JP5750360B2 - 電動ポンプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプの製造方法に関する。

ロータマグネットと、積層鋼板からなるヨークと、インペラ部材とを樹脂材で一体にモールド成形した回転界磁型モータは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４７１５２８０号公報

しかしながら、このような構成の場合、モールド内に各部品を装着してインサート成形するため、各部品の位置決めやモールド成形時での溶融樹脂材の射出圧力及び溶融樹脂材の充填状況が充分か否かなどの管理が煩瑣になるという問題があった。特に、モールド内で各部品を位置決めして芯出しする管理が難しく、各部品間の軸芯がずれて、モータの回転振動が大きくなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、モールド内での各部品間の芯出しが容易にできる電動ポンプの製造方法を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の電動ポンプの製造方法は、モータシャフトと同軸となる円周上に配置されたロータマグネットと、該ロータマグネットを保持する環状のホルダ部材とを有するロータサブアセンブリと、前記ホルダ部材に挿通されるボス部と、該ボス部の一端部側に形成され、前記ホルダ部材を軸方向で支持するフランジ部とを有するカラー部材と、前記ボス部の他端部側から、該ボス部の内側に挿入されるとともに、前記モータシャフトが挿通される筒部を有する軸受部材と、を組み付けてロータアセンブリを構成するロータアセンブリ組付工程と、前記ロータアセンブリをモールド内に配置し、その外表面を樹脂材で被覆するように、インペラ部材にインサート成形することで、インペラアセンブリを構成するモールド成形工程と、ポンプハウジングのポンプ室と連通されたモータ室内で前記インペラアセンブリが回転可能となるように、前記ロータアセンブリに対して回転磁界を形成するステータを保持するモータハウジングに、前記インペラアセンブリを組み付けるインペラアセンブリ組付工程と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、カラー部材にロータサブアセンブリと軸受部材とが予め組み付けられたロータアセンブリを、その外表面が樹脂材で被覆されるように、インペラ部材にインサート成形することで、インペラアセンブリを構成する。したがって、モールド内において、インペラ部材に対してロータアセンブリを芯出しするだけでよく、ロータアセンブリを構成する各部品（ロータサブアセンブリ、軸受部材、カラー部材）とインペラ部材との間の芯出しが容易にできる。また、インペラ部材にロータアセンブリが結合されたインペラアセンブリを精度良く簡単に製造することができる。

また、請求項２に記載の電動ポンプの製造方法は、請求項１に記載の電動ポンプの製造方法であって、前記モールド成形工程において、前記ホルダ部材から突出された前記ボス部の他端部側の外周面に形成された径方向に突出する突起部が、前記樹脂材に埋設されることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、インペラ部材にロータアセンブリを強固に結合させることができる。

また、請求項３に記載の電動ポンプの製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の電動ポンプの製造方法であって、前記ロータアセンブリ組付工程において、前記ホルダ部材から突出されない前記ボス部の外周面に形成された係合部を、前記ホルダ部材の内周面に形成された被係合部に係合させることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、ホルダ部材（ロータサブアセンブリ）とカラー部材とを周方向に位置決めすることができる。

また、請求項４に記載の電動ポンプの製造方法は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動ポンプの製造方法であって、前記ロータアセンブリ組付工程において、前記筒部の前記ボス部に対する挿入方向上流側端部に形成された径方向に突出する係止部を、前記ボス部の他端部に係止することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、軸受部材とカラー部材とを軸方向に位置決めすることができる。

また、請求項５に記載の電動ポンプの製造方法は、請求項４に記載の電動ポンプの製造方法であって、前記ロータアセンブリ組付工程において、前記係止部に形成された前記ボス部側へ突出する凸部を、前記ボス部の他端部に形成された凹部に嵌合させることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、軸受部材とカラー部材とを周方向に位置決めすることができる。

本実施形態に係る電動ポンプの側断面図である。 インペラ部材とロータアセンブリの分解斜視図である。 ロータアセンブリの平面図である。 図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。 インペラ部材にロータアセンブリがインサート成形されてなるインペラアセンブリの側断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを上方向とし、電動ポンプ１０の軸方向を上下方向と平行な方向とする。

図１で示すように、本実施形態に係る電動ポンプ１０は、ポンプハウジング１２と、モータハウジング１４と、エンドハウジング１６と、インペラ部材１８と、ロータアセンブリ２０と、ステータ２２と、モータシャフト２４と、駆動回路２６と、を備えている。

ポンプハウジング１２は、後述するモータハウジング１４側に開口する凹状のポンプ室２８を有している。このポンプ室２８は、ポンプハウジング１２に形成された吸入口３０及び排出口３２の各々と連通されており、ポンプ室２８における吸入口３０側には、傾斜部３４が形成されている。この傾斜部３４は、ポンプ室２８の径方向内側へ行くに従って吸入口３０側に向かうように、ポンプ室２８の径方向に対して傾斜して形成されている。

モータハウジング１４は、ポンプハウジング１２と、電動ポンプ１０の軸方向に並んで設けられており、ポンプハウジング１２に固定されている。このモータハウジング１４は、電動ポンプ１０の軸方向に沿って延在するモータ室３６と、そのモータ室３６を構成する底部３７とを有している。つまり、このモータ室３６は、ポンプハウジング１２側に開口しており、ポンプ室２８と連通されている。

また、このモータハウジング１４の底部３７には、モータ室３６の開口側に向けて突出する筒状のシャフト支持部３８が一体に形成されている。そして、このシャフト支持部３８には、モータシャフト２４の下端部が圧入等によって支持されている。また、モータ室３６のポンプ室２８側には、モータ室３６よりも拡径された拡径部４０が形成されている。

エンドハウジング１６は、モータハウジング１４を挟んでポンプハウジング１２と反対側に配置されており、モータハウジング１４に固定されている。このエンドハウジング１６は、モータハウジング１４との間に収容空間４２を形成しており、この収容空間４２には、駆動回路２６が収容されている。駆動回路２６は、後述するステータ２２に電流を供給する構成とされている。

インペラ部材１８は、放射状に延びる複数の羽根４４（図２参照）を有し、ポンプ室２８に回転可能に収容されている。つまり、このインペラ部材１８は、回転に伴って、吸入口３０から流体を吸入してポンプ室２８に搬送するとともに、ポンプ室２８に搬送された流体を排出口３２から排出する構成とされている。なお、このインペラ部材１８は、ロータアセンブリ２０と樹脂材で一体化されるようになっており、それについては後で詳述する。

図２〜図４で詳細に示すように、ロータアセンブリ２０は、環状に形成されたホルダ部材４６と、このホルダ部材４６に保持され、インペラ部材１８及びモータシャフト２４と同軸となる円周上に等間隔で配置された複数（例えば４個）のロータマグネット４８とを有するロータサブアセンブリ２１を備えている。このホルダ部材４６とロータマグネット４８とを含むロータサブアセンブリ２１は、モータ室３６に回転可能に収容されており、このホルダ部材４６は、磁性鋼板を積層したヨークとしての機能を備えている。

また、このホルダ部材４６の軸心部に形成された貫通孔４６Ａにおける内周面には、軸方向に延在する被係合部としての係合凹部４７が周方向に等間隔に複数（例えば４個）形成されている。この係合凹部４７には、後述するボス部５２の貫通孔４６Ａ内への挿入に伴い、後述する係合凸部５３が係合（嵌合）するようになっている。

また、ロータアセンブリ２０は、ホルダ部材４６の貫通孔４６Ａに挿通される円筒状のボス部５２と、このボス部５２の下端部（一端部）側における外周面（外壁面）に径方向外側へ張り出すように一体に形成され、ホルダ部材４６を軸方向下側から支持する（ホルダ部材４６に対して軸方向の位置決めをする）環状のフランジ部５４とを有するカラー部材５０を備えている。

そして、このボス部５２のホルダ部材４６から突出されない外周面には、軸方向に延在する係合部としての係合凸部５３が周方向に等間隔に複数（例えば４個）形成されている。このカラー部材５０における係合凸部５３が、ホルダ部材４６における係合凹部４７に係合（嵌合）することにより、ホルダ部材４６とカラー部材５０との周方向における位置決めがなされる（周方向への相対回転が規制される）ようになっている。

また、このボス部５２の上端部（他端部）には、切欠状の凹部５５が形成されている。この凹部５５は、互いに対向する位置に２個形成されており、後述する軸受部材５６における各凸部５９がそれぞれ嵌合されるようになっている。また、図４で示すように、このボス部５２のホルダ部材４６から突出された上端部（他端部）側の外周面には、径方向外側へ張り出す（突出する）環状の突起部５２Ａが形成されている。

また、ロータアセンブリ２０は、ボス部５２の上端部（他端部）側から、ボス部５２の内側に挿入される円筒部５７を有する軸受部材５６を備えている。そして、この円筒部５７の内側に、モータシャフト２４が挿通されるようになっている。つまり、これにより、ロータアセンブリ２０は、軸受部材５６を介してモータシャフト２４に回転可能に支持されるようになっている。

また、この軸受部材５６（円筒部５７）の上端部（ボス部５２に対する挿入方向上流側端部）には、径方向外側へ張り出す（突出する）環状の係止部５８が形成されている。したがって、軸受部材５６の円筒部５７が、ボス部５２の内側に挿入されたときには、その係止部５８の下面が、ボス部５２の上端部（上端面）に当接し、これによって軸受部材５６がカラー部材５０に係止されるようになっている。つまり、これにより、軸受部材５６とカラー部材５０とが軸方向に位置決めされるようになっている。

そして更に、その係止部５８の下面には、下方（ボス部５２側）へ向かって突出する凸部５９が形成されている。この凸部５９は、互いに対向する位置に２個形成されており、カラー部材５０の上端部に形成された各凹部５５にそれぞれ嵌合されるようになっている。これにより、軸受部材５６とカラー部材５０との周方向における位置決めがなされる（周方向への相対回転が規制される）ようになっている。

ステータ２２は、モータ室３６の径方向外側に設けられており、モータハウジング１４に保持されている。このステータ２２は、ロータアセンブリ２０と共にブラシレスモータを構成するようになっており、駆動回路２６から電流が供給されたときに、ロータアセンブリ２０に対して回転磁界を形成するようになっている。

また、拡径部４０には、インペラ部材１８におけるモータ室３６側の軸方向端面１８Ａと軸方向に隙間を空けて対向する対向面４０Ａが形成されており、傾斜部３４には、インペラ部材１８における羽根４４と隙間を空けて対向する傾斜面３４Ａが形成されている。そして、後述する被覆部６０の外周面６０Ａは、モータ室３６の内周面３６Ａと、径方向に隙間を空けて対向するようになっている。なお、これらの各面の間の隙間は、例えば１．０ｍｍ以下の微小隙間とされている。

ここで、上記したように、ロータアセンブリ２０とインペラ部材１８とは、ＰＣやＡＢＳなどの樹脂材によって一体化されている。すなわち、図示しないモールド内にロータアセンブリ２０を配置し、その外表面を被覆するように、インペラ部材１８にインサート成形することにより、図５で示すように、ロータアセンブリ２０がインペラ部材１８と一体的に結合されるようになっている。

つまり、ロータアセンブリ２０の外表面が、インペラ部材１８の軸心部として形成される円筒状の首部４５と、その首部４５から連続する被覆部６０によって被覆されるようになっている。そして、このとき、インペラ部材１８の首部４５の内壁に、カラー部材５０の突起部５２Ａが埋設されるようになっている。これにより、ロータアセンブリ２０とインペラ部材１８とが強固に（確実に）結合される構成である。

したがって、駆動回路２６からステータ２２に電流が供給され、ステータ２２によって回転磁界が形成されることにより、ロータアセンブリ２０とインペラ部材１８とが一体的に回転駆動される。なお、図２では、首部４５及び被覆部６０を備えたインペラ部材１８が示されている。

また、このインペラ部材１８が回転することにより、流体（例えば、水等の液体）が吸入口３０から吸入されてポンプ室２８へ搬送され、ポンプ室２８に搬送された流体は、排出口３２から排出されるようになっている。

以上のような構成の電動ポンプ１０において、次にその作用（製造方法）について説明する。

まず、ホルダ部材４６にロータマグネット４８を保持させてロータサブアセンブリ２１を組み立てる。そして、そのホルダ部材４６の貫通孔４６Ａに、カラー部材５０のボス部５２を挿通する。なお、このとき、ボス部５２の外周面に形成されている係合凸部５３を、ホルダ部材４６の内周面に形成されている係合凹部４７に係合（嵌合）させつつ挿通する。

これにより、ホルダ部材４６（ロータサブアセンブリ２１）に対してカラー部材５０が相対回転不能になる。すなわち、ホルダ部材４６（ロータサブアセンブリ２１）とカラー部材５０との周方向における位置決めがなされる。また、カラー部材５０のフランジ部５４の上面が、ホルダ部材４６の下面に当接することにより、ホルダ部材４６（ロータサブアセンブリ２１）に対するカラー部材５０の軸方向の位置決めがなされる。

次いで、カラー部材５０の内側に軸受部材５６の円筒部５７を挿入（軽圧入）する。すると、軸受部材５６の係止部５８の下面が、カラー部材５０の上端面に当接し、軸受部材５６がカラー部材５０に係止される。これにより、カラー部材５０に対する軸受部材５６の軸方向の位置決めがなされる。

また、このとき、係止部５８の下面に形成された各凸部５９が、カラー部材５０の上端部に形成された各凹部５５に嵌合する。これにより、カラー部材５０に対して軸受部材５６が相対回転不能になる。すなわち、カラー部材５０と軸受部材５６の周方向における位置決めがなされる。

この状態が図４で示されており、カラー部材５０を基準にしてロータサブアセンブリ２１と軸受部材５６とが互いに芯出しされたロータアセンブリ２０が組み立てられる（ロータアセンブリ組付工程）。なお、本実施形態では、ホルダ部材４６（ロータサブアセンブリ２１）にカラー部材５０を組み付けた後、軸受部材５６を組み付けたが、これらの組み付け順序は、特に限定されるものではない。

こうして、ロータアセンブリ２０が完成したら、このロータアセンブリ２０を図示しないモールド内に固定し、樹脂材でインペラ部材１８を成形すると同時に、そのインペラ部材１８にロータアセンブリ２０をインサート成形する。なお、このとき、インペラ部材１８の首部４５の内壁に、カラー部材５０の突起部５２Ａが埋設され（溶融結合され）、首部４５に対するロータアセンブリ２０の軸方向の滑り止めがなされる。

つまり、これにより、図５で示すように、ロータアセンブリ２０が芯出しされて一体に構成されたインペラ部材１８、即ちインペラ部材１８の首部４５と、その首部４５から連続する被覆部６０によってロータアセンブリ２０の外表面が被覆され、そのロータアセンブリ２０とインペラ部材１８とが一体的に強固に（確実に）結合されたインペラアセンブリ６２が製造される（モールド成形工程）。

こうして、インペラアセンブリ６２を製造したら、モータハウジング１４の底部３７に形成されたシャフト支持部３８に、モータシャフト２４の下端部を圧入等により支持させる。つまり、モータ室３６内において、インペラアセンブリ６２が回転可能となるように、そのインペラアセンブリ６２をモータハウジング１４に組み付ける（インペラアセンブリ組付工程）。これにより、図１で示すような電動ポンプ１０が製造される。

以上、説明したように、本実施形態に係る電動ポンプ１０によれば、モールド内において、インペラ部材１８に対してロータアセンブリ２０を芯出しするだけで、インペラ部材１８とロータサブアセンブリ２１と軸受部材５６と（カラー部材５０と）の間の芯出しができる。

したがって、カラー部材５０にロータサブアセンブリ２１と軸受部材５６とを予め組み付けてなるロータアセンブリ２０をインペラ部材１８にインサート成形しない構成に比べて、それら各部品（ロータサブアセンブリ２１、軸受部材５６、カラー部材５０）とインペラ部材１８との間の芯出しが容易かつ正確にできる。

また、インペラ部材１８にロータアセンブリ２０をインサート成形するだけでよいため、インペラ部材１８にロータアセンブリ２０が結合されたインペラアセンブリ６２を精度良く簡単に製造することができる。しかも、複雑な射出成形をするためのモールドなども不要であるため、製造コストも安価で済む。

以上、本実施形態に係る電動ポンプ１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る電動ポンプ１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、凸部５９及び凹部５５は、各１個ずつ形成される構成であってもよい。

１０・・・電動ポンプ、１２・・・ポンプハウジング、１４・・・モータハウジング、１６・・・エンドハウジング、１８・・・インペラ部材、２０・・・ロータアセンブリ、２１・・・ロータサブアセンブリ、２２・・・ステータ、２４・・・モータシャフト、２８・・・ポンプ室、３０・・・吸入口、３２・・・排出口、３６・・・モータ室、４６・・・ホルダ部材、４８・・・ロータマグネット、５０・・・カラー部材、５２・・・ボス部、５４・・・フランジ部、５６・・・軸受部材、５７・・・円筒部

Claims (5)

1. モータシャフトと同軸となる円周上に配置されたロータマグネットと、該ロータマグネットを保持する環状のホルダ部材とを有するロータサブアセンブリと、
   前記ホルダ部材に挿通されるボス部と、該ボス部の一端部側に形成され、前記ホルダ部材を軸方向で支持するフランジ部とを有するカラー部材と、
   前記ボス部の他端部側から、該ボス部の内側に挿入されるとともに、前記モータシャフトが挿通される筒部を有する軸受部材と、
   を組み付けてロータアセンブリを構成するロータアセンブリ組付工程と、
   前記ロータアセンブリをモールド内に配置し、その外表面を樹脂材で被覆するように、インペラ部材にインサート成形することで、インペラアセンブリを構成するモールド成形工程と、
   ポンプハウジングのポンプ室と連通されたモータ室内で前記インペラアセンブリが回転可能となるように、前記ロータアセンブリに対して回転磁界を形成するステータを保持するモータハウジングに、前記インペラアセンブリを組み付けるインペラアセンブリ組付工程と、
   を含むことを特徴とする電動ポンプの製造方法。
2. 前記モールド成形工程において、
   前記ホルダ部材から突出された前記ボス部の他端部側の外周面に形成された径方向に突出する突起部が、前記樹脂材に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプの製造方法。
3. 前記ロータアセンブリ組付工程において、
   前記ホルダ部材から突出されない前記ボス部の外周面に形成された係合部を、前記ホルダ部材の内周面に形成された被係合部に係合させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動ポンプの製造方法。
4. 前記ロータアセンブリ組付工程において、
   前記筒部の前記ボス部に対する挿入方向上流側端部に形成された径方向に突出する係止部を、前記ボス部の他端部に係止することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動ポンプの製造方法。
5. 前記ロータアセンブリ組付工程において、
   前記係止部に形成された前記ボス部側へ突出する凸部を、前記ボス部の他端部に形成された凹部に嵌合させることを特徴とする請求項４に記載の電動ポンプの製造方法。

Images