JP2022528013A

JP2022528013A - 電動液体ポンプ

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Publication number: JP2022528013A
Application number: JP2021567058A
Authority: JP
Inventors: アンバンチェン; グオユアンゾウ; イジン; ルイフェンチン
Original assignee: ジョンソンエレクトリックインターナショナルアクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2022-06-07
Also published as: EP3951182A1; CN111911419A; EP3951182A4; US20220065265A1; WO2020228584A1

Abstract

本開示は、ポンプハウジングと、ポンプハウジングに連結されるモータと、ポンプハウジングに収容されてモータによって駆動されるインペラとを備える電動液体ポンプに関する。ポンプハウジングには、吸入口及び吐出口が設けられる。インペラは、その中心にインペラ入口と、その周側にインペラ出口とを有する。吸入口、インペラ入口、インペラ出口、及び吐出口は、順次連通している。吸入口は、柱状の第１のセグメントと、第１のセグメントから延びる第２のセグメントとを含む。第２のセグメントは、取り付け座が形成されたインペラ入口に近接している。インペラは、回転軸にスリーブ嵌合される。回転軸の一端は、取り付け座に係合される。インペラは、取り付け座に対して相対的に回転可能である。取り付け座は、インペラ入口に部分的に受け入れられる。取り付け座とインペラ入口の内壁との間の間隙が、液体の流路として形成される。【選択図】図１

Description

[0002] 本発明は、電動液体ポンプに関し、特に、車両のための冷却剤ポンプに関する。

[0003] 電動液体ポンプは、一般に、ポンプハウジングと、ポンプハウジングに連結されるモータと、ポンプハウジングに収容されてモータによって駆動されるインペラとを含む。ポンプハウジングには、柱状の吸入口と、柱状の吐出口とが設けられる。モータは、ステータと、ステータに回転可能に設置されるロータとを含む。ロータは、回転軸と、回転軸の外周を取り囲むロータ本体とを含み、インペラは、回転軸を介して駆動されて回転する。インペラは、その中心に位置するインペラ入口と、その周側に位置するインペラ出口とを有する。吸入口、インペラ入口、インペラ出口、及び吐出口は、順次連通している。上述の構造を含む電動液体ポンプの作動時に、液体が吸入口からインペラの入口に入り、これにより大きなノイズが発生し、性能が劣る。

[0004] 本発明の目的は、電動液体ポンプの作動時のノイズを低減させた電動液体ポンプを提供することである。

[0005] 本発明の一態様によれば、電動液体ポンプが提供される。この電動液体ポンプは、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに連結されるモータと、前記ポンプハウジングに収容されて前記モータによって駆動されるインペラとを含む。前記ポンプハウジングには、吸入口及び吐出口が設けられる。前記インペラは、その中心にインペラ入口と、その周側にインペラ出口とを有する。前記吸入口、前記インペラ入口、前記インペラ出口、及び前記吐出口は、順次連通している。前記吸入口は、柱状の第１のセグメントと、前記第１のセグメントから延びる第２のセグメントとを含む。前記第２のセグメントは、取り付け座が形成された前記インペラ入口に近接している。前記インペラは、回転軸にスリーブ嵌合される。前記回転軸の一端は、前記取り付け座に係合される。前記インペラは、前記取り付け座に対して相対的に回転可能である。前記取り付け座は、前記インペラ入口に部分的に受け入れられる。前記取り付け座と前記インペラ入口の内壁との間の間隙が、液体の流路として形成される。

[0006] 好ましくは、前記流路の最小幅と前記第１のセグメントの内径との比は、２３％よりも大きく、且つ３５％よりも小さいか又はそれに等しい。

[0007] 好ましくは、前記流路の最小幅と前記第１のセグメントの内径との前記比は、２５％よりも大きいか又はそれに等しく、且つ３５％よりも小さいか又はそれに等しい。

[0008] 好ましくは、前記流路の最小幅と前記第１のセグメントの内径との前記比は、３０％である。

[0009] 好ましくは、前記インペラと前記ポンプハウジングの内側壁との間に、半径方向の間隙が形成され、前記半径方向の間隙の幅の最小値と前記インペラの直径との比は、４％よりも大きく、且つ１０％よりも小さいか又はそれに等しい。

[0010] 好ましくは、前記インペラと前記ポンプハウジングの内側壁との間に形成される前記半径方向の間隙の前記最小値と前記インペラの前記直径との前記比は、５％よりも大きいか又はそれに等しく、且つ１０％よりも小さいか又はそれに等しい。

[0011] 好ましくは、前記インペラと前記ポンプハウジングの内側壁との間に形成される前記半径方向の間隙の前記最小値と前記インペラの前記直径との前記比は、８％である。

[0012] 好ましくは、前記ポンプハウジングの前記吸入口の前記第２のセグメントは円錐状であり、その内径は、前記第１のセグメントから遠ざかる方向に徐々に大きくなり、前記第２のセグメントの前記内径の最小値は、前記第１のセグメントの前記内径に等しい。

[0013] 好ましくは、前記インペラは、本体と、前記本体に取り付けられるカバープレートとを含み、前記インペラ入口は、前記カバープレートに形成される。

[0014] 好ましくは、複数のリブが、前記第２のセグメントの内面から延びて、前記取り付け座を支持し、前記リブは、互いに離間して、前記取り付け座の周囲に配置される。

[0015] 本発明は、電動液体ポンプの作動時のノイズを低減させて、その作動性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態による流体ポンプの斜視図である。図１に示す電動液体ポンプの分解図である。図１に示す電動液体ポンプの縦断面図である。図１に示す電動液体ポンプのポンプハウジングの底面図である。図４に示すポンプハウジング及びインペラの縦断面図である。図１に示す電動液体ポンプのポンプハウジング及びインペラの横断面図である。図１に示す電動液体ポンプのインペラの分解図である。

[0023] 以下、図面及び実施形態に基づいて、本発明を更に説明する。

[0024] 図１を参照すると、本発明の一実施形態による電動液体ポンプ１００は、自動車の冷却剤ポンプとして使用することができる。電動液体ポンプ１００は、ポンプハウジング１０と、ポンプハウジング１０に連結されるモータ５０と、ポンプハウジング１０に収容されてモータ５０によって駆動されるインペラ３０（図２に示す）とを含む。ポンプハウジング１０には、吸入口１１及び吐出口１２が設けられる。インペラ３０は、その中心にインペラ入口３３と、その周側にインペラ出口３４とを有する。吸入口１１、インペラ入口３３、インペラ出口３４、及び吐出口１２は、順次連通している。モータ５０は、作動時にインペラ３０を駆動して回転させて、液体が吸入口１１及びインペラ入口３３からインペラ３０に入り、その後、インペラ出口３４及び吐出口１２から外部に吐出されるようになっている。

[0025] 図２～図５を参照すると、モータ５０は、インナーロータ型モータであり、ステータと、ステータに回転可能に設置されるロータとを含む。ステータは、円筒形のステータハウジング６１と、ステータハウジング６１に収容される円筒形のステータインナーハウジング７１と、ステータハウジング６１とステータインナーハウジング７１との間に配置されるステータ本体とを含む。ステータ本体は、ステータコア６２と、ステータコア６２に巻き付けられるステータ巻線６３とを含む。ステータハウジング６１の第１の端部は、ポンプハウジング１０に密封連結される。ロータは、ステータインナーハウジング７１に収容される。ステータインナーハウジング７１は、開口端部を有する本体７１１と、本体７１１の開口端部に形成されるフランジ７１２とを含む。フランジ７１２は、ポンプハウジング１０に密封連結されて、ステータハウジング６１とポンプハウジング１０の第１の端部との間に締め付けられる。フランジ７１２とポンプハウジング１０との間に、ポンプ室１０４が形成されて、インペラ３０を収容する。本体７１１は円筒形であり、ポンプ室１０４と連通する内部空間７１５を形成する。インペラ３０は、本体７１１の開口端部に隣接する。内部空間７１５の底部に近い本体７１１に、固定座７１４が形成される。

[0026] ロータは、回転軸７２と、回転軸７２の周りを回転可能なリング形状のロータ本体とを含む。ロータ本体は、一体型部材として連結部材４０を介して、インペラ３０の本体３１と一体化される。好ましくは、連結部材４０は、射出成形部材である。連結部材４０及び本体３１は、一体に射出成形される。ロータ本体は、連結部材４０の外周に固定してスリーブ嵌合される。連結部材４０は、回転軸７２にスリーブ嵌合される。インペラ３０から離れた回転軸の端部は、固定座７１４内に係合される。

[0027] 吸入口１１は、柱状の第１のセグメント１１１と、第１のセグメント１１１に連結される円錐状の第２のセグメント１１２とを含む。第２のセグメント１１２は、取り付け座１１３が形成されたインペラ入口３３に近接している。取り付け座１１３の断面形状は、好ましくは円錐形状である。回転軸７２は、インペラ３０を貫通して、取り付け座１１３と係合される。作動時、モータ５０が通電された時に、ロータ本体は、ステータコア６２の磁場の作用で回転軸７２に対して相対的に回転して、連結部材４０を介してインペラ３０を駆動して、回転軸７２及び取り付け座１１３に対して相対的に回転させることによって、吸入口１１及び次にインペラ入口３３を介して液体をインペラ３０に入らせて、その後、インペラ出口３４及び吐出口１２からポンプ外に吐出する。

[0028] インペラ入口３３は、第２のセグメント１１２と位置合わせされる。取り付け座１１３は、インペラ入口３３に部分的に受け入れられる。取り付け座１１３とインペラ入口３３の内壁との間の間隙が、液体の流路１３として形成される。流路１３の最小幅と第１のセグメント１１１の内径Ｄ１との比は、２３％よりも大きく、且つ３５％よりも小さいか又はそれに等しい。好ましくは、流路１３の最小幅と第１のセグメント１１１の内径Ｄ１との比は、２５％よりも大きいか又はそれに等しく、且つ３５％よりも小さいか又はそれに等しい。更に好ましくは、流路１３の最小幅と第１のセグメント１１１の内径Ｄ１との比は、３０％である。この構成により、電動液体ポンプ１００が作動する時に、第１のセグメント１１１、第２のセグメント１１２、及び流路１３を通じてインペラ３０に入る液体により発生する電動液体ポンプ１００のノイズが低減される。運用寿命及び作動性能が向上される。

[0029] この実施形態では、第２のセグメント１１２は円錐状であり、その内径は、第１のセグメント１１１から遠ざかる方向に徐々に大きくなる。第２のセグメント１１２の内径の最小値は、第１のセグメント１１１の内径Ｄ１に等しい。この構成は、液体がインペラ３０に入る時にインペラ３０にかかる圧力を低減するのを助けることができる。

[0030] 複数のリブ１１４が、第２のセグメント１１２の内面から延びて、取り付け座１１３を支持する。リブ１１４は、互いに離間して、取り付け座１１３の周囲に配置される。この実施形態では、３つのリブ１１４がある。

[0031] 更に、インペラ３０に近い回転軸７２の端部は、回転軸７２に対して相対的に回転可能な上部ブシュ９１とスリーブ嵌合される。インペラ３０の本体３１は、上部ブシュ９１と固定して係合される。好ましくは、上部ブシュ９１は、インサート成形によって、本体３１と一体化される。

[0032] 回転軸７２は、また、回転軸７２に対して相対的に回転可能であるブシュ支持材９２及び下部ブシュ９３とスリーブ嵌合される。ブシュ支持材９２の両端は、それぞれ、上部ブシュ９１及び下部ブシュ９３を支持する。下部ブシュ９３は、インペラ３０から離れた回転軸７２の端部に位置し、固定座７１４に隣接する。下部ブシュ９３と固定座７１４との間に、第１のワッシャ９５が設けられて、固定座７１４が下部ブシュを直接摩擦することにより摩耗するのを防ぐ。連結部材４０は、ブシュ支持材９２及び下部ブシュ９３に固定してスリーブ嵌合される。好ましくは、連結部材４０は、ブシュ支持材９２及び下部ブシュ９３の周囲に射出成形される。ロータ本体がステータコア６２の磁場の作用で回転する時、インペラ３０、上部ブシュ９１、ブシュ支持材９２及び下部ブシュ９３は、駆動されて、連結部材４０を介して回転軸７２に対して相対的に回転することができる。

[0033] インペラ３０は、本体３１と、本体３１に取り付けられるカバープレート３２とを含む。インペラ入口３３は、カバープレート３２に形成される。取り付け座１１３は、インペラ入口３３に部分的に位置する。本体３１は、インペラ出口３４を形成する。

[0034] 第２のワッシャ９４が、インペラに近い回転軸７２の端部にスリーブ嵌合される。第２のワッシャ９４は、上部ブシュ９１と取り付け座１１３との間に位置し、取り付け座１１３が上部ブシュ９１を直接摩擦することにより摩耗するのを防ぐ。第２のワッシャ９４は、取り付け座１１３と連結するための複数のつめ９４１を含み、インペラ入口３３に位置する取り付け座１１３の一部は、つめ９４１と対応して係合するための複数の溝１１５を有する。好ましくは、つめ９４１の数は３であり、溝１１５の数も３である。

[0035] 一実施形態では、ロータ本体は、ロータコア７３と、ロータコア７３に埋め込まれる複数の永久磁石７４と、ロータコア７３の周面及び対向する端面を覆う保護スリーブ７５とを含む。永久磁石７４は正方形である。一実施形態では、２つ一組になって互いに対向する４つの永久磁石７４がある。ブシュ支持材９２及び下部ブシュ９３は、連結部材４０を介して、ロータコア７３に固定してスリーブ嵌合される。連結部材４０は、連結部材４０の外周に互いに対向するリング形状の第１の連結部４１及び第２の連結部４２を含む。ロータコア７３は、連結部材４０に固定してスリーブ嵌合され、第１の連結部４１と第２の連結部４２との間に挟まれる。第１の連結部４１及び第２の連結部４２は、それぞれ、保護スリーブ７５の両端に固定されることによって、ロータ本体を連結部材４０に固定する。

[0036] 図３及び図６を参照すると、インペラ３０とポンプハウジング１０の内側壁との間に、半径方向の間隙１４がある。半径方向の間隙１４の幅は、ポンプハウジング１０の内壁とインペラ３０の周側との間のインペラ３０の半径方向の距離として定められる。半径方向の間隙１４の幅の最小値とインペラ３０の直径Ｄ２との比は、４％よりも大きく、且つ１０％よりも小さいか又はそれに等しい。好ましくは、半径方向の間隙１４の幅の最小値とインペラ３０の直径Ｄ２との比は、５％よりも大きいか又はそれに等しく、且つ１０％よりも小さいか又はそれに等しい。更に好ましくは、前記比は８％である。一実施形態では、ポンプハウジング１０は渦巻形ケーシングである。したがって、半径方向の間隙１４の幅の最小値は、ポンプハウジング１０の渦巻形の開始点とインペラ３０の周側との間の半径方向の幅とするべきである。この構成に基づいて、電動液体ポンプ１００が作動する時に、液体は、インペラ出口３４及び半径方向の間隙１４を介して吐出口１２に低ノイズで流れることができ、電動液体ポンプ１００のノイズを低減することもできるようになっている。

[0037] 図２及び図７を参照すると、インペラ３０の本体３１は、底部プレート３１１と、底部プレート３１１の中心に位置するハブ３１２と、ハブ３１２から底部プレート３１１の外周に延びる複数の円弧状のブレード３１３とを含む。円弧状のブレード３１３は、底部プレート３１１に所定間隔で配置され、底部プレート３１１とカバープレート３２との間に位置する。ハブ３１２は、上部ブシュ９１上に射出成形される。カバープレート３２の中心は、インペラ入口３３を有し、２つの隣接する円弧状のブレード３１３の半径方向外端の間に、インペラ出口３４が形成される。

[0038] 図２及び図３を再び参照すると、ステータハウジング６１は、プラスチックブラケット６５によってスリーブ嵌合されて、ステータハウジング６１を保護する。第１のチャンバ６１１及び第２のチャンバ６１２が、ステータハウジング６１に形成され、軸方向に配置される。ステータコア６２及びステータインナーハウジング７１は、第１のチャンバ６１１に設置される。駆動回路８０が、ステータハウジング６１の一端に設置され、第２のチャンバ６１２に受け入れられる。駆動回路８０は、ステータ巻線６３に電気的に接続されて、ステータ巻線６３の電力供給を行うようになっている。

[0039] ステータインナーハウジング７１及びポンプハウジング１０は密封連結されるので、第１のチャンバ６１１、ステータコア６２、第２のチャンバ６１２及び駆動回路８０は、ステータインナーハウジング７１の内部空間７１５及びポンプ室１０４内の液体に浸ることはなく、ステータ又は駆動回路８０が液体によって損傷するのを防ぐ。

[0040] 一実施形態では、ステータインナーハウジング７１の本体７１１は、ステータコア６２のいくつかのステータ歯によって密閉される空間に位置する。ステータインナーハウジング７１のフランジ７１２は、第１のチャンバ６１１に近いステータハウジング６１の端部上に位置する。ポンプハウジング１０及びフランジ７１２は、ネジなどの固締具でステータハウジング６１に順次固定される。この構成は、組立分解及び組立に便利である。

[0041] 本開示の発明の特定の実施形態を具体的に説明してきたが、本開示は、これらの実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。本開示の範囲及び精神から逸脱することなく、本開示に様々な変更又は修正を行うことができる。

１０ポンプハウジング
１１吸入口
１２吐出口
１３流路
１４半径方向の間隙
３０インペラ
３１インペラの本体
３２カバープレート
３３インペラ入口
３４インペラ出口
４０連結部材
４１第１の連結部
４２第２の連結部
５０モータ
６１ステータハウジング
６２ステータコア
６３ステータ巻線
７１ステータインナーハウジング
７２回転軸
７３ロータコア
７４永久磁石
７５保護スリーブ
８０駆動回路
９１上部ブシュ
９２ブシュ支持材
９３下部ブシュ
９４第２のワッシャ
９５第１のワッシャ
１００電動液体ポンプ
１０４ポンプ室
１１１第１のセグメント
１１２第２のセグメント
１１３取り付け座
１１４リブ
１１５溝
３１１底部プレート
３１２ハブ
３１３円弧状のブレード
６１１第１のチャンバ
６１２第２のチャンバ
７１１ステータインナーハウジングの本体
７１２フランジ
７１４固定座
７１５内部空間
９４１つめ
Ｄ１第１のセグメントの内径
Ｄ２インペラの直径

Claims

ポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに連結されるモータと、前記ポンプハウジングに収容されて前記モータによって駆動されるインペラとを備える電動液体ポンプであって、前記ポンプハウジングには、吸入口及び吐出口が設けられ、前記インペラは、その中心にインペラ入口と、その周側にインペラ出口とを有し、前記吸入口、前記インペラ入口、前記インペラ出口、及び前記吐出口は、順次連通している、電動液体ポンプであって、
前記吸入口は、柱状の第１のセグメントと、前記第１のセグメントから延びる第２のセグメントとを含み、前記第２のセグメントは、取り付け座が形成された前記インペラ入口に近接しており、前記インペラは、回転軸にスリーブ嵌合され、前記回転軸の一端は、前記取り付け座に係合され、前記インペラは、前記取り付け座に対して相対的に回転可能であり、前記取り付け座は、前記インペラ入口に部分的に受け入れられ、前記取り付け座と前記インペラ入口の内壁との間の間隙が、液体の流路として形成される、
ことを特徴とする電動液体ポンプ。
前記流路の最小幅と前記第１のセグメントの内径との比は、２３％よりも大きく、且つ３５％よりも小さいか又はそれに等しいことを特徴とする、請求項１に記載の電動液体ポンプ。
前記流路の最小幅と前記第１のセグメントの内径との前記比は、２５％よりも大きいか又はそれに等しく、且つ３５％よりも小さいか又はそれに等しいことを特徴とする、請求項２に記載の電動液体ポンプ。
前記流路の最小幅と前記第１のセグメントの内径との前記比は、３０％であることを特徴とする、請求項３に記載の電動液体ポンプ。
前記インペラと前記ポンプハウジングの内側壁との間に、半径方向の間隙が形成され、前記半径方向の間隙の幅の最小値と前記インペラの直径との比は、４％よりも大きく、且つ１０％よりも小さいか又はそれに等しいことを特徴とする、請求項１に記載の電動液体ポンプ。
前記インペラと前記ポンプハウジングの内側壁との間に形成される前記半径方向の間隙の前記最小値と前記インペラの前記直径との前記比は、５％よりも大きいか又はそれに等しく、且つ１０％よりも小さいか又はそれに等しいことを特徴とする、請求項５に記載の電動液体ポンプ。
前記インペラと前記ポンプハウジングの内側壁との間に形成される前記半径方向の間隙の前記最小値と前記インペラの前記直径との前記比は、８％であることを特徴とする、請求項６に記載の電動液体ポンプ。
前記ポンプハウジングの前記吸入口の前記第２のセグメントは円錐状であり、その内径は、前記第１のセグメントから遠ざかる方向に徐々に大きくなり、前記第２のセグメントの前記内径の最小値は、前記第１のセグメントの前記内径に等しいことを特徴とする、請求項１に記載の電動液体ポンプ。
前記インペラは、本体と、前記本体に取り付けられるカバープレートとを含み、前記インペラ入口は、前記カバープレートに形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電動液体ポンプ。
複数のリブが、前記第２のセグメントの内面から延びて、前記取り付け座を支持し、前記リブは、互いに離間して、前記取り付け座の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電動液体ポンプ。