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(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】P2024005158
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】ポンプ装置
(51)【国際特許分類】
   F04D 13/06 20060101AFI20240110BHJP
【FI】
F04D13/06 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022105226
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000002233
【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142619
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100153316
【弁理士】
【氏名又は名称】河口 伸子
(74)【代理人】
【識別番号】100196140
【弁理士】
【氏名又は名称】岩垂 裕司
(72)【発明者】
【氏名】伊佐治 直哉
【テーマコード(参考)】
3H130
【Fターム(参考)】
3H130AA02
3H130AB23
3H130AB46
3H130AC30
3H130BA33A
3H130BA33C
3H130CB06
3H130EA06C
3H130EA07A
3H130EA07C
3H130EB01C
3H130EB03C
3H130ED04A
3H130ED04C
(57)【要約】
【課題】ポンプ装置のロータが回転する際に駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制する。
【解決手段】ポンプ装置1のインペラ25を回転させるモータ10において、ロータ4は、円筒形の駆動マグネット8の内側に嵌まる円筒部41を備えるロータ部材40と、円筒部41の内側に嵌まるラジアル軸受11を備える。円筒部41におけるマグネット保持部410の外周面には、駆動マグネット8の内周面との間に流路F1を形成する第1流路溝46が設けられている。第1流路溝46は、第1溝部461と、第1溝部461に対してロータ4の回転方向の後方側R2に配置される第2溝部462とを第3溝部463を介して接続したU字状の溝である。第1流路溝46には、回転方向の前方側R1に位置する第1溝部461からポンプ室20の流体が流入する。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロータおよび前記ロータの外周側を囲むステータを備えるモータと、
前記ロータの回転軸線に沿う方向を軸線方向とするとき、前記ステータに対して前記軸線方向の一方側に設けられたポンプ室に配置されて前記ロータと一体に回転するインペラと、を有し、
前記ロータは、円筒形の駆動マグネットと、前記駆動マグネットの内側に嵌まる円筒部が設けられたロータ部材を備え、前記円筒部の内側にラジアル軸受が保持され、
前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の一方には、前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の他方との間に流路を形成する第1流路溝が設けられ、
前記第1流路溝は、前記軸線方向に延びる第1溝部と、前記第1溝部に対して前記ロータの回転方向の後方側において前記軸線方向に延びる第2溝部と、周方向に延びて前記第1溝部および前記第2溝部の前記軸線方向の端部を接続する第3溝部と、を備え、
前記駆動マグネットの外周側には、前記ステータの内周側を覆う隔壁部材との間に前記ポンプ室に連通する隙間が設けられ、
前記第1溝部における前記第3溝部とは前記軸線方向で反対側の端部が前記隙間に連通することを特徴とするポンプ装置。
【請求項2】
前記ロータ部材は、前記円筒部から外周側へ突出して前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部を支持する座部を備え、
前記座部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との間に、前記第1溝部と前記隙間とを連通する流入口が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のポンプ装置。
【請求項3】
前記座部は、前記第1溝部の径方向外側に形成された凹部を備え、
前記流入口は、前記凹部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との隙間であることを特徴とする請求項2に記載のポンプ装置。
【請求項4】
前記凹部の周方向の幅は、前記第1溝部の周方向の幅以上であることを特徴とする請求項3に記載のポンプ装置。
【請求項5】
前記凹部は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がることを特徴とする請求項3に記載のポンプ装置。
【請求項6】
前記座部は、前記凹部の内側において前記駆動マグネットに向けて突出する周り止め突起を備え、
前記駆動マグネットは、前記周り止め突起が嵌まる周り止め凹部を備えることを特徴とする請求項3に記載のポンプ装置。
【請求項7】
前記座部は、前記第3溝部の径方向外側において前記駆動マグネットと前記軸線方向に当接する平坦部を備え、
前記平坦部は、前記第3溝部よりも周方向の幅が広いことを特徴とする請求項2に記載のポンプ装置。
【請求項8】
前記円筒部の外周面に前記第1流路溝が形成され、
前記円筒部の内周面には、前記ラジアル軸受の外周面との間に流路を形成する第2流路溝が形成され、
前記第2流路溝は、前記第1流路溝と周方向の位置が異なることを特徴とする請求項1に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インペラをモータによって回転させるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、ポンプ室に配置されたインペラをモータで回転させるポンプ装置が記載される。モータは、インペラと一体に回転するロータを備える。ロータは、円筒状のラジアル軸受を内側に保持する円筒部を備えており、円筒部の外周側に円筒状の駆動マグネットが固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010-246238号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のロータは、ラジアル軸受を介して固定軸に回転可能に支持される。ロータが回転する際、摩擦等によりラジアル軸受が高温となり、その熱により駆動マグネットも高温となるため、部品の寿命低下や駆動マグネットの磁気特性低下が問題となる。
【0005】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポンプ装置のロータが回転する際に駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、ロータおよび前記ロータの外周側を囲むステータを備えるモータと、前記ロータの回転軸線に沿う方向を軸線方向とするとき、前記ステータに対して前記軸線方向の一方側に設けられたポンプ室に配置されて前記ロータと一体に回転するインペラと、を有し、前記ロータは、円筒形の駆動マグネットと、前記駆動マグネットの内側に嵌まる円筒部が設けられたロータ部材を備え、前記円筒部の内側にラジアル軸受が保持され、前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の一方には、前記円筒部の外周面と前記駆動マグネットの内周面の他方との間に流路を形成する第1流路溝が設けられ、前記第1流路溝は、前記軸線方向に延びる第1溝部と、前記第1溝部に対して前記ロータの回転方向の後方側において前記軸線方向に延びる第2溝部と、周方向に延びて前記第1溝部および前記第2溝部の前記軸線方向の端部を接続する第3溝部と、を備え、前記駆動マグネットの外周側には、前記ステータの内周側を覆う隔壁部材との間に前記ポンプ室に連通する隙間が設けられ、前記第1溝部における前記第3溝部とは前記軸線方向で反対側の端部が前記隙間に連通することを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、ロータ部材の円筒部と駆動マグネットとの間にポンプ室に連通する流路が形成されるので、駆動マグネットおよび円筒部を冷却でき、円筒部を介してラジアル軸受を冷却できる。この流路を形成するために円筒部の外周面または駆動マグネットの内周面に設けられた第1流路溝は、軸線方向に延びる第1溝部と第2溝部を第3溝部によって軸線方向に1回折り返した形状(U字状)に接続した形状である。このようにすると、単に直線状の流路を設ける場合と比較して、流体に接する面積を広くすることができる。従って、冷却効果を高めることができる。また、ロータの回転方向の前方側に位置する第1溝部が駆動マグネットの外周側の空間(隙間)に連通しているので、第1溝部にポンプ室の流体が流入する。ロータが回転する際、慣性力によって回転方向の後方側へ流体が流れる。従って、回転方向の前方側に位置する第1溝部に流体が流入するように構成するこ
とで、流路に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。これにより、駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制でき、部品寿命の低下を抑制できる。また、駆動マグネットの磁気特性の低下を抑制できる。
【0008】
本発明において、前記ロータ部材は、前記円筒部から外周側へ突出して前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部を支持する座部を備え、前記座部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との間に、前記第1溝部と前記隙間とを連通する流入口が設けられていることが好ましい。このように、座部を設けることにより、駆動マグネットの軸線方向の位置精度を高めることができる。また、座部を設けた場合でも、流入口から第1溝部に流体を流入させることができる。従って、駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制できる。
【0009】
本発明において、前記座部は、前記第1溝部の径方向外側に形成された凹部を備え、前記流入口は、前記凹部と前記駆動マグネットの前記軸線方向の端部との隙間であることが好ましい。このように、座部に凹部を設けることにより、流入口を大きくすることができる。従って、第1溝部に流体が流入しやすくなり、多くの流体を流すことができるので、冷却効果を高めることができる。
【0010】
本発明において、前記凹部の周方向の幅は、前記第1溝部の周方向の幅以上であることが好ましい。このようにすると、第1溝部に多くの流体が流入するので、冷却効果を高めることができる。
【0011】
本発明において、前記凹部は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がることが好ましい。このようにすると、凹部から第1溝部に流体が流入する際に流体圧が高まるので、多くの流体が流れるようになる。よって、冷却効果を高めることができる。
【0012】
本発明において、前記座部は、前記凹部の内側において前記駆動マグネットに向けて突出する周り止め突起を備え、前記駆動マグネットは、前記周り止め突起が嵌まる周り止め凹部を備えることが好ましい。このようにすると、駆動マグネットの周方向の位置決めが容易である。また、周り止め突起は、径方向の寸法を大きくしても周方向の位置決めには影響がない。従って、周り止め凹部の径方向の長さを周り止め突起よりも大きくして流体が流れる隙間を増やすことができる。これにより、第1溝部に多くの流体を流入させることができるので、冷却効果を高めることができる。
【0013】
本発明において、前記座部は、前記第3溝部の径方向外側において前記駆動マグネットと前記軸線方向に当接する平坦部を備え、前記平坦部は、前記第3溝部よりも周方向の幅が広いことが好ましい。このように、第3溝部の径方向外側においては、座部に凹部を設けずに平坦な形状にすることにより、第1流路溝の流出側の端部を塞ぐことができる。流入側の端部には流入口を設ける一方、流出側の端部は塞ぐことにより、差圧を発生させることができる。これにより、第1流路溝に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。
【0014】
本発明において、前記円筒部の外周面に前記第1流路溝が形成され、前記円筒部の内周面には、前記ラジアル軸受の外周面との間に流路を形成する第2流路溝が形成され、前記第2流路溝は、前記第1流路溝と周方向の位置が異なることが好ましい。このようにすると、第2流路溝と第1流路溝の周方向の位置が一致した箇所において円筒部の肉厚が薄くなることを回避できる。従って、円筒部の強度を確保できる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ロータ部材の円筒部と駆動マグネットとの間にポンプ室に連通する流
路が形成されるので、駆動マグネットおよび円筒部を冷却でき、円筒部を介してラジアル軸受を冷却できる。この流路を形成するために円筒部の外周面または駆動マグネットの内周面に設けられた第1流路溝は、軸線方向に延びる第1溝部と第2溝部を第3溝部によって軸線方向に1回折り返した形状(U字状)に接続した形状である。このようにすると、単に直線状の流路を設ける場合と比較して、流体に接する面積を広くすることができる。従って、冷却効果を高めることができる。また、ロータの回転方向の前方側に位置する第1溝部が駆動マグネットの外周側の空間(隙間)に連通しているので、第1溝部にポンプ室の流体が流入する。ロータが回転する際、慣性力によって回転方向の後方側へ流体が流れる。従って、回転方向の前方側に位置する第1溝部に流体が流入するように構成することで、流路に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。これにより、駆動マグネットおよびラジアル軸受の温度上昇を抑制でき、部品寿命の低下を抑制できる。また、駆動マグネットの磁気特性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明を適用したポンプ装置の外観斜視図である。
図2図1に示すポンプ装置を回転軸線を含む平面で切断した断面図である。
図3】ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を軸線方向の一方側から見た分解斜視図である。
図4】ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を軸線方向の他方側から見た分解斜視図である。
図5】ロータ部材を軸線方向の一方側から見た斜視図である。
図6】ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を回転軸線を含む平面で切断した断面図(図7のB-B位置で切断した断面図)である。
図7】ロータ部材、駆動マグネット、ラジアル軸受、および支軸を回転軸線に対して垂直な平面で切断した断面図(図6のA-A位置で切断した断面図)である。
図8】ロータ部材を第1流路溝が形成された側(X1方向)から見た斜視図である。
図9】ロータ部材を第3流路溝が形成された側(X2方向)から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るポンプ装置1を説明する。以下の説明において、軸線方向とは、モータ10の回転軸線Lが延在している方向を意味し、径方向の内側および径方向の外側における径方向とは、回転軸線Lを中心とする半径方向を意味し、周方向とは、回転軸線Lを中心とする回転方向を意味する。
【0018】
(全体構成)
図1は、本発明を適用したポンプ装置1の外観斜視図である。図2は、図1に示すポンプ装置1を回転軸線Lを含む平面で切断した断面図である。図1図2に示すように、ポンプ装置1は、軸線方向の一方側L1へ延びる吸入管21および吐出管22を備えたケース2と、ケース2に対して軸線方向の他方側L2に配置されたモータ10と、ケース2の内部のポンプ室20に配置されたインペラ25とを有する。インペラ25は、モータ10によって回転軸線L周りに回転駆動される。本形態のポンプ装置1において、ポンプ室20を流れる流体は液体である。ポンプ装置1は、例えば、環境温度や流体温度が変化しやすい条件で使用される。
【0019】
モータ10は、円環状のステータ3と、ステータ3の内側に配置されたロータ4と、ステータ3を覆う樹脂製のハウジング6と、ロータ4を回転可能に支持する支軸5を備える。支軸5は、金属製あるいはセラミック製である。インペラ25は、ロータ4と一体に回転する。図2に示すように、ポンプ装置1では、ステータ3に対して軸線方向の一方側L1にインペラ25およびポンプ室20が設けられている。
【0020】
図2に示すように、ポンプ室20は、ケース2とハウジング6との間に設けられている。ケース2は、ポンプ室20の軸線方向の一方側L1の壁面23、および周方向に延在する側壁29を構成する。図1に示すように、ケース2は、モータ10の回転軸線Lに沿って延在する吸入管21と、モータ10の回転軸線Lに対して直交する方向に延在する吐出管22とを備える。吸入管21は、回転軸線Lに対して同心状に設けられている。
【0021】
モータ10において、ステータ3は、ステータコア31と、ステータコア31に対して軸線方向の一方側L1から重なるインシュレータ32と、ステータコア31に対して軸線方向の他方側L2から重なるインシュレータ33と、ステータコア31に設けられた複数の突極にインシュレータ32、33を介して巻回された複数のコイル35とを有する。モータ10は3相モータである。従って、複数のコイル35は、U相コイル、V相コイル、およびW相コイルによって構成される。
【0022】
ロータ4は、樹脂製のロータ部材40を備える。ロータ部材40は、回転軸線Lに沿って軸線方向に延在する円筒部41を備える。円筒部41は、ステータ3の径方向の内側からポンプ室20に向けて延在し、ポンプ室20で開口している。円筒部41の外周面には、円筒状の駆動マグネット8が保持される。駆動マグネット8は、ステータ3に径方向の内側で対向する。駆動マグネット8は、例えば、ネオジムボンド磁石からなる。
【0023】
ロータ部材40において、円筒部41の軸線方向の一方側L1の端部には、円板状のフランジ部45が形成されており、フランジ部45には、軸線方向の一方側L1から円板26が連結される。円板26の中央には中央穴260が形成されている。円板26のフランジ部45と対向する面には、中央穴260の周囲から円弧状に湾曲しながら径方向の外側に延在する複数の羽根部261が等角度間隔に形成されており、円板26は、羽根部261を介してフランジ部45に固定される。従って、フランジ部45と円板26とによって、ロータ部材40の円筒部41に接続されたインペラ25が構成される。本形態において、円板26は、径方向の外側に向かうにしたがってフランジ部45の側に向かう方向に傾いている。
【0024】
ロータ部材40において、円筒部41の径方向の内側には円筒状のラジアル軸受11が保持される。ロータ4は、ラジアル軸受11を介して支軸5に回転可能に支持される。支軸5の軸線方向の他方側L2の端部は、ハウジング6の底壁63に形成された軸穴65に保持される。ケース2には、支軸5の軸線方向の一方側L1の端部にポンプ室20の側で対向して支軸5のポンプ室20側への可動範囲を制限する受け部280が形成されている。ケース2は、吸入管21の内周面からモータ10の側に延在する3本の支持部27を備える。支持部27の端部には、支軸5が内側に位置する筒部28が形成されており、筒部28の軸線方向の一方側L1の底部に受け部280が設けられている。
【0025】
支軸5の軸線方向の一方側L1の端部には円環状のスラスト軸受12が装着されており、スラスト軸受12は、ラジアル軸受11と筒部28の間に配置されている。ここで、支軸5の他方側L2の端部および軸穴65は、少なくとも一部が断面D字形状である(図3図4参照)。また、支軸5の一方側L1の端部およびスラスト軸受12の穴は断面D字形状である。従って、ハウジング6に対する支軸5およびスラスト軸受12の回転が阻止される。
【0026】
ハウジング6は、ステータ3を径方向の両側、および軸線方向の両側から覆う樹脂封止部材60である。樹脂封止部材60は、ポリフェニレンサルファイド(PPS:Polyphenylene Sulfide)からなる。ステータ3は、インサート成形により樹脂封止部材60と一体化される。ハウジング6は、ポンプ室20の軸線方向の一方側L1の壁面23に対向する第1隔壁部61と、ステータ3と駆動マグネット8との間に介在
する第2隔壁部62と、第2隔壁部62の他方側L2の端に設けられた底壁63とを有する隔壁部材である。また、ハウジング6は、ステータ3を径方向の外側から覆う円筒状の胴部66を備える。
【0027】
図1図2に示すように、ハウジング6の軸線方向の他方側L2の端部64には、軸線方向の他方側L2からカバー18が固定される。図2に示すように、カバー18とハウジング6の底壁63との間には、コイル35に対する給電を制御する回路が設けられた基板19が配置される。基板19には、ステータ3からハウジング6の底壁63を貫通して軸線方向の他方側L2に突出した金属製の巻線端子71が半田により接続される。
【0028】
ハウジング6は、底壁63から軸線方向の他方側L2に突出した第1柱状部67と、第1柱状部67に対して周方向に離間した位置において底壁63から軸線方向の他方側L2に突出した第2柱状部(図示せず)を備える。基板19は、ねじによって第1柱状部67および第2柱状部(図示せず)に固定される。
【0029】
図1に示すように、ハウジング6は、ステータ3の外周側を囲む胴部66から径方向外側へ延びる筒状のコネクタハウジング69を備える。コネクタハウジング69の内側には、一端が基板19に接続されたコネクタ端子が配置される。コネクタハウジング69にコネクタを連結すると、基板19に実装される回路で生成された駆動電流が巻線端子71を介して各コイル35に供給される。その結果、ロータ4がモータ10の回転軸線L周りに回転する。これにより、ポンプ室20内でインペラ25が回転してポンプ室20の内部が負圧となるため、流体は吸入管21からポンプ室20に吸い込まれて、吐出管22から吐出される。
【0030】
(駆動マグネットおよびラジアル軸受の保持構造)
図3図4は、ロータ部材40、駆動マグネット8、ラジアル軸受11、および支軸5の分解斜視図である。図3は、軸線方向の一方側L1から見た分解斜視図であり、図4は、軸線方向の他方側L2から見た分解斜視図である。図5は、ロータ部材40を軸線方向の一方側L1から見た斜視図である。図6は、ロータ部材40、駆動マグネット8、ラジアル軸受11、および支軸5を回転軸線を含む平面で切断した断面図であり、図7のB-B位置で切断した断面図である。図7は、ロータ部材40、駆動マグネット8、ラジアル軸受11、および支軸5を回転軸線Lに対して垂直な平面で切断した断面図であり、図6のA-A位置で切断した断面図)である。
【0031】
本明細書において、XYZの3方向は互いに直交する方向である。X方向の一方側をX1とし、X方向の他方側をX2とし、Y方向の一方側をY1とし、Y方向の他方側をY2とし、Z方向の一方側をZ1とし、Z方向の他方側をZ2とする。Z方向は軸線方向と一致し、Z1方向は軸線方向の一方側L1と一致し、Z2方向は軸線方向の他方側L2と一致する。
【0032】
図2図4に示すように、ロータ部材40は、フランジ部45から他方側L2に離間した位置で円筒部41から径方向外側へ突出した円環状の座部42を備える。図6に示すように、円筒部41は、座部42から他方側L2へ延びるマグネット保持部410を備える。マグネット保持部410は、円筒状の駆動マグネット8の内側に嵌って駆動マグネット8を保持する。その際、座部42は、駆動マグネット8の軸線方向の一方側L1の端部を支持する。マグネット保持部410における座部42とは軸線方向で反対側(軸線方向の他方側L2)の端部には、駆動マグネット8に軸線方向で重なるカシメ部43が形成されている。
【0033】
図6に示すように、円筒部41の内周面には、径方向内側へ突出する円環状の第1凸部
441および第2凸部442が形成されている。第1凸部441は、ラジアル軸受11の軸線方向の一方側L1の段部116に配置される。第2凸部442は、ラジアル軸受11の軸線方向の他方側L2の段部117に配置される。ロータ部材40を製造する際、ラジアル軸受11をインサート成形した樹脂成形品とする。これにより、ラジアル軸受11を第1凸部441と第2凸部442の間に保持することができる。
【0034】
図4図6に示すように、マグネット保持部410の軸線方向の他方側L2の端部は、第2凸部442に対して他方側L2へ延びる突出部411を備えており、突出部411の先端にカシメ部43が形成される。図4に示すように、突出部411は、径方向で反対側の2箇所を軸線方向の一方側L1に切り欠いた切欠き部412を備える。一方の切欠き部412は回転軸線Lに対してX1方向の角度位置に設けられ、他方の切欠き部412は回転軸線Lに対してX2方向の角度位置に設けられている。本形態では、カシメ部43は切欠き部412が形成された部分を除いて円弧状に延びている。
【0035】
図4に示すように、ロータ部材40の座部42は、軸線方向の一方側L1に凹む凹部421と、各凹部421の底面から軸線方向の他方側L2に突出する周り止め突起422を備える。凹部421は、等角度間隔で複数位置(本形態では、120度間隔で3箇所)に設けられている。周方向で隣り合う凹部421の間の部分は、軸線方向に対して垂直な平坦部423となっている。
【0036】
凹部421は、座部42の内縁から外縁まで拡がる。周り止め突起422は、凹部421の周方向の中央に配置され、座部42の内縁から座部42の径方向の途中位置まで延びている。従って、周り止め突起422は、周方向の両側および径方向外側が凹部421に囲まれている。周り止め突起422の軸線方向の高さは、凹部421の軸線方向の深さよりも大きい。そのため、周り止め突起422は、平坦部423に対して軸線方向の他方側L2の位置まで突出している。
【0037】
駆動マグネット8をマグネット保持部410に固定する際、駆動マグネット8の軸線方向の一方側L1の端部を座部42の平坦部423に対して軸線方向の他方側L2から当接させる。その際、周り止め突起422は、駆動マグネット8の軸線方向の一方側L1の端面に形成された周り止め凹部81(図3参照)に嵌合する。これにより、駆動マグネット8の周方向の角度位置が規定され、ロータ部材40に対する駆動マグネット8の回転が阻止される。
【0038】
(駆動マグネットおよびラジアル軸受を冷却するための流路)
図3図4に示すように、ロータ部材40は、円筒部41におけるマグネット保持部410の外周面に形成された第1流路溝46を備える。第1流路溝46は、径方向内側に一定深さで凹む凹部である。駆動マグネット8の内側にマグネット保持部410を嵌め込むと、駆動マグネット8の内周面とマグネット保持部410との間には第1流路溝46によって規定される形状の流路F1(図7参照)が形成される。この流路F1は、後述するように駆動マグネット8とハウジング6の第2隔壁部62との隙間G1(図2参照)と連通する。そのため、隙間G1を経由してポンプ室20の流体が流路F1を流れるので、駆動マグネット8およびマグネット保持部410が冷却される。
【0039】
図5に示すように、ロータ部材40は、円筒部41の内周面に形成された第2流路溝47を備える。第2流路溝47は、軸線方向に延びる円弧状断面の凹部である。第2流路溝47は、円筒部41の軸線方向の一方側L1の端部まで延びてフランジ部45の内周縁に開口し、ポンプ室20に連通する。円筒部41の内側には、第2流路溝47と同一の角度位置において第1凸部441および第2凸部442を貫通する開口部471、472が形成されている。
【0040】
図4図5に示すように、第2流路溝47は、円筒部41の内周面において径方向で反対側の2箇所に形成されている。2箇所の第2流路溝47の角度位置は、円筒部41の他方側L2の端部を切り欠いた2箇所の切欠き部412の角度位置と一致する。従って、図4に示すように、円筒部41の軸線方向の他方側L2の端部では、2箇所の切欠き部412のそれぞれの径方向内側に第2凸部442を貫通する開口部472が配置され、開口部472の径方向外側はカシメ部43によって塞がれていない。
【0041】
図3図4に示すように、ラジアル軸受11の外周面には、軸線方向に延びる溝部111が形成されている。溝部111のうちの2本は、第2流路溝47と同一角度位置に配置される。円筒部41の内側にラジアル軸受11を保持すると、図7に示すように、円筒部41の内周面とラジアル軸受11の外周面との間には、第2流路溝47および溝部111によって軸線方向に延びる流路F2(図7参照)が形成される。流路F2の一端は、上記のようにフランジ部45まで延びてポンプ室20に連通する。流路F2の他端は、第2凸部442の開口部472および切欠き部412を経由して、駆動マグネット8とハウジング6の底壁63との隙間G2(図2参照)に連通する。従って、ポンプ室20の流体が流路F2を流れるので、ラジアル軸受11および円筒部41が冷却される。
【0042】
(流路溝の形状および配置)
図8は、ロータ部材40を第1流路溝46が形成された側(X1方向)から見た斜視図である。図9は、ロータ部材40を第3流路溝49が形成された側(X2方向)から見た斜視図である。図8図9は、円筒部41の他方側L2の端部を図6のC-C位置で切断した図である。図3図4図8図9に示すR1方向は、ロータ4の回転方向の前方側であり、R2方向はロータ4の回転方向の後方側である。
【0043】
図4図8に示すように、第1流路溝46は、軸線方向に延びる第1溝部461と、第1溝部461に対してロータ4の回転方向の後方側R2において軸線方向に延びる第2溝部462と、周方向に延びて第1溝部461と第2溝部462の軸線方向の他方側L2の端部を接続する第3溝部463を備える。すなわち、第1流路溝46は、軸線方向に1回折り返した形状の溝であり、略U字状の溝である。第1溝部461と第2溝部462は、周方向の幅が同一である。
【0044】
第1流路溝46は、第1溝部461の軸線方向の一方側L1の端部が以下に説明する流入口48を介して駆動マグネット8と第2隔壁部62との隙間G1に連通しており、ポンプ室20の流体は第1溝部461から第1流路溝46に流入する。第3溝部463および第2溝部462は第1溝部461に対して回転方向の後方側R2に設けられているため、ロータ4がR1方向に回転する際、慣性力によって第1溝部461の流体がR2方向に移動して第3溝部463および第2溝部462を流れ、図4に示すD方向の流れが発生する。これにより、第1溝部461内が負圧となってさらに流体が流入する。つまり、ロータ4が回転する間は、第1流路溝46を図4に示すD方向に流体が流れ続ける。
【0045】
図8に示すように、ロータ部材40の座部42には凹部421が形成されており、図8において破線で示す駆動マグネット8の軸線方向の一方側L1の端面と凹部421の底面との間には径方向外側に開口する流入口48が形成される。凹部421は第1溝部461の径方向外側に形成されているため、流入口48を介して第1溝部461と駆動マグネット8の外周側の隙間G1(図2参照)とが連通する。本形態では、凹部421の径方向内側の端部は、第1溝部461と繋がっており、凹部421の径方向内側の端部と第1溝部461は、周方向の幅が同一である。凹部421は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が増大する扇形形状であるため、径方向外側から流体が流れ込みやすい。
【0046】
図7に示すように、駆動マグネット8に形成された周り止め凹部81は、径方向の寸法が周り止め突起422よりも長い。そのため、周り止め突起422の径方向外側の側面と、周り止め凹部81の径方向の内側面との間には、流路となる隙間G3が形成される。図6に示すように、周り止め凹部81の軸線方向の深さは、周り止め突起422との間に軸線方向の隙間G4が形成される寸法である。従って、流入口48から流入した流体は、周り止め突起422の周方向の両側を流れるだけでなく、隙間G3、G4を経由して第1溝部461に流入することができる。
【0047】
図8に示すように、マグネット保持部410の外周面において、周方向で隣り合う第1溝部461と第2溝部462の間の部分は、座部42から第3溝部463まで軸線方向に延びる第1リブ51となっている。座部42における第2溝部462の径方向外側の部分は、駆動マグネット8を支持する平坦部423であるため、第2溝部462の径方向外側には、流入口48のような広い開口部が形成されない。このため、第1流路溝46は、流入側と流出側で差圧が発生するので、第1流路溝46に流体が流入しやすい。
【0048】
図8に示すように、マグネット保持部410の外周面には、第1流路溝46が周方向に並んで2箇所に形成されている。さらに、マグネット保持部410の外周面において第1流路溝46が形成されていない領域(X2方向の領域)には、図9に示すように、第1溝部461および第2溝部462と同一幅で軸線方向に延びる第3流路溝49が2本並んで形成されている。第3流路溝49は、円筒部41の軸線方向の他方側L2の端部まで延びている。
【0049】
図8に示すように、座部42に形成された3箇所の凹部421のうちの2箇所は、第1流路溝46の第1溝部461に対応する角度位置に設けられている。一方、残りの1箇所の凹部421は、図6に示すように、2箇所の第3流路溝49の一方に対応する角度位置に設けられている。従って、第3流路溝49のうちの一方には、凹部421と駆動マグネット8との間に形成される流入口48を経由して流体が流入する。
【0050】
図8図9に示すように、マグネット保持部410の外周面において、周方向で隣り合う第1溝部461の間の部分、周方向で隣り合う第3流路溝49の間の部分、および、周方向で隣り合う第1流路溝46と第3流路溝49の間の部分は、いずれも、軸線方向に延びる第2リブ52となっている。従って、マグネット保持部410の外周面には、4本の第2リブ52が形成されている。4本の第2リブ52は、いずれも円筒部41の軸線方向の他方側L2の端部まで延びている。
【0051】
4本の第2リブ52のうちの2本は、回転軸線Lに対してX方向で反対側の角度位置に設けられており、円筒部41の内周面に設けられている第2流路溝47と径方向で重なる位置に設けられている。第1リブ51および第2リブ52は、第1流路溝46および第3流路溝49の底面よりも径方向外側に突出した部分である。従って、第2流路溝47の角度位置と第2リブ52の角度位置が一致することにより、第2流路溝47を形成した部分におけるマグネット保持部410の肉厚を確保することができる。
【0052】
(本形態の主な作用効果)
以上のように、本形態のポンプ装置1は、ロータ4およびロータ4の外周側を囲むステータ3を備えるモータ10と、ステータ3に対して軸線方向の一方側L1に設けられたポンプ室20に配置されてロータ4と一体に回転するインペラ25と、を有する。ロータ4は、円筒形の駆動マグネット8と、駆動マグネット8の内側に嵌まる円筒部41が設けられたロータ部材40を備え、円筒部41の内側にラジアル軸受11が保持される。円筒部41におけるマグネット保持部410の外周面には、駆動マグネット8の内周面との間に流路F1を形成する第1流路溝46が設けられている。第1流路溝46は、軸線方向に延
びる第1溝部461と、第1溝部461に対してロータ4の回転方向の後方側R2において軸線方向に延びる第2溝部462と、周方向に延びて第1溝部461および第2溝部462の軸線方向の他方側L2の端部を接続する第3溝部463と、を備える。駆動マグネット8の外周側には、ステータ3の内周側を覆う隔壁部材としてのハウジング6の第2隔壁部62との間にポンプ室20に連通する隙間G1が設けられている。第1溝部461における第3溝部463とは軸線方向で反対側の端部(すなわち、軸線方向の一方側L1の端部)が隙間G1に連通する。
【0053】
本形態では、ロータ部材40の円筒部41と駆動マグネット8との間にポンプ室20に連通する流路F1が設けられているので、ポンプ室20の液体が流路F1を流れて駆動マグネット8および円筒部41が冷却される。この流路F1を形成するために円筒部41におけるマグネット保持部410の外周面に設けられた第1流路溝46は、軸線方向に延びる第1溝部461と第2溝部462を周方向に延びる第3溝部463によって軸線方向に1回折り返した形状(U字状)に接続した形状である。従って、単に直線状の流路F1を設ける場合と比較して、流体に接する面積が広いため、冷却効果が高い。また、ロータ4の回転方向の前方側R1に位置する第1溝部461が駆動マグネット8の外周側の空間(隙間G1)に連通しているので、第1溝部461にポンプ室20の流体が流入しやすい。ロータ4が回転するとき、慣性力によって回転方向の後方側R2へ流体が流れる。従って、回転方向の前方側R1に位置する第1溝部461に流体が流入するように構成することで、多くの流体を流路F1に流すことができ、冷却効果が高い。よって、駆動マグネット8および円筒部41の温度上昇を抑制できる。また、円筒部41を介してラジアル軸受11の温度上昇を抑制できる。温度上昇を抑制することにより、部品寿命の低下を抑制できるとともに、駆動マグネット8の磁気特性の低下を抑制できる。
【0054】
本形態では、ロータ部材40は、円筒部41から外周側へ突出して駆動マグネット8の軸線方向の端部を支持する座部42を備えており、座部42と駆動マグネット8の軸線方向の端部との間に、第1溝部461と隙間G1とを連通する流入口48が設けられている。このように、座部42を設けることにより、駆動マグネット8の軸線方向の位置精度を高めることができる。また、座部42を設けた場合でも、流入口48から第1溝部461に流体を流入させることができるので、駆動マグネット8およびラジアル軸受11の温度上昇を抑制できる。
【0055】
本形態では、座部42は、第1溝部461の径方向外側に形成された凹部421を備え、流入口48は、凹部421と駆動マグネット8の軸線方向の端部との隙間である。このように、座部42に凹部421を設けることにより、流入口48を大きくすることができる。従って、第1溝部461に流体が流入しやすくなり、多くの流体を流すことができるので、冷却効果が高い。
【0056】
本形態では、凹部421の周方向の幅は、第1溝部461の周方向の幅以上である。より詳細には、凹部421の周方向の幅は、径方向内側の端部において第1溝部461の周方向の幅と一致し、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がる。凹部421の周方向の幅を大きくすることで、第1溝部461に多くの流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。なお、凹部421の周方向の幅は、本形態と異なっていてもよい。例えば、本形態よりも凹部421の周方向の幅を大きくしてもよい。
【0057】
凹部421は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がる形状である。例えば、本形態では、軸線方向から見た凹部421の形状は、径方向外側へ向かうに従って周方向の幅が広がる扇形状である。このような形状にすると、凹部421から第1溝部461に流体が流入する際に流体圧が高まるので、流体の流れが促進される。従って、多くの流体が流れるので、冷却効果が高い。
【0058】
本形態では、ロータ部材40の座部42は、凹部421の内側において駆動マグネット8に向けて突出する周り止め突起422を備え、駆動マグネット8は、周り止め突起422が嵌まる周り止め凹部81を備える。従って、周り止め突起422を周り止め凹部81に嵌合させることで駆動マグネット8の周方向の位置決めを容易に行うことができる。また、周り止め凹部81は、径方向の寸法を大きくしても周方向の位置決めには影響がない。本形態では、周り止め突起422と周り止め凹部81との間に径方向の隙間G3を形成して流体が流れる隙間G3を増やしている。これにより、第1溝部461に多くの流体を流入させることができるので、冷却効果が高い。
【0059】
本形態では、ロータ部材40の座部42は、第3溝部463の径方向外側において駆動マグネット8と軸線方向に当接する平坦部423を備えており、平坦部423は、第3溝部463よりも周方向の幅が広い。すなわち、本形態では、第3溝部463の径方向外側においては、座部42に凹部421を設けずに平坦部423としておき、第1流路溝46の流出側の端部を塞ぐ。流入側の端部には流入口48を設ける一方、流出側の端部は塞ぐことにより、差圧を発生させることができる。これにより、第1流路溝46に流体が流入しやすくなるので、冷却効果を高めることができる。
【0060】
本形態では、円筒部41の内周面には、ラジアル軸受11の外周面との間に流路F2を形成する第2流路溝47が形成される。第2流路溝47は、第1流路溝46と周方向の位置(角度位置)が異なる。すなわち、円筒部41は、第1流路溝46よりも径方向外側に突出した部分である第2リブ52を備えており、第2流路溝47は、第2リブ52と周方向の位置が一致する。従って、第2流路溝47と第1流路溝46の周方向の位置が一致することによって円筒部41の肉厚が薄くなることを回避できる構成となっているため、円筒部41の強度を確保できる。
【0061】
(他の実施形態)
(1)円筒部41におけるマグネット保持部410の外周面に第1流路溝46を形成する代わりに、駆動マグネット8の内周面に第1流路溝46と同様のU字状の溝を形成することにより、駆動マグネット8とマグネット保持部410との間を流体が流れる構成としてもよい。
【0062】
(2)第1流路溝46を上記形態とは軸線方向で逆向きの形状としてもよい。すなわち、上記形態では、第1流路溝46は、第1溝部461の軸線方向の他方側L2の端部から軸線方向の一方側L1へ折り返す形状であり、第1溝部461の軸線方向の一方側L1の端部(すなわち、ポンプ室20側の端部)から流体が流入するように構成されているが、第1溝部461の軸線方向の一方側L1の端部から軸線方向の他方側L2へ折り返す形状とし、第1溝部461の軸線方向の他方側L2の端部(すなわち、ポンプ室20とは反対側の端部)から流体が流入する構成としてもよい。
【0063】
(3)第1流路溝46の第1溝部461および第2溝部462は、上記形態では軸線方向と平行であるが、軸線方向に対して傾いていてもよい。すなわち、本発明において、「軸線方向に延びる第1溝部」「軸線方向に延びる第2溝部」は、軸線方向と平行に延びる溝形状だけでなく、軸線方向に対して傾いて延びる溝形状も含む。
【符号の説明】
【0064】
1…ポンプ装置、2…ケース、3…ステータ、4…ロータ、5…支軸、6…ハウジング、8…駆動マグネット、10…モータ、11…ラジアル軸受、12…スラスト軸受、18…カバー、19…基板、20…ポンプ室、21…吸入管、22…吐出管、23…壁面、25…インペラ、26…円板、27…支持部、28…筒部、29…側壁、31…ステータコア
、32、33…インシュレータ、35…コイル、40…ロータ部材、41…円筒部、42…座部、43…カシメ部、45…フランジ部、46…第1流路溝、47…第2流路溝、48…流入口、49…第3流路溝、51…第1リブ、52…第2リブ、60…樹脂封止部材、61…第1隔壁部、62…第2隔壁部、63…底壁、64…端部、65…軸穴、66…胴部、67…第1柱状部、69…コネクタハウジング、71…巻線端子、81…周り止め凹部、111…溝部、116、117…段部、260…中央穴、261…羽根部、280…受け部、410…マグネット保持部、411…突出部、412…切欠き部、421…凹部、422…周り止め突起、423…平坦部、441…第1凸部、442…第2凸部、461…第1溝部、462…第2溝部、463…第3溝部、471、472…開口部、F1、F2…流路、G1、G2、G3、G4…隙間、L…回転軸線、L1…軸線方向の一方側、L2…軸線方向の他方側、R1…ロータの回転方向の前方側、R2…ロータの回転方向の後方側
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9