JP2005098162A - 磁気結合ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】 ロータとステータとの間における磁束密度を大きくして、ポンプ効率の向上を図ることができる磁気結合ポンプを提供すること。
【解決手段】 ウォータポンプ10において、ロータ13を、ステータ12側から、6つのフェライトセグメントマグネット41と、円筒状のヨーク40とを配置して樹脂により一体的に成形した。また、ヨーク40には、半径方向に貫通する貫通孔42を、各フェライトセグメントマグネット41に対応させて、各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近にそれぞれ1つずつ形成した。
【選択図】 図1
【解決手段】 ウォータポンプ10において、ロータ13を、ステータ12側から、6つのフェライトセグメントマグネット41と、円筒状のヨーク40とを配置して樹脂により一体的に成形した。また、ヨーク40には、半径方向に貫通する貫通孔42を、各フェライトセグメントマグネット41に対応させて、各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近にそれぞれ1つずつ形成した。
【選択図】 図1
Description
本発明は、コイルに通電してステータとインペラが形成されたロータとの間に磁力を発生させ、ロータを回転させることにより、流体を吐出する磁気結合ポンプに関する。さらに詳細には、水冷式冷却装置のウォータポンプ等に使用され、大流量の流体を吐出することができる磁気結合ポンプに関するものである。
従来から、内燃機関を搭載した自動車や電気自動車などの冷却系統に使用されるウォータポンプとして磁気結合ポンプが使用されている。このようなポンプとして、例えば、特開2001−304164号公報に開示されたものがある。この磁気結合ポンプ100は、図6に示すように、冷却水の流入通路102と流出通路103が形成された合成樹脂製のポンプ室側ハウジング104と、このポンプ室側ハウジング104と共にポンプ室105を形成する合成樹脂製のボデー106と、このボデー106と共にモータ室107を形成する合成樹脂製のモータ室側ハウジング108とを備え、ポンプ室側ハウジング104とボデー106、及び、ボデー106とモータ室側ハウジング108はそれぞれ溶着によって一体化されている。
ポンプ室105に、合成樹脂製のロータ109が収容されている。このロータ109は略円筒カップ状に形成されており、底部110の中央部にPPS(ポリフェニレンスルフィド)材料からなる円筒状の軸受部111が、また、軸受部111の周囲にインペラ112がそれぞれ形成されている。軸受部111の貫通孔にシャフト113が挿通されており、ロータ109はシャフト113回りに回転自在とされている。シャフト113はインサート体としてボデー106に部分的に固着されており、ボデー106に対するシャフト113の回転及び抜けを防止するためのスパイラル部114がボデー106内部に埋められている。シャフト113の先端部に、ロータ109の回転時の浮き上がりを防止するためのストッパ部材としてのワッシャ115がスクリュねじ116によって取り付けられている。ロータ109の筒部117は磁性体粉を含有し円周方向に部分的に磁化されたプラスチックマグネットにより構成されている。
そして、これらの磁石部がステータ118の回転磁界によって回転力を受け、ロータ109が回転することにより、インペラ112も回転してその回転に伴い流入通路102からポンプ室105へ吸入される流体を流出通路103から外部へ吐出するようになっている。
しかしながら、上記した特開2001−304164号公報に記載されたポンプでは、ロータがプラスチックマグネットにより構成されているため、ロータとステータとの間における磁束密度が小さくなってしまい、ポンプ効率が低下するという問題があった。
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、ロータとステータとの間における磁束密度を大きくして、ポンプ効率の向上を図ることができる磁気結合ポンプを提供することを課題とする。
上記課題を解決するためになされた本発明に係る磁気結合ポンプは、ポンプ室、吸入口及び吐出口を含むケーシングと、前記ケーシングに固定され、コアにコイルを巻回してなるステータと、前記ステータの中心に配置されたシャフトと、前記シャフトを中心に回転可能に設けられたロータと、前記ロータと一体回転可能に設けられ、前記ポンプ室に配置されたインペラとを有し、前記ロータは、前記ステータ側から、複数のマグネットと、円筒状のヨークとが配置されて樹脂により一体的に成形されたものであることを特徴とする。そして、前記複数のマグネットとしては、瓦形状のフェライト磁石を使用すればよい。
この磁気結合ポンプでは、コイルに通電することによりステータとロータとの間で磁界が作用して、シャフトを中心にロータがインペラと一体的に回転する。このインペラの回転に伴い、流体が吸入口からポンプ室へ吸入され、吐出口から外部へ吐出される。ここで、この磁気結合ポンプのロータには複数のマグネットが備わっている。このため、ステータとロータとの間における磁束密度が大きくなるので、ポンプ効率を向上させることができる。つまり、消費電力を増大させることなく、大流量の流体を吐出させることができる。
本発明に係る磁気結合ポンプにおいては、前記ヨークに、前記各マグネットの配置位置に対して、半径方向に貫通する貫通孔が形成されていることが望ましい。
こうすることにより、ロータを樹脂成形する際に、樹脂溶湯が貫通孔に流れ込み、そのときの圧力により、各マグネットを成型金型に密着させることができる。したがって、ロータの内径寸法を精度良く管理することができるとともに、バリの形成が防止されるので、ロータをステータに装着した際のエアギャップを精度良く管理(小さく)することができる。その結果、ステータとロータとの間における磁束密度をより大きくすることができるため、ポンプ効率をより一層向上させることができる。
また、本発明に係る磁気結合ポンプにおいては、前前記貫通孔は、少なくとも前記各マグネットの長手方向の両端部近傍にそれぞれ設けられていることが望ましい。
これにより、ロータを樹脂成形する際に、各マグネットを内側に対して均一に密着させることができる。したがって、ロータの内径寸法をより一層精度良く管理することができ、ロータをステータに装着した際のエアギャップをより一層精度良く管理(小さく)することができる。
本発明に係る磁気結合ポンプによれば、ロータにマグネットが設けられているため、ロータとステータとの間における磁束密度を大きくすることができるので、ポンプ効率を向上させることができる。
以下、本発明の磁気結合ポンプを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態は、自動車のエンジンやインバータやモータ等を冷却するための冷却水を循環させるウォータポンプである。そこで、このウォータポンプの概略構成を図1に示す。なお、図1は、ウォータポンプを示す縦断面図である。
ウォータポンプ10は、ケーシング11と、ケーシング11の内部に設けられるステータ12、ロータ13及びインペラ14などとを基本構成として備えている。そして、ステータ12とロータ13は、アウターロータタイプのモータを構成している。
ケーシング11は、ボディ15と、ボディ15の上側を覆うカバー16と、ボディ15の下側を覆うロワプレート17とを備えている。そして、ボディ15とカバー16は、互いにフランジ15a,16aにて着脱可能に組み付けられている。また、カバー16の中央には、図中上方向へ開口する吸入口18が形成されている。同じくカバー16の外周には、図中横方向へ開口する吐出口19が形成されている。そして、ボディ15とカバー16とで囲まれる空間は、ポンプ室21となっている。また、ロワプレート17は、ボディ15の開口部15bにて着脱可能に取り付けられている。ボディ15とロワプレート17とで囲まれる空間内にプリント基板30が配設されている。
ボディ15の片側には、コネクタ32が設けられている。このコネクタ32には、ターミナル33が、樹脂により一体的にモールド成形されている。ターミナル33の先端は、プリント基板30に接続されている。これにより、外部電源がターミナル33を介してプリント基板30に供給されるようになっている。
ステータ12は、ボディ15に固定されており、金属製のステータコア23にコイル24を巻回することにより構成されている。ステータコア23の端部には、ターミナル31が設けられている。このターミナル31には、コイル24の配線が接続されている。そして、このターミナル31の先端は、プリント基板30に接続されている。これにより、プリント基板30からターミナル31を介して、外部電源がコイル24に供給されるようになっている。
また、ステータ12の中心には、シャフト26が配置され固定されている。このシャフト26は、インサート体としてボディ15に部分的に埋め込まれて固定されている。そして、ステータ12は、樹脂によりボディ15と一体にモールド成形されている。このステータ12のモールド部分とボディ15の周壁とで囲まれる空間は、周溝28となっている。これにより、周溝28とロータ13との間に微細な間隙が形成され、ポンプ室21に吸入される冷却水がその間隙を流れるようになっている。
ここで、本発明の特徴であるロータ13について、図2〜図4をも参照しながら説明する。図2は、ロータを示す平面図である。図3は、図2のA−A線における断面図である。図4は、図3のB−B線における断面図である。
ロータ13は、図3および図4に示すように、略カップ状をなす樹脂成型品であり、ヨーク40と、フェライトセグメントマグネット41とを有している。なお、本実施の形態では、図4に示すように、フェライトセグメントマグネット41が6つ備わっている。つまり、ロータ13は、ヨーク40と、フェライトセグメントマグネット41とを、樹脂成形用の外側金型と内側金型とで形成されるキャビティにインサートした状態で、そのキャビティに樹脂溶湯を流し込むことにより成形した樹脂成型品である。
そして、図3および図4に示すように、ヨーク40は円筒状をなし、フェライトセグメントマグネット41は、瓦形状(平面視で略長方形状であって横断面が円弧形状)をなしている。これにより、フェライトセグメントマグネット41の内側を、図5に示す樹脂成形用の内側金型50の表面に接触させるとともに、フェライトセグメントマグネット41の外側をヨーク40の内周面に接触させた状態で樹脂成形用金型にセットすることができるようになっている。ここで、樹脂成形用の内側金型50は、円柱部51の底面に円板部52が設けられるとともに、円柱部51の外周面底部に6つの凸部53が形成されたものである。そして、各凸部53の間にフェライトセグメントマグネット41を配置することができるようになっている。これにより、ロータ13を樹脂成形する際に、フェライトセグメントマグネット41が所定の間隔を保った状態で保持される。
また、ヨーク40には、半径方向に貫通する貫通孔42が複数形成されている。これらの貫通孔42は、図4に示すように、各フェライトセグメントマグネット41に対応して設けられている。より詳細には、各貫通孔42は、各フライトセグメントマグネット41の中央付近に設けられている。そして、この貫通孔42は、図3に示すように、各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近にそれぞれ1つずつ形成されている。つまり、ヨーク40には、合計で12個の貫通孔42が形成されている。
このような貫通孔42をヨーク40に設けることにより、ロータ13を樹脂成形する際に、樹脂溶湯が貫通孔42に流れ込み、そのときの圧力により、各フェライトセグメントマグネット41を内側金型50の円筒部51の外周面に密着させることができる。これにより、ロータ13の内径寸法を精度良く管理することができるとともに、バリの形成を防止することができるので、ロータ13をステータ12に装着した際のエアギャップを精度良く管理(小さく)することができる。その結果、ステータ12とロータ13との間における磁束密度を大きくすることができる。さらに、ロータ13にはフェライトセグメントマグネット41が備わっているので、ステータ12とロータ13との間における磁束密度がより大きくなる。
そして、この実施の形態では、貫通孔42は、各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近にそれぞれ1つずつ形成しているので、ロータ13を樹脂成形する際に、樹脂成形用金型内に流し込まれる樹脂溶湯の圧力により、各フェライトセグメントマグネット41を内側金型50に対して均一に密着させることができる。したがって、ロータ13の内径寸法をより一層精度良く管理することができるので、ロータ13をステータ12に装着した際のエアギャップをより一層精度良く管理(小さく)することができる。
また、ロータ13のカップ底面の中央部には、図3に示すように、PPS(ポリフェニレンスルフィド)材料からなる円筒状の軸受部13aが形成されている。また、ロータ13のカップ底面外側には、図2に示すように、軸受部13aの外側に向かって複数のインペラ14が形成されている。このインペラ14は、ロータ13を成形する際に同時に形成される。なお、本実施の形態では、6枚のインペラ14が設けられている。
そして、上記した構成を有するロータ13は、図1に示すように、軸受部13aの貫通孔にシャフト26が挿通され、モールドされたステータ12を覆い被すように、ポンプ室21内に配置されている。このとき、ロータ13の外周部は、ボディ15の周溝28に組み入れられる。また、インペラ14も、ポンプ室21に配置されることになる。この状態で、ロータ13は、シャフト26を中心に、ステータ12の外周にて回転可能に設けられる。また、ロータ13は、シャフト26の先端部26aにて回転可能に支持され、ネジ29によりシャフト26からの抜け止めがなされている。
このような構成により、ウォータポンプ10では、シャフト26を中心にインペラ14がロータ13と共に回転することにより、その回転に伴い吸入口18からポンプ室21へ冷却水が吸入され、その冷却水が吐出口19から外部へ吐出されるようになっている。そして、ウォータポンプ10は、ロータ12にフェライトセグメントマグネット41を備えているので、ステータ12とロータ13との間における磁束密度が大きくなっている。これにより、ポンプ効率が向上するので、消費電力を増大させることなく大流量の冷却水を吐出することができる。
上記のウォータポンプ10を製造するには、まず、ステータコア23、コイル24、およびシャフト26を一体的に組み付けてなるステータアッセンブリを予め準備する。そして、ステータアッセンブリおよびターミナル33を、樹脂モールド用金型のキャビティにインサートした状態で、そのキャビティに樹脂溶湯を流し込むことにより、ステータアッセンブリおよびターミナル33を樹脂によりボディ15に一体的にモールド成形する。
その後、シャフト26の先端部26aにロータ13を取り付けて、ボディ15にカバー16を取り付ける。また、ボディ15内にプリント基板30等を取り付けて配線し、開口部15bをロワプレート17で封鎖することにより、図1に示すようなウォータモータポンプ10の完成品が得られる。
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るウォータポンプ10では、ロータ13に6つのフェライトセグメントマグネット41が備わっているので、ステータ12とロータ13との間における磁束密度が大きくなる。このため、ポンプ効率が向上し、消費電力を増大させることなく、大流量の流体を吐出することができる。
また、ヨーク40には、半径方向に貫通する貫通孔42が、各フェライトセグメントマグネット41に対応して設けられているので、ロータ13を樹脂成形する際に、樹脂溶湯が貫通孔42に流れ込み、そのときの圧力により、各フェライトセグメントマグネット41を内側金型50の円筒部51の外周面に密着させることができる。これにより、ロータ13の内径寸法を精度良く管理することができるとともに、バリの形成を防止することができるので、ロータ13をステータ12に装着した際のエアギャップを精度良く管理(小さく)することができる。その結果として、ステータ12とロータ13との間における磁束密度をさらに大きくすることができる。
そして、貫通孔42は、各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近にそれぞれ1つずつ形成されているので、ロータ13を樹脂成形する際に、樹脂成形用金型内に流し込まれる樹脂溶湯の圧力により、各フェライトセグメントマグネット41を内側金型50に対して均一に密着させることができる。したがって、ロータ13の内径寸法をより一層精度良く管理することができるので、ロータ13をステータ12に装着した際のエアギャップをより一層精度良く管理(小さく)することができる。その結果として、ステータ12とロータ13との間における磁束密度をより一層大きくすることができる。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、アウターロータタイプのポンプを例示したが、インナーロータタイプのポンプであっても本発明を適用することができる。また、上記した実施の形態では、ヨーク40において、貫通孔41を各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近にそれぞれ1つずつ設けているが、2つ以上設けてもよいし、各フェライトセグメントマグネット41の上下端付近以外にも設けてもよい。
10 ウォータポンプ
11 ケーシング
12 ステータ
13 ロータ
14 インペラ
18 吸入口
19 吐出口
21 ポンプ室
23 ステータコア
24 コイル
26 シャフト
40 ヨーク
41 フェライトセグメントマグネット
42 貫通孔
11 ケーシング
12 ステータ
13 ロータ
14 インペラ
18 吸入口
19 吐出口
21 ポンプ室
23 ステータコア
24 コイル
26 シャフト
40 ヨーク
41 フェライトセグメントマグネット
42 貫通孔
Claims (4)
- ポンプ室、吸入口及び吐出口を含むケーシングと、
前記ケーシングに固定され、コアにコイルを巻回してなるステータと、
前記ステータの中心に配置されたシャフトと、
前記シャフトを中心に回転可能に設けられたロータと、
前記ロータと一体回転可能に設けられ、前記ポンプ室に配置されたインペラとを有し、
前記ロータは、前記ステータ側から、複数のマグネットと、円筒状のヨークとが配置されて樹脂により一体的に成形されたものであることを特徴とする磁気結合ポンプ。 - 請求項1に記載する磁気結合ポンプにおいて、
前記複数のマグネットは、瓦形状のフェライト磁石であることを特徴とする磁気結合ポンプ。 - 請求項1または請求項2に記載する磁気結合ポンプにおいて、
前記ヨークには、前記各マグネットの配置位置に対応して、半径方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする磁気結合ポンプ。 - 請求項3に記載する磁気結合ポンプにおいて、
前記貫通孔は、少なくとも前記各マグネットの長手方向の両端部近傍にそれぞれ設けられていることを特徴とする磁気結合ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003331042A JP2005098162A (ja) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | 磁気結合ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003331042A JP2005098162A (ja) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | 磁気結合ポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005098162A true JP2005098162A (ja) | 2005-04-14 |
Family
ID=34459806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003331042A Pending JP2005098162A (ja) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | 磁気結合ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005098162A (ja) |
-
2003
- 2003-09-24 JP JP2003331042A patent/JP2005098162A/ja active Pending
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050816 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090223 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090310 |
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A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090630 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |