JP2015180826A - 組込型モータを用いた磁気駆動ポンプ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のポンプよりも大幅に安く、軽く、静かで、コンパクトなポンプ組立体を提供する。【解決手段】本発明の実施形態は、ポンプ組立体及びこのポンプ組立体の組立方法を提供する。ポンプ組立体は、ステータ組立体と、下側ポンプハウジングと、上側ポンプハウジングと、ロータ組立体と、隔離カップとを含む。この方法は、ステータ組立体を下側ポンプハウジングに結合する工程と、オーバーモールド材をステータ組立体と下側ポンプハウジングとの上にオーバーモールドする工程と、隔離カップをオーバーモールドの上に配置する工程と、ロータ組立体を隔離カップの内側に配置する工程とを含む。この方法は、上側ポンプハウジングをロータ組立体の上に配置する工程と、上側ポンプハウジングを下側ポンプハウジングに結合する工程とを更に含む。【選択図】図４

Description

この出願は、２００９年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／２３５，２７４号を基礎とし３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． § １１９によって優先権を主張し、その出願の内容全体を本明細書に援用する。

コンピュータシステムの冷却は、従来、ファンなどの強制空冷システムによって達成されていた。しかし、液体冷却システムは、強制空冷システムと比較して優れた熱伝達を提供する。液体冷却システムでは、冷却液は、コンピュータシステムの周りの配管を通って循環する。冷却液が循環すると、熱はコンピュータシステムから冷却液に伝達され、かくしてコンピュータシステムを冷却する。次いで、冷却液は、冷却装置に還流し、冷却装置で再び冷却され、それからコンピュータシステムの周りに再循環する。冷却液の循環は、ポンプを使用して達成することができる。

液体冷却システム用の従来のポンプは、駆動磁石を利用する。ほとんどの磁気駆動ポンプは、独立したモータを必要とし、かさばることがあり、磁気駆動ポンプをコンピュータシステムに近い小さなスペース用に選択しにくくする。

本発明のいくつかの実施形態は、流体を圧送するためのポンプ組立体を提供する。ポンプ組立体は、第１ポンプハウジングと、第１ポンプハウジングに取り外し可能に結合された第２ポンプハウジングと、ロータ組立体及びステータ組立体を備えるモータ組立体と、を含む。ステータ組立体は、第１ポンプハウジング内に配置され、ポンプ組立体は、ステータ組立体と第１ポンプハウジングの内側部分をほぼ覆うオーバーモールドを更に含む。ポンプ組立体は、第１ポンプハウジングの内側でオーバーモールド上に配置された隔離カップを更に含む。隔離カップは、第１ポンプハウジングに結合され、ロータ組立体は隔離カップの内側に配置される。

いくつかの実施形態は、ポンプ組立体の組立方法を提供する。この方法は、ステータ組立体を下側ポンプハウジングに結合する工程を含む。また、この方法は、オーバーモールド材を、ステータ組立体の内側部分と下側ポンプハウジングの内側部分とにオーバーモールドする工程と、隔離カップを下側のポンプハウジングの内側でオーバーモールド材上に配置する工程と、ロータ組立体を少なくとも部分的に隔離カップの内側に配置する工程と、を含む。この方法は、上側ポンプハウジングをロータ組立体の上に配置することによりロータ組立体の位置を固定する工程と、上側ポンプハウジングを下側ポンプハウジングに結合する工程とを更に含む。

本発明のいくつかの実施形態は、入口と出口とを備える第１ポンプハウジングと、第１ポンプハウジングに取り外し可能に結合された第２ポンプハウジングと、を含むポンプ組立体を提供する。また、ポンプ組立体は、入口と出口とを流体的に連結するポンプ室と、ポンプ室と流体的に連通しているモータ室と、第２ポンプハウジング内に配置されたステータ組立体と、を含む。ポンプ組立体は、ステータ組立体と第２ポンプハウジングの内側部分とをほぼ覆うオーバーモールドを更に含む。オーバーモールドは、ステータ組立体を、モータ室及びポンプ室を通る流体からほぼ密封する。

本発明の一実施形態によるポンプ組立体の正面図である。 図１のポンプ組立体の背面図である。 図１の線Ａ−Ａに沿ったポンプ組立体の断面図である。 図１のポンプ組立体の正面斜視図である。 図１のポンプ組立体の別の正面斜視図である。 図１のポンプ組立体の背面斜視図である。 図１のポンプ組立体の側面図である。 本発明の一実施形態によるポンプ組立体の模式図である。 図１のポンプ組立体の下側ポンプハウジングとステータ組立体とを組み立てるための工程のフローチャートである。 図９の組立工程時のステータ組立体の正面図である。 図９の組立工程時のステータ組立体及び下側ポンプハウジングの上面斜視図である。 図９の組立工程時の下側ポンプハウジングの底面図である。 図９の組立工程時のポンプ組立体とステータ組立体の内側の図である。 図９の組立工程時の下側ポンプハウジングの別の底面図である。 図９の組立工程時に使用される金型インサートの斜視図である。 図９の組立工程時のポンプハウジングとステータ組立体の内側の図である。 図９の組立工程時のポンプハウジングとステータ組立体の別の内側の図である。 本発明の別の実施形態によるポンプ組立体の断面図である。 図１５のポンプ組立体の下側ポンプハウジングとステータ組立体を組み立てるための工程のフローチャートである。 図１６の組立工程時のポンプ組立体の部品の斜視図である。 図１６の組立工程時のポンプ組立体の部品の斜視図である。 図１６の組立工程時のポンプ組立体の部品の斜視図である。 図１６の組立工程時のポンプ組立体の部品の斜視図である。

本発明のどんな実施形態をも詳細に説明する前に、本発明は、その適用が、以下の説明に記載され又は以下の図面に示される構造の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解すべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実行又は実施することが可能である。また、本明細書で使用される用語や術語は、説明の目的のためであり、限定とみなされるべきではないことを理解すべきである。本明細書における「含む」、「備える」、又は「有する」及びそれらの語尾変化の使用は、その後に記載される品目及びその等価物、並びに追加品目を包含するようになっている。明記され又は限定されない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、及び「結合された」並びにそれらの語尾変化の用語は、広く使用され、機械的であろうと電気的であろうと、直接的と間接的の両方の取付、接続、支持、及び結合を包含する。更に、「接続」及び「結合」は、物理的又は機械的な接続又は結合に限定されない。

以下の議論は、当業者が本発明の実施形態を作り、使用することを可能にするために提示される。図示された実施形態に対する様々な変更は当業者に容易に明らかであり、本明細書における一般的な原理は、本発明の実施形態から逸脱することなく他の実施形態及び用途に適用することができる。かくして、本発明の実施形態は、示された実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理及び特徴に矛盾しない最も広い範囲が与えられるべきである。以下の詳細な説明は、図面を参照して読むべきである。図面において、異なる図中の同じ要素は、同じ符号を有している。必ずしも縮尺どおりではない図は、選択された実施形態を示し、本発明の実施形態の範囲を制限するものではない。当業者は、本明細書において提供される例が多くの有用な代替案を有しており、本発明の実施形態の範囲内にあることを認識するであろう。

図１乃至図７は、本発明の一実施形態によるポンプ組立体１０を示す。ポンプ組立体１０は、（図２に示すように）下側ポンプハウジング１２、上側ポンプハウジング１４、入口１６、及び出口１８を含む。いくつかの実施形態では、ポンプ組立体１０は、図３に示すように、組込型モータ組立体２０を備える、コンパクトな、磁気駆動の、遠心ポンプであるのがよい。いくつかの実施形態では、ポンプ組立体１０の直径は約７．２インチ（約１８．３センチメートル）であるのがよく、ポンプ組立体１０の厚さ（即ち、入口１６の頂から下側ポンプハウジング１２の底部まで）は約６．６インチ（約１６．８センチメートル）であるのがよい。

いくつかの実施形態では、ポンプ組立体１０は、新鮮な水、酸、可燃性化学物質、腐食性化学物質、廃液、燃料、地下水、冷却液、塩水、光化学物質などの媒体を圧送するために、農業及び園芸、自動車、醸造所、低温学、乳製品、医療、石油化学、医薬品、半導体製造、熱冷却、水処理、冷却装置、水族館、池、滝などの様々な用途に使用することができる。

いくつかの実施形態では、ポンプ組立体１０は、小型の電子機器又はコンピュータシステムの適切な放熱を可能にするために電子機器やコンピュータシステムの周りの配管（図示せず）を通して水や冷却液を循環させるのに使用することができる。一実施形態では、配管は、入口１６及び出口１８に連結されるのがよく、ポンプ組立体１０は、約４０フィート（１２．２メートル）の水頭圧で毎分約７５ガロン（ｇｐｍ）（毎分約２８４リットル）で流体を循環させるのがよい。更に、一実施形態において、モータ組立体２０は、約４００ボルトの入力電圧を使用して運転することができ、モータ組立体２０は、４００ボルトの入力電圧を使用して運転する間、約２５０キロワット（ｋＷ）の熱を放散する。

図３は、ポンプ組立体１０の断面を示す。図３に示すように、モータ組立体２０は、静止軸２２、ロータ組立体２４、ベアリング２６、及びステータ組立体２８を含む。ロータ組立体２４は、ロータ３０とインペラ３２とを含み、静止軸２２とベアリング２６とによって支持される。ロータ組立体２４は静止軸２２を囲み、ステータ組立体２８は静止軸２２の周りに回転するロータ組立体２４を駆動する。いくつかの実施形態では、静止軸２２及びベアリング２６は、１つ又はそれ以上のセラミック材料を含むのがよい。

モータ組立体２０は、ポンプ組立体１０内に、組込型永久磁石ブラシレスモータを設けるのがよい。外部モータに結合される別々の駆動磁石の代わりにステータ組立体２８を用いることにより、ポンプ組立体１０は、従来のポンプよりも大幅に安く（例えば、材料コストの低減により）、軽く、静かで、コンパクトにできる。加えて、ポンプ組立体１０は、漏れ経路及び軸シールの除去により、永久磁石駆動電流構造体により、並びに、ベアリングの数及び運動質量の減少により、更に清浄な運転及び長寿命を有することができる。これはまた、電力消費の低減により効率向上をもたらす。また、ポンプ組立体１０は、腐食性流体をうまく扱うことができ、さらに後述するように、従来のポンプと比較してより良い熱管理により、より信頼できる。

図３に示すように、ポンプ組立体１０は、ポンプ室３４及びモータ室３６を含む。ポンプ室３４は、入口１６と出口１８とを流体的に連結する。例えば、ポンプ室３４内のインペラ３２の回転により、流体（例えば、水又は冷却液）を、入口１６からポンプ室３４に吸い込み、ポンプ室３４から出口１８を通して押し出すことができる。いくつかの実施形態では、ロータ３０とインペラ３２は、単一の一体部品であってもよいし、あるいは互いに結合された２つの別々の部品であってもよい。更に、ロータ３０は、モータ室３６内に配置され、インペラ３２は、ポンプ室３４内に配置される。図３に示すように、ポンプ室３４とモータ室３６との間にはシールがない。その結果、ポンプ室３４からの流体は、モータ室３６の中を循環することができる。循環する流体は、静止軸２２とベアリング２６とロータ３０との間に流れ込むことができ、かくしてベアリング２６の潤滑及びモータ組立体２０の冷却を行う。

ステータ組立体２８は、下側ポンプハウジング１２の中に収めることができ、いくつかの実施形態では、下側ポンプハウジング１２（ステータ組立体２８を含む）の内側を、エポキシ、シリコン、又は類似の材料などのオーバーモールド材３８でオーバーモールドする。次いで、ロータ組立体２４を、オーバーモールドされた下側ポンプハウジング１２（ステータ組立体２８を含む）の中に配置し、上側ポンプハウジング１４を、下側ポンプハウジング１２の上に配置する。次いで、上側ポンプハウジング１４と下側ポンプハウジング１２を、図１乃至図７に示すように、ポンプ組立体１０の周りの締結具４０によって互いに結合する。また、図３に示すように、上側ポンプハウジング１４は、上側ポンプハウジング１４が下側ポンプハウジング１２に結合されるときに静止軸２２の一部分の上及び／又はその周りに配置される保持部又はホルダ４２を含む。ホルダ４２は、静止軸２２の位置をポンプ組立体１０内に維持するのに役立ち、また、静止軸２２が回転や横移動するのを防止するのに役立つ。更に、図３に示すように、上側ベアリング２６は、ホルダ４２に当接する。その結果、ホルダ４２は、更に、ロータ組立体２４が静止軸２２に沿って軸線方向に移動することを防止するのに役立つ。いくつかの実施形態では、ポンプ組立体１０は、更に、自吸を可能にする自吸チャンネル（図示せず）を含むのがよい。

オーバーモールド３８は、ポンプ室３４とステータ組立体２８との間、及びモータ室３６とステータ組立体２８との間に液密シールを提供し、かくしてステータ組立体２８を乾燥状態に保つ。また、ポンプ室３４とモータ室３６の両方の中の流体と接触しているオーバーモールド３８は、ステータ組立体２８のヒートシンクとして機能する。更に、オーバーモールド３８は、空気よりもよい熱伝導能力を提供するので、ステータが空気で囲まれた従来のポンプにおけるよりも急速に熱をポンプ室３４及びモータ室３６内の循環流体に放出させることが可能になる。かくして、オーバーモールド３８は、ステータ組立体２８を流体から隔離し、且つステータ組立体２８用のヒートシンクとして機能することができる、一体型オーバーモールドとなる。

また、オーバーモールド３８は、ステータ組立体２８の巻線４４とモータ室３６内の流体との間に高い絶縁耐力を提供し、漏れ電流を防止することができる。オーバーモールド３８の高い絶縁耐力及び高い熱伝達能力により、モータ組立体２０を、従来のポンプよりも高い電圧で運転することができる。より高い入力電圧により、ポンプ組立体１０を、より高速で運転することが可能になり、圧送される流体の流量を従来のポンプに比べて増大させる。また、より高い入力電圧により、モータ組立体２０に高い負荷をかけることが可能になり、過負荷によりモータ組立体２０が同期しなくなるリスクを減少させる。その結果、ポンプ組立体２０は、腐食性流体を、同様の大きさの従来のポンプよりもうまく扱うことができる。また、オーバーモールド３８は、ステータ組立体２８とロータ組立体２４との間に空隙を有する従来のポンプに比べて、モータ組立体２０の周りに改善された磁界を提供することができる。更に、金属は、変動磁場を有する環境下において渦電流が発生しやすい。かくして、ロータとステータとの間に金属製のセパレータを使用する金属缶を持つ従来の誘導型モータは、渦電流により、モータの内部に更なる熱を発生させる。オーバーモールド３８は、金属材料ではないので、ポンプ組立体１０内に発生する渦電流のリスクを減らすことができる。

いくつかの実施形態では、下側ポンプハウジング１２は、ステンレス鋼で作られるのがよく、また、モータ組立体２０用のヒートシンク（例えば、周囲の外気への）として機能することができる。また、いくつかの実施形態では、図１及び図３乃至図６に示すように、下側ポンプハウジング１２は、その外側にフィン４６を含むのがよい。フィン４６は、下側ポンプハウジング１２からの効果的な熱伝達のための追加の表面積を提供する。また、ステータ組立体２８に接続された電気コネクタ又はリード線４８（図８に模式的に示す）は、フィン４４の内の１つ又はそれ以上のフィンに、又は下側ポンプハウジング１２の他の底部分に設けられるのがよい。リード線４８は、図８に示すように、ステータ組立体２８をコントローラ５０に電気的に接続する。コントローラ５０は、（即ち、ステータ組立体２８に電力を供給し、ステータ組立体２８への電力を調整し、及び／又はステータ組立体２８から電力を除去することにより）ポンプ組立体１０の運転を制御する。オーバーモールド３８は、リード線４８を、圧送される流体から完全に隔絶することができる。いくつかの実施形態では、図８に示すように、コントローラ５０は、外部コントローラであるのがよい。例えば、コントローラ５０は、ポンプ組立体１０から完全に分離していてもよいしあるいは、コントローラ５０は、ポンプ組立体１０の背面部分若しくは外側部分に取り付けられてもよい。他の実施形態において、コントローラ５０は、ポンプ組立体１０の内部に配置される内部コントローラであってもよい（例えば、オーバーモールド３８によって流体から密封される）。コントローラ５０がポンプ組立体１０に取り付けられ、又はポンプ組立体１０の内部に配置される実施形態では、下側ポンプハウジング１２、上側ポンプハウジング１４、及び／又はオーバーモールド３８は、コントローラ５０の冷却に役立つヒートシンクとして機能することができる。

図９は、本発明の一実施形態によるステータ組立体２８及び下側ポンプハウジング１２を製造するための組立工程を示す。まず、ステップ５２で、約４２７５ボルト／ミリの絶縁耐力を含むワイヤ（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１００３９）を用いてステータ組立体２８を巻く。次に、ステップ５４で、ステータ組立体２８を、例えば濡れている時約１３００ボルト／ミリ、乾いている時約２５００ボルト／ミリの絶縁耐力を持つワニス（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１０９１２）に浸漬する。過剰なワニスをステータ組立体２８から排出した後、ステータ組立体２８をオーブンの中に入れて硬化させる。ステップ５６で、ステータ組立体２８を、ワニスに２度目の浸漬をし、オーブンの中に入れて硬化させる。図１０は、本発明の一実施形態による硬化したステータ組立体２８を示し、更に、図１０及び図１１に示すように、リード線４８をステータ組立体２８に結合するのがよい。リード線４８は、図８に示すように、ステータ組立体２８をコントローラ５０に電気的に接続する。

ステップ５８で、図１１に示すように、ステータ組立体２８及び下側ポンプハウジング１２の少なくとも内側部分を、アルコールで洗浄し、乾燥させる。ステップ６０で、ステータ組立体２８に、接着剤（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１０９０３「ロックタイト３２５」接着剤）を塗布し、下側ポンプハウジング１２の内側部分に、活性剤（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１０９０４「ロックタイト７３８０」活性剤）を塗布するのがよい。例えば、ステータ組立体２８の底部分及び外周部分（即ち、下側ポンプハウジング１２と接触する部分）に、接着剤を塗布し、下側ポンプハウジング１２の内周部分及び内側底部分の一部（即ち、ステータ組立体２８と接触する部分）に活性剤を塗布するのがよい。ステップ６２で、ステータ組立体２８を、下側ポンプハウジング１２の内側部分の内側に配置し、接着剤と活性剤を接合する。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ステータ組立体２８が下側ポンプハウジング１２の内側に配置されたときに、リード線４８を、下側ポンプハウジング１２のワイヤグロメット６４に通すのがよい。ステータ組立体２８と下側ポンプハウジング１２を互いに連結させるために接着剤を硬化させる。

ステップ６６で、リード線４８を、組み合わせたステータ組立体２８及び下側ポンプハウジング１２に固定する。リード線４８を、図１２Ｃに示すように、ワイヤグロメット６４を通してエポキシ（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１１４９０）を用いて所定位置に接着し、硬化させる。

ステップ６８で、図１３に示すように、金型インサート７０を、下側ポンプハウジング１２の内側に、ステータ組立体２８を覆って配置し、オーバーモールド材３８（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番Ｒ４５−１４７０１）を、ステータ組立体２８の露出部分及び下側ポンプハウジング１２を覆ってインサート７０の周りにトランスファー成形する。より具体的には、図１２Ｂに示すように、ステータ組立体２８の頂部分７２と内周部７４を、オーバーモールド材３８でオーバーモールドし、下側ポンプハウジング１２の内側底部分７６を、オーバーモールド材３８でオーバーモールドする。インサート７０は、オーバーモールド３８が様々な厚さ（例えば、約０．０１インチから約０．１インチまで）を有するように構成されるのがよい。オーバーモールドされた下側ポンプハウジング１２は、オーバーモールド３８が冷えたときに金型インサート７０から取り外される。

図１３に示すように、インサート７０は、溝７８を含むのがよい。図１３及び図１４Ａに示すように、溝７８は、オーバーモールド３８に移って、モータ組立体２０が下側ポンプハウジング１２内に配置されたときに、静止軸２２及び下側ベアリング２６をそれらの正しい位置に保持するための、相補的な溝８０を作る。より具体的には、相補的な溝８０は、静止軸２２が下側ポンプハウジング１２内において横方向に動くことを実質的に防止する。更に、インサート７０は、突起（図示せず）を含むのがよい。この突起は、オーバーモールド３８に移って、ポンプ組立体１０が組み立てられたときに、ポンプ室３４とモータ室３６との間の流体経路を作る。

ステップ８２で、下側ポンプハウジング１２とステータ組立体２８との間の境界面を、密封する。一実施形態では、下側ポンプハウジング１２及びステータ組立体２８に、接着促進剤（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１５６６０「ダウコーニングＰ５２００接着促進剤」）を塗布し、硬化させ、次いで、ステータ組立体２８と下側ポンプハウジング１２との間の露出境界面８４を、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、注封材料（例えば、アスペンモーションテクノロジーの品番１２１３６「ダウコーニングＳｙｌｈａｒｄ１６０注封材料」）で密封するのがよい。

いくつかの実施形態では、図１５に示すように、ポンプ組立体１０は、隔離カップ８６を含むのがよい。隔離カップ８６は、オーバーモールドされた下側ポンプハウジング１２を、ポンプ室３４及びモータ室３６から隔離する。その結果、ステータ組立体２８及びオーバーモールド３８は、乾燥状態に維持され、オーバーモールド３８が水を吸収するのを防止することができる。また、いくつかの実施形態では、隔離カップ８６は、オーバーモールドされた下側ポンプハウジングアセンブリ１２に更なる構造強度を提供することができる。オーバーモールド３８は、隔離カップ８６を介して、高い絶縁耐力を提供し続けることができ、ステータ組立体２８から熱を除去するのに役立つ。更に、インペラ３２と隔離カップ８６は、流体をポンプ室３４からモータ室３６へ流入させるため、ポンプ組立体１０内で互いに対して配置されるのがよい。いくつかの実施形態では、隔離カップ８６は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）又は同様の成形材料で構成されるのがよい。

隔離カップ８６は、図１５に示すように、モータ組立体２０が下側ポンプハウジング１２の内側に配置されたときに静止軸２２及び下側ベアリング２６をそれらの正しい位置に保持して、静止軸２２が下側ポンプハウジング１２内で揺動するのを実質的に防止するための、相補的な溝８０を含むのがよい。更に、いくつかの実施形態では、図１５に示すように、ポンプ組立体１０は、静止軸２２を囲むスペーサ８８（例えば、セラミックスペーサ）を含むのがよく、ロータ組立体２４は、スペーサ８８の周りに回転するのがよい。

図１６は、本発明の別の実施形態によるポンプ組立体１０を製造するための組立工程を示す。ステップ９０で、ステータ組立体２８を、図１７Ａに示すように、下側ポンプハウジング１２の内側に配置し、ステータ組立体２８及び下側ポンプハウジングの内側を、（上述したように）オーバーモールド材３８でオーバーモールドする。ステップ９２で、隔離カップ８６を、オーバーモールドされた下側ポンプハウジング１２の内側に配置する。いくつかの実施形態では、図１７Ｂに示すように、隔離カップ８６を、締結具９４によって下側ポンプハウジング１２に結合するのがよい。更に、いくつかの実施形態では、隔離カップ８６と下側ポンプハウジング１２との間の露出境界面を、（例えば、注封材料で）密封するのがよい。ステップ９６で、図１７Ｃに示すように、ロータ組立体２４を、隔離カップ８６の内側に配置する。ステップ９８で、図１７Ｄに示すように、上側ポンプハウジング１４を、下側ポンプハウジング１２の上に配置し、上側ポンプハウジング１４と下側ポンプハウジング１２を、ポンプ組立体１０の周囲の締結具４０によって互いに結合する。

上述したように、ポンプ組立体１０によって圧送される流体は、ポンプ組立体１０と関連したベアリング２６を潤滑するだけでなく、ステータ組立体２８から発生した熱を放散させるのに役立つ。いくつかの実施形態では、ポンプ組立体１０は、後述するように、流体が存在しない場合に、ポンプ組立体１０の運転を防止し又は最小にするための追加の特徴を含むことができる。

いくつかの実施形態では、図８に模式的に示すように、ポンプ組立体１０は、ポンプ組立体１０の動的作用を監視する１つ又はそれ以上の内部又は外部センサ１００（例えば、圧力センサ、力センサ、温度センサ、及び／又は電流センサ）を含むのがよい。例えば、ポンプ組立体１０が空気に匹敵する流体を圧送している場合、圧力が大きくなると、１つ又はそれ以上の圧力センサが、ポンプ室３４内の圧力を監視するために用いられるのがよい。ポンプ組立体１０が空気に匹敵する流体を圧送している場合、大きな軸力が静止軸２２に働くと、１つ又はそれ以上の力センサが、静止軸２２と関連したどんな力の変化をも測定するために用いられるのがよい（例えば、力センサをインペラ３２の近くで静止軸２２に配置することによって）。１つ又はそれ以上の温度センサは、ポンプ組立体１０の温度を測定するために用いられるのがよい。流体の存在が、ステータ組立体２８から熱を放散するポンプ組立体の性能を向上させるので、温度センサは、流体を伴うポンプ運転と流体を伴わないポンプ運転との間の違いを検出することができる。かくして、温度の上昇は、ほとんど又は全く流体が圧送されていないことを示す。電流センサは、モータ組立体２０と関連した電流引き込み特性を測定するために用いられるのがよい。例えば、モータ組立体２０と関連した電流引き込みは、インペラを回転させるために必要なトルクの大きさに直接対応する。流体を圧送するには、空気を圧送するのと比較した場合、所定速度で回転するロータ組立体２４に更なるトルクが必要となるので、電流センサは、湿潤状態のポンプ組立体１０であるのか乾燥状態のポンプ組立体１０であるのかを検出するのに役立つように用いられるのがよい。

図８に模式的に示すように、上述したセンサ１００の１つ又はそれ以上は、コントローラ５０と通信し、コントローラ５０のソフトウェアにより動的に監視される。いくつかの実施形態では、センサ１００から提供される動的なフィードバックが、ポンプ組立体１０が湿潤状態の（即ち、流体が存在する）運転をしていることを示す信号又は信号範囲を提供する限り、コントローラ５０は、ポンプ組立体１０が運転を継続できるようにする（即ち、ステータ組立体２８に電力を供給し続ける）。提供されるフィードバックが、ポンプ組立体１０の乾燥状態の運転を反映する場合（即ち、圧送されている流体がない場合）、コントローラ５０は、ステータ組立体２８への電力を切り、ポンプ組立体１０の運転を停止する。いくつかの実施形態では、センサ１００（例えば、圧力センサ）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に基づくセンサであるのがよい。モータの速度及び／又はモータ組立体２０のトルクは、コントローラ５０によって迅速且つ容易に変えられるので、コントローラ５０は、組込型モータ組立体２０と協働して、ポンプ組立体１０の改善された可制御性及びスロットル性能を提供することができる。１つ又はそれ以上のセンサ１００をポンプ組立体１０の制御ループの一部として追加することによって、トルク、モータ速度、及び／又は他のモータ組立体の特性のより速い動的な監視により、可制御性及びスロットル性能を更に向上させることができる。

ポンプ組立体１０が、流体なしに運転しようとしているのかを更に正確に決定するために、いくつかの実施形態では、上述したセンサ１００の１つ又はそれ以上の組み合わせを用いてもよい。正常な運転条件を決定するためにポンプ組立体１０の正常運転中にセンサ１００を校正するのがよい。いくつかの実施形態では、コントローラ５０は、湿潤環境（即ち、圧送される流体がある負荷環境）と乾燥環境（即ち、圧送される流体がない無負荷環境）とのそれぞれについて予め設定された運転条件を含むのがよい。更に、コントローラ５０は、各センサ１００に固有の測定アルゴリズムを含むのがよい。例えば、温度測定には、温度変化を測定できる前にポンプ組立体１０が一定時間運転していたことを要するのがよい。その結果、コントローラ５０は、その時間が過ぎた後にのみ、温度センサの測定値に依拠することができる。別の例では、ポンプ組立体１０が老朽化し、ベアリング２６が磨耗すると、トルク要求などのダイナミクスが変わるのがよい。その結果、電流の検出から不必要なシャットダウンを防止するために、コントローラ５０は、ある時間後電流センサの再校正を要求し、又は自動的に実行するのがよい。

本発明を、特定の実施形態及び実施例と関連して上述したが、本発明は必ずしもこれに限定されず、多くの他の実施形態、実施例、使用法、変形例、並びに本実施形態、実施例及び使用法からの逸脱が本明細書に添付の特許請求の範囲に包含されるものであることが、当業者によって理解されるであろう。本明細書で引用された各特許及び刊行物の開示全体を、それらの各特許又は刊行物が個別に本明細書に援用されたかのように、援用する。本発明の種々の特徴及び利点を、以下の特許請求の範囲に記載する。

本発明は、以下のような態様であっても良い。
［１］
第１ポンプハウジングと、
上記第１ポンプハウジングに取り外し可能に結合される第２ポンプハウジングと、
ロータ組立体及びステータ組立体を含み、上記ステータ組立体は上記第１ポンプハウジングの内側に配置されるモータ組立体と、
上記ステータ組立体及び上記第１ポンプハウジングの内側部分をほぼ覆うオーバーモールドと、
上記第１ポンプハウジングの内側で上記オーバーモールド上に配置され且つ上記第１ポンプハウジングに結合される隔離カップと、を含み、上記ロータ組立体が上記隔離カップの内側に配置される、流体を圧送するためのポンプ組立体。

［２］
上記ステータ組立体に電力を加えること及び上記ステータ組立体から電力を切ることの１つを行うコントローラを更に含み、上記ステータ組立体に電力を加えることにより、上記ロータ組立体を静止軸の周りに回転させる、上記［１］に記載のポンプ組立体。

［３］
上記コントローラは、リード線により上記ステータ組立体に電気的に結合されている上記［２］に記載のポンプ組立体。

［４］
上記ロータ組立体は、ロータ及びインペラを含み、上記インペラは上記ロータと一体である上記［１］に記載のポンプ組立体。

［５］
上記第２ポンプハウジングは、ポンプ入口及びポンプ出口を含む上記［１］に記載のポンプ組立体。

［６］
上記インペラを囲むポンプ室と、上記ロータを囲み且つ上記ポンプ室と流体連通しているモータ室と、を更に含む上記［４］に記載のポンプ組立体。

［７］
上記ロータ組立体を支持するセラミック静止軸及びセラミックベアリングを更に含み、上記ロータ組立体は上記セラミック静止軸の周りに回転する上記［１］に記載のポンプ組立体。

［８］
圧力、力、温度、及び電流の１つを計測する少なくとも１つのセンサを更に含む上記［１］に記載のポンプ組立体。

［９］
上記オーバーモールドは、上記流体が上記ステータ組立体に接触することをほぼ防ぎ、且つ、上記ステータ組立体により発生した熱を上記流体に伝達する、上記［１］に記載のポンプ組立体。

［１０］
ステータ組立体を下側ポンプハウジングに結合する工程と、
オーバーモールド材を、上記ステータ組立体の内側部分と上記下側ポンプハウジングの内側部分にオーバーモールドする工程と、
隔離カップを、上記下側ポンプハウジングの内側で上記オーバーモールド材上に配置する工程と、
上記ロータ組立体を少なくとも部分的に上記隔離カップの内側に配置する工程と、
上側ポンプハウジングを上記ロータ組立体の上に配置することにより、上記ロータ組立体の位置を固定する工程と、
上記上側ポンプハウジングを上記下側ポンプハウジングに結合する工程と、を含むポンプ組立体の組立方法。

［１１］
上記隔離カップを上記下側ポンプハウジングに結合する工程を更に含む上記［１０］に記載の方法。

［１２］
上記ステータ組立体と上記下側ポンプハウジングとの間の境界面を密封する工程を更に含む上記［１０］に記載の方法。

［１３］
リード線を、上記ステータ組立体からコントローラに接続する工程を更に含む上記［１０］に記載の方法。

［１４］
上記ステータ組立体を上記下側ポンプハウジングに結合する工程は、接着剤と活性剤とを使用する工程を含む、上記［１０］に記載の方法。

［１５］
上記オーバーモールド材を、上記ステータ組立体の内側部分と上記下側ポンプハウジングの内側部分とにオーバーモールドする工程は、金型インサートを上記ステータ組立体の上に配置する工程と、上記オーバーモールド材をトランスファー成形する工程と、を含む上記［１０］に記載の方法。

［１６］
入口及び出口を含む第１ポンプハウジングと、
上記第１ポンプハウジングに取り外し可能に結合された第２ポンプハウジングと、
上記入口と上記出口とを流体的に連結するポンプ室と、
上記ポンプ室と流体的に連通しているモータ室と、
上記第２ポンプハウジング内に配置されたステータ組立体と、
上記ステータ組立体と上記第２ポンプハウジングの内側部分とをほぼ覆うオーバーモールドと、を含み、上記オーバーモールドは、上記ステータ組立体を、上記モータ室と上記ポンプ室とを通る流体からほぼ密封する、流体を循環させるポンプ組立体。

［１７］
上記第２ポンプハウジングの内側に配置され且つ上記オーバーモールドを上記モータ室と上記ポンプ室とからほぼ隔離する隔離カップを更に含む、上記［１６］に記載のポンプ組立体。

［１８］
上記隔離カップ及び上記オーバーモールドは、上記ステータ組立体により発生した熱を、上記モータ室及び上記ポンプ室に伝達する上記［１７］に記載のポンプ組立体。

［１９］
上記モータ室内に配置されたロータと、上記ロータに連結され且つ上記ポンプ室内に配置されたインペラと、を含むロータ組立体を更に含む、上記［１６］に記載のポンプ組立体。

［２０］
上記ステータ組立体に電気的に接続されたコントローラを更に含み、コントローラにより上記ステータ組立体に供給された電力によって、上記ロータ組立体は上記ポンプ室及び上記モータ室の中で回転する、上記［１９］に記載のポンプ組立体。

Claims (23)

1. 流体を圧送するためのポンプ組立体であって、
   第１ポンプハウジングと、
   上記第１ポンプハウジングに取り外し可能に結合される第２ポンプハウジングと、
   ロータ組立体及びステータ組立体を含み、上記ステータ組立体は上記第１ポンプハウジングの内側に配置されるモータ組立体と、
   上記ステータ組立体及び上記第１ポンプハウジングの内側部分をほぼ覆うオーバーモールドと、
   静止軸と、
   上記ロータ組立体を上記静止軸の周りで回転させるために、上記ロータ組立体を上記静止軸上に取り付けるための複数のベアリングとを有し、上記ポンプ組立体により圧送された流体は上記ベアリングを潤滑するようになっており、
   更に、上記第１ポンプハウジングの内側で上記オーバーモールド上に配置され且つ上記第１ポンプハウジングに結合される隔離カップを有し、上記ロータ組立体が上記隔離カップの内側に配置され、上記隔離カップは上記オーバーモールドが上記流体を吸収するのを防止するように配置及び構成されており、上記隔離カップは、上記ベアリングの１つを正しい位置に保持するための溝を含む、流体を圧送するためのポンプ組立体。
2. 上記ステータ組立体に電力を加えること及び上記ステータ組立体から電力を切ることの１つを行うコントローラを更に有し、上記ステータ組立体に電力を加えることにより、上記ロータ組立体を上記静止軸の周りに回転させる、請求項１に記載のポンプ組立体。
3. 上記コントローラは、リード線により上記ステータ組立体に電気的に結合されている請求項２に記載のポンプ組立体。
4. 上記ロータ組立体は、ロータ及びインペラを含み、上記インペラは上記ロータと一体である請求項１に記載のポンプ組立体。
5. 上記第２ポンプハウジングは、ポンプ入口及びポンプ出口を含む請求項１に記載のポンプ組立体。
6. 上記インペラを囲むポンプ室と、上記ロータを囲み且つ上記ポンプ室と流体連通しているモータ室と、を更に有する請求項４に記載のポンプ組立体。
7. 上記静止軸及び上記ベアリングはセラミックであり、上記ロータ組立体は上記セラミック静止軸の周りに回転する請求項１に記載のポンプ組立体。
8. 圧力、力、温度、及び電流の１つを計測する少なくとも１つのセンサを更に有し、上記センサは、圧送される流体がない乾燥状態で上記ポンプ組立体が運転しているか否かを示す信号を上記コントローラに供給し、上記コントローラは、上記乾燥状態が示されている場合、上記ステータ組立体から電力を切るようになっている、請求項２に記載のポンプ組立体。
9. 上記オーバーモールド及び上記隔離カップは、上記流体が上記ステータ組立体に接触することを防ぎ、且つ、上記ステータ組立体により発生した熱を上記流体に伝達する、請求項１に記載のポンプ組立体。
10. ポンプ組立体の組立方法であって、
    ステータ組立体を下側ポンプハウジングに結合する工程と、
    オーバーモールド材を、上記ステータ組立体の内側部分と上記下側ポンプハウジングの内側部分にオーバーモールドする工程と、
    隔離カップを、上記下側ポンプハウジングの内側で上記オーバーモールド材上に配置する工程とを有し、上記隔離カップは、ベアリングと静止軸を配置するための溝を含み、
    更に、ロータ組立体を少なくとも部分的に上記隔離カップの内側に配置する工程を有し、上記隔離カップの上記溝には、上記静止軸と、上記ロータ組立体を上記静止軸の周りに回転させるためにこのロータ組立体を支持する上記ベアリングとが配置され、上記ベアリングは、上記ポンプ組立体により圧送された流体がこのベアリングを潤滑するように配置され、
    更に、上側ポンプハウジングを上記ロータ組立体の上に配置することにより、上記ロータ組立体の位置を固定する工程と、
    上記上側ポンプハウジングを上記下側ポンプハウジングに結合する工程と、を有するポンプ組立体の組立方法。
11. 上記隔離カップを上記下側ポンプハウジングに結合する工程を更に有する請求項１０に記載の方法。
12. 上記ステータ組立体と上記下側ポンプハウジングとの間の境界面を密封する工程を更に有する請求項１０に記載の方法。
13. リード線を、上記ステータ組立体からコントローラに接続する工程を更に有する請求項１０に記載の方法。
14. 上記ステータ組立体を上記下側ポンプハウジングに結合する工程は、接着剤と活性剤とを使用する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
15. 上記オーバーモールド材を、上記ステータ組立体の内側部分と上記下側ポンプハウジングの内側部分とにオーバーモールドする工程は、金型インサートを上記ステータ組立体の上に配置する工程と、上記オーバーモールド材をトランスファー成形する工程と、を含む請求項１０に記載の方法。
16. 流体を循環させるポンプ組立体であって、
    入口及び出口を含む第１ポンプハウジングと、
    上記第１ポンプハウジングに取り外し可能に結合された第２ポンプハウジングと、
    上記入口と上記出口とを流体的に連結するポンプ室と、
    上記ポンプ室と流体的に連通しているモータ室と、
    上記第２ポンプハウジング内に配置されたステータ組立体と、
    上記ステータ組立体と上記第２ポンプハウジングの内側部分とをほぼ覆うオーバーモールドであって、上記ステータ組立体を、上記モータ室と上記ポンプ室とを通る流体からほぼ密封する上記オーバーモールドと、
    ロータ組立体と、
    静止軸と、
    上記ロータ組立体を上記静止軸の周りで回転させるために、上記ロータ組立体を上記静止軸上に取り付けるための軸方向に間隔を空けた一対のベアリングとを有し、上記ポンプ組立体により圧送された流体は上記ベアリングを潤滑するようになっており、上記ステータ組立体及びインペラが上記一対のベアリングの間の上記静止軸に沿った軸方向位置にある、流体を循環させるポンプ組立体。
17. 上記第２ポンプハウジングの内側に配置され且つ上記オーバーモールドを上記モータ室と上記ポンプ室とからほぼ隔離する隔離カップを更に有する、請求項１６に記載のポンプ組立体。
18. 上記隔離カップ及び上記オーバーモールドは、上記ステータ組立体により発生した熱を、上記モータ室及び上記ポンプ室に伝達する請求項１７に記載のポンプ組立体。
19. 上記ロータ組立体は、上記モータ室内に配置されたロータと、上記ロータに連結され且つ上記ポンプ室内に配置されたインペラと、を含む、請求項１６に記載のポンプ組立体。
20. 上記ステータ組立体に電気的に接続されたコントローラを更に有し、コントローラにより上記ステータ組立体に供給された電力によって、上記ロータ組立体は上記ポンプ室及び上記モータ室の中で回転する、請求項１９に記載のポンプ組立体。
21. 上記ベアリングは、上記静止軸と上記ベアリングとの間を上記流体が流れることができるように、上記静止軸に対して取り付けられている請求項１に記載のポンプ組立体。
22. 上記ステータ組立体及び上記インペラは、上記ベアリングの間の上記静止軸に沿った軸方向位置にある請求項１に記載のポンプ組立体。
23. 上記インペラは、上記第２ポンプハウジングの内側に配置されている、請求項１に記載のポンプ組立体。