JP2024005158A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ装置のロータが回転する際に駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制する。【解決手段】ポンプ装置１のインペラ２５を回転させるモータ１０において、ロータ４は、円筒形の駆動マグネット８の内側に嵌まる円筒部４１を備えるロータ部材４０と、円筒部４１の内側に嵌まるラジアル軸受１１を備える。円筒部４１におけるマグネット保持部４１０の外周面には、駆動マグネット８の内周面との間に流路Ｆ１を形成する第１流路溝４６が設けられている。第１流路溝４６は、第１溝部４６１と、第１溝部４６１に対してロータ４の回転方向の後方側Ｒ２に配置される第２溝部４６２とを第３溝部４６３を介して接続したＵ字状の溝である。第１流路溝４６には、回転方向の前方側Ｒ１に位置する第１溝部４６１からポンプ室２０の流体が流入する。【選択図】図４

Description

本発明は、インペラをモータによって回転させるポンプ装置に関する。

特許文献１には、ポンプ室に配置されたインペラをモータで回転させるポンプ装置が記載される。モータは、インペラと一体に回転するロータを備える。ロータは、円筒状のラジアル軸受を内側に保持する円筒部を備えており、円筒部の外周側に円筒状の駆動マグネットが固定される。

特開２０１０－２４６２３８号公報

特許文献１のロータは、ラジアル軸受を介して固定軸に回転可能に支持される。ロータが回転する際、摩擦等によりラジアル軸受が高温となり、その熱により駆動マグネットも高温となるため、部品の寿命低下や駆動マグネットの磁気特性低下が問題となる。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポンプ装置のロータが回転する際に駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、ロータおよび前記ロータの外周側を囲むステータを備えるモータと、前記ロータの回転軸線に沿う方向を軸線方向とするとき、前記ステータに対して前記軸線方向の一方側に設けられたポンプ室に配置されて前記ロータと一体に回転するインペラと、を有し、前記ロータは、円筒形の駆動マグネットと、前記駆動マグネットの内側に嵌まる円筒部が設けられたロータ部材を備え、前記円筒部の内側にラジアル軸受が保持され、前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の一方には、前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の他方との間に流路を形成する第１流路溝が設けられ、前記第１流路溝は、前記軸線方向に延びる第１溝部と、前記第１溝部に対して前記ロータの回転方向の後方側において前記軸線方向に延びる第２溝部と、周方向に延びて前記第１溝部および前記第２溝部の前記軸線方向の端部を接続する第３溝部と、を備え、前記駆動マグネットの外周側には、前記ステータの内周側を覆う隔壁部材との間に前記ポンプ室に連通する隙間が設けられ、前記第１溝部における前記第３溝部とは前記軸線方向で反対側の端部が前記隙間に連通することを特徴とする。

本発明によれば、ロータ部材の円筒部と駆動マグネットとの間にポンプ室に連通する流路が形成されるので、駆動マグネットおよび円筒部を冷却でき、円筒部を介してラジアル軸受を冷却できる。この流路を形成するために円筒部の外周面または駆動マグネットの内周面に設けられた第１流路溝は、軸線方向に延びる第１溝部と第２溝部を第３溝部によって軸線方向に１回折り返した形状（Ｕ字状）に接続した形状である。このようにすると、単に直線状の流路を設ける場合と比較して、流体に接する面積を広くすることができる。従って、冷却効果を高めることができる。また、ロータの回転方向の前方側に位置する第１溝部が駆動マグネットの外周側の空間（隙間）に連通しているので、第１溝部にポンプ室の流体が流入する。ロータが回転する際、慣性力によって回転方向の後方側へ流体が流れる。従って、回転方向の前方側に位置する第１溝部に流体が流入するように構成するこ
とで、流路に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。これにより、駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制でき、部品寿命の低下を抑制できる。また、駆動マグネットの磁気特性の低下を抑制できる。

本発明において、前記ロータ部材は、前記円筒部から外周側へ突出して前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部を支持する座部を備え、前記座部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との間に、前記第１溝部と前記隙間とを連通する流入口が設けられていることが好ましい。このように、座部を設けることにより、駆動マグネットの軸線方向の位置精度を高めることができる。また、座部を設けた場合でも、流入口から第１溝部に流体を流入させることができる。従って、駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制できる。

本発明において、前記座部は、前記第１溝部の径方向外側に形成された凹部を備え、前記流入口は、前記凹部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との隙間であることが好ましい。このように、座部に凹部を設けることにより、流入口を大きくすることができる。従って、第１溝部に流体が流入しやすくなり、多くの流体を流すことができるので、冷却効果を高めることができる。

本発明において、前記凹部の周方向の幅は、前記第１溝部の周方向の幅以上であることが好ましい。このようにすると、第１溝部に多くの流体が流入するので、冷却効果を高めることができる。

本発明において、前記凹部は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がることが好ましい。このようにすると、凹部から第１溝部に流体が流入する際に流体圧が高まるので、多くの流体が流れるようになる。よって、冷却効果を高めることができる。

本発明において、前記座部は、前記凹部の内側において前記駆動マグネットに向けて突出する周り止め突起を備え、前記駆動マグネットは、前記周り止め突起が嵌まる周り止め凹部を備えることが好ましい。このようにすると、駆動マグネットの周方向の位置決めが容易である。また、周り止め突起は、径方向の寸法を大きくしても周方向の位置決めには影響がない。従って、周り止め凹部の径方向の長さを周り止め突起よりも大きくして流体が流れる隙間を増やすことができる。これにより、第１溝部に多くの流体を流入させることができるので、冷却効果を高めることができる。

本発明において、前記座部は、前記第３溝部の径方向外側において前記駆動マグネットと前記軸線方向に当接する平坦部を備え、前記平坦部は、前記第３溝部よりも周方向の幅が広いことが好ましい。このように、第３溝部の径方向外側においては、座部に凹部を設けずに平坦な形状にすることにより、第１流路溝の流出側の端部を塞ぐことができる。流入側の端部には流入口を設ける一方、流出側の端部は塞ぐことにより、差圧を発生させることができる。これにより、第１流路溝に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。

本発明において、前記円筒部の外周面に前記第１流路溝が形成され、前記円筒部の内周面には、前記ラジアル軸受の外周面との間に流路を形成する第２流路溝が形成され、前記第２流路溝は、前記第１流路溝と周方向の位置が異なることが好ましい。このようにすると、第２流路溝と第１流路溝の周方向の位置が一致した箇所において円筒部の肉厚が薄くなることを回避できる。従って、円筒部の強度を確保できる。

本発明によれば、ロータ部材の円筒部と駆動マグネットとの間にポンプ室に連通する流
路が形成されるので、駆動マグネットおよび円筒部を冷却でき、円筒部を介してラジアル軸受を冷却できる。この流路を形成するために円筒部の外周面または駆動マグネットの内周面に設けられた第１流路溝は、軸線方向に延びる第１溝部と第２溝部を第３溝部によって軸線方向に１回折り返した形状（Ｕ字状）に接続した形状である。このようにすると、単に直線状の流路を設ける場合と比較して、流体に接する面積を広くすることができる。従って、冷却効果を高めることができる。また、ロータの回転方向の前方側に位置する第１溝部が駆動マグネットの外周側の空間（隙間）に連通しているので、第１溝部にポンプ室の流体が流入する。ロータが回転する際、慣性力によって回転方向の後方側へ流体が流れる。従って、回転方向の前方側に位置する第１溝部に流体が流入するように構成することで、流路に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。これにより、駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制でき、部品寿命の低下を抑制できる。また、駆動マグネットの磁気特性の低下を抑制できる。

本発明を適用したポンプ装置の外観斜視図である。 図１に示すポンプ装置を回転軸線を含む平面で切断した断面図である。 ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を軸線方向の一方側から見た分解斜視図である。 ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を軸線方向の他方側から見た分解斜視図である。 ロータ部材を軸線方向の一方側から見た斜視図である。 ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を回転軸線を含む平面で切断した断面図（図７のＢ－Ｂ位置で切断した断面図）である。 ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を回転軸線に対して垂直な平面で切断した断面図（図６のＡ－Ａ位置で切断した断面図）である。 ロータ部材を第１流路溝が形成された側（Ｘ１方向）から見た斜視図である。 ロータ部材を第３流路溝が形成された側（Ｘ２方向）から見た斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るポンプ装置１を説明する。以下の説明において、軸線方向とは、モータ１０の回転軸線Ｌが延在している方向を意味し、径方向の内側および径方向の外側における径方向とは、回転軸線Ｌを中心とする半径方向を意味し、周方向とは、回転軸線Ｌを中心とする回転方向を意味する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したポンプ装置１の外観斜視図である。図２は、図１に示すポンプ装置１を回転軸線Ｌを含む平面で切断した断面図である。図１、図２に示すように、ポンプ装置１は、軸線方向の一方側Ｌ１へ延びる吸入管２１および吐出管２２を備えたケース２と、ケース２に対して軸線方向の他方側Ｌ２に配置されたモータ１０と、ケース２の内部のポンプ室２０に配置されたインペラ２５とを有する。インペラ２５は、モータ１０によって回転軸線Ｌ周りに回転駆動される。本形態のポンプ装置１において、ポンプ室２０を流れる流体は液体である。ポンプ装置１は、例えば、環境温度や流体温度が変化しやすい条件で使用される。

モータ１０は、円環状のステータ３と、ステータ３の内側に配置されたロータ４と、ステータ３を覆う樹脂製のハウジング６と、ロータ４を回転可能に支持する支軸５を備える。支軸５は、金属製あるいはセラミック製である。インペラ２５は、ロータ４と一体に回転する。図２に示すように、ポンプ装置１では、ステータ３に対して軸線方向の一方側Ｌ１にインペラ２５およびポンプ室２０が設けられている。

図２に示すように、ポンプ室２０は、ケース２とハウジング６との間に設けられている。ケース２は、ポンプ室２０の軸線方向の一方側Ｌ１の壁面２３、および周方向に延在する側壁２９を構成する。図１に示すように、ケース２は、モータ１０の回転軸線Ｌに沿って延在する吸入管２１と、モータ１０の回転軸線Ｌに対して直交する方向に延在する吐出管２２とを備える。吸入管２１は、回転軸線Ｌに対して同心状に設けられている。

モータ１０において、ステータ３は、ステータコア３１と、ステータコア３１に対して軸線方向の一方側Ｌ１から重なるインシュレータ３２と、ステータコア３１に対して軸線方向の他方側Ｌ２から重なるインシュレータ３３と、ステータコア３１に設けられた複数の突極にインシュレータ３２、３３を介して巻回された複数のコイル３５とを有する。モータ１０は３相モータである。従って、複数のコイル３５は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルによって構成される。

ロータ４は、樹脂製のロータ部材４０を備える。ロータ部材４０は、回転軸線Ｌに沿って軸線方向に延在する円筒部４１を備える。円筒部４１は、ステータ３の径方向の内側からポンプ室２０に向けて延在し、ポンプ室２０で開口している。円筒部４１の外周面には、円筒状の駆動マグネット８が保持される。駆動マグネット８は、ステータ３に径方向の内側で対向する。駆動マグネット８は、例えば、ネオジムボンド磁石からなる。

ロータ部材４０において、円筒部４１の軸線方向の一方側Ｌ１の端部には、円板状のフランジ部４５が形成されており、フランジ部４５には、軸線方向の一方側Ｌ１から円板２６が連結される。円板２６の中央には中央穴２６０が形成されている。円板２６のフランジ部４５と対向する面には、中央穴２６０の周囲から円弧状に湾曲しながら径方向の外側に延在する複数の羽根部２６１が等角度間隔に形成されており、円板２６は、羽根部２６１を介してフランジ部４５に固定される。従って、フランジ部４５と円板２６とによって、ロータ部材４０の円筒部４１に接続されたインペラ２５が構成される。本形態において、円板２６は、径方向の外側に向かうにしたがってフランジ部４５の側に向かう方向に傾いている。

ロータ部材４０において、円筒部４１の径方向の内側には円筒状のラジアル軸受１１が保持される。ロータ４は、ラジアル軸受１１を介して支軸５に回転可能に支持される。支軸５の軸線方向の他方側Ｌ２の端部は、ハウジング６の底壁６３に形成された軸穴６５に保持される。ケース２には、支軸５の軸線方向の一方側Ｌ１の端部にポンプ室２０の側で対向して支軸５のポンプ室２０側への可動範囲を制限する受け部２８０が形成されている。ケース２は、吸入管２１の内周面からモータ１０の側に延在する３本の支持部２７を備える。支持部２７の端部には、支軸５が内側に位置する筒部２８が形成されており、筒部２８の軸線方向の一方側Ｌ１の底部に受け部２８０が設けられている。

支軸５の軸線方向の一方側Ｌ１の端部には円環状のスラスト軸受１２が装着されており、スラスト軸受１２は、ラジアル軸受１１と筒部２８の間に配置されている。ここで、支軸５の他方側Ｌ２の端部および軸穴６５は、少なくとも一部が断面Ｄ字形状である（図３、図４参照）。また、支軸５の一方側Ｌ１の端部およびスラスト軸受１２の穴は断面Ｄ字形状である。従って、ハウジング６に対する支軸５およびスラスト軸受１２の回転が阻止される。

ハウジング６は、ステータ３を径方向の両側、および軸線方向の両側から覆う樹脂封止部材６０である。樹脂封止部材６０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）からなる。ステータ３は、インサート成形により樹脂封止部材６０と一体化される。ハウジング６は、ポンプ室２０の軸線方向の一方側Ｌ１の壁面２３に対向する第１隔壁部６１と、ステータ３と駆動マグネット８との間に介在
する第２隔壁部６２と、第２隔壁部６２の他方側Ｌ２の端に設けられた底壁６３とを有する隔壁部材である。また、ハウジング６は、ステータ３を径方向の外側から覆う円筒状の胴部６６を備える。

図１、図２に示すように、ハウジング６の軸線方向の他方側Ｌ２の端部６４には、軸線方向の他方側Ｌ２からカバー１８が固定される。図２に示すように、カバー１８とハウジング６の底壁６３との間には、コイル３５に対する給電を制御する回路が設けられた基板１９が配置される。基板１９には、ステータ３からハウジング６の底壁６３を貫通して軸線方向の他方側Ｌ２に突出した金属製の巻線端子７１が半田により接続される。

ハウジング６は、底壁６３から軸線方向の他方側Ｌ２に突出した第１柱状部６７と、第１柱状部６７に対して周方向に離間した位置において底壁６３から軸線方向の他方側Ｌ２に突出した第２柱状部（図示せず）を備える。基板１９は、ねじによって第１柱状部６７および第２柱状部（図示せず）に固定される。

図１に示すように、ハウジング６は、ステータ３の外周側を囲む胴部６６から径方向外側へ延びる筒状のコネクタハウジング６９を備える。コネクタハウジング６９の内側には、一端が基板１９に接続されたコネクタ端子が配置される。コネクタハウジング６９にコネクタを連結すると、基板１９に実装される回路で生成された駆動電流が巻線端子７１を介して各コイル３５に供給される。その結果、ロータ４がモータ１０の回転軸線Ｌ周りに回転する。これにより、ポンプ室２０内でインペラ２５が回転してポンプ室２０の内部が負圧となるため、流体は吸入管２１からポンプ室２０に吸い込まれて、吐出管２２から吐出される。

（駆動マグネットおよびラジアル軸受の保持構造）
図３、図４は、ロータ部材４０、駆動マグネット８、ラジアル軸受１１、および支軸５の分解斜視図である。図３は、軸線方向の一方側Ｌ１から見た分解斜視図であり、図４は、軸線方向の他方側Ｌ２から見た分解斜視図である。図５は、ロータ部材４０を軸線方向の一方側Ｌ１から見た斜視図である。図６は、ロータ部材４０、駆動マグネット８、ラジアル軸受１１、および支軸５を回転軸線を含む平面で切断した断面図であり、図７のＢ－Ｂ位置で切断した断面図である。図７は、ロータ部材４０、駆動マグネット８、ラジアル軸受１１、および支軸５を回転軸線Ｌに対して垂直な平面で切断した断面図であり、図６のＡ－Ａ位置で切断した断面図）である。

本明細書において、ＸＹＺの３方向は互いに直交する方向である。Ｘ方向の一方側をＸ１とし、Ｘ方向の他方側をＸ２とし、Ｙ方向の一方側をＹ１とし、Ｙ方向の他方側をＹ２とし、Ｚ方向の一方側をＺ１とし、Ｚ方向の他方側をＺ２とする。Ｚ方向は軸線方向と一致し、Ｚ１方向は軸線方向の一方側Ｌ１と一致し、Ｚ２方向は軸線方向の他方側Ｌ２と一致する。

図２、図４に示すように、ロータ部材４０は、フランジ部４５から他方側Ｌ２に離間した位置で円筒部４１から径方向外側へ突出した円環状の座部４２を備える。図６に示すように、円筒部４１は、座部４２から他方側Ｌ２へ延びるマグネット保持部４１０を備える。マグネット保持部４１０は、円筒状の駆動マグネット８の内側に嵌って駆動マグネット８を保持する。その際、座部４２は、駆動マグネット８の軸線方向の一方側Ｌ１の端部を支持する。マグネット保持部４１０における座部４２とは軸線方向で反対側（軸線方向の他方側Ｌ２）の端部には、駆動マグネット８に軸線方向で重なるカシメ部４３が形成されている。

図６に示すように、円筒部４１の内周面には、径方向内側へ突出する円環状の第１凸部
４４１および第２凸部４４２が形成されている。第１凸部４４１は、ラジアル軸受１１の軸線方向の一方側Ｌ１の段部１１６に配置される。第２凸部４４２は、ラジアル軸受１１の軸線方向の他方側Ｌ２の段部１１７に配置される。ロータ部材４０を製造する際、ラジアル軸受１１をインサート成形した樹脂成形品とする。これにより、ラジアル軸受１１を第１凸部４４１と第２凸部４４２の間に保持することができる。

図４、図６に示すように、マグネット保持部４１０の軸線方向の他方側Ｌ２の端部は、第２凸部４４２に対して他方側Ｌ２へ延びる突出部４１１を備えており、突出部４１１の先端にカシメ部４３が形成される。図４に示すように、突出部４１１は、径方向で反対側の２箇所を軸線方向の一方側Ｌ１に切り欠いた切欠き部４１２を備える。一方の切欠き部４１２は回転軸線Ｌに対してＸ１方向の角度位置に設けられ、他方の切欠き部４１２は回転軸線Ｌに対してＸ２方向の角度位置に設けられている。本形態では、カシメ部４３は切欠き部４１２が形成された部分を除いて円弧状に延びている。

図４に示すように、ロータ部材４０の座部４２は、軸線方向の一方側Ｌ１に凹む凹部４２１と、各凹部４２１の底面から軸線方向の他方側Ｌ２に突出する周り止め突起４２２を備える。凹部４２１は、等角度間隔で複数位置（本形態では、１２０度間隔で３箇所）に設けられている。周方向で隣り合う凹部４２１の間の部分は、軸線方向に対して垂直な平坦部４２３となっている。

凹部４２１は、座部４２の内縁から外縁まで拡がる。周り止め突起４２２は、凹部４２１の周方向の中央に配置され、座部４２の内縁から座部４２の径方向の途中位置まで延びている。従って、周り止め突起４２２は、周方向の両側および径方向外側が凹部４２１に囲まれている。周り止め突起４２２の軸線方向の高さは、凹部４２１の軸線方向の深さよりも大きい。そのため、周り止め突起４２２は、平坦部４２３に対して軸線方向の他方側Ｌ２の位置まで突出している。

駆動マグネット８をマグネット保持部４１０に固定する際、駆動マグネット８の軸線方向の一方側Ｌ１の端部を座部４２の平坦部４２３に対して軸線方向の他方側Ｌ２から当接させる。その際、周り止め突起４２２は、駆動マグネット８の軸線方向の一方側Ｌ１の端面に形成された周り止め凹部８１（図３参照）に嵌合する。これにより、駆動マグネット８の周方向の角度位置が規定され、ロータ部材４０に対する駆動マグネット８の回転が阻止される。

（駆動マグネットおよびラジアル軸受を冷却するための流路）
図３、図４に示すように、ロータ部材４０は、円筒部４１におけるマグネット保持部４１０の外周面に形成された第１流路溝４６を備える。第１流路溝４６は、径方向内側に一定深さで凹む凹部である。駆動マグネット８の内側にマグネット保持部４１０を嵌め込むと、駆動マグネット８の内周面とマグネット保持部４１０との間には第１流路溝４６によって規定される形状の流路Ｆ１（図７参照）が形成される。この流路Ｆ１は、後述するように駆動マグネット８とハウジング６の第２隔壁部６２との隙間Ｇ１（図２参照）と連通する。そのため、隙間Ｇ１を経由してポンプ室２０の流体が流路Ｆ１を流れるので、駆動マグネット８およびマグネット保持部４１０が冷却される。

図５に示すように、ロータ部材４０は、円筒部４１の内周面に形成された第２流路溝４７を備える。第２流路溝４７は、軸線方向に延びる円弧状断面の凹部である。第２流路溝４７は、円筒部４１の軸線方向の一方側Ｌ１の端部まで延びてフランジ部４５の内周縁に開口し、ポンプ室２０に連通する。円筒部４１の内側には、第２流路溝４７と同一の角度位置において第１凸部４４１および第２凸部４４２を貫通する開口部４７１、４７２が形成されている。

図４、図５に示すように、第２流路溝４７は、円筒部４１の内周面において径方向で反対側の２箇所に形成されている。２箇所の第２流路溝４７の角度位置は、円筒部４１の他方側Ｌ２の端部を切り欠いた２箇所の切欠き部４１２の角度位置と一致する。従って、図４に示すように、円筒部４１の軸線方向の他方側Ｌ２の端部では、２箇所の切欠き部４１２のそれぞれの径方向内側に第２凸部４４２を貫通する開口部４７２が配置され、開口部４７２の径方向外側はカシメ部４３によって塞がれていない。

図３、図４に示すように、ラジアル軸受１１の外周面には、軸線方向に延びる溝部１１１が形成されている。溝部１１１のうちの２本は、第２流路溝４７と同一角度位置に配置される。円筒部４１の内側にラジアル軸受１１を保持すると、図７に示すように、円筒部４１の内周面とラジアル軸受１１の外周面との間には、第２流路溝４７および溝部１１１によって軸線方向に延びる流路Ｆ２（図７参照）が形成される。流路Ｆ２の一端は、上記のようにフランジ部４５まで延びてポンプ室２０に連通する。流路Ｆ２の他端は、第２凸部４４２の開口部４７２および切欠き部４１２を経由して、駆動マグネット８とハウジング６の底壁６３との隙間Ｇ２（図２参照）に連通する。従って、ポンプ室２０の流体が流路Ｆ２を流れるので、ラジアル軸受１１および円筒部４１が冷却される。

（流路溝の形状および配置）
図８は、ロータ部材４０を第１流路溝４６が形成された側（Ｘ１方向）から見た斜視図である。図９は、ロータ部材４０を第３流路溝４９が形成された側（Ｘ２方向）から見た斜視図である。図８、図９は、円筒部４１の他方側Ｌ２の端部を図６のＣ－Ｃ位置で切断した図である。図３、図４、図８、図９に示すＲ１方向は、ロータ４の回転方向の前方側であり、Ｒ２方向はロータ４の回転方向の後方側である。

図４、図８に示すように、第１流路溝４６は、軸線方向に延びる第１溝部４６１と、第１溝部４６１に対してロータ４の回転方向の後方側Ｒ２において軸線方向に延びる第２溝部４６２と、周方向に延びて第１溝部４６１と第２溝部４６２の軸線方向の他方側Ｌ２の端部を接続する第３溝部４６３を備える。すなわち、第１流路溝４６は、軸線方向に１回折り返した形状の溝であり、略Ｕ字状の溝である。第１溝部４６１と第２溝部４６２は、周方向の幅が同一である。

第１流路溝４６は、第１溝部４６１の軸線方向の一方側Ｌ１の端部が以下に説明する流入口４８を介して駆動マグネット８と第２隔壁部６２との隙間Ｇ１に連通しており、ポンプ室２０の流体は第１溝部４６１から第１流路溝４６に流入する。第３溝部４６３および第２溝部４６２は第１溝部４６１に対して回転方向の後方側Ｒ２に設けられているため、ロータ４がＲ１方向に回転する際、慣性力によって第１溝部４６１の流体がＲ２方向に移動して第３溝部４６３および第２溝部４６２を流れ、図４に示すＤ方向の流れが発生する。これにより、第１溝部４６１内が負圧となってさらに流体が流入する。つまり、ロータ４が回転する間は、第１流路溝４６を図４に示すＤ方向に流体が流れ続ける。

図８に示すように、ロータ部材４０の座部４２には凹部４２１が形成されており、図８において破線で示す駆動マグネット８の軸線方向の一方側Ｌ１の端面と凹部４２１の底面との間には径方向外側に開口する流入口４８が形成される。凹部４２１は第１溝部４６１の径方向外側に形成されているため、流入口４８を介して第１溝部４６１と駆動マグネット８の外周側の隙間Ｇ１（図２参照）とが連通する。本形態では、凹部４２１の径方向内側の端部は、第１溝部４６１と繋がっており、凹部４２１の径方向内側の端部と第１溝部４６１は、周方向の幅が同一である。凹部４２１は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が増大する扇形形状であるため、径方向外側から流体が流れ込みやすい。

図７に示すように、駆動マグネット８に形成された周り止め凹部８１は、径方向の寸法が周り止め突起４２２よりも長い。そのため、周り止め突起４２２の径方向外側の側面と、周り止め凹部８１の径方向の内側面との間には、流路となる隙間Ｇ３が形成される。図６に示すように、周り止め凹部８１の軸線方向の深さは、周り止め突起４２２との間に軸線方向の隙間Ｇ４が形成される寸法である。従って、流入口４８から流入した流体は、周り止め突起４２２の周方向の両側を流れるだけでなく、隙間Ｇ３、Ｇ４を経由して第１溝部４６１に流入することができる。

図８に示すように、マグネット保持部４１０の外周面において、周方向で隣り合う第１溝部４６１と第２溝部４６２の間の部分は、座部４２から第３溝部４６３まで軸線方向に延びる第１リブ５１となっている。座部４２における第２溝部４６２の径方向外側の部分は、駆動マグネット８を支持する平坦部４２３であるため、第２溝部４６２の径方向外側には、流入口４８のような広い開口部が形成されない。このため、第１流路溝４６は、流入側と流出側で差圧が発生するので、第１流路溝４６に流体が流入しやすい。

図８に示すように、マグネット保持部４１０の外周面には、第１流路溝４６が周方向に並んで２箇所に形成されている。さらに、マグネット保持部４１０の外周面において第１流路溝４６が形成されていない領域（Ｘ２方向の領域）には、図９に示すように、第１溝部４６１および第２溝部４６２と同一幅で軸線方向に延びる第３流路溝４９が２本並んで形成されている。第３流路溝４９は、円筒部４１の軸線方向の他方側Ｌ２の端部まで延びている。

図８に示すように、座部４２に形成された３箇所の凹部４２１のうちの２箇所は、第１流路溝４６の第１溝部４６１に対応する角度位置に設けられている。一方、残りの１箇所の凹部４２１は、図６に示すように、２箇所の第３流路溝４９の一方に対応する角度位置に設けられている。従って、第３流路溝４９のうちの一方には、凹部４２１と駆動マグネット８との間に形成される流入口４８を経由して流体が流入する。

図８、図９に示すように、マグネット保持部４１０の外周面において、周方向で隣り合う第１溝部４６１の間の部分、周方向で隣り合う第３流路溝４９の間の部分、および、周方向で隣り合う第１流路溝４６と第３流路溝４９の間の部分は、いずれも、軸線方向に延びる第２リブ５２となっている。従って、マグネット保持部４１０の外周面には、４本の第２リブ５２が形成されている。４本の第２リブ５２は、いずれも円筒部４１の軸線方向の他方側Ｌ２の端部まで延びている。

４本の第２リブ５２のうちの２本は、回転軸線Ｌに対してＸ方向で反対側の角度位置に設けられており、円筒部４１の内周面に設けられている第２流路溝４７と径方向で重なる位置に設けられている。第１リブ５１および第２リブ５２は、第１流路溝４６および第３流路溝４９の底面よりも径方向外側に突出した部分である。従って、第２流路溝４７の角度位置と第２リブ５２の角度位置が一致することにより、第２流路溝４７を形成した部分におけるマグネット保持部４１０の肉厚を確保することができる。

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態のポンプ装置１は、ロータ４およびロータ４の外周側を囲むステータ３を備えるモータ１０と、ステータ３に対して軸線方向の一方側Ｌ１に設けられたポンプ室２０に配置されてロータ４と一体に回転するインペラ２５と、を有する。ロータ４は、円筒形の駆動マグネット８と、駆動マグネット８の内側に嵌まる円筒部４１が設けられたロータ部材４０を備え、円筒部４１の内側にラジアル軸受１１が保持される。円筒部４１におけるマグネット保持部４１０の外周面には、駆動マグネット８の内周面との間に流路Ｆ１を形成する第１流路溝４６が設けられている。第１流路溝４６は、軸線方向に延
びる第１溝部４６１と、第１溝部４６１に対してロータ４の回転方向の後方側Ｒ２において軸線方向に延びる第２溝部４６２と、周方向に延びて第１溝部４６１および第２溝部４６２の軸線方向の他方側Ｌ２の端部を接続する第３溝部４６３と、を備える。駆動マグネット８の外周側には、ステータ３の内周側を覆う隔壁部材としてのハウジング６の第２隔壁部６２との間にポンプ室２０に連通する隙間Ｇ１が設けられている。第１溝部４６１における第３溝部４６３とは軸線方向で反対側の端部（すなわち、軸線方向の一方側Ｌ１の端部）が隙間Ｇ１に連通する。

本形態では、ロータ部材４０の円筒部４１と駆動マグネット８との間にポンプ室２０に連通する流路Ｆ１が設けられているので、ポンプ室２０の液体が流路Ｆ１を流れて駆動マグネット８および円筒部４１が冷却される。この流路Ｆ１を形成するために円筒部４１におけるマグネット保持部４１０の外周面に設けられた第１流路溝４６は、軸線方向に延びる第１溝部４６１と第２溝部４６２を周方向に延びる第３溝部４６３によって軸線方向に１回折り返した形状（Ｕ字状）に接続した形状である。従って、単に直線状の流路Ｆ１を設ける場合と比較して、流体に接する面積が広いため、冷却効果が高い。また、ロータ４の回転方向の前方側Ｒ１に位置する第１溝部４６１が駆動マグネット８の外周側の空間（隙間Ｇ１）に連通しているので、第１溝部４６１にポンプ室２０の流体が流入しやすい。ロータ４が回転するとき、慣性力によって回転方向の後方側Ｒ２へ流体が流れる。従って、回転方向の前方側Ｒ１に位置する第１溝部４６１に流体が流入するように構成することで、多くの流体を流路Ｆ１に流すことができ、冷却効果が高い。よって、駆動マグネット８および円筒部４１の温度上昇を抑制できる。また、円筒部４１を介してラジアル軸受１１の温度上昇を抑制できる。温度上昇を抑制することにより、部品寿命の低下を抑制できるとともに、駆動マグネット８の磁気特性の低下を抑制できる。

本形態では、ロータ部材４０は、円筒部４１から外周側へ突出して駆動マグネット８の軸線方向の端部を支持する座部４２を備えており、座部４２と駆動マグネット８の軸線方向の端部との間に、第１溝部４６１と隙間Ｇ１とを連通する流入口４８が設けられている。このように、座部４２を設けることにより、駆動マグネット８の軸線方向の位置精度を高めることができる。また、座部４２を設けた場合でも、流入口４８から第１溝部４６１に流体を流入させることができるので、駆動マグネット８およびラジアル軸受１１の温度上昇を抑制できる。

本形態では、座部４２は、第１溝部４６１の径方向外側に形成された凹部４２１を備え、流入口４８は、凹部４２１と駆動マグネット８の軸線方向の端部との隙間である。このように、座部４２に凹部４２１を設けることにより、流入口４８を大きくすることができる。従って、第１溝部４６１に流体が流入しやすくなり、多くの流体を流すことができるので、冷却効果が高い。

本形態では、凹部４２１の周方向の幅は、第１溝部４６１の周方向の幅以上である。より詳細には、凹部４２１の周方向の幅は、径方向内側の端部において第１溝部４６１の周方向の幅と一致し、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がる。凹部４２１の周方向の幅を大きくすることで、第１溝部４６１に多くの流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。なお、凹部４２１の周方向の幅は、本形態と異なっていてもよい。例えば、本形態よりも凹部４２１の周方向の幅を大きくしてもよい。

凹部４２１は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がる形状である。例えば、本形態では、軸線方向から見た凹部４２１の形状は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がる扇形状である。このような形状にすると、凹部４２１から第１溝部４６１に流体が流入する際に流体圧が高まるので、流体の流れが促進される。従って、多くの流体が流れるので、冷却効果が高い。

本形態では、ロータ部材４０の座部４２は、凹部４２１の内側において駆動マグネット８に向けて突出する周り止め突起４２２を備え、駆動マグネット８は、周り止め突起４２２が嵌まる周り止め凹部８１を備える。従って、周り止め突起４２２を周り止め凹部８１に嵌合させることで駆動マグネット８の周方向の位置決めを容易に行うことができる。また、周り止め凹部８１は、径方向の寸法を大きくしても周方向の位置決めには影響がない。本形態では、周り止め突起４２２と周り止め凹部８１との間に径方向の隙間Ｇ３を形成して流体が流れる隙間Ｇ３を増やしている。これにより、第１溝部４６１に多くの流体を流入させることができるので、冷却効果が高い。

本形態では、ロータ部材４０の座部４２は、第３溝部４６３の径方向外側において駆動マグネット８と軸線方向に当接する平坦部４２３を備えており、平坦部４２３は、第３溝部４６３よりも周方向の幅が広い。すなわち、本形態では、第３溝部４６３の径方向外側においては、座部４２に凹部４２１を設けずに平坦部４２３としておき、第１流路溝４６の流出側の端部を塞ぐ。流入側の端部には流入口４８を設ける一方、流出側の端部は塞ぐことにより、差圧を発生させることができる。これにより、第１流路溝４６に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。

本形態では、円筒部４１の内周面には、ラジアル軸受１１の外周面との間に流路Ｆ２を形成する第２流路溝４７が形成される。第２流路溝４７は、第１流路溝４６と周方向の位置（角度位置）が異なる。すなわち、円筒部４１は、第１流路溝４６よりも径方向外側に突出した部分である第２リブ５２を備えており、第２流路溝４７は、第２リブ５２と周方向の位置が一致する。従って、第２流路溝４７と第１流路溝４６の周方向の位置が一致することによって円筒部４１の肉厚が薄くなることを回避できる構成となっているため、円筒部４１の強度を確保できる。

（他の実施形態）
（１）円筒部４１におけるマグネット保持部４１０の外周面に第１流路溝４６を形成する代わりに、駆動マグネット８の内周面に第１流路溝４６と同様のＵ字状の溝を形成することにより、駆動マグネット８とマグネット保持部４１０との間を流体が流れる構成としてもよい。

（２）第１流路溝４６を上記形態とは軸線方向で逆向きの形状としてもよい。すなわち、上記形態では、第１流路溝４６は、第１溝部４６１の軸線方向の他方側Ｌ２の端部から軸線方向の一方側Ｌ１へ折り返す形状であり、第１溝部４６１の軸線方向の一方側Ｌ１の端部（すなわち、ポンプ室２０側の端部）から流体が流入するように構成されているが、第１溝部４６１の軸線方向の一方側Ｌ１の端部から軸線方向の他方側Ｌ２へ折り返す形状とし、第１溝部４６１の軸線方向の他方側Ｌ２の端部（すなわち、ポンプ室２０とは反対側の端部）から流体が流入する構成としてもよい。

（３）第１流路溝４６の第１溝部４６１および第２溝部４６２は、上記形態では軸線方向と平行であるが、軸線方向に対して傾いていてもよい。すなわち、本発明において、「軸線方向に延びる第１溝部」「軸線方向に延びる第２溝部」は、軸線方向と平行に延びる溝形状だけでなく、軸線方向に対して傾いて延びる溝形状も含む。

１…ポンプ装置、２…ケース、３…ステータ、４…ロータ、５…支軸、６…ハウジング、８…駆動マグネット、１０…モータ、１１…ラジアル軸受、１２…スラスト軸受、１８…カバー、１９…基板、２０…ポンプ室、２１…吸入管、２２…吐出管、２３…壁面、２５…インペラ、２６…円板、２７…支持部、２８…筒部、２９…側壁、３１…ステータコア
、３２、３３…インシュレータ、３５…コイル、４０…ロータ部材、４１…円筒部、４２…座部、４３…カシメ部、４５…フランジ部、４６…第１流路溝、４７…第２流路溝、４８…流入口、４９…第３流路溝、５１…第１リブ、５２…第２リブ、６０…樹脂封止部材、６１…第１隔壁部、６２…第２隔壁部、６３…底壁、６４…端部、６５…軸穴、６６…胴部、６７…第１柱状部、６９…コネクタハウジング、７１…巻線端子、８１…周り止め凹部、１１１…溝部、１１６、１１７…段部、２６０…中央穴、２６１…羽根部、２８０…受け部、４１０…マグネット保持部、４１１…突出部、４１２…切欠き部、４２１…凹部、４２２…周り止め突起、４２３…平坦部、４４１…第１凸部、４４２…第２凸部、４６１…第１溝部、４６２…第２溝部、４６３…第３溝部、４７１、４７２…開口部、Ｆ１、Ｆ２…流路、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…隙間、Ｌ…回転軸線、Ｌ１…軸線方向の一方側、Ｌ２…軸線方向の他方側、Ｒ１…ロータの回転方向の前方側、Ｒ２…ロータの回転方向の後方側

Claims (8)

1. ロータおよび前記ロータの外周側を囲むステータを備えるモータと、
   前記ロータの回転軸線に沿う方向を軸線方向とするとき、前記ステータに対して前記軸線方向の一方側に設けられたポンプ室に配置されて前記ロータと一体に回転するインペラと、を有し、
   前記ロータは、円筒形の駆動マグネットと、前記駆動マグネットの内側に嵌まる円筒部が設けられたロータ部材を備え、前記円筒部の内側にラジアル軸受が保持され、
   前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の一方には、前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の他方との間に流路を形成する第１流路溝が設けられ、
   前記第１流路溝は、前記軸線方向に延びる第１溝部と、前記第１溝部に対して前記ロータの回転方向の後方側において前記軸線方向に延びる第２溝部と、周方向に延びて前記第１溝部および前記第２溝部の前記軸線方向の端部を接続する第３溝部と、を備え、
   前記駆動マグネットの外周側には、前記ステータの内周側を覆う隔壁部材との間に前記ポンプ室に連通する隙間が設けられ、
   前記第１溝部における前記第３溝部とは前記軸線方向で反対側の端部が前記隙間に連通することを特徴とするポンプ装置。
2. 前記ロータ部材は、前記円筒部から外周側へ突出して前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部を支持する座部を備え、
   前記座部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との間に、前記第１溝部と前記隙間とを連通する流入口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記座部は、前記第１溝部の径方向外側に形成された凹部を備え、
   前記流入口は、前記凹部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との隙間であることを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
4. 前記凹部の周方向の幅は、前記第１溝部の周方向の幅以上であることを特徴とする請求項３に記載のポンプ装置。
5. 前記凹部は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がることを特徴とする請求項３に記載のポンプ装置。
6. 前記座部は、前記凹部の内側において前記駆動マグネットに向けて突出する周り止め突起を備え、
   前記駆動マグネットは、前記周り止め突起が嵌まる周り止め凹部を備えることを特徴とする請求項３に記載のポンプ装置。
7. 前記座部は、前記第３溝部の径方向外側において前記駆動マグネットと前記軸線方向に当接する平坦部を備え、
   前記平坦部は、前記第３溝部よりも周方向の幅が広いことを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
8. 前記円筒部の外周面に前記第１流路溝が形成され、
   前記円筒部の内周面には、前記ラジアル軸受の外周面との間に流路を形成する第２流路溝が形成され、
   前記第２流路溝は、前記第１流路溝と周方向の位置が異なることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
   

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