(57)【要約】【課題】モータ基板に実装されている半導体装置で発生した熱を流体に効率よく逃がすことのできる電動ポンプを提供すること。【解決手段】電動ポンプ１は、モータ２と、モータ２のステータ２０にモータ軸線Ｌ方向で重なる隔壁６０と、隔壁６０との間にポンプ室４５を構成するポンプケース４０と、モータ２のロータ１０に連結されたインペラ４６とを有しており、ステータ２０と隔壁６０との間には、モータ軸線Ｌ周りに連通する基板配置空間８０が構成されている。基板配置空間８０には、隔壁６０側の第１面９１に半導体装置９６が実装されたモータ基板９０がモータ軸線Ｌ周りに配置され、半導体装置９６と隔壁６０との間には熱伝導経路７０が構成されている。隔壁６０には、半導体装置９６に向けて突出した凸部６５が形成されており、凸部６５と半導体装置９６との間には熱伝導体７１が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のステータ、および前記ステータの内側に配置されたロータを備えたモータと、
前記ステータにモータ軸線方向で重なる隔壁と、
前記隔壁との間にポンプ室を構成するポンプケースと、
前記ポンプ室に配置され、前記ロータに連結されたインペラと、
を有し、
前記ステータと前記隔壁との間には、前記モータ軸線周りに連通する基板配置空間が構成されており、
前記基板配置空間には、前記隔壁側の第１面に半導体装置が実装されたモータ基板が前記モータ軸線周りに配置され、
前記半導体装置と前記隔壁との間には熱伝導経路が構成されていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
前記隔壁は、前記半導体装置に向けて突出した凸部を備えていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動ポンプにおいて、
前記熱伝導経路には、前記半導体装置と前記隔壁との間に配置された熱伝導体が含まれていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の電動ポンプにおいて、
前記モータ基板は、前記軸線周りに延在する円環形状を有することを特徴とする電動ポンプ。
【請求項５】
請求項１から３までの何れか一項に記載の電動ポンプにおいて、
前記モータ基板は、前記モータ軸線周りに配置された複数の基板からなることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載の電動ポンプにおいて、
前記複数の基板には、前記モータ軸線周りに延在する円弧形状の基板が含まれていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項７】
請求項５に記載の電動ポンプにおいて、
前記複数の基板には、前記モータ軸線周りに長辺が延在する四角形の基板が含まれていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項８】
請求項５から７までの何れか一項に記載の電動ポンプにおいて、
前記複数の基板には、前記半導体装置以外の電子部品が実装された第１基板と、前記半導体装置が実装され、前記第１基板より前記隔壁側に配置された第２基板と、が含まれていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項９】
請求項１から８までの何れか一項に記載の電動ポンプにおいて、
前記モータは、前記ステータを覆うハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記ロータの周りを囲む筒状の第１壁部、前記基板配置空間および前記ステータを径方向外側から囲む第２壁部、および前記ステータと前記基板配置空間との間で前記第１壁部および第２壁部を連結する第３壁部と、を有し、
前記基板配置空間は、前記隔壁、前記第１壁部、前記第２壁部、および前記第３壁部によって密閉された空間になっていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載の電動ポンプにおいて、
前記隔壁には、前記ロータを回転可能に支持するラジアル軸受を保持する軸受保持穴と、前記ラジアル軸受の周りで前記隔壁を貫通して前記第１壁部の内側に連通する第１開口部と、が設けられていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項１１】
請求項１から１０までの何れか一項に記載の電動ポンプにおいて、
前記隔壁には、前記隔壁を貫通して前記基板配置空間に連通する第２開口部が設けられていることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項１２】
請求項１から１１までの何れか一項に記載の電動ポンプにおいて、
前記半導体装置は、電界効果トランジスタ素子を備えていることを特徴とする電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを備えた電動ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動ポンプは、モータと、モータにモータ軸線方向に重なるポンプケースとの間にポンプ室が構成されており、ポンプ室には、モータのロータに連結されたインペラが配置されている（特許文献１、２参照）。特許文献１、２に記載の電動ポンプは、モータのステータに給電するためのモータ基板を有しており、モータ基板は、ステータに対してポンプ室とは反対側に配置されている。
【０００３】
モータ基板には、電界効果型トランジスタ等からなる半導体装置が実装されており、かかる半導体装置は発熱量が大きい。このため、半導体装置で発生した熱を逃がす必要がある。そこで、特許文献１では、半導体装置とステータコアとの間で熱伝導させる技術が提案されている。特許文献２では、ステータを覆うキャンと半導体装置との間に放熱シートを設ける技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９６３４０号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動ポンプでは、流体がポンプ室を通るため、半導体装置で発生した熱を流体に逃がせば、効率よく放熱できるが、特許文献１、２に記載の電動ポンプでは、モータ基板がステータに対してポンプ室とは反対側に配置されているため、半導体装置で発生した熱を流体に効率よく逃がすことが困難であるという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、モータ基板に実装されている半導体装置で発生した熱を流体に効率よく逃がすことのできる電動ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る電動ポンプは、筒状のステータ、および前記ステータの内側に配置されたロータを備えたモータと、前記ステータにモータ軸線方向で重なる隔壁と、前記隔壁との間にポンプ室を構成するポンプケースと、前記ポンプ室に配置され、前記ロータに連結されたインペラと、を有し、前記ステータと前記隔壁との間には、前記モータ軸線周りに連通する基板配置空間が構成されており、前記基板配置空間には、前記隔壁側の第１面に半導体装置が実装されたモータ基板が前記モータ軸線周りに配置され、前記半導体装置と前記隔壁との間には熱伝導経路が構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、ステータとポンプ室との間では、ステータと隔壁との間に基板配置空間が構成されており、基板配置空間には、隔壁側の第１面に半導体装置が実装されたモータ基板がモータ軸線周りに配置され、半導体装置と隔壁との間に熱伝導経路が構成されている。従って、半導体装置で発生した熱を、熱伝導経路を介してポンプ室を流れる流体に逃がすことができる。また、基板配置空間は、モータ軸線周りに連通しているため、モータ基板を隔壁に沿って配置することができる。従って、半導体装置で発生した熱を、熱伝導経
路を介してポンプ室を流れる流体に効率よく逃がすことができる。
【０００９】
本発明において、前記隔壁は、前記半導体装置に向けて突出した凸部を備えている態様を採用することができる。かかる態様によれば、半導体装置で発生した熱を、隔壁を介してポンプ室を流れる流体に効率よく逃がすことができる。
【００１０】
本発明において、前記熱伝導経路には、前記半導体装置と前記隔壁との間に配置された熱伝導体が含まれている態様を採用することができる。かかる態様によれば、半導体装置で発生した熱を、隔壁を介してポンプ室を流れる流体に効率よく逃がすことができる。
【００１１】
本発明において、前記モータ基板は、前記モータ軸線周りに延在する円環形状を有する態様を採用することができる。
【００１２】
本発明において、前記モータ基板は、前記モータ軸線周りに配置された複数の基板からなる態様を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記複数の基板には、前記モータ軸線周りに延在する円弧形状の基板が含まれている態様を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記複数の基板には、前記モータ軸線周りに長辺が延在する四角形の基板が含まれている態様を採用することができる。
【００１５】
本発明において、前記複数の基板には、前記半導体装置以外の電子部品が実装された第１基板と、前記半導体装置が実装され、前記第１基板より前記隔壁側に配置された第２基板と、が含まれている態様を採用することができる。
【００１６】
本発明において、前記モータは、前記ステータを覆うハウジングを備え、前記ハウジングは、前記ロータの周りを囲む筒状の第１壁部、前記基板配置空間および前記ステータを径方向外側から囲む第２壁部、および前記ステータと前記基板配置空間との間で前記第１壁部および第２壁部を連結する第３壁部と、を有し、前記基板配置空間は、前記隔壁、前記第１壁部、前記第２壁部、および前記第３壁部によって密閉された空間になっている態様を採用することができる。
【００１７】
本発明において、前記隔壁には、前記ロータを回転可能に支持するラジアル軸受を保持する軸受保持穴と、前記ラジアル軸受の周りで前記隔壁を貫通して前記第１壁部の内側に連通する第１開口部と、が設けられている態様を採用することができる。
【００１８】
本発明において、前記隔壁には、前記隔壁を貫通して前記基板配置空間に連通する第２開口部が設けられている態様を採用することができる。
【００１９】
本発明において、前記半導体装置は、電界効果トランジスタ素子を備えている態様を採用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、ステータとポンプ室との間では、ステータと隔壁との間に基板配置空間が構成されており、基板配置空間には、隔壁側の第１面に半導体装置が実装されたモータ基板がモータ軸線周りに配置され、半導体装置と隔壁との間に熱伝導経路が構成されている。従って、半導体装置で発生した熱を、熱伝導経路を介してポンプ室を流れる流体に逃がすことができる。また、基板配置空間は、モータ軸線周りに連通しているため、モータ基板を隔壁に沿って配置することができる。従って、半導体装置で発生した熱を、熱伝導経
路を介してポンプ室を流れる流体に効率よく逃がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動ポンプの断面を模式的に示す説明図。
【図２】図１に示す隔壁の平面図。
【図３】図１に示すモータ基板の平面図。
【図４】本発明の実施形態２に係る電動ポンプに用いたモータ基板の平面図。
【図５】本発明の実施形態３に係る電動ポンプに用いたモータ基板の平面図。
【図６】本発明の実施形態４に係る電動ポンプに用いたモータ基板の平面図。
【図７】本発明の実施形態５に係る電動ポンプの隔壁の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電動ポンプ１を説明する。本明細書において、符号Ｌはモータ軸線Ｌを示す。モータ軸線Ｌが延在する方向のうち、出力側Ｌ１は、ステータに対してポンプ室が設けられている側であり、反出力側Ｌ２は、ステータに対してポンプ室が設けられている側とは反対側である。また、モータ軸線Ｌと直交する方向を径方向とし、モータ軸線Ｌ周りを周方向とする。また、以下に参照する図面では、Ｏリング等のシール部材を黒丸で示してある。
【００２３】
［実施形態１］
（ポンプ装置１の全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る電動ポンプ１の断面を模式的に示す説明図である。図２は、図１に示す隔壁６０の平面図である。図１に示す電動ポンプ１は、筒状のステータ２０、およびステータ２０の内側に配置されたロータ１０を備えたモータ２と、ステータ２０にモータ軸線Ｌ方向で重なる隔壁６０と、隔壁６０との間にポンプ室４５を構成するポンプケース４０とを有している。ポンプ室４５には、ロータ１０の回転軸１１が連結されたインペラ４６が配置されている。ポンプケース４０には、流体をポンプ室４５に吸い込む吸入口４１と、流体をポンプ室４５から吐出する吐出口４２とが設けられている。本形態において、電動ポンプ１は流体として、空気等の気体を扱う。隔壁６０は、剛性および熱伝導性の高い材料からなる。例えば、隔壁６０は金属等からなる。
【００２４】
モータ２は、３相のＤＣブラシレスモータである。ステータ２０は、ステータコア２１と、ステータコア２１の突極にインシュレータ（図示せず）を介して巻回されたコイル２２とを有しており、ステータ２０に対して出力側Ｌ１で隔壁６０が対向している。ステータ２０はハウジング３０によって覆われている。
【００２５】
ロータ１０は、回転軸１１と、回転軸１１の周りに固定された磁石１２とを有している。回転軸１１は、出力側Ｌ１では、隔壁６０の軸受保持穴６６に保持された第１ラジアル軸受１６によって回転可能に支持されている。また、回転軸１１は、反出力側Ｌ２では、ハウジング３０にホルダ３６を介して保持された第２ラジアル軸受１７によって回転可能に支持されている。本形態において、第１ラジアル軸受１６および第２ラジアル軸受１７はいずれも、ボールベアリングである。
【００２６】
かかる構成の電動ポンプ１では、ステータ２０と隔壁６０との間には、モータ軸線Ｌ周りに連通する基板配置空間８０が構成されており、基板配置空間８０には、後述するモータ基板９０が配置されている。
【００２７】
ハウジング３０は、ロータ１０の周りを囲む筒状の第１壁部３１と、基板配置空間８０およびステータ２０を径方向外側から囲む第２壁部３２と、ステータ２０と基板配置空間８０との間で第１壁部３１および第２壁部３２に連結する第３壁部３３とを有している。
従って、基板配置空間８０は、隔壁６０、第１壁部３１、第２壁部３２、および第３壁部３３によって密閉された空間になっている。
【００２８】
隔壁６０は、ステータ２０に出力側Ｌ１で対向する板部６１と、第１壁部３１に向けて突出した円筒部６２と有している。隔壁６０は、板部６１と第２壁部３２との間にシール部材を挟み、円筒部６２と第１壁部３１との間にシール部材を挟んだ状態でハウジング３０と重ねた後、ポンプケース４０とともにネジ４８によってハウジング３０に固定されている。
【００２９】
本形態では、図１および図２に示すように、隔壁６０の板部６１のうち、第１ラジアル軸受１６を保持する軸受保持穴６６の周りには、円筒部６２より径方向内側で隔壁６０を貫通して第１壁部３１の内側に連通する第１開口部６７が形成されている。本形態において、第１開口部６７は、軸受保持穴６６を中心とする周方向の複数個所に形成されている。従って、電動ポンプ１を作動させた際、隔壁６０に対する出力側Ｌ１と反出力側Ｌ２との間の圧力差を緩和することができる。従って、第１ラジアル軸受１６に塗布されたグリスが第１ラジアル軸受１６から脱離するという事態や、埃等の異物が第１ラジアル軸受１６に詰まるという事態が発生しにくい。
【００３０】
（モータ基板８０の構成）
図３は、図１に示すモータ基板９０の平面図である。図１および図３に示すように、モータ基板９０は、基板配置空間８０において、モータ軸線Ｌの周りに延在するように配置される。本形態において、モータ基板９０は、隔壁６０の円筒部６２が内側に通る円径の穴９４が形成された円環形状であり、基板配置空間８０に配置した際、モータ軸線Ｌの周りに延在するように配置される。モータ基板９０は、例えば、ガラス−エポキシ基板である。
【００３１】
ここで、モータ基板９０の両面のうち、隔壁６０と対向する第１面９１には、半導体装置９６、キャパシタ９７および抵抗素子９８等の電子部品が表面実装されている。半導体装置９６は、電界効果トランジスタ素子やバイポーラトラジスタ等のパワートラジンスタを備えており、他の電子部品（キャパシタ９７および抵抗素子９８）より発熱量が大きい。本形態において、半導体装置９６は、電界効果トランジスタ素子を備えている。
【００３２】
モータ基板９０には、電子部品から離間した位置に貫通穴からなる取り付け穴９３が形成されている。従って、図１に示すように、取り付け穴９３を通したねじ６８によって、モータ基板９０をハウジング３０の第３壁部３３に固定することができる。本形態において、第３壁部３３には、モータ基板９０に向けて突出した凸部３３１が形成されていることから、モータ基板９０は、第１面９１とは反対側の第２面９２が凸部３３１に当接した状態で固定されている。その際、モータ基板９０の第２面９２と第３壁部３３との間には、第１面９１に実装された半導体装置９６と平面視で重なる位置にスペーサ３８が配置される。
【００３３】
この状態で、モータ基板９０は、第１面９１が隔壁６０の板部６１と対向する。本形態において、半導体装置９６と隔壁６０との間には、半導体装置９６で発生した熱を隔壁６０に熱伝導により逃がす熱伝導経路７０が構成されている。
【００３４】
熱伝導経路７０を構成するにあたって、本形態では、隔壁６０の板部６１には、半導体装置９６に向けて突出した凸部６５が形成されており、凸部６５と半導体装置９６との間には、シート状あるいは半流動体からなる絶縁性の熱伝導体７１が配置されている。シート状の熱伝導体７１としては、シリコーンシート等を例示することができ、半流動体からなる熱伝導体７１としては、グリス等を例示することができる。従って、半導体装置９６
と隔壁６０との間には、空気層が介在しない熱伝導経路７０が構成されている。
【００３５】
（本実施形態の主な効果）
以上説明したように、本実施形態の電動ポンプ１では、ステータ２０とポンプ室４５との間では、ステータ２０と隔壁６０との間に基板配置空間８０が構成されており、基板配置空間８０には、隔壁６０側の第１面９１に半導体装置９６が実装されたモータ基板９０がモータ軸線Ｌ周りに配置され、半導体装置９６と隔壁６０との間に熱伝導経路７０が構成されている。従って、半導体装置９６で発生した熱を、熱伝導経路７０および隔壁６０を介してポンプ室４５を流れる流体に逃がすことができる。また、基板配置空間８０は、モータ軸線Ｌ周りに連通しているため、モータ基板９０を隔壁６０に沿ってモータ軸線Ｌ周理に延在するように配置することができる。従って、モータ基板９０と隔壁６０との対向面積が広い。それ故、半導体装置９６で発生した熱を、熱伝導経路および隔壁６０を介して、ポンプ室４５を流れる流体に効率よく逃がすことができる。
【００３６】
また、隔壁６０には、半導体装置９６に向けて突出した凸部６５が形成されているため、隔壁６０との半導体装置９６との間隔が狭い。従って、熱伝導体７１として厚い部材を配置する必要がないので、半導体装置９６から隔壁６０への熱伝導性が高い。
【００３７】
［実施形態２］
図４は、本発明の実施形態２に係る電動ポンプ１に用いたモータ基板９０の平面図である。なお、本実施形態、および以下に説明する実施形態３、４に係る電動ポンプ１の基本的な構成は実施形態１と同様であり、モータ基板９０の構成のみが相違する。従って、モータ基板９０のみを説明する。図４に示すように、本形態でも、実施形態１と同様、モータ基板９０は、モータ軸線Ｌ周りに延在するように配置されている。本形態において、モータ基板９０は、モータ軸線Ｌ周りに配置された複数の基板９０ａからなる。より具体的には、複数の基板９０ａには、モータ軸線Ｌ周りに延在する円弧形状の基板が含まれている。本形態において、基板９０ａは２枚であり、半円弧状に延在する２枚の基板９０ｂがモータ軸線Ｌ回りに配置されており、２枚の基板９０ｂの各々に取り付け穴９３が形成されている。
【００３８】
［実施形態３］
図５は、本発明の実施形態３に係る電動ポンプ１に用いたモータ基板９０の平面図である。図５に示すように、本形態でも、実施形態１と同様、モータ基板９０は、モータ軸線Ｌ周りに延在するように配置されている。本形態において、モータ基板９０は、実施形態２と同様、モータ軸線Ｌ周りに配置された複数の基板９０ａからなる。より具体的には、複数の基板９０ａには、モータ軸線Ｌ周りに長辺が延在する四角形の基板が含まれている。本形態において、基板９０ａは４枚であり、モータ軸線Ｌ周りに長辺が延在する計４枚の四角形の基板９０ｃ、９０ｄがモータ軸線Ｌ回りに配置されており、計４枚の四角形の基板９０ｃ、９０ｄの各々に取り付け穴９３が形成されている。ここで、計４枚の基板９０ｃ、９０ｄのうち、３枚の基板９０ｃに半導体装置９６が実装され、残り１枚の基板９０ｄには、抵抗素子９８等が実装されているが、半導体装置９６が実装されていない。
【００３９】
［実施形態４］
図６は、本発明の実施形態４に係る電動ポンプ１に用いたモータ基板９０の平面図である。図６に示すように、本形態でも、実施形態１と同様、モータ基板９０は、モータ軸線Ｌ周りに延在するように配置されている。本形態において、モータ基板９０は、実施形態２と同様、モータ軸線Ｌ周りに配置された複数の基板９０ａからなる。より具体的には、複数の基板９０ａには、半導体装置９６以外の電子部品（キャパシタ９７および抵抗素子９８）が実装された第１基板９０ｇと、半導体装置９６が実装された第２基板９０ｈとが含まれており、第２基板９０ｈは、第１基板９０ｇより隔壁６０（図１参照）側に配置さ
れるように、第１基板９０ｇに一部が重なっている。
【００４０】
［実施形態５］
図７は、本発明の実施形態５に係る電動ポンプ１の隔壁６０の平面図である。なお、本実施形態に係る電動ポンプ１の基本的な構成は実施形態１と同様であり、隔壁６０の構成のみが相違する。従って、隔壁６０のみを説明する。図７に示すように、本形態では、隔壁６０には、第１ラジアル軸受１６を保持する軸受保持穴６６の周りには隔壁６０を貫通して第１壁部３１の内側に連通する第１開口部６７が形成されている。また、隔壁６０には、隔壁６０を円筒部６２より径方向外側で貫通して基板配置空間８０に連通する第２開口部６９が設けられている。従って、ポンプ室４５内を通る流体（気体）が基板配置空間８０を出入するため、半導体装置９６を直接、流体によって冷却することができる。本形態において、第２開口部６９は、モータ軸線Ｌ周りの複数個所に径方向に延在したスリット状に形成されている。
【００４１】
［他の実施形態］
上記実施形態では、モータ２がＤＣブラシレスモータであったが、モータ２がＤＣブラシレスモータ以外の場合に本発明を適用してもよい。上記実施形態では、電動ポンプ１で気体を扱う場合を説明したが、モータ基板９０に係る構成は、電動ポンプ１が液体を扱う場合に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…電動ポンプ、２…モータ、１０…ロータ、１１…回転軸、２０…ステータ、３０…ハウジング、３１…第１壁部、３２…第２壁部、３３…第３壁部、４０…ポンプケース、４１…吸入口、４２…吐出口、４５…ポンプ室、４６…インペラ、６０…隔壁、６１…板部、６２…円筒部、６５…凸部、６６…軸受保持穴、６７…第１開口部、６９…第２開口部、７０…熱伝導経路、７１…熱伝導体、８０…基板配置空間、９０…モータ基板、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ…基板、９０ｇ…第１基板、９０ｈ…第２基板、９１…第１面、９２…第２面、９６…半導体装置、９７…キャパシタ、９８…抵抗素子、Ｌ…モータ軸線、Ｌ１…出力側、Ｌ２…反出力側
【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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