(57)【要約】【目的】ポンプに電動機を一体的に組み合わせたものにおいて、そのモータ部及び回路部の発熱を効率的に冷却するための構造を備えた車両用の電動ポンプとすること。【構成】送液手段を有するポンプ部１と、ポンプ部１を駆動するシャフト２２とシャフト２２が固着されるモータロータ２３と吸気孔２１１を有するモータハウジング２１とからなるモータ部２と、流通孔３２１が形成された回路基板３２を有する回路部３と、回路部３に装着され且つ多数の突起軸状のフィン４２が形成されたヒートシンク４と、モータ部２に装着されるファン２４とからなること。シャフト２２の軸方向を水平方向として設置された状態で、シャフト２２よりもヒートシンク４の下方領域のフィン４２のいずれかに排気孔４３が形成され、ファン２４の回転にて吸気孔２１１から流通孔３２１を介して排気孔４３に空気が流通してなること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送液手段を有するポンプ部と、該ポンプ部を駆動するシャフトと該シャフトが固着されるモータロータと吸気孔を有するモータハウジングとからなるモータ部と、流通孔が形成された回路基板を有する回路部と、該回路部に装着され且つ多数の突起軸状のフィンが形成されたヒートシンクと、前記モータ部に装着されるファンとからなり、前記シャフトの軸方向を水平方向として設置された状態で、該シャフトよりも前記ヒートシンクの下方領域のフィンのいずれかに排気孔が形成され、前記ファンの回転にて前記吸気孔から前記流通孔を介して前記排気孔に空気が流通してなることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記排気孔が形成されるフィンは、軸方向に延在するスリットが形成され、フィンの直径方向に前記スリットを介して放射状に分割されてなることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記回路基板の流通孔はパワー素子近傍に配置されてな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、ポンプに電動機を一体的に組み合わせたものにおいて、そのモータ部及び回路部の発熱を効率的に冷却するための構造を備えた車両用の電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却機構を有する回転電機として、特許文献１が存在する。特許文献１に開示された構成では、ケース3の内部にシャフト２２を介して回転自在に配設された回転子6と、ケース3の内部に回転子6の外周を取り囲むように配設された固定子8と、ヒートシンク13の素子取付面13aに取り付けられ、回転子6の回転を電気的に制御する発熱素子(16,20)と、ケース3に穿設された吸気孔2aおよび排気孔2bと、回転子6の軸方向端面に固着され、回転子6とともに回転して吸気孔2aからケース3内に吸気し、排気孔2bからケース3外に排気する冷却風の流れを生成するファン7とを備えている。
【０００３】
そして、断面円形の多数の通風孔(30a,30b,30c)が孔方向を互いに平行とし、且つ、素子取付面13aと平行として吸気側開孔面(13b,15b)から排気側開孔面(13c,15c)に至るようにヒートシンク13に穿設されている。さらに、ヒートシンク13が、吸気側開孔面(13b，15b)を吸気孔2aに相対して、且つ通風孔(30a,30b,30c)の孔方向を冷却風の流れ方向に一致させて配設されている。さらにまた、ヒートシンク13は、孔方向と直交する冷却風の通過断面積が冷却風の流れ方向の上流側に対して下流側を大きくするように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６８２９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された発明の構成には、以下のような課題が存在する。ヒートシンク13に断面円形の多数の通風孔(30a,30b,30c)が形成されている。そして、ヒートシンクの放熱効果を高めるために、接触面積を増やそうとして断面円形の多数の通風孔(30a,30b,30c)の長さを長くしようとすると必然的にヒートシンク13が大きくなって重くなってしまう。機器を車両に搭載するには、大きさや重さを所定以下に制限する必要があり、そのために、放熱効果には限界があった。
【０００６】
また、特許文献１の図１に記載されているように、排気孔2bは上向きに開口されているため水、砂等の異物が入り易い。回転電機内に水や砂等が浸入すると漏電や回転不良等が発生する恐れがあるため、極力避ける必要がある。特許文献１における図１の左上に配置されている通風孔30aは水平方向にヒートシンク13を貫通して開口しているため、通風孔30aから浸入してきた水や砂は独りでに（自然に放置しても）モータハウジング外に排出されることは無い。
【０００７】
それどころか通風孔30a内はファン7によってモータ内に向かって風が流れているため、通風孔30a内に留まった水や砂はモータ内に移動しまいモータの故障の原因となってしまうものである。そこで、本発明が解決しようとする課題(技術的課題)は、極めて簡単な構成によって、モータ部及び回路部から発生する発熱を効率的に冷却し、製造コストを低減し、装置全体をコンパクトにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、
送液手段を有するポンプ部と、該ポンプ部を駆動するシャフトと該シャフトが固着されるモータロータと吸気孔を有するモータハウジングとからなるモータ部と、流通孔が形成された回路基板を有する回路部と、該回路部に装着され且つ多数の突起軸状のフィンが形成されたヒートシンクと、前記モータ部に装着されるファンとからなり、前記シャフトの軸方向を水平方向として設置された状態で、該シャフトよりも前記ヒートシンクの下方領域のフィンのいずれかに排気孔が形成され、前記ファンの回転にて前記吸気孔から前記流通孔を介して前記排気孔に空気が流通してなる電動ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。
【０００９】
請求項２の発明を、請求項１において、前記排気孔が形成されるフィンは、軸方向に延在するスリットが形成され、フィンの直径方向に前記スリットを介して放射状に分割されてなる電動ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記回路基板の流通孔はパワー素子近傍に配置されてなる電動ポンプとしたことにより、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明では、モータ部のモータハウジングには吸気孔が形成され、回路部の回路基板には、流通孔が形成されており、ヒートシンクには、突起軸状の多数のフィンが形成され、且ついずれかのフィンに排気孔が形成されており、前記吸気孔と前記排気孔とは流通孔を介して空気流通可能な構成となっている。さらにモータ部に装着されてシャフトと共に回転するファンによって、吸気孔から排気孔に向かって強制的に空気流通を行わせることによって、排気孔が形成されていることによりヒートシンクの冷却効率を向上させることができる。
【００１１】
特に、多数のフィンのいずれかに排気孔が形成されていることにより、ヒートシンクと空気との接触面積を大きく確保することができ、ヒートシンクの面積を大きくすることがないので、小形化且つ軽量化することができる。さらに、排気孔はフィンに形成されており、排気孔自体がフィンによって保護された状態であり、且つ排気孔は空気が排出される側の孔であることから、常時排気圧力がかかるため、排気孔から水、砂等の異物は入り難い構造となっている。よって、電動ポンプ内部の回路基板を保護する構造にできる。
【００１２】
さらに、前記モータ部のシャフトの軸方向を水平方向に配置した状態で、該シャフトよりも前記ヒートシンクの下方領域のフィンのいずれか又は全部に前記排気孔が形成される構成としているので、本発明における電動ポンプのシャフトを水平とした場合に、排気孔から排出された空気が上昇してヒートシンクの上方領域のフィンを排出空気の流れによって冷却することにより、ヒートシンク自体の冷却効率を、より一層向上させることができる利点がある。
【００１３】
請求項２の発明では、前記排気孔が形成されるフィンは、軸方向に延在するスリットが形成され、フィンの直径方向に前記スリットを介して放射状に分割された構造としているので、排気孔から排出される空気はスリット間を通過することにより、空気とヒートシンクの接触面積を増加させることができる。そのために放熱効果がより一層高まる。
【００１４】
さらに、フィンはスリットを介して放射方向に分割された構造により、排気孔から排出された空気は、フィンから放射状に流れ、排気孔が形成されたフィンのみならず、その周囲に空気を送りこむことができ、ヒートシンクの外面に均一な空気の流れを構成することができ、優れた冷却性能を有するものにできる。請求項３の発明では、前記回路基板の流通孔はパワー素子近傍に配置された構成としたことにより、特に高熱を発生するパワー素子の冷却を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の構成を示す縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ1−Ｙ1矢視図、（Ｃ）は（Ｂ）の（ア）部拡大図、（Ｄ）は（Ｃ）のＹ2−Ｙ2矢視拡大断面図である。
【図２】（Ａ）はモータロータ及びモータロータに装着されたファンの斜視図、（Ｂ）は別のタイプのモータロータ及びモータロータに装着されたファンの縦断側面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ3−Ｙ3矢視図である。
【図３】（Ａ）はフィンの第１実施形態の一部切除した斜視図、（Ｂ）はフィンの第２実施形態の斜視図である。
【図４】（Ａ）はフィンの第３実施形態の一部切除した正面図、（Ｂ）はフィンの第３実施形態の変形例の一部切除した正面図である。
【図５】（Ａ）は本発明において、空気がファンによって流通孔及び排気孔から排出される状態を示す要部の拡大縦断側面図、（Ｂ）はＹ4−Ｙ4矢視拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。本発明は、電動ポンプであり、図１（Ａ）に示すように、主にオイルポンプとして使用されるポンプ部１と、モータ部２と、回路部３と、ヒートシンク４とから構成され、軸方向に沿ってポンプ部１，モータ部２，回路部３，ヒートシンク４の順番で接続される。本発明の電動ポンプは、後述するシャフト２２の軸方向が水平となるように車体の所定位置に設置することが原則である。
【００１７】
ポンプ部１は、ポンプケース１１と、駆動ロータ１２と、  従動ロータ１３と、オイルシール１４とから構成される。前記ポンプケース１１には、ロータ室１１aが形成され、該ロータ室１１aの中心寄りの位置には軸受孔１１ｂが形成され、該軸受孔１１ｂを中心として略左右対称に吸入ポート１１ｃと吐出ポート１１ｄとが形成されている。駆動ロータ１２と従動ロータ１３のタイプは、内接歯車タイプのロータを採用している〔図１（Ａ）参照〕。また、特に図示しないが、前記駆動ロータ１２と前記従動ロータ１３とを外歯歯車同士を組み合わせた外接歯車タイプのロータが採用されたものであっても構わない。
【００１８】
本発明では、図１（Ａ）に示すように、駆動ロータ１２及び従動ロータ１３は、内接歯車タイプが使用されるものとして説明する。したがって、駆動ロータ１２はインナーロータが使用され、従動ロータ１３はアウターロータが使用される。前記駆動ロータ（インナーロータ）２１は、複数のトロコイド形状の外歯を有し、前記従動ロータ（アウターロータ）２２は、前記駆動ロータ１２より１枚以上多くした内歯を有するものであり、駆動ロータ１２の外歯と従動ロータ１３の内歯とが滑らかに接触しつつ相互に回転し続ける。
【００１９】
駆動ロータ１２の外歯と、従動ロータ１３の内歯とによって構成される空隙を歯間空間Ｓ（セル）と称する。駆動ロータ１２の回転中心にはボス孔が形成されモータ部２のシャフト２２が挿通され、駆動ロータ１２とシャフト２２とは、一体となって回転するようにキー等にて周方向に固定される。ポンプケース１１には、オイルシール１４が装着されるための窪み部が形成され、ポンプケース１１に装着されたオイルシール１４は、ポンプケース１１とシャフト２２との間の隙間を漏れてきたオイルがモータ部２側に漏れることを防止する役目をなしている。
【００２０】
モータ部２は、モータハウジング２１，シャフト２２，モータロータ２３，ファン２４，ステータ２５から構成される。モータハウジング２１は、中空円筒形状に形成されたものであり、後述するモールド樹脂で形成されステータ２５を覆うように形成されている。本発明の電動ポンプは、シャフト２２の軸方向が水平となるように設置することが原則であり、そのためにモータハウジング２１は、その軸方向が水平となるように設置される。
【００２１】
したがって、モータハウジング２１には、直径方向において上下方向が存在し、基本的には電動ポンプが車両に取り付けられた状態で、モータハウジング２１の直径方向の上方を上部とし、直径方向下方を下部とする。そして、モータハウジング２１の下部側（下端）に上下方向に貫通する吸気孔２１１が形成される。該吸気孔２１１は、直径が数ｍｍ程度の小径孔である。また、モータハウジング２１の軸方向に沿って、下部側のいずれの位置に形成されても構わない。具体的には、前記吸気孔２１１は、モータハウジング２１の軸方向において、前記ポンプケース１１との接続側寄りに形成されることで冷却効率を高めることができる。
【００２２】
また、吸気孔２１１の形状を略半円形として、モータハウジング２１の軸方向端部に切欠き形状の窪みとして形成されることもある。この場合には、モータハウジング２１をポンプケース１１に接合することにより、略貫通孔状の吸気孔２１１を形成することができる。この切欠き状の吸気孔２１１は形状が簡単で、製造が容易となる。モータハウジング２１に形成された吸気孔２１１は、モータハウジング２１の内部を放熱させるための空気を取り込む貫通孔であり、モータハウジング２１の下部側に形成されることで、水、砂等の異物がモータ部２の内部に入り込み難くすることができる。
【００２３】
前記吸気孔２１１が形成される孔通路方向は、電動ポンプが車両に取り付けられた状態でモータハウジング２１に対して上下方向に配置される。これによって、水、砂等の異物が吸気孔２１１内を上昇してモータハウジング２１内部に入り難いようにしている。また、もし仮に、吸気孔２１１から、モータハウジング２１内部に水、砂等の異物が入ってしまったとしても、該吸気孔２１１は、モータハウジング２１の最下部に形成されているため、一旦、モータハウジング２１内に入った水、砂等の異物は吸入口から再度排出され易いものにできる。
【００２４】
シャフト２２は、その軸方向の一端が後述するモータロータ２３に固着され、軸方向の他端が前記ポンプ部１のポンプ室１１に延在して、駆動ロータ１２を回転駆動することができるように構成されている。本発明の電動ポンプは、前述したように車体に対して、シャフト２２を基準とし、その軸方向に水平方向（厳密な水平方向に限らず略水平方向も含む）となるように設置される。
【００２５】
前記モータロータ２３は、ロータベース２３１と、ロータマグネット２３２とから構成される。ロータベース２３１は、略カップ形状をなし、底部２３１ａ及び円筒側部２３１ｂとから構成される。底部２３１ａは、円板形状に形成され、直径中心に前記シャフト２２の軸端部が固着されている。ロータマグネット２３２は、円筒形状であり、ロータベース２３１の円筒側部２３１ｂに装着される。
【００２６】
前記シャフト２２は、前記ロータベース２３１の底部２３１ａに圧入等の手段によって取り付けられる。モータロータ２３において、ロータマグネット２３２が焼結磁性体の場合には、焼結ロータと称される。さらに、ロータマグネット２３２がプラスチックマグネットとして成形されることもある。このようなモータロータ２３を樹脂ロータと称する。
【００２７】
モータロータ２３のロータマグネット２３２は、後述するステータ２５の内周側に位置して回転するものであり、ロータマグネット２３２の外周と、ステータ２５の内周との隙間は数ｍｍとなる。ステータ２５の磁力によりロータマグネット２３２が回転し、該ロータマグネット２３２によって、モータロータ２３及びシャフト２２が回転することによりポンプとしての機能を発揮する。
【００２８】
ファン２４は、前記モータロータ２３の回転と共に回転するものであり、前記モータハウジング２１の吸気孔２１１から吸入した空気を後述するヒートシンク４の排気孔に向けて流通させる役目をなす。ファン２４は、円板形状の回転基部２４１の外周側面に複数の羽根２４２，２４２，…が等間隔に形成されたものであり、これらは樹脂成形により一体形成されたものである〔図２（Ａ）参照〕。
【００２９】
また、前記ファン２４は、焼結体等にて金型から形成されることもある。ファン２４は、ロータベース２３１の底部２３１ａ箇所に設けられる。具体的には、シャフト２２に固着されたロータベース２３１の軸方向一端が底部２３１ａの外方に向かって突出するように形成され、シャフト２２の突出部にファン２４が固着される。つまり、モータロータ２３が回転することにより、シャフト２２が回転し、該シャフト２２の回転によってファン２４が回転する〔図１（Ａ）参照〕。
【００３０】
また、ファン２４の別の実施形態として、ロータベース２３１の底部２３１ａで、シャフト２２と円筒側部２３１ｂとの間にファン２４を構成するための複数の羽根２４２，２４２，…と、該羽根２４２，２４２，…と共に通気孔２４３，２４３，…が形成されるものである〔図２（Ｂ），（Ｃ）参照〕。そして、ロータベース２３１の回転と共に底部２３１ａが回転することにより、ファン２４が回転することになる。ステータ２５は、前記モータハウジング２１の内周側に装着されている。
【００３１】
回路部３は、回路ハウジング３１に回路基板３２が装着されている。回路基板３２には前記ステータ２５を制御、駆動するパワー素子３３が装着されている。該パワー素子３３は、前記モータロータ２３の位相を検出してそれぞれのコイルにどのように通電するかを演算する素子の演算結果を元に実際にコイルに電気を送る半導体素子である。回路基板３２には、流通孔３２１が形成されている〔図１（Ａ）参照〕。該流通孔３２１は、前記モータ部２と後述するヒートシンク４との間の空気流通を行う役目をなしている。流通孔３２１は、前記パワー素子３３の近傍に形成される。これによって、パワー素子３３の近傍に強制的に空気が流れ、パワー素子３３からの発熱をより多く放熱することができる。
【００３２】
ヒートシンク４は、アルミ合金等の熱伝導率の良い（熱を伝え易い）金属から形成され、ベース板４１と、多数のフィン４２，４２，…とから構成される。ベース板４１は、略円板形状である。フィン４２は突起軸状に形成され、具体的には円筒円柱形状に形成されている。ヒートシンク４は、前記回路ハウジング３１に接続される。ヒートシンク４のベース板４１は、モータ部２のシャフト２２の軸方向に直交するようにして前記モータハウジング２１に装着されるものであり、電動ポンプをシャフト２２の軸方向が水平となるように基本設置した状態で、ベース板４１のシャフト２２を基準として下方側の領域を下方領域Ｓｄと称し、上方側を上方領域Ｓｕと称する〔図１（Ａ），（Ｂ）参照〕。
【００３３】
そしてベース板４１の下方領域Ｓｄに形成された多数のフィン４２，４２，…のいずれかには、排気孔４３が形成されている。該排気孔４３は、ベース板４１を貫通するものであり、且つ、フィン４２を通してファン２４によって強制的に送風された空気を外部に排出するものである。排気孔４３により排出する行程で空気はフィン４２に直接触れるので、ヒートシンク４の冷却効率をより一層向上させる。
【００３４】
排気孔４３を有するフィン４２は、ベース板４１の板面に対して直角となる方向に軸状突起の小円筒円柱形状として形成されている。また、フィン４２は、円筒形状とした部分の周壁に軸方向に沿う複数のスリット４２１，４２１，…が形成されている。すなわち、フィン４２は、スリット４２１によって分割される。具体的には、複数の実施形態が存在し、その第１実施形態では、４個のスリット４２１が等間隔に形成される〔図１（Ｃ），図３（Ａ）参照〕。つまり、スリット４２１が角度９０度おきにを計４箇所に形成されることによって、フィン４２の周壁が４個の円弧状のブロックとして形成される。
【００３５】
このように、フィン４２に軸方向に沿うスリット４２１が複数形成されることで、排気孔４３から排出される空気はヒートシンク４とより多くの面積で触れることとなるため、放熱効果が高まる。換言すれば、排気孔４３からスリット４２１にも空気が流れるため、スリット４２１の表面積だけ排出された空気はより多くの面積でヒートシンクに触れ合うため放熱効果が高まる。
【００３６】
次に、フィン４２の第２実施形態として、スリット４２１は、２個形成されるタイプが存在する〔図３（Ｂ）参照〕。この実施形態では、フィン４２は、２個の円弧状ブロックに分離される。また、フィン４２の第３実施形態として、スリット４２１が３個形成されるタイプが存在する（図４参照）。このタイプでは、フィン４２の周壁が３個の円弧状ブロックに分離される。外部からの水は、スリット４２１により表面張力のため浸入しにくくできる効果を奏する。
【００３７】
このように、本発明における電動ポンプをシャフト２２の軸方向を水平にした設置した状態で、ヒートシンク４のシャフト２２よりも下方に位置する領域（下方領域Ｓｄ）に形成されたフィン４２，４２，…のいずれかに排気孔４３を設けたことで、排気孔４３から排出される空気は、フィン４２の直径方向において放射状に排出され、周囲のフィン４２，４２，…によって放熱され、ヒートシンク４の冷却効率を向上させることができるものである〔図１（Ａ），図５参照〕。
【符号の説明】
【００３８】
１…ポンプ部、２…モータ部、２１…モータハウジング、２１１…吸気孔、
２２…シャフト、２３…モータロータ、２４…ファン、３…回路部、
３２…回路基板、３２１…流通孔、３３…パワー素子、４…ヒートシンク、
４２…フィン、４３…排気孔、４２１…スリット。
【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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