特開 2024-31253 ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024031253

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/06 20060101AFI20240229BHJP

   F04D 29/00 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

F04D13/06 F

F04D29/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134692

(22)【出願日】2022-08-26

(71)【出願人】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】ニデック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 孝成

(72)【発明者】

【氏名】坂東 隆哲

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AA14

3H130AB23

3H130AB46

3H130AC30

3H130BA95A

3H130BA97A

3H130CA22

3H130CA27

3H130DB15Z

3H130DC06Z

3H130DC07Z

3H130DD04X

3H130DJ07X

3H130EA06A

3H130EA06C

3H130EB01A

3H130EC17A

3H130ED01A

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ステータとロータとを精度高く位置決めすることが容易なポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ１は、上ケーシング１０と、下ケーシング２０と、キャン部材４０と、インペラ３０と、モータ５０とを備える。上ケーシング１０は、流体が吸入される吸入口部１１、及び、流体が吐出される吐出口部１２を備える。下ケーシング２０は、上ケーシング１０の下方に配置される。キャン部材４０は、下ケーシング２０内に収容される。インペラ３０は、上ケーシング１０内に収容される。モータ５０は、インペラ３０と接続されたロータ５１及びステータ５２を備える。ロータ５１は、キャン部材４０内に収容される。ステータ５２は、下ケーシング２０の内周面とキャン部材４０の外周面との間に配置される。キャン部材４０は、外周面から径方向に突出する突出部４１を備える。突出部４１の下端とステータ５２の上端とが接触する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が吸入される吸入口部、及び、前記流体が吐出される吐出口部を備える上ケーシングと、
前記上ケーシングの下方に配置される下ケーシングと、
前記下ケーシング内に収容されたキャン部材と、
前記上ケーシング内に収容されるインペラと、
前記インペラと接続されたロータ及びステータを備えるモータと
を備え、
前記ロータは、前記キャン部材内に収容され、
前記ステータは、前記下ケーシングの内周面と前記キャン部材の外周面との間に配置され、
前記キャン部材は、前記外周面から径方向に突出する突出部を備え、
前記突出部の下端と前記ステータの上端とが接触する、ポンプ。

【請求項2】

前記ロータ及び前記インペラと接続されたシャフトを回転可能に保持する軸受け部と、
前記軸受け部を保持する軸受保持部と
を更に備え、
前記キャン部材の内周面と前記軸受保持部の外周面とが対向し、
前記キャン部材の内周面と前記軸受保持部の外周面との間には、封止部材が配置される、請求項１に記載のポンプ。

【請求項3】

前記ステータは、環状体及びステータティースを備え、
前記ステータティースは、
前記環状体の内周面から径方向に突出する巻線部と、
前記巻線部の先端に配置された先端部と
を備え、
前記突出部の下端と前記先端部の上端とが接触する、請求項１に記載のポンプ。

【請求項4】

周方向において、前記巻線部の位置と前記突出部の位置とが重なる、請求項３に記載のポンプ。

【請求項5】

前記ステータは、複数個の前記ステータティースを備え、
前記キャン部材は、複数個の前記突出部を備え、
前記複数個のステータティースは、周方向に沿って第１間隔ＤＡで並べられ、
前記複数個の突出部のうちの一つの突出部と、前記複数個の突出部のうちの他の突出部とが、周方向に沿って第２間隔ＤＢで並べられ、
ＤＢは、ＤＡの倍数でない、請求項３に記載のポンプ。

【請求項6】

前記複数個の突出部は、周方向に沿って前記第２間隔ＤＢで並べられている、請求項５に記載のポンプ。

【請求項7】

前記キャン部材は、フランジ部を更に備え、
前記フランジ部は、前記キャン部材の外周面に配置され、
前記突出部は、軸方向に沿って延びており、
前記突出部の上端と前記フランジ部の下端とは、接続されている、請求項１に記載のポンプ。

【請求項8】

前記下ケーシングの内周面と前記キャン部材の外周面との間には、合成樹脂が注入されている、請求項１に記載のポンプ。

【請求項9】

径方向において、前記インペラの最大径は、前記キャン部材の最大径より小さい、請求項１に記載のポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

ポンプは、ケーシングと、固定子と、回転子を有する羽根車と、ブラケットとを備える（例えば、特許文献１）。ブラケットは、ケーシング内に収容されるとともに、内側に羽根車が収容される。固定子は、ケーシング内に設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２５３５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のポンプでは、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）との位置決めの精度が低かった。その結果、ステータとロータとの位置関係にばらつきが生じ、ロータの回転効率が悪いものが生産される懸念があった。

【0005】

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータとロータとを精度高く位置決めすることが容易な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】

【0006】

本開示の例示的なポンプは、上ケーシングと、下ケーシングと、キャン部材と、インペラと、モータとを備える。上ケーシングは、流体が吸入される吸入口部、及び、前記流体が吐出される吐出口部を備える。前記下ケーシングは、前記上ケーシングの下方に配置される。前記キャン部材は、前記下ケーシング内に収容される。前記インペラは、前記上ケーシング内に収容される。前記モータは、前記インペラと接続されたロータ及びステータを備える。前記ロータは、前記キャン部材内に収容される。前記ステータは、前記下ケーシングの内周面と前記キャン部材の外周面との間に配置される。前記キャン部材は、前記外周面から径方向に突出する突出部を備える。前記突出部の下端と前記ステータの上端とが接触する。

【発明の効果】

【0007】

例示的な本開示によれば、ステータとロータとを精度高く位置決めすることが容易なポンプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の実施形態のポンプの全体断面図である。

【図2】図２は、本実施形態に係るキャン部材の全体斜視図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る蓋部の全体斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態のポンプの断面図である。

【図5】図５は、本実施形態に係るステータ及びキャン部材の斜視図である。

【図6】図６は、本実施形態に係るステータ及びキャン部材の平面図である。

【図7】図７は、本実施形態に係るステータの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書では、理解の容易のため、互いに直交する第１方向Ｚ、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙを適宜記載している。ここでは、下ケーシングから上ケーシングに向かう方向を「第１方向Ｚ」と称する。また、第１方向Ｚに対して直交する方向を「第２方向Ｘ」と称する。更に、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘに対して直交する方向を「第３方向Ｙ」と称する。

【0010】

また、第１方向Ｚの一方側の方向を「第１方向一方側（＋Ｚ方向）」、他方側の方向を「第１方向他方側（－Ｚ方向）」と称する。第２方向Ｘの一方側の方向を「第２方向一方側（＋Ｘ方向）」、他方側の方向を「第２方向他方側（－Ｘ方向）」と称する。そして、第３方向Ｙの一方側の方向を「第３方向一方側（＋Ｙ方向）」、他方側の方向を「第３方向他方側（－Ｙ方向）」と称する。

【0011】

また、本願では、便宜上、第１方向Ｚを上下方向として説明する場合がある。例えば、第１方向Ｚの一方側（＋Ｚ方向）は上方向を示し、第１方向Ｚの他方側（－Ｚ方向）は下方向を示す。ただし、上下方向、上方向及び下方向は、説明の便宜上定めるものであり、鉛直方向に一致する必要はない。また、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義するのにすぎず、本開示に係るポンプの使用時の向きを限定しない。なお、本明細書において「直交する方向」とは、厳密な意味での直交を表すのではなく、例えば本開示における効果を奏する程度に直交である場合を含む。

【0012】

本開示の例示的な本実施形態のポンプ１について説明する。図１は、本実施形態のポンプ１の全体断面図である。図１に示すように、ポンプ１は、上ケーシング１０と、下ケーシング２０と、キャン部材４０と、蓋部８０と、インペラ３０と、シャフト３１と、モータ５０とを備える。

【0013】

上ケーシング１０は、筐体１３と吸入口部１１と吐出口部１２とを備える。吸入口部１１の形状は、例えば円筒形状である。吸入口部１１は、筐体１３の上方に配置される。吸入口部１１は、第１方向Ｚに沿って配置されている。吐出口部１２の形状は、例えば円筒形状である。吐出口部１２は、筐体１３の側方に配置される。吐出口部１２は、第２方向Ｘに沿って配置されている。

【0014】

吸入口部１１では、流体が吸入される。吐出口部１２では、流体が吐出される。流体として、例えば、エチレングリコール水溶液或いはプロピレングリコール水溶液のような不凍液、又は、純水等が挙げられる。

【0015】

下ケーシング２０は、上ケーシング１０の下方に配置される。具体的には、下ケーシング２０は、円形状の底壁２１と、円筒形状の側壁２２とを備える。

【0016】

ここで図１及び図２を参照して、キャン部材４０について説明する。図２は、本実施形態に係るキャン部材４０の全体斜視図である。図１及び図２に示すように、キャン部材４０は、半球状の底壁４３と、円筒形状の側壁４４とを備える。底壁４３の直径は、底壁２１の直径より小さい。側壁４４の高さは、側壁２２の高さより小さい。キャン部材４０は、下ケーシング２０内に収容される。

【0017】

キャン部材４０は、突出部４１を更に備える。具体的には、キャン部材４０は、複数個の突出部４１を更に備える。複数個は、例えば６個である。６個の突出部４１の各々は、側壁４４の外周面から径方向に突出する。更に、６個の突出部４１の各々は、軸方向に沿って延びている。なお、突出部４１は、１個であってもよく、周方向に沿って延びていてもよい。更に、突出部４１は、複数個であってもよく、複数個の突出部４１の各々の形状は、立方体であってもよい。

【0018】

ここで図１～図３を参照して、蓋部８０について説明する。図３は、本実施形態に係る蓋部８０の全体斜視図である。図１～図３に示すように、蓋部８０は、下ケーシング２０の上端に配置された板状体８１を備える。蓋部８０の形状は、例えば円環形状である。蓋部８０は、キャン部材４０の外周面と径方向に対向する。その結果、流体は、上ケーシング１０とキャン部材４０とで形成された空間に流入する。一方、流体は、下ケーシング２０とキャン部材４０とで形成された空間に侵入が困難となる。

【0019】

蓋部８０は、板状体８１を貫通する貫通孔８２を更に備える。その結果、蓋部８０を配置した後、後述する合成樹脂６０を貫通孔８２から注入できる。なお、蓋部８０は、複数個の貫通孔８２を備えてもよい。

【0020】

インペラ３０は、上ケーシング１０内に収容される。具体的には、インペラ３０は、吸入口部１１の下方に配置される。インペラ３０は、吐出口部１２の側方に配置される。インペラ３０は、キャン部材４０の上方に配置される。

【0021】

また、径方向において、インペラ３０の最大径は、キャン部材４０の最大径より小さい。その結果、ポンプ１を小型化できる。

【0022】

モータ５０は、ロータ５１とステータ５２とを備える。ロータ５１の形状は、例えば、円柱形状である。ロータ５１の高さは、側壁４４の高さより低い。また、ロータ５１の直径は、側壁４４の内径と略同一である。ロータ５１は、キャン部材４０内に収容される。詳細には、ロータ５１は、キャン部材４０の所定位置に配置される。具体的には、ロータ５１は、インペラ３０の下方に配置される。ロータ５１は、インペラ３０と接続される。具体的には、ロータ５１は、シャフト３１を介してインペラ３０と接続される。これにより、ロータ５１が回転すると、インペラ３０は回転する。流体は、インペラ３０の回転により、吸入口部１１から吐出口部１２に流れる。

【0023】

ステータ５２の形状は、円筒形状である。ステータ５２の高さは、ロータ５１の高さと略同一である。また、ステータ５２の内径は、側壁４４の外径と略同一である。ステータ５２の外径は、側壁２２の内径と略同一である。ステータ５２は、下ケーシング２０の内周面とキャン部材４０の外周面との間に配置される。詳細には、キャン部材４０の突出部４１の下端とステータ５２の上端とが接触する。その結果、突出部４１によって、ステータ５２に対してキャン部材４０の位置が決められる。よって、キャン部材４０とステータ５２との位置関係の精度が向上する。換言すれば、キャン部材４０の所定位置に配置されたロータ５１とステータ５２との位置関係の精度が向上する。また、ステータ５２とロータ５１とを精度高く位置決めすることが容易であり、ステータ５２とロータ５１との位置関係に生じるばらつきを抑制でき、ロータ５１の回転効率が悪くなることを抑制できる。

【0024】

下ケーシング２０の内周面とキャン部材４０の外周面との間には、合成樹脂６０が注入されている。合成樹脂６０は、例えば硬化する。また、合成樹脂６０は、例えば耐水性を有する。合成樹脂６０は、ステータ５２をコーティングできればよく、下ケーシング２０の内周面とキャン部材４０の外周面との間で隙間なしに充填されてもよい。その結果、流体が下ケーシング２０の内周面とキャン部材４０の外周面との間に侵入した場合にも、ステータ５２を保護できる。

【0025】

続けて、ポンプ１の製造方法について説明する。まず、下ケーシング２０を準備する。次に、下ケーシング２０の所定位置にステータ５２を収容する。次に、下ケーシング２０にキャン部材４０を収容する。キャン部材４０の突出部４１の下端とステータ５２の上端とが接触する。その結果、突出部４１によって、ステータ５２に対してキャン部材４０の位置が決められる。

【0026】

次に、下ケーシング２０の上端に蓋部８０を配置する。次に、貫通孔８２から合成樹脂６０を注入する。換言すれば、蓋部８０を配置した後、合成樹脂６０を貫通孔８２から注入できる。次に、合成樹脂６０が硬化する。次に、キャン部材４０に、インペラ３０と接続されたロータ５１を収容する。最後に、下ケーシング２０の上方に上ケーシング１０を配置する。その結果、本実施形態のポンプ１が完成する。

【0027】

続けて図１及び図４を参照して、ポンプ１について詳細に説明する。図４は、本実施形態のポンプ１の断面図である。図４に示すように、ポンプ１は、軸受け部３２と、軸受保持部９０とを更に備える。

【0028】

軸受け部３２は、シャフト３１を回転可能に保持する。軸受け部３２は、例えばベアリングである。軸受け部３２の形状は、円筒形状である。軸受け部３２にシャフト３１が収容されている。

【0029】

軸受保持部９０は、軸受け部３２を保持する。具体的には、軸受保持部９０は、筒状部９１と板状部９２とを備える。筒状部９１の形状は、円筒形状である。筒状部９１に軸受け部３２が収容されている。板状部９２の形状は、円環形状である。板状部９２は、上ケーシング１０と蓋部８０との間に配置される。

【0030】

キャン部材４０の内周面と軸受保持部９０の外周面とが対向する。キャン部材４０の内周面と軸受保持部９０の外周面との間には、封止部材７０が配置される。封止部材７０は、例えばＯ－リング又はメタルガスケットである。具体的には、キャン部材４０の内周面と筒状部９１の外周面との間には、複数個の封止部材７０が配置される。複数個の封止部材７０は、例えば第１のＯ－リング７１と、第２のＯ－リング７２とを含む。第１のＯ－リング７１は、第２のＯ－リング７２より上方に配置される。その結果、キャン部材４０内の流体が漏れることを抑制できる。

【0031】

続けて図５～図７を参照して、ステータ５２について詳細に説明する。図５は、本実施形態に係るステータ５２及びキャン部材４０の斜視図である。図６は、本実施形態に係るステータ５２及びキャン部材４０の平面図である。図７は、本実施形態に係るステータ５２の斜視図である。図５～図７に示すように、ステータ５２は、環状体５３と、ステータティース５４とを備える。

【0032】

具体的には、ステータ５２は、複数個のステータティース５４を備える。複数個は、例えば９個である。９個のステータティース５４の各々は、巻線部５４ａと、先端部５４ｂと備える。

【0033】

巻線部５４ａは、環状体５３の内周面から径方向に突出する。巻線部５４ａには、導線が巻き付けられている。先端部５４ｂは、巻線部５４ａの先端に配置される。先端部５４ｂは、周方向に沿って延びている。換言すれば、先端部５４ｂの形状は、円弧形状である。突出部４１の下端と先端部５４ｂの上端とが接触する。その結果、巻線部５４ａに影響を与えずに、ステータ５２に対してキャン部材４０の位置が決められる。

【0034】

周方向において、巻線部５４ａの位置と突出部４１の位置とが重なる。具体的には、周方向において、少なくとも１個の巻線部５４ａの位置と、少なくとも１個の突出部４１の位置とが重なる。その結果、突出部４１の下端とステータ５２の上端とが接触しても、突出部４１の下端は巻線部５４ａの先端に接触し、突出部４１の下端が先端部５４ｂと接触する場合と比べてステータ５２の変形を抑制できる。

【0035】

９個のステータティース５４は、周方向に沿って等間隔で並べられる。具体的には、９個のステータティース５４は、周方向に沿って第１間隔ＤＡで並べられる。換言すれば、ステータティース５４は、４０°毎に配置されている。

【0036】

一方、６個の突出部４１のうちの一つの突出部４１と、６個の突出部４１のうちの他の突出部４１とが、周方向に沿って第２間隔ＤＢで並べられる。第２間隔の大きさＤＢは、第１間隔の大きさＤＡの倍数でない。その結果、ステータ５２とキャン部材４０とを位置合わせせずに、突出部４１の下端とステータ５２の上端とが接触できる。具体的には、３個の突出部４１の下端と、３個のステータ５２の上端とが接触する。

【0037】

６個の突出部４１は、周方向に沿って等間隔で並べられている。具体的には、６個の突出部４１は、周方向に沿って第２間隔ＤＢで並べられている。換言すれば、ステータティース５４は、６０°毎に配置されている。その結果、ステータ５２の変形を、より抑制できる。

【0038】

キャン部材４０は、フランジ部４２を更に備える。フランジ部４２は、キャン部材４０の外周面に配置される。具体的には、フランジ部４２は、側壁４４の上端の外周面に配置される。フランジ部４２の形状は、円環形状である。

【0039】

６個の突出部４１の各々の上端とフランジ部４２の下端とは、接続されている。その結果、キャン部材４０の剛性を上げて、キャン部材４０の変形を抑制できる。

【0040】

以上、図面を参照しながら本開示の実施形態を説明した。但し、上記実施形態は、本開示の例示にすぎず、本開示は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本開示の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。実施形態の構成は、本開示の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてもよい。

【0041】

なお、本技術は、以下のような構成を採用することも可能である。

【0042】

（１）流体が吸入される吸入口部、及び、前記流体が吐出される吐出口部を備える上ケーシングと、
前記上ケーシングの下方に配置される下ケーシングと、
前記下ケーシング内に収容されたキャン部材と、
前記上ケーシング内に収容されるインペラと、
前記インペラと接続されたロータ及びステータを備えるモータと
を備え、
前記ロータは、前記キャン部材内に収容され、
前記ステータは、前記下ケーシングの内周面と前記キャン部材の外周面との間に配置され、
前記キャン部材は、前記外周面から径方向に突出する突出部を備え、
前記突出部の下端と前記ステータの上端とが接触する、ポンプ。

【0043】

（２）前記ロータ及び前記インペラと接続されたシャフトを回転可能に保持する軸受け部と、
前記軸受け部を保持する軸受保持部と
を更に備え、
前記キャン部材の内周面と前記軸受保持部の外周面とが対向し、
前記キャン部材の内周面と前記軸受保持部の外周面との間には、封止部材が配置される、（１）に記載のポンプ。

【0044】

（３）前記ステータは、環状体及びステータティースを備え、
前記ステータティースは、
前記環状体の内周面から径方向に突出する巻線部と、
前記巻線部の先端に配置された先端部と
を備え、
前記突出部の下端と前記先端部の上端とが接触する、（１）又は（２）に記載のポンプ。

【0045】

（４）周方向において、前記巻線部の位置と前記突出部の位置とが重なる、（３）に記載のポンプ。

【0046】

（５）前記ステータは、複数個の前記ステータティースを備え、
前記キャン部材は、複数個の前記突出部を備え、
前記複数個のステータティースは、周方向に沿って第１間隔ＤＡで並べられ、
前記複数個の突出部のうちの一つの突出部と、前記複数個の突出部のうちの他の突出部とが、周方向に沿って第２間隔ＤＢで並べられ、
ＤＢは、ＤＡの倍数でない、（１）から（４）のいずれか１項に記載のポンプ。

【0047】

（６）前記複数個の突出部は、周方向に沿って前記第２間隔ＤＢで並べられている、（５）に記載のポンプ。

【0048】

（７）前記キャン部材は、フランジ部を更に備え、
前記フランジ部は、前記キャン部材の外周面に配置され、
前記突出部は、軸方向に沿って延びており、
前記突出部の上端と前記フランジ部の下端とは、接続されている、（１）から（６）のいずれか１項に記載のポンプ。

【0049】

（８）前記下ケーシングの内周面と前記キャン部材の外周面との間には、合成樹脂が注入されている、（１）から（７）のいずれか１項に記載のポンプ。

【0050】

（９）前記キャン部材の外周面と径方向に対向する蓋部を更に備え、
前記蓋部は、
前記下ケーシングの上端に配置された板状体と、
前記板状体を貫通する貫通孔と
を備える、（１）から（８）のいずれか１項に記載のポンプ。

【0051】

（１０）径方向において、前記インペラの最大径は、前記キャン部材の最大径より小さい、（１）から（９）のいずれか１項に記載のポンプ。

【符号の説明】

【0052】

１・・・ポンプ
１０・・・上ケーシング
１１・・・吸入口部
１２・・・吐出口部
２０・・・下ケーシング
３０・・・インペラ
４０・・・キャン部材
４１・・・突出部
５０・・・モータ
５１・・・ロータ
５２・・・ステータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】