JP2009074470A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ヨークに接水し難い構造としつつもモータ効率を向上できるポンプの提供を図る。
【解決手段】ポンプ１は、ポンプ室５を内部に有するとともに前記ポンプ室５に連通する吸入口９および吐出口１１が開口するポンプケース３と、前記ポンプ室５内に配置された羽根車１９と、前記羽根車１９に取り付けられ当該羽根車１９と一体に回転する円筒状のロータマグネット２７ａと、前記ポンプケース３に固定され前記ロータマグネット２７ａと同心に設けられた円筒状のステータ２３と、を有するモータ２１と、を備える。そして、少なくとも内周面および外周面が前記ロータマグネット２７ａ内に埋設されたヨーク２７ｂを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプに関し、特にパソコンなどの電子部品用の小型冷却用ポンプに好適なポンプに関する。

従来のポンプとしては、内部にポンプ室を有するとともに当該ポンプ室に連通する吸込口および吐出口を有するポンプケースと、モータによって回転し、吸込口から吸入した流体を昇圧して吐出口から吐き出させる羽根車と、を備えて構成されるものがある。モータは、羽根車と一体に回転するロータと、このロータの外周側に円筒状の隔壁を隔てて配置された円筒状のステータと、を備え、ロータがポンプ室内の液体に接触するようになっている。
特開平６−１９３５８３号公報

このような前記従来技術では、ロータは、羽根車から突設された円筒状のボス部と、ボス部の外周に同心に配置される円筒状のヨークと、ヨークの外周に嵌合され複数のマグネット部を円周方向に等間隔に備える円筒状のロータマグネットと、これらヨークおよびロータマグネットと同心に配置されロータマグネットの外周側に間隔をあけて配置されたパイプと、を備え、これらボス部とヨークとロータマグネットとパイプとが羽根車と樹脂で一体成形されている。つまり、前記従来技術では、パイプ部とロータマグネットとの間の隙間に樹脂（樹脂カバー）が介在することになり、この樹脂カバーによりポンプ室内の液体がロータマグネットおよび耐食性に劣るヨークに対して接水しないようになっていた。

しかしながら、樹脂カバーが、ロータマグネットとステータとの間に介在することとなるため、少なくとも樹脂カバーの厚み分ロータマグネットとステータとの距離が離れることとなり、モータ効率が低下してしまうこととなる。

本発明は、このような従来技術をもとに為されたものであり、ヨークが接水し難い構造としつつもモータ効率を向上できるポンプの提供を目的とする。

本発明は、ポンプ室を内部に有するとともに前記ポンプ室に連通する吸入口および吐出口が開口するポンプケースと、前記ポンプ室内に配置された羽根車と、前記羽根車に取り付けられ当該羽根車と一体に回転する円筒状のロータマグネットと、記ロータマグネットと同心に設けられた円筒状のステータと、を有するモータと、を備えたポンプであって、少なくとも内周面および外周面が前記ロータマグネット内に埋設されたヨークを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ヨークによりロータマグネットの磁力が効率的に引き出される。そして、ヨークの内周面および外周面がいずれもロータマグネットに被覆されることとなるため、従来のようにロータマグネットのステータ側の面を樹脂カバーで覆うことなくとも、ヨークに液体が接水ににくくなる。そのため、ヨークに液体が接水しにくい構造でありながらもロータマグネットとステータとの距離を小さくすることができ、モータ効率を向上できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１〜９は第１実施形態のポンプ１を示す。第１実施形態のポンプ１は、ポンプケース３内に収めた羽根車１３、１７をモータ２１で回転されることで、液体を吸入して昇圧して吐出するものである。以下、詳しく説明する。

（ポンプケース）
図１、２に示すように、第１実施形態のポンプ１は、内部にポンプ室５およびモータ室７を有するポンプケース３を備えて構成されている。このポンプケース３は、上部ケーシング３Ａと、下部ケーシング３Ｂと、カバー３Ｃと、を組み合わせて構成されている。上部ケーシング３Ａと下部ケーシング３Ｂとの間にポンプ室５が画成され、下部ケーシング３Ｂとカバー３Ｃとの間にモータ室７が画成されている。上部ケーシング３Ａには、ポンプ室５に連通する吸入口９が開口し、下部ケーシング３Ｂには、同じくポンプ室５に連通する吐出口１１が開口している。

ポンプケース３内のポンプ室５には、図１、２に示すように、上流側の羽根車１３と、案内板１５および仕切板１７からなるセパレータ１４と、下流側の羽根車１９と、が収容されている。

一方、ポンプケース３内のモータ室７には、モータ２１のステータ２３およびステータ２３の駆動回路２５が配置され（図２参照）、モータ２１の一部つまりロータ２７は羽根車１９と一体に形成されてポンプ室５内に配置されている（図２参照）。

（羽根車）
次に、ポンプ室５内に配置された羽根車１３、１９について説明する。

各羽根車１３、１９は、図１、２に示すように、中央部に吸込部１３ｄが開口する略円板状の前面シュラウド１３ａ、１９ａと、この前面シュラウド１３ａ、１９ａに対面する略円板状の後面シュラウド１３ｂ、１９ｂと、これら両シュラウド間に設けられ且つ径方向中央側から径方向外側に向けて放射状に延在する複数のブレード１３ｃ、１９ｃと、隣り合うブレードの外周端同士の間に形成される吹出部１９ｅと、を備えて構成されている（図５、８参照）。

これら両羽根車１３、１９は、図１、２に示すように、同軸上に配置されており、両羽根車１３、１９からはその中央部から相手側に向けて突設された円筒状の連結部１３ｆ、１９ｆが設けられて、羽根車１３、１９同士がこの連結部１３ｆ、１９ｆを介して互いに相対的に回転しないよう係止されている。連結部１３ｆ、１９ｆ内の中空部には、ポンプケース３に固定された軸２９がラジアル軸受３１を介して嵌合されており、これにより、当該軸２９を中心にして両羽根車１３、１９が一体的に回転するようになっている。なお、軸２９の軸方向両端側には、ラジアル軸受３１と摺接する中空円板形状のスラスト軸受３３が設けられている。

羽根車１３、１９が回転すると、羽根車１３、１９の前面シュラウド１３ａ、１９ａの中央部の吸込部１３ｄ、１９ｄから液体が吸い込まれ、この吸い込まれた液体が両シュラウド間のブレード１３ｃ、１９ｃによって外周側に向けて加圧されつつ押し出され、隣り合うブレードの間（吐出部１３ｅ、１９ｅ）から吐出されることとなる（図２および図９中の矢印参照）。

（セパレータ）
次に、セパレータ１４について説明する。

図１、２に示すように、案内板１５および仕切板１７を互いに組み合わされて構成されるセパレータ１４は、ポンプ室５内を２つのポンプ室５Ａ、５Ｂに区画している。この例では、一方のポンプ室５Ａは内部に上流側の羽根車１３を配置した上流側のポンプ室５Ａであり、他方のポンプ室５Ｂは内部に下流側の羽根車１９を配置した下流側のポンプ室５Ｂとなっている。なお、上流側のポンプ室５Ａには前記吸入口９が連通し、下流側のポンプ室５Ｂには前記吐出口１１が連通している。

図１に示すように、このようなセパレータ１４を構成する案内板１５および仕切板１７には、それぞれ中央部に中央貫通口１５ａ、１７ａが形成されており、この中央貫通口１５ａ、１７ａを通じて両羽根車１３、１９の前記連結部１３ｆ、１９ｆが貫通している。

案内板１５は、図１に示すように、中央部に中央貫通口１５ａを有する円板状の本体部１５ｂと、当該本体部１５ｂの表面側から突設され内周側に上流側羽根車１３を収容する円筒部１５ｃと、当該円筒部１５ｃに切欠形成された切欠口１５ｄと、円筒部１５ｃの外周側で前記切欠口１５ｄに近接する位置において本体部１５ｂを表裏に貫通する連通口１５ｅと、本体部１５ｂの裏面側に溝状に形成された案内通路１５ｆ（図６ｃ参照）と、備えて構成されている。一方、仕切板１７は、案内板１５の裏面に密着するように積層されこれにより案内板１５の裏面の溝状の案内通路１５ｆを塞いでいる。

このようなセパレータ１４（１５、１７）の構成により、上流側羽根車１３の吐出部１３ｅから吐出された流体が、下流側羽根車１９の吸込部１９ｄに向けてガイドされるようになっている（図２、９参照）。

つまり、上流側羽根車１３の外周側の吐出部１３ｅから排出された液体は、まず案内板１５の円筒部１５ｃの内周側から切欠口１５ｄを通じて円筒部１５ｃの外周側へ流れていき（図６ａ参照）、連通口１５ｅを通じて案内板１５の表面側から裏面側に流れていく（図６ａ、図６ｃ参照）。次に、案内板１５の裏面の案内通路１５ｆを通じて、案内板１５の外周側から中央部へ流れていく（図６ｃ参照）。そして、最終的に仕切板１７の中央の中央貫通口１７ａを通じて、下流側羽根車１９の吸込部１９ｄへ流れ込むようになっている。

（モータ）
次に、モータ２１について説明する。

モータ２１は、磁界を発生させる円筒状のステータ２３と、そのステータ２３を制御する駆動回路２５と、ステータ２３によって発生される磁界により回転する円筒形のロータ２７と、備えて構成されている。ロータ２７は下流側羽根車１９と一体に形成され、前記ポンプ室５内で羽根車１３と一体に回転するようになっており、このロータ２７の外周側にポンプ室５とモータ室７とを隔てる円筒状の隔壁２８を隔ててステータ２３が配置されている。ステータ２３は、モータ室７内で、隔壁２８の外周に嵌合した状態でポンプケース３に固定されている。

（作用）
以上のように構成されたポンプ１において、モータ２１を駆動すると、ロータ２７と一体に設けられた下流側羽根車１９が回転し、これに連結された上流側羽根車１３も同期して回転する。これにより、ポンプケース３の吸入口９から吸収された液体が、ポンプ室５内で昇圧されて、ポンプケース３の吐出口１１から吐出される。

（ヨーク）
ここで本実施形態のロータ２７は、下流側羽根車１９から突設された円筒状のボス部１９ｇと、このボス部１９ｇと同心で且つボス部１９ｇの外周に嵌合され且つ円周方向にＳ極／Ｎ極のマグネット部が交互に等間隔に配置されてなるロータマグネット２７ａと、を備えて構成されている。このロータマグネット２７ａ内には、例えば鉄やステンレス材料からなるヨーク２７ｂ（鉄心部）が埋設されている。このヨーク２７ｂは、ロータマグネット２７ａのステータ２３とは逆側に配置され、ロータマグネット２７ａの磁力がステータ２３とは逆側に漏れてしまうことを防いでマグネットの能力を十分に引き出すものである。

そして、ヨーク２７ｂは、その軸方向一端がロータマグネット２７ａ外に露出しているものの、そのヨーク２７ｂの軸方向一端（露出端部）が下流側羽根車１９に一体に成形されて埋設され、またヨーク２７ｂの内周面および外周面がロータマグネット２７ａに埋設（インサート成形）されているため、つまりヨーク２７ｂの全周がロータマグネット２７ａに被覆されているため、ロータマグネット２７ａのステータ２３側の面を従来のように樹脂カバーで覆わずとも、液体がヨーク２７ｂに接水しなくなる。そのため、樹脂カバーがない分、ロータマグネット２７ａとステータ２３との距離を狭くすることができ、モータ効率を向上できる。

なお、このようなヨーク２７ｂを埋設したロータマグネット２７ａの製造方法の一例としては、例えば図１０に示すように、金型５１、５３により形成されるキャビティー５５内に、これら金型５１、５３の一方により保持されたヨーク２７ｂを臨ませ、この状態でキャビティー５５内にロータマグネット２７ａを構成する磁性材料を含んだ樹脂材料を流し込み、磁性材料を磁化することで製造できる。そして、製造されたヨーク２７ｂを埋設したロータマグネット２７ａは、下流側羽根車１９にインサート成形される。

（効果）
以上のように第１実施形態のポンプ１は、ポンプ室５を内部に有するとともに前記ポンプ室５に連通する吸入口９および吐出口１１が開口するポンプケース３と、前記ポンプ室５内に配置された羽根車１９と、前記羽根車１９に取り付けられ当該羽根車１９と一体に回転する円筒状のロータマグネット２７ａと、前記ポンプケース３に固定され前記ロータマグネット２７ａと同心に設けられた円筒状のステータ２３と、を有するモータ２１と、を備える。そして、少なくとも内周面および外周面が前記ロータマグネット２７ａ内に埋設されたヨーク２７ｂが、前記ロータマグネット２７ａのステータ２３側の面とは反対面側に設けられている。

そのため、ヨーク２７ｂの内周面および外周面がいずれもロータマグネット２７ａに被覆されることとなるため、ヨーク２７ｂに液体が接水ににくくなる。このとき、従来のようにロータマグネット２７ａのステータ２３側の面を樹脂カバーで覆うことなくともヨーク２７ｂに液体が接水しにくくできるため、ロータマグネット２７ａとステータ２３との距離を小さくすることができ、モータ効率が向上することとなる。

また第１実施形態のポンプ１では、ヨーク２７ｂのロータマグネット２７ａから露出する軸方向一端部（露出端部）が、前記羽根車１９に一体に形成されて埋設されているため、ヨーク２７ｂに液体が接水することを確実に防止できる。

（第２実施形態）
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は第２実施形態のロータの製造方法を示すものであり、図１１（ｃ）が第２実施形態のロータ２７を示す。第２実施形態では、ヨーク２７ｂは樹脂などの耐水性の優れるコーティング層２７ｃで予め覆われた状態（図１１（ａ）参照）で、ロータマグネット２７ａ内に埋設（インサート成形）されるようになっている（図１１（ｂ）参照）。

そのため、第２実施形態によれば、ヨーク２７ｂの外周全体が薄いコーティング層２７ｃで被覆されているため、ヨーク２７ｂに液体が接水することを確実に防止できる利点がある。

以上、本発明を上述の実施形態を例にとって説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されることはない。

例えば上述の実施形態では、羽根車が２つの２段ポンプを例に説明したが、本発明は、羽根車が３つ以上の多段ポンプにも適用できるし、また羽根車が１つの一段ポンプにも適用できる。また、上述の実施形態では、ロータの外周側にステータが配置された構造であったが、ロータの内周側にステータが配置される構造にも本発明を適用できる。また、その他、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

図１は第１実施形態のポンプの斜視図。 図２は同ポンプの断面図。 図３は同ポンプの上部ケーシングを示す図。 図４は同ポンプの下部ケーシングを示す図。 図５は同ポンプの上流側の羽根車を示す図。 図６は同ポンプのセパレータの案内板を示す図。 図７は同ポンプのセパレータの仕切板を示す図。 図８は同ポンプの下流側の羽根車を示す図。 図９は同ポンプの一部の拡大断面図。 図１０は同ポンプのロータマグネットの製造方法を示す概略図。 図１１は第２実施形態のポンプのロータの製造方法を示す概略図。

符号の説明

１…ポンプ
３…ポンプケース
５…ポンプ室
７…モータ室
９…吸入口
１１…吐出口
１３…上流側羽根車
１９…下流側羽根車
１９ｇ…ボス部
２１…モータ
２３…ステータ
２７…ロータ
２７ａ…ロータマグネット
２７ｂ…ヨーク
２７ｃ…コーティング層
２８…隔壁部

Claims (2)

1. ポンプ室を内部に有するとともに前記ポンプ室に連通する吸入口および吐出口が開口するポンプケースと、
   前記ポンプ室内に配置された羽根車と、
   前記羽根車に取り付けられ当該羽根車と一体に回転する円筒状のロータマグネットと、前記ロータマグネットと同心に設けられた円筒状のステータと、を有するモータと、
   を備えたポンプであって、
   少なくとも内周面および外周面が前記ロータマグネット内に埋設されたヨークを備えることを特徴とするポンプ。
2. 請求項１に記載のポンプであって、
   前記ヨークは、全体がコーティング層で被覆されていることを特徴とするポンプ。

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