特許 5714921 液体ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5714921

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】液体ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/06 20060101AFI20150416BHJP

   F04D 29/22 20060101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   F04D13/06 D

   F04D29/22 C

   F04D13/06 C

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-10383(P2011-10383)

(22)【出願日】2011年1月21日

(65)【公開番号】特開2012-149616(P2012-149616A)

(43)【公開日】2012年8月9日

【審査請求日】2013年10月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100085394

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 哲夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165456

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 佑子

(72)【発明者】

【氏名】田口 昌基

【審査官】 加藤 一彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１９８３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３２６９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ １３／０６

Ｆ０４Ｄ ２９／２２

Ｈ０２Ｋ ５／１２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数枚のコア材を積層してなるステータコアにコイルが巻装されたステータユニットと、
羽根体を備えたインペラ部の基端部に、周回り方向複数対の磁極で構成される円筒状の磁極部が一体的に形成されたロータユニットと、
有底円筒状部を有した隔壁を備え、
前記ステータユニットを収容するステータ収容部と前記ロータユニットを収容するロータ収容部とが有底円筒状部の内外に仕切り形成されるハウジングと、
前記ロータ収容部を覆蓋してポンプ室を形成するカバー体とを用いてなる液体ポンプにおいて、
前記ロータユニットのインペラ部の軸芯部に設けたボス筒部を、前記隔壁を構成する底片部に基端部が支持されたロータ軸に回転自在に外嵌支持せしめるにあたり、
前記ボス筒部を前記磁極部の円筒内に延出するよう形成し、
前記隔壁の底片部は、前記軸芯部に基端側に向けて凹状の凹陥状部が形成されるものとし、
前記ボス筒部の基端部は、前記ステータユニットの先端部に径方向に対向するように形成するとともに、
前記ロータユニットの磁極部は、前記ステータユニットに径方向に対向するべく前記インペラ部の外径側部位からステータユニットのコイル基端よりも基端側に突出せしめて形成されていて、
前記ロータユニットの重心が前記ボス筒部の基端よりも先端側に位置する設定にしたことを特徴とする液体ポンプ。

【請求項2】

前記ボス筒部の先端から突出するロータ軸の先端部は、前記カバー体に一体形成されたロータ軸支持部に支持されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の液体ポンプ。

【請求項3】

前記カバー体において、液体を吸入する吸入口がカバー体の筒部上方に配置され、
前記吸入口の下端部の筒内に周回り方向から下方に向けて突出するリブが形成され、
前記ロータ軸支持部は、前記リブに支持される状態で前記ロータ軸を支持することを特徴とする請求項２に記載の液体ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される冷却装置に冷却液を循環させる場合等に用いられる液体ポンプの技術分野に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、電気自動車やハイブリッド式の車両においては、駆動用モータやモータ制御用のコントロールユニットを冷却するための冷却手段の構成部材として、電動式の液体ポンプが多用されている。このような液体ポンプのなかには、複数枚のコア材を積層してなるステータコアにコイルが巻装されたステータユニットと、羽根体を備えたインペラ部の基端部に、周回り方向複数対の磁極で構成される円筒状の磁極部が一体的に形成されたロータユニットと、有底円筒状部を有した隔壁を備え、ステータユニットを収容するステータ収容部とロータユニットを収容するロータ収容部とが有底円筒状部の内外に仕切り形成されるハウジングと、ロータ収容部を覆蓋してポンプ室を形成するカバー体とを用いて構成したものがある。そして、このものにおいて、前記ロータユニットは、軸芯部に形成されたボス筒部を、基端部が隔壁を構成する底片部に支持されたロータ軸に回転自在に外嵌支持せしめることにより、ロータ収容部において回転する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３０４１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかるに、前記従来のものにおいて、ロータユニットはインペラ部の基端側に円筒状の磁極部が長く一体形成され、該基端側の磁極部が隔壁の有底筒状部の外側に外嵌し、先端側のインペラ部の軸芯部に形成されたボス筒部が、前記有底筒状部の底片部から先端側に向けて突出するロータ軸に外嵌することにより回転自在に支持される構成となっている。このため、ロータユニットは、軸芯方向における全長に対して先端側部位がロータ軸に支持されるというアンバランスで不安定な状態で支持される構成となっている。このように構成されたものにおいて、ロータユニットが回転作動する場合に、ロータユニット、ロータ軸に寸法誤差があったり、ロータユニットに作用する僅かな外力が作用すると、ボス筒部がロータ軸に対して傾いてロータユニットが大きく振れ回りすることがある。このようになると、異音が発生したり、ポンプ性能が低下するばかりでなく、ボス筒部がロータ軸に擦れて摩耗して耐久性が損なわれるという問題がある。そのうえ、このものでは、ロータ軸が基端部のみ支持される片持ち状となっているため、ロータ軸が傾いてロータユニットの振れ回りを一層顕著にすることが考えられ、この場合では、異音の増大、ポンプ性能、耐久性のさらなる低下が想定されるという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、複数枚のコア材を積層してなるステータコアにコイルが巻装されたステータユニットと、羽根体を備えたインペラ部の基端部に、周回り方向複数対の磁極で構成される円筒状の磁極部が一体的に形成されたロータユニットと、
有底円筒状部を有した隔壁を備え、前記ステータユニットを収容するステータ収容部と前記ロータユニットを収容するロータ収容部とが有底円筒状部の内外に仕切り形成されるハウジングと、前記ロータ収容部を覆蓋してポンプ室を形成するカバー体とを用いてなる液体ポンプにおいて、前記ロータユニットのインペラ部の軸芯部に設けたボス筒部を、前記隔壁を構成する底片部に基端部が支持されたロータ軸に回転自在に外嵌支持せしめるにあたり、前記ボス筒部を前記磁極部の円筒内に延出するよう形成し、前記隔壁の底片部は、前記軸芯部に基端側に向けて凹状の凹陥状部が形成されるものとし、前記ボス筒部の基端部は、前記ステータユニットの先端部に径方向に対向するように形成するとともに、前記ロータユニットの磁極部は、前記ステータユニットに径方向に対向するべく前記インペラ部の外径側部位からステータユニットのコイル基端よりも基端側に突出せしめて形成されていて、前記ロータユニットの重心が前記ボス筒部の基端よりも先端側に位置する設定にしたことを特徴とする液体ポンプである。
請求項２の発明において、前記ボス筒部の先端から突出するロータ軸の先端部は、前記カバー体に一体形成されたロータ軸支持部に支持されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の液体ポンプである。
請求項３の発明において、前記カバー体において、液体を吸入する吸入口がカバー体の筒部上方に配置され、前記吸入口の下端部の筒内に周回り方向から下方に向けて突出するリブが形成され、前記ロータ軸支持部は、前記リブに支持される状態で前記ロータ軸を支持することを特徴とする請求項２に記載の液体ポンプである。

【発明の効果】

【0006】

請求項１の発明とすることにより、ロータユニットが回転する場合に、僅かな負荷でロータユニットのバランスが崩れて振れ回りするようなことがなく、液体ポンプの耐久性が向上する。
請求項２の発明とすることにより、耐久性に優れた液体ポンプでありながら、大型化することなく所定のモータ性能を有した液体ポンプを提供できる。
請求項３の発明とすることにより、ロータ軸が両持ち状に支持されてロータユニットの振れ回りが一層防止され、耐久性が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ液体ポンプの正面図、平面図である。

【図2】液体ポンプの正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
１はラジエータ等の冷却装置に冷却水（液体）を循環させるために用いられる液体ポンプであって、該液体ポンプ１の基端側半部（図１（Ａ）、図２において下半部)はハウジング２に収容されている。前記ハウジング２は、図２に示すように、小径筒部２ａ（本発明の筒状部に相当する）と、該小径筒部２ａと同芯状に形成され、小径筒部２ａの外径側を覆う大径筒部２ｂとを備えて構成されている。そして、小径筒部２ａは、該小径筒部２ａの先端部（上端部）に一体形成される底片部２ｃとともに、下方が開口する有底筒状の空間を形成しており、該空間がステータ収容部ＳＨに構成されている。一方、大径筒部２ｂは、小径筒部２ａと、該小径筒部２ａと大径筒部２ｂとの下端縁同士を連結するように一体形成されるリング状の連結片部２ｄとともに、連結片部２ｄを底片とし上方が開口する有底リング筒状の空間を形成しており、該空間がロータ収容部ＲＨに構成されている。そして、ハウジング２は連結片部２ｄから小径筒部２ａ、底片部２ｃに至る部位が本発明の隔壁Ｄに相当しており、該有底筒状部（小径筒部２ａ、底片部２ｃ）を有した隔壁Ｄは、内径側に形成されるステータ収容部ＳＨと外径側に形成されるロータ収容部ＲＨとを径方向に対向する状態で仕切る（区切る）ように構成されている。

【0009】

さらに、ハウジング２は、大径筒部２ｂの下端部外周面から外径方向に延出するベース片部２ｅが一体形成されており、該ベース片部２ｅの外周回り三箇所に固定片２ｆが形成されており、これら固定片２ｆを介して液体ポンプ１が冷却装置近傍に固定されるが、固定片２ｆには防振部材２ｇが介装されるように構成されている。また、ハウジング２のベース片部２ｅには、下方に向けて突出形成される支持片部２ｈが形成されており、ベース片部２ｅは、支持片部２ｈとともに下方が開口する空間である制御装置収容部ＣＨを構成している。また、大径筒部２ｂの上端部には、外径側に延出するフランジ片部２ｉが一体形成されている。
一方、ハウジング２の底片部２ｃには、内径側に下方（小径筒部２ａの筒内側であって、ステータ収容部ＳＨ側）に向けて陥没し、ステータ収容部ＳＨと径方向に対向する凹陥状部２ｊが形成されているとともに、凹陥状部２ｊの溝底から下方に向けて突出する支柱部２ｋが一体形成されている。前記支柱部２ｋは基端縁が連結片部２ｄより先端側に位置し、かつ、小径筒部２ａ、大径筒部２ｂと同芯状に形成されており、底片部２ｃと小径筒部２ａとで構成されるステータ収容部ＳＨの軸芯部となるように構成されている。

【0010】

そして、ハウジング２の隔壁Ｄの基端側（下方部位）となる内径側のステータ収容部ＳＨ（小径筒部２ａ内）に、ブラシレスモータの構成部材であるステータユニット３が内装されるが、前記ステータユニット３は、鉄製の板材によりリング状円板形状に形成された複数枚のコア材３ａを上下方向に積層して構成されるステータコア３ｂを備えて構成されている。前記ステータコア３ｂは、外周に周回り方向に隣接する複数のティースを形成することにより、上下方向に長いスロット（図示せず）が周回り方向に複数形成されている。そして、ステータコア３ｂ外周の複数のティースにインシュレータ３ｃを装着して巻線を巻装することにより、外周に周回り方向に複数のコイル３ｄが形成されたステータユニット３が形成されるように構成されている。前記ステータユニット３は、ステータコア３ｂの軸芯部に形成される貫通孔３ｅをハウジング２の支柱部２ｋに外嵌することによりステータ収容部ＳＨに固定されており、該固定状態において、ステータユニット３の先端は、凹陥状部２ｊの溝内に径方向に対向して配設される一方、小径筒部２ａ内周面とステータユニット３外周面とが近接して配設されるように構成されている。

【0011】

一方、ハウジング２の底片部２ｃの軸芯部位となる支柱部２ｋには、ロータ軸４の基端部４ａ（下端部）が埋設される状態で固定されている。これによって、ロータ軸４は、底片部２ｃの凹陥状部２ｊ溝底から上方に向けて突出してロータ収容部ＲＨ内に露出しているが、露出部位の基端側（下方側）は凹陥状部２ｊの溝内に位置し、先端側（上方側）は隔壁Ｄを構成する底片部２ｃよりも先端側に突出するように配設されている。
尚、本実施の形態では、ハウジング２は樹脂材を型成形により形成されるものとなっており、予め、ハウジング２にステータユニット３およびロータ軸４がインサートモールドされるように構成されている。

【0012】

５はブラシレスモータの構成部材であるロータユニットであって、該ロータユニット５は、前記ロータ軸４の底片部２ｃから上方に突出する部位に回転自在に外嵌支持され、これによって、ロータユニット５はハウジング２のロータ収容部ＲＨ内において回転するように構成されている。
前記ロータユニット５は、先端側（上端側）のインペラ部６と、基端側（下端側）の磁極部７とを備えて構成されている。前記インペラ部６は樹脂材により形成されており、上方に膨出する円板形状のベース片６ａと該ベース片６ａの上面から上方に突出する周回り方向複数の羽根体６ｂとを備えて形成されている。さらに、ベース片６ａの軸芯部にはボス筒部６ｃが形成されている。
一方、磁極部７は磁性粉を含有する樹脂材（例えばフェライトボンド等）により円筒状に形成されており、上端部をインペラ部６のベース片６ａ外周部に一体化することによりロータユニット５が形成されている。尚、磁極部７は、インペラ部６と一体化してロータユニット５を成形後、着磁することにより周回り方向に複数対の磁極が形成されるように構成されている。

【0013】

ここで、前記ロータユニット５の磁極部７は、図２から明らかなように、ステータユニット３に径方向に対向するべくインペラ部６の外径側部位から基端側に向けて長く突出し、コイル基端よりも基端側に突出せしめて形成されている。このため、ロータユニット５の軸芯方向における重心Ｍの位置は、インペラ部６よりも基端側となる磁極部７側に位置するように設定されている。そして、本発明が実施されたロータユニット５は、インペラ部６の軸芯部に形成されるボス筒部６ｃが磁極部７の筒内に長く延出して形成されていて、ボス筒部６ｃの基端縁がロータユニット５の重心Ｍの位置を越えて基端側に位置するように、換言すると、ロータユニット５の重心Ｍの位置がボス筒部６ｃの基端よりも先端側に位置するように設定されている。

【0014】

そして、ロータユニット５は、下端部がハウジング２に支持され、隔壁Ｄの上方に突出するロータ軸４に対し、インペラ部６のボス筒部６ｃを外嵌せしめることによりロータ軸４に回転自在に外嵌支持され、この状態において、ロータユニット５の重心Ｍがロータ軸４の外嵌部に位置して、ロータユニット５が安定した状態でロータ軸４に支持されるように構成されている。このとき、前記ボス筒部６ｃは、隔壁Ｄを構成する凹陥状部２ｊに内嵌可能な外径を有して形成されており、これによって、ロータユニット５は、ボス筒部６ｃ（ロータユニット５）の基端部が凹陥状部２ｊの溝内に嵌入して凹陥状部２ｊの溝底に近接対向状となるように配設したとき、ボス筒部６ｃの基端側部位がステータユニット３の先端側部位に径方向に対向する位置関係となるように構成されている。これによって、ボス筒部６ｃの軸芯方向の長さをロータユニット５の重心Ｍの位置を越えて基端側に長くしたものでありながら、ステータユニット３の上下方向長さを短縮することがなく、所定のモータ性能の液体ポンプ１を大型化することなく形成できるように配慮されている。
一方、ロータ軸４は、ボス筒部６ｃを貫通し、該貫通端部となる先端部４ｂがボス筒部６ｃ先端から突出するように構成されている。

【0015】

８は液体ポンプ１の先端側半部（上側半部）を収容するカバー体であって、該カバー体８は、隔壁Ｄの先端側（上方部位）となるロータ収容部ＲＨを覆うように構成されている。前記カバー体８は樹脂材により形成されており、ハウジング２の大径筒部２ｂと略同径となる筒部８ａと、上方に向けて突出するよう傾斜する傾斜状底片８ｂとを備えて下方が開口する有底筒形状に形成されている。前記筒部８ａには、下端縁である開口端縁から外径側に延出し、ハウジング２のフランジ部２ｉに固定される取付け片部８ｃが一体形成されているとともに、外周面から水平方向に突出し、筒部８ａ内に連通する細筒状の吐出口８ｄが形成されている。一方、傾斜状底片８ｂの軸芯部には上方に突出し、筒部８ａ内に連通する細筒状の吸入口８ｅが一体形成されている。さらに、吸入口８ｅ下端部の筒内には、周回り方向三箇所から下方に向けて突出するリブ８ｆが複数（本実施の形態では三個）一体形成されており、これらリブ８ｆに支持される状態でロータ軸支持部８ｇが一体形成され、該ロータ軸支持部８ｇには、下方が開口し、小径筒部２ａおよび大径筒部２ｂと同芯状となる凹溝部８ｈが形成されている。

【0016】

そして、カバー体８は、ステータ３、ロータ軸４、ロータユニット５が組込まれたハウジング２に対し、ロータ軸支持部８ｂの凹溝部８ｈに前記ロータ軸４のボス筒部６ｃから突出する先端部４ｂを内嵌する一方、筒部８ａ下端部に形成された取付け片部８ｃを、大径筒部２ｂ（ハウジング２）の上端部に形成されたフランジ片部２ｉに突当てて一体化（螺着）することによりハウジング２に封止状に固定されるように構成されている。そして、この固定状態において、カバー体８はロータ収容部ＲＨを覆蓋してロータ収容部ＲＨをポンプ室ＰＲに構成するとともに、ロータ軸４の先端部４ｂを支持するように構成されており、これによって、ロータ軸４は、基端部４ａが隔壁Ｄに、先端部４ｂがカバー体８により支持されて両持ち状の支持を受けるように構成されている。
尚、９はカバー体８のロータ軸支持部８ｇとインペラ部６のボス筒部６ｃとのあいだに介装されたワッシャ、１０は隔壁Ｄを構成する凹陥状部２ｊの溝底とインペラ部６のボス筒部６ｃとのあいだに介装されたワッシャであって、ロータユニット５は、インペラ部６のボス筒部６ｃ上端面がワッシャ９に当接した状態において、羽根体６ｂとカバー体８の傾斜状底片８ｂとのあいだに所定の間隙が形成されるように設定されている。

【0017】

このように構成された液体ポンプ１は、ハウジング２の制御装置収容部ＣＨに設けられた制御基板１１の制御回路を介してステータユニット３に外部電源が供給されるように構成されており、ステータユニット３への電源供給に伴いコイル３ｄが励磁すると、ステータユニット３に径方向に近接対向する磁極部７がインペラ部６とともに回転するように構成されており、これによって、液体をカバー体８に形成される吸入口８ｅから吸入し、吐出口８ｄから吐出するポンプ作動を行なうように構成されている。
そして、このとき、ロータユニット５の重心Ｍは、ボス筒部６ｃの基端よりも先端側に位置しており、このため、重心Ｍがロータユニット５のロータ軸４への外嵌部に位置するように構成されている。これによって、ロータユニット５がバランスよく安定した状態でロータ軸４に支持されて、ロータ軸４を軸芯として回転作動する場合に、安定した状態で回転作動を行なうことができるばかりでなく、ロータユニット５に外力が作用するようなことがあっても、ロータユニット５のバランスが崩れることがなく安定した回転を維持することができ、ロータユニット５が振れ回りしてロータ軸４を摩耗するようなことが低減されて、耐久性の向上を図れるように構成されている。

【0018】

叙述の如く構成された本形態において、液体ポンプ１は、複数枚のコア材３ａを積層してなるステータコア３ｂにコイル３ｄが巻装されたステータユニット３と、羽根体６ｂを備えたインペラ部６の基端部に、周回り方向複数対の磁極で構成される円筒状の磁極部７が一体的に形成されたロータユニット５と、小径筒部２ａと底片部２ｃとによる有底円筒状部を有した隔壁Ｄを備え、ステータユニット３を収容するステータ収容部ＳＨとロータユニット５を収容するロータ収容部ＲＨとが有底円筒状部の内外に仕切り形成されるハウジング２と、ロータ収容部ＲＨを覆蓋してポンプ室ＰＲを形成するカバー体８とを用いて構成されるが、前記ロータユニット５のインペラ部６の軸芯部に設けたボス筒部６ｃを、隔壁Ｄを構成する底片部２ｃに基端部が支持されたロータ軸４に回転自在に外嵌支持せしめるにあたり、ボス筒部６ｃを磁極部７の円筒内に突出するよう長く延出形成し、ロータユニット５の重心Ｍの位置がボス筒部６ｃの基端よりも先端側に位置するように構成されている。この結果、ロータユニット５をロータ軸４に外嵌したとき、ロータユニット５の重心Ｍがロータ軸４への外嵌部に位置して、ロータユニット５がバランスのよい安定した状態でロータ軸４に外嵌支持されている。これによって、ロータユニット５がロータ軸４を軸芯として回転する場合に、磁極部７に負荷が作用してもバランスを崩すことなく安定した回転状態を維持することができて、ロータユニット５が振れ回りしてロータ軸４を摩耗してしまうような不具合がなく、耐久性が向上し、信頼性の高い液体ポンプ１を提供することができる。

【0019】

このように、本発明が実施されたものにあっては、ロータユニット５の重心Ｍの位置がロータ軸４舳の外嵌部に位置するようにして、ロータユニット５が安定した状態でロータ軸に外嵌支持されるようにしたものであるが、このものでは、隔壁Ｄの底片部２ｃのロータ軸４を支持する部位を、基端側に向けて凹状の凹陥状部２ｊとし、重心Ｍの位置よりも基端側に至るよう軸芯方向に長く形成されたボス筒部６ｃをロータ軸４に外嵌したとき、ボス筒部６ｃの基端部がステータユニット３の先端部に径方向に対向するように構成されている。この結果、軸芯方向に長いボス筒部６ｃを、隔壁Ｄの先端側に突出するロータ軸４に外嵌させる構成として耐久性が向上するようにしたものでありながら、隔壁Ｄの基端側に配設されるステータユニット３の上下方向長さを短縮させる必要がなく、所定のモータ性能を有した液体ポンプ１を大型化することなく、耐久性の優れたものとすることができる。

【0020】

さらに、このものでは、ボス筒部６ｃの先端から突出するロータ軸４の先端部４ｂを、カバー体８に一体形成されたロータ軸支持部８ｇに支持させる構成としたので、ロータ軸４が両持ち状に支持されることになってガタつきが防止され、ロータユニット５の振れ回りを一層防止することができて、耐久性のさらなる向上を図れる。

【産業上の利用可能性】

【0021】

本発明は、有底筒状部を備えた隔壁によりステータユニットを収容するステータ収容部とロータユニットを収容するロータ収容部とが有底筒状部の内外に仕切り形成されたハウジングを備えた液体ポンプに利用することができる。

【符号の説明】

【0022】

１ 液体ポンプ
２ ハウジング
２ａ 小径筒部
２ｂ 大径筒部
３ ステータ
３ｂ ステータコア
４ ロータ軸
５ ロータユニット
６ インペラ部
６ａ ベース片
６ｂ 羽根体
６ｃ ボス筒部
７ 磁極部
８ カバー体
８ｄ 吐出口８
８ｅ 吸入口
８ｇ ロータ軸支持部
Ｍ 重心

【図1】

【図2】