JP6686664B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプに関する。

下記特許文献１には、エンジンの内部等を流れる冷却水を循環させる電動ポンプが開示されている。この電動ポンプは、ケーシングと、ケーシングに固定された軸部材と、軸部材の外側に挿入される筒状の軸受部と、軸受部とは別部材で構成されていると共に軸受部と一体回転するロータと、ロータの一端に固定されることによりロータと一体回転可能とされたインペラと、を備えている。また、軸受部とロータとの間には、インペラの外周側から流出してケーシングの内部で循環する流体をインペラの側に戻すための排出路が形成されている。これにより、冷却水に混入した異物が排出路を介して排出されることで当該異物がケーシングの内部に滞留することが抑制されて、当該ケーシング内に配置されたロータの回転が異物によって阻害されることが抑制されている。

特開２０１６−２３６３５号公報

ところで、上記特許文献１に記載されているように、電動ポンプの作動の安定性等の観点では、液体の内部に混入した異物が電動ポンプの内部に滞留することを抑制することが肝要である。

本発明は上記事実を考慮し、液体の内部に混入した異物が内部に滞留することを抑制することができる電動ポンプを得ることが目的である。

請求項１記載の電動ポンプは、ステータと、該ステータの磁界を受けて回転するロータと、該ロータの軸心部に配置されたシャフトと、を支持するモータハウジングと、液体が流入する流入部と、該液体が流出する流出部と、前記流入部と前記流出部との間に設けられ前記ロータによって回転されるインペラが配置されたポンプ室と、前記シャフトの一方側の端部を覆う被覆部と、前記被覆部の内部と外部とを連通する連通孔と、を有するポンプハウジングと、を備え、前記連通孔は、前記被覆部における前記シャフトの一方側の端部と前記ロータの回転軸方向に離間した位置に形成されている。

請求項１記載の電動ポンプによれば、ステータが磁界を発生させると、ロータがシャフトまわりに回転する。また、ロータが回転すると、インペラが回転されて、ポンプハウジングの流入部から流入した液体がポンプ室で昇圧されて流出部から流出する。ここで、請求項１記載の電動ポンプでは、シャフトの一方側の端部を覆う被覆部の内部と外部とを連通する連通孔が、当該被覆部に形成されている。これにより、被覆部の内部に浸入した液体内の異物を連通孔を通じて被覆部の外側に排出させることができる。すなわち、被覆部の内部に浸入した液体内の異物が被覆部の内側に滞留することを抑制することができる。

請求項２記載の電動ポンプは、請求項１記載の電動ポンプにおいて、前記連通孔における前記シャフトとは反対側は、前記インペラの軸心部側に開放されている。

請求項２記載の電動ポンプによれば、連通孔におけるシャフトとは反対側を流体の流れのあるインペラの軸心部側に開放させることにより、被覆部の内部に浸入した液体内の異物の連通孔を通じた排出を促すことができる。

請求項３記載の電動ポンプは、請求項１又は請求項２記載の電動ポンプにおいて、前記被覆部は、前記ロータの回転軸方向への移動を規制する規制面を備えており、前記連通孔は、前記被覆部における前記規制面とは異なる位置に形成されている。

請求項３記載の電動ポンプによれば、ロータやロータと共に回転する部材が摺接することがある規制面とは離れた位置に連通孔を形成することにより、すなわち、連通孔が規制面に形成されていない構成とすることにより、ロータやロータと共に回転する部材が摺接することによる規制面の摩耗を抑制することができる。
請求項４記載の電動ポンプは、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、前記被覆部は、周方向に沿って間隔をあけて配置された複数の支持リブを介して前記流入部に支持されており、前記被覆部には、複数の前記連通孔が形成されており、複数の前記連通孔は、周方向に隣り合う一対の支持リブの周方向の中間部にそれぞれ配置されている。

本実施形態に係る電動ポンプを示す断面図である。 （Ａ）は、ポンプハウジングを示す平面図であり、（Ｂ）は、ポンプハウジングにおけるロータ軸受押え部を入口管の開放方向から見た拡大平面図である。 （Ａ）は、ポンプハウジングを示す底面図であり、（Ｂ）は、ポンプハウジングにおけるロータ軸受押え部をポンプ室側から見た拡大底面図である。

図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る電動ポンプについて説明する。

図１に示されるように、本実施形態の電動ポンプ１０は、車両のエンジン等の内部に冷却水を圧送するためのウォータポンプである。具体的には、電動ポンプ１０は、流入した冷却水の圧力が高められるポンプ室１２の外郭を形成するポンプハウジング１４と、インペラ１６を回転させることによりポンプ室１２に流入した冷却水を昇圧させるロータ１８と、を備えている。また、電動ポンプ１０は、回転磁界を発生させることによってロータ１８を回転させるステータ２０と、このステータ２０等を支持するモータハウジング２２と、を備えている。さらに、電動ポンプ１０は、ステータ２０への通電を制御するための回路装置２４を備えている。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、ロータ１８の回転軸方向、回転径方向及び回転周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、ロータ１８の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

以下、先ず電動ポンプ１０の概略の構成について説明し、次いで本実施形態の要部であるポンプハウジング１４の細部の構成について説明する。

（電動ポンプ１０の概略の構成）
図１に示されるように、ポンプハウジング１４は、冷却水が流入する流入部としての入口管２６及び冷却水が流出する流出部としての出口管２８（図２（Ａ）参照）と、略蝸牛状（略渦巻状）に形成されていると共に後述するインペラ１６が内部に配置されるポンプ室１２の外郭を形成するポンプ室形成部３０と、を備えている。入口管２６は、ポンプ室形成部３０の軸心部から軸方向一方側へ延出されており、また出口管２８は、ポンプ室形成部３０の外周部から径方向外側へ延出されている。また、ポンプハウジング１４の軸心部には、後述するロータ軸受４６の軸方向一方側への移動を規制すると共にシャフト４０の端部を被う被覆部３２が設けられている。以上説明したポンプハウジング１４の外周部が、後述するモータハウジング２２に接合されることで、ポンプハウジング１４がモータハウジング２２に固定されている。

モータハウジング２２は、軸方向一方側にロータ１８が配置されるロータ収容凹部３４が形成されていると共に軸方向他方側にステータ２０が配置されるステータ収容凹部３６が形成された一体成型品である。ロータ収容凹部３４の底の軸心部には、軸方向一方側へ向けて突出する筒状のシャフト固定部３８が立設されている。このシャフト固定部３８には、円柱状のシャフト４０が圧入等により固定されている。また、ステータ収容凹部３６は、ロータ収容凹部３４の径方向外側に形成された環状の空間であり、このステータ収容凹部３６内にステータ２０が配置されることで、ステータ２０とロータ１８とが径方向に対向して配置されている。

ロータ１８は、インペラ１６と一体に構成されることにより当該インペラ１６と一体回転可能とされている。このロータ１８は、厚肉円筒状に形成されたロータマグネット支持部４２を備えており、ロータマグネット支持部４２の外周部には、ロータマグネット４４が固定されている。また、ロータマグネット支持部の内周部には、その内径がシャフト４０の外径と対応する内径に設定されたロータ軸受４６が固定されている。このロータ軸受４６がシャフト４０に挿入されることで、ロータ１８がシャフト４０まわりに回転することが可能となっている。

インペラ１６は、径方向に延在すると共に円盤状に形成された第１円盤部４８と第２円盤部５０との間に複数の羽根５２が立設されることによって形成されている。このインペラ１６の軸心部には、すなわち、第１円盤部４８及び第２円盤部５０の軸心部には、後に詳述する被覆部３２が配置されている。

ステータ２０は、環状に形成されたステータコア５４と、導電性の巻線５６と、を主要な要素として構成されている。ステータコア５４には、径方向外側に向けて延びると共に巻線５６が巻回される複数のティース部５４Ａが形成されている。そして、巻線５６がそれぞれのティース部５４Ａに巻回されることによって、当該ティース部５４Ａに沿ってコイル５６Ａが形成されている。さらに、コイル５６Ａを形成した巻線５６の端末部は、後述する回路基板６０に接続されている。なお、ステータ２０は、ステータ支持部材５８に支持されている。

回路装置２４は、径方向に延在する円盤状に形成された回路基板６０と、この回路基板６０に取付けられた複数の回路素子６２と、を主要な要素として構成されている。また、回路基板６０は、ステータ支持部材５８にビス６４を介して固定されている。これにより、回路装置２４がステータ支持部材５８に支持されている。なお、回路装置２４は、カバー部材６６に覆われている。

（ポンプハウジング１４の細部の構成）
次に、本実施形態の要部であるポンプハウジング１４の被覆部３２の構成について説明する。

図１に示されるように、被覆部３２は、シャフト４０の軸方向一方側において当該シャフト４０と同軸上に配置された浅底の有底円柱状に形成されている。図１、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、この被覆部３２は、周方向に沿って等間隔に配置された３つの支持リブ６８を介して入口管２６に支持されている。

また、被覆部３２の軸方向他方側（シャフト４０側）の端部の軸心部には、シャフト４０側が開放されていると共にその内部にシャフト４０の軸方向一方側の端部４０Ａが配置される窪み部７０が形成されている。

また、被覆部３２における軸方向他方側の端面は、当該被覆部３２とロータ軸受４６との間に介装されたワッシャ７２が当接することによりロータ１８（ロータ軸受４６）の軸方向一方側への移動を規制する規制面７４とされている。この規制面７４は、軸方向視でワッシャ７２の軸方向一方側の端面７２Ａと対応する平面状に形成されている。すなわち、この規制面７４には、スリットや凹凸加工等が施されていない。

また、被覆部３２の軸方向一方側（シャフト４０とは反対側）の端部には、当該被覆部３２の内部と外部とを連通する複数の（本実施形態では３つの）連通孔７６が軸方向に沿って形成されている。これにより、被覆部３２に形成された窪み部７０の内側の空間とポンプ室１２側とが、連通孔７６を介して繋がれるようになっている。図２（Ａ）及び（Ｂ）並びに図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、３つの連通孔７６は、軸方向視で周方向に沿って等間隔に配置されている。また、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、３つの連通孔７６は、周方向に隣り合う一対の支持リブ６８の周方向の中央部にそれぞれ配置されている。

各々の連通孔７６におけるシャフト４０側は、シャフト４０の軸方向一方側の端部４０Ａにおける径方向外側の部分に向けて開放されている。さらに、各々の連通孔７６におけるシャフト４０とは反対側は、インペラ１６の軸心部側（インペラ１６の回転中心側）に開放されている。詳述すると、各々の連通孔７６におけるシャフト４０とは反対側の端は、インペラ１６の羽根５２に対して径方向内側に配置されている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の電動ポンプ１０によれば、回路装置２４によってステータ２０の巻線５６への通電が制御されると、ステータ２０のまわりには回転磁界が発生する。この回転磁界によってロータ１８が回転する。

また、ロータ１８が回転すると、当該ロータ１８と一体に構成されたインペラ１６が回転する。これにより、ポンプハウジング１４の入口管２６から流入した冷却水の圧力がポンプ室１２内で昇圧されて出口管２８から流出する。

ここで、モータハウジング２２とポンプハウジング１４との間に形成された空間は、冷却水で満たされ、シャフト４０を覆う被覆部３２の窪み部７０の内部も冷却水で満たされる。そのため、連通孔７６が被覆部３２に形成されていない構成では、冷却水に混入した異物が、被覆部３２の窪み部７０の内部に滞留し易い。しかしながら、本実施形態では、前述の連通孔７６が被覆部３２に形成されていることにより、被覆部３２の窪み部７０の内部に浸入した異物を連通孔７６を通じてポンプ室１２側へ排出することができる。なお、冷却水に混入した異物とは、エンジンのウォータジャケットや配管の内部に残留していた残留物や冷却水が劣化することによって析出した析出物等のことである。

また、本実施形態では、連通孔７６におけるシャフト４０とは反対側が、インペラ１６の軸心部側に開放されている。このように、連通孔７６におけるシャフト４０とは反対側を冷却水の流速が高い空間に開放させることにより、被覆部３２の窪み部７０の内部に浸入した異物の連通孔７６を通じた排出を促すことができる。

さらに、本実施形態では、ロータ１８と共に回転するワッシャ７２が摺接することがある規制面７４とは離れた位置に連通孔７６を形成することにより、すなわち、連通孔７６が規制面７４に形成されていない構成とすることにより、ワッシャ７２と規制面７４とが摺接することによる規制面７４の摩耗を抑制することができる。

なお、本実施形態では、連通孔７６におけるシャフト４０とは反対側を、インペラ１６の軸心部側へ開放させた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。連通孔７６におけるシャフト４０とは反対側を、インペラ１６の軸心部側へ開放させるか否かについては、想定される異物の寸法や連通孔７６の内径等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、連通孔７６を軸方向に沿って形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、連通孔７６を軸方向に対して交差する方向に沿って形成してもよい。このように、連通孔７６を軸方向に沿って形成するか否かについては、ポンプハウジング１４を形成する金型の抜き方向等を考慮して適宜設定すればよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ 電動ポンプ
１２ ポンプ室
１４ ポンプハウジング
１６ インペラ
１８ ロータ
２０ ステータ
２２ モータハウジング
２６ 入口管（流入部）
２８ 出口管（流出部）
４０ シャフト
４０Ａ シャフトの一方側の端部
７４ 規制面
７６ 連通孔

Claims (4)

1. ステータと、該ステータの磁界を受けて回転するロータと、該ロータの軸心部に配置されたシャフトと、を支持するモータハウジングと、
   液体が流入する流入部と、該液体が流出する流出部と、前記流入部と前記流出部との間に設けられ前記ロータによって回転されるインペラが配置されたポンプ室と、前記シャフトの一方側の端部を覆う被覆部と、前記被覆部の内部と外部とを連通する連通孔と、を有するポンプハウジングと、
   を備え、
   前記連通孔は、前記被覆部における前記シャフトの一方側の端部と前記ロータの回転軸方向に離間した位置に形成されている電動ポンプ。
2. 前記連通孔における前記シャフトとは反対側は、前記インペラの軸心部側に開放されている請求項１記載の電動ポンプ。
3. 前記被覆部は、前記ロータの回転軸方向への移動を規制する規制面を備えており、
   前記連通孔は、前記被覆部における前記規制面とは異なる位置に形成されている請求項１又は請求項２記載の電動ポンプ。
4. 前記被覆部は、周方向に沿って間隔をあけて配置された複数の支持リブを介して前記流入部に支持されており、
   前記被覆部には、複数の前記連通孔が形成されており、
   複数の前記連通孔は、周方向に隣り合う一対の支持リブの周方向の中間部にそれぞれ配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電動ポンプ。