JP2012191771A - 電動モータユニットおよび電動ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 コントローラの部品の昇温を防止できる電動モータユニットを提供する。
【解決手段】 電動モータ3および電動モータ3を制御するコントローラ4が、モータハウジング6内に収容されている。電動モータ3が、モータハウジング6に固定状に設けられたステータ27と、ステータ27の内側に配置されたロータ23とを備えている。ロータ23に、ステータ27とコントローラ4の部品32との間を遮る遮蔽壁43bが設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、たとえば自動車のトランスミッション（変速機）などに油圧を供給する油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットなどにおける電動モータユニットおよび電動モータユニットを備えた電動ポンプユニットに関する。

自動車のトランスミッションには油圧ポンプにより油圧が供給されるが、省エネルギなどの観点から停車時にエンジンを停止するいわゆるアイドルストップ（アイドリングストップ）を行う自動車では、アイドルストップ時にもトランスミッションへの油圧供給を確保するために、電動油圧ポンプが使用されるようになっている。

自動車のトランスミッション用電動油圧ポンプは、車体の限られたスペースに搭載されるため、コンパクト化が要求され、また、軽量化およびコスト低減も要求される。このような要求に応えるため、ポンプ、ポンプ駆動用電動モータおよび電動モータのコントローラが共通のユニットハウジング内に組み込まれた電動ポンプユニットが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

このような従来の電動ポンプユニットでは、ポンプを構成するポンプ本体にモータハウジングが連結され、モータハウジング内に形成された密閉状のモータ室に電動モータおよびコントローラが内蔵されている。電動モータは、モータハウジングに固定状に設けられたステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備えている。ステータは、コアにインシュレータが組み込まれ、インシュレータの部分にコイルが巻きつけられたものである。電動モータはモータ室内のポンプ本体側に配置され、ポンプ本体と反対側の電動モータの端面、たとえばインシュレータの端面にコントローラの基板が固定されている。そして、基板には、コントローラを構成するコンデンサ、ＦＥＴなどの複数の電装部品（電気部品および電子部品）が取り付けられている。

特開２００８−２１５０８８号公報

自動車用電動ポンプユニットは自動車のエンジンルーム内に配置され、電動モータのステータコイルの発熱などにより、ステータの温度が上昇し、コントローラの部品の温度も上昇する。とくに、コイルからの輻射熱を受ける部品の温度が上昇し、限界温度を超えるおそれがある。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、コントローラの部品の昇温を防止できる電動モータユニットを提供することにある。

この発明の目的は、また、軽量化およびコンパクト化を図るとともに、コントローラの部品の昇温を防止できる電動ポンプユニットを提供することにある。

この発明による電動モータユニットは、電動モータおよび電動モータを制御するコントローラがモータハウジング内に収容され、電動モータが、モータハウジングに固定状に設けられたステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備えている電動モータユニットにおいて、ロータに、ステータとコントローラの部品との間を遮る遮蔽壁が設けられていることを特徴とするものである。

ロータに設けられた遮蔽壁により、ステータからコントローラの部品への輻射による伝熱が妨げられ、部品の温度上昇が防止される。

この発明の電動モータユニットにおいて、たとえば、ロータが、ロータ本体の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製永久磁石保持部材に複数の永久磁石が保持されたものであり、遮蔽壁が、永久磁石保持部材に一体に形成されている。

この場合、永久磁石保持部材は合成樹脂製であるから、遮蔽壁を容易に形成することができる。また、永久磁石をロータ本体に接着剤で固定する必要がなく、永久磁石の剥がれのおそれがない。

この発明による電動ポンプユニットは、この発明による電動モータユニットを備え、油の吸入および吐出を行うポンプのポンプ本体にモータハウジングが固定されていることを特徴とするものである。

ポンプのポンプ本体に、ポンプ駆動用電動モータおよびコントローラを内蔵したモータハウジングが固定されているので、電動ポンプユニットの軽量化およびコンパクト化を図ることができる。

また、この発明による電動モータユニットの場合と同様、コントローラの部品の温度上昇が防止される。

この発明の電動モータユニットによれば、上記のように、コントローラの部品の昇温を防止することができる。

この発明の電動ポンプユニットによれば、上記のように、軽量化およびコンパクト化を図るとともに、コントローラの部品の昇温を防止することができる。

図１は、この発明の実施形態を示す電動ポンプユニットの主要部の縦断面図である。 図２は、図１の電動ポンプユニットの主要部の横断面図である。 図３は、図１のIII−III線に沿う拡大断面図である。 図４は、図１のIV−IV線に沿う拡大断面図である。 図５は、電動モータのロータの仮想的な分解斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明を自動車のトランスミッション用電動ポンプユニットに適用した実施形態について説明する。

図１は、この発明の実施形態を示す電動ポンプユニットの主要部の縦断面図である。以下の説明において、図１の左側を前、右側を後とする。

図１に示すように、電動ポンプユニットは、ユニットハウジング(1)内に、油の吸入および吐出を行うポンプ(2)、ポンプ駆動用電動モータ(3)ならびに電動モータ(3)のコントローラ(4)が一体に組み込まれたものである。この例では、ポンプ(2)は内接歯車ポンプ、モータ(3)は３相巻線を有するセンサレス制御ＤＣブラシレスモータである。

ユニットハウジング(1)は、ポンプ(2)のポンプ本体(5)ならびに電動モータ(3)およびコントローラ(4)を内蔵したモータハウジング(6)よりなる。

ポンプ本体(5)は、後側のポンプハウジング(7)と前側のポンププレート(8)よりなる。ポンプハウジング(7)は、前後方向と直交する方向に広がりを持つ厚肉板状のものであり、その中心に、前部が開口したポンプ室(9)が形成されている。ポンプハウジング(7)の前面に、ポンププレート(8)がＯリング(10)を介して固定され、ポンプ室(9)の前面が塞がれている。ポンプ室(9)内に、アウタギヤ(11)が回転自在に収容され、アウタギヤ(11)の内側に、これとかみ合うインナギヤ(12)が配置されている。図示は省略したが、ポンプハウジング(7)およびポンププレート(8)には、油吸入ポートおよび油吐出ポートが形成され、ポンププレート(8)には、油吸入ポートに連通する油吸入穴および油吐出ポートに連通する油吐出穴が形成されている。ポンプハウジング(7)およびポンププレート(8)は、たとえば、アルミニウム合金製である。

モータハウジング(6)は、円筒状の合成樹脂製モータケース(13)と、モータケース(13)の後端に固定された円板状の蓋(14)とからなる。モータケース(13)の前端が、Ｏリング(15)を介してポンプハウジング(7)の後面に固定されている。ポンププレート(8)、ポンプハウジング(7)およびモータケース(13)は、それらの外周から径方向外側に突出するように一体に形成された複数の連結部(8a)(7a)(13a)の部分において、ボルト(16)により互いに固定されている。モータケース(13)の後端開口が、蓋(14)により塞がれている。

ポンプハウジング(7)の後端面の中心に、モータケース(13)より小径の円筒部(7b)が一体に形成され、円筒部(7b)内の後部に設けられた軸受装置(17)により、前後方向にのびるモータ軸(18)が片持ち支持されている。この例では、軸受装置(17)は、前後に隣接する２個の転がり軸受である単列深みぞ玉軸受(19)よりなり、各軸受(19)の内輪(19a)がモータ軸(18)に固定され、外輪(19b)が円筒部(7b)に固定されている。この例では、軸受(19)はグリース潤滑の密封型軸受である。モータ軸(18)の前部は、ポンプハウジング(7)の後壁に形成された穴(21)の部分を貫通してポンプ室(9)内に進入し、その前端部にインナギヤ(12)が嵌合固定されている。円筒部(7b)内の軸受装置(17)より前側の部分とモータ軸(18)の間に、オイルシール(22)が設けられている。

円筒部(7b)より後方に突出したモータ軸(18)の後端部に、モータ(3)を構成するモータロータ(23)が固定されている。ロータ(23)は、モータ軸(18)の後端から半径方向にのびかつ軸受装置(17)の外周を囲む円筒状のロータ本体(24)の外周部に合成樹脂製の永久磁石保持部材(25)が固定状に設けられ、保持部材(25)を周方向に等分する複数箇所にセグメント形状の永久磁石(26)が保持されたものである。モータ軸(18)、ロータ(23)およびポンプ(2)のインナギヤ(12)を含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置(17)の軸方向範囲内にある。この例では、上記重心の軸方向位置が、軸受装置(17)を構成する２個の玉軸受(19)の間にある。

ロータ(23)に対向するモータケース(13)の内周に、モータ(3)を構成するモータステータ(27)が固定状に設けられている。ステータ(27)は、積層鋼板よりなるステータコア(28)にインシュレータ（合成樹脂製絶縁体）(29)が組み込まれ、インシュレータ(29)の部分にステータコイル(30)が巻きつけられたものである。この例では、ステータ(27)は、モータケース(13)の内周部に一体にモールドされている。

インシュレータ(29)の後端に、コントローラ(4)の基板(31)が固定され、基板(31)に、コントローラ(4)を構成する部品(32)が取り付けられている。図１には基板(31)の前面に取り付けられた部品(32)が１個だけ示されているが、部品は基板(31)の前面および後面の少なくとも一方の所定位置に配置される。図１に示された部品(32)は、たとえば電解コンデンサである。

図２は、モータケース(13)とステータ(27)の成型体を示す横断面図（後から見た横断面図）である。

図２に示すように、コア(28)は、環状部(28a)の内周を周方向に等分する複数箇所（この例では６箇所）に径方向内側に突出した極部(歯部）(28b)が一体に形成されたものである。各極部(28b)の先端部は周方向両側にのび、その内周面は１つの円筒面を形成している。

インシュレータ(29)は、前後１対の半体(33)(34)よりなる。各半体(33)(34)は、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）などの合成樹脂により成型され、環状部(28a)の外周面と極部(28b)の内周面を除くコア(28)の表面を覆うように、コア(28)に前後両側から組み込まれている。各半体(33)(34)には、コア(28)の極部(28b)の内周面を除く部分を覆うコイル装着部(33a)(34a)が形成されている。コア(28)の各極部(28b)において、両半体(33)(34)のコイル装着部(33a)(34a)で覆われた部分に、コイル(30)が巻かれている。後側半体(34)のコイル装着部(34a)の径方向外側の部分を周方向に等分する複数箇所（この例では６箇所）に、後方にのびた基板用突起部(34b)が一体に形成されている。各突起部(34b)の後端部の内側に、内周にめねじが形成された金属製めねじ部材(35)が埋め込まれている。

モータケース(13)は、型を用いてたとえばＰＡ６６（ポリアミド６６）などの合成樹脂をステータ(27)の外周側の部分にモールドすることにより、ステータ(27)と一体化されている。コア(28)の極部(28b)の内周面、インシュレータ(29)のコイル装着部(33a)(34a)の内周面および突起部(34b)の後端面を除いて、ステータ(27)の表面がモータケース(13)で覆われている。モータケース(13)の外周に、複数のピン(36)を備えたコネクタ(37)が一体に形成されている。

蓋(14)は、合成樹脂製で、熱溶着などの適宜な手段により、モータケース(13)の後端に固定されている。

コントローラ(4)の基板(31)は、インシュレータ(29)の突起部(34b)のめねじ部材(35)にねじはめられたねじ(39)によりインシュレータ(29)に固定されている。図示は省略したが、インシュレータ(29)とモータケース(13)の成型体には複数のバスバーが組み込まれており、これらのバスバーを用いて、ステータ(27)のコイル(30)が互いに電気的に接続されるとともに、基板(31)に電気的に接続されている。コネクタ(37)のピン(36)も、基板(31)に電気的に接続されている。

図３〜図５は、ロータ(23)の詳細を示している。図３は図１のIII−III線に沿う拡大断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う拡大断面図、図５はロータ(23)の仮想的な分解斜視図である。

ロータ本体(24)は、たとえば焼結により形成されたものであり、モータ軸(18)に固定されたフランジ部(24a)と、フランジ部(24a)の外周縁に一体に形成されて軸受装置(17)の外周を囲むようにステータ(27)の内側を前方にのびた円筒部(24b)とからなる。モータ軸(18)の後端に形成された小径部(18a)が、フランジ部(24a)の中心に形成された円形貫通穴(40)に圧入により固定されている。円筒部(24b)の外周面全体が円筒面で、外周面の横断面形状は円形である。

円筒部(24b)の両端部の外周部において、周方向に等分する複数箇所（この例では８箇所）に、回り止め凹部(41)が形成されている。この例では、凹部(41)は、円筒部(24b)の両端面の最外周部に形成されて、円筒部(24b)の端面外周部から外周面端部にわたる切欠き状のものである。

保持部材(25)は、型を用いて合成樹脂を円筒部(24b)にモールドすることにより、円筒部(24b)と一体化されている。保持部材(25)は、円筒部(24b)の両端面に密着する前後２つの円環部(42)(43)と、円筒部(24b)の外周面に密着し周方向複数箇所において両円環部(42)(43)を連結するとともに永久磁石(26)を保持する複数の棒状の連結部(44)とからなる。両円環部(42)(43)の互いに対向する面に、円筒部(24b)の凹部(41)にはまる複数の回り止め凸部(42a)(43a)が一体に形成されている。各連結部(44)には、径方向外側端部から周方向両側に張り出した２つの係合保持部(44a)が一体に形成されている。そして、隣接する連結部(44)の係合保持部(44a)の間に永久磁石(26)が軸方向から挿入されて保持されている。

保持部材(25)の後側円環部(43)に、後方に突出した円筒状の遮蔽壁(43b)が一体に形成されている。この遮蔽壁(43b)は、ステータ(27)と基板(31)上の部品(32)の間に位置し、これらの間を遮るようになっている。

ロータ本体(24)のフランジ部(24a)の貫通穴(40)に、少なくとも１つのキーみぞ(45)が形成されている。この例では、２つのキーみぞ(45)が、穴(40)の対称２箇所に形成されている。

なお、保持部材(25)はロータ本体(24)に一体に成形されたものであるから、両者は分離されることはないが、両者の構成を理解しやすくするために、図５では両者を分離した分解斜視図として示している。

上記の電動ポンプユニットにおいて、電動モータ(3)およびそれによるポンプ(2)の作動時に、とくにステータ(27)のコイル(30)の部分に発熱が生じ、それにより、ステータ(27)の部分が高温になるが、ロータ(23)の永久磁石保持部材(25)に形成された遮蔽壁(43b)により、ステータ(27)とくにコイル(30)から基板(31)上の部品(32)への輻射による伝熱が妨げられ、部品(32)の温度上昇が防止される。

ロータ本体(24)の円筒部(24b)に形成される回り止め凹部は、上記のような円筒部(24b)の端面から外周面にわたる切欠き状の凹部(41)ではなく、円筒部(24b)の端面および外周面の一方の複数箇所または両者の複数箇所に形成された有底穴でもよい。その場合、保持部材(25)の回り止め凸部は、有底穴である凹部に対応する位置に設けられる。ロータ本体が焼結体である場合、穴の加工は困難であるから、上記のような切欠き状の凹部(41)が好ましい。

上記の実施形態では、モータロータ(23)が、円筒状のロータ本体(24)の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製の永久磁石保持部材(25)に、複数の永久磁石(26)が保持されているものであるから、永久磁石(26)をロータ本体(24)に接着剤で固定する必要がなく、永久磁石(26)の剥がれのおそれがない。

上記のモータ(3)およびそのロータ(23)では、永久磁石保持部材(25)をロータ本体(24)の円筒部(24b)に一体成型するときに、穴(40)のキーみぞ(45)を位相合わせのために使用することができ、型および成型工程の簡素化が可能である。また、ロータ本体(24)に形成された貫通穴(40)にキーみぞ(45)を設けるだけであるから、ロータ本体(24)を焼結体で構成する場合の型の構造も簡素化される。

また、ロータ本体(24)の回り止め凹部(41)に永久磁石保持部材(25)の回り止め凸部(42a)(43a)がはまり合っているため、ロータ本体(24)の外周面全体が円筒面で、外周面の横断面形状が円形であっても、回転によりロータ本体(24)に対して永久磁石保持部材(25)が円周方向に滑ることがなく、永久磁石保持部材(25)の固定が確実である。そして、ロータ本体(24)の外周面が円筒面であるから、その加工が容易で、安価に製作できる。

電動ポンプユニットおよび電動モータユニットの全体構成および各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。

また、この発明は、トランスミッション用電動ポンプユニット以外の電動ポンプユニット、電動ポンプユニット以外の電動モータユニットにも適用できる。

(2) ポンプ
(3) 電動モータ
(4) コントローラ
(5) ポンプ本体
(6) モータハウジング
(23) ロータ
(24) ロータ本体
(25) 永久磁石保持部材
(26) 永久磁石
(27) ステータ
(32) 部品
(43b) 遮蔽壁

Claims (3)

1. 電動モータおよび電動モータを制御するコントローラがモータハウジング内に収容され、電動モータが、モータハウジングに固定状に設けられたステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備えている電動モータユニットにおいて、
   ロータに、ステータとコントローラの部品との間を遮る遮蔽壁が設けられていることを特徴とする電動モータユニット。
2. ロータが、ロータ本体の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製永久磁石保持部材に複数の永久磁石が保持されたものであり、
   遮蔽壁が、永久磁石保持部材に一体に形成されていることを特徴とする請求項１の電動モータユニット。
3. 請求項１または２の電動モータユニットを備え、
   油の吸入および吐出を行うポンプのポンプ本体にモータハウジングが固定されていることを特徴とする電動ポンプユニット。

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