电机一体型内接齿轮式泵及其制造方法以及电子机器的制作方法

专利名称：电机一体型内接齿轮式泵及其制造方法以及电子机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机一体型内接齿轮式泵及其制造方法以及电子机器。
背景技术：
内接齿轮式泵作为将吸入的液体克服压力送出的泵很早就被公知，尤 其普及为液压源泵或供油用泵。
内接齿轮式泵，以在外周形成有齿的平齿轮形状的内转子、和在内周 形成齿且宽度与内转子大致相同的环状的外转子作为主要的能动部件而 构成。为收纳两个转子而设置有外壳，该外壳具有相对于这些转子的两侧 面经由微小的间隙而面对的平坦的内表面。内转子的齿数通常只比外转子 的齿数少一个，在使它们相互啮合了的状态下，与动力传递用齿轮同样地 旋转。通过随着该旋转的齿槽面积的变化来吸入、排出被关在齿槽里面的 液体，而发挥作为泵的功能。若驱动内外任一方的转子，则通过啮合也使 另一方旋转。两个转子的旋转中心错开，需要对每个转子进行轴支撑以使 它们旋转自如。在外壳设置有至少各一个的被称为吸入开口及排出开口的 向与外部连通的流路开口的幵口部。吸入开口被设置成与容积扩大的齿槽 连通，排出开口被设置成与容积缩小的齿槽连通。作为转子的齿形， 一般
对于外转子齿形的一部分适用圆弧，对于内转子的齿形适用次摆(trochoid) 曲线。
由于内接齿轮泵的内转子和外转子啮合旋转，因此若旋转驱动一方的 转子，则另一方的转子也旋转。使电机部一体化于泵部的外周侧、使电机 部的转子一体化于外转子、由电机部驱动外转子的方式，由于在轴方向上 可以比连接了泵部和电机部的结构短，所以可以称为适于小型化的方式。
作为这样的结构的内接齿轮泵，在特开平2—2779S3号公报(专利文 献l)中公开。该专利文献l中，由以下的内接齿轮泵构成，相对于在电 机外壳内部安装的固定件(相当于定子)配置内接齿轮，该内接齿轮由外
齿轮(相当于外转子)和内齿轮(相当于内转子)构成，所述外齿轮为了 在其内侧在半径方向上具有规定的间隔而与其相对，而在外周安装有旋转 件(相当于转子)，所述内齿轮在该外齿轮内与所述外齿轮啮合，进而由 闭塞板液密地闭塞该内接齿轮的两端面，在该闭塞板的任一方设有与内接 齿轮连通的吸入开口、排出开口。并且，闭塞板具备前部外壳和后部外壳， 在两外壳和内接齿轮泵的两侧面间配置圆盘状的推力轴承，由该推力轴承 支撑外齿轮的两侧，进而在两外壳固定支撑轴的两端，且在该支撑轴经由 径向轴承支撑内齿轮而使其可以旋转，设置供液路，以使升压后的排出侧 的处理液的一部分流过转子、定子，并且对各轴承部进行润滑并返回到吸 入侧。
专利文献1:特开平2—277983号公报
但是，在专利文献l中，泵外壳由两个推力轴承、前部外壳、后部外 壳、及定子壳(statorcan)构成。在为所述结构的情况下，存在如下问题， 因多个部件的制作及其组合引起成本增加，因泄漏防止密封部位的增加引 起可靠性的下降等。
另外，在专利文献l中，两个推力轴承的间隔被限制在其两侧的前部 外壳和后部外壳的间隔，前部外壳和后部外壳的间隔由定子壳的轴方向长 度来限制。在为所述结构的情况下，很难高精度地限制两个推力轴承中的 与内齿轮和外齿轮相对向的部分的间隔，内齿轮及外齿轮和两个推力轴承 旋转时的摩擦阻力增加，在极端的情况下很难旋转。

发明内容
本发明的目的在于可得到一种维持作为电机一体型内接齿轮式泵的 小型、廉价的功能，同时进一步廉价且可靠性高的电机一体型内接齿轮式 泵及其制造方法以及电子机器。
为了达成上述的目的，本发明的第一方式的构造是， 一种电机一体型 内接齿轮式泵，具有将液体吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，
所述泵部具有内转子，其在外周形成有齿、且具有在中心部贯通的轴孔;
外转子，其在内侧形成有与所述内转子的齿啮合的齿、且其齿宽与该内转
子程度相同；泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子；内轴，其插入于所述轴孔且轴支撑所述内转子，所述泵外壳具有平坦内表面，所述平坦内 表面与所述内转子的形成有齿的部分的两端面及所述外转子的形成有齿 的部分的两端面间隔微小的间隔而对置，所述电机部具有转子，其配置 在所述泵外壳的内侧，且与所述外转子形成一体；定子，其使旋转磁场作 用于所述转子而使所述转子旋转，其中，所述内轴具有圆柱形状的轴承 部，其外径比所述内转子的轴孔内径稍小、且在轴方向上比所述内转子的 齿宽稍长；和嵌合部，其从所述轴承部的两端面向轴方向两侧延伸、且具
有比所述轴承部的外径小的外径，所述泵外壳由分别作为独立部件形成所 述两侧的平坦内表面的两个泵外壳部件构成，所述内轴的嵌合部嵌合于在 所述两个泵外壳部件的平坦内表面形成的嵌合孔，所述内轴的轴承部的两 端面与所述平坦内表面相接，所述两个泵外壳部件在所述外转子的外径的 外侧被相互接合。
本发明的第一方式的更优选的具体构成例如下-
(1) 所述两个外壳部件由合成树脂形成，并形成有密封部，所述密 封部从其一方的平坦内表面部的外周外方的位置沿轴向筒状延伸，所述密 封部的轴向刚性比所述平坦内表面部柔软，所述两个外壳部件在所述密封 部的前端侧接合。
(2) 在所述(1)中，所述两个外壳部件在轴方向上被施加力的接合
面被超声波熔敷。
(3) 所述泵外壳通过超声波熔敷对形成有吸入开口及排出开口的合 成树脂制外壳部件即正面外壳、和另一合成树脂制外壳部件即背面外壳进 行熔接而构成。
(4) 在所述(3)中，所述背面外壳由与所述平坦内表面的外周相连 的薄壁圆筒状的密封部包围所述外转子的外周，在该密封部的与所述平坦 内表面相连一侧的相反侧的端面具有在径方向上扩大的凸缘部，在该凸缘 部的端面形成所述熔敷部，进而在所述端部的外周连设在轴方向上折回而 在密封部的外侧呈同心圆筒的罩部，所述定子内置于由所述密封部和所述 罩部所夹的圆筒状空间。
(5) 在所述(4)中，所述正面外壳和所述背面外壳的熔敷部形成在 除了与所述吸入开口及排出开口一起构成流路的部分的部分。 另外，本发明的第二方式的结构是， 一种电机一体型内接齿轮式泵， 具有将液体吸入并排出的泵部、驱动所述泵部的电机部、和控制所述 电机部的控制部，
所述泵部具有如下部分而构成，即内转子，其在外周形成有齿、且 具有在中心部贯通的轴孔；外转子，其在内侧形成有与所述内转子的齿啮 合的齿、且齿宽与该内转子程度相同；泵外壳，其收纳所述内转子和所述 外转子；以及内轴，其轴支撑所述内转子，
所述泵外壳具有平坦内表面，所述平坦内表面与所述内转子的形成有 齿的部分的两侧面及所述外转子的形成有齿的部分的两端面间隔微小的 间隙而对置，
所述电机部具有永磁铁转子，其配置在所述泵外壳的内侧，且与所 述外转子形成一体；和定子，其使旋转磁场作用于所述转子而使所述转子 旋转，
所述控制部具有电路基板，其搭载有控制元件；供给电线，其向所 述定子供给电流；和导入电线，其从外部供给电流， 该电机一体型内接齿轮式泵的特征在于，
所述外转子具有使外周部向轴方向两侧圆环状突出的突出部，该突出 部的内表面与在所述泵外壳形成的圆筒外表面隔着微小的间隙旋转自如 地嵌合，形成径向滑动轴承，当设所述内转子及所述外转子的齿宽为1时， 形成的尺寸是内转子的外径为1.7 3.4，外转子的突出部内径为2.5 5， 外转子的突出部的轴方向长度为0.4 0.8，内转子的旋转速度采用每分钟 2500 5000转的范围中的任一个。
另外，本发明的第三方式是一种电子设备， 一种电子机器，其搭载有 所述任一项的电机一体型内接齿轮式泵作为冷却液的循环源。
另外，本发明的第四方式是一种电机一体型内接齿轮式泵的制造方 法，该电机一体型内接齿轮式泵具有将液体吸入并排出的泵部和驱动所述 泵部的电机部，所述泵部具有内转子，其在外周形成有齿、且具有在中 心部贯通的轴孔；外转子，其在内侧形成有与所述内转子的齿啮合的齿、 且其齿宽与该内转子程度相同；泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子； 以及内轴，其插入于所述轴孔且轴支撑所述内转子，所述泵外壳具有平坦
内表面，所述平坦内表面与所述内转子的形成有齿的部分的两端面及所述 外转子的形成有齿的部分的两端面间隔微小的间隙而对置，所述电机部具 有转子，其配置在所述泵外壳的内侧，且与所述外转子形成一体；定子， 其使旋转磁场作用于所述转子而使所述转子旋转，其中，制作所述内轴， 其具有圆柱形状的轴承部，其外径比所述内转子的轴孔内径稍小、且在 轴方向上比所述内转子的齿宽稍长；嵌合部，其从所述轴承部的两端面向 轴方向两侧延伸、且具有比所述轴承部的外径小的外径，制作具有所述平 坦内表面及嵌合孔的正面外壳，制作具有所述平坦内表面、嵌合孔、及从 所述平坦内表面部的外周筒状延伸的密封部的背面外壳，将所述内轴的两 侧的嵌合部嵌合于所述正面外壳的嵌合孔及所述背面外壳的嵌合孔，且在 使所述正面外壳的平坦内表面及所述背面外壳平坦内表面抵接于所述内 轴的轴承部的两端面的状态下，将所述正面外壳和所述背面外壳在所述外 转子的外径的外侧相互接合。
本发明的第四方式的更优选的具体构成例如下-(1 )将所述内轴的两侧的嵌合部嵌合于所述正面外壳的嵌合孔及所 述背面外壳的嵌合孔，且在使所述正面外壳的平坦内表面及所述背面外壳 平坦内表面抵接于所述内轴的轴承部的两端面的状态下，对所述正面外壳 和所述背面外壳的接合部，在使它们在轴方向上相互靠近的方向上施加 力，进行超声波熔敷。
发明效果
根据本发明，可以得到在维持作为电机一体型内接齿轮式泵的小型、 廉价的功能的同时，更加廉价且可靠性高的电机一体型内接齿轮式泵及其 制造方法以及电子设备。


图1是本发明的一实施方式的电机一体型内接齿轮式泵的纵剖面图； 图2是将图1的泵的左半面进行剖面而表示的主视图； 图3是图1的泵的泵部的分解立体图； 图4是表示图1的泵的外壳的接合方法的剖面图； 图5是图1的泵的内转子和外转子的尺寸图6是具备有图1的泵的冷却系统的电子机器的说明图。
图中-
1 —内转子；la—齿；lb—轴孔；lc—端面；2—外转子；2a—齿；2b 一端面；3 —正面外壳；4一背面外壳；5—内轴；6 —密封部；7 —吸入口； 8 —吸入开口 (port) ; 9 —排出口； 9a—连通路；10 —排出开口 (port); ll一转子；12 —定子；13 —罩；14一0形环；16 —嵌合面；18 —凸缘部； 21-突出部；22 —肩部；23 —工作室；24 —内部空间；25 —正面外壳的平 坦内表面；26—背面外壳的平坦内表面；27、 28—肩部的外周面；27a.28a 一嵌合孔；29—外侧环状部；31 —电路基板；32 —功率元件；33—电力线； 34—旋转输出线；41一熔敷突起；42—熔敷槽；43—熔敷工具；44—熔敷 工具；51—轴承部；51a—阶梯差面；53 —嵌合部；60 —个人计算机；61A
—个人计算机本体；61B —显示器装置；61C—键盘；62—CPU; 63_液体 储存部；65 —热交换器；66—散热板A; 67—散热板B; 69—液冷系统(冷 却系统)；80—电机一体型内接齿轮式泵；81—泵部；82—电机部；83 —
控制部。
具体实施例方式
下面，用图1 图6说明本发明的实施方式的电机一体型内接齿轮式 泵及其制造方法及电子机器。
首先，用图1 图4说明本实施方式的电机一体型内接齿轮式泵的整 体结构。图1是本发明的一实施方式的电机一体型内接齿轮式泵80的纵 剖面图，图2是将图1的泵80的左半面进行剖面而表示的主视图，图3 是图1的泵80的泵部的分解立体图，图4是表示图1的泵80的外壳的接 合方法的剖面图。
泵80是具备泵部81、电机部82及控制部83而构成的电机一体型内 接齿轮式泵。
泵部81具备内转子1、外转子2、正面外壳3、背面外壳4、内轴5 而构成。正面外壳3及背面外壳4是形成泵外壳的部件，换言之，泵外壳 部件由两个独立部件的泵外壳部件构成。此外，背面外壳4包括密封部6、 凸缘部18及罩13。内轴5构成内转子支撑轴，本实施方式中由正面外壳
3或背面外壳4和其他部件构成。
内转子1呈类似于平齿轮的形状，在外周形成有以次摆曲线作为轮廓 的齿la。该齿面严密地讲在轴方向上具有若干的斜度，形成有助于注射成 形时的拔出的、所谓的称为"拔模斜度"的斜度。另外，内转子l在中心 具有在轴方向贯通的内表面光滑的轴孔lb。内转子1的两端面lc被精加 工成平坦且光滑，并形成在从正面外壳3及背面外壳4向内突起的中央环 状部27、 28的端面即平坦内表面25、 26之间滑动的面。
外转子2呈与内转子1大致相同的齿宽的环形状的内齿轮形状，具有 由圆弧等形成的齿形的齿形成为比内转子1只多一个。外转子2的齿2a 作为平齿轮成为在轴方向大致相同的剖面形状，但是可以在轴方向具有微 小的斜度，具有有助于注射成形时的拔出的所谓的称为"拔模斜度"的斜 度。此时，对内转子1也赋予同样的拔模斜度，使内转子1和外转子2的 斜度的方向朝向相反方向，在内转子1的外齿的直径变大的方向上两者1、 2被啮合，使得外转子2的内齿的直径也变大。由此，两者l、 2的啮合面 能防止因轴方向的位置引起的一端接触。外转子2的齿部的两端面2b被 精加工得平坦且光滑，形成在正面外壳3及背面外壳4的平坦内表面25、 26之间滑动的面，发挥作为推力轴承的作用。
外转子2除了外周部之外具有与内转子1大致相同的宽度，在内转子 1的外侧配置有外转子2，使内转子1及外转子2的两侧端面大致一致。
内转子1及外转子2，具有聚縮醛(POM)或聚苯硫(PPS)等的自 我润滑性，是对可忽视因水或以水为成分的溶液引起的膨润变形或腐蚀的 水准的性质的合成树脂材料成形而成的。
在外转子2的外周部形成有环状的突出部21 ，该突出部21比齿部(与 位于内侧的内转子1相同的齿宽的部分)相比向轴方向突出。突出部21 的内周形成为光滑的面，构成在肩部22的外周面27、 28之间滑动的面。
外转子2和内转子1构成为，在啮合了的状态下由正面外壳3和背面 外壳4夹持而旋转。在内转子l的中心轴孔，具有微小间隙地嵌合有具有 光滑的外周的内轴5的轴承部，由此内转子1旋转自如地被支撑在内轴5 上。而且，内轴5由于密接嵌合于正面外壳3及背面外壳4所以不会旋转。
内轴5具有外径比内转子1的轴孔lb的内径稍小、且在轴方向上
比内转子1的齿宽稍长的圆柱形状的轴承部51;和从轴承部51的两端面
向轴方向两侧延伸且具有比轴承部51的外径小的外径的嵌合部53。具体 而言，位于内轴5的中央的轴承部51的轴方向长度比两个转子的齿宽稍 微(例如，0.05 0.1mm)长。在其轴承部51的两侧具有圆柱形状的嵌合 部53，嵌合部53与轴承部51呈同心。此外，轴承部51和嵌合部53都是 由同一金属坯料制作的内轴5的部分的名称，形成一体。内轴5由金属坯 料制作，因此与由合成树脂制作的内转子1、外转子2、正面外壳3及背 面外壳4相比较，在强度及尺寸精度等方面优越。
内轴5还具有作为连接正面外壳3和背面外壳4的构造件的功能。其 嵌合部53被插入固定到在两个外壳3、 4的平坦内表面25、 26形成的嵌 合孔27a、 28a。在该状态下，成为轴承部51和嵌合部53的边界的阶梯差 面(轴承部51的两端面)51a密接于外壳的平坦内表面25、 26。从而， 轴承部51的长度与双方的平坦内表面25、 26之间的距离(间隔) 一致， 两转子1、 2以具有微小的间隙的方式内置于正面外壳3和背面外壳4的 轴方向的端面即平坦内表面25、 26。正面外壳3和背面外壳4的嵌合孔依 据两转子l、 2的啮合，相对于肩部偏心。
正面外壳3及背面外壳4的肩部22的外周面27、 28以具有微小的间 隙的方式被嵌合于外转子2的突出部21的内周面，通过正面外壳3及背 面外壳4的肩部22，外转子2的两侧旋转自如地被轴支撑，作为径向轴承 发挥作用。正面外壳3及背面外壳4的肩部22位于从同一圆柱的一部分 切出的位置关系。.
两个泵外壳部件的构成另一方的正面外壳3，在其平坦内表面25形成 有称为吸入开口 8及排出开口 10的开口部。吸入开口 8和排出开口 10， 在内转子1的齿底圆的内侧和外转子2的齿底圆(由于外转子2为内齿轮， 所以齿底圆直径大于齿顶圆直径)的外侧以具有轮廓的开口部形成。吸入 幵口 8面向容积扩大的工作室23，排出开口 10面向容积縮小的工作室23。 另外，通道8、 9的任一个都不面向成为最大容积的瞬间的工作室23，或 者停留以形成基于微小的截面积的连通。
吸入开口 8及排出开口 10从通道槽的里面经由L形流路分别与向外 部打开的吸入口 7和排出口 9连通。在从排出泵IO到排出口 9的流路的 途中分支而设置有与外转子2的外周面对的内部空间24连通的连通路9a。 该内部空间24是由正面外壳3和包括密封部6的背面外壳所包围的空间。
电机部82具备由永磁铁构成的转子11、定子12、及密封部6而构成。 密封部6被泵部81和电机部82共用。
在外转子2的外侧使永磁铁一体化作为电机部82的转子11。这也可 以通过将外转子2和永磁铁作为独立部件成形后进行粘接或压入等、具有 足够的强度和可靠性的方法来一体化，或者也可以利用混入有磁铁粉的树 脂将外转子2和转子11作为一体的部件来成形。转子11在半径方向赋予 交互的极性，从外周侧观察则沿着圆周NS极交互排列。
薄壁筒状的密封部6隔着微小的间隙(例如，lmm以下的间隙)设置 于与转子ll的外周之间，转子11可与外转子2—起旋转。
所述两个外壳部件的构成一方的背面外壳4形成有筒状的密封部6， 该密封部6从背面外壳4的构成平坦内表面26的部分的外周的部分，覆 盖外转子2的外侧并在轴方向上延伸，与所述平坦内表面26侧相比，密 封部6侧的轴方向刚性柔软，背面外壳4在密封部6的前端侧与所述两个 外壳部件的构成一方的正面外壳3接合。即，密封部6为背面外壳4的一 部分，是指从形成有平坦内表面或肩部的部分的外周以筒形状向正面方向 延长的薄板部分。
正面外壳3和背面外壳4在称为嵌合面16的圆筒面相接，具有相互 约束径方向并同时在轴方向可移动的自由度而被嵌合。嵌合面16由密封 部6的前端部分的内周和形成在正面外壳3的内面侧的外侧环状部29的 外周的嵌合面构成。在与嵌合面16邻接的密封部6的前端部分的内周设 有凹部，通过在该凹部内插入O形环14，保持正面外壳3和背面外壳4 之间的机密性。通过所述结构，能保持正面外壳3和背面外壳4在轴方向 的自由度，同时形成保持机密性的组合结构。
在正面外壳3的外周附近向着背面侧以环状设置有多个熔敷突起41 ， 在与其相对的背面外壳4的凸缘部18以环状形成有插入熔敷突起41的熔 敷槽42。本实施方式中，如图4所示，形成的结构是具有将熔敷突起41 的前端部形成在倾斜面上，并且使熔敷槽42的底部与所述倾斜面吻合的 倾斜面，从两侧将熔敷工具43、 44按压到正面外壳3的外周部及背面外
壳4的凸缘部18， 一边对熔敷工具43、 44施加力， 一边赋予微小振动。 具体而言，将熔敷工具43、 44安装于超声波焊机，赋予超声波振动。由 此两外壳3、 4的接触面因微小振动摩擦而发热、溶解而相互溶合，若振 动停止后温度下降，则再固化而成为一体。从而，正面外壳3的成为熔敷 突起41的背侧的面和背面外壳4的成为熔敷槽42的背侧的面作为平坦且 开放的状态形成为可密接熔敷工具43及44的形状。
插入背面外壳4侧的熔敷工具44的槽为在熔敷后用于插入定子12的 圆环状槽，与设置仅用于熔敷的槽等的结构的情况相比，能使其作成小型 且简单的形状。
在熔敷结束之前，除了熔敷突起41和熔敷槽42的接触及内轴5的阶 梯差和平坦内表面25、 26的接触这两处的接触以外，预先消除约束轴方 向移动的接触。另外，密封部6为薄壁，包括其附近的结构，比平坦内面、 肩部、熔敷部附近柔软。由此，熔敷时按以下的顺序确定各部件的位置关 系。
首先，向背面外壳4插入内轴5的嵌合部53,将内转子1和外转子2 嵌合于内轴5，将嵌入有O形环14的正面外壳3嵌合于背面外壳4。在该 状态下，将熔敷夹具43、 44从两外壳4、 5的两侧顶上， 一边用规定的力 按压一边赋予超声波振动。由此，熔敷突起41和熔敷槽42的接触部溶解， 正面外壳3和背面外壳4向相互接近的方向变位。在该过程中内轴5的阶 梯差面51a密接于平坦内表面25、 26上。若进一步进行熔敷，则背面外 壳4的密封部6及其周边发生弹性变形，熔敷继续进行到深处。若在对熔 敷夹具43、 44作用了力的状态下直接停止加振，则溶解了的熔敷部因温 度下降而固化，在该状态下形状确定。其后，即使卸下熔敷夹具，内轴5 的阶梯差面51a密接于平坦内表面25、 26，该密接的力直接施加为密封部 6的周边的弹性变形的反作用力。
内轴5为金属制，比树脂制的外壳部件3、 4更容易实现轴方向尺寸 精度。另外，有相对于转子1、 2的齿部在当前的中央部能确保齿宽方向 的尺寸的优点。相比于不依赖于内轴5的精度，经由密封部6等的外周仅 由外壳3、 4的尺寸精度确保两平坦内表面25、 26相互间的距离的精度的 方法，非常容易维持精度。因此，根据本实施方式的结构，适当地维持对
泵性能和可靠性具有较大影响的齿部端面的间隙的效果较高。
熔敷突起41形成为环状，但是不是一圈连续设置，如图2所示，形
成为从圆周切掉了一部分的形状。其理由是，与形成为一圈时相比，要限 定面积而使熔敷时的按压力集中提高，使熔敷可靠地进行，另外，通过在
切开的部分配置吸入流路和排出流路，从而避免熔敷工具43和这些流路 的干涉。
在嵌合面16的作用下，能良好地结合两个外壳的径方向的定位精度， 轴方向位置通过内轴5和平坦内表面25、 26之间的密接可以维持精度。 另夕卜，内部空间24的密闭性由0形环14确保，由于除了吸入口8和排出 口 10以外，是不存在与外界连通的孔或对合面的简单的结构，因此密闭 性也好。因此，能可靠地防止液漏。
以从与背面外壳4相连的密封部6的正面侧凸缘18的更外周向背面 侧折回的形状，通过一体成型而形成有罩13。罩13覆盖电机部82的定子 12的外周，有助于防止触电或维持美观、防止噪音。
在密封部6的外侧且与转子11面向的位置上，在梳齿状的铁心上绕 线了的定子12被压入设置于密封部6的外周。定子12嵌合于在密封部6 和罩13之间形成的圆环状槽。由转子11及定子12构成的电机部82配置 在由内转子1及外转子2构成的泵部81的外周侧，由于不在轴方向上排 列，因此可实现泵80的薄型化及小型化。
控制部83用于控制电机部82，具备直流无刷电机驱动用变换器电子 电路。如上所述，通过将电机部82设置在泵部81的外周侧，可以在泵部 81的未设置吸入口 7或排出口 9的背面侧设置控制部83。
在电路基板31上搭载作为主要的电子部件的功率元件32，构成直流 无刷电机驱动用变换器电路。电路基板31通过使在背面外壳3的背面侧 设置的突起45通过设置在电路基板31中央的孔并铆接，从而固定于背面 外壳4。功率元件32经由电路基板31与背面外壳4接触。由此，可使变 换器电路产生的热通过背面外壳4散出向泵部81内的被送液。在电路基 板31上连接有定子12的绕组的一端，并且连接有从外部供给电力的电力 线33、通过脉冲对转速进行信息发送的旋转输出线34、及它们的公共接 地线。
直流无刷电机由具有由永磁铁构成的转子11及定子12的电机部82、 和具有变换器电子电路的控制部83构成。转子11位于薄壁的密封部6的 内侧、定子12位于密封部6的外侧的结构被称为密封电机(cannedmotor)。 密封电机不需要轴密封等而利用磁力将旋转动力传递给称为壳(can)的 密封部6内部，因此适用于在将被送液从外部隔离的同时、通过工作室23 的容积变化送出被送液的容积形泵的结构。
对于泵80的形状，通过形成图5所示的尺寸关系，能更好地达成本 发明的目的。当内转子1的宽度和外转子2的齿宽设为1时，内转子的外 径为1.7 3.4，外转子的突出部内径为2.5 5，外转子的突出部的轴方向 长度为0.4 0.8的尺寸。
如果内转子l的外径比该范围大，则在端面间隙的内部泄漏(从与压 力高的排出开口连通的一侧向与吸入开口连通的一侧回流，使泵性能下 降)的比率增加，泵性能下降。另外，若内转子l的外径小于该范围，则 工作室和吸入或排出开口连通的开口部面积的流速增加，使压损增加，仍 使泵性能下降。
外转子2的突出部21的内径需要在几何学上比内转子1的外径大。 同时，若大于该范围，则因为摩擦力或来自轴承面的内部泄漏增加，因此 泵性能下降。
外转子突出部21的轴方向长度若小于该范围，则轴承面压增加，摩 擦损耗有可能增加，有泵的寿命和可靠性下降的顾虑。另外，在大于该范 围时，由于轴承面的圆柱度或同心度等误差，容易产生一端接触，因此不 易采纳。
内转子的旋转速度在每分钟2500 5000转的范围内即可。若旋转速 度比该范围慢，则内部泄漏量相对于搬运流量的比率增加，泵效率下降。 另外，若比该范围快，则泵产生的振动噪音增加。
接着，参照图1 图5说明所述的泵80的动作。
通过对电力线33提供直流12V而对控制部83的电机驱动电路供给电 流，通过功率元件32对定子12的绕组传送电流。由此，电机部82启动， 进行控制使得以设定的旋转速度使电机部82旋转。功率元件32将转子11 的旋转信息形成脉冲通过旋转输出线34输出，因此接收该信号的上位的
控制机器能确认泵80的动作状态。
若电机部82的转子11旋转，则与其一体化了的外转子2旋转，与其 啮合了的内转子1也与一般的内接齿轮同样地传递旋转而一起旋转。在两 个转子1、 2的齿槽上形成的工作室23，通过两转子1、 2的旋转而使容积 扩大、縮小。在内转子1和外转子2的齿啮合到最深的图2中的下端，工 作室23的容积最小，在上端最大。因此，若在图2中转子向逆时针方向 旋转，则右半部分的工作室向上方移动同时容积扩大，左半部分的工作室 向下方移动同时容积縮小。轴支撑两方的转子1、 2的滑动部全部被浸渍 在被送液中，因此摩擦小，还能防止异常磨损。
被送液从吸入口 7经过吸入开口 8被吸入到容积扩大中的工作室23。 容积成为最大的工作室23通过转子的旋转从吸入开口 8的轮廓偏离而完 成吸入，接着与排出开口 IO连通。从此工作室23的容积縮小地旋转，位 于工作室23内的被送液从排出泵10被送出。送出的被送液从排出口 9向 外部送出。由于有在排出流路的途中分支了的连通路9a,因此内部空间 24的内压被保持在排出压。
本实施方式中，由于吸入流路短，因此吸入负压小，能防止气穴现象 的产生。另外，由于比较高的排出压力作用在密封部6内表面，作用于向 外侧按压扩大的方向，因此即使是薄壁的密封部6，也能避免在内侧变形 而与转子ll接触。同时，能够降低来自在外转子2的突出部21形成的作 为径向轴承的间隙的泄漏。其理由是，来自该间隙的泄漏在离心力的作用 下，朝向外侧的力会增强，但是若外周即内部空间24的内压高，则会发 挥将其推回去的作用。
由于运转而发热的需要冷却的功率元件32的热，通过经由电路基板 31而接触的背面外壳4的壁面，被转移到在内部空间24流动的被送液， 向外部放出。由于内部空间24的被送液常常被搅袢，通过来自径向轴承 面的微小的泄漏依次被替换，因此能有效地带走热。如此由于有效地冷却 泵80内部，因此不需要用于冷却功率元件32的散热片或冷却风扇。另外， 转子11或定子12产生的电机损失中的发热也同样有效地带走，能防止异 常的温度上升。
接着，参照图6说明具有上述的泵80的电子机器。图6是表示纵向
放置个人计算机本体的状态的个人计算机整体结构的立体图，图4表示的
电子机器为台式个人计算机的例子。
个人计算机60具备个人计算机本体61A、显示器装置61B、及键盘 61C而构成。液冷系统69与CPU (中央运算装置)62—起被内置于个人 计算机本体61A，由将液体储存部63、泵80、热交换器65、散热板A66、 散热板B67的各要素按照该顺序用管路连接的闭环的系统构成。设置该液 冷系统69的主要目的是，将在内置于个人计算机本体61A的CPU62产生 的热搬运到外部，将CPU62的温度上升维持在规定值以下。作为热介质 使用水或以水为主体的溶液的液冷系统69，与空冷方式相比较，由于热搬 运能力高，噪音小，因此适于冷却发热量多的CPU62。
在液体储存部63内部封入有被送液和空气。液体储存部63和泵80 并排放置，液体储存部63的出口和泵80的吸入口通过管路连通。在CPU62 的散热面上经由热传导性润滑脂密接设置有热交换器65。泵80的排出口 和热交换器65的入口通过管路连通。热交换器65通过管路与散热板A66 连通，散热板A66经由管路与散热板B67连通，散热板B67经由管路与 液体储存部63连通。散热板A66和散热板B67被设置为从个人计算机本 体61A的不同的面向外部散热。
向泵80从在个人计算机60内部通常具有的直流12V电源引电力线 33，旋转输出线34与上位控制机器即个人计算机60的电子电路连接。
说明该液冷系统69的动作。通过随着个人计算机60的启动而送出电 力，泵80启动，被送液开始循环。被送液从液体储存部63被吸入到泵80， 在泵80被加压而被送出到热交换器65。从泵80送到热交换器65的被送 液吸收在CPU62产生的热，液体温度上升。进一步，该被送液在下一个 散热板A66和散热板B67中与外部气体进行热交换(向外部气移散热)， 液体温度下降后返回到液体储存部63。以下，反复上述的动作，继续进行 CPU62的冷却。
由于泵80为容积形泵的一种即内接齿轮式泵，因此具有即使在干燥 状态(无液体条件)下启动也使吸入口变为负压的能力。因此具有即使经 过比液体储存部63内部的液面高的管路、或者即使泵80处于比液面高的 位置，也能无起动注水地吸入液体的自吸能力。另外，与离心式泵等相比
较，内接齿轮式泵80的加压能力高，因此也可以适用于通过热交换器65 或散热板66、 67的压损增加的条件，尤其在CPU62的发热密度高的情况 下，为了扩大热交换面积，需要将热交换器65内部的流路弯曲而使其变 细变长，在使用了离心式泵等的液冷系统中，通过压损增加而导致很难适 用，但是本实施方式的液冷系统69中能够与其应对。
在本实施方式的液冷系统69中，被送液成为最高温的热交换器65的 出口之后经由散热板66、 67而液体温度下降，因此液体储存部63或泵80 的温度维持较低的温度。因此泵80的内部部件等与高温环境相比更容易 确保可靠性。
作为液冷系统69的动作的结果，决定液体循环的各部的温度，这些 由温度传感器(未图示)来监视。在因规定以上的温度上升而确认冷却能 力的不足时，指令泵80的旋转速度上升，提前防止过剩的温度。另外， 相反在冷却过剩时抑制旋转速度。始终监视泵80发送的旋转输出，在旋 转输出被中断，并且液体温度变化异常时，判断为泵80出现故障，个人 计算机60进入到紧急动作。在紧急动作中除了进行CPU速度的下降和动 作中程序的保存等最小限的动作之外，防止硬件的致命的损伤。
权利要求
1、一种电机一体型内接齿轮式泵，具有将液体吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，所述泵部具有内转子，其在外周形成有齿、且具有在中心部贯通的轴孔；外转子，其在内侧形成有与所述内转子的齿啮合的齿、且其齿宽与该内转子程度相同；泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子；内轴，其插入于所述轴孔且轴支撑所述内转子，所述泵外壳具有平坦内表面，所述平坦内表面具有微小的间隙与所述内转子的形成有齿的部分的两端面及所述外转子的形成有齿的部分的两端面间隔微小的间隙而相对置，所述电机部具有转子，其配置在所述泵外壳的内侧，且与所述外转子形成一体；定子，其使旋转磁场作用于所述转子而使所述转子旋转，该电机一体型内接齿轮式泵的特征在于，所述内轴具有圆柱形状的轴承部，其外径比所述内转子的轴孔内径稍小、且在轴方向上比所述内转子的齿宽稍长；和嵌合部，其从所述轴承部的两端面向轴方向两侧延伸、且具有比所述轴承部的外径小的外径，所述泵外壳由分别作为独立部件形成所述两侧的平坦内表面的两个泵外壳部件构成，所述内轴的嵌合部嵌合于在所述两个泵外壳部件的平坦内表面形成的嵌合孔，所述内轴的轴承部的两端面与所述平坦内表面相接，所述两个泵外壳部件在所述外转子的外径的外侧被相互接合。
2、 如权利要求l所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于， 所述两个外壳部件由合成树脂形成，并形成有密封部，所述密封部从其一方的平坦内表面部的外周外方的位置沿轴向筒状延伸，所述密封部的 轴向刚性比所述平坦内表面部柔软，所述两个外壳部件在所述密封部的前 端侧接合。
3、 如权利要求2所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于， 所述两个外壳部件在轴方向上被施加力的接合面被超声波熔敷。
4、 如权利要求l所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于，所述泵外壳通过超声波熔敷对形成有吸入开口及排出开口的合成树 脂制外壳部件即正面外壳、和另一合成树脂制外壳部件即背面外壳进行熔 接而构成。
5、 如权利要求4所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于， 所述背面外壳由与所述平坦内表面的外周相连的薄壁圆筒状的密封部包围所述外转子的外周，在该密封部的与所述平坦内表面相连一侧的相 反侧的端面具有在径方向上扩大的凸缘部，在该凸缘部的端面形成所述熔 敷部，进而在所述端部的外周连设在轴方向上折回而在密封部的外侧呈同 心圆筒的罩部，所述定子内置于由所述密封部和所述罩部所夹的圆筒状空 间。
6、 如权利要求4所述的电机一体型内接齿轮式泵，其特征在于， 所述正面外壳和所述背面外壳的熔敷部形成为切掉了圆周的一部分的环状。
7、 一种电机一体型内接齿轮式泵，具有将液体吸入并排出的泵部、驱动所述泵部的电机部、和控制所述 电机部的控制部，所述泵部具有如下部分而构成，即内转子，其在外周形成有齿、且 具有在中心部贯通的轴孔；外转子，其在内侧形成有与所述内转子的齿啮 合的齿、且齿宽与该内转子程度相同；泵外壳，其收纳所述内转子和所述 外转子；以及内轴，其轴支撑所述内转子，所述泵外壳具有平坦内表面，所述平坦内表面与所述内转子的形成有 齿的部分的两侧面及所述外转子的形成有齿的部分的两端面间隔微小的 间隙而对置，所述电机部具有永磁铁转子，其配置在所述泵外壳的内侧，且与所 述外转子形成一体；和定子，其使旋转磁场作用于所述转子而使所述转子 旋转，所述控制部具有电路基板，其搭载有控制元件；供给电线，其向所 述定子供给电流；和导入电线，其从外部供给电流， 该电机一体型内接齿轮式泵的特征在于，所述外转子具有使外周部向轴方向两侧圆环状突出的突出部，该突出 部的内表面与在所述泵外壳形成的圆筒外表面隔着微小的间隙旋转自如 地嵌合，形成径向滑动轴承，当设所述内转子及所述外转子的齿宽为1时，形成的尺寸是内转子的外径为1.7 3.4，外转子的突出部内《全为2.5 5， 外转子的突出部的轴方向长度为0.4 0.8，内转子的旋转速度采用每分钟 2500 5000转的范围中的任一个。
8、 一种电子机器，其特征在于，搭载有权利要求1 7中任一项所述 的电机一体型内接齿轮式泵作为冷却液的循环源。
9、 一种电机一体型内接齿轮式泵的制造方法，该电机一体型内接齿 轮式泵具有将液体吸入并排出的泵部和驱动所述泵部的电机部，所述泵部具有内转子，其在外周形成有齿、且具有在中心部贯通的 轴孔；外转子，其在内侧形成有与所述内转子的齿啮合的齿、且其齿宽与 该内转子程度相同；泵外壳，其收纳所述内转子和所述外转子；内轴，其 插入于所述轴孔且轴支撑所述内转子，所述泵外壳具有平坦内表面，所述平坦内表面与所述内转子的形成有 齿的部分的两端面及所述外转子的形成有齿的部分的两端面间隔微小的 间隔而对置，所述电机部具有转子，其配置在所述泵外壳的内侧，且与所述外转 子形成一体；定子，其使旋转磁场作用于所述转子而使所述转子旋转， 该电机一体型内接齿轮式泵的制造方法的特征在于， 制作所述内轴，其具有圆柱形状的轴承部，其外径比所述内转子的 轴孔内径稍小、且在轴方向上比所述内转子的齿宽稍长；嵌合部，其从所 述轴承部的两端面向轴方向两侧延伸、且具有比所述轴承部的外径小的外 径，制作具有所述平坦内表面及嵌合孔的正面外壳，制作具有所述平坦内表面、嵌合孔、及从所述平坦内表面部的外周筒 状延伸的密封部的背面外壳，将所述内轴的两侧的嵌合部嵌合于所述正面外壳的嵌合孔及所述背 面外壳的嵌合孔，且在使所述正面外壳的平坦内表面及所述背面外壳平坦 内表面抵接于所述内轴的轴承部的两端面的状态下，将所述正面外壳和所 述背面外壳在所述外转子的外径的外侧相互接合。
10、如权利要求9所述的电机一体型内接齿轮式泵的制造方法，其特 征在于，将所述内轴的两侧的嵌合部嵌合于所述正面外壳的嵌合孔及所述背 面外壳的嵌合孔，且在使所述正面外壳的平坦内表面及所述背面外壳平坦 内表面抵接于所述内轴的轴承部的两端面的状态下，对所述正面外壳和所 述背面外壳的接合部，在使它们在轴方向上相互靠近的方向上施加力，进 行超声波熔敷。
全文摘要
提供一种在维持作为电机一体型内接齿轮式泵的小型、廉价的功能的同时更廉价并可靠性高的电机一体型内接齿轮式泵及其制造方法以及电子设备。电机一体型内接齿轮式泵(80)具备泵部(81)，该泵部具备内转子(1)、外转子(2)、泵外壳及内轴(5)。泵外壳具有与内转子(1)及转子(2)的两端面相对的平坦内表面。内轴(5)具备插入内转子(1)的轴孔内的轴承部(51)、和从其两端面向轴方向两侧延伸的嵌合部(53)。泵外壳由将平坦内表面(25、26)分别作为独立部件而形成的两个泵外壳部件(3、4)构成。内轴(5)的嵌合部(53)嵌合于形成在两个泵外壳部件(3、4)的平坦内表面上的嵌合孔(27a、28a)，将平坦内面(25、26)与轴承部(51)的两端面接触，两个泵外壳部件(3、4)在外转子的外径的外侧被相互接合。
文档编号F04C15/00GK101111681SQ20068000347
公开日2008年1月23日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年5月31日
发明者中西正人, 会泽宏二, 佐藤英治, 柳濑裕一, 龟谷裕敬 申请人:株式会社日立制作所;台湾日立股份有限公司