JP5691397B2

JP5691397B2 - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP5691397B2
Application number: JP2010240749A
Authority: JP
Inventors: 服部　修二; 修二服部
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: JP2012092742A

Description

本発明は、ポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータ部と、モータ部を制御するドライバ部と、を備えた電動ポンプに関する。

このような電動ポンプとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。この電動ポンプにおいては、外部の電源や制御装置に接続されたハーネスのコネクタを、ドライバ部の側のコネクタに挿着することにより、ドライバ部の駆動及び制御が可能となる。ドライバ部により制御される電流が、モータ部（センサレスブラシレスＤＣモータ）を構成するステータのコイルに印加されると、回転磁界によってロータが回転し、ポンプ部（ポンプ作動部）が作動する。

特開２００４−３５３５３７号公報

このような電動ポンプにおいては、ドライバ部の不具合発生や安全性確保のために、ドライバ部の基板を接地しておく必要がある。すると、ドライバ部への電力供給や制御のためのハーネスに加えて、基板の接地のためのグラウンド配線が必要となり、配線の複雑化を招来する。又、配線が増えることにより、コネクタの端子数も増加して、コネクタが大型化する虞がある。このような問題は、大電力の電動ポンプの場合には、電力供給用のハーネスが複数必要となるため一層深刻となり、電動ポンプのコスト上昇や搭載性悪化といった問題が生じ得る。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたもので、ドライバ部の基板用のグラウンド配線を不要とする電動ポンプを提供することを目的とする。

本発明に係る電動ポンプの第１特徴構成は、ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、少なくとも前記モータ部を収容する導電性のモータハウジングと、前記モータ部を制御するドライバ部と、を備え、前記ドライバ部の基板が前記モータハウジングを介して接地され、前記基板を取り付ける樹脂製の台座が前記モータハウジングに固定され、前記基板と前記モータハウジングとを電気的に接続する接続部材を前記台座と一体的に成形してあり、前記台座および前記基板は、前記接続部材の固定部を前記基板の側から前記モータハウジングに固定するのに用いる切欠部を有する点にある。

本構成によると、ドライバ部の基板がモータハウジングを介して接地されているので、基板用のグラウンド配線や当該配線用の端子が不要となる。よって、配線の簡素化及びコネクタの小型化を実現でき、コスト面においても有利なものとなる。又、モータハウジングに電気が流れることにより、モータ部で発生する電気雑音を除去し易くなる。

さらに、本構成によれば、接続部材が台座と一体的に成形されているので、基板を台座に固定する際に基板と接続部材との接続を容易に行うことができ、基板と台座とからなるドライバＡＳＳＹの製造効率が向上する。又、台座を樹脂製としているので、接続部材をインサート成形で台座と一体的に成形することができ、接続部材を台座に組み付ける工程が不要となる。

第２特徴構成は、前記接続部材のうち、前記モータハウジングに固定される一端部と前記基板に接続される他端部との間の胴体部が、前記台座によって固定されている点にある。

モータ部やポンプ部等で発生する振動が接続部材に伝わると、モータハウジング及び基板に固定された接続部材の両端部に負荷が集中し、接続部材がモータハウジングや基板から外れたり、破損したりする虞がある。特に、基板に固定した側の接続部材の端部には、接続部材の高さに応じた振動の増幅が生じるので、上記の虞が大きい。

そこで、本構成のごとく、接続部材の胴体部を台座で固定しておけば、モータ部やポンプ部等からの振動により接続部材に発生する振動を低減することができる。従って、接続部材の両端部への負荷を軽減することができる。又、接続部材の胴体部を台座で固定しておくことにより、接続部材の高さに応じた振動の増幅を低減することができ、基板に固定した側の接続部材の端部への負荷を軽減できる。

第３特徴構成は、前記モータハウジングと、前記ポンプ部を収容する導電性のポンプハウジングとを、導電性のボルトを用いて固定してある点にある。

本構成によれば、モータハウジング及びポンプハウジングの何れかを接地しておけば、ドライバ部の基板を接地できることになるので、電動ポンプの組み付けの自由度が増す。又、このように構成しておけば、モータハウジングとポンプハウジングとの間に非導電性の部材が存在しても、確実に基板の接地を実現することができる。

本発明に係る電動ポンプの実施形態を示す断面図である。ドライバ部の構成を示す分解図である。接続部材の固定状態を示す斜視図である。電動ポンプにおける電気の流れを示す説明図である。

以下、本発明に係る電動ポンプの実施形態について図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電動ポンプ１は、ポンプ部２と、ポンプ部２を駆動するモータ部３と、モータ部３を制御するドライバ部４と、を備えて構成される。この電動ポンプ１は、ポンプ部２の側が不図示の車両用のエンジン部に取り付けられ、エンジン冷却水を循環させるためのウォータポンプとして機能する。

ポンプ部２を収容しているポンプハウジング２１は導電性の材料で構成されており、エンジン部から冷却水を吸入する吸入口２１ａと、エンジン部に冷却水を送り出す吐出口２１ｂとが形成されている。この吸入口２１ａ及び吐出口２１ｂは、ポンプハウジング２１の内部に形成されたインペラ室２１ｃとそれぞれ連通している。インペラ室２１ｃにはインペラ２２が収容されており、インペラ２２が回転すると、吸入口２１ａからインペラ室２１ｃに冷却水が吸入されると共に、インペラ室２１ｃから吐出口２１ｂに冷却水が吐出される。

モータ部３を収容しているモータハウジング３１はアルミ材で構成されている。アルミ材は導電性を有するので、ドライバ部４の基板４２を接地するために利用することが可能である。又、アルミ材は熱伝導性も有するので、モータ部３で発生した熱を、モータハウジング３１を介して放熱し易くなる。但し、ある程度の導電性及び熱伝導性を有する材料であれば、モータハウジング３１を他の材料で構成することも可能である。

モータハウジング３１の内部には、ステータ３２、ステータ３２の径方向内側に配設されるロータ３６、及びロータ３６の回転支軸である支軸３８が設けられる。ステータ３２にはコイル３３が設けられ、ステータ３２とコイル３３とは樹脂で構成されるステータハウジング３５によって鋳ぐるまれている。

モータハウジング３１の端面３１ａに形成された開口部３１ｂからは、コイル３３とドライバ部４の基板４２との電気的な接続を行うためのターミナル３４がドライブ部４の側に突出している。又、モータハウジング３１の端面３１ａの内側には、インペラ室２１ｃからモータハウジング３１の内部に流入したエンジン冷却水が流通可能な環状溝の放熱部３１ｃが形成される。よって、ドライバ部４にて発生した熱はモータハウジング３１を経由し、放熱部３１ｃにおいて冷却水に回収されるので、ドライバ部４の温度上昇を抑制することができる。

ロータ３６は樹脂で成形された回転部材３７の一端部と一体的に構成されており、コイル３３に通電が行われてステータ３２に回転磁界が発生すると、ロータ３６及び回転部材３７が支軸３８を回転支軸として一体回転する。回転部材３７が回転すると、回転部材３７の他端部に形成されたインペラ２２が回転して、吸入口２１ａからインペラ室２１ｃにエンジン冷却水が吸入されると共に、インペラ室２１ｃから吐出口２１ｂに冷却水が吐出され、ポンプ部２がウォータポンプとして機能する。

ドライバ部４は、モータハウジング３１の端面３１ａとカバー４１とによって画定される空間内に、基板４２と樹脂製の台座４３とからなるドライバＡＳＳＹ４８を備えて構成される。台座４３にはコネクタ部４３ａが形成されており、コネクタ部４３ａには不図示の電源と基板４２とを電気的に接続するコネクタ端子４６が設けられる。このコネクタ端子４６のうち、台座４３から突出した端子部４６ａが基板４２と接続される。

図２及び図３に示すように、台座４３には接続部材４４が一体的に設けられている。接続部材４４のうち、基板４２に接続される二股状の端子部４４ａ（本発明における「他端部」）と、モータハウジング３１に固定される固定部４４ｂ（本発明における「一端部」）との間の胴体部４４ｃは、インサート成形により台座４３に埋め込まれている。

台座４３には、接続部材４４と同様に、Ｕ字型端子４７がインサート成形により埋め込まれている。Ｕ字型端子４７のうち、一方の端部は基板４２に接続される端子部４７ａとして、他方の端部は組み付け時にターミナル３４と接触する凸部４７ｃを有した接続部４７ｂとして構成される。さらに、台座４３には、ＦＥＴ４５を収容するための収容空間４３ｂやターミナル３４を挿通するための貫通孔４３ｃが形成されている。ＦＥＴ４５は、基板４２に接続するための端子部４５ａを有している。

尚、基板４２にはＦＥＴ４５の他にも各種の電子素子が配設される。各種の電子素子は、基板４２に直接配設するものでもよいし、ＦＥＴ４５のように台座４３に本体を設けて、端子部により基板４２と接続するようにしてもよい。ここでは、ＦＥＴ４５以外の電子素子については、図示及び説明を省略する。

基板４２には、接続部材４４の端子部４４ａ、ＦＥＴ４５の端子部４５ａ、コネクタ端子４６の端子部４６ａ、及びＵ字型端子４７の端子部４７ａを挿通するための各端子穴４２ａ〜４２ｄが形成されている。ドライバＡＳＳＹ４８の組み付けに際しては、まず台座４３に設けた突起状の固定部４３ｄに基板４２をネジ止めする。次に、各端子部４４ａ〜４７ａを、対応する各端子穴４２ａ〜４２ｄに挿通し基板４２に半田付けする。このように、接続部材４４の端子部４４ａの基板４２への半田付けを、他の端子部４５ａ〜４７ａの半田付けと同時に行うことができるので、ドライバＡＳＳＹ４８の製造が効率的に行える。

上記のごとく組み付けられたドライバＡＳＳＹ４８を、ターミナル３４を台座４３の貫通孔４３ｃに挿通させた状態でモータハウジング３１に固定する。固定手段としては、ボルト締め、溶着、接着等の適当な手段を選択することができるが、ＦＥＴ４５の背面はモータハウジング３１に接着させることが望ましい。ＦＥＴ４５の背面をモータハウジング３１に接着することにより、ＦＥＴ４５からの発生熱がモータハウジング３１に直接伝わるので、ドライバ部４の放熱性という点において有利である。さらに、本実施形態では、ＦＥＴ４５をモータハウジング３１の放熱部３１ｃの近傍に配置することにより、放熱性をより向上させている。

ドライバＡＳＳＹ４８をモータハウジング３１に固定すると、ターミナル３４がＵ字型端子４７の凸部４７ｃと接触して、基板４２からコイル３３に通電可能となる。このように、基板４２とコイル３３との電気的な接続を実現するために、ターミナル３４を貫通孔４３ｃに挿通するのみでよく、半田付けが不要な構成となっているので、製造工程の簡略化を図ることができる。

ドライバＡＳＳＹ４８をモータハウジング３１に固定した後、接続部材４４の固定部４４ｂをモータハウジング３１にネジ止めする。図３に示すように、基板４２及び台座４３には、ネジ止め用の工具を挿入するための切欠部４２ｅ、４３ｅがそれぞれ形成されている。接続部材４４の固定部４４ｂをモータハウジング３１にネジ止めすることにより、接続部材４４とモータハウジング３１とを確実に接触させることができるので、基板４２をモータハウジング３１を介してより確実に接地することができる。又、接続部材４４とモータハウジング３１との接触を確実にすることにより、基板４２の熱を接続部材４４を介してモータハウジング３１の側に放熱できるという作用も生ずる。最後に、カバー４１を設けてドライバ部４が完成する。

本実施形態においては、図３に示すように、接続部材４４の胴体部４４ｃは台座４３に埋め込まれた状態で固定されている。従って、ポンプ部２、モータ部３或いは不図示のエンジン部等からの振動により、接続部材４４に発生する振動を低減することができ、その結果、接続部材４４の両端部４４ａ、４４ｂへの負荷を軽減することができる。特に、接続部材４４の胴体部４４ｃを台座４３で固定しておくことにより、接続部材４４における振動の増幅を低減することができるので、端子部４４ａに対する負荷が軽減される。

図１に示すように、ポンプハウジング２１とモータハウジング３１とは、間に樹脂製のステータハウジング３５のフランジ部３５ａを挟んだ状態で、導電性のボルト５１により共締めされる。このように構成すれば、ポンプハウジング２１とモータハウジング３１との間に非導電性のステータハウジング３５が存在しても、図４の破線で示すように、基板４２を、接続部材４４、モータハウジング３１、ボルト５１、ポンプハウジング２１、及びエンジン部等を介して接地できる。

さらに、本実施形態においては、ステータハウジング３５のフランジ部３５ａのボルト締結部に金属製のスリーブ材３９を設けてある。従って、スリーブ材３９がポンプハウジング２１とモータハウジング３１とに接触することにより、図４の一点鎖線で示すように、スリーブ材３９を介してポンプハウジング２１とモータハウジング３１との電気的接続が確立できるので、基板４２の接地がより確実に実現される。

〔他の実施形態〕
（１）上記実施形態においては、基板４２とモータハウジング３１との電気的接続を、別部材である接続部材４４により実現した。しかし、別部材を設けずに、基板４２とモータハウジング３１とを直接接触させることも可能であるし、基板４２をモータハウジング３１に固定するネジ部材を電気的接続に利用すること等も可能である。

（２）上記実施形態においては、ポンプハウジング２１とモータハウジング３１とを別体で構成し、これらをボルト５１で固定することにより、ポンプハウジング２１の側に存在するエンジン部等を介して基板４２を接地するものとした。しかし、ポンプハウジング２１又はモータハウジング３１から直接接地される構成としてもよい。又、ポンプハウジング２１とモータハウジング３１とを一体的に構成することも可能である。

本発明に係る電動ポンプは、インペラを用いた種類のポンプのみならず、他の種類のポンプ、例えば容積式ポンプ等に適用することも可能である。又、本電動ポンプは車両用エンジンのウォータポンプ以外のポンプとして用いることも可能である。

１電動ポンプ
２ポンプ部
３モータ部
４ドライバ部
２１ポンプハウジング
３１モータハウジング
４２基板
４３台座
４４接続部材
４４ａ端子部（他端部）
４４ｂ固定部（一端部）
４４ｃ胴体部
５１ボルト

Claims

ポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータ部と、
少なくとも前記モータ部を収容する導電性のモータハウジングと、
前記モータ部を制御するドライバ部と、を備え、
前記ドライバ部の基板が前記モータハウジングを介して接地され、
前記基板を取り付ける樹脂製の台座が前記モータハウジングに固定され、
前記基板と前記モータハウジングとを電気的に接続する接続部材を前記台座と一体的に成形してあり、
前記台座および前記基板は、前記接続部材の固定部を前記基板の側から前記モータハウジングに固定するのに用いる切欠部を有する電動ポンプ。
前記接続部材のうち、前記モータハウジングに固定される一端部と前記基板に接続される他端部との間の胴体部が、前記台座によって固定されている請求項１に記載の電動ポンプ。
前記モータハウジングと、前記ポンプ部を収容する導電性のポンプハウジングとを、導電性のボルトを用いて固定してある請求項１又は２に記載の電動ポンプ。