JP4894375B2 - Electric pump - Google Patents
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Description
本発明は、電動ウォータポンプ等の電動ポンプに関する。 The present invention relates to an electric pump such as an electric water pump.
公知のポンプ装置が後述の特許文献1に記載されている。これは、回転磁界を生成するためのコイルを備えた固定子と、永久磁石及びヨーク(コア)が主軸に保持されて成るロータと、ロータの主軸を回転自在に支持するケーシングとを備えている。ロータは、コイルが生成する回転磁界から力を受けて流体中で回転する。ロータにおいて、ヨーク(コア)は圧入等の手段を用いて主軸に固定され、永久磁石は、主軸に固定されたヨーク(コア)の外周に接着等の手段を用いて取り付けられている。さらに、ヨーク(コア)と主軸との固定部分に密接するように、ゴム等からなるOリングが取り付けられ、このOリング、ヨーク(コア)及び永久磁石を覆うように、熱可塑性プラスチック等からなる樹脂材が樹脂成形されている。これにより、ロータにおける永久磁石が、ロータ周囲の流体に対してシールされている。
上述のポンプ装置において、永久磁石は、Oリング及び樹脂材によって覆われている。Oリングと樹脂材とは異なった材質からできているので、Oリングの熱膨張率と樹脂材の熱膨張率との間には差がある。このため、ポンプの使用条件によっては、ロータの温度上昇によってOリングと樹脂材との間に隙間が生じ、この隙間を通って流体が永久磁石に到達し得る。流体が永久磁石に到達すると、永久磁石が流体と反応して腐食する可能性がある。 In the pump device described above, the permanent magnet is covered with an O-ring and a resin material. Since the O-ring and the resin material are made of different materials, there is a difference between the thermal expansion coefficient of the O-ring and the thermal expansion coefficient of the resin material. For this reason, depending on the conditions of use of the pump, a gap may be formed between the O-ring and the resin material due to the temperature rise of the rotor, and the fluid may reach the permanent magnet through this gap. When the fluid reaches the permanent magnet, the permanent magnet may react with the fluid and corrode.
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータの永久磁石またはコアをより確実にシールできる電動ポンプ装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric pump device that can seal the permanent magnet or core of the rotor more reliably.
上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項1に記載の様に、周方向に並んだ複数のティースとそれぞれの前記ティースに巻回された複数のコイルとを有する筒状のステータと、前記ステータの内部に収容されるとともに永久磁石及びコアを保持する駆動部と作動流体を圧送するインペラ部とを有し前記駆動部にて発生する回転駆動力により前記作動流体中にて回転するロータと、前記ロータを回転自在に支持するハウジングと、を備える電動ポンプにおいて、前記ロータの駆動部は、樹脂成形により形成され、前記永久磁石と前記コアとを固定する一次成形部と、樹脂成形により形成され、前記一次成形部に接合されるとともに前記永久磁石および前記コアを密封する二次成形部とが設けられ、前記一次成形部における前記二次成形部との接合部には、環状を呈するとともに前記二次成形部に向かって突出する複数の環状突起が設けられ、前記複数の環状突起のうちの第1の環状突起は、第2の環状突起を囲むように形成され、前記二次成形部は前記ロータの軸方向両端の端面に半球状に凹んだ軸受け面を形成しており、前記ロータの両端と前記ハウジングとの軸方向の間には、球軸受けが配置される構成としたことである。
In order to solve the above-mentioned problem, the technical means taken in the present invention includes a plurality of teeth arranged in a circumferential direction and a plurality of coils wound around each of the teeth, as described in
好ましくは、請求項2に記載の様に、環状突起は円環状であり一次成形部が形成されたロータの軸方向両端の端面にそれぞれ複数個形成されると良い。
Preferably, as described in
好ましくは、請求項3に記載の様に、複数の環状突起のうち少なくとも1つは他の環状突起と大きさが異なると良い。
Preferably, as described in
好ましくは、請求項4に記載の様に、二次成形部はインペラ部を一体に形成しており、駆動部の外周面には、ロータの軸方向に向かって延びるスキュー溝が形成されると良い。
Preferably, as described in
本発明によれば、永久磁石及びコアを保持するロータの駆動部には、永久磁石及びコアを固定するために樹脂成形により形成される一次成形部と、永久磁石及びコアを覆うべく一次成形部に接合され、樹脂成形により形成される二次成形部とが設けられる。さらに、一次成形部における二次成形部との接合部には、二次成形部に向かって突出する複数の環状突起が設けられる。この構造によれば、二次成形部が形成される工程において、二次成形部の樹脂成形に発生する熱及び圧力が環状突起の先端部分とその近傍に集中する。これにより、二次成形部が一次成形部に接合される場合に、一次成形部の環状突起が二次成形部との境界部分で溶融し、凝固し、全周にわたり接合が行われ、永久磁石及びコアが一次成形部と二次成形部によって確実に密封され外部とのシールが確立される。 According to the present invention, the drive part of the rotor that holds the permanent magnet and the core includes a primary molded part that is formed by resin molding to fix the permanent magnet and the core, and a primary molded part that covers the permanent magnet and the core. And a secondary molded part formed by resin molding. Furthermore, a plurality of annular protrusions that protrude toward the secondary molding portion are provided at a joint portion of the primary molding portion with the secondary molding portion. According to this structure, in the step of forming the secondary molded portion, heat and pressure generated in resin molding of the secondary molded portion are concentrated on the tip portion of the annular protrusion and its vicinity. As a result, when the secondary molded part is joined to the primary molded part, the annular projection of the primary molded part melts at the boundary with the secondary molded part, solidifies, and is joined over the entire circumference. And the core is securely sealed by the primary molding part and the secondary molding part, and a seal with the outside is established.
さらに、二次成形時の熱及び圧力または冷却が、或る1つの環状突起の接合箇所に気泡を発生させてしまいシールが完全にできない場合であっても、複数の円環状突起が存在することから、他の環状突起の接合箇所の二次成形部の樹脂成形に発生する熱、圧力および冷却の状態は、環状突起が配置される位置等の条件により先出の環状突起の接合箇所の状態、条件と異なるため、他の環状突起の接合箇所では気泡の発生がなくなり、密封、シールが出来ることとなる。つまり、複数の環状突起を設けることで、単に接合箇所の数の増加でシールの信頼性を増すのではなく、環状突起の配置位置の違いから生じる樹脂成形の加工条件変化を加味することで、或る一つの第1の環状突起の接合箇所では気泡が発生しても、他の第2の環状突起の接合箇所では気泡の発生がなくなり、樹脂成形によるシールの信頼性を格段に向上することができる。結果として、ロータ内の永久磁石およびコアを作動流体から隔離し、永久磁石、コアの腐食を防止することができる。 Furthermore, even when heat and pressure or cooling at the time of secondary molding generate bubbles at a joint portion of a certain annular protrusion and sealing cannot be performed completely, a plurality of annular protrusions are present. From the state of heat, pressure, and cooling generated in the resin molding of the secondary molded portion at the joint portion of the other annular protrusion, the state of the joint portion of the previous annular protrusion depending on the conditions such as the position where the annular protrusion is disposed Since the conditions are different from each other, no bubbles are generated at the joint portion of the other annular protrusion, and sealing and sealing can be performed. In other words, by providing a plurality of annular protrusions, it does not simply increase the reliability of the seal by increasing the number of joints, but by taking into account changes in the resin molding processing conditions resulting from the difference in the position of the annular protrusions, Even if a bubble is generated at a joint portion of a certain first annular protrusion, no bubble is generated at a joint portion of another second annular protrusion, and the reliability of sealing by resin molding is greatly improved. Can do. As a result, the permanent magnet and the core in the rotor can be isolated from the working fluid, and corrosion of the permanent magnet and the core can be prevented.
また、一次成形部と二次成形部に同じ材質を用いれば、一次成形部と二次成形部との熱膨張率の差に起因するシール不良の問題は生じない。 In addition, if the same material is used for the primary molded part and the secondary molded part, the problem of poor sealing due to the difference in the thermal expansion coefficient between the primary molded part and the secondary molded part does not occur.
以上の様に、本発明の電動ポンプ装置によれば、ロータの永久磁石を、ロータ周囲の流体に対しより確実にシールできる。 As described above, according to the electric pump device of the present invention, the permanent magnet of the rotor can be more reliably sealed against the fluid around the rotor.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、ウォータポンプの例を用いて、図面を基に説明する。なお、本発明はウォータポンプに限られるものではない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings using an example of a water pump. The present invention is not limited to the water pump.
図1は、本発明に係るウォータポンプ1の構造を示す図である。ウォータポンプ1(電動ポンプ)において、筒状の形状を呈すステータ2は、周方向に並んだ複数のティース2cを有しており、それぞれのティース2cに回転磁界を生じさせるためのコイル2aが巻回される。ステータ2が生じさせる回転磁界は、ドライバ(制御装置)2bによって制御される。ロータ3には、駆動部3aと、インペラ部3bとが設けられている。駆動部3aは、ステータ2の内部に収容され、永久磁石3c及びコア3dを保持する。インペラ部3bは、水(作動流体)を圧送するための部位であり複数のインペラ3eにより水を攪拌する。ロータ3において、駆動部3aとインペラ部3bとは、樹脂成形によって一体に形成される。ハウジング4は、ロータ3を収容し、ロータ3の回転軸を成すシャフト5の一端及び他端を支持する。ハウジング4には、作動流体を吸入するための吸入口4aと、作動流体を吐出するための吐出口4bとが設けられている。
FIG. 1 is a view showing the structure of a
ドライバ(制御装置)2bによってステータ2に回転磁界が生じると、ロータ3は、駆動部4にて回転磁界から力を受けて、シャフト5を中心に作動流体中で回転する。これにより、ハウジング4の吸入口4aから吸入された作動流体がロータ3のインペラ部3bによって圧送され、ハウジング4の吐出口4bから吐出される。
When a rotating magnetic field is generated in the
次に、本発明のウォータポンプ1におけるロータ3の樹脂成形の態様を、図2乃至図4を参照して説明する。
Next, an embodiment of resin molding of the
図2は、ロータ3の一次成形部10を示す図である。一次成形部10は、永久磁石3cと、コア3dと、永久磁石3c及びコア3dの外周部を覆うように成形された樹脂部11からなる。樹脂部11には、長手方向(図2示左右方向)の両端の接合部10aに、環状である円環状に延在する先細り形状を呈する複数の環状突起12、13、14及び15が突出して形成され、それぞれ端面に複数の外周側環状突起(第1の環状突起)12、14と、これらよりも内周側に位置する複数の内周側環状突起13、15(第2の環状突起)が設けられる。つまり、外周側環状突起(第1の環状突起)12、14は、内周側環状突起(第2の環状突起)を囲んで形成される、
図3は、一次成形部10に二次成形部20が溶着された状態を示す図、図4は、図3におけるA示部分の拡大図である。二次成形部20は、一次成形部10の内径側から一次成形部10を覆うように成形されるとともに、長手方向の端部に一体形成されたインペラ部3bが設けられた樹脂部21からなる。樹脂部21は樹脂部11と同じ材質からなる。
FIG. 2 is a view showing the primary forming
3 is a view showing a state where the secondary molded
一次成形部10に二次成形部20が溶着される時、その断面において先端になるに従って先細り形状を呈す環状突起12〜15の先端部とその近傍に、二次成形部20の樹脂成形に係る熱及び圧力が集中し、一次成形部10の環状突起12〜15が、二次成形部20との境界部分のうち先端部とその近傍で溶解する。環状突起12〜15の溶解後の冷却により樹脂が固まり、一次成形部10と二次成形部20とが確実に溶着され、永久磁石3c及びコア3dが一次成形部10と二次成形部20によって確実に覆われ、密封され、永久磁石3c及びコア3dが完全にシールされる。ここで例えば、二次成形部20の樹脂成形時に、熱や圧力の影響により外側環状突起12、14に気泡が発生してしまい外側環状突起12、14のみでは完全シールが出来ない場合であっても、一次成形部10の両端の外側環状突起12、14よりも内周側に位置する内周側環状突起13、15の加工条件は外側環状突起12、14に対する条件と異なるため気泡の発生がないことが十分期待できる。これにより、完全シールの信頼性を向上することができる。
When the
図5および図6に、別の実施形態を示す。図5では外周側環状突起12、14を内周側環状突起13、15に比べて大きく、図6では内周側環状突起13、15にを外周側環状突起12、14に比べて大きく設定することで、外周側環状突起12、14と内周側環状突起13、15との間に樹脂成形時に生じる、熱、圧力および冷却速度等の条件差を積極的に大きくし、気泡等によるシール不良の可能性を低減することもできる。
5 and 6 show another embodiment. In FIG. 5, the outer peripheral
また、以上に述べた構成のロータ3においては、一次成形部10と二次成形部20とが同じ材質からなるので、熱膨張率の差に起因する問題は生じない。
Further, in the
なお、図7に示す様に、ロータ3の駆動部3aの外周面には、ロータ3の軸方向に沿って一端に向かって延びるスキュー溝25が樹脂成形により形成されていると好ましい。スキュー溝25が設けられていると、水(作動流体)は、ロータ3の回転にともなって、ロータ3の一端、すなわちハウジング4におけるロータ3の支持部分に送られるので、この支持部分が作動流体によって効率よく潤滑される。なお、このスキュー溝25を設ける方式は、駆動部3aがプラマグ一体成形により成形されるロータにも適用できる。
As shown in FIG. 7, it is preferable that a
なお、図8に示す様に、二次成形時にロータ3の軸方向両端に端面に半球状に凹んだ軸受け面3f、3gを形成し、ロータ3とハウジング4との間には、ロータ6の長手方向に関して対向し、ロータ3を回転、摺動自在に支持すべく駆動部3a及びインペラ3bの端面に摺接する一対の球面部をもつ球面軸受け30、31が設けられていると好ましい。ロータ3を球面軸受け30及び31によって支持することにより、精度が必要なシャフト5を用いる必要がなくなり、ロータ3の設計を簡素化できる。また、シャフト5を用いることによって引き起こされていた軸ずれが減少し、ロータ3が振動しにくくなる。また、シャフト5を用いないので、ロータ3を小型化することも可能となる。
As shown in FIG. 8, bearing surfaces 3 f and 3 g that are hemispherically recessed at the end faces are formed at both ends in the axial direction of the
1 ウォータポンプ
2 ステータ
2a コイル
3 ロータ
3a 駆動部
3b インペラ部
3c 永久磁石
3d コア
4 ハウジング
10 一次成形部
12 突起部
13 突起部
14 突起部
15 突起部
20 二次成形部
25 スキュー溝
30 球面軸受け
31 球面軸受け
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステータの内部に収容されるとともに永久磁石及びコアを保持する駆動部と作動流体を圧送するインペラ部とを有し前記駆動部にて発生する回転駆動力により前記作動流体中にて回転するロータと、
前記ロータを回転自在に支持するハウジングと、
を備える電動ポンプにおいて、
前記ロータの駆動部は、樹脂成形により形成され、前記永久磁石と前記コアとを固定する一次成形部と、樹脂成形により形成され、前記一次成形部に接合されるとともに前記永久磁石および前記コアを密封する二次成形部とが設けられ、
前記一次成形部における前記二次成形部との接合部には、環状を呈するとともに前記二次成形部に向かって突出する複数の環状突起が設けられ、
前記複数の環状突起のうちの第1の環状突起は、第2の環状突起を囲むように形成され、
前記二次成形部は前記ロータの軸方向両端の端面に半球状に凹んだ軸受け面を形成しており、
前記ロータの両端と前記ハウジングとの軸方向の間には、球軸受けが配置されることを特徴とする電動ポンプ装置。 A cylindrical stator having a plurality of teeth arranged in the circumferential direction and a plurality of coils wound around each of the teeth;
A rotor housed in the stator and having a driving part for holding a permanent magnet and a core and an impeller part for pumping the working fluid, and rotating in the working fluid by a rotational driving force generated by the driving part When,
A housing that rotatably supports the rotor;
In an electric pump comprising:
The drive part of the rotor is formed by resin molding, a primary molding part that fixes the permanent magnet and the core, and is formed by resin molding and joined to the primary molding part and the permanent magnet and the core A secondary molding part for sealing is provided,
The joint portion of the primary molding portion with the secondary molding portion is provided with a plurality of annular protrusions that exhibit an annular shape and project toward the secondary molding portion,
A first annular protrusion of the plurality of annular protrusions is formed to surround the second annular protrusion ,
The secondary molded part is formed with a hemispherically recessed bearing surface on both end surfaces of the rotor in the axial direction,
A ball bearing is disposed between the two ends of the rotor and the axial direction of the housing .
前記駆動部の外周面には、前記ロータの軸方向に向かって延びるスキュー溝が形成されることを特徴する請求項1乃至3のいずれか一に記載の電動ポンプ。 The secondary molding part integrally forms the impeller part,
The electric pump according to any one of claims 1 to 3, wherein a skew groove extending in an axial direction of the rotor is formed on an outer peripheral surface of the drive unit.
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