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JP4475391B2 - 電動ポンプユニット - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車載用のウォーターポンプやオイルポンプ等、液体を循環させるポンプ室と電動モータ室とが隣接して配置されたコンパクトな電動ポンプユニットに関する。
近年、環境への負荷の少ない電気自動車や、排出ガスの少ないいわゆるハイブリットカーが注目されており、実用段階に入ったものも登場している。これらの自動車は、エンジンが無いかあるいは間欠動作を行うため、従来エンジンに掛け渡した無限ベルトにより駆動されていたポンプ等の補機類は、その駆動源を電動モータに置き換える必要がある。
従来、この種の電動ポンプは、ポンプとモータとを別体として形成し、ポンプの回転軸とモータの回転軸との間を、例えばオルダムジョイント等の継ぎ手を用いて運動伝達可能に連結していた。しかしながら、このような構成の場合、一対のシャフトにそれぞれ対応して軸受やオイルシールを設けているため、部品点数が多く、装置も大型で製造コストも高くなってしまう。そこで、本出願人らは、モータの回転軸とポンプの回転軸を単一のシャフトで兼用することにより、小型で安価な電動ポンプユニットを提案している（特許文献１を参照）。
図３は、従来の電動ポンプユニットの構造を示す模式断面図であり、図４は、図３のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
この例は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられるトロコイドポンプを示したものであり、ハウジングの内部には、電動モータ室（モータ部１２）とポンプ室（ポンプ部１３）とが，隣接して形成されている。また、このハウジング内には、モータ部１２によって回転駆動される駆動軸であると同時にポンプ部１３の回転軸ともなる主軸１４が配置されており、その軸方向両端部が、このハウジングに設けられた軸受３１および３２により回転自在に支持されている。
ハウジングは、例えばアルミ合金製であり、モータ部１２のカバーとしてのモータハウジング１１ｂと、主にポンプ部１３が収納されるポンプハウジング１１ａと、このポンプハウジング１１ａの開口を密閉するポンププレート１１ｃとを連結して構成されている。このポンプハウジング１１ａは、ポンプ部１３とモータ部１２とを分画する内壁１１ｄを備えるとともに、その径方向略中央部には、主軸１４を挿通させるための貫通孔１１ｈが形成されている。なお、図中の符号１５はモータのロータコア、１６はマグネット（永久磁石）、１７は保護環、１８はモータのステータコア、１８ａはステータコアのティース部、１９はコイル、２１はトロコイドポンプのアウタロータ、３３はオイルシールである。
以上のような電動ポンプユのモータには、一般的に、表面磁石（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ：以下、ＳＰＭと省略する）構造のブラシレスモータが用いられている。
図５は、この例におけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
この図に示すように、ＳＰＭ構造のモータのロータ部は、非磁性体をコーティングした電磁鋼板を打ち抜き、積層して形成されたロータコア１５と、このロータコア１５の外周に配置された筒状マグネット（リング磁石）１６とを主体として構成されており、これらの周囲には、表面に露出したマグネット１６を保護するためのステンレス鋼等の非磁性体からなる保護環１７が嵌め入れられている。なお、ロータ部の構成として、前記筒状のマグネット１６に代わり、ロータコア１５の外周面に等分して設けた軸方向に、複数の棒状マグネットを配置した構造（セグメント方式）のものもある。
特開２２００２−３１０６５号公報
ところで、自動車に搭載する補機類は、エンジンルーム内のスペースの減少から、更にコンパクトな製品が求められている。また、これらの補機類は、省エネ（燃費向上）のための軽量化と、競争力を向上させるためのコストダウンが常に求められており、以上のような電動ポンプユニットにおいても、従来と同等の機能と信頼性を有しながらも、更に軽量で低コストの製品が要望されている。
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、部品点数が少なく、かつ、小型で安価な電動ポンプユニットを提供することを目的としている。
即ち、請求項１に記載の発明は、ハウジング内を分画する内壁に設けた孔を挿通して配設された回転軸の一端側に、流体を吸引・吐出するポンプ部が形成されているとともに、前記回転軸の他端側に、この回転軸の外周に固定されたロータコアと永久磁石とからなるロータと、このロータの周囲に配置されたティース部を有するステータコアとコイルとからなるステータと、を備えるモータ部が形成されてなる電動ポンプユニットにおいて、
前記ロータを構成する永久磁石が、前記ロータコアの内部に埋め込まれるとともに、該ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面との間に軸受すきまを設け、前記回転軸の回転をこのステータコアで支持し、
前記ステータコアが、円筒状の内周面を有する環状コアとこの環状コアの外周面から径方向に突出するティース部とを備える環状ステータコアであることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面の少なくとも一方に、非磁性体からなる固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とするものである。
以上のように、本発明の電動ポンプユニットによれば、モータのロータ部の永久磁石を保護するための保護環が必要でなく、従来の製品に対して、部品点数の削減と軽量化を達成することができる。
また、回転軸の回転をステータコアで支持する構成とすれば、従来この回転軸を支持するために配置していた転がり軸受も省略することが可能で、電動ポンプユニットを更にコンパクトにすることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施形態における電動ポンプユニットの構造を示す模式断面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
本実施形態における電動ポンプユニットも、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられるものであり、ハウジング１ａの内部には、電動モータ室（モータ部２）とポンプ室（ポンプ部３）とが隣接して形成されている。また、このハウジング内には、モータ部２によって回転駆動される駆動軸であると同時にポンプ部３の回転軸ともなる主軸４が配置されている。
ハウジング１ａは、例えばアルミ合金製であり、そのモータ部２側開口およびポンプ部３側開口には、それぞれの開口を密閉するモータプレート１ｂおよびポンププレート１ｃが配置されている。また、このハウジング１ａは、ポンプ部３とモータ部２とを分画する内壁１ｄを備えており、その径方向略中央には、主軸４を挿通させるための貫通孔１ｈが形成されている。なお、図中の符号５はモータのロータコア、６はマグネット（永久磁石）、９はコイル、２１はトロコイドポンプのアウタロータ、２２はトロコイドボンプのインナロータである。また、５ａは磁石６を挿入する穴である。
本実施形態における電動ポンプユニットの特徴は、図２に示すように、モータ部２のステータコアとして、円筒状の内周面を有する環状コア８ａと、この環状コア８ａの外周面から径方向に突出するティース部８ｂと、このティース部８ｂを支承する筒状部材８ｃとからなる環状ステータコア８が用いられている。点である。
環状ステータコア８は、周方向に途切れのない筒状内周面を有するため、このステータコア８の内周面とこれに摺接するロータコア５の外周面との間の油膜形成が容易になる。また、このステータコア８は内周面が円筒状であるため、機械加工（例えば研削加工等）により、この内周面を高精度に仕上げることが可能である。
従って、本実施形態における電動ポンプユニットは、軽量コンパクトに軽量コンパクトに構成できることは勿論、すべり軸受部での摩擦が低減されることから、長寿命で、かつ、高回転にも対応可能な電動ポンプユニットとすることができる。
なお、本発明の電動ポンプユニットにおいては、ロータコア５の外径面とこれに対向するステータコア（７、８）の内径面の少なくとも一方に、非磁性体（例えばＰＴＦＥ等おフッ素系樹脂）からなる固体潤被膜を形成してもよい。この非磁性固体潤被膜により、これらロータコアとステータコアの間の摩擦を低減することができる。
また、本発明の電動ポンプユニットにおいては、ハウジングの貫通孔周辺に、ポンプ部に循環する流体を軸封するためのオイルシールやメカニカルシール等を配置しても良い。
また、更に、モータ軸２（ロータ）に用いるマグネット６としては、希土類（特にネオジウム）磁石が好ましく、また、ロータコア５およびステータコア（７，８）として、電磁鋼板を積層して形成したものを好適に採用することができる。これらの採用により、モータを高回転化および高効率化することが可能となる。
本発明におけるモータやポンプの構造は、上記実施形態での例に限定されるものではない。例えばインペラを用いたポンプやベーンポンプ等、他の構成の電動ポンプにも適用可能であることはいうまでもない。
本発明の実施例における電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図である。 図２のＢーＢ線矢視断面図である。 従来の電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図である。 図３のＣーＣ線矢視断面図である。 従来の電動ポンプユニットにおけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
１ａ ハウジング
１ｂ モータプレート
１ｃ ポンププレート
１ｄ 内壁
１ｈ 貫通孔
２ モータ部（電動モータ室）
３ ポンプ部（ポンプ室）
４ 主軸
５ ロータコア
５ａ 穴
６ マグネット（永久磁石）
８ 環状ステータコア
９ コイル
１１ａ ポンプハウジング
１１ｂ モータハウジング
１１ｃ ポンププレート
１１ｄ 内壁
１１ｈ 貫通孔
１２ モータ部
１３ ポンプ部
１４ 主軸
１５ ロータコア
１６ マグネット（永久磁石）
１７ 保護環
１８ ステータコア
１９ コイル
２１ アウタロータ
２２ インナロータ
３１、３２ 転がり軸受
３３ オイルシール

Claims (2)

  1. ハウジング内を分画する内壁に設けた孔を挿通して配設された回転軸の一端側に、流体を吸引・吐出するポンプ部が形成されているとともに、前記回転軸の他端側に、この回転軸の外周に固定されたロータコアと永久磁石とからなるロータと、このロータの周囲に配置されたティース部を有するステータコアとコイルとからなるステータと、を備えるモータ部が形成されてなる電動ポンプユニットにおいて、
    前記ロータを構成する永久磁石が、前記ロータコアの内部に埋め込まれるとともに、該ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面との間に軸受すきまを設け、前記回転軸の回転をこのステータコアで支持し、
    前記ステータコアが、円筒状の内周面を有する環状コアとこの環状コアの外周面から径方向に突出するティース部とを備える環状ステータコアであることを特徴とする電動ポンプユニット。
  2. 前記ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面の少なくとも一方に、非磁性体からなる固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプユニット。
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