JP2014173585A - Electric fluid pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動流体ポンプに関する。 The present invention relates to an electric fluid pump.
従来、ロータとインペラを備え、ロータ及びインペラの径方向内側を軸方向に貫通する孔内に設置された支持軸に対してロータ及びインペラを回転自在に支持する電動流体ポンプが知られている(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric fluid pump that includes a rotor and an impeller, and rotatably supports the rotor and the impeller with respect to a support shaft that is installed in a hole penetrating the rotor and the impeller in the radial direction in the radial direction ( For example, Patent Document 1).
しかし、従来の電動流体ポンプでは、支持軸と孔との間に異物が滞留すると、支持軸等が摩耗するおそれがあった。本発明の目的とするところは、支持軸等の摩耗を抑制することができる電動流体ポンプを提供することにある。 However, in the conventional electric fluid pump, if the foreign matter stays between the support shaft and the hole, the support shaft or the like may be worn. An object of the present invention is to provide an electric fluid pump capable of suppressing wear of a support shaft and the like.
上記目的を達成するため、本発明の電動流体ポンプは、好ましくは、支持軸と孔との間からの流体の流出を促進する手段を有することとした。 In order to achieve the above object, the electric fluid pump of the present invention preferably has means for promoting the outflow of fluid from between the support shaft and the hole.
よって、支持軸と孔との間に異物が滞留することを抑制し、支持軸等の摩耗を抑制することができる。 Therefore, it can suppress that a foreign material stays between a support shaft and a hole, and can suppress wear of a support shaft.
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail using examples.
[実施例1]
まず、構成を説明する。実施例1の電動流体ポンプ(以下、単に「ポンプ1」という。)は、吸入・吐出する作動流体として冷媒(冷却水)を用いるウォーターポンプである、ポンプ1は、熱交換機(ラジエータ)に接続された循環回路中に組み込まれる冷却用ポンプであり、例えばハイブリッド自動車においてエンジン(内燃機関)や駆動用モータ、インバータ等に冷却水を供給する。ポンプ1は、ポンプ部2と、ポンプ部2を駆動する駆動部としてのモータ部3と、支持軸4と、モータ部3の作動を制御する制御部5とを、同一のハウジング6内に有する1つのユニットとして構成されている。ハウジング6は、ポンプカバー61と、ポンプボディ62と、基板ハウジング63との結合により形成されている。図1は、ポンプ1をその中心軸Oを通る平面で切った断面図である。図2は、ポンプ1の回転体(インペラ20、ロータ31等)の斜視図である。軸Oは、ハウジング6を基準として規定される上記回転体の理想的な回転軸であり、支持軸4の軸心でもある。また、上記回転体の中心軸(回転軸)をPとする。説明のため、軸O(P)の方向にx軸を設け、モータ部3(ロータ31)に対してポンプ部2(インペラ20)の側を正方向とする。図3は、上記回転体をx軸負方向側から見た正面図である。
[Example 1]
First, the configuration will be described. The electric fluid pump of the first embodiment (hereinafter simply referred to as “
(ポンプ部)
ポンプ部2は、インペラ20を有している。インペラ20は、ポンプカバー61及びポンプボディ62により形成されるポンプ室R1内に回転自在に収容される。ハウジング6は、軸O上に延びてポンプ室R1内に開口する吸入口INと、ポンプ室R1の外周部から軸Oに直交する平面内を延びてポンプ室R1外に開口する吐出口OUTとを有している。インペラ20が回転することにより、冷却水は、吸入口INからポンプ室R1内に吸入され、インペラ20の外周側の吐出流路を経て、吐出口OUTから吐出(圧送)される。ポンプ1は、インペラ20が回転することで冷却水に作用する遠心力を用いて冷却水に対して径方向に圧力を与える遠心ポンプである。インペラ20は、複数の羽根201を有する羽根車であり(図2参照)、樹脂材料により成形されている。インペラ20は、ロータ31の軸方向一方側(x軸正方向端)にロータ31と略同軸かつ一体に形成され、x軸方向で吸入口INに対向するように設置される。各羽根201は、軸Pを中心として放射状に配置されている。各羽根201は、例えば、軸Pから径方向外側に向かうにつれてインペラ20の回転方向とは反対側に傾斜するように配置され、全体として渦巻き状に設置されている。インペラ20のx軸正方向側には、インペラ20の径方向外側半分を覆うように、冷却水の流れをガイドするためのシュラウド(側板)21が設置されている。ポンプカバー61とポンプボディ62との間にはシール部材としてのOリングS1が設置され、これによりポンプ室R1の液密性が確保されている。
(Pump part)
The
(モータ部)
モータ部3は、界磁源としての永久磁石32がロータ31側に設けられた回転界磁型モータであり、DCブラシレスモータである。モータ部3は、所謂インナロータ型であり、ポンプボディ62等により形成されるモータ室R2内に収容される筒状のステータ(固定子)30と、ステータ30の内周側(径方向内側)に設けられたロータ(回転子)31とを有している。モータ部3は、永久磁石32がロータ31内に埋設された永久磁石埋め込み型(IPM)モータである。ステータ30は、円環状のステータコア30aと、ステータコア30aに巻回された複数のコイル30bとを有しており、コイル30bへの通電によりステータコア30aの内周側に磁束を生じさせる。
(Motor part)
The
ロータ31は、磁極保持部31aと軸部31bを有している。磁極保持部31aは、ロータコア310と永久磁石32を備え、ステータ30の内周面と僅かな径方向隙間を介して対向するように設置される円柱状の部分である。磁極保持部31aの径方向外側の外周面は樹脂により覆われると共に、磁極保持部31aのx軸正方向側の頂面及びx軸負方向側の底面が樹脂により覆われている。磁極保持部31aの内部には、ステータ30の複数のコイル30bに対応して、複数の磁極が周方向で(N極S極が交互に並ぶように)保持されている。磁極保持部31aは、ステータ30との間の電磁的な相互作用(電磁力)により回転駆動される。軸部31bは、樹脂材料により磁極保持部31aと略同じ軸P上に形成された軸部材である。軸部31bの外周の径方向寸法は後述するロータコア310の内周の径方向寸法よりも若干小さい。軸部31bの軸方向一方側はインペラ20のx軸負方向側に固定されると共に、軸方向他方側が磁極保持部31aのx軸正方向側に固定されている。軸部31bは、磁極保持部31aと一体に回転することで、インペラ20を回転させるための動力を伝達する。
The
ロータ31(磁極保持部31aと軸部31b)は、樹脂材料を金型内に射出成形することでインペラ20と一体に形成される。なお、インペラ20をロータ31とは別部材としてこれをロータ31に固定することとしてもよい。ロータ31(とインペラ20)の内周側(径方向内側)には、軸Pの周りに、ロータ31(とインペラ20)を軸方向に貫通する支持孔313が形成されている。支持孔313(の本体部)の径方向寸法はx軸正方向側からx軸負方向側へ向かうにつれて徐々に大きくなるように設けられている。軸部31bのx軸正方向端(軸部31bとインペラ20との接続部位)であって、支持孔313のx軸正方向側の端部には、円筒状の第1軸受保持部314が、支持孔313(の本体部のx軸正方向端)よりも大径に形成されている。また、磁極保持部31aのx軸負方向端であって、支持孔313のx軸負方向側の端部には、円筒状の第2軸受保持部315が、支持孔313(の本体部のx軸負方向端)よりも大径に形成されている。
The rotor 31 (the magnetic
第1軸受保持部314には、第1軸受としての第1ブッシュ7aが固定設置される。第1ブッシュ7aの円筒状の本体部70の外周が第1軸受保持部314の内周に嵌合すると共に、本体部70の軸方向一端側に設けられた鍔部71がインペラ20のx軸正方向側に係止される。第2軸受保持部315には、第2軸受としての第2ブッシュ7bが固定設置される。第2ブッシュ7bの円筒状の本体部70の外周が第2軸受保持部315の内周に嵌合すると共に、本体部70の軸方向一端側に設けられた鍔部71が磁極保持部31aのx軸負方向側に係止される。第1、第2ブッシュ7a,7bは、共に滑り軸受であり、例えば耐摩耗性に比較的優れた樹脂材料で形成されている。
A
支持軸4は、軸部材であり、ロータ31(とインペラ20)の支持孔313を貫通するように、ハウジング6に対して固定設置されている。支持孔313内に設置された支持軸4は、第1、第2ブッシュ7a,7bを介して、ロータ31及びインペラ20を回転自在に支持する。第1、第2ブッシュ7a,7bの内周面の径方向寸法(直径)は、支持孔313(の本体部のx軸正方向端)の径方向寸法(直径)よりも小さく、支持軸4の外周面の径方向寸法(直径)よりも僅かに大きく設けられている。すなわち、ロータ31に固定された第1、第2ブッシュ7a,7bの内周と支持軸4の外周との間には僅かな径方向隙間があり、第1、第2ブッシュ7a,7bは支持軸4に対して摺動可能に設けられている。第1、第2ブッシュ7a,7bは、支持軸4に対してロータ31及びインペラ20を回転自在に支持する。支持軸4の一端側(x軸負方向端部)には大径部40が設けられている。支持軸4の大径部40を除く本体部の径方向寸法(直径)はx軸方向で略等しい。支持孔313(の本体部)の内周面と支持軸4(の本体部)の外周面との間の隙間の径方向寸法は、x軸正方向側からx軸負方向側へ向かうにつれて徐々に大きくなる(隙間が広くなる)。
The
ポンプカバー61には、移動規制部610が形成されている。移動規制部610は、ポンプカバー61における吸入口INのx軸負方向側の内周から突出するリブ611により支持され、軸O上に配置されている。支持軸4のx軸正方向側の端部は移動規制部610の貫通孔612に嵌合するように移動規制部610に固定設置される。これにより、支持軸4のx軸正方向側がハウジング6に保持される。移動規制部610のx軸負方向端面と第1ブッシュ7aの鍔部71とは、x軸方向で若干の隙間を介して対向しており、この軸方向隙間には支持軸4を囲むようにワッシャ8が設置される。インペラ20(及びロータ31)のx軸正方向側への移動は、第1ブッシュ7a(の鍔部71)がワッシャ8に対して摺動可能に当接することで規制される。ポンプボディ62のx軸負方向側端にはホルダ部材64が固定設置されている。支持軸4の大径部40はホルダ部材64の貫通孔640に嵌合するようにホルダ部材64に固定設置される。これにより、支持軸4のx軸負方向側がハウジング6に保持される。ロータ31(及びインペラ20)のx軸負方向側への移動は、第2ブッシュ7b(の鍔部71)が大径部40に対して摺動可能に当接することで規制される。
A
(ステータ収容室とロータ収容室)
ポンプボディ62のx軸正方向側にはポンプボディ62の外周部から径方向内側に向かって張り出すように隔壁部620が設けられている。隔壁部620の径方向内側にはx軸負方向側に向かって突出する円筒状の突出部621が形成されている。隔壁部620の径方向内側のx軸正方向側にはインペラ20の外周部のx軸負方向側部位を収容する凹部622が設けられている。ポンプボディ62内のモータ室R2は、隔壁部材65によりステータ収容室R21とロータ収容室R22とに画成されている。隔壁部材65は、非磁性体の金属材料で作られた薄肉の円筒状である。隔壁部材65は、円筒状の外壁部650と、外壁部650のx軸正方向側の開口部に径方向外側に広がるように設けられたフランジ部651と、フランジ部651の外周縁からx軸正方向側に延びる円筒状の大径部652と、外壁部650のx軸負方向側の開口部に径方向内側に広がるように設けられたフランジ部653と、フランジ部653の内周縁からx軸負方向側に延びる円筒状の小径部654とを有している。外壁部650の内周の径方向寸法(直径)は、ポンプボディ62の隔壁部620(突出部621)の内周の径方向寸法(直径)と略同じに設けられており、外壁部650と隔壁部620(突出部621)の内周面は、段差なく連続する略同一面を形成する。
(Stator storage chamber and rotor storage chamber)
A
ポンプボディ62の隔壁部620の突出部621のx軸負方向端に、隔壁部材65のx軸正方向端(フランジ部651)を設置する。また、隔壁部材65のx軸負方向端(フランジ部653)に、ホルダ部材64の(貫通孔640の径方向外側でx軸正方向側へ突出する)円筒部641のx軸正方向端を設置する。これにより、隔壁部材65の径方向外側、具体的には、ポンプボディ62の(隔壁部620のx軸負方向側の面を含む)内周面と、隔壁部材65の径方向外側の外周面と、ホルダ部材64の(円筒部641の径方向外側の外周面を含む)円筒部641より径方向外側部分のx軸正方向側の面との間に、ステータ収容室R21が形成される。ステータ収容室R21はドーナツ状の閉空間であり、ステータ収容室R21にはステータ30が設置・収容される。
The x-axis positive direction end (flange portion 651) of the
また、隔壁部材65の径方向内側、具体的には、ポンプボディ62の隔壁部620(突出部621)の径方向内側の内周面と、隔壁部材65の径方向内側の内周面と、ホルダ部材64の円筒部641より径方向内側部分のx軸正方向側の面との間に、ロータ収容室R22が形成される。ロータ収容室R22にはロータ31が回転自在に設置・収容される。ロータ収容室R22は、そのx軸正方向側で、インペラ20の外周部のx軸負方向側部位とポンプボディ62の隔壁部620(凹部622)との間の隙間を介してポンプ室R1と常時連通する開空間であり、ポンプ室R1からの冷却水が充たされる。また、ロータ収容室R22は、支持孔313(及び第1、第2ブッシュ7a,7bの内周面)と支持軸4との間の隙間を介して、ポンプ室R1と連通している。
Further, the radially inner side of the
ポンプボディ62における隔壁部620の突出部621の径方向外側と、隔壁部材65の大径部652の径方向内側との間には、シール部材としてのOリングS2が設置される。また、ホルダ部材64における円筒部641の径方向内側と、隔壁部材65の小径部654の径方向外側との間には、シール部材としてのOリングS3が設置される。これにより、隔壁部材65の径方向内側と径方向外側との連通が遮断される。すなわち、ステータ収容室R21とロータ収容室R22とはOリングS2,S3により液密に隔成されており、ロータ収容室R22からステータ収容室R21(及び後述する基板収容室R3)へ冷却水が入り込まないように設けられている。
An O-ring S <b> 2 as a seal member is installed between the radially outer side of the protruding
(制御部)
基板ハウジング63は、ポンプボディ62のx軸負方向側の開口部を塞ぐように取り付けられ、その内部に基板収容室R3を形成する。基板収容室R3は基板ハウジング63とホルダ部材64との間に画成される。制御部5は、モータ部3の駆動電流を供給するドライバであり、基板収容室R3に収容される基板50と、キャパシタ(コンデンサ)等を有している。基板50には、電子回路(CPUやトランジスタ等)が搭載されており、これらの回路素子とキャパシタ等により変換機及び制御回路が構成されている。変換機は、直流電源であるバッテリから電力供給を受けてモータ部3(コイル30b)へ交流電力を供給し、制御回路は変換機を制御する。基板50と略平行に配置される基板ハウジング63のx軸負方向端面にはヒートシンクが形成されている。
(Control part)
The
(ロータの詳細)
磁極保持部31aは、ドーナツ円板状の電磁鋼板を複数枚、軸Pの方向に積層させることで形成された中空円筒状のロータコア310を備える(図1、図5参照)。ロータコア310には、永久磁石32を挿入設置するための挿入孔311が複数(本実施例では6)設けられている。各挿入孔311は、x軸方向に延びるように設けられ、そのx軸正方向側の端部はロータコア310のx軸正方向端面により塞がれる一方、各挿入孔311のx軸負方向側の端部はロータコア310のx軸負方向端面に開口する。各挿入孔311の開口部は、x軸方向から見て正六角形の各辺を構成するように、軸Pの周りに並んで配置されている。永久磁石32は板状であり、複数(本実施例では6枚)設けられている。各永久磁石32は、未着磁状態でロータコア310の挿入孔311に挿入設置されることで磁極保持部31aの内部に埋め込まれた後、着磁ヨーク9により着磁される。これにより、複数の磁極が周方向で並ぶように形成される。
(Details of rotor)
The magnetic
図5の左半分に示すように、本実施例のロータコア310の外周には、各挿入孔311の周方向(軸Pの回り方向)における端部の近傍で、軸方向に延びる凹部312が溝状に設けられている。凹部312は、隣接する2つの挿入孔311の間の近傍に設けられた比較的浅い第1の凹部312aと、第1の凹部312aの周方向における略中央位置で、隣接する挿入孔311間に径方向内側に向かって入り込むように設けられた比較的深い第2の凹部312bとを有している。このような凹部312を設けることにより、各挿入孔311の周方向端部からロータコア310(凹部312)の外周面までの距離が、可及的に小さくなるように設けられている。凹部312は挿入孔311と同数(本実施例では6)設けられている。
As shown in the left half of FIG. 5, the outer periphery of the
ロータ31とインペラ20を一体成形する際、その前段階で、永久磁石32を設置したロータコア310にホルダ部材33(図1参照)を組み付けておく。ホルダ部材33は樹脂材料で形成された磁石押さえ部品である。ホルダ部材33の円筒部33aがロータコア310の内周側にx軸負方向側から嵌合して固定される際、ホルダ部材33の鍔部33bが各挿入孔311のx軸負方向側の開口を塞ぐことで、各挿入孔311からの永久磁石32の脱落を防止する。ホルダ部材33のx軸負方向側の面には、放射状に(径方向に)延びる凹部330が複数(本実施例では6)、軸Pの周りに略等間隔に並んで設けられている。これらの凹部330が、金型側の第1の凸部(治具)に嵌合することで、金型内にロータコア310(と永久磁石32とホルダ部材33とのアセンブリ)が位置決めされて設置される。この位置決めにより、ロータコア310の外周に設けられた各凹部312内に、金型側にx軸方向に延びるように設けられた第2の凸部が僅かに入り込むように、ロータコア310(上記アセンブリ)が金型内に設置される。この状態で、金型内に樹脂材料を射出成形することで、ロータ31とインペラ20が樹脂により一体に成形される。なお、ホルダ部材33の鍔部33bが各挿入孔311のx軸負方向側の開口を部分的に塞ぐ(各挿入孔311を部分的に開口した状態とする)ように設けてもよい。この場合、上記射出成形時に上記部分的な開口部から各挿入孔311内に樹脂材料が注入されることから、永久磁石32を挿入孔311に固定する工程が別途不要となり、製造コストを低減できる。
When the
このようにして作成されたロータ31の径方向外側の外周面には、金型の上記第2の凸部が抜け出ることにより、ロータコア310の凹部312と同様に軸方向に延びる凹部(以下、第1の溝部316という)が、複数(本実施例では6)形成されている(図2、図3参照)。ロータ31のx軸負方向側の面には、金型側の上記第1の凸部が抜け出ることにより、ホルダ部材33の凹部330と同様に放射状に延びる凹部(以下、第2の溝部317という)が、複数(本実施例では6)形成されている。図2に示すように、第1の溝部316は、樹脂により覆われたロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面において、ロータ31の軸方向一方側(x軸正方向側)から軸方向他方側(x軸負方向側)へ延びるように、ロータ31(磁極保持部31a)の軸方向全範囲に亘って設けられている。言い換えると、x軸方向から見て第1の溝部316は塞がれておらず、第1の溝部316のx軸方向両端はロータ31(磁極保持部31a)の軸方向両端に開放されている。図5に示すように、第1の溝部316は、周方向で隣接する永久磁石32(挿入孔311)の間を延びるように設けられている。第1の溝部316の(周方向)幅および(径方向)深さは、永久磁石32を着磁するために用いるコイルである着磁ヨーク9の一部が第1の溝部316内に入り込むことが可能な程度に設けられている。
On the outer peripheral surface on the radially outer side of the
図3に示すように、第2の溝部317は、ロータ31(磁極保持部31a)の軸方向他方側(x軸負方向側)の底面においてロータ31の径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられている。第2の溝部317の径方向外側の端部は、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面よりも径方向内側に設けられ、かつ、ロータ31の周方向で第1の溝部316に対しズレて(具体的には、隣接する2つの第1の溝部316の略中間に)設けられている。図1に示すように、第2の溝部317は、永久磁石32よりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられている。より具体的には、第2の溝部317は、ロータコア310よりも僅かに径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられている
As shown in FIG. 3, the
[作用]
次に、作用を説明する。モータ部3のロータ31は、支持軸4に回転自在に支持されると共に、(制御部5が出力する制御信号に応じて)ステータ30が発生する磁束により、回転力を与えられる。これによりインペラ20が回転し、ポンプ部2が作動する。インペラ20の回転によりx軸正方向側からポンプ室R1内に吸入された流体の大部分は吐出口OUTから吐出される。本実施例では、上記吸入された流体の一部が支持軸4と支持孔313との間を円滑に流通するように設けている。図4は、図1の断面図の一部を模式的に描いたものであり、上記流体の一部の流れを一点鎖線の矢印で示す。ロータ収容室R22は、インペラ20の外周部のx軸負方向側部位とポンプボディ62の隔壁部620(凹部622)との間の隙間CL4を介して、ポンプ室R1と連通しており、ロータ収容室R22には冷却水が充たされている。また、支持孔313(及び第1、第2ブッシュ7a,7bの内周面)と支持軸4との間の隙間CL1は、x軸正方向側でポンプ室R1と連通し、x軸負方向側でロータ収容室R22と連通しており、隙間CL1にも冷却水が充たされている。ホルダ部材64のx軸正方向側の面ないし隔壁部材65のフランジ部653のx軸正方向側の面と磁極保持部31aのx軸負方向側の面との間の隙間CL2、及び、磁極保持部31aの径方向外側の外周面と隔壁部材65の外壁部650の径方向内側の内周面との間の隙間CL3は、ロータ収容室R22の一部を構成しており、これらの隙間CL2,CL3にも冷却水が充たされている。
[Action]
Next, the operation will be described. The
ロータ31(磁極保持部31a)の回転により、隙間CL2内の冷却水に遠心力が作用することで、隙間CL2内の冷却水が径方向外側に押し出され、隙間CL3を介して磁極保持部31aのx軸正方向側の空間に送出される。隙間CL2内の冷却水が径方向外側(隙間CL3内)に押し出されることに伴い、隙間CL1から隙間CL2内へ冷却水が吸入される(遠心ポンプ機能)。よって、図4に示すように、インペラ20(ロータ31)の回転により、x軸正方向側からポンプ室R1内に吸入された流体の一部は、隙間CL1から隙間CL2内に吸入されると共に、隙間CL2から隙間CL3を通って磁極保持部31aのx軸正方向側の空間に送出され、さらに隙間CL4を通って吐出口OUTから吐出される。
The centrifugal force acts on the cooling water in the gap CL2 by the rotation of the rotor 31 (the magnetic
ここで、第1、第2ブッシュ7a,7bは冷却水中で滑り軸受部として機能しており、摩耗に対して厳しい環境である。すなわち、第1、第2ブッシュ7a,7bと支持軸4との間に異物が噛み込んで滞留すると、第1、第2ブッシュ7a,7b及び/又は支持軸4が摩耗してしまうおそれがある。これに対し、本実施例では、上記流体の一部の流れを促進する流通促進手段を設けた。よって、隙間CL1(なかんずく第1、第2ブッシュ7a,7bと支持軸4との間の隙間)に異物が滞留することを抑制し、これにより第1、第2ブッシュ7a,7bないし支持軸4の摩耗を抑制することができる。
Here, the first and
具体的には、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面に、x軸方向に延びる第1の溝部316を設けた。第1の溝部316は、隙間CL3における水流の流路断面積を増大することで、遠心力による隙間CL2から隙間CL3への冷却水の流出を促進し、これにより、隙間CL1から隙間CL2内への冷却水の流出を促進する。このように、第1の溝部316は、上記流体の一部が隙間CL1(特に第1、第2ブッシュ7a,7bと支持軸4との間の隙間)を通って隙間CL2へ流出することを、流体に作用する遠心力を用いて促進する流出促進手段を構成する。本実施例では、第1の溝部316を、ロータ31(磁極保持部31a)の軸方向全範囲に亘って設け、第1の溝部316のx軸方向両端を開放端とした。よって、隙間CL2から隙間CL3への冷却水の流入、及び、隙間CL3から磁極保持部31aのx軸正方向側への冷却水の流出を円滑化して、隙間CL1における冷却水の流通を促進することができる。なお、第1の溝部316を磁極保持部31aの軸方向全範囲に亘って設けず、第1の溝部316の軸方向一方又は両方の端が開放されない構成としてもよい。本実施例では、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面が樹脂により覆われており、この外周面に第1の溝部316が設けられている。よって、ロータコア310等の腐食を抑制しつつ、上記作用効果を得ることができる。
Specifically, a
また、ロータ31(磁極保持部31a)のx軸負方向側の底面に、径方向に延びる第2の溝部317を設けた。第2の溝部317は、隙間CL2における水流の流路断面積を増大することで、遠心力による隙間CL1から隙間CL2内への冷却水の流出を促進する。このように、第2の溝部317は、上記流体の一部が隙間CL1(特に第1、第2ブッシュ7a,7bと支持軸4との間の隙間)を通って隙間CL2へ流出することを、流体に作用する遠心力を用いて促進する流出促進手段を構成する。本実施例では、第2の溝部317を、永久磁石32よりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けた。よって、隙間CL1から第2の溝部317の径方向内側の端部までの距離を短くし、これにより隙間CL1から隙間CL2への冷却水の流出を円滑化して、隙間CL1における冷却水の流通を促進することができる。より具体的には、第2の溝部317を、(永久磁石32が埋設される)ロータコア310よりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けた。よって、隙間CL1から第2の溝部317の径方向内側の端部までの距離をより短くし、上記作用効果を向上することができる。
A
なお、第2の溝部317を、軸Pを通る径方向直線上に設けなくてもよく、軸Pを通らずに径方向内側から径方向外側へ延びる直線状に設けてもよい。また、x軸方向から見て第2の溝部317は直線状でなくてもよく、曲線状であってもよい。また、第2の溝部317の径方向両端のうち少なくとも一方を開放端としてもよい。例えば、第2の溝部317を、ロータ31(磁極保持部31a)のx軸負方向側の底面の径方向全範囲に亘って設け、第2の溝部317の径方向両端を開放端としてもよい。
The
本実施例では、第2の溝部317の径方向外側の端部は、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面よりも径方向内側に設けられ、かつ、周方向で第1の溝部316に対しズレて設けられている。すなわち、隙間CL2における実際の水流は軸Pを通る径方向だけでなく周方向の成分を有することから、本実施例のように第2の溝部317の径方向外側の端部を隙間CL3に開放しない構成とした場合でも、第2の溝部317の径方向外側の端部から第1の溝部316のx軸負方向端部へ至る水流の経路を(上記ズレを設けない場合に比べて)短くすることができる。よって、隙間CL2から隙間CL3への冷却水の流出を円滑化して、隙間CL1における冷却水の流通を促進することができる。なお、第2の溝部317の径方向外側の端部から第1の溝部316のx軸負方向端部へ至る溝部をさらに設けることとしてもよい。
In the present embodiment, the radially outer end of the
本実施例では、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面だけでなく軸方向両側の外周面が樹脂により覆われており、このうちx軸負方向側の底面に第2の溝部317が設けられている。よって、ロータコア310や永久磁石32の腐食をより確実に抑制しつつ、上記作用効果を得ることができる。また、金型側の第1の凸部(治具)が抜け出ることにより形成される凹部を第2の溝部317として利用することで、ロータ31(及びインペラ20)の作成時の位置決め手段と上記流出促進手段とを共通化して、コストの低減等を図ることができる。さらに、ホルダ部材33に形成された凹部330を第2の溝部317の形成に利用することで、ホルダ部材33による永久磁石32の脱落防止及び凹部330を用いた位置決めによる成形容易化の効果と、上記手段の共通化によるコスト低減等の効果とを、同時に得ることができる。
In this embodiment, not only the radially outer peripheral surface of the rotor 31 (the magnetic
また、隙間CL1において、支持孔313(の本体部)の内周面と支持軸4(の本体部)の外周面との間の隙間(流路断面積)は、x軸正方向側からx軸負方向側へ向かうにつれて徐々に大きくなるように設けられている。よって、隙間CL1においてx軸正方向側からx軸負方向側へ向かう冷却水の流れを促進することができる。 Further, in the gap CL1, the gap (flow channel cross-sectional area) between the inner peripheral surface of the support hole 313 (the main body portion) and the outer peripheral surface of the support shaft 4 (the main body portion) is x from the x-axis positive direction side. It is provided so as to gradually increase toward the negative axis direction. Therefore, it is possible to promote the flow of the cooling water from the x-axis positive direction side to the x-axis negative direction side in the gap CL1.
本実施例のようにロータ31(磁極保持部31a)の外周面を樹脂により覆う場合、永久磁石32の着磁の効率が低下してしまうおそれがある。図5は、軸Pに対し垂直な平面でロータ31(磁極保持部31a)を切った断面を部分的に示す。図5の左半分は、ロータコア310に凹部312を設けると共に、磁極保持部31aの径方向外側の外周面に第1の溝部316を設けた本実施例を示す。図5の右半分は、上記凹部312及び溝部316を設けない比較例を示す。着磁ヨーク9の1つを取り囲む複数の線で磁力線を示す。磁極保持部31aの径方向外側の外周面を樹脂により覆った場合、(覆わない場合に比べて、)着磁ヨーク9から永久磁石32までの距離が樹脂の被膜分だけ長くなる。よって、第1の溝部316を設けない比較例では、永久磁石32まで到達しない着磁ヨーク9の磁力線が増えて、着磁効率が低下するおそれがある。
When the outer peripheral surface of the rotor 31 (the magnetic
これに対し、本実施例では、第1の溝部316を、周方向で隣接する永久磁石32の間に設け、着磁ヨーク9の一部が第1の溝部316内に入り込むことが可能なように第1の溝部316を設けた。よって、着磁ヨーク9の一部が第1の溝部316内に入り込んだ状態で着磁を行うことで、着磁ヨーク9から永久磁石32までの距離を上記入り込んだ分だけ短くし、これにより永久磁石32まで到達する着磁ヨーク9の磁力線を増やすことができる。これにより着磁効率の向上を図ることができる。言い換えると、着磁効率の向上手段と上記流出促進手段とを共通化して、構成を簡素化し、コストの低減等を図ることができる。なお、着磁ヨーク9による着磁工程の観点からは、第1の溝部316をx軸方向に沿った直線状に設けることが好ましい。
In contrast, in the present embodiment, the
なお、ロータコア310に凹部312を設けずに第1の溝部316を形成しようとした場合、磁極保持部31aの径方向外側の外周面を覆う樹脂の厚さが、第1の溝部316を形成する部位とその他の部位とで不均一になり、成形性の点で不利になる。また、磁極保持部31aの径方向寸法が増大してしまうおそれがある。これに対し、本実施例では、ロータコア310に凹部312を設け、この凹部312に対応する位置に第1の溝部316を形成したことで、磁極保持部31aの外周面を樹脂により覆った場合でも着磁効率を可及的に向上しつつ、樹脂の厚さを略均一にして成形性を向上する等の効果を得ることができる。なお、磁極保持部31aの径方向外側の外周面を樹脂により覆わないようにした場合でも、着磁ヨーク9の一部がロータコア310の凹部312内に入り込んだ状態で着磁を行うことで着磁効率を向上できることは、言うまでもない。また、ロータ31(磁極保持部31a)のx軸負方向側の底面に設けた第2の溝部317を、着磁の際の(治具に係合する凹部として)位置決めに用いることができる。すなわち、着磁の際の位置決め手段と上記流出促進手段とを共通化して、コストの低減等を図ることができる。
When the
[効果]
以下、本実施例から把握されるポンプ1の効果を列挙する。
(1)永久磁石32を備えたロータ31(磁極保持部31a)と、ロータ31の軸方向一方側に設けられたインペラ20とを備え、ロータ32(磁極保持部31a)の少なくとも径方向外側の外周面が樹脂により覆われており、ロータ31及びインペラ20の径方向内側を軸方向に貫通する支持孔313内に設置された支持軸4と、支持軸4に対してロータ31及びインペラ20を回転自在に支持する第1、第2ブッシュ7a,7b(滑り軸受部)と、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面においてロータ31(磁極保持部31a)の軸方向一方側から軸方向他方側へ延びるように設けられた第1の溝部316とを有する。
よって、支持軸4と支持孔313との間の隙間CL1における流体の流通を第1の溝部316により促進し、これにより支持軸4と第2ブッシュ7a,7b(滑り軸受部)との間に異物が滞留することを抑制することで、支持軸4等の摩耗を抑制することができる。また、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面を樹脂により覆うことで、ロータコア310等の腐食を抑制することができる。
[effect]
Hereinafter, effects of the
(1) A rotor 31 (magnetic
Accordingly, the fluid flow in the gap CL1 between the
(2)ロータ31(磁極保持部31a)のx軸負方向側(軸方向他方側)の底面においてロータ31の径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられた第2の溝部317を有する。
よって、支持軸4と支持孔313との間の隙間CL1における流体の流通を第2の溝部317により促進し、これにより支持軸4と第2ブッシュ7a,7b(滑り軸受部)との間に異物が滞留することを抑制することで、支持軸4等の摩耗を抑制することができる。
(2) A
Therefore, the flow of the fluid in the gap CL1 between the
(3)永久磁石32はロータ31(磁極保持部31a)の内部に設置されており、第2の溝部317は、永久磁石32よりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられている。
よって、支持軸4と支持孔313との間の隙間CL1から第2の溝部317の径方向内側の端部までの距離を短くし、これにより隙間CL1における流体の流通を促進することができる。
(3) The
Therefore, the distance from the gap CL1 between the
(4)ロータ31(磁極保持部31a)は永久磁石32が設置されるロータコア310を備え、第2の溝部317は、ロータコア310よりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられている。
よって、支持軸4と支持孔313との間の隙間CL1から第2の溝部317の径方向内側の端部までの距離を短くし、これにより隙間CL1における流体の流通を促進することができる。
(4) The rotor 31 (the magnetic
Therefore, the distance from the gap CL1 between the
(5)第2の溝部317の径方向外側の端部は、ロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面よりも径方向内側に設けられ、かつ、ロータ31の周方向で第1の溝部316のx軸負方向(軸方向他方)側端に対しズレて(偏倚して)設けられている。
よって、第2の溝部317の径方向外側の端部をロータ31(磁極保持部31a)の径方向外側の外周面に開放しない場合でも、第2の溝部317の径方向外側の端部から第1の溝部316のx軸負方向端部へ至る水流の経路を短くし、これにより隙間CL1における流体の流通を促進することができる。
(5) The end portion on the radially outer side of the
Therefore, even if the end portion on the radially outer side of the
(6)永久磁石32はロータ31(磁極保持部31a)の内部に複数設置されており、第1の溝部316は、周方向で隣接する永久磁石32の間を延びるように設けられており、永久磁石32の着磁用のコイル(着磁ヨーク9)の一部が第1の溝部316内に入り込むことが可能に設けられている。
よって、永久磁石32の着磁効率を向上することができる。
(6) A plurality of
Therefore, the magnetization efficiency of the
(7)電磁力により回転駆動されるロータ31と、ロータ31と同軸に設けられたインペラ20と、ロータ31及びインペラ20の径方向内側を軸方向に貫通する支持孔313内に設置され、第1、第2ブッシュ7a,7b(滑り軸受部)を介してロータ31及びインペラ20を回転自在に支持する支持軸4と、インペラ20の回転によりインペラ20及びロータ31のx軸正方向(軸方向一方)側から吸入された冷却水(流体)の一部が支持軸4と支持孔313との間の隙間CL1を通ってx軸負方向(軸方向他方)側へ流出することを、冷却水(流体)に作用する遠心力を用いて促進する第1の溝部316又は第2の溝部317(流出促進手段)とを有する。
よって、第1の溝部316又は第2の溝部317(流出促進手段)により隙間CL1における流体の流通を促進し、これにより支持軸4と第2ブッシュ7a,7b(滑り軸受部)との間に異物が滞留することを抑制することで、支持軸4等の摩耗を抑制することができる。
(7) The
Therefore, the flow of the fluid in the gap CL1 is promoted by the
(8)インペラ20の回転により冷却水を吸入・吐出するウォーターポンプである。
よって、ウォーターポンプにおいて上記作用効果を得ることができる。特に、ロータ31(磁極保持部31a)の外周面を樹脂により覆うことで、ロータコア310等に冷却水が接触してこれらが腐食することを抑制できる。
(8) A water pump that sucks and discharges cooling water by rotation of the
Therefore, the above-described effects can be obtained in the water pump. In particular, by covering the outer peripheral surface of the rotor 31 (the magnetic
〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。本実施例において、ポンプの作動流体は冷媒としての冷却水であり、上記構成はウォーターポンプに適用されることとしたが、ロータ及びインペラの径方向内側を軸方向に貫通する孔内に設置され、滑り軸受を介してロータ及びインペラを回転自在に支持する支持軸を備えた電動流体ポンプであれば、ウォーターポンプに限らず、第1の溝部等の構成を適用することができる。例えば、冷媒は水に限らない。
[Other Examples]
Although the present invention has been described based on the embodiments, the specific configuration of each invention is not limited to the embodiments, and even if there is a design change or the like without departing from the scope of the invention, Included in the invention. In this embodiment, the working fluid of the pump is cooling water as a refrigerant, and the above configuration is applied to the water pump. However, the working fluid is installed in a hole that penetrates the radial inner side of the rotor and impeller in the axial direction. As long as the electric fluid pump includes a support shaft that rotatably supports the rotor and the impeller via the slide bearing, the configuration of the first groove portion or the like is not limited to the water pump. For example, the refrigerant is not limited to water.
また、滑り軸受部をロータ又は支持軸と一体に形成してもよい。言い換えると、支持軸の外周、又は支持軸が設置される孔の内周を、滑り軸受部として用いてもよい。この場合、部品点数や組付け工数を削減することができる。本実施例では、滑り軸受部としての第1、第2ブッシュ7a,7bをロータ31から切り離された別部材として設けた。よって、第1、第2ブッシュ7a,7bの材料として、ロータ31の材料とは関わりなく、耐摩耗性等の軸受機能に優れたものを選択できるため、第1、第2ブッシュ7a,7bの機能を向上できる。第1、第2ブッシュ7a,7bのx軸方向位置、大きさ、個数は、本実施例のものに限定されない。また、本実施例では、第1、第2ブッシュ7a,7bがロータ31に固定され、第1、第2ブッシュ7a,7bがハウジング6側の部材(支持軸4等)に対して摺動することとしたが、第1、第2ブッシュ7a,7bがハウジング6側の部材(支持軸4等)に固定され、ロータ31が第1、第2ブッシュ7a,7bに対して摺動するように構成してもよい。
Moreover, you may form a sliding bearing part integrally with a rotor or a support shaft. In other words, the outer periphery of the support shaft or the inner periphery of the hole in which the support shaft is installed may be used as the sliding bearing portion. In this case, the number of parts and assembly man-hours can be reduced. In the present embodiment, the first and
1 電動流体ポンプ
20 インペラ
31 ロータ
31a 磁極保持部
310 ロータコア
313 支持孔
316 第1の溝部(流出促進手段)
317 第2の溝部(流出促進手段)
32 永久磁石
4 支持軸
7a 第1ブッシュ(滑り軸受部)
7b 第2ブッシュ(滑り軸受部)
9 着磁ヨーク(着磁用のコイル)
DESCRIPTION OF
317 Second groove (outflow promoting means)
32
7b Second bush (sliding bearing)
9 Magnetized yoke (magnetizing coil)
Claims (10)
前記ロータの軸方向一方側に設けられたインペラとを備え、
前記ロータの少なくとも径方向外側の外周面が樹脂により覆われており、
前記ロータ及び前記インペラの径方向内側を軸方向に貫通する孔内に設置された支持軸と、
前記支持軸に対して前記ロータ及び前記インペラを回転自在に支持する滑り軸受部と、
前記ロータの径方向外側の外周面において前記ロータの軸方向一方側から軸方向他方側へ延びるように設けられた第1の溝部とを有する
電動流体ポンプ。 A rotor with permanent magnets;
An impeller provided on one axial side of the rotor,
The outer peripheral surface of at least the radially outer side of the rotor is covered with resin,
A support shaft installed in a hole penetrating the inner side in the radial direction of the rotor and the impeller; and
A sliding bearing portion that rotatably supports the rotor and the impeller with respect to the support shaft;
An electric fluid pump comprising: a first groove portion provided on an outer peripheral surface on the radially outer side of the rotor so as to extend from one axial side of the rotor to the other axial side.
前記ロータの軸方向他方側の底面において前記ロータの径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられた第2の溝部を有することを特徴とする電動流体ポンプ。 The electric fluid pump according to claim 1,
An electric fluid pump comprising: a second groove portion provided on a bottom surface on the other axial side of the rotor so as to extend from a radially inner side to a radially outer side of the rotor.
前記ロータの軸方向一方側に設けられたインペラと、
前記ロータ及び前記インペラの径方向内側を軸方向に貫通する孔内に設置された支持軸と、
前記支持軸に対して前記ロータ及び前記インペラを回転自在に支持する滑り軸受部と、
前記ロータの径方向外側の外周面において前記ロータの軸方向一方側から軸方向他方側へ延びるように設けられた第1の溝部と、
前記ロータの軸方向他方側の底面において前記ロータの径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられた第2の溝部とを有する
電動流体ポンプ。 A rotor with permanent magnets;
An impeller provided on one axial side of the rotor;
A support shaft installed in a hole penetrating the inner side in the radial direction of the rotor and the impeller; and
A sliding bearing portion that rotatably supports the rotor and the impeller with respect to the support shaft;
A first groove portion provided on the outer circumferential surface on the radially outer side of the rotor so as to extend from one axial side of the rotor to the other axial side;
An electric fluid pump comprising: a second groove portion provided to extend from a radially inner side to a radially outer side of the rotor on a bottom surface on the other axial side of the rotor.
前記ロータの外周面が樹脂により覆われていることを特徴とする電動流体ポンプ。 In the electric fluid pump according to claim 3,
An electric fluid pump, wherein an outer peripheral surface of the rotor is covered with resin.
前記永久磁石は前記ロータの内部に設置されており、
前記第2の溝部は、前記永久磁石よりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられていることを特徴とする電動流体ポンプ。 The electric fluid pump according to any one of claims 2 to 4,
The permanent magnet is installed inside the rotor,
The electric fluid pump, wherein the second groove portion is provided so as to extend from a radially inner side to a radially outer side than the permanent magnet.
前記ロータは前記永久磁石が設置されるロータコアを備え、
前記第2の溝部は、前記ロータコアよりも径方向内側から径方向外側へ延びるように設けられていることを特徴とする電動流体ポンプ。 In the electric fluid pump according to any one of claims 2 to 5,
The rotor includes a rotor core on which the permanent magnet is installed,
The electric fluid pump, wherein the second groove portion is provided so as to extend from a radially inner side to a radially outer side than the rotor core.
前記第2の溝部の径方向外側の端部は、前記ロータの径方向外側の外周面よりも径方向内側に設けられ、かつ、前記ロータの周方向で前記第1の溝部の軸方向他方側端に対し偏倚して設けられていることを特徴とする電動流体ポンプ。 The electric fluid pump according to any one of claims 2 to 6,
An end portion on the radially outer side of the second groove portion is provided on a radially inner side with respect to an outer circumferential surface on the radially outer side of the rotor, and the other axial direction side of the first groove portion in the circumferential direction of the rotor. An electric fluid pump characterized in that it is provided to be biased with respect to the end.
前記永久磁石は前記ロータの内部に複数設置されており、
前記第1の溝部は、周方向で隣接する前記永久磁石の間を延びるように設けられており、前記永久磁石の着磁用のコイルの一部が前記第1の溝部内に入り込むことが可能に設けられていることを特徴とする電動流体ポンプ。 The electric fluid pump according to any one of claims 1 to 7,
A plurality of the permanent magnets are installed inside the rotor,
The first groove portion is provided so as to extend between the permanent magnets adjacent in the circumferential direction, and a part of the magnetizing coil for the permanent magnet can enter the first groove portion. The electric fluid pump characterized by being provided in the.
前記ロータと同軸に設けられたインペラと、
前記ロータ及び前記インペラの径方向内側を軸方向に貫通する孔内に設置され、滑り軸受を介して前記ロータ及び前記インペラを回転自在に支持する支持軸と、
前記インペラの回転により前記インペラ及び前記ロータの軸方向一方側から吸入された流体の一部が前記支持軸と前記孔との間の隙間を通って軸方向他方側へ流出することを、前記流体に作用する遠心力を用いて促進する流出促進手段とを有する
電動流体ポンプ。 A rotor driven to rotate by electromagnetic force;
An impeller provided coaxially with the rotor;
A support shaft that is installed in a hole penetrating in the radial direction inside the rotor and the impeller in the axial direction, and rotatably supports the rotor and the impeller via a sliding bearing;
A part of the fluid sucked from one side in the axial direction of the impeller and the rotor by the rotation of the impeller flows out to the other side in the axial direction through a gap between the support shaft and the hole. And an outflow facilitating means that promotes using centrifugal force acting on the electric fluid pump.
前記インペラの回転により水を吸入・吐出するウォーターポンプであることを特徴とする電動流体ポンプ。 The electric fluid pump according to any one of claims 1 to 9,
An electric fluid pump characterized by being a water pump for sucking and discharging water by rotation of the impeller.
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