JP2011196340A

JP2011196340A - ポンプ装置

Info

Publication number: JP2011196340A
Application number: JP2010066723A
Authority: JP
Inventors: Ken Maeyama; 研前山; Motoaki Fujimoto; 元明藤本; Tomonori Kojima; 智則小嶋; Hirokazu Matsuzaki; 博和松崎
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】特別な流通路が不要で、外形を大型化する必要なく、モータ駆動部を効果的に冷却できるようにする。
【解決手段】インペラ３０および複数のマグネット２１を有するロータ２０を軸１０に対して回転可能に取り付けてポンプケーシング５０内に収容し、吸引した流体を吐き出すポンプ室Ａと、ロータ２０のマグネット２１と軸方向に対向する位置に環状に配置された複数のステータコア６１およびコイル６３を含むステータ６０と、ステータ６０と軸方向に対向しコイル６３に供給する電流を切替制御する半導体装置７２を搭載した回路基板７１を有するモータ駆動部７０とをモータケーシング８０内に収容したモータ室Ｂと、ポンプ室とモータ室との間に防水仕切り板９０とを備える。半導体装置７２を、ステータコア６１の軸方向の他側面と対向するように配置して、半導体装置７２とステータコア６１の軸方向の他側面とを伝熱可能に結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アキシャル型モータを組み込んだポンプ装置にかかり、特にその放熱構造について改良を図ったポンプ装置に関する。

１ロータタイプのアキシャル型モータを組み込んだポンプ装置として、図３に示すような構造のポンプ装置がある。図４にその外観を示す。このポンプ装置は、ロータ２０およびインペラ３０を軸１０に対して回転可能に取り付けてポンプケーシング５０内に収容したポンプ室Ａと、ロータ２０のマグネット２１に対向する位置に配置されたステータコア６１および該ステータコア６１のコイル６３に供給する電流を切替制御するモータ駆動部７０をモータケーシング８０内に収容したモータ室Ｂと、ポンプ室Ａとモータ室Ｂを水密的に隔離する防水仕切り板９０とを備える。そして、ステータコア６１におけるマグネット２１に対向する面は防水仕切り板９０に接触し、モータ駆動部７０の回路基板７１には駆動制御用の半導体装置（ＩＣ）７２Ａが搭載されている。半導体装置７２Ａは、その下面がモータケーシング８０に接触している。

このポンプ装置では、モータ駆動部７０によりコイル６３に供給される電流が適宜切り替えられることにより、ステータコア６１とマグネット２１との間に磁気的な吸引／反発が起こり、ロータ２０が回転することで、インペラ３０が回転する。これにより、ポンプ吸引口５１から流体を吸引し、ポンプ吐出口５２からその流体を吐出す。

このポンプ装置の運転時には、モータ駆動部７０の半導体装置７２Ａは発熱するが、その熱は下面が接触しているモータケーシング８０によって、放熱される。しかし、この放熱は、モータケーシング８０を介して大気に放熱するのみであるので、十分な放熱効果を得ることができなかった。

そこで、ポンプ室Ａからモータ室Ｂの半導体装置７２Ａの近くまで、特別に流通路を形成し、ポンプ室Ａを流通する流体の一部をその流通路に導いて半導体装置７２Ａの冷却を行うようにした冷却構造が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−２９９９７５号公報

ところが、特許文献１に記載の冷却構造は、流通路を特別に形成する必要があり、しかもその流通路は、ロータの回転に支障がないように配置する必要から、ポンプケーシングを外側に張り出させた構造となるので、外形が大型化する問題があった。

本発明の目的は、特別な流通路が不要で、外形を大型化する必要もなく、モータ駆動部の半導体装置を効果的に冷却できるようにしたポンプ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明はインペラおよび複数のマグネットを有するロータを軸に対して回転可能に取り付けてポンプケーシング内に収容し、吸引した流体を吐出するポンプ室と、前記ロータの前記マグネットと軸方向に対向する位置に環状に配置された複数のステータコアおよびコイルを含むステータと、前記ステータと軸方向に対向し、前記コイルに供給する電流を切替制御するモータ駆動手段を搭載した回路基板を有するモータ駆動部とをモータケーシング内に収容したモータ室と、前記ポンプ室と前記モータ室との間に配置した防水仕切り板とを備え、前記ステータコアの軸方向の一側面を前記防水仕切り板と対向するように配置したポンプ装置において、前記モータ駆動手段を、前記ステータコアの軸方向の他側面と対向するよう配置して、前記モータ駆動手段と前記ステータコアの軸方向の他側面とを伝熱可能に結合したことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のポンプ装置において、前記モータ駆動手段を複数の半導体装置から構成し、個々の該半導体装置を互いに異なる個々の前記ステータコアに対向するよう配置して、伝熱可能に結合したことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のポンプ装置において、前記モータ駆動手段とステータコアとの間に、液状の絶縁体を塗布したことを特徴とする。

本発明によれば、モータ駆動手段をステータコアに対し伝熱可能に結合させているので、モータ駆動手段で発生した熱は、ステータコアから防水仕切り板を介してポンプ室内の流水に放熱され、放熱効果が良好となる。このとき、特別な流通路が不要で、外形を大型化する必要もない。また、モータ駆動手段を複数の半導体装置から構成し、個々の半導体装置を互いに異なるステータコアに対し伝熱可能に結合させるようにすれば、発熱する半導体装置が分散され、その個々について独立した放熱が行われるので、放熱効果がより高くなる。また、モータ駆動手段とステータコアとの間に液状の絶縁体を塗布すれば、ボビンが絶縁破壊を起した際に、ステータコア経由で印加される電圧で半導体装置が破壊されることを防止できる。

本発明の実施例のポンプ装置の断面図である。同実施例のステータのコアメンバの斜視図である。従来のポンプ装置の断面図である。従来のポンプ装置の外観斜視図である。

図１に本発明の第１の実施例のポンプ装置の断面構造を示す。Ａはポンプ室、Ｂはモータ室である。１０は軸であり、この軸１０に対して、モータのロータ２０とインペラ（羽車）３０がカーボン製の軸受４０を介して回転可能に取り付けられている。そして、これら軸１０、ロータ２０、インペラ３０および軸受４０が、ポンプケーシング５０内に収容されることで、ポンプ室Ａが構成されている。６０はモータの樹脂封止されたステータ、７０はモータ駆動部であり、これらがモータケーシング８０に収容されることで、モータ室Ｂが構成されている。そして、ポンプ室Ａとモータ室Ｂは、樹脂製の防水仕切り板９０によって水密的に隔離されている。

モータのロータ２０は、軸１０に中心部が軸受４０を介して回転可能に取り付けられた非磁性材からなる円盤であり、マグネット２１が防水仕切り板９０に面した側に配置されている。このマグネット２１は、円周方向に複数個が等角度ピッチで配置されている。

モータのステータ６０は、ロータ２０のマグネット２１に防水仕切り板９０を介して対面するように配置されたステータコア６１と、そのステータコア６１に絶縁材から成るボビン６２を介して巻装されたコイル６３からなるコアメンバが、円周方向に複数個等角度ピッチで配置されている。図２(ａ)にこのコアメンバ（ただしコイル６３は省略）を一方の面からみた斜視図を示し、図２(ｂ)に他方の面からみた斜視図を示した。モータ自体は、ステータ６０のステータコア６１とロータ２０のマグネット２１が、軸１０の軸線方向に沿って所定の間隙と防水仕切り板９０を介して互いに対向するように配置されることで、アキシャル型となっている。

モータ駆動部７０は、回路基板７１と、その回路基板７１に搭載されたモータ駆動手段としての駆動制御用の半導体装置（ＩＣ）７２から構成される。この半導体装置７２はステータコア６１と対向するように配置されており、その対向面（図１の半導体装置７２下面）がステータコア６１に接触している。

防水仕切り板９０は、ステータコア６１とマグネット２１の対向する位置の部分は、磁気効率を良好にするために肉薄となっているが、周囲部９１は肉厚となり、そこにパッキン１００が装着され、そのパッキン１００の外側において、ポンプケーシング５０とモータケーシング８０をねじ１１０、１２０で結合して締め付けることで、当該周囲が水密構造となる。中央部９２も肉厚となり、軸１０の下端が挿入されている。

さて、本実施例のポンプ装置は、モータ駆動部７０によりコイル６３に供給される電流が、ロータ２０の回転位置に応じて切り替えられることにより、ステータコア６１とマグネット２１との間に磁気的な吸引／反発が起こり、ロータ２０がインペラ３０と共に所定の方向に回転する。これにより、ポンプ吸引口５１（図１では図示せず）から流体を吸引し、ポンプ吐出口５２からその流体を吐出す。

また、本実施例では、回路基板７１におけるステータ６０の対向面側（図１の回路基板７１上面）に半導体装置７２を搭載することにより、その半導体装置７２の上面をステータコア６１に接触させている。これにより、半導体装置７２に発生する熱は、ステータコア６１から防水仕切り板９０を介して、その防水仕切り板９０の上面まで充満するポンプ室Ａ内の流体に伝熱する、つまり半導体装置７２は、ポンプ室Ａ内の流体よって冷却される。ステータコア６１におけるマグネット２１と対向する面は、ボビン６２のフランジ部分よりも突出しており、防水仕切り板９０と接触している。防水仕切り板９０のステータコア６１に接する部分は肉薄であり、しかも流体はインペラ３０によって攪拌されるので、放熱効果は良好である。

なお、半導体装置７２とステータコア６１との間や、ステータコア６１と防水仕切り板９０との間は、必ずしも直接接触させる必要はなく、伝熱可能な状態で結合させればよい。例えば、接触面に熱伝導性の良好なグリスや接着剤を塗布すれば、直接接触させずに放熱できる。

また、半導体装置７２とステータコア６１との熱結合面に、電気絶縁性の高い接着剤を塗布すれば、ボビン６２が絶縁破壊を起した際に、ステータコア６１経由で半導体装置７２に電圧が印加されその半導体装置７２が破壊されることを、防止できる。

また、ステータコア６１は複数設けられるので、半導体装置７２を１個ではなく複数個の半導体装置に置き換え、その個々の半導体装置を個々のステータコア６１に伝熱可能な状態で結合させるようにすれば、発熱個所の集中が防止できるばかりか、放熱効果をさらに高めることができる。

１０：軸
２０：ロータ、２１：マグネット
３０：インペラ
４０：軸受
５０：ポンプケーシング、５１：吸込口、５２：吐出口
６０：ステータ、６１：ステータコア、６２：ボビン、６３：コイル
７０：モータ駆動部、７１：回路基板、７２，７２Ａ：半導体装置
８０：モータケーシング
９０：防水仕切り板、９１：周囲部、９２：中央部
１００：パッキン
１１０、１２０：ねじ

Claims

インペラおよび複数のマグネットを有するロータを軸に対して回転可能に取り付けてポンプケーシング内に収容し、吸引した流体を吐出するポンプ室と、
前記ロータの前記マグネットと軸方向に対向する位置に環状に配置された複数のステータコアおよびコイルを含むステータと、前記ステータと軸方向に対向し、前記コイルに供給する電流を切替制御するモータ駆動手段を搭載した回路基板を有するモータ駆動部とをモータケーシング内に収容したモータ室と、
前記ポンプ室と前記モータ室との間に配置した防水仕切り板とを備え、
前記ステータコアの軸方向の一側面を前記防水仕切り板と対向するように配置したポンプ装置において、
前記モータ駆動手段を、前記ステータコアの軸方向の他側面と対向するよう配置して、前記モータ駆動手段と前記ステータコアの軸方向の他側面とを伝熱可能に結合したことを特徴とするポンプ装置。
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記モータ駆動手段を複数の半導体装置から構成し、個々の該半導体装置を互いに異なる個々の前記ステータコアに対向するよう配置して、伝熱可能に結合したことを特徴とするポンプ装置。
請求項１又は２に記載のポンプ装置において、
前記モータ駆動手段とステータコアとの間に、液状の絶縁体を塗布したことを特徴とするポンプ装置。