(57)【要約】【課題】冷却が必要な電子部品は十分に冷却することのできる電動ブラシレスウォータポンプを提供する。【解決手段】閉塞端面２４Ａと開口端２４Ｂを有するロアケース２４と、ロアケース２４内に収納されインペラ２９を有するロータ２５と、インペラ２９を覆いロアケース２４との間に加圧室３２を形成するアッパケース２８と、ロアケース２４の外側に設けられたステータ３０と、ロアケース２４の閉塞端面２４Ａ外側に設けられ、ポンプ出力を制御するための電子部品が搭載された回路基板と、ロアケース２４、ステータ３０および回路基板を外周側より覆うハウジング２３，４５と、ハウジング４５の開口端面を覆うエンドカバー４４とを備えた電動ブラシレスウォータポンプであって、回路基板を回路基板３６と回路基板３７に分離し、発熱の大きなＭＯＳ型ＦＥＴ４１を基板３７に、発熱の小さな電解コンデンサ３８，３９を基板３６にそれぞれ搭載する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラを有するロータがケース内に収納され、そのケースの外側にステータが配置され、前記ステータに磁界を生じさせて前記ロータを回転駆動させる電動ブラシレスウォータポンプであって、
ポンプ本体に設けられポンプ出力を制御するための電子部品のうち、発熱の大きな大発熱電子部品を前記ケースの近傍に配置する一方、発熱の小さな小発熱電子部品を前記ステータおよび前記大発熱電子部品から離間させて配置したことを特徴とする電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項２】
一側に閉塞端面を有し他側に開口端が形成されたロアケースと、
前記ロアケースの内部に収納されるとともに、一端面側に設けられたインペラが前記開口端から突出した状態で配置されたロータと、
前記インペラを覆い前記ロアケースとの間に加圧室を形成するアッパケースと、
前記ロアケースの外側に設けられたステータと、
前記ロアケースの閉塞端面外側に設けられ、ポンプ出力を制御するための電子部品が搭載された回路基板と、
前記ロアケース、前記ステータおよび前記回路基板を外周側より覆うハウジングと、
前記ハウジングの開口端面を覆うエンドカバーとを備えた電動ブラシレスウォータポンプであって、
前記回路基板上の電子部品のうち、発熱の大きな大発熱電子部品を前記ロアケースの近傍に、発熱の小さな小発熱電子部品を前記エンドカバーの近傍にそれぞれ配置したことを特徴とする電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項３】
前記大発熱電子部品はＭＯＳ型ＦＥＴであり、前記小発熱電子部品は電解コンデンサやヒューズであることを特徴とする請求項１又は２記載の電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項４】
前記大発熱電子部品にはヒートシンクが設けられ、このヒートシンクは前記エンドカバーに形成された開口部に合わせて配置されていることを特徴とする請求項２記載の電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項５】
前記ハウジング内には熱伝導率の高い伝熱ポッティング材が充填され、かつ前記エンドカバー側には前記伝熱ポッティング材に接して熱伝導率の低い断熱ポッティング材が充填されて、前記ステータは前記伝熱ポッティング材で覆われ、前記小発熱電子部品は前記断熱ポッティング材で覆われていることを特徴とする請求項２又は３記載の電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項６】
前記伝熱ポッティング材は放熱シリコンであり、前記断熱ポッティング材はフィラー無しシリコンであることを特徴とする請求項５記載の電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項７】
前記伝熱ポッティング材は放熱シリコンであり、前記断熱ポッティング材は発泡シリコンであることを特徴とする請求項５記載の電動ブラシレスウォータポンプ。
【請求項８】
前記伝熱ポッティング材はフィラー無しシリコンであり、前記断熱ポッティング材は発泡シリコンであることを特徴とする請求項５記載の電動ブラシレスウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン冷却水を循環させるための電動ブラシレスウォータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、自動車等においては、エンジンの冷却水を循環させるために電動ブラシレスウォータポンプが設けられている。このような電動ブラシレスウォータポンプは、有底カップ形状のロアケースの内側にロータが、ロアケースの外側にステータがそれぞれ配置され、ステータの巻線に給電して磁界を発生させロータを回転させることにより、ロータに一体的に形成されたインペラを回転駆動させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、電動ブラシレスウォータポンプには回路基板が内蔵され、この回路基板には複数の電子部品が搭載されている。これら電子部品は、ステータの巻線への給電を調節してポンプ出力を制御するためのものであり、ＭＯＳ型ＦＥＴや電解コンデンサなどが含まれている。
【０００４】
上記電子部品のうち、ＭＯＳ型ＦＥＴは発熱が大きいため、冷却する必要がある。そこで、図６に示すような電動ブラシレスウォータポンプが同一出願人より提案されている（特願２００２−２２３３６号）。
【０００５】
図６に示した電動ブラシレスウォータポンプ１は、一側に閉塞端面２Ａを有し他側に開口端２Ｂが形成されたロアケース２と、ロアケース２の開口端２Ｂから突出したインペラ３を一端側に有しロアケース２内に収納されたロータ４と、インペラ３が設けられた空間にロアケース２と協働して加圧室５を形成するアッパケース６と、ロアケース２の外周面外側に設けられ巻線７を有するステータ８と、ロアケース２の閉塞端面２Ａ外側に設けられ、ステータ８の巻線７への電流を制御する電子部品９，１０，１１等が搭載された回路基板１２と、ロアケース２、ステータ８および回路基板１２を外周側より覆うハウジング１３と、ハウジング１３の開口端面を覆うエンドカバー１４とを備えている。
【０００６】
上記電動ブラシレスウォータポンプ１には、図７に示すように、電子部品として複数のＭＯＳ型ＦＥＴ１０が回路基板１２に搭載され、これらのＭＯＳ型ＦＥＴ１０を覆うようにヒートシンク１５が設けられている。ヒートシンク１５は複数のフィン１６を有し、これらのフィン１６はエンドカバー１４に形成された開口１４Ａから露出している。そして、ヒートシンク１５が空冷されることにより、ＭＯＳ型ＦＥＴ１０の冷却が行われるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１２３９９６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、熱の分布が平均化してしまうため、冷却を効率よく行う点では十分ではない。すなわち、ステータの巻線やＭＯＳ型ＦＥＴは発熱が大きく、電解コンデンサ等は発熱が小さいが、従来では、回路基板はステータの巻線の近傍に配置され、また回路基板上にはすべての電子部品が一緒に搭載されているために、熱の分布が平均化してしまい、電解コンデンサなど発熱量の小さな電子部品は十分すぎるほどに冷却できるが、逆にＭＯＳ型ＦＥＴなど発熱量の大きな電子部品は十分に冷却できない。
【０００９】
本発明の課題は、冷却が必要な電子部品は十分に冷却することのできる電動ブラシレスウォータポンプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インペラを有するロータがケース内に収納され、そのケースの外側にステータが配置され、前記ステータに磁界を生じさせて前記ロータを回転駆動させる電動ブラシレスウォータポンプであって、ポンプ本体に設けられポンプ出力を制御するための電子部品のうち、発熱の大きな大発熱電子部品を前記ケースの近傍に配置する一方、発熱の小さな小発熱電子部品を前記ステータおよび前記大発熱電子部品から離間させて配置したことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、大発熱電子部品と小発熱電子部品とが互いに離れた位置に配置されるので、熱の分布が平均化することはなく、特に冷却が必要な大発熱電子部品をケースの近傍に配置したので、ケース内を流れる流体（インペラで加圧される流体）によって大発熱電子部品を効率よく冷却することができる。また、小発熱電子部品は発熱の大きいステータや大発熱電子部品から離れた位置に配置されるので、ステータや大発熱電子部品の熱が小発熱電子部品に伝わりにくくなる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、一側に閉塞端面を有し他側に開口端が形成されたロアケースと、前記ロアケースの内部に収納されるとともに、一端面側に設けられたインペラが前記開口端から突出した状態で配置されたロータと、前記インペラを覆い前記ロアケースとの間に加圧室を形成するアッパケースと、前記ロアケースの外側に設けられたステータと、前記ロアケースの閉塞端面外側に設けられ、ポンプ出力を制御するための電子部品が搭載された回路基板と、前記ロアケース、前記ステータおよび前記回路基板を外周側より覆うハウジングと、前記ハウジングの開口端面を覆うエンドカバーとを備えた電動ブラシレスウォータポンプであって、前記回路基板上の電子部品のうち、発熱の大きな大発熱電子部品を前記ロアケースの近傍に、発熱の小さな小発熱電子部品を前記エンドカバーの近傍にそれぞれ配置したことを特徴としている。
【００１３】
上記各構成によれば、請求項１と同様に、大発熱電子部品と小発熱電子部品とが互いに離れた位置に配置されているので、熱の分布が平均化することはなく、特にケースの近傍に配置された大発熱電子部品を、ケース内を流れる流体によって効率よく冷却することができる。また、小発熱電子部品は大発熱電子部品から離れた位置に配置されるので、大発熱電子部品の熱が小発熱電子部品に伝わりにくくなる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記大発熱電子部品はＭＯＳ型ＦＥＴであり、前記小発熱電子部品は電解コンデンサやヒューズであることを特徴としている。ＭＯＳ型ＦＥＴは発熱量が大きいが、本発明ではＭＯＳ型ＦＥＴを効率よく冷却できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２において、前記大発熱電子部品にはヒートシンクが設けられ、このヒートシンクは前記エンドカバーに形成された開口部に合わせて配置されていることを特徴としている。大発熱電子部品で発生した熱をヒートシンクを介して放熱でき、その結果、大発熱電子部品を効率よく冷却できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３において、前記ハウジング内には熱伝導率の高い伝熱ポッティング材が充填され、かつ前記エンドカバー側には前記伝熱ポッティング材に接して熱伝導率の低い断熱ポッティング材が充填されて、前記ステータは前記伝熱ポッティング材で覆われ、前記小発熱電子部品は前記断熱ポッティング材で覆われていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、最も発熱が大きいステータが伝熱ポッティング材で覆われているので、ステータの熱は伝熱ポッティング材を介してハウジングに伝えられ、その結果、ステータの熱を効率よく外部へ放熱できる。また、小発熱電子部品は断熱ポッティング材で覆われているので、ステータで発生した熱が小発熱電子部品までは伝わりにくく、小発熱電子部品が熱によりダメージを受けるのを防止できる。
【００１８】
伝熱ポッティング材および断熱ポッティング材としては、請求項６〜８に記載のものを用いることができる。
【００１９】
すなわち、請求項６では、前記伝熱ポッティング材は放熱シリコンであり、前記断熱ポッティング材はフィラー無しシリコンであることを特徴としている。
【００２０】
請求項７では、前記伝熱ポッティング材は放熱シリコンであり、前記断熱ポッティング材は発泡シリコンであることを特徴としている。
【００２１】
請求項８では、前記伝熱ポッティング材はフィラー無しシリコンであり、前記断熱ポッティング材は発泡シリコンであることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る電動ブラシレスウォータポンプ２０の縦断面図である。この電動ブラシレスウォータポンプ２０は、図に示すように、ロアアセンブリ２１と、アッパアセンブリ２２とから構成されている。
【００２３】
ロアアセンブリ２１は略円筒形状のハウジング２３を有し、このハウジング２３の内部中央にロアケース２４が設けられている。ロアケース２４は、一側（図の左側）に閉塞端面２４Ａが設けられ、他側（図の右側）に開口端２４Ｂが形成されている。開口端２４Ｂには、その周辺部にフランジ部２４Ｃが形成されている。
【００２４】
ロアケース２４の内部にはロータ２５が設けられ、このロータ２５はベアリング２６を介してシャフト２７に回転自在に支持されている。シャフト２７は、一端側がロアケース２４の閉塞端面２４Ａに、他端側がアッパケース２８にそれぞれ支持されている。アッパケース２８については後述する。
【００２５】
ロータ２５には、その一端面にインペラ２９が一体的に形成され、このインペラ２９はロアケース２４の開口端２４Ｂよりも突出して設けられている。そして、ロータ２５がシャフト２７回りに回転すると、インペラ２９はロータ１５と共に回転する。
【００２６】
また、ハウジング２３の内部には、ロアケース２４の外周面との間にステータ３０が設けられている。ステータ３０はロアケース２４の外周側に一周に亘って配置され、かつステータ３０には巻線３１が設けられている。
【００２７】
アッパアセンブリ２２はアッパケース２８を有する。このアッパケース２８は、インペラ２９を覆いロアケース２４の開口端２４Ｂとの間に加圧室３２を形成している。アッパケース２８には、ネジ３３によってインレットパイプ３４が取り付けられている。アッパケース２８の周縁部は、ロアケース２４のフランジ部２４Ｃと共にネジ３５によってハウジング２３の端面に固定されている。
【００２８】
ロアケース２４の閉塞端面２４Ａの外側には、回路基板３６，３７が設けられている。回路基板３６には、図２に示すように、中央部に開口３６Ａが形成され、開口３６Ａの両側に電解コンデンサ３８，３９が搭載されている。また回路基板３６には、電解コンデンサ３８の横方にヒューズ４０が搭載されている。
【００２９】
回路基板３７は図３に示すように矩形状をなし、この回路基板３７には電子部品として複数のＭＯＳ型ＦＥＴ４１（図４参照）が搭載されている。また回路基板３７には、図４に示すように、ＭＯＳ型ＦＥＴ４１を覆うようにヒートシンク４２が設けられ、このヒートシンク４２には複数のフィン４３が形成されている。そして、回路基板３６に回路基板３７を組み付けたとき、フィン４３は回路基板３６の開口３６Ａ内に挿通され、エンドカバー４４の開口部４４Ａから外部に露出する。また、回路基板３７の中央には係合穴３７Ｃが形成されている。
【００３０】
回路基板３６の周縁部は、図２に示すように円環状の支持部材４５に支持されている。支持部材４５の一側端面はハウジング２３の端面に、他側端面はエンドカバー４４にそれぞれ接合されている。そして、エンドカバー４４と支持部材４５は、図５に示すように、ネジ４６によってハウジング２３に固定されている。なお、図２において、４５Ａはネジ４６が挿通される挿通穴である。
【００３１】
支持部材４５には、図５に示すように、内周面の２ヶ所に内側に突出した係合片４５Ｂが設けられ、これら係合片４５Ｂは回路基板３７上の両側端に支持している。また、ロアケース２４の閉塞端面２４Ａ中央部には突起２４Ｄが設けられ、この突起２４Ｄは、回路基板３７の裏面３７Ｂ中央の係合穴３７Ｃに係合している。これにより、回路基板３７はロアケース２４の閉塞端面２４Ａから僅かに離れた位置に位置決めされる。
【００３２】
一方、回路基板３６は上記したように支持部材４５に支持されており、回路基板３７よりエンドカバー４４に近い側に位置決めされている。
【００３３】
また、本実施の形態では、図１に示すように、ハウジング２３内の領域ａには熱伝導率の高い伝熱ポッティング材が充填され、かつ支持部材４５とエンドカバー４４側の領域ｂには前記伝熱ポッティング材に接して熱伝導率の低い断熱ポッティング材が充填されている。そのため、ステータ３０は伝熱ポッティング材で覆われ、電解コンデンサ３８，３９やヒューズ４０は断熱ポッティング材で覆われている。ここで、伝熱ポッティング材として放熱シリコンを、断熱ポッティング材としてフィラー無しシリコンをそれぞれ用いることができる。また、伝熱ポッティング材として放熱シリコンを、断熱ポッティング材として発泡シリコンをそれぞれ用いることができる。さらに、伝熱ポッティング材としてフィラー無しシリコンを、断熱ポッティング材として発泡シリコンをそれぞれ用いることもできる。
【００３４】
上記構成の電動ブラシレスウォータポンプ２０において、回路基板３６と回路基板３７とを分離し、小発熱電子部品である電解コンデンサ３８，３９やヒューズ４０を回路基板３６に、大発熱電子部品であるＭＯＳ型ＦＥＴ４１を回路基板３７にそれぞれ搭載したので、熱の分布は回路基板３７側が高く、回路基板３６側が低くなり、熱の分布の平均化を防止できる。
【００３５】
熱の分布が回路基板３７側で高くなっても、回路基板３７がロアケース２４の閉塞端面２４Ａから僅かに離れた位置に位置決めされているために、回路基板３７はロアケース２４内を流れる流体によって効率よく冷却され、ＭＯＳ型ＦＥＴ４１の熱が電解コンデンサ３８，３９やヒューズ４０に伝わるのを回避できる。
【００３６】
ステータ３０は最も発熱量が大きいが、ステータ３０で生じた熱はハウジング２３を介して外気中へ放熱されるため、ステータ３０に対しては十分な冷却が行われている。
【００３７】
また、ステータ３０が伝熱ポッティング材で覆われていると、ステータ３０の熱を効率よくハウジング２３へ伝えることが可能となる。さらに、電解コンデンサ３８，３９やヒューズ４０が断熱ポッティング材で覆われていると、ステータ３０の熱が電解コンデンサ３８，３９やヒューズ４０に伝わるのを極力抑えることが可能となる。この場合、ＭＯＳ型ＦＥＴ４１の熱はヒートシンク４２のフィン４３を介して外気中へ放熱される。
【００３８】
本実施の形態によれば、ステータ３０およびＭＯＳ型ＦＥＴ４１の熱が電解コンデンサ３８，３９に伝わりにくいので、電解コンデンサ３８，３９の寿命が長くなる。また、耐熱性の低い電解コンデンサを使用できるため、コスト低減に寄与する。
【００３９】
また、断熱ポッティング材として発泡シリコンを用いた場合、電動ブラシレスウォータポンプの重量を軽量化できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大発熱電子部品と小発熱電子部品とが互いに離れた位置に配置されるので、熱の分布が平均化することはなく、冷却が必要な大発熱電子部品を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動ブラシレスウォータポンプの縦断面図である。
【図２】小発電電子部品が搭載された回路基板が支持部材に支持されている様子を示す図である。
【図３】大発電電子部品が搭載された回路基板の平面図である。
【図４】小発電電子部品が搭載された回路基板と大発電電子部品が搭載された回路基板の斜視図である。
【図５】図２のＡ−Ａ線に沿った要部断面図である。
【図６】従来技術による電動ブラシレスウォータポンプの縦断面図である。
【図７】図６の電動ブラシレスウォータポンプにおける回路基板とエンドカバーの斜視図である。
【符号の説明】
２０  電動ブラシレスウォータポンプ
２３  ハウジング
２４  ロアケース
２５  ロータ
２８  アッパケース
２９  インペラ
３０  ステータ
３１  巻線
３２  加圧室
３６，３７  回路基板
３８，３９  電解コンデンサ
４０  ヒューズ
４１  ＭＯＳ型ＦＥＴ
４２  ヒートシンク
４３  フィン
４４  エンドカバー
４５  支持部材
【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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