JP2014001637A - 電動ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能を向上させることのできる電動ポンプ装置を提供する。
【解決手段】電動ポンプ装置のモータを構成するロータ４２は、ロータコア４６の外周に配置される複数の永久磁石４７と、隣り合う永久磁石４７間に配置された複数のアーム５１を有する保持器４８とを備えた。そして、アーム５１に周方向両側にそれぞれ突出して永久磁石４７を保持する爪部５４，５５を形成し、ロータ４２の回転方向前側に配置された爪部５４を軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく突出するように形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動ポンプ装置に関する。

従来、ポンプをモータにより駆動して油圧を発生させる電動ポンプ装置として、ポンプとモータとを共通のハウジングに収容して一体化したものがある。こうした電動ポンプ装置は、例えば一時停車時にエンジンを自動停止する所謂アイドルストップ機能を備えた車両に搭載されており、アイドルストップ時におけるトランスミッション等への油圧供給を確保するようになっている。

また、こうした電動ポンプ装置には、ハウジング内におけるポンプが収容されるポンプ室とモータが収容されるモータ室とが連通孔を介して連通され、作動油がモータ室を介してポンプ室に供給されるもの（例えば、特許文献１）と、ポンプ室とモータ室とが気密に区画され、作動油がポンプ室に直接供給されるもの（例えば、特許文献２）とがある。そして、前者の電動ポンプ装置では、作動油によりモータを冷却することができるといった利点がある。

特開平５−１２２９０１号公報 特開２０１０−１１２３３０号公報

近年、上記特許文献１のような電動ポンプ装置においては、より一層の高い冷却性能が求められるようになっており、さらなる冷却性能の向上を実現することのできる新たな技術の創出が求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却性能を向上させることのできる電動ポンプ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、油圧を発生させるポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記ポンプ及び前記モータを一体的に収容するハウジングとを備え、前記ハウジングには、前記モータが収容されるモータ室に開口した吸入流路及び前記ポンプが収容されるポンプ室に開口した吐出流路が形成されるとともに、前記モータ室と前記ポンプ室とを連通する連通孔が形成され、作動油は、前記モータのロータが回転して前記ポンプが駆動されることにより、前記吸入流路から前記モータ室及び前記連通孔を介して前記ポンプ室に吸入され、前記吐出流路から吐出される電動ポンプ装置において、前記ロータは、ロータコアの外周に配置された複数の永久磁石と、隣り合う前記永久磁石間に配置された複数のアームを有する保持器とを備え、前記アームには、周方向両側にそれぞれ突出して前記永久磁石を保持する爪部が形成され、前記ロータの回転方向前側に配置された前記爪部は、軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく突出するように形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、ロータの回転により爪部に当たった作動油が軸方向一端側から軸方向他端側へ流れるようになる。これにより、モータ室内において作動油の流れが停滞し難くなるため、モータの冷却性能を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動ポンプ装置において、前記ロータコアには、軸方向に貫通した流通孔が形成されたことを要旨とする。
上記構成によれば、軸方向一端側から軸方向他端側へ流れた作動油が流通孔を介して軸方向一端側に戻ることが可能になる。これにより、モータ室内において、作動油が循環し易くなり、作動油の流れがより停滞し難くなる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動ポンプ装置において、前記流通孔は、軸方向一端側の開口の方が軸方向他端側の開口よりも径方向外側に位置するように形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、流通孔内の作動油がロータの回転に伴う遠心力により軸方向他端側から軸方向一端側へ送出されるようになる。これにより、モータ室内において、作動油がより循環し易くなり、作動油の流れがより一層停滞し難くなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ポンプ装置において、前記ハウジングには、作動油の浸入が防止された状態で区画された制御室が設けられ、前記制御室には、前記モータの作動を制御する制御装置が収容されたものであって、前記モータ室の軸方向一端側に前記ポンプ室が設けられるとともに、前記モータ室の軸方向他端側に前記制御室が設けられ、前記吸入流路は、前記ハウジングにおける前記ポンプ室寄りの位置に形成されたことを要旨とする。

制御室内への作動油の浸入をより確実に防止するために、制御室と吸入流路との間には所定間隔以上の間隔を設けることが好ましく、吸入流路を制御室寄りの位置に形成する場合には、ハウジングが大型化し易くなる。そのため、上記構成のように吸入流路をポンプ室寄りの位置に形成することでハウジングの大型化を抑制することが可能になるが、この場合には吸入流路及び連通孔がモータ室内における軸方向一端側（ポンプ室側）に近接して配置されるため、軸方向他端側（制御室側）へ作動油が流れ難くなってしまう。この点、上記構成では、爪部によって作動油が軸方向他端側（制御室側）に流されるため、ハウジングの大型化を抑制しつつ、効果的に冷却性能を向上させることができる。

本発明によれば、冷却性能を向上させることのできる電動ポンプ装置を提供することができる。

一実施形態の電動ポンプ装置の断面図。 一実施形態のロータの端面図（図１のＡ−Ａ端面図）。 一実施形態のロータの側面図。 一実施形態のモータ室内における作動油の流れを示す模式図。 （ａ）〜（ｅ）は別例のロータの側面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示す電動ポンプ装置１は、例えばアイドルストップ機能を備えた車両に搭載され、アイドルストップ時におけるトランスミッション等への油圧供給を確保するために用いられる。同図に示すように、電動ポンプ装置１は、略円筒形状に形成されたハウジング２を備えている。ハウジング２内には、油圧を発生させるポンプ３、ポンプ３を駆動するモータ４、及びモータ４の作動を制御する制御装置としての制御基板５が一体的に収容されている。

詳述すると、ハウジング２は、軸方向一端側（図１における右側）が開口した有底円筒状のポンプケース１１と、ポンプケース１１の開口を閉塞するように配置されたポンププレート１２と、軸方向一端側が開口した有底円筒状のモータケース１３とを備えている。ポンプケース１１は、モータケース１３の開口端側に収容されており、モータケース１３の開口はポンププレート１２により閉塞されている。また、モータケース１３には、その底部１３ａから軸方向他端側（図１における左側）に延出される円筒状の延出部１３ｂが形成されており、延出部１３ｂの開口端は円板状のカバー１４により閉塞されている。そして、ポンプケース１１内がポンプ３を収容するポンプ室１５として構成され、モータケース１３の筒部１３ｃ内がモータ４を収容するモータ室１６として構成され、延出部１３ｂ内が制御基板５を収容する制御室１７として構成されている。つまり、モータ室１６の軸方向一端側にポンプ室１５が設けられるとともに、モータ室１６の軸方向他端側に制御室１７が設けられている。なお、ポンプケース１１及びポンププレート１２は金属材料により構成され、モータケース１３及びカバー１４は樹脂材料により構成されている。

モータケース１３の筒部１３ｃには、モータ室１６と外部とを連通する吸入流路２１が形成されており、吸入流路２１における外部に開口する外部開口２１ａ（吸入口）から作動油２２がモータ室１６内に吸入されるようになっている。吸入流路２１は、略直線状に形成されるとともに、筒部１３ｃにおけるポンプ室１５寄りの位置（軸方向一端側）に形成されている。また、ポンプケース１１の底部１１ａには、軸方向に貫通してポンプ室１５とモータ室１６とを連通する連通孔２３が形成されている。連通孔２３は、ポンプ室１５において、後述するポンプ３のアウタギア３１とインナギア３２との間の隙間がモータ４の回転に伴って大きくなる位置に形成されている。そして、ポンププレート１２には、ポンプ室１５と外部とを連通する吐出流路２４が形成されており、吐出流路２４の外部に開口する外部開口２４ａ（吐出口）からポンプ室１５内の作動油２２が吐出されるようになっている。また、吐出流路２４のポンプ室１５に開口する内部開口２４ｂは、ポンプ室１５においてアウタギア３１とインナギア３２との間に形成される隙間がモータ４の回転に伴って小さくなる位置に形成されている。

なお、制御室１７は、モータケース１３の底部１３ａによってモータ室１６からの作動油２２の浸入が防止された状態（液密）で区画されている。また、モータケース１３の筒部１３ｃとポンププレート１２との間は、Ｏリング等のシール部材２５によりシールされている。

ポンプ３には、トロコイドポンプ（内接ギアポンプ）が採用されている。具体的には、ポンプ３は、内周に歯部が形成されたアウタギア３１と、外周に歯部が形成されたインナギア３２とを備えている。そして、アウタギア３１は、ポンプ室１５内に回転可能に配置され、インナギア３２は、歯部の一部が噛合した状態でアウタギア３１の内周に配置されている。

モータ４には、ブラシレスモータが採用されている。具体的には、モータ４は、モータ室１６内に固定されるステータ４１と、ステータ４１の内周に回転可能に配置されるロータ４２とを備えている。ステータ４１は、円環状に形成されたステータコア４３のティース４３ａにコイル４４が巻回されてなる。そして、コイル４４の接続端部４４ａは、制御室１７内に引き出されて制御基板５に接続されている。なお、ステータ４１は、インサート成形によってモータケース１３と一体的に設けられており、その一部がモータケース１３の筒部１３ｃ内に埋設されている。また、ステータ４１は、上記吸入流路２１よりも軸方向他端側に配置されている。

一方、ロータ４２は、回転軸４５に固定されたロータコア４６と、ロータコア４６の外周に固定された複数（本実施形態では、８個）の永久磁石４７と、永久磁石４７の飛散を防止するための保持器４８とを備えている。回転軸４５は、ポンプケース１１の底部１１ａ及びモータケース１３の底部１３ａに設けられた軸受４９ａ，４９ｂにより回転可能に支持されるとともに、その一端部（図１における右端部）がポンプ室１５内に突出している。そして、回転軸４５の一端部には、ポンプ３のインナギア３２が一体回転可能に連結されている。

図２及び図３に示すように、ロータコア４６は、磁性材料からなり、円筒状に形成されている。永久磁石４７は、軸方向視で円弧状に湾曲した板状に形成されている。また、永久磁石４７は、周方向に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並ぶようにロータコア４６の外周面に等角度間隔で配置されている。保持器４８は、隣り合う永久磁石４７間に配置された複数（本実施形態では、８本）のアーム５１を備えている。各アーム５１はロータ４２の軸方向に延びる棒状に形成されており、アーム５１の両端は、ロータコア４６の軸端面に配置された円環状のリング体５２により連結されている。なお、本実施形態の保持器４８は、樹脂材料からなり、インサート成形によってロータコア４６と一体的に設けられている。

図２に示すように、各アーム５１は、ロータコア４６の外周面から径方向外側に延出された本体部５３と、本体部５３の径方向外側端部から周方向両側にそれぞれ突出して永久磁石４７を保持する爪部５４，５５を有している。爪部５４，５５は、永久磁石４７の外面よりも径方向外側に突出する態様で形成されており、永久磁石４７をロータコア４６との間に挟み込むようにして保持している。そして、これら爪部５４，５５によりロータ４２の回転に伴う遠心力によって永久磁石４７が飛散することが防止されている。なお、本体部５３の軸方向一端部には、周方向両側に僅かに突出した係止部（図示略）が形成されており、軸方向他端側からアーム５１間に挿入される永久磁石４７の位置決めがなされるようになっている。

このように構成された電動ポンプ装置１では、制御基板５からモータ４に駆動電力が供給されてロータ４２が一方向に回転することにより、インナギア３２が回転し、ポンプ３が駆動される。これにより、図示しない油溜まりから作動油２２が吸入流路２１を介してモータ室１６内に吸入され、さらに連通孔２３を介してポンプ室１５内に吸入される。そして、ポンプ室１５から吐出流路２４を介してトランスミッション等に作動油２２が吐出される。このように電動ポンプ装置１では、作動油２２がモータ室１６を介してポンプ室１５に吸入されるため、作動油２２によってモータ４及び制御基板５が冷却されるようになっている。

次に、本実施形態の電動ポンプ装置におけるモータ室内で作動油を循環させるための構成について説明する。
図３に示すように、ロータ４２の回転方向前側に配置された爪部５４は、ロータ４２の径方向視で、軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく回転方向前側に突出するように形成されている。具体的には、爪部５４は、軸方向他端側から軸方向一端側に向かうにつれて徐々にその突出量が大きくなるように形成されている。図２に示すように、爪部５４の周方向端面５４ａは、ロータ４２の軸方向視で、径方向に沿って平行に延びる直線状に形成されている。つまり、周方向端面５４ａは、軸方向視でロータ４２の回転方向と直交するように形成されている。また、図３に示すように、周方向端面５４ａは、ロータ４２の径方向視で、軸方向に対して一定角度で傾斜した直線状に形成されている。なお、ロータ４２の回転方向後側に配置された爪部５５の周方向端面５５ａは、ロータ４２の軸方向視で、径方向に沿って平行に延びる直線状に形成されるとともに、ロータ４２の径方向視で、軸方向に沿って平行に延びる直線状に形成されている。また、図１及び図２に示すように、ロータコア４６には、軸方向に貫通した複数（本実施形態では、４つ）の流通孔５７が形成されている。流通孔５７は、ロータコア４６の軸方向一端側の開口５７ａが軸方向他端側の開口５７ｂよりも径方向外側に位置するように直線状に傾斜して形成されている。

次に、本実施形態の電動ポンプ装置の作用について説明する。
ステータ４１のコイル４４に駆動電力が供給されてロータ４２が回転すると、各アーム５１の回転方向前側に配置された爪部５４の周方向端面５４ａに作動油２２が当たる。そして、図４に示すように、爪部５４は軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく突出するように形成されているため、周方向端面５４ａに当たった作動油２２は、軸方向一端側から軸方向他端側へ流れるようになる。また、ロータコア４６には、軸方向に貫通した流通孔５７が形成されているため、上記のように爪部５４によって軸方向他端側へ流れてきた作動油２２は、流通孔５７を介して軸方向一端側へ流れる。ここで、本実施形態の流通孔５７は、軸方向一端側の開口５７ａの方が軸方向他端側の開口５７ｂよりも径方向外側に位置するように直線状に傾斜しているため、流通孔５７内の作動油２２は、ロータ４２の回転に伴う遠心力により軸方向他端側から軸方向一端側へ送出される。これにより、作動油２２がモータ室１６内で循環するようになり、モータ室１６内において作動油２２の流れが停滞し難くなる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ロータ４２の回転方向前側に配置された爪部５４を軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく突出するように形成することで、作動油２２を軸方向一端側から軸方向他端側へ流し、モータ室１６内において作動油２２の流れを停滞し難くしたため、モータ４の冷却性能を向上させることができる。

（２）ロータコア４６に軸方向に貫通した流通孔５７を形成したため、モータ室１６内において作動油２２が循環し易くなり、作動油２２の流れをより停滞し難くすることができる。

（３）流通孔５７を軸方向一端側の開口５７ａが軸方向他端側の開口５７ｂよりも径方向外側に位置するように傾斜して形成し、流通孔５７内の作動油２２が遠心力により軸方向他端側から軸方向一端側へ送出されるようにしたため、モータ室１６内において作動油２２がより循環し易くなり、作動油２２の流れをより一層停滞し難くすることができる。

（４）モータ室１６の軸方向一端側にポンプ室１５を設けるとともに、モータ室１６の軸方向他端側に制御室１７を設け、吸入流路２１をモータケース１３の筒部１３ｃにおけるポンプ室１５寄りの位置に形成した。

ここで、制御室１７内への作動油２２の浸入をより確実に防止するために、制御室１７と吸入流路２１との間には所定間隔以上の間隔を設けることが好ましく、吸入流路２１を制御室１７寄りの位置に形成する場合には、ハウジング２が大型化し易くなる。そのため、吸入流路２１をポンプ室１５寄りの位置に形成することでハウジング２の大型化を抑制することが可能になるが、この場合には吸入流路２１及び連通孔２３がモータ室１６内における軸方向一端側（ポンプ室１５側）に近接して配置されるため、軸方向他端側（制御室１７側）へ作動油２２が流れ難くなってしまう。この点、本実施形態では、爪部５４によって作動油２２が軸方向他端側（制御室１７側）に流されるため、ハウジング２の大型化を抑制しつつ、効果的に冷却性能を向上させることができる。

（５）爪部５４の突出量を、軸方向他端側から軸方向一端側に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成したため、爪部５４に当たった作動油２２を軸方向一端側から軸方向他端側へ好適に流すことができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、爪部５４の周方向端面５４ａを、ロータ４２の径方向視で、軸方向に対して一定角度で傾斜した直線状に形成し、爪部５４を軸方向他端側から軸方向一端側に向かうにつれてその突出量が徐々に大きくなるようにした。しかし、これに限らず、例えば図５（ａ）に示すように、周方向端面５４ａの軸方向両端が丸みを帯びた形状となるようにしてもよい。また、例えば図５（ｂ）に示すように、周方向端面５４ａの傾斜角が軸方向一端側に向かうにつれて徐々に大きくなる円弧状としたり、例えば図５（ｃ）に示すように、周方向端面５５ａの傾斜角が軸方向一端側に向かうにつれて徐々に小さくなる円弧状としたりしてもよい。さらに、例えば図５（ｄ）に示すように、周方向端面５５ａの傾斜角が軸方向一端側に向かうにつれて徐々に大きくなった後、再び徐々に小さくなるＳ字状としてもよい。さらにまた、爪部５４を軸方向他端側から軸方向一端側に向かうにつれてその突出量が徐々に大きくならなくともよく、例えば図５（ｅ）に示すように、爪部５４の突出量が段階的に大きくなるようにしてもよい。なお、ロータ４２の軸方向視で、周方向端面５４ａを径方向に対して非平行となる、すなわち周方向端面５４ａを回転方向に対して直交しないように形成してもよい。要は、爪部５４が軸方向他端側よりも軸方向一端側の方で大きく突出すれば、爪部５４の形状は適宜変更可能である。

なお、爪部５５を爪部５４と同様に軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく突出するように形成してもよい。
・上記実施形態において、吸入流路２１を筒部１３ｃおける制御室１７寄りの位置に形成してもよい。

・上記実施形態において、モータ室１６の軸方向一端側に制御室１７を設けるとともに、モータ室１６の軸方向他端側にポンプ室１５及び吸入流路２１を設けてもよい。
・上記実施形態では、流通孔５７を直線状に傾斜して形成したが、これに限らず、軸方向一端側の開口５７ａが軸方向他端側の開口５７ｂよりも径方向外側に位置すれば、例えば流通孔５７を曲線状に形成してしてもよい。また、ロータコア４６の中心から開口５７ａ，５７ｂまでの径方向に沿った距離が等しくなるように流通孔５７を形成してもよく、例えば流通孔５７を軸方向と平行な直線状に形成してもよい。さらに、流通孔５７の数は、１つでもよく、適宜変更可能である。なお、ロータコア４６に流通孔５７を形成しなくてもよい。

・上記実施形態では、保持器４８をインサート成形によってロータコア４６と一体的に設けたが、例えば保持器４８を射出成形により別途形成し、ロータコア４６に組み付けるようにしてもよい。

・上記実施形態において、制御基板５をハウジング２内に一体的に収容せず、ハウジング２の外部に配置してもよい。
・上記実施形態において、ポンプ３にベーンポンプ等の他のポンプを採用してもよく、またモータ４にブラシレスモータ以外の他のモータを採用してもよい。

・上記実施形態では、本発明をアイドルストップ時におけるトランスミッション等への油圧供給を確保するための電動ポンプ装置１に適用したが、これに限らず、例えば油圧パワーステアリングに油圧供給するもの等に適用してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動ポンプ装置において、前記爪部の突出量は、軸方向他端側から軸方向一端側に向かうにつれて徐々に大きくなることを特徴とする電動ポンプ装置。上記構成によれば、爪部に当たった作動油を軸方向一端側から軸方向他端側へ好適に流すことができる。

１…電動ポンプ装置、２…ハウジング、３…ポンプ、４…モータ、５…制御基板、１１…ポンプケース、１２…ポンププレート、１３…モータケース、１４…カバー、１５…ポンプ室、１６…モータ室、１７…制御室、２１…吸入流路、２２…作動油、２３…連通孔、２４…吐出流路、４２…ロータ、４５…回転軸、４６…ロータコア、４７…永久磁石、４８…保持器、５１…アーム、５２…リング体、５３…本体部、５４，５５…爪部、５４ａ，５５ａ…周方向端面、５７…流通孔、５７ａ，５７ｂ…開口。

Claims (4)

1. 油圧を発生させるポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記ポンプ及び前記モータを一体的に収容するハウジングとを備え、
   前記ハウジングには、前記モータが収容されるモータ室に開口した吸入流路及び前記ポンプが収容されるポンプ室に開口した吐出流路が形成されるとともに、前記モータ室と前記ポンプ室とを連通する連通孔が形成され、
   作動油は、前記モータのロータが回転して前記ポンプが駆動されることにより、前記吸入流路から前記モータ室及び前記連通孔を介して前記ポンプ室に吸入され、前記吐出流路から吐出される電動ポンプ装置において、
   前記ロータは、ロータコアの外周に配置された複数の永久磁石と、隣り合う前記永久磁石間に配置された複数のアームを有する保持器とを備え、
   前記アームには、周方向両側にそれぞれ突出して前記永久磁石を保持する爪部が形成され、
   前記ロータの回転方向前側に配置された前記爪部は、軸方向一端側の方が軸方向他端側よりも大きく突出するように形成されたことを特徴とする電動ポンプ装置。
2. 請求項１に記載の電動ポンプ装置において、
   前記ロータコアには、軸方向に貫通した流通孔が形成されたことを特徴とする電動ポンプ装置。
3. 請求項２に記載の電動ポンプ装置において、
   前記流通孔は、軸方向一端側の開口の方が軸方向他端側の開口よりも径方向外側に位置するように形成されたことを特徴とする電動ポンプ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ポンプ装置において、
   前記ハウジングには、作動油の浸入が防止された状態で区画された制御室が設けられ、
   前記制御室には、前記モータの作動を制御する制御装置が収容されたものであって、
   前記モータ室の軸方向一端側に前記ポンプ室が設けられるとともに、前記モータ室の軸方向他端側に前記制御室が設けられ、
   前記吸入流路は、前記ハウジングにおける前記ポンプ室寄りの位置に形成されたことを特徴とする電動ポンプ装置。