JP5180907B2 - ポンプ - Google Patents

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Description

本発明は、異方性ボンド磁石で形成された回転子を有しているモータを搭載したポンプに関するものである。
従来のＤＣブラシレスポンプの一例を図４に示す。特許文献１に開示された該ポンプ１は、軸１０に軸受９を介して回転自在に支持されている回転子２に羽根車８が一体に形成されているとともに、永久磁石７を備える上記回転子２の外周側に分離板６を介して巻線３が施されたステータ４が配されているもので、制御部５による制御のもとにステータ４で発生させた回転磁界によって永久磁石７を有する回転子２を回転させることで、回転子２の羽根車８による吸排水を行う。
この種のポンプにおいては、羽根車８が一体に形成された回転子２が配されたポンプ室２０内に空気や異物または熱が滞留することを防ぐために、内周側に軸方向に貫通する還流穴１１を設けて、ポンプ室２０内に滞留する液体が給排水される際に現れる圧力差で移動して排出されてしまうようにしている。
ところで、ＤＣブラシレスモータの回転子２に設ける永久磁石７としては、回転子２の外形寸法の精度や、製造工数及び部品コストの削減の点から、特許文献２にも示されているように異方性ボンド磁石を用いることが多くなっている。
特開２００６−２００４２７号公報 特開２００８−１７２９６５号公報
上記異方性ボンド磁石は、配向用磁石を配した金型内にゲートから永久磁石の粉末と樹脂とのコンパウンドを注入して射出成形するために、特許文献２にも記載されているように、射出成形で現れるウェルド部及び着磁成形で現れる磁極と隣接する磁極との中間部である磁極間は機械的強度が低いものとなる。
ここにおいて、前記ポンプの回転子２の本体部分と羽根車８と永久磁石（異方性ボンド磁石）７、更には軸受９を一体で成形したものとした場合、前述の環流穴１１は、機械的強度が弱いウェルド部や磁極間が存在する部分に設けられることになるために、環流穴１１付近の機械的強度が大きく劣るものとなり、特に軸受９が一体成形されたもののように熱線膨張係数の違う部分が存在しているものでは還流穴１１付近の薄肉部から割れなどが生じ易くなる。
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、異方性ボンド磁石及び環流穴を備える回転子の機械強度を確保し、欠けや割れが回転子に生じることを防いだポンプを提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、コイルを備えるステータと、永久磁石及び羽根車を備えて回転自在に支持されている回転子とを有して、射出成形で形成された上記回転子の永久磁石が異方性ボンド磁石からなるポンプであって、内周が軸受を介して回転自在に支持される上記回転子は軸方向に貫通する環流穴を備えているとともに、該環流穴は、回転子の射出成形の際に生じるウェルド部と異方性ボンド磁石である永久磁石の磁極間とに重ならない位置に設けられていることに特徴を有している。
前記還流穴は、回転子における着磁されて永久磁石となっている部分よりも内周側に設けられていることが好ましく、また前記還流穴は、回転子の周方向において複数個が等間隔に設けられていることが好ましい。
そして前記回転子は、再着磁用機材とのラジアル方向の位置決めのための位置決め部を備えるものである場合、上記位置決め部は、上記ウェルド部と上記磁極間とに重ならない位置に設けられていることが好ましい。
請求項１記載の発明においては、回転子を射出成形して永久磁石を異方性ボンド磁石で形成したものにおける強度の低くなっている部分を避けて環流穴を設けているために、割れや欠けが応力のかかりやすい環流穴付近で生じてしまうことがなく、割れや欠けに起因する羽根車のロックや異常停止のないポンプとすることができる。
そして請求項２記載のポンプにおいては、請求項１の効果に加え、環流穴によるポンプ室内の空気や異物、または熱のポンプ外への排出をより効果的に行うことができる。
また、請求項３記載のポンプにおいては、請求項１または請求項２の効果に加え、還流穴による回転子のアンバランスを防ぐことができるために、ポンプ性能の向上及び騒音・振動の低減を図ることができる。
また、請求項４記載のポンプにおいては、請求項１〜３のいずれかの効果に加え、再着磁の際のラジアル方向の位置決めができるために安定した着磁ができるものであり、しかも位置決め部の存在が回転子の機械強度の低下を招くことを防ぐことができる。
本発明の実施の形態の一例における回転子を示すもので、(a)は正面図、(b)は断面図、(c)は背面図である。 他例の回転子の背面図である。 更に他例の回転子を示すもので、(a)は断面図、(b)は背面図である。 従来のポンプの断面図である。
以下本発明を図に基づいて詳述すると、図１は本発明の実施の形態の一例における回転子２を示している。なお、ポンプ１の全体構成については、図４に示したものと同様であるために説明を省略する。
図示例の回転子２は、その内周側に位置する軸受９と、軸方向一端側に位置する羽根車８とを一体成形したものであるとともに、磁石粉末と樹脂とのコンパウンドを磁場配向金型内で成形したものであるために、図１(b)にＬで示す領域内が図１(c)に示すように配向用磁石によって着磁されて永久磁石（異方性ボンド磁石）７となっている。そして内周側に軸受９がインサートされているフランジ部分に環流穴１１が形成されている。
ここにおいて、上記磁場配向金型内に上記コンパウンドを注入するにあたっては、複数のゲート１２から注入することになるが、これらゲート１２が図１(a)に示す位置にある時、射出されたコンパウンドはその磁石粉末が異方化されながらウェルド部１３で接合し、羽根車８と軸受９の一体化が完了する。このときコンパウンドは冷え固まりながら接合するためにウェルド部１３はその強度が低いものとなる。
また磁場配向によって磁石粉末は極異方に配向され、極の変わり目である磁極間１５が磁極数だけ現れるとともに、磁極間１５は磁極中心に比べて磁石粉末の配向方向が原因で機械強度に劣るものとなる。
この時、機械強度が低いウェルド部１３と、同じく機械的強度が弱い磁極間１５の位置とが一致しないようにすることで、回転子２に機械的強度が大きく劣る部分ができてしまわないようにしているのであるが、周囲に集中応力がかかることになる上記環流穴１１も、回転子１における周方向において、上記ウェルド部１３が位置しない部分で且つ磁極間１５ではない部分に配置している。また、磁場配向によって磁石粉末が配向されて永久磁石（異方性ボンド磁石）７となる部分よりも内周側のところに環流穴１１を設けている。
このために、環流穴１１に強い応力がかかることがあっても、環流穴１１が設けられているのは機械的強度が低くなっている部分ではないために、割れや欠けが環流穴１１を起点として生じてしまうことがないものである。なお、環流穴１１は応力集中の起こり難い断面円形のものとしておくことが好ましい。
また、図示例では、４箇所のゲートから射出するためにウェルド部１３が都合４箇所に形成されるとともに、磁極数が８極となっているものを示したが、この構成に限定されるものでないことはもちろんである。ただし、ゲート数と磁極数とが同じであると、強度の低い部分が重ならない部分に環流穴１１を設けることが困難となる。
図２に他例を示す。前記実施例では１つであった還流穴１１を、ここでは２つの環流穴１１を回転子２の周方向に等間隔で且つウェルド部１３と磁極間１５とに重ならない位置に設けている。還流穴１１はその断面積さえ確保しておれば幾つあってもよく、この時、環流穴１１が周方向において等間隔で存在すれば、還流穴１１の存在が重さのアンバランスを招いてしまうことがなくなるために、回転による騒音・振動を防止できるほか、軸から軸受９にかかる荷重を均等にできるために軸受９の磨耗も減少し、ポンプとしての寿命が長くなる。なお、還流穴１１が３つ以上であってもよいのはもちろんである。
図３に更に他例を示す。これは回転子２の成形後に所定の磁力を確保するために再着磁を行う場合を想定したもので、この再着磁が成形時の磁場配向に沿ったものとなるようにするための位置決め部１６を上記成形時に回転子２の内周面に設けている。
再着磁用のヨークを備えた再着磁機材側にも、位置決め部１６と係合する位置決め部材を設けておくことで、磁場配向によって形成した磁極を同極に再着磁することができる。なお、図示例のように回転子２の内面に設けた溝を位置決め部１６とする場合、位置決め部１６の存在が回転子２のその部分の強度を低下させることになってしまうために、この位置決め部１６も環流穴１１と同様に、ウェルド部１３が位置しない部分で且つ磁極間１５とならない部分に配置している。
図示例では位置決め部１６を矩形の溝として４箇所に設けている例を示しているが、ウェルド部１３の間で且つ磁極間１５と重ならない位置にあり、且つ再着磁に必要な位置決めが可能な配置となっておれば、位置決め部１６の断面形状や数は図示例に限るものではない。
１ ポンプ
２ 回転子
７ 永久磁石（異方性ボンド磁石）
８ 羽根車
９ 軸受
１１ 環流穴
１３ ウェルド部
１５ 磁極間

Claims (4)

  1. コイルを備えるステータと、永久磁石及び羽根車を備えて回転自在に支持されている回転子とを有して、射出成形で形成された上記回転子の永久磁石が異方性ボンド磁石からなるポンプであって、内周が軸受を介して回転自在に支持される上記回転子は軸方向に貫通する環流穴を備えているとともに、該環流穴は、回転子の射出成形の際に生じるウェルド部と異方性ボンド磁石である永久磁石の磁極間とに重ならない位置に設けられていることを特徴とするポンプ。
  2. 前記還流穴は、回転子における着磁されて永久磁石となっている部分よりも内周側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
  3. 前記還流穴は、回転子の周方向において複数個が等間隔に設けられている設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ。
  4. 前記回転子は、再着磁用機材とのラジアル方向の位置決めのための位置決め部を備えるとともに、上記位置決め部は、上記ウェルド部と上記磁極間とに重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ。
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