JP5145893B2 - Electric water pump - Google Patents
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Description
本発明は主に、自動車用内燃機関の冷却水の循環に使用する電動ウォータポンプに関する。 The present invention mainly relates to an electric water pump used for circulating cooling water in an automobile internal combustion engine.
一般に、自動車用内燃機関の内部に設けられた内燃機関を冷却するための水路の中には、製造時に意図せず残留した初期異物が存在する。初期異物は、その多くが内燃機関の金属部品の切削加工時等に発生する切り粉であり、磁性体が多く含まれている。 In general, in a water channel for cooling an internal combustion engine provided in an internal combustion engine for automobiles, initial foreign matters that remain unintentionally during production exist. Most of the initial foreign matters are swarf generated at the time of cutting metal parts of the internal combustion engine, and contain a large amount of magnetic material.
従来、初期異物がモータ内部へ流入することを抑制する電動ウォータポンプとしては、特許文献1に示すものが知られている。この電動ウォータポンプは、冷却水の吸入口と吐出口とを備えた水室と、水室と軸受部とを連係するモータ側ハウジング内に形成された液体回路と、回転シャフトを支持する軸受と、回転シャフトと共に回転するロータと、液体回路に設けられたフィルタとを備えている。フィルタが、液体回路に液体を吸入する液体回路口から突出して設けられ、水室内でインペラによって形成された液体の流れ方向に沿った面を有する。
しかしながら、特許文献1の発明においては、フィルタの目が細かい場合、フィルタに異物が付着し、ついにはフィルタが目詰まりを起こして液体が液体回路に流入しなくなる。液体が流入しなくなると、液体による回転シャフトと軸受との潤滑効果が薄れて摺動抵抗が大きくなり、電動ウォータポンプの作動低下を招くおそれがあった。 However, in the invention of Patent Document 1, when the filter has a fine mesh, foreign matter adheres to the filter, and finally the filter is clogged, so that the liquid does not flow into the liquid circuit. When the liquid does not flow, the lubrication effect between the rotating shaft and the bearing due to the liquid is reduced, and the sliding resistance is increased, which may cause a reduction in the operation of the electric water pump.
フィルタの目が粗い場合には、液体中の異物がフィルタを通過し、液体回路に流入する。異物は液体回路を介して、軸受部に流入し、ついにはロータを構成する永久磁石の磁力によりロータに吸着する。ロータに異物が吸着すると、モータ側ハウジングとロータとが異物を介して擦れ合い、電動ウォータポンプの作動低下を招くおそれがあった。 When the filter is coarse, foreign matter in the liquid passes through the filter and flows into the liquid circuit. The foreign matter flows into the bearing portion through the liquid circuit, and is finally attracted to the rotor by the magnetic force of the permanent magnet constituting the rotor. When foreign matter is adsorbed on the rotor, the motor-side housing and the rotor rub against each other through the foreign matter, which may cause a reduction in the operation of the electric water pump.
本発明は上記問題点に鑑み、電動ウォータポンプの回転子(ロータ)の外周面と固定子(モータ側ハウジング)の内周面との間の隙間に異物が入り込んでも、その異物により固定子と回転子との間の摺動抵抗の増加を抑制し、円滑に作動可能な電動ウォータポンプを提供することを技術的課題とする。 In view of the above problems, the present invention eliminates the possibility that foreign matter enters the gap between the outer peripheral surface of the rotor (rotor) of the electric water pump and the inner peripheral surface of the stator (motor-side housing). An object of the present invention is to provide an electric water pump that can be smoothly operated by suppressing an increase in sliding resistance with a rotor.
上記の技術的課題を解決するために本発明に講じられた第1の技術的手段は、
吸入口と吐出口とを有するハウジングと、
前記ハウジングの中に設けられ、前記吸入口から前記吐出口へと冷却水を送り込むインペラと、
前記ハウジング内に回転自在に設けられるとともに、一端には前記インペラが設けられ、他端には円柱部の穴部に複数の永久磁石が設けられた回転子と、
前記回転子の周りに位置するよう前記ハウジングの内周に固設されるとともに、前記回転子に向けて突出する複数の突出部を持つコアと、前記コアに巻回されるコイルとを有する固定子と、を備え、
前記永久磁石と対向する前記回転子の外周面と前記固定子の内周面との間隙よりも、隣り合う前記永久磁石の間の前記回転子の外周面と前記固定子との間隙を大とするように、隣り合う前記永久磁石の間の前記回転子の外周面に平面部を少なくとも1つ以上形成し、
前記穴部は、前記永久磁石が挿入される主穴部及び前記永久磁石を前記円柱部に固定する樹脂が注入される副穴部を有し、
前記永久磁石の前記固定子と対向する面から発生する磁束が、隣り合う前記永久磁石の前記固定子と対向する面へと流れる磁路を形成し、
前記平面部と前記副穴部とで直線状の前記磁路を形成している電動ウォータポンプである。
In order to solve the above technical problem, the first technical means taken in the present invention is:
A housing having a suction port and a discharge port;
An impeller provided in the housing and for feeding cooling water from the suction port to the discharge port;
A rotor provided rotatably in the housing, provided with the impeller at one end, and provided with a plurality of permanent magnets in the hole of the cylindrical portion at the other end ,
A fixed member fixed to the inner periphery of the housing so as to be positioned around the rotor and having a core having a plurality of protrusions protruding toward the rotor, and a coil wound around the core. With children,
The gap between the outer peripheral surface of the rotor and the stator between the adjacent permanent magnets is larger than the gap between the outer peripheral surface of the rotor facing the permanent magnet and the inner peripheral surface of the stator. So as to form at least one plane portion on the outer peripheral surface of the rotor between the adjacent permanent magnets ,
The hole portion has a main hole portion into which the permanent magnet is inserted and a sub-hole portion into which resin for fixing the permanent magnet to the cylindrical portion is injected,
Magnetic flux generated from the surface of the permanent magnet facing the stator forms a magnetic path that flows to the surface of the adjacent permanent magnet facing the stator,
It is an electric water pump in which the flat magnetic path is formed by the flat portion and the auxiliary hole portion .
第2の技術的手段は、
吸入口と吐出口とを有するハウジングと、
前記ハウジングの中に設けられ、前記吸入口から前記吐出口へと冷却水を送り込むインペラと、
前記ハウジング内に回転自在に設けられるとともに、一端には前記インペラが設けられ、他端には円柱部の第1穴部に第1永久磁石が設けられ且つ前記円柱部の第2穴部に第2永久磁石が設けられた回転子と、
前記回転子の周りに位置するよう前記ハウジングの内周に固設されるとともに、前記回転子に向けて突出する複数の突出部を持つコアと、前記コアに巻回されるコイルとを有する固定子と、を備え、
前記第1永久磁石及び前記第2永久磁石と対向する前記回転子の外周面と前記固定子の内周面との間隙よりも、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間の前記回転子の外周面と前記固定子との間隙を大とするように、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間の前記回転子の外周面に平面部を形成し、
前記第1穴部は、前記第1永久磁石が挿入される第1主穴部、及び前記第1永久磁石を前記円柱部に固定する樹脂が注入される第1副穴部を有し、
前記第2穴部は、前記第2永久磁石が挿入される第2主穴部、及び前記第2永久磁石を前記円柱部に固定する樹脂が注入される第2副穴部を有し、
前記第1永久磁石の前記固定子と対向する面から発生する磁束が、前記第2永久磁石の前記固定子と対向する面へと流れる磁路を形成し、
前記平面部と前記第1副穴部及び前記第2副穴部とに挟まれて直線状の前記磁路を形成している電動ウォータポンプである。
The second technical means is
A housing having a suction port and a discharge port;
An impeller provided in the housing and for feeding cooling water from the suction port to the discharge port;
Together provided rotatably in the housing, the impeller is provided at one end, first the second hole portion of and the cylindrical portion first permanent magnet is provided in the first bore portion of the cylindrical portion to the other end 2 a rotor provided with permanent magnets ;
A fixed member fixed to the inner periphery of the housing so as to be positioned around the rotor and having a core having a plurality of protrusions protruding toward the rotor, and a coil wound around the core. With children,
The gap between the first permanent magnet and the second permanent magnet is larger than the gap between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the stator facing the first permanent magnet and the second permanent magnet. Forming a flat portion on the outer peripheral surface of the rotor between the first permanent magnet and the second permanent magnet so as to increase the gap between the outer peripheral surface of the rotor and the stator ;
The first hole portion includes a first main hole portion into which the first permanent magnet is inserted, and a first sub hole portion into which resin for fixing the first permanent magnet to the column portion is injected,
The second hole portion has a second main hole portion into which the second permanent magnet is inserted, and a second sub hole portion into which resin for fixing the second permanent magnet to the cylindrical portion is injected,
Magnetic flux generated from the surface of the first permanent magnet facing the stator forms a magnetic path that flows to the surface of the second permanent magnet facing the stator,
In the electric water pump, the linear magnetic path is formed between the flat portion, the first sub-hole portion, and the second sub-hole portion .
請求項1の発明によれば、隣り合う永久磁石の間の回転子の外周面に、回転子と固定子との間隙が広くなる平面部を形成することにより、冷却水路中に製造時に意図せず残留し、冷却水中に混入した磁性体異物は、永久磁石により平面部に吸着される。回転子が回転しても、平面部と固定子との間の隙間に吸着された磁性体異物は、永久磁石の磁力(磁性体異物の吸着力)により、平面部の外部に出ることが抑制される。その結果、回転子の外周面と固定子の内周面との間に異物が噛み込むことを抑制でき、回転子を円滑に回転させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the flat surface portion in which the gap between the rotor and the stator is widened is formed on the outer peripheral surface of the rotor between the adjacent permanent magnets. The magnetic foreign matter that remains and is mixed in the cooling water is attracted to the flat surface by the permanent magnet. Even when the rotor rotates, the magnetic foreign matter adsorbed in the gap between the flat portion and the stator is prevented from coming out of the flat portion due to the magnetic force of the permanent magnet (adsorption force of the magnetic foreign matter). Is done. As a result, foreign matter can be prevented from being caught between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the stator, and the rotor can be smoothly rotated.
更に請求項1の発明によれば、隣り合う永久磁石の間の回転子の外周面を平面部にすることにより、簡単な加工で形成することができる。 Further, according to the first aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the rotor between the adjacent permanent magnets can be formed by a simple process by making it a flat portion.
請求項2の発明によれば、第1永久磁石と第2永久磁石との間の回転子の外周面に、回転子と固定子との間隙が広くなる平面部を形成することにより、冷却水路中に製造時に意図せず残留し、冷却水中に混入した磁性体異物は、第1永久磁石及び第2永久磁石により平面部に吸着される。回転子が回転しても、平面部と固定子との間の隙間に吸着された磁性体異物は、第1永久磁石及び第2永久磁石の磁力(磁性体異物の吸着力)により、平面部の外部に出ることが抑制される。その結果、回転子の外周面と固定子の内周面との間に異物が噛み込むことを抑制でき、回転子を円滑に回転させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the cooling water channel is formed by forming, on the outer peripheral surface of the rotor between the first permanent magnet and the second permanent magnet, a flat portion in which the gap between the rotor and the stator is widened. Magnetic foreign matter that remains unintentionally in the manufacturing process and is mixed in the cooling water is attracted to the flat portion by the first permanent magnet and the second permanent magnet. Even if the rotor rotates, the magnetic foreign matter adsorbed in the gap between the flat portion and the stator is caused by the magnetic force (adsorption force of the magnetic foreign matter) of the first permanent magnet and the second permanent magnet. It is suppressed to go outside. As a result, foreign matter can be prevented from being caught between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the stator, and the rotor can be smoothly rotated.
更に請求項2の発明によれば、回転子の内部に設けられた第1永久磁石と第1永久磁石との間の回転子の外周面を平面部にすることにより、簡単な加工で形成することができる。 Further, according to the second aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the rotor between the first permanent magnet and the first permanent magnet provided in the rotor is formed into a flat portion so that it is formed by simple processing. be able to.
以下、本発明の実施形態を図1、図2及び図3に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
電動ウォータポンプ10は、吸入口16aと吐出口16bとを有する金属性のハウジング16と、ハウジング16にボルト等により固定されるボディ14と、ハウジング16内に設けられ、冷却水を吸入及び吐出するインペラ11と、永久磁石18が内設された円柱部を有する回転子12と、回転子12を回転自在に支持する軸13と、ボディ14の内周に固設されるとともに回転子12に向けて突出する複数の突出部15aを有するコア15b及びコア15bに巻回されるコイル15cとからなる固定子15と、バッテリー(図示なし)からのコイル15cへの通電を制御する通電制御装置24とを備えている。
The
吸入口16aの中空部の中心には、複数の支柱(図示なし)と接続され、軸13の先端部の外径よりも若干内径が大きい円筒形状のボス部16cが設けられている。冷却水は、ボス部16cの外周面と吸入口16aの内周面との間からインペラ11側へと流れる。
At the center of the hollow portion of the
回転子12の中心には貫通孔12aが形成され、軸13は、貫通孔12aに設けられる。軸13の一端がボディ14の孔17に圧入され、その他端がボス部16cに支持されている。
A through
回転子12は、回転すると冷却水の負圧により、ハウジング16側へ移動しようとするため、ワッシャ23を介してボス部16cに当接している。
When the
ロータコア20は、薄板の磁性材料(例えば、珪素鋼板)が軸方向に積層されて構成されている。ロータコア20の内部には、4個の永久磁石18a、18b、18c、18dを内設するための、4個の穴部21a、21b、21c、21dが固定子15と対向するように、図3に示す断面において正方形状に配列されている。穴部21a、21b、21c、21dは、両端が三角形状となった略長方形状であり、三角形状の内径側斜辺に永久磁石18の位置決めを行う突起部20aが設けられている。穴部21に、突出部15aと対向しN極とS極とが交互に着磁された永久磁石18を挿入した後、永久磁石18を固定するために樹脂が注入される。また、隣り合う永久磁石18の間のロータコア20の外周面には、平面部25が形成されている。平面部25は、永久磁石18aの永久磁石18bと隣り合う端面から固定子15方向に延長した平面とロータコア20の外周面とが交わる接線と、隣り合う永久磁石18bの永久磁石18a側の端面から固定子15方向に延長した平面とロータコア20の外周面とが交わる接線とまで延在している。同様に、永久磁石18bと永久磁石18cとの間、永久磁石18cと永久磁石18dとの間、永久磁石18dと永久磁石18aとの間にも平面部25が形成されている。平面部25が形成されたことにより、永久磁石18と対向するロータコア20の外周面と固定子15の内周面との間隙よりも大きくなり、広隙部19を有する。三角形状の外径側斜辺は、平面部25とで幅の狭い直線状の磁路22を形成している。
The
次に、製造時に意図せず残留し、冷却水中に混入した磁性体異物の吸着について、図2及び図3に基づいて説明する。 Next, the adsorption of magnetic foreign substances that remain unintentionally at the time of manufacture and are mixed in the cooling water will be described with reference to FIGS.
一般に、空気中や水中の透磁率よりも、磁性材料であるロータコア20の透磁率の方が高く、磁束は透磁率の高いロータコア20内を流れようとする。ロータコア20の外周面側をN極とする永久磁石18aの磁極両端部からの磁束は、ロータコア20の磁路22を通じて隣り合うロータコア20の外周面側をS極とする永久磁石18b及び永久磁石18dへと流れていく。磁路22は幅が狭いため磁束密度が高くなり磁力が強く、永久磁石18aと永久磁石18bとの間と、永久磁石18aと永久磁石18dとの間に形成された平面部25に、磁性体異物を吸着することができる。回転子12が回転しても吸着された磁性体異物は、永久磁石18の磁力(磁性体異物の吸着力)により、平面部25の外部へ出ることが抑制される。その結果、ロータコア20の外周面と固定子15の内周面との間に異物が入り込むことを抑制できる。
In general, the magnetic permeability of the
次に電動ウォータポンプ10の作動について図1及び図2に基づいて説明する。
Next, the operation of the
図示しないラジエータ或いはエンジンに冷却水を流すときには、通電制御装置24によって各コイル15cへの通電が制御される。例えば所定のコイル15cに電流を流して所定の突出部15aに磁極を形成すると、永久磁石18との間に磁気吸引力が働いて回転子12が回転する。このとき、他のコイル15cに逆方向に電流を流して他の突出部15aに磁極を形成しておけば、突出部15aと永久磁石18との間に磁気反発力が働いて回転子12の回転が促進される。次に、各コイル15cに流れる電流をそれぞれ逆方向に切替えると、永久磁石18との間の磁気吸引力及び磁気反発力も切り替わって回転子12が更に回転する。このように、通電制御装置24により各コイル15cへの通電を切替え制御することによって、回転子12の回転を任意に制御することが可能になる。例えば、各コイル15cに流れる電流の大きさを制御すると突出部15aと永久磁石18との間で働く磁気吸引力及び磁気反発力の大きさが制御されて任意の回転トルクを得ることができ、各コイル15cへの通電の切替え速度を制御すると任意の回転速度を得ることができる。このように、回転子12が回転することで、回転子12の先端に設けられたインペラ11も回転して、低圧側となる吸入口16aから冷却水を吸入するとともに高圧側となる吐出口16bへと冷却水を吐出する。吐出口16bから吐出された冷却水は、エンジン或いはラジエータ内を流れてエンジンを冷却する。
When flowing cooling water through a radiator or an engine (not shown), the
尚、本実施形態は、永久磁石18を正方形状に4個配列した場合を説明したが、これに限定されることなく、永久磁石18は複数設ければ良く、どんな配列でも良い。更に本実施形態は、回転子12の内部に設けられ隣り合う永久磁石18の間の回転子12の外周面全てに平面部25を形成したが、平面部25は少なくとも1つ形成すれば良い。
In the present embodiment, the case where four
10・・・電動ウォータポンプ
11・・・インペラ
12・・・回転子
12a・・・貫通孔
13・・・軸
14・・・ボディ(ハウジング)
15・・・固定子
15a・・・突出部
15b・・・コア
15c・・・コイル
16・・・ハウジング(ハウジング)
16a・・・吸入口
16b・・・排出口
16c・・・ボス部
17・・・孔
18・・・永久磁石
18a・・・永久磁石(第1永久磁石)
18b・・・永久磁石(第2永久磁石)
18c・・・永久磁石
18d・・・永久磁石
19・・・広隙部
20・・・ロータコア
21・・・穴部
21a・・・穴部
21b・・・穴部
21c・・・穴部
21d・・・穴部
22・・・磁路
25・・・平面部
DESCRIPTION OF
15 ...
16a ...
18b ... permanent magnet (second permanent magnet)
18c ...
Claims (4)
前記ハウジングの中に設けられ、前記吸入口から前記吐出口へと冷却水を送り込むインペラと、
前記ハウジング内に回転自在に設けられるとともに、一端には前記インペラが設けられ、他端には円柱部の穴部に複数の永久磁石が設けられた回転子と、
前記回転子の周りに位置するよう前記ハウジングの内周に固設されるとともに、前記回転子に向けて突出する複数の突出部を持つコアと、前記コアに巻回されるコイルとを有する固定子と、を備え、
前記永久磁石と対向する前記回転子の外周面と前記固定子の内周面との間隙よりも、隣り合う前記永久磁石の間の前記回転子の外周面と前記固定子との間隙を大とするように、隣り合う前記永久磁石の間の前記回転子の外周面に平面部を少なくとも1つ以上形成し、
前記穴部は、前記永久磁石が挿入される主穴部及び前記永久磁石を前記円柱部に固定する樹脂が注入される副穴部を有し、
前記永久磁石の前記固定子と対向する面から発生する磁束が、隣り合う前記永久磁石の前記固定子と対向する面へと流れる磁路を形成し、
前記平面部と前記副穴部とで直線状の前記磁路を形成している電動ウォータポンプ。 A housing having a suction port and a discharge port;
An impeller provided in the housing and for feeding cooling water from the suction port to the discharge port;
A rotor provided rotatably in the housing, provided with the impeller at one end, and provided with a plurality of permanent magnets in the hole of the cylindrical portion at the other end ,
A fixed member fixed to the inner periphery of the housing so as to be positioned around the rotor and having a core having a plurality of protrusions protruding toward the rotor, and a coil wound around the core. With children,
The gap between the outer peripheral surface of the rotor and the stator between the adjacent permanent magnets is larger than the gap between the outer peripheral surface of the rotor facing the permanent magnet and the inner peripheral surface of the stator. So as to form at least one plane portion on the outer peripheral surface of the rotor between the adjacent permanent magnets ,
The hole portion has a main hole portion into which the permanent magnet is inserted and a sub-hole portion into which resin for fixing the permanent magnet to the cylindrical portion is injected,
Magnetic flux generated from the surface of the permanent magnet facing the stator forms a magnetic path that flows to the surface of the adjacent permanent magnet facing the stator,
The electric water pump which forms the said linear magnetic path with the said plane part and the said subhole part .
前記ハウジングの中に設けられ、前記吸入口から前記吐出口へと冷却水を送り込むインペラと、
前記ハウジング内に回転自在に設けられるとともに、一端には前記インペラが設けられ、他端には円柱部の第1穴部に第1永久磁石が設けられ且つ前記円柱部の第2穴部に第2永久磁石が設けられた回転子と、
前記回転子の周りに位置するよう前記ハウジングの内周に固設されるとともに、前記回転子に向けて突出する複数の突出部を持つコアと、前記コアに巻回されるコイルとを有する固定子と、を備え、
前記第1永久磁石及び前記第2永久磁石と対向する前記回転子の外周面と前記固定子の内周面との間隙よりも、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間の前記回転子の外周面と前記固定子との間隙を大とするように、前記第1永久磁石と前記第2永久磁石との間の前記回転子の外周面に平面部を形成し、
前記第1穴部は、前記第1永久磁石が挿入される第1主穴部、及び前記第1永久磁石を前記円柱部に固定する樹脂が注入される第1副穴部を有し、
前記第2穴部は、前記第2永久磁石が挿入される第2主穴部、及び前記第2永久磁石を前記円柱部に固定する樹脂が注入される第2副穴部を有し、
前記第1永久磁石の前記固定子と対向する面から発生する磁束が、前記第2永久磁石の前記固定子と対向する面へと流れる磁路を形成し、
前記平面部と前記第1副穴部及び前記第2副穴部とに挟まれて直線状の前記磁路を形成している電動ウォータポンプ。 A housing having a suction port and a discharge port;
An impeller provided in the housing and for feeding cooling water from the suction port to the discharge port;
Together provided rotatably in the housing, the impeller is provided at one end, first the second hole portion of and the cylindrical portion first permanent magnet is provided in the first bore portion of the cylindrical portion to the other end 2 a rotor provided with permanent magnets ;
A fixed member fixed to the inner periphery of the housing so as to be positioned around the rotor and having a core having a plurality of protrusions protruding toward the rotor, and a coil wound around the core. With children,
The gap between the first permanent magnet and the second permanent magnet is larger than the gap between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the stator facing the first permanent magnet and the second permanent magnet. Forming a flat portion on the outer peripheral surface of the rotor between the first permanent magnet and the second permanent magnet so as to increase the gap between the outer peripheral surface of the rotor and the stator ;
The first hole portion includes a first main hole portion into which the first permanent magnet is inserted, and a first sub hole portion into which resin for fixing the first permanent magnet to the column portion is injected,
The second hole portion has a second main hole portion into which the second permanent magnet is inserted, and a second sub hole portion into which resin for fixing the second permanent magnet to the cylindrical portion is injected,
Magnetic flux generated from the surface of the first permanent magnet facing the stator forms a magnetic path that flows to the surface of the second permanent magnet facing the stator,
An electric water pump sandwiched between the flat portion, the first sub-hole portion, and the second sub-hole portion to form the linear magnetic path .
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