電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及與具備在軸向上具有間隙的軸向間隙轉(zhuǎn)子的電動機(jī)、發(fā)電機(jī)一體化地構(gòu)成的電動泵、水輪發(fā)電機(jī)、空調(diào)用風(fēng)扇等具有葉輪的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在工業(yè)用設(shè)備、家電產(chǎn)品、汽車部件等中，越發(fā)重視節(jié)能化的必要性。當(dāng)前，在國內(nèi)使用的電力使用量中的一半以上被旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動所消耗。其中，在電動化等的用途中，通過電動進(jìn)行驅(qū)動的泵、風(fēng)扇等具有葉輪的系統(tǒng)用途占據(jù)7成以上。另外，在發(fā)電用途中，也利用水輪發(fā)電機(jī)等利用葉輪的系統(tǒng)。
[0003]電動驅(qū)動的一般的泵為如下結(jié)構(gòu):電動機(jī)和泵部通過軸結(jié)合，利用電動機(jī)作為驅(qū)動源。在該情況下，在軸向上必須構(gòu)成聯(lián)軸器等的結(jié)合部件，所以，存在成為軸向上的尺寸變長的結(jié)構(gòu)的問題。在要縮短該軸向上的尺寸的情況下，將電動機(jī)的軸與葉輪直接連結(jié)而構(gòu)成的泵一體型(JOVDB)等的結(jié)構(gòu)也正在被產(chǎn)品化。但是，泵部充填有水等的液體，因此葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的泵室需要進(jìn)行密封，使得液體不向外部泄漏。在泵一體型中，也為利用泵室與電動機(jī)之間的空間進(jìn)行該密封的結(jié)構(gòu)。作為進(jìn)行封閉使得液體不泄漏的結(jié)構(gòu)，采用配置橡膠狀部件的O型圈(O ring)、油封(oil seal)的結(jié)構(gòu)等，但是隔著軸等的旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行密封的結(jié)構(gòu)存在需要進(jìn)行定期維護(hù)(maintenance)的缺點(diǎn)。所以，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，提出了使泵室和電動機(jī)一體化，利用分隔壁將電動機(jī)的定子電氣部和填充有液體的泵室分開的結(jié)構(gòu)。在電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有由非磁性材料形成的分隔壁，由此形成不需要旋轉(zhuǎn)部的密封的結(jié)構(gòu)。但是，該方法在定子與轉(zhuǎn)子之間需要較大的間隙尺寸，因此，存在將在定子側(cè)產(chǎn)生的磁通向轉(zhuǎn)子側(cè)傳導(dǎo)時的損失變大，導(dǎo)致電動機(jī)和泵的綜合效率降低的問題。
[0004]另一方面，在這些系統(tǒng)中所使用的電動機(jī)、發(fā)電機(jī)中，鐵心部能夠使用軟磁材料，來降低該鐵心部的損失，這成為實現(xiàn)這些產(chǎn)品的高效率化的方法。另外，作為另外的效率提高對策具有如下方案:通過使用磁力高的永磁鐵，使每規(guī)定電流的磁鐵轉(zhuǎn)矩增加，能夠以低電流獲得所需轉(zhuǎn)矩，減少電流導(dǎo)致的導(dǎo)體的焦耳熱引起的損失(銅損)。然而，近年來的背景是，隨著稀土的價格高漲，磁力高的磁鐵的利用變得困難。于是，需要即使利用磁力弱的磁鐵也能夠提高效率的方法。作為永磁鐵電動機(jī)的高效率化的方法，能夠列舉專利文獻(xiàn)3。在專利文獻(xiàn)3中提出了這樣一種結(jié)構(gòu)的電動機(jī):該電動機(jī)采用永磁鐵電動機(jī)所使用的軟磁材料使用低損失的非晶(amorphous)的軸向間隙型的電動機(jī)，并且作為為了減少銅損而增加永磁鐵的容量的結(jié)構(gòu)，將軸向的2個面設(shè)為轉(zhuǎn)子。
[0005]在將該軸向間隙型電動機(jī)應(yīng)用于具有泵等的葉輪的系統(tǒng)實現(xiàn)高效率化、小形化的情況下，采用在輸出軸上直接配置葉輪的結(jié)構(gòu)時，使直徑大的圓板在液體中旋轉(zhuǎn)，由此圓板的摩擦損失變大，導(dǎo)致效率的降低。另外，采用從圓板突出輸出軸的結(jié)構(gòu)時，存在上述的如通常的泵那樣在軸向上變長和必須對與泵部之間的軸進(jìn)行密封的問題。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本國特開2009 - 077531號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本國特許第4828751號公報
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本國特開2010 — 115069號公報【實用新型內(nèi)容】
[0011]實用新型想要解決的技術(shù)問題
[0012]在上述專利文獻(xiàn)I和2中公開的結(jié)構(gòu)的泵系統(tǒng)中，定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙變寬，所以，作為定子至轉(zhuǎn)子間的磁通的流動容易度的指標(biāo)的磁阻增加，引起電動機(jī)效率降低的問題。另外，在專利文獻(xiàn)3中公開的在提高電動機(jī)效率的軸向間隙結(jié)構(gòu)的泵系統(tǒng)等的應(yīng)用中，圓板的直徑較大，所以存在有可能圓板摩擦損失增大而導(dǎo)致泵效率降低的問題。
[0013]本實用新型的目的在于提供一種具有軸向間隙型的葉輪的系統(tǒng)，該葉輪無需擴(kuò)大間隙就能實現(xiàn)填充有油液體等的葉輪室與電動機(jī)的隔離，確保電動機(jī)的高效率化，應(yīng)用軸向間隙結(jié)構(gòu)，提高電動機(jī)自身的效率，無需增加泵等的葉輪直徑，具有高的可靠性和系統(tǒng)效率。
[0014]用于解決問題的技術(shù)方案
[0015]根據(jù)本實用新型的方式，本實用新型的第一方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)由電動機(jī)和葉輪一體化而構(gòu)成，該電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)在軸向上具有至少兩個具有軸向面的轉(zhuǎn)子，其中一個轉(zhuǎn)子通過分隔壁與另一個轉(zhuǎn)子分隔，一個轉(zhuǎn)子構(gòu)成電動機(jī)部，另一個轉(zhuǎn)子構(gòu)成葉輪部。
[0016]作為具體的結(jié)構(gòu)，為了增加磁鐵的容量，在大徑化構(gòu)成的軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)的軸向兩面具有轉(zhuǎn)子的軸向間隙旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子中任一者的軸向的與定子相反側(cè)的面，在周向上配置作為多個極的磁鐵，在傳遞轉(zhuǎn)矩的葉輪側(cè)的軸向電動機(jī)側(cè)面也配置相同極數(shù)的磁鐵，形成彼此的磁鐵相向地配置的轉(zhuǎn)子間利用作為非磁性部件的非導(dǎo)電性的分隔壁隔開的結(jié)構(gòu)，形成利用磁鐵的相斥相吸以非接觸的方式傳遞轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)。
[0017]通過采用上述的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠構(gòu)成為能夠提高效率的軸向間隙型，葉輪側(cè)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)側(cè)用分隔壁分隔，因此，成為只有葉輪側(cè)被由葉輪搬送的液體充填的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)不增大軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)側(cè)的轉(zhuǎn)子圓板摩擦損失的結(jié)構(gòu)。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)部分獨(dú)立地構(gòu)成，因此，作為電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的間隙(gap)被保持在適當(dāng)程度，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)不會降低電動機(jī)的效率的結(jié)構(gòu)。
[0018]本實用新型的第二方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)，其在第一方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)中，具有在軸向上具有一個定子和兩個轉(zhuǎn)子的軸向間隙電動機(jī)，在其中一側(cè)的轉(zhuǎn)子的與定子側(cè)相反側(cè)的面配置轉(zhuǎn)矩傳遞用的磁鐵，向配置在用分隔壁隔開而形成的室內(nèi)的具有磁鐵的葉輪以非接觸的方式傳遞轉(zhuǎn)矩。
[0019]本實用新型的第三方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)，其在第二方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞側(cè)的面的磁鐵采用無磁軛的結(jié)構(gòu)。
[0020]本實用新型的第四方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)，其在第二方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)中，構(gòu)成所述軸向間隙電動機(jī)的磁鐵與配置于葉輪的磁鐵的內(nèi)外徑不同。
[0021]本實用新型的第五方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)，其在第二方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)中，采用如下結(jié)構(gòu):構(gòu)成非磁性、非導(dǎo)電性的分隔壁和設(shè)置于該分隔壁的葉輪旋轉(zhuǎn)保持用固定軸，利用設(shè)置在葉輪內(nèi)周部的滑動軸承，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)方向、推力方向上的可旋轉(zhuǎn)的保持。
[0022]本實用新型的第六方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)，其在第二方面的電動機(jī)一體型葉輪系統(tǒng)中，葉輪部被實施用于防銹的涂敷。
[0023]實用新型效果
[0024]根據(jù)本實用新型，擴(kuò)大旋轉(zhuǎn)電機(jī)的間隙，不降低電動機(jī)的效率，不增加圓板摩擦損失，因此，能夠構(gòu)成具有效率高且在軸向上具有薄型的泵等的葉輪的系統(tǒng)。另外，能夠構(gòu)成轉(zhuǎn)子直徑能夠取大的軸向間隙型電動機(jī)，所以，即使不使用具有稀土的強(qiáng)力磁鐵，也能夠利用磁力弱的廉價的磁鐵構(gòu)成具備高效率的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的葉輪驅(qū)動系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0025]圖1是說明本實用新型的葉輪驅(qū)動系統(tǒng)的橫截面圖。
[0026]圖2是表示在本實用新型的軸向兩面具有磁鐵轉(zhuǎn)子的軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)部的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0027]圖3(a)?圖3(d)是表示本實用新型的軸向兩面具有磁鐵轉(zhuǎn)子的軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)部的鐵心結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖4(a)?圖4(d)是表示本實用新型的軸向兩面具有磁鐵轉(zhuǎn)子的軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)部的轉(zhuǎn)矩傳遞側(cè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖5 (a)?圖5 (b)是表示本實用新型的葉輪驅(qū)動系統(tǒng)的葉輪側(cè)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0030]圖6 (a)?圖6 (b)是表示本實用新型的葉輪驅(qū)動系統(tǒng)的具有葉輪側(cè)轉(zhuǎn)子和分隔壁的殼體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0031]圖7(a)?圖7(c)是表示在本實用新型的軸向兩面具有磁鐵轉(zhuǎn)子的軸向間隙型旋轉(zhuǎn)電機(jī)部的轉(zhuǎn)矩傳遞側(cè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第二實施方式的圖。
[0032]圖8(a)?圖8(f)是說明本實用新型的葉輪驅(qū)動系統(tǒng)中作為以非接觸的方式傳遞轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的各種圖案(pattern、樣式)的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，參照附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行說明。
[0034]實施例1
[0035]以下利用圖1和圖2說明本實用新型的第一實施例。
[0036]圖1表示本實用新型的由軸向間隙型電動機(jī)和葉輪一體化而構(gòu)成的葉輪驅(qū)動系統(tǒng)的橫截面圖。另外，圖2以立體圖表示該葉輪驅(qū)動系統(tǒng)的軸向間隙型電動機(jī)部的結(jié)構(gòu)。
[0037]軸向間隙型電動機(jī)在周向上具有多個鐵心1，由圍繞該鐵心I卷繞導(dǎo)體而形成的線圈2構(gòu)成定子100。定子配置在軸向中央，構(gòu)成為在該軸向兩側(cè)具有兩個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。與輸出側(cè)相反側(cè)的轉(zhuǎn)子采用與輸出側(cè)相反側(cè)的轉(zhuǎn)子磁鐵12隔著與輸出側(cè)相反側(cè)的轉(zhuǎn)子磁軛11保持在與輸出側(cè)相反側(cè)的轉(zhuǎn)子10的結(jié)構(gòu)。在該實施例中形成為如下結(jié)構(gòu):磁鐵分割地配置在周向上，在磁鐵與磁鐵之間配置有磁鐵間定位部件13。在與輸出側(cè)相反側(cè)的轉(zhuǎn)子10的中央部，設(shè)置用于插入固定旋轉(zhuǎn)電機(jī)部軸5的孔，而與旋轉(zhuǎn)電機(jī)部軸5固定結(jié)合。旋轉(zhuǎn)電機(jī)部軸5以可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被保持于可旋轉(zhuǎn)地配置在設(shè)置于定子100的內(nèi)側(cè)的軸承保持部4的軸承6，與輸出側(cè)的轉(zhuǎn)子20結(jié)合。輸出側(cè)轉(zhuǎn)子20為和與輸出側(cè)相反側(cè)的轉(zhuǎn)子10相同的結(jié)構(gòu)，由輸出側(cè)轉(zhuǎn)子磁軛21、輸出側(cè)轉(zhuǎn)子磁鐵22、磁鐵間定位部件23構(gòu)成，輸出側(cè)轉(zhuǎn)子磁鐵22在定子側(cè)的面以與定子100相對的方式配置，構(gòu)成轉(zhuǎn)子10、20能夠旋轉(zhuǎn)的軸向間隙型電動機(jī)。
[0038]并且，在輸出側(cè)轉(zhuǎn)子20，在不與定子100相對的面，即配置葉輪16的一側(cè)的面，配置有在周向上被磁化為多個極的輸出側(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩傳遞側(cè)磁鐵24。采用如下結(jié)構(gòu):在該輸出側(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩傳遞側(cè)磁鐵24與葉輪16之間配置有與保持軸向型電動機(jī)的定子100的外周部(定子保持部3)的殼體7 —體地構(gòu)成的殼體分隔壁7a，軸向型電動機(jī)部和葉輪16部為空間被分隔的結(jié)構(gòu)。該殼體分隔壁7a為非導(dǎo)電體，優(yōu)選由非磁性材料構(gòu)成。但是，當(dāng)該殼體分隔壁7a構(gòu)成為較薄時，用塑料等樹脂材料不能確保強(qiáng)度，因此有時由