(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジング（１２）及び長手方向のロータ軸線（１７）を規定するロータ（１３）を備えた自動車用電動型液体ポンプ（１０）であって、
前記ポンプハウジング（１２）の一方の長手方向端に備えられ、ステータコイル（２２）を含む電動モータ（２０）と、
前記ステータコイル（２２）を励磁する複数のパワー半導体（５６）を備えて、前記ポンプハウジング（１２）の他方の長手方向端に配置されたパワー電子機器室（５０）と、
内部にて前記電動モータ（２０）によって駆動されるポンプロータ（３６）がポンプ室入口（４３）からポンプ室出口（４５）に向けて液体を送り込むべく回転するポンプ室（３０）と、
横断面内にて、前記パワー電子機器室（５０）から前記ポンプ室（３０）を分離する金属製の分離壁（４０）と
を具備した自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項２】
前記パワー半導体（５６）は前記分離壁（４０）に熱伝導的に接続して設けられている請求項１に記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項３】
前記ポンプ室入口（４３）は前記分離壁（４０）における平坦面（４１）の凹所（４２）によって実現されている請求項１又は２に記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項４】
前記ポンプ室出口（４５）は前記分離壁（４０）における前記平坦面（４１）の凹所（４４）によって実現されている請求項１〜３の何れかに記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項５】
前記パワー半導体（５６）は、前記ポンプ室出口（４５）よりも前記ポンプ室入口（４３）に近接して配置されている請求項１〜４の何れかに記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項６】
前記分離壁（４０）の真ん中に中央凹所（４６）が備えられ、該中央凹所がロータ軸（１５）及び／又は前記ポンプロータに対して軸線方向に対向している請求項１〜５の何れかに記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項７】
前記中央凹所（４６）は前記ポンプ室出口（４５）に流体的に接続されている請求項６に記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項８】
前記分離壁（４０）には前記中央凹所（４６）と前記ポンプ室出口（４５）とを接続する接続通路としての凹所（４８）が備えられている請求項７に記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項９】
前記ステータコイル（２２）は、前記分離壁（４０）からポンプロータ（３６）を離れる方向に引き付けられるべくモータロータ（２４）に対して軸線方向にオフセットしている請求項１〜８の何れかに記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項１０】
前記液体ポンプは潤滑液ポンプである請求項１〜９の何れかに記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【請求項１１】
前記ポンプロータ（３６）はゲロータ形のロータである請求項１〜９の何れかに記載の自動車用電動型液体ポンプ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の電動型液体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用電動型液体ポンプは、自動車のエンジンや他の装置に例えば冷却液又は潤滑液等の液体を送り込むために使用される。
【０００３】
従来、この種のポンプは３つの機能部分、即ち、電動モータを含むモータセクション、モータ制御の電子機器セクション及びポンプセクションに区分され、長手方向でみて、モータセクションはモータ制御の電子機器セクションとポンプセクションとの間の真ん中に備えられている。このような配置は、モータの電子機器と電動モータとの間の短い電気接続を可能にする。モータの電子機器は複数のパワー半導体を備え、これらパワー半導体は過熱及び損傷を回避するために冷却されなければならない。従来のポンプの場合、パワー半導体の冷却は通常、潤滑液で冷却されたハウジング及びポンプハウジング外の環境空気により実現されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液体ポンプセクションはモータ制御の電子機器セクションから遠く離れているので、液体自体はパワー半導体を十分且つ効率的に冷却するうえで役立たない。
【０００５】
本発明の目的は、複数のパワー半導体の冷却を改善した自動車用電動型液体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】
【０００６】
請求項１に係る自動車用電動型液体ポンプはポンプハウジング及びロータを備え、該ロータはポンプの長手軸線を規定する。ポンプはステータコイルを含む電動モータを備え、該電動モータはポンプハウジングの一方の長手方向端に配置され、他の２つのセクション間にて軸線方向に配置されているものではない。ポンプハウジング内にはパワー電子機器室が規定され、該パワー電子機器室はポンプロータのステータコイルを電気的に励磁する複数のパワー半導体を備えている。パワー電子機器室はポンプハウジングの他方の長手方向端に配置され、他の２つのセクション間に配置されているものではない。他方の長手方向端のパワー電子機器室と一方の長手方向端に配置された電動モータと間にはポンプ室が備えられ、該ポンプ室では、電動モータによりロータ軸を介して駆動されるポンプロータがポンプ室入口からポンプ室出口に液体を送り出すべく回転する。換言すれば、ポンプロータを含むポンプ室は一方の長手方向側のパワー電子機器室と他方の長手方向側の電動モータとの間に配置されている。ポンプ室は幾何学的にみてポンプハウジングの長手方向の真ん中に配置される必要はない。
【０００７】
ポンプ室及びパワー電子機器室は金属製の分離壁によって区画され、該分離壁は長手軸線に対する横断面内に存在する。分離壁は吸い込まれた液体を含むポンプ室の１つの壁を規定するので、高い冷却能を備えた液体によって常時冷却される。付け加えて、ポンプ室内の液体とパワー半導体との間の総距離は非常に短く、数ミリメータ程度の短さである。自動車に適用される冷却液又は潤滑液の最高温度が１２０℃よりも高くなることは決してないので、このような配置は通常の環境下にて、分離壁が１２０℃よりも暖かくならないことを保証する。１４０℃〜１５０℃の最高作動温度のパワー半導体が入手可能であるので、これらパワー半導体の過熱を確実に排除可能となる。
【０００８】
本発明の好適な実施形態によれば、複数のパワー半導体は分離壁と熱伝導的に接続して備えられている。このことは、パワー半導体が分離壁に直接に接触していることを意味するものではない。しかし、パワー半導体と分離壁との間のエアギャップを無しにしてパワー半導体が分離壁に接続されていることは本質的なことである。
【０００９】
好ましくは、パワー半導体は、金属、熱伝導性のペースト及び／又は熱伝導性の糊又は接着剤等の良好な熱伝導性能を備えた材料のみによって分離壁に接続されている。
【００１０】
本発明の好適な実施形態によれば、ポンプ室入口はポンプ室に面する分離壁の面に設けた凹所として実現される。この特徴は総面積の増加を導き、これにより、ポンプ室内の液体と分離壁との間の熱交換が改善される。付け加えて、ポンプ室入口を通じてポンプ室内に流入する流入液体は、分離壁に近接且つ隣接した液体の乱れを増大させ、これはポンプ室内の液体と分離壁との間の熱交換を増加させる。
【００１１】
代替又は付加的に、ポンプ室出口は分離壁における平坦面に設けた凹所として実現され、ここでの凹所はポンプ入口が凹所である場合と同様な作用及結果をもたらす。
【００１２】
好ましくは、複数のパワー半導体はポンプ室出口よりもポンプ室入口に近接して配置されている。ポンプ室入口の周囲及びポンプ室入口に正対する領域は分離壁の最も冷たい領域となる。何故なら、これは、総面積の増加、その領域での液体の乱れの増大及びポンプ室からポンプ室出口を通じて流出する液体に比べて前記流入液体が冷たいという事実に依る。ポンプ室から流出する加圧液体はポンプ室出口での液体圧の増加に起因した熱力学効果でも暖められるので、流入液体は加圧流体よりも冷たい。この結果、ポンプ室入口に近接した箇所での冷却能は分離壁で得られる最高のものとなる。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、分離壁の径方向中央に中央凹所又はポケットが備えられ、これにより、中央凹所はロータ軸及び／又はポンプロータに対して軸線方向に向き合う。この特徴はポンプ室に面した分離壁の総面積を増加させ、ポンプ室内の液体と分離壁との間の熱交換を増加させる。
【００１４】
好ましくは、中央凹所はポンプ室出口に流体的に接続されている。ポンプ室出口での液体圧はポンプ室内よりも高く、中央凹所内の液体圧は分離壁から離れる方向に、中央凹所に対向したロータ軸及び又はポンプロータを押す。この結果、液体で満たされた十分なギャップが発生され、これにより、ギャップ内の液体の乱れはロータ軸及びポンプロータが回転している限り大きく、ポンプ室内の液体と分離壁との間の領域で強力な熱交換が実現される。好ましくは、ポンプ室出口と中央凹所との間の流体的な接続は接続通路としての分離壁の接続凹所によって実現される。
【００１５】
本発明の好適な実施形態によれば、電動モータのステータコイルは、分離壁から軸線方向に離れる方向にモータ軸及びポンプモータを引き付けるべく、モータロータに対して軸線方向にオフセットしている。この結果、液体で満たされた十分な横断ギャップが電動モータが電気的に活動している限り発生され、ここでのギャップは一方の側でのロータ軸及び／又はポンプロータと他方の側での分離壁との間に規定される。このことはその領域での液体と分離壁との間の熱交換を劇的に改善する結果となる。
【００１６】
一般的に、液体ポンプは、ねじ型圧縮機やベーンポンプ等の正圧の容量ポンプとして実現される。好ましくは、液体ポンプは潤滑液ポンプとして実現され、他の好適な実施形態によれば、ポンプはゲロータ型のポンプである。
【００１７】
以下、本発明の一実施形態が図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】パワー電子機器室からポンプ室を分離する分離壁を含んだ自動車用電動型液ポンプの概略的な縦断面図である。
【図２】ポンプ室に面した分離壁の面を示し、図１中、II-II線に沿うポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１，２は自動車用の電動型液ポンプ１０を示し、該電動型液ポンプ１０は自動車の内燃機関のための加圧潤滑液を提供する潤滑液ポンプとして構成されている。
【００２０】
ポンプ１０はポンプハウジング１２を備え、該ポンプハウジング１２は長手方向でみて、３つのセクション、即ち、一方のポンプ端での電動モータ２０と、他方のポンプ端で電子機器セクション５２を規定するパワー電子機器室５０と、該パワー電子機器室５０と電動モータ２０との間に配置されたポンプセクションを規定するポンプ室３０とを含む。ポンプ１０にはロータ１３が備えられ、該ロータ１３は長手方向のロータ軸線１７を規定するロータ軸１５を含む。該ロータ軸１５はハウジング１２に２つのローラ軸受１８，１９によって回転自在に支持されている。ハウジング１２は実質的にハウジング円筒２０を含む、該ハウジング円筒２０はハウジング１２の長手方向の両端にて別個のカバー１４，１６によって閉塞されている。
【００２１】
電動モータ２０はブラシレスＤＣモータであって、モータ制御の電子機器によって電気的に整流され、モータ制御の電子機器はパワー電子機器室５０内に備えられている。モータ２０は永久磁石のモータロータ２４及びステータコイル２２を備え、該ステータコイル２２は幾つかのパワー半導体５６によって電気的に励磁される。パワー半導体５６はパワー電子機器室５０内に配置されている。
【００２２】
モータセクションは、ポンプ室３０を備えたポンプセクション３２から第１の横断分離壁２６によって分離されている。ポンプ室３０内には、内側ポンプロータ３６及び外側ポンプロータ３４が備えられ、これらロータ３６，３５はゲロータを形成し、ポンプ室入口４３からポンプ室出口４５に潤滑液を送り込む。
【００２３】
モータ室３０は、パワー電子機器室５０を液密にして含む電子機器セクション５２から第２の横断分離壁４０によって分離されている。該第２の横断分離壁４０には、ポンプ室１３に面した第１平坦面４１及びパワー電子機器室５０に面した第２平坦面５１が備えられている。第２の横断分離壁４０は第１平坦面４１に幾つかの凹所を備え、これら凹所は図２の平面図に示されている。側方を向いたポンプ室入口４３は、三日月形の入口凹所４２によって形成され、側方を向いたポンプ室出口４５は他の三日月形の出口凹所４４によって形成されている。
【００２４】
第２の横断分離壁の第２平坦面５１にはその中央に中央凹所４６が備えられ、該中央凹所４６はポンプ室出口４５に径方向通路となる凹所４８によって流体的に接続されている。凹所４８は第２の横断分離壁４０に設けられている。ポンプ室出口４５での流体圧力は通常、ポンプ室内の全ての領域で最も高い。中央凹所４６がポンプ室出口４５に流体的に接続されているので、ポンプ室出口４５での高い流体圧は中央凹所４６にも存在する。この結果、ロータ軸１５及びポンプロータ３６は第２の横断分離壁４０から離間する方向に押され、ポンプロータ３６を含む一方の側となるロータ軸１５とポンプ室３０と面した第２の横断分離壁の他方の側となる第２平坦面４１との間には常時、十分なギャップ５７が確保されている。該ギャップ５７はポンプ液で満たされ、該ポンプ液は本実施形態では潤滑液である。
【００２５】
図１から明らかなように、電動モータのステータコイル２２はモータロータ２４に対し、長手方向にオフセットＸだけオフセットしている。ステータコイル２２が励磁されたなら、永久磁石のモータロータ２４及びポンプロータ３６を含み且つモータロータに接続されたロータ軸１５は、ポンプ室３０及びパワー電子機器室５０を分離している第２の横断分離壁４０から離間するように軸線方向に引き付けられ、これにより、液充満ギャップ５７の生成がもたらされる。該液充満ギャップ５７は、ロータ１３側の複数の回転部分と第２の横断分離壁４０との間の摩擦接触を回避させ、ポンプ室３０と第２の横断分離壁４０との間の熱交換を改善する。
【００２６】
パワー半導体５６はプリント配線基板５４に取り付けられ、また、該プリント配線基板５４はパワー半導体５６を制御する電子制御装置を含んでいる。パワー半導体５６は複数のパワーモス電界効果トランジスタ(MOSFETs)又は他の種類のパワー半導体である。プリント配線基板５４の裏面は第２の横断分離壁４０に熱伝導性の糊又は接着剤によって接続され、パワー半導体５６と金属からなる第２の横断分離壁４０との間の熱伝導的な接続及び結合が保証されている。
【００２７】
図２から明らかなように、パワー半導体５６は全て、ポンプ室出口４５ではなく、ポンプ室入口４３に隣接し且つポンプ室入口４３の反対側に備えられている。液体の温度は一般的にポンプ室入口４３にて、より低いので、ポンプ室入口４３に近接したパワー半導体５６の配置はパワー半導体５６の冷却を改善する。
【図１】
0005926463.tif 000002
【図２】
0005926463.tif 000003