特許 6968280 車両用流体ポンプ

(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】6968280

(24)【登録日】2021年10月28日

(45)【発行日】2021年11月17日

(54)【発明の名称】車両用流体ポンプ

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/00 20060101AFI20211108BHJP

   H02K 5/128 20060101ALI20211108BHJP

   F04D 13/06 20060101ALI20211108BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/00 B

   H02K5/128

   F04D13/06 F

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2020-528154(P2020-528154)

(86)(22)【出願日】2017年11月22日

(65)【公表番号】特表2021-505109(P2021-505109A)

(43)【公表日】2021年2月15日

(86)【国際出願番号】EP2017080055

(87)【国際公開番号】WO2019101304

(87)【国際公開日】20190531

【審査請求日】2020年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】515069336

【氏名又は名称】ピアーブルグ パンプ テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｐｉｅｒｂｕｒｇ Ｐｕｍｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】特許業務法人ナガトアンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ゴーツ， ラインハルト

(72)【発明者】

【氏名】リーファーズ， シュテファン

(72)【発明者】

【氏名】ステヴァノヴィッチ， プレドラグ

(72)【発明者】

【氏名】ビリンチ， エルカン

(72)【発明者】

【氏名】フィンダイゼン， アレクサンダー

【審査官】 谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０３９６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９９０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１６７４６５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／００

Ｈ０２Ｋ ５／１２８

Ｆ０４Ｄ １３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプ・ハウジング（１１２）と、
永久磁化されたモータ・ロータ（１２２）を備える電子整流モータ（１１８）と、
前記モータ・ロータ（１２２）と共回り可能に設けられたポンプ・ホイール（１１４）と、
を備える車両用流体ポンプ（１１０）であって、
前記モータ（１１８）は、
ステータ・ボディ（１２８；２２８）及び複数のステータ・コイル（１３０；２３０）を備えるモータ・ステータ（１２０；２２０）と、
前記モータ・ステータ（１２０；２２０）と前記モータ・ロータ（１２２）とを流体的に分離する円筒状の金属製モータ缶（１２４；２２４；３２４）と、
電気接地端子（２３６；３３６）を備えるモータ電子ユニット（２２６；３２６）と、を含み、
前記モータ電子ユニット（２２６；３２６）は、前記金属製モータ缶（１２４；２２４；３２４）のドライな側に位置していると共に、前記モータ・ロータ（１２２）を駆動するために前記ステータ・コイル（１３０；２３０）を励磁すべく前記ステータ・コイル（１３０；２３０）に電気的に接続されており、
前記モータ電子ユニット（２２６；３２６）の電気接地端子（２３６；３３６）と前記金属製モータ缶（１２４；２２４；３２４）との間の直接的な電気接続を確立する電気接続手段（２３８；３３８）が設けられており、
前記電気接続手段（２３８；３３８）は、前記円筒状の金属製モータ缶（１２４；２２４；３２４）の周面（２３４；３３５）と直接的に電気接触している、車両用流体ポンプ（１１０）。

【請求項2】

前記ポンプ・ハウジング（１１２）はプラスチック製である、請求項１に記載の電子モータ車両用流体ポンプ（１１０）。

【請求項3】

前記金属製モータ缶（２２４）は円筒状の金属製チューブ（２３２）として設けられている、請求項１又は２に記載の電子モータ車両用流体ポンプ（１１０）。

【請求項4】

前記金属製モータ缶（１２４；３２４）は円筒状の金属製ポット（１３２；３３２）として設けられている、請求項１又は２に記載の電子モータ車両用流体ポンプ（１１０）。

【請求項5】

前記モータ電子ユニット（３２６）は、サーマル・コンパウンド（３４２）によって前記モータ缶（３２４）から電気的に絶縁されていると共に前記モータ缶（３２４）と熱的に接続された状態で、前記モータ缶（３２４）の軸方向端部に配置されている、請求項４に記載の電子モータ車両用流体ポンプ（１１０）。

【請求項6】

前記電気接続手段（２３８；３３８）は、前記モータ電子ユニット（２２６；３２６）の電気接地端子（２３６；３３６）に固定されていると共に前記金属製モータ缶（２２４；３２４）と電気接触している金属製スプリング（２４０；３４０）として設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子モータ車両用流体ポンプ（１１０）。

【請求項7】

前記電気接続手段（２３８）は、前記ステータ・ボディ（２２８）と電気的に接続されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子モータ車両用流体ポンプ（１１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用流体ポンプ、特に電子整流キャンド・モータを備える流体ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

これらの車両用流体ポンプは、モータ・ロータと共回り可能に設けられたポンプ・ホイールを駆動するために、ポンプ・ハウジング内に配置された電子整流モータを備える。車両用流体ポンプは、例えば、冷却剤ポンプとして又は潤滑剤ポンプとして使用することができる。ポンプ・モータは、ステータ・ボディ、好ましくは積層ステータ・ボディと、複数のステータ・コイルと、を備えるモータ・ステータを含む。ポンプ・モータは、また、永久磁化モータ・ロータを備え、更に、電気接地端子を有するモータ電子ユニットを備える。モータ電子ユニットは、ステータ・コイルを励磁し、それによりモータ・ロータ及び共回り可能に設けられたポンプ・ホイールを駆動するために、ステータ・コイルに電気的に接続されている。

【0003】

モータ・ステータとモータ・ロータとは、円筒状のモータ缶によって流体的に分離されている。その結果、永久磁化モータ・ロータは、ポンプの流体部分内に配置することができ、ポンプ・ホイールに容易に取り付けることができる。励磁されたステータ・コイルを有する電磁ステータ及びモータ電子ユニットは、モータ缶のドライな側に配置することができる。動的シールは不要である。

【0004】

他の全ての電子デバイスと同様に、電子整流モータは、電磁干渉、特に電磁放射を放出し、これは、モータの近傍の電子デバイス、例えば、車両用トラクション・モータ電子機器の誤作動又は故障を引き起こす可能性がある。結果として、電子デバイスは、電磁適合性（ＥＭＣ）指令に準拠しなければならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、ポンプの良好なＥＭＣ特性を有する、電子整流キャンド・モータを備える車両用流体ポンプを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１の特徴を有する車両用流体ポンプによって達成される。

【0007】

本発明による車両用流体ポンプは、ポンプ・ハウジングと、電子整流モータと、モータ・ロータと共回り可能に設けられたポンプ・ホイールと、を備えている。電子整流モータは、高い出力重量比、高い回転速度を提供し、電子閉ループ制御を備えることができる。これは、車両用電気制御システムに容易に統合することができる、非常にコンパクトな車両用ポンプを提供することを可能にする。好ましくは、車両用ポンプには、５０Ｖ未満の低い直流供給電圧が供給される。

【0008】

本発明による車両用流体ポンプの電子整流モータは、ステータ・ボディ及び複数のステータ・コイルを含むモータ・ステータを備えている。モータは、円筒状の金属製モータ缶によってモータ・ステータから流体的に分離された永久磁化モータ・ロータをも備えている。励磁されたステータ・コイルを有する電磁モータ・ステータはモータ缶のドライな側に配置され、永久磁化モータ・ロータはモータ缶のウェットな側に配置されている。生成されたステータ磁界は、金属製のモータ缶を貫通して進行し、永久磁化モータ・ロータを駆動することができ、その結果、モータ・ロータと共回り可能に設けられたポンプ・ホイールを駆動する。これにより、ポンプの流体部分内でのモータ・ロータとポンプ・ホイールとの単純な共回り接続が可能になり、また、電気的に励磁されたステータ・コイル及び電子機器をポンピング流体との接触から保護することが可能になる。

【0009】

本発明による車両用流体ポンプの電子整流モータには、電気接地端子を備えるモータ電子ユニットも設けられている。モータ電子ユニットは、センシティブなモータ電子機器をポンピング流体との接触から保護するために、金属製モータ缶のドライな側に位置している。モータ電子ユニットは、モータ・ロータを駆動するために、ステータ・コイルを励磁すべく、ステータ・コイルに電気的に接続されている。モータ電子ユニットは、ステータ・コイルを励磁する電気エネルギを整流するための幾つかのパワー半導体を含んでいる。

【0010】

本発明による車両用流体ポンプの電子整流モータは、モータ電子ユニット接地端子と金属製モータ缶との間に最小限の電気抵抗の直接的な電気接続を提供する電気接続手段をも備えている。直接的な電気接続は、金属製モータ缶とモータ電子機器との間の等電位ボンディングを提供する。その結果、金属製モータ缶は、車両用ポンプのＥＭＣが劇的に改善され得るよう、電子整流ポンプ・モータの放出された干渉を著しく抑制する電磁シールドとしての機能を果たすことができる。

【0011】

好ましくは、ポンプ・ハウジングはプラスチック製である。プラスチック製ハウジングは、例えば射出成形によって安価に製造することができ、軽量である。その結果、プラスチック製ハウジングは、車両用ポンプのコスト及び重量を低減することを可能にする。しかしながら、プラスチック製ハウジングには電気遮蔽効果がない。

【0012】

本発明の好ましい実施形態では、金属製モータ缶が円筒状の金属製チューブとして設けられている。円筒状の金属製チューブを、モータ・ステータとモータ・ロータとの間の円筒状の空隙に容易に導入して、両者を流体的に分離することができる。金属製チューブは、ポンプ・ハウジングによって支持することができ、モータ・ステータをモータ・ロータから流体的に分離するために、ボトムキャップによって液密にシールすることができる。

【0013】

代替的に、金属製モータ缶はステータ・ロータ空隙に容易に導入することができる円筒状の金属製ポットとして設けることができ、当該金属製ポットは、ポンプ・ハウジングによって支持されていると共に、モータ・ロータをモータ・ステータから流体的に分離する。

【0014】

好ましくは、モータ缶を提供する円筒状の金属製ポットは、円形の金属製ポット底部の中心で、電気接続手段によって電気的に接触されている。電気接続手段は、電位が均等になるように、モータ缶とモータ電子ユニットの接地端子との間に電気接続を提供する。モータ電子ユニットは、好ましくは、金属製ポット底部の近傍に配置されている。その結果、円形の金属製ポット底部の中心に接触することにより、ＥＭＣが優れたものとなるよう、電気接続手段を非常に短くすることができる。

【0015】

代替的に、電気接続手段は、円筒状の金属製モータ缶の外周面に電気的に接触することができる。これにより、金属製モータ缶と非導電性モータ缶底部、例えば金属製チューブとプラスチック・キャップとの接触が可能になる。

【0016】

本発明の好ましい実施形態では、モータ電子ユニットは、モータ缶の熱伝導性の軸方向端部に配置されている。端部は、例えば属製ポット底部によって提供され得る。電子ユニットは、サーマル・コンパウンドによって、モータ缶から電気的に絶縁されていると共に、モータ缶と熱的に接続されている。当該サーマル・コンパウンドは、モータ電子ユニットによって生成される熱を効率的に散逸させるために、モータ電子機器と金属製モータ缶との間の熱伝達を可能にする。

【0017】

好ましくは、電気接続手段は、モータ電子ユニット接地端子に取り付けられ、金属製モータ缶と電気接触する金属製スプリングとして設けられている。金属製スプリングは、単純で確実な電気接触を提供する。金属製スプリングは、モータ電子ユニットに対するモータ缶の振動を補償することを可能にし、簡単な取り付けプロセスを可能にする。

【0018】

本発明の好ましい実施形態では、モータ電子ユニット電気接地接続及びステータ・ボディの電位が均等になるように、電気接続手段が強磁性モータ・ステータ・ボディと直に電気的に接続されている。これにより、車両用ポンプの良好なＥＭＣ特性が可能になる。

【0019】

本発明の実施形態が、添付図面を参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による車両用流体ポンプの概略的な縦断面を示す。

【図2】図１の車両用流体ポンプの、代替的なモータ缶及び代替的な接続手段を示す。

【図3】図１の車両用流体ポンプの、モータ制御ユニットの代替的な配置及び他の代替的な接続手段を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、プラスチック製ポンプ・ハウジング１１２と、電子整流モータ１１８のロータ・シャフト１１６に共回り可能に取り付けられたポンプ・ホイール１１４と、を備えた車両用流体ポンプ１１０の概略的な縦断面を示している。ポンプ・ホイール１１４はインペラである。電子整流モータ１１８は、モータ・ステータ１２０と、ロータ・シャフト１１６と共回り可能に設けられ、回転軸Ａを中心として回転可能な永久磁化モータ・ロータ１２２と、円筒状の金属製モータ缶１２４と、モータ電子ユニット１２６と、を備えている。

【0022】

モータ・ステータ１２０は、強磁性ステータ・ボディ１２８、好ましくは積層ステータ・ボディ１２８を備え、更に、モータ電子ユニット１２６に電気的に接続された幾つかのステータ・コイル１３０を備えている。

【0023】

円筒状の金属製モータ缶１２４は、ポンプ・ハウジング１１２によって軸方向に支持された円筒状の金属製ポット１３２として設けられている。モータ缶１２４の軸方向の円筒中心線Ｃ１は、回転軸Ａと一致している。モータ缶１２４は、モータ缶１２４のドライな径方向外側に配置されたモータ・ステータ１２０を、モータ缶１２４のウェットな径方向内側に配置されたモータ・ロータ１２２から流体的に分離している。

【0024】

モータ電子ユニット１２６は、モータ缶１２４のドライな側において、モータ缶底部１３４の軸方向における外側に且つ当該モータ缶底部１３４の近傍に配置されている。モータ電子ユニット１２６は、モータ・ロータ１２２を駆動するための、その結果、共回り可能に設けられたポンプ・ホイール１１４を駆動するための、ステータ・コイル１３０を励磁する電気エネルギを整流する。モータ電子ユニット１２６は、電気接続手段１３８によってモータ缶１２４に直に電気的に接続された電気接地端子１３６を備えている。電気接地端子１３６は、例えば、車両用ポンプ１１０のシャシ・グラウンドに電気的に接続されたプリント回路パスとして設けることができる。

【0025】

電気接続手段１３８は、モータ電子ユニットの電気接地端子１３６に固定、例えば半田付けされていると共に、モータ缶底部１３４の中心に電気接触している金属製コイル・スプリング１４０として設けられている。金属製コイル・スプリング１４０は、モータ缶１２４に対するモータ電子ユニット１２６の軸方向振動を補償し、その結果、確実な電気接続を保証するために、軸方向にプリロードを与えられている。電気接続手段１３８は、電子整流モータ１１８の放出される干渉が著しく抑制されるように、モータ電子ユニットの電気接地端子１３６及びモータ缶１２４の電位を等しくする。その結果、車両用流体ポンプ１１０のＥＭＣが改善される。

【0026】

図２は、車両用流体ポンプ１１０の、ステータ・ボディ２２８及び幾つかのステータ・コイル２３０を備えるモータ・ステータ２２０と、電気接地端子２３６を備えるモータ制御ユニット２２６と、代替的なモータ缶２２４と、代替的な接続手段２３８と、を示している。

【0027】

モータ缶２２４は、ポンプ・ハウジング２１２によって軸方向に支持された円筒状の金属製チューブ２３２を備え、更に、金属製チューブ２３２の支持されていない軸方向端部に液密に取り付けられた円形の非金属製モータ缶キャップ２３３を備えている。

【0028】

モータ電子ユニット２２６は、モータ缶２２４のドライな側において、モータ缶２２４の軸方向における外側に且つ非金属製モータ缶キャップ２３３の近傍に配置されている。モータ電子ユニット電気接地端子２３６は、金属製スプリング２４０として設けられた電気接続手段２３８によって、モータ缶２２４及びステータ・ボディ２２８に直に電気的に接続されている。

【0029】

金属製スプリング２４０は、モータ電子ユニット電気接地端子２３６に固定されている。金属製スプリング２４０は、モータ缶２２４の周面２３４と径方向に接触し、ステータ・ボディ２２８と軸方向に接触している。金属製コイル・スプリング２４０は、ステータ・ボディ２２８に対するモータ電子ユニット２２６の軸方向振動を補償するために、軸方向にプリロードを与えられている。金属製コイル・スプリング２４０は、モータ缶２２４に対するモータ電子ユニット２２６の径方向振動を補償するために、径方向に、特に径方向内向きにもプリロードを与えられている。

【0030】

電気接続手段２３８は、電位が均等になるように、モータ電子ユニット電気接地端子２３６、モータ缶２２４及びステータ・ボディ２２８の間の確実な電気接続を保証する。その結果、電子整流モータ２１８の放出される干渉を最小限に抑えることができ、車両用流体ポンプ２１０のＥＭＣを改善することができる。

【0031】

図３は、車両用流体ポンプ１１０の、円筒状の金属製ポット３３２として設けられたモータ缶３２４と、電気接地端子３３６及び他の代替的な接続手段３３８を備えるモータ制御ユニット３２６と、を示している。

【0032】

モータ電子ユニット３２６は、モータ缶３２４のドライな側において、モータ缶底部３３４の軸方向における外側に配置されている。モータ電子ユニット３２６は、サーマル・コンパウンド３４２によって、モータ缶３２４から電気的に絶縁されていると共に、モータ缶３２４と熱的に接続されている。サーマル・コンパウンド３４２は、モータ電子ユニット３２６内で発生した熱を効率的に散逸させるために、モータ電子ユニット３２６からモータ缶３２４への熱伝達を可能とする。

【0033】

モータ電子ユニット電気接地端子３３６は、金属製リーフ・スプリング３４０として設けられた電気接続手段３３８によって、モータ缶３２４に直に電気的に接続されている。金属製リーフ・スプリング３４０は、モータ電子ユニット電気接地端子３３６に固定されていると共に、モータ缶３２４の周面３３５に電気接触している。金属製リーフ・スプリング３４０は、モータ缶３２４に対するモータ電子ユニット３２６の径方向振動を補償するために、径方向に、特に径方向内向きにプリロードを与えられている。電気接続手段３３８は、電位を等しくし、その結果、車両用流体ポンプ３１０のＥＭＣを改善するために、モータ電子ユニット電気接地端子３３６とモータ缶３２４との間の確実な電気接続を保証する。

【符号の説明】

【0034】

１１０ 車両用流体ポンプ
１１２ プラスチック製ポンプ・ハウジング
１１４ ポンプ・ホイール
１１６ ロータ・シャフト
１１８ 電子整流モータ
１２０ モータ・ステータ
１２２ 永久磁化モータ・ロータ
１２４ 円筒状の金属製モータ缶
１２６ モータ電子ユニット
１２８ ステータ・ボディ
１３０ ステータ・コイル
１３２ 円筒状の金属製ポット
１３４ モータ缶底部
１３６ 電気接地端子
１３８ 電気接続手段
１４０ 金属製コイル・スプリング
２２０ モータ・ステータ
２２４ 金属製モータ缶
２２６ モータ電子ユニット
２２８ ステータ・ボディ
２３０ ステータ・コイル
２３２ 金属製チューブ
２３３ 非金属製モータ缶キャップ
２３６ 電気接地端子
２３８ 電気接続手段
２４０ 金属製スプリング
３２４ 金属製モータ缶
３２６ モータ電子ユニット
３３２ 金属製ポット
３３４ モータ缶底部
３３５ モータ缶の周面
３３６ 電気接地端子
３３８ 電気接続手段
３４０ 金属製リーフ・スプリング
３４２ サーマル・コンパウンド
Ａ 回転軸
Ｃ１ 円筒中心線
Ｃ２ 円筒中心線

【図1】

【図2】

【図3】