(57)【要約】【課題】  ステータコイルで発生する熱を効果的に放熱する。【解決手段】  この電動ポンプ１０では、シャフト４６の一部はステータ３３に直接接触しており、かつ、シャフト４６の一部は第２ハウジング２０内の液体とも直接接触している。このため、ステータコイル３５で発生した熱はシャフト４６に伝導され、シャフト４６から第２ハウジング２０内の液体に伝導される。ロータ４３が回転することによって、第２ハウジング２０内の液体は頻繁に入れ替わるため、シャフト４６に伝導された熱は、次々に入れ替わる液体に伝導されて放熱される。また、シャフト４６はロータ４３とも直接接触しており、ロータ４３は液体と接触している。このため、シャフト４６に伝導された熱は、ロータ４３にも伝導され、次々に入れ替わる液体に伝導されて放熱される。【選択図】  図１
2007332840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室が形成されたケーシングと、
ポンプ室内に収容されており、略円筒状のマグネット部とそのマグネット部の一端を閉じると共にその外面に羽根が突設されたインペラ部とを有するロータと、
ポンプ室外のマグネット部と対向する位置に配置されており、コイルが巻回されたコアを有するステータと、を備えており、
ステータによってロータを回転駆動することで、ポンプ室内に液体を吸入して圧縮し、圧縮した液体をポンプ室外に吐出する電動ポンプであって、
ステータで発生する熱を放熱する放熱部材をさらに備えており、
その放熱部材の一方側はステータと熱的に接触し、他方側はポンプ室内に吸入した液体と直接接触することを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
前記放熱部材は、ステータの中心部に支持されるとともにロータを回転可能に支持するシャフトであることを特徴とする請求項１の電動ポンプ。
【請求項３】
前記放熱部材は、熱交換部と、この熱交換部と前記ステータを熱的に接続する伝熱部とを有しており、伝熱部はステータの外側面近傍に接続されていることを特徴とする請求項１の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ポンプに関するものである。詳しくは、電動ポンプのステータコイルで発生する熱を放熱する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動ポンプは、ポンプ室内に吸引した液体を昇圧してポンプ室外に吐出する装置である。電動ポンプはモータを内蔵しており、モータの動作を制御する電子制御装置を有している。電子制御装置は、基板と、基板上に実装された電子部品と、基板に設けられたターミナルと電気的に接続されたステータコイルを備えている。ステータコイルは通電されると発熱する。ステータコイルの周囲がロータに覆われていると、ステータコイルで発生する熱の逃げ場が無くなり、その熱によってステータコイルや回路基板や基板上に実装された電子部品等が高温になり破損する虞が生じる。
特許文献１の電動ポンプでは、熱伝導率が高い材質により形成した放熱シャフトの基端をステータに圧入固定するとともに、熱伝導率が高い材質により形成した放熱板を、放熱シャフトの先端に接触させて配置している。放熱板の一面には複数の溝を形成し、この面をポンプ外部に露出させて大気に接触させている。この構成によれば、ステータコイルの熱は放熱シャフトに伝導し、さらに放熱板に伝導する。放熱板の、外部に露出している面の表面積は大きくされており、放熱板に伝導した熱はこの面から大気中に放熱される。従って、ポンプ内部が高温になるのを抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９８１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電動ポンプでは、放熱板に伝導された熱は、外部に露出した面から大気中に放熱される。この技術によれば、ステータコイルで発生する熱をある程度は放熱することはできるが、放熱板から大気に放熱しているだけなので冷却能力が充分に高いとは言い難い。電動ポンプの小型化・高出力化のためには、ステータコイルの冷却能力の更なる向上が求められている。
本発明は、ステータコイルで発生する熱を充分に放熱することができる電動ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電動ポンプは、ポンプ室が形成されたケーシングと、ポンプ室内に収容されており、略円筒状のマグネット部とそのマグネット部の一端を閉じると共にその外面に羽根が突設されたインペラ部とを有するロータと、ポンプ室外のマグネット部と対向する位置に配置されており、コイルが巻回されたコアを有するステータと、を備えている。ステータによってロータを回転駆動すると、ポンプ室内に液体を吸入して圧縮し、圧縮した液体をポンプ室外に吐出する。この電動ポンプでは、ステータで発生する熱を放熱する放熱部材をさらに備えている。そして、放熱部材の一方側はステータと熱的に接触し、他方側はポンプ室内に吸入した液体と直接接触することを特徴とする。
本発明の電動ポンプでは、ステータコイルで発生する熱を放熱する放熱部材を有している。この放熱部材は、一方側がステータと熱的に接触しているため、ステータコイルで発生する熱はこの放熱部材に伝熱される。また、放熱部材の他方側がポンプ室内に吸入された液体と直接接触しているため、放熱部材に伝熱された熱はポンプ室内の液体に伝熱される。ポンプ室内の液体は次々に入れ替わるため、放熱部材に伝熱された熱は次々にポンプ外に排出される。本発明によれば、ステータコイルで発生する熱をポンプ室内の液体中に効果的に放熱することができるため、ステータコイルを充分に冷却することができる。
【０００６】
本発明の電動ポンプの一態様では、放熱部材はステータの中心部に支持されるとともにロータを回転可能に支持するシャフトであることが好ましい。
このような構成であると、ステータコイルで発生する熱は、ステータの中心部に支持されているロータのシャフトに伝導され、さらにポンプ室内で次々に入れ替わる液体に伝導される。このとき、ステータとシャフトとの接触面積を増やすほど、ステータコイルで発生する熱をシャフトに伝導させやすい。シャフトの軸径を大きくしたり、シャフトの長さを長くしたりすれば、シャフトの支持を強固にできるとともに、ステータコイルの冷却効率をも向上させることができる。
また、ロータのシャフトを放熱部材としても利用すれば、部材点数の増加を抑え、構成をシンプルにすることができる。
【０００７】
あるいは、本発明の電動ポンプでは、放熱部材は、熱交換部と、この熱交換部とステータを熱的に接続する伝熱部とを有している構成であってもよい。この場合、伝熱部はステータの外側面（外表面）近傍に接続されていることが好ましい。
このような構成であると、放熱部材のうち、ステータと熱的に接触しているのは伝熱部であり、吸入した液体と直接接触しているのは熱交換部とすることができる。ステータコイルで発生する熱は、伝熱部に伝導され、さらに熱交換部に伝導される。熱交換部に伝導された熱は次々に入れ替わる液体に伝導されることから、ステータコイルの冷却を効果的に行うことができる。また、伝熱部をステータの外側面近傍に接続することから、ステータの中心部に他の部材を配することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電動ポンプでは、ステータコイルの冷却を積極的に行うことができることから、ステータコイルで発生する熱を充分に放熱することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）  ロータのシャフトは、熱伝導率が高い材料で形成されており、通常品よりも軸径が大きく、長さが長く形成されている。
（形態２）  放熱部材の伝熱部としてターミナルを利用する。放熱部材の熱交換部は、回路基板の、ステータが配置されている側と反対側に配置されており、回路基板を貫通している伝熱部（ターミナル）と接続されている。熱交換部はカバーによって覆われており、カバーの上端面は基板本体によって液密に塞がれている。カバー内部とロータ室内部はパイプによって連通している。
【実施例】
【００１０】
（実施例１）  本発明を具現化した第１実施例について、図面を参照しながら説明する。本実施例は、液体（例えば、水）を吸入して昇圧し、その昇圧した液体を吐出する電動ポンプである。図１に示すように、電動ポンプ１０は、ハウジング１２、回路基板２３、ステータ３３、ロータ４３、ボディ５０を備えている。なお、以下においては、説明の便宜上、図１の上下を電動ポンプ１０の上下とし、左右を電動ポンプ１０の左右とする。ハウジング１２は樹脂成形品であり、その下部には、下方が開放された第１ハウジング凹部１４が形成されている。また、ハウジング１２の左側の上部には、横断面が円形状のハウジング凸部１５が形成されている。ハウジング凸部１５にはシャフト４６が固定されている。シャフト４６は、ハウジング凸部１５を形成する壁を上下に貫通している。シャフト４６とハウジング凸部１５の壁とは、液密にシールされている。シャフト４６の上端には後述するロータ４３が回転可能に取付けられ、シャフト４６の下端には後述するステータ３３が取付けられる。ハウジング凸部１５の側壁周りには、外壁１７が形成されている。ハウジング凸部１５と外壁１７によって、上方が開放された環状の第２ハウジング凹部２０が形成されている。
ハウジング凸部１５内には、下方が第１ハウジング凹部１４に連通する第３ハウジング凹部１６が形成されている。詳しくは後述するが、第３ハウジング凹部１６にはステータ３３が収容される。ハウジング１２の右側の上部には、コネクタ２１が設けられている。
【００１１】
回路基板２３は、基板本体２４と、電子部品（パワートランジスタ、パワーダイオード、コンデンサ、電源サージ吸収用ダイオード等）を有している。基板本体２４の両面にはプリント配線が施されている。電子部品は、基板本体２４の表側面（上側面）に実装されている。また、基板本体２４上には、ターミナル２６が装着されている。ターミナル２６は、電気路２８を介して、コネクタ２１と接続されている。コネクタ２１には、回路基板２３動作用の電力が供給される。基板本体２４の裏側面（下側面）には、チップトランジスタやチップ抵抗が設けられている。基板本体２４には、ターミナル３７を挿入するための図示しないターミナル用ランドが設けられている。ターミナル用ランドにターミナル３７を挿入することによって、基板本体２４にステータ３３が装着される。
ステータ３３は、ステータコア３４とステータコイル３５を備えている。ステータコア３４は、平面形状を有する薄鋼板を積層することによって形成されている。ステータコア３４の中心部には貫通孔３４ａが形成されている。貫通孔３４ａにはシャフト４６が貫通する。シャフト４６が貫通孔３４ａに貫通する状態では、シャフト４６の下端面がステータコア３４の下端面を超えて下方に位置している。貫通孔３４ａの内径とシャフト４６の外径とは略同一とされているため、シャフト４６の外周面と貫通孔３４ａの内周面（ステータコア３４）とが接触する。また、ステータコア３４の外周部にはスロットが放射状に形成されている。ステータコイル３５は、ステータコア３４の各スロットに巻き付けられている。
基板本体２４の各ターミナル用ランドには、ターミナル３７の下端部が半田付けされている。ターミナル３７の上端部は、ステータコア３４の下端部に固着されている。ターミナル３７は、図示を省略する配線によってステータコイル３５と接続されている。
ステータ３３は、ハウジング１２の第３ハウジング凹部１６に収容される。ステータ３３が第３ハウジング凹部１６に収容された状態では、シャフト４６の下端がステータコア３４の貫通孔３４ａに貫通し、回路基板２３はハウジング１２の第１ハウジング凹部１４に収容される。第１ハウジング凹部１４の残余空間には、ポッティング材４１が充填されている。
【００１２】
図２に示すロータ４３は樹脂製であり、その上部には、複数枚のフィン４４が形成されている（ロータ４３の上部が請求項でいうインペラ部に相当する。）。ロータ４３の下部には、筒状部４５が形成されている（ロータ４３の下部が請求項でいうマグネット部に相当する）。ロータ４３は磁性粉を含有することによって磁化されている。
ロータ４３の複数枚のフィン４４の中心部には垂直方向に伸びる孔４３ａが形成されている。この孔４３ａにはシャフト４６が通される。シャフト４６の上端はロータ４３の上端から突出している。ロータ４３がシャフト４６に装着された状態（図１に示す状態）では、ロータ４３はシャフト４６廻りに回転することができる。シャフト４６の上端にはネジ４７が固定されており、シャフト４６とネジ４７の頭部の間にはワッシャ４９が介装されている。ワッシャ４９は、ロータ４３がシャフト４６から外れることを防止している。ロータ４３の筒状部４５は、ハウジング１２の第２ハウジング凹部２０内に配置される。
ボディ５０は樹脂製であり、ロータ４３の上部を覆うようにして、ハウジング１２に溶着されている。ボディ５０には、吸入ポート５１と吐出ポート（図示省略）が形成されている。
【００１３】
回路基板２３は、ステータ３３の各ステータコイル３５に順次電力を供給する。すると、その磁力作用でロータ４３が回転する。ロータ４３が回転すると、吸入ポート５１から液体が吸入される。吸入された液体は、ロータ４３によって昇圧され、吐出ポートから吐出する。吸入された液体は、ハウジング１２の第２ハウジング凹部２０にも入り込む。第２ハウジング凹部２０に入り込んだ液体は、ロータ４３が回転することによって攪拌され、頻繁に入れ替わる。
【００１４】
ステータコイル３５は、通電されると発熱する。ステータコイル３５はその周囲をロータ４３に覆われている。このため、ステータコイル３５で発生する熱の逃げ場が無ければ、ステータコイル３５や基板回路２３や基板上に実装されている電子部品等が過熱されて破損する虞がある。
ステータコイル３５で発生した熱は、まずシャフト４６に伝導される。本実施例の電動ポンプ１０では、シャフト４６の一部が液体と直接接触している。ロータ４３が回転することによって、第２ハウジング２０内の液体は頻繁に入れ替わる。このため、シャフト４６に伝導された熱は、次々に入れ替わる液体に伝導されて放熱される。また、シャフト４６はロータ４３とも直接接触しており、ロータ４３は液体と接触している。このため、シャフト４６に伝導された熱は、ロータ４３にも伝導され、次々に入れ替わる液体に伝導されて放熱される。本実施例によれば、ステータコイル３５で発生する熱を効果的に逃がし、ステータコイル３５や基板回路２３や基板上に実装されている電子部品等が過熱されて破損することを防止することができる。
本実施例の電動ポンプ１０では、シャフト４６の径が従来品よりも大きめに形成されており、また、シャフト４６の長さが従来品よりも長めに形成されているため、ステータコア３４との接触面積が大きい。このため、シャフト４６の支持を強固にできるとともに、ステータコイル３５の冷却効率をも向上させることができる。
本実施例の電動ポンプ１０では、シャフト４６を放熱部材として利用することによって、部材点数の増加を抑え、構成をシンプルにすることができる。
【００１５】
（実施例２）  本発明を具現化した第２実施例について、図面を参照しながら説明する。本実施例も、液体を吸入して昇圧し、その昇圧した液体を吐出する電動ポンプである。ここでは主に本実施例の電動ポンプ１００と第１実施例の電動ポンプ１０との相違点について説明し、それ以外の点についての説明を省略する。第１実施例と同様に部材については共通の符合を使用して説明することとする。なお、以下においては、説明の便宜上、図３の上下を電動ポンプ１０の上下とする。
図３に示すように、ロータ１４３には、軸受部材１４７が固着されている。ハウジング凸部１１５には、シャフト１４６が固定されている。シャフト１４６のハウジング凸部１１５から突出した部分には、軸受部材１４７が回転可能に装着されている。従って、ロータ１４３は、シャフト１４６廻りに回転することができる。ロータ１４３がシャフト１４６に装着された状態では、ロータ１４３の筒状部４５は、ハウジング１２の第２ハウジング凹部２０内に配置される。ハウジング凸部１１５の、シャフト１４６の下端を支持している部分１１５ａには、ステータコア１３４が固定されている。ステータコア１３４の下面には、複数のターミナル３７が設けられている。各ターミナル３７は、ステータコア１３４の下面の外縁近傍に配置されている。各ターミナル３７は、ステータコア１３４の下面から垂直下方に延び、基板本体２４を貫通している。
【００１６】
回路基板２３の下方には、ヒートシンク１２０が配設されている。ヒートシンク１２０の上面には、ターミナル３７の下端部が接続されている。ヒートシンク１２０にターミナル３７が接続された状態では、ヒートシンク１２０の上面と基板本体２４の下面は離反した状態となっている。
基板本体２４の下面には、ヒートシンク１２０を覆うヒートシンクカバー１２２が取り付けられている。ヒートシンクカバー１２２は、シートシンク１２０の下方と側面を覆う形状であり、上端が基板本体２４の下面に液密に固着されている。図４と図５と図６に示すように、ヒートシンクカバー１２４の対向する２側面には、それぞれパイプ１２４，１２６の一端が取り付けられている。パイプ１２４の他端は外壁１７の側面に取り付けられている。パイプ１２６の他端は吐出ポート５２に取り付けられている。パイプ１２４と外壁１７とは液密にシールされており、パイプ１２６と吐出ポート５２も液密にシールされている。ヒートシンクカバー１２４内と第２ハウジング凹部２０はパイプ１２４を介して連通しており、ヒートシンクカバー１２４内と吐出ポート５２はパイプ１２６を介して連通している。
第１ハウジング凹部１４の残余空間には、ポッティング材４１が充填されている。ヒートシンクカバー１２２の下部は、ポッティング材４１に覆われることなく外部に露出している。
【００１７】
本実施例の電動ポンプ１００では、回路基板２３の下面にヒートシンクカバー１２２に覆われたヒートシンク１２０が固着されている。ヒートシンクカバー１２２には、２本のパイプ１２４，１２６が取り付けられており、パイプ１２４によってヒートシンクカバー１２２内と第２ハウジング凹部２０とが連通し、パイプ１２６によってヒートシンクカバー１２２内と吐出ポート５２とが連通している。第２ハウジング凹部２０内に収容されているロータ１４３が回転すると、吸入ポート５１から吸い込まれた液体は、第２ハウジング凹部２０内に侵入すると共に、ロータ４３の回転によって昇圧されて吐出ポート５２から吐出される。吐出ポート５２内の液体は第２ハウジング凹部２０内の液体より圧力が高いため、吐出ポート５２を流れる液体の一部がパイプ１２６を介してヒートシンクカバー１２２内に流れる。ヒートシンクカバー１２２内に流れた液体は、パイプ１２４を介して第２ハウジング凹部２０内に戻される。
【００１８】
本実施例の電動ポンプ１００では、ステータコイル３５で発生した熱は、まずターミナル３７に伝導される。ターミナル３７に伝導された熱は、その下端に取り付けられているヒートシンク１２０に伝導される。ヒートシンク１２０に伝導された熱は、ヒートシンクカバー１２２内に次々と送り込まれてくる液体に伝導される。昇温したヒートシンクカバー１２２内の液体は、次々に第２ハウジング凹部２０内に戻される。ヒートシンクカバー１２２内の液体に伝導された熱は、第２ハウジング凹部２０内で次々に入れ替わる液体に伝導されて放熱される。つまり、ヒートシンク１２０は次々に入れ替わる液体によって冷却される。このため、ターミナル３７に伝導された熱は、ヒートシンク１２０に伝導され、次々に入れ替わる液体に伝導されて放熱される。本実施例によれば、ステータコイル３５で発生する熱を効果的に逃がし、ステータコイル３５や基板回路２３や基板上に実装されている電子部品等が過熱されて破損することを防止することができる。
また、本実施例では、ステータコア１３４に設けた複数のターミナル３７によってステータコイル３５の熱をヒートシンク１２０に伝導するため、ステータコイル３５の熱を効果的にヒートシンク１２０に伝導することができる。また、各ターミナル３７はステータコア１３４の外側面（外表面）近傍に設けられており、ステータコア１３４の中心部には放熱部材が設けられていない。このため、ステータコア１３４とハウジング凸部１１５との結合部１１５ａを軸方向に長く設定することができ、ステータ３３をハウジング凸部１１５に強固に固定することができる。
【００１９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施例に係る電動ポンプの縦断面図。
【図２】第１実施例に係るロータの縦断面図。
【図３】第２実施例に係る電動ポンプの縦断面図。
【図４】第２実施例に係る電動ポンプの側面図。
【図５】図４と同方向から見たときの第２実施例に係る電動ポンプの要部縦断面図。
【図６】図３と同方向から見たときの第２実施例に係る電動ポンプの要部縦断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１０：電動ポンプ（第１実施例）
１２：ハウジング
１４：第１ハウジング凹部
１５：ハウジング凸部
１６：第３ハウジング凹部
１７：外壁
２０：第２ハウジング凹部
２１：コネクタ
２３：回路基板
２４：基板本体
２６：ターミナル
２８：電気路
３３：ステータ
３４：ステータコア
３５：ステータコイル
３７：ターミナル
４１：ポッティング材
４３：ロータ
４４：フィン
４５：筒状部
４６：シャフト
５０：ボディ
５１：吸入ポート
５２：吐出ポート
１００：電動ポンプ（第２実施例）
１１５：ハウジング凸部
１２０：ヒートシンク
１２２：ヒートシンクカバー
１２４：パイプ
１２６：パイプ
１３４：ステータコア
１４３：ロータ
１４６：シャフト
１４７：軸受部材
【図１】
2007332840.tif 000003
【図２】
2007332840.tif 000004
【図３】
2007332840.tif 000005
【図４】
2007332840.tif 000006
【図５】
2007332840.tif 000007
【図６】
2007332840.tif 000008