JPWO2008018202A1 - Pump and pump system - Google Patents
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Abstract
外周に複数の羽根(111)が形成され、内周にロータマグネット(112)が設けられた羽根車(11)と、ロータマグネット(112)と対向して配置されたモータステータ12と、羽根車(11)とモータステータ(12)を仕切るとともに、モータステータ(12)を収容する凹部(133)が形成されたポンプケーシング(13)と、モータステータ(12)に電流供給を行う駆動IC(41)が実装された電子基板(15)と、を有するポンプ1であって、電子基板15は、実装された駆動IC(41)がモータステータ(12)と対面するように配置され、ポンプケーシング(13)に固定されている。An impeller (11) having a plurality of blades (111) formed on the outer periphery and a rotor magnet (112) provided on the inner periphery, a motor stator 12 disposed facing the rotor magnet (112), and an impeller (11) and the motor stator (12), and a pump casing (13) in which a recess (133) for accommodating the motor stator (12) is formed, and a drive IC (41) for supplying current to the motor stator (12) ) Mounted on the electronic board (15), and the electronic board 15 is arranged so that the mounted driving IC (41) faces the motor stator (12), and the pump casing ( 13).
Description
本発明は、ポンプ及びポンプシステムに関し、特に、電子部品を冷却する冷媒の循環や燃料電池の燃料循環などに用いられるポンプ及びポンプシステムに関する。 The present invention relates to a pump and a pump system, and more particularly, to a pump and a pump system used for circulating a refrigerant for cooling an electronic component, a fuel circulation for a fuel cell, and the like.
近年、情報機器の高性能化,高機能化に伴い、その情報機器の内部にある電子部品の発熱が増加してきており、冷却装置の重要度が増してきている。例えば、CPUのクロック周波数などは以前と比べて格段に大きなものとなっており、このため内部で冷媒を循環させてLSIなどを冷却する方式が実用化されている。一方で、近年になって、燃料電池の開発が急速に進んできている。この燃料電池は、燃料を循環させて電気を取り出す電池であるが、益々小型化する傾向にあり、ノートパソコンやPDAなどの情報処理端末に内蔵されるケースが増えてきている。 In recent years, with the improvement in performance and functionality of information equipment, the heat generation of electronic components inside the information equipment has increased, and the importance of cooling devices has increased. For example, the clock frequency of the CPU is much larger than before, and for this reason, a system for cooling an LSI or the like by circulating a refrigerant inside has been put into practical use. On the other hand, in recent years, the development of fuel cells has progressed rapidly. This fuel cell is a cell that circulates fuel and extracts electricity, but it tends to become increasingly smaller and is increasingly built in information processing terminals such as notebook personal computers and PDAs.
ところで、このような冷媒や燃料の循環には、小型化されたポンプが用いられることが多い。小型化されたポンプを情報機器に組み込むことによって、情報機器内部での冷媒や燃料の循環が実現していた(例えば特許文献1参照)。 By the way, in order to circulate such refrigerant and fuel, a miniaturized pump is often used. By incorporating the miniaturized pump into the information device, circulation of the refrigerant and fuel inside the information device has been realized (for example, see Patent Document 1).
特許文献1記載に開示された薄型渦流ポンプは、ポンプケーシングとカバーとで形成された空間内に、ロータマグネット等を内蔵させている。また、ポンプケーシングとカバーとで形成された空間外に、そのマグネットと対向するようにステータが配置されている。このような構成においてステータに電流を流すと、ステータとロータマグネットとの電磁的相互作用によって、ロータマグネットと一体的に設けられた羽根が回転し、冷媒や燃料を循環させることができる。
The thin eddy current pump disclosed in
ここで、特許文献1では開示されていないが、一般に、上述したステータに電流を供給するために、フレキシブルテープやリード線がポンプから引き出される。そして、引出されたフレキシブルテープやリード線は、コネクタを介して、電子基板上でポンプから離れた位置に存在する処理回路(駆動ICなど)と接続される。
Here, although not disclosed in
しかしながら、駆動ICを含む処理回路とポンプとが離れた位置に存在するとなると、その分だけ電子基板の面積が大きくなってしまい、情報機器の小型化要求や各種電子部品の高密度実装要求を満たすことができない。 However, if the processing circuit including the driving IC and the pump are located at a distant position, the area of the electronic board increases accordingly, which satisfies the requirements for downsizing of information equipment and high-density mounting of various electronic components. I can't.
また、従来のように、フレキシブルテープやリード線をポンプから引き出すような方式では、モータ制御に必要な微小な出力信号もフレキシブルテープやリード線を用いて伝送するので、これらを流れる電気信号が電子基板に対してノイズを発生させてしまう場合がある。この場合、各種電子部品の動作不良や故障に繋がるおそれがある。 In addition, in the conventional method in which a flexible tape or lead wire is pulled out from the pump, a minute output signal necessary for motor control is also transmitted using the flexible tape or lead wire, so that the electric signal flowing through them is electronic. Noise may be generated on the substrate. In this case, there is a risk that various electronic components may malfunction or fail.
さらに、ロータの回転数を検出するべく、例えばロータに、ロータマグネットとは別に検出用マグネットを取り付けて、ポンプ外からその検出用マグネットの磁気検出を行う場合を考える。この場合、磁気検出を行うホール素子はポンプ外に配置されていることから、マウントずれ(ホール素子が所望位置からずれること)が生じないように注意しなければならない。仮に、マウントずれが生じてしまうと、磁気検出に支障をきたし、モータの動作不良を惹き起こしてしまう。 Further, in order to detect the number of rotations of the rotor, for example, a case is considered in which a detection magnet is attached to the rotor separately from the rotor magnet, and the detection magnet is detected from outside the pump. In this case, since the Hall element that performs magnetic detection is disposed outside the pump, care must be taken to prevent mounting displacement (the Hall element from being displaced from the desired position). If the mounting displacement occurs, the magnetic detection is hindered and the motor malfunctions.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報機器の小型化要求や各種電子部品の高密度実装要求を満たすように、実装効率を向上させるポンプ及びポンプシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a pump and a pump system that improve mounting efficiency so as to satisfy downsizing requirements for information equipment and high density mounting requirements for various electronic components. Is to provide.
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following.
(1) 外周に複数の羽根が形成され、内周にロータマグネットが設けられた羽根車と、前記ロータマグネットと対向して配置されたモータステータと、前記羽根車と前記モータステータを仕切るとともに、前記モータステータを収容する凹部が形成されたポンプケーシングと、前記モータステータに電流供給を行う駆動ICが実装された電子基板と、を有するポンプであって、前記電子基板は、実装された前記駆動ICが前記モータステータと対面するように配置され、前記ポンプケーシングに固定されている、ことを特徴とするポンプ。 (1) An impeller in which a plurality of blades are formed on the outer periphery and a rotor magnet is provided on the inner periphery, a motor stator disposed to face the rotor magnet, the impeller and the motor stator are partitioned, A pump having a pump casing in which a recess for accommodating the motor stator is formed, and an electronic board on which a driving IC for supplying current to the motor stator is mounted, wherein the electronic board is mounted on the drive An IC is disposed so as to face the motor stator, and is fixed to the pump casing.
本発明によれば、内周にロータマグネットが設けられた羽根車と、このロータマグネットと対向して配置されたモータステータと、羽根車とモータステータを仕切るポンプケーシングと、駆動ICが実装された電子基板と、を有するポンプで、モータステータが、ポンプケーシングに形成された凹部に収容されているとともに、前記電子基板は、実装された前記駆動ICが前記ステータコアと対面するように配置され、前記ポンプケーシングに固定されているので、前記凹部を活用することができる。そのため、情報機器の小型化要求や各種電子部品の高密度実装要求を満たすように、実装効率を向上することができる。 According to the present invention, an impeller having a rotor magnet provided on the inner periphery, a motor stator disposed to face the rotor magnet, a pump casing that partitions the impeller and the motor stator, and a drive IC are mounted. A motor stator is housed in a recess formed in a pump casing, and the electronic substrate is disposed so that the mounted driving IC faces the stator core, Since it is being fixed to the pump casing, the said recessed part can be utilized. Therefore, the mounting efficiency can be improved so as to satisfy the demand for downsizing of information equipment and the demand for high-density mounting of various electronic components.
(2) 前記電子基板は、前記凹部を覆うようにして、その外周端部が前記ポンプケーシングに固定されていることを特徴とする請求項1記載のポンプ。
(2) The pump according to
本発明によれば、電子基板の外周端部を、ポンプケーシングに固定することとし、その結果、凹部が電子基板によって覆われるようにしたので、実装効率を向上させ、情報機器の小型化や各種電子部品の高密度実装を実現することができる。 According to the present invention, the outer peripheral end of the electronic board is fixed to the pump casing, and as a result, the recess is covered with the electronic board. High density mounting of electronic components can be realized.
すなわち、電子基板の外周端部をポンプケーシングに固定することで、結果的に駆動ICを含む処理回路とポンプとが一体化することになり、従来のようにフレキシルテープやリード線をポンプから引き出さなくても、モータステータに電流供給を行うことができる。従って、実装効率が向上し、情報機器の小型化(薄型化)や各種電子部品の高密度実装(又は最適配置)を実現することができる。 In other words, fixing the outer peripheral end of the electronic board to the pump casing results in the integration of the processing circuit including the drive IC and the pump, and the flexible tape and lead wires are pulled out from the pump as in the past. Even if not, current can be supplied to the motor stator. Therefore, mounting efficiency is improved, and downsizing (thinning) of information equipment and high-density mounting (or optimal arrangement) of various electronic components can be realized.
また、本発明は、フレキシブルテープやリード線をポンプから引き出す必要がないので、電子基板に対してノイズを発生させることもなく、電子部品の動作不良や故障を防ぐこともできる。 Further, according to the present invention, it is not necessary to pull out the flexible tape or the lead wire from the pump, so that no noise is generated on the electronic substrate, and the malfunction or failure of the electronic component can be prevented.
また、電子基板の外周端部をポンプケーシングに固定することで、電子基板とポンプケーシングの隙間から凹部に水が入り込むのを防ぐことができ、ひいては防水性を向上することができる。なお、水だけでなく、塵や埃などの異物が凹部に入り込むのを防ぐこともでき、ひいては耐粉塵性を向上することもできる。さらに、例えばロータマグネットの磁気検出を行う磁気検出手段を電子基板の凹部側に取り付けることによって、その磁気検出手段のマウントずれを防ぐことも可能である。 Moreover, by fixing the outer peripheral end portion of the electronic substrate to the pump casing, it is possible to prevent water from entering the concave portion from the gap between the electronic substrate and the pump casing, and to improve waterproofness. In addition, not only water but also foreign matters such as dust and dust can be prevented from entering the recess, and as a result, dust resistance can be improved. Further, for example, by mounting a magnetic detection means for detecting the magnetic force of the rotor magnet on the concave side of the electronic substrate, it is possible to prevent the magnetic detection means from being displaced.
さらにまた、本発明では、電子基板の外周端部をポンプケーシングに固定することによって、異音の発生を防ぐこともできる。詳細に説明すると、電子基板の外周端部がポンプケーシングに固定されていない場合には、その外周端部は自由端となるため、羽根車の高速回転によって振動が生じ、その結果、異音(振動音)が発生する可能性は否定できない。しかし、本発明のように、電子基板の外周端部がポンプケーシングに固定されている場合には、その外周端部は固定端となるため、たとえ羽根車が高速回転したとしても振動は生じにくい。その結果、異音の発生を防ぐことができる。 Furthermore, in this invention, generation | occurrence | production of abnormal noise can also be prevented by fixing the outer peripheral edge part of an electronic board | substrate to a pump casing. More specifically, when the outer peripheral end portion of the electronic board is not fixed to the pump casing, the outer peripheral end portion becomes a free end, and therefore vibration is generated by the high-speed rotation of the impeller. The possibility of vibration noise) cannot be denied. However, when the outer peripheral end portion of the electronic substrate is fixed to the pump casing as in the present invention, the outer peripheral end portion is a fixed end, so that even if the impeller rotates at high speed, vibration hardly occurs. . As a result, the generation of abnormal noise can be prevented.
ここで、電子基板が「凹部を覆う」には、モータステータが収容された空間を密閉空間とするように覆う場合のみならず、単に、モータステータが隠れるように凹部を覆う場合も含まれるものとする。したがって、例えばポンプケーシングの一部に、電子基板の配線を通すための溝が設けられている場合など、モータステータが収容された空間が密閉空間となっていなくても構わない。 Here, the electronic substrate “covers the recess” includes not only the case where the space in which the motor stator is accommodated is covered so as to be a sealed space, but also the case where the recess is simply covered so that the motor stator is hidden. And Therefore, the space in which the motor stator is accommodated may not be a sealed space, for example, when a groove for passing the wiring of the electronic board is provided in a part of the pump casing.
また、電子基板の外周端部は、ポンプケーシングに固定されているが、これは、電子基板の他の部分がポンプケーシングに固定されていることを排除する趣旨ではない。したがって、例えば、電子基板の外周端部及び中央付近がポンプケーシングに固定されていてもよい。なお、この「外周端部」は、電子基板の外周端面であってもよいし、電子基板の外周付近における表面又は裏面であってもよいし、具体的な場所の如何は問わない。 Moreover, although the outer peripheral edge part of the electronic board is being fixed to the pump casing, this does not exclude the other part of the electronic board being fixed to the pump casing. Therefore, for example, the outer peripheral end portion and the vicinity of the center of the electronic substrate may be fixed to the pump casing. The “outer peripheral end” may be the outer peripheral end surface of the electronic substrate, or may be the front surface or the rear surface in the vicinity of the outer periphery of the electronic substrate, and the specific location is not limited.
さらに、電子基板の外周端部をポンプケーシングに「固定」するにあたって、嵌合することによって固定してもよいし、係合することによって固定してもよいし、単に当接することによって固定してもよい。なお、「固定」するにあたって、接着剤などの媒体を用いてもよい。 Furthermore, when “fixing” the outer peripheral end of the electronic board to the pump casing, it may be fixed by fitting, may be fixed by engaging, or may be fixed by simply contacting. Also good. Note that a medium such as an adhesive may be used for “fixing”.
(3) 前記ポンプは、さらに、前記ロータマグネットの磁気検出を行う磁気検出手段を備え、前記磁気検出手段は、前記電子基板の前記凹部側かつ外周端部近傍に取り付けられていることを特徴とするポンプ。 (3) The pump further includes magnetic detection means for performing magnetic detection of the rotor magnet, and the magnetic detection means is attached to the concave side of the electronic substrate and in the vicinity of the outer peripheral end. To pump.
本発明によれば、上述したポンプに、ロータマグネットの磁気検出を行う磁気検出手段を設け、この磁気検出手段を、電子基板の凹部側かつ外周端部近傍に取り付けるので、ロータマグネットに近接させることが可能となり、磁気検出の際のSN比を向上させることができ、その結果、ノイズを抑制して検出精度向上を図ることができる。 According to the present invention, the above-described pump is provided with magnetic detection means for performing magnetic detection of the rotor magnet, and this magnetic detection means is attached to the concave side of the electronic substrate and in the vicinity of the outer peripheral end, so that it is close to the rotor magnet. Thus, the SN ratio at the time of magnetic detection can be improved, and as a result, noise can be suppressed and detection accuracy can be improved.
(4) 前記磁気検出手段と前記駆動ICを接続するリード線が、前記電子基板上に配線されていることを特徴とするポンプ。 (4) A pump characterized in that a lead wire connecting the magnetic detection means and the driving IC is wired on the electronic substrate.
本発明によれば、上述した磁気検出手段と駆動ICを接続するリード線を、電子基板上に配線するので、リード線が電子基板上にない場合と比べて電磁ノイズを抑制することができ、ひいては検出精度向上を図ることができる。 According to the present invention, since the lead wire connecting the magnetic detection means and the driving IC described above is wired on the electronic substrate, electromagnetic noise can be suppressed as compared with the case where the lead wire is not on the electronic substrate, As a result, detection accuracy can be improved.
(5) 前記ポンプケーシングには、前記電子基板の配線を通すための溝が形成されていることを特徴とするポンプ。 (5) The pump characterized in that a groove for passing the wiring of the electronic board is formed in the pump casing.
本発明によれば、上述したポンプケーシングには、電子基板の配線を通すための溝が形成されているので、ポンプの薄型化を妨げることなく、また、ポンプの構造を複雑化させることなく、電子基板への電力供給や信号送信を行うことができる。 According to the present invention, since the groove for passing the wiring of the electronic substrate is formed in the above-described pump casing, without hindering the thinning of the pump and without complicating the structure of the pump, Power supply and signal transmission to the electronic board can be performed.
(6) 前記駆動ICによる前記ポンプの駆動方式は、三相駆動方式であることを特徴とするポンプ。 (6) The pump characterized in that the driving system of the pump by the driving IC is a three-phase driving system.
本発明によれば、上述した駆動ICによるポンプの駆動方式は、三相駆動方式であるので、二相駆動方式の場合と比べて回転時がスムーズになり、回転効率を高めることができる。 According to the present invention, the pump driving method using the above-described driving IC is a three-phase driving method, so that the rotation is smoother than that of the two-phase driving method, and the rotation efficiency can be increased.
(7) (1)から(6)のいずれか記載のポンプと、前記ポンプに対し、前記羽根車の回転数を変化させる制御信号を送信する制御回路と、を有するポンプシステムであって、前記ポンプは、前記羽根車の回転数に応じて周期的に変化するFG信号を出力するFG端子を備え、前記制御回路は、前記FG端子から受信するFG信号に基づき、前記制御信号を送信することを特徴とするポンプシステム。 (7) A pump system comprising: the pump according to any one of (1) to (6); and a control circuit that transmits a control signal for changing the rotational speed of the impeller to the pump, The pump includes an FG terminal that outputs an FG signal that periodically changes according to the rotation speed of the impeller, and the control circuit transmits the control signal based on the FG signal received from the FG terminal. The pump system characterized by
本発明によれば、上述したポンプと、このポンプに対して羽根車の回転数を変化させる制御信号を送信する制御回路と、を有するポンプシステムで、ポンプに、羽根車の回転数に応じて周期的に変化するFG信号を出力するFG端子を設け、制御回路によって、このFG端子から受信するFG信号に基づき制御信号が送信されるので、ポンプの回転数を制御回路側で適切に把握すると同時に、ポンプ性能(吐出量)を適切にコントロールすることができる。 According to the present invention, a pump system having the above-described pump and a control circuit that transmits a control signal for changing the rotational speed of the impeller to the pump, the pump according to the rotational speed of the impeller. An FG terminal that outputs an FG signal that changes periodically is provided, and a control signal is transmitted by the control circuit based on the FG signal received from the FG terminal. At the same time, the pump performance (discharge amount) can be appropriately controlled.
本発明によれば、内周にロータマグネットが設けられた羽根車と、このロータマグネットと対向して配置されたモータステータと、羽根車とモータステータを仕切るポンプケーシングと、駆動ICが実装された電子基板と、を有するポンプで、モータステータが、ポンプケーシングに形成された凹部に収容されているとともに、前記電子基板は、実装された前記駆動ICが前記モータステータと対面するように配置され、前記ポンプケーシングに固定されているので、前記凹部を活用することができる。そのため、情報機器の小型化要求や各種電子部品の高密度実装要求を満たすように、実装効率を向上することができる According to the present invention, an impeller having a rotor magnet provided on the inner periphery, a motor stator disposed to face the rotor magnet, a pump casing that partitions the impeller and the motor stator, and a drive IC are mounted. The motor stator is housed in a recess formed in a pump casing, and the electronic board is disposed so that the mounted drive IC faces the motor stator. Since it is fixed to the pump casing, the recess can be utilized. Therefore, the mounting efficiency can be improved so as to meet the requirements for downsizing of information equipment and high-density mounting of various electronic components.
1 ポンプ
11 羽根車
111 羽根
112 ロータマグネット
113 軸
114 ヨーク
12 ステータ
121 突極部
122 先端部
123 コイル
13 ポンプケーシング
131 凸部(載置部)
14 底板
15 電子基板
15a 嵌入穴
152 外周端部
16 駆動IC
22 ポンプ室
30 ボールベアリング
41 駆動IC
42 ホール素子
14
42 Hall element
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[機械構造]
図1は、本発明の実施の形態に係るポンプ1の機械構造を示す図である。特に、図1(a)は、ポンプ1の側断面図を示しており、図1(b)は、ポンプ1を底板14側から見たときの平面図を示しており、図1(c)は、ポンプ1を電子基板15側から見たときの平面図を示しており、図1(d)は、ポンプ1を吸込口(又は排出口)31から見たときの側面図を示している。また、図1(a)は、図1(b)のA−A面で切断したときの側断面図である。[Mechanical structure]
FIG. 1 is a diagram showing a mechanical structure of a
図1(a)において、ポンプ1は、主に、羽根車11と、モータステータ12と、ポンプケーシング13と、底板14と、から構成されている。
In FIG. 1A, the
羽根車11は、円盤形状の回転体であって、円盤状のヨーク114の外周に、リング状からなる複数の羽根111が形成されている。本実施の形態では、円盤状のヨーク114は、例えばSK材などの磁性材料からなる。羽根111は、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性プラスチックの材質からなり、円盤状のヨーク114の外周に接着剤等で固定されている。そして、円盤状のヨーク114(羽根車11)の回転によって、羽根111の周囲に乱流が引き起こされるようになっている。なお、この羽根111の表面に撥水加工を施すことによって、回転の初動をスムーズにすることができる。
The
一方、羽根車11の内周には、ロータマグネット112が取り付けられている。ロータマグネット112は、ヨーク114の内周壁面に接着剤等で装着されたリング状の部材であり、例えばネオジボンドマグネット等の永久磁石が用いられる。ロータマグネット112には、モータステータ12が発生する磁界に応じて回転力が生じ、ロータマグネット112と羽根車11とが一体になって回転するようになっている。なお、本実施形態では、モータステータ12よりも外側に位置するロータマグネット112が回転する、アウターロータ型のモータ構造となっている。
On the other hand, a
また、羽根車11は、軸113に固定されており、その軸113は、ボールベアリング30によって回転可能に支持されている。軸受部材としては、より高速回転に対応可能な動圧軸受を採用することもできるが、本実施形態のようにボールベアリング30を用いることで、羽根車11が上下に揺動しながら回転するのを防ぐことができ、ひいては衝突による異音の発生や回転効率の低下を防ぐことができる。
The
モータステータ12は、ロータマグネット112と所定の隙間を介して対向して配置され、羽根車11の径方向外側に向かって放射状に延出する複数の突極部121を有している。外観構成は、図2(a)に示すとおりである。図2は、モータステータ12の外観構成を示す概略図である。
The
図2(a)に示すように、モータステータ12は、羽根車11の径方向外側に向かって放射状に延出する9個の突極部121を有しており、その先端部122はロータマグネット112と対向して配置されるようになっている。図2(a)では、突極部121に巻回するコイルの図示を省略している。また、図2(a)では9極の突極部121を採用しているが、例えば図2(b)に示すように、6個の突極部121を採用し、各突極部121にコイル123を巻回し、各突極部121の先端部122をロータマグネット112と対向させるようにしてもよい。突極部121に巻回されたコイル123に電流を流すことによって、モータステータ12の近傍に磁界を発生させることができる。なお、モータステータ12の形態については、図2(a)及び図2(b)以外の形態であっても構わない。
As shown in FIG. 2A, the
再び図1において、ポンプケーシング13は、羽根車11が存在するロータ領域21や冷媒又は燃料などの液体が循環するポンプ室22と、モータステータ12が収容される凹部133によって形成される内部空間23と、を気密して分離するためのものであって、冷媒又は燃料などの液体がモータステータ12に付着し、モータステータ12が故障するのを防いでいる。すなわち、ポンプケーシング13によって、羽根車11とモータステータ12とが空間的に仕切られている。
In FIG. 1 again, the
ポンプ室22は、吸込口(又は吐出口)31のいずれか一方から流入し、他方から流出する冷媒や燃料などの液体が、乱流により循環する領域である。このポンプ室22は、ポンプケーシング13と底板14とが固着することによって形成されている。また、ポンプ室22は、羽根111の周辺を囲むように広い幅で形成されており、その断面は、羽根111の外方を広く囲む大きさで形成されている。
The
なお、ポンプケーシング13は、軽量化の観点から合成樹脂(耐熱性プラスチックなど)であることが好ましいが、その他、銅やアルミニウム(又はアルミニウム合金)などの金属材料を用いても構わない。また、ポンプケーシング13と底板14との間にOリングを設けることによって、部材間の密閉性を確保することができる。また、ポンプケーシング13と底板14の固着方法については、ボルト・ナットを用いたり、接着剤を用いたりすることができる。
The
ポンプケーシング13は、上述のとおり、モータステータ12を収容する凹部133を有しており、ここにモータステータ12が組み込まれるようになっている。また、ポンプケーシング13において、図2(a)に示すように円環状に形成されたモータステータ12の中央付近には、電子基板15を位置決めしながら固定する載置部が形成されている。すなわち、載置部に電子基板15を載置することで、ロータマグネット112の磁気検出ができるように、ホール素子42を位置決めできるようになっている。本実施の形態では、載置部は、複数段からなる凸部131が形成されている。
As described above, the
この凸部131の最先端の部分には、モータステータ12に電流供給を行う駆動IC41が実装された電子基板15が固定されている。より具体的に説明すると、電子基板15の中央には、ポンプケーシング13の凸部131を嵌入しうる嵌入穴15aが形成されており、凸部131を嵌入穴15aに嵌入したとき、電子基板15の外周端部152がポンプケーシング13に当接する。このようにして、電子基板15は、モータステータ12が収容された凹部133(によって形成された内部空間23)を覆うようにして、さらに、本実施の形態では、その外周端部152がポンプケーシング13に固定されている。より具体的には、外周端部152とポンプケーシング13との間には接着剤が塗布(充填)されて、密封性を高め、凹部133内に水等の液体が浸入しにくいようにしている。なお、電子基板15は、円板形状をしており、その面積はポンプ1の底板14の面積よりも小さいものとなっている(図1(b),図1(c)参照)。
An
電子基板15の表面(ポンプケーシング13の凹部133側)には、ロータマグネット112の磁気検出を行うホール素子42が配置されている。具体的には、図1(a)に示すように、ロータマグネット112と軸方向において、所定の隙間を介してホール素子42が設けられている。なお、所定の隙間は、ポンプケーシング13に形成された、電子基板を位置決めしながら固定する複数段からなる凸部(載置部)131が形成されている。
さらに、本実施形態では、図1に示すように、ロータマグネット112の位置から、ホール素子42は、電子基板15の外周端部152近傍に取り付けられている。したがって、ロータマグネット112の近傍に配置されるので、磁気検出の際のSN比を向上させることができる。なお、電子基板15の配線、具体的には電源を供給する線は、ポンプケーシング13に形成された溝134に通されている(図1(c)参照)。この溝134の大きさは、電子基板15の配線が通る程度の大きさであればよい。On the surface of the electronic substrate 15 (on the concave 133 side of the pump casing 13), a
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
また、本実施の形態では、電子基板15は、実装された前記駆動IC41がモータステータ12と対面するように配置され、ポンプケーシング13に固定されている。すなわち、電子基板15の表面が、モータステータ12に対面するようになっている。これにより、電子基板15に実装された駆動IC41等が外部に露出することがないので、駆動IC41等の電子部品の破損等を防止することができる。
In the present embodiment, the
次に、ポンプ1の電気的構成について詳述する。
Next, the electrical configuration of the
[回路構成]
図3は、本発明の実施の形態に係るポンプ1の電気的構成を示す構成図である。また、図4は、本発明の実施の形態に係るポンプ1の電気回路を示す回路図である。なお、図3(a)は、図1(a)に示す電子基板15を、ポンプケーシング13の凹部133側から見たときの概略図であって、図3(b)は、図1(a)に示す電子基板15を、外部側から見たときの概略図である。また、図3(b)に示す面については、プラスチックカバー等によって外部から視認し得ないようにしてもよい。[Circuit configuration]
FIG. 3 is a configuration diagram showing an electrical configuration of the
図3において、ポンプ1の電気回路は、主として、モータステータ12に電流を供給する駆動IC41と、ロータマグネット112の位置検出を行う3個のホール素子42(U相,V相及びW相の順に、42a,42b及び42c)と、3セットのFET組43a〜43cと、周波数発電(Frequency Generator)信号(FG信号)を生成するホールIC45と、が設けられた電子基板15から構成される。
In FIG. 3, the electric circuit of the
端子44a〜44cは、それぞれモータステータ12のU相コイル,V相コイル及びW相コイルに電流を供給するための端子であって、端子46は、ポンプ1に送られてくる制御信号を受信するPWM端子であって、端子47は、ホールIC45により羽根車11の回転数に応じて周期的に変化するFG信号を出力するFG端子である。また、端子48は、電源端子(Vcc端子)であり、端子49は、アース端子(GND端子)である。
図4において、駆動IC41には、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子42a〜42cが接続されており、駆動IC41は、これらホール素子42a〜42cから電気信号を受信することによって、羽根車11の回転状態を認識することができる。また、駆動IC41には、3セットのFET組43a〜43cが接続されており、各FET組は2個のFETによって構成されている。駆動IC41は、これらFET組43a〜43cを通じて、モータステータ12に適切な電流供給を行う。なお、駆動IC41,ホール素子42a〜42c及びFET組43a〜43cなどは、電源端子48を通じて5Vの電力供給を受けることができるようになっている。また、ホール素子42としては、InSbを使用したタイプのものや、GaAsを使用したタイプのもの等があるが、その種類の如何は問わない。
In FIG. 4,
一方で、駆動IC41には、ホールIC45が接続されており、このホールIC45を通じて、FG端子47からFG信号を取り出せるようになっている。このFG信号は、駆動IC41において、例えばホール素子42a〜42cから受信した電気信号に基づいて生成される。また、駆動IC41はPWM端子46と接続されているが、このPWM端子46は、上位回路である制御回路100(後述する図5参照)からのPWM(Pulse Width Modulation)信号、すなわち羽根車11の回転数を変化させる制御信号を受信する端子である。ポンプ1の駆動IC41は、このPWM端子46を介して、PWM制御されるようになっている。なお、PWM制御とは、電圧パルスの幅比(いわゆるデューティ比)を変化させて供給電力を制御する方式をいう。
On the other hand, a
図5は、本発明の実施の形態に係るポンプシステムの概要を示す図である。このポンプシステムは、主に、実際に冷媒や燃料を循環させる羽根車11と、羽根車11に電磁的に回転力を付与するモータステータ12と、モータステータ12のコイルに電流を供給する駆動IC41が実装された電子基板15と、電子基板15に対して制御信号を送信する制御回路100と、から構成される。図4及び図5を用いて、このポンプシステムの動作について説明する。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of the pump system according to the embodiment of the present invention. This pump system mainly includes an
まず、制御回路100は、羽根車11の回転を始動させる制御信号を駆動IC41に対して送信する。この制御信号は、駆動IC41のPWM端子46において受信される。その後、駆動IC41からモータステータ12に対して電流供給が行われる。そうすると、モータステータ12の先端部122に磁界が発生し、この磁界に反応して、ロータマグネット112に反発力が発生し、この反発力によって、ロータマグネット112が取り付けられた羽根車11が回転し始める。羽根車11がポンプ室22内で回転すると、乱流が引き起こされて、冷媒や燃料がポンプ室22内部を循環する。このようにして、吸込口から流入した冷媒や燃料がポンプ室22を経て、吐出口から外部へ吐出される。
First, the
ここで、例えば、羽根車11の回転数を増加させることを考える。制御回路100は、上述のとおり駆動IC41のFG端子47から出力されたFG信号を受信しており、このFG信号に基づいて、所望のPWM信号(デューティ比を大きくした信号)を生成する。そして、制御回路100は、生成したPWM信号を駆動IC41のPWM端子46に送信する。PWM端子46を通じてPWM信号を受信した駆動IC41は、これに基づきモータステータ12のコイルに供給する電流量を増加させる。これにより、羽根車11の回転数が増加することになる。羽根車11の回転数を減少させる場合にも同様にすればよい。すなわち、デューティ比を小さくしたPWM信号を制御回路100から駆動IC41に送信し、羽根車11の回転数を減少させればよい。
Here, for example, consider increasing the rotational speed of the
なお、本実施形態では、回転効率の観点から、ポンプ1の駆動方式として三相駆動方式を採用したが、勿論、単相駆動方式であってもよいし、二相駆動方式であってもよい。また、本実施形態では、モータステータ12として、図2(a)に示す9個の突極部121を用いたが(図2(a)ではコイルは省略)、例えば図2(b)に示すように6個の突極部121を用いることによって、各突極部121の間の隙間が広くなる。この隙間を利用して、電子基板15を、駆動IC41が複数の突極部121の間に介在する状態で、ポンプケーシング13に固定してもよい。これにより、ポンプ1において羽根車11の軸方向の厚さを薄くすることができ、ひいてはポンプ1全体の薄型化に資することができる。
In the present embodiment, the three-phase driving method is adopted as the driving method of the
[実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態に係るポンプシステムによれば(図5)、FG信号によって、ポンプ1(羽根車11)の回転数を制御回路100側で適切に把握すると同時に、PWM信号によって、ポンプ性能(吐出量)を適切にコントロールすることができる。[Effect of the embodiment]
As described above, according to the pump system according to the present embodiment (FIG. 5), the rotational speed of the pump 1 (the impeller 11) is properly grasped on the
そして、本実施形態に係るポンプ1によれば(図1〜図4)、電子基板15は、実装された駆動IC41やホール素子45等がモータステータ12と対面するように配置され、電子基板15の外周端部152を、ポンプケーシング13に固定しているので、実装効率を向上させて、情報機器の小型化・薄型化や各種電子部品の高密度実装を実現することができる。また、電子基板15とポンプ1とを一体化させることで、フレキシルテープやリード線をポンプから引き出す必要がなく、電子基板15の耐ノイズ性を向上させて、電子部品の動作不良や故障を防ぐこともできる。
According to the
また、電子基板15の外周端部152をポンプケーシング13に固定することで、防水性,耐粉塵性を向上することができる。また、ホール素子42a〜42cを、ポンプケーシング13の凹部133によって形成される内部空間23(モータステータ12が収容された空間)に配置することで、外力に起因したホール素子42a〜42cのマウントずれを防ぐことができる。
Further, by fixing the outer
また、図3(a)及び図3(b)に示すように、ホール素子42a〜42cと駆動IC41とを接続するリード線は、電子基板15上に配置されている。したがって、リード線が電子基板15上にない場合と比べて電磁ノイズを抑制することができ、ひいては検出精度向上を図ることができる。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, lead wires for connecting the
また、ポンプケーシング13に形成された溝134(図1(c))によって、ポンプ1の薄型化を妨げることなく、また、ポンプ1の構造を複雑化させることなく、電子基板15に電力供給や信号送信を行うことができる。さらにまた、電子基板15の外周端部152をポンプケーシング13に固定することで、外周端部152は自由端から固定端となり、異音の発生を防ぐことができる。
Further, the groove 134 (FIG. 1C) formed in the
[変形例]
図6は、本発明の他の実施の形態に係るポンプ1Aを説明するための説明図である。図7は、本発明の他の実施の形態に係るポンプ1B,1Cを説明するための説明図である。[Modification]
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a
図6の点線枠Xに示すように、ポンプ1Aでは、ポンプケーシング13の凸部(載置部)131が電子基板15で覆われている。また、図6では、ポンプケーシング13の凸部(載置部)131と電子基板15の中央付近が接触している。すなわち、本発明は、図1に示すように、電子基板15の外周端部152及び嵌入穴15aの縁がポンプケーシング13に固定されていてもよいし、図6に示すように、電子基板15の外周端部152及び電子基板15の中央付近がポンプケーシング13に固定されていてもよい。なお、ポンプケーシング13の凸部(載置部)131と電子基板15の中央付近とは、接触していなくてもよく、電子基板15の外周端部152のみがポンプケーシング13に固定されていてもよい。
As shown by a dotted line frame X in FIG. 6, in the
一方、図1では、電子基板15の外周端部152のうち、吸込口(又は排出口)31に近い部分を、ポンプケーシング13の段部に固定しているが、例えば図7(a)の点線枠Y1及び点線枠Y2に示すように、電子基板15の外周端部152のうち、吸込口(又は排出口)31に近い部分だけでなく、その反対側の部分も、ポンプケーシング13の段部に固定してもよい。逆に、図7(c)の点線枠Z1,Z2に示すように、電子基板15の外周端部152において、外周端面が、ポンプケーシング13の内周壁面に固定されていてもよい。On the other hand, in FIG. 1, a portion near the suction port (or discharge port) 31 of the outer
さらに、モータステータは、羽根車の径方向外側に向かって放射状に延出する複数の突極部を備え、電子基板は、駆動ICが複数の突極部の間に介在する状態で、ポンプケーシングに固定するようにしてもよい。これにより、モータステータには、羽根車の径方向外側に向かって放射状に延出する複数の突極部が設けられており、電子基板は、駆動IC等の電子部品が複数の突極部の間に介在する状態で、ポンプケーシングに固定されているので、ポンプにおいて、上述した実施の形態に比べて、羽根車の軸方向の厚さをより薄くすることができ、ひいてはポンプ全体の薄型化を図ることができる。例えば、図2(b)のように、突極部の数が少ない場合には、突極部の間が図2(a)に比べて広くとれるので、駆動IC等の電子部品を配置しやすい構成が取れる。 Further, the motor stator includes a plurality of salient poles extending radially outwardly of the impeller, and the electronic substrate is configured such that the drive IC is interposed between the salient poles in the pump casing. You may make it fix to. Accordingly, the motor stator is provided with a plurality of salient pole portions extending radially outward in the radial direction of the impeller, and the electronic substrate includes an electronic component such as a drive IC. Since the pump is fixed to the pump casing in an intervening state, the thickness of the impeller in the axial direction can be made thinner in the pump than in the above-described embodiment, and the overall thickness of the pump can be reduced. Can be achieved. For example, when the number of salient pole parts is small as shown in FIG. 2B, the space between the salient pole parts can be made wider than that shown in FIG. Configuration can be taken.
本発明に係るポンプ及びポンプシステムは、駆動IC又はホール素子などの電子部品を一体化し、実装効率を向上させることが可能なものとして有用である。 The pump and the pump system according to the present invention are useful as those capable of integrating electronic components such as a driving IC or a Hall element and improving the mounting efficiency.
Claims (7)
前記ロータマグネットと対向して配置されたモータステータと、
前記羽根車と前記モータステータを仕切るとともに、前記モータステータを収容する凹部が形成されたポンプケーシングと、
前記モータステータに電流供給を行う駆動ICが実装された電子基板と、を有するポンプであって、
前記電子基板は、実装された前記駆動ICが前記モータステータと対面するように配置され、前記ポンプケーシングに固定されている、ことを特徴とするポンプ。An impeller having a plurality of blades formed on the outer periphery and a rotor magnet provided on the inner periphery;
A motor stator disposed facing the rotor magnet;
A pump casing in which the impeller and the motor stator are partitioned, and a recess for accommodating the motor stator is formed;
An electronic board on which a driving IC for supplying current to the motor stator is mounted,
The electronic board is arranged such that the mounted driving IC faces the motor stator, and is fixed to the pump casing.
前記磁気検出手段は、前記電子基板の前記凹部側かつ外周端部近傍に取り付けられていることを特徴とする請求項1または2記載のポンプ。The pump further includes magnetic detection means for performing magnetic detection of the rotor magnet,
3. The pump according to claim 1, wherein the magnetic detection unit is attached to the concave side of the electronic substrate and in the vicinity of the outer peripheral end. 4.
前記ポンプに対し、前記羽根車の回転数を変化させる制御信号を送信する制御回路と、
を有するポンプシステムであって、
前記ポンプは、前記羽根車の回転数に応じて周期的に変化するFG信号を出力するFG端子を備え、
前記制御回路は、前記FG端子から受信するFG信号に基づき、前記制御信号を送信することを特徴とするポンプシステム。A pump according to any one of claims 1 to 6;
A control circuit for transmitting a control signal for changing the rotational speed of the impeller to the pump;
A pump system comprising:
The pump includes an FG terminal that outputs an FG signal that periodically changes according to the rotational speed of the impeller,
The pump system according to claim 1, wherein the control circuit transmits the control signal based on an FG signal received from the FG terminal.
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