JP2007224759A - Electric pump - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品等が実装された基板を備える電動ポンプに関する。詳しくは、基板に実装された電子部品の温度が高くなるのを抑制する技術に関する。 The present invention relates to an electric pump including a substrate on which electronic components and the like are mounted. Specifically, the present invention relates to a technique for suppressing an increase in the temperature of an electronic component mounted on a substrate.
電動ポンプは、ポンプ室内に吸引した液体を昇圧してポンプ室外に吐出する装置である。電動ポンプはモータを内蔵しており、モータを駆動制御する電子制御装置を有している。電子制御装置は、基板と、基板上に実装された電子部品と、基板に設けられたターミナルと電気的に接続されたステータコイルを備えている。ステータコイルは通電されると発熱する。ステータコイルが発熱すると、その熱によって基板上に実装された電子部品が高温になる。高温になった電子部品は、故障したり、寿命が低下したりする。
特許文献1の電動ポンプでは、放熱シャフトがステータに圧入固定される。放熱シャフトは基板を貫通して設けられ、その放熱シャフトの先端に放熱板が固定されている。放熱シャフト及び放熱板は、熱伝導率が高い材質により形成されている。放熱板の反基板側の面には複数の溝が形成されている。放熱板の反基板側の面はポンプ外に露出しており、大気と接触している。この構成によれば、ステータコイルの熱は放熱シャフトを介して放熱板に伝わる。放熱板の反基板側の面は、ポンプ外に露出し、また、その表面積が大きくされているため、放熱板に伝導した熱はこの面から大気中に効率的に放熱される。従って、基板に実装された電子部品が高温になるのを抑制することができる。
The electric pump is a device that boosts the liquid sucked into the pump chamber and discharges the liquid outside the pump chamber. The electric pump has a built-in motor, and has an electronic control unit that controls driving of the motor. The electronic control device includes a substrate, an electronic component mounted on the substrate, and a stator coil that is electrically connected to a terminal provided on the substrate. The stator coil generates heat when energized. When the stator coil generates heat, the heat causes the electronic components mounted on the substrate to become hot. Electronic components that have reached a high temperature may fail or have a reduced lifetime.
In the electric pump of Patent Document 1, the heat dissipation shaft is press-fitted and fixed to the stator. The heat radiating shaft is provided through the substrate, and a heat radiating plate is fixed to the tip of the heat radiating shaft. The heat radiating shaft and the heat radiating plate are made of a material having high thermal conductivity. A plurality of grooves are formed on the surface of the heat sink opposite to the substrate. The surface of the heat sink opposite to the substrate is exposed outside the pump and is in contact with the atmosphere. According to this configuration, the heat of the stator coil is transmitted to the heat radiating plate via the heat radiating shaft. Since the surface of the heat sink on the side opposite to the substrate is exposed to the outside of the pump and its surface area is increased, the heat conducted to the heat sink is efficiently radiated from this surface to the atmosphere. Therefore, it is possible to suppress the electronic component mounted on the substrate from becoming high temperature.
特許文献1の電動ポンプでは、基板に貫通孔が設けられ、その貫通孔を放熱シャフトが貫通する。基板に貫通孔が設けられると、基板強度の低下は避けられない。このため、基板に設けることができる貫通孔の大きさ(すなわち、放熱シャフトの径)には限度があり、放熱性能を充分に大きくすることができないという問題があった。
本発明は、基板強度を維持しながら放熱性能をより向上することができ、基板上に実装された電子部品が高温になるのを抑制することができる電動ポンプを提供することを目的とする。
In the electric pump of Patent Document 1, a through hole is provided in the substrate, and the heat dissipation shaft passes through the through hole. If a through hole is provided in the substrate, a decrease in substrate strength is inevitable. For this reason, there is a limit to the size of the through hole (that is, the diameter of the heat dissipation shaft) that can be provided in the substrate, and there is a problem that the heat dissipation performance cannot be sufficiently increased.
An object of the present invention is to provide an electric pump that can further improve the heat dissipation performance while maintaining the substrate strength, and can suppress the electronic component mounted on the substrate from becoming high temperature.
本発明の電動ポンプは、ケースと、ケース内に収容された基板と、基板の一方の面側に配設されているステータコイルと、基板の他方の面側に配設されている放熱部材と、ステータコイルと放熱部材とを接続する熱伝導部材とを備えている。そして、熱伝導部材は基板を迂回して配設されていることを特徴とする。
この電動ポンプでは、熱伝導部材が基板を迂回して配設されている。このため、基板に貫通孔を設けることなく、基板を挟んで互いに反対側にあるステータコイルと放熱部材とを熱伝導部材によって接続することができる。基板に貫通孔を設ける必要がないため、放熱部材を発熱量に応じた放熱性能(断面積)のものとすることができる。これによって、基板強度を維持しながら放熱性能を向上することができ、ステータコイルの熱が基板に伝導することを防止することができる。
The electric pump of the present invention includes a case, a substrate housed in the case, a stator coil disposed on one surface side of the substrate, and a heat dissipation member disposed on the other surface side of the substrate. And a heat conducting member for connecting the stator coil and the heat dissipating member. The heat conducting member is disposed around the substrate.
In this electric pump, the heat conducting member is disposed around the substrate. For this reason, without providing a through-hole in a board | substrate, the stator coil and heat radiating member which are mutually opposite on both sides of a board | substrate can be connected by a heat conductive member. Since it is not necessary to provide a through hole in the substrate, the heat radiating member can have a heat radiating performance (cross-sectional area) corresponding to the amount of heat generated. As a result, the heat dissipation performance can be improved while maintaining the substrate strength, and the heat of the stator coil can be prevented from being conducted to the substrate.
上記の電動ポンプにおいて、放熱部材がケース内に収容されていることが好ましい。放熱部材をケース内に収容することによって、放熱部材とケースとの間をシールする必要がなくなり、構成を簡素化することができる。 In the above electric pump, it is preferable that the heat radiating member is accommodated in the case. By housing the heat dissipating member in the case, it is not necessary to seal between the heat dissipating member and the case, and the configuration can be simplified.
また、上記の電動ポンプにおいて、放熱部材の少なくとも一部がケース外に露出している構成であってもよい。放熱部材の一部をケース外に露出させることによって、ステータコイルで発生する熱をケース外に効率的に放熱することができる。これによって、ステータコイルで発生する熱によってケース内部が加熱されることを効果的に抑制することができる。 The electric pump may have a configuration in which at least a part of the heat radiating member is exposed outside the case. By exposing a part of the heat radiating member outside the case, the heat generated in the stator coil can be efficiently radiated out of the case. Thereby, it is possible to effectively suppress the inside of the case from being heated by the heat generated in the stator coil.
上記の全ての電動ポンプにおいて、放熱部材は基板側の表面積に比して反基板側の表面積が大きいことが好ましい。放熱部材の反基板側の表面積を大きく形成することによって、反基板側の面からの放熱が促進される。これによって、放熱部材から放熱される熱によって基板が高温になることを効果的に抑制することができる。 In all the electric pumps described above, the heat dissipation member preferably has a larger surface area on the side opposite to the substrate than the surface area on the substrate side. By increasing the surface area of the heat dissipation member on the side opposite to the substrate, heat dissipation from the surface opposite to the substrate is promoted. Thereby, it can suppress effectively that a board | substrate becomes high temperature with the heat radiated | emitted from a thermal radiation member.
本発明の電動ポンプでは、ステータコイルの熱が基板に伝導することを防止することができるため、基板上に実装された電子部品が高温になることを抑制することができる。また、基板に貫通孔を設けることなく、ステータコイルと放熱部材とを熱伝導部材によって接続することができるため、基板強度を維持することができる。さらに、基板に貫通孔を設ける必要がないため、放熱部材の放熱性能を任意に設定することができる。 In the electric pump of the present invention, the heat of the stator coil can be prevented from being conducted to the substrate, so that the electronic component mounted on the substrate can be prevented from becoming high temperature. Further, since the stator coil and the heat radiating member can be connected by the heat conducting member without providing a through hole in the substrate, the strength of the substrate can be maintained. Furthermore, since it is not necessary to provide a through hole in the substrate, the heat dissipation performance of the heat dissipation member can be arbitrarily set.
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
(形態1) 放熱部材の反基板側の面は、ケース外に露出しており、その表面積は基板側の表面積に比して大きい。
(形態2) 熱伝導部材は、ステータコイルの下端に配設される第1熱伝導部材と、第1熱伝導部材と放熱部材とを接続する第2熱伝導部材を有している。第2熱伝導部材は、基板を迂回して配設されている。
(形態3) ステータコイルと第1熱伝導部材との間には放熱ゲルが挟み込まれている。
(形態4) 放熱部材には接続部が形成されており、その接続部は基板に溶着されている。接続部によって、放熱部材の本体(接続部以外の部分)と基板は離反した状態で配置されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
(Mode 1) The surface of the heat dissipation member on the side opposite to the substrate is exposed outside the case, and the surface area thereof is larger than the surface area on the substrate side.
(Mode 2) The heat conducting member has a first heat conducting member disposed at the lower end of the stator coil, and a second heat conducting member connecting the first heat conducting member and the heat radiating member. The second heat conducting member is disposed around the substrate.
(Mode 3) A heat radiating gel is sandwiched between the stator coil and the first heat conducting member.
(Mode 4) A connecting portion is formed on the heat dissipating member, and the connecting portion is welded to the substrate. The main body of the heat radiating member (portion other than the connecting portion) and the substrate are arranged apart from each other by the connecting portion.
本発明を具現化した一実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例は、液体(例えば、水)を吸入して昇圧し、その昇圧した液体を吐出する電動ポンプである。図1に示すように、電動ポンプ10は、ハウジング12、回路基板23、ステータ33、ロータ43、ボディ50を備えている。なお、以下においては、説明の便宜上、図1の上下左右を電動ポンプ10の上下左右とし、また、図1の奥行き方向を電動ポンプ10の奥行き方向とする。
ハウジング12は樹脂成形品であり、その下部には、下方が開放された第1ハウジング凹部14が形成されている。ハウジング12の左側の上部には、横断面が円形状のハウジング凸部15が形成されている。ハウジング凸部15の側壁周りには、外壁17が形成されている。ハウジング凸部15と外壁17によって、上方が開放された環状の第2ハウジング凹部20が形成されている。
ハウジング凸部15内には、下方が第1ハウジング凹部14に連通する第3ハウジング凹部16が形成されている。第3ハウジング凹部16には、ステータ33が収容されている。ハウジング12の右側の上部には、コネクタ21が設けられている。
An embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is an electric pump that sucks a liquid (for example, water) to increase the pressure, and discharges the increased pressure. As shown in FIG. 1, the
The
A
図2に示すように、回路基板23は、基板本体24と、電子部品25,29を有している。なお、符号「25」が付された電子部品は発熱量が大きいもの(例えば、パワートランジスタやパワーダイオード)であり、符号「29」が付された電子部品は発熱量が小さいもの(例えば、コンデンサや電源サージ吸収用ダイオード)である。基板本体24の両面にはプリント配線(図示省略)が施されている。電子部品25,29は、基板本体24の表面(上面)に実装されている。また、回路基板24上には、ターミナル26が装着されている。ターミナル26は、電気配線28(図1参照)を介して、コネクタ21と接続されている。コネクタ21には、図示しない外部電源より電力が供給される。図3に示すように、基板本体24の裏面(下面)には、チップトランジスタ30やチップ抵抗31が設けられている。基板本体24には、ターミナル用ランド27が3つ設けられている。ターミナル用ランド27には、ターミナル37を介してステータ33が装着されている(図1,2等参照)。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、ステータ33は、ステータコア34とステータコイル35を備えている。図2に示すように、ステータコア34には、放射状に6つのスロット36が形成されている。ステータコア34は、図2に示す平面形状を有する薄鋼板を積層することによって形成されている。ステータコイル35は、ステータコア34の各スロット36に巻き付けられている。
As shown in FIG. 1, the
図1と図4と図5に示すように、ステータ33の下方には第1熱伝導部材60が配設されている。第1熱伝導部材60は銅製であり、ステータ33の外径と同径の板部材である。ステータ33と第1熱伝導部材60との間には、放熱ゲル62が挟み込まれている。第1熱伝導部材60の下面と回路基板23の上面の間にはスペースが設けられている。
回路基板23の左側(ステータ33が配された側)の下方には、ヒートシンク64が配設されている。ヒートシンク64の奥行き方向の幅は、回路基板23の奥行き方向の幅と同一となっている(図5参照)。ヒートシンク64の下面には多数の凹凸が形成されており(図1、図4、図5では凹凸形状を簡略化して表している)、上面は平坦に形成されている。ヒートシンク64の上面の複数箇所には、接続部64aが形成されている。接続部64aは角柱形状であり、その上面が基板本体24の下面に溶着されている。接続部64aによって、ヒートシンク64の上面と基板本体24の下面との間に所定のスペースが設けられている。ヒートシンク64は、請求項に記載の「放熱部材」に相当する。
図2,4,5に示すように、第1熱伝導部材60の側面には4本の第2熱伝導部材66の一端が溶着等によって固定されている。第2熱伝導部材66は銅製の棒状の部材であり、図5に示すようにU字状に成型されている。図2に示すように、4本の第2熱伝導部材66は基板本体24の奥行き方向(図2の上下方向)に伸びている。4本のうちの2本が並行して一方(仮に図中上方とする)へ伸びており、残りの2本が並行して他方(図中下方)に伸びている。図5に示すように、各第2熱伝導部材66の他端は、ヒートシンク64の側面に溶着されている。図5によく示されるように、各第2熱伝導部材66は、回路基板23を大きく迂回して、第1熱伝導部材60とヒートシンク64とを接続している。第1熱伝導部材60と第2熱伝導部材66の結合体が、請求項に記載の「熱伝導部材」に相当する。
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, a first
A
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, one end of four second heat
基板本体24の各ターミナル用ランド27には、図1に示すターミナル37が立設した状態で半田付けされている。ターミナル37は、放熱ゲル62と第1熱伝導部材60を貫通し、その上端がステータコア34の下端部に固着されている。ターミナル37は、図示を省略する配線によってステータコイル35と電気的に接続されている。
ステータ33と放熱ゲル62と第1熱伝導部材60は、ハウジング12の第3ハウジング凹部16に収容されている。回路基板23とヒートシンク64は、ハウジング12の第1ハウジング凹部14に収容されている。第1ハウジング凹部14の残余空間には、ポッティング材41が充填されている。第1ハウジング凹部14にポッティング材41が充填された状態では、ヒートシンク64の下面がポッティング材41に覆われることなく外部に露出している。ハウジング12は、請求項に記載の「ケース」に相当する。
A terminal 37 shown in FIG. 1 is soldered to each
The
ロータ43は樹脂製であり、その上部には、複数枚のフィン44が形成されている。ロータ43の下部には、筒状部45が形成されている。ロータ43は磁性粉を含有することによって磁化されている。
ロータ43には、軸受部材47が固着されている。ハウジング凸部15には、シャフト46が固定されている。シャフト46のハウジング凸部15から突出した部分には、軸受部材47が回転可能に装着されている。従って、ロータ43は、シャフト46廻りに回転することができる。ロータ43がシャフト46に装着された状態では、ロータ43の筒状部45は、ハウジング12の第2ハウジング凹部20内に配置される。
ボディ50は樹脂製であり、ロータ43の上部を覆うようにして、ハウジング12に溶着されている。ボディ50には、吐出ポート(図示省略)と吸入ポート51が形成されている。
The
A bearing
The
回路基板23は、ステータ33の各ステータコイル35に順次電力を供給する。各ステータコイル35に順次電力が供給されると、その磁力作用でロータ43が回転する。ロータ43が回転すると、吸入ポート51から液体が吸入される。吸入された液体は、ロータ43によって昇圧され、吐出ポートから吐出する。吸入された液体は、ハウジング12の第2ハウジング凹部20にも入り込む。第2ハウジング凹部20に入り込んだ液体は、ロータ43が回転することによって攪拌される。
The
本実施例の電動ポンプ10では、ステータコイル35で発生した熱の多くは、ステータ33の下端から放熱ゲル62を介して第1熱伝導部材60に伝導される。第1熱伝導部材60に伝導された熱は、第2熱伝導部材66を介してヒートシンク64に伝導される。ヒートシンク64に伝導された熱は、その下面より電動ポンプ10外に放熱される。第2熱伝導部材66が回路基板23に直接接触していないため、ステータコイル35で発生する熱が回路基板23に伝導することを抑制することができる。これによって、基板本体24上に実装された電子部品25,29が高温になることを抑制することができる。電子部品25,29が高温になることを抑制することができるため、電子部品25,29の故障や寿命の低下を防止することができる。
また、第2熱伝導部材66が回路基板23を迂回して配設されるため、基板本体24に貫通孔を設ける必要がない。これによって、基板本体24の強度を維持することができる。また、基板本体24に貫通孔を設ける必要がないため、第2熱伝導部材66の断面積等を任意に設定することができ、ステータコイル35の発熱量に応じてその放熱性能を調整することができる。
In the
Further, since the second
また、本実施例の電動ポンプ10は、放熱部材としてヒートシンク64を備えている。ヒートシンク64の下面は、ポッティング材41に覆われることなく外部に露出している。このため、ステータコイル35で発生する熱をハウジング12外に効率的に放熱することができる。これによって、ステータコイル35で発生する熱によってハウジング12の内部の温度が上昇することを効果的に抑制することができる。さらに、ヒートシンク64の下面は凹凸形状となっており、ヒートシンク64の上面に比して表面積が大きくされている。これによっても、ヒートシンク64の下面からの放熱が促進される。ヒートシンク64の下面は、回路基板23側と反対の面であるため、ヒートシンク64からの放熱によって回路基板23が高温になることを抑制することができる。
Moreover, the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した実施例では、ヒートシンク64の下面が外部に露出していたが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、ケース12の下方を蓋材で封止し、ケース12内にヒートシンク64を完全に収容するようにしてもよい。この場合、ケース12と蓋材をシールすることで、ケース12とヒートシンク64間のシールは不要とすることができ、これによって構成を簡易にすることができる。
また、上述した実施例では、第1熱伝導部材60とヒートシンク64を4本の第2熱伝導部材66で接続したが、本発明はこのような構成に限られず、第1熱伝導部材60とヒートシンク64を接続する第2熱伝導部材の本数、形状(例えば、断面積)等は任意に設定することができる。例えば、ステータコイルに流れる電流が大きい場合、第2熱伝導部材の本数を多く、又は第2熱伝導部材の断面積を大きくし、その放熱性能を高く設定することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, in the above-described embodiment, the lower surface of the
In the above-described embodiment, the first
In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10:電動ポンプ
12:ハウジング
14:第1ハウジング凹部
15:ハウジング凸部
16:第3ハウジング凹部
17:外壁
20:第2ハウジング凹部
21:コネクタ
23:回路基板
24:基板本体
25:電子部品
26:ターミナル
27:ターミナル用ランド
28:電気配線
29:電子部品
30:チップトランジスタ
31:チップ抵抗
33:ステータ
34:ステータコア
35:ステータコイル
36:スロット
37:ターミナル
40:配線
41:ポッティング材
43:ロータ
44:フィン
45:ロータ
46:シャフト
47:軸受部材
50:ボディ
51:吸入ポート
60:第1熱伝導部材
62:放熱ゲル
64:ヒートシンク、64a:接続部
66:第2熱伝導部材
10: Electric pump 12: Housing 14: First housing recess 15: Housing protrusion 16: Third housing recess 17: Outer wall 20: Second housing recess 21: Connector 23: Circuit board 24: Board body 25: Electronic component 26: Terminal 27: Terminal land 28: Electrical wiring 29: Electronic component 30: Chip transistor 31: Chip resistor 33: Stator 34: Stator core 35: Stator coil 36: Slot 37: Terminal 40: Wiring 41: Potting material 43: Rotor 44: Fin 45: Rotor 46: Shaft 47: Bearing member 50: Body 51: Suction port 60: First heat conduction member 62: Heat radiation gel 64: Heat sink, 64a: Connection portion 66: Second heat conduction member
Claims (4)
ケース内に収容された基板と、
基板の一方の面側に配設されているステータコイルと、
基板の他方の面側に配設されている放熱部材と、
ステータコイルと放熱部材とを接続する熱伝導部材と、を備えており、
熱伝導部材は基板を迂回して配設されていることを特徴とする電動ポンプ。 Case and
A substrate housed in a case;
A stator coil disposed on one side of the substrate;
A heat dissipating member disposed on the other surface side of the substrate;
A heat conducting member for connecting the stator coil and the heat dissipating member,
An electric pump characterized in that the heat conducting member is disposed around the substrate.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016048052A (en) * | 2014-08-28 | 2016-04-07 | 株式会社川本製作所 | Submerged pump |
CN109958660A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 盾安环境技术有限公司 | A kind of radiator structure and electronic water pump |
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2006
- 2006-02-21 JP JP2006044450A patent/JP2007224759A/en active Pending
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JP2016048052A (en) * | 2014-08-28 | 2016-04-07 | 株式会社川本製作所 | Submerged pump |
CN109958660A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 盾安环境技术有限公司 | A kind of radiator structure and electronic water pump |
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