(57)【要約】【課題】製造時に磁石が破損し難く、かつ、長時間の使用に耐え得るロータを提供する。【解決手段】シャフト１４と、筒形状を有しその内孔１２ｂにシャフト１４が圧入されており、その外周面から突出する係止部１２ｄが形成されているヨーク１２と、筒形状を有しその内孔１３ａにヨーク１２が挿入されており、その軸方向の一端が前記係止部１２ｄに当接している磁石１３と、シャフト１４とヨーク１２の少なくとも一方に固定されており、磁石１３の軸方向の他端に当接して磁石１３を係止部１２ｄ側に付勢している弾性部材１５を有していることを特徴とするロータ１０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
筒形状を有し、その内孔にシャフトが圧入されており、その外周面から突出する係止部が形成されているヨークと、
筒形状を有し、その内孔にヨークが挿入されており、その軸方向の一端が前記係止部に当接している磁石と、
シャフトとヨークの少なくとも一方に固定されており、前記磁石の軸方向の他端に当接して前記磁石を前記係止部側に付勢している弾性部材、
を有していることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記磁石が、ロータの回転方向に向かってヨークと弾性部材の少なくとも一方に当接する当接部を有していることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記磁石は防錆処理を施されており、
前記磁石の外周面が、樹脂材料により覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
【請求項４】
ヨークが磁性体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項５】
ヨークが金属であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項６】
弾性部材が連通孔を有しており、その連通孔にシャフトまたはヨークが圧入されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項７】
液体を吸引して吐出するポンプであって、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータをケーシング内に収容しているモータ部と、
モータ部によって駆動されるポンプ部を有するポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータケーシング内で回転するロータと、ロータを内蔵するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
シャフトに磁石を固定したロータと、ロータの周囲に配置したコイルを有するモータが知られている。このようなモータに用いるロータでは、磁石が破損し易いため、なるべく磁石にストレスを加えないで磁石をシャフトに固定する必要がある。したがって、シャフトへの磁石の固定方法が問題となる。
特許文献１には、筒形状の磁石の表面に被膜層を形成し、磁石の内孔にシャフトを圧入することでシャフトに磁石を固定したロータが開示されている。このロータでは、シャフトの圧入時に磁石の内孔に作用する力が被膜層で吸収されるので、磁石の破損を防止できるとされている。
また、特許文献２には、樹脂製のロータ本体（ロータ本体はシャフトに固定される）の成形時に、筒形状の磁石を一体成形したロータが開示されている。磁石の周囲を樹脂で囲むことで、磁石をロータ本体に固定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１７０６６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９９５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒状の磁石は、内孔を広げる方向に（すなわち、筒の外周部の厚み方向に）力が作用したときに破損しやすい。特許文献１のロータでは、被膜層で磁石の内孔に作用する力を吸収しているものの、シャフトの圧入時には磁石に内孔を広げる方向に力が作用する。したがって、ロータの製造時に、磁石の破損を完全に防止することはできないという問題があった。特に、外周部の厚みが薄い筒形状の磁石が破損し易く、厚みの薄い磁石を用いることができなかった。
特許文献２のロータでは、磁石の周囲を樹脂で囲むことで、磁石をロータ本体に固定する。したがって、磁石に大きい力は作用せず、ロータの製造時の磁石の破損を防止することができる。しかしながら、このロータでは、ロータの回転時（角加速度が作用するとき）に磁石と樹脂（ロータ本体）との接触部に力が作用する。したがって、ロータの長時間の使用によって、磁石と樹脂との間でがたつきが生じる。ロータの寿命が短いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、製造時に磁石が破損し難く、かつ、長時間の使用に耐え得るロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロータは、シャフトと、ヨークと、磁石と、弾性部材を有している。ヨークは、筒形状を有し、その内孔にシャフトが圧入されており、その外周面にその外周面から突出する係止部が形成されている。磁石は、筒形状を有し、その内孔にヨークが挿入されており、その軸方向の一端が前記係止部に当接している。弾性部材は、シャフトとヨークの少なくとも一方に固定されており、前記磁石の軸方向の他端に当接して前記磁石を前記係止部側に付勢している。
なお、本明細書において「挿入」とは、変形を伴わない状態で孔にヨーク等を挿通させることをいう。したがって、磁石の内孔にヨークが「挿入」されている場合には、磁石の内孔を広げる方向への力は作用しない。
このロータでは、磁石の内孔にヨークが挿入されているので、磁石に内孔を広げる方向に力が作用しない。したがって、ロータの製造時の磁石の破損が防止されている。このロータでは、磁石の軸方向の一端が係止部に当接し、他端が弾性部材に当接して係止部側に付勢されている。これによって、磁石が固定されている。弾性部材の付勢力は、磁石の軸方向に作用する。磁石は軸方向に作用する力に対しては強いので、磁石が破損することが防止される。また、弾性部材が磁石を付勢しているので、ロータを長時間使用したとしても、磁石にがたつきが生じることもない。また、シャフトとヨークは圧入により固定されているので、シャフトとヨークの間にがたつきが生じることもない。すなわち、このロータは、長時間使用したとしてもがたつきが生じ難く、寿命が長い。
【０００７】
上述したロータは、磁石が、ロータの回転方向に向かってヨークと弾性部材の少なくとも一方に当接する当接部を有していることが好ましい。
このような構成によれば、当接部と弾性部材の付勢力の双方によって、磁石がヨークに対して相対的に回転してしまうことを防止できる。
【０００８】
上述したロータは、磁石が防錆処理を施されており、前記磁石の外周面が樹脂材料により覆われていることが好ましい。
このような構成によれば、ロータをモータケーシング内に設置するときに、磁石の表面（すなわち、防錆処理されている部分）とモータケーシングとの接触を防止できる。磁石の防錆処理が剥れてしまうことを防止できる。
【０００９】
上述したロータは、ヨークが磁性体であることが好ましい。
このような構成によれば、磁石からの磁束の漏れを防止することができる。厚みの薄い磁石で高い磁力を発生させることができる。
【００１０】
上述したロータは、ヨークが金属であることが好ましい。
このような構成によれば、金属の延性によりシャフトを好適にヨークの内孔に圧入することができる。シャフトとヨークとの接続がより強固となる。
【００１１】
上述したロータは、弾性部材が連通孔を有しており、その連通孔にシャフトまたはヨークが圧入されていることが好ましい。
このような構成によれば、弾性部材をシャフトまたはヨークに強固に固定することができる。弾性部材とシャフトまたはヨークとの間にがたつきが生じることを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造時に磁石が破損し難く、かつ、長時間の使用に耐え得るロータを提供することができる。また、上述したロータを用いてポンプを構成することで、寿命の長いポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（特徴１）ヨークは、鉄または電磁鋼により形成されている。
（特徴２）磁石は、希土類ボンド磁石またはフェライト磁石により形成されている。
（特徴３）磁石の防錆処理として、磁石の表面が樹脂によりコーティングされている。
（特徴４）磁石の外周面は、樹脂製の熱収縮チューブにより覆われている。
【実施例】
【００１４】
本発明のロータについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例のロータ１０を組み込んだ燃料ポンプ１００の概略断面図を示している。燃料ポンプ１００は、自動車等の燃料タンク内に設置され、燃料タンク内の燃料をエンジンに供給するために用いられる。燃料ポンプ１００は、ポンプ部７０と、モータ部２０、吐出部８０によって構成されている。
【００１５】
図１に示すように、モータ部２０は、ケーシング３０と、ケーシング３０内に収容されているロータ１０を備えている。
【００１６】
ロータ１０は、シャフト１４、ヨーク、磁石等から構成されている。シャフト１４はケーシング３０内で回転可能に支持されている。これによって、ロータ１０全体がケーシング３０内で回転可能となっている。ロータ１０の構造については、後に詳述する。
【００１７】
ケーシング３０は、ケーシング部材３２と、複数の電磁石３６を有している。ケーシング部材３２はシャフト１４を中心とした円筒状のケースであり、ロータ１０の周囲を囲んでいる。ケーシング部材３２の内側には、複数の電磁石３６が固定されている。各電磁石３６は、ロータ１０の周囲を取り囲むように、ロータ１０の周方向に沿って配列されている。各電磁石３６は、コア３４と、コア３４に巻回されたコイル３５によって形成されている。コア３４とロータ１０は接触しておらず、その間には隙間が形成されている。各コイル３５には、外部から電流を供給できるようになっている。
【００１８】
吐出部８０は、ケーシング部材８２を有している。ケーシング部材８２は、ケーシング部材３２の上部に嵌合されている。ケーシング部材８２の内側には、シャフト支持部８４が形成されている。シャフト支持部８４は、シャフト１４を回転可能に支持している。ケーシング部材８２の上部には、燃料吐出ポート８８が形成されている。
【００１９】
ポンプ部７０は、インペラ７２と、インペラ７２を収容するポンプケーシング７４を有している。ポンプケーシング７４には、シャフト支持部７６と、インペラ収容室７９と、燃料吸入口７８ａと、燃料吐出口７８ｂが形成されている。インペラ収容室７９内には、インペラ７２が収容されている。シャフト支持部７６は、シャフト１４を回転可能に支持している。シャフト１４は、インペラ収容室７９内まで延出されて、インペラ収容室７９内でインペラ７２と係合されている。これによって、インペラ７２は、シャフト１４と共に回転可能とされている。燃料吸入口７８ａは、インペラ収容室７９と外部を連通している。燃料吐出口７８ｂは、インペラ収容室７９とモータ部２０を連通している。
【００２０】
燃料ポンプ１００を作動させるときには、各電磁石３６に電流を供給する。すなわち、各コア３４に巻回されているコイル３５に電流を供給する。このとき、ロータ１０の周方向に沿って配列されている各電磁石３６にその配列順に電流を供給することで、モータ部２０内にシャフト１４の軸周りに回転する磁界を発生させる。すると、回転する磁界と、ロータ１０の磁石の磁界とが作用して、ロータ１０が回転する（すなわち、シャフト１４が回転する）。シャフト１４が回転すると、インペラ７２が回転する。インペラ７２がポンプケーシング７４内で回転すると、燃料吸入口７８ａからインペラ収容室７９内に燃料が吸引される。インペラ収容室７９内に吸引された燃料は、インペラ７２の回転によって昇圧され、燃料吐出口７８ｂからモータ部２０に送り出される。モータ部２０に送り出された燃料は、モータ部２０内を流れ、燃料吐出ポート８８から外部に吐出される。
【００２１】
次に、ロータ１０の詳細な構造について説明する。図２は、ロータ１０の回転軸に沿った断面図を示している。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示している。図２及び３に示すように、ロータ１０は、シャフト１４と、アダプタ１１と、ヨーク１２と、磁石１３と、付勢部材１５と、チューブ１６を有している。
【００２２】
図２及び３に示すように、アダプタ１１は円筒形状の部材である。アダプタ１１は、樹脂により形成されている。アダプタ１１の内孔１１ａには、シャフト１４が圧入されている。これによって、アダプタ１１はシャフト１４に固定されている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ヨーク１２は、略円筒形状の部材である。ヨーク１２は、鉄により形成されている。ヨーク１２の内孔１２ａは、小径孔１２ｂと大径孔１２ｃにより構成されている。小径孔１２ｂにはシャフト１４が圧入されている。これによって、ヨーク１２はシャフト１４に固定されている。図２に示すように、ヨーク１２は、大径孔１２ｃ内にアダプタ１１が収容される位置で固定されている。また、ヨーク１２は、その直径（外周面の直径）が大きい大径部１２ｄと直径が小さい小径部１２ｅを有している。大径部１２ｄは、小径部１２ｅの外周面から突出している。
【００２４】
図２及び３に示すように、磁石１３は円筒形状の部材である。磁石１３は、希土類ボンド磁石により形成されている。磁石１３の内孔１３ａには、ヨーク１２の小径部１２ｅが挿入されている。すなわち、内孔１３ａの直径は、小径部１２ｅの直径より若干大きく形成されている。したがって、付勢部材１５が設置されていない状態では、磁石１３はヨーク１２に対してスライド移動可能となっている。後に詳述するが、磁石１３は、ヨーク１２の大径部１２ｄに当接した状態で固定されている。磁石１３の外周面の直径は、ヨーク１２の大径部１２ｄの直径と略等しい。磁石１３の表面には、厚さ約３０μｍのポリアミドイミド樹脂のコーティングが施されており、磁石１３が錆びることが防止されている。
図４は、チューブ１６が取り付けられていない状態におけるロータ１０の側面図を示している。また、図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図を示している。図４及び５に示すように、磁石１３の大径部１２ｄ側の端部には、切り欠き部１３ｂが形成されている。切り欠き部１３ｂは、シャフト１４と平行に伸びている。また、ヨーク１２には、大径部１２ｄから伸びる延出部１２ｆが形成されている。延出部１２ｆは、シャフト１４と平行に伸びている。図示するように、延出部１２ｆは、切り欠き部１３ｂに嵌まっている。切り欠き部１３ｂの幅は、延出部１２ｆの幅より若干大きく形成されている。したがって、ロータ１０の停止時には、延出部１２ｆと切り欠き部１３ｂの間に力はほとんど作用していない。
【００２５】
図２に示すように、付勢部材１５は、ヨーク１２の大径部１２ｄの反対側の位置で、シャフト１４に固定されている。付勢部材１５は、弾性材料で形成されており、詳しくは金属により形成されている。図６は、付勢部材１５の平面図を示している。図示するように、付勢部材１５の中心には、貫通孔１５ａが形成されている。図２に示すように、貫通孔１５ａには、シャフト１４が圧入されている。これによって、付勢部材１５はシャフト１４に固定されている。図６に示すように、付勢部材１５の外周部には、６個の付勢部１５ｂが形成されている。付勢部１５ｂは、付勢部材１５の厚み方向（図２のシャフト１４と平行な方向）に撓むことができる。図２に示すように、付勢部１５ｂの先端は磁石１３の端部に当接している。これによって、磁石１３は、ヨーク１２の大径部１２ｄ側へ付勢され、大径部１２ｄと付勢部材１５とに挟まれて固定されている。すなわち、シャフト１４に付勢部材１５を取り付けるときには、図２の下側からシャフト１４を付勢部材１５の貫通孔１５ａに圧入する。付勢部材１５をヨーク１２側に接近させていくと、最初に付勢部１５ｂの先端が磁石１３の端部に当接する。この状態では、付勢部１５ｂの先端以外の付勢部材１５は、アダプタ１１、ヨーク１２及び磁石１３には接触していない。この状態から、さらに付勢部材１５をヨーク１２側へ押し込むと、付勢部１５ｂが撓んで付勢部材１５がアダプタ１１及びヨーク１２と接触し、図２の状態で固定される。したがって、撓んだ付勢部１５ｂにより磁石１３が大径部１２ｄ側へ付勢される。すなわち、磁石１３の軸方向の一端（図２中の上端）はヨーク１２の大径部１２ｄに当接し、磁石１３の軸方向の他端（図２中の下端）は付勢部材１５に当接して大径部１２ｄ側へ付勢される。これにより、磁石１３は大径部１２ｄと付勢部材１５に挟まれて固定される。
【００２６】
図２に示すように、チューブ１６は、磁石１３の外周面を覆っている。チューブ１６は、ポリエチレンテレフタレートにより形成された熱収縮チューブである。チューブ１６を取り付けるときには、収縮前のチューブ１６内にチューブ１６取付前のロータ１０を挿入する。そして、チューブ１６をロータ１０ごと加熱する。これによって、チューブ１６が収縮し、磁石１３の外周面を覆った状態で固定される。
燃料ポンプ１００の組み立て時においてモータ部２０内にロータ１０を設置するときには、ロータ１０の磁石１３の磁力により、ロータ１０がケーシング部材３２やコア３４に吸い寄せられて接触する。チューブ１６は、このときに、磁石１３の表面にキズが付き、ポリイミドアミド樹脂のコーティング（防錆コーティング）が剥れてしまうことを防止する。したがって、燃料ポンプ１００の使用時に、磁石１３の錆びによる不具合の発生が防止される。
【００２７】
上述したロータ１０によれば、製造時に磁石１３の破損を防止することができるとともに、長時間の使用に耐えることができる。
すなわち、磁石１３の内孔１３ａには、内孔１３ａより直径が小さい小径部１２ｅが挿入されている。したがって、磁石１３ａに、内孔１３ａを広げる方向に力が作用しない。したがって、製造時に磁石１３の破損を防止することができる。また、磁石１３は、付勢部材１５の付勢力によって大径部１２ｄと付勢部材１５の間に挟まれて固定されている。すなわち、磁石１３を固定する付勢力は、磁石１３の円筒形状の軸方向に作用する。円筒形状の磁石１３は、内孔１３ａから外周部に向かって作用する力（すなわち、径方向に作用する力）には弱いものの、軸方向に作用する力には強い。したがって、磁石１３を比較的に大きな力で挟持し、磁石１３を確実に固定することができる。
また、磁石１３は、付勢部材１５の付勢力によって大径部１２ｄと付勢部材１５の間に挟まれて固定されている。したがって、ロータ１０の使用により仮に磁石１３と大径部１２ｄとの接触面が擦り減ったとしても、磁石１３にがたつきが生じることがない。また、ヨーク１２と付勢部材１５は圧入によりシャフト１４に固定されているので、ヨーク１２と付勢部材１５がシャフト１４に対してがたつくこともない。すなわち、ロータ１０は、長時間使用してもがたつきが生じることがなく、寿命が長い。
【００２８】
また、希土類ボンド磁石（磁石１３）を円筒形状に形成する場合、径方向については高い寸法精度で形成できるものの、軸方向については寸法精度が悪い。通常、磁石１３の軸方向の長さに対して１％程度の寸法誤差が生じる。上述したロータ１０では、付勢部材１５の撓みを利用して磁石１３を固定するので、磁石１３の軸方向の寸法精度が悪いとしても、磁石１３をがたつきなく固定することができる。
【００２９】
また、磁石１３は、切り欠き部１３ｂでヨーク１２の延出部１２ｆと係合している。すなわち、切り欠き部１３ｂは、ヨーク１２に対してロータ１０の回転方向に向かって当接している。したがって、ロータ１０が高い角加速度で回転されたときに、磁石１３がヨーク１２に対して相対的に回転してしまうこと（以下では、磁石１３の空転という）が防止される。また、このときには、付勢部材１５の付勢力によっても磁石１３の空転が防止されるので、延出部１２ｆに過大な力が作用することもない。したがって、延出部１２ｆと切り欠き部１３ｂの間にがたつきが生じることも抑制される。
【００３０】
また、ヨーク１２は、鉄（すなわち、磁性体）であるので、磁石１３からの磁束が拡散し難い。磁石１３の磁力を有効に作用させることができる。また、磁石１３とヨーク１２の間に磁力が作用するので、この磁力によっても磁石１３がヨーク１２に対して相対的に回転することが防止される。
また、ヨーク１２は、鉄（すなわち、金属）であるので、圧入によりシャフト１４に強固に固定することができる。
【００３１】
なお、上述した実施例では、ヨーク１２が鉄により形成されていたが、電磁鋼等の強磁性を有する材料によってヨーク１２を形成してもよい。
【００３２】
また、上述した実施例では、ロータ１０の空転を防止する当接部（すなわち、切り欠き部１３ｂと延出部１２ｆ）が、大径部１２ｄと磁石１３との接触部分に形成されていたが、図７に示すように、磁石１３と付勢部材１５との接触部分に当接部（切り欠き部１３ｃと延出部１５ｃ）を設けても良い。このような構成によっても、磁石１３の空転を防止することができる。
【００３３】
また、上述した実施例では、付勢部材１５がシャフト１４に固定されていたが、図８に示すように、付勢部材１５をヨーク１２に固定してもよい。図９では、付勢部材１５の内孔１５ｄにヨーク１２の第２小径部１２ｇが圧入されることによって、付勢部材１５がヨーク１２に固定されている。
【００３４】
また、上述した実施例では、磁石１３を希土類ボンド磁石により形成したが、フェライト磁石等の他の磁石を用いてもよい。
【００３５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】燃料ポンプ１００の概略断面図。
【図２】ロータ１０の回転軸を含む平面における断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】チューブ１６が無い状態のロータ１０の側面図。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】付勢部材１５の平面図。
【図７】変形例のロータ１０の図４に対応する側面図。
【図８】変形例のロータ１０の図２に対応する断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１０：ロータ
１１：アダプタ
１２：ヨーク
１３：磁石
１４：シャフト
１５：付勢部材
１６：チューブ
２０：モータ部
３２：ケーシング部材
３６：電磁石
７０：ポンプ部
７２：インペラ
７４：ポンプケーシング
８０：吐出部
８２：ケーシング部材
８８：燃料吐出ポート
１００：燃料ポンプ
【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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