本发明涉及一种具备被配置于轴部件的外周侧并与转子一体旋转的轴承的电动泵。
背景技术：
以往，已知一种具备使用树脂在转子上镶嵌成形的轴承的电动泵(例如，参照专利文献1～2)。专利文献1的电动泵中的轴承沿着轴部件(在文献中为固定轴)的轴心被分割为两部分，并在使该两部件密接的状态下，配置于轴部件和转子(在文献中为转子部)所相对的整个区域。
在专利文献2的电动泵中，轴部件(在文献中为旋转轴)的一个端部被固定于收容转子的壳体(在文献中为电动机外壳)，在从被固定于该壳体的部位至轴部件的另一个端部的区域中，树脂轴承在转子上镶嵌成形。此外，在轴部件的另一个端部的一侧，叶轮被固定于转子上，轴部件的另一个端部在将轴承滑动接触的垫圈安装于外周的状态下被插入叶轮外壳(在文献中为泵壳)的凹部。进而，在将形成于叶轮外壳的凸缘部的肋插入形成于壳体的凸缘部的肋收容凹部的状态下，连接壳体和叶轮外壳。
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-225581号公报
专利文献2：日本专利特开2016-42766号公报
技术实现要素：
然而，为了尽量使转子与轴部件的轴心一致，将轴承与轴部件的间隙设定为较小。另一方面，壳体和叶轮外壳通过将专利文献2所记载的肋收容凹部与肋焊接固定或螺栓紧固而连接，有时会产生组装误差。在叶轮外壳由于该组装误差而相对壳体倾斜地固定的情况下，轴承与轴部件的间隙较小，因此轴承相对轴部件的倾倒受到限制，轴承与垫圈单侧接触而导致转子的平滑的旋转受到阻碍。
特别是，如以往的电动泵所示，在将较长的轴承设置于轴部件和转子相对的区域的情况下，即使为轴承相对轴部件的倾倒角度极小的微小的组装误差，也会导致轴承与垫圈单侧接触。另一方面，虽然也考虑将轴承设定为较短，但这会损害轴承功能。
于是，人们期望一种即使存在少许组装误差，也能够在确保所期望的轴承功能的同时使转子平滑地进行旋转的电动泵。
电动泵的特征结构在于，其具备：壳体、轴部件、第一轴承部、第二轴承部、转子、叶轮、叶轮外壳和滑接部件，上述轴部件的一个端部固定于上述壳体，上述第一轴承部在上述轴部件的上述一个端部侧配置于上述轴部件的外周侧，上述第二轴承部在上述轴部件的另一个端部侧配置于上述轴部件的外周侧，上述转子被收容于上述壳体，并与上述第一轴承部和上述第二轴承部一体旋转，上述叶轮在上述轴部件的上述另一个端部侧固定于上述转子，上述叶轮外壳在插入有上述轴部件的上述另一个端部的状态下与上述壳体连接，并收容上述叶轮，上述滑接部件配置于上述叶轮外壳和上述第二轴承部之间，并与上述第二轴承部滑动接触，上述第二轴承部具有外周部和平面部，上述外周部在可相对上述转子的旋转轴心倾斜的状态下抵接于上述转子的内周表面，上述平面部与上述滑接部件的端面滑动接触。
根据本结构，与滑接部件滑动接触的第二轴承部一边与转子一体旋转，一边以可相对转子的旋转轴心倾斜的状态抵接于转子的内周表面。因此，即使在存在壳体与叶轮外壳的组装误差的情况下，第二轴承部也将一边相对转子倾斜一边对准，从而形成第二轴承部的平面相对滑接部件的端面面接触的状态。其结果为，第二轴承部不会与滑接部件单侧接触，从而能够实现转子的平滑的旋转。
并且，通过使叶轮吸入、排出流体而对转子作用浮力，因此能够持续地形成第二轴承部与滑接部件面接触的状态，从而发挥理想的轴承功能。这样一来，能够提供一种即使存在少许组装误差，也能够在确保所期望的轴承功能的同时使转子平滑地进行旋转的电动泵。
其他特征结构在于，上述转子的上述内周表面和上述第二轴承部的上述外周部的至少任意一方由曲面构成。
如本结构所示，如果转子的内周表面和第二轴承部的外周部的至少任意一方由曲面形成，则转子的内周表面和第二轴承部的外周部的抵接由沿着圆周方向的线段构成，因此第二轴承部相对转子的倾斜在稳定的状态下进行。因此，不会阻碍转子的旋转，从而能够使第二轴承部对准而发挥所期望的轴承功能。
其他特征结构在于，上述第一轴承部由使用树脂在上述转子上镶嵌成形的轴承部件构成，在上述第一轴承部和上述第二轴承部之间露出的上述树脂相对上述第一轴承部和上述第二轴承部的内周表面位于径向外侧。
如果如本结构所示地对第一轴承部镶嵌成形，则第一轴承部相对于转子被牢固地固定，因此第一轴承部不会从转子脱离。另一方面，第二轴承部为在可倾斜的状态下使第二轴承部的外周部抵接于转子的内周表面的结构，因此能够在镶嵌成形后将第二轴承部安装于转子。其结果为，与对第二轴承部镶嵌成形的情况相比，容易在第一轴承部和第二轴承部之间形成向径向外侧退回的树脂。而且，如果在第一轴承部和第二轴承部之间形成向径向外侧退回的树脂，则该树脂不会与轴部件滑动接触，因而不会阻碍转子的旋转，能够通过第一轴承部和第二轴承部可靠地发挥轴承功能。
其他特征结构在于，上述第一轴承部在可相对上述转子的旋转轴心倾斜的状态下抵接于上述转子的内周表面。
如果使第一轴承部形成为可相对转子倾斜，则即使在转子相对轴部件倾斜的情况下，也能够良好地维持第一轴承部与轴部件的滑接状态，并确保所期望的轴承功能。
其他特征结构在于，在上述第二轴承部的上述平面部形成有排出槽，上述排出槽从上述轴部件朝向径向外侧形成。
如本结构所示，如果在第二轴承部的平面部形成排出槽，则能够将由于轴部件与第二轴承部滑动接触而产生的粉末等导向径外方向，并能够确保所期望的轴承功能。
其他特征结构在于，在上述第二轴承部的上述外周部形成有止转突起，上述止转突起在上述轴部件的圆周方向上等间隔地形成多个，在与上述外周部抵接的上述转子的上述内周表面形成有与上述止转突起卡合的止转槽部。
如本结构所示，如果设为止转突起与止转槽部卡合的结构，则第二轴承部和转子能够在抵接的同时可倾斜地一体旋转，并能够发挥所期望的轴承功能。
附图说明
图1为电动泵的剖面图。
图2为表示转子及轴承和轴部件的放大剖面图。
图3为从叶轮侧观察到的滑接部件、第二轴承部和转子的分解立体图。
图4为从图3的相反侧观察到的分解立体图。
图5为表示另一实施方式1所涉及的转子及轴承部和轴部件的放大剖面图。
图6为表示另一实施方式2所涉及的第二轴承部的主视图。
图7为表示另一实施方式3所涉及的第二轴承部的主视图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明所涉及的电动泵的实施方式进行说明。在本实施方式中，作为电动泵的一个例子，对使冷却水循环的用于车辆的水泵P进行说明。但是，本发明不限定于以下实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变形。之后，以图1中的转子3的长度方向(纸面的上下方向)作为基准，以叶轮4的一侧(纸面上侧)作为前方，以叶轮4的相反侧(纸面下侧)为后方进行说明。
如图1所示，水泵P具备壳体1、轴部件2、转子3、叶轮4和叶轮外壳5，上述轴部件2的后方的端部2a(一个端部)固定于壳体1，上述转子3在轴部件2的外周侧以旋转轴心X为中心进行旋转，上述叶轮4固定于转子3的凸缘状的前端部34(前方的端部)，上述叶轮外壳5收容叶轮4。该水泵P形成为转子3通过电动机M的驱动力进行旋转，从而使叶轮4吸入、喷出冷却水，例如，使冷却水循环至逆变器(inverter)，或使冷却水在发动机和散热器之间循环。本实施方式中的电动机M由3相无刷电动机构成，该3相无刷电动机具备绕旋转轴心X旋转的转子3、和相对转子3产生磁通的定子7。
壳体1具备树脂制的电动机外壳1a和树脂制的盖壳体1b，上述树脂制的电动机外壳1a形成将转子3旋转自如地收容的转子室3a，上述树脂制的盖壳体1b形成收容电路基板6的驱动器室6a。在电动机外壳1a一体形成有划分转子室3a和驱动器室6a的间隔壁1c。轴部件2的后方的端部2a以镶嵌成形的状态固定于该间隔壁1c。此外，包围转子3的径向外侧而配置的定子7镶嵌成形于电动机外壳1a。
与定子7相对的多个永久磁铁3b通过树脂镶嵌成形于转子3。在本实施方式中，永久磁铁3b由6极构成，设为6极3相9槽的电动机M。此外，在转子3的前端部34形成有向圆周方向倾斜的多个倾斜槽30，该倾斜槽30形成为矩形形状，以通过振动焊接等固定叶轮4(参照图3)。
转子3和轴部件2之间配置有与转子3一体旋转的轴承8。在本实施方式中，通过不进行图示的车辆的ECU(Engine Control Unit，发动机控制单元)，进行对被卷绕于定子7的线圈(不图示)的电流控制，由此，转子3的永久磁铁3b受到交变磁场的影响，因而转子3与轴承8一体旋转。一旦转子3与轴承8一体旋转，则被固定于转子3的前端部34的叶轮4也进行旋转。该叶轮4具有向护罩41的内侧弯曲的多个叶片部件42，并被树脂制的叶轮外壳5覆盖。
如图2所示，本实施方式中的轴承8配置于轴部件2的外周侧，并在轴部件2的后方的端部2a侧形成有第一轴承部8a，在轴部件2的前方的端部2b(另一个端部)侧形成有第二轴承部8b。该轴承8可由作为与轴部件2滑动接触的耐磨性和耐热性较高的材料的例如碳纤维与树脂的复合材料或只有碳等的碳轴承构成。应予说明，轴承8如果为耐磨性或耐热性较高的材料则没有特别的限定，例如也可由铝等金属构成。
第一轴承部8a由使用树脂在转子3上镶嵌成形的圆筒状的轴承部件构成。此外，转子3形成为在旋转轴心X的方向上的第一轴承部8a和第二轴承部8b之间露出树脂部5f。该树脂部5f相对第一轴承部8a和第二轴承部8b的内周面位于径向外侧。即，树脂部5f位于旋转轴心X方向上的中间部分，并不作为轴承8的滑接部位来使用。如果以向径向外侧退回的方式构成该树脂部5f，则树脂部5f不会与轴部件2滑动接触，因而不会阻碍转子3的旋转，能够通过第一轴承部8a和第二轴承部8b可靠地发挥轴承功能。此外，在第一轴承部8a的外周面沿圆周方向等间隔地设置多个(在本实施方式中为3处)被转子3的镶嵌成形树脂包围的突出部86。通过使该突出部86与转子3的内面凹部33密接，第一轴承部8a与转子3的相对旋转受到限制，因而二者一体旋转。
如图2～图4所示，第二轴承部8b形成为具备平面部81和曲面部82(外周部的一个例子)的圆台状，上述平面部81形成于底部，上述曲面部82的侧面形成为曲面状。此外，第二轴承部8b形成有贯穿中央的贯通孔83，并在该贯通孔83中插入有轴部件2。在平面部81从贯通孔83朝向径向外侧形成有多个(在本实施方式中为等间隔地设置3处)可排出异物的排出槽81a。该排出槽81a形成为将由于轴部件2和轴承8滑动摩擦而产生的碳粉等导向径外方向的通路。
平面部81与后述的垫圈9相对地配置，并相对垫圈9的端面91滑动接触。在曲面部82上沿圆周方向等间隔地形成有多个(在本实施方式中为3处)沿旋转轴心X方向延伸的止转突起82a。通过使该止转突起82a与形成于转子3的前端部34的内周表面34a的止转槽部31卡合，第二轴承部8b与转子3一体旋转。此外，第二轴承部8b形成为在曲面部82抵接于转子3的前端部34的内周表面34a的同时，可相对转子3的旋转轴心X倾斜。第二轴承部8b的贯通孔83的内径和轴部件2的外径被设定为各种径长，以使第二轴承部8b倾倒至第二轴承部8b的平面部81与垫圈9的端面91面接触的状态。即，贯通孔83的内径被设定为大于轴部件2的外径。在本实施方式中，与第二轴承部8b的曲面部82抵接的转子3的内周表面34a也形成为曲面状。应予说明，也可由曲面构成第二轴承部8b的侧面和转子3的前端部34的内周表面34a中的任意一个，由锥面构成任意另一个。
如图1所示，在转子3的内部，以与第一轴承部8a和第二轴承部8b的外表面接触的状态沿旋转轴心X的方向形成有将混入至冷却水的异物排出的排出路32。此外，将排出路32的出口32a设置于相比叶轮4的叶片部件42更靠近轴部件2的中心侧。该出口32a兼用作用于将壳体1的内部的流体压力向叶轮4侧释放的所谓的平衡孔。
叶轮外壳5具有泵室5a、吸入口5b和排出口5c，上述泵室5a收容叶轮4，上述吸入口5b将冷却水吸入泵室5a，上述排出口5c将冷却水从泵室5a排出。该吸入口5b和排出口5c相互交叉而形成。叶轮4随着转子3的旋转而进行旋转，从而使冷却水从吸入口5b向叶轮4的外周侧呈螺旋状地流动。此时，大半的冷却水从排出口5c向外部送出，一部分冷却水从叶轮4的外周侧流出而在壳体1的内部循环，并通过排出路32而从排出口5c排出。如此，通过使一部分的冷却水在壳体1的内部进行循环，转子3和定子7等被冷却的同时，混入至冷却水的异物被排出。
此外，在叶轮外壳5形成有向径向外侧呈环状突出的凸缘部5d。通过在使该凸缘部5d与电动机外壳1a的凸缘部10相对的状态下使叶轮外壳5旋转，叶轮外壳5和电动机外壳1a通过摩擦热而焊接(旋转焊接)固定。应予说明，叶轮外壳5与电动机外壳1a的固定不限定于旋转焊接，也可为螺栓紧固等的任何方式。
在叶轮外壳5和第二轴承部8b之间配置有圆环平板状的垫圈9(滑接部件的一个例子)，该垫圈9以止转状态被安装于轴部件2的前方的端部2b，并具有抵接于第二轴承部8b的平面状的端面91。此外，轴部件2的前方的端部2b具有指定的空隙而插入叶轮外壳5的凹部5e。
然而，当将叶轮外壳5和电动机外壳1a旋转焊接时，有时叶轮外壳5会相对电动机外壳1a稍微倾斜而固定。像这样在叶轮外壳5和电动机外壳1a中存在组装误差的情况下，如果轴承8与垫圈9单侧接触，则转子3的平滑的旋转会受到阻碍，同时，轴承8和垫圈9发生磨耗而耐久性降低。
因此，如图1～图4所示，本实施方式的第二轴承部8b不与转子3一体成形而由其他部件构成，并以可相对转子3的旋转轴心X倾斜的状态抵接于转子3的内周表面34a。因此，即使在叶轮外壳5和电动机外壳1a存在组装误差的情况下，第二轴承部8b也会一边相对转子3倾斜一边对准，并形成第二轴承部8b的平面部81相对垫圈9的端面91面接触的状态。其结果为，第二轴承部8b不会与垫圈9单侧接触，从而能够实现转子3的平滑的旋转，并提高轴承8和垫圈9的耐久性。
并且，在叶轮4吸入、排出冷却水的同时，冷却水在壳体1的内部循环，从而对转子3作用向垫圈9侧移动的浮力，因此能够持续地形成第二轴承部8b与垫圈9面接触的状态，并发挥理想的轴承功能。
此外，在第二轴承部8b的侧面形成有曲面部82，因此转子3的内周表面34a与第二轴承部8b的曲面部82的抵接部位由沿着圆周方向的线段构成。其结果为，第二轴承部8b相对转子3的倾斜在稳定的状态下进行。因此，不会阻碍转子3的旋转，从而能够使第二轴承部8b对准而发挥所期望的轴承功能。
此外，由于通过将第一轴承部8a镶嵌成形于转子3而将其牢固地固定，因此第一轴承部8a不会从转子3脱离。另一方面，由于为使第二轴承部8b的曲面部82抵接于转子3的内周表面34a的结构，因此能够在第一轴承部8a的镶嵌成形后将第二轴承部8b安装于转子3。其结果为，与将第二轴承部8b镶嵌成形的情况相比，容易在第一轴承部8a和第二轴承部8b之间形成向径向外侧退回的树脂部5f。
以下，使用附图对其他实施方式进行说明。由于基本结构与上述实施方式相同，因此仅对不同的结构使用附图进行说明。应予说明，为了容易理解附图，使用与上述实施方式相同的部件名称和符号进行说明。
(另一实施方式1)
如图5所示，也可使第一轴承部8a1和第二轴承部8b1二者均以可相对转子3的旋转轴心X倾斜的状态抵接于转子3的内周表面。在此情况下，与上述实施方式同样地，通过使形成于第一轴承部8a1和第二轴承部8b1的突起(不图示)与形成于转子3的止转槽部(不图示)卡合，第一轴承部8a1和第二轴承部8b1相对转子3一体旋转。此外，在本实施方式中，使第一轴承部8a1的前方端部抵接于第二轴承部8b1的后方端部，从而限制第一轴承部8a1的旋转轴心X方向的移动。应予说明，也可形成为将第一轴承部8a1设置至如图2所示区域，并通过转子3的树脂部5f来限制第一轴承部8a1的旋转轴心X方向的移动，并无特别的限定。
如本实施方式所示，如果形成为除第二轴承部8b1之外，第一轴承部8a1也可相对转子3倾斜，则即使在转子3相对轴部件2倾斜的情况下，第一轴承部8a1和轴部件2的滑动接触也会形成为面接触的状态，从而能够确保所期望的轴承功能。
(另一实施方式2)
如图6所示，也可将第二轴承部8b2的侧面形成为锥状，并通过半球状的肋构成止转突起82a1。在此情况下，优选由曲面形成第二轴承部8b2的侧面所抵接的转子3的前端部34的内周表面34a。在本实施方式中，由于将止转突起82a1形成为半球状，因此可更加平滑地进行第二轴承部8b2相对转子3的倾斜。
(另一实施方式3)
如图7所示，也可将第二轴承部8b3的侧面形成为从圆形的底部84朝向三角形的顶部85平滑地变位，并形成与三角形的顶点对应的止转突起82a2。如果形成如本实施方式的止转突起82a2，则能够提高第二轴承部8b3的刚性。
[其他实施方式]
(1)在上述实施方式中，虽然由曲面构成第二轴承部8b的侧面和转子3的前端部34的内周表面34a中的任意一个，但也可不由曲面构成而形成为平面状。在此情况下，例如也可为以下形态：由筒状部件构成第二轴承部8b，在具有允许第二轴承部8b相对转子3倾斜的特定的空隙的状态下，将第二轴承部8b插入转子3的前端部34。
(2)上述实施方式中的轴承8不限定于2个，例如将第一轴承部8a分割为两部分等，也可设置3个以上。
(3)在上述实施方式中虽然由其他部件构成垫圈9，但也可将垫圈9镶嵌成形于叶轮外壳5，或也可将叶轮外壳5形成为滑接部件。此外，垫圈9不限定于圆环平板状，只要具有与第二轴承部8b的平面部81滑动接触的平面状的端面91，则可为任何形状。例如，垫圈9也可形成为在端面91形成平面的圆筒状或圆锥状。
(4)电动泵不限定于使发动机的冷却水循环的水泵P，其也可使发动机油循环，或也可用于车辆以外的用途。此外，电动泵的驱动方式不限定于产生交变磁场的无刷电动机，也可使用有刷电动机。
产业上的可利用性
本发明可利用于用于使各种流体循环的电动泵。
符号说明
1 壳体
2 轴部件
2a 一个端部
2b 另一个端部
3 转子
34a 内周表面
4 叶轮
5 叶轮外壳
5f 树脂部
8a 第一轴承部
8b 第二轴承部
81 平面部
82 曲面部(第二轴承部的外周部)
9 垫圈(滑接部件)
91 端面