JP2008312284A - 電動ポンプ用ロータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リング状に形成されてN極とS極とが周方向に交互に現出するように極異方配向された磁石部9を設け、磁石部9の内周部が、磁石部9の周方向において磁気が集中する磁気集中部位11に角部12を位置させた多角形に形成してある。
【選択図】図3
Description
そして、円筒状に形成した磁石部において、その内周部が、N極とS極との中間部に対応する円弧部分を内方側に膨出させた形状(湾曲形状又は平面形状)に形成してあるものもある(例えば、特許文献2参照。)。
また、別の従来の電動ポンプ用ロータでは、内周部と外周部とを異なる半径の円弧状に形成した複数の永久磁石を設け、それら複数の永久磁石の夫々をその内周部を回転軸に接触させて周方向に並べることにより磁石部を形成している(例えば、特許文献3参照。)。
このようにして、磁石部を容易に形成しながら、磁石部の重量を低減できる電動ポンプ用ロータを提供できるに至った。
磁石部及び回転部の夫々を樹脂により形成する場合、樹脂の溶着により磁石部と回転部とを固定することになり、その締結力が弱くなる虞がある。そこで、磁石部の内周部を多角形とするとともに、磁石部に内嵌する回転部の外周部も多角形とすることにより、回転部の外周部と磁石部の内周部とが係合する。したがって、その係合によって回転方向での回転部に対する磁石部の回り止めを行うことができ、磁石部と回転部との締結力の低減を抑制できる。
そこで、本発明は、磁石部の内周部において多角形の各角部を多角形の2辺に接する円弧状としている。このようにして、磁石部及び回転部を樹脂にて形成する場合に、回転部が多角形の角部に対応する箇所とその他の箇所とで肉厚が大きく異なり冷却条件に起因するひけの発生を抑制している。したがって、磁石部及び回転部を樹脂にて形成することによる軽量化の利点を得ながら、磁石部及び回転部を樹脂にて形成するが故の不都合の発生を抑制している。
この流体ポンプは、図1に示すように、ハウジング1の内部に吸入口2と吐出口3とに連通する流体室4が設けられている。流体室4の内部には、回転軸5と一体的に回転するインペラ部6を配置している。流体ポンプは、インペラ部6の回転によって吸入口2から流体室4に吸入した流体を吐出口3から吐出するように構成してある。
回転軸5は、ロータ7の中央部を挿通して、その両端部の夫々をハウジング1に回転可能に支持してある。ロータ7は、回転軸5と一体的に回転するように設けてあり、このロータ7が本発明に係る電動ポンプ用ロータである。
ハウジング1の磁石部9に対向する位置には、磁界を発生させて回転軸5を回転させる駆動コイル10が設けられている。駆動コイル10は、図示は省略するが、インペラ部6の回転方向に設定角度(例えば、120度)を隔てて4つ配置している。4つの駆動コイル10を順次ON/OFF制御することによって回転軸5を回転させている。
ロータ7は、樹脂に磁粉を含む材料により磁石部9を形成し、その磁石部9に樹脂により回転部8及びインペラ部6を形成する。例えば極異方磁場を形成するように永久磁石を組み込んだ金型により磁石部9を射出成形し、その磁石部9を一方の金型に保持させて型を開き、他方の金型を他の金型に変えて再度型閉じすることにより回転部8及びインペラ部6を射出形成する。このようにして、ロータ7は二色成形により形成している。
磁石部9の外周部は、円形に形成している。磁石部9の内周部は、磁石部9の周方向において磁気が集中する磁気集中部位11に角部12を位置させた四角形に形成している。磁石部9は、周方向に磁気集中部位11が4つ存在するように極異方配向されているので、その内周部を磁気集中部位11の数と同数の角部12を有する四角形としている。
回転部8は、磁石部9の内周部における四角形の角部12に対応する箇所がその他の箇所よりも肉厚が厚くなる。このとき、回転部8が、磁石部9の内周部における四角形の角部12に対応する箇所とその他の箇所とで肉厚が大きく異なると、樹脂肉厚の違いによる成形後の樹脂ひけの影響を受け易くなる。具体的には、角部12付近では磁石部9の外周との距離が短く、この角部12付近の樹脂は角部12の間に位置する辺部の樹脂に比べて外部から早期に冷却されるため、樹脂ひけの影響が大きくなる。この結果、この樹脂ひけが大きい程、回転部8の内周部の真円度を悪化させることとなる。真円度とは、円形部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいい、円形部分を二つの同心の幾何学的円で挟んだとき両円の間隔が最小となる場合の両円の半径の差に応じた値である。
四角形の各角部12を円弧状に形成するに当り、四角形をその重心から各辺の中央部までの距離が5mmよりも大きくなるように形成し、四角形の各角部12を半径を5mm以下とする円弧状に形成してあると好適である。
図6は、本発明の磁石部(図中□)と従来の磁石部(図中○)との夫々について、磁石重量と総磁束量との関係を示す実験結果である。本発明の磁石部は、図5(a)に示すように、磁石部の内周部を磁気集中部位に角部を位置させた四角形としている。従来の磁石部は、図5(b)に示すように、磁石部の内周部を円形に形成している。
図6から、本発明の磁石部(図中□)は、従来の磁石部(図中○)に対して磁石重量当りでの総磁束量が増加していることがわかる。本発明の磁石部は、磁石重量を減らしても従来の磁石部と同じだけの総磁束量を得ることができる。したがって、磁束量の低下を抑えながら、磁石部の重量を低減することができる。
通常、磁石重量が減少するとそれに伴って総磁束量も減少することから、図7において、従来の磁石部(図中○)について磁石重量を変化させたときの総磁束量を実線にて示す。図7から、比較例の磁石部(図中□)は、磁石重量当りでの総磁束量が従来の磁石部(図中点線)とほとんど変らない。それに対して、本発明の磁石部(図中△)は、従来の磁石部(図中点線)に対して磁石重量当りでの総磁束量が増加していることがわかる。したがって、磁石部の内周部を多角形にするだけでなく、磁石部の内周部を磁気集中部位に角部を位置させた多角形とすることにより、磁束量の低下を抑えながら、磁石部の重量を低減することができる。
このときの本発明の磁石部は、外径の直径を26mm、内径の直径を16mm、軸心方向の長さ(高さ)を13mmとした円筒状のものにおいて、その内周部を1辺15.6mmとする正方形としている。
図8及び図9に示すように、角部12の半径を5mmより大きくすると、回転部8の肉厚比が形状に起因して減少し、磁石部9と回転部8との相対の回り止め強度が低下するのみで、回転部8の内周部の向上はあまり見られなくなることがわかる。したがって、回転部8の内周部の真円度及び磁石部9と回転部8との相対の回り止め強度の両方を重視する場合、角部12の半径の大きさは5mm程度が好適であることがわかる。さらに、磁石部9と回転部8との相対の回り止め強度のみを重視する場合、角部12の半径の大きさは5mm以下とすることが好適であるといえる。
(1)上記実施形態では、磁石部9の内周部を四角形にすることに加え、その四角形の各角部12を円弧状としているが、磁石部9の内周部を四角形にするだけでもよい。
9 磁石部
11 磁気集中部位
12 角部
Claims (4)
- リング状に形成されてN極とS極とが周方向に交互に現出するように極異方配向された磁石部を設けた電動ポンプ用ロータであって、
前記磁石部の内周部が、前記磁石部の周方向において磁気が集中する磁気集中部位に角部を位置させた多角形に形成してある電動ポンプ用ロータ。 - 樹脂に磁粉を含む材料により形成してある前記磁石部に、射出成形法によって樹脂により前記磁石部に内嵌する回転部を形成し、前記多角形の各角部が、前記磁石部の内方側を中心として前記多角形の2辺に接する円弧状に形成してある請求項1に記載の電動ポンプ用ロータ。
- 前記多角形が、その重心から各辺の中央部までの距離が5mmよりも大きくなるように形成してあり、前記多角形の各角部が、半径を5mm以下とする円弧状に形成してある請求項2に記載の電動ポンプ用ロータ。
- 前記磁石部の内周部が、前記磁気集中部位の数と同数の角部を有する多角形に形成してある請求項1〜3の何れか1項に記載の電動ポンプ用ロータ。
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