JPH0988867A - 磁力駆動式ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】急激な回転数の変動にも羽根車が追従可能であ
り、かつ高速で確実に羽根車が回動可能な磁力駆動式ポ
ンプを提供する。 【解決手段】駆動軸１３に駆動側永久磁石１４を設け、
インペラ１０が固定された従動軸８に従動側永久磁石９
を設ける。回転センサ３１、３３により駆動側永久磁石
１４と従動側永久磁石９とに相対回転があることが検知
されれば、電磁クラッチＭＣの磁気誘導コイル１８を断
接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁力により羽根車を
回転駆動する磁力駆動式ポンプに関する。このポンプは
ウォータポンプ等に用いられ得る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両用エンジンには冷却等のた
めにウォータジャケットが形成され、このウォータジャ
ケットにはウォータポンプが接続されている。このウォ
ータポンプでは、ウォータジャケットにポンプ室が連通
されており、このポンプ室の内部には羽根車が軸芯回り
に回動可能に保持されている。

【０００３】実開昭６０−１５９８９９号公報記載のウ
ォータパンプでは、羽根車としてのインペラに従動側永
久磁石がその軸芯位置に固定されており、ポンプ室と遮
断板により離隔されたクランク室内には、駆動側永久磁
石を軸芯と平行にもつ駆動軸が駆動部として採用されて
いる。インペラの従動側永久磁石と駆動軸の駆動側永久
磁石とは、相互の磁力によりインペラを回転駆動する各
磁着手段を構成している。

【０００４】この磁力駆動式ポンプでは、駆動軸の駆動
側永久磁石がインペラの従動側永久磁石に磁力を及ぼす
ため、これによりインペラが回転駆動され、ポンプ室内
で循環水に流れが生じる。こうして、このポンプでは、
インペラが保持されるポンプ室と、駆動軸が保持される
クランク室とを離隔することにより、駆動部がポンプ室
の外部に設けられているため、ポンプ室とクランク室と
をメカニカルシールで封止する一般的なポンプと比べ、
メカニカルシールの鳴きや水漏れを防止できるととも
に、構造が簡易であるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の磁
力駆動ポンプでは、羽根車を均一な磁力のみにより回転
駆動せんとしているため、急激な回転数の変動に羽根車
が追従しにくかったり、羽根車が高速で回動しにくいと
いう欠点がある。かかるポンプをエンジンの冷却等に供
すれば、ポンプが循環水を循環しなかったり、循環する
流量が減少してしまうことから、エンジンの冷却等に不
具合を生じてしまう。

【０００６】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、急激な回転数の変動にも羽根車が追従
可能であり、かつ高速で確実に羽根車が回動可能な磁力
駆動式ポンプを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の磁力駆動式ポ
ンプは、ポンプ室と、該ポンプ室の内部で軸芯回りに回
動可能に保持され、回動により該ポンプ室内で流体に流
れを生じさせる羽根車と、該羽根車を回転駆動する駆動
部と、を有するポンプにおいて、前記駆動部は隔壁によ
り前記ポンプ室の外部に設けられ、該駆動部と前記羽根
車とには、相互の磁力により該羽根車を回転駆動する磁
着手段が設けられ、各該磁着手段は制御手段により該駆
動部と該羽根車との相対回転を無くすべく構成されてい
ることを特徴とする。

【０００８】このポンプでは、両磁着手段との間におい
て磁力が作用するため、相互の磁力により羽根車が回転
駆動され、ポンプ室内で流体に流れが生じる。そして、
急激な回転数の変動があったり、羽根車を高速で回動さ
せたい場合に、駆動部と羽根車とに相対回転が生じれ
ば、制御手段はその相対回転を検知し、駆動部や磁着手
段等に制御信号を出力する。このため、磁着手段は継続
した均一な磁力とは異なる磁力を生じ、その作用により
その相対回転が無くされる。

【０００９】また、このポンプでは、駆動部が隔壁によ
りポンプ室の外部に設けられているため、メカニカルシ
ールを採用する一般的なポンプと比べ、メカニカルシー
ルの鳴きや流体漏れを防止できるとともに、構造が簡易
であるという利点がある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態１〜３を図面を参照しつつ説明する。 （実施形態１）実施形態１では、図１に示すように、請
求項１の手段を遠心型磁力駆動式ウォータポンプに具体
化している。

【００１１】すなわち、このウォータポンプでは、第１
ケース１に隔壁としての遮断板２を介して第２ケース３
が結合されており、第１ケース１及び遮断板２と図示し
ないエンジンのシリンダブロックとによりエンジンのウ
ォータジャケットに連通するポンプ室４が形成されてい
る。第１ケース１にはラジアルプレーン軸受５及びスラ
ストプレーン軸受６、７を介して従動軸８が回動可能に
保持され、第１ケース１と遮断板２との間に位置するス
ラストプレーン軸受６の外周側には一方の磁着手段とし
ての従動側永久磁石９が固定されている。この従動側永
久磁石９は、周方向で分割されてＮ極とＳ極とが互い違
いに設けられたものである。また、従動軸８のポンプ室
４側には羽根車としてのインペラ１０が固定され、この
インペラ１０は従動軸８の回動によりポンプ室４の内部
で回動可能になされている。

【００１２】一方、遮断板２と第２ケース３とにより大
気に連通するクランク室１１が形成され、第２ケース３
のボス部内周面にはラジアル軸受１２を介して駆動部と
しての駆動軸１３が回動可能に保持されている。クラン
ク室１１内に位置する駆動軸１３の後端には他方の磁着
手段としての駆動側永久磁石１４が固定されている。こ
の駆動側永久磁石１４は、従動側永久磁石９と軸芯方向
及び軸芯方向の前側に対面すべく段差を有して構成され
ており、やはり周方向で分割されてＮ極とＳ極とが互い
違いに設けられたものである。

【００１３】また、第２ケース３のボス部外周面には、
ラジアル軸受１５を介してプーリ１６が回動可能に保持
されているとともに、固定部材１７を介して磁気誘導コ
イル１８が固定されている。そして、第２ケース３から
突出した駆動軸１３の前端にはプーリ１６の前端面と対
面するアーマチュア１９をもつハブ２０がボルト２１に
より固定されている。こうしてこれらプーリ１６等が電
磁クラッチＭＣを構成し、プーリ１６は図示しないベル
トによりエンジンで駆動されるようになっている。

【００１４】さらに、第１ケース１及び遮断板２には従
動側永久磁石９と周方向で対面する回転センサ３１が固
定され、第２ケース３にも駆動側永久磁石１４と周方向
で対面する回転センサ３３が固定されている。これら回
転センサ３１、３３及び磁気誘導コイル１８はＣＰＵ３
２に接続されている。これら回転センサ３１、３３及び
磁気誘導コイル１８及びＣＰＵ３２が制御手段を構成し
ている。

【００１５】このウォータポンプでは、電磁クラッチＭ
ＣのＯＮにより、磁気誘導コイル１８が励磁されれば、
アーマチュア１９が磁気誘導コイル１８側に変位してプ
ーリ１６に磁着するため、駆動軸１３がハブ２０を介し
てプーリ１６と一体に回転する。この間、駆動側永久磁
石１４が従動側永久磁石９に２方向で磁力を及ぼすた
め、これにより従動軸８が回転し、インペラ１０が回転
駆動され、ポンプ室４内で循環水に流れが生じる。

【００１６】そして、エンジンの回転数の変動、エンジ
ンが高速で回転している間の電磁クラッチＭＣのＯＮ等
により、急激に駆動軸１３の回転数が変動したり、駆動
軸１３が高速で回転している場合、駆動側永久磁石１４
と従動側永久磁石９との間の磁力にもかかわらず、従動
軸８がそれに追従できず、駆動軸１３とインペラ１０と
に相対回転が生じてしまう。このときには、ウォータポ
ンプが循環水を循環しなかったり、循環する流量が減少
してしまうことから、エンジンの冷却等に不具合を生じ
てしまう。

【００１７】このため、この間、ＣＰＵ３２は、駆動側
永久磁石１４の回転数を回転センサ３３により検出する
とともに、従動側永久磁石９の回転数を回転センサ３１
により検出している。そして、ＣＰＵ３２は、これらの
回転数の差が予め定めた許容範囲を超えているか否かを
判断する。この後、ＣＰＵ３２は、回転数の差が許容範
囲を超えている場合には、電磁クラッチＭＣの磁気誘導
コイル１８に制御信号を出力する。このため、磁気誘導
コイル１８は励磁・消磁を断続的に繰り返す。これによ
りアーマチュア１９がプーリ１６に対して磁着・離反を
繰り返すため、駆動軸１３の回転が断続的になる。この
間、駆動側永久磁石１４は従動側永久磁石９に対して異
なる極で対面されるため、相対回転が生じていた際の均
一な磁力とは異なる磁力が作用する。このため、駆動側
永久磁石１４の回転数と従動側永久磁石９の回転数との
相対回転が無くされる。

【００１８】逆に、ＣＰＵ３２は、回転数の差が許容範
囲内である場合には、その磁気誘導コイル１８の励磁を
継続している。こうして、従動軸８が駆動軸１３に追従
してインペラ１０が好適に回転駆動されるため、ポンプ
室４内で確実に循環水に流れが生じる。したがって、こ
のウォータポンプは、急激な回転数の変動にもインペラ
１０が追従可能であり、かつ高速で確実にインペラ１０
が回動可能である。このため、このウォータポンプによ
れば、循環水が確実に循環され、エンジンの冷却等が好
適に行われる。

【００１９】また、このウォータポンプでは、インペラ
１０が保持されるポンプ室４と、駆動軸１３が保持され
るクランク室１１とを遮断板２により離反することによ
り、駆動軸１３がポンプ室４の外部に設けられているた
め、メカニカルシールを採用する一般的なポンプと比
べ、メカニカルシールの鳴きや水漏れを防止できるとと
もに、構造が簡易であるという利点がある。 （実施形態２）実施形態２でも、図２に示すように、請
求項１の手段を遠心型磁力駆動式ウォータポンプに具体
化している。

【００２０】すなわち、このウォータポンプでは、第１
ケース４１に遮断板４２を介して第２ケース４３が結合
されており、第１ケース４１及び遮断板４２とシリンダ
ブロックとによりポンプ室４４が形成されている。第１
ケース４１にはラジアルプレーン軸受４５及びスラスト
プレーン軸受４６、４７を介して従動軸４８が回動可能
に保持され、第１ケース４１と遮断板４２との間に位置
するスラストプレーン軸受４６の外周側には従動側永久
磁石４９が固定されている。また、従動軸４８のポンプ
室４４側にはインペラ５０が固定されている。

【００２１】一方、遮断板４２と第２ケース４３とによ
りクランク室５１が形成され、第２ケース４３のボス部
内周面には図示しないラジアル軸受を介して駆動軸５２
が回動可能に保持されている。クランク室５１内に位置
する駆動軸５２の後端には駆動側永久磁石５３が固定さ
れている。また、第２ケース４３から突出した駆動軸５
２の前端には図示しないベルトによりエンジンで駆動さ
れるプーリ５４が固定されている。

【００２２】さらに、第１ケース４１の外周面には従動
側永久磁石４９と周方向で対面し、周方向で分割された
磁気誘導コイル６１が固定され、第２ケース４３には駆
動側永久磁石５３と周方向で対面する回転センサ６２が
固定されている。また、ウォータジャケットと連通する
ラジエータの上流には水温センサ６３が設けられてい
る。これら磁気誘導コイル６１、回転センサ６２及び水
温センサ６３はＣＰＵ６４に接続され、これら磁気誘導
コイル６１、回転センサ６２、水温センサ６３及びＣＰ
Ｕ６４が制御手段を構成している。他の構成は実施形態
１と同様である。

【００２３】このウォータポンプでは、プーリ５４によ
り駆動軸５２が回転し、駆動側永久磁石５３が従動側永
久磁石４９に２方向で磁力を及ぼすため、これにより従
動軸４８が回転し、インペラ５０が回転駆動され、ポン
プ室４４内で循環水に流れが生じる。そして、急激に駆
動軸５２の回転数が変動したり、駆動軸５２が高速で回
転している場合、従動軸４８がそれに追従できず、駆動
軸５２とインペラ５０とに相対回転が生じる。このと
き、ウォータポンプが循環水を循環しなかったり、循環
する流量が減少してしまうことから、循環水はラジエー
タの上流において温度が上昇する。

【００２４】このため、この間、ＣＰＵ６４は、ラジエ
ータの上流の循環水の温度を水温センサ６３により検出
するとともに、駆動側永久磁石５３の回転数を回転セン
サ６２により検出している。そして、ＣＰＵ６４は、回
転センサ６２が駆動側永久磁石５３の回転を検出してい
るにもかかわらず、水温センサ６３により検出する循環
水の温度が予め定めた許容範囲を超えているか否かを判
断する。この後、ＣＰＵ６４は、駆動側永久磁石５３が
回転していながら、循環水の温度が許容範囲を超えてい
る場合には、磁気誘導コイル６１に制御信号を出力す
る。このため、磁気誘導コイル６１は駆動軸５２の回転
数に適合したサイクルで正負の励磁を繰り返す。これに
より従動側永久磁石４９は、相対回転が生じていた際の
均一な磁力より強い磁力を受けるため、駆動側永久磁石
５３の回転数と従動側永久磁石４９の回転数との相対回
転が無くされる。こうして、従動軸４８が駆動軸５２に
追従するため、インペラ５０が好適に回転駆動されて良
好に循環水を循環し、エンジンの冷却等が好適に行われ
る。他の作用は実施形態１と同様である。

【００２５】したがって、このウォータポンプにおいて
も、実施形態１と同様の効果を奏することができる。ま
た、このウォータポンプでは、循環水の温度に応じてイ
ンペラ５０の回転数を制御することもできる。すなわ
ち、水温センサ６３により検出する循環水の温度が予め
定めた許容範囲を下回っておれば、ＣＰＵ６４は、磁気
誘導コイル６１に制御信号を出力する。このため、磁気
誘導コイル６１は、負の温度差に応じ、正負の励磁を繰
り返さなかったり、ゆっくりしたサイクルで正負の励磁
を繰り返す。これにより、駆動軸５２が高速で回転して
いても、インペラ５０は、回転を停止したり、低速で回
転する。このため、ウォータジャケットを循環する水量
が減少し、エンジンが過剰に冷却されることを防止して
エンジンが好適に温められ、好適な燃焼が行われる。

【００２６】逆に、水温センサ６３により検出する循環
水の温度が予め定めた許容範囲を上回っておれば、ＣＰ
Ｕ６４は、磁気誘導コイル６１に制御信号を出力する。
このため、磁気誘導コイル６１は、正の温度差に応じ、
早いサイクルで正負の励磁を繰り返す。これにより、エ
ンジンは急速に冷却され、やはり好適な燃焼が行われ
る。 （実施形態３）実施形態３でも、図３に示すように、請
求項１の手段を遠心型磁力駆動式ウォータポンプに具体
化している。

【００２７】すなわち、このウォータポンプでは、第２
ケース４３の外周面に駆動側永久磁石５３と周方向で対
面し、周方向で分割された電流発生コイル６５が固定さ
れている。電流発生コイル６５、磁気誘導コイル６１、
回転センサ６２及び水温センサ６３はＣＰＵ６６に接続
されている。これら電流発生コイル６５、磁気誘導コイ
ル６１、回転センサ６２、水温センサ６３及びＣＰＵ６
６が制御手段を構成している。他の構成は実施形態２と
同様である。

【００２８】このウォータポンプでは、駆動側永久磁石
５３が回転している間、電流発生コイル６５は電流を発
生している。このため、駆動軸５２とインペラ５０とに
相対回転が生じたとき、ＣＰＵ６４は、電流発生コイル
６５により生じた電流を磁気誘導コイル６１に通電し、
磁気誘導コイル６１に正負の励磁を繰り返させる。これ
により駆動側永久磁石５３の回転数と従動側永久磁石４
９の回転数との相対回転が無くされ、インペラ５０が好
適に回転駆動される。他の作用は実施形態２と同様であ
る。

【００２９】したがって、このウォータポンプにおいて
も、実施形態２と同様の効果を奏することができる。ま
た、このウォータポンプでは、磁気誘導コイル６１を励
磁するための電力を電流発生コイル６５で得ることがで
きるため、他の電力を必要最小限にすることができ、経
済的である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁力駆動
式ポンプは、請求項記載の手段を採用しているため、急
激な回転数の変動にも羽根車が追従可能であり、かつ高
速で確実に羽根車が回動可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の遠心型磁力駆動式ウォータポンプ
の縦断面図である。

【図２】実施形態２の遠心型磁力駆動式ウォータポンプ
の縦断面図である。

【図３】実施形態３の遠心型磁力駆動式ウォータポンプ
の縦断面図である。

【符号の説明】

４、４４…ポンプ室 １０、５０…羽根車（インペラ） １３、５２…駆動部（駆動軸） １１、５１…クランク室 １４、５３…磁着手段（駆動側永久磁石） ９、４９…磁着手段（従動側永久磁石） ３１、３３、６２、３２、６４、６６、１８、６１、６
３、６５…制御手段（３１、３３、６２…回転センサ、
３２、６４、６６…ＣＰＵ、１８、６１…磁気誘導コイ
ル、６３…水温センサ、６５…電流発生コイル） ２、４２…隔壁（遮断板）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ室と、該ポンプ室の内部で軸芯回り
   に回動可能に保持され、回動により該ポンプ室内で流体
   に流れを生じさせる羽根車と、該羽根車を回転駆動する
   駆動部と、を有するポンプにおいて、 前記駆動部は隔壁により前記ポンプ室の外部に設けら
   れ、該駆動部と前記羽根車とには、相互の磁力により該
   羽根車を回転駆動する磁着手段が設けられ、各該磁着手
   段は制御手段により該駆動部と該羽根車との相対回転を
   無くすべく構成されていることを特徴とする磁力駆動式
   ポンプ。