電機一體型內接齒輪泵及電子設備的製作方法
2023-05-19 18:02:41 2
專利名稱：電機一體型內接齒輪泵及電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機一體型內接齒輪泵及電子設備。
背景技術：
內接齒輪泵作為一種抵抗壓力將吸入的液體送出的泵，從很久以前就被人們所熟知了，特別是油壓泵、供油用泵非常普及。
內接齒輪泵由作為主要的能動部件的在外周上形成有齒的正齒輪形狀的內轉子和在內周上形成有齒且其寬度與內轉子幾乎相同的環狀的外轉子構成。設置有用於收納兩個轉子的外殼，該外殼具有經由極小的間隙面向這兩個轉子的兩個側面的平坦的內面。內轉子的齒數通常僅比外轉子的齒數少1顆，在使其相互嚙合的狀態下與傳動齒輪相同地旋轉。通過利用伴隨著該旋轉的齒槽面積的變化，吸入、排出封閉在齒槽中的液體，作為泵進行工作。如果驅動內外轉子的任何一方，則通過嚙合，另一方也將旋轉，但是多數情況下，從外部驅動與內轉子相結合的中心軸。兩個轉子的旋轉中心是錯開的，有必要旋轉自如地以軸支承每個轉子。在外殼的平坦內面上，設置有至少各一個被稱為吸入孔口及排出孔口的、與外部連通的流路的開口部。吸入孔口被設置為面向容積擴大的齒槽，排出孔口被設置為面向容積縮小的齒槽。作為轉子的齒形，一般來說，外轉子齒形的一部分適用圓弧，內轉子的齒形適用次擺線。
作為以往的將內接齒輪泵機構與驅動該機構的電機一體化的泵，有特開平11-50971號公報(專利文獻1)所示的裝置。這種以往的泵構成為在電機的側面並列設置內接齒輪泵機構，並通過電機的驅動軸驅動內接齒輪泵機構的形式。
專利文獻1特開平11-50971號公報
發明內容
在所述專利文獻1的泵中，由於將內接齒輪泵機構與驅動該機構的電機在軸方向並列設置，所以存在整體長度變長、體積變大的問題。此外，由於利用電機的驅動軸驅動內接齒輪泵機構，所以在內接齒輪泵機構與電機之間需要設置軸封裝置，存在由於該軸封裝置的設置而導致的成本提高、其壽命縮短及由於被輸送液體的洩漏等而導致的可靠性降低的問題。特別是，在將泵用於電子設備上的情況下，即使被輸送液體少量洩漏，也有可能造成電子設備的整體破壞，所以防止被輸送液體的洩漏非常重要。
本發明的目的在於利用針對高揚程的內接齒輪泵的功能，得到小型、廉價、且可靠性高的電機一體型內接齒輪泵及電子設備。
為了達到上述目的，本發明的電機一體型內接齒輪泵，具有吸入並排出液體的泵部和驅動上述泵部的電機部，其特徵在於，上述泵部具有在外周上形成有齒的內轉子、在內周上形成有與上述內轉子的齒相嚙合的齒的外轉子、在收納上述兩個轉子的同時形成吸入液體的吸入孔口及排出液體的排出孔口的泵外殼，上述電機部具有構成上述泵外殼的一部分並由非磁性材料形成為薄板狀的殼體、配置在上述殼體的內側並驅動上述外轉子或者上述內轉子的轉子、配置在上述殼體外側並使上述轉子旋轉的定子。
本發明的更佳的具體結構如下所述。
(1)上述轉子呈圓筒形狀並以包圍上述外轉子的外周的形態被固定在外轉子的外周上，上述殼體呈薄壁圓筒形狀包圍上述轉子的外周，上述定子呈圓筒形狀配置於上述殼體的外側。
(2)上述內轉子通過嵌合在其中央孔中的軸可以旋轉地被支承；外轉子通過上述泵外殼的一部分可以旋轉地被以軸支承，所述泵外殼的一部分嵌合在外轉子向軸方向伸出的伸出部的內周面上；上述轉子被固定在上述外轉子上。
(3)伸出部向軸方向的兩側突出形成，在向兩側突出的伸出部的內周面上嵌合有位於上述外轉子兩側的上述泵外殼的肩部，且上述外轉子可自由旋轉地支承在上述泵外殼上。
(4)上述電機部由直流無刷電機構成，該直流無刷電機的轉子由永磁鐵構成，在上述殼體的外側具有磁性檢測裝置，所述磁性檢測裝置具有檢測上述永磁鐵的通過的功能；具有根據上述磁性檢測裝置的輸出控制向上述直流無刷電機的定子供給的電流的電流控制元件。
(5)上述內轉子以及上述外轉子由具有自身潤滑性的合成樹脂材料注射模塑成形而成，伴隨著該注射模塑成形的起模斜度的方向在使兩個轉子相互嚙合的狀態下成反向，以在上述內轉子的外齒的直徑增大的方向也使上述外轉子的內齒的直徑也增大的方式嚙合。
(6)收納著上述內轉子和上述外轉子的空間與外部，除了通過上述吸入孔口及上述排出孔口的流路以外，還具有一流路，該流路被包含有上述殼體的外殼隔離，吸入或排出通路中的液體的至少一部分經由上述殼體的內側空間流經該流路。
(7)將電流控制元件熱密合到上述外殼上。
(8)內置具有消耗電能檢測裝置的電機驅動電路，同時，具有以下控制功能，即，在判定剛起動後的消耗電能小於規定值的情況下，僅在限定的時間內進行高於通常轉速的增速運轉，在判定消耗電能超過規定值的情況下，轉移至通常的轉速。
此外，本發明為一種電子設備，其特徵為安裝有作為液體循環源的、具有權利要求1～9中的任何一項中所述的電機一體型內接齒輪泵的液體冷卻系統。
根據本發明，可以利用高揚程方面的內接齒輪泵的功能，得到小型、廉價、且可靠性高的電機一體型內接齒輪泵以及電子設備。
圖1是本發明的第1實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。
圖2是圖1的電機一體型內接齒輪泵的橫向剖面圖。
圖3是圖1的泵機構部的分解立體圖。
圖4是備有具有圖1的泵的冷卻系統的電子設備的說明圖。
圖5是本發明的第2實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。
圖6是本發明的第3實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。
圖7是本發明的第4實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。
具體實施例方式
下面，利用圖紙對本發明的多個實施方式進行說明。各個實施方式的圖紙中的相同的符號表示同一部件或者相當的部件。
利用圖1至圖4對本發明的第1實施方式的電機一體型內接齒輪泵以及電子設備進行說明。
首先，利用圖1及圖2對本實施方式的電機一體型內接齒輪泵的整體結構進行說明。圖1是本發明的第1實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖，圖2是圖1的電機一體型內接齒輪泵的橫向剖面圖。
泵80是一個具有泵部81、電機部82、以及控制部83的電機一體型內接齒輪泵。泵80的整體形狀為徑向的尺寸大於橫向尺寸的薄型。
泵部81具有內轉子1、外轉子2、正面板3、背面板4、內軸5以及殼體6。
內轉子1具有與正齒輪類似的形狀，在外周上形成有以次擺線為輪廓的齒。該齒面在軸方向上嚴密地具有若干斜度，即，具有有助於注射模塑成型時的起模的被稱作所謂「起模斜度」的斜度。此外，內轉子1在中心具有貫通軸方向的內面平滑的孔。內轉子1的兩側端面被加工為平坦且光滑，形成與正面板3及背面板4的內面之間的滑動面。
外轉子2為環狀的內齒輪形狀，內側的凸起的部分為圓弧的輪廓線，形成有比內轉子1僅多1個的齒。外轉子2的齒雖然作為正齒輪，在軸方向上呈大致同一剖面形狀，但在軸方向上都嚴密地具有若干斜度，即，具有有助於注射模塑成型時的起模的被稱作所謂「起模斜度」的斜度。內轉子1與外轉子2的斜度方向是朝向相反的，兩者1、2相互嚙合，以使在上述內轉子1的外齒直徑增大的方向上，上述外轉子2的內齒直徑也增大。由此，兩者1、2的嚙合面可以防止由於軸方向上的位置而產生的不全面接觸。外轉子2的兩側端面被加工為平坦且光滑，形成與正面板3及背面板4的內面之間的滑動面。外轉子2具有與內轉子1大致相同的寬度，在內轉子1的外側配置有外轉子2，以使內轉子1及外轉子2的兩側端面幾乎一致。
內轉子1與外轉子2的齒槽在相互嚙合的狀態下逐個連結，相鄰的齒彼此形成獨立閉合的工作室23。
在外轉子2的外周部上，形成有從中央部的兩側端面(與內轉子1的兩側端面大致一致的端面)向軸方向伸出的環狀的伸出部21。伸出部21的內周被加工成光滑面。而且，在兩個伸出部21中的一方上形成有向直徑方向突出的凸緣部。該凸緣部用於容易地進行永磁鐵11的定位，同時用於將其切實地固定。而且，永磁鐵11構成電機部82的轉子。
內轉子1及外轉子2具有聚縮醛(POM)、對聚苯硫(PPS)等的自身潤滑性，是將具有以下性質的合成樹脂材料成形而成的部件，即，可以忽視由水或者以水作為成分的溶液引起的膨化變形、腐蝕的程度的性質。
在外轉子2的外側，固定有永磁鐵11，該永磁鐵11為與在軸方向上包含有外轉子2的伸出部21的寬度大致相同的圓筒狀。該固定可以使用接合、壓入等具有充分的強度與可靠性的方法。永磁鐵11如圖2中的小箭頭所示，在半徑方向上施加有交替的極性，從外周側看，構成為沿著圓周NS極交替排列的形式。
外轉子2與內轉子1，在嚙合的狀態下，構成為被正面板3與背面板4夾持旋轉的形式。具有光滑外周的內軸5以微小的縫隙嵌合在內轉子1的中心孔中，由此，內轉子1可自由旋轉地以軸支承在內軸5上。內軸5由於與正面板3一體注射模塑成形，所以不能旋轉。
另一方面，外轉子2的伸出部21的內周面以微小的縫隙嵌合在正面板3及背面板4的肩部外周面上，外轉子2的兩側通過正面板3及背面板4的肩部22旋轉自如地被以軸支承。正面板3及背面板4的肩部22具有從同一圓柱的一部分切出那樣的位置關係。與此相對，內軸5，其直徑小於這些肩部22，且位於偏心的位置。內軸5具有作為連接正面板3與背面板4的結構部件的功能，其前端部被插入、固定於背面板4的中央部的孔中。
在正面板3中，在經過微小的間隙與內轉子1及外轉子2相對的端面(內面)上，形成有稱為吸入孔口8及排出孔口10的開口部。吸入孔口8及排出孔口10，在內轉子1的齒根圓的內側和外轉子2的齒根圓(外轉子2由於為外齒輪，所以齒根圓直徑大於齒頂圓的直徑)的外側，由具有輪廓的開口部形成。吸入孔口8面向容積擴大的工作室23，排出孔口10設置為面向容積縮小的工作室23。另外，構成為任何一個孔都不面對達到最大容積的瞬間的工作室23，或者停留在由很小的剖面積產生的連通的形式。吸入孔口8以直線經由短的流路，與向外部打開的吸入口7相連通。另一方面，排出孔口10經由從排出孔口10通往一旦永磁鐵11旋轉的、由殼體6覆蓋的內部空間的通路，和從該內部空間通往排出口9的流路，與向外部打開的排出口9相連通。
電機部82具有永磁鐵11、定子12、以及殼體6。殼體6為泵部81與電機部82共用。
在與永磁鐵11的外周之間經由微小的間隙(例如1mm以下的間隙)，設置有作為密封部件的薄板狀的殼體6，永磁鐵11可以與外轉子2一同旋轉。殼體6以不鏽鋼、樹脂等的非磁性體作為材料，通過由筒部與底部構成的薄板構件形成。該底部的中央形成開口部。殼體6的兩端與正面板3及背面板4的外周附近緊密接合，由正面板3、背面板4與殼體6三者在內部形成與外部隔離的空間。即，正面板3、背面板4及殼體6是用於構成泵外殼的部件，所述泵外殼用於在內部形成收納內轉子1、外轉子2以及永磁鐵11的密閉空間。由此，被輸送液體完全被密閉在泵外殼內，可以消除由可動部引起的漏液問題。另外，殼體6構成電機部82的非磁性薄板部。而且，殼體6的兩端的連接方法可以為接合、壓接等具有充分的強度與可靠性的方法。此外，為了強化密封，也可以採用在其間使用O形圈、墊圈的結構。
在殼體6的外側且面對永磁鐵11的位置上，在殼體6上固定設置有在梳齒狀的鐵心上進行了繞線的定子12。由永磁鐵11及定子12構成的電機部82配置在由內轉子1及外轉子2構成的泵部81的外周側上。由此，實現了泵80的薄型化及小型化。
控制部83是用於控制電機部82的部件，具有直流無刷電機驅動用變頻器電子電路。如上述，通過在泵部81的外周側設置電機部82，可以在泵部81的未設置吸入口7與排出口9的側面上設置控制部83，在本實施方式中，控制部83沿該側面進行設置。根據這一點，也可以謀求泵80的小型化。
在殼體6的側面部分上，緊貼設置有多個(3個)作為磁性檢測裝置的霍爾元件13；同時還緊貼設置有作為電流控制裝置的電源元件15。這些元件13、15與邏輯元件14被焊接在同一電路板16上，構成直流無刷電機驅動用變頻器電子電路。最好在電源元件15與殼體6之間塗敷熱傳導性油脂，提高熱密合性。在電路板16上，連接有從外部供給電能的電線25、通過直流電壓控制旋轉速度的控制線26、利用脈衝向外部發送旋轉速度信息的旋轉輸出線27。
直流無刷電機由具有永磁鐵11及定子12的電機部82、具有變頻器電子電路的控制部83構成，永磁鐵11作為該直流無刷電機的轉子發揮作用。永磁鐵11位於作為薄壁密封構件的殼體6的內側、定子12位於殼體6的外側的結構被稱為密封電動機。密封電動機，不需要軸封等部件，而是利用磁力向殼體6內部傳送旋轉動力，所以適用於從外部隔離被送給液體，同時通過工作室23的容積變化送出液體的容積型泵的結構。
下面，利用圖3說明泵81的主要部件的位置關係。圖3為圖1的泵的機構部的分解立體圖。
內轉子1進入外轉子2的內側的孔中並嚙合，將作為正面板3的一部分的內軸5插入到中央的圓孔中，通過內軸5以軸支承內轉子1。外轉子2包括向兩側伸出的伸出部21，並與覆蓋外周的圓筒狀永磁鐵11一體化。伸出部21的內周面留有間隙地被嵌合到作為正面板3及背面板4一部分的肩部22上，作為滑動軸承發揮作用。由此，外轉子2的兩側被正面板3及背面板4支承。在面向正面板3的兩個轉子1、2的圓形端面部分上構成有吸入孔口8和排出孔口10。吸入孔口8與向外部連通的吸入口7直接連接。排出孔口10是將肩部22的一部分切去的部分，與殼體6的內部空間相連通，並且設置有從該空間向排出口9開口的孔流路。
下面，參照圖1至圖3，說明該泵80的動作。
在通過向電線25施加直流12V、向控制部83的電機驅動電路供給電流的同時，通過向控制線26施加直流電壓，送出起動信號。通過該起動信號，利用安裝在邏輯元件14內部的控制軟體識別起動指令，通過邏輯元件14發出的指示，通過電源元件15向定子12輸送電流。由此，電機部82起動，3個霍爾元件13檢測到磁性並識別永磁鐵11的旋轉角度。為了該識別，在永磁鐵11的每個磁性周期的三分之一的位置上配置霍爾元件13。根據霍爾元件13的輸出信號，邏輯元件14進行以下控制判斷永磁鐵11的旋轉相位，向電源元件15指示向定子12輸送的電流量及方向，然後按照指定的旋轉速度驅動電機部82旋轉。邏輯元件14由於將永磁鐵11的旋轉信息作為脈衝從旋轉輸出線27輸出，所以接收該信號的上級控制設備可以確認泵80的工作狀態。
若永磁鐵11旋轉，則與其一體化的外轉子2將旋轉，與其嚙合的內轉子1也將像一般的內接齒輪那樣，接收旋轉的傳遞並一起旋轉。形成於兩個轉子1、2的齒槽中的工作室23通過兩個轉子1、2的旋轉而擴大、縮小容積。在內轉子1和外轉子2的齒嚙合得最深的圖2中的下端，工作室23的容積達到最小，在上端達到最大。因此，若轉子按照圖2中的大箭頭的朝向逆時針旋轉，則右半部的工作室23將一邊向上方移動，一邊擴大容積，左半部的工作室23將一邊向下方移動，一邊縮小容積。由於以軸支承兩個轉子1、2的滑動部完全浸漬在被輸送液體中，所以摩擦較小，可以防止異常磨損。
被輸送液體從吸入口7經由吸入孔口8，被吸入容積擴大過程中的工作室23中。容積達到最大的工作室23通過轉子的旋轉從吸入孔口8的輪廓偏離，完成吸入，然後與排出孔口10連通。從那裡工作室23的容積開始縮小，工作室23中的被輸送液體從排出孔口10被送出。被送出的被輸送液體在進入殼體6內部的空間並冷卻永磁鐵11之後，從該空間內返回至正面板3的通路，然後從排出口9被送至外部。
在本實施方式中，由於吸入流路較短，所以吸入負壓較小，可以防止發生空穴現象。此外，由於向殼體6內部施加較高的排出壓力，並作用於向外側擴展的方向上，所以即使是壁薄的殼體6，也可以避免向內側變形、與作為旋轉體的永磁鐵11接觸。
由於運轉會產生熱量，所以需要冷卻的電源元件15的熱量通過熱傳導性油脂與殼體6，並傳導至流經殼體6內部的被輸送液體，然後向外部排出。殼體6內部的被輸送液體由於位於排出流路的通路中並經常被攪拌，所以可以有效地散熱。因此，在電源元件15中不需要專用的散熱設備與冷卻風扇。此外，可以同樣有效地去除永磁鐵11與定子12上產生的電機損失的熱量，防止異常的溫度上升。
定子12的內面通常與永磁鐵11的外周面處於同心圓的關係，其間隔是均勻的。但是，若考慮到泵部81的內部壓力分布，則與排出孔口10連通的工作室23比與吸入孔口8相連通的工作室23內部壓力高，外轉子2在圖2中在左方向上受到液體壓力。因此，在圖2中，通過使定子12向左方略微偏心，抵消右方的磁性吸引力(電機拉力)，可以降低作用於外轉子2上的徑向力，能夠用於降低摩擦損失、防止磨損。
下面，一邊參照圖4，一邊說明具有上述泵80的電子設備。圖4(a)是表示縱向設置計算機主體狀態下的計算機整體結構的立體圖，圖4(b)是表示橫向設置計算機主體狀態下的計算機主體單獨的立體圖，圖4中表示的電子設備是臺式計算機的實例。
計算機60具有計算機主體61A、顯示裝置61B以及鍵盤61C。液體冷卻系統69，與CPU(中央計算裝置)62一同內置於計算機主體61A中，由閉合迴路系統構成，所述閉合迴路系統是通過管道將存液容器63、泵80、熱交換器65、散熱板A66、散熱板B67各個部件按照該順序連接而成的。該液體冷卻系統69的設置目的主要是將由內置於計算機主體61A中的CPU62產生的熱量向外部傳導，將CPU62的溫度的上升保持在規定值以下。使用水或者以水為主體的溶液作為熱介質的液體冷卻系統69與空氣冷卻方式相比，由於熱傳導能力強、噪音小，所以適用於發熱量高的CPU62的冷卻。
在存液容器63內部封入有被輸送液體和空氣。存液容器63與泵80並列設置，利用管道將存液容器63的出口與泵80的吸入口連通。在CPU62的散熱面上，經由熱傳導性油脂，緊密設置有熱交換器65。利用管道連通泵80的排出口與熱交換器65的入口。熱交換器65通過管道與散熱板A66連通，散熱板A66經由管道與散熱板B67連通，散熱板B67經由管道與存液容器63連通。散熱板A66與散熱板B67以從計算機主體61A的不同表面向外部散熱的方式進行設置。
從計算機60內部通常具有的直流12V電源向泵80引出電線25，控制線26及旋轉輸出線27與作為上級控制設備的計算機60的電子電路連接。
下面說明該液體冷卻系統69的動作。通過伴隨著計算機60的起動輸送電能與起動指令，泵80將啟動，被輸送液體開始循環。被輸送液體被從存液容器63吸入到泵80中，通過泵80加壓，被送出至熱交換器65。從泵80送至熱交換器65的被輸送液體吸收CPU62發出的熱量，液體溫度上升。而且，被輸送液體通過接下來的散熱板A66與散熱板B67與外界大氣進行熱交換(向外界大氣散熱)，液體溫度下降後返回至存液容器63。然後，重複此循環，繼續進行CPU62的冷卻。
泵80由於是作為容積型泵的一種的內接齒輪泵，所以，即使在乾燥狀態(無液體條件)下啟動，也具有使吸入口處於負壓狀態的能力。因此，具有即使經過高於存液容器63內部的液面的管道，或者即使泵80處於高於液面的位置，也可以不必引水地吸入液體的自吸能力。此外，與離心泵等比較，內接齒輪泵80由於加壓能力高，所以也可以適用於通過熱交換器65、散熱板66、67的壓力損失增加的情況。特別是在CPU62的發熱密度高的情況下，為了擴大熱交換面積，需要將熱交換器65內部的流路彎曲並設置為細長狀，若使用具有離心泵等的液體冷卻系統則通過壓力損失將會增加，難以適用，而使用本實施方式的液體冷卻系統69，則可以對其進行處理。
在本實施方式的液體冷卻系統69中，由於被輸送液體在剛通過達到最高溫度的熱交換器65的出口之後，經由散熱板66、67，液體溫度會下降，所以存液容器63、泵80的溫度可以保持較低。因此，泵80的內部部件等與高溫環境相比，更容易確保其可靠性。
作為液體冷卻系統69的動作的結果，決定液體循環的各部位的溫度，這些溫度通過溫度傳感器(未圖示)進行監視。在由於溫度上升到規定值以上而確認冷卻能力不足的情況下，指示提高泵80的旋轉速度，預防過高的溫度。此外，相反，在冷卻過度的情況下，將抑制旋轉速度。常時監視泵80發出的旋轉輸出，在旋轉輸出中斷且液體溫度變化異常的情況下，判斷泵80產生故障，計算機60將切換至緊急動作。通過緊急動作，進行降低CPU速度、保存工作中的程序等最小限度的動作，防止硬體的致命損壞。
泵80位於低於存液容器63的位置時沒有問題，但是有時也設計為泵80位於高於存液容器63的位置。這種情況下，由於長時間的停止，泵80內部的液體會流出，在下一次起動時泵80內部處於乾燥狀態，泵80在起動後將作為無液體、輸送空氣的泵進行動作，排出空氣後，液體充滿泵內，進行通常的運轉。但是，作為液體用泵而設計的泵80不適合排出氣體，也可以認為其能力不足。
因此，在泵80處於高於存液容器63的位置時，在長時間停止後，即使泵內處於乾燥狀態，為了在短時間內排出空氣，切實地進行順利起動，在本實施方式中，內置有具有消耗電能檢測裝置的電機驅動電路，同時還具有控制功能，該控制功能在判定啟動後的消耗電能小於規定值的情況下，只在限定的時間內進行高於通常旋轉速度的增速運轉；在判定消耗電能超過規定值的情況下，將移至通常的旋轉速度。
此外，在增速運轉規定了最長時間，且達到該時間後仍然不能達到液體輸送狀態的情況下，將意味著泵80產生故障、液體散失等的異常情況，將停止泵80，同時將異常發生情況傳送至上級控制功能。
以上的液體冷卻系統69，無論是如圖6(a)所示的縱向設置計算機主體61A的情況，還是如圖6(b)所示的將其橫向設置的情況，都會同樣地發揮作用，因此，本液體冷卻系統69不會妨礙計算機主體61A的設置自由度。特別是由於設置的兩塊散熱板A66與散熱板B67在任何一個設置朝向上都是相互水平與垂直地配置，所以可以避免兩塊散熱板表面同時被覆蓋等的散熱障礙。
下面，利用圖5，對本發明的第2實施方式進行說明。圖5是本發明的第2實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。該第2實施方式在下述的幾點上與第1實施方式不同，其他方面均與第1實施方式基本相同。
在該第2實施方式中，相對於內外轉子1、2，將永磁鐵11和定子12靠近軸方向的一側進行配置。伸出部21僅伸出設置於外轉子2的外周部的一側上。在該伸出部21的外側配置有永磁鐵11，並在更外側配置有定子12。外轉子2經由伸出部21，僅通過正面板3的肩部22以軸支承。內轉子1通過埋入(即、模製一體成型)正面板3中的軸5被以軸支承。
此外，殼體6由凸緣部6a，筒部6b，以及底部6c形成，底部6c兼用作第1實施方式的背面板4。因此，泵外殼由正面板3和殼體6兩個部件構成。而且，在正面板3上安裝有外罩37，以覆蓋泵部81、電機部82、以及控制部83。
根據該第2實施方式，與第1實施方式比較，可以解決由於外轉子2的左右軸承的同心度之差而產生的故障。此外，第1實施方式中的背面板4不再需要，可以減少1個部件，能夠降低價格。而且，由於泵80的精度基準可以僅集約到正面板3上，所以容易進行精度管理。此外，即使在由於電機偏心而產生電磁力不平衡的情況下，由於軸支承位置位於力線上，所以可以解決這種問題。通過外罩37的隔音作用，可以防止轉子1、2產生的嚙合音、定子12發出的電磁音等噪音向外部擴散。此外，由於外罩37僅在遠離這些聲源、振動源的位置固體粘合，所以，固體傳播聲音也容易在途中衰減、難以傳播。由於電機、元件產生的熱量經由殼體6傳導至被輸送液體，所以，隔音外罩內部的溫度上升也是有限的，沒有問題。
下面，利用圖6，對本發明的第3實施方式進行說明。圖6是本發明的第3實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。該第3實施方式在下述的幾個方面與第1實施方式不同，其他方面均與第1
內轉子31與外轉子32形成寬度相同的一對內嚙合齒輪形狀，在嚙合的狀態下被收納於設置在正面板33上的圓筒狀孔33a中。該圓筒狀孔33a，其深度大於兩個轉子31、32的寬度，相對於直徑方向及寬度方向，在與兩個轉子31、32之間存在有微小的縫隙。在圓筒狀孔33a的底面上具有吸入孔口8，其與吸入口7直接連接。
在內轉子31的中央孔中插入固定有驅動軸35。設置於驅動軸35的兩端的細直徑部35a被插入設置於正面板33和背面板34上的孔中，以作為滑動軸承旋轉自如地以軸支承。驅動軸35與內轉子31同心，與此相對，外轉子32的外周以及其所接觸的圓筒狀孔33a偏心。
如此，其結構為內轉子31一體地以軸支承於兩端支承的軸35，外轉子32以自身的外周部和端面作為滑動軸承進行工作。這種構造是以往的內接齒輪泵中一般的構造，效果很好，具有很高的可靠性。
隔板36是具有中央開口的平板形狀，在中央開口中貫通有驅動軸35。隔板36覆蓋兩個轉子31、32的一側的端面，周圍部分緊密固定於正面板33上。在隔板36上，設置有作為規定輪廓形狀的通孔的排出孔口36a，同時形成有與排出口9相連通的流路。
以隔板36為界，在兩個轉子31、32的相反側，在擴大驅動軸35的直徑的部分的外周上固定有永磁鐵11，構成電機的轉子。
正面板33的外周向直徑方向擴大，並在其外周部與外罩37接合。外罩37覆蓋定子12與電路板16的外側，具有穿線用的小孔。
在該第2實施方式中，泵80起動後，通過電機的作用，在永磁鐵11上產生扭矩，通過驅動軸35連接的內轉子31和與其嚙合的外轉子32旋轉。根據內接齒輪泵的原理，從吸入口7吸入的被輸送液體經過吸入孔口8，被吸至容積擴大過程中的工作室38中。另一方面，被輸送液體從容積縮小過程中的工作室38，通過排出孔口，進入殼體6的內部空間。然後再通過隔板36與正面板33上開的孔，從排出口9被送至外部。
根據該第3實施方式，雖然與第1實施方式相比泵整體的尺寸變長，但是由於內外兩個轉子1、2的軸支承採用具有較好效果的方式，所以能夠實現高可靠性。在外罩37的隔音作用下，與第2實施方式相同的，可以防止轉子1、2產生的嚙合音、定子12發出的電磁音等向外部擴散。此外，由於外罩37僅在遠離這些聲源、振動源的位置固體接合，所以，固體傳播聲音也容易在途中衰減、難以傳播。由於電機、元件產生的熱量經由殼體6被傳導至被輸送液體，所以隔音外罩內部的溫度上升也是有限的，沒有問題。
下面，利用圖7，對本發明的第4實施方式進行說明。圖7是本發明的第4實施方式的電機一體型內接齒輪泵的縱向剖面圖。該第4實施方式在下述的幾個方面與第1實施方式不同，其他方面均與第1
與內轉子41嚙合的外轉子42的外周部分，其形狀為與沿整個圓周形成齒的部分相比寬度較窄，且向直徑方向延長，如在以前的例子中的外轉子的外周上固定有圓盤的形狀。外轉子42的寬度變窄的高差部43以微小的間隙與形成於正面板45與背面板46的內面上的高差部嵌合，具有作為滑動軸承的功能。在向外轉子42的外周延長的延長部47中埋入有永磁鐵48，以使在圓周方向上磁極處於交替狀態。
相對於永磁鐵48，在軸向，隔著微小的間隙與較薄的非磁性材料的殼體50設置有定子49。定子49可以為不使用密封線圈等繞組的結構。殼體50與背面板46成為一體。霍爾元件51與相當於永磁鐵11的徑向的殼體50的外邊緣部緊密接合，電源元件52與背面板46緊密接合。
該第4實施方式中的被輸送液體的流動從在直徑方向上打開的吸入口53經過吸入孔口54被吸入到容積擴大過程中的工作室55中。並且，從容積縮小過程中的工作室56經由排出孔口57與殼體內部空間58，被從排出口59送出。
根據該第4實施方式，可以將泵整體的厚度設置得非常薄，收納性很好。由於吸入口及排出口的朝向可以自由設計，所以在將該泵裝入其他的設備上時的配置比較自由。此外，在組裝時，可以從一側按順序組裝，組裝性良好。
根據上述各個實施方式，泵80由於為小型且具有高可靠性，所以，適用於作為冷卻液循環迴路的送液裝置，所述冷卻液循環迴路用於對例如以計算機為代表的伴隨著高密度發熱的電子設備進行內部冷卻。
權利要求
1.一種電機一體型內接齒輪泵，具有吸入並排出液體的泵部和驅動上述泵部的電機部，其特徵在於，上述泵部具有在外周上形成有齒的內轉子、在內周上形成有與上述內轉子的齒相嚙合的齒的外轉子、在收納上述兩個轉子的同時形成吸入液體的吸入孔口及排出液體的排出孔口的泵外殼，上述電機部具有構成上述泵外殼的一部分並由非磁性材料形成為薄板狀的殼體、配置在上述殼體的內側並驅動上述外轉子或者上述內轉子的轉子、配置在上述殼體外側並使上述轉子旋轉的定子。
2.如權利要求1所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，上述轉子呈圓筒形狀並以包圍上述外轉子的外周的形態被固定在外轉子的外周上，上述殼體呈薄壁圓筒形狀包圍上述轉子的外周，上述定子呈圓筒形狀配置於上述殼體的外側。
3.如權利要求1所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，上述內轉子通過嵌合在其中央孔中的軸可以旋轉地被支承；外轉子通過上述泵外殼的一部分可以旋轉地被以軸支承，所述泵外殼的一部分嵌合在外轉子向軸方向伸出的伸出部的內周面上；上述轉子被固定在上述外轉子上。
4.如權利要求3所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，伸出部向軸方向的兩側突出形成，在向兩側突出的伸出部的內周面上嵌合有位於上述外轉子兩側的上述泵外殼的肩部，且上述外轉子可自由旋轉地軸支承在上述泵外殼上。
5.如權利要求1所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，上述電機部由直流無刷電機構成，該直流無刷電機的轉子由永磁鐵構成，在上述殼體的外側具有磁性檢測裝置，所述磁性檢測裝置具有檢測上述永磁鐵的通過的功能；具有根據上述磁性檢測裝置的輸出控制向上述直流無刷電機的定子供給的電流的電流控制元件。
6.如權利要求1所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，上述內轉子以及上述外轉子由具有自身潤滑性的合成樹脂材料注射模塑成形而成，伴隨著該注射模塑成形的起模斜度的方向在使兩個轉子相互嚙合的狀態下成反向，以在上述內轉子的外齒的直徑增大的方向也使上述外轉子的內齒的直徑也增大的方式嚙合。
7.如權利要求1所述電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，收納著上述內轉子和上述外轉子的空間與外部，除了通過上述吸入孔口及上述排出孔口的流路以外，還具有一流路，該流路被包含有上述殼體的外殼隔離，吸入或排出通路中的液體的至少一部分經由上述殼體的內側空間流經該流路。
8.如權利要求1所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，將電流控制元件熱密合到上述外殼上。
9.如權利要求1所述的電機一體型內接齒輪泵，其特徵在於，內置具有消耗電能檢測裝置的電機驅動電路，同時，具有以下控制功能，即，在判定剛起動後的消耗電能小於規定值的情況下，僅在限定的時間內進行高於通常轉速的增速運轉，在判定消耗電能超過規定值的情況下，轉移至通常的轉速。
10.一種電子設備，其特徵在於，作為液體循環源，搭載有具有權利要求1～9中的任何一項所述的電機一體型內接齒輪泵的液體冷卻系統。
全文摘要
在電機一體型內接齒輪泵中，利用針對高揚程的內接齒輪泵的功能，提供一種小型、廉價且可靠性高的裝置。電機一體型內接齒輪泵(80)，具有吸入並排出液體的泵部(81)和驅動其的電機部(82)，泵部(81)具有在外周上形成有齒的內轉子(1)、在內周上形成有與上述內轉子(1)的齒相嚙合的齒的外轉子(2)、在收納兩個轉子(1，2)的同時形成吸入液體的吸入孔口(8)及排出液體的排出孔口(10)的泵外殼，電機部(82)具有構成泵外殼的一部分並由非磁性材料形成為薄板狀的殼體(6)、配置在殼體(6)的內側並驅動上述外轉子(2)或者內轉子(1)的轉子(11)、配置在殼體(6)的外側並使轉子(11)旋轉的定子(12)。
文檔編號H02K11/00GK1702327SQ20051007439
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月26日 優先權日2004年5月26日
發明者龜谷裕敬, 中西正人 申請人:株式會社日立製作所