(57)【要約】【課題】放熱性を向上させることにより、製造コストの増大が抑えられる流体ポンプ装置を提供する。【解決手段】流体ポンプ装置１は、キャン部６に収容されたステータ７、及びステータ７の周囲に回転可能に配設されたロータ１０とを備えたモータ部２と、ロータ１０と共に回転するインペラ２６が備えられたポンプ室２８を有するポンプ部３とから構成されている。ステータ７が収容されたキャン部６の中央には、冷却水循環穴６ｅが形成されている。冷却水循環穴６ｅは、軸受固定部１３を挟んだ反ポンプ部３側で、前記ステータ７の内周に沿って周回状に形成されている。流体ポンプ装置１が作動すると、ロータ１０の回転と共にインペラ２６が回転してポンプ室２８に循環液が導入される。そして、導入された循環液の一部が冷却水循環穴６ｅに導入される。【選択図】      図１
2005320918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを備えたステータと、
前記ステータの外側に配設され回転軸部で支持されて回転するロータと、
前記ロータの回転と共に回転するインペラと、
前記インペラが配設され、該インペラの回転により循環液の吸入及び排出が行われるポンプ室と、
回路素子を備え前記コイルに駆動電流を供給する制御回路装置と
を備えた流体ポンプ装置であって、
前記ステータの内側に循環液が導入される冷却水循環部を備えたことを特徴とする流体ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体ポンプ装置において、
前記冷却水循環部は、前記回転軸部を挟んだ反ポンプ室側で、前記ステータの内周に沿って周回状に形成されていることを特徴とする流体ポンプ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の流体ポンプ装置において、
前記回転軸部は、水中軸受を備え、
前記冷却水循環部は、前記回転軸部から反ポンプ室側に向かって凹設されていることを特徴とする流体ポンプ装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流体ポンプ装置において、
前記回転軸部は、前記ステータの軸方向に沿って、前記ステータの内側に入り込んで形成されていることを特徴とする流体ポンプ装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の流体ポンプ装置において、
前記回転軸部の外周面には、前記冷却水循環部における循環液の循環を促進する循環促進部が形成されていることを特徴とする流体ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体ポンプ装置に係り、詳しくはアウタロータ型のブラシレスモータを用いた流体ポンプ装置における冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウタロータ型のブラシレスモータを用いた流体ポンプ装置が知られている。この流体ポンプ装置を作動させると、インペラを回転させるためのモータ部において、ステータに備えられたコイルが発熱する。一般的に、アウタロータ型のブラシレスモータを用いた流体ポンプ装置は、発熱を伴うコイルがロータの内側に備えられるため、コイルから発生する熱が外部空気や循環液に放熱され難い構造となっている。従って、コイルから発生する熱がモータ部の内部にこもり、モータ部の制御を行う制御回路装置に悪影響を及ぼす。
【０００３】
そこで、放熱性を向上させるための構成を備えた流体ポンプ装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１にて開示されている流体ポンプ装置は、ポンプ部とモータ部とが一体構造となっている。モータ部は、円筒状のモータ側ケースを備えている。反ポンプ部側のモータ側ケースの端部には、風通し穴が形成されている。また、モータ側ケースの側壁には、該モータ側ケースの内外を連通する開口部が形成されている。更に、モータ側ケース内において、コイルを備えたステータとポンプ室との間に配設された回路基板には、複数の風通し用の穴が形成されている。このような流体ポンプ装置を作動させると、モータ側ケースの端部に形成された風通し穴から、外部の空気が冷却風として取り込まれる。そして、取り込まれた冷却風は、コアのティース部の間を通ることによりコア及びコイルを冷却した後、開口部から外部に排出される。また、モータ部の内部に取り込まれた冷却風の一部は、回路基板に形成された穴を通って回路装置を冷却し、その後開口部から排出される。
【０００４】
ところで、ブラシレスモータを用いたアウタロータ型の流体ポンプ装置には、図３に示すような構成のものも知られている。図３に示す流体ポンプ装置４０は、モータ部４１とポンプ部４２とを備えている。モータ部４１は、モータ側ケース４３と、ロータ４４と、コイル４５を備えたステータ４６とを備えている。ポンプ部４２は、ロータ４４に取着され、該ロータ４４と一体回転されるインペラ４７を備えている。即ち、この流体ポンプ装置４０は、モータ部４１のロータ４４が、該流体ポンプ装置４０にて吸入・吐出される循環液の経路中に配設されている。従って、流体ポンプ装置４０においては、特許文献１に記載されているような冷却方法を適用することができない。しかし、ステータ４６を収容するキャン部４９を介して該ステータ４６に設けられたコイル４５の熱が循環液に伝達されるために若干の冷却効果が期待されるが、十分にコイル４５を冷却することができない。このため、流体ポンプ装置４０においては、制御回路装置４８に放熱構造を施したり、使用環境、即ち高温となる雰囲気温度にも適応することができる回路素子を使用したりすることが考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２７４３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、流体ポンプ装置４０の制御回路装置４８に放熱構造を施すと、製造コストが増大するという問題がある。また、高温となる雰囲気温度にも適応することができる回路素子は、一般的に高価であり、そのような回路素子を使用することも製造コストの増大を招く原因となる。従って、制御回路装置に放熱構造を施したり、使用環境に適応することができる回路素子を使用したりせず、流体ポンプ装置の構造の中で放熱性を向上させて雰囲気温度の上昇を抑制することが望まれる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、放熱性を向上させることにより、製造コストの増大を抑えることができる流体ポンプ装置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、請求項１に記載の発明は、コイルを備えたステータと、前記ステータの外側に配設され回転軸部で支持されて回転するロータと、前記ロータの回転と共に回転するインペラと、前記インペラが配設され、該インペラの回転により循環液の吸入及び排出が行われるポンプ室と、回路素子を備え前記コイルに駆動電流を供給する制御回路装置とを備えた流体ポンプ装置であって、前記ステータの内側に循環液が導入される冷却水循環部を備えた。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の流体ポンプ装置において、前記冷却水循環部は、前記回転軸部を挟んだ反ポンプ室側で、前記ステータの内周に沿って周回状に形成されている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の流体ポンプ装置において、前記回転軸部は、水中軸受を備え、前記冷却水循環部は、前記回転軸部から反ポンプ室側に向かって凹設されている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の流体ポンプ装置において、前記回転軸部は、前記ステータの軸方向に沿って、前記ステータの内側に入り込んで形成されている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の流体ポンプ装置において、前記回転軸部の外周面には、前記冷却水循環部における循環液の循環を促進する循環促進部が形成されている。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、流体ポンプ装置は、冷却水循環部を備えている。流体ポンプ装置が作動されると、循環液の一部が冷却水循環部に導入され、導入された循環液によってステータの内側が冷却される。従って、ステータに備えられているコイルから発生される熱は、冷却水循環部に導入された循環液に放熱され、流体ポンプ装置内の雰囲気温度の上昇が抑制される。このように、冷却水循環部を備えることにより放熱性が向上されるため、制御回路装置に放熱構造を施したり、高温となる雰囲気温度に適応することができる回路素子を使用したりする必要がなく、製造コストの増大を抑えることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、冷却水循環部は、回転軸部を挟んだ反ポンプ室側に形成されているため、発熱を伴うコイルを備えたステータ側に循環液が導入される。また、冷却水循環部は、ステータの内周に沿って周回状に形成されていることから、冷却水循環部の表面積がより大きくなる。従って、ステータを冷却する面積が大きくなり、より放熱性を向上させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、冷却水循環部は、水中軸受を備えた回転軸部側から反ポンプ室側に向かって凹設されている。従って、冷却水循環部には、水中軸受を介してポンプ室側から循環液が容易に導入される。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、回転軸部は、ステータの軸方向に沿って、ステータの内側に入り込んで形成されている。従って、ポンプ室における回転軸部の占める割合を減少させることができ、循環液の流路を拡大することができる。循環液の流路が拡大されると、流水抵抗が低減されてポンプ効率が上昇する。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、回転軸部の外周面に形成された循環促進部により、冷却水循環部に導入される循環液の循環が促進される。循環液の循環が促進されると、熱を吸収した循環液は次々と排出され、まだ熱を吸収していない冷却水が次々と冷却水循環部に導入されるため、ステータにおける放熱性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、放熱性を向上させることにより、製造コストの増大が抑えられる流体ポンプ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に本実施形態の流体ポンプ装置１を示す。流体ポンプ装置１は、自動車に搭載されるラジエータの冷却水を循環させるために用いられるものである。
【００１９】
図１に示すように、流体ポンプ装置１は、モータ部２とポンプ部３とから構成される。モータ部２は、合成樹脂よりなる円筒状のモータ側ケース４を備えている。モータ側ケース４の反ポンプ部３側の端部は、エンドフレーム５にて閉塞されている。
【００２０】
モータ側ケース４の内側には、該モータ側ケース４と一体に形成されたキャン部６が設けられている。キャン部６は、ステータ７を収容するための円環状の収容穴６ａを備えている。収容穴６ａは、反ポンプ部３側に開口部６ｂを有する。収容穴６ａに収容されたステータ７は、ステータコア８と、該ステータコア８に巻線が巻回されてなるコイル９とから構成される。
【００２１】
モータ側ケース４とキャン部６との間には、ロータ１０が回転可能に収容されている。ロータ１０は、該ロータ１０と、モータ側ケース４及びキャン部６との間に、流体ポンプ装置１内を循環する循環液（本実施形態ではラジエータの冷却水）が流通可能な間隙１１を有して配設されている。このロータ１０は、着磁が施された円筒部１０ａと、該円筒部１０ａのポンプ部３側の端部を覆う円板状のインペラ固定部１０ｂとを備えている。インペラ固定部１０ｂの中央部には、軸受固定部１３が形成されている。軸受固定部１３は、インペラ固定部１０ｂから反ポンプ部３側に向かって突出して形成されており、ステータ７の軸方向に沿ってステータ７の内側に入り込んでいる。この軸受固定部１３は、キャン部６のポンプ部３側の端部中央においてステータ７の内側に入り込んで形成された収容穴６ｃに収容されている。尚、軸受固定部１３の外周面と収容穴６ｃの内周面との間には、前記間隙１１と連通する間隙１４が設けられている。
【００２２】
図２に示すように、軸受固定部１３の外周面には、循環促進部としてのスパイラル溝１３ａが形成されている。スパイラル溝１３ａは、軸受固定部１３の外周面において、螺旋状に形成される溝である。また、図１に示すように、軸受固定部１３の中央部には収容孔１３ｂが形成されており、該収容孔１３ｂには水中軸受１５が収容されている。この水中軸受１５の外周面と軸受固定部１３の内周面との間を循環液（本実施形態ではラジエータの冷却水）が流通可能となっている。水中軸受１５は、前記ロータ１０を回転可能に支持する回転軸１６を保持している。回転軸１６の反ポンプ部３側の端部は、前記収容穴６ｃの底部中央に形成された固定穴６ｄに固定されている。尚、軸受固定部１３、水中軸受１５、及び回転軸１６は回転軸部を構成する。
【００２３】
前記収容穴６ｃの底部には、冷却水循環部としての冷却水循環穴６ｅが形成されている。冷却水循環穴６ｅは、軸受固定部１３を挟んだ反ポンプ部３側（後述の反ポンプ室２８側）で、前記ステータ７の内周に沿って周回状に形成されている。言い換えると、前記固定穴６ｄの周囲に形成された冷却水循環穴６ｅは円環状の穴であり、水中軸受１５を固定している軸受固定部１３から反ポンプ部３側に向かって凹設されている。この冷却水循環穴６ｅは、前記間隙１４と連通している。
【００２４】
前記キャン部６の開口部６ｂ側には、流体ポンプ装置１の動作を制御する制御回路装置１７が配設されている。制御回路装置１７は、複数の回路素子１８が固定された回路基板１９を備えている。回路基板１９は、ねじ２０によってキャン部６の中央部に固定されている。また、回路基板１９には、外部から電源を供給するための配線２１〜２３が接続されている。配線２１〜２３は、前記エンドフレーム５に形成された挿通孔５ａから流体ポンプ装置１の外部に出て、図示しない車載のバッテリに接続されている。
【００２５】
ポンプ部３は、ポンプカバー２５と、インペラ２６とを備えている。ポンプカバー２５は、ねじ２７によりモータ側ケース４に対して固定されている。このポンプカバー２５と、ロータ１０のインペラ固定部１０ｂとにより囲まれる領域がポンプ室２８となる。前記間隙１１は、このポンプ室２８に連通している。
【００２６】
インペラ２６は、ポンプ室２８に収容されており、円板状の基板部２６ａと、該基板部２６ａと一体に形成された複数枚の羽根部２６ｂとから構成される。このインペラ２６の中央部には、流入孔２６ｃが形成されている。前記基板部２６ａは、ロータ１０のインペラ固定部１０ｂに固定されている。また、基板部２６ａの反モータ部２側の面には、複数の羽根部２６ｂが放射状に配設されている。このようなインペラ２６は、ロータ１０が回転すると、該ロータ１０と一体に回転する。
【００２７】
前記ポンプカバー２５は、その中央部に、外方へ突出して該ポンプカバー２５と一体に形成された筒状の吸入部２５ａを備えている。この吸入部２５ａの先端部は吸入口２５ｂとなっている。また、吸入部２５ａの基端部内側には、前記回転軸１６のポンプ部３側の端部を固定する支持部材２９が配設されている。支持部材２９は、回転軸１６を固定する固定穴２９ａが形成された軸部２９ｂと、ポンプカバー２５に対して軸部２９ｂを固定する固定部２９ｃとから構成される。そして、軸部２９ｂの外周面と、インペラ２６の流入孔２６ｃの内周面とから形成される空間は、吸入口２５ｂから吸入された循環液が通る流路３０となる。
【００２８】
ポンプカバー２５の外周部には、インペラ２６の径方向外側に位置する吐出通路３１が形成されている。そして、該吐出通路３１は図示しない吐出口に連通している。
上記のように構成された流体ポンプ装置１では、制御回路装置１７からコイル９に駆動電流が供給されると、該駆動電流に基づいてステータ７に回転磁界が発生され、その回転磁界に基づいてロータ１０が回転する。ロータ１０の回転によりインペラ２６が回転されると、循環液が吸入口２５ｂからポンプ室２８に流入する。流入した循環液は、流路３０及び流入孔２６ｃを介して羽根部２６ｂの方へ引き込まれる。そして、循環液は、インペラ２６の径方向外側から吐出通路３１へ流入し、吐出口からはき出される。
【００２９】
この時、循環液の一部は、流路３０から、軸受固定部１３の内周面と水中軸受１５の外周面との間を通って、冷却水循環穴６ｅに導入される。そして、冷却水循環穴６ｅに導入された循環液に、コイル９により発生された熱が放熱されてステータ７の内側が冷却される。ステータ７の内側を冷却した循環液は、間隙１４及び間隙１１を通って吐出通路３１に流入し、吐出口からはき出される。その際、軸受固定部１３の外周面にスパイラル溝１３ａが形成されているため、ロータ１０が回転して軸受固定部１３が回転すると、軸受固定部１３の外周部、即ち間隙１４及び冷却水循環穴６ｅにおいて渦流が発生され、循環液の循環が促進される。
【００３０】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）流体ポンプ装置１は、冷却水循環穴６ｅを備えている。流体ポンプ装置１が作動されると、循環液の一部が冷却水循環穴６ｅに導入され、導入された循環液によってステータ７の内側が冷却される。従って、ステータ７に備えられているコイル９から発生される熱は、冷却水循環穴６ｅに導入された循環液に放熱され、流体ポンプ装置１内の雰囲気温度の上昇が抑制される。このように冷却水循環穴６ｅを備えることにより放熱性が向上されるため、制御回路装置１７に放熱構造を施したり、高温となる雰囲気温度に適応することができる回路素子を使用したりする必要がなく、製造コストの増大を抑えることができる。
【００３１】
（２）冷却水循環穴６ｅは、軸受固定部１３、水中軸受１５、及び回転軸１６を挟んだ反ポンプ部３側（反ポンプ室２８側）に形成されているため、発熱を伴うコイル９を備えたステータ７側に循環液が導入される。流体ポンプ装置１においては、ステータ７が収容されたキャン部６の反ポンプ部３側に制御回路装置１７が固定されていることから、冷却水循環穴６ｅを反ポンプ部３側（反インペラ２６側）に形成することにより、コイル９が発生する熱が制御回路装置１７に与える影響をより低減させることができる。
【００３２】
（３）冷却水循環穴６ｅは、ステータ７の内周に沿って周回状に形成されていることから、冷却水循環穴６ｅの表面積が大きくなる。従って、ステータ７を冷却する面積が大きくなり、より放熱性を向上させることができる。
【００３３】
（４）冷却水循環穴６ｅは、水中軸受１５を備えた軸受固定部１３から反ポンプ部３側（反ポンプ室２８側）に向かって凹設されている。従って、冷却水循環穴６ｅには、水中軸受１５を介してポンプ部３側から循環液が容易に導入される。
【００３４】
（５）軸受固定部１３は、ステータ７の軸方向に沿って、ステータ７の内側に入り込んで形成されていることから、水中軸受１５及び回転軸１６も、ステータ７の内側に入り込んだ位置で保持される。従って、ポンプ室２８における軸受固定部１３、水中軸受１５、及び回転軸１６の占める割合が減少するため、循環液の流路３０を拡大することができる。その結果、流水抵抗が低減されてポンプ効率が上昇する。
【００３５】
（６）軸受固定部１３の外周面にはスパイラル溝１３ａが形成されているため、ロータ１０が回転すると、間隙１４及び冷却水循環穴６ｅにおいて渦流が発生され、循環液の循環が促進される。循環液の循環が促進されると、コイル９から発生された熱を吸収した循環液が次々と排出され、まだ熱を吸収していない循環液が次々と冷却水循環穴６ｅに導入される。従って、ステータ７における放熱性を更に向上させることができる。
【００３６】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、循環促進部として軸受固定部１３の外周面にスパイラル溝１３ａが形成されているがこれに限らない。例えば、スパイラル溝１３ａの代わりに、軸受固定部１３の外周面において螺旋状に連続して形成される突条部を設けてもよい。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
○上記実施形態では、水中軸受１５を利用しているため、循環液は、水中軸受１５の外周面と軸受固定部１３の内周面との間を通って冷却水循環穴６ｅに導入される。しかしながら、これに限らない。例えば、軸受固定部１３に、循環液が流通可能で、ポンプ室２８と冷却水循環穴６ｅとを連通するような孔を形成して、循環液を冷却水循環穴６ｅに導入してもよい。
【００３８】
○上記実施形態では、冷却水循環穴６ｅは、ステータ７の内周に沿って周回状に形成されているが、これに限らない。例えば、冷却水循環穴６ｅは、ステータ７の内側で、固定穴６ｄの周囲に複数設けられる穴（円環状でない）であってもよい。
【００３９】
○上記実施形態では、流体ポンプ装置１は、自動車に搭載されるラジエータの冷却水を循環させるために用いられているが、その他の用途に使用されるものであってもよい。
上記実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
【００４０】
（イ）請求項５に記載の流体ポンプ装置において、前記循環促進部は、前記回転軸部の外周面に螺旋状に形成されたスパイラル溝であることを特徴とする流体ポンプ装置。
このように構成すると、スパイラル溝が形成された回転軸部が回転することにより、回転軸部の外周部で渦流が発生し、循環液の循環を促進させることができる。循環液の循環が促進されると、コイルから発生された熱を吸収した循環液が次々と排出され、まだ熱を吸収していない循環液が次々と冷却水循環部に導入されるため、ステータにおける放熱性を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】流体ポンプ装置を示す断面図。
【図２】軸受固定部の正面図。
【図３】従来の流体ポンプ装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
６ｅ…冷却水循環部としての冷却水循環穴、７…ステータ、９…コイル、１０…ロータ、１３…回転軸部を構成する軸受固定部、１５…回転軸部を構成する水中軸受、１６…回転軸部を構成する回転軸、１７…制御回路装置、１８…回路素子、２６…インペラ、２８…ポンプ室。
【図１】
2005320918.tif 000003
【図２】
2005320918.tif 000004
【図３】
2005320918.tif 000005