JP4630123B2 - Fluid pump - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a fluid pump, and more particularly to an improvement of a fluid pump including an axial gap type motor in which a rotor and a stator are arranged so as to face each other in the rotation axis direction.
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。 Conventionally, there is a fluid pump including an axial gap type motor in which a rotor and a stator are arranged so as to face each other in the rotation axis direction (see, for example, Patent Document 1). For example, in the fluid pump disclosed in Patent Document 1, a partition is provided in a pump case, and a stator and a substrate including a coil and a yoke are accommodated on the upper side across the partition.
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。 In addition, a shaft supported by a shaft support portion and a fan (rotor) that is supported by the shaft and includes a magnet and a plurality of blades are provided below the partition wall. When a drive circuit is controlled by a DC power source and a current is passed through the coil, the fan rotates, and the fluid sucked from the water intake port is discharged from the pumping port through a predetermined path.
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。 In general, in a fluid pump, heat is generated in the stator as the motor continues to operate. Therefore, in the fluid pump described in Patent Document 1, a water channel communicating with the pump chamber is provided in the gap between the rotor and the stator.
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。 In the fluid pump disclosed in Patent Document 1, when the fluid is sent out radially outward with the rotation of the fan, the pressure of the fluid at the radially outer position in the pump chamber increases, and the radially outer position of the pump chamber is increased. The flow of fluid from the pump chamber to the gap between the fan and the stator is formed. In addition, the fresh fluid is sequentially conveyed to the gap between the fan and the stator in this way, so that the stator is cooled.
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。 By the way, in the fluid pump as shown in Patent Document 1, when the fan rotates and fluid is sucked into the pump chamber, the water inlet (inlet) becomes negative pressure. For this reason, a thrust thrust acts on the fan in the direction opposite to the fluid suction direction.
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)。 At this time, if a thrust thrust acts on the fan in the direction opposite to the fluid suction direction, the fan is sucked toward the water suction port by the thrust thrust. Therefore, a structure in which a boss portion is provided at the water inlet and receives thrust thrust is usually employed (see, for example, Patent Document 2).
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)。 Moreover, in the structure which receives a thrust thrust by providing a boss portion at the water intake port, the water flow resistance of the water intake port increases and the pump efficiency decreases due to the provision of the boss portion. Therefore, various structures have been proposed for reducing the thrust thrust acting on the fan while preventing a decrease in pump efficiency due to an increase in the water flow resistance of the water inlet (see, for example, Patent Documents 3 and 4). .
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。 However, in the fluid pump as described in Patent Document 1, the fluid is sequentially sent from the pump chamber to the gap between the fan and the stator, so that the fluid pressure at the radially outer position in the pump chamber and the fan and stator are The fluid pressure in the gap is equal (both pressures are high) and the fluid flow from the pump chamber to the fan / stator gap is reduced. Therefore, this causes a problem that the cooling efficiency of the stator is lowered.
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。 Further, when the fluid pressure is increased in the gap between the fan and the stator by sequentially feeding the fluid into the gap between the fan and the stator, the thrust thrust in the direction opposite to the fluid suction direction acting on the fan increases.
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。 Therefore, as the thrust thrust in the direction opposite to the fluid suction direction acting on the fan increases, the structure for reducing the thrust thrust acting on the fan also becomes large. Accordingly, there is a problem that the manufacturing cost increases accordingly.
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the thrust thrust in the direction opposite to the fluid suction direction acting on the rotor and the impeller as well as efficiently cooling the stator with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a fluid pump capable of performing the above-described operation.
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、前記ロータの外径は、前記インペラの外径よりも大きくされており、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。 In order to solve the above-mentioned problem, a fluid pump according to claim 1, wherein a rotor provided with an impeller on a rotation shaft, a stator disposed so as to face the rotor in the direction of the rotation shaft with a gap therebetween, A casing having a pump chamber in which the impeller is rotatably accommodated and a fluid flow is formed around a rotation axis by the rotation of the impeller, and the pump chamber is configured to communicate with the gap. In the fluid pump, the outer diameter of the rotor is made larger than the outer diameter of the impeller, and the rotor is positioned on the outer side of the outer peripheral portion of the stator in the radial direction and on the stator side along the rotation axis direction. An overlap portion extending in the direction and overlapping the outer peripheral portion of the stator in the radial direction is formed.
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。 Thus, according to the fluid pump of the first aspect, the rotor is positioned on the outer side of the outer peripheral portion of the stator in the radial direction and extends to the stator side along the rotation axis direction to extend radially from the outer peripheral portion of the stator. Overlapping overlap portions are formed. Therefore, since the fluid flow from the pump chamber to the gap between the rotor and the stator can be regulated by the overlap portion, the pressure of the fluid at the radially outer position in the pump chamber can be controlled by the fluid in the gap between the rotor and the stator. It can be maintained higher than the pressure. Thereby, the thrust thrust in the direction opposite to the fluid suction direction acting on the rotor and the impeller can be reduced.
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。 Further, as described above, by maintaining the fluid pressure at the radially outer position in the pump chamber higher than the fluid pressure at the gap between the rotor and the stator, the radially outer position in the pump chamber and the gap between the rotor and the stator are maintained. , The fluid flow circulating from the pump chamber to the gap between the rotor and the stator can be continuously formed. Thereby, the stator contacts the flow of fluid formed in the gap between the rotor and the stator, and the stator can be efficiently cooled.
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。 Furthermore, according to the fluid pump according to claim 1, the rotor is positioned on the outer side in the radial direction of the outer peripheral portion of the stator and extends to the stator side along the rotation axis direction so as to overlap the outer peripheral portion of the stator in the radial direction. With the simple configuration of adding the wrap portion, the stator can be efficiently cooled and the thrust thrust in the direction opposite to the fluid suction direction acting on the rotor can be reduced. Thereby, the manufacturing cost of the fluid pump can also be reduced.
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。 At this time, as described in claim 2, the stator is integrated with the stator housing by molding at least the stator coil and the stator core, and an annular recess is formed radially outward from the stator of the stator housing. When the portion is disposed in the annular recess so that the protruding front end surface of the overlap portion faces the bottom surface of the annular recess, the overlap portion and the annular recess constitute a labyrinth structure.
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。 Therefore, the labyrinth structure can enhance the restriction effect on the flow of fluid from the pump chamber to the gap between the rotor and the stator. As a result, the fluid pressure at the radially outer position in the pump chamber can be reliably maintained higher than the fluid pressure in the gap between the rotor and the stator.
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。 Further, as described in claim 3, when the stator coil is disposed on the rotor side of the stator and the overlap portion is disposed at a position overlapping with the stator coil in the radial direction, the overlap portion wraps around the overlap portion. The stator coil can be cooled by the fluid flowing into the gap between the rotor and the stator.
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。
また、請求項5に記載のように、ステータのロータ側の端面には、径方向に沿って形成された第一水路が接し、ステータのロータと軸方向反対側の端面には、径方向に沿って形成された第二水路が接し、第一水路及び第二水路は、ポンプ室と連通され、インペラは、回転時にポンプ室内の流体を径方向外側へ搬送するように構成され、ポンプ室の外径と第一水路及び第二水路の外径とは、略同等に構成され、ポンプ室の径方向外側位置と第一水路及び第二水路の径方向外側位置とは、回転軸方向に延びる連通路によって連通されていると好適である。
Furthermore, if the overlap part is comprised by the cylindrical rib as described in Claim 4, the outer peripheral part of a stator can be wrapped with the overlap part comprised by the cylindrical rib. Thereby, during the rotation of the rotor, it is possible to always maintain a state in which the overlap portion overlaps the outer peripheral portion of the stator in the radial direction.
In addition, as described in claim 5, the first water channel formed in the radial direction is in contact with the end surface of the stator on the rotor side, and the end surface on the opposite side of the stator in the axial direction is in the radial direction. The first water channel and the second water channel communicate with the pump chamber, and the impeller is configured to convey the fluid in the pump chamber radially outward when rotating, The outer diameter and the outer diameter of the first water channel and the second water channel are configured to be substantially the same, and the radially outer position of the pump chamber and the radially outer position of the first water channel and the second water channel extend in the rotation axis direction. It is preferable that they are communicated by a communication path.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made in accordance with the spirit of the present invention.
[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。
[First embodiment]
First, the configuration of a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
A
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。
In the
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。
The outer diameters of the
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。
In this embodiment, when the
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。
Here, when the
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。
By the way, the fluid is sequentially sent from the
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。
Further, when the fluid pressure in the gap between the
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。
Therefore, in the present embodiment, the following configuration is adopted as a structure that can efficiently cool the
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。
That is, as shown in FIG. 2, the
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。
Further, an
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。
Next, the operation and effect of the
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。
According to the
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。
Further, by maintaining the fluid pressure P1 at the radially outer position in the
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。
Furthermore, according to the
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。
In addition, when the labyrinth structure is configured by the
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。
Further, as in the present embodiment, when the
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。
Furthermore, when the
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。
In addition, according to the
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。
Furthermore, according to the
[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。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the
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。
As in the first embodiment, the
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。
The
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。
The
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。
The casing 132 includes a
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。
On the opposite side of the
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。
A
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。
A connecting
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。
Further, in the
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。
In this embodiment, when the
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。
Here, when the
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。
Further, in the present embodiment, the following configuration is adopted as a structure that can efficiently cool the
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。
That is, as illustrated in FIG. 4, the
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。
Further, an
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。
Next, the operation and effect of the
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。
According to the
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。
Further, by maintaining the fluid pressure P1 at the radially outer position in the
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。
Furthermore, according to the
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。
In addition, when the labyrinth structure is configured by the
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。
Further, as in the present embodiment, when the
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。
Further, as in the present embodiment, when the
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。
Further, according to the
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。
Furthermore, according to the
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。
Further, according to the
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 10, 110 ... water pump (fluid pump), 12, 112 ... motor, 14, 114 ... rotor, 15, 115 ... bearing member, 16, 116 ... stator, 16A, 16B .. End face, 16C, 116C ... outer peripheral part, 17, 117 ... overlap part, 18, 118 ... magnet, 20, 120 ... rotor yoke, 22, 122 ... impeller, 24 ...・ Vane, 25... Connecting part, 26, 126... Stator core, 28, 128... Stator coil, 30... Salient pole, 32, 132. 36, 136 ... Stator housing, 37, 137 ... Shaft support, 38, 138 ... End housing, 38A ... Partition, 39, 139 ... Ring Recess, 40, 140 ... Circuit unit, 41 ... Switching element, 42, 142 ... Pump chamber, 44, 144 ... Fluid inlet, 46, 146 ... Fluid outlet, 50, 150 ... Shaft, 56,156 ... First water channel, 58 ... Second water channel, 60,160 ... Communication channel, 129 ... Terminal, 135 ... Connector, 145 ... Link Part, 150A ... circumferential groove, 153A ... washer, 153B ... E-ring
Claims (5)
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、
前記ロータの外径は、前記インペラの外径よりも大きくされており、
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。 A rotor with an impeller on a rotating shaft;
A stator arranged to face the rotor in the direction of the rotation axis across a gap;
A casing having a pump chamber in which the impeller is rotatably accommodated and a fluid flow is formed around a rotation axis by the rotation of the impeller, and the pump chamber is configured to communicate with the gap. In the fluid pump,
The outer diameter of the rotor is larger than the outer diameter of the impeller,
The rotor is formed with an overlap portion that is located radially outside the outer peripheral portion of the stator and extends to the stator side along the rotation axis direction and overlaps the outer peripheral portion of the stator in the radial direction. Features fluid pump.
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。 The stator is integrated with the stator housing by molding at least a stator coil and a stator core,
An annular recess is formed on the outer side of the stator housing in the radial direction than the stator,
2. The fluid pump according to claim 1, wherein the overlap portion is disposed in the annular recess such that a protruding front end surface of the overlap portion faces a bottom surface of the annular recess.
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。 The stator coil of the stator is disposed on the rotor side of the stator,
The fluid pump according to claim 1, wherein the overlap portion is disposed at a position overlapping with the stator coil in a radial direction.
前記ステータの前記ロータと軸方向反対側の端面には、径方向に沿って形成された第二水路が接し、 A second water channel formed along the radial direction is in contact with the end surface of the stator opposite to the rotor in the axial direction,
前記第一水路及び前記第二水路は、前記ポンプ室と連通され、 The first water channel and the second water channel communicate with the pump chamber;
前記インペラは、回転時に前記ポンプ室内の流体を径方向外側へ搬送するように構成され、 The impeller is configured to convey the fluid in the pump chamber radially outward when rotating,
前記ポンプ室の外径と前記第一水路及び前記第二水路の外径とは、略同等に構成され、 The outer diameter of the pump chamber and the outer diameter of the first water channel and the second water channel are configured to be substantially equal,
前記ポンプ室の径方向外側位置と前記第一水路及び前記第二水路の径方向外側位置とは、回転軸方向に延びる連通路によって連通されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の流体ポンプ。 The radially outer position of the pump chamber and the radially outer position of the first water channel and the second water channel are communicated with each other by a communication passage extending in the rotation axis direction. The fluid pump according to any one of the above.
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