JP4428593B2 - Fluid pump device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータにて液体を吸入・排出する流体ポンプ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の流体ポンプ装置としては、特開平4−353291号公報に開示されたものがある。この流体ポンプ装置(電動ポンプ)は、本体と、ステータ(巻線と固定子コア)と、回転体と、カバーとを備える。ステータは略円筒状に形成され、本体内部に収容されている。本体の一端側には、ステータに囲まれる略円柱形状の回転体嵌入凹部が凹設されている。回転体は、羽車及び従動側マグネットを有し、従動側マグネットが回転体挿入凹部に回転可能に嵌入されている。カバーは、流入口及び流出口を有し、回転体挿入凹部を覆って本体とともにポンプケーシングを形成する。
【0003】
又、この流体ポンプ装置は、磁気検出素子と、磁気検出素子からの信号に基づいてステータに駆動電流を供給する複数のパワートランジスタとを備える。パワートランジスタは、本体の他端側(回転体挿入凹部が凹設されていない側)の外周面に固定されている。そして、本体の他端側には、本体の他端及びパワートランジスタ(本体の一端側外周)を覆うようにプリント配線板カバーが固定される。このプリント配線板カバーの本体側には、プリント配線板が固定され、そのプリント配線板の導体パターンに前記ステータ、パワートランジスタ及び磁気検出素子が接続されている。
【0004】
この流体ポンプ装置では、流入口から流出口に流れる液体により本体が冷却され、本体に固定されたパワートランジスタが冷却される。これにより、パワートランジスタは発熱による損傷が防止される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記流体ポンプ装置では、パワートランジスタが本体に固定されているため、液体による良好な冷却効果を得るためには、ステータ等を収容する本体全体を熱伝導率の高い材料(例えば、金属)で構成する必要がある。従って、その材料コストが高くなる。
【0006】
又、パワートランジスタが本体の外周面に固定されているため、その装置及びプリント配線板が径方向(回転体の軸直交方向)に大型化してしまう。又、プリント配線板の導体パターンも長くなり、装置のノイズ耐性が低下してしまう。
【0007】
又、パワートランジスタは本体の外周面に固定され、該トランジスタのリードは軸線方向に延びてプリント配線板上に半田付けされ、該配線板はプリント配線板カバーに固定され、該カバーは本体に固定されている。よって、各部材の寸法公差の積み上げや、各部材の温度膨張等により、該配線板に曲げ応力がかかり各半田付け部にクラックが生じたり、パワートランジスタのリードの半田付け箇所に軸線方向の応力かかり、その半田付け部にクラックが生じる虞がある。
【0008】
又、上記流体ポンプ装置の組み上げ時、複数のパワートランジスタを本体に取り付ける作業が必要であるため、その組付け工数が多くなってしまう。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その第1の目的は、材料コストを低減しながら、液体により発熱素子を効率良く冷却することができる流体ポンプ装置を提供することにある。
【0009】
第2の目的は、回転体の軸直交方向に小型化を図ることができ、ノイズ耐性が高い流体ポンプ装置を提供することにある。
第3の目的は、半田付け部のクラックの発生を低減することができる流体ポンプ装置を提供することにある。
【0010】
第4の目的は、装置組み上げ時の組付け工数を少なくすることができる流体ポンプ装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、略有底円筒形状のキャンと、前記キャン内周側で回転可能に設けられるロータと、前記ロータに設けられるインペラと、前記キャン外周側に配置されるステータと、前記ステータに駆動電力を供給するためのモータ駆動回路と、前記キャンの開口部側に設けられ、該キャンと共にポンプハウジングを構成し、該ハウジング内に前記ロータ及び前記インペラを収容するポンプカバーとを備え、前記ロータと共に回転する前記インペラによって液体をポンプハウジング内に吸入するとともに同ポンプハウジング外に排出する流体ポンプ装置であって、前記モータ駆動回路の発熱素子を、前記キャンに熱伝導率が高く弾性を有する熱伝導部材を介して当接させたことを要旨とする。
【0012】
請求項2に記載の発明は、略有底円筒形状のキャンと、前記キャン内周側で回転可能に設けられるロータと、前記ロータに設けられるインペラと、前記キャン外周側に配置されるステータと、前記ステータに駆動電力を供給するためのモータ駆動回路と、前記キャンの開口部側に設けられ、該キャンと共にポンプハウジングを構成し、該ハウジング内に前記ロータ及び前記インペラを収容するポンプカバーとを備え、前記ロータと共に回転する前記インペラによって液体をポンプハウジング内に吸入するとともに同ポンプハウジング外に排出する流体ポンプ装置であって、前記モータ駆動回路の発熱素子を、前記キャンに直接又は熱伝導率の高い熱伝導部材を介して当接させ、前記発熱素子と駆動回路基板の間にステーを配設し、前記駆動回路基板が固定された前記ステーを、前記ステータ及び駆動回路基板を収容するケースに固定したことを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の流体ポンプ装置において、前記発熱素子を当接させる位置を、前記キャンの底部としたことを要旨とする。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項1又は3に記載の流体ポンプ装置において、前記発熱素子はパワートランジスタであり、前記モータ駆動回路は、前記ロータの回転角度を検出するための磁気センサと、前記ステータに駆動電力を供給するための駆動電力供給端子とを備え、前記パワートランジスタを、駆動回路基板上の前記キャンの底部中央と対応した位置に配置し、前記磁気センサ及び前記駆動電力供給端子を、前記パワートランジスタを挟むように前記駆動回路基板に配置したことを要旨とする。
【0015】
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の流体ポンプ装置において、前記発熱素子は、駆動回路基板の配設時に前記キャンに当接されることを要旨とする。
【0016】
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、モータ駆動回路の発熱素子は、インペラ及びロータを収容するポンプハウジングを構成する略有底円筒形状のキャンに熱伝導率の高い熱伝導部材を介して当接されるため、効率良く冷却される。また、熱伝導部材は弾性を有するため、キャンと熱伝導部材、熱伝導部材と発熱素子が高度な寸法精度を必要とせずに密着され、発熱素子からキャンに効率良く熱が伝わる。
【0017】
請求項2に記載の発明によれば、モータ駆動回路の発熱素子は、インペラ及びロータを収容するポンプハウジングを構成する略有底円筒形状のキャンに直接又は熱伝導率の高い熱伝導部材を介して当接されるため、効率良く冷却される。また、発熱素子と駆動回路基板との間にはステーが配設され、駆動回路基板が固定されたステーはステータ及び駆動回路基板を収容するケースに固定されるため、発熱素子に応力がかかっても、その応力はステーにてせき止められ、発熱素子のリードと駆動回路基板の半田付け部に応力がかからない。よって、その半田付け部のクラック発生は防止される。又、駆動回路基板は、ステーに固定され前記ケース等に対してフローティングしているため、ケースの撓み等が発生しても曲げ応力がかからない。よって、各半田付け部のクラック発生は防止される。
請求項3に記載の発明によれば、発熱素子は、キャンの底部に直接又は熱伝導率の高い熱伝導部材を介して当接される。
【0018】
請求項4に記載の発明によれば、発熱素子であるパワートランジスタは、キャンの底部中央と対応した位置に配置され、磁気センサ及び駆動電力供給端子は、前記パワートランジスタを挟むように配置される。よって、装置及び駆動回路基板をロータの回転軸直交方向に小型化することができ、導体パターンを短くすることができる。
【0020】
請求項5に記載の発明によれば、発熱素子は駆動回路基板の配設時に前記キャンに当接されるため、組み上げ時の組付け工数が少なくなる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図1〜図4に従って説明する。図1及び図2に示すように、流体ポンプ装置は、ケース本体1、ケースカバー2、キャン3、ポンプカバー4、ステータ5、ロータ6、インペラ(羽体)7、環状プレート8、リング部材9、駆動回路基板10及び駆動回路11を備える。尚、本実施の形態では、ケース本体1とケースカバー2がケースを構成し、キャン3とポンプカバー4がポンプハウジングを構成している。
【0022】
ケース本体1は、樹脂製であり、略円筒形状の円筒部1aと、円筒部1aと連通する略四角筒形状の四角筒部1bとを備える。円筒部1aの開口部には、径方向外側に延びる円環状の円盤部1cと、その円盤部1c外周から円筒部1aの反対側に延びる筒部1dと、筒部1dから径方向外側に突出した複数(図1及び図2中、1つのみ図示する)の突出部1eとが形成されている。突出部1eには雌ネジ1fが設けられている。又、四角筒部1bの中間部には、内側に突出する段差部1gが形成されている。この段差部1gには、図4に破線で示すように、2つの雌ネジ1hが設けられている。尚、図4は、図1とは異なる方向から見た断面図であって、図1の紙面直行方向に切って、図1の下から上方向に見た断面図である。
【0023】
ケース本体1の円筒部1aには、略円筒形状のステータ5が内嵌されている。ステータ5は、コア5aと、巻線5bとを備える。又、ステータ5には、軸線方向に四角筒部1b内まで突出する巻線端子5cが所定角度(40°)間隔で3つ(図1及び図2中、1つのみ図示する)設けられている。
【0024】
ケース本体1の筒部1d内には、環状プレート8が円盤部1cと当接するように収容される。環状プレート8は、樹脂製であり、その外径が筒部1d内径より若干小さく設定され、その内径がステータ5の内径と略同じに設定されている。
【0025】
環状プレート8及びステータ5にはキャン3が嵌挿される。ここで、キャンとは、板厚の薄い金属製容器のことである。そして、本実施の形態のキャン3は、磁性の弱い金属よりなり、有底円筒形状の収容部3aと、その開口端から略径方向外側に延びる円環状の円盤部3bと、その円盤部3b外周から収容部3aの反対側に延びる筒部3cと、その筒部3c先端から径方向外側に延びるフランジ部3dとを備える。又、フランジ部3dには径方向外側に延びる係合部3eがケース本体1の突出部1eと対応して周方向に複数形成されている。そして、収容部3aが環状プレート8及びステータ5に嵌挿され、円盤部3bが環状プレート8と当接されている。
【0026】
キャン3の筒部3c内には、リングゴム12が円盤部3bと当接するように内嵌されている。そして、リングゴム12の内側には、リング部材9が円盤部3bと当接するように挿入されている。リング部材9の円盤部3bと当接する側の内径はキャン3の収容部3aの内径とほぼ同じに設定されている。リング部材9の円盤部3bと当接されない側端部中央には、キャン3の収容部3aの内径より大きい内径の凹部9aが形成されている。
【0027】
リング部材9及びキャン3にはロータ6が挿入される。ロータ6は、外周側に環状のマグネット6aを備えた略円筒形状に形成され、非挿入側端部には、インペラ7が設けられている。ロータ6(マグネット6a)の外径は、リング部材9及びキャン3(収容部3a)の内径より若干小さく設定されている。従って、ロータ6は挿入された状態でその外周側に若干の隙間を有する。このロータ6(マグネット6a)はキャン3を挟んでステータ5と対向している。又、インペラ7は、その外径がロータ6(マグネット6a)より大きく、リング部材9の支持凹部9aの内径より小さく設定され、その一部が支持凹部9aに収容されている。
【0028】
ケース本体1には、樹脂製のポンプカバー4が固定される。ポンプカバー4には、キャン3と共にポンプハウジングを形成すべくインペラ7を収容可能なインペラ収容部4aが形成されている。インペラ収容部4aには、吸入口4b及び排出口4cが形成されている。又、インペラ収容部4aの開口端部にはキャン3の筒部3c内径より外径が小さい筒部4dが形成されている。さらに、ポンプカバー4には、インペラ収容部4a中央から突出する支持軸13が固定されている。又、ポンプカバー4には、ケース本体1の突出部1eと対応した位置に突出部4eが形成され、その突出部4eには雌ネジ1fと対応した嵌挿孔4fが形成されている。そして、ポンプカバー4は、筒部4dがキャン3の筒部3cとでリングゴム12を圧縮して挟むようにリングゴム12に内嵌され、ネジ14が嵌挿孔4fから嵌挿され雌ネジ1fに螺合されることにより、固定されている。尚、キャン3は、係合部3eがネジ14と周方向に係合されることによりその回転が防止される。又、支持軸13はロータ6の軸心孔6bに固定された筒状軸受15に嵌挿され、ロータ6を回転可能に支持する。
【0029】
ケース本体1の四角筒部1b内には、駆動回路基板10が収容される。駆動回路基板10は、図3に示すように、四角筒部1bと対応した略四角形に形成されている。駆動回路基板10上には、金属製で該基板10の中間を横切る略長方形板状のステー16が固定されている。ステー16の両端部には、ケース本体1の雌ネジ1h(図4参照)と対応した係止孔16aが形成されている。そして、ステー16は、ネジ17が係止孔16aから嵌挿され雌ネジ1hに螺合されることにより、ケース本体1の段差部1gに固定されている。
【0030】
ステー16上には駆動回路11を構成する発熱素子としてのパワートランジスタ18のパッケージ18aが配置されている。尚、パッケージ18aの配置位置は、キャン3の収容部3aの底部3f中央と相対向する位置である。そして、パワートランジスタ18の複数のリード18bは、ステー16を避けて駆動回路基板10の図示しない導体パターンに半田付けされている。
【0031】
又、駆動回路11は、ロータ6の回転角度を検出するための複数(3つの)の磁気センサ19、ステータ5に駆動電力を供給するための複数(3つ)の駆動電力供給端子20、制御IC21等を備える。磁気センサ19の群と駆動電力供給端子20の群は、図3に示すように、駆動回路基板10にパワートランジスタ18を挟むように配置される。各磁気センサ19は、所定角度(40°)間隔で円弧状に並設されている。又、各駆動電力供給端子20は、所定角度(40°)間隔で円弧状に並設されている。この駆動電力供給端子20は、駆動回路基板10のステー16が固定される面とは反対の面に設けられ、駆動回路基板10の該端子20と対応した位置には、端子孔10aが形成されている。そして、前記ステータ5の巻線端子5cは、端子孔10aに嵌挿され、その先端が駆動電力供給端子20に接続される。
【0032】
磁気センサ19は、駆動回路基板10上に立設されたホルダ22に支持され、図1に示すように、キャン3の収容部3a外周側に配置される。
パワートランジスタ18は、熱伝導率の高い熱伝導部材としての放熱シート23を介してキャン3に当接されている。放熱シート23は収容部3aの底部3fに当接されている。放熱シート23は、弾性を有し、パワートランジスタ18と底部3fとの間で所定量だけ潰れて狭持されている。この放熱シート23は、パワートランジスタ18上に置かれ、駆動回路基板10を配設する時、詳しくは駆動回路基板10をケース本体1の四角筒部1bに挿入して配置する時、キャン3の底部3fに当接される。尚、本実施の形態の放熱シート23は、電気化学工業株式会社製、放熱シート、FSG3.0である。
【0033】
ケース本体1の四角筒部1bの開口部には、樹脂製のケースカバー2が固定される。ケースカバー2には、第1コネクタ2a及び図示しない外部コネクタが設けられている。第1コネクタ2aは、駆動回路基板10に設けられた第2コネクタ24と連結されている。尚、第1コネクタ2aは、ケースカバー2の固定時に第2コネクタ24と連結される。外部コネクタは図示しない外部の電力供給装置に連結される。
【0034】
このように構成された流体ポンプ装置では、電力供給装置から直流電圧が供給されると、パワートランジスタ18のスイッチング動作にて3相駆動電流が生成され、その3相駆動電流はステータ5に供給される。尚、パワートランジスタ18は、磁気センサ19が検出するロータ6の回転角度に応じたスイッチング動作を行う。すると、ステータ5では3相駆動電流に基づいて回転磁界が発生され、その回転磁界に基づいてロータ6及びインペラ7が回転される。そして、インペラ7が回転すると、吸入口4b側の液体がポンプハウジング内(キャン3とポンプカバー4とで囲まれるスペース)に引き込まれ排出口4cから排出される。尚、液体はインペラ7とリング部材9との隙間から、ロータ6とキャン3の収容部3aとの隙間に入り込む。
【0035】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
(1)3相駆動電流を生成する際に発熱するパワートランジスタ18は、液体を収容するキャン3に放熱シート23を介して当接されるため、効率良く冷却される。しかも従来技術(特開平4−353291)のようにステータ等を収容するケース全体を熱伝導率の高い材料で構成しなくてもよく、ケース本体1等を樹脂製とすることができる。従って、そのコストが低減される。
【0036】
(2)パワートランジスタ18は、キャン3の収容部3aの底部3fに放熱シート23を介して当接される。従って、収容部3aの外周側に配設されるステータ5の邪魔にならない。又、この底部3fの面は平面であるため、放熱シート23の形状を単純にしても(曲面を形成しなくても)容易に密着され、パワートランジスタ18からキャン3に効率良く熱が伝わる。
【0037】
(3)放熱シート23は、弾性を有し、キャン3とパワートランジスタ18との間で狭持されるため、密着させるためにキャン3とパワートランジスタ18間の距離を高精度に設定する必要がなく、各部材が高精度な寸法精度を必要としない。又、放熱シート23は狭持されるため、配置するために特に別部材の固定手段を必要としない。又、放熱シート23は弾性を有するため、振動や各部材の温度膨張による当接面の剥れ等も防止される。さらに放熱シート23はクッションの機能を有するため、振動や各部材の温度膨張によりパワートランジスタ18にかかる押圧力が増大することは防止される。
【0038】
(4)パワートランジスタ18は、キャン3の底部3f中央と対応した位置に配置され、磁気センサ19及び駆動電力供給端子20は、パワートランジスタ18を挟むように配置される。よって、装置及び駆動回路基板10をロータ6の回転軸直交方向に小型化することができる。又、駆動回路基板10上の導体パターンを短くすることができ、そのノイズ耐性が良好となる。
【0039】
(5)パワートランジスタ18のパッケージ18aは、駆動回路基板10上にステー16を介して配設され、ステー16がケース本体1に固定される。これにより、各部材の寸法公差の積み上げや、各部材の温度膨張等によりパワートランジスタ18に応力(ステー16側への押圧力)がかかっても、その応力はステー16にてせき止められ、パワートランジスタ18のリード18bと駆動回路基板10の半田付け部に応力がかからない。よって、半田付け部のクラック発生は防止される。又、駆動回路基板10は、ステー16に固定されケース本体1等に対してフローティングしているため、曲げ応力がかからず撓みが防止される。よって、各半田付け部のクラック発生は防止される。
【0040】
(6)パワートランジスタ18は、駆動回路基板10を配設する時、放熱シート23を介してキャン3の底部3fに当接されるため、従来技術(特開平4−353291)のようにパワートランジスタを本体に固定する等の工程を必要としない。よって、装置組み上げ時の組付け工数が少なくなる。
【0041】
上記実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、駆動回路基板10はステー16を介してケース本体1に固定したが、図5及び図6に示すように、駆動回路基板31をケースカバー32に固定してもよい。詳述すると、ケースカバー32には開口部側に雌ネジ32aが形成され、駆動回路基板31には係止孔31aが形成されている。そして、駆動回路基板31は、ネジ33が係止孔31aから嵌挿され雌ネジ32aに螺合されることにより、ケースカバー32に固定されている。駆動回路基板31には、パワートランジスタ34のパッケージ34aが直接固定されている。このパッケージ34aは放熱シート23を介してキャン3の底部3fに当接される。尚、この放熱シート23は、パワートランジスタ34のパッケージ34a上に置かれ、駆動回路基板31を配設する時、詳しくは駆動回路基板31を固定したケースカバー32をケース本体35に固定する時、キャン3の底部3fに当接される。このようにしても上記実施の形態の効果(1)〜(4),(6)と同様の効果を得ることができる。又、このようにすると、パワートランジスタ34、駆動回路基板31及びケースカバー32は、装置組み上げ前に、予め組付けて駆動回路ユニット36とすることが可能であるため、その部品管理が容易となる。
【0042】
・上記実施の形態では、パワートランジスタ18のみを発熱素子としたが、他の冷却を必要とするものを発熱素子としてキャン3に当接させてもよい。例えば、図5及び図6に示すように、パワートランジスタ34に加えて制御IC37も発熱素子としてキャン3に弾性を有する放熱シート38を介して当接させてもよい。
【0043】
・上記各実施の形態では、発熱素子(パワートランジスタ18,34,制御IC37)を放熱シート23,38を介してキャン3に当接させたが、放熱シート23,38を使用せず直接キャン3に当接させてもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果(1),(4)〜(6)と同様の効果を得ることができる。
【0044】
・上記各実施の形態では、放熱シート23,38は弾性を有するとしたが、熱伝導率の高い熱伝導部材であれば、弾性を有さなくてもよい。このようにして、上記実施の形態の効果(1),(2),(4)〜(6)と同様の効果を得ることができる。
【0045】
・上記実施の形態では、3相駆動電流を生成する1パッケージのパワートランジスタ18を用いたが、図7に示すように、3相駆動電流を生成する6個のパワートランジスタ41を用いてもよい。尚、この場合、放熱シートを全てのパワートランジスタ41上に当接させる。このようにしても上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【0046】
・上記実施の形態の駆動回路基板10の形状は、図7に示す駆動回路基板42のように略円形とする等、適宜変更してもよい。
・上記実施の形態では、パワートランジスタ18はキャン3の底部3f中央と対応した位置に配置され、磁気センサ19及び駆動電力供給端子20はパワートランジスタ18を挟むように配置されるとしたが、各部材の配置を変更してもよい。変更しても上記実施の形態の効果(1)〜(3),(5),(6)と同様の効果を得ることができる。
【0047】
・上記実施の形態では、パワートランジスタ18のパッケージ18aは、駆動回路基板10上にステー16を介して配設され、ステー16がケース本体1に固定されるとしたが、パッケージ18aを駆動回路基板10上に直接固定し、駆動回路基板10を直接ケース本体1に固定してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果(1)〜(4),(6)と同様の効果を得ることができる。
【0048】
上記実施形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
(イ) 前記駆動回路基板(31)は、前記ステータ(5)及び該駆動回路基板(31)を収容するケース本体(1)と共にケースを構成するケースカバー(32)に固定され、該ケースカバー(32)と共に駆動回路ユニット(36)を構成し、前記発熱素子(34,37)は、前記駆動回路ユニット(36)の固定時、前記キャン(3)に直接又は熱伝導率の高い熱伝導部材(23,38)を介して当接されることを特徴とする。
【0049】
このようにすると、発熱素子は駆動回路ユニットの固定時、前記キャンに直接又は熱伝導率の高い熱伝導部材を介して当接されるため、組み上げ時の組付け工数が少なくなる。しかも、発熱素子、駆動回路基板及びケースカバーは、装置組み上げ前に、予め組付けて駆動回路ユニットとすることが可能であるため、その部品管理が容易となる。
【0050】
【発明の効果】
以上詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、材料コストを低減しながら、液体により発熱素子を効率良く冷却することができる流体ポンプ装置を提供することができる。
【0051】
請求項2に記載の発明によれば、半田付け部のクラックの発生を低減することができる流体ポンプ装置を提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、回転体の軸直交方向に小型化を図ることができ、ノイズ耐性が高い流体ポンプ装置を提供することができる。
【0052】
請求項5に記載の発明によれば、装置組み上げ時の組付け工数を少なくすることができる流体ポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態の流体ポンプ装置を説明するための要部断面図。
【図2】本実施の形態の流体ポンプ装置を説明するための分解要部断面図。
【図3】本実施の形態の駆動回路基板及びステーを示す説明図。
【図4】本実施の形態の流体ポンプ装置を説明するための要部断面図。
【図5】別例の流体ポンプ装置を説明するための要部断面図。
【図6】別例の流体ポンプ装置を説明するための分解要部断面図。
【図7】別例の駆動回路基板を示す説明図。
【符号の説明】
1…ケース本体、3…キャン、4…ポンプカバー、5…ステータ、6…ロータ、7…インペラ、10,31,42…駆動回路基板、11…モータ駆動回路、16…ステー、18,34,41…発熱素子としてのパワートランジスタ、19…磁気センサ、20…駆動電力供給端子、23,38…放熱シート、37…発熱素子としての制御IC、3f…底部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid pump device that sucks and discharges liquid with an electric motor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional fluid pump device, there is one disclosed in JP-A-4-353291. This fluid pump device (electric pump) includes a main body, a stator (winding and stator core), a rotating body, and a cover. The stator is formed in a substantially cylindrical shape and is accommodated inside the main body. On one end side of the main body, a substantially cylindrical rotating body insertion recess surrounded by the stator is provided. The rotating body has an impeller and a driven magnet, and the driven magnet is rotatably fitted in the rotating body insertion recess. A cover has an inflow port and an outflow port, covers a rotary body insertion recessed part, and forms a pump casing with a main body.
[0003]
The fluid pump device includes a magnetic detection element and a plurality of power transistors that supply a drive current to the stator based on a signal from the magnetic detection element. The power transistor is fixed to the outer peripheral surface of the other end side of the main body (the side where the rotating body insertion recess is not provided). A printed wiring board cover is fixed to the other end of the main body so as to cover the other end of the main body and the power transistor (one end side outer periphery of the main body). A printed wiring board is fixed to the main body side of the printed wiring board cover, and the stator, the power transistor, and the magnetic detection element are connected to a conductor pattern of the printed wiring board.
[0004]
In this fluid pump device, the main body is cooled by the liquid flowing from the inlet to the outlet, and the power transistor fixed to the main body is cooled. Thereby, the power transistor is prevented from being damaged by heat generation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the fluid pump device, since the power transistor is fixed to the main body, in order to obtain a good cooling effect by the liquid, the entire main body containing the stator and the like is made of a material having high thermal conductivity (for example, metal). It is necessary to consist of. Therefore, the material cost becomes high.
[0006]
Further, since the power transistor is fixed to the outer peripheral surface of the main body, the device and the printed wiring board are increased in size in the radial direction (direction perpendicular to the axis of the rotating body). Further, the conductor pattern of the printed wiring board becomes longer, and the noise resistance of the device is reduced.
[0007]
The power transistor is fixed to the outer peripheral surface of the main body, the lead of the transistor extends in the axial direction and is soldered onto the printed wiring board, the wiring board is fixed to the printed wiring board cover, and the cover is fixed to the main body. Has been. Therefore, due to the accumulation of dimensional tolerances of each member, temperature expansion of each member, etc., bending stress is applied to the wiring board and cracks are generated in each soldered portion, or axial stress is applied to the soldered portion of the power transistor lead. This may cause cracks in the soldered portion.
[0008]
Further, when assembling the fluid pump device, since it is necessary to attach a plurality of power transistors to the main body, the number of assembling steps increases.
The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a fluid pump device capable of efficiently cooling a heating element with a liquid while reducing the material cost. There is.
[0009]
The second object is to provide a fluid pump device that can be miniaturized in the direction perpendicular to the axis of the rotating body and has high noise resistance.
A third object is to provide a fluid pump device that can reduce the occurrence of cracks in a soldering portion.
[0010]
The fourth object is to provide a fluid pump device that can reduce the number of assembly steps when assembling the device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a can having a substantially bottomed cylindrical shape, a rotor rotatably provided on the inner peripheral side of the can, an impeller provided on the rotor, and a stator disposed on the outer peripheral side of the can A motor drive circuit for supplying drive power to the stator, a pump cover provided on the opening side of the can, constituting a pump housing with the can, and housing the rotor and the impeller in the housing; A fluid pump device that draws liquid into the pump housing and discharges it out of the pump housing by the impeller rotating together with the rotor, wherein the heating element of the motor drive circuit is directly or thermally conducted to the can And a stay is disposed between the heating element and the drive circuit board, and the drive circuit The stay to which the substrate is fixed, and summarized in that fixed to the case housing the stator and the drive circuit board.
Claim3The invention described in claim 1Or 2The fluid pump device according to
[0013]
The invention according to claim 4 is the claim14. The fluid pump device according to
[0015]
Claim5The invention described in
[0016]
(Function)
According to the first aspect of the present invention, the heat generating element of the motor drive circuit has a substantially bottomed cylindrical can that forms a pump housing that houses the impeller and the rotor.HeatSince it contacts via the heat conductive member with high conductivity, it cools efficiently.Further, since the heat conducting member has elasticity, the can and the heat conducting member, and the heat conducting member and the heating element are brought into close contact with each other without requiring high dimensional accuracy, and heat is efficiently transmitted from the heating element to the can.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, the heat generating element of the motor drive circuit is directly or via a heat conductive member having a high thermal conductivity in the substantially bottomed cylindrical can constituting the pump housing that houses the impeller and the rotor. Therefore, it is cooled efficiently. In addition, a stay is disposed between the heating element and the drive circuit board, and the stay to which the drive circuit board is fixed is fixed to the case that accommodates the stator and the drive circuit board. However, the stress is blocked by the stay, and no stress is applied to the lead of the heating element and the soldered portion of the drive circuit board. Therefore, the occurrence of cracks in the soldered portion is prevented. Further, since the drive circuit board is fixed to the stay and is floating with respect to the case or the like, no bending stress is applied even if the case is bent or the like. Therefore, the occurrence of cracks in each soldering portion is prevented.
Claim3According to the invention described in (1), the heating element is brought into contact with the bottom of the can directly or through a heat conductive member having high thermal conductivity..
[0018]
According to the fourth aspect of the present invention, the power transistor as the heating element is disposed at a position corresponding to the center of the bottom of the can, and the magnetic sensor and the driving power supply terminal are disposed so as to sandwich the power transistor. . Therefore, the device and the drive circuit board can be reduced in size in the direction orthogonal to the rotation axis of the rotor, and the conductor pattern can be shortened.
[0020]
Claim5According to the invention described in (4), the heating element is disposed at the time of disposing the drive circuit board.HitSince it is contacted, the assembly man-hour at the time of assembly decreases.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the fluid pump device includes a
[0022]
The
[0023]
A substantially
[0024]
An
[0025]
The
[0026]
A
[0027]
A
[0028]
A resin-made pump cover 4 is fixed to the
[0029]
A
[0030]
On the
[0031]
The
[0032]
The
The
[0033]
A resin case cover 2 is fixed to the opening of the
[0034]
In the fluid pump device configured as described above, when a DC voltage is supplied from the power supply device, a three-phase drive current is generated by the switching operation of the
[0035]
Next, characteristic effects of the above embodiment will be described below.
(1) Since the
[0036]
(2) The
[0037]
(3) Since the
[0038]
(4) The
[0039]
(5) The
[0040]
(6) Since the
[0041]
The above embodiment may be modified as follows.
In the above embodiment, the
[0042]
In the above embodiment, only the
[0043]
In each of the above embodiments, the heat generating elements (
[0044]
In each of the above embodiments, the
[0045]
In the above embodiment, the
[0046]
The shape of the
In the above embodiment, the
[0047]
In the above embodiment, the
[0048]
Can be grasped from the above embodimentTechniqueThe technical ideas are described below together with their effects.
(I) in frontThe drive circuit board (31) is fixed to a case cover (32) constituting the case together with the stator (5) and the case main body (1) for housing the drive circuit board (31), and the case cover (32) Together with the drive circuit unit (36), the heat generating elements (34, 37) are directly or highly thermally conductive to the can (3) when the drive circuit unit (36) is fixed. , 38)The
[0049]
If it does in this way, since a heat generating element will contact | abut to the said can directly or via a heat conductive member with high heat conductivity, when a drive circuit unit is fixed, the assembly man-hour at the time of an assembly will decrease. In addition, since the heat generating element, the drive circuit board, and the case cover can be assembled in advance to form a drive circuit unit before assembling the apparatus, component management becomes easy.
[0050]
【The invention's effect】
As detailed above,eachClaimIn termsAccording to the described invention, it is possible to provide a fluid pump device capable of efficiently cooling a heating element with a liquid while reducing the material cost.
[0051]
According to invention of Claim 2, the fluid pump apparatus which can reduce generation | occurrence | production of the crack of a soldering part can be provided.
According to invention of Claim 4, size reduction can be achieved in the axis orthogonal direction of a rotary body, and the fluid pump apparatus with high noise tolerance can be provided..
[0052]
Claim5According to the invention described in (1), it is possible to provide a fluid pump device that can reduce the number of assembling steps when assembling the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part for explaining a fluid pump device of an embodiment.
FIG. 2 is an exploded main part sectional view for explaining the fluid pump device of the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a drive circuit board and a stay according to the present embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part for explaining the fluid pump device of the present embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an essential part for explaining another example of the fluid pump device.
FIG. 6 is an exploded cross-sectional view of an essential part for explaining another example of the fluid pump device.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of a drive circuit board.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記キャン(3)内周側で回転可能に設けられるロータ(6)と、
前記ロータ(6)に設けられるインペラ(7)と、
前記キャン(3)外周側に配置されるステータ(5)と、
前記ステータ(5)に駆動電力を供給するためのモータ駆動回路(11)と、
前記キャン(3)の開口部側に設けられ、該キャン(3)と共にポンプハウジングを構成し、該ハウジング内に前記ロータ(6)及び前記インペラ(7)を収容するポンプカバー(4)と
を備え、前記ロータ(6)と共に回転する前記インペラ(7)によって液体をポンプハウジング内に吸入するとともに同ポンプハウジング外に排出する流体ポンプ装置であって、
前記モータ駆動回路(11)の発熱素子(18,34,37,41)を、前記キャン(3)に熱伝導率が高く弾性を有する熱伝導部材(23,38)を介して当接させたことを特徴とする流体ポンプ装置。A substantially cylindrical bottom can (3);
A rotor (6) rotatably provided on the inner peripheral side of the can (3);
An impeller (7) provided on the rotor (6);
A stator (5) disposed on the outer periphery of the can (3);
A motor drive circuit (11) for supplying drive power to the stator (5);
A pump cover (4) provided on the opening side of the can (3), constituting a pump housing together with the can (3), and housing the rotor (6) and the impeller (7) in the housing. A fluid pump device for sucking liquid into the pump housing and discharging it out of the pump housing by the impeller (7) rotating together with the rotor (6),
Heating elements (18,34,37,41) of said motor driving circuit (11), thermal conductivity rather high through the heat conducting member (23 and 38) having elasticity is brought into contact to the can (3) A fluid pump device characterized by that.
前記キャン(3)内周側で回転可能に設けられるロータ(6)と、A rotor (6) rotatably provided on the inner peripheral side of the can (3);
前記ロータ(6)に設けられるインペラ(7)と、An impeller (7) provided on the rotor (6);
前記キャン(3)外周側に配置されるステータ(5)と、A stator (5) disposed on the outer periphery of the can (3);
前記ステータ(5)に駆動電力を供給するためのモータ駆動回路(11)と、A motor drive circuit (11) for supplying drive power to the stator (5);
前記キャン(3)の開口部側に設けられ、該キャン(3)と共にポンプハウジングを構成し、該ハウジング内に前記ロータ(6)及び前記インペラ(7)を収容するポンプカバー(4)とA pump cover (4) provided on the opening side of the can (3), constituting a pump housing together with the can (3), and housing the rotor (6) and the impeller (7) in the housing;
を備え、前記ロータ(6)と共に回転する前記インペラ(7)によって液体をポンプハウジング内に吸入するとともに同ポンプハウジング外に排出する流体ポンプ装置であって、A fluid pump device that draws liquid into the pump housing and discharges it out of the pump housing by the impeller (7) rotating with the rotor (6),
前記モータ駆動回路(11)の発熱素子(18,34,37,41)を、前記キャン(3)に直接又は熱伝導率の高い熱伝導部材(23,38)を介して当接させ、The heating element (18, 34, 37, 41) of the motor drive circuit (11) is brought into contact with the can (3) directly or through a heat conductive member (23, 38) having high thermal conductivity,
前記発熱素子(18)と駆動回路基板(10)の間にステー(16)を配設し、A stay (16) is disposed between the heating element (18) and the drive circuit board (10),
前記駆動回路基板(10)が固定された前記ステー(16)を、前記ステータ(5)及び駆動回路基板(10)を収容するケース(1)に固定したことを特徴とする流体ポンプ装置。The fluid pump device, wherein the stay (16) to which the drive circuit board (10) is fixed is fixed to a case (1) for housing the stator (5) and the drive circuit board (10).
前記発熱素子(18,34,37,41)を当接させる位置を、前記キャン(3)の底部(3f)としたことを特徴とする流体ポンプ装置。The fluid pump device according to claim 1 or 2,
The fluid pump device characterized in that the position where the heating element (18, 34, 37, 41) abuts is the bottom (3f) of the can (3) .
前記発熱素子(18,34,41)はパワートランジスタであり、
前記モータ駆動回路(11)は、前記ロータ(6)の回転角度を検出するための磁気センサ(19)と、前記ステータ(5)に駆動電力を供給するための駆動電力供給端子(20)とを備え、
前記パワートランジスタ(18,34)を、駆動回路基板(10,31,42)上の前記キャン(3)の底部(3f)中央と対応した位置に配置し、
前記磁気センサ(19)及び前記駆動電力供給端子(20)を、前記パワートランジスタ(18,34)を挟むように前記駆動回路基板(10,31,42)に配置したことを特徴とする流体ポンプ装置。In the fluid pump device according to claim 1 or 3,
The heating element (18, 34, 41) is a power transistor,
The motor drive circuit (11) includes a magnetic sensor (19) for detecting the rotation angle of the rotor (6), and a drive power supply terminal (20) for supplying drive power to the stator (5). With
The power transistor (18, 34) is disposed at a position corresponding to the bottom (3f) center of the can (3) on the drive circuit board (10, 31, 42),
The fluid pump characterized in that the magnetic sensor (19) and the drive power supply terminal (20) are arranged on the drive circuit board (10, 31, 42) so as to sandwich the power transistor (18, 34). apparatus.
前記発熱素子(18,34,37,41)は、駆動回路基板(10,31,42)の配設時に前記キャン(3)に当接されることを特徴とする流体ポンプ装置。The fluid pump device according to any one of claims 1 to 4,
The fluid pump device according to claim 1, wherein the heating element (18, 34, 37, 41) is brought into contact with the can (3) when the drive circuit board (10, 31, 42) is disposed .
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