−Ｅにおける横断面図である。
【図４】図１に示す液体ポンプの分解斜視図である。
【図５】図１に示す液体ポンプの一部を示す分解斜視図である。
【図６】図１に示す液体ポンプの分解斜視図である。
【図７】図１に示す液体ポンプの一部を示すホルダハウジングの斜視図である
【図８】図１に示す液体ポンプの一部を示すホルダハウジングの斜視図である
【図９】図１に示す液体ポンプに含まれるモータの一部を示すロータ（内側ロータ及び外側ロータ）の斜視図である
【図１０】図１に示す液体ポンプに含まれるモータのロータにおける磁束の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｌ 所定軸線
Ｓ ネジ
１０ ポンプハウジング
１１ 吸引パイプ
１１ａ 吸引口
１２ 吐出パイプ
１２ａ 吐出口
１３ 収容室
１４ 支軸
１５ 嵌合部
１６ ネジ孔
２０ インペラ
２１ 羽根
２２ 回転軸
２３ 掛止爪
２４ 軸受穴
３０ ホルダハウジング
３１ 外壁部
３２ ネジ孔
３３ 掛止凹部
３４ 遮断壁
３４ａ 収容室
３４ｂ 固定部
３５ 分離壁
３６ 支軸
３７ ネジ穴
３８ 環状段差部
３９ 円筒端部
４０ ロータ
４１ 内側ロータ
４１ａ 貫通孔
４１ｂ 掛止凹部
４２ 外側ロータ
４３ 連結部
５０ ステータコア
５１ 中央部
５２ 長腕部
５３ 短腕部
５４ 端子部
５５，５６ 固定部
６０ 励磁用のコイル
７０ ホルダプレート（基板）
７１ 外縁部
７２ 中心孔
７３ 押圧突起
７４ 端子部
８０ カバー
８１ 環状凸部
８２ コネクタ
８３ 掛止片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子として励磁用のコイル又はコイルを巻回するコア（鉄芯）等のホルダ、可動子として所定軸回りに回転するマグネットロータを含むモータ及びこのモータを駆動源とする液体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータとしては、略円筒状のステータコア、ステータコアに対して周方向に複数の巻線を配列するように巻回された励磁用のコイル、ステータコアの内側に配置されて所定軸回りに回転する円柱状のロータを備えたインナーロータ型のモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このモータにおいて、ステータコアは、略Ｔ字状の断面をなすセグメントが連続的に繋がった状態となるように磁性鋼板を打ち抜いてコア素材を形成し、このコア素材を複数積層した状態で、セグメント毎に巻線を設けかつセグメント同士の間に渡り線を設けて接続するようにコイルをステータコアに巻回し、コイルを巻回したステータコアを環状に折り曲げて円筒状のステータコアを形成している。
【０００３】
しかしながら、このモータにおいては、ステータコアを形成する複数のセグメント同士が周方向において連結され、又、セグメント毎に巻回された巻線同士が渡り線を介して相互に連結されているため、磁路（磁力線を通す磁気回路）が長くなり、鉄損が増大し、磁気効率の低下、発熱の増大等を招く傾向にある。
【０００４】
また、従来の他のモータとしては、内側に複数の第１励磁極及び外側に複数の第２励磁極を画定するように形成された略円筒状のステータコア、ステータコアのそれぞれの第１励磁極に対して巻線を設けるように巻回された第１励磁コイル、ステータコアのそれぞれの第２励磁極に対して巻線を設けるように巻回された第２励磁コイル、ステータコアの内側に配置された第１ロータ、ステータコアの外側に配置されかつ第１ロータと一体的に回転するように連結された第２ロータを備えた二重ロータ型のモータが知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、このモータにおいては、ステータコアが円筒状に形成されているため、前述のモータと同様に、磁路が長くなり、鉄損が増大し、磁気効率の低下、発熱の増大等を招く傾向にある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６０１７０号公報
【特許文献２】特開平７−１６３１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の装置の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を図りつつ、コイルの高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めて、高性能で高効率のモータ及びこのモータを用いた液体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】
【０００７】
本発明のモータは、励磁用のコイルと、コイルを保持するホルダと、所定軸線回りに回転自在に支持されたロータを備えたモータであって、上記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、内側ロータの外側に配置されて内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、上記励磁用のコイルは、内側ロータと外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、コイルが配置された領域を通過して、内側ロータから外側ロータに又は外側ロータから内側ロータに向う磁路が短く形成されるため、全体としての磁路の長さを短くすることができる。これにより、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができる。
【０００８】
上記構成のモータにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、各々のコイルが周方向に分割して配列されたステータコアにそれぞれ巻回されているため、内側ロータ〜ステータコア〜外側ロータの間において磁路が形成され、全体としての磁路を短くすることができる。これにより、従来のように全体が連結された円筒状のステータコアを用いる場合に比べて、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気漏れをさらに抑制して磁気効率をより高くすることができ、高性能のモータを得ることができる。
【０００９】
上記構成のモータにおいて、複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイル相互間における磁力線の影響を防止でき、高性能で高効率のモータを得ることができる。
【００１０】
上記構成のモータにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、組み付ける際に、内側ロータと外側ロータの位置合わせが不要になり、組付け工数の簡素化、低コスト化、組付けの高精度化等を達成することができる。
【００１１】
上記構成のモータにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、内側ロータは、円筒状に形成され、内側ロータには、所定の回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、内側ロータの貫通孔に回転軸を嵌合して固着することで、回転軸と内側ロータ（及び外側ロータ）を容易に組み付けることができる。
【００１２】
上記構成のモータにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、複数のステータコアを収容して内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイルが巻回された複数のステータコアは、ホルダハウジングに収容されて保持され、遮断壁を介して、内側ロータ及び外側ロータから遮断されるため、内側ロータ及び外側ロータが液体に曝される構成を採用することもでき、種々の形態に適用することができる。
【００１３】
上記構成のモータにおいて、複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、同相にて駆動されるコイル同士を空中配線又は基板上にて接続することにより、配線及びコネクタの端子を簡素化することができる。
【００１４】
本発明の液体ポンプは、吸引口及び吐出口を画定するポンプハウジングと、ポンプハウジング内に配置されたインペラと、励磁用のコイル，コイルを保持するホルダ，及びインペラに連結されたロータを含みインペラに回転駆動力を及ぼすモータと、を備えた液体ポンプであって、上記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、内側ロータの外側に配置されて内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、上記励磁用のコイルは、内側ロータと外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、励磁用のコイルが適宜通電されてロータが回転すると、ロータと一体的にインペラが回転して、吸引口から液体が吸引され吐出口から吐出される。
ここで、コイルが配置された領域を通過して内側ロータから外側ロータに又は外側ロータから内側ロータに向う短い磁路が形成されるため、全体としての磁路の長さを短くすることができる。これにより、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができ、このモータを用いることでポンプ性能の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１５】
上記構成の液体ポンプにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、各々のコイルが周方向に分割して配列されたステータコアにそれぞれ巻回されているため、内側ロータ〜ステータコア〜外側ロータの間において磁路が形成され、全体としての磁路を短くすることができる。これにより、従来のように全体が連結された円筒状のステータコアを用いる場合に比べて、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気漏れをさらに抑制して磁気効率をより高くすることができ、高性能のモータを得ることができ、このモータを用いることでポンプ性能の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１６】
上記構成の液体ポンプにおいて、複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイル相互間における磁力線の影響を防止でき、高性能で高効率のモータを得ることができ、このモータを用いることでポンプ性能の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１７】
上記構成の液体ポンプにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、組み付ける際に、内側ロータと外側ロータの位置合わせが不要になり、組付け工数の簡素化、低コスト化、組付けの高精度化等を達成することができ、全体として、低コストで組付け精度の高い液体ポンプを得ることができる。
【００１８】
上記構成の液体ポンプにおいて、内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、内側ロータは、円筒状に形成され、内側ロータには、インペラに形成された回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、内側ロータの貫通孔に回転軸を嵌合して固着することで、インペラと内側ロータ（及び外側ロータ）を容易に組み付けることができる。
【００１９】
上記構成の液体ポンプにおいて、ホルダは、複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、複数のステータコアを収容して内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含み、ホルダハウジングは、ポンプハウジングに連結されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、コイルが巻回された複数のステータコアは、ホルダハウジングに収容されて保持され、遮断壁を介して内側ロータ及び外側ロータから遮断されるため、内側ロータ及び外側ロータをポンプハウジング内に導かれた液体に曝して、液体による冷却作用（例えば、液体が水の場合に水冷作用）を得ることができ、発熱を効率よく抑制することができる。
【００２０】
上記構成の液体ポンプにおいて、複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、同相にて駆動されるコイル同士を空中配線又は基板上にて接続することにより、配線及びコネクタの端子を簡素化することができ、液体ポンプの小型化、簡素化を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成をなすモータ及び液体ポンプによれば、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、コイルの高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めて、高性能で高効率のモータ及び液体ポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図１０は、本発明に係るモータを備えた液体ポンプ（ここでは、ウォータポンプ）の一実施形態を示すものであり、図１は液体ポンプの外観図、図２は液体ポンプの縦断面図、図３は液体ポンプの横断面図、図４ないし図６は液体ポンプの内部を示す分解斜視図、図７及び図８はモータのホルダハウジングを示す斜視図、図９はモータの一部をなす内側ロータ及び外側ロータを示す斜視図、図１０はモータのロータにおける磁束の流れを示す模式図である。
【００２３】
この液体ポンプは、図２ないし図６に示すように、吸引口１１ａ及び吐出口１２ａを画定するポンプハウジング１０、ポンプハウジング１０内に配置されたインペラ２０、ホルダハウジング３０、ポンプハウジング１０とホルダハウジング３０により画定される空間に配置されると共に内側ロータ４１及び外側ロータ４２を有し所定軸線Ｌ回りに回転する二重円筒状のロータ４０、ホルダハウジング３０内に収容（保持）された６個のステータコア５０、各々のステータコア５０に巻回された６個の励磁用のコイル６０、ホルダハウジング３０内に嵌め込まれて固定される基板としてのホルダプレート７０、ホルダハウジング３０を覆うように連結されるカバー８０等を備えている。
【００２４】
そして、二重円筒状のロータ４０、ステータコア５０に巻回されたコイル６０等により、インペラ２０に回転駆動力を及ぼすモータが構成されている。ここで、ホルダハウジング３０、ステータコア４０、及びホルダプレート７０は、コイル６０を保持するホルダとして機能するものである。
【００２５】
ポンプハウジング１０は、図１、図２、図４に示すように、液体（ここでは水）を吸引する吸引口１１ａを画定する吸引パイプ１１、液体（水）を吐出する吐出口１２ａを画定する吐出パイプ１２、インペラ２０を回転自在に収容する収容室１３、インペラ２０の回動自在に支持する支軸１４、ホルダハウジング３０を嵌合させて連結する円筒状の嵌合部１５、嵌合部１５の周りに形成されたネジ孔１６等を備えている。
【００２６】
インペラ２０は、その回転により、液体（水）を吸引して吐出する作用をなすものであり、図１及び図５に示すように、羽根２１、回転軸２２、回転軸２２の先端に形成された４つの掛止爪２３、回転軸２２の先端に形成された軸受穴２４等を備えている。
回転軸２２は、円柱状に形成されて、後述する内側ロータ４１の貫通孔４１ａに密接して嵌合されるようになっている。
掛止爪２３は、後述する内側ロータ４１の掛止凹部４１ｂに掛止されて、回転軸２２（すなわちインペラ２０）と内側ロータ４１を一体的に回転させるものである。
軸受穴２４は、回転軸２２の先端を回動自在に支持するべく、後述するホルダハウジング３０の支軸３６を受け入れるようになっている。
【００２７】
ホルダハウジング３０は、図１、図２、図４、図７、図８に示すように、電気的な絶縁性をもつ樹脂材料を用いて成形されており、ポンプハウジング１０に連結される円筒状の外壁部３１、外壁部３１の周りに形成されたネジ孔３２、外壁部３１の周りに形成されて後述するカバー８０の掛止片８３を掛止する複数（ここでは４つ）の掛止凹部３３、ロータ４０とコイル６０を巻回したステータコア５０を分離して遮断する遮断壁３４、遮断壁３４の内側において周方向に６等分された収容室３４ａを画定する６つの分離壁３５、インペラ２０の回転軸２２の先端に形成された軸受穴２４に嵌合される支軸３６、支軸３６の反対側に形成されたネジ穴３７、後述するホルダプレート７０の外縁部７１を当接させて位置決めする環状段差部３８、カバー８０を嵌合して連結する円筒端部３９等を備えている。
【００２８】
遮断壁３４は、収容室３４ａに収容された（コイル６０を巻回した）ステータコア５０を、内側ロータ４１及び外側ロータ４２から遮断するように、すなわち、内側ロータ４１と外側ロータ４２の間に非接触にて入り込むように環状でかつ凸状をなすように形成されている。
このように、コイル６０が巻回された６つステータコア５０は、ホルダハウジング３０に収容されて保持され、遮断壁３４を介して、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）から遮断されるため、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）が液体（水）に曝される状態であっても、コイル６０及びステータコア５０を液体（水）から遮断して、液体（水）に浸るのを防止することができる。
６つの収容室３４ａには、それぞれ、図７に示すように、ステータコア５０を固定する固定部３４ｂが設けられている。尚、固定部３４ｂとしては、ステータコア５０の一部を嵌合する嵌合穴又は嵌合突起等が適用される。
分離壁３５は、ホルダハウジング３０を形成する樹脂材料すなわち絶縁性の部材により形成されて、図３に示すように、それぞれの収容室３４ａに収容されてステータコア５０により保持されたコイル６０を、電気的に絶縁するようになっている。
このように、分離壁３５を設けることで、コイル６０相互間における磁力線の影響を防止でき、高性能で高効率のモータを得ることができる。
【００２９】
ロータ４０は、図２ないし図５、図９に示すように、円筒状の内側ロータ４１、内側ロータ４１の径方向外側に所定間隔をおいて同軸上に形成された円筒状の外側ロータ４２、内側ロータ４１と外側ロータ４２のそれぞれの端部同士を連結する連結部４３を備えている。
内側ロータ４１は、図３及び図９に示すように、周方向に４等分してＮ極とＳ極に交互に着磁され、中心軸線Ｌを通る貫通孔４１ａ、その先端部において４つの掛止凹部４１ｂを備えるように形成されている。
外側ロータ４２は、図３及び図９に示すように、周方向に４等分してＳ極とＮ極に交互に着磁されている。ここで、外側ロータ４２のＮ極は、径方向において内側ロータ４１のＳ極と対向し、外側ロータ４２のＳ極は、径方向において内側ロータ４１のＮ極と対向するようになっている。
そして、外側ロータ４２は、連結部４３を介して、内側ロータ４１と同軸上で一体的に回転するようになっている。
このように、内側ロータ４１及び外側ロータ４２は、同軸上に中心軸線をもつように一体的に形成されているため、組み付ける際に、内側ロータ４１と外側ロータ４２の位置合わせが不要になり、組付け工数の簡素化、低コスト化、組付けの高精度化等を達成することができる。
【００３０】
すなわち、ロータ４０において発生する磁力線は、内側ロータ４１のＳ極→外側ロータ４２のＮ極→外側ロータ４２のＳ極→内側ロータ４１のＮ極→内側ロータ４１のＳ極→外側ロータ４２のＮ極という経路を辿って流れるようになっている。
また、ロータ４０は、ホルダハウジング３０の遮断壁３４とポンプハウジング１０により画定される収容空間に配置され、内側ロータ４１と外側ロータ４２の間に遮断壁３４が非接触にて入り込むように組み込まれる。
さらに、ロータ４０は、内側ロータ４１の貫通孔４１ａにインペラ２０の回転軸２２が連結されて、インペラ２０と一体的に回転するように組み付けられるようになっている。
【００３１】
６つのステータコア５０は、それぞれ磁力線を通す磁路を形成するものであり、図２、図３、図６に示すように、薄板状の磁性板を打ち抜いたものを複数枚積み重ねて形成されており、コイル６０を巻回する中央部５１、巻回したコイル６０の両端を規制する長腕部５２及び短腕部５３、コイル６０の両端を接続する２つの端子部５４、固定部５５，５６等を備えている。
中央部５１は、内側ロータ４１と外側ロータ４１の間において磁力線を通す実質的な磁路をなす部分である。このように、６つのステータコア５０は、従来のように円筒状に連続的に形成されるのではなくて、それぞれ分割して形成されているため、コイル６０の高密度巻線を可能にしつつ、磁路を短くでき、それ故に、鉄損及び発熱を低減あるいは抑制でき、磁気効率を高めることができる。
【００３２】
そして、各々のステータコア５０は、コイル６０が巻回された状態で、収容室３４ａに挿入されて、その固定部５５が収容室３４ａの固定部３４ｂに嵌合により固定され、固定部５６が後述するホルダプレート７０の押圧突起７３により押圧されて固定されるようになっている。
２つの端子部５４は、後述するホルダプレート７０の嵌合部に嵌合されて、その表面に設けられた配線に接続されるようになっている。
ここでは、６つのコイル６０が２つずつ３つのグループに分けられて、三相励磁されるようになっている。したがって、６つのコイル６０は、１８０度離れて配置された２つのコイル６０同士が同相励磁されるように、ホルダプレート７０上の配線を介して、電気的に接続されるようになっている。
【００３３】
６つのコイル６０は、ステータコア５０にそれぞれ巻回されて、ホルダハウジング３０の６つの収容室３４ａにそれぞれ収容され、その両端がステータコア５０の端子部５４に接続されている。
すなわち、６つのコイル６０は、内側ロータ４１と外側ロータ４２の間において、周方向に複数に分割して配列され、分離壁３５を介して、それぞれ電気的に絶縁された状態となっている。このように、６つのコイル６０が、６つのステータコア５０にそれぞれ巻回されて分割配置されているため、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めることができる。
【００３４】
ホルダプレート７０は、図２及び図６に示すように、略円盤状に形成され、ホルダハウジング３０の環状段差部３８に当接される外縁部７１、締結用のネジＳを通す中心孔７２、６つのステータコア５０の固定部５６を押圧する６つの押圧突起７３、端子部５４を通して電気的に接続する嵌合部（不図示）、カバー８０と対向する表面上に設けられた配線（不図示）及び種々の電子部品（不図示）、カバー８０のコネクタ８２に連結される端子部７４等を備えている。
そして、ホルダプレート７０は、コイル６０を巻回した６つのステータコア５０をホルダハウジング３０と協働して保持すると共に、同相関係にあるコイル６０同士を電気的に接続する役割をなすものである。
このように、ホルダプレート７０を介して、同相にて駆動されるコイル６０同士が接続されるため、最初から連続するコイルを巻回する場合に比べて、組付け作業が簡単になり、又、コネクタの端子構造を簡素化することができる。
【００３５】
カバー８０は、樹脂材料を用いて形成されており、図１、図２、図４、図６に示すように、ホルダハウジング３０の円筒端部３９に嵌合される環状凸部８１、端子部７４が導かれて収容されるコネクタ８２、ホルダハウジング３０の掛止凹部３３に対してスナップフィットにより掛止される複数（ここでは、４つ）の掛止片８３等を備えている。
そして、カバー８０は、６つのコイル６０を巻回したステータコア５０、ホルダプレート７０が組み込まれた状態で、ホルダハウジング３０の円筒端部３９に連結されて全体を覆うようになっている。
【００３６】
上記構成によれば、コイル６０が適宜通電されてロータ４０が回転すると、ロータ４０と一体的にインペラ２０が回転して、液体（水）が吸引口１１ａから吸引され吐出口１２ａから吐出される。
ここで、６つのコイル６０が周方向に分割して配置された領域を通過して内側ロータ４１から外側ロータ４２に又は外側ロータ４２から内側ロータ４１に向う磁路が短くなるため、全体としての磁路の長さを短くすることができ、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率の高い高性能のモータを得ることができる。
また、上記構成をなすモータを用いた液体ポンプによれば、構造の簡素化、部品点数の削減、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、コイル６０の高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めて、高性能で高効率の液体ポンプを得ることができる。
【００３７】
また、上記構成をなす液体ポンプによれば、６つのコイル６０をそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された６つステータコア５０を収容する収容室３４ａが、遮断壁３４を介して、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）が配置される空間から遮断されているため、ロータ４０（内側ロータ４１及び外側ロータ４２）をポンプハウジング１０内に導かれた液体（水）に曝して、液体（水）による冷却作用（水冷作用）を得ることができ、発熱を効率よく抑制することができる。
【００３８】
次に、上記構成をなす液体ポンプの組付け手順について説明する。
先ず、図５に示すように、遮磁板４５を挟み込むようにして、回転軸２２を貫通孔４１ａに嵌合すると共に掛止爪２３を掛止凹部４１ｂに掛止する。これにより、インペラ２０とロータ４０が一体的に回転するように組み付けられる。
続いて、インペラ２０を支軸１４にて支持するように、ポンプハウジング１０内に、（ロータ４０を組み付けた）インペラ２０を取り付ける。
【００３９】
続いて、必要に応じてシールリングＲを組み付け、ホルダハウジング３０をポンプハウジング１０に連結して、ネジＳにより締結する。このとき、支軸３６が軸受穴２４に嵌合するように嵌め込む。
続いて、コイル６０をそれぞれ巻回した６つのステータコア５０を、ホルダハウジング３０の収容室３４ａ内に挿入し、固定部５５を固定部３４ｂに嵌合して固定する。
続いて、端子部５４を嵌合部に嵌合して電気的に接続するように、かつ、押圧突起７３が固定部５６を押圧するようにして、ホルダプレート７０をホルダハウジング３０に嵌め込み、中心孔７２を通して、ネジＳをネジ穴３７に締結する。
【００４０】
続いて、必要に応じてシールリングＲを組み付け、端子部７４をコネクタ８２に位置付けし、環状凸部８１を円筒端部３９に嵌合し、掛止片８３を掛止凹部３３にスナップフィットにより掛止して、カバー８０をホルダハウジング３０に連結する。
以上の手順により、液体ポンプの組付けが完了する。
このように、液体ポンプにおいて、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、組立工数を簡素化することができる。
【００４１】
上記実施形態においては、ロータとして、内側ロータ４１と外側ロータ４２が一体的に形成されたロータ４０を示したが、これに限定されるものではなく、内側ロータと外側ロータを別々に形成してもよい。この場合、内側ロータと外側ロータは、別々に回転軸に連結される。
上記実施形態においては、内側ロータとして円筒状の内側ロータ４１を示したが、これに限定されるものではなく、インペラの回転軸が連結されれば、円柱状の内側ロータを採用してもよい。
【００４２】
上記実施形態においては、ステータコア５０に巻回されたコイル６０の両端を端子部５４として形成し、ホルダプレート７０上の配線を介して電気的に接続した場合を示したが、これに限定されるものではなく、ホルダハウジング３０の空間において空中配線にて電気的に接続してもよい。
上記実施形態においては、コイル６０を保持するホルダとして、ステータコア５０を設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、複数のコイル６０が周方向に分割配列して保持される限り、ステータコア５０を廃止したコアレスタイプのモータとして構成することも可能である。
【００４３】
上記実施形態においては、ロータ４０が４極かつコイル６０が６個で三相励磁の場合を示したが、着磁される磁極対及びコイル６０の個数は、これに限定されるものではなく、その他の個数を採用することができる。
上記実施形態においては、液体ポンプとして、水を適用するウォータポンプを示したが、これに限定されるものではなく、その他の液体を供給する液体ポンプに適用することができる。
上記実施形態においては、モータを液体ポンプに適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、その他の駆動源としても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上述べたように、本発明のモータは、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成しつつ、コイルの高密度巻線を可能にして、組立工数を簡素化でき、磁路を短縮でき、鉄損を低減でき、発熱を抑制でき、磁気効率を高めることができるため、液体ポンプの駆動源としては勿論のこと、その他の電気分野及び機械分野の機器の駆動源としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るモータを備えた液体ポンプの一実施形態を示す外観図である。
【図２】図１に示す液体ポンプの内部を示す縦断面図である。
【図３】図２中のＥ−Ｅにおける横断面図である。
【図４】図１に示す液体ポンプの分解斜視図である。
【図５】図１に示す液体ポンプの一部を示す分解斜視図である。
【図６】図１に示す液体ポンプの分解斜視図である。
【図７】図１に示す液体ポンプの一部を示すホルダハウジングの斜視図である
【図８】図１に示す液体ポンプの一部を示すホルダハウジングの斜視図である
【図９】図１に示す液体ポンプに含まれるモータの一部を示すロータ（内側ロータ及び外側ロータ）の斜視図である
【図１０】図１に示す液体ポンプに含まれるモータのロータにおける磁束の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｌ 所定軸線
Ｓ ネジ
１０ ポンプハウジング
１１ 吸引パイプ
１１ａ 吸引口
１２ 吐出パイプ
１２ａ 吐出口
１３ 収容室
１４ 支軸
１５ 嵌合部
１６ ネジ孔
２０ インペラ
２１ 羽根
２２ 回転軸
２３ 掛止爪
２４ 軸受穴
３０ ホルダハウジング
３１ 外壁部
３２ ネジ孔
３３ 掛止凹部
３４ 遮断壁
３４ａ 収容室
３４ｂ 固定部
３５ 分離壁
３６ 支軸
３７ ネジ穴
３８ 環状段差部
３９ 円筒端部
４０ ロータ
４１ 内側ロータ
４１ａ 貫通孔
４１ｂ 掛止凹部
４２ 外側ロータ
４３ 連結部
５０ ステータコア
５１ 中央部
５２ 長腕部
５３ 短腕部
５４ 端子部
５５，５６ 固定部
６０ 励磁用のコイル
７０ ホルダプレート（基板）
７１ 外縁部
７２ 中心孔
７３ 押圧突起
７４ 端子部
８０ カバー
８１ 環状凸部
８２ コネクタ
８３ 掛止片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁用のコイルと、前記コイルを保持するホルダと、所定軸線回りに回転自在に支持されたロータを備えたモータであって、
前記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、前記内側ロータの外側に配置されて前記内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、
前記励磁用のコイルは、前記内側ロータと前記外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のモータ。
【請求項５】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、
前記内側ロータは、円筒状に形成され、
前記内側ロータには、所定の回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のモータ。
【請求項６】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、前記複数のステータコアを収容して前記内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含む、
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のモータ。
【請求項７】
前記複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のモータ。
【請求項８】
吸引口及び吐出口を画定するポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に配置されたインペラと、励磁用のコイル，前記コイルを保持するホルダ，及び前記インペラに連結されたロータを含み前記インペラに回転駆動力を及ぼすモータと、を備えた液体ポンプであって、
前記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、前記内側ロータの外側に配置されて前記内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、
前記励磁用のコイルは、前記内側ロータと前記外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、
ことを特徴とする液体ポンプ。
【請求項９】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の液体ポンプ。
【請求項１０】
前記複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の液体ポンプ。
【請求項１１】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１０いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１２】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、
前記内側ロータは、円筒状に形成され、
前記内側ロータには、前記インペラに形成された回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１１いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１３】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、前記複数のステータコアを収容して前記内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含み、
前記ホルダハウジングは、前記ポンプハウジングに連結されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１２いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１４】
前記複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１３いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１】
励磁用のコイルと、前記コイルを保持するホルダと、所定軸線回りに回転自在に支持されたロータを備えたモータであって、
前記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、前記内側ロータの外側に配置されて前記内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、
前記励磁用のコイルは、前記内側ロータと前記外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のモータ。
【請求項５】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、
前記内側ロータは、円筒状に形成され、
前記内側ロータには、所定の回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のモータ。
【請求項６】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、前記複数のステータコアを収容して前記内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含む、
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか一つに記載のモータ。
【請求項７】
前記複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のモータ。
【請求項８】
吸引口及び吐出口を画定するポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に配置されたインペラと、励磁用のコイル，前記コイルを保持するホルダ，及び前記インペラに連結されたロータを含み前記インペラに回転駆動力を及ぼすモータと、を備えた液体ポンプであって、
前記ロータは、所定の極配置に着磁された内側ロータと、前記内側ロータの外側に配置されて前記内側ロータと同軸上で一体的に回転すると共に所定の極配置に着磁された円筒状の外側ロータを含み、
前記励磁用のコイルは、前記内側ロータと前記外側ロータの間において周方向に複数に分割して配列された複数のコイルを含む、
ことを特徴とする液体ポンプ。
【請求項９】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の液体ポンプ。
【請求項１０】
前記複数のコイルは、それぞれ、絶縁性の部材を介して電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の液体ポンプ。
【請求項１１】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１０いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１２】
前記内側ロータ及び外側ロータは、それぞれの端部同士が連結され、
前記内側ロータは、円筒状に形成され、
前記内側ロータには、前記インペラに形成された回転軸が一体的に回転するように嵌合されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１１いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１３】
前記ホルダは、前記複数のコイルをそれぞれ巻回するべく周方向に分割して配列された複数のステータコアと、前記複数のステータコアを収容して前記内側ロータ及び外側ロータから遮断する遮断壁をもつホルダハウジングを含み、
前記ホルダハウジングは、前記ポンプハウジングに連結されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１２いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【請求項１４】
前記複数のコイルは、空中配線にて又は基板上の配線を介して、同相励磁されるもの同士が電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項８ないし１３いずれか一つに記載の液体ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１０６０８８（Ｐ２００９−１０６０８８Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７５９５１（Ｐ２００７−２７５９５１）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００１７７６１２）株式会社ミクニ (332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００１７７６１２）株式会社ミクニ (332)
【Ｆターム（参考）】
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