CN215120465U

CN215120465U - 电动泵

Info

Publication number: CN215120465U
Application number: CN202121334426.2U
Authority: CN
Inventors: 池田满; 矶谷真介; 服部修二
Original assignee: Aisin Co Ltd
Current assignee: Aisin Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: JP2021195921A; DE102021115499A1; US20210388851A1

Abstract

本实用新型提供一种通过从泵转子的部位流入壳体的内部的流体来实现基板散热的高效的电动泵。该电动泵具备：具有底部和位于其相反侧的开口部的有底筒状的壳体、被收容于壳体且具有永久磁铁的电动机转子、形成于壳体的励磁线圈、通过电动机转子的驱动力而进行旋转的泵转子、和配置于壳体的底部的外侧且对向励磁线圈供给的电流进行控制的控制基板。底部具有热传导率高于壳体的热传导壁，该电动泵形成有使流体从开口部流入壳体中收容有电动机转子的空间而接触热传导壁的内表面后从开口部流出的流路，控制基板配置于沿着热传导壁的外表面的位置。

Description

电动泵

技术领域

本实用新型涉及一种电动泵。

背景技术

存在一种电动泵，其在壳体具备具有绕组的环状定子，该定子的内部空间配置具有永久磁铁的旋转自如的转子，还具备被转子驱动的泵转子(在文献中为叶轮)，而且，在壳体具备对向励磁线圈供给的电流进行控制的控制基板(在文献中为驱动电路基板)(例如，专利文献1)。

在专利文献1的电动泵(在文献中为流体泵装置)中，在定子的内部具备有底筒状的管壳(can)，转子旋转自如地配置于该管壳的内侧。此外，在定子的端部(在沿转子的旋转轴心的方向上与泵转子相反的一侧的位置)配置控制基板，在该控制基板的功率晶体管与管壳的底部之间夹入散热片。在该结构中，散热片使用热传导率高且具有弹性的材料。

在该专利文献1的电动泵中，来自泵转子侧的液体进入转子与管壳之间的空隙，功率晶体管的热经由散热片而被传递至管壳的底部，由此，通过液体进行散热。

专利文献

专利文献1：日本特开2001-193683号公报

实用新型内容

如专利文献1记载，关于具备管壳，一部分来自泵转子的液体流入该管壳的内部，并且经由散热片将功率晶体管的热传递至该管壳的底部的结构，其与例如利用空气对流的散热相比，能够进行良好的散热。

然而，在专利文献1的结构中，为了在定子与转子之间确保用于配置管壳的空隙，需要较高的精度，而且，由于为了配置管壳而增大了空隙，定子的绕组对转子作用的磁通量密度下降，导致电动机的性能下降。

基于这样的原因，人们谋求一种充分发挥了通过从泵转子流入至壳体的内部的流体来实现基板散热的有效性的高效的电动泵。

本实用新型所涉及的电动泵的特征结构在于以下方面：具备有底筒状的壳体、电动机转子、励磁线圈、泵转子、和控制基板，上述壳体具有底部和位于上述底部的相反侧的开口部；上述电动机转子旋转自如地被收容于上述壳体，且具有永久磁铁；上述励磁线圈用于对上述永久磁铁施加磁场，且与上述壳体一体形成；上述泵转子配置于上述壳体的上述开口部的外侧，且通过上述电动机转子的驱动力进行旋转而输送流体；上述控制基板配置于上述壳体的上述底部的外侧，且对向上述励磁线圈供给的电流进行控制，上述底部具有热传导壁，上述热传导壁由热传导率高于上述壳体的材料形成，上述电动泵形成有流路，上述流路使上述流体从上述开口部流入上述壳体中收容有上述电动机转子的空间而接触上述热传导壁的内表面后，从上述开口部流出，上述控制基板配置于沿着上述热传导壁的外表面的位置。

根据该特征结构，通过以例如金属板等热传导率高的材料形成壳体的底部的热传导壁，并沿着热传导壁配置控制基板，也能够利用辐射、空气的对流将控制基板的热传递给热传导壁。而且，由于使来自壳体的开口部的流体以接触热传导壁的方式流动，能够通过流体带走该热传导壁的热，其结果为，能够实现控制基板的散热。此外，在该结构中，由于没有在壳体的内周与电动机转子的外周之间的空隙中配置部件，能够减小壳体的内周与电动机转子的外周之间的空隙而将电动机的性能维持于高水平。

由此，构成了充分发挥通过从泵转子流入壳体的内部的流体来实现控制基板的散热的有效性的高效的电动泵。

作为在上述结构的基础上增加的结构，也可使具有可挠性且能够进行热传导的散热片位于上述控制基板与上述热传导壁之间。

由此，通过将基板的热经由散热片而传递至热传导壁，能够得到更好的散热效果。例如，在基板与热传导壁之间形成空间的结构中，虽然可通过热的辐射、空气的对流进行散热，但通过使用散热片，能够利用热传导来实现将控制基板的热传递给热传导壁的散热。此外，由于散热片具有可挠性，即使在基板上形成若干突起，也能够使其以较宽的面接触基板而进行热传导。

作为在上述结构的基础上增加的结构，可将对轴的端部进行支承的支承部与上述热传导壁一体形成，上述轴以使上述电动机转子旋转自如的方式对上述电动机转子进行支承。

由此，通过使轴的端部被一体形成于热传导壁的支承部支承，能够稳定轴的姿势，使电动机转子稳定旋转。

作为在上述结构的基础上增加的结构，可将以使上述电动机转子旋转自如的方式对上述电动机转子进行支承的轴与上述热传导壁一体形成。

由此，通过将轴一体形成于热传导壁，轴的姿势被固定，能够使电动机转子稳定旋转。

作为在上述结构的基础上增加的结构，可在上述热传导壁的上述内表面中，至少在与上述流体接触的区域形成凹凸部。

由此，通过在热传导壁的内表面中与流体接触的区域形成凹凸面，扩大了流体接触的表面积，能够良好地进行热传导壁的散热。

作为在上述结构的基础上增加的结构，也可使上述控制基板和上述热传导壁的彼此相对的面均为平坦且为相互平行的姿势，上述散热片被夹入上述控制基板与上述热传导壁之间。

由此，由于控制基板与热传导壁的相互相对的面平坦且平行，能够使用固定厚度的散热片，从而能够使结构简单化。

附图说明

图1为水泵的剖视图。

图2为表示流路的放大剖视图。

图3为其他实施方式(a)的水泵的剖视图。

图4为图3的IV-IV线剖视图。

图5为其他实施方式(b)的筒状体和轴的剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。

[基本结构]

图1示出了使冷却水(流体的一个例子)在发动机(未图示)与散热器(未图示)之间循环的水泵P(电动泵的一个例子)。

如图1所示，水泵P具有将主壳体10、泵壳体20和控制壳体30沿着沿轴心X的方向连结而成的壳体构造，该主壳体10为有底筒状且收容电动机转子1，该泵壳体20收容泵转子2，控制壳体30收容控制基板35。

在该水泵P中，电动机转子1与泵转子2通过树脂而形成为一体，泵转子2随着电动机转子1的驱动而以轴心X为中心进行旋转。由于这一结构，通过泵转子2的驱动旋转，从泵壳体20的吸入筒21吸入冷却水，并将被吸入的冷却水从排出筒22送出。此外，该水泵P具有如下散热结构：通过流入主壳体10的电动机转子空间10S的冷却水，对驱动电动机转子1时在控制基板35的功率控制元件35a产生的热进行散热。

[主壳体]

主壳体10(壳体的一个例子)具备以轴心X为中心的筒状的壁部11、和形成相对于轴心X正交的姿势的底部12。在该主壳体10中，在被壁部11与底部12所包围的区域形成电动机转子空间10S，在该电动机转子空间10S中，在与底部12相反的一侧形成有开口部。壁部11由树脂形成，底部12具有通过镶嵌或粘合的技术将热传导壁13固定于壁部11的底面的构造，该热传导壁13由如铝材般的、热传导率高于树脂的板状材料形成。

在壁部11的内周侧，作为定子而配置将导线15b卷绕于铁芯15a的励磁线圈15，其通过镶嵌成形的技术而一体形成。而且，在热传导壁13的内表面(图1、图2中上侧的面)具备支承部16，轴17的端部在与轴心X同轴心上被该支承部16支承。

应予说明，支承部16和轴17由金属形成。支承部16可一体形成于热传导壁13，也可被螺母等固定于热传导壁13。

如图1、图2所示，相对于电动机转子1与泵转子2的旋转中心部分，具备由低滑动阻力的材料形成的筒状体3，通过将该筒状体3以旋转自如的方式外嵌于轴17，使得电动机转子1与泵转子2旋转自如地被轴17支承。在电动机转子1的外周固定了多个永久磁铁4。电动机转子1和泵转子2在从电动机转子1横跨至泵转子2的区域以沿着筒状体3的长度方向的姿势形成有导水孔5。

尤其是，导水孔5从电动机转子1中靠近热传导壁13的位置横跨至泵转子2中形成有叶轮2c的位置而贯穿。根据这样的结构，当泵转子2旋转时，由于叶轮2c的部位变为负压，如图2中箭头指向的流动所示，电动机转子空间10S的冷却水由导水孔5流出，同时，冷却水从主壳体10的开口部流入电动机转子空间10S。应予说明，可形成多个导水孔5。

在水泵P中，在泵转子2的圆盘部2a的外周与主壳体10的开口部之间形成有使得冷却水能够通过的空隙。此外，该空隙、电动机转子空间10S中电动机转子1的外周侧与壁部11的内周侧之间的空隙、和导水孔5构成冷却水回流至泵转子2的流路。在该水泵P中，通过具备多个永久磁铁4的电动机转子1、和设于主壳体10的壁部11的励磁线圈15，构成三相电动机型的无刷DC电动机。

[泵壳体]

泵壳体20形成有泵空间20S，并具备吸入筒21和排出筒22，该泵空间20S形成为以轴心X为中心的圆形以收容泵转子2，该吸入筒21形成为与轴心X同轴心并与泵空间20S连通，该排出筒22相对于泵空间20S在切线方向上连通。

泵壳体20通过使泵凸缘部24连结于主壳体10而与主壳体10一体化。

泵转子2具备形成为与轴心X正交的姿势的圆板状的圆盘部2a、位于与该圆盘部2a相对的位置的护罩2b、和形成于圆盘部2a以及护罩2b之间的多个叶轮2c，将圆盘部2a的直径设定为比主壳体10的内径稍大的值。

[控制壳体]

控制壳体30为在整体形成为碗状的盒状部31的开口部位处一体形成盒凸缘部32而成的树脂成形物，在该盒状部31的内部形成有基板收容空间30S。该控制壳体30通过将盒凸缘部32连结于主壳体10而与主壳体10一体化，控制壳体30的基板收容空间30S被维持为密封状态。

控制壳体30将控制基板35收容于基板收容空间30S。控制基板35在其一个基板面上具备对向励磁线圈15供给的电力进行控制的功率控制元件35a。

在该控制基板35中，以沿着热传导壁13的姿势配置不具备功率控制元件35a等的另一基板面。也就是说，另一基板面是平坦的，且与此相对的热传导壁13的外表面(图1、图2中下侧的面)也是平坦的，通过将它们以彼此平行的姿势配置，能够在它们之间夹入一定厚度的散热片36。

散热片36具有可灵活变形的可挠性，且由高热传导率的树脂材料成形为薄片状。通过将该散热片36夹入控制基板35与热传导壁13之间，能够不在它们之间制造空隙，经由紧贴的面而实现高热传导。尤其是，散热片36与形成主壳体10的树脂相比具有热传导率高的性质，能够将控制基板35的热经由散热片36传递给热传导壁13。

[散热结构]

如图1、图2所示，散热结构由热传导壁13、散热片36、和向热传导壁13输送冷却水的流路构成，该散热结构通过被吸入主壳体10的电动机转子空间10S的冷却水对控制基板35的功率控制元件等产生的热进行冷却。

也就是说，热传导壁13配置于主壳体10的电动机转子空间10S与控制壳体30的基板收容空间30S之间的边界位置。由此，热传导壁13的内表面露出于电动机转子空间10S，热传导壁13的外表面被配置于朝向基板收容空间30S的一侧。此外，具有可挠性且能够进行热传导的散热片36被夹入于热传导壁13的外表面与控制基板35之间，散热片36以较宽的面与热传导壁13的外表面和控制基板35接触，实现对控制基板35产生的热的有效传导。

进而，热传导壁13通过在露出于电动机转子空间10S的内表面形成多个凹凸部13a来扩大其与冷却水的接触面积。应予说明，凹凸部13a不限于单纯的凹凸面，例如也可为具备许多从热传导壁13的内表面突出的突起的构造、或是形成为在沿轴心X方向观察时形成为直线状或波状等的翅片(fin)的构造。

根据这样的结构，随着泵转子2的旋转，泵转子2的叶轮2c的区域变为负压，如图2所示，导水孔5使电动机转子空间10S的冷却水流向叶轮2c的方向。如此，来自泵转子2的冷却水流过主壳体10的电动机转子空间10S的壁部11的内周侧与电动机转子1的外周侧之间的空隙的流路而与热传导壁13的凹凸部13a接触，并将热传导壁13的热带走而从导水孔5回流至泵转子2，由此，能够通过热传导壁13对控制基板35进行散热。如此，在本实施方式中，构成了充分发挥通过从泵转子2流入主壳体10的内部的冷却水来实现控制基板35的散热的有效性的高效的水泵P。

[其他实施方式]

本实用新型在上述的实施方式以外，也可形成如下结构(对与实施方式具有相同功能的部件标记了与实施方式相同的编号、符号)。

(a)如图3、图4所示，使用在中央形成有圆形的孔部的热传导壁13，并通过镶嵌成形来形成底部12以使该热传导壁13固定于壁部11，从而构成主壳体10。此外，该主壳体10在成形时，将支承部16配置于热传导壁13的中央的孔部，并且，为了保持该支承部16，沿热传导壁13的外表面形成多个框架部12a以将支承部16与主壳体10连接，该多个框架部12a形成为以轴心X为中心的放射状的肋。

在该其他实施方式(a)中，同样地，散热片36被夹入热传导壁13的外表面与控制基板35之间。如实施方式中的说明，由于散热片36具有可挠性，即使在热传导壁13的外侧存在多个框架部12a，散热片36也能够进入多个框架部12a之间而与热传导壁13的外表面接触，实现良好的热传导。

尤其是，在该其他实施方式(a)中，由于在主壳体10成形时插入热传导壁13，因此不需要另行安装热传导壁13的工序。此外，由于也会插入支承部16，因此不需要用于将支承部16另行设于热传导壁13的工序。

(b)如图5所示，在筒状体3的内周上形成沿长度方向(沿着轴心X的方向)的多条槽3a。如此形成的槽3a使冷却水能够流动。通过这样用槽3a来代替导水孔5、或共同形成槽3a与导水孔5，与实施方式的导水孔5同样地，能够使冷却水随着泵转子2的旋转从靠近热传导壁13的位置朝向叶轮2c流动。

(c)一体形成热传导壁13与轴17。作为一个例子，可考虑以将金属制的轴17相对于金属制的热传导壁13固定的形态形成的结构。如此，通过将轴17一体形成于热传导壁13，能够确定轴心X的位置，从而稳定电动机转子1的旋转姿势。

(d)构成为将控制基板35的姿势设定为使功率控制元件35a与热传导壁13的外侧相对，并将散热片36夹入功率控制元件35a与热传导壁13之间。在以这样的方式构成的结构中，能够直接对功率控制元件35a进行散热。

[产业上的可利用性]

本实用新型能够用于输送流体的电动泵。

符号说明

1 电动机转子

2 泵转子

10 主壳体(壳体)

12 底部

13 热传导壁

13a 凹凸部

15 励磁线圈

16 支承部

17 轴

35 控制基板

36 散热片。

Claims

1.一种电动泵，其特征在于，具备：

有底筒状的壳体，所述壳体具有底部和位于所述底部的相反侧的开口部；

电动机转子，所述电动机转子旋转自如地被收容于所述壳体，且具有永久磁铁；

励磁线圈，所述励磁线圈用于对所述永久磁铁施加磁场，且与所述壳体一体形成；

泵转子，所述泵转子配置于所述壳体的所述开口部的外侧，且通过所述电动机转子的驱动力进行旋转而输送流体；和

控制基板，所述控制基板配置于所述壳体的所述底部的外侧，且对向所述励磁线圈供给的电流进行控制，

所述底部具有热传导壁，所述热传导壁由热传导率高于所述壳体的材料形成，

所述电动泵形成有流路，所述流路使所述流体从所述开口部流入所述壳体中收容有所述电动机转子的空间而接触所述热传导壁的内表面后，从所述开口部流出，

所述控制基板配置于沿着所述热传导壁的外表面的位置。

2.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，

使具有可挠性且能够进行热传导的散热片位于所述控制基板与所述热传导壁之间。

3.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，

对轴的端部进行支承的支承部与所述热传导壁一体形成，所述轴以使所述电动机转子旋转自如的方式对所述电动机转子进行支承。

4.如权利要求2所述的电动泵，其特征在于，

5.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，

以使所述电动机转子旋转自如的方式对所述电动机转子进行支承的轴与所述热传导壁一体形成。

6.如权利要求2所述的电动泵，其特征在于，

7.如权利要求1所述的电动泵，其特征在于，

在所述热传导壁的所述内表面中，至少在与所述流体接触的区域形成凹凸部。

8.如权利要求2所述的电动泵，其特征在于，

9.如权利要求3所述的电动泵，其特征在于，

10.如权利要求4所述的电动泵，其特征在于，

11.如权利要求2所述的电动泵，其特征在于，

所述控制基板和所述热传导壁的彼此相对的面均为平坦且为相互平行的姿势，所述散热片被夹入所述控制基板与所述热传导壁之间。