电动机一体型叶轮系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及与具备在轴向上具有间隙的轴向间隙转子的电动机、发电机一体化地构成的电动泵、水轮发电机、空调用风扇等具有叶轮的系统。
【背景技术】
[0002]近年来，在工业用设备、家电产品、汽车部件等中，越发重视节能化的必要性。当前，在国内使用的电力使用量中的一半以上被旋转电机的驱动所消耗。其中，在电动化等的用途中，通过电动进行驱动的泵、风扇等具有叶轮的系统用途占据7成以上。另外，在发电用途中，也利用水轮发电机等利用叶轮的系统。
[0003]电动驱动的一般的泵为如下结构:电动机和泵部通过轴结合，利用电动机作为驱动源。在该情况下，在轴向上必须构成联轴器等的结合部件，所以，存在成为轴向上的尺寸变长的结构的问题。在要缩短该轴向上的尺寸的情况下，将电动机的轴与叶轮直接连结而构成的泵一体型(JOVDB)等的结构也正在被产品化。但是，泵部充填有水等的液体，因此叶轮进行旋转的泵室需要进行密封，使得液体不向外部泄漏。在泵一体型中，也为利用泵室与电动机之间的空间进行该密封的结构。作为进行封闭使得液体不泄漏的结构，采用配置橡胶状部件的O型圈(O ring)、油封(oil seal)的结构等，但是隔着轴等的旋转体进行密封的结构存在需要进行定期维护(maintenance)的缺点。所以，在专利文献1、专利文献2中，提出了使泵室和电动机一体化，利用分隔壁将电动机的定子电气部和填充有液体的泵室分开的结构。在电动机的定子与转子之间设置有由非磁性材料形成的分隔壁，由此形成不需要旋转部的密封的结构。但是，该方法在定子与转子之间需要较大的间隙尺寸，因此，存在将在定子侧产生的磁通向转子侧传导时的损失变大，导致电动机和泵的综合效率降低的问题。
[0004]另一方面，在这些系统中所使用的电动机、发电机中，铁心部能够使用软磁材料，来降低该铁心部的损失，这成为实现这些产品的高效率化的方法。另外，作为另外的效率提高对策具有如下方案:通过使用磁力高的永磁铁，使每规定电流的磁铁转矩增加，能够以低电流获得所需转矩，减少电流导致的导体的焦耳热引起的损失(铜损)。然而，近年来的背景是，随着稀土的价格高涨，磁力高的磁铁的利用变得困难。于是，需要即使利用磁力弱的磁铁也能够提高效率的方法。作为永磁铁电动机的高效率化的方法，能够列举专利文献3。在专利文献3中提出了这样一种结构的电动机:该电动机采用永磁铁电动机所使用的软磁材料使用低损失的非晶(amorphous)的轴向间隙型的电动机，并且作为为了减少铜损而增加永磁铁的容量的结构，将轴向的2个面设为转子。
[0005]在将该轴向间隙型电动机应用于具有泵等的叶轮的系统实现高效率化、小形化的情况下，采用在输出轴上直接配置叶轮的结构时，使直径大的圆板在液体中旋转，由此圆板的摩擦损失变大，导致效率的降低。另外，采用从圆板突出输出轴的结构时，存在上述的如通常的泵那样在轴向上变长和必须对与泵部之间的轴进行密封的问题。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本国特开2009 - 077531号公报
[0009]专利文献2:日本国特许第4828751号公报
[0010]专利文献3:日本国特开2010 — 115069号公报【实用新型内容】
[0011]实用新型想要解决的技术问题
[0012]在上述专利文献I和2中公开的结构的泵系统中，定子与转子之间的间隙变宽，所以，作为定子至转子间的磁通的流动容易度的指标的磁阻增加，引起电动机效率降低的问题。另外，在专利文献3中公开的在提高电动机效率的轴向间隙结构的泵系统等的应用中，圆板的直径较大，所以存在有可能圆板摩擦损失增大而导致泵效率降低的问题。
[0013]本实用新型的目的在于提供一种具有轴向间隙型的叶轮的系统，该叶轮无需扩大间隙就能实现填充有油液体等的叶轮室与电动机的隔离，确保电动机的高效率化，应用轴向间隙结构，提高电动机自身的效率，无需增加泵等的叶轮直径，具有高的可靠性和系统效率。
[0014]用于解决问题的技术方案
[0015]根据本实用新型的方式，本实用新型的第一方面的电动机一体型叶轮系统由电动机和叶轮一体化而构成，该电动机一体型叶轮系统在轴向上具有至少两个具有轴向面的转子，其中一个转子通过分隔壁与另一个转子分隔，一个转子构成电动机部，另一个转子构成叶轮部。
[0016]作为具体的结构，为了增加磁铁的容量，在大径化构成的轴向间隙型旋转电机的轴向两面具有转子的轴向间隙旋转电机中，在转子中任一者的轴向的与定子相反侧的面，在周向上配置作为多个极的磁铁，在传递转矩的叶轮侧的轴向电动机侧面也配置相同极数的磁铁，形成彼此的磁铁相向地配置的转子间利用作为非磁性部件的非导电性的分隔壁隔开的结构，形成利用磁铁的相斥相吸以非接触的方式传递转矩的结构。
[0017]通过采用上述的结构，旋转电机能够构成为能够提高效率的轴向间隙型，叶轮侧和旋转电机侧用分隔壁分隔，因此，成为只有叶轮侧被由叶轮搬送的液体充填的结构，能够实现不增大轴向间隙型旋转电机侧的转子圆板摩擦损失的结构。另外，旋转电机部分独立地构成，因此，作为电动机的定子与转子间的间隙(gap)被保持在适当程度，因此，能够实现不会降低电动机的效率的结构。
[0018]本实用新型的第二方面的电动机一体型叶轮系统，其在第一方面的电动机一体型叶轮系统中，具有在轴向上具有一个定子和两个转子的轴向间隙电动机，在其中一侧的转子的与定子侧相反侧的面配置转矩传递用的磁铁，向配置在用分隔壁隔开而形成的室内的具有磁铁的叶轮以非接触的方式传递转矩。
[0019]本实用新型的第三方面的电动机一体型叶轮系统，其在第二方面的电动机一体型叶轮系统中，电动机的转矩传递侧的面的磁铁采用无磁轭的结构。
[0020]本实用新型的第四方面的电动机一体型叶轮系统，其在第二方面的电动机一体型叶轮系统中，构成所述轴向间隙电动机的磁铁与配置于叶轮的磁铁的内外径不同。
[0021]本实用新型的第五方面的电动机一体型叶轮系统，其在第二方面的电动机一体型叶轮系统中，采用如下结构:构成非磁性、非导电性的分隔壁和设置于该分隔壁的叶轮旋转保持用固定轴，利用设置在叶轮内周部的滑动轴承，实现旋转方向、推力方向上的可旋转的保持。
[0022]本实用新型的第六方面的电动机一体型叶轮系统，其在第二方面的电动机一体型叶轮系统中，叶轮部被实施用于防锈的涂敷。
[0023]实用新型效果
[0024]根据本实用新型，扩大旋转电机的间隙，不降低电动机的效率，不增加圆板摩擦损失，因此，能够构成具有效率高且在轴向上具有薄型的泵等的叶轮的系统。另外，能够构成转子直径能够取大的轴向间隙型电动机，所以，即使不使用具有稀土的强力磁铁，也能够利用磁力弱的廉价的磁铁构成具备高效率的旋转电机的叶轮驱动系统。
【附图说明】
[0025]图1是说明本实用新型的叶轮驱动系统的横截面图。
[0026]图2是表示在本实用新型的轴向两面具有磁铁转子的轴向间隙型旋转电机部的结构的立体图。
[0027]图3(a)?图3(d)是表示本实用新型的轴向两面具有磁铁转子的轴向间隙型旋转电机部的铁心结构的图。
[0028]图4(a)?图4(d)是表示本实用新型的轴向两面具有磁铁转子的轴向间隙型旋转电机部的转矩传递侧转子结构的图。
[0029]图5 (a)?图5 (b)是表示本实用新型的叶轮驱动系统的叶轮侧转子的结构的立体图。
[0030]图6 (a)?图6 (b)是表示本实用新型的叶轮驱动系统的具有叶轮侧转子和分隔壁的壳体结构的立体图。
[0031]图7(a)?图7(c)是表示在本实用新型的轴向两面具有磁铁转子的轴向间隙型旋转电机部的转矩传递侧转子结构的第二实施方式的图。
[0032]图8(a)?图8(f)是说明本实用新型的叶轮驱动系统中作为以非接触的方式传递转矩的转子结构的各种图案(pattern、样式)的横截面图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图对本实用新型的实施例进行说明。
[0034]实施例1
[0035]以下利用图1和图2说明本实用新型的第一实施例。
[0036]图1表示本实用新型的由轴向间隙型电动机和叶轮一体化而构成的叶轮驱动系统的横截面图。另外，图2以立体图表示该叶轮驱动系统的轴向间隙型电动机部的结构。
[0037]轴向间隙型电动机在周向上具有多个铁心1，由围绕该铁心I卷绕导体而形成的线圈2构成定子100。定子配置在轴向中央，构成为在该轴向两侧具有两个转子的结构。与输出侧相反侧的转子采用与输出侧相反侧的转子磁铁12隔着与输出侧相反侧的转子磁轭11保持在与输出侧相反侧的转子10的结构。在该实施例中形成为如下结构:磁铁分割地配置在周向上，在磁铁与磁铁之间配置有磁铁间定位部件13。在与输出侧相反侧的转子10的中央部，设置用于插入固定旋转电机部轴5的孔，而与旋转电机部轴5固定结合。旋转电机部轴5以可旋转的状态被保持于可旋转地配置在设置于定子100的内侧的轴承保持部4的轴承6，与输出侧的转子20结合。输出侧转子20为和与输出侧相反侧的转子10相同的结构，由输出侧转子磁轭21、输出侧转子磁铁22、磁铁间定位部件23构成，输出侧转子磁铁22在定子侧的面以与定子100相对的方式配置，构成转子10、20能够旋转的轴向间隙型电动机。
[0038]并且，在输出侧转子20，在不与定子100相对的面，即配置叶轮16的一侧的面，配置有在周向上被磁化为多个极的输出侧转子转矩传递侧磁铁24。采用如下结构:在该输出侧转子转矩传递侧磁铁24与叶轮16之间配置有与保持轴向型电动机的定子100的外周部(定子保持部3)的壳体7 —体地构成的壳体分隔壁7a，轴向型电动机部和叶轮16部为空间被分隔的结构。该壳体分隔壁7a为非导电体，优选由非磁性材料构成。但是，当该壳体分隔壁7a构成为较薄时，用塑料等树脂材料不能确保强度，因此有时由