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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluidpumpe zum Zirkulieren
von Kühlwasser, das
einen Motor oder Drehrichter eines Kraftfahrzeugs kühlen kann.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Diese
Art von Fluidpumpe hat ein Gehäuse, das
eine Pumpenkammer und eine Gehäusekammer enthält. Die
Pumpenkammer und die Gehäusekammer
sind durch eine Trennung getrennt, so dass Fluid innerhalb der Pumpekammer
nicht in die Gehäusekammer
strömt.
Ein Flügelrad
ist innerhalb der Pumpenkammer in einer Weise angebracht, dass es
zur Drehung fähig
ist. Ein Stator und eine Steuereinrichtung sind innerhalb der Gehäusekammer
angebracht. Die Steuereinrichtung hat eine Halbleitereinrichtung
und einen Anschluss. Die Halbleitereinrichtung arbeitet zum Wandeln
von Strom, der von der Umgebung zugeführt wird, in Leistung zum Antreiben des
Flügelrads.
Der Anschluss verbindet elektrisch die Halbleitereinrichtung mit
dem Stator. Wenn die Antriebsleistung an den Stator zugeführt wird,
erzeugt der Stator eine Antriebskraft zum Antreiben der Rotation
des Flügelrads.
Wenn das Flügelrad
zur Rotation durch den Stator angetrieben ist, wird Fluid in die
Pumpenkammer gesaugt und sein Druck wird erhöht, dann wird dieses unter
Druck gesetzte Fluid aus der Pumpenkammer abgegeben.
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Mit
dieser Fluidpumpe wird Leistung, die von der Umgebung zugeführt wird,
in Leistung zum Betreiben eines Motors durch die Halbleitereinrichtung konvertiert.
Die Halbleitereinrichtung erzeugt Wärme, wenn von der Umgebung
zugeführter
Strom in Strom zum Antreiben eines Motors gewandelt wird, und folglich
muss diese Halbleitereinrichtung gekühlt werden. Die
japanische offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2000-209810 offenbart eine Fluidpumpe, die ein Metallgehäuse aufweist.
Die Halbleitereinrichtung wird auf eine Wandoberfläche des
Metallgehäuses
durch elastische Stützelemente
gedrückt
und wird darauf gehalten. Die durch die Halbleitereinichtung erzeugte
Wärme wird
zur Umgebung über
das Metallgehäuse
abgestrahlt oder abgeführt,
wodurch die Halbleitereinrichtung gekühlt wird.
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Kurze Darstellung der Erfindung
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Mit
dieser Art von Fluidpumpe ist es möglich, dass die externe Kraft,
die das Fluid auf das Flügelrad
aufbringt, variiert, wenn die abgegebenen Menge Fluid während des
Betriebs variiert. Wenn die auf das Flügelrad aufgebrachte externe
Kraft variiert, ist es möglich,
dass das Flügel
rad um seine Rotationsachse oszilliert, wodurch das Gehäuse vibriert.
Ferner wird im Fall, in dem die Fluidpumpe an dem Motorraum eines
Kraftfahrzeugs angebracht ist, die Vibration des Motors übertragen,
wodurch das Gehäuse vibriert.
In der in der
japanischen
offengelegten Patentveröffentlichung
Nr. 2000-209810 offenbarten Fluidpumpe wird die Halbleitereinrichtung
direkt auf das Metallgehäuse
gedrückt.
Als Folge gab es das Problem, dass die Vibration des Gehäuses auch
an die Halbleitereinrichtung übertragen
wurde, und dies bewirkte eine Abnahme in der Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit
der Halbleitereinrichtung.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Lehren, eine Fluidpumpe vorzusehen,
die fähig
ist, effektiv die Halbleitereinrichtung zu kühlen und die fähig ist,
die Vibration zu verringern, die an die Halbleitereinrichtung übertragen
wird.
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Bei
einem Aspekt der vorliegenden Lehren enthält die Fluidpumpe ein Gehäuse, ein
Flügelrad, einen
Stator, eine erste Halbleitereinrichtung, einen Anschluss und ein
erstes Schichtelement. Das Gehäuse
ist mit einer Pumpenkammer, einer Gehäusekammer und einer Trennung
versehen, die die Pumpenkammer und die Gehäusekammer abtrennt. Das Flügelrad ist
zur Drehung innerhalb der Pumpenkammer angebracht. Der Stator ist
innerhalb der Gehäusekammer
angebracht. Der Stator erzeugt eine Antriebskraft zum Antreiben
der Rotation des Flügelrads.
Die erste Halbleitereinrichtung und der Anschluss sind auch innerhalb
der Gehäusekammer angebracht.
Der Anschluss verbindet elektrisch die erste Halbleitereinrichtung
mit dem Stator. Das erste Schichtelement ist innerhalb der Gehäusekammer angebracht.
Das erste Schichtelement hat Gummielastizität. Das erste Schichtelement
enthält
eine erste ebene Oberfläche,
die in einer ebenen Weise (Flächenkontakt)
in Berührung
mit der ersten Halbleitereinrichtung ist, und eine zweite ebene
Oberfläche, die
in Berührung
in einer ebenen Weise mit der Trennung ist.
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Bei
dieser Fluidpumpe ist die erste Halbleitereinrichtung in einer ebenen
Weise mit dem ersten Schichtelement in Berührung und dieses erste Schichtelement
ist einer ebenen Weise mit der Trennung in Berührung. Als Folge wird die Wärme der Halbleitereinrichtung
an die Trennung über
das erste Schichtelement übertragen
und wird von der Trennung an das Fluid in der Pumpenkammer übertragen. Die
Halbleitereinrichtung kann somit effizient gekühlt werden. Ferner ist das
erste Schichtelement, das Gummielastizität aufweist, zwischen der ersten
Halbleiterein richtung und der Trennung angebracht. Als Folge ist
die Menge von Vibration, die von der Trennung an die erste Halbleitereinrichtung übertragen wird,
durch das erste Schichtelement verringert und die Dauerhaftigkeit
und Zuverlässigkeit
der ersten Halbleitereinrichtung können folglich erhöht werden.
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Die
erste Halbleitereinrichtung kann auf die Trennung gerichtet angebracht
sein und das erste Schichtelement kann so angebracht sein, dass
es in Berührung
mit einer trennungsseitigen Oberfläche der ersten Halbleitereinrichtung
ist. In diesem Fall ist das erste Schichtelement möglicherweise
in Berührung
mit der Gesamtheit der trennungsseitigen Oberfläche der ersten Halbleitereinrichtung,
oder das erste Schichtelement kann in Berührung mit einem Teil der trennungsseitigen
Oberfläche
der ersten Halbleitereinrichtung sein.
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Vorzugsweise
kann das erste Schichtelement eine dritte ebene Oberfläche aufweisen,
die in Berührung
in einer ebenen Weise mit dem Anschluss ist. Mit dieser Konfiguration
wird die Wärme
des Stators an das erste Schichtelement über den Anschluss übertragen
und wird von dem ersten Schichtelement an die Trennung und das Fluid
in der Pumpenkammer übertragen.
Es ist somit möglich
zu verhindern, dass die erste Halbleitereinrichtung eine hohe Temperatur
erreicht, die durch die Wärme
des Stators hervorgerufen wird.
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Ferner
kann das erste Schichtelement in einer flachen, ebenen Gestalt geformt
sein. Das Ausbilden des ersten Schichtelements in einer flachen
ebenen Gestalt erlaubt es, dass das Gebiet, das in Berührung mit
der Halbleitereinrichtung und der Trennung ist, erhöht wird.
Ferner kann das Material des ersten Schichtelements ein Material
sein, das Gummielastizität
und ein hohes Maß an
thermischer Leitfähigkeit
aufweist (beispielsweise Siliziumharz).
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Bei
einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren kann die Fluidpumpe
weiter ein Substrat, ein zweites Schichtelement und eine zweite
Halbleitereinrichtung enthalten. Das Substrat, das zweite Schichtelement
und die zweite Halbleitereinrichtung können innerhalb der Gehäusekammer
angebracht sein. Das zweite Schichtelement kann Gummielastizität aufweisen.
Das zweite Schichtelement kann eine vierte ebene Oberfläche enthalten,
die in einer ebenen Weise mit einer Oberfläche der Pumpenkammerseite des
Substrats in Berührung
ist, und eine fünfte
ebene Oberfläche,
die in einer ebenen Weise in Berührung
mit der Trennung des Gehäuses
ist. Die zweite Halbleitereinrichtung kann auf einer gegenüberliegenden
Oberfläche
des Substrats zur Pumpenkammerseite montiert sein. In diesem Fall
wird es bevorzugt, dass die zweite Halbleitereinrichtung in einer Position
angebracht ist, die dem Ort entspricht, an dem das Substrat in Berührung mit
der vierten ebenen Oberfläche
des zweiten Schichtelements ist. Da die zweite Halbleitereinrichtung
in thermischem Kontakt mit dem zweiten Schichtelement über das
Substrat ist, ist es möglich,
die zweite Halbleitereinrichtung zufriedenstellend zu kühlen. Da
das zweite Schichtelement Gummielastizität aufweist, ist es ferner möglich, die
Menge von Vibration zu reduzieren, die von der Trennung an das Substrat
(und an die zweite Halbleitereinrichtung) übertragen wird.
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Bei
einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren kann die Fluidpumpe
weiter eine wärmeisolierende
Platte enthalten. Die wärmeisolierende
Platte kann in der Gehäusekammer
angebracht sein und die Gehäusekammer
in eine Statorseite und eine Halbleitereinrichtungsseite teilen.
Es wird bevorzugt, dass der Stator durch die Trennung und die wärmeisolierende
Platte umfasst oder umgeben ist. Da der Stator durch die Trennung
und die wärmeisolierende Platte
umfasst ist, wird verhindert, dass Wärme, die durch den Stator erzeugt
wird, an die Seite der Halbleitereinrichtung übertragen wird. Es ist somit
möglich,
effektiv zu verhindern, dass die Halbleitereinrichtung eine hohe
Temperatur erreicht.
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Ferner
kann die wärmeisolierende
Platte in der Nähe
einer Endoberfläche
eines Stators (insbesondere der Endoberfläche auf der Seite der Halbleitereinrichtung)
angebracht sein. Ferner wird es bevorzugt, dass Vergussmaterial
in nur einen Raum auf der Statorseite der Gehäusekammer gefüllt ist.
Das Einfüllen
des Vergussmaterial in den Raum auf der Statorseite erlaubt, dass
die Wärme
des Stators effizient an die Trennung übertragen wird. Ferner ermöglicht es
das Einfüllen
des Vergussmaterials in nur den Raum auf der Seite des Stators,
zu verhindern, dass das Gewicht der Fluidpumpe zunimmt.
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Diese
Aspekte und Merkmale können
getrennt oder in Verbindung verwendet werden, um eine verbesserte
Fluidpumpe vorzusehen. Zusätzlich werden
andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren unmittelbar
nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit
den beigefügten
Zeichnungen und Ansprüchen verständlich.
Selbstverständlich
können
die zusätzlichen
Merkmale und Aspekte, die hier offenbart sind, auch einzeln oder
in Kombination mit dem oben beschriebenen Aspekt und den Merkmalen
verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht einer Fluidpumpe einer ersten
Ausführungsform.
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2 zeigt
eine Ansicht von oben auf ein Schaltkreissubstrat der ersten Ausführungsform.
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3 zeigt
eine Ansicht von unten des Schaltkreissubstrats der ersten Ausführungsform.
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4 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht einer Fluidpumpe einer zweiten
Ausführungsform.
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5 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht einer Fluidpumpe einer dritten
Ausführungsform.
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6 zeigt
eine Ansicht von unten von einem Schaltkreissubstrat der dritten
Ausführungsform.
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7 zeigt
eine Ansicht von oben des Schaltkreissubstrats der dritten Ausführungsform.
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8 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht einer Fluidpumpe einer vierten
Ausführungsform.
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9 zeigt
eine Ansicht von unten eines Schaltkreissubstrats der vierten Ausführungsform.
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10 zeigt
eine Ansicht von oben des Schaltkreissubstrats der vierten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Erste Ausführungsform
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Eine
Fluidpumpe 10 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Lehren wird beschrieben. Die Fluidpumpe 10 kann verwendet
werden zum Zirkulieren von Kühlwasser
zum Kühlen
eines Motors eines Kraftfahrzeugs und kann in einem Motorraum des
Kraftfahrzeugs angebracht sein. Wie es in 1 gezeigt
ist, enthält
die Fluidpumpe 10 einen unteren Körper 12 und einen
oberen Körper 50,
der an dem unteren Körper 12 befestigt
ist. Der untere Körper 12 und
der obere Körper 50 sind
beide integral aus einem Harzmaterial gegossen.
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Ein
zylindrischer konvexer Teil 15 ist an einem oberen Teil
des unteren Körpers 12 (auf
der linken Seite in 1) geformt. Ein Schaftbefestigungsloch 16a ist
einem Zentrum des konvexen Teils 15 geformt. Ein unteres
Ende eines Schafts 46 ist in dem Schaftbefestigungsloch 16a festgelegt.
Ein oberer Endteil des Schafts 46 steht nach oben über eine obere
Oberfläche
des konvexen Teils 15 hinaus vor. Ein Flügelrad 43 ist
in einer Weise an dem oberen Endteil des Schafts 46 angebracht,
die eine Drehung erlaubt. Eine zylinderförmige Außenwand 17 ist an
einem äußeren Umfang
des konvexen Teils 15 geformt. Der konvexe Teil 15 und
die Außenwand 17 sind konzentrisch
angebracht. Ein ringförmiger
konkaver Teil 20, der sich nach oben öffnet, ist durch den konvexen
Teil 15 und die Außenwand 17 geformt.
Ein zylindrischer Teil 45 des Flügelrads 43 ist im
konkaven Teil 20 aufgenommen.
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Ein
Verbinder 21 ist auf dem oberen Teil des unteren Körpers 12 geformt
(auf der rechten Seite in 1). Ein
elektrischer Kontakt 28 ist in dem Verbinder 21 angebracht.
Ein unteres Ende des elektrischen Kontakts 28 ist mit einem
Anschluss 26 eines Schaltkreissubstrats 23 verbunden.
Eine externe Stromquelle (nicht dargestellt) kann mit einem oberen
Ende des Verbinders 21 verbunden werden. Strom von der
externen Stromquelle kann an das Schaltkreissubstrat 23 über den
elektrischen Kontakt 28 und den Anschluss 26 zugeführt werden.
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Ein
unteres Ende des oberen Körpers 50 ist (beispielsweise
durch Schweißen)
an einem oberen Ende der Außenwand 17 des
unteren Körpers 12 befestigt.
Eine Einlassöffnung 51 und
eine Auslassöffnung
(nicht dargestellt) sind in dem oberen Körper 50 geformt. Ein
Innenraum, der durch den unteren Körper 12 und den oberen
Körper 50 geformt
ist (d.h. der Innenraum, der durch die Außenwand 17, den konvexen
Teil 15 und den oberen Körper 50 geformt ist) wirkt
als eine Pumpenkammer. Als Folge entsprechen der obere Körper 50 und
der untere Körper 12 dem
Gehäuse
gemäß den Ansprüchen bei
der ersten Ausführungsform.
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Das
Flügelrad 43 ist
innerhalb der Pumpenkammer angebracht. Das Flügelrad 43 ist integral aus
synthetischem Harz gegossen. Das Flügelrad 43 kann beispielsweise
aus einem Material hergestellt sein, das Kunststoff beinhaltet,
der Ferritpulver enthält.
Das Flügelrad 43 enthält den im
Wesentlichen zylinderförmigen
Zylinderteil 45 und einen Blattteil 44, der ein
Ende des Zylinderteils 45 schließt. Der Zylinderteil 45 ist
magnetisiert (polarisiert), indem in ihm magnetisches Pulver enthalten
ist. Eine Mehrzahl von Flügel
sind in dem Blattteil 44 vorgesehen.
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Ein
Schaftlager 47 ist im Zentrum des Blattteils 44 angebracht.
Das Flügelrad 43 und
das Schaftlager 47 können
integral durch Einsatzgießen gegossen
sein. Das Schaftlager 47 kann aus Polyphenylen Sulfidmaterial
(PPS-Material) gebildet sein. Der Schaft 46 ist in das
Schaftlager 47 eingeführt
und das Flügelrad 43 kann
sich frei um den Schaft 46 drehen. Eine Beilagscheibe 52 ist
zwischen dem Schaftlager 47 und dem konvexen Teil 15 angebracht.
Eine Beilagscheibe 48 ist an einem oberen Ende des Schafts 46 durch
eine Schraube 49 angebracht. Die Beilagscheibe 48 verhindert,
dass sich das Flügelrad 43 nach
oben während
der Rotation hebt. Wenn das Flügelrad 43 in
einem angebrachten Zustand im Bezug auf den Schaft 46 ist,
gibt es einen Raum, der zwischen einer Innenoberfläche des
Flügelrads 43 (d.h.
einer Innenumfangsoberfläche
des Zylinderteils 45 und einer unteren Oberfläche des
Blattteils 44) und dem konvexen Teil 15 des unteren
Körpers 12 geformt
ist. Ferner ist ein Raum auch zwischen einer Außenumfangsoberfläche des
Zylinderteils 45 des Flügelrads 43 und
der Außenwand 17 des
unteren Körpers 12 geformt.
Ferner ist auch ein Raum zwischen einer unteren Oberfläche des
Zylinderteils 45 des Flügelrads 43 und
dem konkaven Teil 20 des unteren Körpers 12 geformt.
Kühlwasser
innerhalb der Pumpenkammer gelangt durch diese Räume und gelangt in Berührung mit
einer Oberfläche
des konvexen Teils 15 des unteren Körpers 12.
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Ein
Substratgehäuseteil 14 ist
innerhalb des unteren Körpers 12 geformt.
Ein Statorgehäuseteil 16 ist
innerhalb des konvexen Teils 15 geformt. Ein Boden des
Statorgehäuseteils 16 ist
in Verbindung mit dem Substratgehäuseteil 14. Der Substratgehäuseteil 14 ist
in Richtung des Bodens offen. Das Schaltkreissubstrat 23 ist
in den unteren Körper 12 vom
Boden des Substratgehäuseteils 14 aus
eingeführt.
Wenn das Schaltkreissubstrat 23 in den unteren Körper 12 eingeführt ist,
ist ein Stator 33 in Statorgehäuseteil 16 untergebracht
und ein Substrat 24 ist in dem Substratgehäuseteil 14 untergebracht.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist eine wärmeisolierende
Platte 54 an der Anschlussstelle zwischen dem Statorgehäuseteil 16 und
dem Substratgehäuseteil 14 angebracht
(insbesondere in der Nähe
eines unteren Endes des Stators 33). Der Statorgehäuseteil 16 und
der Substratgehäuseteil 14 sind
in Abteile durch die wärmeisolierende
Platte 54 geteilt. Die wärmeisolierende Platte 54 kann
beispielsweise eine PA (Polyacetal) Platte verwenden. Als Folge
des Vorsehens der wärmeisolierenden Platte 54 ist
der Stator 33 in einem Raum untergebracht, der durch die
wärmeisolierende
Platte 54 und eine Wandoberfläche des konvexen Teils 15 umfasst ist.
Vergussmaterial 41 ist in diesen Raum gefüllt (d.h.
in den Statorgehäuseteil 16).
Der Stator 33 ist in das Vergussmaterial 41, das
eingefüllt
ist, eingetaucht. Als Folge wird Wärme von dem Stator 33 an die
Wandoberfläche
des konvexen Teils 15 über
das Vergussmaterial 41 übertragen.
Das Substratgehäuseteil 14 ist
nicht mit dem Vergussmaterial gefüllt und ein unteres Ende davon
ist durch eine Abdeckung 56 geschlossen. Das Schließen des
unteren Endes des Substratgehäuseteils 14 durch
die Abdeckung 56 verhindert, dass Fremdkörper, Feuchtigkeit
usw. in den Substratgehäuseteil 14 eindringen.
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Ein
Material mit einem hohen Maß an
thermischer Leitfähigkeit
kann als Vergussmaterial 41 verwendet werden. Durch Verwenden
von Material mit einem hohen Maß an
thermischer Leitfä higkeit
kann Wärme
von dem Stator 33 effizient an die Umgebung abgestrahlt
werden. Beispielsweise kann wäremabstrahlendes
Silizium- oder Epoxyharz in dem Vergussmaterial 41 verwendet
werden. Aluminiumoxidfasern (Füller)
können
in diese Harze gemischt sein. Das Maß an thermischer Leitfähigkeit
kann weiter durch Zugeben des Aluminiumoxidfüllers erhöht werden.
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Das
Schaltkreissubstrat 23 ist mit dem Substrat 24 und
dem Stator 33 versehen, der an dem Substrat 24 befestigt
ist. Der Stator 33 enthält
einen Statorkern 34 und Statorwindungen 35. Der
Statorkern 34 ist aus Schichten von dünnen Stahlplatten (beispielsweise
Siliziumstahlplatten) gestaltet, die durch Pressen erhalten werden.
Eine Mehrzahl von Schlitzen ist in dem Statorkern 34 geformt.
Ein Einsatzloch 34a ist im Zentrum des Statorkerns 34 gebildet.
Ein Schaftbefestigungsteil 16b des unteren Körpers 12 wird
in das Einsatzloch 34a eingesetzt, wenn der Stator 33 in
einem untergebrachten Zustand in dem Statorgehäuseteil 16 ist. Die
Position des Stators 33 ist somit in einer vorbestimmten
Position innerhalb des Statorgehäuseteils 16 festgelegt.
Wenn der Stator 33 in der Position in dem Statorgehäuseteil 16 festgelegt
ist, ist eine Außenumfangsoberfläche des
Stators 33 auf die Innenumfangsoberfläche des Zylinderteils 45 des
Flügelrads 43 gerichtet.
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Ein
oberes Ende eines Anschlusses 37 ist an einem unteren Ende
des Statorkerns 34 befestigt. Ein unteres Ende des Anschlusses 37 ist
an einem Anschlusslötauge 37a (siehe 2 und 3)
des Substrats 24 verlötet.
Das bedeutet, dass der Stator 33 an dem Substrat 24 über den
Anschluss 37 und das Anschlusslötauge 37a befestigt
ist. Ein oberer Endteil des Anschlusses 37 führt durch
die wärmeisolierende
Platte 54, ein zentraler Teil des Anschlusses 37 ist
seitwärts
gebogen (nach links in 1), und ein unterer Teil davon
ist nach unten gebogen. Als Folge ist das Anschlusslötauge 37a in
der Nähe eines
linken Rands des Substrats 24 gebildet. Die Statorwindungen 35 sind
um die Schlitze des Statorkerns 34 gewickelt. Ein Ende
der Wicklung der Statorwindungen 35 ist mit dem Anschluss 37 verbunden.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, sind die folgenden Elemente
zusätzlich
zu dem Stator 33 auf einer oberen Oberfläche (d.h.
der Oberfläche
auf der Statorseite) des Substrats 24 montiert: Halbleitereinrichtungen,
d.h. Leistungstransistoren 25 und Leistungsdioden 31,
und ein elektronisches Bauteil, d.h. eine Drosselspule 27.
Die Leistungstransistoren 25 sind schaltende Elemente,
die die Stromversorgung an die Statorwindungen 35 schalten.
Die Leistungsdioden 31 sind Einrichtungen zum Absorbieren
von Stoßspannung
zum Zeitpunkt, wenn die Stromzufuhr geschaltet wird. Die Drosselspule 27 ist
ein Filter zum Entfernen von Rauschen, das zum Zeitpunkt erzeugt wird,
wenn die Stromzufuhr geschaltet wird. Die elektronischen Bauteile 25, 27 und 31 sind
wärmeerzeugende
Einrichtungen, die Wärme
erzeugen, während sie
arbeiten. Somit entsprechen die Leistungstransistoren 25 und
die Leistungsdioden 31 der Halbleitereinrichtung gemäß den Ansprüchen.
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Wie
es in 3 dargestellt ist, sind die folgenden elektronischen
Bauteile 32 auf eine untere Oberfläche des Substrats 24 montiert:
Chip-Transistoren und Chip-Widerstände. Wie es deutlich in 2 und 3 dargestellt
ist, sind verhältnismäßig große elektronische
Bauteile auf die obere Oberfläche
des Substrats 24 montiert und verhältnismäßig kleine Bauteile auf die
untere Oberfläche
des Substrats 24 montiert.
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Wie
es in 2 dargestellt ist, ist die durch zwei gestrichelte
Linien umfasste Fläche
(d.h. die ringförmige
Fläche,
die durch die zwei kreisförmigen gestrichelten
Linien umgeben ist, anschließend
bezeichnet als eine ringförmige
Fläche)
auf den konkaven Teil 20 des unteren Körpers 12 gerichtet.
Die Leistungstransistoren 25 und Leistungsdioden 31 sind
innerhalb dieses ringförmigen
Gebiets angebracht. Ferner ist die Drosselspule 27 benachbart
zu dem ringförmigen
Gebiet angebracht. Wie es in 1 dargestellt
ist, sind die Leistungstransistoren 25 und Leistungsdioden 31 auf
eine untere Oberfläche
des konkaven Teils 20 gerichtet, und die Drosselspule 27 ist
auf eine Außenoberfläche des
konkaven Teils 20 gerichtet.
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Ein
ringförmiges
Schichtelement 29a ist über der
ringförmigen
Fläche
des Substrats 24 angebracht (siehe 1). Das
Schichtelement 29a ist in eine flache Form geformt. Das
Schichtelement 29a hat ein hohes Maß an thermischer Leitfähigkeit
und Gummielastizität.
Das Schichtelement kann aus einem elastischen Material (zum Beispiel
Siliziumgummi, Siliziumgummi, der einen Aluminiumoxidfüller enthält, usw.)
hergestellt sein. Eine untere Oberfläche des Schichtelements 29a ist
in Berührung
in einer ebenen Weise (Flächenberührung) mit
einem Teil der oberen Oberflächen
der Leistungstransistoren 25 und mit im Wesentlichen der
Gesamtheit der oberen Oberfläche der
Leistungsdioden 31. Ferner, wie es in 1 dargestellt
ist, ist die untere Oberfläche
des Schichtelements 29a in einer ebenen Weise (Flächenkontakt)
in Berührung
mit dem zentralen Teil des Anschlusses 37. Eine obere Oberfläche des
Schichtelements 29a ist in Berührung in einer ebenen Weise
(Flächenkontakt)
mit der unteren Oberfläche
des konkaven Teils 20 des unteren Körpers 12.
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Ferner,
wie es in 1 dargestellt ist, ist eine rechte
Oberfläche
der Drosselspule 27 in Berührung mit einer inneren Wandoberfläche des
unteren Körpers 12,
und eine linke Oberfläche
der Drosselspule 27 ist in Berührung in einer ebenen Weise
(Flächenkontakt)
mit einer rechten Oberfläche
des Schichtelements 29b. Eine linke Oberfläche des
Schichtelements 29b ist in einer ebenen Weise (Flächenkontakt)
in Berührung
mit der Außenoberfläche des
konkaven Teils 20 des unteren Körpers 12. Wie das Schichtelement 29a ist
das Schichtelement 29b in eine flache Gestalt geformt.
Das Schichtelement 29b hat auch ein hohes Maß an thermischer
Leitfähigkeit und
Gummielastizität.
Das Schichtelement 29b kann ebenfalls aus einem elastischen
Material hergestellt sein (d.h. Siliziumgummi, Siliziumgummi, der
einen Aluminiumoxidfüller
enthält,
usw.).
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Bei
der Fluidpumpe 10 wird Strom von dem Schaltkreissubstrat 23 an
die Statorwindungen 35 des Stators 33 zugeführt. Als
Folge wird eine magnetische Kraft von den Statorwindungen 35 erzeugt
und diese magnetische Kraft wirkt auf den zylindrischen Teil 45 des
Flügelrads 43,
was bewirkt, dass das Flügelrad 43 sich
dreht. Wenn sich das Flügelrad 43 dreht,
wird Kühlwasser
in die Pumpenkammer von der Einlassöffnung 51 gesaugt.
Die Rotation des Flügelrads 43 erhöht den Druck
des Kühlwassers,
das angesaugt ist, und dieses Kühlwasser
wird aus der Auslassöffnung
des oberen Körpers 50 abgeführt. An dieser
Verbindungsstelle gelangt das Kühlwasser, das
in die Pumpenkammer gesaugt worden ist, auch in den konkaven Teil 20 des
unteren Körpers 12.
Das Kühlwasser,
das in den konkaven Teil 20 gelangt ist, wird durch die
Rotation des Flügelrads 43 in
Bewegung versetzt und häufig
neu verteilt.
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Wenn
die Fluidpumpe 10 arbeitet, erzeugen die Statorwindungen 35 des
Stators 33 Wärme.
Da der Stator 33 durch die Wand des konvexen Teils 15 des
unteren Körpers 12 und
die wärmeisolierende Platte 54 umgeben
ist, wird verhindert, dass die Wärme
des Stators 33 in Richtung des Substrats 24 übertragen
wird. Ferner wird Wärme,
die von dem Stator 33 an den Anschluss 37 übertragen
wird, an den konkaven Teil 20 über das Schichtelement 29a übertragen
und wird an das Kühlwasser
in der Pumpenkammer durch den konkaven Teil 20 abgestrahlt
bzw. abgeführt.
Somit wird verhindert, dass die Wärme des Stators 33 in
Richtung des Substrats 24 übertragen wird, wodurch verhindert
wird, dass die Halbleitereinrichtungen 25, 31 eine
hohe Temperatur erreichen. Ferner ist das Vergussmaterial 41 in
den Statorgehäuseteil 16 eingefüllt. Als
Folge wird die Wärme
des Stators 33 an den konvexen Teil 15 über das
Vergussmaterial 41 übertragen
und an das Kühlwasser in
der Pumpenkammer durch den konvexen Teil 15 abgestrahlt
bzw. abgeführt.
Die Wärme
des Stators 33 wird somit effizient an das Kühlwasser
abgestrahlt bzw. abgeführt,
und es wird auch verhindert, dass der Stator 33 eine hohe
Temperatur erreicht.
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Wenn
die Fluidpumpe 10 arbeitet, erzeugen auch die Leistungstransistoren 25,
die Leistungsdioden 31 und die Drosselspule 27,
die an dem Substrat 24 montiert sind, Wärme. Die Wärme der Leistungstransistoren 25 und
der Leistungsdioden 31 wird an den konkaven Teil 20 über das
Schichtelement 29a übertragen
und an das Kühlwasser
in der Pumpenkammer durch den konkaven Teil 20 abgestrahlt
bzw. abgeführt.
Ferner wird die Wärme
der Drosselspule 27 an den konkaven Teil 20 über das
Schichtelement 29b übertragen
und wird an das Kühlwasser
in der Pumpenkammer durch den konkaven Teil 20 abgestrahlt.
Es wird somit verhindert, dass die elektronischen Teile, die auf
dem Substrat 24 montiert sind, d.h. die Leistungstransistoren 25,
die Leistungsdioden 31 und die Drosselspule 27 eine
hohe Temperatur erreichen.
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In
der Fluidpumpe 10 wird verhindert, dass die Wärme des
Stators 33 in Richtung des Substrats 24 übertragen
wird, und die Wärme
der Leistungstransistoren 25 und der Leistungsdioden 31 und
der Drosselspule 27 wird an das Kühlwasser in der Pumpenkammer über die
Schichtelemente 29a, 29b und die Wand des konkaven
Teils 20 abgestrahlt bzw. abgeführt. Es wird somit effektiv
verhindert, dass die elektronischen Bauteile 25, 27, 31 eine
hohe Temperatur erreichen.
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Ferner
gelangen die Leistungstransistoren 25, die Leistungsdioden 31 und
der Anschluss 37 in Berührung
mit dem konkaven Teil 20 über das Schichtelement 29a,
das Gummielastizität
aufweist. Als Folge gilt es eine Abnahme in der Vibration, die an
die elektronischen Bauteile 25, 31, 37 über den unteren
Körper 12 übertragen
wird. Die elektronischen Bauteile 25, 31, 37 können folglich
in einer geeigneten Weise aufrechterhalten werden und der elektrische
Kontakt (gelötete
Teile) zwischen diesen elektronischen Bauteilen und dem Substrat 24 kann folglich
zufriedenstellend aufrechterhalten werden.
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Da
ferner das Vergussmaterial 41 nicht in den Substratgehäuseteil 14 gefüllt ist,
kann die Fluidpumpe 10 leichtgewichtig gestaltet werden.
Da das Substrat 24 an dem unteren Körper 12 über die Schichtelemente 29a, 29b befestigt
ist, wenngleich der Substratgehäuseteil 14 nicht
mit dem Vergussmaterial gefüllt
ist, kann das Substrat 24 passend innerhalb des Substratgehäuseteils 14 gehalten
werden.
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Zweite Ausführungsform
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Als
nächstes
wird eine Fluidpumpe 100 einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Lehren beschrieben. Die Fluidpumpe 100 kann
auch dazu verwendet werden, Kühlwasser
zum Kühlen
eines Motors zu zirkulieren. Wie es in 4 gezeigt
ist, ist die Fluidpumpe 100 eine Fluidpumpe mit Innenrotor. Die
Fluidpumpe 100 enthält
einen unteren Körper 112,
einen oberen Körper 150,
der an einem oberen Ende des unteren Körpers 112 befestigt
ist, und eine Abdeckung 116, die an einem unteren Ende
des unteren Körpers 112 befestigt
ist.
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Ein
konkaver Teil 118 ist in näherungsweise dem Zentrum eines
oberen Teils des unteren Körpers 112 geformt,
und ein konvexer Teil 121 ist an einer Außenseite
des konkaven Teils 118 geformt. Betrachtet von oben hat
der konvexe Teil 121 eine Ringform, die den konkaven Teil 118 umgibt.
Der konvexe Teil 121 und der konkave Teil 118 sind
konzentrisch angebracht. Ein Substratgehäuseteil 114 ist innerhalb
des unteren Körpers 112 geformt.
Ein Statorgehäuseteil 121a ist
innerhalb des konvexen Teils 121 geformt. Ein unteres Ende
des Statorgehäuseteils 121a steht
mit dem Substratgehäuseteil 114 in
Verbindung.
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Ein
Schaltkreissubstrat 123 ist in dem unteren Körper 112 untergebracht.
Das Schaltkreissubstrat 123 enthält ein Substrat 124,
Leistungstransistoren 125a, 125b, die auf dem
Substrat 124 montiert sind, und den Stator 133,
der mit dem Substrat 124 über einen Anschluss (nicht
dargestellt) verbunden ist. Der Leistungstransistor 125a ist
auf einer oberen Oberfläche
des Substrats 124 montiert. Der Leistungstransistor 125b ist
auf einer unteren Oberfläche des
Substrats 124 montiert.
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Wenn
das Schaltkreissubstrat 123 in einem in dem unteren Körper 112 untergebrachten
Zustand ist, ist der Stator 133 in dem Statorgehäuse 121a aufgenommen.
Vergussmaterial 141 ist zwischen eine obere Oberfläche des
Stators 133 und eine Innenwandoberfläche des konvexen Teils 121 gefüllt. Ferner
ist der Leistungstransistor 125a thermisch mit einer Wandoberfläche des
konkaven Teils 118 über
ein Schichtelement 129a verbunden. Wie es in 4 gezeigt
ist, ist der Leistungstransistor 125b in einer Position
angebracht, die dem Ort entspricht, an dem das Substrat 124 in
einer ebenen Weise in Berührung
mit einem Schichtelement 129b ist. Somit ist der Leistungstransistor 125b thermisch
mit der Wandoberfläche
des konkaven Teils 118 über
das Substrat 124 und das Schichtelement 129b verbunden.
Das Schichtelement 129a, 129b hat auch ein hohes
Maß an
thermischer Leitfähigkeit
und Gummielastizität. Die
Schichtelemente 129a, 129b können auf die gleiche Weise
wie die Schichtelemente 29a, 29b der ersten Ausführungsform
ausgebildet sein.
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Ein
unteres Ende eines Schafts 146 ist an einem Zentrum des
konkaven Teils 118 befestigt. Ein oberes Ende des Schafts 146 ist
an dem oberen Körper 150 befestigt.
Ein Flügelrad 143 ist
an dem Schaft 146 angebracht. Das Flügelrad 143 enthält Schaftlager 146a, 146b.
Das Flügelrad 143 ist
durch die Schaftlager 146a, 146b so gestützt, dass
es sich um den Schaft 146 drehen kann. Ein zylindrischer
Magnet 145 ist am unteren Ende des Flügelrads 143 vorgesehen.
Wenn das Flügelrad 143 an
dem Schaft 146 angebracht worden ist, ist ein unterer Endteil
des Flügelrads 143 in
dem konkaven Teil 118 untergebracht und der zylindrische
Magnet 145 ist auf den Stator 133 gerichtet. Als
Folge wird, wenn Strom von dem Schaltkreissubstrat 123 an
den Stator 133 zugeführt
wird, eine magnetische Kraft von dem Stator 133 erzeugt
und das Flügelrad 143 dreht
sich. Wenn sich das Flügelrad 143 dreht,
wird Kühlwasser
in eine Pumpenkammer 120 (d.h. einen Innenraum, der durch
den unteren Körper 112 und
den oberen Körper 150 umgeben
ist) von einer Einlassöffnung 151 angesaugt.
Die Rotation des Flügelrads 143 erhöht den Druck
des Kühlwassers,
das angesaugt ist, und dieses Kühlwasser
wird von einer Auslassöffnung (nicht
dargestellt) abgeführt.
Ferner gelangt das Kühlwasser,
das in die Pumpenkammer 120 gesaugt ist, auch in den konkaven
Teil 118 des unteren Körpers 112.
Die Flüssigkeit,
die in den konkaven Teil 118 eingedrungen ist, wird in
Bewegung versetzt und häufig
neu verteilt durch die Rotation des Flügelrads 143.
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In
der Fluidpumpe 100 wird ebenfalls die durch den Leistungstransistor 125a erzeugte
Wärme effizient
an die Wandoberfläche
des konkaven Teils 118 des unteren Körpers 112 über das
Schichtelement 129a übertragen
und von der Wandoberfläche des
konkaven Teils 118 an das Kühlwasser in der Pumpenkammer 120 abgestrahlt.
Ferner wird die durch den Leistungstransistor 125b erzeugte
Wärme effizient
an die Wandoberfläche
des konkaven Teils 118 des unteren Körpers 112 über das
Substrat 124 und das Schichtelement 129b übertragen
und von der Wandoberfläche
des konkaven Teils 118 an das Kühlwasser in der Pumpenkammer 120 abgestrahlt bzw.
abgeführt.
Die durch die Leistungstransistoren 125a, 125b erzeugte
Wärme wird
somit effizient an das Kühlwasser
in der Pumpenkammer 120 abgestrahlt und es wird verhindert,
dass die Leistungstransistoren 125a, 125b eine
hohe Temperatur erreichen. Ferner gelangen die Leistungstransistoren 125a, 125b in
Berührung
mit der Wandoberfläche
des unteren Körpers 112 über die
Schichtelemente 129a, 129b. Als Folge wird verhindert,
dass eine Vibration des unteren Körpers 112 an die Leistungstransistoren 125a, 125b übertragen
wird.
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Dritte Ausführungsform
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Als
nächstes
wird eine Fluidpumpe 200 einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Lehren beschrieben. Die Fluidpumpe 200 kann
auch dazu verwendet werden, Kühlwasser
zum Kühlen
eines Motors zu zirkulieren. Wie es in 5 gezeigt
ist, ist die Fluidpumpe 200 eine Fluidpumpe mit Außenrotor. Die
Fluidpumpe 200 enthält
einen unteren Körper 212,
einen oberen Körper 250,
der an einem oberen Ende des unteren Körpers 212 befestigt
ist, und eine Abdeckung 216, die an einem unteren Ende
des unteren Körpers 212 befestigt
ist. Ein Flügelrad 243 ist in
einem Innenraum (d.h. Pumpenkammer) 220 angebracht, der
durch den unteren Körper 212 und
den oberen Körper 250 umgeben
wird. Ein Schaltkreissubstrat 223 ist in dem unteren Körper 212 untergebracht.
Ein ringförmiges
Schichtelement 229 ist in einer ebenen Weise (Flächenkontakt)
in Berührung
mit einer oberen Oberfläche
eines Substrats 224 des Schaltkreissubstrats 223.
Eine obere Oberfläche
des Schichtelements 229 ist in einer ebenen Weise mit einer
Wand des unteren Körpers
(insbesondere einer Wand, die auf eine untere Endoberfläche des
Flügelrads 223 gerichtet
ist) in Berührung.
Das Schichtelement 229 hat auch ein hohes Maß an thermischer Leitfähigkeit
und Gummielastizität.
Die Schichtelemente 229 können auf die gleiche Weise
wie die Schichtelemente 29a, 29b der ersten Ausführungsform
ausgebildet sein.
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Das
Schaltkreissubstrat 223 enthält das Substrat 224 und
verschiedene Elektronikeinrichtungen, die auf dem Substrat 224 montiert
sind. Wie es in 7 gezeigt ist, sind ein steuernder
IC 240 und andere elektronische Bauteile (zum Beispiel Chip-Transistoren,
Chip-Widerstände)
auf einer oberen Oberfläche
des Substrats 224 montiert. Wie es in 6 gezeigt
ist, sind die folgenden elektronischen Bauteile auf einer unteren
Oberfläche
des Substrats 224 montiert: ein Leistungstransistor 236,
Kondensatoren 232a, 232b, 232c, 232d,
steuernde ICs 234a, 234b und eine Drosselspule 238.
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Das
durch zwei gestrichelte Linien in 7 umfasste
Gebiet ist ein Gebiet, das in einer ebenen Weise mit dem Schichtelement 229 in
Berührung
gelangt, wenn das Schaltkreissubstrat 223 in dem unteren
Körper 212 untergebracht
ist. Ferner zeigt das durch zwei gestrichelte Linien in 6 umgebende Gebiet
ein Gebiet, das dem Gebiet entspricht (d.h. das Gebiet, das durch
die zwei gestrichelten Linien in 7 umgeben
ist), das in Berührung
mit dem Schichtelement 229 ist. Wie es aus 7 deutlich
ist, ist das Schichtelement 229 in Berührung mit einer oberen Oberfläche des
steuernden ICs 240. Ferner, wie es aus 6 deutlich
ist, sind der Leistungstransistor 236, die Kondensatoren 232a, 232b, 232c, 232d,
der steuernde IC 234b und eine Drosselspule 238 thermisch
mit dem Schichtelement 229 über das Substrat 224 verbunden.
Als Folge wird durch diese elektronischen Bauteile erzeugte Wärme in einer
geeigneten Weise an das Kühlwasser
in der Pumpenkammer 220 über das Schichtelement 229 abgestrahlt
bzw. abgeführt.
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In
der Fluidpumpe 200 wird ebenfalls die durch den Leistungstransistor 236,
die Kondensatoren 232a, 232b, 232c, 232d,
die steuernden ICs 234b, 240 und die Drosselspule 238 erzeugte
Wärme an
das Kühlwasser
in der Pumpenkammer 220 über das Schichtelement 229 abgestrahlt
bzw. abgeführt. Die
durch diese elektronischen Teile erzeugte Wärme wird somit effizient an
das Kühlwasser
in der Pumpenkammer gestrahlt und diese elektronischen Teile werden
daran gehindert, eine hohe Temperatur zu erreichen. Da diese elektronischen
Bauteile in Berührung
mit dem unteren Körper 212 über das Schichtelement 229 sind,
wird verhindert, dass die Vibration des unteren Körpers 212 an
diese elektronischen Bauteile übertragen
wird.
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Vierte Ausführungsform
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Als
nächstes
wird eine Fluidpumpe 300 einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Lehren beschrieben. Die Fluidpumpe 300 kann
ebenfalls verwendet werden zum Zirkulieren von Kühlwasser zum Kühlen eines
Motors. Wie es in 8 dargestellt ist, ist die Fluidpumpe 300 eine
Fluidpumpe mit Innenrotor. Die Fluidpumpe 300 enthält einen
unteren Körper 312,
einen oberen Körper 350,
der an einem oberen Ende des unteren Körpers 312 befestigt
ist, und eine Abdeckung 316, die an einem unteren Ende des
unteren Körpers 312 befestigt
ist. Ein Flügelrad 353 ist
in einem Innenraum (d.h. Pumpenkammer) 320 angebracht,
der durch den unteren Körper 312 und
den oberen Körper 350 umgeben
ist. Ein Schaltkreissubstrat 323 ist in dem unteren Körper 312 aufgenommen.
Ein Schichtelement 329 ist in einer ebenen Weise (Flächenkontakt)
mit einem Zentrum einer oberen Oberfläche des Schaltkreissubstrats 323 in Berührung. Eine
obere Oberfläche
des Schichtelements 329 ist in einer ebenen Weise mit einer
Wand in Berührung,
die die Pumpenkammer 320 bildet. Das Schichtelement 329 weist
auch ein hohes Maß an
thermischer Leitfähigkeit
und Gummielastizität auf.
Die Schichtelemente 329 können auf die gleiche Weise
wie die Schichtelemente 29a, 29b der ersten Ausführungsform
ausgebildet sein.
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Das
Schaltkreissubstrat 323 ist mit einem Substrat 324 und
verschiedenen elektronischen Bauteilen, die auf dem Substrat 324 montiert
sind, versehen. Wie es in 10 dargestellt
ist, sind verhältnismäßig kleine
elektronische Bauteile, d.h. Chip-Transistoren und Chip-Widerstände, auf
einer oberen Oberfläche
des Substrats 324 montiert. Wie es in 9 gezeigt
ist, sind die folgenden elektronischen Bauteile auf einer unteren
Oberfläche
des Substrats 324 montiert: ein Leis tungstransistor 342,
Kondensatoren 344a, 344b, 344c, 344d,
steuernde ICs 348a, 348b und eine Drosselspule 346.
Der Leistungstransistor 342 ist in einem Zentrum der unteren
Oberfläche
des Substrats 324 angebracht. Somit ist der Leistungstransistor 342 thermisch
mit dem Schichtelement 329 über das Substrat 324 verbunden.
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Auch
in der Fluidpumpe 300 wird die durch den Leistungstransistor 342 erzeugte
Wärme an
das Kühlwasser
in der Pumpenkammer 320 über das Schichtelement 329 abgestrahlt.
Die durch den Leistungstransistor 342 erzeugte Wärme wird
somit effizient an das Kühlwasser
in der Pumpenkammer 320 gestrahlt, und es wird verhindert,
dass der Leistungstransistor 342 eine hohe Temperatur erreicht.
Ferner ist der Leistungstransistor 342 in Berührung mit
dem unteren Körper 312 über das
Schichtelement 329. Als Folge wird verhindert, dass die
Vibration des unteren Körpers 312 an
den Leistungstransistor 342 übertragen wird.
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Wenngleich
die bevorzugten repräsentativen Ausführungsform
im einzelnen beschrieben sind, sind schließlich die vorliegenden Ausführungsformen nur
für veranschaulichenden
Zweck und nicht beschränkend.
Es ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
vorgenommen werden können,
ohne vom Rahmen der beigefügten
Ansprüche
abzuweichen. Zusätzlich
können
die zusätzlichen
Merkmale und Aspekte, die hier offenbart sind, getrennt oder in
Verbindung mit den oben stehenden Aspekten und Merkmalen verwendet
werden.
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Weiter
weisen die technischen Elemente, die in dieser Spezifikation und
in den Zeichnungen beschrieben sind, unabhängig oder in vielfältigen Kombinationen
technischen Nutzen auf und sind nicht auf die Kombinationen der
Ansprüche
begrenzt. Ferner erzielt die in den Spezifikationen und Zeichnungen dargestellte
Technologie gleichzeitig verschiedene Aufgaben, aber die Technologie
hat auch Nutzen, selbst wenn nur eine dieser Aufgaben erreicht wird.