(57)【要約】【課題】起動エネルギが増加することを抑制することができるアキシャルギャップ型のロータ及び電動ポンプを得る。【解決手段】アキシャルギャップ型のロータ１６は、回転することでポンプ室内の流体の圧力を昇圧させるインペラ１４と、環状に形成されていると共にインペラ１４の回転軸と同軸上に配置され、インペラ１４に直接接合されたマグネット２６と、を備えている。また、電動ポンプ１０は、このアキシャルギャップ型のロータ１６を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することでポンプ室（１２Ｅ）内の流体の圧力を昇圧させるインペラ（１４）と、
環状に形成されていると共に前記インペラの回転軸と同軸上に配置され、前記インペラに直接接合されたマグネット（２６）と、
を備えたアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項２】
前記インペラの軸中心部には、軸受部材（２４）が固定され、
前記マグネットが、前記インペラと前記軸受部材との間で支持されている請求項１記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項３】
前記インペラは、筒状に形成された筒状部（１４Ａ）と、前記筒状部から径方向外側へ向けて延在する円板状の第１円板部（１４Ｂ）と、前記第１円板部に対して前記インペラの回転軸方向一方側に配置されていると共に軸中心部に流体が通過する開口（１４Ｄ）が形成された円板状の第２円板部（１４Ｅ）と、前記第１円板部と前記第２円板部との間に設けられた複数の羽根（１４Ｆ）と、を含んで構成され、
前記軸受部材は、前記筒状部における前記インペラの回転軸方向他方側から径方向外側へ突出すると共にその外径が前記筒状部の外径よりも大きな外径かつ前記第１円板部の外径よりも小さな外径に設定された支持部（２４Ｃ）と、を含んで構成され、
前記マグネットが、前記第１円板部における前記インペラの回転軸方向他方側の面に沿って配置された状態で、前記第１円板部と前記支持部との間で支持されている請求項２記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項４】
前記マグネットが、ボンドマグネットとされた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項５】
前記マグネットが、焼結マグネットとされた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項６】
前記マグネットが、パラレル配向のハルバッハ構造とされた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項７】
前記マグネットと前記インペラとが、接着剤（２８）を介して接合されている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項８】
前記マグネットには、前記インペラの一部と嵌合するアンカ形状部（２６Ｇ）が設けられている請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項９】
前記マグネットの外周側（２６Ｅ）の比重が、前記マグネットの内周側（２６Ｆ）の比重よりも小さな比重に設定された請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータ。
【請求項１０】
流体が流入する流入部（１２Ａ）及び流体が流出する流出部（１２Ｂ）を有するポンプハウジング（１２）と、
前記ポンプハウジング内に前記インペラが配置された請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型のロータと、
を備えた電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャルギャップ型のロータ及び電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、冷却水等の液体を圧送する電動ポンプが開示されている。この文献に記載された電動ポンプの一部を構成するロータは、ロータコア（バックヨーク）と、ロータコアに取付けられたマグネットと、を含んで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０４３８２１号公報
【特許文献２】特開２００６−３２５３４５号公報
【特許文献３】特開２００７−５５０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、マグネットがロータコアに取付けられる構成のロータでは、極対を成すために、ロータコアの材料として鋼板等の磁性体が用いられるが、この場合、ロータコアの重量を低減することが難しい。その結果、ロータが回転し始める際に必要な起動エネルギが増加する。
【０００５】
また、上記特許文献２及び特許文献３に記載されたロータでは、インペラと樹脂マグネットとが一体成型されている。しかしながら、この構成をアキシャルギャップ型のロータに適用できるか否かについては上記特許文献２及び特許文献３に記載されていない。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、起動エネルギが増加することを抑制することができるアキシャルギャップ型のロータ及び電動ポンプを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明のアキシャルギャップ型のロータは、回転することでポンプ室（１２Ｅ）内の流体の圧力を昇圧させるインペラ（１４）と、環状に形成されていると共に前記インペラの回転軸と同軸上に配置され、前記インペラに直接接合されたマグネット（２６）と、を備えている。また、電動ポンプは、このアキシャルギャップ型のロータを備えている。
【０００８】
この様に構成することで、マグネットが固定されるロータコアが不要となり、ロータの重量の増加が抑制される。これにより、ロータが回転し始める際に必要な起動エネルギが増加することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電動ポンプを示す側断面図である。
【図２】ロータを示す側断面図である。
【図３】ロータを分解して示す分解斜視図である。
【図４】他の形態のロータを分解して示す図３に対応する分解斜視図である。
【図５】他の形態のロータを分解して示す図３に対応する分解斜視図である。
【図６】他の形態のロータを分解して示す図３に対応する分解斜視図である。
【図７】マグネットとインペラとの接合部を拡大して示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る電動ポンプ１０について説明する。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、後述するロータ１６及びインペラ１４の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また、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１６及びインペラ１４の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。
【００１１】
図１に示されるように、本実施形態の電動ポンプ１０は、流体としての冷却水が流入する流入部としての流入管１２Ａ及び冷却水が流出する流出部としての流出管１２Ｂを備えたポンプハウジング１２と、ポンプハウジング１２内に配置されたインペラ１４と一体に構成されたロータ１６と、を備えている。また、電動ポンプ１０は、磁界を発生させることでロータ１６を回転させるステータ１８と、ステータ１８が固定されると共にロータ１６が支持されるモータハウジング２０と、を備えている。
【００１２】
（ポンプハウジング１２の構成）
ポンプハウジング１２は、略蝸牛状に形成された渦巻部１２Ｃを備えている。この渦巻部１２Ｃの軸中心側からは、流入管１２Ａが軸方向一方側へ向けて突出している。また、渦巻部１２Ｃの外周部からは、流出管１２Ｂが径方向外側へ向けて突出している。なお、渦巻部１２Ｃと流入管１２Ａとの境目には、後述する回転軸２２の軸方向一方側の端部が係合する回転軸端部係合部１２Ｄが設けられている。
【００１３】
以上説明したポンプハウジング１２の渦巻部１２Ｃの内部は、後述するインペラ１４が配置されるポンプ室１２Ｅとされている。そして、ポンプ室１２Ｅ内でインペラ１４が回転することにより、流入管１２Ａから渦巻部１２Ｃの内部（ポンプ室１２Ｅ）に流入した冷却水が流出管１２Ｂから圧送されるようになっている。
【００１４】
（モータハウジング２０の構成）
モータハウジング２０は、軸方向一方側が開放された有底円筒状に形成されている。具体的には、モータハウジング２０における軸方向一方側には、後述するロータ１６の大部分及びステータ１８が配置されるモータ収容凹部２０Ａが形成されている。
【００１５】
モータ収容凹部２０Ａの底の軸中心部には、筒状の回転軸支持部２０Ｂが立設されており、この回転軸支持部２０Ｂには、回転軸２２の軸方向他方側の端部が固定されている。後述するロータ１６が、回転軸支持部２０Ｂに固定された回転軸２２に支持されることにより、ロータ１６が回転軸２２を軸中心として回転可能となっている。
【００１６】
（ステータ１８の構成）
ステータ１８は、環状に形成されたステータコア１８Ａと、ステータコア１８Ａに巻回された導電性の巻線１８Ｂと、を主要な要素として構成されている。このステータ１８は、モータ収容凹部２０Ａの底（軸方向他方側の端部）に配置された状態で、モータハウジング２０に固定されている。
【００１７】
（ロータ１６の構成）
図１及び図２に示されるように、本実施形態のロータ１６は、環状のマグネット２６がインペラ１４に直接取付けられる（インペラ１４が環状のマグネット２６に直接取付けられる）ことによって構成されたインペラ一体型のロータである。また、本実施形態のロータ１６は、マグネット２６とステータ１８のステータコア１８Ａとが軸方向に対向して配置されるアキシャルギャップ型のロータ（アキシャルギャップ型のモータに用いられるロータ）である。具体的には、図２及び図３に示されるように、このロータ１６は、インペラ１４と、インペラ１４に固定された軸受部材２４と、インペラ１４と軸受部材２４との間に支持されたマグネット２６と、を備えている。
【００１８】
インペラ１４は、筒状に形成された筒状部１４Ａと、筒状部１４Ａにおける軸方向一方側の外周部から径方向外側へ向けて延在する円板状の第１円板部１４Ｂと、を備えている。筒状部１４Ａの内周部には、径方向内側が開放された複数の周止溝１４Ｃが軸方向に沿って形成されている。また、インペラ１４は、第１円板部１４Ｂに対して回転軸方向一方側に配置されていると共に軸中心部に冷却水が通過する開口１４Ｄが形成された円板状の第２円板部１４Ｅと、第１円板部１４Ｂと第２円板部１４Ｅとの間に設けられていると共に第１円板部１４Ｂと第２円板部１４Ｅとを軸方向につなぐ複数の羽根１４Ｆと、を備えている。
【００１９】
軸受部材２４は、インペラ１４の筒状部１４Ａの径方向内側に係合する（一例として圧入により係合する）筒状の軸受部材本体２４Ａを備えている。そして、前述の回転軸２２が軸受部材本体２４Ａに挿通されることで、ロータ１６が回転軸２２に支持されるようになっている。また、軸受部材本体２４Ａの外周部には、インペラ１４の筒状部１４Ａの内周部に形成された複数の周止溝１４Ｃにそれぞれ係合する複数の周止突起２４Ｂが形成されている。複数の周止突起２４Ｂが複数の周止溝１４Ｃ内にそれぞれ配置されることで、軸受部材２４のインペラ１４に対する周方向への周止めがなされるようになっている。また、軸受部材２４は、軸受部材本体２４Ａにおける軸方向他方側から径方向外側へ突出すると共にその外径Ｄ１がインペラ１４の筒状部１４Ａの外径Ｄ２よりも大きな外径かつインペラ１４の第１円板部１４Ｂの外径Ｄ３よりも小さな外径に設定された支持部２４Ｃを備えている。
【００２０】
本実施形態のマグネット２６は、径方向への幅寸法Ｗ１が軸方向への厚み寸法Ｔ１と比べて大きな寸法に設定された環状に形成されている。このマグネット２６は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配列された８極の極異方性マグネットである。なお、図３においては、マグネット２６内の磁束の向きを矢印Ｗで模式的に示している。このマグネット２６の内周部にインペラ１４の筒状部が軸方向一方側から挿入されることで、マグネット２６の軸方向一方側の面がインペラ１４の第１円板部１４Ｂの軸方向他方側の面に沿って配置される。そして、軸受部材２４の軸受部材本体２４Ａがインペラ１４の筒状部１４Ａの径方向内側に係合されることで、マグネット２６がインペラ１４の第１円板部１４Ｂと軸受部材２４の支持部２４Ｃとの間で支持されるようになっている。
【００２１】
（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。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態の電動ポンプ１０では、ステータ１８の巻線１８Ｂへ通電されることにより、インペラ１４と一体型のロータ１６が回転する。これにより、ポンプハウジング１２の流入管１２Ａから渦巻部１２Ｃの内部（ポンプ室１２Ｅ）に流入した冷却水の圧力が昇圧されて流出管１２Ｂから圧送される。
【００２３】
ここで、本実施形態の電動ポンプ１０の一部を構成するインペラ１４と一体型のロータ１６は、磁性材料を用いて形成されたロータコアが不要な構成となっている。これにより、ロータ１６の重量の増加が抑制され、ロータ１６が回転し始める際に必要な起動エネルギが増加することを抑制することができる。
【００２４】
また、マグネット２６とインペラ１４の第１円板部１４Ｂとの間に磁性材料のロータコアが配置されない構成とすることにより、インペラ１４内（第１円板部１４Ｂと第２円板部１４Ｅとの間）を通過する磁性異物が、当該インペラ１４内に滞留する（第２円板部１４Ｅ側へ引付けられて滞留する）ことを抑制することができる。
【００２５】
また、本実施形態のロータ１６では、軸受部材２４をインペラ１４に取付けることで、マグネット２６をインペラ１４の第１円板部１４Ｂと軸受部材２４の支持部２４Ｃとの間で支持させることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、ロータ１６の一部を構成するマグネット２６を、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に配列された８極の極異方性マグネットと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。
【００２７】
例えば、図４に示されるように、磁束の向きが異なる複数のマグネット部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄを環状に接合することによって構成されたパラレル配向のハルバッハ構造のマグネット２６を用いてロータ１６を構成してもよい。このマグネット２６は、周方向一方側へ磁束が向かうように着磁されたマグネット部２６Ａと、軸方向他方側へ磁束が向かうように着磁されたマグネット部２６Ｂと、周方向他方側へ磁束が向かうように着磁されたマグネット部２６Ｃと、軸方向一方側へ磁束が向かうように着磁されたマグネット部２６Ｄと、が周方向に交互に配置された状態で互いに周方向に結合されることによって構成されている。
【００２８】
また、ロータ１６の一部を構成するマグネット２６をボンドマグネットとすることにより、当該マグネット２６の軽量化を図ることができる。これにより、ロータ１６が回転し始める際に必要な起動エネルギが増加することをより一層抑制することができる。また、マグネット２６をボンドマグネットとすることにより、極異方性マグネット等の磁束の配向を容易に得ることができる。
【００２９】
また、ロータ１６の一部を構成するマグネット２６を焼結マグネットとすることにより、極異方性マグネット等の磁束の配向を容易に得ることができると共に高磁力を実現することができる。
【００３０】
また、図５に示されるように、マグネット２６の外周側２６Ｅをボンドマグネットとし、マグネット２６の内周側２６Ｆを焼結マグネットとしてもよい。当該構成では、マグネット２６の外周側２６Ｅの比重が、マグネット２６の内周側２６Ｆの比重よりも小さな比重になると共に、マグネット２６の内周側２６Ｆの磁気特性が、マグネット２６の外周側２６Ｅの磁気特性よりも高くなる。これにより、マグネット２６の軽量化と高磁力化の両立を図ることができる。
【００３１】
また、図６に示されるように、マグネット２６とインペラ１４の第１円板部１４Ｂとの間に接着剤２８を介在させることにより、マグネット２６とインペラ１４とが強固に固定されるように構成してもよい。この場合、軸受部材２４の支持部２４Ｃを備えていない構成とすることもできる。
【００３２】
また、マグネット２６に対してインペラ１４を射出成型により形成して、マグネット２６がインペラ１４に固定される（インペラ１４がマグネット２６に固定される）ように構成してもよい。あるいは、インペラ１４に対してマグネット２６を射出成型により形成して、マグネット２６がインペラ１４に固定される（インペラ１４がマグネット２６に固定される）ように構成してもよい。この場合、図７に示されるように、マグネット２６における軸方向一方側にアンカ形状部２６Ｇを設けることにより、マグネット２６とインペラ１４とを強固に固定することができる。
【００３３】
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。
【符号の説明】
【００３４】
１０  電動ポンプ、１２  ポンプハウジング、１２Ａ 流入管（流入部）、１２Ｂ  流出管（流出部）、１２Ｅ      ポンプ室、１４  インペラ、１４Ａ  筒状部、１４Ｂ 第１円板部、１４Ｄ  開口、１４Ｅ  第２円板部、１４Ｆ  羽根、１６  ロータ、２４  軸受部材、２４Ｃ  支持部、２６  マグネット、２６Ｅ   マグネットの外周側、２６Ｆ  マグネットの内周側、２６Ｇ  アンカ形状部、２８  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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