JP2013113272A - 電動ポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】流体ポンプと流体ポンプを駆動する電動モータとドライバが一体化された小型化の電動ポンプを提供する。
【解決手段】電動ポンプ１は、ポンプ部１０と、ポンプ部１０の回転軸１５と共通の軸を含む円筒状のロータ３４と、ロータ３４の外周に間隙を有して配置される環状のステータ３３とを有するモータ部３０と、モータ部３０を制御するドライバ部５０とを備えている。回転軸１５の軸方向に垂直な方向から見たときにドライバ部５０はポンプ部１０とモータ部３０との間に配置され、軸方向から見たときにドライバ部５０の一部がポンプ部１０の少なくとも一部またはモータ部３０の少なくとも一部と重なるようにドライバ部５０が配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体ポンプと流体ポンプを駆動する電動モータとドライバが一体化された電動ポンプに関する。
従来から流体ポンプと、流体ポンプを駆動する電動モータと、電動モータに印加する駆動電流を制御するドライバを一体的に構成した電動ポンプ装置が提案されている。（例えば、特許文献１）
特許文献１では、次のような電動ポンプが開示されている。作動油を吐出するポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータが一体に形成された電動ポンプにおいて、モータのステータは樹脂製のモータハウジングに覆われている。モータハウジングのポンプ部と反対側にはドライバ部の基板が固定されており、ドライバ部を覆うようにカバーがモータハウジングに取り付けられている。このように、モータハウジングとカバーによりドライバ部の収容空間が形成されている。
特開２００５−３３７０９５号公報
しかし、特許文献１に開示されている電動ポンプでは、モータ部よりドライバ部の方が大きいため、ドライバ部の下部かつモータ部の外側にデッドスペースが生まれ、スペースを有効活用できないという問題があった。また、このような電動ポンプを、例えば車両のエンジンに取り付けた場合、エンジンからの電動ポンプの突出高さが高くなり、エンジンルーム内でのスペース確保が困難となるという問題があった。
上記問題に鑑み、本発明は、流体ポンプと流体ポンプを駆動する電動モータとドライバが一体化された小型化の電動ポンプを提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る電動ポンプの特徴構成は、ポンプ部と、前記ポンプ部の回転軸と共通の軸を含む円筒状のロータと、前記ロータの外周に間隙を有して配置される環状のステータとを有するモータ部と、前記モータ部を制御するドライバ部とを備え、前記回転軸の軸方向に垂直な方向から見たときに前記ドライバ部は前記ポンプ部と前記モータ部との間に配置され、前記軸方向から見たときに前記ドライバ部の一部が前記ポンプ部の少なくとも一部または前記モータ部の少なくとも一部と重なる点にある。
このような特徴構成とすれば、ドライバ部がモータ部の外側でかつ軸方向から見たときにドライバ部の一部がポンプ部またはモータ部の少なくとも一部と重なるように配置されるので、電動ポンプ自体を小型化することができる。
本発明に係る電動ポンプにおいては、前記ポンプ部はポンプハウジングを有しており、前記モータ部はモータハウジングを有しており、前記ドライバ部は前記ポンプハウジングと前記モータハウジングによって形成されるドライバ収容部に収容されており、前記ドライバ部は前記モータハウジングに固定されていると好適である。
このような構成とすれば、モータ部とドライバ部という電気関係の部品を全てモータハウジング側に集中させることができる。これにより、モータ部のコイルの線端部と基板との電気的接続といった電気関係の組み立てや組み立て後の検査を容易に行うことができる。
本発明に係る電動ポンプにおいては、前記ポンプ部は前記軸方向から見たときに前記ポンプ部から前記ドライバ部に亘るポンプカバーをさらに有しており、前記ドライバ収容部の前記ポンプハウジング側と前記ポンプカバーとが互いの間に放熱空間を設けた状態で接続されていると好適である。
このような構成とすれば、ドライバ部で発生した熱をポンプハウジングから放熱空間に効率よく放熱することができる。また、モータ部の外側にドライバ部を形成し、ポンプハウジングとポンプカバーとの間に放熱空間を設けた状態でも、ドライバ部を十分な強度を持って保持することができる。
本発明に係る電動ポンプにおいては、前記ドライバ部と前記ドライバ収容部を構成する前記ポンプハウジングとの間には前記ドライバ部と前記ポンプカバーの両方に接している放熱シートが配置されていると好適である。
このような構成とすれば、ドライバ部で発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。
本発明に係る電動ポンプにおいては、前記ポンプハウジングと前記モータハウジングとの界面にはガスケットが配置されており、前記ガスケットは少なくとも前記ロータと前記ドライバ部を囲むように配置されていると好適である。
このような構成とすれば、１つのガスケットでロータとドライバ部について外部からの液体の浸入を防止することができ、ガスケットの数を減らすことができる。
第一の実施形態に係る電動ポンプの平面図 電動ポンプからモータハウジングを除去した状態の斜視図 図１に示す電動ポンプのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図 第二の実施形態に係る電動ポンプの平面図 図４に示す電動ポンプのＶ−Ｖ断面図
〔第一の実施形態〕
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図１に本実施形態に係る電動ポンプ１の平面図を示す。図２に電動ポンプ１からドライバ部５０を覆っているドライバ取付部３６を除去した状態の斜視図を示す。図３に図１に示す電動ポンプのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図を示す。図３に示すように、本実施形態に係る電動ポンプ１は主にポンプ部１０とモータ部３０とドライバ部５０から構成されている。ポンプ部１０は、一端面に円形の収納凹部１８が形成されたポンプハウジング１２と、このポンプハウジング１２の収納凹部１８が形成された端面を環状の第１シール部材１３を介して液密に覆うポンプカバー１１より構成されている。ポンプハウジング１２とポンプカバー１１とは共にアルミ合金製である。ポンプハウジング１２には収納凹部１８と偏心する軸受孔１９が形成されている。軸受孔１９には回転軸１５が挿入され、軸受孔１９によって回転自在に支持されている。
収納凹部１８内に設けられたポンプ作動部１４は、外歯を成すインナロータ２２と、これと噛合する内歯を成すアウタロータ２３から構成されている。アウタロータ２３は外周面が収納凹部１８に支持され、回転自在になっている。インナロータ２２は回転軸１５と同軸となるように回転軸１５の一方の端部に圧入固着されている。回転軸１５のインナロータ２２が固着された側と反対側の端部は、円筒状の凸部２１の端面から突出している。
互いに噛合するインナロータ２２、アウタロータ２３の歯部の間には、回転に伴い容積が増減する多数のポンプ作動室２４が形成されている。このポンプ作動室２４に対応するポンプカバー１１の内面には、ポンプ作動室２４の容積が増大する範囲に沿って吸入室２５が形成され、またポンプ作動室２４の容積が減少する範囲に沿って吐出室２６が形成されている。ポンプカバー１１には、吸入室２５と連通する吸入ポート１７が形成され、ポンプハウジング１２には吐出室２６と連通する不図示の吐出ポートが形成されている。
ポンプハウジング１２において、収納凹部１８が形成されている面と反対側の面でかつポンプハウジング１２の径方向外側には、下側凹部２０が形成されている。この下側凹部２０は、モータ部３０を駆動するドライバ部５０を収容するドライバ収容部４５の一部を構成している。下側凹部２０の底面の少なくとも一部ではポンプハウジング１２の肉厚が薄くなっている。ポンプハウジング１２とポンプカバー１１との間にドライバ部５０で発生する熱を放出する放熱空間６０を有しているためである。放熱空間６０は、ポンプハウジング１２の収納凹部１８が形成されている面を凹形状に加工することにより形成される。放熱性の観点からは、下側凹部２０の底面全体が薄肉状に形成されていることが望ましい。
モータ部３０のセンサレスブラシレスＤＣモータ３１は、環状のステータ３３と、多少の隙間をおいてその内側に位置する円筒状のロータ３４により構成されている。ステータ３３とロータ３４はいずれも回転軸１５と同軸である。ロータ３４は、図３に示すように、電磁鋼板を積層した円筒状のロータヨーク４３の内部にマグネット４４を埋め込んで固着したものである。ロータ３４は、ロータヨーク４３が回転軸１５のインナロータ２２が固着された側と反対側の端部に圧入されることにより固着されている。
ステータ３３は電磁鋼板を積層したステータコア４０とコイル支持枠４２に巻回されたコイル４１から構成されている。ステータ３３は、ステータ３３と一体的に形成される樹脂製のモータハウジング３２の一部であるステータ封止部３５により覆われて、ステータ３３の内周部に有底の筒状空間３７が形成されている。ステータコア４０の内周部は筒状空間３７に露出されていてもよいし、ステータ封止部３５の樹脂により薄く覆われていてもよい。
ロータ３４は筒状空間３７においてステータ３３と対向している。このとき凸部２１の外周面は筒状空間３７と多少の間隙をおいて対向している。凸部２１の外周面には溝が形成され、第２シール部材１６が取り付けられている。この第２シール部材１６により筒状空間３７と凸部２１の間隙を封止し、筒状空間３７に浸入したオイルが電動ポンプ１の外部やドライバ部５０に流出することを防止する。
モータハウジング３２はステータ封止部３５からモータ部の径方向外側に延在する部分であるドライバ取付部３６を有している。ドライバ取付部３６において、筒状空間３７が形成されている面と同じ側の面には、上側凹部３８が形成されている。ポンプハウジング１２とモータハウジング３２とを組み合わせることにより上側凹部３８は下側凹部２０と対向して１つの閉じた空間を成し、ドライバ収容部４５が形成されている。
ドライバ部５０はコンデンサ、コンパレータ、スイッチング素子等を基板５１に実装したものである。以後、図３で基板５１がドライバ取付部３６と対向している面を基板５１の上面、その反対側を基板５１の下面と記載する。基板５１は、ドライバ取付部３６に一体的に成形された複数の取り付け用突起（不図示）にねじ固定されている。コイル４１の線端部はドライバ収容部４５の上側凹部３８内に露出している。基板５１をドライバ取付部３６に固定することにより、モータ部３０とドライバ部５０という電気関係の部品を全てモータハウジング３２側に集中させることができるので、コイル４１の線端部と基板５１との電気的接続といった電気関係の組み立てや組み立て後の検査を容易に行うことができる。
基板５１には両面に部品が実装されており、基板５１の下面には比較的高さが低くかつその実装高さがほぼ一定であるチップ部品、上側には比較的実装高さが高いディスクリート部品が実装されている。基板５１の下面とポンプハウジング１２の下側凹部２０の底面との間にはチップ部品の実装高さより大きい隙間があり、その隙間により形成される空間には放熱シート５２が挿入されている。
放熱シート５２は、シリコン系粘弾性体で構成され空気よりも熱伝導率が高い。この放熱シート５２は、ドライバ部５０に実装されたチップ部品に接触すると同時にポンプハウジング１２の下側凹部２０の底面にも接触している。これにより、ドライバ部５０で発生した熱は放熱シート５２を通じて効率よくポンプハウジング１２に伝達される。ポンプハウジング１２に伝達された熱の大半は放熱空間６０に放熱される。また、一部の熱はポンプハウジング１２からポンプ部を流通する作動油に伝達されて放熱される。
ドライバ部５０に電源や制御信号を供給するための複数の金属製のコンタクトピン５３が、基板５１に電気接続されて上方に向けて突出している。このコンタクトピン５３はモータハウジング３２と一体成形されたコンタクトハウジング３９の内部に突出している。コンタクトピン５３とコンタクトハウジング３９によりコネクタ５５を構成する。
上述したように、ドライバ収容部４５はポンプ部１０を構成するポンプハウジング１２とモータ部３０を構成するモータハウジング３２により形成されているので、ポンプ部１０とモータ部３０の境界を活用して電動ポンプ１の小型化を実現することができる。図１における破線部はドライバ部５０の基板５１を示している。これより、ドライバ部５０は、回転軸１５の軸方向から見てモータハウジング３２のステータ封止部３５と一部が重なるようにドライバ取付部３６に固定されていることがわかる。このようにドライバ収容部４５をポンプ部１０とモータ部３０の境界に形成することにより、ドライバ収容部４５をポンプ部１０やモータ部３０に近づけることができ電動ポンプ１を小型化することができる。
図２に示すように、ドライバ部５０とロータ３４を囲むようにガスケット６５が配置され、ドライバ部５０とロータ３４は外部から液体が浸入することを防ぐことができる。ガスケット６５は、モータハウジング３２のポンプハウジング１２と対向する面に成形される溝に挿入されることにより位置決めされている。この構成により、１つのガスケットでドライバ部５０とロータ３４について外部からの液体の浸入を防止することができ、特許文献１に開示された公知技術と比較してガスケットの数を減らすことができる。
図１に示すように、モータ部３０の直径方向の両端とドライバ部５０のモータ部３０から遠い側の３箇所でボルトによりモータハウジング３２からポンプハウジング１２を通してポンプカバー１１までを共締めすることにより、モータハウジング３２とポンプハウジング１２とポンプカバー１１とは一体的に連結されている。このように連結固定することにより、モータ部３０の外側にドライバ部５０を形成し、放熱空間６０を形成しても、ドライバ部を十分な強度を持って保持することができる。
電動ポンプ１では、ポンプカバー１１に振動源からの振動が伝達されて振動し、その振動によりモータハウジング３２とポンプハウジング１２とで形成されるドライバ収容部４５に固定されているドライバ部５０も振動する。しかし、ポンプハウジング１２とポンプカバー１１はアルミ合金製なので剛性が高い。さらに、モータハウジング３２とポンプハウジング１２とポンプカバー１１は共締めにより一体化されていることからドライバ収容部４５の剛性はさらに高くなる。従って、ドライバ収容部４５を構成するドライバ取付部３６は樹脂でできているにも関わらす剛性が高くなり、振動源からドライバ部５０に伝達される振動を大幅に抑制できる。また、ドライバ部５０は特許文献１に開示された公知技術に比べて、より振動源に近いところに取り付けられているので、ドライバ部５０に伝達される振動の振幅が小さくなる。
次に、電動ポンプ１の作動について説明する。ドライバ部５０により制御される電流がセンサレスブラシレスＤＣモータ３１のコイル４１に印加されて回転磁界が生じることによりロータ３４が回転する。ロータ３４の回転は回転軸１５を介してポンプ作動部１４のインナロータ２２に伝達され、インナロータ２２が回転する。これにより吸入ポート１７から吸入室２５を経てポンプ作動室２４内に吸入された作動油は、吐出室２６を経て吐出ポートから吐出される。ポンプ作動室２４に吸入された作動油の一部はポンプハウジング１２の軸受孔１９と回転軸１５の間に入り軸支部の潤滑を行いつつ筒状空間３７に浸入する。このような構成であれば作動油がステータ３３に接することによりステータ３３の冷却効率を高めることができる。ただし、第２シール部材１６が筒状空間３７とポンプハウジング１２の間に取り付けられているので、筒状空間３７に浸入したオイルが電動ポンプ１の外部やドライバ部５０に流出することはない。また、ポンプ作動部１４と筒状空間３７の間の軸受孔１９にオイルシールを設けることにより、作動油が筒状空間３７内に入らないようにする構成も可能である。
〔第二の実施形態〕
以下に、本発明の第二の実施形態について図面に基づいて説明する。図４に本実施形態に係る電動ポンプ２の平面図を示す。図５に図４に示す電動ポンプのＶ−Ｖ断面図を示す。本実施形態の電動ポンプ２において、ポンプ部１０とモータ部３０の構造は第一の実施形態に示した電動ポンプ１とほとんど同じなので説明は割愛する。
本実施形態においては、第一の実施形態における下側凹部２０がポンプハウジング１２で形成されているのではなく、専用のドライバカバー４６により形成されている点が異なる。ドライバカバー４６は樹脂により形成された凹形状の部品である。ドライバカバー４６とドライバ取付部３６とは接着または融着により接合され封止されている。基板５１の下面とドライバカバー４６の底面との間には放熱シート５２は挿入されていない。その代わり基板５１の下面とドライバカバー４６の底面との距離を短くして放熱性を確保している。
本実施形態においては、ポンプカバー１１はポンプ部１０のポンプハウジング１２と対向するように形成されており、ドライバ部５０の外側まで延在していない。ドライバ収容部４５はモータハウジング３２によってのみ支えられている。ドライバ部５０の耐振動性や耐熱性が確保できるのであれば、上述のような構成とすることができる。これにより、電動ポンプ２全体の体格を小さくすることができ、重さも軽くすることができる。
本発明は、流体ポンプと流体ポンプを駆動する電動モータとドライバが一体化された電動ポンプに用いることが可能である。
１、２ 電動ポンプ
１０ ポンプ部
１１ ポンプカバー
１２ ポンプハウジング
３０ モータ部
３２ モータハウジング
３３ ステータ
３４ ロータ
４５ ドライバ収容部
５０ ドライバ部
５２ 放熱シート
６０ 放熱空間
６５ ガスケット

Claims (5)

  1. ポンプ部と、
    前記ポンプ部の回転軸と共通の軸を含む円筒状のロータと、前記ロータの外周に間隙を有して配置される環状のステータとを有するモータ部と、
    前記モータ部を制御するドライバ部とを備え、
    前記回転軸の軸方向に垂直な方向から見たときに前記ドライバ部は前記ポンプ部と前記モータ部との間に配置され、前記軸方向から見たときに前記ドライバ部の一部が前記ポンプ部の少なくとも一部または前記モータ部の少なくとも一部と重なる電動ポンプ。
  2. 前記ポンプ部はポンプハウジングを有しており、
    前記モータ部はモータハウジングを有しており、
    前記ドライバ部は前記ポンプハウジングと前記モータハウジングによって形成されるドライバ収容部に収容されており、
    前記ドライバ部は前記モータハウジングに固定されている請求項１に記載の電動ポンプ。
  3. 前記ポンプ部は前記軸方向から見たときに前記ポンプ部から前記ドライバ部に亘るポンプカバーをさらに有しており、前記ドライバ収容部の前記ポンプハウジング側と前記ポンプカバーとが互いの間に放熱空間を設けた状態で接続されている請求項２に記載の電動ポンプ。
  4. 前記ドライバ部と前記ドライバ収容部を構成する前記ポンプハウジングとの間には前記ドライバ部と前記ポンプカバーの両方に接している放熱シートが配置されている請求項３に記載の電動ポンプ。
  5. 前記ポンプハウジングと前記モータハウジングとの界面にはガスケットが配置されており、前記ガスケットは少なくとも前記ロータと前記ドライバ部を囲むように配置されている請求項２に記載の電動ポンプ。
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