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公開番号2021166433
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211014
出願番号2020068766
出願日20200407
発明の名称家庭用電気井戸ポンプ装置
出願人日立グローバルライフソリューションズ株式会社
代理人個人
主分類H02K 1/27 20060101AFI20210917BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 熱膨張、収縮を吸収するためのギャップを確保し、かつ、同心度を保持して固定することが可能な家庭用電気井戸ポンプ装置を提供する。
【解決手段】駆動用モータと、該駆動用モータの回転軸がケーシング内に設けられた羽根車を回転させてポンプ作用を行うポンプ部と、前記ポンプ駆動用モータの回転数を変速させて前記ポンプ部を制御する制御基板を有し、水源は井戸、又は受水槽とする家庭用電気井戸ポンプ装置において、前記ポンプ駆動用モータの回転子は円筒状に成形された極異方性配向の樹脂成形磁石であり、該樹脂成形磁石の内径側に複数のリブを備える。
【選択図】 図6
特許請求の範囲【請求項1】
駆動用モータと、該駆動用モータの回転軸がケーシング内に設けられた羽根車を回転させてポンプ作用を行うポンプ部と、前記ポンプ駆動用モータの回転数を変速させて前記ポンプ部を制御する制御基板を有し、水源は井戸、又は受水槽とする家庭用電気井戸ポンプ装置において、
前記ポンプ駆動用モータの回転子は円筒状に成形された極異方性配向の樹脂成形磁石であり、
該樹脂成形磁石の内径側に複数のリブを備えることを特徴とする家庭用電気井戸ポンプ装置。
続きを表示(約 230 文字)【請求項2】
請求項1記載の家庭用電気井戸ポンプ装置において、
前記回転子の鉄心はプレス打抜きにより成形された電磁鋼板を複数枚積層で設けられ、その外周側に前記樹脂成形磁石を嵌合したことを特徴とする家庭用電気井戸ポンプ装置。
【請求項3】
請求項1記載の家庭用電気井戸ポンプ装置において、
前記複数のリブの長さは、前記回転子鉄心の厚みと略同じ又は前記回転子鉄心の厚みよりも短いことを特徴とする家庭用電気井戸ポンプ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は家庭用電気井戸ポンプ装置に関する。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
従来より家庭用電気井戸ポンプ装置のモータは、小型かつ高出力を得るために回転子に極異方性配向の樹脂成形磁石を使用している。
解決策としては特開2014−17910(特許文献1)のように、樹脂成形磁石の両端面から固定金具とねじにより挟み込み固定する方策がある。
【0003】
また、特開2010−273497(特許文献2)では、フレームとの空隙を確保するために界磁マグネット外周面に複数のリブを形成する方策を述べている。。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2014−17910号公報
特開2010−273497号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載の構成では、ギャップを確保し、かつ、同心度を保持するためには生産効率が悪く、同心度がズレ易くモータ運転時の異常振動発生の原因となる恐れがある。
【0006】
特許文献2に記載の構成では、界磁マグネット外周面の形成であり、かつ、樹脂成形磁石の温度による膨張と収縮については述べられていない。
熱膨張、収縮を吸収するためのギャップを確保し、かつ、同心度を保持して固定することが可能な家庭用電気井戸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】
【0007】
本発明は上記課題を解決する為に、ポンプ駆動用モータの回転子に極異方性配向した樹脂成形磁石を、ケイ素鋼板がプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心の外周側に一定のギャップを確保し、かつ、同心度を保持して固定するために、樹脂成形磁石内径側に複数のリブを構成し、回転子鉄心外周側に嵌合することとする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によると、熱膨張、収縮を吸収するためのギャップを確保し、かつ、同心度を保持して固定することが可能な家庭用電気井戸ポンプ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の一実施例に係るもので、ポンプ装置の一部縦断面図である
図1のポンプカバーを外した状態の平面図である。
従来例のポンプ装置の運転制御を時系列的に示したチャート図である。
従来例のポンプ駆動用モータの回転子断面図である。
本発明の樹脂成形磁石断面図である。
本発明のポンプ駆動用モータの回転子断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態を本発明の実施例の図面に沿って説明する。
【0011】
まず、本発明の家庭用電気井戸ポンプ装置の概要について図1、図2を引用して説明する。
ポンプ装置は、水通路が形成されたベース5と、ベース5の吐出側水通路部上部に載置された蓄水するための圧力タンク6と、ベース5の上に配置されたポンプ駆動用モータ100とポンプ駆動用モータ100の回転数を変速させてポンプ装置を制御する制御基板1と、制御基板1と通信線で接続されポンプ装置の吐出圧力値の表示や運転圧力等の設定を切り替え操作できる表示基板2と、導風ダクトと兼用の表示基板2を載置する架台4と、ベース5の上に配置されたポンプ装置を制御する際に発生する高調波を抑制する高調波抑制コイル7と、ベース5の吐出側水通路部上部に載置されたポンプ装置の圧力を略直線的に検出する圧力センサー8が備わっており、それらをポンプカバー9が覆う構造である。
ポンプ部20は、ポンプ駆動用モータ100の回転軸103と同軸に螺着された羽根車21と、この羽根車21の遠心力により揚水された水を速度エネルギーから圧力エネルギーに変換するガイドベーン22を内置するケーシング23と、ケーシング23の前面を閉じるケーシングカバー24を有する。このポンプは、遠心形ポンプと称するもので、水源内にジェットと呼ばれる補助ポンプを挿入し合わせて使用するものである。ケーシングカバー24中央部にはジェットと塩ビ管やフランジ継により接続した吸込口25と、ジェットに圧力水を戻す圧力口26を有している。
【0012】
ケーシング24の上面には呼水給水栓27を具備し、ポンプ部20に内置されたガイドベーン22の上部にはケーシング吐出口28を構成している。揚水された水はジェットに圧力水を戻す圧力口26とケーシング吐出口28とにそれぞれ分岐、吐出される。
【0013】
なお、本発明の説明は、代表的ポンプの遠心形ポンプを例示するが、本発明は遠心形ポンプに限定されるものではない。
次に、本発明のポンプ装置の動作概略を図3のチャート図を用いて説明する。
ポンプ部20の呼水給水栓27を外し満水になるまで給水後、呼水給水栓27を締込み、通電、ポンプ駆動用モータ100の回転力により回転軸103に螺着された羽根車21が同期回転する。回転した羽根車21の遠心力により吸込口25から揚水された水はガイドベーン22を通過し圧力エネルギーに変換されジェットに圧力水を戻す圧力口26とケーシング吐出口28とにそれぞれ分岐、吐出される。
【0014】
運転待機状態からT1で水栓を開き、水を使い始めると圧力タンク6に蓄水された水が流出し、ポンプ装置に設けられた圧力センサー8の検出圧力とポンプ吐出圧力は同期し(d)のように徐々に低下する。この結果、運転開始圧力に到達した時点T2で運転を開始する。水栓の開度つまり水の使用量に応じて圧力センサー8の検出圧力も低下し、ポンプ駆動用モータ100の回転速度を制御基板1で増して、ポンプ装置の吐出圧力を一定に保持しながら運転している。
【0015】
T3にて水の使用量を増すと圧力センサー8の検出圧力が下降し、ポンプ駆動用モータ100の回転数は上がる。
【0016】
また、水の使用量をT4にて減じた場合には、圧力センサー8の検出圧力が上昇するので、ポンプ駆動用モータ100の回転速度は減じ、同様にポンプ装置の吐出圧力を一定に保持しながら運転している。同様にT5で再度水の使用量が増す場合、T6で水の使用量が一定となる場合も各々の状況に応じて圧力センサー8の検出圧力に伴い、ポンプ駆動用モータ100の回転速度を変えて、ポンプ装置の吐出圧力を一定としているもので、この繰り返しで運転されるものである。
【0017】
そして、T7にて水栓を閉じて水の使用を終了すると停止判定領域に入り、水使用の有無を判定するためにT8でポンプ駆動用モータ100の回転速度を若干下げた後、T8からT9間でポンプ駆動用モータ100の回転速度を一定に保持し、この間圧力センサー7の検出圧力が低下方向への変化がないことを確認してT10でポンプ装置を停止し、待機状態となるものである。
【0018】
次に、本発明の主要部であるポンプ駆動用モータの回転子について図4、図5により説明する。
【0019】
まず、図4は従来のポンプ駆動用モータ100の回転子110を現わし、樹脂成形磁石115を使用した断面図である。図4の(a)は軸方向から見た断面図、(b)は横方向から見た断面図である。樹脂成形磁石115の両端面にはケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111とを固定する固定金具120aと固定金具120bを具備し、固定金具120aは複数の穴を設けており、固定金具120bにはそれに対面した場所にネジ穴を設けている。回転子鉄心111を構成するプレス打抜きにより成形、複数枚重ね合わせた電磁鋼板には複数のネジ121を通すための貫通穴112がある。
【0020】
その貫通穴112に合わせてネジ121を通し樹脂成形磁石115とケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111を固定している。
【0021】
又、前記の通り樹脂成形磁石115とケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111は固定金具120aと固定金具120bによりネジ121を介し固定されているが、寸法公差によるガタツキがあるため補助材として接着剤122を使用し固定する。接着剤122はネジ121へ使用し緩み防止剤を兼ねる。これらは、同心度を合わせた治具を用いて組立てするが、樹脂成形磁石115とケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111との同心度を確保するには確実ではない。
【0022】
図3のチャート図において運転開始圧力に到達したT2から、T7で水の使用を止めるまでが運転時の高温状態であり樹脂成形磁石115は素材特有の線膨張係数より膨張する。一方、運転停止状態のT10、及び、T1では外気温に左右され冬季では氷点下になり更に収縮する。ギャップδを有していないと膨張と収縮の繰返しによりケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111との接触により応力を受け樹脂成形磁石115は破損する。
【0023】
次に、本発明を図5、図6により説明する。図5は本発明の樹脂成形磁石115の断面図であり、樹脂成形磁石115の内径側にはリブ115aを複数構成している。図5の(a)は軸方向から見た断面図、(b)は横方向から見た断面図である。樹脂成形磁石材料の代表例としてナイロン樹脂をバインダーとしたサマリウム鉄窒素がある。
【0024】
図6は本発明の回転子110の断面図である。図6の(a)は軸方向から見た断面図、(b)は横方向から見た断面図である。樹脂成形磁石115の内径側リブ115aを複数構成し、同心度を確保するために3個以上の構成が必要である。また、内径側リブ115aの長さをL2とし、ケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111の長さL1と同じ、若しくは短いこととする(L1≧L2)。
【0025】
複数の樹脂成形磁石内径側リブ115aをケイ素鋼板をプレス打抜きにより成形、積層された回転子鉄心111の外周側に嵌合させることで、組立て治具を使用しなくてもギャップδを均等に確保することができる。言い換えると、ポンプ駆動用モータの樹脂成形磁石内径側に複数のリブを設け、回転子鉄心に嵌合させることで、樹脂成形磁石と回転子鉄心にギャップと同心度を確保することが可能となる。ただし、前記図4説明の固定金具120a、固定金具120b、ネジ121と接着剤122による固定方法は必要であり、併せて、信頼性の向上した製品を顧客へ提供することが可能となる。
【符号の説明】
【0026】
1 制御基板、 2 表示基板、 110 回転子、 111 回転子鉄心、115 樹脂成形磁石、115a 樹脂成形磁石内径側リブ、δ ギャップ

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