JP2024051755A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ装置のロータと固定軸との間に配置されるラジアル軸受の部品コスト削減を図り、ラジアル軸受の冷却機能を向上させる。【解決手段】ポンプ装置１は、ロータ４およびステータ３を備えるモータ１０と、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を有する。ロータ４は、円筒部４１を備えるロータ部材４０と、円筒部４１の外周面に固定される駆動マグネット８を備える。円筒部４１の内側に保持されるラジアル軸受１１の外周面には、周方向の複数個所に軸線方向に延びる複数の平面部１１１が設けられている。複数の平面部１１１は、円筒部４１の内周面との間にポンプ室２０に連通する流路Ｆ２（軸受冷却流路）を形成する第１平面部１１１Ａと、円筒部４１の内周面に設けられた周り止め用平面部４１３に当接する第２平面部１１１Ｂを備える。【選択図】図７

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、固定軸が内側に通された軸受（ラジアル軸受）を保持する樹脂製の保持部材を備える。保持部材は、鍔付きの円筒状であり、軸受は、保持部材の内側に圧入される。駆動用磁石（駆動マグネット）は、保持部材の外周面に固定される。軸受は、Ｄカット形状の大径部を備えているため、保持部材に対する軸受の相対回転が防止される。

特開２０２０－１５９２０６号公報

ロータがラジアル軸受を介して固定軸に回転可能に支持される構造では、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。そこで、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ため、ラジアル軸受と保持部材との間に冷却用の流路を形成し、ポンプ室の流体が流路を通過するように構成してラジアル軸受の温度上昇を抑制することが提案されている。

保持部材との間に冷却用の流路を形成するとともに、保持部材に対する周り止め形状を持つラジアル軸受の形状としては、外周面にＤカットや流路となる溝が形成された形状が提案される。ここで、ラジアル軸受の形状を決定するにあたって、部品コストを削減できる形状であることが望ましい。また、冷却機能を高めるため、流路を拡大できる形状であることが望ましい。

以上に鑑みて、本発明の課題は、ポンプ装置のロータがラジアル軸受を介して固定軸に回転可能に支持されるポンプ装置において、ラジアル軸受の部品コスト削減を図るとともに、ラジアル軸受の冷却機能を向上させることにある。

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、前記軸線方向に延びる円筒部を備えるロータ部材と、前記円筒部の外周面に固定される駆動マグネットと、を備え、前記円筒部の内側に保持されるラジアル軸受の外周面には、周方向の複数個所に前記軸線方向に延びる複数の平面部が設けられ、前記複数の平面部は、前記円筒部の内周面との間に前記ポンプ室に連通する軸受冷却流路を形成する第１平面部と、前記円筒部の内周面に設けられた周り止め用平面部に当接する第２平面部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ラジアル軸受の外周面に複数の平面部を設けて、その一部により、ロータ部材の円筒部の間にポンプ室に連通する軸受冷却流路を形成する。これにより、ラジ
アル軸受および円筒部を冷却でき、円筒部を介して駆動マグネットを冷却できる。また、複数の平面部の一部は、ロータ部材に対する周り止め部として機能させることができる。このように、外周面の複数個所を平面で切り欠いた形状にすることで、従来のようにＲ状の断面形状の溝を形成するよりも、切り欠く部分の体積が多くなり、ラジアル軸受の体積が減少する。従って、ラジアル軸受を製造するための材料コストを下げることができる。また、切り欠く部分の体積が大きければ、流路の断面積が大きくなるので、多くの流体を流すことができ、冷却効果を高めることができる。さらに、平面で切り欠くことにより、軸線方向から見たラジアル軸受の外形（平面形状）が小さくなり、ラジアル軸受の製造時にトレイに乗る数量が多くなる。これにより、１回の工程で処理できる製品数が多くなるので、製造コストを下げることができる。よって、ラジアル軸受の部品コスト削減を図るとともに、ラジアル軸受の冷却機能を向上させることができる。

本発明において、前記第１平面部は、径方向で反対側の２箇所に設けられていることが好ましい。このようにすると、ラジアル軸受の中心に対して対称な位置に流路を設けることができるので、周方向に均等に冷却できる。

本発明において、前記ラジアル軸受の外周面には、周方向に延びる円弧面と前記平面部とが周方向に交互に並んでいることが好ましい。このように、円弧面を残した形状にすると、円弧面の部分は平面よりも表面積が広くなる。従って、軸受冷却流路以外の部分からの放熱効果を高めることができる。

本発明において、前記平面部は、前記軸線方向と直交する第１方向で対向する２箇所、および、前記軸線方向と直交し且つ前記第１方向と直交する第２方向で対向する２箇所に設けられていることが好ましい。このようにすると、ラジアル軸受の平面形状の第１方向の幅、および、第２方向の幅をいずれも小さくできるので、製造時にトレイに並べる際に多く並べることができる。従って、製造コストを下げることができる。

本発明において、前記円筒部の内周面には、前記第１平面部と周方向の位置が一致する溝部が設けられ、前記溝部の断面形状は、周方向の幅が径方向の深さよりも大きい矩形状であることが好ましい。このようにすると、軸受冷却流路の流路面積を大きくすることができるので、冷却効果を高めることができる。また、溝部の断面形状が幅広の矩形状であるため、ロータ部材を成形する際に、溝部を形成するための金型ピンの断面形状を幅広の矩形状にすることができる。これにより、金型ピンの剛性を高めることができ、耐久性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は、前記駆動マグネットの内周面との間に前記ポンプ室に連通するマグネット冷却流路を形成する流路溝が周方向の複数箇所に設けられ、周方向で隣り合う前記流路溝の間には、前記流路溝の底面よりも径方向外側に突出するリブが設けられ、前記溝部は、前記リブと周方向の位置が一致することが好ましい。このようにすると、円筒部の肉厚が薄くなることを回避できるので、円筒部の強度を確保できる。また、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。

本発明では、ラジアル軸受の外周面に複数の平面部を設けて、その一部により、ロータ部材の円筒部との間にポンプ室に連通する軸受冷却流路を形成する。これにより、ラジアル軸受および円筒部を冷却でき、円筒部を介して駆動マグネットを冷却できる。また、複数の平面部の一部は、ロータ部材に対する周り止め部として機能させることができる。このように、外周面の複数個所を平面で切り欠いた形状にすることで、従来のようにＲ状の断面形状の溝を形成するよりも、切り欠く部分の体積が多くなり、ラジアル軸受の体積が
減少する。従って、ラジアル軸受を製造するための材料コストを下げることができる。また、切り欠く部分の体積が大きければ、流路の断面積が大きくなるので、多くの流体を流すことができ、冷却効果を高めることができる。さらに、平面で切り欠くことにより、軸線方向から見たラジアル軸受の外形（平面形状）が小さくなり、ラジアル軸受の製造時にトレイに乗る数量が多くなる。これにより、１回の工程で処理できる製品数が多くなるので、製造コストを下げることができる。よって、ラジアル軸受の部品コスト削減を図るとともに、ラジアル軸受の冷却機能を向上させることができる。

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。 ロータおよびラジアル軸受を軸線方向の一方側から見た分解斜視図である。 ロータおよびラジアル軸受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、羽根車、およびラジアル軸受を回転軸線を含む平面（図７のＢ－Ｂ位置）で切断した断面図である。 ロータ、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、羽根車、およびラジアル軸受を軸線方向の他方側から見た斜視図である。 羽根車を軸線方向の一方側から見た平面図である。 羽根車を軸線方向の一方側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。また、回転軸線Ｌが延在する方向と軸線方向とし、軸線方向の一方側をＬ１とし、軸線方向の他方側をＬ２とする。

（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、吸入管２１はケース２の径方向の中心におい
て軸線方向に延びており、吸入管２１は、側壁２９からモータ１０の回転軸線Ｌに対して直交する方向に延びている。

図２に示すように、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、軸線方向に延在する円筒部４１と、円筒部４１の軸線方向の一方側Ｌ１の端部に形成されたフランジ部４５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のフランジ部４５には、軸線方向の一方側Ｌ１から羽根車２４が連結される。本形態では、フランジ部４５と羽根車２４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。羽根車２４は、フランジ部４５に軸線方向で対向する円板部２６と、円板部２６から軸線方向の他方側Ｌ２に突出する複数の羽根部２６１を備える。円板部２６は、羽根部２６１を介してフランジ部４５に固定される。円板部２６の中央には中央穴２６０が形成されている。円板部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。複数の羽根部２６１は、等角度間隔に配置される。各羽根部２６１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びる。羽根部２６１の詳細な形状については後述する。

ロータ部材４０において、円筒部４１の径方向の内側には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、支軸５の軸線方向の一方側Ｌ１の端部は筒部２８に保持される。

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。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に突出する柱状部を備える。基板１９は、ねじ９１によって柱状部に固定される。

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は、ロータ４およびラジアル軸受１１を軸線方向の一方側Ｌ１から見た分解斜視図である。図４は、ロータ４およびラジアル軸受１１を軸線方向の他方側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４、羽根車２４、およびラジアル軸受１１を回転軸線Ｌを含む平面で切断した断面図である。図７は、ロータ４、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（図６のＡ－Ａ位置で切断した断面図）である。図８は、ロータ４、羽根車２４、およびラジアル軸受１１を軸線方向の他方側Ｌ２から見た斜視図である。

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。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、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の軸線方向の他方側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が形成される。

図５、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、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。すなわち、流路Ｆ１は、マグネット冷却流路として機能する。

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、軸線方向に延びる矩形断面の溝部である。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を貫通する矩形の開口部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。本形態では、Ｘ方向で対向する２箇所に第２流路溝４７が配置される。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、図８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、図７に示すように、ラジアル軸受１１の外周面には、軸線方向に延びる平面部１１１が周方向の複数位置に設けられている。ラジアル軸受１１を軸線方向から見たときの平面形状は、周方向に延びる円弧面１１０と平面部１１１とが周方向に交互に配置される形状である。平面部１１１は、９０度の角度間隔で４箇所に形成されており、ラジアル軸受１１の軸線方向の両端まで延びている。４箇所の平面部１１１は、Ｘ方向で対向する２箇所においてＹ方向に延びる第１平面部１１１Ａと、Ｙ方向で対向する２箇所においてＸ方向に延びる第２平面部１１１Ｂを含む。第１平面部１１１Ａと第２平面部１１１Ｂの周方向の幅は同一である。

２箇所の第１平面部１１１Ａ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が保持されると、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および平面部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の軸線方向の一方側Ｌ１の端部は、フランジ部４５まで延びてポンプ室２０に連通する。流路Ｆ２の軸線方向の他方側Ｌ２の端部は、第２凸部４４２に設けられた開口部４７２および突出部４１１に設けられた切欠き部４１２によって円筒部４１の他方側Ｌ２の端部に開口する（図８参照）。従って、流路Ｆ２は、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。よって、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。すなわち、流路Ｆ２は軸受冷却流路として機能する。

図７に示すように、円筒部４１の内周面においてＹ方向で対向する２箇所には、軸線方向に延びる周り止め用平面部４１３が設けられている。円筒部４１の内側にラジアル軸受１１を保持すると、各周り止め用平面部４１３が第２平面部１１１Ｂに当接する。従って、ロータ４に対するラジアル軸受１１の回転が阻止される。上記のように、本形態では、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。このとき、ラジアル軸受１１の第１平面部１１１Ａに当接するように第２流路溝４７の断面形状と一致する金型ピンをセットし、第２平面部１１１Ｂは金型内に露出した状態としてラジアル軸受１１の周りに樹脂を充填する。これにより、ロータ部材４０の円筒部４１に第２流路溝４７、開口部４７１、４７２、および周り止め用平面部４１３が形成される。

第２流路溝４７は、Ｙ方向の溝幅がＸ方向の溝深さよりも大きい長方形断面の溝である。第１平面部１１１Ａの周方向の幅は、第２流路溝４７の溝幅と同一である。第２流路溝４７を形成するために使用される金型ピンは、ロータ部材４０の周方向を長辺方向とする長方形断面の金型ピンである。

（ロータ部材における流路溝の詳細な構成）
図３、図４、図７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。

図４に示すように、ロータ部材４０の座部４２には凹部４２１が形成されている。図８に示すように、ロータ部材４０のマグネット保持部４１０に駆動マグネット８を固定すると、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。図４に示すように、凹部４２１は第１溝部４
６１と周方向の位置が一致するため、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。

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。

図４に示すように、第１流路溝４６では、第３溝部４６３および第２溝部４６２は、流入口４８に連通する第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。従って、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３、図４、図７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（図８参照）。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７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、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７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、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、２箇所の第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３、図４に示すように、マグネット保持部４１０の外周面には、座部４２からカシメ部４３までの範囲を軸線方向に延びる第２リブ５２が設けられている。第２リブ５２は、周方向で隣り合う第１溝部４６１の間、周方向で隣り合う第３流路溝４９の間、および、周方向で隣り合う第１溝部４６１と第３流路溝４９の間に設けられている。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と周方向の位置が一致する。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突出部である。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。

（羽根車の固定構造）
図９は、羽根車２４を軸線方向の一方側Ｌ１から見た平面図である。図１０は、羽根車２４を軸線方向の一方側Ｌ１から見た斜視図である。図２、図６に示すように、本形態では、ロータ部材４０のフランジ部４５に羽根車２４を連結することにより、ロータ４と一体に回転するインペラ２５が構成される。図５、図６に示すように、フランジ部４５には、軸線方向の他方側Ｌ２に凹む複数の固定溝４４が設けられている。複数の固定溝４４は、回転軸線Ｌを中心として、周方向で等角度間隔の位置に設けられている。本形態では、同一形状の１０本の固定溝４４がフランジ部４５に設けられている。各固定溝４４は、円弧状に湾曲しながら径方向の外側へ延びる。各固定溝４４は、フランジ部４５の内周縁の近傍から外周縁の近傍まで延びている。

図６に示すように、固定溝４４には、円板部２６から軸線方向の他方側Ｌ２に突出する羽根部２６１の先端が挿入される。羽根車２４は、羽根部２６１の先端を固定溝４４に溶着することによりフランジ部４５に固定される。本形態では、羽根部２６１の径方向外側の部分（後述する外周部分２６７）に、固定溝４４に溶着された溶着部Ｗが形成される。

羽根車２４には、１０本の羽根部２６１が固定溝４４と軸線方向で対向する位置に設けられている。図９、図１０に示すように、各羽根部２６１は、円板部２６から突出する羽根部本体２６２と、羽根部本体２６２の先端面から突出するリブ２６３と、リブ２６３の先端面から突出する溶着用凸部２６４を備える。溶着用凸部２６４は、断面形状が略三角形であり、先端に向かうに従って厚さが薄くなる形状である。図６に示す溶着部Ｗは、溶着用凸部２６４が固定溝４４の底面によって潰された潰し部である。羽根部本体２６２の厚さは、固定溝４４の幅よりも大きいが、リブ２６３の厚さは固定溝４４の幅よりも小さい。また、溶着用凸部２６４の厚さは、リブ２６３の厚さよりもさらに小さい。従って、固定溝４４に挿入されたリブ２６３および溶着用凸部２６４の周囲には、溶着バリを収容可能な隙間が確保される。

図９、図１０に示すように、各羽根部２６１は、各羽根部２６１の径方向の中央位置Ｐを含む中間部分２６５と、中間部分２６５から径方向内側へ延びる内周部分２６６と、中間部分２６５から径方向外側へ延びる外周部分２６７を備える。内周部分２６６は、中間部分２６５から羽根部２６１の径方向内側の端部まで延びる。外周部分２６７は、中間部分２６５から羽根部２６１の径方向外側の端部まで延びる。溶着用凸部２６４は、外周部分２６７に形成されており、中間部分２６５および内周部分２６６には形成されない。

各羽根部２６１は、内周部分２６６の軸線方向の高さが中間部分２６５および外周部分２６７の軸線方向の高さよりも低い形状である。各羽根部２６１において、リブ２６３の先端面は、中間部分２６５から外周部分２６７までの範囲では軸線方向の高さが一定の同一面となっているが、内周部分２６６におけるリブ２６３の先端面は、中間部分２６５から外周部分２６７におけるリブ２６３の先端面よりも凹んだ段差面２６８となっている。

各羽根部２６１において、中間部分２６５におけるリブ２６３の先端面は、溶着用凸部２６４が形成されておらず、平坦面になっている。中間部分２６５におけるリブ２６３の先端面は、フランジ部４５に対して軸線方向に当接する基準面２６９である。本形態では、羽根車２４をフランジ部４５に組み付ける際、中間部分２６５におけるリブ２６３の先端面（基準面２６９）を固定溝４４の底面に当接させる。これにより、羽根車２４の軸線方向の位置決めがなされる。

羽根車２４に設けられた１０本の羽根部２６１の一部には、基準面２６９から軸線方向の他方側Ｌ２に突出する位置決め凸部２７０が設けられている。本形態では、１０本のう
ちの３本の羽根部２６１が位置決め凸部２７０を備える。３箇所の位置決め凸部２７０は、周方向に分散配置される。図５に示すように、フランジ部４５においては、１０本の固定溝４４の全てに位置決め凹部２７１が設けられている。フランジ部４５に羽根車２４を連結する際、３箇所の位置決め凸部２７０を対向する固定溝４４の位置決め凹部２７１に嵌合させる。

（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を有する。ロータ４は、軸線方向に延びる円筒部４１を備えるロータ部材４０と、円筒部４１の外周面に固定される駆動マグネット８を備える。円筒部４１の内側に保持されるラジアル軸受１１の外周面には、周方向の複数個所に軸線方向に延びる複数の平面部１１１が設けられている。複数の平面部１１１は、円筒部４１の内周面との間にポンプ室２０に連通する流路Ｆ２（軸受冷却流路）を形成する第１平面部１１１Ａと、円筒部４１の内周面に設けられた周り止め用平面部４１３に当接する第２平面部１１１Ｂと、を備える。

本形態によれば、ラジアル軸受１１の外周面に複数の平面部１１１を設けて、その一部により、ロータ部材４０の円筒部４１の間にポンプ室２０に連通する流路Ｆ２（軸受冷却流路）を形成する。これにより、ラジアル軸受１１および円筒部４１を冷却でき、円筒部４１を介して駆動マグネット８を冷却できる。また、複数の平面部１１１の一部は、ロータ部材４０に対する周り止め用平面部４１３として機能させることができる。このように、ラジアル軸受１１の外周面の複数個所を平面で切り欠いた形状にすることで、従来のようにＲ状の断面形状の溝を形成するよりも、切り欠く部分の体積が大きくなり、ラジアル軸受１１の体積が減少する。従って、ラジアル軸受１１を製造するための材料コストを下げることができる。また、切り欠く部分の体積が大きければ、流路の断面積が大きくなるので、多くの流体を流すことができ、冷却効果を高めることができる。さらに、平面で切り欠くことにより、軸線方向から見たラジアル軸受１１の外形（平面形状）が小さくなり、ラジアル軸受１１の製造時にトレイに乗る数量が多くなる。これにより、１回の工程で処理できる製品数が多くなるので、製造コストを下げることができる。よって、ラジアル軸受１１の部品コスト削減を図るとともに、ラジアル軸受１１の冷却機能を向上させることができる。

本形態では、ラジアル軸受１１の第１平面部１１１Ａは、径方向で反対側の２箇所に設けられているため、ラジアル軸受１１の中心に対して対称な位置に流路を設けることができる。従って、ラジアル軸受１１を周方向に均等に冷却できる。

本形態では、ラジアル軸受１１の外周面には、周方向に延びる円弧面１１０と平面部１１１とが周方向に交互に並んでいる。このように、円弧面１１０を残した形状にすると、円弧面１１０の部分は平面よりも表面積が広い。従って、流路Ｆ２（軸受冷却流路）以外の部分からの放熱効果を高めることができる。

本形態では、平面部１１１は、軸線方向と直交するＸ方向（第１方向）で対向する２箇所、および、軸線方向と直交し且つＸ方向と直交するＹ方向（第２方向）で対向する２箇所に設けられている。従って、ラジアル軸受１１の平面形状のＸ方向の幅、および、Ｙ方向の幅をいずれも小さくできるので、製造時に中間製品をトレイに並べる際に多く並べることができる。従って、製造コストを下げることができる。

本形態では、円筒部４１の内周面には、第１平面部１１１Ａと周方向の位置が一致する溝部である第２流路溝４７が設けられている。第２流路溝４７の断面形状は、周方向の幅
が径方向の深さよりも大きい矩形状である。このように、矩形状の溝を形成することにより、Ｒ状の溝を形成する場合よりも流路Ｆ２（軸受冷却流路）の流路面積を大きくすることができ、冷却効果を高めることができる。また、第２流路溝４７の断面形状が幅広の矩形状であるため、ロータ部材４０を成形する際に、第２流路溝４７を形成するための金型ピンの断面形状を幅広の矩形状にすることができる。これにより、金型ピンの剛性を高めることができ、耐久性を高めることができる。

本形態では、円筒部４１の外周面には、駆動マグネット８の内周面との間にポンプ室２０に連通する流路Ｆ１（マグネット冷却流路）を形成する第１流路溝４６が周方向の複数箇所に設けられ、周方向で隣り合う第１流路溝４６の間には、第１流路溝４６の底面よりも径方向外側に突出する第２リブ５２が設けられ、第２流路溝４７（溝部）は、第２リブ５２と周方向の位置が一致する。このようにすると、円筒部４１の肉厚が薄くなることを回避できるので、円筒部４１の強度を確保できる。また、ポンプ室２０の流体が流路Ｆ１を流れることにより、駆動マグネット８および円筒部４１を冷却でき、円筒部４１を介してラジアル軸受１１を冷却できる。従って、部品の寿命低下や駆動マグネット８の磁気特性低下を抑制できる。

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、２４…羽根車、２５…インペラ、２６…円板部、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、４４…固定溝、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…ハウジングの軸線方向の他方側の端部、６５…軸穴、６６…胴部、６９…コネクタハウジング、７１…巻線端子、８１…周り止め凹部、１１０…円弧面、１１１…平面部、１１１Ａ…第１平面部、１１１Ｂ…第２平面部、１１６、１１７…段部、２６０…中央穴、２６１…羽根部、２６２…羽根部本体、２６３…リブ、２６４…溶着用凸部、２６５…中間部分、２６６…内周部分、２６７…外周部分、２６８…段差面、２６９…基準面、２７０…位置決め凸部、２７１…位置決め凹部、４１０…マグネット保持部、４１１…突出部、４１２…切欠き部、４１３…周り止め用平面部、４２１…凹部、４２２…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…流路（マグネット冷却り流路）、Ｆ２…流路（軸受冷却流路）、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、Ｐ…中央位置、Ｒ１…回転方向の前方側、Ｒ２…回転方向の後方側、Ｗ…溶着部

Claims (6)

1. ロータおよび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、前記軸線方向に延びる円筒部を備えるロータ部材と、前記円筒部の外周面に固定される駆動マグネットと、を備え、
   前記円筒部の内側に保持されるラジアル軸受の外周面には、周方向の複数個所に前記軸線方向に延びる複数の平面部が設けられ、
   前記複数の平面部は、
   前記円筒部の内周面との間に前記ポンプ室に連通する軸受冷却流路を形成する第１平面部と、
   前記円筒部の内周面に設けられた周り止め用平面部に当接する第２平面部と、を備えることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記第１平面部は、径方向で反対側の２箇所に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. 前記ラジアル軸受の外周面には、周方向に延びる円弧面と前記平面部とが周方向に交互に並んでいることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
4. 前記平面部は、前記軸線方向と直交する第１方向で対向する２箇所、および、前記軸線方向と直交し且つ前記第１方向と直交する第２方向で対向する２箇所に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のポンプ装置。
5. 前記円筒部の内周面には、前記第１平面部と周方向の位置が一致する溝部が設けられ、
   前記溝部の断面形状は、周方向の幅が径方向の深さよりも大きい矩形状であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
6. 前記円筒部の外周面には、前記駆動マグネットの内周面との間に前記ポンプ室に連通するマグネット冷却流路を形成する流路溝が周方向の複数箇所に設けられ、
   周方向で隣り合う前記流路溝の間には、前記流路溝の底面よりも径方向外側に突出するリブが設けられ、
   前記溝部は、前記リブと周方向の位置が一致することを特徴とする請求項５に記載のポンプ装置。

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