JP2000240454A - 電動流体ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両への搭載上の制約が可及的に少なく、且
つ電動モータの回転駆動制御を比較的容易に行なうこと
が可能な電動流体ポンプ装置を提供すること。 【解決手段】 電動モータ１２を回転駆動させることで
電動モータ１２の回転子６に取り付けられたインペラ５
を回転させ、ハウジング２の吸入口２ａから流体を吸入
するとともに吐出口２ｂから流体を吐出する電動流体ポ
ンプ装置１において、電動モータ１２への通電を制御す
るモータ制御装置１１をインペラ５と反対側のハウジン
グ２の外周底面に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動流体ポンプ装置
に関し、例えば自動車のエンジン冷却用のウォータポン
プとして利用可能な電動流体ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動モータを用いた冷却装置の従来の技
術として、特開平７−４２４０号公報に開示される技術
がある。この公報には、ラジエータ内の冷却水排出側お
よびウォータジャケット内の２個所における冷却水の温
度をそれぞれ検出して、各温度検出状態の組み合せに応
じて、制御手段により予め設定されたプログラムにした
がってモータの駆動制御を行わせるようにする冷却装置
が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示される
技術では、流体ポンプの制御のために冷却水温度やエン
ジン回転数等のエンジン運転状況や、エアーコンディシ
ョナーの運転状況を電動モータの制御装置に入力し、こ
れらの状況に応じて電動モータを駆動制御している。し
かしながら、電動モータの制御装置に複数の情報を入力
すると、モータ制御装置内での演算処理が複雑になるだ
けでなく、各種情報の信号線や配線等の数が増加してし
まい、取り回しが煩雑になる等、車両への搭載上の制約
条件が拡大する。更にコネクタも大きくなって電動流体
ポンプ装置全体が大型化してコストの増加にも繋がる、
という問題がある。

【０００４】そこで本発明は、上記問題点を解決すべく
車両への搭載上の制約が可及的に少なく、且つ電動モー
タの回転駆動制御を比較的容易に行なうことが可能な電
動流体ポンプ装置を提供することを技術的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、ハウジングに配設された電動モー
タを回転駆動させることで電動モータの回転子に取り付
けられたインペラを回転させ、ハウジングの吸入口から
流体を吸入するとともに吐出口から流体を吐出する電動
流体ポンプと、ハウジングに配設され、ハウジングの外
部に配設される少なくとも一つの指令値演算装置で演算
された指令値に応じて電動モータを通電制御するモータ
制御装置とを備えて成る電動流体ポンプ装置とした。

【０００６】請求項１によると、モータ制御装置を電動
流体ポンプのハウジングに配設したことで電動モータと
モータ制御装置との間の配線を可及的に短くすることが
でき、モータ制御装置と電動流体ポンプ装置の間での配
線を簡略化することができる。また、配線による電力の
消費を抑えることができ電動モータの高効率運転が可能
になる。更に、モータ制御装置は予め指令値演算装置で
演算された所望の状態となるように電動モータへの通電
を制御すればよいので、モータ制御装置と外部との間の
配線の本数を少なくすることができ、電動流体ポンプ装
置の取り回しが簡単になる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１において、モ
ータ制御装置に複数の指令値演算装置から指令値が入力
されたときには、モータ制御装置にて電動モータの最適
な通電状態を演算するようにしたことである。

【０００８】請求項２によると、電動流体ポンプ装置の
駆動に影響する複数の指令値演算装置（例えばエンジン
の運転を制御するエンジン制御装置と空調装置の運転を
制御する空調制御装置）がある場合には、複数の指令値
演算装置で演算された各々の所望の通電状態をモータ制
御装置に入力して、モータ制御装置内で最適な通電状態
を演算している。これにより、モータ制御装置の外部で
行われる電動モータの通電状態の演算を簡略化し、且つ
電動モータの最適な通電状態を演算することが可能にな
る。

【０００９】請求項３に示すようにモータ制御装置が電
動モータの駆動状態を指令値演算装置に出力するように
すると、請求項１の作用に加えて電動モータの実運転状
況に応じたフィードバック制御ができ、よりきめ細かい
電動モータの制御が可能になる。更に請求項３の構成で
は、演算状況を相互に確認することができるため、指令
値演算装置で行なう演算処理とモータ制御装置内で行な
う演算処理とを別々に行なうことができ、どちらか一方
が失陥した場合のフェールセーフ機能を備えることも可
能になる。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１において、モ
ータ制御装置をハウジング内を流れる流体との熱交換に
より冷却可能な位置に配設したことである。

【００１１】請求項４によると、モータ制御装置が発熱
するような状況、すなわち電動モータの回転駆動時には
ハウジング内で流体が流通するので、ハウジング内を流
れる流体との熱交換によってモータ制御装置の温度が一
定温度以下にされる。これにより、モータ制御装置を冷
却するための余分な部品を用いることなくモータ制御装
置の温度を一定温度以下にすることができる。

【００１２】請求項５の発明は請求項４の具体的な構成
を示すもので、モータ制御装置をインペラと反対側のハ
ウジングの外周底面に配設することで、ハウジングを介
して流体とモータ制御装置とが熱交換される。更に、電
動モータとモータ制御装置の間の配線が簡略化されて電
動モータとモータ制御装置との組付けを簡略化すること
が可能になる。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１における電動
モータの具体的な構成を示すものであり、ハウジングに
軸受を介して回転可能に支持され、インペラを一端に保
持するとともに外周に永久磁石を備える回転子と、ハウ
ジングの内周側から回転子側に向かって径方向内方に突
出し、永久磁石と所定の間隙をもって軸方向に延在する
複数の突出部を有するコアとコアに巻回されるコイルと
からなる固定子とを備える電動モータとしたことであ
る。

【００１４】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態におけ
る電動流体ポンプ装置１の概略図である。第１の実施の
形態では、電動流体ポンプ装置１を自動車のエンジンの
冷却装置に用いた場合について説明する。

【００１５】電動流体ポンプ装置１は、電動モータ１２
を回転駆動させることで電動モータ１２の回転子６に取
り付けられたインペラ５を回転させ、ハウジング２の吸
入口から流体を吸入するとともに吐出口から流体を吐出
してエンジン或いはラジエータ（ともに図示せず）に流
体である冷却水を循環させるものであり、吸入口２ａ及
び吐出口２ｂを有するハウジング２と、インペラ５を回
転可能に支持するとともにハウジング２内に配設される
電動モータ１２と、インペラ５と軸受３ａの間に配設さ
れるシール部材であるメカニカルシール１０と、コイル
８への通電を制御するモータ制御装置１１とを備える。

【００１６】このような構成の電動流体ポンプ装置１
は、指令値演算装置であるエンジン制御装置１３内で複
数の情報に応じて電動流体ポンプ装置１の最適な流量を
演算し、モータ制御装置１１に指令値を出力することに
よりエンジン制御装置１３にて演算された流量を確保す
べく電動モータ１２への通電制御を行なっている。

【００１７】電動モータ１２は、軸受３ａ、３ｂを介し
てハウジング２に回転可能に支承されるとともに外周面
に複数の極を有する円環状の永久磁石４を配置し、一端
にインペラ５を固設してなる回転子６と、回転子６とハ
ウジング２との間に配置されるとともに複数の突出部７
ａを有するコア７及びコア７に巻回されるコイル８とか
らなる固定子９とから構成される。

【００１８】回転子６は、永久磁石４とメカニカルシー
ル１０との間に配置されるボール軸受３ａと、インペラ
５と反対側の端部に配置されるボール軸受３ｂとの２つ
のボール軸受によりハウジング２に対して回転可能に支
承されている。

【００１９】ハウジング２は、回転子６及び固定子９を
支持するボディ側ハウジング２Ａと、冷却水の吸入口２
ａと吐出口２ｂを有し冷却水が流通するとともにボディ
側ハウジング２Ａとボルト１５にて取り付けられる流通
側ハウジング２Ｂとから構成される。

【００２０】メカニカルシール１０は、回転子６の外周
に圧入される側の部材１０Ａとハウジング２Ａの内周に
圧入される側の部材１０Ｂとを備えており、軸受３ａと
メカニカルシール１０の間に形成され内部空間１３側と
インペラ５が配置されるポンプ室１６とに区画して、内
部空間１３内にポンプ室１６内の冷却水が浸入するのを
規制している。

【００２１】図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、電動モ
ータ１２における固定子９及び回転子６の断面を示して
いる。固定子９はボディ側ハウジング２Ａの内周に固定
されて回転子６の軸心に向かって突出する６つの突出部
７ａを有するコア７と、対向する各コア７にＹ結線で巻
回される３相のコイル８とから構成されている。回転子
６の外周面にはＮ極とＳ極が交互に４極形成される永久
磁石４が固設されている。

【００２２】電動モータ１２の回転子６の位置を検出す
るためのホール素子等のセンサは熱に弱いため、本実施
の形態における電動モータ１２は回転子６の位置を検出
するためのセンサを備えずに、各コイル８の非通電相と
中性点との間の電圧に基づいて回転子６の位置を検出す
るセンサレス駆動のブラシレスモータを用いている。

【００２３】図３はモータ制御装置１１を含む電動流体
ポンプ装置１の構成図である。モータ制御装置１１はエ
ンジン制御装置１３とは別体に構成されており、電動流
体ポンプ装置１のハウジング２の外周底面に取付けられ
ている。コイル８の端部はハウジング２から突出し、モ
ータ制御装置１１と電気的に接続している。モータ制御
装置１１は、入力された情報に応じてコイル８の各相へ
の出力を算出するマイコン１１Ａと、エンジン制御装置
１３からの指令をマイコン１１Ａに入力する差動通信イ
ンタフェース１１Ｂと、マイコン１１Ａにて算出された
電流を各相へ出力するためのブリッジ駆動回路１１Ｃ及
び３相ブリッジ１１Ｄと、各相への通電切替タイミング
信号を生成する生成回路１１Ｅとを備えており、差動通
信によりエンジン制御装置１３からの指令を入力すると
ともに電動モータ１２の運転状況をエンジン制御装置１
３に出力している。

【００２４】本実施の形態では、モータ制御装置１１を
電動流体ポンプ装置１のハウジング２の外周底面に設け
たことにより、コイル８とモータ制御装置１１の間の配
線が短くなって配線による消費電力が低減し、電動モー
タ１２の効率の低下を抑えることができる。更に、配線
の数が少ないのでモータ制御装置１１と電動モータ１２
との取付けの面からも好適である。本実施の形態におい
て、図示しないコイル８の端部はボディ側ハウジング２
の底面から軸方向に突出し、モータ制御装置１１表面の
各制御素子と電気的に接続されている。本実施の形態の
ようにモータ制御装置１１内にマイコン１１Ａを有する
場合には、ハウジング２の底面の面積が小さくモータ制
御装置１１表面に制御素子の全てを搭載することが困難
であるので、モータ制御装置１１を２段面にして一方の
面にマイコン１１Ａを取り付け、他方の面にそれ以外の
制御素子を取付けることで、ハウジング２の底面にモー
タ制御装置１１を配設することが可能になる。モータ制
御装置１１の配設位置は、ハウジング２の底面以外にハ
ウジング２の外周面や内周面等、流体との熱交換が可能
な位置であればどこに配設されていてもよい。

【００２５】電動モータ１２のハウジングとモータ制御
装置１１のケースとは共通のハウジング２で形成されて
おり、ハウジング２内を流通する流体の熱はハウジング
２を介してモータ制御装置１１に伝達され、バッテリ
（図示せず）からの通電によりモータ制御装置１１内で
高温（約１４０度）となった制御素子と熱交換を行い制
御装置の温度を一定以下にする。ここで、流体は冷却水
であるため最高でも１００度程度しか温度が上昇せず、
更に流体はインペラ５の回転時すなわちコイル８への通
電時には流通側ハウジング２Ｂの吸入口２ａから吐出口
２ｂへと流通しているため、モータ制御装置１１内の制
御素子の絶対最大定格温度より流体が高温になることは
ない。したがって、流体との熱交換によってモータ制御
装置１１内の制御素子を絶対最大定格温度以下の温度に
することが可能になる。本実施の形態では、熱交換を高
効率で行うように熱伝導率の高い材料（例えばシリコン
ラバー）をボディ側ハウジング２Ａと流通側ハウジング
２Ｂとの間、及びボディ側ハウジング２Ａとモータ制御
装置１１との間に挟み込んでいる。

【００２６】次に、電動流体ポンプ装置１の駆動制御に
ついて説明する。エンジン制御装置１３にはエンジン回
転数、流体温度、空調装置の運転状況等の複数の情報が
入力され、これらの情報に基づいてハウジング２内での
必要な流体の流量が演算される。エンジン制御装置１３
内で演算された流量は差動通信インタフェース１１Ｂを
介してモータ制御装置１１に入力され、必要な流量を確
保するための電動モータ１２の回転数がマイコン１１Ａ
内で演算される。電動モータ１２の回転数が演算される
とブリッジ駆動回路１１Ｃ及び３相ブリッジ１１Ｄを介
してコイル８の各相が通電制御され回転子６が回転す
る。そして回転子６に固設されたインペラ５が回転して
ハウジング２内で流体が流通する。モータ制御装置１１
は差動通信インタフェース１１Ｂを介して電動モータ１
２の実運転状況をエンジン制御装置１３に出力してお
り、エンジン制御装置１３はフィードバックされた電動
モータ１２の運転状況を取込んで更に必要な流量を演算
する。

【００２７】本実施の形態においては流体の温度を検出
する温度センサ１４を流通側ハウジング２Ｂの吐出口２
ｂ側に配設したが、ハウジング２内で流体が流通する箇
所であればどこに配設してもよく、温度センサ１４の個
数も特に限定されるものではなく、複数個設けてもよ
い。

【００２８】上述したように、モータ制御装置１１をハ
ウジング２の外周底面に配設したことで電動モータ１２
とモータ制御装置１１との間の配線が可及的に短くな
り、モータ制御装置１１と電動モータ１２の間での配線
を簡略化することができる。また、配線による電力の消
費を抑えることができ電動モータ１２の高効率運転が可
能になる。更に、エンジン制御装置１３とモータ制御装
置１１とを別体で設けているので、どちらか一方の制御
装置が失陥した場合のフェールセーフ機能を備えること
も可能になる。また、第１の実施の形態では外部からの
演算はエンジン制御装置のみで行なうようにしたが、例
えば図４に示す本発明の第２の実施の形態のように、エ
ンジン制御装置１３に加え、空調装置の運転状態に基づ
いて電動モータの所望回転数を演算する空調制御装置１
５からも所望回転数を入力し、モータ制御装置１１内で
２つの所望回転数から最適な回転数を演算することもで
きる。尚、図４において空調制御装置１５の追加以外の
構成については第１の実施の形態と同一であるので、同
一の符号を付し説明を省略する。更に、図４における破
線で示すような制御装置を追加することも可能である。

【００２９】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記の実施の形態に限定される意図はな
く、本発明の主旨に沿った形態の電動流体ポンプ装置で
あればどのような形態であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１によると、モータ制御装置を電
動流体ポンプのハウジングに配設したことで電動モータ
とモータ制御装置との間の配線を可及的に短くすること
ができ、モータ制御装置と電動流体ポンプ装置の間での
配線を簡略化することができる。また、配線による電力
の消費を抑えることができ電動モータの高効率運転が可
能になる。更に、モータ制御装置は予め指令値演算装置
で演算された所望の状態となるように電動モータへの通
電を制御すればよいので、モータ制御装置と外部との間
の配線の本数を少なくすることができ、電動流体ポンプ
装置の取り回しが簡単になる。

【００３１】請求項２によると、電動流体ポンプ装置の
駆動に影響する複数の指令値演算装置（例えばエンジン
の運転を制御するエンジン制御装置と空調装置の運転を
制御する空調制御装置）がある場合には、複数の指令値
演算装置で演算された各々の所望の回転数をモータ制御
装置に入力して、モータ制御装置内で最適な通電状態を
演算している。これにより、モータ制御装置の外部で行
われる電動モータの通電状態の演算を簡略化し、且つ電
動モータの最適な通電状態を演算することが可能にな
る。

【００３２】請求項３に示すようにモータ制御装置が電
動モータの駆動状態を指令値演算装置に出力するように
すると、請求項１の作用に加えて電動モータの実運転状
況に応じたフィードバック制御ができ、よりきめ細かい
電動モータの制御が可能になる。更に請求項３の構成で
は、演算状況を相互に確認することができるため、指令
値演算装置で行なう演算処理とモータ制御装置内で行な
う演算処理とを別々に行なうことができ、どちらか一方
が失陥した場合のフェールセーフ機能を備えることも可
能になる。

【００３３】請求項４によると、モータ制御装置が発熱
するような状況、すなわち電動モータの回転駆動時には
ハウジング内で流体が流通するので、ハウジング内を流
れる流体との熱交換によってモータ制御装置の温度が一
定温度以下にされる。これにより、モータ制御装置を冷
却するための余分な部品を用いることなくモータ制御装
置の温度を一定温度以下にすることができる。

【００３４】請求項５の発明によると、ハウジングを介
して流体とモータ制御装置とが熱交換される。更に、電
動モータとモータ制御装置の間の配線が簡略化されて電
動モータとモータ制御装置との組付けを簡略化すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における電動流体ポ
ンプ装置の概略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】モータ制御装置を含む電動流体ポンプ装置の構
成図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるモータ制御
装置を含む電動流体ポンプ装置の構成図である。

【符号の説明】

１・・・電動流体ポンプ装置 ２・・・ハウジ
ング ３・・・軸受 ４・・・永久磁
石 ５・・・インペラ ６・・・回転子 ７・・・コア ８・・・コイル ９・・・固定子 １０・・・メカ
ニカルシール １１・・・モータ制御装置 １２・・・電動
モータ １３・・・エンジン制御装置 １４・・・温度セ
ンサ １５・・・空調制御装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに配設された電動モータを回
   転駆動させることで前記電動モータの回転子に取り付け
   られたインペラを回転させ、前記ハウジングの吸入口か
   ら流体を吸入するとともに吐出口から流体を吐出する電
   動流体ポンプと、 前記ハウジングに配設され、前記ハウジングの外部に配
   設される少なくとも一つの指令値演算装置で演算された
   指令値に応じて前記電動モータを通電制御するモータ制
   御装置とを備えて成ることを特徴とする、電動流体ポン
   プ装置。
2. 【請求項２】 前記モータ制御装置に複数の前記指令値
   演算装置から複数の指令値が入力されたときには、前記
   モータ制御装置にて前記電動モータの最適な通電状態を
   演算することを特徴とする、請求項１の電動流体ポンプ
   装置。
3. 【請求項３】 前記モータ制御装置は、前記電動モータ
   の駆動状態を前記指令値演算装置に出力することを特徴
   とする、請求項１の電動流体ポンプ装置。
4. 【請求項４】 前記モータ制御装置は、前記ハウジング
   内を流れる流体との熱交換により冷却可能な位置に配設
   されることを特徴とする、請求項１の電動流体ポンプ装
   置。
5. 【請求項５】 前記モータ制御装置は、前記インペラと
   反対側の前記ハウジングの外周底面に配設されることを
   特徴とする、請求項４の電動流体ポンプ装置。
6. 【請求項６】 前記電動モータは、前記ハウジングに軸
   受を介して回転可能に支持され、前記インペラを一端に
   保持するとともに外周に永久磁石を備える回転子と、 前記ハウジングの内周側から前記回転子側に向かって径
   方向内方に突出し、前記永久磁石と所定の間隙をもって
   軸方向に延在する複数の突出部を有するコアと該コアに
   巻回されるコイルとからなる固定子と、 を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項６の電
   動流体ポンプ装置。