CN118647795A - 内啮合齿轮泵 - Google Patents

Abstract

一种内啮合齿轮泵，具备：内转子，具有多个外齿；外转子，具有与所述多个外齿啮合的多个内齿；壳体，以旋转自如的方式收容所述内转子及所述外转子；以及轴向间隙电机，具有定子及电机转子，所述外转子是所述电机转子，所述壳体具备：周壁部，以包围所述外转子的外周的方式设置为圆筒状；以及第一盖部及第二盖部，封闭所述周壁部的两端部，所述第一盖部配置于所述定子与所述外转子之间，所述第二盖部具备与所述壳体内连通的吸入端口及排出端口。

Description

内啮合齿轮泵

技术领域

本公开涉及内啮合齿轮泵。

本申请主张以2022年12月19日的日本申请特愿2022-202209为基础的优先权，并引用所述日本申请所记载的所有记载内容。

背景技术

专利文献1中公开了具备轴向间隙型的转子的电动泵。该轴向间隙型的转子是具备叶轮、以及由叶轮支承的磁铁的叶轮一体型的转子。叶轮和磁铁沿叶轮的旋转轴排列配置。即，传递转子的旋转力的叶轮和转子沿转子的旋转轴排列配置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-182269号公报

发明内容

本公开的内啮合齿轮泵具备：内转子，具有多个外齿；外转子，具有与所述多个外齿啮合的多个内齿；壳体，以旋转自如的方式收容所述内转子及所述外转子；以及轴向间隙电机，具有定子及电机转子，所述外转子是所述电机转子，所述壳体具备：周壁部，以包围所述外转子的外周的方式设置为圆筒状；以及第一盖部及第二盖部，封闭所述周壁部的两端部，所述第一盖部配置于所述定子与所述外转子之间，所述第二盖部具备与所述壳体内连通的吸入端口及排出端口。

附图说明

图1是实施方式所涉及的内啮合齿轮泵的示意截面图。

图2是实施方式所涉及的内啮合齿轮泵所具备的定子的说明图。

图3是实施方式所涉及的内啮合齿轮泵所具备的内转子及外转子的说明图。

具体实施方式

[本公开要解决的技术问题]

若叶轮和转子沿转子的旋转轴排列配置，则即使是叶轮成为一体的转子，转子整体也容易大型化。需要能够小型化的电动泵。

本公开的目的之一在于提供能够小型化的内啮合齿轮泵。

[本公开的效果]

本公开的内啮合齿轮泵能够小型化。

[本公开的实施方式的说明]

首先，列出本公开的实施方式进行说明。

(1)本公开的实施方式所涉及的内啮合齿轮泵具备：内转子，具有多个外齿；外转子，具有与所述多个外齿啮合的多个内齿；壳体，以旋转自如的方式收容所述内转子及所述外转子；以及轴向间隙电机，具有定子及电机转子，所述外转子是所述电机转子，所述壳体具备：周壁部，以包围所述外转子的外周的方式设置为圆筒状；以及第一盖部及第二盖部，封闭所述周壁部的两端部，所述第一盖部配置于所述定子与所述外转子之间，所述第二盖部具备与所述壳体内连通的吸入端口及排出端口。

在上述内啮合齿轮泵中，外转子作为电机转子发挥功能，因此能够小型化。在上述内啮合齿轮泵中，外转子是驱动源，内转子随着该外转子的驱动而从动。上述内啮合齿轮泵满足第一构成及第二构成。第一构成是在作为驱动源的环状的电机转子的内部空间中配置有传递电机转子的旋转力的部件这一点。与电机转子和外转子由独立的部件构成的情况相比，满足第一构成的内啮合齿轮泵容易缩小电机转子的沿旋转轴的方向的尺寸。第二构成是电机转子和定子隔着第一盖部相对地配置这一点。与电机转子和外转子由独立的部件构成、且在环状的定子的内部空间中配置有内转子及外转子的情况相比，满足第二构成的内啮合齿轮泵容易缩小电机转子的沿直径的方向的尺寸。

在上述内啮合齿轮泵中，外转子被周壁部包围，且在电机转子与定子之间配置有第一盖部，因此良好地确保壳体的密封性。由此，上述内啮合齿轮泵作为电动泵适当地发挥功能。

在上述内啮合齿轮泵中，根据上述第一构成，由内转子及外转子产生的运转声不易传播到壳体的外部。由此，上述内啮合齿轮泵的安静性优异。上述运转声例如是内转子的外齿与外转子的内齿的打齿声或振动声。

在上述内啮合齿轮泵中，根据上述第一构成，电机转子的发热即外转子的发热容易传递至流体，流体的温度容易上升。若流体的温度上升，则流体的粘度下降。其结果，轴向间隙电机的负荷降低，轴向间隙电机的功耗下降。通过电机转子的发热传递至流体，也能够抑制电机转子的发热。

(2)在上述(1)的内啮合齿轮泵中，所述第一盖部也可以由非磁性材料构成。

若第一盖部由非磁性材料构成，则与第一盖部由磁性材料构成的情况相比，对从定子到电机转子、即从定子到外转子的磁通的影响小。若第一盖部由非磁性材料构成，则外转子容易因定子中的旋转磁场而适当地旋转。

(3)在上述(1)或上述(2)的内啮合齿轮泵中，所述第一盖部的厚度也可以为0.3mm以上且5mm以下。

如果第一盖部的厚度为0.3mm以上，则能够确保第一盖部的强度，即使外转子在第一盖部上滑动也不易变形。若第一盖部不易变形，则容易良好地确保壳体的密封性。如果第一盖部的厚度为0.3mm以上，则由内转子及外转子产生的运转声不易传播到壳体的外部。如果第一盖部的厚度为5mm以下，则电机转子容易因定子中的旋转磁场而旋转。

(4)在上述(1)至上述(3)中的任一项的内啮合齿轮泵中，所述第一盖部与所述外转子之间的间隙也可以为0.01mm以上且0.20mm以下。

如果上述间隙为0.01mm以上，则第一盖部与外转子不易滑动，容易抑制在第一盖部与外转子之间产生磨损或烧结。如果上述间隙为0.20mm以下，则流体不易通过间隙而泄漏到外转子的外周，从而良好地发挥内啮合齿轮泵的功能。

[本公开的实施方式的详情]

参照附图对本公开的内啮合齿轮泵的具体例进行说明。图中的相同的附图标记表示相同或相当的部分。在各附图中，为了便于说明，有时夸张或简化地示出构成的一部分。附图中的各部分的尺寸比有时也与实际不同。需要说明的是，本发明并不限定于这些示例，而是由权利要求书表示，意图包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。

<概要>

如图1所示，实施方式的内啮合齿轮泵1具备内转子2、外转子3、壳体4及轴向间隙电机5。实施方式的内啮合齿轮泵1的特征之一在于外转子3为轴向间隙电机5的电机转子7这一点。实施方式的内啮合齿轮泵1的其他特征之一在于在轴向间隙电机5的电机转子7与定子6之间配置有壳体4的第一盖部41这一点。

<轴向间隙电机>

轴向间隙电机5具备定子6和电机转子7。定子6和电机转子7与电机转子7的旋转轴配置成同轴状。定子6和电机转子7在沿上述旋转轴的方向上隔开间隙地相对。轴向间隙电机5是具备一个定子6和一个电机转子7的单定子单转子型。

《定子》

如图1及图2所示，定子6具备定子铁芯60和多个线圈65。

定子铁芯60具备磁轭61和多个齿62。磁轭61例如是圆板。磁轭61也可以是环状板。各齿62是柱状体。各齿62从构成磁轭61的正反面的任一面突出。各齿62沿磁轭61的整周隔开间隔地配置。各齿62例如等间隔地配置。各齿62的形状及大小相同。各齿62的形状例如为棱柱状或圆柱状。磁轭61和齿62例如由一体的压粉成形体构成。磁轭61和齿62是独立的部件，也可以相互接合。磁轭61将多个齿62中的相邻的齿62彼此磁耦合。

各齿62的前端面朝向将在下文叙述的电机转子7。在各齿62上配置有线圈65。在图1及图2中，未图示构成线圈65的绕线的端部。

本例的定子铁芯60具备配置于磁轭61的周缘部的环状的周壁部63。周壁部63设置于磁轭61中的各齿62突出的面上。周壁部63的高度与各齿62的高度同等或为其以上。周壁部63的前端面与将在下文叙述的壳体4的第一盖部41连接。周壁部63可以由与磁轭61一体的压粉成形体构成，也可以由与磁轭61独立的部件构成。作为与磁轭61独立的部件的周壁部63例如通过接合剂或螺钉固定于磁轭61。

《电机转子》

如图1及图3所示，电机转子7具备基部71和磁铁72。

如图3所示，基部71是具有贯通孔的筒体。基部71具备设置于基部71的内周面的多个内齿30。在基部71的贯通孔中配置有将在下文叙述的内转子2。内齿30具有与内转子2的外齿20对应的形状及尺寸。基部71在基部71的外周面被将在下文叙述的壳体4的周壁部40按压的同时旋转。在基部71的外周面与周壁部40的内周面之间设置有间隙。在上述间隙中也可以存在液体的膜。在这种情况下，基部71在由上述膜的反作用力支撑的同时以流体润滑状态旋转。在上述间隙中不存在上述膜的情况下，基部71以边界润滑状态旋转。

基部71具备第一面、第二面、内周面及外周面。第一面是与将在下文叙述的壳体4的第一盖部41相对的面。第二面是与将在下文叙述的壳体4的第二盖部42相对的面。内周面是与将在下文叙述的内转子2相对的面。外周面是与将在下文叙述的壳体4的周壁部40相对的面。内周面及外周面分别将第一面与第二面相连。基部71例如由铁系材料构成。

磁铁72配置于基部71的第一面。换言之，磁铁72配置于基部71中的与第一盖部41相对的面。在定子6与电机转子7的关系中，磁铁72与齿62的前端面相对。

磁铁72固定于基部71。基部71的第一面与磁铁72的表面齐平。磁铁72例如通过接合剂固定于基部71。例如，也可以在基部71的第一面设置凹部，并通过接合剂将磁铁72粘贴于该凹部内。通过在凹部内配置磁铁72，能够使基部71的第一面与磁铁72的表面齐平。磁铁72也可以以埋入基部71的构成材料的方式固定。基部71也可以由树脂成形体构成。在这种情况下，只要以使磁铁72的表面露出的方式使用树脂对磁铁72进行嵌入成形即可。树脂可以是热塑性树脂，也可以是热固化性树脂。

磁铁72的数量可以为一个，也可以为多个。在磁铁72为一个的情况下，磁铁72的形状为圆环状。在圆环状的磁铁72中，S极和N极按顺时针或逆时针交替地配置。在磁铁72为多个的情况下，多个磁铁72沿基部71的整周排列配置。如果外转子3的内齿30的数量为偶数，则磁铁72的数量可以与内齿30的数量相同，也可以为内齿30的数量的倍数。磁铁72的数量也可以与内齿30的数量不同。各磁铁72的形状例如为平板状。各磁铁72的平面形状例如与各齿62的前端面的平面形状相同。磁铁72是永久磁铁。

各磁铁72在沿电机转子7的旋转轴的方向上磁化。沿基部71的整周相邻的磁铁72的磁化方向彼此相反。由于通过在定子6中使电流流过线圈65进行励磁而产生的旋转磁场，磁铁72对各齿62反复进行吸引和排斥，从而电机转子7相对于定子6旋转。

<内转子>

如图1及图3所示，内转子2配置于电机转子7的内部空间。电机转子7的内部空间是指由具有贯通孔的基部71中的贯通孔构成的空间。内转子2是具有多个外齿20的筒状体或块体。各外齿20例如具有基于次摆线曲线的齿形。在本例中，外齿20的数量比内齿30的数量少一个。

内转子2以相对于销9旋转自如的方式被支承。销9配置于内转子2的中心。销9固定于将在下文叙述的壳体4的第二盖部42。内转子2和销9也可以为一体，销9以相对于第二盖部42旋转自如的方式被支承。内转子2也可以取代销9而以相对于未图示的轴旋转自如的方式被支承。

内转子2相对于外转子3的中心偏心。即，内转子2相对于配置成环状的多个齿62的中心也偏心。

<外转子>

外转子3是上述的电机转子7。外转子3具备与多个外齿20啮合的多个内齿30。内齿30的数量比外齿20的数量多一个。由外齿20和内齿30的各齿尖形成实质上密闭的空间。内齿30的数量可以为偶数，也可以为奇数。

外转子3是驱动源。由于外转子3是电机转子7，因此电机转子7相对于定子6旋转，即外转子3相对于定子6旋转。若外转子3旋转，则通过内齿30与外齿20啮合，从而内转子2从动于外转子3而向相同方向旋转。一般的内啮合齿轮泵在内转子上设置有轴，通过内转子旋转，从而外转子从动于内转子的旋转而向相同方向旋转。即，本例的内啮合齿轮泵1中的驱动侧的转子和从动侧的转子与现有的内啮合齿轮泵中的驱动侧的转子和从动侧的转子相反。本例的内啮合齿轮泵1不存在设置于现有的内转子的轴。如果是无轴结构，则不需要以在壳体4中旋转自如的方式支承轴的轴承。

<壳体>

如图1所示，壳体4具备周壁部40、第一盖部41及第二盖部42。壳体4以旋转自如的方式收容内转子2及外转子3。由周壁部40、第一盖部41及第二盖部42构成泵室。在本例中，周壁部40、第一盖部41及第二盖部42由相互独立的部件构成。

周壁部40为包围外转子3的外周的筒体。即，周壁部40具有筒状的形状。筒状的横截面形状为圆形。周壁部40的内径比外转子3的外径稍大。由此，在周壁部40的内周面与外转子3之间形成有少许间隙。在使外转子3能够在被周壁部40按压的同时旋转、且在周壁部40与外转子3之间不易产生磨损或烧结的范围内适当选择该间隙。周壁部40的沿轴的长度比外转子3的沿旋转轴的长度稍长。周壁部40例如由铝系材料构成。若周壁部40由铝系材料构成，则能够实现壳体4的轻量化。

第一盖部41是封闭周壁部40的第一端部的圆板。第一盖部41配置于定子6与外转子3之间。第一盖部41不具备贯通正反面的孔。第一盖部41具备外侧区域和内侧区域。外侧区域是与周壁部40的端面相接的区域。第一盖部41的外侧区域例如通过螺栓固定于周壁部40。本例的第一盖部41的外侧区域的一部分固定于周壁部63。第一盖部41也可以是与周壁部40一体的部件。第一盖部41也可以是与定子铁芯60的周壁部63一体的部件。第一盖部41、周壁部40及周壁部63也可以是一体的部件。

内侧区域包括配置于定子6与外转子3之间的区域。第一盖部41与外转子3之间的第一间隙例如为0.01mm以上且0.20mm以下。如果第一间隙为0.01mm以上，则第一盖部41与外转子3不易滑动，容易抑制在第一盖部41与外转子3之间产生磨损或烧结。第一间隙也可以为0.03mm以上或0.05mm以上。如果第一间隙为0.20mm以下，则流体不易通过间隙而泄漏到外转子3的外周，良好地发挥内啮合齿轮泵1的功能。第一间隙也可以为0.17mm以下或0.15mm以下。第一间隙也可以为0.03mm以上且0.17mm以下或0.05mm以上且0.15mm以下。

第一间隙与将在下文叙述的第二盖部42与外转子3之间的第二间隙为相关关系。第一间隙及第二间隙分别根据外转子3的位置而变化。外转子3沿外转子3的旋转轴移动。例如，如果外转子3位于第一盖部41的附近，则相对地第一间隙变小、第二间隙变大。第一间隙的上述范围的值是在第二盖部42与外转子3相接的状态、即第二间隙为零的情况下的值。换言之，第一间隙和第二间隙的合计例如为0.01mm以上且0.20mm以下。

第一盖部41例如由非磁性材料构成。如上所述，电机转子7因通过在定子6中使电流流过线圈65进行励磁而产生的旋转磁场而旋转。流过线圈65的电流例如是交流电流。若第一盖部41由非磁性材料构成，则与第一盖部41由磁性材料构成的情况相比，对从定子6到电机转子7、即从定子6到外转子3的磁通的影响小。若第一盖部41由非磁性材料构成，则外转子3容易因定子6中的旋转磁场而适当地旋转。

非磁性材料例如是铝系材料。若第一盖部41由铝系材料构成，则也能够实现壳体4的轻量化。铝系材料由铝或铝合金构成。铝是纯度为99质量％以上的纯铝。铝合金含有添加元素，余量由铝及不可避免的杂质构成。由铝合金构成的第一盖部41不仅轻量，而且耐磨损性优异。

第一盖部41也可以由酚醛树脂构成。由酚醛树脂构成的第一盖部41量轻。

第一盖部41的厚度例如为0.3mm以上且5mm以下。如果第一盖部41的厚度为0.3mm以上，则能够确保第一盖部41的强度，即使外转子3在第一盖部41上滑动也不易变形。若第一盖部41不易变形，则容易良好地确保壳体4的密封性。如果第一盖部41的厚度为0.3mm以上，则由内转子2及外转子3产生的运转声不易传播到壳体4的外部。第一盖部41的厚度也可以为0.5mm以上或1mm以上。如果第一盖部41的厚度为5mm以下，则外转子3容易因定子6中的旋转磁场而旋转。第一盖部41的厚度也可以为4mm以下或3mm以下。第一盖部41的厚度也可以为0.5mm以上且4mm以下或1mm以上且3mm以下。

第二盖部42是封闭周壁部40的第二端部的圆板。第二盖部42具备外侧区域和内侧区域。外侧区域是与周壁部40的端面相接的区域。第二盖部42的外侧区域例如通过螺栓固定于周壁部40。第二盖部42也可以是与周壁部40一体的部件。内侧区域是与内转子2及外转子3相对的区域。第二盖部42与第一盖部41同样地，可以由包含铝系材料的非磁性材料构成，也可以由包含酚醛树脂的树脂构成。若第二盖部42由铝系材料构成，则能够实现壳体4的轻量化。由铝合金构成的第二盖部42在轻量的基础上，耐磨损性优异。第一盖部41和第二盖部42可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。

第二盖部42具备与壳体4内连通的吸入端口421和排出端口422。吸入端口421及排出端口422是流路。吸入端口421及排出端口422设置于隔着外转子3的中心彼此相对的位置处。吸入端口421及排出端口422以面向内转子2与外转子3之间的间隙的方式设置。本例的吸入端口421及排出端口422均为圆弧状的孔。本例的吸入端口421及排出端口422沿外转子3的旋转轴延伸，并在第二盖部42的端面开口。吸入端口421及排出端口422例如也可以弯曲成L字状。在这种情况下，吸入端口421及排出端口422在与外转子3的旋转轴交叉的方向上开口。吸入端口421及排出端口422能够根据与内啮合齿轮泵1相连的配管的形状而在任意方向上开口。

本例的内啮合齿轮泵1如下运转。首先，外转子3因通过在定子6中使电流流过线圈65进行励磁而产生的旋转磁场而旋转。若外转子3旋转，则通过内齿30与外齿20啮合，从而内转子2从动于外转子3而向相同方向旋转。通过外转子3和内转子2的旋转，由内齿30和外齿20的各齿尖构成的空间的容积增减。通过该增减，从吸入端口421吸入的流体从排出端口422排出。流体例如是油。流体可以是水，也可以是制冷剂。

附图标记说明

1 内啮合齿轮泵

2 内转子

20 外齿

3 外转子

30 内齿

4 壳体

40 周壁部

41 第一盖部

42 第二盖部

421 吸入端口

422 排出端口

5 轴向间隙电机

6 定子

60 定子铁芯

61 磁轭

62 齿

63 周壁部

65 线圈

7 电机转子

71 基部

72 磁铁

9 销。

Claims (4)

1.一种内啮合齿轮泵，具备：

内转子，具有多个外齿；

外转子，具有与所述多个外齿啮合的多个内齿；

壳体，以旋转自如的方式收容所述内转子及所述外转子；以及

轴向间隙电机，具有定子及电机转子，

所述外转子是所述电机转子，

所述壳体具备：

周壁部，以包围所述外转子的外周的方式设置为圆筒状；以及

第一盖部及第二盖部，封闭所述周壁部的两端部，

所述第一盖部配置于所述定子与所述外转子之间，

所述第二盖部具备与所述壳体内连通的吸入端口及排出端口。

2.根据权利要求1所述的内啮合齿轮泵，

所述第一盖部由非磁性材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的内啮合齿轮泵，

所述第一盖部的厚度为0.3mm以上且5mm以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内啮合齿轮泵，

所述第一盖部与所述外转子之间的间隙为0.01mm以上且0.20mm以下。