(57)【要約】【課題】  ロータとステータの対向面間の隙間を小さくして出力トルクを向上できる電動遠心ポンプを提供すること。【解決手段】  ステータ２２の内周側に固定状態で設けられた軸受凹部231（支持部230）と、ロータ２１の底部210からステータ２２側の軸方向に向かって延び、軸受凹部231に挿入されることでロータ２１が回転自在に軸受される軸部212と、を備えた。【選択図】      図２
2010007539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されて、該コイルへの通電により外周側に磁束を生じさせるステータと、
該ステータの外周面と対向する内周面に磁極を備えた有底筒状のロータと、
該ロータの底部から前記ステータとは反対側の軸方向に向かって設けられたインペラと、
該インペラが収容され、前記インペラが回転することにより吸入部から流入した流体が吐出部から流出するように構成されたポンプ室と、
前記ステータの内周側に固定状態で設けられた軸受凹部と、
前記ロータの底部から前記ステータ側の軸方向に向かって延び、前記軸受凹部に挿入されることで前記ロータが回転自在に軸受される軸部と、を備えた
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記軸部の先端は球面状に形成され、その先端は前記軸受凹部の底部に当接可能である
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記ステータは樹脂によってモールドされており、前記軸受凹部は前記モールドされた部位に形成されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記軸部は、前記ロータの底部に向かって外径が大きくなるように形成され、前記軸受凹部の内周も前記ロータの底部に向かって外径が大きくなるように形成されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項５】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記ロータは樹脂によって成形され、
前記軸部は金属製であり、前記ロータにインサート成形されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項６】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記軸部は前記ロータと一体に樹脂によって成形され、
前記軸受凹部も樹脂によって成形されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記軸受凹部と前記軸部との間の摺動クリアランスは、温度が低いときよりも温度が高いときのほうが小さくなるように構成されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項８】
請求項７に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記軸受凹部は、前記ステータからの熱が伝達されるように構成されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載の電動遠心ポンプにおいて、
前記ステータはモールドされており、前記軸受凹部は前記モールドされた部位に形成されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項１０】
請求項１に記載の電動遠心ポンプにおいて、
ハイブリッド自動車のインバータを冷却するための冷却ポンプとして用いられる
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項１１】
コイルが巻回されて、該コイルへの通電により外周側に磁束を生じさせるステータと、
該ステータの外周面と対向する内周面に磁極を備えた有底筒状のロータと、
該ロータの底部から前記ステータとは反対側の軸方向に向かって設けられたインペラと、
該インペラが収容され、前記インペラが回転することにより吸入部から流入した流体が吐出部から流出するように構成されたポンプ室と、
軸方向において前記ロータの磁極と重なる位置に設けられた軸受凹部と、
前記ロータの底部から前記ロータの開口側に向かって延び、前記軸受凹部に挿入されることで前記ロータが回転自在に軸受される軸部と、を備えた
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【請求項１２】
コイルが巻回されて、該コイルへの通電により外周側に磁束を生じさせるステータと、
該ステータの外周面と対向する内周面に磁極を備えた筒状のロータと、
該ロータの一端側に軸方向外側に向かって設けられたインペラと、
該インペラが収容され、前記インペラが回転することにより吸入部から流入した流体が吐出部から流出するように構成されたポンプ室と、を備え、
前記ロータは、前記ステータの内周位置にて回転自在に軸受されている
ことを特徴とする電動遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータによって駆動される電動遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動遠心ポンプとして、特許文献１に記載のものが知られている。このポンプは、有底筒状（カップ状）の隔壁部によってハウジング内にポンプ室とモータ室を区画形成し、隔壁部の内周側のモータ室内にステータを配置するとともに、隔壁部の外周側のポンプ室内には有底筒状（カップ状）のロータを配置している。ステータにはコイルが巻回されており、このコイルへの通電によりステータの外周側に磁束を生じさせる。ロータの筒部の内周面には磁極が備えられており、この筒部が隔壁部（ステータ）の外周を取り囲んでいる。このように隔壁部（ステータ）の外周面とロータの内周面を対向させ、ステータが発生する磁力を両面間の隙間を介してロータへ及ぼすことで、ロータ及びロータに固設されたインペラを回転駆動している。
【特許文献１】特開２００６−１８３６６９号公報
【０００３】
ここで、ロータを回転支持する軸受部には僅かな隙間が存在するため、ロータのアンバランスや磁束変化等により、ロータが回転軸心に対して傾き、揺動する場合がある。この揺動によりロータの内周面と隔壁部の外周面とが接触しないように、両面間には所定の隙間を設ける必要がある。しかし、この隙間を大きく設定しすぎると、ロータとステータの磁極間の距離が増大してモータ出力トルクが低下してしまう。そこで、特許文献１の電動遠心ポンプは、隔壁部外周面と接触するおそれがあるロータ内周面の端部をテーパ状に切り欠くことで、接触の防止と両面間の隙間を小さくすることとの両立を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の電動遠心ポンプでは、有底筒状のロータの底部に軸受部が設けられているため、ロータが軸受部を支点として揺動すると、（隔壁部外周面と対向する）ロータ内周面が隔壁部外周面に向かって大きく移動してしまう。よって、たとえ切り欠きを設けたとしても、両面間の隙間を小さく設定することには限度があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ロータとステータの対向面間の隙間を小さくして出力トルクを向上できる電動遠心ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の電動遠心ポンプは、ステータの内周側に固定状態で設けられた軸受凹部と、ロータの底部からステータ側の軸方向に向かって延び、軸受凹部に挿入されることでロータが回転自在に軸受される軸部と、を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
よって、ロータが揺動した場合でも、ロータ内周面がステータ外周面に向かって移動する量を小さく抑えることができる。したがって、両面間の隙間を小さく設定することが可能であり、これにより出力トルクを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の電動遠心ポンプを実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。
【実施例１】
【０００９】
本発明の電動遠心ポンプの一例として、電動ウォータポンプPを用いて説明する。電動ウォータポンプPは、エンジンと駆動用電動モータを併用するハイブリッド自動車に適用され、インバータを冷却するための冷却水を供給する。駆動用電動モータは例えば同期型モータジェネレータであり、インバータは、例えばバッテリから電力供給を受けて三相交流により駆動用電動モータを制御する。
【００１０】
電動ウォータポンプPは、インペラ（羽根車）が回転することで作動流体（冷却水）に対して半径方向に圧力を与える遠心ポンプである。
【００１１】
図１は、電動ウォータポンプPの全体斜視図である。電動ウォータポンプPは、ポンプ構成体としてのウォータポンプ部１と、ウォータポンプ部１を駆動する駆動部としての電動モータ部２と、電動モータ部２を駆動及び制御する駆動制御部３と、を有している。電動ウォータポンプP（ウォータポンプ部１）は、ラジエータにより冷却された冷却水を吸入部101から吸入し、吐出部106を経由して、インバータ内に形成された冷却水路に供給する。
【００１２】
図２は、軸Oを通る平面で電動ウォータポンプPを切った軸方向断面図である。軸Oは、インペラ１２及びロータ２１の回転中心軸である。説明のため、軸Oの方向にx軸を設け、ウォータポンプ部１に対して電動モータ部２が設けられている側を正方向とする。
【００１３】
まず、ウォータポンプ部１について説明する。ウォータポンプ部１は、ポンプハウジング１０及びインペラ１２を有している。ポンプハウジング１０の内部にはポンプ室１１が設けられている。インペラ１２は、ポンプ室１１において軸Oの周りに回転自在に収容されている。
【００１４】
ポンプハウジング１０は、樹脂材料を射出成形することで一体に形成されており、本体部100及び固定部104を有している。本体部100は、吸入部101と、円錐部102と、円筒部103とを有している。円錐部102は、円筒状の吸入部101のx軸正方向側の端からx軸正方向に向かって内径が徐々に拡大する円錐状の部分である。円筒部103は、円錐部102のx軸正方向側の外周端から外径方向（x軸に対して垂直方向であって中心軸Oから離れる方向）に広がるリング状の部分と、このリング状の部分の外周端からx軸正方向側に向かって延びる円筒状の部分とを有している。
【００１５】
本体部100の内部には、軸方向規制部材１３が設置されている。軸方向規制部材１３は、３つの脚部131〜133と軸方向規制部134とを有している（図３参照）。脚部131は、吸入部101と円錐部102との境界における内周面からx軸正方向に延び出し、徐々に軸Oに向かうように設けられている。脚部132と脚部133も同様であり、脚部131〜133は、軸Oの周りに等間隔に設置されている。隣り合う脚部間には、作動流体（冷却水）がほとんど抵抗なく流通できるよう、比較的大きな隙間が設けられている。脚部131〜133は、x軸正方向側において互いに結合しており、そのx軸正方向側の端には、x軸に対して垂直な円板状に、軸方向規制部134が形成されている。これら脚部131〜133及び軸方向規制部134は、ポンプハウジング１０と一体に成形されている。
【００１６】
固定部104は、本体部100（円筒部103）のx軸正方向側の開口端から外径方向に僅かに広がるリング状の部分と、このリング状の部分の外周端からx軸正方向側に向かって僅かに延びる円筒状の部分とを有している。固定部104には、周方向（軸Oを中心とした周方向）において等間隔で複数箇所（本実施例１では３箇所）に、x軸方向で肉厚のボルト挿通部10a〜10cが設けられている。また、固定部104の内周面には、嵌合凹部105が周方向に形成されている。
【００１７】
図３は、ウォータポンプ部１の径方向断面図であり、図２のA-A断面をx軸正方向側から見た図である。図３の矢印はインペラ１２の回転方向を示す。軸Oから円筒部103の内周面までの距離、すなわちポンプ室１１の半径は周方向で異ならせてある。すなわち、ポンプ室１１の半径は、図３の部位Cからインペラ１２の回転方向に徐々に大きくなり、図３の部位Dで最も大きくなる。本体部100には円筒状の吐出部106が一体に設けられている。吐出部106は、部位Dから円筒部103の接線方向に延び出すように設けられ、C-D間でポンプ室１１に連通している。
【００１８】
インペラ１２は、樹脂材料を射出成形することで一体に形成されており、プレート120及び複数（本実施例１では８枚）の羽根12a〜12hを有している。プレート120は、図２に示すように、x軸負方向側にテーパ面を有する円錐状の部分である。上記円錐の底面をなすプレート120のx軸正方向側の直径は、ポンプハウジング１０における円錐部102の最大径（x軸正方向側端の直径）と略同じ大きさに設けられている。
【００１９】
上記円錐の頂点をなすプレート120のx軸負方向側の端には、x軸に対して垂直な円板状に、当接部121が形成されている。当接部121の中心は略軸O上にあり、当接部121の直径は軸方向規制部134の直径と略同じ大きさに設けられている。インペラ１２がポンプ室１１に設置された状態で、当接部121は軸方向規制部134に対向している。軸方向規制部材１３はポンプハウジン部１０に固定されているため、当接部121が軸方向規制部134に当接することで、インペラ１２のx軸負方向側への移動が軸方向規制部材１３により規制される。
【００２０】
羽根12a〜12hは、プレート120の上記テーパ面からx軸負方向に延び出した部分であり、プレート120の周方向で等間隔に配置されている。インペラ１２がポンプ室１１に設置された状態で、各羽根12a〜12hのx軸負方向側の端は、ポンプハウジング１０の円錐部102の内周面と所定の隙間を介して略平行に対峙するように配置されている。
【００２１】
図３に示すように、各羽根12a〜12hは、軸Oを中心として放射状に配置されている。各羽根12a〜12hは、軸Oから外径側に向かうにつれてインペラ１２の回転方向とは反対側に傾斜するように配置され、全体として渦巻き状に設置されている。
【００２２】
次に、電動モータ部２について説明する。図４は、電動モータ部２の径方向断面図であり、図２のB-B断面をx軸正方向側から見た図である。電動モータ部２は、いわゆるアウタロータ型の単相ブラシレスモータであり、モータハウジング２０と、モータハウジング２０の内部に収容された筒状のロータ２１と、ロータ２１の内周側に設けられたステータ２２とを有している。
【００２３】
モータハウジング２０は、円筒部200及び嵌合凸部201を有している（図２参照）。円筒部200は円筒状の部分であり、その内径はポンプハウジング１０の固定部104（円筒状の部分）の内径と略同じに設けられている。円筒部200の外周には、固定部104のボルト挿通部10a〜10cに対応する位置に、ボルト挿通部20a〜20cが設けられている。ボルト挿通部20a〜20cにはそれぞれ雌ネジが形成されている。ボルトB1〜B3が固定部104（ボルト挿通部10a〜10c）を挟み込んで上記雌ネジに螺合することで、ポンプハウジング１０とモータハウジング２０が一体化されている。
【００２４】
円筒部200のx軸負方向側の内周には、嵌合凸部201が周方向に形成されている。嵌合凸部201がポンプハウジング１０の嵌合凹部105に嵌合することで、モータハウジング２０がポンプハウジング１０に対して径方向で位置決めされる。
【００２５】
ロータ２１は有底円筒状であり、底部210と、磁石保持部211と、軸部212と、永久磁石214とを有している。底部210と磁石保持部211と軸部212は、樹脂材料を射出成形することでインペラ１２と一体に形成されている。
【００２６】
底部210は円板状であり、インペラ１２（プレート120）のx軸正方向側の底面と、この底面の外周端から外径方向に広がるリング状の部分とを有している。底部210の中心はインペラ１２の回転軸心Oと一致している。底部210の直径は、モータハウジング２０（円筒部200）の内径よりも僅かに小さく設けられている。
【００２７】
磁石保持部211は、底部210の外周端からx軸正方向側に向かって延びる円筒状の部分である。磁石保持部211の内周面には、ステータ２２のコイル数（本実施例１では６個）と同数の板状の永久磁石214が、周方向で交互にN極S極となるように、モールドによって固定されている。永久磁石214のx軸方向長さは、磁石保持部211が底部210と連続する部位において曲面から平面に切り替わる箇所から磁石保持部211のx軸正方向側の端までの長さと略等しい。言い換えると、永久磁石214は、磁石保持部211の内周面の略全領域にわたって設置されている。
【００２８】
軸部212は、底部210の中心からx軸正方向側に向かって延びる円柱状の部分である。軸部212のx軸正方向側の先端部213は、x軸正方向側に凸の（半）球面状に形成されている。軸部212のx軸方向長さは、磁石保持部211のx軸方向長さよりも僅かに（上記球面状先端部213の分だけ）長い。
【００２９】
ステータ２２は、支持部２３と、固定鉄心２４と、コイル２５とを有しており、モータハウジング２０の内部（モータ室）に設置されている。支持部２３は、樹脂材料を射出成形することでモータハウジング２０と一体に形成されており、固定鉄心２４及びコイル２５が埋め込まれた円柱状の部分と、この円柱状部分をモータハウジング２０に固定する接続部分とを有している。
【００３０】
上記円柱状部分は、円筒部200の内周側に円筒部200と同軸上に設置されており、上記円柱状部分の外周面と円筒部200の内周面との間には、円筒状の所定の隙間が設けられている。ロータ２１がモータハウジング２０の内部に設置された状態で、ロータ２１の磁石保持部211は上記隙間内にx軸負方向側から挿入配置されている。この状態で、円筒部200の内周面と磁石保持部211の外周面との間には僅かな隙間が設けられているとともに、永久磁石214の内周面と上記円柱状部分の外周面との間には僅かな隙間が設けられている。
【００３１】
上記円柱状部分のx軸正方向側の端は、円筒部200のx軸正方向側の端と略同一面上にある。上記接続部分はリング状であり、上記円柱状部分のx軸正方向側の外周縁を円筒部200のx軸正方向側の内周縁に接続している。上記円柱状部分のx軸正方向側の面と上記接続部分とによって円筒部200のx軸正方向側の開口端は塞がれており、これによりモータハウジング２０の内部（モータ室）が外部（基板収容室）から隔離されている。ロータ２１がモータハウジング２０の内部に設置された状態で、磁石保持部211（永久磁石214）のx軸正方向側の端と上記接続部分のx軸負方向側との間には所定の隙間が設けられている。
【００３２】
固定鉄心２４は、薄板状の電磁鋼板をx軸方向に積層して構成されており、中心に断面円形の穴243が貫通形成された円筒部242と、円筒部242から放射状に伸びる複数（本実施例１では６個）のティース24a〜24fとを有している。円筒部242（穴243）の中心軸が支持部２３（上記円柱状部分）の中心軸Oと一致するように、固定鉄心２４は支持部２３（上記円柱状部分）の内部に埋め込まれている。
【００３３】
ティース24a〜24fは、円筒部242の外周に互いに等間隔に設けられている。ティース24aは、x軸方向から見て略Ｔ字形状であり、円筒部242から外径方向に延びる板状の柄部240aと、柄部240aの先端から周方向両側に延びる傘部241aとを有している。傘部241aの周方向での中心位置に柄部240aがある。傘部241aの肉厚は周方向に異ならせている。すなわち、図４に示すように、傘部241aの径方向厚さは非対称に設けられており、軸Oを中心とする時計回り方向に徐々に薄くなる。柄部240aと傘部241aのx軸方向幅は同一に設けられている。他のティース24b〜24fもティース24aと同様の形状を有している。
【００３４】
コイル２５は、複数（本実施例１では６個）のコイル25a〜25fを有している。絶縁被覆された１本の導線が、ティース24a〜24fの柄部240a〜240fの周囲に順次、集中巻で巻回されることで、ティース24a〜24fごとにコイル25a〜25fが形成されている。コイル25a〜25fは、支持部２３（上記円柱状部分）の内部に埋め込まれている。
【００３５】
このように、支持部２３（上記円柱状部分）は、固定鉄心２４とコイル２５を全体として包み込むように完全にモールドされている。これにより固定鉄心２４とコイル２５は完全に冷却水から分離される。傘部241a〜241fの外周側は、僅かな隙間を介してロータ２１の永久磁石214と対峙している。
【００３６】
固定鉄心２４（円筒部242）の穴243の内周にモールドされた支持部230には、軸受凹部231が形成されている。軸受凹部231は、支持部230（穴243）と同軸上に、x軸方向に形成された円筒状の凹部であり、x軸負方向側に開口するとともに、そのx軸正方向側の底部231aはx軸に垂直な平面状に形成されている。軸受凹部231のx軸負方向側の端（開口部）は、ティース24a〜24fのx軸負方向側の端よりも僅かにx軸負方向側に位置している。また、軸受凹部231のx軸正方向側の端（底部231a）は、ティース24a〜24fのx軸正方向側の端よりも所定距離だけx軸正方向側に位置している。
【００３７】
軸受凹部231には、x軸負方向側の開口部からロータ２１の軸部212が挿入設置される。軸受凹部231の内周面と軸部212の外周面との間には僅かな隙間が設けられており、軸部212が軸受凹部231において回転自在に軸受されることにより、ロータ２１がステータ２２に対して回転自在に支持される。軸受凹部231（支持部230）によって軸受部２６が構成されている。軸受部２６は、ステータ２２をモールドする際に、モータハウジング２０と一体に成形される。
【００３８】
軸受部２６に軸部212が設置され、ロータ２１がモータハウジング２０の内部に収容された状態で、インペラ１２の当接部121は軸方向規制部134に対向している一方、軸部212の先端部213は軸受凹部231の底部231aと対向している。ロータ２１（インペラ１２）が軸方向規制部134と底部231aとの間に挟まれることで、ロータ２１（インペラ１２）のｘ軸方向での過度な動きが規制されている。尚、当接部121と軸方向規制部134は接触していても接触してなくてもよく、先端部213と底部231aは接触していても接触していなくてもよい。
【００３９】
軸受部２６に軸部212が設置された状態で、ロータ２１の底部210のx軸正方向側の面と支持部２３のx軸負方向側の面との間には所定の隙間が設けられている。この状態で、軸受凹部231は、ロータ２１の永久磁石214とx軸方向において重なる位置にある。具体的には、軸受凹部231のx軸正方向側の端（底部231a）は、永久磁石214のx軸正方向側の端よりも所定距離だけx軸正方向側に位置している。また、軸受凹部231のx軸負方向側の端（開口部）は、永久磁石214のx軸負方向側の端よりも所定距離だけx軸正方向側に位置している。永久磁石214のx軸方向における中心位置は、軸受凹部231のx軸方向における中心位置に対して、x軸負方向側にオフセットしている。
【００４０】
また上記状態で、永久磁石214は、ティース24a〜24f（傘部241a〜241f）をx軸方向でカバーする位置に設置されている。具体的には、永久磁石214のx軸正方向側の端は、ティース24a〜24fのx軸正方向側の端よりも僅かにx軸正方向側に位置している。また、永久磁石214のx軸負方向側の端は、ティース24a〜24fのx軸負方向側の端よりも所定距離だけx軸負方向側に位置している。永久磁石214のx軸方向における中心位置は、ティース24a〜24fのx軸方向における中心位置に対して、x軸負方向側にオフセットしている。
【００４１】
次に、駆動制御部３について説明する。駆動制御部３は、基板収容部３０と、基板３２と、変換機CONV及び制御回路CONTとを有している。基板収容部３０は、周壁300及び蓋部301を有している。周壁300は、円筒部200のx軸正方向側の端の外周縁からx軸正方向に延び出して形成された円筒状の部分である。蓋部301は円板状の部材であり、周壁300の開口部を塞ぐように、周壁300のx軸正方向側の内周端に固定されている。支持部２３のx軸正方向側の面と、周壁300の内周面と、蓋部301とで囲まれた空間により、基板収容室３１が画成されている。基板収容室３１は、ポンプハウジング１０ないしモータハウジング２０の内部に対して完全に隔離されており、ポンプ室１１から冷却水が入り込まない。
【００４２】
支持部２３のx軸正方向側の面には、基板支持部302が、基板収容室３１の内部に突出して設けられている。基板支持部302には基板３２が固定設置されており、支持部２３のx軸正方向側の面から所定の隙間をおいた位置に基板３２が配置されている。周壁300及び基板支持部302は、樹脂材料を射出成形することでモータハウジング２０（円筒部200）と一体に形成されている。
【００４３】
基板３２には、CPUや複数のトランジスタが搭載されており、これらの回路素子により変換機CONV及び制御回路CONTが構成されている。また、基板３２には、磁気検出素子（ホール素子）によって構成され、ロータ２１の回転角度を検出する回転センサ３２が搭載されている。図５は、変換機CONV及び制御回路CONTのシステム構成図である。変換機CONVはH型ブリッジで構成され、直流電源であるバッテリ電源Edcから電力供給を受けて電動モータ部２（コイル２５）へ交流電力を供給する駆動部である。制御回路CONTは、変換機CONVを制御する制御部である。
【００４４】
制御回路CONTは、角度変換機３３と、速度制御回路３４と、変換機出力回路３５とを有している。角度変換機３３は、回転センサ３２の出力を角度情報に変換する。具体的には、回転センサ３２からロータ２１における永久磁石214の漏洩磁束の情報を入力して、これに基づきロータ２１の位置情報を算出する。回転センサ３２の出力信号における電気角半サイクルの周期を測定すると、ロータ２１の速度情報と、変換機CONVの正又は負への通電方向が決定できる。算出したこれらの情報は、速度制御回路３４に出力する。
【００４５】
速度制御回路３４は、外部から与えられる水温センサの情報やエンジン回転数等の情報に基づきロータ２１の指令速度Nsを算出し、算出した指令速度Nsと入力された上記速度情報とによって誤差速度を算出する。この誤差速度に基づき、比例積分制御等による操作量を算出して、変換機出力回路３５へ出力する。変換機出力回路３５は、操作量に基づく指令電流を変換機CONVへ出力する。これにより変換機CONVを制御し、ロータ２１の速度を指令速度Nsに制御する。
【００４６】
次に、単相モータである電動モータ部２の動作原理および一定回転時の動作について説明する。図６は、ロータ２１の回転に対する各変数の波形を示す。横軸に、電気角でのロータ２１の回転位置を０度から３６０度の範囲で示す。（a）は回転センサ３２の出力信号、（b）はコイル２５に印加される電圧Vt(θ)、（c）は永久磁石214の磁束変化によって生じるコイル２５の誘起電圧VO(θ)、（d）はコイル２５に流れる電流iw(θ)、（e）はコイル２５に通電していないときに固定鉄心２４と永久磁石214の間に発生するコギングトルクTc(θ)、（f）は誘起電圧VO(θ)とコイル電流iw(θ)とによる主トルクTOw(θ)、（g）は電動モータ部２の全トルクT(θ)を示す。
【００４７】
回転センサ３２の出力信号は、永久磁石と離すことで（a）のような正弦波状の波形となる。また、回転センサ３２の出力信号は、誘起電圧VO(θ)に対して若干進んだ位置に配置されている。
【００４８】
コイル電流iw(θ)は、コイル２５の抵抗をrとし、コイル２５のインダクタンスLの時間変化p＝dL/dtとしたとき、下記式から求められる。
Vt(θ)＝（r+p）iw(θ)+ VO(θ)
【００４９】
コギングトルクTc(θ)は、固定鉄心２４のティース24a〜24f（傘部241a〜241f）が周方向に非対称な形状となっているため、ロータ２１の回転位置に対して（e）に示すような波形となる。
【００５０】
主トルクTOw(θ)は、永久磁石214の磁束（誘起電圧VO(θ)）とコイル電流iw(θ)によって生じる出力をPOw(θ)とし、ロータ２１の角速度をωとしたとき、下記式から求められる。
TOw(θ)=POw(θ)/ω
尚、出力POw(θ)は、誘起電圧VO(θ)と電流iw(θ)との積により求められる。
角速度ωが一定であれば、主トルクTOw(θ)は出力POw(θ)と同じ波形になる。
【００５１】
全トルクT(θ)は、主トルクTOw(θ)とコギングトルクTc(θ)の和であり、下記式から求められる。
T(θ)＝TOw(θ)＋Tc(θ)
【００５２】
誘起電圧VO(θ)は、（c）に示すように一般には矩形状である。一方、電圧Vt(θ)の極性は、回転センサ３２による出力信号の零クロス点において切り換えられる。よって、（d）で示す波形のコイル電流iw(θ)が流れ、電流iw(θ)と誘起電圧VO(θ)とによる主トルクが（f）のように発生する。主トルクTOw(θ) の出力は、単相駆動であるので、原理的に誘起電圧VO(θ)がゼロ近辺で３６０度間で２度窪む（f）に示すような波形となる。この窪みにコギングトルクTc(θ)のプラス成分を合わせることによって、全体では（g）に示すように略均一に近いトルクT(θ)を発生する。
【００５３】
次に、電動ウォータポンプPの動作について説明する。
コイル２５に電流を通電していない状態では、永久磁石214の磁力によって生じるコギングトルクTc(θ)により、ロータ２１は、永久磁石214の磁束がステータ２２に最も流れやすい位置で停止している。ティース24a〜24fの傘部241a〜241fが周方向に非対称な形状となっているため、永久磁石214の各磁極の周方向での中心位置から傘部241a〜241fの周方向での中心位置（柄部240a〜240f）がずれた状態で、ロータ２１が停止している。
【００５４】
制御回路CONTは、入力情報から指令速度Nsを算出した場合、回転センサ３２からロータ２１の位置を入力して正負の通電方向を決定し、変換機CONVを制御して、バッテリ電源Edcからコイル２５に正負の電流を交互に通電する。動き始める直前の状態では、上記のようにロータ２１はティース24a〜24fに対して永久磁石214の各磁極がずれた状態で停止している。よって、永久磁石214の極性が判別できれば、必ず一方向に回転させることが可能である。ロータ２１の位置は回転センサ３２によって検出されているので、ロータ２１の回転状態に応じてコイル２５への通電を切り替えれば、ロータ２１は回転する。
【００５５】
ロータ２１が回転を開始すると、ロータ２１と一体に設けられたインペラ１２も回転を始める。各羽根12a〜12hの間に介在している冷却水は、遠心力によって外周側に流れる。このとき、インペラ１２の中心側に配置された吸入部101から冷却水が導入され、インペラ１２の回転によって回転しながら外周側に流れ、ポンプ室１１の最大径の部分に設けられた吐出部106から外部に吐出される。尚、冷却水は、水にエチレングリコールを加えて凍りづらい液体（不凍液）としており、防錆効果も高められている。
【００５６】
冷却水は、ポンプ室１１だけでなくモータハウジング２０の内部にも導入され、ロータ２１が回転することにより攪拌されるため、ステータ２２も同時に冷却される。ステータ２２は、樹脂によってモールドされているため、冷却水に直接接触するようなことはない。
【００５７】
ロータ２１を回転支持する軸受部２６について見ると、軸部212は軸受凹部231に充填された冷却水の中で回転することになり、軸受部２６は水中軸受として機能する。すなわち、軸受部２６はすべり軸受（流体軸受）であり、軸部212が回転することで軸受凹部231との間に液体膜を形成し、軸部212を軸受凹部231に対して非接触回転させる動圧軸受である。
【００５８】
上記のように、永久磁石214のx軸方向における中心位置は、ティース24a〜24f（傘部241a〜241f）のx軸方向における中心位置に対してx軸負方向側にオフセットしている。これに起因して、磁束が通過しやすい方向に磁力が作用し、ロータ２１をx軸正方向側に引き付ける。すなわち、永久磁石214の内周面と傘部241a〜241fの外周面との間に形成される磁界中、x軸方向の成分を有する磁力線が発生し、ロータ２１をx軸正方向側に吸引する。この力により、ロータ２１の軸部212は、軸受凹部231の内部で、底部231aに向かって移動しようとする。
【００５９】
ここで、軸部212の先端部213は球面状に形成されているため、先端部213が底部231aに当接した場合でも、その接触面積が小さくなる。したがって、インペラ１２の回転時に、軸受部２６における摺動抵抗が少なくなる。
【００６０】
上記のように、軸受凹部231の内周面と軸部212の外周面との間には、軸部212の回転を可能とするための隙間（以下、摺動クリアランスという。）が存在している。よって、ロータ２１が回転している状態で、ステータ２２からロータ２１に作用する磁気吸引力やロータ２１のアンバランス等によって、ロータ２１を回転軸Oに対して揺動させる方向に力が発生すると、ロータ２１は、回転を支持している軸受部２６を中心に揺動しようとする。
【００６１】
その際、軸受凹部231に挿入された軸部212の中心が、ロータ２１の揺動支点となる。すなわち、軸部212の外周面が摺動クリアランスをもって軸受凹部231の内周面に対向している範囲における軸部212のx軸方向での中心である軸O上の点Qが、ロータ２１の揺動支点となる。この揺動支点Qは、ステータ２２（支持部２３）の内周側（軸受凹部231の内部）に位置しており、ロータ２１の重心位置に近い。
【００６２】
図７は、図２のロータ２１（インペラ１２）のみを取り出して、その揺動状態を示した図である。上記のようにロータ２１は、磁石保持部211（永久磁石214）の内周側に位置する軸受部２６にて軸受されている。よって、軸受部２６が磁石保持部211の内周側に位置しない場合に比べて、揺動支点Qから（ステータ２２の外周面と対向する）永久磁石214の内周面までの距離Lが短い。したがって、ロータ２１に揺動が生じた場合でも、ロータ２１の揺動量を極力小さくすることが可能である。すなわち、永久磁石214の内周面がステータ２２の外周面に向かって（径方向＝x軸に対して垂直方向に）移動する量を小さく抑えることができる。
【００６３】
すなわち、永久磁石214の内周面のうち、揺動によりステータ２２の外周面と接触するおそれがある部位は、x軸負方向側の端部E又はx軸正方向側の端部Fである。図７において、ロータ２１が揺動支点Qの周りに軸Oに対して角度αだけ反時計回り方向に揺動した場合、端部Eは、揺動支点Qの周りに角度αだけ反時計回り方向に回転してE´へ移動する。同様に、ロータ２１が角度αだけ時計回り方向に揺動した場合、端部FはF´へ移動する。
【００６４】
本実施例１では、距離Lが小さいため、揺動支点Qから端部Eまでの距離が短い。言い換えれば、端部E がE´へ回転移動する際の回転半径が小さい。また、点Q及び点Eを結ぶ直線と軸Oとがなす角度が比較的大きく、直角により近い。言い換えれば、端部E がE´へ回転移動する際の移動方向が、軸Oに向かう方向というよりむしろ軸Oに平行な方向となる。これらにより、端部Eの径方向移動量、すなわちx軸直方向に軸Oに向かって移動する量Δ1が小さい。同様の理由で、端部FがF´へ回転移動する際の径方向移動量Δ2は小さい。
【００６５】
よって、揺動支点Qが磁石保持部211の内周側（x軸方向で永久磁石214と重なる範囲）に位置している限り、径方向移動量Δ1及びΔ2は小さく抑えられる。揺動支点Qがx軸方向で永久磁石214の中心に位置するとき、端部Eと端部Fの移動量Δ1,Δ2が等しく抑制され、全体として永久磁石214の内周面の径方向移動量が最小となる。
【００６６】
これに対し、軸受部２６を磁石保持部211の内周側に位置させない場合（例えば軸受部２６をロータ２１の底部210に設けた場合）には、ロータ２１の揺動支点Qから永久磁石214（端部E又は端部F）までの距離が長くなり、また、揺動時の端部E又は端部Fの回転移動方向が、より軸Oに向かう方向となるため、同じ揺動角αであっても永久磁石214（端部E及び端部F）の径方向移動量Δが大きくなる。
【００６７】
本実施例１では、上記のように径方向移動量が抑制されるため、ロータ２１（永久磁石214）の内周面とステータ２２（支持部２３）の外周面とが対向する隙間（磁路の長さ）をできるだけ小さく設定できる。よって、ステータ２２とロータ２１との間の磁気抵抗を極力小さくすることが可能である。ここで磁気抵抗とは、磁束の通過しやすさを表し、透磁率と磁路の断面積に反比例する一方、磁路の長さに比例する量である。したがって、ロータ２１とステータ２２との間で磁束が通過しやすくなり、その分だけ大きな出力トルクT(θ)を得ることができる。
【００６８】
ここで、軸受凹部231は、コイル２５を冷却水から絶縁するためのモールド用の樹脂材料によって成形されている。すなわち、支持部２３のモールドに用いられる樹脂材料は、コイル２５を絶縁することと軸受凹部231を構成することの両方の機能を同時に果たしている。よって、ロータ２１の軸受部２６を磁石保持部211の内周側に設けるために、新たな部品を追加する必要はない。
【００６９】
また、本実施例１では、ロータ２１の軸部212とステータ２２の軸受凹部231（支持部230）とを同じ樹脂材料により成形している。ここで、ロータ２１の回転数が高くなると、ロータ２１に作用する揺動力が大きくなる一方で、軸受部２６の温度が高くなる。このとき、軸受凹部231を構成する支持部230は、円筒形状であるため、温度が高くなるにつれて内周側及び外周側に膨張しようとする。
【００７０】
一方、軸部212は中実であるため、外周側にしか膨張しようとしない。よって、温度が高くなるにつれて、軸部212の外周と軸受凹部231の内周との間の隙間が小さくなる。言い換えると、ロータ２１に作用する揺動力が大きくなるときには、摺動クリアランスが小さくなる。これにより、摺動クリアランス内における軸部212の揺動が規制され、ロータ２１の揺動がさらに抑えられる。
【００７１】
特に、本実施例１では、軸受凹部231（支持部230）の外周側にステータ２２（コイル２５）が配置されている。ロータ２１の回転数が高くなるにつれて、コイル２５に通電される電流は大きくなり、それに伴ってステータ２２の発熱量も大きくなる。ステータ２２から発生する熱は、モールドしている樹脂材料（支持部230）を伝達して、軸受凹部231を内周側に膨張させやすくする。
【００７２】
このように、温度ないしロータ２１の回転数に応じて摺動クリアランスを調整することで、ロータ２１の揺動を抑制することが可能となっている。尚、このような作用効果が顕著に現れるようにするために、軸部212を構成する材料の線膨張係数を、軸受凹部231（支持部230）の構成材料よりも大きくすることとしてもよい。また、軸部212と軸受凹部231の材質だけでなく、その形状を適宜変更することで、温度に対する摺動クリアランスの特性を変化させてもよい。
【００７３】
（比較例と対比した本実施例１の作用効果）
以下、比較例と対比しつつ、本実施例１の作用効果を説明する。
【００７４】
近年、ハイブリッド自動車に用いられるインバータや駆動用モータ等を、電動モータによって駆動されるウォータポンプを用いて冷却するものが考えられている。このようなウォータポンプに用いられる電動モータは、複数のコイルを円環状に配置したステータの内周にロータを回転自在に配置した所謂インナーロータ型のものが一般的である。しかし、この構成では、ステータとロータの対向面がステータの内周側に位置するため、上記対向面の面積が小さくなり、小型のものでは十分な出力トルクを確保しづらい。一方、電動ウォータポンプは、エンジンを冷却するウォータポンプとは別に新たに設けられるものであるため、その設置スペースが制限されており、更なる小型化が要求されている。
【００７５】
これに対し、有底筒状（カップ状）のロータを有し、ステータの外周側にロータの円筒部を設置することで、ステータとロータの対向面をステータの外周側に配置した所謂アウタロータ型モータを用いるポンプが知られている。この構成によれば、上記対向面の面積を大きくすることが可能となり、出力トルクを確保しやすい。
【００７６】
しかし、ロータの回転を支持する軸受部には僅かな隙間が存在するため、ロータのアンバランスや磁束変化等に起因する力が作用して、ロータが回転軸心に対して傾き、揺動する場合がある。この揺動によるロータの内周面とステータの外周面との接触を防止するため、両面間の隙間を大きく設定すると、ステータとロータの間の磁気抵抗が増大してモータ出力トルクが低下してしまう。
【００７７】
これを回避し、接触の防止と両面間の隙間を狭くすることとの両立を図るため、ステータ外周面と接触するおそれがあるロータ内周面の端部をテーパ状に切り欠くことも考えられる（以下、比較例という。）。しかし、この比較例では、有底筒状のロータの底部に軸受部が設けられているため、ロータの揺動支点から（ステータ外周面と対向する）ロータ内周面の端部までの距離が長く、また、揺動時における上記端部の回転移動方向が、よりステータ外周面に向かう方向となる。このため、同じ揺動角であっても上記端部の径方向移動量が大きい。
【００７８】
言い換えれば、この比較例では、ロータの揺動支点の位置を変更するのではなく、上記径方向移動量はそのままで、切り欠きのみにより接触を回避しようとするため、ステータの外周面とロータの内周面との間の隙間を狭く設定することに限度がある。また、これに起因して、磁気抵抗の増大も抑制できないため、出力トルクを確保しつつ小型化するにも限度がある。
【００７９】
これに対し、本実施例１では、アウタロータ型の電動モータにおいて、ロータの揺動支点の位置をロータの内周側に変更したため、上記径方向移動量を小さく抑えることができる。したがって、ステータとロータの対向面間の隙間をできるだけ小さく設定することができ、これにより出力トルクを確保しつつポンプを小型化することが可能となる。
【００８０】
［実施例１の効果］
以下、実施例１から把握される本発明の電動遠心ポンプの効果を列挙する。
【００８１】
（１）コイル２５が巻回されて、コイル２５への通電により外周側に磁束を生じさせるステータ２２と、ステータ２２の外周面と対向する内周面に磁極（永久磁石214）を備えた有底筒状のロータ２１と、ロータ２１の底部210（プレート120）からステータ２２とは反対側の軸方向に向かって設けられたインペラ１２と、インペラ１２が収容され、インペラ１２が回転することにより吸入部101から流入した流体（冷却水）が吐出部106から流出するように構成されたポンプ室１１と、ステータ２２の内周側に固定状態で設けられた軸受凹部231（支持部230）と、ロータ２１の底部210からステータ２２側の軸方向に向かって延び、軸受凹部231に挿入されることでロータ２１が回転自在に軸受される軸部212と、を備えた。
【００８２】
言い換えると、軸受凹部231はx軸方向においてロータ２１の磁極（永久磁石214）と重なる位置に設けられ、軸部212は、ロータ２１の底部210からロータ２１の開口側に向かって延び、軸受凹部231に挿入されることでロータ２１が回転自在に軸受されるものであることとした。
【００８３】
よって、ロータ２１に揺動が生じた場合でも、ロータ２１の内周面がステータ２２の外周面に向かって移動する量を小さく抑えることができる。したがって、両面間の隙間を小さく設定して出力トルクを向上できる。また、揺動量そのものを小さくできるため、振動が発生した場合でもこれを抑制し、騒音を低減できる、という効果を有する。
【００８４】
（２）コイル２５が巻回されて、コイル２５への通電により外周側に磁束を生じさせるステータ２２と、ステータ２２の外周面と対向する内周面に磁極（永久磁石214）を備えた筒状のロータ２１と、ロータ２１の一端側に軸方向外側（x軸負方向側）に向かって設けられたインペラ１２と、インペラ１２が収容され、インペラ１２が回転することにより吸入部101から流入した流体（冷却水）が吐出部106から流出するように構成されたポンプ室１１と、を備え、ロータ２１は、ステータ２２の内周位置にて回転自在に軸受されていることとした。
【００８５】
よって、上記（１）と同様の効果が得られる。すなわち、実施例１では、ロータ２１は底部210を備えた有底筒状であることとしたが、ロータ２１はステータ２２の外周側に設置されていればよく、必ずしも底部210を備えていなくてもよい。また、実施例１では、ロータ２１の底部210から延びて軸受凹部231に挿入される軸部212を備えることとしたが、ロータ２１がステータ２２の内周側で軸受されていればよく、軸部212は必ずしもこのような構造でなくてもよい。
【００８６】
（３）軸部212の先端（先端部213）は球面状に形成され、その先端（先端部213）は軸受凹部231の底部231aに当接可能であることとした。
【００８７】
よって、先端部213が底部231aに当接する際の接触面積が小さくなり、ポンプ回転時の軸受部２６における摺動抵抗を少なくできる。したがって、消費動力を低減でき、出力トルクをより向上できる、という効果を有する。
尚、軸部212の先端部213と軸受凹部231の底部231aとの接触面積を小さくできればよいのであり、例えば、先端部213を（軸Oに対して垂直な）平面状に形成し、底部231aを（先端部213に向かって凸の）球面状とする等のバリエーションが考えられる。本実施例１のように軸部212の先端213を球面状とすれば、加工をより容易としつつ上記効果が得られる。
【００８８】
（４）ステータ２２は樹脂によってモールドされており、軸受凹部231はモールドされた部位（支持部230）に形成されていることとした。
【００８９】
このようにステータ２２がモールドされているため、コイル２５がポンプ室１１の作動流体（冷却水）から絶縁される。よって、絶縁のための隔壁部材をハウジングの内部に新たに設ける必要がない。また、軸受凹部231は、モールドされたステータ部位（支持部230）に成形されているため、回転支持部材としての軸受部を新たな部品として追加する必要がない。したがって、部品点数を低減し、加工工程を省略できるため、コストの低減が可能である、という効果を有する。
尚、モールド用の材料は、樹脂を用いるのが簡便であるが、必ずしも樹脂に限られず、絶縁及び成形という上記両機能を果たすものであればよい。
【００９０】
（５）軸部212はロータ２１（底部210）と一体に樹脂によって成形され、軸受凹部231（支持部230）も樹脂によって成形されていることとした。
【００９１】
このように軸部212をロータ２１（底部210）と一体に成形することで、新たな部品として軸部212を追加する必要がない。よって、部品点数を低減し、加工工程を省略できる。また、ポンプ回転数が高くなるにつれて軸部212と軸受凹部231の間の摺動クリアランスが小さくなるため、ロータ２１の揺動をさらに抑制できる、という効果を有する。
【００９２】
（６）軸受凹部231と軸部212との間の摺動クリアランスは、温度が低いときよりも温度が高いときのほうが小さくなるように構成されていることとした。
【００９３】
具体的には、中実の軸部212及び中空の軸受凹部231（支持部230）を、それぞれ樹脂によって成形した。このように温度に応じて摺動クリアランスを調整することで、ロータ２１の揺動を効果的に抑制することができる。
【００９４】
（７）軸受凹部231は、ステータ２２からの熱が伝達されるように構成されていることとした。
【００９５】
具体的には、ステータ２２（コイル２５）の内周側に軸受凹部231（支持部230）を配置した。よって、コイル２５への通電量に応じた熱量が軸受凹部231に伝達され、摺動クリアランスがロータ２１の回転数に応じて小さくなるため、ロータ２１の揺動を効果的に抑制することができる。
【００９６】
（８）ハイブリッド自動車のインバータを冷却するための冷却ポンプとして用いられることとした。
【００９７】
よって、エンジンが作動していないときでも任意にインバータに冷却水を供給し、これを冷却できる。また、エンジン回転数に関わらずそのときの状況に応じて吐出量を制御することが可能である。本実施例１の電動遠心ポンプを用いた場合、小型化できるため、設置スペースが制限されていても搭載可能であり、十分なトルクを出力できる、という効果を有する。
【実施例２】
【００９８】
実施例２の電動遠心ポンプは、実施例１と同様の電動ウォータポンプPであり、軸部212の構成のみ実施例１と異なる。その他の構成は実施例1と同様である。以下、実施例１と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図８は、実施例２の電動ウォータポンプPであり、図２と同様、軸方向断面を示す。
【００９９】
実施例２の軸部212は、角度βのテーパが設けられた円錐形状であり、x軸正方向側の先端部213からロータ２１の底部210に向かうにつれて、その直径が徐々に大きくなるように形成されている。軸部212は、樹脂によって底部210と一体に成形されている。軸受凹部231にも角度βのテーパが設けられている。軸受凹部231は、軸Oを通る断面が台形状であり、その内周面の直径は、x軸正方向側の底部231aからロータ２１の底部210に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されている。
【０１００】
よって、仮に球面状の先端部213が軸部212に形成されていなければ、円錐状の軸部212が、軸受凹部231の内部に、x軸負方向側から底部231aに向かって挿入されることで、軸部212と軸受凹部231の間の摺動クリアランスを無くすことも可能である。摺動クリアランスが小さくなれば、ロータ２１の揺動も抑制される。しかし、摺動クリアランスが少なすぎると、軸部212が回転する際の摺動抵抗が大きくなりすぎてしまう。
【０１０１】
実施例２では、実施例1と同様、球面状の先端部213を軸部212に形成し、これを軸受凹部231の底部231aに当接可能としている。これにより、軸部212の外周面と軸受凹部231の内周面との間に所定のクリアランスを設けている。すなわち、軸部212の高さ、言い換えると先端部213のx軸方向長さを適宜調節することで、摺動クリアランスの大きさを調整し、揺動の抑制と摺動抵抗の低下とを最適に両立している。
【０１０２】
このように、軸部212の高さを管理するだけで、摺動クリアランスを管理することができる。また、組み立ての際、上記テーパ形状により、軸部212を軸受凹部231の内部に挿入しやすくなる。
【０１０３】
尚、上記テーパ形状に起因して、軸部212が軸受凹部231から抜け出す方向（x軸負方向）に移動しやすくなるとも考えられる。しかし、実施例１と同様、永久磁石214のx軸方向における中心位置は、ティース24a〜24fのx軸方向における中心位置に対してx軸負方向側に（γだけ）オフセットしているため、軸部212を、軸受凹部231の底部231aに向けて移動させようとする力が働く。よって、摺動クリアランスが大きくなる方向に変化してしまうようなことは防止される。
【０１０４】
（実施例２の効果）
軸部212は、ロータ２１の底部210に向かって外径が大きくなるように形成され、軸受凹部231の内周もロータ２１の底部210に向かって外径が大きくなるように形成されていることとした。
【０１０５】
よって、実施例１と同様の効果のほか、製造上のバラツキがあったとしても、軸部212の高さを管理するだけで、摺動クリアランスを適切な所定値に管理することができる。また、組み付け性も向上できる、という効果を有する。
【実施例３】
【０１０６】
実施例３の電動遠心ポンプは、実施例１と同様の電動ウォータポンプPであり、軸部212の構成のみ実施例１と異なる。その他の構成は実施例1と同様である。以下、実施例１と対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図９は、実施例３の電動ウォータポンプPであり、図２と同様、軸方向断面を示す。
【０１０７】
実施例３の軸部212は、ロータ２１の底部210とは別体の金属製であり、底部210に形成された固定部215に固定設置されている。軸部212の材料は、非磁性体のほうがよく、また錆や摩耗等を防止するため、オーステナイト系のステンレスを用いている。ステンレスで成形された軸部212は、ロータ２１の磁石保持部211と底部210（プレート120）を樹脂にて射出成形する際に、永久磁石214と共に一体に成形され、底部210（固定部215）にインサート成形される。
【０１０８】
固定部215は、底部210（プレート120）のx軸正方向側の面の中央に設けられており、この面からx軸正方向側に所定の高さで突出する円柱状部分を有している。固定部215には、軸Oの周りに嵌合穴215aが形成されている。嵌合穴215aは、上記円柱状部分のx軸正方向側の端面に開口し、x軸負方向に向かって延びて穿たれ、底部210（プレート120）の内部の所定深さに達している。嵌合穴215aには、軸部212のx軸負方向側の端部216が嵌合している。軸部212が軸受凹部231に設置されて軸部212の先端部213が軸受凹部231の底部231aに当接した状態では、上記円柱状部分のx軸正方向側の端面と支持部230のx軸負方向側の端面との間に、僅かな隙間が存在するように設けられている。
【０１０９】
（実施例３の効果）
ロータ２１は樹脂によって成形され、軸部212は金属製であり、ロータ２１にインサート成形されていることとした。
【０１１０】
このように、軸部212を金属材料としたため、軸部212の摩耗を低減することができ、耐久性をより向上することができる。また、軸部212の強度が向上されるため、軸部212の（x軸直方向への）変形に起因するロータ２１の揺動を抑えることができる、という効果を有する。
【０１１１】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例１〜３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【０１１２】
例えば、実施例１〜３の電動ウォータポンプPは、ハイブリッド自動車のインバータの冷却用としたが、駆動用電動モータや制御装置等の冷却用としてもよい。また、ハイブリッド自動車に限られず、非ハイブリッド自動車のエンジンの冷却のために用いてもよい。また、冷却用に限らず、例えば自動車の車室暖房用（キャビンヒータ用）に温度の高い水を供給するポンプとしても利用可能である。尚、自動車以外の用途に用いてもよい。
【０１１３】
実施例１〜３の電動ウォータポンプPの作動流体は水（冷却水）であることとしたが、水に限らず油や空気等の流体を供給することも可能である。
【０１１４】
インペラ１２の形式は実施例１のものに限られない。例えば、インペラ１２のベーン（羽根12a〜12h）は渦巻き羽根でなくてもよく、例えば直線状の羽根であってもよい。
【０１１５】
実施例１〜３では、電動モータ部２の形式を単相ブラシレスモータとしたが、これに限らず、３相など複数相のブラシレスモータであってもよい。
【０１１６】
実施例１〜３では、回転センサ３２を用いて電動モータ部２を制御することとしたが、回転センサ３２を省略して制御することとしてもよい。例えば、永久磁石214によってコイル２５に生じる誘起電圧からロータ２１の回転位置を推定すれば、センサレス制御が可能である。
【０１１７】
実施例１〜３では、ロータ２１の永久磁石214を磁石保持部211とは別の部材としたが、磁石保持部211と一体に永久磁石を設けることとしてもよい。例えば、磁性粉末を混合した樹脂により磁石保持部211を成形した後、その内周の所定箇所に磁束を通すことで複数の磁極を着磁・形成することとしてもよい。
【０１１８】
実施例１〜３では、錆の確実な防止等のため、ステータ２２におけるティース24a〜24fの全体を樹脂でモールドすることとしたが、ロータ２１とステータ２２との間の磁気抵抗をより小さくするため、ティース24a〜24f（傘部241a〜241f）の先端外周面だけは樹脂でモールドしないこととしてもよい。また、実施例１〜３では、ステータ２２をモールドにより成形することとしたが、固定鉄心２４及びコイル２５の外周をモールドする代わりに（例えば非磁性体の）隔壁部材によりこれら全てを覆い、これによりコイル２５等が水に触れるのを防止することとしてもよい。
【０１１９】
また、実施例１〜３では、軸受凹部231にロータ２１の軸部212を直接挿入したが、軸受凹部231に摺動性及び耐磨耗性を有する円筒状のブッシュを設置し、このブッシュ内に軸部212を挿入することとしてもよい。この場合、ブッシュの材料としては、樹脂材料やカーボン材料等を用いるとよい。
【０１２０】
実施例１〜３では、軸受部２６に水中軸受けを採用したが、水が浸入するのを防止して、グリース等の潤滑油で潤滑することとしてもよい。水でなく潤滑油で軸受部２６を潤滑すれば、軸部212と軸受凹部231との間の摩耗を低減することも可能である。
【０１２１】
実施例１〜３では、軸受部２６に水中軸受けを採用したが、シール部材等により軸受凹部231に水が浸入するのを防止しつつ、ボールベアリング等の転がり軸受で軸部212を軸支することも可能である。このように軸受部２６をすべり軸受とせず、転がり軸受とすれば、軸受部２６における回転に必要な摺動クリアランスをより小さくでき、その分、ロータ２１の揺動を抑制できる。例えば、軸受凹部231の軸方向両端にボールベアリング等を設置すれば二点支持が可能であり、揺動をさらに抑制できる。一方、実施例１〜３のように、摺動クリアランスが比較的大きく揺動が発生しやすいすべり軸受とすれば、揺動支点の位置をロータの内周側に変更することによる上記作用効果をより顕著に得ることができる。それだけでなく、部品点数や組み付け工程等をより削減でき、コストを抑制できる。
【０１２２】
尚、実施例１〜３において、特許文献１に記載のポンプと同様、ステータ２２の外周面に対向するロータ２１の内周面の端部を切り欠くこととしてもよい。この場合、ロータ内周面の軸方向での両端部を切り欠くこととなる。また、ロータ２１の側だけではなく、ロータ内周面の上記端部に対向する箇所でステータ２２の外周面を切り欠くこととしてもよい。このような切り欠きを設けることで、ロータ２１とステータ２２の対向面間の隙間をより小さく設定できる。
【０１２３】
実施例３では、嵌合穴215aに嵌合する軸部212の端部216を単なる円柱状としたが、x軸方向に延びるセレーション等の凹凸を端部216の外周面に形成して、軸部212の回転力をプレート210に確実に伝達させることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】実施例１の電動ウォータポンプの全体斜視図である。
【図２】実施例１の電動ウォータポンプの軸方向断面図である。
【図３】実施例１のウォータポンプ部の径方向断面図である（図２のA-A断面）。
【図４】実施例１の電動モータ部の径方向断面図である（図２のB-B断面）。
【図５】実施例１の変換機及び制御回路のシステム構成図である。
【図６】実施例１のロータの回転に対する各変数の波形を示す。
【図７】実施例１のロータ（インペラ）の揺動状態を示す。
【図８】実施例２の電動ウォータポンプの軸方向断面図である。
【図９】実施例３の電動ウォータポンプの軸方向断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１１  ポンプ室
１２  インペラ
２１  ロータ
２２  ステータ
２５  コイル
１０１  吸入部
１０６  吐出部
２１０  底部
２１２  軸部
２１４  永久磁石（磁極）
２３０  支持部
２３１  軸受凹部
【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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【図８】
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【図９】
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