特開 2024-130939 ウォーターポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130939

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】ウォーターポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/043 20060101AFI20240920BHJP

   F04D 29/046 20060101ALI20240920BHJP

   F04D 13/16 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

F04D29/043 Z

F04D29/046 D

F04D13/16 Y

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040913

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】藤本 征也

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB07

3H130AB22

3H130AB47

3H130AC13

3H130BA66D

3H130CA01

3H130CA21

3H130CB01

3H130CB06

3H130DA03X

3H130DB03X

3H130DC01Z

3H130DD03Z

3H130EA01A

3H130EA01C

3H130EA01D

3H130EA01E

3H130EA07A

3H130EA07C

3H130EA07D

3H130EA07E

3H130EB01A

3H130EB01C

3H130EB01D

3H130EB01E

(57)【要約】

【課題】ウォーターポンプの効率を向上させる。
【解決手段】シャフト（１６５）と、シャフトに対して回転可能なロータ（１５０）と、ロータと対向して設けられたステータ（１６０）と、シャフト（１６５）とロータ（１５０）とステータ（１６０）が収容されるハウジング（１２０，１３０）と、を備え、ハウジングは、流体を吸入する円筒状の吸入部（１２３）を有し、ロータ（１５０）は、シャフト（１６５）に対して回転可能に支持されたロータ本体（１５１）と、ロータ本体に結合されたインペラ（１４０）とを有し、吸入部は、その内側にインペラ（１４０）の回転軸の中心となる部位（１４２ａ）を支持する軸止部（１２４）を有し、ロータの回転軸の中心となる部位（１４２ａ）は、シャフト（１６５）の軸方向に沿って延在する断面が半球状の円柱体（１４２）を有し、円柱体は軸止部（１２４）の底面と接触している。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
前記シャフトに対して回転可能なロータと、
前記ロータと対向して設けられたステータと、
前記シャフトと前記ロータと前記ステータが収容されるハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、流体を吸入する円筒状の吸入部を有し、
前記ロータは、前記シャフトに対して回転可能に支持されたロータ本体と、当該ロータ本体に結合されたインペラとを有し、
前記吸入部は、その内側に前記インペラの回転軸の中心となる部位を支持する軸止部を有し、
前記ロータの回転軸の中心となる部位は、前記シャフトの軸方向に沿って延在する断面が半球状の円柱体を有し、
前記円柱体は前記軸止部の底面と接触している、
ウォーターポンプ。

【請求項2】

前記軸止部の底面が円錐状であり前記円柱体とは斜面接触である、
請求項１に記載のウォーターポンプ。

【請求項3】

前記軸止部と前記円柱体とは点接触である、
請求項１に記載のウォーターポンプ。

【請求項4】

前記円柱体は前記インペラから延在している、請求項１～３のいずれか１項に記載のウォーターポンプ。

【請求項5】

前記円柱体は前記ロータ本体より延在している、請求項１に記載のウォーターポンプ。

【請求項6】

前記ロータ本体は、前記シャフトの軸方向に沿って延在するボス部を有し、前記ボス部と前記インペラの基部とが一体に結合され、
前記ボス部の前記基部から飛び出た凸部分の外周面が、凸状に湾曲した曲面を形成している、請求項４に記載のウォーターポンプ。

【請求項7】

前記凸部分は、周方向に所定の間隔で等配している、請求項６に記載のウォーターポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウォーターポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、エンジンのシリンダブロックに取り付けられ、そのエンジンの各部に供給する冷却水（クーラント）を循環させる、モータを備えたウォーターポンプが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

【0003】

この特許文献１のウォーターポンプでは、軸７０の他端がケーシング４１の軸支持部４６に挿入されるように構成されている。

【0004】

この軸支持部４６は、軸７０の他端の頂面と側面の両方に面接触している構造が開示されている（特許文献１の図９参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－２０２３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

先行文献１のウォーターポンプにおいては、上述したような構造のため、回転体と非回転体の接触抵抗が大きいことからポンプとしての効率が低下するおそれがあった。

【0007】

本発明は、以上の点に鑑み、ウォーターポンプとしての効率を一段と向上させることを課題の一例とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のウォーターポンプは、シャフトと、前記シャフトに対して回転可能なロータと、前記ロータと対向して設けられたステータと、前記シャフトと前記ロータと前記ステータが収容されるハウジングと、を備え、前記ハウジングは、流体を吸入する円筒状の吸入部を有し、前記ロータは、前記シャフトに対して回転可能に支持されたロータ本体と、当該ロータ本体に結合されたインペラとを有し、前記吸入部は、その内側に前記インペラの回転軸の中心となる部位を支持する軸止部を有し、前記ロータの回転軸の中心となる部位は、前記シャフトの軸方向に沿って延在する断面が半球状の円柱部を有し、前記円柱部は前記軸止部の底面と接触している。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一例である第１乃至第３の実施の形態にかかるウォーターポンプを上方から視た場合の外観構成（Ａ）および下方から視た場合の外観構成（Ｂ）を示す斜視図である。

【図2】本発明の一例である第１の実施の形態にかかるウォーターポンプの構成を示す縦断面図である。

【図3】本発明の一例である第１および第３の実施の形態にかかるウォーターポンプのポンプハウジングの構成を示す底面図（Ａ）、および、下方から視た場合の斜視図（Ｂ）である。

【図4】本発明の一例である第１および第２の実施の形態にかかるウォーターポンプのインペラを上方から視た場合の外観構成（Ａ）および下方から視た場合の外観構成（Ｂ）を示す斜視図である。

【図5】本発明の一例である第１および第２の実施の形態にかかるウォーターポンプのロータ本体を上方から視た場合の外観構成（Ａ）および下方から視た場合の外観構成（Ｂ）を示す斜視図である。

【図6】本発明の一例である第１の実施の形態にかかるウォーターポンプのロータ本体およびインペラが一体となった場合の構成を示す斜視図である。

【図7】本発明の一例である第２の実施の形態にかかるウォーターポンプの構成を示す縦断面図である。

【図8】本発明の一例である第３の実施の形態にかかるウォーターポンプの構成を示す縦断面図である。

【図9】本発明の一例である第３の実施の形態にかかるウォーターポンプのロータ本体とインペラとの結合状態を拡大して示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜実施の形態＞
本発明においては、第１の実施の形態から第３の実施の形態まであり、以下順に説明する。但し、全体の外観構成については第１乃至第３の実施の形態において全て共通である。

【0011】

＜ウォーターポンプの全体構成＞
図１は、本発明の一例である第１乃至第３の実施の形態にかかるウォーターポンプ１００（２００，３００）を上方から視た場合の外観構成（Ａ）および下方から視た場合の外観構成（Ｂ）を示す斜視図である。以下では、第１の実施の形態におけるウォーターポンプ１００として説明する。

【0012】

図１に示すように、ウォーターポンプ１００は、例えばエンジンの冷却水を移送するものであり、当該ウォーターポンプ１００をエンジンルームに取り付けるための３つのフランジ１３５、その内部にインペラ１４０（図２）等を収容する側面視略円錐形のポンプハウジング１２０、その内部に駆動源であるモータ１７０（図２）を収容する円筒形状または略円筒形状のモータハウジング１３０を有している。

【0013】

ウォーターポンプ１００のフランジ１３５は、モータハウジング１３０の外周面に対して互いに１２０度間隔かつ放射状に３方へ延びる部分である。フランジ１３５は、先端の略円形の開口部１３５ａを有している。したがって、ウォーターポンプの１００は、フランジ１３５の開口部１３５ａを介してホース等を中継してエンジン（図示せず）等に取り付けられる。

【0014】

ウォーターポンプ１００のポンプハウジング１２０は、内部にポンプとして作用するためのインペラ１４０を収容するポンプハウジング本体部１２１からなり、そのポンプハウジング本体部１２１の外周面の中心にはＸ軸方向に突出しインペラ１４０に冷却水を吸入（導入）するための円筒形状の吸入部１２３と、その吸入部１２３とは直交する径方向へ突出し、インペラ１４０から吸入した冷却水を外部へ吐出するための円筒形状の吐出部１２５とを有している。

【0015】

ウォーターポンプ１００のモータハウジング１３０は、後述するモータ１７０（図２）を収容する円筒形状のモータハウジング本体部１３１と、そのモータハウジング本体部１３１の底部を塞ぐカバー１３３とを有している。

【0016】

＜第１の実施の形態＞
続いて、本発明の一例である第１の実施の形態について図２乃至図６を参照しながら説明する。

【0017】

図２は、本発明の一例である第１の実施の形態にかかるウォーターポンプの構成を示す縦断面図である。図３は、本発明の一例である第１および第３の実施の形態にかかるウォーターポンプのポンプハウジングの構成を示す底面図（Ａ）、および、下方から視た場合の斜視図（Ｂ）である。図４は、本発明の一例である第１および第２の実施の形態にかかるウォーターポンプのインペラを上方から視た場合の外観構成（Ａ）および下方から視た場合の外観構成（Ｂ）を示す斜視図である。図５は、本発明の一例である第１および第２の実施の形態にかかるウォーターポンプのロータ本体を上方から視た場合の外観構成（Ａ）および下方から視た場合の外観構成（Ｂ）を示す斜視図である。図６は、本発明の一例である第１の実施の形態にかかるウォーターポンプのロータ本体およびインペラが一体となった場合の構成を示す斜視図である。

【0018】

なお、第１の実施の形態において、説明の便宜上、軸Ｘに沿った矢印ａ方向を上側または一方側とする。軸Ｘに沿った矢印ｂ方向を下側または他方側とする。ここで、矢印ａｂ方向を上下方向またはＸ軸方向と称する。但し、上下方向は、鉛直方向とは必ずしも一致しない。また、矢印ｃｄ方向を径方向または水平方向と称し、軸Ｘから離れる矢印ｃ方向を外側または径方向一方側、軸Ｘに近づく矢印ｄ方向を内側または径方向他方側と称する。

【0019】

第１の実施の形態にかかるウォーターポンプ１００は、図２に示すように、樹脂または金属等からなるポンプハウジング１２０と、樹脂または金属等からなるモータハウジング１３０とが一体に結合したハウジングを有している。

【0020】

ウォーターポンプ１００では、ポンプハウジング１２０にはポンプ部として機能するインペラ１４０が収容され、モータハウジング１３０にはモータ部として機能するモータ１７０、および、モータ１７０を制御する制御部（図示せず）が収容されている。

【0021】

すなわちウォーターポンプ１００は、主に、ポンプ部（インペラ１４０）、モータ部（モータ１７０）、および、制御部によって構成されている。制御部は、図示しないが、モータ１７０を回転駆動させるモータ駆動制御回路を構成する各種電子部品が実装された回路基板によって構成され、モータハウジング１３０の内部において例えばモータ１７０よりも下方のモータ収容空間１３０ｓに設けられている。

【0022】

＜ポンプハウジング＞
ポンプハウジング１２０は、図１乃至図３に示すように、側面視略円錐形のお椀形状からなるポンプハウジング本体部１２１と、そのポンプハウジング本体部１２１の頂部からＸ軸方向の上側（矢印ａ方向）に延びる吸入部１２３と、吸入部１２３とは直交する径方向の外側（矢印ｃ方向）へ延びる吐出部１２５と、を有している。

【0023】

吸入部１２３は、例えば、水、冷却水等の流体を吸入する部位である。吐出部１２５は、吸入部１２３から吸入された流体がインペラ１４０の回転によって外部へ吐出（圧送）する部位である。すなわちウォーターポンプ１００は、いわゆる遠心ポンプである。

【0024】

図３に示すように、ポンプハウジング１２０のポンプハウジング本体部１２１は、外周側の底面に環状の溝１２１ｍを有すると共に、その溝１２１ｍの内側にはインペラ１４０を収容可能な円錐状のインペラ収容空間１２０ｓを有している。ポンプハウジング本体部１２１の溝１２１ｍは、例えばＯリング等のシール部材１２６（図２）が収容される空間である。

【0025】

ポンプハウジング本体部１２１は、吸入部１２３からインペラ収容空間１２０ｓに所定の長さだけ突出する軸止部１２４を有している。軸止部１２４は、吸入部１２３の内周面に対して、１２０度間隔で設けられた３本の腕部１２４ａによって吸入部１２３と一体に結合されている。

【0026】

３本の腕部１２４ａの中心には、円柱状の本体部１２４ｐが設けられ、その本体部１２４ｐの下側（矢印ｂ方向）の端部には、後述するインペラ１４０の半球状の円柱体１４２の頭部１４２ａと接触する円錐状の内周面１２４ｃ（図２および図３）を有する円錐体部１２４ｂが一体に設けられている。すなわち、吸入部１２３の内側には、インペラ１４０の回転軸の中心となる部位である円柱体１４２の頭部１４２ａを支持する軸止部１２４が設けられている。

【0027】

軸止部１２４の円錐体部１２４ｂは、その外周端に径方向（矢印ｃｄ方向）の外側へ延びた環状のフランジ部１２４ｄを有している。フランジ部１２４ｄは、吸入部１２３から吸入した流体をインペラ１４０の羽根１４９（図２）へ導く機能を有する方向変換部位である。

【0028】

＜インペラ＞
図２、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、インペラ１４０は、熱可塑性樹脂材である例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の射出成形により形成された成型品である。インペラ１４０は、円盤状の主板１４１と、その主板１４１の中心に上側（矢印ａ方向）に突出した円柱体１４２と、その主板１４１の上に立設された複数の羽根１４９とを有している。

【0029】

主板１４１は、薄い円盤状の部材であり、その中心に向かって上側（矢印ａ方向）へ凸の山状に盛り上がった基部としての膨出部１４１ｐ（図２）を有している。膨出部１４１ｐにおいては、平坦な天面１４１ｐｔ（図４（Ａ））の中心から上側（矢印ａ方向）へ向かって円柱体１４２の頭部１４２ａが突出している。この円柱体１４２の頭部１４２ａは、インペラ１４０の回転軸の中心となる部位であり、上述した軸止部１２４の円錐状の内周面１２４ｃと斜面接触する部分である。インペラ１４０の主板１４１、膨出部１４１ｐ、円柱体１４２、および、羽根１４９は全て一体に形成されている。

【0030】

膨出部１４１ｐは、円柱体１４２の頭部１４２ａを中心として、その膨出部１４１ｐの端縁に沿って弧状に湾曲した３個の貫通孔からなる長孔１４５ｈを有している。３個の長孔１４５ｈは、それぞれ独立して形成されており、円柱体１４２の中心（Ｘ軸）に対して１２０度の間隔で設けられている。なお、長孔１４５ｈは、３個に限るものではなく、２個、４個以上であってもよい。

【0031】

円柱体１４２は、膨出部１４１ｐよりも下側（矢印ｂ方向）へ突出した所定長さの円柱状のシャフト支持部１４７（図２）を有している。シャフト支持部１４７は、シャフト１６５の上側（矢印ａ方向）の先端部と接触して支持する部材である。

【0032】

シャフト支持部１４７は、その周囲に設けられた３個の支持片１４７ａ（図４（Ｂ））によって膨出部１４１ｐと一体に支持されている。支持片１４７ａは、周方向において互いに隣り合う長孔１４５ｈと長孔１４５ｈとの間の部分である。

【0033】

シャフト支持部１４７の外径は、円柱体１４２の外径よりも大きい。シャフト支持部１４７の下側（矢印ｂ方向）の端部には、上側（矢印ａ方向）に凹んだ円錐状のすり鉢状面１４７ｍが形成されている。

【0034】

すり鉢状面１４７ｍは、シャフト１６５の上側（矢印ａ方向）の半球状からなる先端部が斜面接触する部分である。ここで斜面接触とは、インペラ１４０が回転した際に、このような傾斜したすり鉢状面１４７ｍとシャフト１６５の先端部とが水平方向（矢印ｃｄ方向）に円を描くように線接触することをいう。

【0035】

シャフト支持部１４７の外径は、後述するロータ本体１５１（図２および図５（Ａ））における円錐台部１５３の貫通孔１５３ｈ（図２）の内径と同じであり、シャフト支持部１４７が円錐台部１５３の貫通孔１５３ｈに圧入されることにより、両者の軸心が一致することになる。

【0036】

複数の羽根１４９は、回転軸となる円柱体１４２の頭部１４２ａを中心として放射状に配置されている。羽根１４９は、弧状に湾曲しており、頭部１４２ａから径方向の外側へ離れるに連れてその高さが次第に低くなっている。この場合、羽根１４９は７枚設けられているが、これに限るものではなく、他の枚数であってもよい。

【0037】

＜モータハウジング＞
図２に示すように、モータハウジング１３０は、円筒形状のモータハウジング本体部１３１と、そのモータハウジング本体部１３１の上側（矢印ａ方向）の端部から径方向の外側（矢印ｃ方向）へ向かって延びた環状のフランジ部分１３２と、モータハウジング本体部１３１の底部を塞ぐカバー１３３とを有している。

【0038】

モータハウジング本体部１３１のフランジ部分１３２は、ポンプハウジング本体部１２１の溝１２１ｍ（図３）と対向配置される部位である。モータハウジング本体部１３１のフランジ部分１３２の外径とポンプハウジング本体部１２１の外径とは同じである。

【0039】

モータハウジング本体部１３１の底部には、カバー１３３が取り付けられており、これによりモータ１７０を収容可能なモータ収容空間１３０ｓを形成している。モータ収容空間１３０ｓは、モータ１７０のステータ１６０を収容した状態で樹脂１８０によりモールド成形する空間である。

【0040】

モータ収容空間１３０ｓは、樹脂１８０で完全に封止されるのではなく、カバー１３３の上側（矢印ａ方向）の部分であって、樹脂１８０の下側（矢印ｂ方向）に当該樹脂１８０で封止されていない空間を有し、そこにモータ駆動制御回路を構成する各種電子部品が実装された回路基板（図示せず）が配置される。

【0041】

なお、金属等からなる所定の長さのシャフト１６５については、モータハウジング本体部１３１において軸Ｘを中心とした位置に配置され、その下側（矢印ｂ方向）の端部が樹脂１８０によって一体にモールド成形されている。

【0042】

すなわち、シャフト１６５は、樹脂１８０によって回転不能な固定状態でモータ収容空間１３０ｓに取り付けられている。このため、シャフト１６５は、非回転であり、モータハウジング本体部１３１と一体に固定されている。なお、シャフト１６５の上側（矢印ａ方向）の先端部は、その外周面が断面半円状の曲面となっている。

【0043】

＜ステータ＞
モータ収容空間１３０ｓに固定されたシャフト１６５の外周側には、樹脂１８０によって封止されたステータ１６０が配置されている。

【0044】

このステータ１６０においては、インシュレータ（図示せず）を介してコイル１６２の巻回されたステータコア１６１が樹脂１８０によってモールド成形された状態で配置されている。つまり、ステータコア１６１およびコイル１６２は、樹脂１８０を介してモータハウジング本体部１３１と一体化されている。

【0045】

ステータコア１６１は、軟磁性材からなる電磁鋼板を複数枚積層された積層体によって形成されている。因みに、シャフト１６５の軸心はＸ軸であり、ステータコア１６１の軸心もＸ軸であり、両者は一致している。

【0046】

＜ロータ＞
図２に示すように、ロータ１５０は、シャフト１６５の周囲であって、シャフト１６５とステータ１６０との間に配置されている。

【0047】

ロータ１５０は、樹脂１８０によってモールド成形されておらず、モータ収容空間１３０ｓの内部であって、樹脂１８０によって封止されていない内側のロータ収容空間１８０ｓに配置されている。

【0048】

ロータ１５０は、シャフト１６５に対して回転可能に支持されたロータ本体１５１、そのロータ本体１５１に結合されたインペラ１４０、および、マグネット１５９を有している。図５に示すように、ロータ本体１５１は、熱可塑性樹脂材である例えばＰＰＳの射出成形によって形成されている。因みに、インペラ１４０は、主にポンプハウジング１２０に収容され、ロータ本体１５１およびマグネット１５９は主にモータハウジング１３０に収容されている。

【0049】

ロータ本体１５１は、全体的に円筒形状を有するロータ本体部１５１ａ、そのロータ本体部１５１ａの上側（矢印ａ方向）の端部から更に上側（矢印ａ方向）へ向かうに連れて次第に縮径する円錐台部１５３を有している。

【0050】

ロータ本体部１５１ａは、軸Ｘを中心とした貫通孔１５１ａｈを有している。この貫通孔１５１ａｈの内径は、シャフト１６５の外径よりも僅かに大きく形成されている。この場合、ロータ本体部１５１ａにおける貫通孔１５１ａｈの内周面と、シャフト１６５の外周面とはスリーブ軸受として機能する。

【0051】

これによりロータ本体部１５１ａは、シャフト１６５に対して回転可能とすることができる。なお、これに限るものではなく、ロータ本体部１５１ａに円筒状の焼結軸受を設けるようにしてもよい。

【0052】

ロータ本体部１５１ａには、その外周面から径方向の外側へ突出する円盤状のフランジ部１５２が一体に形成されている。フランジ部１５２の外径は、ロータ収容空間１８０ｓの内径よりも小さく、ロータ本体１５１が回転した際にロータ収容空間１８０ｓを形成している樹脂１８０と接触することのない大きさである。フランジ部１５２と、ロータ本体部１５１ａの下端面との距離は、ステータコア１６１の上下方向（矢印ａｂ方向）における高さとほぼ等しい。

【0053】

円錐台部１５３は、軸Ｘを中心とした貫通孔１５３ｈ（図２および図５）を有している。円錐台部１５３の貫通孔１５３ｈは、ロータ本体部１５１ａの貫通孔１５１ａｈと軸心が一致しており、かつ、同じ内径を有し、互いに連通している。

【0054】

円錐台部１５３は、貫通孔１５３ｈの周囲であって、その貫通孔１５３ｈの周囲に形成された平坦な環状の周端面１５３ｔと、その周端面１５３ｔとロータ本体部１５１ａの外周面とを繋ぎ、下側（矢印ｂ方向）に向かって縮径する円錐状面１５３ｋとを有している。

【0055】

円錐台部１５３は、周端面１５３ｔおよび円錐状面１５３ｋの双方に跨ると共に、シャフト１６５のＸ軸方向に沿って上側（矢印ａ方向）へ延在する３個のボス部１５４が一体に設けられている。これら３個のボス部１５４は、軸Ｘを中心として互いに１２０度の間隔だけ離れて配置（等配）されている。なお、３個のボス部１５４は全て同じ構成を有している。

【0056】

ボス部１５４は、円錐台部１５３の周端面１５３ｔに沿った弧状に湾曲している。ボス部１５４は、図２および図５に示すように、周端面１５３ｔから上側（矢印ａ方向）へ所定の長さだけ延びた壁状の柱部分（以下、これを「壁柱部分」と呼ぶ。）１５４ａと、ボス部１５４の基部である壁柱部分１５４ａの上側（矢印ａ方向）の先端に形成された断面半球状の凸部分１５４ｂとによって形成されている。

【0057】

特に、凸部分１５４ｂは、周方向において所定の間隔だけ離れて等配され、長手方向に対して弧状に延び、かつその形状は断面半球状（図２）である。すなわち凸部分１５４ｂの外周面は、上側（矢印ａ方向）に向かって凸状に湾曲した半円状の曲面となって湾曲している。

【0058】

実際上、凸部分１５４ｂは、製造過程において、インペラ１４０の基部である膨出部１４１ｐの長孔１４５ｈに対して、ロータ本体１５１におけるボス部１５４の壁柱部分１５４ａが下側（矢印ｂ方向）から挿通された後、長孔１４５ｈから上側（矢印ａ方向）に飛び出た壁柱部分１５４ａを熱カシメすることにより形成される。すなわち凸部分１５４ｂは、壁柱部分１５４ａの一部であるが、熱カシメにより壁柱部分１５４ａよりも径方向に大きくなっていることで、インペラ１４０の抜け止め作用が働くようになっている。

【0059】

この場合、図６に示すように、ロータ本体１５１におけるボス部１５４の凸部分１５４ｂだけがインペラ１４０の基部である膨出部１４１ｐから上側へ飛び出た状態になる。これにより、インペラ１４０とロータ本体１５１とは結合されて一体化され、ロータ本体部１５１ａからインペラ１４０が上側（矢印ａ方向）に外れてしまうことが防止される。

【0060】

因みに、インペラ１４０およびロータ本体１５１は、双方ともに同系統のＰＰＳの射出成形により形成されているため、溶着によってお互い強固に一体化されるが、必ずしも同系統の樹脂材に限るものではない。

【0061】

ロータ本体１５１のロータ本体部１５１ａの外周面には、図２に示すように、フランジ部１５２の下端面と接触するように環状のマグネット１５９が固定されている。マグネット１５９は、所定の厚さを有する永久磁石からなり、ロータ本体部１５１ａの下端面とマグネット１５９の下端面とは面一である。

【0062】

マグネット１５９の外径は、ロータ収容空間１８０ｓの内径よりも小さく、ロータ１５０が回転したときにマグネット１５９がロータ収容空間１８０ｓを形成している樹脂１８０と接触することはない。

【0063】

このようにモータ１７０は、ステータ１６０とロータ１５０によって構成されたインナーロータ型の三相のブラシレスＤＣモータである。但し、モータ１７０は、三相のブラシレスＤＣモータに限るものではなく、例えば単相ブラシレスＤＣモータ等、その他のモータであってもよい。

【0064】

＜ウォーターポンプの動作＞
実際にウォーターポンプ１００が作動し、ロータ１５０とステータ１６０との電磁気的作用によりシャフト１６５を中心としてロータ本体１５１が回転すると、ロータ本体１５１と一体に固定されたインペラ１４０が回転し、吸入部１２３から吸入した流体を複数の羽根１４９の作用により径方向の外側（矢印ｃ方向）の吐出部１２５から圧送することができる。

【0065】

このウォーターポンプ１００では、吸入部１２３から吸入した流体がインペラ１４０の膨出部１４１ｐの天面１４１ｐｔから飛び出したロータ本体１５１におけるボス部１５４の凸部分１５４ｂに衝突する。

【0066】

また、ウォーターポンプ１００では、インペラ１４０における円柱体１４２の頭部１４２ａが吸入部１２３と一体に設けられた軸止部１２４における円錐体部１２４ｂの内周面１２４ｃ（底面）と斜面接触している。

【0067】

これにより、ウォーターポンプ１００では、インペラ１４０における円柱体１４２の頭部１４２ａと吸入部１２３の軸止部１２４との接触抵抗が小さくなり、かつ、インペラ１４０の円柱体１４２と吸入部１２３とを自動的に調心させることができる。すなわち、インペラ１４０における円柱体１４２の頭部１４２ａは、インペラ１４０の回転中心となる部位となる。

【0068】

かくしてウォーターポンプ１００は、インペラ１４０の軸心と吸入部１２３の軸心とが一致するので、最も効率の良い状態で流体を吸入部１２３から吐出部１２５へ流すことができる。

【0069】

なお、ウォーターポンプ１００においては、インペラ１４０におけるシャフト支持部１４７のすり鉢状面１４７ｍに対してシャフト１６５の上側（矢印ａ方向）の断面半円形状の先端部が斜面接触しているため、インペラ１４０とシャフト１６５との間でも自動的に調心することができる。

【0070】

＜第２の実施の形態＞
続いて、本発明の一例である第２の実施の形態について図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の一例である第２の実施の形態にかかるウォーターポンプの構成を示す縦断面図である。

【0071】

なお、第２の実施の形態においても、説明の便宜上、軸Ｘに沿った矢印ａ方向を上側または一方側とする。軸Ｘに沿った矢印ｂ方向を下側または他方側とする。ここで、矢印ａｂ方向を上下方向またはＸ軸方向と称する。但し、上下方向は、鉛直方向とは必ずしも一致しない。また、矢印ｃｄ方向を径方向または水平方向と称し、軸Ｘから離れる矢印ｃ方向を外側または径方向一方側、軸Ｘに近づく矢印ｄ方向を内側または径方向他方側と称する。

【0072】

図２との対応部分に同一符号を付した図７において、ウォーターポンプ２００は、第１の実施の形態における軸止部１２４に代えて異なる形状の軸止部２２４が設けられており、それ以外の構成は共通である。

【0073】

軸止部２２４は、吸入部１２３の内周面に対して、１２０度間隔で設けられた３本の腕部２２４ａによって吸入部１２３と一体に結合されている。

【0074】

３本の腕部２２４ａの中心には、円柱状の本体部２２４ｐが設けられ、その本体部２２４ｐの下側（矢印ｂ方向）の端部には、インペラ１４０の円柱体１４２の頭部１４２ａと接触する、径方向と平行な平坦面２２４ｃが形成されている。

【0075】

この場合、軸止部２２４における本体部２２４ｐの平坦面２２４ｃ（底面）とインペラ１４０の円柱体１４２の頭部１４２ａとは点接触となる。これによりウォーターポンプ２００では、インペラ１４０が回転する際の接触抵抗が小さくなるので、インペラ１４０が効率的に回転し得、かくして流体を効率的に圧送することができる。

【0076】

また、軸止部２２４の本体部２２４ｐにおいては、平坦面２２４ｃの外周側の端部から下側（矢印ｂ方向）および外側（矢印ｃ方向）へ傾斜して延びる傘部２２４ｄを有している。

【0077】

＜第３の実施の形態＞
続いて、本発明の一例である第３の実施の形態について図８および図９を参照しながら説明する。図８は、本発明の一例である第３の実施の形態にかかるウォーターポンプの構成を示す縦断面図である。図９は、本発明の一例である第３の実施の形態にかかるウォーターポンプのロータ本体とインペラとの結合状態を拡大して示す縦断面図である。

【0078】

図２との対応部分に同一符号を付した図８において、ウォーターポンプ３００は、第１および第２の実施の形態とは異なるインペラ２４０およびロータ本体２５１を有しており、それ以外の構成は共通である。

【0079】

ロータ本体２５１は、その上側（矢印ａ方向）の端部に円錐台部２５３を有し、その円錐台部２５３の頂部から上側（矢印ａ方向）に突出した円柱体部分２５４と、その円柱体部分２５４の周囲に配置された３個のボス部１５４（壁柱部分１５４ａ、および、凸部分１５４ｂ）とを有している。ボス部１５４については、第１および第２の実施の形態と同じである。

【0080】

また、ロータ本体２５１は、円柱体部分２５４の中心から上側（矢印ａ方向）に突出した軸体部分２５５ａ、および、その軸体部分２５５ａの上側端部に形成された半球状の軸体頭部２５５ｂからなる回転軸２５５を有している。

【0081】

この場合、すなわち、回転軸２５５の軸体頭部２５５ｂは、インペラ２４０の回転軸の中心となる部位である。これにより、インペラ２４０は、一体に結合されたロータ本体２５１のように軸体頭部２５５ｂを回転軸の中心として軸止部１２４の円錐状の内周面１２４ｃ（底面）と斜面接触した状態で回転することができる。

【0082】

一方、インペラ２４０は、図９に示すように、ロータ本体２５１の回転軸２５５を挿通するための貫通孔２５６ｈが形成された基部としての円筒状の回転軸保持部２５６、その回転軸保持部２５６の周囲に環状に配置された３個の長孔１４５ｈ（図４参照）を有している。

【0083】

ロータ本体２５１とインペラ２４０とは、溶着によって一体に形成されている。具体的には、インペラ２４０における回転軸保持部２５６の貫通孔２５６ｈにロータ本体２５１の軸体部分２５５ａを挿通すると共に、３個のボス部１５４の壁柱部分１５４ａをインペラ２４０の３個の長孔１４５ｈに挿通した後に、それぞれ飛び出た部分を熱カシメすることにより結合する。

【0084】

このようにウォーターポンプ３００では、ロータ本体２５１の軸体頭部２５５ｂがインペラ２４０の回転軸の中心となる。第１および第２の実施の形態におけるウォーターポンプ１００，２００では、インペラ１４０の円柱体１４２の頭部１４２ａが回転軸の中心となっている。したがってインペラ１４０，２４０の回転軸の中心は、インペラ１４０の一部であってもよく、ロータ本体２５１の一部であってもよい。

【0085】

＜他の実施の形態＞
以上、本発明のモータについて、好ましい第１乃至第３の実施の形態を挙げて説明したが、本発明のモータは上記第１乃至第３の実施の形態の構成に限定されるものではない。

【0086】

なお、第１乃至第３の実施の形態におけるウォーターポンプ１００，２００，３００においては、エンジンルームに取り付けられる場合を一例として説明したが、本発明はこれに限らず、近年普及したハイブリッド車や電気自動車において、インバータ等の電動機器やバッテリに対して冷却水を強制循環させる場合に用いるようにしてもよい。

【0087】

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のウォーターポンプを適宜改変し、また各種構成の組み合わせを変更することができる。かかる変更によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【符号の説明】

【0088】

１００，２００，３００…ウォーターポンプ、１２０…ポンプハウジング、１２０ｓ…インペラ収容空間、１２１…ポンプハウジング本体部、１２１ｍ…溝、１２３…吸入部、１２４，２２４…軸止部、１２４ａ，２２４ａ…腕部、１２４ｄ…フランジ部、１２４ｐ…本体部、１２５…吐出部、１２６…シール部材、１３０…モータハウジング、１３０ｓ…モータ収容空間、１３１…モータハウジング本体部、１３２…フランジ部分、１３３…カバー、１３５…フランジ、１４０，２４０…インペラ、１４１…主板、１４１ｐ…膨出部（基部）、１４１ｐｔ…天面、１４２…円柱体、１４２ａ…頭部、１４２ｂ…円錐体部、１４２ｃ…内周面、１４５ｈ…長孔、１４７…シャフト支持部、１４７ａ…支持片、１４７ｍ…すり鉢状面、１４９…羽根、１５０…ロータ、１５１，２５１…ロータ本体、１５１ａ…ロータ本体部、１５１ａｈ…貫通孔、１５２…フランジ部、１５３，２５３…円錐台部、１５３ｈ…貫通孔、１５３ｋ…円錐状面、１５３ｔ…周端面、１５４…ボス部、１５４ａ…壁柱部分、１５４ｂ…凸部分、１５９…マグネット、１６０…ステータ、１６１…ステータコア、１６２…コイル、１６５…シャフト、１７０…モータ、１８０…樹脂、１８０ｓ…ロータ収容空間、２２４ｐ…本体部、２２４ｃ…平坦面、２２４ｄ…傘部、２５４…円柱体部分、２５５…回転軸、２５５ａ…軸体部分、２５５ｂ…軸体頭部、２５６…回転軸保持部、２５６ｈ…貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】