JP5316917B2

JP5316917B2 - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP5316917B2
Application number: JP2012536249A
Authority: JP
Inventors: 圭太杉村; 学河治
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: CN103140685A; US20130195696A1; EP2618004A1; JPWO2012042971A1; WO2012042971A1; EP2618004A4

Description

本発明は、ポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータ部と、モータ部を制御するドライバを備えたドライバ室と、を備えた電動ポンプに関する。

このような電動ポンプとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。この電動ポンプでは、ドライバの放熱を促進するため、シート状の放熱部材がドライバとドライバ室のカバーとの間に配設されている。放熱部材を設けることにより、ドライバの熱が放熱部材を経由してカバーに積極的に伝えられ、カバーにて空冷されるので、ドライバの放熱を効率的に行うことができるとされている。

特開２００５−３３７０９５号公報

この電動ポンプのドライバの基板は、樹脂でモータハウジングと一体成形された複数の取り付け用突起の先端部にねじ部材で固定されている。このため、モータ部やポンプ部で発生する振動が基板に伝わりやすく、モータ部とドライバを電気的に接続しているコネクタ端子やターミナルが破損したり、基板に備え付けられている各種電子素子に悪影響を与えたりする虞があった。又、特許文献１の電動ポンプにおいて放熱部材とカバーとの間に隙間が生じると、ドライバからカバーへの伝熱が円滑に行われず、放熱性が大きく低下する虞がある。従って、カバーと放熱部材を確実に接触させるために、カバーをモータハウジングにねじ部材で固定し、さらにこの固定箇所での密封性を確保するためシール部材を設けていた。このため、部品点数の増加を招来していた。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたもので、振動によるドライバの不具合が発生し難く、部品点数の削減が可能な電動ポンプを提供することを目的とする。

本発明に係る電動ポンプの第１特徴構成は、ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、前記モータ部を制御するドライバを備えたドライバ室と、を備え、前記ドライバ室のうち少なくとも前記ドライバの基板の一方の側の空間は前記基板を固定するポッティング材が充填され、前記ドライバ室のうち前記基板の他方の側の空間には前記基板の面方向に沿って前記ポッティング材が充填されない非充填空間を残存させてある点にある。

本構成によると、ドライバの基板がポッティング材によって固定されているので、モータ部やポンプ部で発生する振動がポッティング材によって減衰し、基板に伝わる振動が低減される。よって、コネクタ端子やターミナルの破損を防止し、基板上の各種電子素子への悪影響を抑制することができる。

ポッティング材としては例えばウレタン樹脂を用いることができるが、この種の樹脂は熱膨張し易い。従って、ドライバ室全体をポッティング材で充填すると、熱膨張時にポッティング材の逃げ場がなく、基板への負荷が大きくなってしまう。そこで、本構成のごとく、ドライバ室に基板の面方向に沿ってポッティング材が充填されない非充填空間を残存させておくと、熱膨張時にポッティング材が非充填空間に逃げることができる。このため、ポッティング材の膨張時に基板にかかる負荷を低減することができる。さらにドライバで発生した熱はポッティング材に吸収され、ポッティング材を介してドライバ室の壁面から放熱されるので、基板の温度上昇を低減できる。

第２特徴構成は、前記基板は前記ポッティング材によって全面が覆われている点にある。

ドライバの基板の表面には、耐水性の確保や基盤の保護のためのコーティング処理がなされるのが一般的である。しかし、本構成によれば、基板を固定するポッティング材がコーティング材としての機能も果たすことができるため、コーティング処理の工程が不要となる。

第３特徴構成は、前記ポッティング材は、前記ドライバ室を構成する壁部のうち外気に接する放熱部と接触する点にある。

本構成によれば、ポッティング材が放熱部と接触するので、ポッティング材の熱を電動ポンプの外部に放出し易くなる。従って、ポッティング材が熱変形することにより、ドライバの基板に作用する負荷を低減することができる。

第４特徴構成は、前記基板のうち発熱性素子を備えた側の面である発熱面と、前記ドライバ室を構成する壁部のうち外気に接する放熱部との間が、前記ポッティング材で充填されている点にある。

本構成のごとく、基板の発熱面とドライバ室の放熱部との間がポッティング材で充填されていれば、発熱面からポッティング材を経由して放熱部に積極的に伝熱され、その熱を放熱部で空冷することができる。従って、ドライバの熱をより効率的に放熱することができる。

第５特徴構成は、前記ドライバに備えられたコンデンサの基端部を前記ポッティング材で覆い、先端部を前記非充填空間に突出させてある点にある。

基板からある程度の高さを有して突出しているコンデンサの全部をポッティング材で覆ってしまうと、温度変化によるポッティング材の膨張或いは収縮に伴って、コンデンサの先端部に力が作用する。すると、この力にコンデンサの高さを乗じたモーメントが基端部に作用するので、基端部に大きな負荷がかかる虞がある。そこで、本構成のごとく、コンデンサの先端部を非充填空間に突出させると、先端部にはポッティング材の膨張や収縮に伴う力が作用しないので、基端部にかかる負荷を低減することができる。

第６特徴構成は、少なくとも前記モータ部を収容しているモータハウジングと前記ドライバ室を構成するドライバケースとを共に樹脂で形成し、これらを溶着により一体成形してある点にある。

本構成のごとく、モータハウジングとドライバケースとを溶着により一体成形すれば、ドライバケースをモータハウジングに取り付けるためのねじ部材や、モータハウジングとドライバケースとの間に配設するシール部材が不要となる。その結果、さらなる部品点数の削減を図ることができる。

第７特徴構成は、前記一方の側の空間は前記基板に対して前記モータ部とは反対側の空間であり、前記他方の側の空間は前記基板に対して前記モータ部の側の空間である点にある。

本構成によれば、ポッティング材は、ドライバ室内の空間のうちドライバの基板に対してモータ部と反対側の空間に充填されることになるので、ポッティング材の熱を電動ポンプの外部に放出し易くなる。従って、ポッティング材が熱変形することにより、ドライバの基板に作用する負荷を低減することができる。

第８特徴構成は、前記ドライバ室に前記基板の位置決めを行う位置決め部を備えた点にある。

本構成によれば、位置決め部を備えていることにより、ポッティング材の充填時に基板が移動することを抑制できるので、電源と電気的に接続するコネクタ端子やモータ部のコイルと電気的に接続するターミナルを、基板の所定位置に確実に係合させ易くなる。又、位置決め部の存在により基板の取付位置に関するばらつきが小さくなるので、ポッティング材の充填量を一定とすることができる。

第９特徴構成は、前記基板はねじ部材を用いることなく前記ポッティング材により前記ドライバ室内に固定される点にある。

本構成によれば、基板を固定するためのねじ部材等が不要となるため、部品点数の削減や電動ポンプの軽量化を図ることができる。

本発明に係る電動ポンプの実施形態を示す断面図である。ドライバの固定手順を示す説明図である。

以下、本発明に係る電動ポンプの実施形態について図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電動ポンプ１は、ポンプ部２と、ポンプ部２を駆動するモータ部３と、モータ部３を制御するドライバ４３を備えたドライバ室４と、を備えて構成される。

ポンプ部２を収容しているポンプハウジング２１は樹脂製であり、筒状の吸入口２１ａと吐出口２１ｂとが形成されている。この吸入口２１ａ及び吐出口２１ｂは、ポンプハウジング２１の内部に形成されたインペラ室２１ｃとそれぞれ連通している。インペラ室２１ｃにはインペラ２２が収容されており、インペラ２２が回転すると、吸入口２１ａからインペラ室２１ｃに流体が吸入されると共に、インペラ室２１ｃから吐出口２１ｂに流体が吐出される。

モータ部３を収容しているモータハウジング３１は、ポンプハウジング２１と同様に樹脂製であり、インサート成形によりステータ３２が内部に一体的に配設されている。ステータ３２の径方向内側にはロータ３４が設けられる。ロータ３４は樹脂で成形された回転部材３５の一端部と一体的に構成されており、ロータ３４が回転すると、回転部材３５が支軸３６を軸として回転する。回転部材３５の他端部にはインペラ２２が形成されており、ロータ３４及び回転部材３５と一体的に回転する。

ドライバ室４は、モータハウジング３１と一体的に構成されたドライバケース４１と、このドライバケース４１に溶着固定される樹脂製のカバー４２とで、ドライバ４３を収容する内部空間５１を形成している。この内部空間５１は、ドライバ４３の基板４４に対してモータ部３の反対側に構成される外気側空間５４と、モータ部３の側に構成されるモータ側空間５５とからなる。ドライバ４３の基板４４の一方の面には、発熱性素子であるＦＥＴ４５が配設され、他方の面にはコンデンサ４６が配設されている。尚、図１にはＦＥＴ４５とコンデンサ４６のみを示しているが、ドライバ４３の構成はこれに限定されるものではなく、適宜必要な電子素子を設けることができる。

基板４４には、不図示の電源とドライバ４３とを電気的に接続するコネクタ端子４７と、コイル３３とドライバ４３とを電気的に接続するターミナル４８とが接続されている。ドライバ４３の基板４４は、例えばウレタン樹脂のポッティング材５２によって固定されている。従って、モータ部３やポンプ部２で発生する振動がポッティング材５２によって減衰し、基板４４に伝わる振動が低減される。よって、コネクタ端子４７やターミナル４８の破損を防止すると共に、基板４４上の各種電子素子への振動による悪影響を抑制することができる。又、基板４４をポッティング材５２によって固定しているので、基板４４を固定するためのねじ部材等が不要となり、部品点数の削減を実現することができる。

ポッティング材５２は、ドライバ室４の内部空間５１の全部に充填されるのではなく、基板４４の面方向に沿ってポッティング材５２が充填されない非充填空間５３を残存させるように充填される。このように非充填空間５３を残存させておくと、ポッティング材５２の熱膨張時にポッティング材５２が非充填空間５３に逃げることでき、基板４４にかかる負荷を低減することができる。

基板４４はポッティング材５２によって全面が覆われているので、基板４４に対するコーティング処理を省略することができる。又、基板４４のうち発熱性素子であるＦＥＴ４５を設けた発熱面４４ａが、外気に接する放熱部としてのカバー４２に対向するように配置され、発熱面４４ａとカバー４２との間をポッティング材５２で充填している。従って、ドライバ４３で発生した熱はポッティング材５２を介してカバー４２から放熱されるので、ドライバ４３の昇温を抑制することができる。このような効果を向上させるためには、ポッティング材５２として熱伝導性の高い材料を用いることが望ましい。

又、本実施形態においては、基板４４に備え付けられたコンデンサ４６の基端部をポッティング材５２で覆い、先端部を非充填空間５３に突出させてある。このように構成すると、温度変化によるポッティング材５２の膨張或いは収縮に伴って、コンデンサ４６の先端部に力が作用することを回避でき、基端部への負荷を低減することができる。コンデンサ４６が、径の大きい台座部４６ａと径の小さい頭部４６ｂとを備えた段構造となっている場合には、台座部４６ａをポッティング材５２で覆うようにすると好適である。又、コンデンサ４６以外にも比較的背の高い電子素子が設けられている場合には、その電子素子についても、基端部をポッティング材５２で覆い、先端部を非充填空間５３に突出させることが望ましい。

以上のごとく構成された電動ポンプ１において、ドライバ４３によりコイル３３への通電が行われると、ステータ３２とロータ３４との間の電磁作用によりロータ３４が回転する。ロータ３４の回転は、回転部材３５を介してインペラ２２に伝達される。その結果、インペラ２２が回転すると、吸入口２１ａからインペラ室２１ｃに流体が吸入されると共に、インペラ室２１ｃから吐出口２１ｂに流体が吐出され、ポンプ部２が流体ポンプとして機能する。

次に図２に基づいて、ドライバ４３をドライバ室４に固定する手順について説明する。図２（ａ）に示すように、ドライバケース４１のモータ部３の側の面には、ポッティング材５２を注入するための注入口４１ａが形成されている。注入口４１ａが設けられた面には、コネクタ端子４７、ターミナル４８、及び２つの位置決め突起４９が内部空間５１に突出するように設けられている。位置決め突起４９は、ドライバケース４１と共に樹脂成形によって形成され、径の大きい部分と小さい部分との境界部に段差部４９ａが設けられる。又、基板４４には、コネクタ端子４７、ターミナル４８、及び位置決め突起４９とそれぞれ対応する位置に、コネクタ端子用穴４４ｂ、ターミナル用穴４４ｃ、及び位置決め穴４４ｄが形成されている。

図２（ｂ）に示すように、コネクタ端子４７をコネクタ端子用穴４４ｂに、ターミナル４８をターミナル用穴４４ｃに、位置決め突起４９を位置決め穴４４ｄにそれぞれ挿入し、位置決め穴４４ｄの外周部が位置決め突起４９の段差部４９ａに当接した状態で、位置決め突起４９の一部を溶かして基板４４に溶着させる。即ち、位置決め突起４９はドライバ４３の位置決め及び仮止めに利用される。尚、位置決め突起４９の形状、数、配置等は適宜変更することが可能であるし、ドライバ４３の位置決め及び仮止めを行う手段は位置決め突起４９を設けることには限定されない。ドライバ４３の仮止めを行った後、コネクタ端子４７及びターミナル４８を基板４４に半田付けする。

ドライバ４３の仮止めが完了すると、図２（ｃ）に示すように、樹脂製のカバー４２をドライバケース４１に溶着する。そして、図２（ｄ）に示すように、ポッティング材５２を注入口４１ａよりドライバ室４の内部空間５１に注入する。ポッティング材５２を注入する際に、カバー４２と基板４４との間にポッティング材５２が円滑に充填されるように、ドライバケース４１と基板４４との間には十分な隙間を設けておくことが望ましい。

図２（ｅ）に示すように、ポッティング材５２がコンデンサ４６の基端部（例えば台座部４６ａ）を覆い、且つ先端部（例えば頭部４６ｂ）を覆わない程度まで満たされると、換言すると、内部空間５１のうち外気側空間５４はポッティング材５２で満たされ、モータ側空間５５には非充填空間５３が残存する程度までポッティング材５２が注入されると、ポッティング材５２の注入を停止する。最後に、ドライバ室４に水、オイル、塵芥等が入るのを防ぐため、注入口４１ａを栓部材５０で閉栓する。

〔他の実施形態〕
ドライバケース４１をモータハウジング３１と別体として構成し、ドライバ４３の基板４４をポッティング材５２で固定した状態で、ドライバケース４１を溶着やボルト締め等によりモータハウジング３１と一体化して電動ポンプ１を構成してもよい。又、ドライバケース４１をアルミ等の樹脂以外の材料で構成してもよい。

本発明に係る電動ポンプは、インペラを用いた種類のポンプのみならず、他の種類のポンプ、例えば容積式ポンプ等に適用することも可能である。

１電動ポンプ
２ポンプ部
３モータ部
４ドライバ室
３１モータハウジング
４１ドライバケース
４２カバー（放熱部）
４３ドライバ
４４基板
４４ａ発熱面
４５ＦＥＴ（発熱性素子）
４６コンデンサ
４９位置決め突起（位置決め部）
５２ポッティング材
５３非充填空間
５４外気側空間（一方の側の空間）
５５モータ側空間（他方の側の空間）

Claims

ポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータ部と、
前記モータ部を制御するドライバを備えたドライバ室と、を備え、
前記ドライバ室のうち少なくとも前記ドライバの基板の一方の側の空間は前記基板を固定するポッティング材が充填され、前記ドライバ室のうち前記基板の他方の側の空間には前記基板の面方向に沿って前記ポッティング材が充填されない非充填空間を残存させてあり、
前記一方の側の空間は前記基板に対して前記モータ部とは反対側の空間であり、前記他方の側の空間は前記基板に対して前記モータ部の側の空間である電動ポンプ。
前記基板は前記ポッティング材によって全面が覆われている請求項１に記載の電動ポンプ。
前記ポッティング材は、前記ドライバ室を構成する壁部のうち外気に接する放熱部と接触する請求項１又は２に記載の電動ポンプ。
前記基板のうち発熱性素子を備えた側の面である発熱面と前記放熱部との間が、前記ポッティング材で充填されている請求項３に記載の電動ポンプ。
前記ドライバに備えられたコンデンサの基端部を前記ポッティング材で覆い、先端部を前記非充填空間に突出させてある請求項１〜４の何れか一項に記載の電動ポンプ。
少なくとも前記モータ部を収容しているモータハウジングと前記ドライバ室を構成するドライバケースとを共に樹脂で形成し、これらを溶着により一体成形してある請求項１〜５の何れか一項に記載の電動ポンプ。
前記ドライバ室に前記基板の位置決めを行う位置決め部を備えた請求項１〜６の何れか一項に記載の電動ポンプ。
前記基板はねじ部材を用いることなく前記ポッティング材により前記ドライバ室内に固定される請求項１〜６及び８の何れか一項に記載の電動ポンプ。