JP6861967B2

JP6861967B2 - 電動ポンプ用ロータの製造方法

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Publication number: JP6861967B2
Application number: JP2017030662A
Authority: JP
Inventors: 泰之森田; 直丈藤田; 丹丹生; 西田　正三; 正三西田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: JP2018135797A

Description

本発明は、インペラの回転動作により流体の吸入及び吐出を行う電動ポンプを構成するインペラ一体型のロータの製造方法に関する。

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及び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に上記インペラが回転一体に取り付けられている。当該インペラ及びロータは、その２つの形状に対応する成形空間を有する成形型を用意し、上記成形空間におけるロータに対応する部分に対して磁場配向用磁石で磁場を印加しながら磁性体粉末を含有する熱可塑性樹脂を上記成形空間に充填することによって着磁された磁石を有するロータとインペラとが一体成形されている。

特開２０１０−２７０６５５号公報

ところで、上述の如き電動ポンプをインペラの軸心方向にコンパクトな形状にするために、モータをアキシャル型にすることが考えられる。

しかし、特許文献１におけるロータの磁石は、磁束線が正弦波のように延びる極異方着磁が施されており、もし仮に、アキシャル型のロータにおける磁石に極異方着磁を施した場合、磁束線の形状を維持するために磁石の厚みを厚く設計する必要があり、電動ポンプがインペラの軸心方向にコンパクトにはなるものの、電動ポンプ全体の重量が嵩んでしまうおそれがある。

また、磁性体粉末を含有する熱可塑性樹脂は、磁性体粉末を含有しない熱可塑性樹脂に比べて固化した際に脆くなってしまう。したがって、特許文献１のように、ロータだけではなくインペラも磁性体粉末を含有する熱可塑性樹脂で成形すると、インペラの強度を高めるために当該インペラにおける各構成部位の寸法を厚く設計する必要があり、電動ポンプ全体の重量が嵩むとともに、インペラの形状の設計に制約が発生して設計自由度が少なくなってしまうおそれがある。

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、電動ポンプをインペラの軸心方向にコンパクトに、且つ、軽くするとともに、設計自由度を高めることにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、インペラを成形する部分とロータを成形する部分とにおいて成形に用いる樹脂の種類を変更するとともに、磁性体粉末の配向方向に工夫を凝らしたことを特徴とする。

すなわち、第１の発明では、インペラの一部又は全部の形状に対応する第１空間及び該第１空間に連続して設けられ、中心線が上記インペラの回転軸心に一致するリング形状の第２空間を有する成形型を用意し、磁性体粉末を含有しない第１熱可塑性樹脂を上記第１空間に充填して第１成形部を成形する前後か、或いは、上記第１成形部を成形する際、上記第２空間に対して上記成形型に設けられた磁場配向部を介して上記インペラの回転軸心に沿う方向に外部磁場を印加させながら磁性体粉末を含有する第２熱可塑性樹脂を上記第２空間に充填してリング状の第２成形部を得た後、上記第１及び第２成形部を上記成形型から脱型し、しかる後、上記第２成形部に対して周方向に沿って交互に異なる磁極となるように上記インペラの回転軸心に沿う方向に外部磁場を印加することにより着磁して上記第２成形部をロータ用磁石にす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、上記第１及び第２空間に上記第１及び第２熱可塑性樹脂をそれぞれ充填する際、開口部分が奥側部分よりも幅狭な凹部が両表面に無数に形成されたリング状のバックヨークをその中心線が上記インペラの回転軸心に一致するように、且つ、一方の面が上記第１空間に面するとともに他方の面が上記第２空間に面するように上記成形型にセットしておくことを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、上記成形型は、第１方向に開閉可能に対向配置され、且つ、第１方向と直交する第２方向にも互いに位置を変更可能な第１及び第２型を備え、上記第１空間は、上記第２方向に並ぶように上記第１型に一対設けられ、且つ、上記第２型側に開口する一方、上記第２空間は、上記第１型側に開口するように上記第２型に設けられ、上記磁場配向部は、上記第１型における上記一方の第１空間に対応するように形成されたリング状をなす第１配向部と、上記第２型における上記第２空間の底部を構成する第２配向部とからなり、上記他方の第１空間と上記第２空間とを対応させ、且つ、上記バックヨークを上記第２空間の開口部分を覆うように上記第２型にセットした後、上記第１及び第２型を第１方向に型閉じし、次いで、上記他方の第１空間に上記第１熱可塑性樹脂を充填して上記第１成形部を得るとともに当該第１成形部を上記バックヨークと一体にし、その後、上記第１及び第２型を型開きして上記第１成形部を上記他方の第１空間から脱型した後、上記第１型に対して上記第２型を第２方向に相対移動させて上記一方の第１空間に上記第２空間を対応させ、しかる後、上記第１及び第２型を第１方向に型閉じして上記一方の第１空間に上記第１成形部を収容するとともに、上記第１及び第２配向部に外部磁場を印加させながら上記第２空間に上記第２熱可塑性樹脂を充填して上記第２成形部を得ることを特徴とする。

第１の発明では、ロータの未着磁磁石に含有する磁性体粉末の配向がインペラの軸心方向に沿うようになるので、未着磁磁石に着磁を施して磁石にした際、磁石に発生する磁束線がインペラの軸心方向に沿う平行になる。したがって、磁石に施される着磁が特許文献１の如き極異方着磁ではないので、磁束線の形状を維持するためにロータの厚みを厚く設計する必要が無く、電動ポンプをインペラの軸心方向にコンパクトで、且つ、軽量なものにできる。また、インペラ部分の成形に使用する熱可塑性樹脂は、磁性体粉末を含有していないので、インペラ部分の強度を高めるために当該インペラにおける各構成部位の寸法を厚く設計するといった必要が無く、この点においても電動ポンプを軽量にすることができる。さらに、インペラにおける各構成部位の寸法を厚く設計するといった制約が発生しないので、設計自由度を高くすることができる。

第２の発明では、成形型を用いたインペラ及び未着磁磁石の一体成形時においてバックヨークの両表面に形成された無数の凹部に熱可塑性樹脂が入り込んで固化するので、アンカー効果によってインペラ及び未着磁磁石にバックヨークが組み付くようになる。したがって、インペラ及び未着磁磁石を成形した後に当該インペラ及び未着磁磁石に対して接着剤等を用いてバックヨークを組み付けるといった必要が無く、組付工数を減らすことができる。

第３の発明では、インペラ及び未着磁磁石を同一成形型内の異なる位置において成形を行うので、例えば、インペラ及び未着磁磁石をそれぞれ溶融温度の異なる熱可塑性樹脂で成形する場合において、インペラ及び未着磁磁石を互いに影響を及ぼすことなくそれぞれ成形することができ、インペラ及び未着磁磁石を効率的に一体成形することができる。

本発明の実施形態に係る製造方法で製造されたインペラ一体型のロータを有す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。図２のIII部拡大図である。本発明の実施形態に係る製造方法で製造されたインペラ一体型のロータの平面図である。本発明の実施形態に係る製造方法で製造されたインペラ一体型のロータの底面図である。図５のVI-VI線における断面図である。本発明の実施形態に係るインペラ一体型のロータを製造するための成形型であり、インペラ一体型ロータにおけるインペラ本体とシュラウドとをそれぞれ射出成形している状態を示す図である。図７の後、インペラ一体型ロータにおける未着磁磁石を射出成形している状態を示す図である。図８の後、インペラ一体型ロータにおけるインペラ本体とシュラウドとを一体にしている状態を示す図である。図９の後、成形型からインペラ一体型ロータにおけるインペラ本体と未着磁磁石とを脱型するとともに、未着磁磁石部分に着磁を施している状態を示す図である。

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、電気自動車のインバーターやインタークーラー等）を冷却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、上記ベース部４ａの中央部分を上記各柱部４ｂにコイル１０が巻装している状態でネジ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２０が形成されている。該収容空間２０には、略円盤状をなす樹脂製インペラ５と、モータ３を構成するロータ６とが収容され、該ロータ６と上記インペラ５とは一体成形されている。

上記インペラ５は、磁性体粉末を含有しない熱可塑性樹脂（第１熱可塑性樹脂）を用いた射出成形により形成され、断面略Ｔ字状をなすインペラ本体５Ａと、該インペラ本体５Ａの表面側に取り付けられたリング板状のシュラウド５Ｂとを備えている。

上記インペラ本体５Ａは、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、上記ボス部５１の先端部分には、上記ベアリング用凹部５１ａに連通する連通孔５２が中心軸Ｃ１（回転軸心）に沿って形成されている。

上記ボス部５１外周面の基端側には、複数の羽根５３が上記中心軸Ｃ１周りに等間隔に設けられている。

また、上記ボス部５１外周面の基端部分には、外側方に延びる環状プレート５４が形成され、該環状プレート５４は、上記各羽根５３と一体になっている。

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、当該インペラ５と一体成形されている。

上記シュラウド５Ｂは、上記ボス部５１と所定の間隔をあけて当該ボス部５１の周りを環状に延びるように上記各羽根５３に取り付けられている。

シュラウド５Ｂの内周側は、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。

上記ロータ６は、インペラ本体５Ａの裏面側に取り付けられ、図５及び図６に示すように、各々がリング状をなす鉄製のバックヨーク７及び磁石８を備え、当該バックヨーク７及び磁石８は、各々の中心線が上記中心軸Ｃ１に一致している。

バックヨーク７の両表面には、図３に示すように、無数の微小な凹部７ａがレーザ加工により形成されていて、該各凹部７ａの開口部分は、奥側部分よりも幅狭となっている。尚、図３では、便宜上、各凹部７ａの大きさを誇張して記載している。

バックヨーク７は、インペラ本体５Ａを射出成形する際、当該インペラ本体５Ａと一体成形されていて、図３に示すように、射出成形時にバックヨーク７の各凹部７ａに樹脂を入り込ませて当該各凹部７ａに対応する無数の突起Ｐ１を形成することにより、インペラ本体５Ａとバックヨーク７とがアンカー効果で一体になっている。

上記磁石８は、磁性体粉末を含有する熱可塑性樹脂（第２熱可塑性樹脂）を用いた射出成形により一体に形成された未着磁磁石８Ａに対して着磁を施すことにより形成され、図３に示すように、射出成形時にバックヨーク７の各凹部７ａに樹脂を入り込ませて当該各凹部７ａに対応する無数の突起Ｐ１を形成することにより、バックヨーク７と磁石８とがアンカー効果で一体になっている。

上記磁石８は、ロータ６を裏面側から見て、上記中心軸Ｃ１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（図５参照）。

すなわち、磁石８に内部に含まれる磁性体粉末が中心軸Ｃ１と同方向に延びるよう配向されていて、図６に示すように、磁石８の磁束線φはロータ６の裏面側のＳ極からバックヨーク７に向かうとともに当該バックヨーク７内において折り返してロータ６の裏面側のＮ極に向かうようになっている。

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が水の吸引及び吐出を周期的に行うようになっている。

インペラ５及び未着磁磁石８Ａは、図７乃至図９に示すように、成形型９によって一体成形されている。

該成形型９は、所謂ダイスライドインジェクションと呼ばれる工法用の型であり、第１型９ａ及び第２型９ｂを備えている。

第１型９ａは、上記第２型９ｂに対して第１方向Ｘ１に開閉可能に対向配置され、第２型９ｂは、上記第１型９ａに対して第１方向Ｘ１と直交する第２方向Ｘ２に直線状に移動可能になっている。

つまり、第１型９ａ及び第２型９ｂは、第２方向Ｘ２に互いに相対位置を変更できるようになっている。

第１型９ａには、インペラ本体５Ａを射出成形するための第１金型領域Ｒ１と、未着磁磁石８Ａに対して配向作業を行うための第２金型領域Ｒ２と、シュラウド５Ｂを射出成形するための第３金型領域Ｒ３とが第２方向Ｘ２に並んで設定され、第１及び第３金型領域Ｒ１，Ｒ３は、磁性体で形成されている。

第１型９ａの第１及び第２金型領域Ｒ１，Ｒ２には、第２型９ｂ側に開口し、且つ、内面がインペラ本体５Ａの表面側の形状に対応する同形状のインペラ本体成形凹部９１及びインペラ本体収容凹部９２がそれぞれ形成されていて、インペラ本体成形凹部９１及びインペラ本体収容凹部９２は、それぞれ本発明の第１空間を構成している。

第２金型領域Ｒ２におけるインペラ本体収容凹部９２の外側部分に対応する位置には、磁性体からなるリング状の第１配向部９ｃが設けられ、第２金型領域Ｒ２における第１配向部９ｃを除く部分は、ステンレス材等の非磁性体で形成されている。

第１型９ａの第３金型領域Ｒ３には、第２型９ｂ側に開口し、且つ、内面がインペラ５の表面側の形状に対応するシュラウド成形凹部９３が形成されている。

一方、第２型９ｂには、ロータ６を成形するための第４金型領域Ｒ４と、シュラウド５Ｂを射出成形するため第５金型領域Ｒ５とが第２方向Ｘ２に並んで設定され、第５金型領域Ｒ５は、磁性体で形成されている。

上記第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４が第１型９ａの第１金型領域Ｒ１に対応する位置の際、第２型９ｂの第５金型領域Ｒ５が第１型９ａの第３金型領域Ｒ３に対応するようになっている。

第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４には、第１型９ａ側に開口する環状凹条溝部９４（第２空間）が形成されている。

第４金型領域Ｒ４における環状凹条溝部９４の底部を構成する部分は、磁性体からなるリング状の第２配向部９ｄとなっていて、第４金型領域Ｒ４における第２配向部９ｄを除く部分は、ステンレス材等の非磁性体で形成されている。

そして、本発明の磁場配向部９ｅは、上記第１配向部９ｃと上記第２配向部９ｄとで構成されている。

また、上記環状凹条溝部９４の開口部分には、当該環状凹条溝部９４を覆うようにバックヨーク７をセット可能なバックヨークセット部９４ａが形成されている。

該バックヨークセット部９４ａにバックヨーク７をセットすると、当該バックヨーク７と環状凹条溝部９４の内面との間に未着磁磁石形成空間Ｓ１が形成されるようになっている。

さらに、第２型９ｂにおける上記第２配向部９ｄの内方には、第１方向Ｘ１に突出する突出部９５が設けられ、該突出部９５には、ベアリング５６が外嵌合可能になっている。

そして、第１金型領域Ｒ１と第４金型領域Ｒ４とを対応させるとともに、ベアリング５６を突出部９５に外嵌合させ、且つ、バックヨークセット部９４ａにバックヨーク７をセットした状態で第１型９ａ及び第２型９ｂを型閉じさせると、突出部９５及びベアリング５６がインペラ本体成形凹部９１に入り込むとともに、突出部９５、ベアリング５６及びバックヨーク７とインペラ本体成形凹部９１の内面との間にインペラ本体成形空間Ｓ２が形成されるようになっている。

すなわち、バックヨーク７の一方の面がインペラ本体成形空間Ｓ２に、他方の面が未着磁磁石形成空間Ｓ１に面するようになっていて、インペラ本体成形空間Ｓ２及びバックヨーク７の一方の面の各凹部７ａに磁性体粉末を含有しない第１熱可塑性樹脂を充填することにより、インペラ本体５Ａを成形しながらバックヨーク７をインペラ本体５Ａに一体化させるようになっている。

第２型９ｂの第５金型領域Ｒ５には、第１型９ａ側に略円盤状に膨出する膨出部９７が形成されている。

第３金型領域Ｒ３と第５金型領域Ｒ５とを対応させた状態で第１型９ａ及び第２型９ｂを型閉じさせると、膨出部９７がシュラウド成形凹部９３に入り込むとともに膨出部９７とシュラウド成形凹部９３の内面との間にシュラウド成形空間Ｓ３が形成されるようになっていて、該シュラウド成形空間Ｓ３に第１熱可塑性樹脂を充填することにより、シュラウド５Ｂが成形されるようになっている。

また、第１型９ａに対して第２型９ｂを第２方向Ｘ２に移動させて第２金型領域Ｒ２と第４金型領域Ｒ４とを対応させるとともに第１型９ａ及び第２型９ｂを型閉じさせると、インペラ本体収容凹部９２にインペラ本体５Ａが収容されるとともに、第１配向部９ｃと第２配向部９ｄとが対向するようになっている。

第１型９ａ及び第２型９ｂの中途部に対応する位置には、図８に示すように、一対の配向ユニット１４が上記第１型９ａ及び第２型９ｂを挟むように配設され、上記両配向ユニット１４により未着磁磁石形成空間Ｓ１に対して磁場配向部９ｅを介して第１方向Ｘ１に外部磁場を印加させながら第２熱可塑性樹脂を未着磁磁石形成空間Ｓ１及びバックヨーク７の他方の面の各凹部７ａに充填してインペラ本体５Ａ及びバックヨーク７に連なるリング状の未着磁磁石８Ａを成形するようになっている。

さらに、図９に示すように、第１型９ａに対して第２型９ｂを第２方向Ｘ２に移動させて第３金型領域Ｒ３と第４金型領域Ｒ４とを対応させるとともに第１型９ａ及び第２型９ｂを型閉じさせ、且つ、インペラ本体成形空間Ｓ２で成形されたインペラ本体５Ａとシュラウド成形空間Ｓ３で形成されたシュラウド５Ｂとを互いに接続するためにインペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとの間に樹脂を供給して固化させることにより、インペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとが一体になってインペラ５が形成されるようになっている。

そして、一体化されたインペラ５、ベアリング５６、バックヨーク７及び未着磁磁石８Ａを成形型９から脱型させるとともに、図１０に示すように、着磁ヨーク１５を用いて未着磁磁石８Ａに対して周方向に沿って交互に異なる磁極となるように第１方向Ｘ１に外部磁場を印加することにより着磁して未着磁磁石８Ａをロータ６用の磁石８にするようになっている。

次に、上記インペラ５付きロータ６の製造方法について詳述する。

まず、第２型９ｂの突出部９５にベアリング５６を外嵌合させるとともにバックヨークセット部９４ａにバックヨーク７をセットする。

次に、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１と第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４とを対応させ、且つ、第１型９ａの第３金型領域Ｒ３と第２型９ｂの第５金型領域Ｒ５とを対応させた位置で第１及び第２型を型閉じさせる。すると、図７に示すように、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１及び第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４では、突出部９５及びベアリング５６がインペラ本体成形凹部９１に入り込んで、突出部９５、ベアリング５６及びバックヨーク７とインペラ本体成形凹部９１の内面との間にインペラ本体成形空間Ｓ２が形成される。一方、第１型９ａの第３金型領域Ｒ３及び第２型９ｂの第５金型領域Ｒ５では、膨出部９７がシュラウド成形凹部９３に入り込んで、膨出部９７とシュラウド成形凹部９３の内面との間にシュラウド成形空間Ｓ３が形成される。

しかる後、インペラ本体成形空間Ｓ２に第１熱可塑性樹脂を充填する。すると、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１及び第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４においてインペラ本体５Ａがベアリング５６及びバックヨーク７と共に一体成形される。

また、シュラウド成形空間Ｓ３に第１熱可塑性樹脂を充填する。すると、第１型９ａの第３金型領域Ｒ３及び第２型９ｂの第５金型領域Ｒ５においてシュラウド５Ｂが成形される。

次いで、第１及び第２型９ａ，９ｂを型開きさせるとともに、一体成形されたインペラ本体５Ａ、ベアリング５６及びバックヨーク７が第２型９ｂ側にセットされた状態で当該第２型９ｂを第１型９ａに対して第２方向Ｘ２に相対移動させて第１型９ａの第２金型領域Ｒ２と第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４とを一致させた後、第１及び第２型９ａ，９ｂを型閉じする。すると、図８に示すように、インペラ本体収容凹部９２にインペラ本体５Ａが収容されるとともに、第１型９ａの第１配向部９ｃと第２型９ｂの第２配向部９ｄとが対向する。

その後、一対の配向ユニット１４により未着磁磁石形成空間Ｓ１に対して磁場配向部９ｅを介して第１方向Ｘ１に外部磁場を印加させながら未着磁磁石形成空間Ｓ１に第２熱可塑性樹脂を充填する。すると、リング形状をなす未着磁磁石８Ａがインペラ本体５Ａ及びバックヨーク７と共に一体成形される。このとき、一対の配向ユニット１４によって未着磁磁石８Ａに含有する磁性体粉末の配向はインペラ５の中心軸Ｃ１に沿うようになる。

しかる後、第１及び第２型９ａ，９ｂを型開きさせるとともに、一体成形されたインペラ本体５Ａ、ベアリング５６、バックヨーク７及び未着磁磁石８Ａが第２型９ｂ側にセットされた状態で当該第２型９ｂを第１型９ａに対して第２方向Ｘ２に相対移動させて第１型９ａの第３金型領域Ｒ３と第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４とを一致させた後、第１及び第２型９ａ，９ｂを型閉じする。すると、図９に示すように、シュラウド成形凹部９３にインペラ本体５Ａが収容されて当該インペラ本体５Ａがシュラウド５Ｂに接触する。

そして、図示しないゲートを介してシュラウド成形凹部９３におけるインペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとの間に第１熱可塑性樹脂を供給して固化させてインペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとを一体にする。

その後、一体化されたインペラ５、ベアリング５６、バックヨーク７及び未着磁磁石８Ａを成形型９から脱型させるとともに、図１０に示すように、着磁ヨーク１５により未着磁磁石８Ａに対して周方向に沿って交互に異なる磁極となるように第１方向Ｘ１に外部磁場を印加する。すると、未着磁磁石８Ａが磁石８になり、インペラ５一体型ロータ６が完成する。

以上より、本発明の実施形態によると、一対の配向ユニット１４によってロータ６の未着磁磁石８Ａに含有する磁性体粉末の配向がインペラ５の中心軸Ｃ１に沿うようになるので、未着磁磁石８Ａに着磁を施して磁石８にした際、磁石８に発生する磁束線φがインペラ５の中心軸Ｃ１に沿う平行になる。したがって、磁石８に施される着磁が特許文献１の如き極異方着磁ではないので、磁束線φの形状を維持するためにロータ６の厚みを厚く設計する必要が無く、電動ポンプ１をインペラ５の中心軸Ｃ１に沿う方向にコンパクトで、且つ、軽量なものにできる。また、インペラ５部分の成形に使用する熱可塑性樹脂は、磁性体粉末を含有していないので、インペラ５部分の強度を高めるために当該インペラ５における各構成部位の寸法を厚く設計するといった必要が無く、この点においても電動ポンプ１を軽量にすることができる。さらに、インペラ５における各構成部位の寸法を厚く設計するといった制約が発生しないので、設計自由度を高くすることができる。

また、成形型９を用いたインペラ５及び未着磁磁石８Ａの一体成形時においてバックヨーク７の両表面に形成された無数の凹部７ａに熱可塑性樹脂が入り込んで固化するので、アンカー効果によってインペラ５及び未着磁磁石８Ａにバックヨーク７が組み付くようになる。したがって、インペラ５及び未着磁磁石８Ａを成形した後に当該インペラ５及び未着磁磁石８Ａに対して接着剤等を用いてバックヨーク７を組み付けるといった必要が無く、組付工数を減らすことができる。

さらに、インペラ５及び未着磁磁石８Ａを同一成形型９内の異なる位置において成形を行うので、例えば、インペラ５及び未着磁磁石８Ａをそれぞれ溶融温度の異なる熱可塑性樹脂で成形する場合において、インペラ５及び未着磁磁石８Ａを互いに影響を及ぼすことなくそれぞれ成形することができ、インペラ５及び未着磁磁石８Ａを効率的に一体成形することができる。

尚、本発明の実施形態では、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１及び第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４においてインペラ５の一部であるインペラ本体５Ａを成形しているが、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１及び第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４においてインペラ５の全部を成形してもよい。

また、本発明の実施形態では、インペラ５がシュラウド５Ｂを有する構造になっているが、インペラ５がシュラウド５Ｂを有しない構造であっても本発明の製造方法を適用できる。

また、本発明の実施形態では、インペラ５が環状プレート５４を有する構造になっているが、インペラ５が環状プレート５４を有しておらず、各羽根５３が直接バックヨーク７と一体になる構造であっても本発明の製造方法を適用できる。

また、本発明の実施形態に係るベアリング５６は、滑り軸受であるが、玉軸受であってもよい。

また、本発明の実施形態では、第１型９ａが第２型９ｂに対して第２方向Ｘ２に直線状に移動することにより互いの相対位置を変更しているが、例えば、第１型９ａにおいてインペラ本体成形凹部９１、インペラ本体収容凹部９２及びシュラウド成形凹部９３が環状となる位置に形成されていて、第１型９ａ及び第２型９ｂの少なくとも一方を上下方向に延びる軸心周りに回転させることにより、互いの相対位置を変更するような構成にしてもよい。

また、本発明の実施形態では、バックヨーク７の両表面の無数の凹部７ａをレーザ加工により形成しているが、これに限らず、例えば、バックヨーク７の両表面をエッチングにより腐食させて各凹部７ａを形成するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、成形型９において、インペラ本体５Ａを成形した後、未着磁磁石８Ａを成形するようにしているが、例えば、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１と第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４とにおいてインペラ本体５Ａを成形する際に環状凹条溝部９４に外部磁場を印加しながら未着磁磁石８Ａを成形するようにしてもよいし、第１型９ａの第１金型領域Ｒ１と第２型９ｂの第４金型領域Ｒ４とにおいて環状凹条溝部９４に外部磁場を印加しながら未着磁磁石８Ａを成形した後、インペラ本体５Ａを成形してもよい。

また、本発明の実施形態では、インペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとの間に樹脂を供給して固化させることにより、インペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとを一体にしているが、これに限らず、例えば、レーザ融着、熱融着、摩擦融着、圧着、接着などによってインペラ本体５Ａとシュラウド５Ｂとを一体にしてもよい。

また、本発明の実施形態では、第１型９ａ及び第２型９ｂにおける第２金型領域Ｒ２及び第４金型領域Ｒ４の磁場配向部９ｅの周りだけを非磁性体にしているが、第１型９ａ及び第２型９ｂの全ての領域を磁性体にしてもよい。

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。

尚、本発明の電動ポンプ１は、水の吸引及び吐出を行っているが、その他の流体、例えば、オイルの吸引及び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及び吐出を行う電動ポンプを構成するインペラ一体型のロータの製造方法に適している。

１電動ポンプ
５インペラ
５Ａインペラ本体（第１成形部）
６ロータ
７バックヨーク
７ａ凹部
８磁石
８Ａ未着磁磁石（第２成形部）
９成形型
９ａ第１型
９ｂ第２型
９ｃ第１配向部
９ｄ第２配向部
９ｅ磁場配向部
９１インペラ本体成形凹部（第１空間）
９４環状凹条溝部（第２空間）
Ｃ１中心軸（回転軸心）
Ｘ１第１方向
Ｘ２第２方向

Claims

インペラの一部又は全部の形状に対応する第１空間及び該第１空間に連続して設けられ、中心線が上記インペラの回転軸心に一致するリング形状の第２空間を有する成形型を用意し、磁性体粉末を含有しない第１熱可塑性樹脂を上記第１空間に充填して第１成形部を成形する前後か、或いは、上記第１成形部を成形する際、上記第２空間に対して上記成形型に設けられた磁場配向部を介して上記インペラの回転軸心に沿う方向に外部磁場を印加させながら磁性体粉末を含有する第２熱可塑性樹脂を上記第２空間に充填してリング状の第２成形部を得た後、上記第１及び第２成形部を上記成形型から脱型し、しかる後、上記第２成形部に対して周方向に沿って交互に異なる磁極となるように上記インペラの回転軸心に沿う方向に外部磁場を印加することにより着磁して上記第２成形部をロータ用磁石にする電動ポンプ用ロータの製造方法であって、
上記第１及び第２空間に上記第１及び第２熱可塑性樹脂をそれぞれ充填する際、リング状のバックヨークをその中心線が上記インペラの回転軸心に一致するように、且つ、一方の面が上記第１空間に面するとともに他方の面が上記第２空間に面するように上記成形型にセットし、
上記成形型は、第１方向に開閉可能に対向配置され、且つ、第１方向と直交する第２方向にも互いに相対位置を変更可能な第１及び第２型を備え、
上記第１空間は、上記第２方向に並ぶように上記第１型に一対設けられ、且つ、上記第２型側に開口する一方、上記第２空間は、上記第１型側に開口するように上記第２型に設けられ、
上記磁場配向部は、上記第１型における上記一方の第１空間に対応するように形成されたリング状をなす第１配向部と、上記第２型における上記第２空間の底部を構成する第２配向部とからなり、
上記他方の第１空間と上記第２空間とを対応させ、且つ、上記バックヨークを上記第２空間の開口部分を覆うように上記第２型にセットした後、上記第１及び第２型を第１方向に型閉じし、
次いで、上記他方の第１空間に上記第１熱可塑性樹脂を充填して上記第１成形部を得るとともに当該第１成形部を上記バックヨークと一体にし、
その後、上記第１及び第２型を型開きして上記第１成形部を上記他方の第１空間から脱型した後、上記第１型に対して上記第２型を第２方向に相対移動させて上記一方の第１空間に上記第２空間を対応させ、
しかる後、上記第１及び第２型を第１方向に型閉じして上記一方の第１空間に上記第１成形部を収容するとともに、上記第１及び第２配向部に外部磁場を印加させながら上記第２空間に上記第２熱可塑性樹脂を充填して上記第２成形部を得ることを特徴とする電動ポンプ用ロータの製造方法。