JP2023124971A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】電動ポンプで吸入した流体にコンタミが混入していたとしても、軸受に入るのを抑制して回転不良が起こらないようにする。【解決手段】電動ポンプ１は、ハウジング５内の高圧領域に連通するとともにステータコア２０のインペラ４と反対側まで延びる第１流路８１と、第１流路８１から分岐し、モータ２の径方向内側へ向けて回転軸２４の一端部まで延びる第２流路８２と、第２流路８２に連通し、回転軸２４と軸受２５との間を延びる第３流路８３と、回転軸２４内の第４流路８４とを備えている。第１流路８１におけるインペラ４と反対側部分と、第３流路８３とは、回転軸２４の他端部で第４流路８４に接続されている。第４流路８４は、回転軸２４の一端部においてハウジング５内の低圧領域に連通している。【選択図】図３

Description

本開示は、インペラの回転動作により流体の吸入・吐出を行う電動ポンプに関する。

例えば特許文献１、２には、インペラを収容するポンプ室と、インペラが固定された回転軸を回転させる電動モータとを備えた遠心ポンプが開示されている。この特許文献１の遠心ポンプの回転軸は中空軸とされており、回転軸の内部は軸芯方向に延びる流体の導出通路を構成している。導出通路の一端はポンプ室の低圧領域と連通し、他端は高圧領域と連通している。

また、特許文献３には、ロータとステータコアとが回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップモータを備えた流体ポンプが開示されている。この流体ポンプでは、ステータコアのロータ側の端面に沿って形成された水路と、ステータコアのロータと反対側の端面に沿って形成された水路とが形成され、これら水路に流体が流通可能になっている。

国際公開第２０１９／９８３５７号公報 特開２０１９－９４７９４号公報 特開２００６－２９９９７５号公報

特許文献１、２のように回転軸として中空軸を採用することで、回転軸の内部に流体を流通させることができ、各部の冷却効率を向上させることが可能になる。また、特許文献３のようにアキシャルギャップモータを構成しているステータコアの軸方向両面側にそれぞれ流体を流通可能にすることによっても、各部の冷却効率を向上させることが可能になる。

ところで、電動ポンプで圧送する流体にはコンタミと呼ばれる異物が混入している場合があり、そのコンタミの一部はフィルタ等で捕捉できるとしても、小さなコンタミは捕捉されることなく、電動ポンプに吸入されるおそれがある。電動ポンプに吸入されたコンタミを含む流体は、特許文献１～３の冷却のための流路を流通することになるが、冷却のための流路断面積は比較的大きいので、小さなコンタミが混入していたとしても問題とはならない。

しかし、電動ポンプでは回転軸を回転可能に支持している軸受の潤滑も必要である。軸受の潤滑を電動ポンプに吸入した流体を用いて行えば、軸受の冷却も兼ねることが可能になり、好ましいのであるが、回転軸と軸受との間にはがたつきができない程度の極めて小さなクリアランスしか許容できないので、小さなコンタミが軸受に入ってしまい、回転不良の発生原因となるおそれがある。

本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、電動ポンプで吸入した流体にコンタミが混入していたとしても、軸受に入るのを抑制して回転不良が起こらないようにすることにある。

上記目的を達成するために、本開示の第１の態様では、アキシャルギャップモータによって回転駆動されるインペラと、当該インペラを収容するハウジングとを備えた遠心式の電動ポンプを前提とすることができる。前記アキシャルギャップモータは、モータ筐体に固定されたステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルと、前記インペラに固定された第１磁石及び第１バックヨークと、中空軸からなる支軸と、前記支軸を受ける軸受とを備え、前記支軸及び前記軸受の一方の部材が前記モータ筐体に固定され、他方の部材が一方の部材に対して回転可能とされるとともに他方の部材の一端部に前記インペラが固定され、前記ステータコアの一端面と前記第１磁石とが回転中心線方向に所定の隙間をあけて並ぶように配置され、前記ハウジング内の前記ステータコアよりも前記インペラ側に形成される高圧領域に連通するとともに前記ステータコアの前記インペラと反対側まで前記回転中心線方向に延び、円換算した時の断面の直径が前記隙間よりも大きな第１流路と、前記第１流路から分岐し、前記隙間を前記モータの径方向内側へ向けて前記支軸の一端部まで延びる第２流路と、前記第２流路の前記径方向内側部分に連通し、前記支軸と前記軸受との間を前記支軸の他端部まで延びる第３流路と、前記支軸の内部を前記回転中心線方向に延びる第４流路とを備え、前記第１流路における前記インペラと反対側部分と、前記第３流路における前記支軸の他端部側とは、前記支軸の他端部で前記第４流路に接続され、前記第４流路は、前記支軸の一端部において前記ハウジング内に形成される低圧領域に連通している。

この構成によれば、インペラがアキシャルギャップモータによって回転すると、ハウジング内の流体がインペラの回転中心線近傍から吸い込まれて径方向外方へ向けて吐出されるので、ハウジング内には、インペラの回転中心線近傍の低圧領域と、インペラの径方向外側の高圧領域が形成される。高圧領域には、第１流路が連通しているので、高圧領域の流体の一部が第１流路に流入してステータコアのインペラと反対側まで流れる。この第１流路を流れる流体によってステータコア等が冷却される。また、第１流路から分岐した第２流路にも流体が流入し、その流体は第３流路を流れることで軸受の潤滑や冷却が可能になる。

このとき、第２流路は、ステータコアの端面と第１磁石との間の隙間に形成されているものなので極めて薄い形状となり、第１流路に比べて流体の流通抵抗が大きくなる。よって、流体の主流は第１流路を流れることになるので、混入していたコンタミは第１流路に流れ、第２流路には流れ難くなる。よって、コンタミが軸受に入らなくなる。また、第１流路及び第３流路を流れた流体は、共に第４流路、即ち支軸の内部に流入してハウジング内の低圧領域まで流れる。

本開示の第２の態様では、筒状に形成された前記軸受の端面が摺動する摺動部を備え、前記軸受の端面と前記摺動部の少なくとも一方には、径方向外端部から内端部まで延びる溝が形成され、前記第３流路の一部は前記溝で構成されている。

この構成によれば、スラスト力を軸受で受けることができる。この場合に、溝によって流体を支軸と軸受との間に流して軸受を潤滑できる。

本開示の第３の態様に係るアキシャルギャップモータは、前記支軸または前記軸受の他方の部材の他端部に固定された第２磁石及び第２バックヨークを備え、前記ステータコアの他端面と前記第２磁石とが回転中心線方向に並ぶように配置されていてもよい。前記第１流路における前記インペラと反対側部分は、前記ステータコアの他端面と前記第２磁石との間を径方向内側へ向けて前記支軸の他端部まで延び、前記第４流路に接続することができる。

この構成によれば、第１磁石及び第１バックヨークと、第２磁石及び第２バックヨークとの両方によって回転力が得られるので、アキシャルギャップモータのトルクを高めることができる。この場合に、ステータコアにおける第２磁石側も、第１流路を流れる流体によって冷却できる。

本開示の第４の態様では、前記第２バックヨークを前記ステータコアと反対側から覆うカバーを備えていてもよい。前記第２バックヨークと前記カバーとの間には、前記第１流路に連通し、径方向内側へ向けて延びる第５流路が形成されていてもよい。前記第５流路は、前記支軸の他端部で前記第４流路に接続することができる。

本開示の第５の態様に係るカバーの外側には、前記アキシャルギャップモータを制御する制御基板が当該カバーと接触した状態で配設することができる。この構成によれば、制御基板を流体によって冷却することができる。

以上説明したように、ハウジング内に吸入された流体を利用して各部の冷却と軸受の潤滑とを行うことができ、その流体にコンタミが混入していた場合には、コンタミが支軸と軸受との間へ流れ難くなるので、コンタミが軸受に入るのを抑制して、支軸の回転不良が起こらないようにすることができる。

本発明の実施形態に係る電動ポンプの斜視図である。 本発明の実施形態に係る電動ポンプの平面図である。 図２におけるIII－III線断面図である。 ステータアッセンブリと軸受をモータ筐体にインサート成形する前の分離状態を示す斜視図である。 ステータアッセンブリの分解斜視図である。 回転軸の斜視図である。 軸受の斜視図である。 ワッシャの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る遠心式の電動ポンプ１の外観を示す図である。本実施形態では、電動ポンプ１が電動ウォーターポンプである場合について説明する。従って、本発明の実施形態に係る電動ポンプ１は、車両に搭載されている各種機器を冷却する冷却水を所定の経路内で循環させるためのものである。前記各種機器としては、例えば走行用モータ、インバータ回路、エンジン、変速機、空調機器等を挙げることができるが、これらに限られるものではなく、他の機器の冷却水を循環させることもできる。この実施形態の説明では、図２の上側を電動ポンプ１の上側といい、図２の下側を電動ポンプ１の下側というものとするが、これは説明の便宜を図るために定義するだけであり、実際の使用時の姿勢を限定するものではなく、どのような姿勢で電動ポンプ１を使用してもよい。

以下の説明では、本発明を電動ポンプ１に適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明は、様々な液体や気体を送る電動ポンプに適用することもできる。また、気体を送る電動ポンプは、ブロアーやファン、圧縮機等であってもよい。

図２に示すように、電動ポンプ１は、アキシャルギャップモータ２と、モータ筐体３と、アキシャルギャップモータ２によって回転駆動されるインペラ４と、ハウジング５と、回路基板（制御基板）６と、背面部材７とを備えている。インペラ４はハウジング５内に収容されており、このハウジング５内に収容されたインペラ４がアキシャルギャップモータ２によって所定の方向に回転駆動されるようになっている。

（ハウジング５の構成）
ハウジング５は、例えば樹脂材を射出成形してなる射出成形品である。図２に示すように、ハウジング５の中央に位置する部分には、インペラ４の回転中心線方向に突出する吸入管部５０が一体成形されている。吸入管部５０の先端部（上流端部）には、吸入口５０ａが開口している。吸入口５０ａには、図示しない吸入側配管を流通した冷却水が吸入されるようになっている。

ハウジング５は、吸入管部５０の基端部（下流端部）から径方向に延びるポンプ室形成壁部５１を有しており、吸入管部５０の突出方向と反対側は略全体が開放された形状となっている。ポンプ室形成壁部５１の内方には、吸入管部５０の下流端部に連通するポンプ室Ｓ１（図３に示す）が形成されており、このポンプ室Ｓ１内にインペラ４が収容されている。図２に示すように、ポンプ室形成壁部５１には、吸入管部５０の基端部から径方向に離れた部分に膨出部５１ａが形成されている。膨出部５１ａは、インペラ４の回転中心線周りに円弧状に延びるように形成されており、その膨出部５１ａの内方には、ポンプ室Ｓ１に連通する流出通路Ｓ２（図３に示す）が形成されている。つまり、電動ポンプ１は、インペラ４の回転により、流体を回転中心線に沿う方向に吸入した後、径方向に吐出するように構成されている。

図１及び図２に示すように、ハウジング５における流出通路Ｓ２の下流端部に対応する部分には、吐出管部５２が一体成形されている。吐出管部５２は、インペラ４の回転中心を中心とする仮想円の接線方向に突出するように形成されている。吐出管部５２の基端部（上流端部）は、流出通路Ｓ２の下流端部と連通している。吐出管部５２の先端部（下流端部）には、吐出口５２ａ（図１にのみ示す）が開口している。吐出口５２ａには、図示しない吐出側配管が連通しており、吐出管部５２を流通した冷却水が吐出側配管に流入するようになっている。

（モータ筐体３の構成）
図３に示すように、モータ筐体３は、例えば樹脂材を射出成形してなる射出成形品であり、ハウジング５を開放側から覆うように形成されている。モータ筐体３は、後述するアキシャルギャップモータ２を構成する複数のステータコア２０及び複数のコイル２１が埋め込まれた状態で固定されるステータ埋込部３１を有している。ステータ埋込部３１は、厚肉な板状をなしている。ステータ埋込部３１と、ハウジング５のポンプ室形成壁部５１との間に、上記ポンプ室Ｓ１が形成されている。

また、モータ筐体３には、ハウジング５のポンプ室形成壁部５１の内側に嵌まるように形成された環状部３０が設けられている。図４にも示すように、環状部３０は、ステータ埋込部３１の周縁部からハウジング５内へ向けて突出するように形成されており、図３に示すように、環状部３０の外周面と、ポンプ室形成壁部５１の内周面とは互いに密着するようになっている。環状部３０の外周面と、ポンプ室形成壁部５１の内周面とを密着させることにより、両者間の水密性が確保される。

環状部３０の外周面と、ポンプ室形成壁部５１の内周面とを密着、もしくは接着することにより、両者間の水密性及び気密性が確保される。他の接合例として、環状部３０とポンプ室形成壁部５１とを例えばスピン融着（溶着）することもでき、これにより、ガスケットなどの封止部品とボルト締結を廃止しながら２部品を接合して水密性及び気密性を確保できる。また、融着等することなく、環状部３０とポンプ室形成壁部５１との間にガスケットなどの封止部品３００（図３に示す）を介在させた状態で、ボルト締結して両者を接合してもよい。環状部３０とポンプ室形成壁部５１との接合構造は、水密性及び気密性を確保できればよいので、上述した構造以外の接合構造を用いることも可能である。

図３における符号１００は、電動モータ１を取り付けるためのブラケットである。ブラケット１００の先端部には、例えば防振ゴムなどで構成された筒状の弾性材１０１が装着される。弾性材１０１の内部には、金属製のカラー１０２が挿入されている。ボルトＢの軸部を、カラー１０２に挿入してエンジン等（図示せず）に締結することで電動ポンプ１をエンジン等にフローティングマウントすることができる。この取付構造は一例であり、必要に応じて変更することができる。また、電動ポンプ１は車体に取り付けてもよい。

（アキシャルギャップモータ２の構成）
図３に示すように、アキシャルギャップモータ２は、モータ筐体３に固定された複数のステータコア２０及び当該各ステータコア２０に巻装された複数のコイル２１と、第１磁石２２Ａ及び第１バックヨーク２３Ａと、第２磁石２２Ｂ及び第２バックヨーク２３Ｂと、回転軸（支軸）２４と、軸受２５とを備えている。図３において、インペラ４は、ステータコア２０及びコイル２１の右側に配置され、回路基板６は、ステータコア２０及びコイル２１の左側に配置される。

図５に示すように、複数のステータコア２０は１つのコアホルダ６０に保持され、また複数のコイル２１は１つのコイルホルダ７０に保持されるようになっている。図４に示すように、複数のステータコア２０、複数のコイル２１、コアホルダ６０及びコイルホルダ７０により、ステータアッセンブリＣが構成されている。

図５に示すように、本例では６つのステータコア２０が回転中心線を囲むように環状に配設され、６つのステータコア２０の周方向の間隔は等間隔に設定されている。６つのステータコア２０は同じものであり、例えば鉄等の金属製の部材で構成され、回転中心線方向に長い柱状をなしている。ステータコア２０の長手方向に直交する方向の断面は、回転中心線に最も近い部分に頂点が位置する略三角形状とされている。この断面形状は、ステータコア２０の長手方向一端から他端まで略同じになっている。尚、ステータコア２０の数は６つに限られるものではなく、任意の個数に設定できる。以下、ステータコア２０の数に応じてコイル２１の数、コアホルダ６０の形状、コイルホルダ７０の形状を変更することができる。

コアホルダ６０は、６つのステータコア２０をそれぞれ保持する６つのコア保持部６１と、６つのコア保持部６１を連結する連結板部６２とを有しており、コア保持部６１及び連結板部６２は、電気絶縁性を持った樹脂材料で一体成形されている。６つのコア保持部６１は、６つのステータコア２０の位置に対応しており、回転中心線を囲むように環状に設けられている。各コア保持部６１の形状は筒状であり、ステータコア２０の外周面を囲むように形成されている。ステータコア２０とコイル２１との間にコア保持部６１が介在することになるので、コア保持部６１によってステータコア２０とコイル２１とが絶縁される。

連結板部６２は、回転中心線と同心上に配置される円盤状をなしており、環状に並ぶ６つのコア保持部６１の基端部同士を連結することにより、６つのコア保持部６１の間隔を所定の間隔で維持する。連結板部６２は、各ステータコア２０の一端面（図３の右側の端面、即ちインペラ４側の端面）を覆う板状の第１覆い部６２ａを有している。ステータコア２０が６つあるので、第１覆い部６２ａも回転中心線の周方向に互いに間隔をあけて６つ設けられている。各第１覆い部６２ａは、ステータコア２０の一端面に沿って延びており、略三角形状となっている。コア保持部６１は、第１覆い部６２ａの周縁部からステータコア２０の他端側へ突出するように形成されている。

各コイル２１は、各コア保持部６１を囲むように配置される。よって、コイル２１は、コアホルダ６０にも保持されるが、本例ではコイルホルダ７０を設けてコイル２１の保持をより確実なものにしている。すなわち、図５に示すように、コイルホルダ７０は、６つのコイル２１の外周面を囲む周壁部７１と、端壁部７２とを有しており、周壁部７１及び端壁部７２は電気絶縁性を持った樹脂材料で一体成形されている。端壁部７２は、回転中心線に直交する方向に延びており、ステータコア２０の他端面（図３の左側の端面、即ち反インペラ４側の端面）を覆う板状の第２覆い部７２ａを有している。各第２覆い部７２ａは、ステータコア２０の他端面に沿って延びており、略三角形状となっている。

図３に示すように、コア保持部６１の突出方向先端部と、第２覆い部７２ａとの間には、スリットＤが形成されている。スリットＤが形成されていることで、部品の寸法バラツキを吸収でき、また二次成形樹脂をステータコア２０に密着させることができる。尚、スリットＤを形成することなく、コア保持部６１の突出方向先端部を第２覆い部７２ａに突き当ててもよい。また、図示しないが、第２覆い部７２ａからステータコア２０を覆う形状の筒状部を突出させ、この筒状部の突出方向先端部と、コア保持部６１の突出方向先端部とを突き合わせるようにしてもよい。この場合、筒状部とコア保持部６１との合わせ面は、筒状部の軸線に対して傾斜した面であってもよい。

端壁部７２の中央部には開口７２ｂが形成されており、この開口７２ｂの形成により、後述するインサート成形時の溶融樹脂の流動性を高めている。

周壁部７１は、端壁部７２の周縁部からコイル２１の外周部に沿うように突出している。周壁部７１の一部は、径方向へ膨出するように形成されており、この径方向へ膨出した部分には、コイル２１から延びる導線２１ａを保持する導線保持部７１ａが形成されている。また、周壁部７１における径方向へ膨出した部分には、後述するインサート成形時の溶融樹脂の流動性を高めるための開口７１ｂも形成されている。

６つのステータコア２０を保持し、かつ、６つのコイル２１がコア保持部６１を囲むように配置されたコアホルダ６０がモータ筐体３にインサート成形されている。また、コイルホルダ７０はコアホルダ６０に固定された状態でモータ筐体３にインサート成形されている。つまり、ステータアッセンブリＣはモータ筐体３にインサート成形されている。

すなわち、図５に示すように、まず、コアホルダ６０及びコイルホルダ７０を一次成形しておく。このときの樹脂は一次樹脂である。この一次成形時に、６つのステータコア２０をインサート成形することも可能であり、この場合、コアホルダ６０に６つのステータコア２０を保持させる必要はない。コアホルダ６０とコイルホルダ７０は同時に成形しなくてもよく、このため、コアホルダ６０とコイルホルダ７０の樹脂が同一でなくてもよい。

その後、コアホルダ６０に６つのステータコア２０を保持させるとともに、コイル２１を配置し、さらに、コアホルダ６０をコイルホルダ７０に組み付けることにより、図４に示すステータアッセンブリＣを得る。尚、この実施形態では、ステータアッセンブリＣを得ているが、コアホルダ６０とコイルホルダ７０をアッセンブリしなくてもよく、別々に二次成形の金型に置いてインサート成形することも可能である。

このステータアッセンブリＣを、モータ筐体３を成形する金型（図示せず）内に収容して位置決めし、型締めした後、当該金型内に溶融樹脂（二次樹脂）を射出することで二次成形を行う。溶融樹脂が固化した後に脱型することで、ステータアッセンブリＣがインサート成形されたモータ筐体（二次成形品）３が得られる。一次樹脂と二次樹脂とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

軸受２５もインサート成形することができる。すなわち、ステータアッセンブリＣを金型内に収容する時に軸受２５も一緒に収容して位置決めしておく。その後、二次成形の樹脂が固化することにより、軸受２５がモータ筐体３の所定の位置に固定された二次成形品が得られる。

軸受２５は、回転中心線方向に延びる筒状に形成されており、上述したようにモータ筐体３に対して回転不能に固定されている。図３にも示す回転軸２４は、軸受２５に挿通された状態で回転可能に支持された中空軸で構成されており、回転軸２４の長さは軸受２５の長さよりも長く設定されている。したがって、軸受２５に支持された状態で、回転軸２４の一端部（インペラ４側の端部）は、軸受２５の一端部から突出しており、また、回転軸２４の他端部（反インペラ４側の端部）は、軸受２５の他端部から突出している。尚、図示しないが、回転軸２４をモータ筐体３に固定した非回転の支軸とし、この支軸に対して軸受２５を回転可能に配設してもよい。

図６に示すように、回転軸２４の一端部には、径方向外方へ突出して周方向に延びる摺動部２４ａが形成されている。摺動部２４ａは環状をなしている。回転軸２４の摺動部２４ａよりも他端部寄りの部分には、第１大径部２４ｂが形成されている。また、回転軸２４の第１大径部２４ｂよりも他端部寄りの部分には、第１大径部２４ｂよりも小径の小径部２４ｃが形成されている。回転軸２４の小径部２４ｃよりも他端部寄りの部分には、第１大径部２４ｂと同径の第２大径部２４ｄが形成されている。尚、摺動部２４ａは回転軸２４とは別体であってもよい。

回転軸２４の第２大径部２４ｄよりも他端部寄りの部分には、他端側角柱部２４ｅが形成されている。回転軸２４の他端側角柱部２４ｅと第２大径部２４ｄとの間には、径方向に貫通する貫通孔２４ｆが形成されている。また、回転軸２４には、摺動部２４ａから軸方向に突出する一端側角柱部２４ｇが形成されている。

図７に示す軸受２５は、回転軸２４における摺動部２４ａよりも他端部側が挿入される筒状に形成されている。軸受２５の一端面２５ｂは、摺動部２４ａに対して軸方向に当接しており、当該一端面２５ｂには、径方向外端部から内端部まで延びる溝２５ｃが形成されている。軸受２５の他端面２５ｄにも一端面２５ｂと同様に、径方向外端部から内端部まで延びる溝２５ｅが形成されている。さらに、軸受２５の外周面には、平坦面２５ａが形成されている。軸受２５をインサート成形すると、平坦面２５ａに沿うように二次樹脂が成形されて軸受２５の回り止めとなる。

軸受２５の内径は一端面２５ｂ側から他端面２５ｄ側まで同一径とされている。回転軸２４の第１大径部２４ｂ及び第２大径部２４ｄの外周面が軸受２５の内周面に摺動するようになっており、回転軸２４の小径部２４ｃの外周面は軸受２５の内周面から離れている。回転軸２４の第１大径部２４ｂ及び第２大径部２４ｄが軸受２５の内周面に摺動するようになっているが、第１大径部２４ｂ及び第２大径部２４ｄの外周面と軸受２５の内周面との間には僅かなクリアランスが設定されており、液体が流通可能になっている。

図３に示すように、回転軸２４の一端部の一部を構成している一端側角柱部２４ｇには、インペラ４の径方向中心部が固定されている。具体的には、回転軸２４の一端部の内面には雌ねじ部が形成されており、ボルトＥの軸部を、インペラ４の径方向中心部を貫通させてから回転軸２４の雌ねじ部に螺合させることで、インペラ４が回転軸２４に対して相対回転不能に締結固定される。

第１磁石２２Ａ及び第１バックヨーク２３Ａは、インペラ４とステータコア２０との間に配設されており、インペラ４におけるステータコア２０側の面に固定されている。また、第１バックヨーク２３Ａは、ボルトＥによってインペラ４と共に回転軸２４に共締めされている。第１磁石２２Ａ及び第１バックヨーク２３Ａは、樹脂製の被覆材２６によって被覆されている。インペラ４は、回転軸２４の一端部に対して回転不能に固定された部材であるため、このインペラ４に固定された第１磁石２２Ａ及び第１バックヨーク２３Ａも回転軸２４の一端部に対して回転不能に固定されることになる。第１磁石２２Ａが回転軸２４の一端部に固定された状態で、ステータコア２０の一端面と第１磁石２２Ａとが回転中心線方向に所定の隙間をあけて並ぶように配置される。

第２磁石２２Ｂ及び第２バックヨーク２３Ｂは、回路基板６側に配置されており、回転軸２４の他端部を構成している他端側角柱部２４ｅに固定されている。具体的には、回転軸２４の他端部の内面にも一端部と同様な雌ねじ部（図示せず）が形成されており、ボルトＦの軸部を、第２バックヨーク２３Ｂの径方向中心部を貫通させてから回転軸２４の雌ねじ部に螺合させることで、第２バックヨーク２３Ｂが回転軸２４に締結固定される。第２バックヨーク２３Ｂに第２磁石２２Ｂが固定されており、第２磁石２２Ｂは樹脂製の被覆材２７によって被覆されている。従って、ステータコア２０の他端面と第２磁石２２Ｂとが回転中心線方向に並ぶように配置される。

第２バックヨーク２３Ｂと、軸受２５の他端面２５ｄとの間にはワッシャ２８（図８に示す）が配設されている。ワッシャ２８は軸受２５の他端面２５ｄが摺動する摺動部を構成する部品である。ワッシャ２８における軸受２５の他端面２５ｄが摺動する面に、径方向外端部から内端部まで延びる溝（図示せず）を形成してもよい。

ワッシャ２８には、回転軸２４の他端側角柱部２４ｅが嵌合する角孔２８ａが形成されており、この角孔２８ａに他端側角柱部２４ｅが嵌合することにより、回転軸２４と相対回転不能になっている。尚、ワッシャ２８は軸受２５に対して相対回転不能になっていてもよい。一方、ワッシャ２８と軸受２５とは相対回転可能になっており、ワッシャ２８が軸受２５の他端面２５ｄに摺接するようになっている。

第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂは、例えば樹脂磁石等を用いることができる。また、ハウジング５や二次樹脂は、例えば電磁シールド樹脂等で構成することができる。電磁シールド樹脂は、電磁波をシールドすることが可能な樹脂であり、従来から周知の材料である。例えばベース樹脂材に導電性炭素繊維を配合することによって得られた電磁シールド樹脂材を使用することができる。例えば、ポリフェニレンサルファイドをベース樹脂とした炭素繊維強化熱可塑性樹脂が好適であるが、これに限られるものではない。一方、コアホルダ６０、コイルホルダ７０、被覆材２６、２７は、電磁シールド樹脂でない樹脂で形成されている。

第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂは円板状に形成されている。第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂには、複数のＮ極部分とＳ極部分とが回転軸２４周りに交互に設けられている。第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂとステータコア２０との間隔ができるだけ小さな所定の間隔となるように、第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂのステータコア２０に対する位置が設定されている。

第１バックヨーク２３Ａ及び第２バックヨーク２３Ｂも円板状に形成され、それぞれ第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂにおけるステータコア２０と反対側の面に積層されて当該第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂと一体化されている。第１バックヨーク２３Ａ及び第２バックヨーク２３Ｂの外径は第１磁石２２Ａ及び第２磁石２２Ｂの外径よりも大きく設定してもよいし、同程度に設定してもよい。

電動ポンプ１は、第２バックヨーク２３Ｂをステータコア２０と反対側から覆うカバー８を備えている。このカバー８によりモータ筐体３の内部空間が他端側において閉塞されている。カバー８は、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性が高い材料で構成されている。カバー８の外側には、アキシャルギャップモータ２を制御するための回路基板６が当該カバー８と接触した状態で配設されている。回路基板６には、発熱する電気回路が搭載されている。回路基板６は、背面部材７によって覆われている。背面部材７は、回路基板６と共にカバー８に締結固定されている。背面部材７も例えばアルミニウム合金等の熱伝導性が高い材料で構成されている。

（流路の構成）
電動ポンプ１は、コイル２１や回路基板６等を冷却するための流体や軸受２５を潤滑するための流体が流通する流路として、第１流路８１、第２流路８２、第３流路８３及び第４流路８４を備えている。第１流路８１は、モータ筐体３に形成されており、回転軸２４に沿う方向に延びている。具体的には、第１流路８１の一端部（上流端）は、ハウジング５内のステータコア２０よりもインペラ４側に形成される高圧領域（流出通路Ｓ２）に連通している。この第１流路８１は、ステータコア２０のインペラ４と反対側まで回転中心線方向に延びた後、第１流路８１の他端部（下流端）は、第２磁石２２Ｂ及び第２バックヨーク２３Ｂが配設されている空間Ｈに連通している。この空間Ｈは、カバー８によって閉塞されている。第１流路８１の径は、第１磁石２２Ａとステータコア２０との間に形成されている隙間よりも大きな径を有している。また、第１流路８１の断面形状は、円や楕円であってもよいし、多角形やその他の形状であってもよい。つまり、第１流路８１は、円換算した時の断面の直径が、第１磁石２２Ａとステータコア２０との間に形成されている隙間よりも大きな流路となっている。

第２流路８２は、第１流路８１における第１磁石２２Ａとステータコア２０との間に対応する部分から分岐し、第１磁石２２Ａとステータコア２０との隙間をアキシャルギャップモータ２の径方向内側へ向けて回転軸２４の一端部まで延びている。第１磁石２２Ａとステータコア２０との隙間は、上述したようにできるだけ狭くなるように設定されているので、第２流路８２は薄い流路となる。また、第２流路８２の上流端は、第１流路８１の上流端を介して流出通路Ｓ２と連通している。

ここで、軸受２５の外周側の樹脂４００は、第２流路８２の径方向内端部からステータコア２０の他端面と第２磁石２２Ｂとの間の流路に達するまで連続している。これにより、軸受２５側及び第２流路８２側からコイル２１に流体が浸入するのを防止することができる。

第３流路８３は、第２流路８２の径方向内側部分に連通し、回転軸２４と軸受２５との間を回転軸２４の他端部まで延びている。すなわち、上述したように回転軸２４の第１大径部２４ｂ及び第２大径部２４ｄの外周面と、軸受２５の内周面との間には流体の流通が可能な僅かなクリアランスが設定されており、このクリアランによって第３流路８３が構成されている。また、回転軸２４の小径部２４ｃの外周面と軸受２５の内周面との間は、上記クリアランスよりも広くなっており、この部分によっても第３流路８３が構成されている。また、軸受２５の一端面２５ｂに形成されている溝２５ｃは、回転軸２４の第１大径部２４ｂの外周面に達するまで延びており、この溝２５ｃにより第３流路８３の一部が構成されている。尚、摺動部２４ａにおける軸受２５側の面に、径方向外端部から内端部まで延びる溝（図示せず）を形成してもよい。

第４流路８４は、回転軸２４の内部を回転中心線方向に延びている。つまり、回転軸２４が中空軸であることを利用して第４流路８４を形成している。第４流路８４の上流端は、回転軸２４の他端部に位置している。回転軸２４の他端部に螺合するボルトＦには軸方向に貫通するボルト内流路８６が形成されており、このボルト内流路８６を介して回転軸２４の内部に形成されている第４流路８４が外部と連通している。ボルト内流路８６は、第２バックヨーク２３Ｂとカバー８との間に連通している。

また、第４流路８４の下流端は、回転軸２４の一端部に位置している。回転軸２４の一端部に螺合するボルトＥには軸方向に貫通するボルト内流路８５が形成されており、このボルト内流路８５を介して回転軸２４の内部に形成されている第４流路８４が外部と連通している。ボルト内流路８５は、ハウジング５内に形成されるポンプ室Ｓ１に連通している。ポンプ室Ｓ１は吸入管部５０の下流端部に連通しているので、流出通路Ｓ２に比べて低圧な低圧領域になる。つまり、第４流路８４は、回転軸２４の一端部において低圧領域に連通している。

第１流路８１におけるインペラ４と反対側部分（下流側を構成している部分）は、ステータコア２０の他端面と第２磁石２２Ｂとの間を径方向内側へ向けて回転軸２４の他端部まで延びている。そして、第１流路８１の下流端は、第２磁石２２Ｂ及び第２バックヨーク２３Ｂが配設されている空間Ｈに連通している。空間Ｈは、軸受２５の他端面２５ｄに形成されている溝２５ｅと連通している。軸受２５の他端面２５ｄの溝２５ｅは、第４流路８４と連通している。すなわち、第１流路８１の下流端は、第２磁石２２Ｂ及び第２バックヨーク２３Ｂが配設されている空間Ｈと、軸受２５の他端面２５ｄの溝２５ｅと、貫通孔２４ｆとを介して回転軸２４の他端部において第４流路８４に接続されている。

また、第３流路８３は、回転軸２４の他端部まで延びているので、軸受２５の他端面２５ｄの溝２５ｅに連通している。よって、第３流路８３も回転軸２４の他端部において第４流路８４に接続されている。

また、第２バックヨーク２３Ｂとカバー８との間には、第１流路８１の下流側部分に連通し、径方向内側へ向けて延びる第５流路Ｈ１が形成されている。第５流路Ｈ１は、第２磁石２２Ｂ及び第２バックヨーク２３Ｂが配設されている空間Ｈの一部で構成されている。第５流路Ｈ１は、回転軸２４の他端部でボルト内流路８６を介して第４流路８４に接続されている。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、インペラ４がアキシャルギャップモータ２によって回転すると、ハウジング５内の流体がインペラ４の回転中心線近傍から吸い込まれて径方向外方へ向けて吐出されるので、ハウジング５内には、インペラ４の回転中心線近傍の低圧領域と、インペラ４の径方向外側の高圧領域が形成される。高圧領域には、第１流路８１が連通しているので、高圧領域の流体の一部が第１流路８１に流入してステータコア２０のインペラ４と反対側まで流れる。この第１流路８１を流れる流体によってステータコア２０等が冷却される。また、第１流路８１から分岐した第２流路８２にも流体が流入し、その流体は第３流路８３を流れることで軸受２５の潤滑や冷却が可能になる。

このとき、第２流路８２は、ステータコア２０の端面と第１磁石２２Ａとの間の隙間に形成されているものなので極めて薄い形状となり、第１流路８１に比べて流体の流通抵抗が大きくなる。よって、流体の主流は第１流路８１を流れることになるので、混入していたコンタミは第１流路８１に流れ、第２流路８２には流れ難くなる。これにより、コンタミが軸受２５に入らなくなる。また、第１流路８１及び第３流路８３を流れた流体は、共に軸受２５の他端面２５ｄの溝２５ｅから回転軸２４の貫通孔２４ｆを流通して第４流路８４に流入する。第４流路８４に流入した流体は、ハウジング５内の低圧領域まで流れる。また、第１流路８１を流れた流体は、ボルト内流路８６から第４流路８４へ直接流入する場合もある。

また、流体がステータコア２０と第２磁石２２Ｂとの間にも流れることになるので、ステータコア２０における第２磁石２２Ｂ側も冷却できる。さらに、流体がカバー８と第２バックヨーク２３Ｂとの間にも流れるので、カバー８を介して回路基板６を冷却することができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る電動ポンプは、例えば自動車に搭載される電動ウォーターポンプ等に適用することができる。

１ 電動ポンプ
２ アキシャルギャップモータ
３ モータ筐体
４ インペラ
５ ハウジング
６ 回路基板（制御基板）
８ カバー
２０ ステータコア
２１ コイル
２２Ａ 第１磁石
２３Ａ 第１バックヨーク
２４ 回転軸（支軸）
２５ 軸受
８１ 第１流路
８２ 第２流路
８３ 第３流路
８４ 第４流路
Ｈ１ 第５流路

Claims (5)

1. アキシャルギャップモータによって回転駆動されるインペラと、当該インペラを収容するハウジングとを備えた遠心式の電動ポンプにおいて、
   前記アキシャルギャップモータは、モータ筐体に固定されたステータコア及び当該ステータコアに巻装されたコイルと、前記インペラに固定された第１磁石及び第１バックヨークと、中空軸からなる支軸と、前記支軸を受ける軸受とを備え、前記支軸及び前記軸受の一方の部材が前記モータ筐体に固定され、他方の部材が一方の部材に対して回転可能とされるとともに他方の部材の一端部に前記インペラが固定され、前記ステータコアの一端面と前記第１磁石とが回転中心線方向に所定の隙間をあけて並ぶように配置され、
   前記ハウジング内の前記ステータコアよりも前記インペラ側に形成される高圧領域に連通するとともに前記ステータコアの前記インペラと反対側まで前記回転中心線方向に延び、円換算した時の断面の直径が前記隙間よりも大きな第１流路と、
   前記第１流路から分岐し、前記隙間を前記モータの径方向内側へ向けて前記支軸の一端部まで延びる第２流路と、
   前記第２流路の前記径方向内側部分に連通し、前記支軸と前記軸受との間を前記支軸の他端部まで延びる第３流路と、
   前記支軸の内部を前記回転中心線方向に延びる第４流路とを備え、
   前記第１流路における前記インペラと反対側部分と、前記第３流路における前記支軸の他端部側とは、前記支軸の他端部で前記第４流路に接続され、
   前記第４流路は、前記支軸の一端部において前記ハウジング内に形成される低圧領域に連通していることを特徴とする電動ポンプ。
2. 請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
   筒状に形成された前記軸受の端面が摺動する摺動部を備え、
   前記軸受の端面と前記摺動部の少なくとも一方には、径方向外端部から内端部まで延びる溝が形成され、前記第３流路の一部は前記溝で構成されていることを特徴とする電動ポンプ。
3. 請求項１または２に記載の電動ポンプにおいて、
   前記アキシャルギャップモータは、前記支軸または前記軸受の他方の部材の他端部に固定された第２磁石及び第２バックヨークを備え、前記ステータコアの他端面と前記第２磁石とが回転中心線方向に並ぶように配置され、
   前記第１流路における前記インペラと反対側部分は、前記ステータコアの他端面と前記第２磁石との間を径方向内側へ向けて前記支軸の他端部まで延び、前記第４流路に接続されていることを特徴とする電動ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の電動ポンプにおいて、
   前記第２バックヨークを前記ステータコアと反対側から覆うカバーを備えており、
   前記第２バックヨークと前記カバーとの間には、前記第１流路に連通し、径方向内側へ向けて延びる第５流路が形成され、
   前記第５流路は、前記支軸の他端部で前記第４流路に接続されていることを特徴とする電動ポンプ。
5. 請求項４に記載の電動ポンプにおいて、
   前記カバーの外側には、前記アキシャルギャップモータを制御する制御基板が当該カバーと接触した状態で配設されていることを特徴とする電動ポンプ。