JP2006329124A - 電動ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】 ポンプ効率を向上させることが可能な電動ポンプを提供する。
【解決手段】 吸込口12aと吐出口32aとを連通する連通路を備えたポンプハウジング10と、羽根車52を有するロータ50と、ロータ50の径方向外側に配設されたステータ60を備え、ステータ60を収容するモータケース(インライン部24,カバーハウジング41)とポンプハウジング10との間に環状の流路Aが形成されてなる全周流型の電動ポンプ1において、モータケースはモータ周壁25と内周面22aとを径方向に連結する案内板28,29によって連通路内に支持され、羽根車52は流路Aの吸込口12a側に配設され、案内板には、下流側の部位が軸方向に沿うと共に上流側の部位が羽根車52の回転方向R後側に向けて傾斜して形成された案内板28と、給電用ワイヤ71をステータ60側へ導くための貫通孔29gが形成された案内板29が含まれる。
【選択図】 図2
【解決手段】 吸込口12aと吐出口32aとを連通する連通路を備えたポンプハウジング10と、羽根車52を有するロータ50と、ロータ50の径方向外側に配設されたステータ60を備え、ステータ60を収容するモータケース(インライン部24,カバーハウジング41)とポンプハウジング10との間に環状の流路Aが形成されてなる全周流型の電動ポンプ1において、モータケースはモータ周壁25と内周面22aとを径方向に連結する案内板28,29によって連通路内に支持され、羽根車52は流路Aの吸込口12a側に配設され、案内板には、下流側の部位が軸方向に沿うと共に上流側の部位が羽根車52の回転方向R後側に向けて傾斜して形成された案内板28と、給電用ワイヤ71をステータ60側へ導くための貫通孔29gが形成された案内板29が含まれる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、電動ポンプに係り、特にポンプケーシング内にモータが配設され、このモータとポンプケーシングとの間に環状の流路が形成された全周流インライン型の電動ポンプに関する。
従来から、ポンプケーシング内にモータが配設され、このモータとポンプケーシングとの間に環状の流路が形成された全周流型の電動ポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の電動ポンプは、全周流インライン型の電動ポンプであり、ポンプケーシング内部に同軸状に羽根車を有するキャンドモータが配設された構造となっている。
キャンドモータの外周をなすモータフレーム外胴には、放射状に複数の支柱(ステー)が形成されており、この支柱の外側端部がポンプケーシングの内周面に固定されている。これにより、キャンドモータがポンプケーシング内に同軸状に固定されている。
キャンドモータの外周をなすモータフレーム外胴には、放射状に複数の支柱(ステー)が形成されており、この支柱の外側端部がポンプケーシングの内周面に固定されている。これにより、キャンドモータがポンプケーシング内に同軸状に固定されている。
また、モータフレーム外胴には、ターミナルケースが溶接によって固定されており、このターミナルケースを介してリード線がモータフレーム外胴内のステータコイルに接続されている。
このような構成により、ポンプケーシングの吸込ノズルより吸い込まれた取扱液は、吸込側ケーシング内を通過した後にポンプケーシングの本体部とキャンドモータのモータフレーム外胴との間に形成された環状流路を流下し、その後、吐出側ケーシングの吐出ノズルより外部に吐出されるようになっている。
このような構成により、ポンプケーシングの吸込ノズルより吸い込まれた取扱液は、吸込側ケーシング内を通過した後にポンプケーシングの本体部とキャンドモータのモータフレーム外胴との間に形成された環状流路を流下し、その後、吐出側ケーシングの吐出ノズルより外部に吐出されるようになっている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の電動ポンプでは、ポンプケーシングの本体部とキャンドモータのモータフレーム外胴との間に形成された環状流路内に、複数の支柱とターミナルケースが配設されており、環状流路内を流れる取扱液に対する抵抗が増加し、これによってポンプ効率が低下するという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来に比してポンプ効率を向上させることが可能な電動ポンプを提供することにある。
前記課題は、本発明によれば、吸込口と吐出口とを連通する連通路を備えた筒状のポンプケーシングと、前記連通路内に配設された羽根車を有するロータと、該ロータの径方向外側で前記連通路内に配設されたステータと、を備え、該ステータを収容するモータケースと前記ポンプケーシングとの間に環状の流路が形成されてなる全周流型の電動ポンプにおいて、前記モータケースは、その外周面と前記ポンプケーシングの内周面とを径方向に連結する案内板によって前記連通路内に支持され、前記羽根車は、前記流路の前記吸込口側に配設され、前記案内板には、前記吐出口側の部位が軸方向に沿って形成されると共に、前記吸込口側の部位が先端側ほど前記羽根車の回転方向後側に向けて傾斜して形成された第1の案内板が含まれることにより解決される。
このように本発明では、ポンプケーシングとポンプケーシング内に支持されたモータケースとが径方向に延出する案内板で連結されることにより、これらの間に環状の流路が形成されている。そして、案内板に含まれる第1の案内板の形状が、下流側が軸方向に沿って形成されると共に、上流側が羽根車の回転方向後側に向けて傾斜して形成されている。羽根車の回転によって環状の流路に導かれた取扱液は、環状の流路を螺旋回転しながら流下しようとするが、案内板によって整流され流れ方向が軸方向に変更される。この取扱液に対する流れ方向の強制的な変更があることで圧力が増加し、ポンプ効率を向上させることができる。
また、前記案内板には、給電用ワイヤを外部から前記ステータ側へ導くための貫通孔が形成された第2の案内板が含まれる構成とすることができる。
ここで、前記第1の案内板と前記第2の案内板は、前記羽根車の回転方向前側の面が略同形状に形成されると、第2の案内板と回転方向前側の第1の案内板との間に形成される分割された流路形状を、第1の案内板間に形成される分割された流路形状と同じ形状とすることができるので、全体として流れをスムーズにすることが可能である。
ここで、前記第1の案内板と前記第2の案内板は、前記羽根車の回転方向前側の面が略同形状に形成されると、第2の案内板と回転方向前側の第1の案内板との間に形成される分割された流路形状を、第1の案内板間に形成される分割された流路形状と同じ形状とすることができるので、全体として流れをスムーズにすることが可能である。
また、以下に示すように、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記案内板の数を7以上に設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
また、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記案内板の前記吐出口側の部位に対する前記吸込口側の部位の傾斜角を70度〜80度の範囲に設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
また、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記案内板の前記吐出口側の部位に対する前記吸込口側の部位の傾斜角を70度〜80度の範囲に設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
また、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記案内板の板厚を4mm〜6mmに設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
また、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記モータケースと前記ポンプケーシングの間に形成される環状の流路の外径から内径を差し引いた値を流路幅としたときに、前記環状の流路の内径に対する前記流路幅の比率を、0.1〜0.15の範囲に設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
また、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記モータケースと前記ポンプケーシングの間に形成される環状の流路の外径から内径を差し引いた値を流路幅としたときに、前記環状の流路の内径に対する前記流路幅の比率を、0.1〜0.15の範囲に設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
また、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、前記モータケースと前記ポンプケーシングの間に形成される環状の流路の内径に対する前記インペラの外径の比率を、0.76〜0.815の範囲に設定するとポンプ効率を高く維持することができる。
本発明によれば、ポンプケーシングとモータケースとを連結する複数の案内板を、環状の流路に流入する取扱液の螺旋回転方向に合わせて、上流側を先端ほど羽根車の回転方向後側に傾斜させ、下流側を軸方向に沿うように形成して取扱液を整流するようにしたので、従来に比してポンプ効率を向上させることができる。さらに、環状の流路の寸法および羽根車のインペラの外径寸法を適宜に設定することにより、従来に比してポンプ効率を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図1〜図5は本発明の一実施形態を示すものであり、図1は電動ポンプの断面説明図、図2は図1の中間ハウジングを下流側から見た斜視図、図3は中間ハウジングの案内板の断面説明図、図4,図5はパラメータを変更したときのポンプ効率の変化を示すグラフである。
図1〜図5は本発明の一実施形態を示すものであり、図1は電動ポンプの断面説明図、図2は図1の中間ハウジングを下流側から見た斜視図、図3は中間ハウジングの案内板の断面説明図、図4,図5はパラメータを変更したときのポンプ効率の変化を示すグラフである。
本実施形態に係る電動ポンプ1は、いわゆるキャンドモータを備えた全周流インライン型のポンプであり、例えば、車両に設けられたラジエータの冷却液を循環させるのに好適に用いられるものである。本例の電動ポンプ1は、ポンプハウジング10と、ロータ50と、ステータ60と、駆動回路基板70を主要構成要素としている。
ポンプハウジング10は、インレット(吸込側)ハウジング11と、中間ハウジング21と、アウトレット(吐出側)ハウジング31が、この順にシール部材としての複数のOリング10aを介してネジ10bによって液密的に連結されて構成されている。また、中間ハウジング21のアウトレット側の開口25aを塞ぐようにカバーハウジング41がOリング11a,12cを介してネジ12bによって中間ハウジング21に取付けられている。
インレットハウジング11は、吸込口12aが形成された円筒状の吸込ノズル12と、吸込ノズル12の基部から軸方向下流側に向かうに従って拡径するように形成された椀状の傾斜部13と、シャフト56を支持するためのシャフト支持部14を備えて構成されている。
傾斜部13の内側面13cは、下流に向かうほど拡開するテーパ面を形成しており、吸込ノズル12の基端部から斜め外側方向に延出し、端部側(下流側)で軸方向に沿うように形成されている。この内側面13cは、電動ポンプ1によって圧送する取扱液が通過する流路Aの外側の面を形成している。
インレットハウジング11は、吸込口12aが形成された円筒状の吸込ノズル12と、吸込ノズル12の基部から軸方向下流側に向かうに従って拡径するように形成された椀状の傾斜部13と、シャフト56を支持するためのシャフト支持部14を備えて構成されている。
傾斜部13の内側面13cは、下流に向かうほど拡開するテーパ面を形成しており、吸込ノズル12の基端部から斜め外側方向に延出し、端部側(下流側)で軸方向に沿うように形成されている。この内側面13cは、電動ポンプ1によって圧送する取扱液が通過する流路Aの外側の面を形成している。
傾斜部13の端部には、周方向に沿ってフランジ13aが形成されている。フランジ13aには3箇所にネジ孔が形成された連結部13bが径方向外側に延出するように形成されている。
シャフト支持部14は、ロータ50のシャフト56の上流側端部を支持する嵌合部14aと、嵌合部14aから径方向外側に放射状に延出する複数(例えば4箇所)の薄板状の連結片14bとを有して構成されている。シャフト56の端部は、嵌合部14aに形成された嵌合孔に嵌合した状態で固定される。連結片14bの外側端部は、吸込ノズル12の内周面に連結されている。
シャフト支持部14は、ロータ50のシャフト56の上流側端部を支持する嵌合部14aと、嵌合部14aから径方向外側に放射状に延出する複数(例えば4箇所)の薄板状の連結片14bとを有して構成されている。シャフト56の端部は、嵌合部14aに形成された嵌合孔に嵌合した状態で固定される。連結片14bの外側端部は、吸込ノズル12の内周面に連結されている。
図2に示すように、中間ハウジング21は、円筒状の外筒部22と、外筒部22と同軸状に形成されたインライン部24とを有している。
外筒部22の上流側端部および下流側端部には、それぞれ径方向外側に延出するように周方向の3箇所に連結部23a,23bが形成されている。連結部23a,23bには、それぞれネジ孔が形成されている。
インライン部24は、本発明のモータケースを構成するものであり、円筒状のモータ周壁25と、モータ周壁25の上流側端部から所定寸法だけ径方向内側に延出する円環部26と、円環部26の径方向内側端部から軸方向下流側へ突出するように形成された有底円筒状の凹部壁27とを有している。モータ周壁25の下流側は開放され開口25aを形成している。
モータ周壁25の外周面と外筒部22の内周面22aは、それぞれ径寸法が異なる円周面に形成されており、これらの間には環状の流路Aが形成されている。
外筒部22の上流側端部および下流側端部には、それぞれ径方向外側に延出するように周方向の3箇所に連結部23a,23bが形成されている。連結部23a,23bには、それぞれネジ孔が形成されている。
インライン部24は、本発明のモータケースを構成するものであり、円筒状のモータ周壁25と、モータ周壁25の上流側端部から所定寸法だけ径方向内側に延出する円環部26と、円環部26の径方向内側端部から軸方向下流側へ突出するように形成された有底円筒状の凹部壁27とを有している。モータ周壁25の下流側は開放され開口25aを形成している。
モータ周壁25の外周面と外筒部22の内周面22aは、それぞれ径寸法が異なる円周面に形成されており、これらの間には環状の流路Aが形成されている。
円筒状のモータ周壁25と外筒部22の内周面22aとは、案内板28と、案内板28と異なる形状を有する少なくとも1の案内板29によって連結されている。これにより、インライン部24は、外筒部22内に同軸状に支持される。本例では、計7つの案内板28,29が周方向に略均等な角度間隔で放射状に配設されている。本例の案内板29には、給電用ワイヤ71を配設するための貫通孔29gが径方向に形成されており、この貫通孔29gは外筒部22の径方向外側とモータ周壁25の径方向内側とを連通している。
モータ周壁25の内周面と凹部壁27との間には、ステータ60および駆動回路基板70を取付けるための環状空間が形成されている。また、凹部壁27によって、ロータ50を回動可能に保持するための凹部空間が形成されている。
モータ周壁25の内周面と凹部壁27との間には、ステータ60および駆動回路基板70を取付けるための環状空間が形成されている。また、凹部壁27によって、ロータ50を回動可能に保持するための凹部空間が形成されている。
凹部壁27の底面(下流側の面)の中央部には、下流側に膨出する円筒部27aが形成されている。この円筒部27aはシャフト56の下流側の端部を支持する嵌合孔27d(図1参照)が形成されており、この嵌合孔27dに端部がローレット形状に加工されたシャフト56が回り止め状態で嵌めこまれている。なお、本例では、シャフト56の下流側端部がローレット形状となっているが、これに限らず、上流側端部をローレット形状としてもよい。
円筒部27aの底部下流側面には、ネジ12bに螺合する有底のネジ孔27bが形成されている。また、円筒部27aの側面には、Oリング12cを配置するための周溝27cが形成されている。
円筒部27aの底部下流側面には、ネジ12bに螺合する有底のネジ孔27bが形成されている。また、円筒部27aの側面には、Oリング12cを配置するための周溝27cが形成されている。
アウトレットハウジング31は、吐出口32aが形成された円筒状の吐出ノズル32と、吐出ノズル32の基部から軸方向上流側に向かうに従って拡径するように形成された椀状の傾斜部33を備えて構成されている。
傾斜部33の内側面33cは、上流に向かうほど拡開するテーパ面を形成しており、吐出ノズル32の基端部から斜め外側方向に延出し、端部側(上流側)で軸方向に沿うように形成されている。
傾斜部33の端部には、周方向に沿ってフランジ33aが形成されている。フランジ33aには3箇所にネジ孔が形成された連結部33bが径方向外側に延出するように形成されている。
傾斜部33の内側面33cは、上流に向かうほど拡開するテーパ面を形成しており、吐出ノズル32の基端部から斜め外側方向に延出し、端部側(上流側)で軸方向に沿うように形成されている。
傾斜部33の端部には、周方向に沿ってフランジ33aが形成されている。フランジ33aには3箇所にネジ孔が形成された連結部33bが径方向外側に延出するように形成されている。
カバーハウジング41は、中間ハウジング21の開口25aを塞ぐためのものであり、本発明のモータケースの一部を構成する。
カバーハウジング41は、下流側に突出するような碗状に形成されており、中央部に上流側に突出するように形成された支持部42と、支持部42の下流側面と連続し軸方向に対して斜め上流側へ延出する流路形成部43と、流路形成部43から下流側へ突出するように形成された案内板44を有している。支持部42には、Oリング12cを介して中間ハウジング21の円筒部27aが液密的に嵌め込まれている。
流路形成部43は、支持部42から斜め上流側へ延出した後、軸方向上流側へ延出方向を変え、端部に円筒状の部位が形成されている。この円筒状の部位がOリング11aを介してモータ周壁25の内側に挿入されることにより、中間ハウジング21の開口25aが液密的に塞がれている。
カバーハウジング41は、下流側に突出するような碗状に形成されており、中央部に上流側に突出するように形成された支持部42と、支持部42の下流側面と連続し軸方向に対して斜め上流側へ延出する流路形成部43と、流路形成部43から下流側へ突出するように形成された案内板44を有している。支持部42には、Oリング12cを介して中間ハウジング21の円筒部27aが液密的に嵌め込まれている。
流路形成部43は、支持部42から斜め上流側へ延出した後、軸方向上流側へ延出方向を変え、端部に円筒状の部位が形成されている。この円筒状の部位がOリング11aを介してモータ周壁25の内側に挿入されることにより、中間ハウジング21の開口25aが液密的に塞がれている。
アウトレットハウジング31の傾斜部33の内側面33cとカバーハウジング41の流路形成部43の間には、流路Aが形成されており、本例ではこの流路Aに配設された案内板44は、中間ハウジング21に形成された案内板28および案内板29の下流側端部と連続する位置に形成されている。
本例では、インレットハウジング11,中間ハウジング21,アウトレットハウジング31およびカバーハウジング41を連結してポンプハウジング10を組み付けたときに、内部には、吸込ノズル12,内側面13c,内周面22a,内側面33c,吐出ノズル32によって連通路が形成される。すなわち、本例のポンプハウジング10では、吸込ノズル12,傾斜部13,外筒部22,傾斜部33,吐出ノズル32によってポンプケーシングが形成され、これらの内部に連通路が形成される。そして、この連通路内に、ステータ60等を液密的に収容するインライン部24,カバーハウジング41からなるモータケースが同軸状に配設されている。
本例のロータ50は、円筒状のロータ本体51と、ロータ本体51の上流側側面に一体に形成された羽根車52と、ロータ本体51内に埋設されたロータマグネット53およびバックヨーク54と、ロータ本体51の貫通孔に取付けられた軸受55と、軸受55に挿入されたシャフト56を主要構成要素としている。
本例の羽根車52は、ロータ本体51の上流側端部から径方向外側へ延出する円板部52aと、円板部52aの上流側面に形成されたインペラ(斜流羽根)52bとから構成されている。本例の羽根車52は、斜流形羽根車である。このインペラ52bが回転することにより、吸込口12aからロータ50に向けて流路Aを通って軸方向に吸い込まれた取扱液は、軸方向に対して斜め方向に形成された流路Aに沿って押し出される。
シャフト56は、上述のようにインレットハウジング11のシャフト支持部14および中間ハウジング21の円筒部27aに両端部を支持固定されている。
本例の羽根車52は、ロータ本体51の上流側端部から径方向外側へ延出する円板部52aと、円板部52aの上流側面に形成されたインペラ(斜流羽根)52bとから構成されている。本例の羽根車52は、斜流形羽根車である。このインペラ52bが回転することにより、吸込口12aからロータ50に向けて流路Aを通って軸方向に吸い込まれた取扱液は、軸方向に対して斜め方向に形成された流路Aに沿って押し出される。
シャフト56は、上述のようにインレットハウジング11のシャフト支持部14および中間ハウジング21の円筒部27aに両端部を支持固定されている。
本例のステータ60は、ステータコア61と、ステータコイル62を有して構成されている。本例では、ロータ50およびステータ60によってブラシレスモータが構成されている。
本例の駆動回路基板70は、円環状の基板に電子部品が配設されて構成されている。駆動回路基板70には車両本体側から導かれた給電用ワイヤ71が接続されており、ステータ60への通電を制御している。なお、本例では駆動回路基板70がポンプハウジング10の内部に配設されているが、これに限らず、外部に配設する構成としてもよい。
ステータ60および駆動回路基板70は、インライン部24内に下流側から挿入することによりインライン部24の環状空間に取付けられている。
本例の駆動回路基板70は、円環状の基板に電子部品が配設されて構成されている。駆動回路基板70には車両本体側から導かれた給電用ワイヤ71が接続されており、ステータ60への通電を制御している。なお、本例では駆動回路基板70がポンプハウジング10の内部に配設されているが、これに限らず、外部に配設する構成としてもよい。
ステータ60および駆動回路基板70は、インライン部24内に下流側から挿入することによりインライン部24の環状空間に取付けられている。
本例の電動ポンプ1を組み付けるには、シャフト56を中間ハウジング21に上流側から圧入して嵌合させると共に、下流側から中間ハウジング21内にステータ60および駆動回路基板70を配設した後、Oリング11a,12cを配置してカバーハウジング41を組み付け、ネジ12bで中間ハウジング21とカバーハウジング41をネジ留めする。
さらに、シャフト56にロータ本体51を挿入した後、Oリング10aを配置したインレットハウジング11を上流側から中間ハウジング21に組み付けて、シャフト56の上流側端部をシャフト支持部14に嵌合させ、連結部13b,23aをネジ10bでネジ留めする。また、Oリング10aを配置したアウトレットハウジング31を下流側から中間ハウジング21に組み付けて、連結部33b,23bをネジ10bでネジ留めする。
さらに、シャフト56にロータ本体51を挿入した後、Oリング10aを配置したインレットハウジング11を上流側から中間ハウジング21に組み付けて、シャフト56の上流側端部をシャフト支持部14に嵌合させ、連結部13b,23aをネジ10bでネジ留めする。また、Oリング10aを配置したアウトレットハウジング31を下流側から中間ハウジング21に組み付けて、連結部33b,23bをネジ10bでネジ留めする。
このようにして電動ポンプ1が組み付けられるとロータ50は、中間ハウジング21の凹部壁27で形成される凹部空間に回転可能に収容される。このとき、ロータ本体51の外周面と凹部壁27とが径方向に僅かな隙間を介して対向する。そして、ステータ60とロータマグネット53とが径方向に対向した状態となる。
また、羽根車52の円板部52aの下流側面が、インライン部24の円環部26の上流側面と軸方向に僅かな隙間を介して対向した状態となる。インペラ52bは、円板部52aと内側面13cの間に流路Aの方向に沿って配設される。
そして、電動ポンプ1内には、ポンプハウジング10と、ロータ50およびステータ60との間に形成された流路Aが形成される。この流路Aは、吸込ノズル12および吐出ノズル32を除いて環状に形成されている。
また、羽根車52の円板部52aの下流側面が、インライン部24の円環部26の上流側面と軸方向に僅かな隙間を介して対向した状態となる。インペラ52bは、円板部52aと内側面13cの間に流路Aの方向に沿って配設される。
そして、電動ポンプ1内には、ポンプハウジング10と、ロータ50およびステータ60との間に形成された流路Aが形成される。この流路Aは、吸込ノズル12および吐出ノズル32を除いて環状に形成されている。
上記構成からなる電動ポンプ1の動作について説明する。
不図示の外部電源より給電用ワイヤ71を介して駆動回路基板70に電源が供給されると、転流信号が生成され、この転流信号がステータコイル62に出力される。ステータコイル62に転流信号が出力されると、ステータ60に駆動磁界が生じ、この駆動磁界に対してロータマグネット53が吸引・反発することによりロータ50が回転する。
不図示の外部電源より給電用ワイヤ71を介して駆動回路基板70に電源が供給されると、転流信号が生成され、この転流信号がステータコイル62に出力される。ステータコイル62に転流信号が出力されると、ステータ60に駆動磁界が生じ、この駆動磁界に対してロータマグネット53が吸引・反発することによりロータ50が回転する。
ロータ50の回転によって羽根車52が回転すると、吸込口12aから取扱液(図中矢印によりその流れを示す)が吸い込まれる。吸込口12aから吸い込まれた取扱液は、シャフト支持部14を通過すると傾斜部13の内側面13cとロータ50の円板部52aとの間に形成された流路Aによって径方向外側へと向きを変える。中間ハウジング21の外筒部22とモータ周壁25との間に形成された流路Aに達すると、取扱液は再び軸方向へと向きを変え、さらにアウトレットハウジング31の流路形成部43と傾斜部33の内側面33cとの間に形成された流路Aに達すると径方向内側へ向きを変える。そして、取扱液は最終的に吐出ノズル32で合流し、吐出口32aから吐出される。
傾斜部13とロータ50の円板部52aとの間を通過した取扱液は、中間ハウジング21の外筒部22とモータ周壁25との間では、周方向に回転(すなわち螺旋状に回転)しながら下流側へ移動しようとする。この回転方向は、羽根車52の回転方向となる。
しかしながら、本例の電動ポンプ1では、中間ハウジング21に案内板28,29が形成され、さらに下流側にはこれらに連続するようにアウトレットハウジング31に案内板44が形成されている。このため、取扱液は、これら案内板28,案内板29,案内板44によって流れ方向が強制的に変更,案内されることで圧力が増加し、ポンプ効率が向上するように構成されている。
しかしながら、本例の電動ポンプ1では、中間ハウジング21に案内板28,29が形成され、さらに下流側にはこれらに連続するようにアウトレットハウジング31に案内板44が形成されている。このため、取扱液は、これら案内板28,案内板29,案内板44によって流れ方向が強制的に変更,案内されることで圧力が増加し、ポンプ効率が向上するように構成されている。
次に、本例の電動ポンプ1の案内板28,29について詳述する。図3は案内板28,29を径方向外側から見た断面説明図である。図中、矢印Rで示される方向が羽根車52の回転方向であり、左方向が軸方向に沿った下流側に相当する。
本例の案内板28は、上流側から直線部28a,曲線部28b,直線部28cが連結されて構成されている。これらの厚み(幅)は約5mmに設定されている。また、直線部28aの上流側端部は曲線的な先細り形状に形成されており、上流側からの取扱液に対する抵抗が低減されている。
本例の案内板28は、上流側から直線部28a,曲線部28b,直線部28cが連結されて構成されている。これらの厚み(幅)は約5mmに設定されている。また、直線部28aの上流側端部は曲線的な先細り形状に形成されており、上流側からの取扱液に対する抵抗が低減されている。
直線部28aは軸方向に対して回転方向R側に約75度傾くように設定されている。すなわち、案内板28の上流側は、先端側ほど回転方向R後側に傾斜するように形成され、その傾斜角は約75度に設定されている。一方、直線部28cは軸方向に沿うように設定されている。すなわち、図3(A)において、直線部28cの延出方向に対する直線部28aの延出方向のなす角度(案内板曲がり角度)θは約75度となっている。そして、曲線部28bはこれらを曲線的に連結するように設定されている。
また、直線部28cと連続するようにアウトレットハウジング31の案内板44が形成されている。すなわち、案内板44の延出方向は軸方向であり、その幅は案内板28と略同じ幅となっている。
また、直線部28cと連続するようにアウトレットハウジング31の案内板44が形成されている。すなわち、案内板44の延出方向は軸方向であり、その幅は案内板28と略同じ幅となっている。
このような構成により、羽根車52の回転によって螺旋状の回転力を与えられた取扱液は、まず直線部28aに沿って、軸方向に対して角度75度程度の方向で案内板28の影響が及ぶ範囲にスムーズに流入する。そして、取扱液は、案内板28の曲線部28bによって次第に軸方向へ流れ方向が変換される。軸方向へ流れ方向が変換された取扱液は、直線部28cおよび案内板44に沿って軸方向へ搬送される。
このように羽根車52の下流に押し出された取扱液は、案内板28,35によって流れ方向を軸方向へ徐々に変換され、その後、軸方向に沿って搬送される。このように、本例の電動ポンプ1では、羽根車52の下流側において流れ方向を強制的に軸方向へ変更して取扱液を搬送することにより圧力を増加させ、ポンプ効率が低下してしまうことを防止している。
このように羽根車52の下流に押し出された取扱液は、案内板28,35によって流れ方向を軸方向へ徐々に変換され、その後、軸方向に沿って搬送される。このように、本例の電動ポンプ1では、羽根車52の下流側において流れ方向を強制的に軸方向へ変更して取扱液を搬送することにより圧力を増加させ、ポンプ効率が低下してしまうことを防止している。
また、図3(B)に示す案内板29は、回転方向R側の面が上流側から直線部29a,曲線部29b,直線部29cとなっており、回転方向Rの反対側の面が上流側から直線部29d,曲線部29e,直線部29fとなっており、貫通孔29gを形成するために中央部が膨らんだ形状となっている。ここで、本例の案内板29では、直線部29a,曲線部29b,直線部29cの形状は、案内板28の直線部28a,曲線部28b,直線部28cと略同一形状となっている。したがって、直線部29aと直線部29cの延出方向のなす角度θは約75度となっている。このように形成すると、案内板29と回転方向R前側の案内板28との間に形成される分割された流路形状を、案内板28間に形成される分割された流路形状と同じ形状とすることができるので、全体として流れをスムーズにすることが可能である。
また、案内板44は、直線部29cから軸方向に直線的に連続するようになっている。
なお、本例では、貫通孔29gが形成された案内板29と、案内板28の外形を異ならせたが、貫通孔29gを小さくして案内板29を案内板28と同じ外形としてもよい。その際、案内板29を複数設けてもよい。
また、案内板44は、直線部29cから軸方向に直線的に連続するようになっている。
なお、本例では、貫通孔29gが形成された案内板29と、案内板28の外形を異ならせたが、貫通孔29gを小さくして案内板29を案内板28と同じ外形としてもよい。その際、案内板29を複数設けてもよい。
次に、本例の電動ポンプ1において、各部位の寸法や配設数を異ならせてポンプ効率を測定した結果を示す。
ここでは、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、インペラ52bの形状を比速度100〜300の範囲となるように設定した。
まず、案内板28,29の枚数を種々に変更した。具体的には、案内板28,29の総数を5枚以上の範囲で変更した。総数のうち1枚は、案内板29である。
ここでは、流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、インペラ52bの形状を比速度100〜300の範囲となるように設定した。
まず、案内板28,29の枚数を種々に変更した。具体的には、案内板28,29の総数を5枚以上の範囲で変更した。総数のうち1枚は、案内板29である。
この結果、図4(A)に示すように、枚数が多いほどポンプ効率がよいことが分かった。すなわち、螺旋状の回転力を有する取扱液の流れ方向を案内板28,29,35によって軸方向に整流することによりポンプ効率が向上し、この効果は案内板28,29,35の枚数を増やすことによって増加する。
具体的には、7枚以上では高い値でポンプ効率が略一定値となり、これにより、高いポンプ効率を得るためには、案内板枚数を7枚〜9枚に設定するとよいことが分かる。
具体的には、7枚以上では高い値でポンプ効率が略一定値となり、これにより、高いポンプ効率を得るためには、案内板枚数を7枚〜9枚に設定するとよいことが分かる。
また、案内板28,29の直線部28a,29aと、直線部28c,29cのなす案内板曲がり角度θを55度〜80度の範囲で種々に変更した。この場合、案内板28,29の総数は7としている。
この結果、図4(B)に示すように、ポンプ効率は案内板曲がり角度θが大きくなるにしたがって上昇していくが、約70度〜80度で略一定となる。そして、約75度よりも大きくなるとむしろ減少傾向となることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、案内板曲がり角度θを70度〜80度に設定するとよいことが分かる。
この結果、図4(B)に示すように、ポンプ効率は案内板曲がり角度θが大きくなるにしたがって上昇していくが、約70度〜80度で略一定となる。そして、約75度よりも大きくなるとむしろ減少傾向となることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、案内板曲がり角度θを70度〜80度に設定するとよいことが分かる。
また、案内板28の厚みを2mm〜6mmの範囲で種々に変更した。この場合、案内板28,29の総数は7としている。
この結果、図4(C)に示すように、ポンプ効率は、案内板28の厚みが厚くなるにしたがって上昇していくが、約4mm〜6mmで略一定となる。そして、約5mmよりも厚くなるとむしろ減少傾向となることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、案内板28の厚みを4mm〜6mmに設定するとよいことが分かる。
このように、案内板の枚数、角度、厚みを適宜値に設定することによりポンプ効率を向上させることができる。これは、案内板28,29の形状により、取扱液の流れが強制されるため圧力が向上するものと考えられる。
この結果、図4(C)に示すように、ポンプ効率は、案内板28の厚みが厚くなるにしたがって上昇していくが、約4mm〜6mmで略一定となる。そして、約5mmよりも厚くなるとむしろ減少傾向となることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、案内板28の厚みを4mm〜6mmに設定するとよいことが分かる。
このように、案内板の枚数、角度、厚みを適宜値に設定することによりポンプ効率を向上させることができる。これは、案内板28,29の形状により、取扱液の流れが強制されるため圧力が向上するものと考えられる。
また、流路Aの内径Cに対する流路Aの幅の比率を種々に変更した。ここで、羽根車52の回転によって軸方向外側へ押し出された取扱液は、軸方向に沿うように流れ方向が変換されモータ周壁25と外筒部22との間を搬送されるが、この軸方向に沿って取扱液を搬送する流路Aにおける環状の部位の内側内周面の径寸法を流路Aの内径Cとしている。すなわち、本例では、モータ周壁25の外径に相当する。また、上記環状の部位の外側内周面の径寸法を流路Aの外径Dとしている。すなわち、外筒部22の内周面の内径に相当する。そして、外径Dから内径Cを減じた値を流路Aの幅としている。
流路Aの幅を変更した結果、図5(A)に示すように、比率が0.1〜0.15の間でポンプ効率は最大値をとることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、流路Aの内径Cに対する流路Aの幅の比率を0.1〜0.15に設定するとよいことが分かる。これは、流路幅がある程度狭い方が取扱液の流れが強制されるため圧力が上がるものと考えられる。
流路Aの幅を変更した結果、図5(A)に示すように、比率が0.1〜0.15の間でポンプ効率は最大値をとることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、流路Aの内径Cに対する流路Aの幅の比率を0.1〜0.15に設定するとよいことが分かる。これは、流路幅がある程度狭い方が取扱液の流れが強制されるため圧力が上がるものと考えられる。
また、流路Aの内径Cに対するインペラ52bの外径Bの比率を種々に変更した。この結果、図5(B)に示すように、比率が0.76〜0.815の間でポンプ効率は最大値をとることが分かった。これにより、高いポンプ効率を得るためには、流路Aの内径Cに対するインペラ52bの外径Bの比率を0.76〜0.815に設定するとよいことが分かる。これは、比率が小さいときは流路に角部ができ、そこで流れが強制されるため圧力が上がるものと考えられる。また、比率が大きいときは角部の影響が無くなり圧力が下がるため効率も低下すると考えられる。
1‥電動ポンプ、10‥ポンプハウジング、11‥インレットハウジング、
12‥吸込ノズル、12a‥吸込口、13‥傾斜部、13a‥フランジ、
13b‥連結部、13c‥内側面、14‥シャフト支持部、14a‥嵌合部、
14b‥連結片、21‥中間ハウジング、22‥外筒部、22a‥内周面、
24‥インライン部(モータケース)、25‥モータ周壁、25a‥開口、
26‥円環部、27‥凹部壁、27a‥円筒部、28‥(第1の)案内板、
29‥(第2の)案内板、28a,29a,29d‥直線部、
28b,29b,29e‥曲線部、28c,29c,29f‥直線部、
29g‥貫通孔、31‥アウトレットハウジング、32‥吐出ノズル、
32a‥吐出口、33‥傾斜部、33a‥フランジ、33b‥連結部、
33c‥内側面、41‥カバーハウジング(モータケース)、42‥支持部、
43‥流路形成部、44‥案内板、50‥ロータ、51‥ロータ本体、
52‥羽根車、52a‥円板部、52b‥インペラ、55‥軸受、56‥シャフト、
60‥ステータ、70‥駆動回路基板、71‥給電用ワイヤ、A‥流路、
B‥インペラ外径、C‥流路内径、D‥流路外径、R‥回転方向
12‥吸込ノズル、12a‥吸込口、13‥傾斜部、13a‥フランジ、
13b‥連結部、13c‥内側面、14‥シャフト支持部、14a‥嵌合部、
14b‥連結片、21‥中間ハウジング、22‥外筒部、22a‥内周面、
24‥インライン部(モータケース)、25‥モータ周壁、25a‥開口、
26‥円環部、27‥凹部壁、27a‥円筒部、28‥(第1の)案内板、
29‥(第2の)案内板、28a,29a,29d‥直線部、
28b,29b,29e‥曲線部、28c,29c,29f‥直線部、
29g‥貫通孔、31‥アウトレットハウジング、32‥吐出ノズル、
32a‥吐出口、33‥傾斜部、33a‥フランジ、33b‥連結部、
33c‥内側面、41‥カバーハウジング(モータケース)、42‥支持部、
43‥流路形成部、44‥案内板、50‥ロータ、51‥ロータ本体、
52‥羽根車、52a‥円板部、52b‥インペラ、55‥軸受、56‥シャフト、
60‥ステータ、70‥駆動回路基板、71‥給電用ワイヤ、A‥流路、
B‥インペラ外径、C‥流路内径、D‥流路外径、R‥回転方向
Claims (8)
- 吸込口と吐出口とを連通する連通路を備えた筒状のポンプケーシングと、
前記連通路内に配設された羽根車を有するロータと、
該ロータの径方向外側で前記連通路内に配設されたステータと、を備え、
該ステータを収容するモータケースと前記ポンプケーシングとの間に環状の流路が形成されてなる全周流型の電動ポンプにおいて、
前記モータケースは、その外周面と前記ポンプケーシングの内周面とを径方向に連結する案内板によって前記連通路内に支持され、
前記羽根車は、前記流路の前記吸込口側に配設され、
前記案内板には、前記吐出口側の部位が軸方向に沿って形成されると共に、前記吸込口側の部位が先端側ほど前記羽根車の回転方向後側に向けて傾斜して形成された第1の案内板が含まれることを特徴とする電動ポンプ。 - 前記案内板には、給電用ワイヤを外部から前記ステータ側へ導くための貫通孔が形成された第2の案内板が含まれることを特徴とする請求項1に記載の電動ポンプ。
- 前記第1の案内板と前記第2の案内板は、前記羽根車の回転方向前側の面が略同形状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載の電動ポンプ。
- 流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、
前記案内板の数は7以上に設定されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動ポンプ。 - 流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、
前記案内板の前記吐出口側の部位に対する前記吸込口側の部位の傾斜角が70度〜80度の範囲に設定されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動ポンプ。 - 流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、
前記案内板の板厚は4mm〜6mmに設定されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動ポンプ。 - 流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、
前記モータケースと前記ポンプケーシングの間に形成される環状の流路の外径から内径を差し引いた値を流路幅としたときに、前記環状の流路の内径に対する前記流路幅の比率が、0.1〜0.15の範囲に設定されたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動ポンプ。 - 流量0.2m3/min、圧力200kpa以下の使用領域で、前記羽根車のインペラの形状が比速度100〜300の範囲に設定され、
前記モータケースと前記ポンプケーシングの間に形成される環状の流路の内径に対する前記インペラの外径の比率が、0.76〜0.815の範囲に設定されたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電動ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005155958A JP2006329124A (ja) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | 電動ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005155958A JP2006329124A (ja) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | 電動ポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006329124A true JP2006329124A (ja) | 2006-12-07 |
Family
ID=37551062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005155958A Abandoned JP2006329124A (ja) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | 電動ポンプ |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2006329124A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014145269A (ja) * | 2013-01-28 | 2014-08-14 | Asmo Co Ltd | 車両用ポンプ装置 |
CN109488613A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-03-19 | 湖南赛锘工业技术有限公司 | 一种高效安全型智能电动潜液泵及出线口处密封方法 |
CN116291960A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-06-23 | 北京星河动力装备科技有限公司 | 集气结构、涡轮泵以及火箭发动机 |
-
2005
- 2005-05-27 JP JP2005155958A patent/JP2006329124A/ja not_active Abandoned
Cited By (4)
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CN116291960A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-06-23 | 北京星河动力装备科技有限公司 | 集气结构、涡轮泵以及火箭发动机 |
CN116291960B (zh) * | 2023-04-23 | 2023-11-14 | 北京星河动力装备科技有限公司 | 集气结构、涡轮泵以及火箭发动机 |
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