JP2008184901A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減しつつウォータポンプに使用可能な電動ポンプの提供。
【解決手段】回転磁界を形成するステータ２１と、ステータ２１内に配置されて回転するロータ４０と、ステータ２１に連結されてポンプ室１１を形成するケーシング１２と、ポンプ室１１内においてロータ４０と一体回転するインペラ４８とを備えている電動ポンプにおいて、ステータ２１を保護筒２４と共に樹脂によってインサート成形し、インペラ４８をロータ４０のボス４１と共に樹脂によって一体成形する。ステータの水との接触を保護筒によって防止できるので、ロータ設置雰囲気とステータ設置雰囲気とを仕切るキャンを省略でき、部品点数や組付工数の減少によって製造コストを低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動ポンプに関し、例えば、自動車のラジエータに使用するウォータポンプに利用して有効なものに関する。

一般に、自動車のラジエータに使用されるウォータポンプには、ブラシレスモータのロータ（回転子）設置雰囲気とステータ（固定子）設置雰囲気とがキャンによって仕切られているキャンドポンプが採用されている。

従来のこの種のキャンドポンプとしては、ブラシレスモータのロータベースの一端部にインペラが一体的に形成されており、キャンが非磁性体の薄板によって形成されているものがある。例えば、特許文献１参照。
特開平９−３１７６８２号公報

しかしながら、キャンが非磁性体の薄板によって形成されたキャンドポンプにおいては、ロータ設置雰囲気とステータ設置雰囲気とをキャンによって仕切ることにより、シール構造が複雑になったり、シールリング等の部品点数や組付工数が多くなったりするために、製造コストが増加するという問題点があった。

本発明の目的は、製造コストを低減しつつウォータポンプに使用することができる電動ポンプを提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）回転磁界を形成するステータと、前記ステータ内に配置されて回転するロータと、前記ステータに連結されてポンプ室を形成するケーシングと、前記ポンプ室内において前記ロータと共に回転するインペラとを備えている電動ポンプにおいて、
前記ステータが樹脂によって形成された保護筒と共にインサート成形されており、
前記インペラが前記ロータと共に樹脂によって一体的に成形されている、
ことを特徴とする電動ポンプ。

前記（１）によれば、ステータが保護筒と共に樹脂によってインサート成形されているために、ロータ設置雰囲気とステータ設置雰囲気とを仕切るキャンを省略することができる。
したがって、シール構造が簡単になり、シールリング等の部品点数や組付工数が少なくなるために、製造コストを低減させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る電動ポンプは、自動車のラジエータ等に使用されるウォータポンプとして構成されている。
図１に示されているように、本実施の形態に係るウォータポンプ１は、ブラシレスモータのモータハウジングとポンプのケーシングとが一体になった樹脂製のケース１０を備えている。

ケース１０は樹脂が使用されて一端が閉塞し他端が開口した二段円筒形状に形成されており、閉塞壁側の端部にはポンプ室１１を形成したケーシング１２が形成されている。
図１および図２に示されているように、ケーシング１２の中心線上には吸入口１３がポンプ室１１の中央部に連通するように同心円に開設されており、吸入口１３には円筒形状の吸入管１４が一体的に接続されている。
吸入口１３の中心線上には第一軸受ハウジング１６が配置されており、第一軸受ハウジング１６は３本のブラケット１５によって吸入管１４に一体的に連結されている。第一軸受ハウジング１６は半卵形状に形成されており、彎曲面側がポンプ室１１と反対側になるように配置されている。第一軸受ハウジング１６の平面形状の端面には、第一軸穴１７が没設されているとともに、第一スラスト軸受１８が第一軸穴１７と同心円に保持されている。
ケーシング１２の側壁部には吐出口１９が開設されており、吐出口１９には円筒形状の吐出管２０が接線方向に延びるように一体的に突設されている。

ケース１０の内周面にはステータ２１が嵌入されている。
ステータ２１はステータコア２２とステータコイル２３とを備えており、ケース１０の内周面に固定されたステータコア２２にステータコイル２３が巻回されている。
ステータ２１は樹脂が使用されて円筒形状に形成された保護筒２４によって外周面を除いて包囲されている。すなわち、ステータ２１は保護筒２４によってインサート成形されている。
保護筒２４の閉塞壁側端部の外周面には、シールリング収納溝２５が環帯溝形状に没設されており、シールリング収納溝２５にはシールリング２６が収納されている。ステータ２１をインサート成形した保護筒２４がケース１０に嵌入された状態において、シールリング２６はケース１０の内周面に押接することによりポンプ室１１をシールしている。
保護筒２４の開口側端部の内周面には、シールリング収納溝２７が環帯溝形状に没設されており、シールリング収納溝２７にはシールリング２８が収納されている。
ステータ２１の開口端部には鍔部２９が径方向外向きに突設されており、ステータ２１をインサート成形した保護筒２４がケース１０に嵌入された状態において、鍔部２９は雄ねじ部材３０によってケース１０の段部に締結されている。

ケース１０の開口には樹脂によって円板形状に形成されたエンドキャップ３１が被せ付けられており、ケース１０の開口はエンドキャップ３１によって閉塞されている。エンドキャップ３１は雄ねじ部材（図示せず）によって保護筒２４に締結されている。
エンドキャップ３１の内側端面には円筒形状のシール壁３２が同心円に突設されており、シール壁３２の外周面にはシールリング２８が押接することによってロータ設置雰囲気をシールしている。
図１に示されているように、エンドキャップ３１の中央部には第二軸受ハウジング３３が形成されており、第二軸受ハウジング３３の内側端面の中心線上には、第二軸穴３４が同心円に形成されているとともに、第二スラスト軸受３５が第二軸穴３４と同心円に保持されている。
第一軸穴１７と第二軸穴３４との間にはシャフト３６が、両端部が第一軸穴１７および第二軸穴３４にそれぞれ嵌合されて軸架されている。シャフト３６の両端部の外周には第一ジャーナル筒３７および第二ジャーナル筒３８がそれぞれ固定されている。

ブラシレスモータはステータ２１の中心線上に回転自在に軸架されるロータ４０を備えており、ロータ４０は図１および図４に示されているように構成されている。
ロータ４０は樹脂が使用されて円柱形状に形成されたボス４１を備えている。
ボス４１の中心線上には軸孔４２が開設されており、軸孔４２にはシャフト３６が挿通されている。軸孔４２の両端部には第一ラジアル軸受４３および第二ラジアル軸受４４がそれぞれ嵌入されており、第一ラジアル軸受４３および第二ラジアル軸受４４はシャフト３６の第一ジャーナル筒３７および第二ジャーナル筒３８にそれぞれ摺動自在に嵌合されているとともに、第一スラスト軸受１８および第二スラスト軸受３５にそれぞれ摺動自在に当接されている。
ボス４１の中間部には円筒形状に形成されたロータコア４５がインサート成形されており、ロータコア４５の外周には４個のマグネット４６が回り止めされた状態でインサート成形されている。
マグネット４６は永久磁石（強磁性体）が使用されて大略長方形の平盤形状に形成されており、短辺において９０度の大きさの円弧形状に彎曲されている。隣り合うマグネット４６、４６の召し合わせ面が突合することにより、４個のマグネット４６の外周面は円周面を形成している。
ボス４１のロータコア４５の内側には複数本の貫通孔４７が、シャフト３６と平行方向に貫通するように開設されている。

図１〜図３に示されているように、ロータ４０のボス４１のポンプ室１１側の端部にはインペラ４８が一体的に成形されている。
ポンプ室１１においてロータ４０の回転によってインペラ４８が回転すると、インペラ４８の回転によって内部に発生した負圧により、吸入口１３を介してラジエータの冷却水が冷却水循環路（図示せず）を経由して吸入されるとともに吐出口１９から吐出され、冷却水循環路を経由してラジエータに冷却水が送給されて循環される。

エンドキャップ３１の外側端面には配線基板５０が配置されて雄ねじ部材４９によって固定されており、配線基板５０には駆動回路部（図示せず）およびロータ４０の回転を検出するホールＩＣ（図示せず）が搭載されている。
配線基板５０の駆動回路部の出力側端は、リード線５１によってステータコイル２３に電気的に接続されており、入力側端はリード線（図示せず）によってコネクタに電気的に接続されている。

次に、以上の構成に係るウォータポンプ１の作用を説明する。

配線基板５０に搭載された駆動回路部の制御により、ステータコイル２３に回転磁界を形成する電流が供給されると、ロータ４０が回転するので、インペラ４８が回転することにより、ウォータポンプ１によりラジエータに対して冷却水が送給されて循環される。

この際、ステータ設置雰囲気およびロータ設置雰囲気はポンプ室１１と隣接しているので、ステータ設置雰囲気およびロータ設置雰囲気は冷却水によって満たされた状態になるが、ステータ２１はインサート成形された保護筒２４によって三方を包囲されているとともに、外周側のシールリング２６および内周側のシールリング２８によってシールされているので、冷却水と接触することはない。
すなわち、ステータコイル２３に対する防水は確保されているので、ブラシレスモータの作動には何らの支障を発生しない。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) ステータを樹脂によってインサート成形した保護筒によって包囲することにより、ロータ設置雰囲気とステータ設置雰囲気とを仕切るキャンを省略することができるので、シール構造が簡単になり、シールリング等の部品点数や組付工数が少なくなるために、製造コストを低減することができる。

2) ステータの外周面を保護筒から露出させることにより、保護筒によってステータを容易にインサート成形することができる。

3) 保護筒のケースおよびエンドキャップとの接触面を外周側シールリングおよび内周側シールリングによってシールすることにより、冷却水が保護筒の外周側に浸入するのを防止することができるので、ステータの外周面を保護筒から露出させることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、保護筒はステータの全周を包囲するようにインサート成形してもよい。

また、ケースは樹脂によって形成するに限らず、金属によって形成してもよい。

シャフトはロータに固定してもよい。

前記実施の形態においては、自動車のラジエータに使用されるウォータポンプについて説明したが、本発明は、液体を扱う電動ポンプに限らず、水蒸気や空気等の気体を扱う電動ポンプ等の電動ポンプ全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるウォータポンプを示す正面断面図である。 側面図である。 （ａ）は図１のIII −III 線に沿う側面断面図、（ｂ）ロータを示す正面図である。 図１のIV−IV線に沿う側面断面図である。

符号の説明

１…ウォータポンプ（電動ポンプ）、
１０…ケース、１１…ポンプ室、１２…ケーシング、１３…吸入口、１４…吸入管、１５…ブラケット、１６…第一軸受ハウジング、１７…第一軸穴、１８…第一スラスト軸受、１９…吐出口、２０…吐出管、
２１…ステータ、２２…ステータコア、２３…ステータコイル、２４…保護筒、２５…シールリング収納溝、２６…シールリング、２７…シールリング収納溝、２８…シールリング、２９…鍔部、３０…雄ねじ部材、
３１…エンドキャップ、３２…シール壁、３３…第二軸受ハウジング、３４…第二軸穴、３５…第二スラスト軸受、
３６…シャフト、３７…第一ジャーナル筒、３８…第二ジャーナル筒、
４０…ロータ、４１…ボス、４２…軸孔、４３…第一ラジアル軸受、４４…第二ラジアル軸受、４５…ロータコア、４６…マグネット、４７…貫通孔、４８…インペラ、４９…雄ねじ部材、
５０…配線基板、５１…リード線。

Claims (1)

1. 回転磁界を形成するステータと、前記ステータ内に配置されて回転するロータと、前記ステータに連結されてポンプ室を形成するケーシングと、前記ポンプ室内において前記ロータと共に回転するインペラとを備えている電動ポンプにおいて、
   前記ステータが樹脂によって形成された保護筒と共にインサート成形されており、
   前記インペラが前記ロータと共に樹脂によって一体的に成形されている、
   ことを特徴とする電動ポンプ。

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