特許 5721861 改善された熱管理機能を有する電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5721861

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】改善された熱管理機能を有する電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/128 20060101AFI20150430BHJP

   H02K 5/22 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/128

   H02K5/22

【請求項の数】10

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2013-546634(P2013-546634)

(86)(22)【出願日】2011年11月18日

(65)【公表番号】特表2014-501481(P2014-501481A)

(43)【公表日】2014年1月20日

(86)【国際出願番号】EP2011070417

(87)【国際公開番号】WO2012089406

(87)【国際公開日】20120705

【審査請求日】2013年7月29日

(31)【優先権主張番号】102010064190.1

(32)【優先日】2010年12月27日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ギュンター リール

(72)【発明者】

【氏名】ジェローム ティエリー

(72)【発明者】

【氏名】ヨハン ブラウン

(72)【発明者】

【氏名】イェルク シュミート

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ ハイアー

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ハイト

(72)【発明者】

【氏名】クラウディウス ムシェルクナウツ

(72)【発明者】

【氏名】ティロ ケーニヒ

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１０８７０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５２１７３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／１２８

Ｈ０２Ｋ ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機であって、
ステータ（２）と、ロータ（３）と、湿領域（５）を乾領域（６）から分離する分離箱（４）と、制御電子回路（９）と、前記ステータ（２）と前記制御電子回路（９）との間の電気コンタクトを形成する接続部材（７，８）とを含み、
前記ロータ（３）は前記湿領域（５）に配置されており、
前記接続部材（７，８）は少なくとも部分的に絶縁部材（１０）によって包囲されており、
前記絶縁部材（１０）は、前記乾領域（６）を、前記ステータ（２）を配置した第１のサブ領域（６０）と前記制御電子回路（９）を配置した第２のサブ領域（６１）とに分割しており、
前記接続部材（８）は前記分離箱（４）の底部（４０）に接しており、該底部（４０）を介して前記接続部材（８）の熱が前記湿領域（５）に伝導する
ことを特徴とする電動機。

【請求項2】

前記接続部材（８）は第１の蛇行部分（８０）および／または第２の蛇行部分（８１）を含む、請求項１記載の電動機。

【請求項3】

前記接続部材（７，８）は第１の接続部材（７）および第２の接続部材（８）を含む２部材から形成されている、請求項１または２記載の電動機。

【請求項4】

前記第１の蛇行部分（８０）および前記第２の蛇行部分（８１）は第２の接続部材（８）に配置されており、前記第２の接続部材（８）は前記乾領域（６）の前記第２のサブ領域（６１）に配置されている、請求項３記載の電動機。

【請求項5】

前記接続部材（７）は前記絶縁部材（１０）を貫通して案内されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電動機。

【請求項6】

前記絶縁部材（１０）はプラスティックから製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電動機。

【請求項7】

前記絶縁部材（１０）は、プラスティック成型部材またはプラスティック挿入部材として構成されている、請求項６記載の電動機。

【請求項8】

前記接続部材（８）と前記制御電子回路（９）との間の電気コンタクト（９０）が、前記ロータ（３）の外径（Ｄ２）と同一の径もしくは前記ロータ（３）の外径（Ｄ２）よりも小さい径（Ｄ１）にわたって存在する、請求項１から７までのいずれか１項記載の電動機。

【請求項9】

前記接続部材（７，８）は少なくとも部分的に前記分離箱（４）に接している、請求項１から８までのいずれか１項記載の電動機。

【請求項10】

前記電動機はＥＣモータである、請求項１から９までのいずれか１項記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

従来技術
本発明は、改善された熱管理機能を有する電動機に関する。本発明の電動機は、湿領域を乾領域から分離する分離箱を備えたいわゆる湿式回転子型電動機である。

【0002】

ＥＣ湿式回転子型モータの形態の電動機は種々の構成のものが知られており、ふつう、媒体内に回転運動を形成してダイナミクス上の停滞を回避する分野で用いられている。適用分野は例えばポンプである。できるだけ小さい構造を達成するために、例えば回路板の形態の制御電子回路が電動機の乾領域に集積される。この場合、ロータ直径が大きいと湿領域の液はね損失が過度に大きくなるので、ロータが湿領域に配置され、ステータが乾領域に配置されて、内部ロータ型のモータのみが実現される。制御電子回路を電動機の乾領域に集積することにより、高い周囲温度に関連して、高い熱負荷が生じる。狭い構造空間への集積により、電動機のコイルおよび電子回路部品の双方に高い温度が生じる。ここで、ステータないしステータコイルに発生する熱は、良好な熱結合部、例えば良好な熱伝導性を有するように形成された、断面積の大きいことの多い、短い銅線を介して放出され、および／または、熱放射によってステータから直接に制御電子回路へ伝達される。

【0003】

発明の開示
請求項１の特徴を有する本発明の電動機は、従来技術に比べて、電動機内に集積される制御電子回路の熱負荷を大幅に低減できるという利点を有する。特に、本発明のアイデアによって、ステータから制御電子回路への熱放射、および、電気コンタクトを介してステータから制御電子回路へ伝わる熱を低減できる。このことは、本発明では、電動機の乾領域を熱放射の点から第１のサブ領域と第２のサブ領域とに分割する絶縁部材を用いることで達成される。ここで、第１のサブ領域にはステータが配置され、第２のサブ領域には制御電子回路が配置される。つまり、絶縁部材が制御電子回路とステータとを分離する遮閉部となる。この場合、電動機はきわめてコンパクトで低コストの構造を有する。

【0004】

本発明の有利な実施形態は従属項に記載されている。

【0005】

有利には、電気コンタクトを形成する接続部材が蛇行形状の第１部分および／または第２部分を含む。この場合、第１の蛇行部分は制御電子回路への接続に用いられ、第２の蛇行部分はステータへの接続に用いられる。２つの蛇行部分により、電動機の個々の部品が動作中に支配的な種々の温度レベルによって種々異なる熱膨張係数のために種々に熱膨張するのを補償することができる。特に自動車分野での適用では、振動負荷などを簡単に吸収できるというさらなる利点が得られる。これは、各蛇行部分が或る程度の弾性を有し、特に制御電子回路およびはんだ部の負荷を軽減できるからである。

【0006】

また有利には、接続部材は第１の接続部材および第２の接続部材を含む２部材から形成される。これにより、特に製造技術的な利点が得られる。この場合、有利には、第１の蛇行構造および第２の蛇行構造が第２の接続部材に接して配置される。このようにすれば、２つの蛇行構造が乾領域のうち熱的に遮閉された第２の領域に存在することになる。

【0007】

また有利には、接続部材の所定の領域は絶縁部材によって完全に包囲される。これにより、乾領域の第２の領域への放射熱が最小となり、接続部材から分離箱への放熱が最大となることが保証される。

【0008】

本発明の特に有利な実施形態によれば、絶縁部材はプラスティックから製造される。特に有利には、絶縁部材は、接続部材に接するように配設されるプラスティック成型部材もしくはプラスティック挿入部材である。

【0009】

また有利には、接続部材と制御電子回路との間の電気線路は１つまたは複数の小さな領域へ集約される。これにより、制御電子回路を接合するためのはんだ付け過程において、多数のはんだ溜りに代え、１個もしくは数個のはんだ溜りを処理するだけで良くなる。これにより、必要なはんだ溜りが少数となるので、制御電子回路上の大きな面積を節約できる。このため、いっそうコンパクトな構造を達成できる。

【0010】

有利には、ステータと制御電子回路との間の電気コンタクトを形成する接続部材は、部分的に分離箱に接するかまたは分離箱に対して良好な熱結合がなされるように配置される。これにより、接続部材から分離箱への熱伝導が生じ、接続部材を介して制御電子回路へ伝わる熱が大幅に低減される。分離箱の一方側は冷間の湿領域に接触しているので、この分離箱はヒートシンクとして作用する。なお、接続部材を分離箱の底部に配置すれば、特にコンパクトな構造が得られる。

【0011】

本発明の電動機は有利にはＥＣモータである。本発明の有利な適用領域は車両用または家庭用のポンプや、液体制御システムのバルブなどである。

【0012】

図面
以下に、本発明の有利な実施例を、図を参照しながら詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の電動機の概略的断面図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面を示す概略的断面図である。

【0014】

本発明の有利な実施例
以下では、図１，図２を参照しつつ、本発明の実施例の電動機１を詳細に説明する。

【0015】

この場合、電動機１はステータ２およびロータ３を含み、ステータ２とロータ３との間に分離箱４が配置されている。分離箱４は電動機１を湿領域５と乾領域６とに分割している。この場合、分離箱４はケーシングに固定されており、ケーシングはモータケーシング１４とカバー１５とポンプケーシング１６とを含む。ロータ３はロータシャフト３２に固定されており、永久磁石３０および後端部３１を含む。ロータシャフト３２は中空シャフトとして構成されており、２つの軸受３３，３４を介して位置固定の軸３５に支承されている。軸３５は、ここでは、分離箱４の底部４０に相応に形成された凹部に固定されている。

【0016】

ステータ２は、パケット片と、巻線と、第１の絶縁マスク２０と、第２の絶縁マスク２１とを含む。

【0017】

電動機１はさらに、第１の接続部材７および第２の接続部材８を含む２部材から成る接続部材を含む。第１の接続部材７は電気コンタクト１２を介して巻線に接続されており、ステータ２の一部となっている。また、第１の接続部材７は電気コンタクト１３を介して第２の接続部材８に接続されている。第２の接続部材８は電気コンタクト９０を介してプリント回路板の形態の制御電子回路９に接続されている。

【0018】

図１に示されているように、プリント回路板９はここでは乾領域６の第２のサブ領域６１に配置されている。ステータ２は乾領域６の第１のサブ領域６０に配置されている。第１のサブ領域６０および第２のサブ領域６１は絶縁部材１０によって相互に分離されている。図１に示されているように、絶縁部材１０には、第１の接続部材７を案内するための貫通部１１が形成されている。この実施例での絶縁部材１０は、第２の接続部材８を少なくとも部分的に包囲するプラスティック成型部材である。また、図１に示されているように、絶縁部材１０は、下部１０ａにおいて、第２の接続部材８を、乾領域６の第１のサブ領域６０および第２のサブ領域６１に対して完全に絶縁する絶縁部となっている。第２の接続部材８は、図１に示されているように、分離箱４の底部４０に少なくとも部分的に接して配置されている。この領域では、絶縁部材１０は、第２の接続部材８のうち制御電子回路９に面する側にしか配置されていない。矢印Ａはここでは第２の接続部材８からの熱が分離箱４の底部４０を介して湿領域５へ伝導することを表している。

【0019】

第２の接続部材８は第１の蛇行部分８０および第２の蛇行部分８１を含む。２つの蛇行部分８０，８１は乾領域６の第２のサブ領域６１に配置されている。各蛇行部分８０，８１により、各部品を損なうことなく、各部品の種々の熱膨張を補償することができる。さらに、２つの蛇行部分８０，８１は、特に自動車分野での使用時に、定常的もしくはダイナミックに発生する大きな力から制御電子回路９を保護する。これは、各蛇行部分が或る程度の弾性機能を有するからである。

【0020】

さらに、図２に示されているように、第２の接続部材８と制御電子回路９との間の接続を形成する電気コンタクト９０が１つまたは複数の小さな空間に配置される。この場合、第２の接続部材８と制御電子回路９との間の全ての電気コンタクト９０が１個または数個のはんだ溜り９１に配置されるので、制御電子回路９のプリント回路板上の大きな面積を節約できる。なぜなら、本発明によれば、従来技術で電気端子ごとに必要となる個々のはんだ溜りを設けなくて済み、各電気端子９０を共通のはんだ溜り９０に配置できるからである。

【0021】

本発明によれば、図１に示されているように、制御電子回路９は乾領域６の第２のサブ領域６１に配置することができる。この第２のサブ領域６１は、絶縁部材１０によって、電動機の主熱源であるステータ２が配置された第１のサブ領域６０から熱的に遮閉されている。図１に示されているように、絶縁部材１０は分離箱４の円筒状領域からモータケーシング１４へ達している。したがって、ステータ２から制御電子回路９への熱放射は低減される。ステータ２から第１の接続部材７および第２の接続部材８を介して制御電子回路９へ伝導する熱も同様に低減される。これは、第２の接続部材８が理想的には最良の熱伝導接続で分離箱４の底部４０に接続されるからである。これにより、ステータ２から接続部材７，８へ伝導する熱は、分離箱４へ伝導し、そこから湿領域５へと放出される。ロータの回転により分離箱４の袋孔状領域では媒体の充分な渦が発生するため、底部４０を介して湿領域５へ伝導する熱は媒体によって迅速に放出される。したがって、制御電子回路９への熱入力は著しく低減される。

【0022】

さらに、蛇行部分８０，８１は、制御電子回路９をステータ２に可撓接合するために用いられ、これにより、各部品の熱膨張係数が種々に異なっていても危険は生じない。また、制御電子回路９でのはんだ付け過程は唯一もしくは少数のはんだ溜りがあれば実現できる。本発明の電動機は、特に絶縁部材１０が射出成形部材として設けられる場合、きわめてコンパクトな構造を有し、きわめて低コストに製造できる。

【図1】

【図2】