JP2008128076A - Fluid pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等のエンジンやインバータ等を冷却する冷却水を循環するために用いられる流体ポンプに関する。 The present invention relates to a fluid pump used to circulate cooling water for cooling an engine or an inverter of an automobile or the like.
この種の流体ポンプでは、通常、ケーシングにポンプ室と収容室が形成される。ポンプ室と収容室は隔壁によって隔離されており、ポンプ室内の流体が収容室に流入しないようになっている。ポンプ室には、インペラが回転可能に配置される。収容室には、インペラを回転駆動するためのステータや制御装置が配置される。制御装置は、外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、その半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルを有している。ステータは、ターミナルを介して駆動電力が供給されると、インペラを回転駆動するための駆動力を発生する。ステータによってインペラが回転駆動されると、ポンプ室内に流体が吸入されて昇圧され、昇圧された流体がポンプ室から吐出される。 In this type of fluid pump, a pump chamber and a storage chamber are usually formed in a casing. The pump chamber and the storage chamber are separated by a partition wall so that the fluid in the pump chamber does not flow into the storage chamber. An impeller is rotatably disposed in the pump chamber. A stator and a control device for rotationally driving the impeller are disposed in the storage chamber. The control device includes a semiconductor element that converts electric power supplied from the outside into driving power for the impeller, and a terminal that supplies driving power converted by the semiconductor element to the stator. The stator generates a driving force for rotationally driving the impeller when driving power is supplied through the terminal. When the impeller is rotationally driven by the stator, the fluid is sucked into the pump chamber and pressurized, and the pressurized fluid is discharged from the pump chamber.
この流体ポンプでは、半導体素子をスイッチング駆動することによって、外部から供給される電力をモータの駆動電力に変換している。半導体素子をスイッチング駆動すると、半導体素子が発熱するため、半導体素子を冷却しなければならない。このため、従来から、半導体素子を冷却するための種々の技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1の流体ポンプでは、金属製のケーシングが用いられる。半導体素子は、弾力性を有する保持片によって金属性ケーシングの壁面に押圧されて保持される。このため、半導体素子で発生する熱は、金属製ハウジングを介して外部の空気等に放熱される。これによって、半導体素子を効率的に冷却することができるとされている。
In the fluid pump of Patent Document 1, a metal casing is used. The semiconductor element is pressed and held on the wall surface of the metallic casing by a holding piece having elasticity. For this reason, the heat generated in the semiconductor element is radiated to the outside air or the like through the metal housing. Thus, it is said that the semiconductor element can be efficiently cooled.
ところで、この種の流体ポンプでは、運転中に吐出流量等が変化すると、流体からインペラに作用する外力が変化し、インペラが回転軸周りに振れてケーシングが振動することがある。また、流体ポンプが自動車のエンジンルームに取付けられる場合には、エンジンの振動がケーシングに伝わり、ケーシングが振動する。従来の技術では、半導体素子が金属製のケーシングに直接押圧されているため、ケーシングの振動が半導体素子にも伝えられ、半導体素子の耐久性や信頼性を低下させるという問題があった。 By the way, in this type of fluid pump, when the discharge flow rate or the like changes during operation, the external force that acts on the impeller from the fluid changes, and the impeller may swing around the rotation shaft and the casing may vibrate. When the fluid pump is attached to the engine room of an automobile, the vibration of the engine is transmitted to the casing, and the casing vibrates. In the conventional technique, since the semiconductor element is directly pressed against the metal casing, the vibration of the casing is transmitted to the semiconductor element, and there is a problem in that the durability and reliability of the semiconductor element are reduced.
本発明は、上記問題点に鑑みて創作されたものであり、半導体素子を効率的に冷却することができ、かつ、半導体素子へ伝えられる振動を低減することができる流体ポンプを提供することを目的とする。 The present invention was created in view of the above problems, and provides a fluid pump capable of efficiently cooling a semiconductor element and reducing vibration transmitted to the semiconductor element. Objective.
本発明の流体ポンプは、ポンプ室と、収容室と、ポンプ室と収容室を隔離する隔壁とを有するケーシングと、ポンプ室に回転可能に配置されているインペラと、収容室に配置されており、インペラを回転駆動する駆動力を発生するステータと、収容室に配置されており、外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、その半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルとを有する制御装置と、収容室に配置されており、半導体素子に平面的に接触すると共に前記隔壁に平面的に接触するゴム状のシート部材と、を備えている。
この流体ポンプでは、半導体素子がシート部材に平面的に接触しており、このシート部材が隔壁に平面的に接触している。したがって、半導体素子の熱は、シート部材を介して隔壁に伝えられ、隔壁からポンプ室内の流体に伝えられる。このため、半導体素子を効率的に冷却することができる。また、半導体素子はゴム状のシート部材を介して隔壁に接続されている。このため、隔壁から半導体素子に伝えられる振動が低減され、半導体素子の耐久性や信頼性を向上することができる。
なお、半導体素子とシート部材とが接触する態様は種々の態様を採ることができ、例えば、半導体素子とシート部材とが部分的に接触していてもよい。
The fluid pump of the present invention is disposed in a casing having a pump chamber, a storage chamber, a partition wall separating the pump chamber and the storage chamber, an impeller rotatably disposed in the pump chamber, and the storage chamber. , A stator that generates driving force for rotationally driving the impeller, a semiconductor element that is disposed in the storage chamber and converts electric power supplied from the outside into driving power for the impeller, and driving power converted by the semiconductor element A control device having a terminal that supplies the stator, and a rubber-like sheet member that is disposed in the accommodation chamber and that planarly contacts the semiconductor element and planarly contacts the partition.
In this fluid pump, the semiconductor element is in planar contact with the sheet member, and the sheet member is in planar contact with the partition wall. Therefore, the heat of the semiconductor element is transmitted to the partition via the sheet member, and is transmitted from the partition to the fluid in the pump chamber. For this reason, a semiconductor element can be cooled efficiently. The semiconductor element is connected to the partition wall through a rubber-like sheet member. For this reason, the vibration transmitted from the partition to the semiconductor element is reduced, and the durability and reliability of the semiconductor element can be improved.
In addition, the aspect which a semiconductor element and a sheet | seat member contact can take a various aspect, for example, a semiconductor element and a sheet | seat member may be partially contacting.
上記の流体ポンプにおいては、シート部材がターミナルにも平面的に接触していることが好ましい。このような構成によると、ステータの熱がターミナルを介してシート部材に伝えられ、シート部材から隔壁及びポンプ室内の流体に伝えられる。これによって、ステータの熱によって制御装置(半導体素子等)が高温になることを抑えることができる。 In the fluid pump described above, it is preferable that the seat member is also in contact with the terminal in a planar manner. According to such a configuration, the heat of the stator is transmitted to the sheet member via the terminal, and is transmitted from the sheet member to the fluid in the partition wall and the pump chamber. Thereby, it is possible to prevent the control device (semiconductor element or the like) from being heated to a high temperature due to the heat of the stator.
上記シート部材は平面状に形成することができる。シート部材を平面状とすることで、半導体素子及び隔壁との接触面積を大きくとることができる。また、シート部材の材質は、熱伝導率が高く弾力性を有する材料、例えば、シリコーンゴムとすることができる。 The sheet member can be formed in a planar shape. By making the sheet member planar, the contact area between the semiconductor element and the partition wall can be increased. The material of the sheet member can be a material having high thermal conductivity and elasticity, for example, silicone rubber.
なお、半導体素子又はターミナルは、前記隔壁に対向して配置されていることが好ましい。隔壁に対向して配置することで、半導体素子又はターミナルからの熱をポンプ室内の流体に効率的に伝えることができる。 In addition, it is preferable that the semiconductor element or the terminal is disposed to face the partition wall. By arrange | positioning facing a partition, the heat | fever from a semiconductor element or a terminal can be efficiently transmitted to the fluid in a pump chamber.
なお、半導体素子はシート部材に直接接触する必要は必ずしもない。例えば、半導体素子が基板に実装されている場合には、半導体素子が基板を介してシート部材に熱的に接触するようにしてもよい。すなわち、本願の他の流体ポンプは、ポンプ室と、収容室と、ポンプ室と収容室を隔離する隔壁とを有するケーシングと、ポンプ室に回転可能に配置されているインペラと、収容室に配置されており、インペラを回転駆動する駆動力を発生するステータと、収容室に配置されており、基板と、基板の反ポンプ室側の面に実装されると共に外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、基板にその一端が接続されると共に半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルと、を有する制御装置と、収容室に配置されており、基板のポンプ室側の面に平面的に接触すると共に前記隔壁に平面的に接触するゴム状のシート部材と、を備えている。そして、半導体素子は前記隔壁に対向して配置されており、半導体素子が実装された位置の裏側の位置にシート部材が接触している。
この流体ポンプによっても、半導体素子を好適に冷却することができ、かつ、隔壁から半導体素子に伝わる振動を低減することができる。
The semiconductor element is not necessarily in direct contact with the sheet member. For example, when the semiconductor element is mounted on the substrate, the semiconductor element may be in thermal contact with the sheet member via the substrate. That is, another fluid pump of the present application includes a pump chamber, a housing chamber, a casing having a partition wall separating the pump chamber and the housing chamber, an impeller disposed rotatably in the pump chamber, and a housing chamber. And a stator that generates a driving force for rotationally driving the impeller, and a storage chamber, and is mounted on the substrate and the surface of the substrate opposite to the pump chamber, and the electric power supplied from the outside is supplied to the impeller. A control device having a semiconductor element for converting to drive power, a terminal connected to the substrate and supplying a drive power converted by the semiconductor element to the stator, and a storage chamber. And a rubber-like sheet member that is in flat contact with the surface on the pump chamber side and in flat contact with the partition. And the semiconductor element is arrange | positioned facing the said partition, and the sheet | seat member is contacting the position on the back side of the position where the semiconductor element was mounted.
Also with this fluid pump, the semiconductor element can be suitably cooled, and vibration transmitted from the partition to the semiconductor element can be reduced.
また、本願は、半導体素子が高温になることを抑制することができる新規な流体ポンプを提供する。すなわち、本発明の他の流体ポンプは、ポンプ室と、収容室と、ポンプ室と収容室を隔離する隔壁とを有するケーシングと、ポンプ室に回転可能に配置されているインペラと、収容室に配置されており、インペラを回転駆動する駆動力を発生するステータと、収容室に配置されており、外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、その半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルとを有する制御装置と、収容室に配置されており、収容室をステータ側と制御装置側に区画する断熱プレートと、を備えている。そして、ステータが、前記隔壁と断熱プレートによって囲まれている。
この流体ポンプでは、収容室が断熱プレートによってステータ側と制御装置側に区画され、かつ、ステータが隔壁及び断熱プレートによって囲まれている。このため、ステータで発生した熱が制御装置側に伝わることが防止され、半導体素子が高温になることを効果的に防止することができる。
Moreover, this application provides the novel fluid pump which can suppress that a semiconductor element becomes high temperature. That is, another fluid pump of the present invention includes a pump chamber, a housing chamber, a casing having a partition wall separating the pump chamber and the housing chamber, an impeller rotatably disposed in the pump chamber, and a housing chamber. And a stator that generates driving force for rotationally driving the impeller, a semiconductor element that is disposed in the storage chamber and converts electric power supplied from the outside into driving power for the impeller, and is converted by the semiconductor element. A control device having a terminal for supplying driving power to the stator, and a heat insulating plate that is disposed in the storage chamber and divides the storage chamber into the stator side and the control device side. The stator is surrounded by the partition wall and the heat insulating plate.
In this fluid pump, the storage chamber is partitioned by the heat insulating plate on the stator side and the control device side, and the stator is surrounded by the partition wall and the heat insulating plate. For this reason, it is possible to prevent the heat generated in the stator from being transmitted to the control device side, and to effectively prevent the semiconductor element from reaching a high temperature.
上記の流体ポンプにおいても、収容室に配置され、半導体素子及び/又はターミナルに平面的に接触すると共に前記隔壁に平面的に接触するシート部材をさらに備えることが好ましい。このような構成によると、半導体素子及び/又はターミナルの熱がシート部材及び隔壁を介してポンプ室内の流体に伝えられるため、半導体素子が高温になることをより防止することができる。 The fluid pump preferably further includes a sheet member that is disposed in the accommodation chamber and that planarly contacts the semiconductor element and / or the terminal and planarly contacts the partition. According to such a configuration, since the heat of the semiconductor element and / or the terminal is transmitted to the fluid in the pump chamber via the sheet member and the partition wall, the semiconductor element can be further prevented from reaching a high temperature.
なお、断熱プレートはステータの制御装置側の端面の近傍に配置することができる。また、収容室の断熱プレートで区画されたステータ側の空間にはポッティング材が充填されており、制御装置側の空間にはポッティング材が充填されていないことが好ましい。ステータ側の空間にポッティング材を充填することによって、ステータの熱を効率的に隔壁に伝えることができる。また、ステータ側の空間にのみポッティング材を充填することで、流体ポンプの重量増加を抑えることができる。 The heat insulating plate can be arranged in the vicinity of the end surface of the stator on the control device side. Further, it is preferable that the space on the stator side partitioned by the heat insulating plate of the storage chamber is filled with a potting material, and the space on the control device side is not filled with the potting material. By filling the space on the stator side with the potting material, the heat of the stator can be efficiently transmitted to the partition walls. Further, by filling the potting material only in the space on the stator side, an increase in the weight of the fluid pump can be suppressed.
(第1実施形態) 本発明の第1実施形態に係る流体ポンプについて、図面を参照しながら説明する。図1は第1実施形態に係る流体ポンプ10の縦断面図である。流体ポンプ10は、自動車等のエンジンを冷却する冷却水を循環するために用いられ、自動車のエンジンルーム内に設置される。
図1に示すように、流体ポンプ10は、ロワーボディ12と、ロワーボディ12に固定されたアッパーボディ50を備えている。ロワーボディ12及びアッパーボディ50はともに樹脂等の材料で一体に成形されている。ロワーボディ12の上部には円柱状の凸部15が形成されている(図中左側)。凸部15の中央にはシャフト取付穴16aが設けられている。シャフト取付穴16aにはシャフト46の下端部が固定されている。シャフト46の上端部は凸部15の上面より上方に突出している。シャフト46の上端部には、インペラ43(後で詳述する)が回転可能に取り付けられている。
First Embodiment A fluid pump according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
As shown in FIG. 1, the
凸部15の外周には円筒状に外壁17が形成されている。凸部15と外壁17は同心状に配置されている。凸部15と外壁17によって、上方が開放された円環状の溝20が形成されている。溝20にはインペラ43の円筒部45が収容されるようになっている。
ロワーボディ12の上部にはコネクタ21が形成されている(図中右側)。コネクタ21には電気配線28が配されている。電気配線28の下端は回路基板23のターミナル26に接続されている。コネクタ21の上端には図示省略した外部電源が接続されるようになっている。外部電源からの電力は、電気配線28及びターミナル26を介して回路基板23に供給されるようになっている。
A cylindrical
A
ロワーボディ12の外壁17の上端には、アッパーボディ50の下端が固定されている(例えば、溶着によって固定されている)。アッパーボディ50には吸入ポート51と吐出ポート(図示省略)が形成されている。ロワーボディ12とアッパーボディ50によって形成される内部空間(すなわち、外壁17,凸部15及びアッパーボディ50によって形成される内部空間)がポンプ室として機能する。したがって、アッパーボディ50とロワーボディ12が請求項でいうケーシングに相当する。
The lower end of the
ポンプ室にはインペラ43が配置される。インペラ43は合成樹脂によって一体成形されており、例えばプラスチックにフェライト粉を含有した材料を用いて製作することができる。インペラ43は、略円筒状の円筒部45と、円筒部45の一端を閉じる羽根部44を備えている。円筒部45は磁性粉を含有することによって磁化(着磁)されている。羽根部44には複数枚のフィンが設けられている。
羽根部44の中央には軸受47が配設されている。インペラ43と軸受47はインサート成形によって一体に成形されている。軸受47は、ポリフェニレンスルフィド材料(PPS材料)から形成されている。
軸受47にはシャフト46が挿通されており、インペラ43はシャフト46回りに回転自在とされている。軸受47と凸部15の間にはワッシャ52が配設されている。シャフト46の上端にはスクリュウネジ49によってワッシャ48が取り付けられている。ワッシャ48によって、インペラ43の回転時の浮き上がりが防止される。
インペラ43がシャフト46に取付けられた状態では、インペラ43の内面(円筒部45の内周面及び羽根部44の下面)とロワーボディ12の凸部15の間には隙間が形成される。また、インペラ43の円筒部45の外周面とロワーボディ12の外壁17の間にも隙間が形成される。このため、ポンプ室内の冷却水がこれらの隙間を通ってロワーボディ12の凸部15の表面に接触するようになっている。
An
A
A
When the
ロワーボディ12の内部には基板収容部14が形成されている。凸部15の内部にはステータ収容部16が形成されている。ステータ収容部16の下方は基板収容部14と連通している。これによって、回路基板23を収容する1つの収容空間が形成されている。
基板収容部14の下方は開放されており、基板収容部14の下方からロワーボディ12内に回路基板23が差し込まれている。回路基板23がロワーボディ12の内部に差し込まれると、ステータ収容部16にステータ33が収容され、基板収容部14に基板24が収容される。
本実施例では、ロワーボディ12内に回路基板23を収容した状態で、ステータ収容部16と基板収容部14の境界(具体的には、ステータ33の下端近傍)に断熱プレート54が配設されている(すなわち、断熱プレート54によって、ステータ収容部16と基板収容部14が区画されている。)。断熱プレート54は、例えば、PA(ポリアセタール)製のプレートを用いることができる。断熱プレート54によって、ステータ33は、断熱プレート54と凸部15の壁面によって囲まれた空間内に配される。この空間内(すなわち、ステータ収容部16)内にはポッティング材41が充填されている。ステータ33は、充填されたポッティング材41内に埋まっている。このため、ステータ33からの熱がポッティング材41を介して凸部15の壁面に伝達されるようになっている。
一方、基板収容部14にはポッティング材が充填されておらず、その下端が蓋56によって閉じられている。蓋56によって基板収容部14の下端を閉じることで、基板収容部14内に異物や水分等が浸入することが防止されている。
A
A lower portion of the
In the present embodiment, the
On the other hand, the
ポッティング材41には熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。熱伝導率の高い材料を用いることで、ステータ33等からの熱を外部に効率的に放熱することができる。ポッティング材41には、例えば、放熱シリコンや、エポキシ系樹脂を用いることができる。さらには、これらの樹脂にアルミナの繊維(フィラー)を混入することもできる。アルミナのフィラーを添加することで、熱伝導率を上げることができる。
It is preferable to use a material having high thermal conductivity for the
回路基板23は、基板24と、基板24に固定されたステータ33を有する。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。ステータコア34は、プレス加工などで得られた薄い鋼板(例えば、ケイ素鋼板)を積層することによって構成されている。ステータコア34には複数のスロットが形成されている。ステータコア34の中央には嵌合穴34aが形成されている。ステータ33がステータ収容部16に収容された状態では、嵌合穴34aにシャフト固定部16bが嵌合するようになっている。これによって、ステータ収容部16内の所定の位置にステータ33が位置決めされる。ステータ33がステータ収容部16内に位置決めされた状態では、ステータ33の外周面がインペラ43の円筒部45の内周面と対向している。
ステータコア34の下端にはターミナル37の上端が固定されている。ターミナル37の下端は、基板24のターミナル用ランド37a(図2,3参照)に半田付けされている。これによって、ステータ33はターミナル用ランド37aを介して基板24に固定されている。ターミナル37は、その上端部が断熱プレート54を貫通し、その中間部で側方(図1の左側)に折り曲げられ、その下端部が下方に折り曲げられている。このため、ターミナル用ランド37aは基板24の左側縁近傍に設けられている。
ステータコイル35は、ステータコア34の各スロットに巻回されている。ステータコイル35の巻線の一端はターミナル37に接続されている。
The
The upper end of the terminal 37 is fixed to the lower end of the
The
図2に示すように、基板24の上面(ステータ33側の面)には、ステータ33の他にパワートランジスタ25,25やパワーダイオード31,31等の半導体素子や、チョークコイル27等の電子部品が実装されている。パワートランジスタ25,25は、ステータコイル35への電力供給を切り替えるスイッチング素子である。パワーダイオード31,31は電力供給切替時のサージ電圧吸収用素子である。チョークコイル27は電力供給切替時に発生するノイズを除去するフィルタである。これらの電子部品25,27,31は、作動すると発熱する発熱素子である。
なお、図3に示すように、基板24の下面には、チップトランジスタやチップ抵抗等の電子部品32が実装されている。図2,3から明らかなように、基板24の上面には比較的大型の電子部品が実装されており、基板24の下面には比較的小型の電子部品が実装されている。
As shown in FIG. 2, on the upper surface of the substrate 24 (surface on the side of the stator 33), in addition to the
As shown in FIG. 3,
図2に示されている2本の点線で囲まれた領域(円形状の2つの点線で囲まれたドーナツ状の領域(以下、ドーナツ状領域という))は、ハウジング12の第2ハウジング凹部20の下面と対向する領域である。このドーナツ状領域内にパワートランジスタ25,25とパワーダイオード31,31が配されており、このドーナツ状領域に隣接してチョークコイル27が配されている。図1に示されるように、パワートランジスタ25,25とパワーダイオード31,31は第2ハウジング凹部20の下面と対向しており、チョークコイル27は第2ハウジング凹部20の外側面と対向している。
A region surrounded by two dotted lines shown in FIG. 2 (a donut-shaped region surrounded by two circular dotted lines (hereinafter referred to as a donut-shaped region)) is a
基板24のドーナツ状領域の上方には、ドーナツ形状のシート部材29aが配されている(図1参照)。シート部材29aは、平面状に成形されており、熱伝導性が高く、かつ、弾力性のある材料(例えば、シリコーンゴム,アルミナのフィラー入りシリコーンゴム等)によって製作されている。基板24が基板収容部14内に収容された状態では、シート部材29aの下面が、パワートランジスタ25,25の上面の一部分及びパワーダイオード31,31の上面の略全てに平面的に接触する。また、図1に示されるように、シート部材29aの下面は、ターミナル37の中間部と平面的に接触する。一方、シート部材29aの上面は、ハウジング12の第2ハウジング凹部20の下面に平面的に接触している。
また、図1に示されるように、基板24が基板収容部14内に収容された状態では、チョークコイル27の右側面はハウジング12の内壁面に当接し、チョークコイル27の左側面はシート部材29bの右側面に接触している。シート部材29bの左側面はハウジング12の第2ハウジング凹部20の外側面に平面的に接触している。シート部材29bも、シート部材29aと同様、平面状に形成されており、熱伝導性が高く、かつ、弾力性のある材料(例えば、シリコーンゴム,アルミナのフィラー入りシリコーンゴム等)によって製作されている。
A donut-shaped
As shown in FIG. 1, when the
上述した流体ポンプ10では、回路基板23からステータ33の各ステータコイル35に順に電力が供給される。これによって、各ステータコイル35から順に磁力が発生し、その磁力がインペラ43の円筒部45に作用し、インペラ43が回転する。インペラ43が回転すると、吸入ポート51からポンプ室内に冷却水が吸入される。吸入された冷却水は、インペラ43の回転によって昇圧され、吐出ポートから吐出される。この際、ポンプ室内に吸入された冷却水は、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、インペラ43が回転することによって攪拌され、頻繁に入れ替わる。
In the
ここで、流体ポンプ10が作動すると、ステータ33の各ステータコイル35が発熱する。ステータ33はハウジング12の凸部15の壁と断熱プレート54によって囲まれているため、ステータ33の熱が基板24側に伝えられることが抑制されている。また、ステータ33からターミナル37に伝えられた熱は、シート部材29aを介して第2ハウジング凹部20に伝えられ、第2ハウジング凹部20よりポンプ室内の冷却水に放熱される。これらによって、ステータ33の熱が基板24側に伝えられ、基板24に実装された半導体素子が高温になることが防止される。
なお、ステータ収容部16内にはポッティング材41が充填されているため、ステータ33の熱はポッティング材41を介して凸部15に伝えられ、凸部15よりポンプ室内の冷却水に放熱される。これによって、ステータ33の熱が効率的に冷却水に放熱され、ステータ33が高温になることも防止されている。
Here, when the
Since the
また、流体ポンプ10が作動すると、基板24に実装されたパワートランジスタ25,25やチョークコイル27も発熱する。パワートランジスタ25,25の熱は、シート部材29aを介して第2ハウジング凹部20に伝えられ、第2ハウジング凹部20よりポンプ室内の冷却水に放熱される。また、チョークコイル27の熱は、シート部材29bを介して第2ハウジング凹部20に伝えられ、第2ハウジング凹部20よりポンプ室内の冷却水に放熱される。これらによって、基板24に実装されたパワートランジスタ25,25やチョークコイル27等の電子部品が高温になることが防止される。
When the
上述した流体ポンプ10では、ステータ33の熱が基板24側に伝わることが防止され、また、パワートランジスタ25やチョークコイル27の熱がシート部材29a,29b及び第2ハウジング凹部20の壁を介してポンプ室内の冷却水に放熱される。これによって、パワートランジスタ25やチョークコイル27等の電子部品が高温になることを効果的に抑制することができる。
また、パワートランジスタ25、パワーダイオード31及びターミナル37はシート部材29aを介して第2ハウジング凹部20に接触している。このため、ハウジング12を介してこれらの電子部品25、31、37に伝えられる振動が低減される。このため、基板収容部14内でこれらの電子部品25、31、37を好適に保持することができ、これらと基板24との電気的接触(半田付け部)を良好に保つことができる。
さらに、基板収容部14内にポッティング材41を充填していないため、流体ポンプ10を軽量化することができる。また、基板収容部14内にポッティング材を充填しなくても、基板24がシート部材29a、29bを介してハウジング12に接触・固定されるため、基板収容部14内で基板24を好適に保持することができる。
In the
The
Furthermore, since the potting
(第2実施形態) 次に、第2実施形態に係る流体ポンプ100について説明する。流体ポンプ100も、自動車等のエンジンルーム内に設置され、エンジンを冷却する冷却水を循環するために用いられる。
図4に示すように、流体ポンプ100は、インナーロータ式の流体ポンプであり、ロワーボディ112と、そのロワーボディ112の上端に固定されたアッパーボディ150と、ロワーボディ112の下端に固定された蓋116を備えている。
(2nd Embodiment) Next, the
As shown in FIG. 4, the
ロワーボディ112の上部には、上方から見るとリング状の凸部121が形成され、その凸部121の内周側が凹部118を形成している。凸部121と凹部118は同心状に配されている。ロワーボディ112の内部には基板収容部114が形成されている。凸部121内には、ステータ133を収容するステータ収容部121aが形成されている。ステータ収容部121aの下端は基板収容部114に連通している。
A ring-shaped
ロワーボディ112内には回路基板123が収容されている。回路基板123は、基板124と、基板124に実装されたパワートランジスタ125a,125bと、基板124に図示しないターミナルによって接続されたステータ133を備えている。パワートランジスタ125aは、基板124の上面に実装されている。パワートランジスタ125bは、基板124の下面に実装されている。
ロワーボディ112内に回路基板123が収容された状態では、ステータ133がステータ収容部121aに収容されている。ステータ133の上面と凸部121の内壁面の間には、ポッティング材141が充填されている。また、パワートランジスタ125aは、シート部材129aを介して凹部118の内壁面に接触しており、パワートランジスタ125bは、基板124及びシート部材129bを介して凹部118の内壁面に接触している。シート部材129a,129bは、第1実施形態のシート部材と同様に構成されている。
A
In a state where the
凹部118の中央にはシャフト146の下端が固定されている。シャフト146の上端はアッパーボディ150に固定されている。シャフト146にはインペラ143が取付けられている。インペラ143は軸受146a,146bを備えており、軸受146a,146bによってインペラ143はシャフト146に回転可能に支持されている。インペラ143は、その下端に円筒状の磁石145を備えている。インペラ143がシャフト146に取付けられた状態では、インペラ143の下端部が凹部118内に収容され、磁石145がステータ133と対向している。このため、回路基板123からステータ133に電力が供給されると、ステータ133から磁力が発生し、これによって、インペラ143が回転する。インペラ143が回転することによって、吸入ポート151からポンプ室120(ロワーボディ112とアッパーボディ150で囲まれた内部空間)内に冷却水が吸入される。吸入された冷却水は、インペラ143の回転によって昇圧され、吐出ポートから吐出される。この際、ポンプ室120内に吸入された冷却水は、ロワーボディ112の凹部118にも入り込む。凹部118に入り込んだ液体は、インペラ143が回転することによって攪拌され、頻繁に入れ替わる。
The lower end of the
上述した第2実施形態の流体ポンプ100でも、パワートランジスタ125aで発生する熱はシート部材129aを介してロワーボディ112の凹部118の壁面に伝えられ、凹部118の壁面からポンプ室120内の冷却水に放熱される。また、パワートランジスタ125bで発生する熱は基板124及びシート部材129bを介してロワーボディ112の凹部118の壁面に伝えられ、凹部118の壁面からポンプ室120内の冷却水に放熱される。したがって、パワートランジスタ125a,125bで発生される熱が効率的にポンプ室120内の冷却水に放熱され、パワートランジスタ125a,125bが高温になることが防止される。
また、パワートランジスタ125a,125bは、シート部材129a,129bを介してロワーボディ112の壁面に接触している。このため、ロワーボディ112からの振動がパワートランジスタ125a,125bに伝わることが防止されている。
Also in the
Further, the
(第3実施形態) 次に、第3実施形態に係る流体ポンプ200について説明する。流体ポンプ200も、自動車等のエンジンルーム内に設置され、エンジンを冷却する冷却水を循環するために用いられる。
図5に示すように流体ポンプ200は、アウターロータ式の流体ポンプであり、ロワーボディ212と、そのロワーボディ212の上端に固定されたアッパーボディ250と、ロワーボディ212の下端に固定された蓋216を備えている。ロワーボディ212とアッパーボディ250で囲まれた内部空間(ポンプ室)220にはインペラ243が収容されている。ロワーボディ212内には回路基板223が収容されている。回路基板223の基板224の上面にはリング状のシート部材229が接触している。シート部材229の上面は、ポンプ室220との隔壁(インペラ243の下端と対向する壁)に接触している。
(3rd Embodiment) Next, the
As shown in FIG. 5, the
回路基板223は、基板224と、基板224に実装された各種の電子素子を備えている。図7に示すように、基板224の上面には、制御用IC240やその他の電子部品(チップトランジスタ、チップ抵抗等)が実装されている。図6に示すように、基板224の下面には、パワートランジスタ236、コンデンサ232a,232b,232c,232d、制御用IC234a,234b及びチョークコイル238等の電子部品が実装されている。
ここで、図7に示されている2本の点線で囲まれた領域は、回路基板223がロワーボディ212内に収容されたときにシート部材229が接触する領域を示している。また、図6に示されている2本の点線で囲まれた領域は、シート部材229が接触する領域の裏側の部位を示している。図7から明らかなように、制御用IC240の上面にはシート部材229が接触している。また、図6から明らかなように、パワートランジスタ236、コンデンサ232a,232b,232c,232d、制御用IC234b及びチョークコイル238の下面は基板224を介してシート部材229に接触している。したがって、これらの電子部品で発生する熱はシート部材229を介してポンプ室220の冷却水に好適に放熱される。
The
Here, a region surrounded by two dotted lines shown in FIG. 7 indicates a region where the
上述した第3実施形態の流体ポンプ200でも、パワートランジスタ236、コンデンサ232a,232b,232c,232d、制御用IC234b,240及びチョークコイル238で発生する熱は、シート部材229を介してポンプ室220内の冷却水に放熱される。このため、これらの電子部品で発生する熱が効率的にポンプ室内の冷却水に放熱され、これらの電子部品が高温になることが防止される。また、これらの電子部品はシート部材229を介してロワーボディ212に接触しているため、ロワーボディ212からの振動がこれらの電子部品に伝わることが防止される。
Also in the
(第4実施形態) 次に、第4実施形態に係る流体ポンプ300について説明する。流体ポンプ300も、自動車等のエンジンルーム内に設置され、エンジンを冷却する冷却水を循環するために用いられる。
図8に示すように流体ポンプ300は、インナーロータ式の流体ポンプであり、ロワーボディ312と、そのロワーボディ312の上端に固定されたアッパーボディ350と、ロワーボディ312の下端に固定された蓋316を備えている。ロワーボディ312とアッパーボディ350で囲まれた内部空間(ポンプ室)320にはインペラ353が収容されている。ロワーボディ312内には回路基板323が収容されている。回路基板323の上面中央にはシート部材329が接触している。シート部材329の上面は、ポンプ室320との隔壁(インペラ353の下端と対向する壁)に接触している。
(4th Embodiment) Next, the
As shown in FIG. 8, the
回路基板323は、基板324と、基板324に実装された各種の電子素子を備えている。図10に示すように、基板324の上面にはチップトランジスタやチップ抵抗等の比較的小型の電子部品が実装されている。図9に示すように、基板324の下面には、パワートランジスタ342、コンデンサ344a,344b,344c,344d、制御用IC348a,348b及びチョークコイル346等の電子部品が実装されている。パワートランジスタ342は基板324の下面中央に配されており、パワートランジスタ342の裏面は基板324を介してシート部材329に接触している。
The
上述した第4実施形態の流体ポンプ300でも、パワートランジスタ342で発生する熱はシート部材329を介してポンプ室320内の冷却水に放熱される。このため、パワートランジスタ342で発生する熱が効率的にポンプ室320内の冷却水に放熱され、パワートランジスタ342が高温になることが防止される。また、パワートランジスタ342はシート部材329を介してロワーボディ312に接触しているため、ロワーボディ312からの振動がパワートランジスタ342に伝わることが防止される。
Also in 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。
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.
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:流体ポンプ
12:ロワーボディ
33:ステータ
43:インペラ
45:円筒部
46:シャフト
10: Fluid pump 12: Lower body 33: Stator 43: Impeller 45: Cylindrical portion 46: Shaft
Claims (10)
ポンプ室に回転可能に配置されているインペラと、
収容室に配置されており、インペラを回転駆動する駆動力を発生するステータと、
収容室に配置されており、外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、その半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルとを有する制御装置と、
収容室に配置されており、半導体素子に平面的に接触すると共に前記隔壁に平面的に接触するゴム状のシート部材と、を備えている流体ポンプ。 A casing having a pump chamber, a storage chamber, and a partition wall separating the pump chamber and the storage chamber;
An impeller disposed rotatably in the pump chamber;
A stator that is disposed in the storage chamber and generates a driving force for rotationally driving the impeller;
A control device having a semiconductor element that is disposed in the storage chamber and converts electric power supplied from the outside into driving power of the impeller, and a terminal that supplies driving power converted by the semiconductor element to the stator;
A fluid pump, comprising: a rubber-like sheet member disposed in a storage chamber and in planar contact with a semiconductor element and in planar contact with the partition wall.
ポンプ室に回転可能に配置されているインペラと、
収容室に配置されており、インペラを回転駆動する駆動力を発生するステータと、
収容室に配置されており、基板と、基板の反ポンプ室側の面に実装されると共に外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、基板にその一端が接続されると共に半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルと、を有する制御装置と、
収容室に配置されており、基板のポンプ室側の面に平面的に接触すると共に前記隔壁に平面的に接触するゴム状のシート部材と、を備えており、
半導体素子は前記隔壁に対向して配置されており、半導体素子が実装された位置の裏側の位置にシート部材が接触していることを特徴とする流体ポンプ。 A casing having a pump chamber, a storage chamber, and a partition wall separating the pump chamber and the storage chamber;
An impeller disposed rotatably in the pump chamber;
A stator that is disposed in the storage chamber and generates a driving force for rotationally driving the impeller;
Arranged in the accommodation chamber, a substrate, a semiconductor element mounted on the surface of the substrate opposite to the pump chamber and converting electric power supplied from the outside into driving power for the impeller, and one end of the substrate are connected to the substrate And a terminal for supplying driving power converted by the semiconductor element to the stator, and a control device,
A rubber-like sheet member that is disposed in the storage chamber and that planarly contacts the surface of the substrate on the pump chamber side and that planarly contacts the partition;
The semiconductor element is disposed so as to face the partition wall, and the sheet member is in contact with a position on the back side of the position where the semiconductor element is mounted.
ポンプ室に回転可能に配置されているインペラと、
収容室に配置されており、インペラを回転駆動する駆動力を発生するステータと、
収容室に配置されており、外部から供給される電力をインペラの駆動電力に変換する半導体素子と、その半導体素子によって変換された駆動電力をステータに供給するターミナルとを有する制御装置と、
収容室に配置されており、収容室をステータ側と制御装置側に区画する断熱プレートと、を備えており、
ステータが、前記隔壁と断熱プレートによって囲まれていることを特徴とする流体ポンプ。 A casing having a pump chamber, a storage chamber, and a partition wall separating the pump chamber and the storage chamber;
An impeller disposed rotatably in the pump chamber;
A stator that is disposed in the storage chamber and generates a driving force for rotationally driving the impeller;
A control device having a semiconductor element that is disposed in the storage chamber and converts electric power supplied from the outside into driving power of the impeller, and a terminal that supplies driving power converted by the semiconductor element to the stator;
A heat insulating plate that is disposed in the storage chamber and divides the storage chamber into a stator side and a control device side;
A fluid pump, wherein a stator is surrounded by the partition wall and the heat insulating plate.
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