液体ポンプ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体ポンプに係り、詳しくはこのインペラと一体的に回転可能に設けられた従動側磁石を回転磁界で回転駆動することによりインペラを回転駆動するようにした液体ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両等のエンジン冷却装置では、エンジン部内で加熱された冷却水をラジエータに圧送して強制的に冷却している。この冷却水の圧送には、電動式ウォータポンプが用いられているものがある。図６，７に示すように、このポンプ５０のインペラ５１は、インペラ本体５２が従動側磁石５３を保持するように構成されている。駆動用モータにて駆動側磁石５４が回転駆動されると、従動側磁石５３に回転磁界が作用する。この回転磁界によりインペラ本体５２が従動側磁石５３とともに回転する。すると、流入口５５から加熱された冷却水がポンプ室５６に導入され、流出口５７からラジエータ側に圧送される。
【０００３】インペラ本体５２は胴部５８に上側フランジ５９と下側フランジ６０を備え、モールド成形により一体成形されている。上側フランジ５９の上面に複数の羽根６１が形成されている。従動側磁石５３は貫通孔６２を有する円筒状に形成されている。従動側磁石５３には、耐錆性及び価格の点からフェライト磁石が使用されている。又、従動側磁石５３の厚さ、外径及び内径は必要な回転トルクの大きさに応じて決定されている。
【０００４】従動側磁石５３は、その貫通孔６２が胴部５８に嵌挿されるとともに、両フランジ５９，６０にて挟持される状態でインペラ本体５２に一体回転可能に固定されている。従動側磁石５３の外周面５３ａ及び下面外周部はポンプ室５６に露出され、温水に直接さらされるようになっている。
【０００５】このようなポンプ５０を備えた車両において、エンジンが始動されエンジン側の冷却水の温度が所定の値を越えるとポンプ５０が作動される。従って、ポンプ５０が作動した時点では、従動側磁石５３の温度が低い状態でポンプ室５６に加熱された冷却水が導入されることになる。図１０は、このときの経過時間ｔに対するポンプ室５６の冷却水の温度ＴW 、及び、従動側磁石５３の内周面６２ａの温度ＴI1と外周面５３ａの温度ＴO1の温度変化を表したグラフである。ポンプ室５６に温度の高い冷却水が導入されると、その温水で従動側磁石５３の温度が上昇する。このとき、従動側磁石５３では、温水に直接さらされる外周面５３ａの温度ＴO1は急速に上昇するが、直接さらされない内周面６２ａの温度ＴI1は遅れて上昇する。その結果、温水が導入された直後における従動側磁石５３の外周面５３ａと内周面６２ａとの温度差（ＴO1−ＴI1）が一時的に大きくなる。この温度差は、寒冷地においては１００°近くに達する。
【０００６】円筒状の従動側磁石５３において、その内周面６２ａと外周面５３ａとの温度差があると、内周面６２ａ側においては円周方向の引っ張り応力σ1 が発生し、外周面５３ａ側においては円周方向の圧縮応力σ2 が発生する。この各応力は、下記に示す計算モデルで計算することができる。
【０００７】即ち、従動側磁石５３の内周半径をｒ1 、外周半径をｒ2 、同じくヤング率をＥ、熱膨張率をα、ポアソン比をνとする。そして、その内周面温度をｔ1 、同じく外周面温度をｔ2 とする。
【０００８】
σ1 ＝（Ｅ／（１−ν））・α・（ｔ2 −ｔ1 ）
×（ｒ22／（ｒ22−ｒ12）−１／（２・log （ｒ2 ／ｒ1 ）））
σ2 ＝（Ｅ／（１−ν））・α・（ｔ2 −ｔ1 ）
×（ｒ12／（ｒ22−ｒ12）−１／（２・log （ｒ2 ／ｒ1 ）））
ここで、従動側磁石５３の内周半径をｒ1 ＝０．６５〔ｃｍ〕、外周半径をｒ2 ＝１．９０〔ｃｍ〕とする。又、フェライト磁石のヤング率をＥ＝１．４７×１０5 〔ＭＰa 〕（＝１．５×１０6 ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、熱膨張率をα＝１０×１０-6、ポアソン比をν＝０．３とする。この各値を上記各式に代入すると、σ1 ＝０．０９０８×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ＭＰa 〕
＝０．９２６×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ｋｇｆ／ｃｍ〕
σ2 ＝−１．４４８×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ＭＰa 〕
＝−１４．７７×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ｋｇｆ／ｃｍ〕
となる。
【０００９】図１２は、横軸に温度差Δｔ（＝ｔ2 −ｔ1 ）を取り、縦軸に内周円周方向引張応力σ1 及び外周円周方向圧縮応力σ2 を取って、上記の各式を表したグラフである。又、このグラフで、σT はフェライト磁石の引張許容応力（代表値）であり、σP は同じく圧縮許容応力（同じく代表値）である。従って、上記各式との交点に対応する温度差値Δｔが許容温度差になるため、この従動側磁石５３の許容温度差は内周側引張応力σ1 に対応するほぼ１００°Ｃであることが分かる。即ち、寒冷地におけるエンジン始動時において、従動側磁石５３の内周面６２ａと外周面５３ａの温度差が１００°Ｃを超えると、従動側磁石５３の内周面６２ａ側にクラックが発生することになる。
【００１０】上記のポンプ５０では、従動側磁石５３の内周部がインペラ本体５２に保持されているだけであるため、内周面６２ａ側に発生したクラックが外周面５３ａに到達すると従動側磁石５３がインペラ本体５２から脱落することになる。この結果、ポンプ５０の機能が損なわれるため、問題があった。
【００１１】そこで、外周面５３ａに達するクラックが発生しても、従動側磁石５３の一部がインペラ本体５２から脱落しないようにしたポンプが提案されている。つまり、図８に示すポンプ７０では、インペラ本体７１のモールド成形時に従動側磁石５３を完全にモールドし従動側磁石５３が全く温水に接触しないようになっている。従って、図１１のグラフに示すように内周面温度ＴI2は従来のように上昇するが、外周面温度ＴO2の上昇率が抑制される。その結果、ポンプ７０の作動直後における従動側磁石５３の内周面６２ａと外周面５３ａとの温度差（ＴO2−ＴI2）が前記ポンプ５０のときよりも小さくなるため、内周円周方向引張応力σ1 及び外周円周方向圧縮応力σ2 の大きさが小さくなりクラックの発生が抑制されるようになっている。
【００１２】しかし、このように従動側磁石５３を完全にインペラ本体７１内に埋設した場合、インペラ本体７１を形成する合成樹脂とフェライト磁石とのそれぞれの熱膨張係数が異なるため、加熱及び冷却の繰り返しによりインペラ本体７１の特定の箇所に応力が集中し、インペラ本体７１が破損することがある。従って、破損したインペラ本体７１から内部に侵入した温水で従動側磁石５３が破損する可能性があるため、信頼性が不十分であった。
【００１３】そこで、このようなインペラ本体７１の破損を防止するため、図９に示すポンプ８０では、従動側磁石５３の外周面５３ａ及び下面をインペラ本体８１とは別部材のカバー８２で覆うようにしている。このポンプ８０では、従動側磁石５３を保持するインペラ本体８１と、カバー８２とが別部材であるため、インペラ本体８１及びカバー８２の特定の箇所に大きな応力が集中しないように形成することができる。従って、熱膨張係数の差によるインペラ本体８１又はカバー８２の破損を防止することができる。そして、従動側磁石５３の外周面５３ａ及び下面がカバー８２で覆われ温水が直接接触しないため、図１１に示すように、その外周面温度ＴO3の上昇率は図６に示すポンプ５０の外周面温度Ｔ01より抑制される。その結果、外周面５３ａと内周面６２ａとの温度差（ＴO3−ＴI3）が小さくなるため、クラックの発生が抑制される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このポンプ８０では、カバー８２を形成する合成樹脂とフェライト磁石の熱膨張係数の差によるカバー８２への応力の集中を考慮してカバー８２の従動側磁石５３に対する大きさを決定しなければならず、設計が難しくなる。又、インペラ本体８１に別部材としてカバー８２が増えるため、部品点数及び組立工数が増加する問題がある。さらに、外周面５３ａの温度上昇率が前記前記ポンプ７０の場合よりも高くなり、温度差が大きくなる。
【００１５】又、図示しない別のポンプでは、ポンプ室５６の内周面とインペラ部の外周側の間において、インペラ部の羽根側と従動側磁石５３の間にラビリンス構造を設けているものがある。このポンプでは、このラビリンス構造によりポンプ室５６に導入された温水が従動側磁石５３側に殆ど回らず、そのまま流出口から排出されるようにしている。従って、このポンプでは、図１１に示すように、内周温度ＴI4と外周温度ＴO4が共に殆ど温度差のない状態で低い上昇率で上昇する。従って、従動側磁石５３における内周円周方向引張応力σ1 及び外周円周方向圧縮応力σ2 を効果的に抑制することができる。
【００１６】しかし、このポンプでは、ラビリンス構造によりポンプ室５６の構造、及び、インペラの構造が複雑化するため、部品単価が高くなるとともに組立工数が増加する問題がある。
【００１７】本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、部品点数、部品単価及び組立工数の増大を招くことなく、熱応力による従動側磁石さらにはインペラ本体の破損を効果的に防止することができる流体ポンプを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、液体が導入される流入口と、液体が排出される排出口とを備えたポンプ室と、前記ポンプ室において回転可能に支持され、液体を流入口から導入して流出口から排出させるインペラ本体と、前記インペラ本体に一体的に回動可能に設けられる円筒状の従動側磁石と、前記従動側磁石に作用する回転磁界を発生させる回転磁界発生手段とを備え、回転磁界発生手段が発生させる回転磁界により従動側磁石とともにインペラ本体を回転駆動するようにした液体ポンプにおいて、インペラ本体は、ポンプ室に固設される支持軸に回転可能に支持される軸部と、軸部の外周面から外周側へ放射状に延出するように形成され、その外周側端部を従動側磁石の貫通孔の内周面に当接して従動側磁石を径方向に支持し、軸部の外周面と貫通孔の内周面との間に内周面の大部分をその内部に露出させる空間部を形成する複数の支持片と、軸部、又は、複数の支持片の上部に固着され、その下面が従動側磁石の上面に当接されるとともに、その上側に複数の羽根が形成され、さらに前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている上側フランジと、軸部、又は、複数の支持部の下部に固着され、その上面が従動側磁石の下面に当接されるとともに、前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている下側フランジとを備え、従動側磁石の外周面と内周面とをそれぞれポンプ室に露出させた。
【００１９】請求項１に記載の発明によれば、回転磁界発生手段にて従動側磁石とともにインペラ本体が回動する。インペラ本体の回動により、流入口から液体がポンプ室に導入され排出口から排出される。このとき、従動側磁石の外周面及び内周面がそれぞれポンプ室に露出されているため、温度の高い液体が導入されると、外周面の温度と内周面の温度は同時的に急速に上昇し、両者間の温度差は大きくならない。従って、円筒状の従動側磁石において、外周面と内周面との温度差による熱応力の発生が効果的に抑制されるため、熱応力による従動側磁石の破損を防止することが可能になる。又、保持する従動側磁石の外周面及び内周面を共にポンプ室に露出させるだけの構造であるため、インペラ本体を単体で形成することが可能になる。さらに、従動側磁石がインペラ本体の内部に完全に収容されずその外周面及び内周面がポンプ室に露出されるため、両者の熱膨張係数の違いによる伸縮量の差によりインペラ本体の特定箇所へ応力が集中することを回避するようにインペラ本体を設計することが容易に可能になる。
【００２０】又、請求項２に記載の発明は、上側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた。
【００２１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、上側フランジ側に形成される開口部にて空間部がポンプ室に連通されるため、従動側磁石の内周面がポンプ室に露出する。その結果、ポンプ室に導入された液体は従動側磁石の外周面に接触するとともに、従動側磁石の内周面に接触する。温度が高い液体がポンプ室に導入されると、従動側磁石の外周面と内周面の温度がほぼ同時に上昇し、その温度差が大きくなることはない。
【００２２】又、請求項３に記載の発明は、下側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた。請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、ポンプ室から上側フランジ側の開口部を通って空間部内に導入された液体は、下側フランジ側の開口部から再びポンプ室に誘導される。その結果、貫通孔の内周面には、流入口から導入される新たな液体が接触して流れる。従って、温度が高い液体がポンプ室に導入されると、内周面には温度が高い液体が接触して流れる。そのため、内周面の温度上昇率が外周面の温度上昇率に近づき、両者間の温度差が小さくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を電動ウォータポンプに具体化した一実施の形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２４】図１，３に示すように、電動ウォータポンプ（以下、単にポンプという）１は、駆動部２及びポンプ部３とから構成されている。駆動部２は、駆動用モータ４と回転磁界発生部５とから構成されている。駆動用モータ４は、公知の直流モータである。駆動用モータ４の回転軸６は、回転磁界発生部５のハウジング７にて形成される駆動側磁石室８に挿通されている。
【００２５】駆動側磁石室８において、回転軸６の先端には支持板９が固着され、この支持板９の上面には駆動側磁石１０が固着されている。本実施の形態では、駆動用モータ４及び駆動側磁石１０にて回転磁界発生手段が構成されている。
【００２６】回転磁界発生部５の上側には、非磁性材からなる仕切り板１１を隔ててポンプ部３が設けられている。このポンプ部３は、ケース１２にてポンプ室１３が形成されている。このケース１２の上側には流入口１４が形成され、ケース１２の側方には流出口１５が形成されている。ポンプ室１３において仕切り板１１の上面の流入口１４の真下には、支持軸１６が固着されている。この支持軸１６には回転軸１７が回転可能に支持され、この回転軸１７は係止部１８にて支持軸１６から抜けないように固定されている。回転軸１７にはインペラ１９が固着されている。
【００２７】図２に示すように、インペラ１９は、インペラ本体２０及び従動側磁石２１とから構成されている。インペラ本体２０は、モールド成形にて一体的に成形された合成樹脂からなっている。インペラ本体２０は軸部としての円柱状の支持筒２２を備え、その支持筒２２の外周面からは板状の支持片２３が放射状に等角度間隔で複数延出形成されている。各支持片２３の上側外周端間には、円環状の上側フランジ２４が形成されている。上側フランジ２４は、その外径が従動側磁石２１の外径よりも小さく形成されている。上側フランジ２４と支持筒２２との間には、各支持片２３にて区画される開口部２５が複数個形成されている。上側フランジ２４の上面には、複数個の羽根２６が等角度間隔で形成されている。
【００２８】又、各支持片２３の下側外周端間には、円環状の下側フランジ２７が形成されている。下側フランジ２７は、その外径が従動側磁石２１の外径よりも小さく形成されている。下側フランジ２７と支持筒２２との間には、各支持片２３にて区画される開口部２８が複数個形成されている。下側フランジ２７の下面と、仕切り板１１との間には隙間が形成され、この隙間にて開口部２８とポンプ室１３が連通されている。
【００２９】従動側磁石２１は、貫通孔２９を有する円筒状に形成されている。従動側磁石２１は、貫通孔２９の内周面２９ａに前記各支持片２３の外周端が当接して径方向に支持されるとともに、両フランジ２４，２７の間に挟持される状態でインペラ本体２０に一体化されている。支持筒２２の外周面と従動側磁石２１の貫通孔２９の内周面２９ａとの間には、各支持片２３にて区画される空間部が複数形成されている。この各空間部内には、内周面２９ａの大部分が露出されている。各空間部は開口部２５にてインペラ１９の上方に連通され、又、開口部２８にてインペラ１９の下方に連通されている。又、従動側磁石２１の外周面２１ａと上面外周部及び下面外周部はポンプ室１３に露出されている。
【００３０】前記駆動側磁石１０が回転駆動されると、従動側磁石２１に回転磁界が作用する。すると、インペラ本体２０が従動側磁石２１とともに回転する。インペラ１９が回転すると、流入口１４から係止部１８と各羽根２６との間に冷却水が導入される。そして、その冷却水は各羽根２６による遠心作用によりインペラ１９の外周側に誘導され流出口１５からラジエータ側に圧送される。尚、本実施の形態のポンプ１は、渦巻き型の遠心ポンプである。
【００３１】次に、以上のように構成された電動ウォータポンプの作用について説明する。本実施の形態のポンプ１では、インペラ本体２０がモールド成形による一体成形で形成されている。又、インペラ１９及びポンプ室１３は、ラビリンス構造等が設けられていない単純な形状で形成されている。従って、部品点数及び部品単価が最小限となり、その組立工数も最小限となる。
【００３２】さて、電動ウォータポンプ１が作動されていない状態では、従動側磁石２１の全体の温度はポンプ室１３の加熱されていない冷却水の温度と同じになっている。ポンプ１が作動され駆動用モータ４が回転すると、駆動側磁石１０が回転して従動側磁石２１に回転磁界が作用する。この結果、従動側磁石２１を含むインペラ１９が支持軸１６に対して回転する。すると、各羽根２６の作用により、ポンプ室１３の冷却水が流出口１５から外部に排出されるとともに、流入口１４から加熱された冷却水（以下、温水という）がポンプ室１３に導入される。
【００３３】ポンプ室１３に導入された温水は、係止部１８の外周部から各羽根２６の間を通ってインペラ１９の外周側とケース１２の内周面との間に誘導され、さらに流出口１５に誘導されてポンプ室１３から排出される。このとき、温水は従動側磁石２１の外周面２１ａを含む外周部表面に接触する状態で流れる。その結果、従動側磁石２１の外周面２１ａの温度は急速に上昇する。
【００３４】又、ポンプ室１３に導入された温水の一部は各開口部２５から支持筒２２と貫通孔２９の内周面２９ａとの間の空間部に誘導され、各開口部２８を通って再びポンプ室１３に誘導される。ポンプ室１３に誘導された温水は、流出口１５に誘導されてポンプ室１３から排出される。従って、ポンプ室１３に導入された温水は、外周面２１ａに接触して流れるとほぼ同時に空間部内に露出された内周面２９ａの大部分に接触して流れる。その結果、従動側磁石２１の内周面２９ａの温度は、外周面２１ａの温度と同時的に急速に上昇する。このことから、従動側磁石２１の外周面２１ａと内周面２９ａの温度差は大きくなることはない。
【００３５】図４は、ポンプ室１３に温水が導入されてからの経過時間ｔに対するポンプ室１３の温水温度ＴW 、従動側磁石２１の内周面２９ａの温度ＴI 、及び、同じく外周面２１ａの温度ＴO を表したグラフである。グラフから分かるように、温水が導入されてから、外周面２１ａの温度ＴO 、及び、内周面２９ａの温度ＴI は殆ど同じ高い上昇率で急速に上昇し、その温度差（ＴO −ＴI ）は極めて小さくなっている。
【００３６】従って、寒冷地においてエンジンが冷えた状態でエンジン始動した直後にポンプ１が作動したときにおいても、従動側磁石２１の外周面２１ａと内周面２９ａとの温度差が過度に大きくなることはない。その結果、円筒状の従動側磁石２１において、外周面２１ａと内周面２９ａとの温度差により生じる内周側における円周方向引張応力、及び、外周側における円周方向圧縮応力の大きさが抑制される。このため、熱応力による従動側磁石２１でのクラックの発生を防止することが可能になる。
【００３７】又、インペラ本体２０に対して、従動側磁石２１が完全にその内部に収容されず、従動側磁石２１の内周部が保持されているだけであるため、両者の熱膨張係数の違いによる伸縮量の差により、インペラ本体２０及び従動側磁石２１の特定の箇所に無理な応力が集中することはない。その結果、インペラ本体２０及び従動側磁石２１の破損を防止することが可能になる。
【００３８】以上詳述したように、本実施の形態の電動ウォータポンプによれば、以下の効果を得ることができる。
（ａ） ポンプ室１３に導入された温水は、従動側磁石２１の外周面２１ａを含む外周部に接触する状態で流れるとともに、開口部２５を通って空間部内に露出する従動側磁石２１の貫通孔２９の内周面２９ａに接触する状態で流れる。その結果、温水の導入とともに従動側磁石２１の外周面２１ａの温度ＴO と内周面２９ａの温度ＴI がほぼ同じ上昇率で急速に上昇し、両者間に大きな温度差が生じない。従って、従動側磁石２１において、その外周面２１ａと内周面２９ａとの温度差により発生する内周側における円周方向引張応力、及び、外周側における円周方向圧縮応力の大きさを抑制することができるため、クラックの発生を防止することができる。
【００３９】（ｂ） 単体で形成されるインペラ本体２０は従動側磁石２１の内周部のみを保持し、インペラ本体２０に従動側磁石２１を完全に収容しない構造にした。従って、インペラ本体２０を形成する合成樹脂と従動側磁石２１の熱膨張係数の差による応力がインペラ本体２０及び従動側磁石２１の特定の箇所に集中しない。従って、熱膨張係数の差によるインペラ本体２０及び従動側磁石２１の破損を防止することができる。そのため、インペラ本体２０の設計に当たり、熱応力の集中を考慮した設計が要求されないため、設計が容易になる。
【００４０】（ｃ） インペラ本体２０で従動側磁石２１の内周部を保持してその外周面２１ａ及び内周面２９ａをポンプ室１３に露出させるだけの構造であるため、インペラ本体２０を一体成形による単体で形成することができる。又、ケース１２の構造が単純になる。従って、部品点数及び部品単価を最小限にすることができるとともに、組立工数を最小限にすることができる。
【００４１】尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、以下のように構成することもできる。
（１） 上記実施の形態では、下側フランジ２７を円環状に形成し、支持筒２２の外周面と下側フランジ２７との間に各支持片２３にて区画される開口部２８を形成した。そして、この各開口部２８により、内周面２９ａに接触した温水がインペラ１９の下方を通って流出口１５に誘導されるようにした。これを、図５に示すように、下側フランジ４０を支持筒２２の外周面から径方向に広がるように形成し、支持筒２２と下側フランジ４０との間に開口部２８を設けない構成としてもよい。この場合でも、ポンプ室１３に導入された温水は各開口部２５を通って支持筒２２と貫通孔２９の間に導入されるため、内周面２９ａの温度ＴI は外周面２１ａの温度ＴO と同じ程度の上昇率で上昇する。
【００４２】（２） 上側フランジ２４の外径、又は、下側フランジ２７の外径を従動側磁石２１の外径に等しく形成してもよい。この場合でも、従動側磁石２１の外周面２１ａと内周面２９ａとが温水に接触するため、両者間における温度差を小さくすることができる。
【００４３】（３） 駆動用モータ４で回転される駆動側磁石１０を設ける代わりに、回転磁界発生部５に複数の励磁コイルを配設する。そして、各励磁コイルに位相がずれた励磁電圧を供給することにより、電気的に回転磁界を生成するように構成してもよい。
【００４４】（４） 回転軸１７とインペラ本体２０とを一体化した構造としてもよい。
（５） 各支持片２３の形状を平板状とせず、湾曲した形状としてもよい。又、その数は２個以上のいくつでもよい。
【００４５】（６） 電動ウォータポンプ１に限らず、エンジンの動力で駆動されるタイプのウォータポンプに実施してもよい。又、ウォータポンプに限らず、ウォッシャ用ポンプ等に実施してもよい。
【００４６】さらに、車両用のポンプに限らず、電動ポット用ポンプ、アクアリウム用ポンプ等に実施してもよい。上記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００４７】（１） 請求項１に記載の液体ポンプを車両用の電動ウォータポンプとする。この構成によれば、車両の寒冷地における使用において、従動側磁石２１さらにはインペラ本体２０の破損を確実に防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明によれば、部品点数、部品単価及び組立工数の増大を招くことなく、熱応力による従動側磁石さらにはインペラ本体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電動ウォータポンプの断面図。
【図２】 ポンプ部の縦断面図。
【図３】 ポンプ部の平断面図。
【図４】 経過時間に対する温度特性を示すグラフ。
【図５】 別例の電動ウォータポンプのポンプ部の断面図。
【図６】 従来例のウォータポンプのポンプ部の平断面図。
【図７】 ポンプ部の縦断面図。
【図８】 ポンプ部の縦断面図。
【図９】 ポンプ部の縦断面図。
【図１０】 経過時間に対する温度特性を示すグラフ。
【図１１】 同じく温度特性を示すグラフ。
【図１２】 温度差に対する引張応力及び圧縮応力の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
４…回転磁界発生手段としての駆動用モータ、１０…同じく駆動側磁石、１３…ポンプ室、１４…流入口、１５…流出口、１６…支持軸、２０…インペラ本体、２１…従動側磁石、２１ａ…外周面、２２…軸部としての支持筒、２３…支持片、２４…上側フランジ、２５…開口部、２６…羽根、２７…下側フランジ、２８…開口部、２９…貫通孔、２９ａ…内周面。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体ポンプに係り、詳しくはこのインペラと一体的に回転可能に設けられた従動側磁石を回転磁界で回転駆動することによりインペラを回転駆動するようにした液体ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両等のエンジン冷却装置では、エンジン部内で加熱された冷却水をラジエータに圧送して強制的に冷却している。この冷却水の圧送には、電動式ウォータポンプが用いられているものがある。図６，７に示すように、このポンプ５０のインペラ５１は、インペラ本体５２が従動側磁石５３を保持するように構成されている。駆動用モータにて駆動側磁石５４が回転駆動されると、従動側磁石５３に回転磁界が作用する。この回転磁界によりインペラ本体５２が従動側磁石５３とともに回転する。すると、流入口５５から加熱された冷却水がポンプ室５６に導入され、流出口５７からラジエータ側に圧送される。
【０００３】インペラ本体５２は胴部５８に上側フランジ５９と下側フランジ６０を備え、モールド成形により一体成形されている。上側フランジ５９の上面に複数の羽根６１が形成されている。従動側磁石５３は貫通孔６２を有する円筒状に形成されている。従動側磁石５３には、耐錆性及び価格の点からフェライト磁石が使用されている。又、従動側磁石５３の厚さ、外径及び内径は必要な回転トルクの大きさに応じて決定されている。
【０００４】従動側磁石５３は、その貫通孔６２が胴部５８に嵌挿されるとともに、両フランジ５９，６０にて挟持される状態でインペラ本体５２に一体回転可能に固定されている。従動側磁石５３の外周面５３ａ及び下面外周部はポンプ室５６に露出され、温水に直接さらされるようになっている。
【０００５】このようなポンプ５０を備えた車両において、エンジンが始動されエンジン側の冷却水の温度が所定の値を越えるとポンプ５０が作動される。従って、ポンプ５０が作動した時点では、従動側磁石５３の温度が低い状態でポンプ室５６に加熱された冷却水が導入されることになる。図１０は、このときの経過時間ｔに対するポンプ室５６の冷却水の温度ＴW 、及び、従動側磁石５３の内周面６２ａの温度ＴI1と外周面５３ａの温度ＴO1の温度変化を表したグラフである。ポンプ室５６に温度の高い冷却水が導入されると、その温水で従動側磁石５３の温度が上昇する。このとき、従動側磁石５３では、温水に直接さらされる外周面５３ａの温度ＴO1は急速に上昇するが、直接さらされない内周面６２ａの温度ＴI1は遅れて上昇する。その結果、温水が導入された直後における従動側磁石５３の外周面５３ａと内周面６２ａとの温度差（ＴO1−ＴI1）が一時的に大きくなる。この温度差は、寒冷地においては１００°近くに達する。
【０００６】円筒状の従動側磁石５３において、その内周面６２ａと外周面５３ａとの温度差があると、内周面６２ａ側においては円周方向の引っ張り応力σ1 が発生し、外周面５３ａ側においては円周方向の圧縮応力σ2 が発生する。この各応力は、下記に示す計算モデルで計算することができる。
【０００７】即ち、従動側磁石５３の内周半径をｒ1 、外周半径をｒ2 、同じくヤング率をＥ、熱膨張率をα、ポアソン比をνとする。そして、その内周面温度をｔ1 、同じく外周面温度をｔ2 とする。
【０００８】
σ1 ＝（Ｅ／（１−ν））・α・（ｔ2 −ｔ1 ）
×（ｒ22／（ｒ22−ｒ12）−１／（２・log （ｒ2 ／ｒ1 ）））
σ2 ＝（Ｅ／（１−ν））・α・（ｔ2 −ｔ1 ）
×（ｒ12／（ｒ22−ｒ12）−１／（２・log （ｒ2 ／ｒ1 ）））
ここで、従動側磁石５３の内周半径をｒ1 ＝０．６５〔ｃｍ〕、外周半径をｒ2 ＝１．９０〔ｃｍ〕とする。又、フェライト磁石のヤング率をＥ＝１．４７×１０5 〔ＭＰa 〕（＝１．５×１０6 ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、熱膨張率をα＝１０×１０-6、ポアソン比をν＝０．３とする。この各値を上記各式に代入すると、σ1 ＝０．０９０８×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ＭＰa 〕
＝０．９２６×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ｋｇｆ／ｃｍ〕
σ2 ＝−１．４４８×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ＭＰa 〕
＝−１４．７７×（ｔ2 −ｔ1 ） 〔ｋｇｆ／ｃｍ〕
となる。
【０００９】図１２は、横軸に温度差Δｔ（＝ｔ2 −ｔ1 ）を取り、縦軸に内周円周方向引張応力σ1 及び外周円周方向圧縮応力σ2 を取って、上記の各式を表したグラフである。又、このグラフで、σT はフェライト磁石の引張許容応力（代表値）であり、σP は同じく圧縮許容応力（同じく代表値）である。従って、上記各式との交点に対応する温度差値Δｔが許容温度差になるため、この従動側磁石５３の許容温度差は内周側引張応力σ1 に対応するほぼ１００°Ｃであることが分かる。即ち、寒冷地におけるエンジン始動時において、従動側磁石５３の内周面６２ａと外周面５３ａの温度差が１００°Ｃを超えると、従動側磁石５３の内周面６２ａ側にクラックが発生することになる。
【００１０】上記のポンプ５０では、従動側磁石５３の内周部がインペラ本体５２に保持されているだけであるため、内周面６２ａ側に発生したクラックが外周面５３ａに到達すると従動側磁石５３がインペラ本体５２から脱落することになる。この結果、ポンプ５０の機能が損なわれるため、問題があった。
【００１１】そこで、外周面５３ａに達するクラックが発生しても、従動側磁石５３の一部がインペラ本体５２から脱落しないようにしたポンプが提案されている。つまり、図８に示すポンプ７０では、インペラ本体７１のモールド成形時に従動側磁石５３を完全にモールドし従動側磁石５３が全く温水に接触しないようになっている。従って、図１１のグラフに示すように内周面温度ＴI2は従来のように上昇するが、外周面温度ＴO2の上昇率が抑制される。その結果、ポンプ７０の作動直後における従動側磁石５３の内周面６２ａと外周面５３ａとの温度差（ＴO2−ＴI2）が前記ポンプ５０のときよりも小さくなるため、内周円周方向引張応力σ1 及び外周円周方向圧縮応力σ2 の大きさが小さくなりクラックの発生が抑制されるようになっている。
【００１２】しかし、このように従動側磁石５３を完全にインペラ本体７１内に埋設した場合、インペラ本体７１を形成する合成樹脂とフェライト磁石とのそれぞれの熱膨張係数が異なるため、加熱及び冷却の繰り返しによりインペラ本体７１の特定の箇所に応力が集中し、インペラ本体７１が破損することがある。従って、破損したインペラ本体７１から内部に侵入した温水で従動側磁石５３が破損する可能性があるため、信頼性が不十分であった。
【００１３】そこで、このようなインペラ本体７１の破損を防止するため、図９に示すポンプ８０では、従動側磁石５３の外周面５３ａ及び下面をインペラ本体８１とは別部材のカバー８２で覆うようにしている。このポンプ８０では、従動側磁石５３を保持するインペラ本体８１と、カバー８２とが別部材であるため、インペラ本体８１及びカバー８２の特定の箇所に大きな応力が集中しないように形成することができる。従って、熱膨張係数の差によるインペラ本体８１又はカバー８２の破損を防止することができる。そして、従動側磁石５３の外周面５３ａ及び下面がカバー８２で覆われ温水が直接接触しないため、図１１に示すように、その外周面温度ＴO3の上昇率は図６に示すポンプ５０の外周面温度Ｔ01より抑制される。その結果、外周面５３ａと内周面６２ａとの温度差（ＴO3−ＴI3）が小さくなるため、クラックの発生が抑制される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このポンプ８０では、カバー８２を形成する合成樹脂とフェライト磁石の熱膨張係数の差によるカバー８２への応力の集中を考慮してカバー８２の従動側磁石５３に対する大きさを決定しなければならず、設計が難しくなる。又、インペラ本体８１に別部材としてカバー８２が増えるため、部品点数及び組立工数が増加する問題がある。さらに、外周面５３ａの温度上昇率が前記前記ポンプ７０の場合よりも高くなり、温度差が大きくなる。
【００１５】又、図示しない別のポンプでは、ポンプ室５６の内周面とインペラ部の外周側の間において、インペラ部の羽根側と従動側磁石５３の間にラビリンス構造を設けているものがある。このポンプでは、このラビリンス構造によりポンプ室５６に導入された温水が従動側磁石５３側に殆ど回らず、そのまま流出口から排出されるようにしている。従って、このポンプでは、図１１に示すように、内周温度ＴI4と外周温度ＴO4が共に殆ど温度差のない状態で低い上昇率で上昇する。従って、従動側磁石５３における内周円周方向引張応力σ1 及び外周円周方向圧縮応力σ2 を効果的に抑制することができる。
【００１６】しかし、このポンプでは、ラビリンス構造によりポンプ室５６の構造、及び、インペラの構造が複雑化するため、部品単価が高くなるとともに組立工数が増加する問題がある。
【００１７】本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、部品点数、部品単価及び組立工数の増大を招くことなく、熱応力による従動側磁石さらにはインペラ本体の破損を効果的に防止することができる流体ポンプを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、液体が導入される流入口と、液体が排出される排出口とを備えたポンプ室と、前記ポンプ室において回転可能に支持され、液体を流入口から導入して流出口から排出させるインペラ本体と、前記インペラ本体に一体的に回動可能に設けられる円筒状の従動側磁石と、前記従動側磁石に作用する回転磁界を発生させる回転磁界発生手段とを備え、回転磁界発生手段が発生させる回転磁界により従動側磁石とともにインペラ本体を回転駆動するようにした液体ポンプにおいて、インペラ本体は、ポンプ室に固設される支持軸に回転可能に支持される軸部と、軸部の外周面から外周側へ放射状に延出するように形成され、その外周側端部を従動側磁石の貫通孔の内周面に当接して従動側磁石を径方向に支持し、軸部の外周面と貫通孔の内周面との間に内周面の大部分をその内部に露出させる空間部を形成する複数の支持片と、軸部、又は、複数の支持片の上部に固着され、その下面が従動側磁石の上面に当接されるとともに、その上側に複数の羽根が形成され、さらに前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている上側フランジと、軸部、又は、複数の支持部の下部に固着され、その上面が従動側磁石の下面に当接されるとともに、前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている下側フランジとを備え、従動側磁石の外周面と内周面とをそれぞれポンプ室に露出させた。
【００１９】請求項１に記載の発明によれば、回転磁界発生手段にて従動側磁石とともにインペラ本体が回動する。インペラ本体の回動により、流入口から液体がポンプ室に導入され排出口から排出される。このとき、従動側磁石の外周面及び内周面がそれぞれポンプ室に露出されているため、温度の高い液体が導入されると、外周面の温度と内周面の温度は同時的に急速に上昇し、両者間の温度差は大きくならない。従って、円筒状の従動側磁石において、外周面と内周面との温度差による熱応力の発生が効果的に抑制されるため、熱応力による従動側磁石の破損を防止することが可能になる。又、保持する従動側磁石の外周面及び内周面を共にポンプ室に露出させるだけの構造であるため、インペラ本体を単体で形成することが可能になる。さらに、従動側磁石がインペラ本体の内部に完全に収容されずその外周面及び内周面がポンプ室に露出されるため、両者の熱膨張係数の違いによる伸縮量の差によりインペラ本体の特定箇所へ応力が集中することを回避するようにインペラ本体を設計することが容易に可能になる。
【００２０】又、請求項２に記載の発明は、上側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた。
【００２１】請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、上側フランジ側に形成される開口部にて空間部がポンプ室に連通されるため、従動側磁石の内周面がポンプ室に露出する。その結果、ポンプ室に導入された液体は従動側磁石の外周面に接触するとともに、従動側磁石の内周面に接触する。温度が高い液体がポンプ室に導入されると、従動側磁石の外周面と内周面の温度がほぼ同時に上昇し、その温度差が大きくなることはない。
【００２２】又、請求項３に記載の発明は、下側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた。請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、ポンプ室から上側フランジ側の開口部を通って空間部内に導入された液体は、下側フランジ側の開口部から再びポンプ室に誘導される。その結果、貫通孔の内周面には、流入口から導入される新たな液体が接触して流れる。従って、温度が高い液体がポンプ室に導入されると、内周面には温度が高い液体が接触して流れる。そのため、内周面の温度上昇率が外周面の温度上昇率に近づき、両者間の温度差が小さくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を電動ウォータポンプに具体化した一実施の形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２４】図１，３に示すように、電動ウォータポンプ（以下、単にポンプという）１は、駆動部２及びポンプ部３とから構成されている。駆動部２は、駆動用モータ４と回転磁界発生部５とから構成されている。駆動用モータ４は、公知の直流モータである。駆動用モータ４の回転軸６は、回転磁界発生部５のハウジング７にて形成される駆動側磁石室８に挿通されている。
【００２５】駆動側磁石室８において、回転軸６の先端には支持板９が固着され、この支持板９の上面には駆動側磁石１０が固着されている。本実施の形態では、駆動用モータ４及び駆動側磁石１０にて回転磁界発生手段が構成されている。
【００２６】回転磁界発生部５の上側には、非磁性材からなる仕切り板１１を隔ててポンプ部３が設けられている。このポンプ部３は、ケース１２にてポンプ室１３が形成されている。このケース１２の上側には流入口１４が形成され、ケース１２の側方には流出口１５が形成されている。ポンプ室１３において仕切り板１１の上面の流入口１４の真下には、支持軸１６が固着されている。この支持軸１６には回転軸１７が回転可能に支持され、この回転軸１７は係止部１８にて支持軸１６から抜けないように固定されている。回転軸１７にはインペラ１９が固着されている。
【００２７】図２に示すように、インペラ１９は、インペラ本体２０及び従動側磁石２１とから構成されている。インペラ本体２０は、モールド成形にて一体的に成形された合成樹脂からなっている。インペラ本体２０は軸部としての円柱状の支持筒２２を備え、その支持筒２２の外周面からは板状の支持片２３が放射状に等角度間隔で複数延出形成されている。各支持片２３の上側外周端間には、円環状の上側フランジ２４が形成されている。上側フランジ２４は、その外径が従動側磁石２１の外径よりも小さく形成されている。上側フランジ２４と支持筒２２との間には、各支持片２３にて区画される開口部２５が複数個形成されている。上側フランジ２４の上面には、複数個の羽根２６が等角度間隔で形成されている。
【００２８】又、各支持片２３の下側外周端間には、円環状の下側フランジ２７が形成されている。下側フランジ２７は、その外径が従動側磁石２１の外径よりも小さく形成されている。下側フランジ２７と支持筒２２との間には、各支持片２３にて区画される開口部２８が複数個形成されている。下側フランジ２７の下面と、仕切り板１１との間には隙間が形成され、この隙間にて開口部２８とポンプ室１３が連通されている。
【００２９】従動側磁石２１は、貫通孔２９を有する円筒状に形成されている。従動側磁石２１は、貫通孔２９の内周面２９ａに前記各支持片２３の外周端が当接して径方向に支持されるとともに、両フランジ２４，２７の間に挟持される状態でインペラ本体２０に一体化されている。支持筒２２の外周面と従動側磁石２１の貫通孔２９の内周面２９ａとの間には、各支持片２３にて区画される空間部が複数形成されている。この各空間部内には、内周面２９ａの大部分が露出されている。各空間部は開口部２５にてインペラ１９の上方に連通され、又、開口部２８にてインペラ１９の下方に連通されている。又、従動側磁石２１の外周面２１ａと上面外周部及び下面外周部はポンプ室１３に露出されている。
【００３０】前記駆動側磁石１０が回転駆動されると、従動側磁石２１に回転磁界が作用する。すると、インペラ本体２０が従動側磁石２１とともに回転する。インペラ１９が回転すると、流入口１４から係止部１８と各羽根２６との間に冷却水が導入される。そして、その冷却水は各羽根２６による遠心作用によりインペラ１９の外周側に誘導され流出口１５からラジエータ側に圧送される。尚、本実施の形態のポンプ１は、渦巻き型の遠心ポンプである。
【００３１】次に、以上のように構成された電動ウォータポンプの作用について説明する。本実施の形態のポンプ１では、インペラ本体２０がモールド成形による一体成形で形成されている。又、インペラ１９及びポンプ室１３は、ラビリンス構造等が設けられていない単純な形状で形成されている。従って、部品点数及び部品単価が最小限となり、その組立工数も最小限となる。
【００３２】さて、電動ウォータポンプ１が作動されていない状態では、従動側磁石２１の全体の温度はポンプ室１３の加熱されていない冷却水の温度と同じになっている。ポンプ１が作動され駆動用モータ４が回転すると、駆動側磁石１０が回転して従動側磁石２１に回転磁界が作用する。この結果、従動側磁石２１を含むインペラ１９が支持軸１６に対して回転する。すると、各羽根２６の作用により、ポンプ室１３の冷却水が流出口１５から外部に排出されるとともに、流入口１４から加熱された冷却水（以下、温水という）がポンプ室１３に導入される。
【００３３】ポンプ室１３に導入された温水は、係止部１８の外周部から各羽根２６の間を通ってインペラ１９の外周側とケース１２の内周面との間に誘導され、さらに流出口１５に誘導されてポンプ室１３から排出される。このとき、温水は従動側磁石２１の外周面２１ａを含む外周部表面に接触する状態で流れる。その結果、従動側磁石２１の外周面２１ａの温度は急速に上昇する。
【００３４】又、ポンプ室１３に導入された温水の一部は各開口部２５から支持筒２２と貫通孔２９の内周面２９ａとの間の空間部に誘導され、各開口部２８を通って再びポンプ室１３に誘導される。ポンプ室１３に誘導された温水は、流出口１５に誘導されてポンプ室１３から排出される。従って、ポンプ室１３に導入された温水は、外周面２１ａに接触して流れるとほぼ同時に空間部内に露出された内周面２９ａの大部分に接触して流れる。その結果、従動側磁石２１の内周面２９ａの温度は、外周面２１ａの温度と同時的に急速に上昇する。このことから、従動側磁石２１の外周面２１ａと内周面２９ａの温度差は大きくなることはない。
【００３５】図４は、ポンプ室１３に温水が導入されてからの経過時間ｔに対するポンプ室１３の温水温度ＴW 、従動側磁石２１の内周面２９ａの温度ＴI 、及び、同じく外周面２１ａの温度ＴO を表したグラフである。グラフから分かるように、温水が導入されてから、外周面２１ａの温度ＴO 、及び、内周面２９ａの温度ＴI は殆ど同じ高い上昇率で急速に上昇し、その温度差（ＴO −ＴI ）は極めて小さくなっている。
【００３６】従って、寒冷地においてエンジンが冷えた状態でエンジン始動した直後にポンプ１が作動したときにおいても、従動側磁石２１の外周面２１ａと内周面２９ａとの温度差が過度に大きくなることはない。その結果、円筒状の従動側磁石２１において、外周面２１ａと内周面２９ａとの温度差により生じる内周側における円周方向引張応力、及び、外周側における円周方向圧縮応力の大きさが抑制される。このため、熱応力による従動側磁石２１でのクラックの発生を防止することが可能になる。
【００３７】又、インペラ本体２０に対して、従動側磁石２１が完全にその内部に収容されず、従動側磁石２１の内周部が保持されているだけであるため、両者の熱膨張係数の違いによる伸縮量の差により、インペラ本体２０及び従動側磁石２１の特定の箇所に無理な応力が集中することはない。その結果、インペラ本体２０及び従動側磁石２１の破損を防止することが可能になる。
【００３８】以上詳述したように、本実施の形態の電動ウォータポンプによれば、以下の効果を得ることができる。
（ａ） ポンプ室１３に導入された温水は、従動側磁石２１の外周面２１ａを含む外周部に接触する状態で流れるとともに、開口部２５を通って空間部内に露出する従動側磁石２１の貫通孔２９の内周面２９ａに接触する状態で流れる。その結果、温水の導入とともに従動側磁石２１の外周面２１ａの温度ＴO と内周面２９ａの温度ＴI がほぼ同じ上昇率で急速に上昇し、両者間に大きな温度差が生じない。従って、従動側磁石２１において、その外周面２１ａと内周面２９ａとの温度差により発生する内周側における円周方向引張応力、及び、外周側における円周方向圧縮応力の大きさを抑制することができるため、クラックの発生を防止することができる。
【００３９】（ｂ） 単体で形成されるインペラ本体２０は従動側磁石２１の内周部のみを保持し、インペラ本体２０に従動側磁石２１を完全に収容しない構造にした。従って、インペラ本体２０を形成する合成樹脂と従動側磁石２１の熱膨張係数の差による応力がインペラ本体２０及び従動側磁石２１の特定の箇所に集中しない。従って、熱膨張係数の差によるインペラ本体２０及び従動側磁石２１の破損を防止することができる。そのため、インペラ本体２０の設計に当たり、熱応力の集中を考慮した設計が要求されないため、設計が容易になる。
【００４０】（ｃ） インペラ本体２０で従動側磁石２１の内周部を保持してその外周面２１ａ及び内周面２９ａをポンプ室１３に露出させるだけの構造であるため、インペラ本体２０を一体成形による単体で形成することができる。又、ケース１２の構造が単純になる。従って、部品点数及び部品単価を最小限にすることができるとともに、組立工数を最小限にすることができる。
【００４１】尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、以下のように構成することもできる。
（１） 上記実施の形態では、下側フランジ２７を円環状に形成し、支持筒２２の外周面と下側フランジ２７との間に各支持片２３にて区画される開口部２８を形成した。そして、この各開口部２８により、内周面２９ａに接触した温水がインペラ１９の下方を通って流出口１５に誘導されるようにした。これを、図５に示すように、下側フランジ４０を支持筒２２の外周面から径方向に広がるように形成し、支持筒２２と下側フランジ４０との間に開口部２８を設けない構成としてもよい。この場合でも、ポンプ室１３に導入された温水は各開口部２５を通って支持筒２２と貫通孔２９の間に導入されるため、内周面２９ａの温度ＴI は外周面２１ａの温度ＴO と同じ程度の上昇率で上昇する。
【００４２】（２） 上側フランジ２４の外径、又は、下側フランジ２７の外径を従動側磁石２１の外径に等しく形成してもよい。この場合でも、従動側磁石２１の外周面２１ａと内周面２９ａとが温水に接触するため、両者間における温度差を小さくすることができる。
【００４３】（３） 駆動用モータ４で回転される駆動側磁石１０を設ける代わりに、回転磁界発生部５に複数の励磁コイルを配設する。そして、各励磁コイルに位相がずれた励磁電圧を供給することにより、電気的に回転磁界を生成するように構成してもよい。
【００４４】（４） 回転軸１７とインペラ本体２０とを一体化した構造としてもよい。
（５） 各支持片２３の形状を平板状とせず、湾曲した形状としてもよい。又、その数は２個以上のいくつでもよい。
【００４５】（６） 電動ウォータポンプ１に限らず、エンジンの動力で駆動されるタイプのウォータポンプに実施してもよい。又、ウォータポンプに限らず、ウォッシャ用ポンプ等に実施してもよい。
【００４６】さらに、車両用のポンプに限らず、電動ポット用ポンプ、アクアリウム用ポンプ等に実施してもよい。上記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００４７】（１） 請求項１に記載の液体ポンプを車両用の電動ウォータポンプとする。この構成によれば、車両の寒冷地における使用において、従動側磁石２１さらにはインペラ本体２０の破損を確実に防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明によれば、部品点数、部品単価及び組立工数の増大を招くことなく、熱応力による従動側磁石さらにはインペラ本体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電動ウォータポンプの断面図。
【図２】 ポンプ部の縦断面図。
【図３】 ポンプ部の平断面図。
【図４】 経過時間に対する温度特性を示すグラフ。
【図５】 別例の電動ウォータポンプのポンプ部の断面図。
【図６】 従来例のウォータポンプのポンプ部の平断面図。
【図７】 ポンプ部の縦断面図。
【図８】 ポンプ部の縦断面図。
【図９】 ポンプ部の縦断面図。
【図１０】 経過時間に対する温度特性を示すグラフ。
【図１１】 同じく温度特性を示すグラフ。
【図１２】 温度差に対する引張応力及び圧縮応力の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
４…回転磁界発生手段としての駆動用モータ、１０…同じく駆動側磁石、１３…ポンプ室、１４…流入口、１５…流出口、１６…支持軸、２０…インペラ本体、２１…従動側磁石、２１ａ…外周面、２２…軸部としての支持筒、２３…支持片、２４…上側フランジ、２５…開口部、２６…羽根、２７…下側フランジ、２８…開口部、２９…貫通孔、２９ａ…内周面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液体が導入される流入口と、液体が排出される排出口とを備えたポンプ室と、前記ポンプ室において回転可能に支持され、液体を流入口から導入して流出口から排出させるインペラ本体と、前記インペラ本体に一体的に回動可能に設けられる円筒状の従動側磁石と、前記従動側磁石に作用する回転磁界を発生させる回転磁界発生手段とを備え、回転磁界発生手段が発生させる回転磁界により従動側磁石とともにインペラ本体を回転駆動するようにした液体ポンプにおいて、インペラ本体は、ポンプ室に固設される支持軸に回転可能に支持される軸部と、軸部の外周面から外周側へ放射状に延出するように形成され、その外周側端部を従動側磁石の貫通孔の内周面に当接して従動側磁石を径方向に支持し、軸部の外周面と貫通孔の内周面との間に内周面の大部分をその内部に露出させる空間部を形成する複数の支持片と、軸部、又は、複数の支持片の上部に固着され、その下面が従動側磁石の上面に当接されるとともに、その上側に複数の羽根が形成され、さらに前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている上側フランジと、軸部、又は、複数の支持部の下部に固着され、その上面が従動側磁石の下面に当接されるとともに、前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている下側フランジとを備え、従動側磁石の外周面と内周面とをそれぞれポンプ室に露出させた液体ポンプ。
【請求項２】 上側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた請求項１に記載の液体ポンプ。
【請求項３】 下側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた請求項２に記載の液体ポンプ。
【請求項１】 液体が導入される流入口と、液体が排出される排出口とを備えたポンプ室と、前記ポンプ室において回転可能に支持され、液体を流入口から導入して流出口から排出させるインペラ本体と、前記インペラ本体に一体的に回動可能に設けられる円筒状の従動側磁石と、前記従動側磁石に作用する回転磁界を発生させる回転磁界発生手段とを備え、回転磁界発生手段が発生させる回転磁界により従動側磁石とともにインペラ本体を回転駆動するようにした液体ポンプにおいて、インペラ本体は、ポンプ室に固設される支持軸に回転可能に支持される軸部と、軸部の外周面から外周側へ放射状に延出するように形成され、その外周側端部を従動側磁石の貫通孔の内周面に当接して従動側磁石を径方向に支持し、軸部の外周面と貫通孔の内周面との間に内周面の大部分をその内部に露出させる空間部を形成する複数の支持片と、軸部、又は、複数の支持片の上部に固着され、その下面が従動側磁石の上面に当接されるとともに、その上側に複数の羽根が形成され、さらに前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている上側フランジと、軸部、又は、複数の支持部の下部に固着され、その上面が従動側磁石の下面に当接されるとともに、前記従動側磁石の外径よりも小さくその外径が形成されている下側フランジとを備え、従動側磁石の外周面と内周面とをそれぞれポンプ室に露出させた液体ポンプ。
【請求項２】 上側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた請求項１に記載の液体ポンプ。
【請求項３】 下側フランジ側には、空間部をポンプ室に連通する開口部を設けた請求項２に記載の液体ポンプ。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【特許番号】特許第３４３１３６３号（Ｐ３４３１３６３）
【登録日】平成１５年５月２３日（２００３．５．２３）
【発行日】平成１５年７月２８日（２００３．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−２３１７６８
【出願日】平成７年９月８日（１９９５．９．８）
【公開番号】特開平９−７９１７２
【公開日】平成９年３月２５日（１９９７．３．２５）
【審査請求日】平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−２８４９９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭４８−１０２６０３（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１５年５月２３日（２００３．５．２３）
【発行日】平成１５年７月２８日（２００３．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成７年９月８日（１９９５．９．８）
【公開番号】特開平９−７９１７２
【公開日】平成９年３月２５日（１９９７．３．２５）
【審査請求日】平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−２８４９９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭４８−１０２６０３（ＪＰ，Ｕ）
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