(57)【要約】【課題】ステータコイルの発熱により高温となるステータコイル及び制御基板を効率よく冷却できる電動ポンプを提供する。【解決手段】ケース本体２０に、ステータコイル１１、制御基板１２、インペラ１６を有するロータ１３、及び、インペラ１６を収容する渦室１７を備えると共に、渦室１７に流体を吸入する吸入口２４、及び、当該吸入口２４から渦室１７に連通する吸入流路２５と、渦室１７から流体を吐出する吐出口２６、及び、渦室１７から吐出口２６に連通する吐出流路２７と、吸入流路２５から流体を分岐して吐出する分岐部２８と、分岐部２８に連通し、ステータコイル１１及び制御基板１２が配置された部位の外側部位に沿って形成された冷却流路４０と、冷却流路４０の流体を吐出流路２７に合流させる合流部２９とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体に、ステータコイル、当該ステータコイルに対する通電状態を制御する制御基板、前記ステータコイルの磁力を受けて回転し端部にインペラを有するロータ、及び前記インペラを収容する渦室を備えると共に、
前記渦室に流体を吸入する吸入口、及び、当該吸入口から前記渦室に連通する吸入流路と、
前記渦室から流体を吐出する吐出口、及び、前記渦室から前記吐出口に連通する吐出流路と、
前記吸入流路から流体を分岐して吐出する分岐部と、
前記分岐部に連通し、前記ステータコイル及び前記制御基板が配置された部位の外側部位に沿って形成された冷却流路と、
前記冷却流路の流体を前記吐出流路に合流させる合流部とを備えた電動ポンプ。
【請求項２】
前記合流部は、前記冷却流路が前記吐出流路に対して、前記流体の流通方向手前側から前記吐出流路の延出方向に鋭角に交差するように構成してある請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記渦室が前記インペラの周囲を取り囲む環状流路を備えており、前記分岐部が、前記インペラの回転中心に対して前記吐出口と反対側に設けられている請求項１又は２に記載の電動ポンプ。
【請求項４】
前記冷却流路のうち前記制御基板に沿う部位が、前記制御基板の平面方向に沿う複数の流路に分岐されている請求項１から３の何れか一項に記載の電動ポンプ。
【請求項５】
前記複数の流路が、前記ケース本体の外面に第２ケース本体を溶着して形成されており、前記ケース本体及び前記第２ケース本体の対向面のうち少なくとも何れか一方が波型形状に構成されている請求項４に記載の電動ポンプ。
【請求項６】
前記冷却流路のうち前記ステータコイルに沿う部位が、ケース本体の外周面に沿った螺旋形状に構成されている請求項１から５の何れか一項に記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルと、ステータコイルの通電状態を制御する制御基板とを備える電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ポンプは、例えば内燃機関に冷却水を供給する際に用いられる。電動ポンプは、モータの構成部材としてステータコイルを有し、ステータコイルの通電状態を制御する制御基板がステータコイルに近接して備えられている。このため、ステータコイルが通電により発熱する際に、制御基板がその熱を受けて高温になることがある。電動ポンプが高負荷の状態になると、ステータコイルの発熱量が増大することから、制御基板はさらに高温となる。こうして、高温となった制御基板は故障や電動ポンプの性能低下を招き、電動ポンプの寿命が低下するおそれがあった。
【０００３】
特許文献１に示される電動ポンプでは、制御基板の一方の面側に放熱部材を備えるとともに、ステータコイルに制御基板を迂回する熱伝導部材を介して放熱部材に接続している。放熱部材はケースの外部に露出するとともに、放熱部材の制御基板側とは反対の側の表面積が大きくなるよう凹凸形状を有して構成されている。これにより、ステータコイル及び制御基板の熱は放熱部材を介して外部に放出されて、制御基板の温度上昇が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される放熱部材を用いた場合でも、その放熱量はそれほど大きくない。このため、ステータコイル及び制御基板が高温状態になると許容温度まで温度低下しない。よって、電動ポンプが高負荷の状態となりステータコイルの発熱量が増大する際には、ステータコイル及び制御基板を効率よく冷却することができない。
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、ステータコイルの発熱により高温となるステータコイル及び制御基板を効率よく冷却できる電動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】
【０００７】
本発明に係る電動ポンプの第１特徴構成は、ケース本体に、ステータコイル、当該ステータコイルに対する通電状態を制御する制御基板、前記ステータコイルの磁力を受けて回転し端部にインペラを有するロータ、及び、前記インペラを収容する渦室を備えると共に、前記渦室に流体を吸入する吸入口、及び、当該吸入口から前記渦室に連通する吸入流路と、前記渦室から流体を吐出する吐出口、及び、前記渦室から前記吐出口に連通する吐出流路と、前記吸入流路から流体を分岐して吐出する分岐部と、前記分岐部に連通し、前記ステータコイル及び前記制御基板が配置された部位の外側部位に沿って形成された冷却流路と、前記冷却流路の流体を前記吐出流路に合流させる合流部とを備えた点にある。
【０００８】
本構成の如く、吸入流路から流体を分岐して吐出する分岐部と、分岐部に連通し、ステータコイル及び制御基板が配置された部位の外側部位に沿って形成された冷却流路と、冷却流路の流体を吐出流路に合流させる合流部とを備えることで、電動ポンプを流通する流体の一部が冷却流路を流れる。これにより、冷却流路を流れる流体によってステータコイル及び制御基板を冷却することができる。このように流体を用いることで、ステータコイル及び制御基板を効率よく冷却することができる。
【０００９】
電動ポンプを流通する流体の一部をステータコイル及び制御基板の冷却に使用するため、特別な冷却部材等は不要となる。したがって、電動ポンプを冷却するための構造が簡易となる。また、冷却流路を流れる流体は、電動ポンプを流通する流体の一部が吸入流路から分岐部を介して流入し合流部を介して吐出流路に合流するため、電動ポンプから吐出される流体の流量は維持される。これにより、電動ポンプを流通する流体の一部を無駄に排出することなく有効に利用することができる。
【００１０】
本発明に係る電動ポンプの他の特徴構成は、前記合流部は、前記冷却流路が前記吐出流路に対して、前記流体の流通方向手前側から前記吐出流路の延出方向に鋭角に交差するように構成してある点にある。
【００１１】
本発明の電動ポンプでは、冷却流路を流れる流体が合流部によって吐出流路に合流する。しかし、吐出流路と合流部とが接続されただけでは、冷却流路を流れる流体と、吐出流路を流れる流体とが、双方の流れを打ち消し合う場合がある。そこで、本構成では、合流部は、冷却流路が吐出流路に対して、流体の流通方向手前側から吐出流路の延出方向に鋭角に交差するように構成されている。こうすることで、冷却流路の流体が吐出流路の流体の流れを受けて吸引されるため、冷却流路の流体が吐出流路に合流し易くなる。これにより、冷却流路の流体を適正に流通させることができ、ステータコイル及び制御基板の冷却効果を維持することができる。
【００１２】
本発明に係る電動ポンプの他の特徴構成は、前記渦室が前記インペラの周囲を取り囲む環状流路を備えており、前記分岐部が、前記インペラの回転中心に対して前記吐出口と反対側に設けられている点にある。
【００１３】
本発明の電動ポンプは、吸入流路の流体を分岐部から冷却流路に吐出するため、吐出口から吐出する流体に分岐部が影響を与えるおそれがある。そこで、本構成では、渦室がインペラの周囲を取り囲む環状流路を備えており、分岐部が、インペラの回転中心に対して吐出口と反対側に設けられている。こうすると、渦室の環状流路において分岐部と吐出口が大きく離間するため、分岐部から冷却流路に流体が吐出されても、吐出口に連通する吐出流路は分岐部の影響を受け難い。これにより、電動ポンプを吐出性能を安定的に維持することができる。
【００１４】
本発明に係る電動ポンプの他の特徴構成は、前記冷却流路のうち前記制御基板に沿う部位が、前記制御基板の平面方向に沿う複数の流路に分岐されている点にある。
【００１５】
電動ポンプに搭載される制御基板は通常平板状に形成されている。このため、冷却流路の流体で冷却する場合に、制御基板の平面方向に沿う部位において単一の流路で構成されていると、流体が制御基板の面部全体に行き渡らないことがある。そこで、本構成では、冷却流路のうち制御基板に沿う部位が、制御基板の平面方向に沿う複数の流路に分岐されている。これにより、複数の流路を流れる流体によって制御基板の面部全体を均等に冷却することができ、制御基板の冷却を有効に行うことができる。
【００１６】
本発明に係る電動ポンプの他の特徴構成は、前記複数の流路が、前記ケース本体の外面に第２ケース本体を溶着して形成されており、前記ケース本体及び前記第２ケース本体の対向面のうち少なくとも何れか一方が波型形状に構成されている点にある。
【００１７】
本構成の如く、冷却流路のうち、制御基板の平面方向に沿う部位の複数の流路が、ケース本体の外面に第２ケース本体を溶着して形成されており、ケース本体及び第２ケース本体の対向面のうち少なくとも何れか一方が波型形状に構成されていることで、複数の流路を簡易に形成することができる。
【００１８】
本発明に係る電動ポンプの他の特徴構成は、前記冷却流路のうち前記ステータコイルに沿う部位が、ケース本体の外周面に沿った螺旋形状に構成されている点にある。
【００１９】
本構成の如く、冷却流路のうち前記ステータコイルに沿う部位が、ケース本体の外周面に沿った螺旋形状に構成されていると、冷却流路の流体がステータコイルの周囲全体に行き渡るため、ステータコイルをより効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動ポンプの全体構成を示す断面図である。
【図２】電動ポンプの平断面図である。
【図３】ハウジングの部位の断面図である。
【図４】制御基板に沿う部位の冷却流路を示す縦断面図である。
【図５】制御基板に沿う部位の冷却流路を示す横断面図である。
【図６】図４のVI−VI矢視断面図である。
【図７】別形態におけるポンプカバーとハウジングとの接続部分を示す図である。
【図８】別形態のステータコイルに沿う部位の冷却流路を示す図である。
【図９】別形態の制御基板に沿う部位の冷却流路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。
【００２２】
図１は、電動ポンプ１０の全体構成を示す断面図である。電動ポンプ１０は、ステータコイル１１と、ステータコイル１１の通電状態を制御する制御基板１２と、を有する。ステータコイル１１が回転磁界を形成し、この回転磁界にロータ１３の外周に配置されたマグネット１４が作用して回転する。
【００２３】
ケース本体２０は、ポンプカバー２１と、ハウジング２２と、基板カバー２３とを備えている。ハウジング２２には、ステータコイル１１とロータ１３とが収容されている。ステータコイル１１はハウジング２２の内側に配置され、ロータ１３はシャフト１５に回転可能に支持されている。基板カバー２３の内部には、制御基板（ＥＣＵ）１２が収容されている。ハウジング２２に対して、ポンプカバー２１と基板カバー２３とが溶着されて電動ポンプ１０のケース本体２０が構成されている。
【００２４】
ロータ１３の端部にはインペラ１６が設けられている。ポンプカバー２１の内部に、インペラ１６が収容される渦室１７が形成されている。インペラ１６は、ハウジング２２の端面（図１において上側の端面）より突出して配置されており、ポンプカバー２１は、突出したインペラ１６の周囲及び前面側を覆うように、ハウジング２２に溶着される。
【００２５】
ポンプカバー２１は、渦室１７に流体を吸入する吸入口２４と、吸入流路２５と、渦室１７から流体を吐出する吐出口２６と、吐出流路２７とを備える。吸入口２４及び吸入流路２５はロータ１３の回転軸Ｘに沿って形成され、吸入流路２５が渦室１７に連通している。吐出口２６及び吐出流路２７は渦室１７から吸入流路２５に直交する外方に向けて延出されており、吐出流路２７は渦室１７に連通する。
【００２６】
また、ポンプカバー２１は、吸入流路２５から流体を分岐して吐出する分岐部２８を備える。図２に示すように、分岐部２８は渦室１７から外方に延出される分岐流路２８ａと、後述の冷却流路４０に連通する連通孔２８ｂとを有する。渦室１７はインペラ１６の周囲を取り囲む環状流路を備えている。分岐部２８は、インペラ１６の回転中心に対して吐出口２６と反対側に設けられている。こうすると、渦室１７の環状流路において分岐部２８と吐出口２６とが大きく離間するため、分岐部２８から冷却流路４０に流体が吐出されても、吐出口２６に連通する吐出流路２７には分岐部２８への吐出流の影響を受け難い。これにより、電動ポンプ１０を吐出性能を安定的に維持することができる。
【００２７】
図１及び図３〜図５に示すように、ステータコイル１１及び制御基板１２が配置された部位の外側部位に沿って冷却流路４０が形成されている。冷却流路４０は、分岐部２８（分岐流路２８ａ、連通孔２８ｂ）と連通している。冷却流路４０は、第１流路４１、第２流路４２、及び第３流路４３とで構成されている。第１流路４１は、分岐部２８に連続しハウジング２２の外側に溶着されて管状となる第１カバー体５１によって形成される。第２流路４２は第１流路４１に連続し基板カバー２３の外面に第２ケース本体５３を溶着することで、基板カバー２３と第２ケース本体５３との対向面に形成される。第３流路４３は第２流路４２に連続しハウジング２２の外側に溶着されて管状となる第２カバー体５２によって形成される。
【００２８】
ポンプカバー２１には、冷却流路４０の流体を吐出流路２７に合流させる合流部２９が備えられている。合流部２９は、第３流路４３（冷却流路４０）の流体を吐出流路２７に導く合流流路２９ａと吐出流路２７に連通する連通孔２９ｂとを有する。この合流部２９を介して冷却流路４０の流体が吐出流路２７に合流して吐出される。これにより、電動ポンプ１０を流通する流体の一部が冷却流路４０に流通され、その流体によってステータコイル１１及び制御基板１２を冷却することができる。その結果、ステータコイル１１及び制御基板１２を効率よく冷却することができる。
【００２９】
ステータコイル１１及び制御基板１２が電動ポンプ１０を流通する流体の一部によって冷却され、専用の冷却部材等が不要となるため、電動ポンプ１０の冷却構造が簡素な構成となる。また、冷却流路４０の流体は、合流部２９を介して吐出流路２７に合流するため、電動ポンプ１０から吐出される流体の流量は維持される。すなわち、電動ポンプ１０を流通する流体の一部を無駄に排出することなく有効に利用することができる。
【００３０】
ただ、吐出流路２７と合流部２９とが接続されただけでは、冷却流路４０を流れる流体と、吐出流路２７を流れる流体とが、双方の流れを打ち消し合う場合がある。そこで、合流部２９（合流流路２９ａ、連通孔２９ｂ）は、冷却流路４０が吐出流路２７に対して、流体の流通方向手前側から吐出流路２７の延出方向に鋭角に交差するように構成されている。こうすると、冷却流路４０の流体が吐出流路２７の流体の流れを受けて吸引される。これにより、冷却流路４０の流体が吐出流路２７に合流し易くなり、冷却流路４０の流体を適正に流通させることができる。その結果、冷却流路４０によるステータコイル１１及び制御基板１２の冷却効果を維持することができる。
【００３１】
基板カバー２３に対して第２ケース本体５３が溶着され、基板カバー２３と第２ケース本体５３との間に第２流路４２（制御基板１２に沿う部位の冷却流路４０）が形成されている。図５に示すように、第２流路４２は、始端部４２ａと終端部４２ｂとの間において制御基板１２の平面方向に沿う複数の流路４２ｃに分岐されている。これにより、複数の流路４２ｃを流れる流体によって制御基板１２の面部全体を均等に冷却することができ、制御基板１２の冷却を有効に行うことができる。
【００３２】
図６に示すように、基板カバー２３（ケース本体２０）の対向面２３ａ及び第２ケース本体５３の対向面５３ａが波型形状に構成されており、対向面２３ａ，５３ａの凸部２３ｂ、５３ｂ同士が溶着されて、複数の流路４２ｃが形成される。このように、対向面２３ａ、５３ａが波型形状に構成されると、複数の流路４２ｃを簡易に形成することができる。対向面２３ａ，５３ａのうち一方のみが波型形状であってもよい。
【００３３】
冷却流路４０に対して分岐部２８を介して吸入流路２５の流体が吐出される。冷却流路４０に吐出される流量は、例えば吸入流路２５の流量の約１０％程度に設定される。電動ポンプ１０のステータコイル１１の発熱量に応じて冷却流路４０の流量は適宜設定される。
分岐部２８の開口径を変更可能にして流量調整できるよう構成してもよい。
【００３４】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、ポンプカバー２１と第１カバー体５１及び第２カバー体５２を備えたハウジング２２との溶着により、分岐部２８と冷却流路４０（第１流路４１）とが接続されるとともに、合流部２９と冷却流路４０（第３流路４３）とが接続される例を示した。これに代えて、図７に示すように、分岐部２８と第１カバー体５１及び合流部２９と第２カバー体５２とを、夫々ホース体５５を用いて接続してもよい。
【００３５】
（２）図８に示すように、第１流路４１（ステータコイル１１に沿う部位の冷却流路４０）は、ホース体５６を用いてハウジング２２（ケース本体２０）の外周面に沿った螺旋形状に構成してもよい。こうすると、第１流路４１の流体がステータコイル１１の周囲全体に行き渡るため、ステータコイル１１をより効果的に冷却することができる。なお、第３流路４３は、ホース体５６の外側（又はハウジング２２の側面）に配置されたホース体５７（又は前述の第２カバー体５２）等により構成される。
【００３６】
（３）上記実施形態では、基板カバー２３（ケース本体２０）及び第２ケース本体５３の対向面２３ａ，５３ａのうち少なくとも何れか一方が波型形状に構成されている例を示したが、対向面２３ａ，５３ａの少なくとも何れか一方にリブを複数設けてリブの間が流路４２ｃとなるよう構成してもよい。
【００３７】
（４）上記実施形態では、第２ケース本体５３を角型（四角柱状）にした例を示したが、第２ケース本体５３は丸型（円柱状）でもよい。丸型の第２ケース本体５３は例えば、図９に示すように、流路４２ｃの区画部となるリブ５３ｂを環状の当接部５３ｃよりも低く形成し、基板カバー２３と第２ケース本体５３とが溶着される際に、リブ５３ｂが基板カバー２３の対向面に接触しないよう構成してもよい。このように構成すると、基板カバー２３と第２ケース本体５３とは環状の当接部同士のみが接触するため、スピン溶着が可能となり、基板カバー２３と第２ケース本体５３とを強固に固着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ケース本体にステータコイルと制御基板とを備えた各種の電動ポンプに利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０        電動ポンプ
１１        ステータコイル
１２        制御基板
１３        ロータ
１６        インペラ
１７        渦室
２０        ケース本体
２１        ポンプカバー
２２        ハウジング
２３        基板カバー
２３ａ      対向面
２４        吸入口
２５        吸入流路
２６        吐出口
２７        吐出流路
２８        分岐部
２９        合流部
４０        冷却流路
５３        第２ケース本体
５３ａ      対向面
５５，５６  ホース体
【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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【図８】
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【図９】
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