(57)【要約】【課題】  ステータを効率良く冷却できると共にロータ及びインペラに作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させる。【解決手段】  本発明のウォータポンプ１０によれば、オーバーラップ部１７によってポンプ室４２からロータ１４とステータ１６とのギャップへの流体の流れＦを規制することができるので、ポンプ室４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１４とステータ１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも高く維持できる。これにより、ロータ１４及びインペラ２２に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減することができる。また、ポンプ室４２内の径方向外側位置と、ロータ１４とステータ１６とのギャップとの圧力差によってポンプ室４２からロータ１４とステータ１６とのギャップへ循環する流体の流れＦを連続的に形成することができ、ステータ１６を効率良く冷却できる。【選択図】  図２
2006316652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸上にインペラを備えたロータと、
前記ロータとギャップを隔てて回転軸方向に対向するように配置されたステータと、
前記インペラが回転可能に収納され前記インペラの回転によって回転軸周りに流体の流れが形成されるポンプ室を有すると共に、前記ポンプ室が前記ギャップと連通するように構成されたケーシングと、を備えた流体ポンプにおいて、
前記ロータには、前記ステータの外周部の径方向外側に位置すると共に回転軸方向に沿って前記ステータ側へ延びて前記ステータの外周部と径方向に重なるオーバーラップ部が形成されていることを特徴とする流体ポンプ。
【請求項２】
前記ステータは、少なくともステータコイル及びステータコアをモールド成形することによりステータハウジングと一体化され、
前記ステータハウジングの前記ステータよりも径方向外側には、環状凹部が形成され、
前記オーバーラップ部は、前記オーバーラップ部の突出先端面が前記環状凹部の底面と対向するように前記環状凹部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記ステータのステータコイルは、前記ステータのロータ側に配置され、
前記オーバーラップ部は、前記ステータコイルと径方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記オーバーラップ部は、円筒状リブで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体ポンプに係り、特に、ロータとステータとが回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップタイプのモータを備えた流体ポンプの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロータとステータとが回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップタイプのモータを備えた流体ポンプがある（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に示される流体ポンプでは、ポンプケースに隔壁が設けられており、この隔壁を隔てた上側には、コイル及びヨークを備えたステータと基板が収容されている。
【０００３】
また、隔壁を隔てた下側には、軸支持部で支持されたシャフトと、シャフトに支持されマグネット及び複数の羽根を備えたファン（ロータ）が設けられている。そして、直流電源によって駆動回路を制御しコイルに電流を流すと、ファンが回転し、吸水口より吸引された流体が所定の経路で揚水口より排出されるようになっている。
【０００４】
また、一般に流体ポンプではモータの連続動作に伴ってステータに熱が発生する。そこで、特許文献１に記載の流体ポンプでは、ロータとステータとのギャップにポンプ室と連通する水路が設けられている。
【０００５】
そして、特許文献１に示される流体ポンプでは、ファンの回転に伴い流体が径方向外側に送り出されると、ポンプ室内の径方向外側位置における流体の圧力が高くなり、このポンプ室の径方向外側位置との圧力差により、ポンプ室からファンとステータとのギャップへの流体の流れが形成されるようになっている。また、このようにしてファンとステータとのギャップに新鮮な流体が順次搬送されることによりステータが冷却されるようになっている。
【０００６】
ところで、特許文献１に示されるような流体ポンプでは、ファンが回転して流体がポンプ室内に吸入されると、吸水口（インレット）が負圧となる。このため、ファンに対しては、流体吸入方向とは逆方向にスラスト推力が作用する。
【０００７】
このとき、ファンに対して流体吸入方向とは逆方向にスラスト推力が作用すると、このスラスト推力によってファンが吸水口側に吸い寄せられる。従って、通常は、吸水口にボス部を設けてスラスト推力を受ける構造が採用される（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、吸水口にボス部を設けてスラスト推力を受ける構造では、ボス部を設けたことによって吸水口の通水抵抗が増加しポンプ効率が低下する。そこで、吸水口の通水抵抗が増加することによるポンプ効率の低下を防止しつつファンに作用するスラスト推力を低減させるための種々の構造が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２９１８９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１９５４６公報
【特許文献３】特開平９−４２１９０号公報
【特許文献４】特開平６−２４１１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載のような流体ポンプでは、ポンプ室内からファンとステータとのギャップに流体が順次送り込まれることにより、ポンプ室内の径方向外側位置における流体の圧力と、ファンとステータとのギャップにおける流体の圧力とが等しくなり（共に圧力が高い状態となり）、ポンプ室からファンとステータとのギャップへの流体の流れが減少する。従って、これによりステータの冷却効率が低下するという不具合がある。
【００１１】
また、ファンとステータとのギャップに流体が順次送り込まれることによりファンとステータとのギャップにおける流体の圧力が高くなると、ファンに作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力が増大する。
【００１２】
従って、ファンに作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力の増大に伴い、ファンに作用するスラスト推力を低減させるための構造も大掛かりなものとなる。従って、これに伴い、製造コストも増加するという不具合がある。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成によってステータを効率良く冷却できると共にロータ及びインペラに作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることが可能な流体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】
【００１４】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の流体ポンプは、回転軸上にインペラを備えたロータと、前記ロータとギャップを隔てて回転軸方向に対向するように配置されたステータと、前記インペラが回転可能に収納され前記インペラの回転によって回転軸周りに流体の流れが形成されるポンプ室を有すると共に、前記ポンプ室が前記ギャップと連通するように構成されたケーシングと、を備えた流体ポンプにおいて、前記ロータには、前記ステータの外周部の径方向外側に位置すると共に回転軸方向に沿って前記ステータ側へ延びて前記ステータの外周部と径方向に重なるオーバーラップ部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように、請求項１に記載の流体ポンプによれば、ロータに、ステータの外周部の径方向外側に位置すると共に回転軸方向に沿ってステータ側へ延びてステータの外周部と径方向に重なるオーバーラップ部が形成されている。従って、このオーバーラップ部によってポンプ室からロータとステータとのギャップへの流体の流れを規制することができるので、ポンプ室内の径方向外側位置における流体の圧力をロータとステータとのギャップにおける流体の圧力よりも高く維持することができる。これにより、ロータ及びインペラに作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減することができる。
【００１６】
また、上述の如くポンプ室内の径方向外側位置における流体の圧力をロータとステータとのギャップにおける流体の圧力よりも高く維持することにより、ポンプ室内の径方向外側位置と、ロータとステータとのギャップとの圧力差によって、ポンプ室からロータとステータとのギャップへ循環する流体の流れを連続的に形成することができる。これにより、ロータとステータとのギャップに形成された流体の流れにステータが接し、ステータを効率良く冷却することができる。
【００１７】
さらに、請求項１に記載の流体ポンプによれば、ロータに、ステータの外周部の径方向外側に位置すると共に回転軸方向に沿ってステータ側へ延びてステータの外周部と径方向に重なるオーバーラップ部を追加するという簡易な構成によって、ステータを効率良く冷却できると共にロータに作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることができる。これにより、流体ポンプの製造コストも低減することができる。
【００１８】
このとき、請求項２に記載のように、ステータが少なくともステータコイル及びステータコアをモールド成形することによりステータハウジングと一体化され、ステータハウジングのステータよりも径方向外側に環状凹部が形成され、オーバーラップ部が、このオーバーラップ部の突出先端面が環状凹部の底面と対向するように環状凹部内に配置されていると、オーバーラップ部と環状凹部とでラビリンス構造が構成される。
【００１９】
従って、このラビリンス構造によってポンプ室からロータとステータとのギャップへの流体の流れに対する規制効果を高めることができる。これにより、ポンプ室内の径方向外側位置における流体の圧力をロータとステータとのギャップにおける流体の圧力よりも確実に高く維持することが可能となる。
【００２０】
また、請求項３に記載のように、ステータコイルが、ステータのロータ側に配置され、オーバーラップ部が、ステータコイルと径方向に重なる位置に配置されていると、オーバーラップ部を回り込んでロータとステータとのギャップに流れ込んだ流体によってステータコイルを冷却することができる。
【００２１】
さらに、請求項４に記載のように、オーバーラップ部が、円筒状リブで構成されていると、円筒状リブで構成されたオーバーラップ部でステータの外周部を包み込むことができる。これにより、ロータの回転中、オーバーラップ部がステータの外周部と径方向に重なった状態を常時維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２３】
［第一実施形態］
はじめに、図１を参照しながら、本発明の第一実施形態に係る流体ポンプとしてのウォータポンプ１０の構成について説明する。
【００２４】
本発明の第一実施形態に係るウォータポンプ１０は、例えば、自動車のエンジン冷却システムに好適に用いられるものである。ウォータポンプ１０には、ロータ１４とステータ１６とがギャップを隔てて回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップタイプのモータ１２が用いられている。
【００２５】
ロータ１４は、ステータハウジング３６に設けられたシャフト５０に軸受部材１５を介して回転自在に軸支されている。ロータ１４の回転軸周りには、マグネット１８とロータヨーク２０とが設けられており、ロータ１４の回転軸上には、インペラ２２が一体に形成されている。本実施形態では、モータ高出力化のためにロータ１４の大径化が図られており、これにより、ロータ１４の外径がインペラ２２の外径よりも大きくなっている。
【００２６】
インペラ２２は、複数の羽根２４を有して構成されており、この複数の羽根２４の各ロータ１４側は、径方向に延びる連結部２５によって連結されている。そして、インペラ２２は、ロータ１４と共に回転することにより、ポンプ室４２内の流体に径方向外側に遠心力を与えてこの流体をポンプ室４２の径方向外側に搬送するように構成されている。
【００２７】
ステータ１６は、ステータコア２６及びステータコイル２８を有して構成されている。ステータコア２６には、回転軸周り複数の突極３０が形成されており、この各突極３０には、ステータコイル２８が巻装されている。本実施形態のステータ１６は、ステータコア２６、複数のステータコイル２８及び不図示のターミナルをモールド成形することによりステータハウジング３６と一体化された構成となっている。また、ステータ１６は、モールド成形されることにより、モールド樹脂で覆われたキャンド構造となっている。
【００２８】
ケーシング３２は、ポンプハウジング３４と、ステータハウジング３６と、エンドハウジング３８で構成されている。エンドハウジング３８は、後述する第二水路５８に接し径方向に沿って延びる隔壁３８Ａを備え、この隔壁３８Ａの第二水路５８と軸方向反対側には、外部制御装置からの制御信号に基づいてステータコイル２８を順次通電するスイッチング素子４１等が実装された回路ユニット４０が装着される。
【００２９】
ステータハウジング３６には、シャフト支持部３７が形成されており、このシャフト支持部３７には、シャフト５０が固定されている。ポンプハウジング３４には、渦巻状のポンプ室４２が構成されており、このポンプ室４２の内側には、インペラ２２が回転可能に収容されている。また、ポンプハウジング３４の回転軸上には、ポンプ室４２内に流体を吸入するための流体吸入口４４が設けられており、ポンプハウジング３４の接線方向には、ポンプ室４２内の流体を吐出するための流体吐出口４６が設けられている。
【００３０】
また、本実施形態のウォータポンプ１０では、ステータ１６とロータ１４とのギャップに、径方向に沿って延びる第一水路５６が形成されており、ステータ１６のロータ１４と反対側には、ステータハウジング３６とエンドハウジング３８の間に同じく径方向に沿って延びる第二水路５８が形成されている。この構成により、ステータ１６のロータ側の端面１６Ａには、第一水路５６が接し、ステータ１６のロータ１４と軸方向反対側の端面１６Ｂには、第二水路５８が接するようになっている。
【００３１】
この第一水路５６及び第二水路５８の外径は、ポンプ室４２の外径と略同等とされており、この第一水路５６及び第二水路５８の各径方向外側位置は、ステータ１６よりも径方向外側でポンプ室４２の径方向外側位置から軸方向に沿って延びる環状の連通路６０によってポンプ室４２と連通されている。
【００３２】
そして、本実施形態では、モータ１２の回転に伴ってインペラ２２が回転すると、流体吸入口４４からポンプ室４２に流体が吸入され、この吸入された流体は、インペラ２２による遠心力でポンプ室４２の径方向外側に搬送される。また、インペラ２２による遠心力でポンプ室４２の径方向外側に搬送された流体は、ポンプ室４２の渦巻状の壁面に沿って回転軸周りに搬送されて、流体吐出口４６から外部へ接線方向に向けて吐出される。
【００３３】
ここで、インペラ２２が回転したときには、このインペラ２２の回転に伴いポンプ室４２の径方向外側位置は加圧状態となり、ポンプ室４２の径方向外側位置から連通路６０を通じて第一水路５６及び第二水路５８への流体の流れが形成される。このように、本実施形態に係るウォータポンプ１０では、上述の如くポンプ室４２の径方向外側位置と連通路６０及び第一水路５６、第二水路５８との圧力差により流体の流れが形成される。そして、本実施形態では、これらの複数の水路によりステータ１６及び回路ユニット４０の冷却を行うようにしている。
【００３４】
ところで、ポンプ室４２内からロータ１４とステータ１６とのギャップに流体が順次送り込まれることにより、ポンプ室４２内の径方向外側位置における流体の圧力と、ロータ１４とステータ１６とのギャップにおける流体の圧力とが等しくなる（共に圧力が高い状態となる）と、ポンプ室４２からロータ１４とステータ１６とのギャップへの流体の流れが減少し、ステータ１６の冷却効率が低下することになる。
【００３５】
また、ロータ１４とステータ１６とのギャップに流体が順次送り込まれることによりロータ１４とステータ１６とのギャップにおける流体の圧力が高くなると、ロータ１４及びインペラ２２に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力が増大し、ロータ１４及びインペラ２２が流体吸入方向と逆方向に移動させられる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、ステータ１６を効率良く冷却できると共にロータ１４及びインペラ２２に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させる構造として以下の構成が採用されている。
【００３７】
つまり、図２に示されるように、ロータ１４には、ステータ１６の外周部１６Ｃの径方向外側に位置すると共に回転軸方向に沿ってステータ１６側へ延びてステータ１６の外周部１６Ｃと径方向に重なるオーバーラップ部１７が形成されている。このオーバーラップ部１７は、ロータ１４の外周に沿う円筒状リブで構成されている。また、本実施形態では、ステータコイル２８がステータ１６のロータ側に配置され、オーバーラップ部１７がステータコイル２８と径方向に重なる位置に配置されている。
【００３８】
さらに、ステータハウジング３６のステータ１６よりも径方向外側には、環状凹部３９が形成されており、オーバーラップ部１７は、このオーバーラップ部１７の突出先端面が環状凹部３９の底面と対向するように環状凹部３９内に配置されている。これにより、本実施形態では、オーバーラップ部１７と環状凹部３９とでラビリンス構造が構成されている。
【００３９】
次に、本発明の第一実施形態に係るウォータポンプ１０の作用及び効果について説明する。
【００４０】
本実施形態に係るウォータポンプ１０によれば、図２に示されるように、オーバーラップ部１７によってポンプ室４２からロータ１４とステータ１６とのギャップへの流体の流れＦを規制することができるので、ポンプ室４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１４とステータ１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも高く維持することができる。これにより、ロータ１４及びインペラ２２に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減することができる。
【００４１】
また、上述の如くポンプ室４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１４とステータ１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも高く維持することにより、ポンプ室４２内の径方向外側位置と、ロータ１４とステータ１６とのギャップとの圧力差によって、図２に示されるように、ポンプ室４２からロータ１４とステータ１６とのギャップへ循環する流体の流れＦを連続的に形成することができる。これにより、ロータ１４とステータ１６とのギャップに形成された流体の流れＦにステータ１６が接し、ステータ１６を効率良く冷却することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態のウォータポンプ１０によれば、ロータ１４にオーバーラップ部１７を追加するという簡易な構成によって、ステータ１６を効率良く冷却できると共にロータ１４に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることができる。これにより、ウォータポンプ１０の製造コストも低減することができる。
【００４３】
また、本実施形態のように、オーバーラップ部１７と環状凹部３９とでラビリンス構造が構成されていると、このラビリンス構造によってポンプ室４２からロータ１４とステータ１６とのギャップへの流体の流れＦに対する規制効果を高めることができる。これにより、図２に示されるように、ポンプ室４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１４とステータ１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも確実に高く維持することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態のように、ステータコイル２８が、ステータ１６のロータ側に配置され、オーバーラップ部１７が、ステータコイル２８と径方向に重なる位置に配置されていると、オーバーラップ部１７を回り込んでロータ１４とステータ１６とのギャップに流れ込んだ流体によってステータコイル２８を冷却することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態のように、オーバーラップ部１７が円筒状リブで構成されていると、この円筒状リブで構成されたオーバーラップ部１７でステータ１６の外周部１６Ｃを包み込むことができる。これにより、ロータ１４の回転中、オーバーラップ部１７がステータ１６の外周部１６Ｃと径方向に重なった状態を常時維持することができる。
【００４６】
また、本実施形態のウォータポンプ１０によれば、ロータ１４とステータ１６とが回転軸方向に対向するように配置され、これにより、ステータ１６がロータ１４を回転軸方向ステータ側に吸引する（スラスト方向マグネットカップリング）。従って、この構成によっても、ロータ１４に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることができる。これにより、流体吸入口４４にボス部を設ける等のスラスト推力を受けるための機械的構造が不要となるので、流体吸入口４４における通水抵抗が減少し、ポンプ効率を向上させることができる。
【００４７】
さらに、本実施形態のウォータポンプ１０によれば、オーバーラップ部１７と環状凹部３９とで構成されるラビリンス構造によってロータ１４とステータ１６とのギャップに異物が進入することを防止することができる。これにより、軸受部材１５の摩耗促進を抑制することができる。
【００４８】
［第二実施形態］
次に、図３を参照しながら、本発明の第二実施形態に係る流体ポンプとしてのウォータポンプ１１０の構成について説明する。
【００４９】
本発明の第二実施形態に係るウォータポンプ１１０には、上記第一実施形態と同様に、ロータ１１４とステータ１１６とがギャップを隔てて回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップタイプのモータ１１２が用いられている。
【００５０】
ロータ１１４は、ポンプハウジング１３４に設けられたシャフト１５０に軸受部材１１５を介して回転自在に軸支されている。ロータ１１４の回転軸周りには、マグネット１１８とロータヨーク１２０とが設けられており、ロータ１１４の回転軸上には、インペラ１２２が形成されている。そして、本実施形態においても、ロータ１１４の外径はインペラ１２２の外径よりも大きく構成されている。
【００５１】
ステータ１１６は、ステータコア１２６及びステータコイル１２８を有して構成されている。本実施形態のステータ１１６は、ステータコア１２６、複数のステータコイル１２８及びターミナル１２９をモールド成形することによりステータハウジング１３６と一体化された構成となっている。また、ステータ１１６は、モールド成形されることにより、モールド樹脂で覆われたキャンド構造となっている。
【００５２】
ケーシング１３２は、ポンプハウジング１３４と、ステータハウジング１３６と、エンドハウジング１３８で構成されている。エンドハウジング１３８の中央に形成された中央孔からは、ステータハウジング１３６に形成された筒状の接続部１３５が突出している。この接続部１３５の内側には、ステータコイル１２８に接続されたターミナル１２９の端子が位置している。
【００５３】
そして、エンドハウジング１３８のステータ１１６と反対側には、外部制御装置からの制御信号に基づいてステータコイル１２８を順次通電するスイッチング素子等が実装された回路ユニット１４０が装着される。この回路ユニット１４０には、ターミナル１２９の端子が接続される。
【００５４】
ポンプハウジング１３４には、渦巻状のポンプ室１４２が構成されており、このポンプ室１４２の内側には、インペラ１２２が回転可能に収容されている。また、ポンプハウジング１３４の回転軸上には、ポンプ室１４２内に流体を吸入するための流体吸入口１４４が設けられており、ポンプハウジング１３４の接線方向には、ポンプ室１４２内の流体を吐出するための流体吐出口１４６が設けられている。
【００５５】
また、ポンプハウジング１３４の流体吸入口１４４の内側には、径方向に延びる連結部１４５が形成されており、この連結部１４５の先端には、シャフト支持部１３７が形成されている。そして、このシャフト支持部１３７には、シャフト１５０が支持されている。このシャフト１５０は、ポンプ室１４２内を回転軸方向に沿ってエンドハウジング１３８側へ延びている。また、シャフト１５０には、周方向に沿って周溝１５０Ａが形成されており、この周溝１５０Ａには、Ｅリング１５３Ｂが係合されている。なお、軸受部材１１５とＥリング１５３Ｂとの間には、ワッシャ１５３Ａが挿入されている。
【００５６】
また、本実施形態のウォータポンプ１１０では、ステータ１１６とロータ１１４とのギャップに、径方向に沿って延びる第一水路１５６が形成されており、この第一水路１５６の外径は、ポンプ室１４２の外径と略同一とされている。また、この第一水路１５６は、ステータ１１６よりも径方向外側でポンプ室１４２の径方向外側位置から軸方向に沿って延びる環状の連通路１６０を介してポンプ室１４２と連通されている。
【００５７】
そして、本実施形態では、モータ１１２の回転に伴ってインペラ１２２が回転すると、流体吸入口１４４からポンプ室１４２に流体が吸入され、この吸入された流体は、インペラ１２２による遠心力でポンプ室１４２の径方向外側に搬送される。また、インペラ１２２による遠心力でポンプ室１４２の径方向外側に搬送された流体は、ポンプ室１４２の渦巻状の壁面に沿って回転軸周りに搬送されて、流体吐出口１４６から外部へ接線方向に向けて吐出される。
【００５８】
ここで、インペラ１２２が回転したときには、このインペラ１２２の回転に伴いポンプ室１４２の径方向外側位置は加圧状態となり、ポンプ室１４２の径方向外側位置から連通路１６０を通じて第一水路５６への流体の流れが形成される。このように、本実施形態に係るウォータポンプ１１０では、上述の如くポンプ室１４２の径方向外側位置と連通路１６０及び第一水路５６との圧力差により流体の流れが形成される。そして、本実施形態では、これらの複数の水路によりステータ１１６の冷却を行うようにしている。
【００５９】
また、本実施形態では、ステータ１１６を効率良く冷却できると共にロータ１１４及びインペラ１２２に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させる構造として以下の構成が採用されている。
【００６０】
つまり、図４に示されるように、ロータ１１４には、ステータ１１６の外周部１１６Ｃの径方向外側に位置すると共に回転軸方向に沿ってステータ１１６側へ延びてステータ１１６の外周部１１６Ｃと径方向に重なるオーバーラップ部１１７が形成されている。このオーバーラップ部１１７は、ロータ１１４の外周に沿う円筒状リブで構成されている。また、本実施形態では、ステータコイル１２８がステータ１１６のロータ側に配置され、オーバーラップ部１１７がステータコイル１２８と径方向に重なる位置に配置されている。
【００６１】
さらに、ステータハウジング１３６のステータ１１６よりも径方向外側には、環状凹部１３９が形成されており、オーバーラップ部１１７は、このオーバーラップ部１１７の突出先端面が環状凹部１３９の底面と対向するように環状凹部１３９内に配置されている。これにより、本実施形態では、オーバーラップ部１１７と環状凹部１３９とでラビリンス構造が構成されている。
【００６２】
次に、本発明の第二実施形態に係るウォータポンプ１１０の作用及び効果について説明する。
【００６３】
本実施形態に係るウォータポンプ１１０によれば、図４に示されるように、オーバーラップ部１１７によってポンプ室１４２からロータ１１４とステータ１１６とのギャップへの流体の流れＦを規制することができるので、ポンプ室１４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１１４とステータ１１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも高く維持することができる。これにより、ロータ１１４及びインペラ１２２に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減することができる。
【００６４】
また、上述の如くポンプ室１４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１１４とステータ１１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも高く維持することにより、ポンプ室１４２内の径方向外側位置と、ロータ１１４とステータ１１６とのギャップとの圧力差によって、図４に示されるように、ポンプ室１４２からロータ１１４とステータ１１６とのギャップへ循環する流体の流れＦを連続的に形成することができる。これにより、ロータ１１４とステータ１１６とのギャップに形成された流体の流れＦにステータ１１６が接し、ステータ１１６を効率良く冷却することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態のウォータポンプ１１０によれば、ロータ１１４にオーバーラップ部１１７を追加するという簡易な構成によって、ステータ１１６を効率良く冷却できると共にロータ１１４に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることができる。これにより、ウォータポンプ１１０の製造コストも低減することができる。
【００６６】
また、本実施形態のように、オーバーラップ部１１７と環状凹部１３９とでラビリンス構造が構成されていると、このラビリンス構造によってポンプ室１４２からロータ１１４とステータ１１６とのギャップへの流体の流れＦに対する規制効果を高めることができる。これにより、図４に示されるように、ポンプ室１４２内の径方向外側位置における流体の圧力Ｐ１をロータ１１４とステータ１１６とのギャップにおける流体の圧力Ｐ２よりも確実に高く維持することが可能となる。
【００６７】
また、本実施形態のように、ステータコイル１２８が、ステータ１１６のロータ側に配置され、オーバーラップ部１１７が、ステータコイル１２８と径方向に重なる位置に配置されていると、オーバーラップ部１１７を回り込んでロータ１１４とステータ１１６とのギャップに流れ込んだ流体によってステータコイル１２８を冷却することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態のように、オーバーラップ部１１７が円筒状リブで構成されていると、この円筒状リブで構成されたオーバーラップ部１１７でステータ１１６の外周部１１６Ｃを包み込むことができる。これにより、ロータ１１４の回転中、オーバーラップ部１１７がステータ１１６の外周部１１６Ｃと径方向に重なった状態を常時維持することができる。
【００６９】
また、本実施形態のウォータポンプ１１０によれば、ロータ１１４とステータ１１６とが回転軸方向に対向するように配置され、これにより、ステータ１１６がロータ１１４を回転軸方向ステータ側に吸引する（スラスト方向マグネットカップリング）。従って、この構成によっても、ロータ１１４に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることができる。これにより、例えば流体吸入口１４４内の連結部１４５を簡素化（薄肉化、細径化、本数低減など）できるので、このようにすることにより流体吸入口１４４における通水抵抗を減少でき、ポンプ効率も向上させることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態のウォータポンプ１１０によれば、オーバーラップ部１１７と環状凹部１３９とで構成されるラビリンス構造によってロータ１１４とステータ１１６とのギャップに異物が進入することを防止することができる。これにより、軸受部材１１５の摩耗促進を抑制することができる。
【００７１】
また、本実施形態のウォータポンプ１１０によれば、上述の如くロータ１１４に作用する流体吸入方向と逆方向のスラスト推力を低減させることにより、シャフト１５０によるシャフト支持部１３７のスラスト受部にかかる面圧が低減されるため、シャフト支持部１３７のスラスト受部における摩擦力が低減される。これにより、シャフト支持部１３７のスラスト受部における軸受摩耗量を低減することができると共にポンプ効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第一実施形態に係るウォータポンプの構成を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るウォータポンプの構成を示す断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０，１１０・・・ウォータポンプ（流体ポンプ）、１２，１１２・・・モータ、１４，１１４・・・ロータ、１５，１１５・・・軸受部材、１６，１１６・・・ステータ、１６Ａ，１６Ｂ・・・端面、１６Ｃ，１１６Ｃ・・・外周部、１７，１１７・・・オーバーラップ部、１８，１１８・・・マグネット、２０，１２０・・・ロータヨーク、２２，１２２・・・インペラ、２４・・・羽根、２５・・・連結部、２６，１２６・・・ステータコア、２８，１２８・・・ステータコイル、３０・・・突極、３２，１３２・・・ケーシング、３４，１３４・・・ポンプハウジング、３６，１３６・・・ステータハウジング、３７，１３７・・・シャフト支持部、３８，１３８・・・エンドハウジング、３８Ａ・・・隔壁、３９，１３９・・・環状凹部、４０，１４０・・・回路ユニット、４１・・・スイッチング素子、４２，１４２・・・ポンプ室、４４，１４４・・・流体吸入口、４６，１４６・・・流体吐出口、５０，１５０・・・シャフト、５６，１５６・・・第一水路、５８・・・第二水路、６０，１６０・・・連通路、１２９・・・ターミナル、１３５・・・接続部、１４５・・・連結部、１５０Ａ・・・周溝、１５３Ａ・・・ワッシャ、１５３Ｂ・・・Ｅリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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