JPH0988868A - 磁気結合ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 羽根車を支持するスラスト軸受の摩耗を抑
え、耐久性を向上させることができる磁気結合ポンプを
提供すること。 【解決手段】 吸入口１ａと吐出口１ｂとを備えたポン
プ室４内に、羽根車５が回転自在に配設される。羽根車
５は、円板状の本体６の一端面側に羽根板７を有し、本
体６の他端面側に回転軸８と磁石９とを有する。ポンプ
Ｐ１は、ポンプ室４の周囲における羽根車本体６の他端
面側から作用して磁石９を吸着させる磁力により、羽根
車５を回転させて、冷却水Ｌを送給する。羽根車５は、
磁力の分力として作用する回転軸８の軸方向に沿うスラ
ストに対して、回転軸８の先端面８ａに当接するスラス
ト軸受１２と、ポンプ室４に配置される支持部材１３
と、によって支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の冷却回路
に配置されるウォータポンプ等に使用される磁気結合ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の磁気結合ポンプとして
は、図４に示すものが知られている（特開昭６４−６６
４９０号公報、実開昭５６−９０４９６号公報、実開平
２−７２６５３号公報等参照）。

【０００３】この磁気結合ポンプＰ０では、ハウジング
１に隔壁２と蓋体３とが配設固定されて、隔壁２を間に
する一側にポンプ室４、他側にモータ室１４が形成され
ていた。

【０００４】ポンプ室４側には、吸入口１ａと吐出口１
ｂとが配設されるとともに、羽根車５が配設されてい
た。羽根車５は、円板状の本体６と、本体６の一端面側
に配設される複数の羽根板７と、本体６の他端面側の中
央に配設される回転軸８と、本体６の他端面側における
回転軸８の周囲に配設固定される円環状の磁石９と、を
備えて構成されていた。円環状の磁石９は、その周方向
にＮＳ極が着磁されていた。

【０００５】そして、羽根車５は、回転軸８の先端面８
ａが隔壁２の軸受凹部２ａの底部に配設されたスラスト
軸受としてのピボット玉軸受１２に支持されて、ポンプ
室４内で回転自在に支持されていた。なお、１２ａはボ
ール、１２ｂは軸受凹部２ａに嵌合されるカップであ
る。また、１３は、軸受凹部２ａ内に嵌入されて回転軸
８の周面８ｂに配置される軸受メタルである。

【０００６】モータ室１４は、複数のステータコア１５
の回りにそれぞれステータコイル１６が巻かれて構成さ
れていた。なお、このモータ室１４で構成されるモータ
は、アキシャルエアギャップ形のブラシレスＤＣモータ
である。

【０００７】そして、磁気結合ポンプＰ０では、各ステ
ータコイル１６に通電することにより、ステータコイル
１６が磁石９を吸着させる磁力を発生させるように励磁
され、羽根車５が回転して、流体Ｌを送給することとな
っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この磁気結合
ポンプＰ０では、流体Ｌの送給時には、羽根車５に固定
されている磁石９がステータコイル１６の磁力によっ
て、モータ室１４側に吸着され、羽根車５が、磁力の分
力として作用する回転軸８の軸方向に沿うスラストを受
けつつ、回転することから、羽根車５を支持しているピ
ボット玉軸受１２には、回転軸８の軸方向に沿う軸受１
２側の方向に、スラスト荷重が作用する。

【０００９】そのため、回転軸８の先端面８ａ・軸受１
２のボール１２ａ・カップ１２ｂが摩耗し易く、磁気結
合ポンプＰ０の耐久性を低下させていた。

【００１０】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、羽根車を支持するスラスト軸受の摩耗を抑え、耐久
性を向上させることができる磁気結合ポンプを提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気結合ポ
ンプは、吸入口と吐出口とを備えたポンプ室内に、円板
状の本体の一端面側に羽根板を有し前記本体の他端面側
に回転軸と磁石とを有した羽根車が、前記回転軸の先端
面をスラスト軸受により支持されて、回転自在に配設さ
れ、前記ポンプ室の周囲における前記羽根車本体の他端
面側から作用して前記磁石を吸着させる磁力により、前
記羽根車を回転させて、流体を送給する磁気結合ポンプ
であって、前記羽根車が、前記磁力の分力として作用す
る前記回転軸の軸方向に沿うスラストに対して、前記ス
ラスト軸受と、前記ポンプ室に配置される支持部材と、
によって支持されていることを特徴とする。

【００１２】前記支持部材を、前記回転軸の周面に配置
される軸受メタルとして、前記羽根車における前記軸受
メタルに支持される部位に、前記軸受メタルにおける前
記羽根車本体側の端面に摺接される受板と、該受板と前
記羽根車本体との間に介在されて、前記スラストより小
さな付勢力を作用させる圧縮弾性体と、を配設させて構
成しても良い。

【００１３】

【発明の効果】本発明に係る磁気結合ポンプでは、羽根
車が、回転させるための磁力の分力として作用する回転
軸の軸方向に沿うスラストに対して、スラスト軸受と、
ポンプ室に配置される支持部材と、によって支持されて
いる。

【００１４】すなわち、羽根車の回転時には、回転軸
は、磁石に作用する磁力によって、回転軸の軸方向に沿
うスラスト軸受側の方向に、スラストが作用しつつ、回
転することとなるが、羽根車が、スラスト軸受と支持部
材とによって支持されて、従来のような、スラスト軸受
だけで、そのスラストに対抗するのではない。

【００１５】そのため、本発明に係る磁気結合ポンプで
は、羽根車の回転時に作用するスラストをスラスト軸受
と支持部材とで２分させることから、スラスト軸受に作
用するスラスト荷重を低減でき、羽根車を支持するスラ
スト軸受の摩耗を抑えて、耐久性を向上させることがで
きる。

【００１６】そして、支持部材を、回転軸の周面に配置
される軸受メタルとして、羽根車における軸受メタルに
支持される部位に、軸受メタルにおける羽根車本体側の
端面に摺接される受板と、受板と羽根車本体との間に介
在されて、スラストより小さな付勢力を作用させる圧縮
弾性体と、を配設させて構成する場合には、つぎのよう
な作用・効果を得ることができる。

【００１７】すなわち、羽根車の回転時には、スラスト
軸受とともにスラストに対抗する支持部材としての軸受
メタルの端面に対応する部位に、スラストより小さな付
勢力を作用させる圧縮弾性体を介在させて、受板が配設
されていることから、圧縮弾性体が圧縮されて、スラス
ト軸受に適切に回転軸の先端面を当接させることとな
る。

【００１８】そのため、回転軸先端面がスラスト軸受に
適確に摺接され、また、受板が軸受メタルの端面に摺接
されて、回転軸の軸方向に沿ってぶれることなく、円滑
に羽根車が回転することとなる。

【００１９】なお、磁力の分力として作用するスラスト
に対して、スラスト軸受と軸受メタル端面とが、略平等
の荷重で支持して、両部位の摩耗を略均等にするために
は、スラスト軸受に回転軸先端面を当接させた際の圧縮
弾性体の圧縮力（付勢力）が、スラストの１／２となる
ように、圧縮弾性体のばね定数を設定すれば良い。ちな
みに、圧縮弾性体としては、コイルばね・板ばね・ゴム
等が例示できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。なお、従来例と同一の部材には、
同一符号が付してある。

【００２１】実施形態の磁気結合ポンプＰ１は、図１に
示すように、自動車の冷却回路に設けられるウォータポ
ンプであり、従来例と同様に、ハウジング１に隔壁２と
蓋体３とが配設固定されて、隔壁２を間にする一側に、
ポンプ室４が形成され、隔壁２を間にする他側に、モー
タ室１４が形成されて構成されている。

【００２２】ポンプ室４側は、ハクジング１に形成され
た吸入口１ａと吐出口１ｂとが配設されて、ポンプ室４
内に羽根車５が配設されて構成されている。

【００２３】羽根車５は、非磁性材料からなる円板状の
本体６と、本体６の一端面側に配設される複数の羽根板
７と、本体６の他端面側の中央に配設される回転軸８
と、本体６の他端面側における回転軸８の周囲に配設固
定される円環状の磁石９と、を備えて構成されている。
円環状の磁石９は、その周方向にＮＳ極が着磁されてい
る。

【００２４】そして、羽根車５は、回転軸８の先端面８
ａが隔壁２の軸受凹部２ａの底部に配設されたスラスト
軸受としてのピボット玉軸受１２に支持されて、ポンプ
室４内で回転自在に支持されている。１２ａはステンレ
ス製のボール、１２ｂは軸受凹部２ａに嵌合されるステ
ンレス製のカップである。また、１３は、軸受凹部２ａ
内に嵌入されて回転軸８の周面８ｂに摺接される軸受メ
タルである。

【００２５】さらに、モータ室１４は、複数のステータ
コア１５の回りにそれぞれステータコイル１６が巻かれ
て構成されている。

【００２６】そして、実施形態の磁気結合ポンプＰ１で
は、羽根車５の回転時におけるスラストに対する支持部
材を軸受メタル１３とするように、軸受メタル１３の羽
根車本体６側の端面１３ａに摺接する円環状の受板１０
と、受板１０と羽根車本体６との間に介在される圧縮弾
性体としての圧縮コイルばね１１と、を配設させてい
る。コイルばね１１は、そのばね定数を、ピボット玉軸
受１２のボール１２ａに回転軸先端面８ａが当接する位
置でスラストの１／２の付勢力を作用させるように、設
定されている。

【００２７】実施形態の磁気結合ポンプＰ１では、各ス
テータコイル１６に通電することにより、ステータコイ
ル１６が磁石９を吸着させる磁力を発生させるように励
磁され、羽根車５が回転して、冷却水Ｌを送給すること
となる。

【００２８】その際、回転軸８は、磁石９に作用する磁
力によって、回転軸８の軸方向に沿う軸受１２側の方向
にスラストが作用しつつ、回転することとなるが、羽根
車５が、軸受１２と軸受メタル１３の端面１３ａとによ
って支持されて、従来のような、軸受１２だけで、その
スラストに対抗するのではないことから、羽根車５を支
持する軸受１２や回転軸８の摩耗を抑えることができ
て、ポンプＰ１の耐久性を向上させることができる。

【００２９】さらに、軸受１２とともにスラストに対抗
する支持部材としての軸受メタル１３の端面１３ａ側に
は、スラストより小さな付勢力を作用させる圧縮コイル
ばね１１が配設されており、ばね１１の圧縮によって、
軸受１２に適切に回転軸先端面８ａを当接させることが
できるため、回転軸先端面８ａが軸受１２に適確に摺接
し、また、受板１０が軸受メタル１３の端面１３ａに摺
接して、回転軸８の軸方向に沿ってぶれることなく、円
滑に羽根車５が回転することとなる。

【００３０】特に、実施形態の磁気結合ポンプＰ１で
は、軸受１２に回転軸先端面８ａが当接した際のばね１
１の圧縮力（付勢力）が、スラストの１／２となるよう
に、ばね１１のばね定数を設定されているため、磁力の
分力として作用するスラストに対して、軸受１２と軸受
メタル１３の端面１３ａとが、略平等の荷重で支持する
ことができ、バランス良く、軸受メタル１３や軸受１
２、さらに、その周辺の回転軸８・受板１０の摩耗を防
止できることとなる。

【００３１】なお、ばね１１等の圧縮弾性体を利用しな
い場合には、例えば、図３に示す磁気結合ポンプＰ２の
ように、回転軸８に、軸受メタル１３の端面１３ａに当
接するフランジ１８を設け、スラストに対して、軸受１
２と軸受メタル１３の端面１３ａとで、対抗させるよう
に構成しても良い。

【００３２】また、ポンプＰ１・Ｐ２では、羽根車５を
回転させる駆動装置として、アキシャルエアギャップ形
のブラシレスＤＣモータを利用する場合を示したが、ポ
ンプ室４の周囲における羽根車本体６の他端面側から作
用して磁石９を吸着させる磁力により、羽根車５を回転
させることができる構成であれば、実開昭５６−８８９
８９号公報に記載されているように、別途、磁石を回転
させるような原動機を駆動装置としたポンプにも、本発
明を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の磁気結合ポンプの断面図
である。

【図２】同実施形態の要部を示す拡大断面図である。

【図３】他の実施形態を示す断面図である。

【図４】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ａ…吸入口、 １ｂ…吐出口、 ４…ポンプ室、 ５…羽根車、 ６…本体、 ７…羽根板、 ８…回転軸、 ８ａ…先端面、 ８ｂ…周面、 ９…磁石、 １０…受板、 １１…（圧縮弾性体）圧縮コイルばね、 １２…（スラスト軸受）ピボット玉軸受、 １３…軸受メタル、 １３ａ…端面、 Ｐ０・Ｐ１・Ｐ２…磁気結合ポンプ、 Ｌ…（流体）冷却水。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口と吐出口とを備えたポンプ室内
   に、円板状の本体の一端面側に羽根板を有し前記本体の
   他端面側に回転軸と磁石とを有した羽根車が、前記回転
   軸の先端面をスラスト軸受により支持されて、回転自在
   に配設され、 前記ポンプ室の周囲における前記羽根車本体の他端面側
   から作用して前記磁石を吸着させる磁力により、前記羽
   根車を回転させて、流体を送給する磁気結合ポンプであ
   って、 前記羽根車が、前記磁力の分力として作用する前記回転
   軸の軸方向に沿うスラストに対して、前記スラスト軸受
   と、前記ポンプ室に配置される支持部材と、によって支
   持されていることを特徴とする磁気結合ポンプ。
2. 【請求項２】 前記支持部材が、前記回転軸の周面に配
   置される軸受メタルとされ、 前記羽根車が、前記軸受メタルに支持される部位に、前
   記軸受メタルにおける前記羽根車本体側の端面に摺接さ
   れる受板と、該受板と前記羽根車本体との間に介在され
   て、前記スラストより小さな付勢力を作用させる圧縮弾
   性体と、を備えて構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の磁気結合ポンプ。