電動機一體型葉輪系統的制作方法
【技術領域】
[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子的電動機、發電機一體化地構成的電動泵、水輪發電機、空調用風扇等具有葉輪的系統。
【背景技術】
[0002]近年來，在工業用設備、家電產品、汽車部件等中，越發重視節能化的必要性。當前，在國內使用的電力使用量中的一半以上被旋轉電機的驅動所消耗。其中，在電動化等的用途中，通過電動進行驅動的泵、風扇等具有葉輪的系統用途占據7成以上。另外，在發電用途中，也利用水輪發電機等利用葉輪的系統。
[0003]電動驅動的一般的泵為如下結構:電動機和泵部通過軸結合，利用電動機作為驅動源。在該情況下，在軸向上必須構成聯軸器等的結合部件，所以，存在成為軸向上的尺寸變長的結構的問題。在要縮短該軸向上的尺寸的情況下，將電動機的軸與葉輪直接連結而構成的泵一體型(JOVDB)等的結構也正在被產品化。但是，泵部充填有水等的液體，因此葉輪進行旋轉的泵室需要進行密封，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之間的空間進行該密封的結構。作為進行封閉使得液體不泄漏的結構，采用配置橡膠狀部件的O型圈(O ring)、油封(oil seal)的結構等，但是隔著軸等的旋轉體進行密封的結構存在需要進行定期維護(maintenance)的缺點。所以，在專利文獻1、專利文獻2中，提出了使泵室和電動機一體化，利用分隔壁將電動機的定子電氣部和填充有液體的泵室分開的結構。在電動機的定子與轉子之間設置有由非磁性材料形成的分隔壁，由此形成不需要旋轉部的密封的結構。但是，該方法在定子與轉子之間需要較大的間隙尺寸，因此，存在將在定子側產生的磁通向轉子側傳導時的損失變大，導致電動機和泵的綜合效率降低的問題。
[0004]另一方面，在這些系統中所使用的電動機、發電機中，鐵心部能夠使用軟磁材料，來降低該鐵心部的損失，這成為實現這些產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，使每規定電流的磁鐵轉矩增加，能夠以低電流獲得所需轉矩，減少電流導致的導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。作為永磁鐵電動機的高效率化的方法，能夠列舉專利文獻3。在專利文獻3中提出了這樣一種結構的電動機:該電動機采用永磁鐵電動機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，并且作為為了減少銅損而增加永磁鐵的容量的結構，將軸向的2個面設為轉子。
[0005]在將該軸向間隙型電動機應用于具有泵等的葉輪的系統實現高效率化、小形化的情況下，采用在輸出軸上直接配置葉輪的結構時，使直徑大的圓板在液體中旋轉，由此圓板的摩擦損失變大，導致效率的降低。另外，采用從圓板突出輸出軸的結構時，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行密封的問題。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本國特開2009 - 077531號公報
[0009]專利文獻2:日本國特許第4828751號公報
[0010]專利文獻3:日本國特開2010 — 115069號公報【實用新型內容】
[0011]實用新型想要解決的技術問題
[0012]在上述專利文獻I和2中公開的結構的泵系統中，定子與轉子之間的間隙變寬，所以，作為定子至轉子間的磁通的流動容易度的指標的磁阻增加，引起電動機效率降低的問題。另外，在專利文獻3中公開的在提高電動機效率的軸向間隙結構的泵系統等的應用中，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，該葉輪無需擴大間隙就能實現填充有油液體等的葉輪室與電動機的隔離，確保電動機的高效率化，應用軸向間隙結構，提高電動機自身的效率，無需增加泵等的葉輪直徑，具有高的可靠性和系統效率。
[0014]用于解決問題的技術方案
[0015]根據本實用新型的方式，本實用新型的第一方面的電動機一體型葉輪系統由電動機和葉輪一體化而構成，該電動機一體型葉輪系統在軸向上具有至少兩個具有軸向面的轉子，其中一個轉子通過分隔壁與另一個轉子分隔，一個轉子構成電動機部，另一個轉子構成葉輪部。
[0016]作為具體的結構，為了增加磁鐵的容量，在大徑化構成的軸向間隙型旋轉電機的軸向兩面具有轉子的軸向間隙旋轉電機中，在轉子中任一者的軸向的與定子相反側的面，在周向上配置作為多個極的磁鐵，在傳遞轉矩的葉輪側的軸向電動機側面也配置相同極數的磁鐵，形成彼此的磁鐵相向地配置的轉子間利用作為非磁性部件的非導電性的分隔壁隔開的結構，形成利用磁鐵的相斥相吸以非接觸的方式傳遞轉矩的結構。
[0017]通過采用上述的結構，旋轉電機能夠構成為能夠提高效率的軸向間隙型，葉輪側和旋轉電機側用分隔壁分隔，因此，成為只有葉輪側被由葉輪搬送的液體充填的結構，能夠實現不增大軸向間隙型旋轉電機側的轉子圓板摩擦損失的結構。另外，旋轉電機部分獨立地構成，因此，作為電動機的定子與轉子間的間隙(gap)被保持在適當程度，因此，能夠實現不會降低電動機的效率的結構。
[0018]本實用新型的第二方面的電動機一體型葉輪系統，其在第一方面的電動機一體型葉輪系統中，具有在軸向上具有一個定子和兩個轉子的軸向間隙電動機，在其中一側的轉子的與定子側相反側的面配置轉矩傳遞用的磁鐵，向配置在用分隔壁隔開而形成的室內的具有磁鐵的葉輪以非接觸的方式傳遞轉矩。
[0019]本實用新型的第三方面的電動機一體型葉輪系統，其在第二方面的電動機一體型葉輪系統中，電動機的轉矩傳遞側的面的磁鐵采用無磁軛的結構。
[0020]本實用新型的第四方面的電動機一體型葉輪系統，其在第二方面的電動機一體型葉輪系統中，構成所述軸向間隙電動機的磁鐵與配置于葉輪的磁鐵的內外徑不同。
[0021]本實用新型的第五方面的電動機一體型葉輪系統，其在第二方面的電動機一體型葉輪系統中，采用如下結構:構成非磁性、非導電性的分隔壁和設置于該分隔壁的葉輪旋轉保持用固定軸，利用設置在葉輪內周部的滑動軸承，實現旋轉方向、推力方向上的可旋轉的保持。
[0022]本實用新型的第六方面的電動機一體型葉輪系統，其在第二方面的電動機一體型葉輪系統中，葉輪部被實施用于防銹的涂敷。
[0023]實用新型效果
[0024]根據本實用新型，擴大旋轉電機的間隙，不降低電動機的效率，不增加圓板摩擦損失，因此，能夠構成具有效率高且在軸向上具有薄型的泵等的葉輪的系統。另外，能夠構成轉子直徑能夠取大的軸向間隙型電動機，所以，即使不使用具有稀土的強力磁鐵，也能夠利用磁力弱的廉價的磁鐵構成具備高效率的旋轉電機的葉輪驅動系統。
【附圖說明】
[0025]圖1是說明本實用新型的葉輪驅動系統的橫截面圖。
[0026]圖2是表示在本實用新型的軸向兩面具有磁鐵轉子的軸向間隙型旋轉電機部的結構的立體圖。
[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子的軸向間隙型旋轉電機部的鐵心結構的圖。
[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子的軸向間隙型旋轉電機部的轉矩傳遞側轉子結構的圖。
[0029]圖5 (a)?圖5 (b)是表示本實用新型的葉輪驅動系統的葉輪側轉子的結構的立體圖。
[0030]圖6 (a)?圖6 (b)是表示本實用新型的葉輪驅動系統的具有葉輪側轉子和分隔壁的殼體結構的立體圖。
[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子的軸向間隙型旋轉電機部的轉矩傳遞側轉子結構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動系統中作為以非接觸的方式傳遞轉矩的轉子結構的各種圖案(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和葉輪一體化而構成的葉輪驅動系統的橫截面圖。另外，圖2以立體圖表示該葉輪驅動系統的軸向間隙型電動機部的結構。
[0037]軸向間隙型電動機在周向上具有多個鐵心1，由圍繞該鐵心I卷繞導體而形成的線圈2構成定子100。定子配置在軸向中央，構成為在該軸向兩側具有兩個轉子的結構。與輸出側相反側的轉子采用與輸出側相反側的轉子磁鐵12隔著與輸出側相反側的轉子磁軛11保持在與輸出側相反側的轉子10的結構。在該實施例中形成為如下結構: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。在與輸出側相反側的轉子10的中央部，設置用于插入固定旋轉電機部軸5的孔，而與旋轉電機部軸5固定結合。旋轉電機部軸5以可旋轉的狀態被保持于可旋轉地配置在設置于定子100的內側的軸承保持部4的軸承6，與輸出側的轉子20結合。輸出側轉子20為和與輸出側相反側的轉子10相同的結構，由輸出側轉子磁軛21、輸出側轉子磁鐵22、磁鐵間定位部件23構成，輸出側轉子磁鐵22在定子側的面以與定子100相對的方式配置，構成轉子10、20能夠旋轉的軸向間隙型電動機。
[0038]并且，在輸出側轉子20，在不與定子100相對的面，即配置葉輪16的一側的面，配置有在周向上被磁化為多個極的輸出側轉子轉矩傳遞側磁鐵24。采用如下結構:在該輸出側轉子轉矩傳遞側磁鐵24與葉輪16之間配置有與保持軸向型電動機的定子100的外周部(定子保持部3)的殼體7 —體地構成的殼體分隔壁7a，軸向型電動機部和葉輪16部為空間被分隔的結構。該殼體分隔壁7a為非導電體，優選由非磁性材料構成。但是，當該殼體分隔壁7a構成為較薄時，用塑料等樹脂材料不能確保強度，因此有時由