JP7307181B2 - 電動ウォーターポンプ - Google Patents

Description

[001] 本出願は、２０１９年７月２５日に出願された、出願番号が２０１９２１１８５２０５．６であり、発明の名称が「電動ウォーターポンプ」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が引用によって本出願に組み込まれる。

[002] 本出願は、流量制御に関する技術分野に関するものであって、特に電動ウォーターポンプに関する。

[003] 電動ウォーターポンプは、電気自動車、ハイブリッド自動車等の新エネルギー自動車に広く適用されており、エンジン、ターボチャージャ、バッテリ、モータ、コントローラ等の冷却に主に用いられる、自動車熱管理システムの重要な部品である。その中で、回転子アセンブリは、電動ウォーターポンプにおける重要な構成部品として、電動ウォーターポンプのモータ効率に影響を与え、かつ回転子アセンブリの構造及び材料は電動ウォーターポンプの性能とコストに直接影響を与える。

[004] 従来の電動ウォーターポンプの回転子アセンブリは、図１に示すように、磁気リング１、グラファイトベアリング２、インペラカバー３、及び磁気リング１とグラファイトベアリング２を接続するための射出成形コネクタ４を含み、ここで、磁気リング１の磁気性能は、回転子アセンブリに影響を与える重要な要素であり、従来の磁気リング１はネオジム磁石の射出成形により直接形成されるため、ネオジム磁石材料を多く使用すると、回転子アセンブリのコストが高くなってしまい、グラファイトベアリング２は、耐摩耗性が高い特性を有し、回転子アセンブリが高速回転の状態でも摩耗しにくいように保護することができ、同時に、グラファイトベアリング２の耐摩耗性が高い特性のため、加工が難しく、コストが高く、これによりこの回転子アセンブリが適用される電動ウォーターポンプの全体的なコストが高くなってしまう。また、従来の回転子アセンブリにおける磁気リング１と射出成形コネクタ４との間の接続部位は離脱しやすいため、磁気リング１を自転させて、この射出成形コネクタ４上に設けられたインペラカバーを連動して回動させることができず、この回転子アセンブリの全体的な作動を無効にする。

[005] 本出願で提供される様々な実施例によれば、電動ウォーターポンプが提供される。

[006] ポンプハウジングと、ポンプハウジング内に設けられる固定子アセンブリと、固定子アセンブリと係合する回転子アセンブリとを含む電動ウォーターポンプにおいて、回転子アセンブリは、コア本体、第１のクラッド層、第２のクラッド層、及び複数の磁気シートを含み、コア本体には中心貫通孔が設けられており、複数の磁気シートはコア本体内に設けられており、第１のクラッド層及び第２のクラッド層は、コア本体を被覆するために用いられ、第１のクラッド層の天面及び底面の少なくとも一方には、少なくとも１つの凸状リブが設けられており、第２のクラッド層には、凸状リブと係合するための溝が設けられており、凸状リブと溝との係合により、第１のクラッド層は、第２のクラッド層と連動して、第２のクラッド層をコア本体上の中心貫通孔の軸線に対して回転させることができる。

[007] 上記の電動ウォーターポンプは、従来の磁気リングの代わりに、磁気シートをコア本体の中に挿設し、第１のクラッド層で被覆して、磁気シートの使用量を減らし、コストを低減する作用を有し、同時に、グラファイトベアリングの代わりに、第２のクラッド層を用いることで、更に回転子アセンブリのコストを低減し、ひいてはこの回転子アセンブリが適用される電動ウォーターポンプの全体的な生産コストを低減する。同時に、第１のクラッド層上の凸状リブの設置は、第２のクラッド層と第１のクラッド層との間の接続強度を向上させ、これにより、回転子アセンブリが電動ウォーターポンプに組み立てられて高速回転するとき、第１のクラッド層と第２のクラッド層との間の離脱を回避して、更にこの回転子アセンブリの作動時の信頼性を高める。

[008] 一実施形態では、第１のクラッド層の天面及び底面の少なくとも一方に、複数の凸状リブが設けられている。これにより、第１のクラッド層と第２のクラッド層との間の接続強度を更に補強することができる。

[009] 一実施形態では、第１のクラッド層の天面及び底面の少なくとも一方における凸状リブの数はそれぞれ４つであり、４つの凸状リブはコア本体の中心貫通孔の中心線に関して対称に設置される。これにより、第１のクラッド層が第２のクラッド層を均一かつ安定的に連動して回転させることができるようにする。

[010] 一実施形態では、第１のクラッド層の外周面に、複数の位置決め溝が設けられており、複数の位置決め溝は、それぞれ複数の磁気シートに一対一に対応する。これにより、磁気シートに対して位置決めすることができ、磁気シートへの着磁が容易になる。

[011] 一実施形態では、位置決め溝のそれぞれは、対応する磁気シートに垂直な面に設けられる。これにより、位置決め溝を目印として、磁気シートの中心線に正確に位置決めすることができる。

[012] 一実施形態では、第２のクラッド層の底面に、複数の位置決め孔が設けられており、複数の位置決め孔は、それぞれ複数の磁気シートに一対一に対応する。これにより、磁気シートに対して着磁を行う必要があるとき、位置決め孔に着磁装置を直接合わせると、磁気シートに合わせて着磁を行うことが容易になる。

[013] 一実施形態では、位置決め孔の中心線と磁気シートの中心線とを共線にする。これにより、磁気シートに対して正確に位置決めすることができ、着磁装置の磁気シートからのずれにより着磁へ影響を与えることを防止することができる。

[014] 一実施形態では、位置決め溝は、第１のクラッド層の一端から他端まで延びる。これにより、磁気シートに対して全面的に位置決めすることができ、かつ位置決め孔を設置する際に、位置決め溝を参照とすることができる。

[015] 一実施形態では、第１のクラッド層は、射出成形によってコア本体上に設けられ、第２のクラッド層は、射出成形によって第１のクラッド層上に設けられる。これにより、溶接プロセスを省くことができる。

[016] 一実施形態では、凸状リブは、第１のクラッド層と一体成形されて設けられる。これにより、溶接プロセスを省くことができる。

[017] 一実施形態では、第２のクラッド層は、コア本体から離れた側の端面にインペラカバーが設けられており、インペラカバーと第２のクラッド層とは溶接により固定される。

[018] 本明細書で開示されるそれらの発明の実施例及び／又は例示をより分かりやすく説明するために、１つ又は複数の図面を参照することができる。図面を説明するための追加の詳細や例示は、開示された発明、現在説明されている実施例及び／又は例示、及び現在理解されているこれらの発明の最適な態様のいずれかの範囲を制限するものではない。

[019] 従来技術で提供される回転子アセンブリの断面図である。 [020] 本出願の一実施形態で提供される電動ウォーターポンプの断面図である。 [021] 図２の電動ウォーターポンプにおける回転子アセンブリの構造概念図である。 [022] 図２の電動ウォーターポンプにおける回転子アセンブリの構造概念図である。 [023] 図３の第１のクラッド層、コア本体、及び磁気シートの組立概念図である。 [024] 図５の断面図である。

[025] 図面の符号の意味は以下の通りである。
[026] １００ 電動ウォーターポンプ；１０ ポンプハウジング；１１ 中心位置決め軸；２０ 固定子アセンブリ；３０ 回転子アセンブリ；３１ コア本体；３２ 磁気シート；３３ 第１のクラッド層；３３１ 位置決め溝；３４ 第２のクラッド層；３４１ 位置決め孔；３４２ 溝；３５ インペラカバー；３０１ 中心貫通孔；３０２ 凸状リブ

[027] 本出願の理解を容易にするために、以下では、本出願についてより全面的に説明する。ただし、本出願は多くの様々な形式で実現することができ、本文で説明する実施例に限定されるものではない。むしろ、本出願の開示内容に対する理解を徹底的かつ完全にするために、これらの実施例を提供する。

[028] なお、要素が他の要素に「固定される」とされる場合、他の要素の上に直接置かれていてもよく、又は間に置かれている要素が存在してもよい。要素が他の要素に「接続される」とみなされる場合、他の要素に直接接続されていてもよく、又は間に接続されている要素が同時に存在してもよい。

[029] 特に定義しない限り、本文で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本出願に属する技術分野の当業者が一般的に理解している意味と同じである。本出願の明細書で使用される本文の用語は単に具体的な実施例を説明するためのものであり、本出願を制限するものではない。

[030] 図２から図６を参照すると、本出願の一実施形態で提供される電動ウォーターポンプ１００は、熱管理システムの部品として、純電気自動車やハイブリッド自動車に適用され、熱管理システムにおける作動媒体の循環に動力を提供する。勿論、別の実施例では、電子ポンプ１００は、他の管路システムにおける作動媒体の搬送が必要な場合にも適用することができる。

[031] 電動ウォーターポンプ１００は、ポンプハウジング１０、固定子アセンブリ２０、及び回転子アセンブリ３０を含み、固定子アセンブリ２０はポンプハウジング１０内に設けられており、回転子アセンブリ３０と固定子アセンブリ２０とは係合され、ここで、ポンプハウジング１０の中には、中心位置決め軸１１が更に設置されており、回転子アセンブリ３０は中心位置決め軸１１に嵌接して固定子アセンブリ２０に係合され、回転子アセンブリ３０が中心位置決め軸１１に対して回転運動可能になり、これにより、この電動ウォーターポンプ１００の作動時の流量制御の目的を達成する。

[032] 本実施形態では、回転子アセンブリ３０は、コア本体３１、第１のクラッド層３３、第２のクラッド層３４、及び複数の磁気シート３２を含み、コア本体３１には中心貫通孔３０１が開設されており、複数の磁気シート３２はコア本体３１の中に挿設され、第１のクラッド層３３及び第２のクラッド層３４はコア本体３１を被覆するために用いられる。ここで、第２のクラッド層３４は、コア本体３１から離れた一側の端面にインペラカバー３５が設けられており、インペラカバー３５と第２のクラッド層３４とは溶接により固定される。

[033] 好ましくは、インペラカバー３５と第２のクラッド層３４とは、超音波溶接方式により固定接続され、超音波溶接は、溶接強度が高く、シール性がよいことが理解できる。

[034] ここで、第１のクラッド層３３は、具体的に射出成形の方式でコア本体３１上に設置され、第１のクラッド層３３はコア本体３１を被覆するために用いられ、第２のクラッド層３４も射出成形の方式で第１のクラッド層３３上に設置され、このように設置することで、溶接プロセスを省き、プロセスフローを簡略化することができる。

[035] この回転子アセンブリ３０の磁気リングは、コア本体３１、複数の磁気シート３２、及び第１のクラッド層３３で共同して形成される一方、従来の磁気リング１は、ネオジム磁石の射出成形により直接形成されるため、コストが高く、同時に、第２のクラッド層３４を第１のクラッド層３３上に設置することで、本実施形態の回転子アセンブリ３０に、従来の回転子アセンブリ上のグラファイトベアリング２の代わりに、第２のクラッド層３４を用いるようにすることができ、これでグラファイトベアリング２を省く作用を果たし、よってコストを低減することが理解できる。なお、第２のクラッド層３４は、炭素繊維強化ＰＰＳ等の耐摩耗材を用いて作製することができ、グラファイトベアリング２に比べて、加工が容易で、コストが低く、第２のクラッド層３４は、この回転子アセンブリ３０を電動ウォーターポンプに組み立てて使用するとき、回転子アセンブリ３０が中心位置決め軸１１に対して高速回転可能になるが、第２のクラッド層３４は、中心位置決め軸１１との接触摩擦によって破損することはない。第１のクラッド層３３は、ガラス繊維強化ＰＰＳ、ナイロン等の耐高温材料を用いて作製することができる。

[036] 本実施形態では、第１のクラッド層３３の天面及び／又は底面には、少なくとも１つの凸状リブ３０２が設けられており、第２のクラッド層３４には、凸状リブ３０２と係合するための溝３４２が設けられており、凸状リブ３０２と溝３４２との係合により、第１のクラッド層３３は、第２のクラッド層３４を連動してコア本体３１上の中心貫通孔３０１の軸線に対して回転運動させることができる。凸状リブ３０２と溝３４２との係合により、第１のクラッド層３３は、第２のクラッド層３４と連動して第２のクラッド層３４を回転させることができ、これにより第１のクラッド層３３と第２のクラッド層３４との間の接続強度を向上させ、回転子アセンブリ３０が電動ウォーターポンプ１００に適用されて高速回転する際に、第１のクラッド層３３と第２のクラッド層３４との間の離脱を避け、即ち、磁気リングの自転を防止する作用を果たし、更にこの回転子アセンブリ３０の作動信頼性を高める作用を有する。

[037] 第１のクラッド層３３の天面及び／又は底面には、それぞれ複数の凸状リブ３０２が設けられており、即ち、第１のクラッド層３３は、天面に複数の凸状リブ３０２を設置して、底面には凸状リブ３０２を設置しない、あるいは、底面に凸状リブ３０２を設置して、天面には凸状リブ３０２を設置しない、あるいは、天面及び底面に同時に凸状リブ３０２を設置して、第１のクラッド層３３と第２のクラッド層３４との間の接続強度を更に向上することができる。ここで、凸状リブ３０２は、第１のクラッド層３３と一体成形される。

[038] 具体的に、本実施形態では、第１のクラッド層３３の天面及び／又は底面における凸状リブ３０２の数はそれぞれ４つであり、４つの凸状リブ３０２はコア本体３１の中心貫通孔３０１の中心線に関して対称である。このように設置すると、第１のクラッド層３３が、第２のクラッド層３４を均一かつ安定的に連動して回転させることができる。なお、第１のクラッド層３３の天面の凸状リブ３０２の数と、底面の凸状リブ３０２の数は、図示したものに限定されず、当業者は、使用の必要に応じて、第１のクラッド層３３の天面の凸状リブ３０２の数と、底面の凸状リブ３０２の数を別々に設定することができ、かつ凸状リブ３０２の数は、１つ、２つ、３つ、５つ、更にそれ以上設置することができ、また、凸状リブ３０２も、コア本体３１の中心貫通孔３０１に対して中心対称に設置する方式に限定されず、使用の必要に応じて、任意に設置することができる。

[039] 本実施形態では、第１のクラッド層３３の外周面に、複数の位置決め溝３３１が設けられており、複数の位置決め溝３３１は、複数の磁気シート３２に一対一に対応することで、本実施形態の回転子アセンブリ３０において、第１のクラッド層３３上に第２のクラッド層３４を射出成形するとき、第１のクラッド層３３上の位置決め溝３３１によりコア本体３１内の磁気シート３２の位置を決めすることができ、後続する磁気シート３２への着磁を容易にする。

[040] 更に、位置決め溝３３１は、第１のクラッド層３３の一端から他端まで延び、即ち、位置決め溝３３１は、第１のクラッド層３３の天面から底面まで貫通することで、位置決め溝３３１を、磁気シート３２により全面的に位置決めさせることができ、下記の位置決め孔３４１を設置する際の参照となる。

[041] 具体的に、位置決め溝３３１のそれぞれは、対応する磁気シート３２の垂直面に設置されており、これを目印として、磁気シート３２の中心線への正確な位置決めが容易になり、後続する着磁が容易になる。

[042] 本実施形態の回転子アセンブリ３０は、具体的に４つの磁気シート３２を含み、４つの磁気シート３２は、コア本体３１の中に周方向に均一に挿設され、これに応じて、第１のクラッド層３３には、４つの位置決め溝３３１が開設されている。勿論、磁気シート３２の数は、図示したものに限定されず、当業者は、使用の必要に応じて、磁気シート３２の数を、２つ、３つ、５つ、更にはそれ以上に設定することができ、かつ複数の磁気シート３２は、コア本体３１上に均一に挿設される。

[043] 本実施形態では、第２のクラッド層３４の底面に、複数の位置決め孔３４１が開設されており、複数の位置決め孔３４１は、複数の磁気シート３２に一対一に対応される。この回転子アセンブリ３０の磁気シート３２に対して、着磁装置で着磁を行う際に、第２のクラッド層３４上の位置決め孔３４１で取付及び位置決めをすることができ、これにより、この回転子アセンブリ３０の着磁装置への取付及び位置決めを容易にし、更に、磁気シート３２への着磁が容易になる作用を果たす。ここで、位置決め孔３４１は、使用の必要に応じて、対応する磁気シート３２の中心線上に設置することができ、即ち、位置決め孔３４１の中心線と磁気シート３２の中心線とを共線にすることで、着磁装置のずれを防止することができる。

[044] 具体的には、本実施形態では、第２のクラッド層３４上の位置決め孔３４１は、第１のクラッド層３３上の位置決め溝３３１を参照として具体的に設置され、即ち、位置決め溝３３１の底面上への投影の中心と底面中心との接続線と、位置決め孔３４１の中心と底面中心との接続線とを共線にすることで、位置決め孔３４１に対して位置決めするように設置することができる。勿論、使用の必要に応じて、第２のクラッド層３４上の位置決め孔３４１を具体的に設置してもよいが、ここでの説明は省略する。

[045] 要約すると、本出願で提供される回転子アセンブリ３０及びその電動ウォーターポンプ１００は、従来の磁気リング１の代わりに、磁気シート３２をコア本体３１の中に挿設し、第１のクラッド層３３でコア本体３１を被覆して、磁気シート３２の使用量を減らし、コストを低減し、同時に、従来のグラファイトベアリング２の代わりに、第２のクラッド層３４を用いることで、更に回転子アセンブリ３０のコストを低減し、ひいてはこの回転子アセンブリ３０が適用される電動ウォーターポンプ１００の全体的な生産コストを低減する。同時に、第１のクラッド層３３上の凸状リブ３０２の設置は、第２のクラッド層３４と第１のクラッド層３３との間の接続強度を向上させ、これにより、回転子アセンブリ３０が電動ウォーターポンプ１００に組み立てられて高速回転するとき、第１のクラッド層３３と第２のクラッド層３４との間の離脱を回避して、更にこの回転子アセンブリ３０の作動時の信頼性を高める。

[046] 以上に述べた実施例の各技術的特徴は、任意に組み合わせることができ、説明を簡潔にするために、上述の実施例における各技術的特徴の可能な組み合わせについて全て説明していないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、全て本明細書に記載された範囲と考えるべきである。

[047] 以上に述べた実施例は、単に本出願のいくつかの実施形態を示すものであり、その説明は比較的に具体的かつ詳細であるが、これにより本出願の特許請求の範囲を制限するものと理解されてはならない。なお、当業者にとっては、本出願の思想を逸脱しない限り、いくつかの変形や改良が可能であり、これらは全て本出願の保護範囲に属する。従って、本出願の特許の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に準ずるものとする。

Claims (11)

1. ポンプハウジングと、前記ポンプハウジング内に設けられる固定子アセンブリと、前記固定子アセンブリと係合する回転子アセンブリとを含む電動ウォーターポンプにおいて、前記回転子アセンブリは、コア本体、第１のクラッド層、第２のクラッド層、及び複数の磁気シートを含み、前記コア本体には中心貫通孔が設けられ、複数の前記磁気シートは前記コア本体内に設けられており、前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層は、前記コア本体を被覆するために用いられ、前記第１のクラッド層の天面及び底面の少なくとも一方には、少なくとも１つの凸状リブが設けられており、前記第２のクラッド層には、前記凸状リブと係合するための溝が設けられており、
   前記凸状リブが設けられる前記第１のクラッド層の前記天面又は前記底面に対向する前記第１のクラッド層の前記コア本体に面する面は、前記コア本体と直接に接続され、
   前記凸状リブと前記溝との係合により、前記第１のクラッド層は、前記第２のクラッド層と連動して、前記第２のクラッド層を前記コア本体上の中心貫通孔の軸線に対して回転させることができる、電動ウォーターポンプ。
2. 前記第１のクラッド層の天面及び底面の少なくとも一方に、複数の前記凸状リブが設けられている、請求項１に記載の電動ウォーターポンプ。
3. 前記第１のクラッド層の天面及び底面の少なくとも一方における前記複数の前記凸状リブの数はそれぞれ４つであり、前記４つの前記凸状リブは前記コア本体の前記中心貫通孔の中心軸に関して対称に設置される、請求項２に記載の電動ウォーターポンプ。
4. 前記第１のクラッド層の外周面に、複数の位置決め溝が設けられ、複数の前記位置決め溝は、前記複数の前記磁気シートのそれぞれに一対一に対応する、請求項１に記載の電動ウォーターポンプ。
5. 前記位置決め溝のそれぞれは、対応する前記磁気シートに垂直な面に設けられる、請求項４に記載の電動ウォーターポンプ。
6. 前記第２のクラッド層の底面に、複数の位置決め孔が設けられ、複数の前記位置決め孔は、前記複数の前記磁気シートのそれぞれに一対一に対応する、請求項４に記載の電動ウォーターポンプ。
7. 前記位置決め孔は、対応する前記磁気シートの中心線上に設置される、請求項６に記載の電動ウォーターポンプ。
8. 前記位置決め溝は、前記第１のクラッド層の一端から他端まで延びる、請求項４に記載の電動ウォーターポンプ。
9. 前記第１のクラッド層は、射出成形によって前記コア本体上に設けられ、かつ前記第２のクラッド層は、射出成形によって前記第１のクラッド層上に設けられる、請求項１に記載の電動ウォーターポンプ。
10. 前記凸状リブは、前記第１のクラッド層と一体成形されて設けられ、請求項１に記載の電動ウォーターポンプ。
11. 前記第２のクラッド層は、前記コア本体から離れた側の端面にインペラカバーが設けられており、前記インペラカバーと前記第２のクラッド層とは溶接により固定される、請求項１に記載の電動ウォーターポンプ。

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