JP2008008187A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】
ロータ３の永久磁石３ｃをより確実にシールできるウォータポンプ１を提供すること。
【解決手段】
回転磁界を生じさせるためのコイル２ａが設けられる筒状のステータ２と、ステータ２の内部に収容され永久磁石３ｃ及びコア３ｄを保持した駆動部３ａと、作動流体を圧送するためのインペラ部３ｂとが設けられ、駆動部３ａにて回転磁界から力を受けることで作動流体中にて回転するロータ３と、ロータ３を回転自在に支持するハウジング４と、を備えるウォータポンプ１において、ロータ３の駆動部３ａには、樹脂成形により形成される一次成形部１０と、永久磁石３ｃ及びコア３ｄを覆うべく一次成形部１０に接合され一次成形部１０と同じ材質で樹脂成形により形成される二次成形部２０とが設けられ、一次成形部１０における二次成形部２０との接合部１０ａには、二次成形部２０に向かって突出する環状突起１２〜１５が設けられる構成としたこと。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動ウォータポンプ等の電動ポンプに関する。

公知のポンプ装置が後述の特許文献１に記載されている。これは、回転磁界を生成するためのコイルを備えた固定子と、永久磁石及びヨーク（コア）が主軸に保持されて成るロータと、ロータの主軸を回転自在に支持するケーシングとを備えている。ロータは、コイルが生成する回転磁界から力を受けて流体中で回転する。ロータにおいて、ヨーク（コア）は圧入等の手段を用いて主軸に固定され、永久磁石は、主軸に固定されたヨーク（コア）の外周に接着等の手段を用いて取り付けられている。さらに、ヨーク（コア）と主軸との固定部分に密接するように、ゴム等からなるＯリングが取り付けられ、このＯリング、ヨーク（コア）及び永久磁石を覆うように、熱可塑性プラスチック等からなる樹脂材が樹脂成形されている。これにより、ロータにおける永久磁石が、ロータ周囲の流体に対してシールされている。
特開２００３−２５９５７８号公報

上述のポンプ装置において、永久磁石は、Ｏリング及び樹脂材によって覆われている。Ｏリングと樹脂材とは異なった材質からできているので、Ｏリングの熱膨張率と樹脂材の熱膨張率との間には差がある。このため、ポンプの使用条件によっては、ロータの温度上昇によってＯリングと樹脂材との間に隙間が生じ、この隙間を通って流体が永久磁石に到達し得る。流体が永久磁石に到達すると、永久磁石が流体と反応して腐食する可能性がある。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータの永久磁石またはコアをより確実にシールできる電動ポンプ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、周方向に並んだ複数のティースとそれぞれのティースに巻回された複数のコイルとを有する筒状のステータと、ステータの内部に収容されるとともに永久磁石及びコアを保持する駆動部と作動流体を圧送するインペラ部とを有し駆動部にて発生する回転駆動力により作動流体中にて回転するロータと、ロータを回転自在に支持するハウジングと、を備える電動ポンプにおいて、ロータの駆動部は、樹脂成形により形成され、永久磁石とコアとを固定する一次成形部と、樹脂成形により形成され、一次成形部に接合されるとともに永久磁石およびコアを密封する二次成形部とが設けられ、一次成形部における二次成形部との接合部には、環状を呈するとともに二次成形部に向かって突出する複数の環状突起が設けられ、複数の環状突起のうちの第１の環状突起は、第２の環状突起を囲むように形成される構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載の様に、環状突起は円環状であり一次成形部が形成されたロータの軸方向両端の端面にそれぞれ複数個形成されると良い。

好ましくは、請求項３に記載の様に、複数の環状突起のうち少なくとも１つは他の環状突起と大きさが異なると良い。

好ましくは、請求項４に記載の様に、二次成形部はインペラ部を一体に形成しており、駆動部の外周面には、ロータの軸方向に向かって延びるスキュー溝が形成されると良い。

好ましくは、請求項５に記載の様に、二次成形部はロータの軸方向両端の端面に半球状に凹んだ軸受け面を形成しており、ロータの両端とハウジングとの軸方向の間には、球軸受けが配置されると良い。

本発明によれば、永久磁石及びコアを保持するロータの駆動部には、永久磁石及びコアを固定するために樹脂成形により形成される一次成形部と、永久磁石及びコアを覆うべく一次成形部に接合され、樹脂成形により形成される二次成形部とが設けられる。さらに、一次成形部における二次成形部との接合部には、二次成形部に向かって突出する複数の環状突起が設けられる。この構造によれば、二次成形部が形成される工程において、二次成形部の樹脂成形に発生する熱及び圧力が環状突起の先端部分とその近傍に集中する。これにより、二次成形部が一次成形部に接合される場合に、一次成形部の環状突起が二次成形部との境界部分で溶融し、凝固し、全周にわたり接合が行われ、永久磁石及びコアが一次成形部と二次成形部によって確実に密封され外部とのシールが確立される。

さらに、二次成形時の熱及び圧力または冷却が、或る１つの環状突起の接合箇所に気泡を発生させてしまいシールが完全にできない場合であっても、複数の円環状突起が存在することから、他の環状突起の接合箇所の二次成形部の樹脂成形に発生する熱、圧力および冷却の状態は、環状突起が配置される位置等の条件により先出の環状突起の接合箇所の状態、条件と異なるため、他の環状突起の接合箇所では気泡の発生がなくなり、密封、シールが出来ることとなる。つまり、複数の環状突起を設けることで、単に接合箇所の数の増加でシールの信頼性を増すのではなく、環状突起の配置位置の違いから生じる樹脂成形の加工条件変化を加味することで、或る一つの第１の環状突起の接合箇所では気泡が発生しても、他の第２の環状突起の接合箇所では気泡の発生がなくなり、樹脂成形によるシールの信頼性を格段に向上することができる。結果として、ロータ内の永久磁石およびコアを作動流体から隔離し、永久磁石、コアの腐食を防止することができる。

また、一次成形部と二次成形部に同じ材質を用いれば、一次成形部と二次成形部との熱膨張率の差に起因するシール不良の問題は生じない。

以上の様に、本発明の電動ポンプ装置によれば、ロータの永久磁石を、ロータ周囲の流体に対しより確実にシールできる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、ウォータポンプの例を用いて、図面を基に説明する。なお、本発明はウォータポンプに限られるものではない。

図１は、本発明に係るウォータポンプ１の構造を示す図である。ウォータポンプ１（電動ポンプ）において、筒状の形状を呈すステータ２は、周方向に並んだ複数のティース２ｃを有しており、それぞれのティース２ｃに回転磁界を生じさせるためのコイル２ａが巻回される。ステータ２が生じさせる回転磁界は、ドライバ（制御装置）２ｂによって制御される。ロータ３には、駆動部３ａと、インペラ部３ｂとが設けられている。駆動部３ａは、ステータ２の内部に収容され、永久磁石３ｃ及びコア３ｄを保持する。インペラ部３ｂは、水（作動流体）を圧送するための部位であり複数のインペラ３ｅにより水を攪拌する。ロータ３において、駆動部３ａとインペラ部３ｂとは、樹脂成形によって一体に形成される。ハウジング４は、ロータ３を収容し、ロータ３の回転軸を成すシャフト５の一端及び他端を支持する。ハウジング４には、作動流体を吸入するための吸入口４ａと、作動流体を吐出するための吐出口４ｂとが設けられている。

ドライバ（制御装置）２ｂによってステータ２に回転磁界が生じると、ロータ３は、駆動部４にて回転磁界から力を受けて、シャフト５を中心に作動流体中で回転する。これにより、ハウジング４の吸入口４ａから吸入された作動流体がロータ３のインペラ部３ｂによって圧送され、ハウジング４の吐出口４ｂから吐出される。

次に、本発明のウォータポンプ１におけるロータ３の樹脂成形の態様を、図２乃至図４を参照して説明する。

図２は、ロータ３の一次成形部１０を示す図である。一次成形部１０は、永久磁石３ｃと、コア３ｄと、永久磁石３ｃ及びコア３ｄの外周部を覆うように成形された樹脂部１１からなる。樹脂部１１には、長手方向（図２示左右方向）の両端の接合部１０ａに、環状である円環状に延在する先細り形状を呈する複数の環状突起１２、１３、１４及び１５が突出して形成され、それぞれ端面に複数の外周側環状突起（第１の環状突起）１２、１４と、これらよりも内周側に位置する複数の内周側環状突起１３、１５（第２の環状突起）が設けられる。つまり、外周側環状突起（第１の環状突起）１２、１４は、内周側環状突起（第２の環状突起）を囲んで形成される、
図３は、一次成形部１０に二次成形部２０が溶着された状態を示す図、図４は、図３におけるＡ示部分の拡大図である。二次成形部２０は、一次成形部１０の内径側から一次成形部１０を覆うように成形されるとともに、長手方向の端部に一体形成されたインペラ部３ｂが設けられた樹脂部２１からなる。樹脂部２１は樹脂部１１と同じ材質からなる。

一次成形部１０に二次成形部２０が溶着される時、その断面において先端になるに従って先細り形状を呈す環状突起１２〜１５の先端部とその近傍に、二次成形部２０の樹脂成形に係る熱及び圧力が集中し、一次成形部１０の環状突起１２〜１５が、二次成形部２０との境界部分のうち先端部とその近傍で溶解する。環状突起１２〜１５の溶解後の冷却により樹脂が固まり、一次成形部１０と二次成形部２０とが確実に溶着され、永久磁石３ｃ及びコア３ｄが一次成形部１０と二次成形部２０によって確実に覆われ、密封され、永久磁石３ｃ及びコア３ｄが完全にシールされる。ここで例えば、二次成形部２０の樹脂成形時に、熱や圧力の影響により外側環状突起１２、１４に気泡が発生してしまい外側環状突起１２、１４のみでは完全シールが出来ない場合であっても、一次成形部１０の両端の外側環状突起１２、１４よりも内周側に位置する内周側環状突起１３、１５の加工条件は外側環状突起１２、１４に対する条件と異なるため気泡の発生がないことが十分期待できる。これにより、完全シールの信頼性を向上することができる。

図５および図６に、別の実施形態を示す。図５では外周側環状突起１２、１４を内周側環状突起１３、１５に比べて大きく、図６では内周側環状突起１３、１５にを外周側環状突起１２、１４に比べて大きく設定することで、外周側環状突起１２、１４と内周側環状突起１３、１５との間に樹脂成形時に生じる、熱、圧力および冷却速度等の条件差を積極的に大きくし、気泡等によるシール不良の可能性を低減することもできる。

また、以上に述べた構成のロータ３においては、一次成形部１０と二次成形部２０とが同じ材質からなるので、熱膨張率の差に起因する問題は生じない。

なお、図７に示す様に、ロータ３の駆動部３ａの外周面には、ロータ３の軸方向に沿って一端に向かって延びるスキュー溝２５が樹脂成形により形成されていると好ましい。スキュー溝２５が設けられていると、水（作動流体）は、ロータ３の回転にともなって、ロータ３の一端、すなわちハウジング４におけるロータ３の支持部分に送られるので、この支持部分が作動流体によって効率よく潤滑される。なお、このスキュー溝２５を設ける方式は、駆動部３ａがプラマグ一体成形により成形されるロータにも適用できる。

なお、図８に示す様に、二次成形時にロータ３の軸方向両端に端面に半球状に凹んだ軸受け面３ｆ、３ｇを形成し、ロータ３とハウジング４との間には、ロータ６の長手方向に関して対向し、ロータ３を回転、摺動自在に支持すべく駆動部３ａ及びインペラ３ｂの端面に摺接する一対の球面部をもつ球面軸受け３０、３１が設けられていると好ましい。ロータ３を球面軸受け３０及び３１によって支持することにより、精度が必要なシャフト５を用いる必要がなくなり、ロータ３の設計を簡素化できる。また、シャフト５を用いることによって引き起こされていた軸ずれが減少し、ロータ３が振動しにくくなる。また、シャフト５を用いないので、ロータ３を小型化することも可能となる。

本発明に係るウォータポンプ１の構造を示す図。 ロータ３の一次成形部１０を示す図。 一次成形部１０に二次成形部２０が溶着された状態を示す図。 図３におけるＡ示部分の拡大図。 別の実施例の環状突起を示す図 別の実施例の環状突起を示す図 スキュー溝２５が設けられるロータ３の図。 球面部３０及び３１で支持されるロータ３の図。

符号の説明

１ ウォータポンプ
２ ステータ
２ａ コイル
３ ロータ
３ａ 駆動部
３ｂ インペラ部
３ｃ 永久磁石
３ｄ コア
４ ハウジング
１０ 一次成形部
１２ 突起部
１３ 突起部
１４ 突起部
１５ 突起部
２０ 二次成形部
２５ スキュー溝
３０ 球面軸受け
３１ 球面軸受け

Claims (5)

1. 周方向に並んだ複数のティースとそれぞれの前記ティースに巻回された複数のコイルとを有する筒状のステータと、
   前記ステータの内部に収容されるとともに永久磁石及びコアを保持する駆動部と作動流体を圧送するインペラ部とを有し前記駆動部にて発生する回転駆動力により前記作動流体中にて回転するロータと、
   前記ロータを回転自在に支持するハウジングと、
   を備える電動ポンプにおいて、
   前記ロータの駆動部は、樹脂成形により形成され、前記永久磁石と前記コアとを固定する一次成形部と、樹脂成形により形成され、前記一次成形部に接合されるとともに前記永久磁石および前記コアを密封する二次成形部とが設けられ、
   前記一次成形部における前記二次成形部との接合部には、環状を呈するとともに前記二次成形部に向かって突出する複数の環状突起が設けられ、
   前記複数の環状突起のうちの第１の環状突起は、第２の環状突起を囲むように形成されることを特徴とする電動ポンプ装置。
2. 前記環状突起は円環状であるとともに前記一次成形部が形成された前記ロータの軸方向両端の端面にそれぞれ複数個形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
3. 複数の前記環状突起のうち少なくとも１つは他の前記環状突起と大きさが異なることを特徴とする請求項２に記載の電動ポンプ。
4. 前記二次成形部は前記インペラ部を一体に形成しており、
   前記駆動部の外周面には、前記ロータの軸方向に向かって延びるスキュー溝が形成されることを特徴する請求項１乃至３のいずれか一に記載の電動ポンプ。
5. 前記二次成形部は前記ロータの軸方向両端の端面に半球状に凹んだ軸受け面を形成しており、
   前記ロータの両端と前記ハウジングとの軸方向の間には、球軸受けが配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の電動ポンプ。

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