JP6615016B2

JP6615016B2 - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP6615016B2
Application number: JP2016051973A
Authority: JP
Inventors: 泰之森田; 直丈藤田; 克義飯田
Original assignee: 株式会社久保田鉄工所
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: JP2017166407A

Description

本発明は、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。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている電動ポンプは、回転動作により水の吸引・吐出を周期的に行うインペラと、該インペラを回転させるモータとを備え、当該モータにおけるロータが上記インペラに回転一体に取り付けられている。上記ロータは、各々がリング状をなすヨーク及び片面多極の磁石を有し、当該ヨーク及び磁石をこれらの中心軸が回転軸心に一致する状態で上記インペラに固定されている。

特開２０１２−２３９３１５号公報

しかし、特許文献１では、ロータをインペラに固定するために複数のネジを磁石の周りに用いているが、これらのネジが磁石における磁束の通り道の邪魔をするということについて何ら考慮がなされておらず、各ネジが磁石における磁束の流れを大きく変化させてしまい、それを起因としてモータの回転性能が低くなってしまうおそれがある。

また、特許文献１では、ロータをインペラに固定するために２つの保持部材が用いられていて、一方の保持部材で磁石の外周側を保持する一方、他方の保持部材で磁石の内周側を保持している。したがって、ロータをインペラに固定するためだけに用いる部品の分だけ費用が嵩むとともに、磁石の外周側を保持する保持部材の分だけ電動ポンプにおける回転軸心と直交する方向の寸法が大きくなってしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータの回転性能が高く、コンパクトで、且つ、低コストな電動ポンプを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ロータをインペラに固定する部分を磁石における磁束の通り道の邪魔にならない箇所に設けたことを特徴とする。

具体的には、複数の羽根が回転軸心周りに等間隔に設けられ、該回転軸心周りの回転動作により水の吸引・吐出を周期的に行うインペラと、リング状をなす片面多極の磁石が設けられたロータ及び該ロータを回転させるステータを有するモータとを備え、上記ロータが上記インペラに回転一体に固定された電動ポンプを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記磁石の各極における上記回転軸心周りの中央部分には、係合孔が設けられ、上記インペラには、上記係合孔に係合させる係合突起が設けられていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記係合突起は、上記インペラの各羽根に設けられ、上記インペラの各羽根は、上記インペラに上記ロータを固定した状態で当該ロータに当接するようになっていることを特徴とする。

第１の発明では、インペラとロータとを互いに固定する部分が磁石における磁束の通り道ではない位置となるので、インペラとロータとを互いに固定する部分が磁石における磁束の流れを大きく変化させるということがなく、モータの回転性能を高くすることができる。また、ロータをインペラに固定するためだけに用いる引用文献１の如き部品が必要ないので、コストを低く抑えることができる。さらには、磁石の中途部とインペラとを互いに固定する構造となっているので、引用文献１の如き磁石の外周側を保持する保持部材が必要なく、その分だけ電動ポンプにおける回転軸心と直交する方向の寸法を小さくすることができる。

第２の発明では、ロータがインペラの構造の一部となるので、インペラの一部構造を省略してコストをさらに抑えることができるとともに、インペラの一部構造を省略した分だけ電動ポンプの回転軸心方向の寸法を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る電動ポンプの平面図である。図１のII-II線における概略断面図である。本発明の実施形態に係る電動ポンプを構成するインペラの平面図である。図３のIV-IV線における概略断面図である。本発明の実施形態に係る電動ポンプを構成するロータの平面図である。本発明の実施形態に係る電動ポンプを構成するロータの底面図である。図５のVII-VII線における断面図である。図６のVIII-VIII線における断面図である。インペラにロータを固定する直前の状態を示す概略断面図である。インペラにロータを固定している途中の状態を示す概略断面図である。インペラにロータを固定した直後の状態を示す概略断面図である。

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ない。

図１は、本発明の実施形態に係る電動ポンプ１を示す。該電動ポンプ１は、車両の各種領域（例えば、ラジエター、ヒータコア、オイルクーラー等）に水を供給するためのものであり、図２に示すように、側面視で略Ｔ字状をなす樹脂製ケース２を備えている。

該ケース２は、略円形パネル状の第１ケース部２１を備え、当該第１ケース部２１には、裏面側に開口する第１収容凹部２１ａが形成されている。

上記第１ケース部２１の表面には、上記第１収容凹部２１ａの中央部分に連通し当該第１収容凹部２１ａに水を流入させるための流入孔２２ａを有する円筒状の流入管部２２が上記第１ケース部２１の表面に対して直交するように設けられ、上記流入管部２２の第１ケース部２１側は、当該第１ケース部２１に近づくにつれて次第に拡管された形状となっている。

また、上記第１ケース部２１の表面には、図１に示すように、上記第１収容凹部２１ａの側方部分に連通し当該第１収容凹部２１ａの水を流出させるための流出孔２３ａを有する円筒状の流出管部２３が上記第１ケース部２１の表面に沿って設けられている。

上記第１ケース部２１の裏面側には、図２に示すように、略矩形板状の第２ケース部２４が設けられ、該第２ケース部２４の長手方向一端側半分が上記第１ケース部２１の裏面側全域を覆っている。

上記第２ケース部２４の上記第１収容凹部２１ａに対応する位置には、上記第１ケース部２１側に張り出してその先端部分で上記第１収容凹部２１ａの開口部分を塞ぐ張出部２４ａが形成されている。

該張出部２４ａの張出面には、上記第１収容凹部２１ａ側に開口する第２収容凹部２４ｂが形成される一方、上記張出部２４ａにおける上記第２収容凹部２４ｂの反対側には、取付凹部２４ｃが形成されている。

該取付凹部２４ｃの中央には、断面円形状の軸支持部２４ｄが突設され、該軸支持部２４ｄには、上記流入管部２２の管中心軸上に位置する嵌合孔２４ｅが形成されている。

該嵌合孔２４ｅには、回転支持棒２５が嵌合され、上記軸支持部２４ｄは、上記回転支持棒２５の一端側略半分を支持している。

上記取付凹部２４ｃには、所謂アキシャル型のモータ３を構成するステータ４が設けられている。

該ステータ４は、鉄製のステータコア４０を備え、該ステータコア４０は、円盤状のベース部４ａと、該ベース部４ａの外周部分から上記第２ケース部２４側に向かって突設され、上記軸支持部２４ｄ周りに等間隔に位置する複数の柱部４ｂとを有している。

該各柱部４ｂには、プリント基盤１１に一体に取り付けられたコイル１０が巻装されている。

そして、上記各柱部４ｂにコイル１０が巻装している状態で上記ベース部４ａの中央部分をネジ４ｃによって上記回転支持棒２５の一端に固定するとともに、上記第２ケース部２４とステータ４との間の隙間を樹脂１２で埋めることにより、上記ステータ４が上記第２ケース部２４に固定されている。

上記第１収容凹部２１ａ及び上記第２収容凹部２４ｂで収容空間Ｓ１が形成され、該収容空間Ｓ１には、樹脂製インペラ５が収容されている。

該インペラ５は、射出成形により形成され、図３及び図４に示すように、先端側がテーパ状をなす短いペン形状のボス部５１を備えている。

該ボス部５１には、当該ボス部５１の基端側に開口するベアリング用凹部５１ａが形成され、該ベアリング用凹部５１ａの開口周縁には、環状突条部５２が突設されている。

上記ボス部５１外周面の基端側には、複数の羽根５３が上記ボス部５１の中心軸Ｃ１（回転軸心）周りに等間隔に設けられ、上記各羽根５３における上記ボス部５１基端側の縁部には、細長いピン形状の係合突起５４が上記環状突条部５２と同方向に突設されている。

一方、上記各羽根５３の上記ボス部５１先端側には、当該ボス部５１と所定の間隔をあけて上記ボス部５１の周りを環状に延びる円環プレート５５が上記各羽根５３と一体に設けられている。

上記円環プレート５５の内周側は、上記ボス部５１に近づくにつれて次第にボス部５１の先端側に位置するよう緩やかに湾曲していて、当該部分が水を吸入する吸入口５５ａとなっている。

上記ベアリング用凹部５１ａには、焼成処理が施されたカーボンからなるベアリング５６が設けられ、該ベアリング５６は、図２に示すように、上記回転支持棒２５の他端側に回転可能に外嵌合している。

尚、上記ベアリング５６は、上記インペラ５を射出成形する際、一体成形されている。

上記インペラ５における上記ボス部５１の基端側には、上記モータ３を構成するロータ６が取り付けられている。

該ロータ６は、図５乃至図８に示すように、各々がリング状をなす鉄製のヨーク７及び磁石８をその中心軸Ｃ２を一致させた状態で重ね合わせて形成したものであり、中央に上記インペラ５の環状突条部５２が嵌合可能な嵌合孔７０が形成されている。

上記ヨーク７には、第１インペラ取付用孔７ａと磁石取付用孔７ｂとが径方向の中途部で、且つ、中心軸Ｃ２周りに交互に８つずつ形成されている。

上記各磁石取付用孔７ｂの磁石８から遠い側半分には、開口に向かうにつれて次第に拡径する第１係合面７ｃが形成されている。

上記磁石８は、射出成形により一体に形成され、板状をなす磁石本体部８ａと、該磁石本体部８ａの上記各磁石取付用孔７ｂに対応する位置に形成された第１係合突起８ｂと、上記磁石本体部８ａの上記第１インペラ取付用孔７ａに対応する位置に形成された第２インペラ取付用孔８ｃとを備え、プラスチックマグネット材を用いて上記ヨーク７をインサート成形することにより、上記各第１係合突起８ｂが上記各磁石取付用孔７ｂに係合するようになっている。

上記各第２インペラ取付用孔８ｃのヨーク７から遠い側半分には、開口に向かうにつれて次第に拡径する第２係合面８ｄが形成されている。

上記磁石８は、上記ヨーク７と一体成形された後、着磁作業を行うことで磁化させており、図６に示すように、ロータ６を裏面側から見て、各極の中央に上記各第２インペラ取付用孔８ｃが位置するように上記ロータ６の中心軸Ｃ２周りにＮ極とＳ極とが４つずつ交互に並ぶ片面８極の着磁形態となっている。

すなわち、上記磁石８の各極における中心軸Ｃ２周りの中央部分には、上記各第１及び第２インペラ取付用孔７ａ，８ｃが設けられ、図８に示すように、上記磁石８の磁束φはロータ６の裏面側のＳ極からヨーク７に向かうとともに折り返してロータ６の裏面側のＮ極に向かうようになっている。

上記ロータ６は、図９及び図１０に示すように、上記インペラ５に接近させて環状突条部５２を嵌合孔７０に嵌合させ、且つ、上記各係合突起５４を上記各第１及び第２インペラ取付用孔７ａ，８ｃに挿通させるとともに加熱した金属板９を上記環状突条部５２及び上記各係合突起５４の先端に接触させ、図１１に示すように、上記環状突条部５２及び上記各係合突起５４の先端を溶融変形させて上記嵌合孔７０の開口周縁及び上記各第２係合面８ｄに係合させることにより、上記インペラ５に回転一体に固定されるようになっている。

すなわち、上記インペラ５の各羽根５３は、上記インペラ５に上記ロータ６を固定した状態で当該ロータ６に当接するようになっている。

そして、上記ステータ４は、図２に示すように、上記ステータコア４０及びコイル１０と上記磁石８とによる磁気作用で上記ロータ６とともに上記インペラ５を中心軸Ｃ１周りに回転させるようになっていて、このインペラ５及びロータ６の回転動作により上記インペラ５が水の吸引・吐出を周期的に行うようになっている。

以上より、本発明の実施形態によると、インペラ５とロータ６とを互いに固定する係合突起５４及び第１及び第２インペラ取付用孔７ａ，８ｃが磁石８における磁束φの通り道ではない位置となるので、インペラ５とロータ６とを互いに固定する係合突起５４及び第１及び第２インペラ取付用孔７ａ，８ｃが磁石８における磁束φの流れを大きく変化させるということがなく、モータ３の回転性能を高くすることができる。

また、ロータ６をインペラ５に固定するためだけに用いる引用文献１の如き部品が必要ないので、コストを低く抑えることができる。さらには、磁石８の中途部とインペラ５とを互いに固定する構造となっているので、引用文献１の如き磁石の外周側を保持する保持部材が必要なく、その分だけ電動ポンプ１における回転軸心と直交する方向の寸法を小さくすることができる。

それに加えて、上記インペラ５の各羽根５３は、上記インペラ５に上記ロータ６を固定した状態で当該ロータ６に当接しているので、ロータ６がインペラ５の構造の一部となり、インペラ５の一部構造を省略してコストをさらに抑えることができるとともに、インペラ５の一部構造を省略した分だけ電動ポンプ１の回転軸心方向の寸法を小さくすることができる。

尚、本発明の実施形態では、ヨーク７と磁石８とをインサート成形で一体にしたが、ヨーク７と磁石８とを接着剤で一体にしてもよい。

また、本発明の実施形態では、ベアリング５６を一体成形によりインペラ５に設けているが、インペラ５を形成した後、ベアリング５６をベアリング用凹部５１ａに嵌合させて設けるようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、インペラ５の羽根５３が８枚となっているが、インペラ５がその他の数の羽根５３で構成されていてもよい。

また、本発明の実施形態では、片面８極の磁石が設けられているが、片面４極や、その他の極数の磁石８を用いる構成であってもよい。

また、本発明の実施形態では、ヨーク７と磁石８とを一体に成形した後、磁石８に着磁を施しているが、磁石８に着磁を施した後、ヨーク７と磁石８とを一体にしてもよい。

また、本発明の実施形態では、ベアリング５６を焼成処理が施されたカーボンで形成しているが、これに限らず、ベアリング５６を樹脂等のその他の材料で形成してもよい。

尚、本発明の電動ポンプ１は、水の吸引・吐出を行っているが、その他の流体、例えば、オイルの吸引・吐出を行うこともできる。

また、本発明の電動ポンプ１は、車両の各種領域に水を供給するために用いているが、自動車や自動二輪車だけでなく、家庭用電化製品にも用いることができる。

本発明は、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適している。

１電動ポンプ
３モータ
４ステータ
５インペラ
６ロータ
７ａ第１インペラ取付用孔（係合孔）
８磁石
８ｃ第２インペラ取付用孔（係合孔）
５３羽根
５４係合突起
Ｃ１中心軸（回転軸心）

Claims

複数の羽根が回転軸心周りに等間隔に設けられ、該回転軸心周りの回転動作により水の吸引・吐出を周期的に行うインペラと、
リング状をなす片面多極の磁石が設けられたロータ及び該ロータを回転させるステータを有するモータとを備え、
上記ロータが上記インペラに回転一体に固定された電動ポンプであって、
上記磁石の各極における上記回転軸心周りの中央部分には、係合孔が設けられ、
上記インペラには、上記係合孔に係合させる係合突起が設けられていることを特徴とする電動ポンプ。
請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
上記係合突起は、上記インペラの各羽根に設けられ、
上記インペラの各羽根は、上記インペラに上記ロータを固定した状態で当該ロータに当接するようになっていることを特徴とする電動ポンプ。