特許 7510159 電動ポンプ

(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】

(24)【登録日】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】電動ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/02 20060101AFI20240626BHJP

   F04D 29/62 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

F04D13/02 A

F04D29/62 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020134103

(22)【出願日】2020-08-06

(65)【公開番号】P2022030251

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】392008437

【氏名又は名称】株式会社久保田鉄工所

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 泰之

(72)【発明者】

【氏名】藤田 直丈

(72)【発明者】

【氏名】丹生 丹

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２０２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４３０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４６３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００６４６９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３０７９０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １／００－１３／１６、

１７／００－１９／０２、

２１／００－２５／１６、

２９／００－３５／００

Ｈ０５Ｋ １５／００－１５／０２、

１５／０４－１５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アキシャルギャップモータによって回転駆動されるインペラと、当該インペラを収容するハウジングとを備えた電動ポンプにおいて、
前記アキシャルギャップモータは、樹脂製のモータ筐体に固定された金属製のステータ及び当該ステータに巻装されたコイルと、前記インペラに固定された磁石及びバックヨークと、前記インペラを回転可能に支持する金属製のシャフトとを備え、前記ステータの回転中心線方向の端面と前記磁石とが回転中心線方向に並ぶように配置され、
前記ステータの中心部には、前記シャフトが挿通するシャフト挿通孔が形成され、
前記ステータ及び前記コイルは、前記モータ筐体を構成する樹脂材によって覆われて当該モータ筐体と一体化され、
前記シャフトの基端側には、径方向に延びる第１孔及び第２孔が前記シャフトの回転中心線方向に互いに間隔をあけて形成されており、
前記樹脂材の一部が前記第１孔及び前記第２孔に充填された状態で固化しており、
前記モータ筐体は、
少なくとも前記ステータの一部を覆う被覆部を有する一次成形樹脂材と、
前記ステータ及び前記コイルにおける前記一次成形樹脂材で覆われた部分以外の部分を覆うとともに、前記一次成形樹脂材と一体化された二次成形樹脂材とを有していることを特徴とする電動ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
前記シャフトの基端側の少なくとも一部は、前記モータ筐体を構成する樹脂材によって覆われて当該モータ筐体と一体化されていることを特徴とする電動ポンプ。

【請求項3】

請求項２に記載の電動ポンプにおいて、
前記ステータ及び前記シャフトの基端側は、前記一次成形樹脂材にインサート成形され、
前記コイルは、前記二次成形樹脂材にインサート成形されていることを特徴とする電動ポンプ。

【請求項4】

請求項２に記載の電動ポンプにおいて、
前記シャフトの基端側は、前記一次成形樹脂材にインサート成形され、
前記ステータ及び前記コイルは、前記二次成形樹脂材にインサート成形されていることを特徴とする電動ポンプ。

【請求項5】

請求項２に記載の電動ポンプにおいて、
前記ステータ、前記コイル及び前記シャフトの基端側は、前記二次成形樹脂材にインサート成形されていることを特徴とする電動ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インペラの回転動作により流体の吸入・吐出を行う電動ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば電動ポンプは、回転動作により水の吸入・吐出を行うインペラと、当該インペラを回転させるモータとを備えており、モータは、ハウジングに固定されたステータ及び当該ステータに巻装されたコイルと、インペラに固定された磁石及びバックヨークとで構成されている。また、インペラを回転可能に支持するシャフトが設けられており、このシャフトの基端側は外部に露出している。

【0003】

また、特許文献１の電動ポンプは、積層鉄板のコアとコイル支持枠に巻回されたコイルよりなるステータを樹脂製のモータハウジング内に一体的にモールドすることによって構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－１４４６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電動ウォーターポンプのハウジングの内部には水が存在しているので、その水がステータやコイルに接触する可能性がある。水がステータやコイルに接触すると、長期間の使用によってステータやコイルが腐食してしまうおそれがある。ウォーターポンプ以外の電動ポンプであっても、使用環境によっては水がステータやコイルに接触するおそれがあるので、同様な問題が起こり得る。

【0006】

この点、特許文献１の電動ポンプでは、コイルが巻回されたステータを樹脂製のモータハウジング内に一体的にモールドしているので、樹脂材によって水の浸入が抑制され、水がステータに接触し難くなるという利点があると考えられる。

【0007】

ここで、ロータとステータが軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップモータを挙げる。このアキシャルギャップモータがポンプの動力源として用いられることがあり、アキシャルギャップモータの場合、性能を高めるためには、ロータとステータとの間隔をできるだけ狭める必要がある。

【0008】

ところが、特許文献３の電動ポンプのようにステータを樹脂材に埋設する構造をアキシャルギャップモータに適用しようとした場合、ロータとステータとの間に樹脂材が存在することになるので、少なくとも樹脂材の厚み分は、ロータとステータとの間隔が広がってしまい、性能が低下するおそれがある。

【0009】

このことに対し、ステータを覆う樹脂材の厚みを薄くする方法が考えられるが、樹脂材の厚みを薄くすればするほど、成形時の溶融樹脂の流動性が悪化してしまい、成形が困難になる。特に、ステータは複数のコイルを有しているので形状が複雑であり、上述した薄肉部分の成形難易度が高かった。ステータを覆う部分の樹脂材に、わずかでも成形不良が発生すると、その部分から水が浸入し、ステータに接触してしまう。

【0010】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アキシャルギャップモータのステータを覆う樹脂材を、成形不良を招くことなく薄肉化してロータとステータとの間隔を狭め、性能向上と防食性向上とを両立させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、第１の発明は、アキシャルギャップモータによって回転駆動されるインペラと、当該インペラを収容するハウジングとを備えた電動ポンプにおいて、前記アキシャルギャップモータは、樹脂製のモータ筐体に固定されたステータ及び当該ステータに巻装されたコイルと、前記インペラに固定された磁石及びバックヨークと、前記インペラを回転可能に支持するシャフトとを備え、前記ステータの回転中心線方向の端面と前記磁石とが回転中心線方向に並ぶように配置され、前記ステータ及び前記コイルは、前記モータ筐体を構成する樹脂材によって覆われて当該モータ筐体と一体化され、前記モータ筐体は、少なくとも前記ステータの一部を覆う被覆部を有する一次成形樹脂材と、前記ステータ及び前記コイルにおける前記一次成形樹脂材で覆われた部分以外の部分を覆うとともに、前記一次成形樹脂材と一体化された二次成形樹脂材とを有していることを特徴とする。

【0012】

この構成によれば、一次成形樹脂材と、当該一次成形樹脂材の成形後に成形される二次成形樹脂材とを含んだモータ筐体となる。一次と二次に分けてモータ筐体を成形していることで、一次成形樹脂材の形状を簡素化しながら、二次成形樹脂材によって複雑な形状のステータ及びコイルの少なくとも一部を覆うことにより、高い防水性が得られ、防食性が高まる。例えばコイルの端子は樹脂材から露出していてもよく、この程度の露出であれば防食性の低下は殆ど懸念されない。

【0013】

一次成形樹脂材の形状が簡素化することにより、ステータの一部、例えば回転中心線方向の端面を覆う被覆部の成形性が良好になるので、薄肉化した被覆部であっても成形不良が起こりにくくなる。これにより、ロータとステータとの間隔を狭めてアキシャルギャップモータの性能を高めることができる。尚、ステータの側面の一部または全部を被覆部で覆ってもよいし、ステータの回転中心線方向の端面の一部または全部を被覆部で覆ってもよい。本例に限らず、被覆部で覆う範囲は任意に設定することができる。

【0014】

第２の発明では、前記シャフトの基端側の少なくとも一部は、前記モータ筐体を構成する樹脂材によって覆われて当該モータ筐体と一体化されていることを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、インペラを支持するシャフトも、ステータ及びコイルと共にモータ筐体と一体化することができる。

【0016】

第３の発明では、前記ステータ及び前記シャフトの基端側は、前記一次成形樹脂材にインサート成形され、前記コイルは、前記二次成形樹脂材にインサート成形されていることを特徴とする。

【0017】

第４の発明では、前記シャフトの基端側は、前記一次成形樹脂材にインサート成形され、前記ステータ及び前記コイルは、前記二次成形樹脂材にインサート成形されていることを特徴とする。

【0018】

第５の発明は、前記ステータ、前記コイル及び前記シャフトの基端側は、前記二次成形樹脂材にインサート成形されていることを特徴とする。

【0019】

この構成によれば、一次成形樹脂材の成形時に複雑な形状であるコイルが存在しないので、一次成形樹脂材の成形性がより一層良好になる。

【0020】

第６の発明では、前記シャフトの基端側には、径方向に延びる孔が形成されており、前記樹脂材の一部が前記孔に充填された状態で固化していることを特徴とする。

【0021】

この構成によれば、シャフトのモータ筐体に対する回り止めが可能になる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、アキシャルギャップモータのステータを覆う樹脂材を、成形不良を招くことなく薄肉化してロータとステータとの間隔を狭めることができ、性能向上と防食性向上とを両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施形態１に係る電動ウォーターポンプの正面図である。

【図2】図１におけるII－II線断面図である。

【図3】ステータを柱状部の突出方向先端側から見た図である。

【図4】図３におけるIV－IV線断面図である。

【図5】シャフトの断面図である。

【図6】ステータとシャフトがインサート成形された一次成形樹脂材を示す断面図である。

【図7】コイルがインサート成形された二次成形樹脂材を示す断面図である。

【図8】本発明の実施形態２に係る一次成形樹脂材を示す断面図である。

【図9】本発明の実施形態３に係る一次成形樹脂材を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0025】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る電動ウォーターポンプ１の正面図である。電動ウォーターポンプ１は、車両に搭載されている各種機器を冷却する冷却水を所定の経路内で循環させるためのものである。前記各種機器としては、例えば走行用モータ、インバータ回路、エンジン、変速機、空調機器等を挙げることができるが、これらに限られるものではなく、他の機器の冷却水を循環させることもできる。この実施形態の説明では、図１及び図２の上側を電動ウォーターポンプ１の上側といい、図１及び図２の下側を電動ウォーターポンプ１の下側というものとするが、これは説明の便宜を図るために定義するだけであり、実際の使用時の姿勢を限定するものではなく、どのような姿勢で電動ウォーターポンプ１を使用してもよい。

【0026】

以下の説明では、本発明を電動ウォーターポンプ１に適用した場合について説明したが、これに限らず、本発明は、様々な液体や気体を送る電動ポンプに適用することもできる。また、気体を送る電動ポンプは、ブロアーやファン、圧縮機等であってもよい。

【0027】

図２に示すように、電動ウォーターポンプ１は、アキシャルギャップモータ２と、モータ筐体３と、インペラ４と、ハウジング５と、回路基板（制御基板）６と、背面部材７とを備えている。インペラ４はハウジング５内に収容されており、このハウジング５内に収容されたインペラ４がアキシャルギャップモータ２によって所定の方向に回転駆動されるようになっている。

【0028】

（ハウジング５の構成）
ハウジング５は、例えば樹脂材を射出成形してなる射出成形品である。図１に示す正面視においてハウジング５の中央に位置する部分には、図２に示すようにインペラ４の回転中心線方向に突出する吸入管部５０が一体成形されている。吸入管部５０の先端部（上流端部）には、吸入口５０ａが開口している。吸入口５０ａには、図示しない吸入側配管を流通した冷却水が吸入されるようになっている。

【0029】

ハウジング５は、吸入管部５０の基端部（下流端部）から径方向に延びるポンプ室形成壁部５１を有しており、吸入管部５０の突出方向と反対側は略全体が開放された形状となっている。ポンプ室形成壁部５１の内方には、吸入管部５０の下流端部に連通するポンプ室Ｓ１が形成されており、このポンプ室Ｓ１内にインペラ４が収容されている。ポンプ室形成壁部５１には、吸入管部５０の基端部から径方向に離れた部分に膨出部５１ａが形成されている。膨出部５１ａは、インペラ４の回転中心線周りに円弧状に延びるように形成されており、その膨出部５１ａの内方には、ポンプ室Ｓ１に連通する流出通路Ｓ２が形成されている。

【0030】

図１に示すように、ハウジング５における流出通路Ｓ２の下流端部に対応する部分には、吐出管部５２が一体成形されている。吐出管部５２は、インペラ４の回転中心を中心とする仮想円の接線方向に突出するように形成されている。吐出管部５２の基端部（上流端部）は、流出通路Ｓ２の下流端部と連通している。吐出管部５２の先端部（下流端部）には、吐出口５２ａが開口している。吐出口５２ａには、図示しない吐出側配管が連通しており、吐出管部５２を流通した冷却水が吐出側配管に流入するようになっている。

【0031】

（モータ筐体３の構成）
モータ筐体３は、例えば樹脂材を射出成形してなる射出成形品であり、ハウジング５を開放側から覆うように形成されている。モータ筐体３を構成している樹脂材は、詳細は後述するが、一次成形樹脂材３００と、二次成形樹脂材４００とを有している。一次成形樹脂材３００及び二次成形樹脂材４００を有するモータ筐体３の成形方法についても後述する。

【0032】

図１に示すように、モータ筐体３の上側は、ハウジング５の上側よりも上方へ突出している。図２に示すように、モータ筐体３は、後述するアキシャルギャップモータ２のステータ２０及びコイル２１が埋め込まれるステータ埋込部３１を有している。ステータ埋込部３１は、厚肉な板状をなしており、ハウジング５のポンプ室形成壁部５１と対向するように配置されている。ステータ埋込部３１と、ハウジング５のポンプ室形成壁部５１との間に、上記ポンプ室Ｓ１が形成されている。

【0033】

また、モータ筐体３には、ハウジング５のポンプ室形成壁部５１の内側に嵌まるように形成された環状部３０が設けられている。環状部３０は、ステータ埋込部３１の周縁部からハウジング５内へ向けて突出するように形成されており、この環状部３０の外周面と、ポンプ室形成壁部５１の内周面とは互いに密着するようになっている。環状部３０の外周面と、ポンプ室形成壁部５１の内周面とを密着させることにより、両者間の水密性が確保される。モータ筐体３の外周部には、被締結部５４がインペラ４の回転中心線Ｘの径方向へ突出するように形成されている。各被締結部５４には、インペラ４の回転中心線Ｘ方向に貫通する締結孔５４ａが形成されている。

【0034】

環状部３０の外周面と、ポンプ室形成壁部５１の内周面とを密着、もしくは接着することにより、両者間の水密性及び気密性が確保される。他の接合例として、環状部３０とポンプ室形成壁部５１とを例えばスピン融着（溶着）することもでき、これにより、ガスケットなどの封止部品とボルト締結を廃止しながら２部品を接合して水密性及び気密性を確保できる。また、融着等することなく、環状部３０とポンプ室形成壁部５１との間にガスケットなどの封止部品（図示せず）を介在させた状態で、ボルト締結して両者を接合してもよい。環状部３０とポンプ室形成壁部５１との接合構造は、水密性及び気密性を確保できればよいので、上述した構造以外の接合構造を用いることも可能である。

【0035】

被締結部５４の締結孔５４ａには例えば防振ゴムなどで構成された筒状の弾性材１００が装着される。弾性材１００の内部には、金属製のカラー１０１が挿入されている。カラー１０１の端面にはワッシャ１０２が当接するように配設されている。この状態でボルトＢの軸部を、ワッシャ１０２及びカラー１０１に挿入してエンジンＥ等に締結することで電動ウォーターポンプ１をエンジンＥ等にフローティングマウントすることができる。この取付構造は一例であり、必要に応じて変更することができる。また、電動ウォーターポンプ１は車体に取り付けてもよい。

【0036】

（アキシャルギャップモータ２の構成）
図２に示すように、アキシャルギャップモータ２は、モータ筐体３に固定されたステータ２０及び当該ステータ２０に巻装されたコイル２１と、インペラ４に固定された磁石２２及びバックヨーク２３と、モータ筐体３に固定された金属製のシャフト２４とを備えている。ステータ２０は、詳細は後述するが、図３及び図４に示すような形状である。図２に示すように、ステータ２０の回転中心線方向の端面２０ｆと磁石２２とが回転中心線方向に並ぶように配置されている。

【0037】

シャフト２４は導電性を有する部材で構成されており、例えば鉄等を挙げることができる。シャフト２４の基端側（図２の左側）は、モータ筐体３のステータ埋込部３１の中心部に埋め込まれて当該モータ筐体３を構成する樹脂材によって覆われた状態で保持されている。シャフト２４の先端側は、ステータ埋込部３１からハウジング５内に突出するように配設されており、シャフト２４におけるハウジング５内へ突出した部分によってインペラ４を回転可能に支持している。シャフト２４の中心線はインペラ４の回転中心線Ｘとなる。

【0038】

ステータ２０及びコイル２１は、モータ筐体３を構成する樹脂材によって覆われて当該モータ筐体３と一体化されている。すなわち、ステータ２０は、鉄等の金属製の部材からなるものであり、図３及び図４に示すように、円板状のベース部２０ａと、該ベース部２０ａの外周部分からハウジング５内へ向けて突出し、シャフト２４周りに等間隔に位置する複数の柱状部２０ｂとを有している。柱状部２０ｂは、ベース部２０ａの一方の側面（図４における右側に位置する側面）からベース部２０ａの板厚方向に突出している。

【0039】

ベース部２０ａの中心部には、シャフト２４の基端側が挿通するシャフト挿通孔（貫通孔）２０ｃが形成されている。シャフト挿通孔２０ｃは、回転中心線Ｘを通っており、ベース部２０ａの両側面に開口している。シャフト挿通孔２０ｃは、円形にすることができるが、その形状は特に限定されるものではない。

【0040】

各柱状部２０ｂの回転中心線と直交する方向の断面形状は、径方向内側へ行くほど周方向の幅が狭くなっており、具体的には径方向内側に頂点を有する三角形状とされている。従って、例えば図３に示すように、回転中心線Ｘの周方向に隣合う柱状部２０ｂ、２０ｂの互いに対向する側面同士の間隔は、径方向外側から内側まで略等しく設定される。この互いに対向する側面間に、コイル２１を構成する線材が位置している。

【0041】

尚、ステータ２０は、例えば圧粉成形によって得ることができるが、その他にも、例えば複数の珪素鋼板を積層した積層構造のものであってもよいし、鋳造品であってもよく、また、これら以外の方法で製造されたものであってもよい。

【0042】

柱状部２０ｂの突出方向先端部は閉塞されている。この柱状部２０ｂの端面２０ｆは、平坦面で構成されており、図２に示すように磁石２２に対して回転中心線Ｘ方向に対向するように配置されている。柱状部２０ｂの突出方向先端部を閉塞しているので、磁石２２と対向する部分の面積を広く確保することができ、これにより、アキシャルギャップモータ２の効率の低下が抑制される。

【0043】

図２に示すように、シャフト２４の基端側は、ステータ２０のシャフト挿通孔２０ｃに挿通されている。シャフト２４の基端側とステータ２０とは相対回転することがないように、シャフト２４の基端側及びステータ２０は、ステータ埋込部３１に対して固定されている。シャフト２４の固定構造については後述する。

【0044】

ステータ２０の各柱状部２０ｂにコイル２１が巻装されてコイル２１とステータ２０とが一体化されている。従って、アキシャルギャップモータ２は複数のコイル２１をシャフト２４周りに等間隔に備えている。各コイル２１の端部には、当該コイル２１に電力を供給するための端子２１ａが設けられており、この端子２１ａは回路基板６に接続されている。

【0045】

一方、磁石２２及びバックヨーク２３は、インペラ４の羽根部４１を構成する電磁シールド樹脂材によって覆われてインペラ４と一体化されている。電磁シールド樹脂材は、電磁波をシールドすることが可能な樹脂材であり、従来から周知の材料である。例えばベース樹脂材に導電性炭素繊維を配合することによって得られた電磁シールド樹脂材を使用することができる。例えば、ポリフェニレンサルファイドをベース樹脂とした炭素繊維強化熱可塑性樹脂が好適であるが、これに限られるものではない。

【0046】

磁石２２は、例えば樹脂磁石等を用いることができる。磁石２２は円板状に形成され、その中心部に、厚み方向に貫通する貫通孔（図示せず）を有している。磁石２２には、複数のＮ極部分とＳ極部分とがシャフト２４周りに交互に設けられている。磁石２２とステータ２０の柱状部２０ｂとの間隔ができるだけ小さくなるように、磁石２２のステータ２０に対する位置が設定されている。

【0047】

バックヨーク２３は、例えば鉄等の金属製の部材で構成されている。バックヨーク２３も円板状に形成され、磁石２２におけるステータ２０と反対側の面に積層されて当該磁石２２と一体化されている。バックヨーク２３の厚みと磁石２２の厚みとは同程度にしてもよいし、異なっていてもよい。バックヨーク２３の中心部には、厚み方向に貫通する貫通孔（図示せず）が形成されており、このバックヨーク２３の貫通孔と、磁石２２の貫通孔とは相互の中心が同軸上（シャフト２４の中心線上）に位置するように配置されている。バックヨーク２３の外径は磁石２２の外径よりも大きく設定してもよいし、同程度に設定してもよい。

【0048】

（インペラ４の構成）
インペラ４は、上述した電磁シールド樹脂材を射出成形してなる射出成形品であり、磁石２２及びバックヨーク２３が内蔵された部材である。インペラ４は、モータ筐体３に固定されたシャフト２４に対して回転可能に支持される軸受部４０と、複数の羽根部４１と、磁石２２及びバックヨーク２３を覆うカバー部４２とが一体成形されたものである。したがって、軸受部４０、羽根部４１、磁石２２及びバックヨーク２３は一体となって回転する回転体となる。この実施形態では、羽根部４１とは別部材で構成されるとともに当該羽根部４１を覆う樹脂製のシュラウド４３も備えている。

【0049】

軸受部４０は、例えば円筒状部材からなるものであり、シャフト２４と同軸上に配置され、当該軸受部４０の内方にシャフト２４の先端側が相対回転可能に挿通されるようになっている。本実施形態の軸受部４０は、導電性を有する部材で構成されている。軸受部４０は、例えばカーボン等で構成することができるが、これに限られるものではなく、例えばボールベアリング等で構成することもできる。軸受部４０にカバー部４２及び羽根部４１が固定されている。シャフト２４及び軸受部４０の両方が導電性部材からなるものであるとともに、軸受部４０の内周面がシャフト２４の外周面に接触していることから、シャフト２４及び軸受部４０は導通可能な状態になる。

【0050】

バックヨーク２３は、軸受部４０の周囲を囲むように配設されている。すなわち、バックヨーク２３の貫通孔内に軸受部４０の基端側が配置されており、バックヨーク２３の貫通孔の内周面と軸受部４０の外周面との間には、羽根部４１を構成する電磁シールド樹脂材が介在している。バックヨーク２３と軸受部４０とは、当該バックヨーク２３と当該軸受部４０との間に介在された電磁シールド樹脂材によって一体化されている。磁石２２も同様に電磁シールド樹脂材によって軸受部４０と一体化されている。また、軸受部４０は、羽根部４１を構成する樹脂材にインサート成形することもできる。

【0051】

電磁シールド樹脂材は導電性を有しており、またシャフト２４及び軸受部４０も導電性を有しているので、電磁シールド樹脂材が持つ電荷は、軸受部４０を介してシャフト２４に移動可能になる。シャフト２４は、回路基板６のグランドに接続されている。従って電磁シールド樹脂材を回路基板６のグランドに電気的に接続することができる。

【0052】

図２に示すように、インペラ４の軸受部４０の先端側には、先端側環状部材４６が配設されている。先端側環状部材４６にはシャフト２４が挿通しており、シャフト２４における先端側環状部材４６よりも先端側には、止め輪４７が設けられている。この止め輪４７により、インペラ４がシャフト２４の中心線方向に移動するのが抑制されている。

【0053】

（スラスト軸受構造）
図２に示すように、本実施形態の電動ウォーターポンプ１は、シャフト２４に回転可能に支持されたインペラ４の軸受部４０に作用するスラスト力を受けつつ、軸受部４０の回転を許容するスラスト軸受部品６０を備えている。スラスト軸受部品６０は、軸受部４０の軸方向の端面と摺動可能に配設されている。以下、スラスト軸受部品６０を使用したスラスト軸受構造の詳細について説明する。

【0054】

まず、シャフト２４の詳細構造について説明する。図５に示すように、シャフト２４の基端側には、先端側よりも大径に形成された大径部２４ａが形成されている。大径部２４ａにおける先端側の端面２４ｂは、回転中心線Ｘに対して直交しており、回転中心線Ｘの周方向に連続している。シャフト２４の大径部２４ａは、モータ筐体３に嵌合するようになっている。このモータ筐体３には、スラスト軸受部品６０が収容されている。

【0055】

スラスト軸受部品６０は、全体として円形に近い板状をなしており、その中心部にはシャフト２４が挿通するようになっている。スラスト軸受部品６０における軸受部４０の端面と摺動する面は、回転中心線Ｘと直交する方向に延びている。

【0056】

（シャフト２４の回り止め構造）
図５に示すように、シャフト２４の大径部２４ａよりも基端側には、径方向に延びる第１孔２４ｃ及び第２孔２４ｄと、回転中心線Ｘ方向に延びる第３孔２４ｅとが形成されている。第１孔２４ｃは、第２孔２４ｄよりもシャフト２４の先端側に位置しており、第１孔２４ｃと第２孔２４ｄとは回転中心線Ｘ方向に互いに間隔をあけて設けられている。第３孔２４ｅは、第１孔２４ｃに連通するとともに第２孔２４ｄにも連通している。第３孔２４ｅの基端部は、シャフト２４の基端面に開口している。

【0057】

モータ筐体３の成形時には、当該モータ筐体３を構成する樹脂材が流動しており、この流動状態の樹脂材が第１孔２４ｃ及び第２孔２４ｄと第３孔２４ｅとに流入し、充填される。この状態で溶融樹脂材が固化すると、シャフト２４がモータ筐体３に対して回転不能に一体化される。尚、シャフト２４には、第１孔２４ｃと第２孔２４ｄとの一方のみ設けてもよい。また、第３孔２４ｅは省略してもよい。

【0058】

（一次成形樹脂材及び二次成形樹脂材）
モータ筐体３は、一次成形樹脂材３００（図６に示す）と二次成形樹脂材４００（図７に示す）とを有している。一次成形とは最初の射出成形であり、この一次成形で一次成形樹脂材３００が得られる。二次成形とは一次成形後の射出成形であり、この二次成形で二次成形樹脂材４００が得られる。一次成形樹脂材３００と、二次成形樹脂材４００とは同じ樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。

【0059】

一次成形のとき、金型（図示せず）にはシャフト２４とステータ２０とを保持しておく。その後、金型内のキャビティに溶融状態の樹脂材を供給し、当該金型の成形面で成形する。このとき、上述したように、溶融状態の樹脂材がシャフト２４の第１孔２４ｃ及び第２孔２４ｄと第３孔２４ｅとに流入して回り止めとなる。溶融樹脂は、シャフト２４の基端側の外周面だけでなく、例えばステータ２０の側面やステータ２０の端面２０ｆに沿って流動した後、固化する。溶融樹脂が固化することで一次成形樹脂材３００が得られる。ステータ２０の端面２０ｆで固化した樹脂材は、ステータ２０の端面２０ｆを覆う被覆部３０１となり、従って、一次成形樹脂材３００は被覆部３０１を有している。被覆部３０１は、ステータ２０の端面２０ｆに沿って延びる薄い板状をなしており、厚みは１．０ｍｍ以下に設定されている。このように被覆部３０１の厚みを薄くすることで、ステータ２０と磁石２２とを接近させることができ、アキシャルギャップモータ２の性能を高めることができる。

【0060】

また、一次成形樹脂材３００は、コイル２１が無い状態で、シャフト２４の一部及びステータ２０を覆うように成形すればよいので、一次成形樹脂材３００の形状を簡素化することができる。一次成形樹脂材３００の形状が簡素化することにより、ステータ２０の端面２０ｆを覆う被覆部３０１が薄くても、被覆部３０１の成形性が良好になるので、成形不良が起こりにくくなる。また、被覆部３０１の成形精度が向上する。

【0061】

一次成形樹脂材３００の成形後、コイル２１をインサート成形する。まず、コイル２１を、樹脂材で被覆されたステータ２０の柱状部２０ｂに取り付ける。その後、二次成形に移る。二次成形のとき、金型（図示せず）に一次成形樹脂材３００及びコイル２１を保持しておく。その後、金型内のキャビティに溶融状態の樹脂材を供給し、当該金型の成形面で成形する。溶融樹脂が固化することで二次成形樹脂材４００が得られる。二次成形樹脂材４００により、コイル２１が覆われるとともに、コイル２１がステータ２０と一体化する。二次成形樹脂材４００は、モータ筐体３の上側へ延びる部分や被締結部５４を有しており、一次成形樹脂材３００に比べて大きい。

【0062】

図６及び図７に示すように、一次成形樹脂材３００には、シャフト２４の第３孔２４ｅから流出した樹脂材によって棒状部５００が一体成形される。この棒状部５００は、図２に示すように背面部材７をモータ筐体３に固定する際に溶融温度まで加熱され、いわゆる熱カシメするための部分である。

【0063】

（電動ウォーターポンプ１の動作）
回路基板６を介してアキシャルギャップモータ２に電力を供給すると、インペラ４がアキシャルギャップモータ２によって回転中心線Ｘ周りに回転する。インペラ４が回転すると、冷却水がハウジング５の吸入管部５０に吸入されてポンプ室Ｓ１内に流入する。ポンプ室Ｓ１内に流入した冷却水は、インペラ４の羽根部４１によって径方向外方へ流れて流出通路Ｓ２に流入する。流出通路Ｓ２を流通した冷却水は、吐出管部５２から吐出する。

【0064】

（実施形態１の作用効果）
以上説明したように、本実施形態１によれば、一次成形樹脂材３００と、当該一次成形樹脂材３００の成形後に成形される二次成形樹脂材４００とを含んだモータ筐体３とすることができる。一次と二次に分けてモータ筐体３を成形していることで、一次成形樹脂材３００の形状を簡素化しながら、二次成形樹脂材４００によって複雑な形状のステータ２０及びコイル２１を全体的に覆うことにより、高い防水性が得られ、防食性が高まる。

【0065】

一次成形樹脂材３００の形状が簡素化することにより、ステータ２０の端面２０ｆを覆う被覆部３０１が薄肉であっても成形不良が起こりにくくなる。これにより、磁石２２とステータ２０との間隔を狭めてアキシャルギャップモータ２の性能を高めることができる。

【0066】

（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る一次成形樹脂材３００を示すものである。この実施形態２では、シャフト２４の基端側のみを一次成形樹脂材３００にインサート成形している点で実施形態１と異なっており、他の部分は実施形態１と同じである。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

【0067】

実施形態２では、一次成形のとき、金型（図示せず）にはシャフト２４のみ保持しておく。その後、金型内のキャビティに溶融状態の樹脂材を供給し、当該金型の成形面で成形する。次いで、二次成形に移る。二次成形のとき、金型（図示せず）に一次成形樹脂材３００、ステータ２０及びコイル２１を保持しておく。その後、金型内のキャビティに溶融状態の樹脂材を供給し、当該金型の成形面で成形すると、ステータ２０及びコイル２１がインサート成形される。

【0068】

この実施形態２の場合も、実施形態１と同様に、アキシャルギャップモータ２のステータ２０の端面２０ｆを覆う樹脂材を、成形不良を招くことなく薄肉化して磁石２２とステータ２０との間隔を狭めることができ、性能向上と防食性向上とを両立できる。

【0069】

（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３に係る一次成形樹脂材３００を示すものである。この実施形態３では、ステータ２０、シャフト２４及びコイル２１の全てを一次成形樹脂材３００にインサート成形していない点で実施形態１と異なっており、他の部分は実施形態１と同じである。以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

【0070】

実施形態３では、一次成形のとき、金型（図示せず）にはステータ２０、シャフト２４及びコイル２１を保持していない。その後、金型内のキャビティに溶融状態の樹脂材を供給し、当該金型の成形面で成形する。このとき、被覆部３０１が成形される。次いで、二次成形に移る。二次成形のとき、金型（図示せず）に一次成形樹脂材３００、ステータ２０、シャフト２４及びコイル２１を保持しておく。その後、金型内のキャビティに溶融状態の樹脂材を供給し、当該金型の成形面で成形すると、ステータ２０、シャフト２４及びコイル２１が二次成形樹脂材にインサート成形される。

【0071】

この実施形態３の場合も、実施形態１と同様に、アキシャルギャップモータ２のステータ２０の端面２０ｆを覆う樹脂材を、成形不良を招くことなく薄肉化して磁石２２とステータ２０との間隔を狭めることができ、性能向上と防食性向上とを両立できる。

【0072】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【0073】

すなわち、上記実施形態では、シャフト２４及びスラスト軸受部品６０が共にモータ筐体３に固定されているが、これに限らず、シャフト２４が回転する構造であってもよいし、スラスト軸受部品６０が回転する構造であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0074】

以上説明したように、本発明は、例えば自動車に搭載される電動ウォーターポンプに適用することができる。

【符号の説明】

【0075】

１ 電動ウォーターポンプ
２ アキシャルギャップモータ
３ モータ筐体
４ インペラ
５ ハウジング
２０ ステータ
２０ｆ 端面
２１ コイル
２３ バックヨーク
２４ シャフト
２４ｃ 第１孔
２４ｄ 第２孔
２４ｅ 第３孔
３００ 一次成形樹脂材
３０１ 被覆部
４００ 二次成形樹脂材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】