(57)【要約】【課題】振動や騒音を低減でき、かつロータと支軸の異常摩耗を防止することができる電動ポンプを提供する。【解決手段】ハウジング２内に隔壁部７を設け、ハウジング２の内部を隔壁部７を介して内側をモータ室Ｍに、外側をポンプ室Ｐに隔成し、モータ室Ｍに、ステータ１１を設けると共に、ポンプ室Ｐに、ステータ１１をその前面から覆うように形成された有底筒状のロータ２５を設け、ロータ２５は、このエンド部３０に羽根部５１が設けられている一方、ステータ１１の外周面と対向する周壁３１が着磁され、ステータ１１の前面側に支軸２７を突設し、この支軸２７にロータ２５のエンド部３０が回転自在に支持されている電動ポンプ１において、ロータ２５の周壁３１の後端部に、この一部を切除した肉抜部３５を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に隔壁部を設け、前記ハウジングの内部を隔壁部を介して内側をモータ室に、外側をポンプ室に隔成し、
前記モータ室に、ステータを設けると共に、前記ポンプ室に、前記ステータをその前面から覆うように形成された有底筒状のロータを設け、
前記隔壁部の前面側に支軸を突設し、この支軸に前記ロータの前端壁が回転自在に支持されている電動ポンプにおいて、
前記ロータの周壁の後端部に、この一部を切除した肉抜部を設けたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
前記ロータは、この前端壁に羽根部が設けられている一方、前記ステータの外周面と対向する周壁に永久磁石を備えており、
前記周壁の後端に対向する位置であって、前記周壁の内周面寄りに前記ロータの回転位置を検出するための回転位置検出素子を配置し、
前記周壁の後端部の外周面側に、前記肉抜部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記肉抜部を全周に渡って設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車のラジエータ冷却用に使用される電動ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車やハイブリッド車両の車両駆動用モータ、およびモータを制御するコントロールユニットの冷却用やラジエータ用の電動ポンプとして、ウォーターポンプを用いる場合が多い。この種のウォーターポンプには、ハウジング内に、隔壁部としてのハウジング凸部が設けられている。このハウジング凸部の内側には、電動モータの一方を構成するステータが設けられている。また、ステータの外周側には、ハウジング凸部を介して電動モータの他方を構成するロータが設けられている。
【０００３】
ロータは、例えば、磁性粉が含有された樹脂などで、ステータをその前面から覆うように有底筒状に形成されている。ロータの上部（前端壁）には、フィン（羽根部）が設けられている。一方、ステータの外周面と対向する筒状部は着磁されている。
ステータにはコイルが巻装されており、このコイルに電流を供給することによって磁界が発生し、ロータの筒状部との間に磁気的な吸引力や反発力が生じてロータが回転する。ロータを回転させることによりフィンを回転させ、遠心力によりウォーターポンプから冷却水を吐出する。
【０００４】
ここで、ハウジング凸部の外側には、ステータの径方向略中央に対応する部位に、支軸（シャフト）が軸方向に沿って突設されており、ここにロータの上部が回転自在に支持されるようになっている。すなわち、ロータは、支軸に片持ち状態で支持されていることになる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−３３３２８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ロータが支軸に片持ち状態で支持されていることに加え、ロータがステータをその前面から覆うように有底筒状に形成されているので、ロータの重心が支軸との摺動部分よりもロータの後端側に位置する。このため、回転時におけるロータの触れ回りが大きくなり、振動や騒音が大きくなると共に、ロータや支軸の摺動部が異常摩耗してしまうおそれがあるという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、振動や騒音を低減でき、かつロータと支軸の異常摩耗を防止することができる電動ポンプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ハウジング内に隔壁部を設け、前記ハウジングの内部を隔壁部を介して内側をモータ室に、外側をポンプ室に隔成し、前記モータ室に、ステータを設けると共に、前記ポンプ室に、前記ステータをその前面から覆うように形成された有底筒状のロータを設け、前記隔壁部の前面側に支軸を突設し、この支軸に前記ロータの前端壁が回転自在に支持されている電動ポンプにおいて、前記ロータの周壁の後端部に、この一部を切除した肉抜部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ロータの周壁の後端側を軽量化することができ、ロータの重心位置を従来よりも前端側に設定することができる。このため、ロータの重心位置を支軸との摺動範囲内に設定することができる。よって、ロータが支軸に片持ち状態で支持されていても、回転時におけるロータの触れ回りを小さくすることができ、振動や騒音の低減化、およびロータと支軸の異常摩耗を防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、前記ロータは、この前端壁に羽根部が設けられている一方、前記ステータの外周面と対向する周壁に永久磁石を備えており、前記周壁の後端に対向する位置であって、前記周壁の内周面寄りに前記ロータの回転位置を検出するための回転位置検出素子を配置し、前記周壁の後端部の外周面側に、前記肉抜部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ロータの磁極を利用してロータの回転位置を検出することができる。このため、別途ロータ位置検出用のセンサマグネットなどを設ける必要がなく、電動ポンプの小型化を図ることができる。
ここで、ロータの永久磁石は、極異方性に配向されることが多い。極異方性磁石はラジアル異方性磁石と比較して、着磁波形が正弦波となり、低振動化、高出力、および高効率化を図ることができる。この場合、ロータの周壁において、内周面よりも外周面の磁束密度が小さくなる場合がある。このため、周壁の後端に対向する位置であって、周壁の内周面寄りに回転位置検出素子を配置することで、ロータの回転位置をより精度よく検出することが可能になる。また、周壁の外周面側に肉抜部を設けることによる磁束密度の変化を小さくすることができ、確実にロータの回転位置を検出することが可能になる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、前記肉抜部を全周に渡って設けたことを特徴とする。
このように構成することで、より確実にロータの周壁の後端側を軽量化することができる。このため、より確実にロータの重心位置を支軸との摺動範囲内に設定することができ、振動や騒音の低減化、およびロータと支軸の異常摩耗を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータの周壁の後端側を軽量化することができ、ロータの重心位置を従来よりも前端側に設定することができる。このため、ロータの重心位置を支軸との摺動範囲内に設定することができる。よって、ロータが支軸に片持ち状態で支持されていても、回転時におけるロータの触れ回りを小さくすることができ、振動や騒音の低減化、およびロータと支軸の異常摩耗を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において図１の上側を前側、図１の下側を後側とする。
図１に示すように、電動ポンプ１は、自動車のラジエータ等に使用されるウォーターポンプであって、ハウジング２内にポンプ部３が設けられたものである。
ハウジング２は樹脂で成型されたものであって、後側に配置されたハウジング本体４と、ハウジング本体４の前側に配置された段付筒状のカバー５とで構成されている。
【００１２】
ハウジング本体４は、平面視略円形状の第一ベース部４ａと、この第一ベース部４ａの一側に一体成形された平面視略長方形状の第二ベース部４ｂとで構成されている。
第一ベース部４ａの前面には、この大部分に軸方向平面視略円形状の凹部６が形成されている。凹部６の径方向略中央には、有底筒状の隔壁部７がエンド部（底部）７ａを前方に向けた形で突設されている。
隔壁部７は、ハウジング２内に２つの部屋を隔成するためのものである。すなわち、ハウジング２内は、隔壁部７を介して内側がモータ室Ｍに、外側がポンプ室Ｐに隔成されている。
【００１３】
隔壁部７のエンド部７ａには、前面側の径方向略中央に凹部８が形成されている。この凹部８の後面側には、後側に向かって突出する支柱９が一体成形されている。この支柱９は、略円柱状に形成されており、ここにポンプ部３を構成する電動モータ１０のステータ１１が固定されている。
【００１４】
ステータ１１は、円環状のステータコア１２を有している。ステータコア１２は、磁性材料の板材を軸方向に積層して形成したものであって、中央に支柱９を挿通可能な支柱孔１３が形成されている。この支柱孔１３に支柱９が内嵌することでステータ１１は、隔壁部７に固定された状態になる。
また、ステータコア１２には、径方向外側に向かって放射状に突出する複数のティース１４が周方向に等間隔に設けられている。これらティース１４には、それぞれ絶縁性のインシュレータ１５が装着され、このインシュレータ１５を介してコイル１６が巻装されている。
【００１５】
ここで、隔壁部７のエンド部７ａに一体成形された支柱９には、前方に向かって突設する支軸（シャフト）２７の一端がインサート成型されている。支軸２７の一端側には、支柱９からの抜け止め用としての縮径部２８が形成されている。
支軸２７の突出した部位には、ポンプ部３を構成する電動モータ１０のロータ２５が回転自在に支持されている。
【００１６】
ロータ２５は、磁性粉が含有された樹脂（例えば、フェライトボンド）で形成されたものであって、ステータ１１をその前方から覆うように有底筒状に形成されている。ロータ２５のエンド部（底部）３０には、径方向略中央に向かうに従って徐々に肉厚になるように形成された軸受けボス３２が設けられている。この軸受けボス３２には、支軸２７を挿通するための挿通孔３３が形成されており、ここに、すべり軸受け３４がインサートされている。すなわち、ロータ２５は、すべり軸受け３４と支軸２７とが摺動することによって片持ち状態で回転する。
【００１７】
また、ロータ２５のエンド部３０には、前端面側に複数の羽根部５１が一体成形されている。各羽根部５１は、冷却水を電動ポンプ１外に吐出する役割を有しているものであって、軸受けボス３２の外周面からエンド部３０の外周側に向かって径方向に延設されており、周方向平面視で扇状を有している。すなわち、ロータ２５は、エンド部３０がポンプ部３のインペラとしての役割を担い、周壁３１が電動モータ１０のロータ本体としての役割を担っている。
【００１８】
ロータ２５の周壁３１は、ステータ１１のティース１４の外周面に対向するように配置された状態になっている。周壁３１は、ロータ２５の成型後に着磁されており、リングマグネットの役割を有している。周壁３１（リングマグネット）は、極異方性に配向されている。また、周壁３１のエンド部３０とは反対側端、つまり、周壁３１の後端には、外周面に段差によって縮径された状態の肉抜部３５が全周に渡って形成されている。
【００１９】
ここで、周壁３１においては、肉抜部３５を形成することによって、前端側、つまり、エンド部３０側よりも後端側が軽量化される。このため、ロータ２５の重心位置は、肉抜部３５を形成しない場合と比較してエンド部３０寄りに変位している。
より具体的には、周壁３１に肉抜部３５を形成しない場合、ロータ２５の重心は支軸２７のほぼ縮径部２８のあたりに位置となる（図１にＪ’で示す）。
しかしながら、周壁３１の後端に肉抜部３５を形成した場合、ロータ２５の重心は支軸２７の軸方向中央よりやや後側、つまり、ロータ２５のすべり軸受け３４が存在している範囲に位置する（図１にＪで示す）。
【００２０】
このように、ステータ１１やロータ２５が設けられている第一ベース部４ａの一側に一体成形された第二ベース部４ｂには、この前面にコネクタ部１７が突設されている。コネクタ部１７は、外部電源に接続される外部コネクタ（不図示）を嵌着可能に受け入れる接続部１８を有している。接続部１８には、不図示の外部コネクタに電気的に接続されるコネクタ端子１９が設けられている。コネクタ端子１９の一端は、後述する回路基板２０に接続されている。
【００２１】
ここで、ハウジング本体４の後面には、全体的に開口された凹部２１が形成されており、ここに回路基板２０が収納されている。この凹部２１には、ハウジング本体４の前面に凹部６を形成することにより突設された凸部２２が形成されている。凸部２２の大部分には、前面側に突出する隔壁部７が設けられているので、凹部２１とモータ室Ｍとは互いに連通した状態になっている。回路基板２０は、凸部２２の外周縁に設けられたピン２３に位置決めされ、かつ凸部２２の端面に当接した状態で固定されている。
【００２２】
回路基板２０には、不図示のプリント配線などが施されている。このプリント配線の一部にコネクタ端子１９が接続されている。また、プリント配線には、ステータ１１のティース１４に巻装されたコイル１６の端末部がターミナル２４を介して接続されている。これにより、コネクタ端子１９とコイル１６が電気的に接続され、外部電源の電力を回路基板を介してコイル１６に供給できる。
【００２３】
さらに、回路基板２０には、ロータ２５の回転位置を検出するための回転位置検出素子として、ホールＩＣ２６が実装されている。ホールＩＣ２６は、ロータ２５の周壁３１の端部、つまり、ロータ２５の後端に対向する位置に配置されている。ロータ２５の周壁３１の着磁の配向は極異方性であるので、ホールＩＣ２６は、周壁３１と対向する位置のうち、周壁３１の内周面寄りに配置される。このように配置することで、ロータ２５が回転することによる磁極の変化を確実に検出することができる。
ハウジング本体４の後面の凹部２１には、回路基板２０を配設した後、充填材（不図示）が充填されるようになっている。これによって、凹部２１が封止され、外部からの水や塵埃の浸入を防止できる。
【００２４】
ここで、ハウジング本体４には、第一ベース部４ａに形成されている凹部６の周囲に、これを取り囲むように略円環状の嵌合溝４９が形成されている。この嵌合溝４９は、カバー５を位置決め固定するためのものである。
カバー５は、ロータ２５の周囲を取り囲むように有底筒状に形成されたカバー本体３６と、カバー本体３６のエンド部（底部）３６ｂに一体成形された筒状の吸入ポート３７とで構成されている。
【００２５】
カバー本体３６の周壁３６ａは、第一ベース部４ａに形成されている凹部６に対応するように形成されている。また、周壁３６ａの周縁には、外フランジ部３８が形成されている。この外フランジ部３８には、軸方向平面視略円環状の凸条３９が形成されており、この凸条３９が第一ベース部４ａの嵌合溝４９内に介在するようになっている。この凸条３９が第一ベース部４ａの嵌合溝４９内に載置されることにより、カバー５の径方向の位置決めが行われる。そして、外フランジ部３８を第一ベース部４ａの嵌合溝４９上で溶着することによって、カバー５とハウジング本体４とが一体化される。
【００２６】
カバー５とハウジング本体４とが一体化されると、カバー本体３６と第一ベース部４ａの隔壁部７との間に冷却水を通流させるための冷却水路４０が形成される。すなわち、ロータ２５は、冷却水路４０内に存在した状態になる。
また、カバー本体３６の周壁３６ａには、外周面に筒状の吐出ポート４１が設けられている。吐出ポート４１は、冷却水路４０に連通している。
【００２７】
吸入ポート３７は、カバー本体３６のエンド部３６ｂの径方向略中央に一体成形されている。吸入ポート３７は、エンド部３６ｂから立ち上がり、前方に向かうに従って徐々に先細り形成されているテーパ筒部４２と、テーパ筒部４２の前端に一体成形された吸入ポート本体４３とで構成されている。吸入ポート３７も吐出ポート４１と同様に冷却水路４０に連通されている。
【００２８】
テーパ筒部４２の内周面には、断面略楕円形状のリブ４４が周方向に等間隔で３箇所形成されている。リブ４４の先端には、円錐状のスピナー４５が一体成形されている。すなわち、スピナー４５は、３つのリブ４４でテーパ筒部４２内に支持された状態になっている。スピナー４５は、先端（先細り部）が前方を向くように配置されており、底面４５ａの中央に支軸２７を挿通可能な挿通凹部４６が形成されている。
【００２９】
つまり、カバー５をハウジング本体４に固定すると同時に、スピナー４５は、何らボルトなどの締結部材を用いることなく、支軸２７の他端に装着された状態になる。スピナー４５が支軸２７の他端に装着されることにより、支軸２７は、ハウジング本体４の隔壁部７に形成されている支柱９とスピナー４５とにより両端が支持され、両持ち状態になる。また、支軸２７にスピナー４５が装着されることにより、ロータ２５の抜け方向への移動が規制される。このように、スピナー４５は、支軸２７を支持する役割と、ロータ２５の抜け方向への移動を規制するための規制部材としての役割とを有している。
【００３０】
次に、電動ポンプ１の動作について説明する。
まず、ステータ１１のコイル１６に電力を供給するとティース１４に磁界が発生し、ロータ２５の周壁３１との間に磁気的な吸引力や反発力が生じてロータ２５が回転する。このとき、ロータ２５の周壁３１に肉抜部３５を形成し、ロータ２５の重心がすべり軸受け３４の存在範囲に位置しているので、ロータ２５の触れ回りが抑制される。
【００３１】
ロータ２５が回転することにより、ロータ２５のエンド部３０に一体成形されている羽根部５１が支軸２７を中心にして回転する。すると、冷却水路４０内に負圧が発生し、吸入ポート３７から流入される冷却水が冷却水路４０を介して吐出ポート４１から吐出される。吐出ポート４１から吐出された冷却水は、例えば、ラジエータ（不図示）の冷却水路を介して循環される。
なお、冷却水は一方向のみに循環すればよいので、ロータ２５は一方向のみに回転すればよく、また、ホールＩＣ２６もロータ２５の一方向の回転のみ検出できるように構成されていればよい。
【００３２】
したがって、上述の実施形態によれば、ロータ２５の周壁３１の後端側に肉抜部３５を形成してロータ２５の後端側を軽量化することで、ロータ２５の重心位置を従来よりも前方に設定することできる。このため、ロータ２５の重心位置を支軸２７との摺動範囲内、つまり、すべり軸受け３４の存在範囲に設定することができる。よって、ロータ２５が支軸２７に片持ち状態で支持されていても、回転時におけるロータ２５の触れ回りを小さくして振動や騒音の低減化を図ることができると共に、すべり軸受け３４や支軸２７の異常摩耗を防止することができる。
【００３３】
また、ロータ２５の後端に対向する位置にホールＩＣ２６を配置しているので、ロータ２５の周壁３１の磁極を利用してロータの回転位置を検出することができる。このため、別途ロータ２５の回転位置を検出するための検出用センサマグネットなどを設ける必要がなく、電動ポンプ１の小型化、低コスト化を図ることができる。
さらに、周壁３１の内周面寄りにホールＩＣ２６を配置する一方、周壁３１の外周面に肉抜部３５を形成している。このため、極異方性に配向されている周壁３１の磁束密度の変化を周壁３１の内周面に肉抜部３５を形成する場合と比較して小さくできる。よって、周壁３１に肉抜部３５を形成した場合であってもホールＩＣ２６によって確実、かつ正確にロータ２５の回転位置を検出することが可能になる。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、ロータ２５の周壁３１の後端に、外周面に肉抜部３５を全周に渡って形成している場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、周壁３１の後端側に、この一部を切除した複数の肉抜部を形成してもよい。この場合、複数の肉抜部を周方向に等間隔に形成する。さらに、周壁３１の着磁の配向やロータ２５の回転位置検出精度に応じて、肉抜部３５を周壁３１の内周面に形成してもよいし、複数の貫通孔を形成し、これを肉抜部としてもよい。
【００３５】
そして、上述の実施形態では、ロータ２５全体を磁性粉が含有された樹脂（例えば、フェライトボンド）で形成し、周壁３１のみに着磁を施した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ロータ２５を磁性粉を含まない樹脂で成型し、周壁３１の内周面寄りに別途永久磁石を埋設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態における電動ポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態における電動ポンプの上面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  電動ポンプ
２  ハウジング
３  ポンプ部
４  ハウジング本体
５  カバー
７  隔壁部
７ａ  エンド部（前面側）
１０  電動モータ
１１  ステータ
２５  ロータ
２６  ホールＩＣ（回転位置検出素子）
２７  支軸
３０  エンド部（前端壁）
３１  周壁（永久磁石）
３５  肉抜部
５１  羽根部
Ｍ  モータ部
Ｐ  ポンプ室
【図１】
2010156222.tif 000003
【図２】
2010156222.tif 000004