JP2020197183A - 電動オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】外形寸法の小型化を可及的に実現可能な電動オイルポンプを提供する。【解決手段】電動オイルポンプ１１は、環状のステータ１３と、ステータ１３の周方向に沿って複数設けられた巻線コイル１５と、ステータ１３の径方向内側に回転自在に設けられるロータ２１と、を備える。ロータ２１は、径方向の内側壁１７ｂに複数の内歯ギア１８を有する環状のアウタロータ１７と、アウタロータ１７の軸芯Ｏ１に対し偏芯した回転軸２５で軸支されると共に、アウタロータ１７の内歯ギア１８と噛み合う複数の外歯ギア２０を有するインナロータ１９と、からなる。ステータ１３、巻線コイル１５、及びアウタロータ１７によってスイッチトリラクタンスモータからなるモータ部３３が構成される一方、内歯ギア１８及び外歯ギア２０の組み合わせによりポンプ部３１が構成される。アウタロータ１７は、複数の内歯ギア１８の各間に突極部２３を備える。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、オイルポンプを駆動するための電動モータをオイルポンプに一体に組み込んで構成された電動オイルポンプに関する。

特許文献１には、オイルポンプを駆動するための電動モータをオイルポンプに一体に組み込んで構成された電動オイルポンプの発明が開示されている。
特許文献１に係る電動オイルポンプは、オイルの吸入口及び吐出口を有するハウジングと、ハウジングの内側に配置され、径方向内側に向けて突出する複数のティースとそれぞれのティースに巻回されるコイルとを含む円筒状のステータと、ステータの内周面と間隙を有して配置され、内部に複数の永久磁石と径方向内側に向けて突出する複数の内歯ギアとを含むアウタロータと、ステータの軸芯に対して偏芯した状態でアウタロータの内側に配置され、内歯ギアと噛み合う外歯ギアを含むインナロータと、を備える。
外歯ギアと内歯ギアとの間の空間でポンプ室が形成される。吸入口と吐出口とはポンプ室に接続されている。それぞれの永久磁石は、少なくとも一部が内歯ギアの歯底円と交差するように配置されるか、又は全体が歯底円より径方向内側に配置される。

特許文献１に係る電動オイルポンプによれば、オイルポンプとオイルポンプを駆動するための電動モータとを一体化する構成を採用したため、全体として電動オイルポンプの小型化を実現できるという。

特開２０１３−２４５６１１号公報

しかしながら、特許文献１に係る電動オイルポンプでは、電動モータの回転駆動力を得るための必須構成部材として永久磁石を用いるため、部品点数が多くなるだけではなく、アウタロータに永久磁石を埋め込むためのスペースが必要になる。その結果、外形寸法の小型化を図る点で改良の余地が残されていた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、外形寸法の小型化を可及的に実現可能な電動オイルポンプを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、第１の観点に基づく発明は、オイルポンプを駆動するための電動モータを当該オイルポンプに一体に組み込んで構成された電動オイルポンプであって、前記電動モータは、スイッチトリラクタンスモータであることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、外形寸法の小型化を可及的に実現可能な電動オイルポンプを提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動オイルポンプの全体構成を表す縦断面図である。 図１Ａに示す電動オイルポンプの要部を拡大して表す図である。 本発明の実施形態に係る電動オイルポンプに備わるステータの側面図である。 本発明の実施形態に係る電動オイルポンプに備わるアウタロータの側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る電動オイルポンプについて、適宜の図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は対応する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。

〔本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１の構成〕
本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１について、図１Ａ，図１Ｂ，図２Ａ，図２Ｂを適宜参照して詳細に説明する。
図１Ａは、本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１の全体構成を表す縦断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電動オイルポンプ１１の要部であるステータ１３の内側壁１３ａ及びアウタロータ１７の周側壁１７ａを拡大して表す図である。図２Ａは、電動オイルポンプ１１に備わるステータ１３の側面図である。図２Ｂは、電動オイルポンプ１１に備わるアウタロータ１７の側面図である。

本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１は、図１Ａに示すように、オイルポンプ（ポンプ部）３１を駆動するための電動モータ（モータ部）３３を、オイルポンプ３１に一体に組み込んで構成されている。電動モータ３３は、スイッチトリラクタンスモータ（Switched Reluctance Motor）である。電動オイルポンプ１１は、例えば車両に搭載されて、車両のエンジンに潤滑油を供給する用途に用いられる。

電動オイルポンプ１１は、図１Ａに示すように、正面視で環状のステータ１３と、ステータ１３の周方向に沿って複数設けられた巻線コイル１５と、ステータ１３の径方向内側に回転自在に設けられ、永久磁石を有しないロータ２１と、を備える。

ステータ１３は、磁性材料よりなる。好ましくは、ステータ１３は、図２Ａに示すように、側面視で薄板状の電磁鋼板１２を軸方向に複数積層してなる。ステータ１３のうち径方向の内側壁１３ａには、図１Ｂに示すように、周方向の全面にわたり薄膜状（塗膜であっても構わない）の摺動部材１６が設けられている。ステータ１３は、不図示のハウジングに収容された状態で、ハウジングを介して、例えば車両の車体フレーム等の剛体部に取り付けられている。

ステータ１３には、周方向に等しい間隔をおいて、不図示のティース部が複数形成されている。銅線からなる複数の巻線コイル１５は、図１Ａに示すように、複数のティース部のそれぞれに巻回されている。図１Ａに示す例では、６つの巻線コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆが、周方向に等しい間隔をおいて設けられている。なお、巻線コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを総称する場合、「巻線コイル１５」と省略して呼ぶ。

各々の巻線コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆは、図１Ａに示す例において、アウタロータ１７の回転中心となる軸芯Ｏ１に対して点対称の部位に位置する巻線コイル１５と組み合わさって通電動作する。詳しく述べると、巻線コイル１５ａ，１５ｄ、巻線コイル１５ｂ，１５ｅ、巻線コイル１５ｃ，１５ｆ、がそれぞれ対になって通電動作する。

ロータ２１は、図１Ａに示すように、ステータ１３の径方向内側に回転自在に設けられ、正面視で環状の外周側面１７ａを有するアウタロータ１７と、アウタロータ１７の径方向内側に回転自在に設けられるインナロータ１９と、からなる。

アウタロータ１７は、磁性材料よりなる。好ましくは、アウタロータ１７は、正面視（図１Ａ参照）で環状、かつ側面視（図２Ｂ参照）で薄板状の電磁鋼板１４を軸方向に複数積層してなる。アウタロータ１７は、図１Ａに示すように、ステータ１３のうち径方向の内側壁１３ａに対し、僅かな隙間を介してアウタロータ１７の外周側面１７ａを対峙させた状態で、アウタロータ１７の回転中心となる軸芯Ｏ１において、例えば時計回りＣＷ１でステータ１３に対して回転自在に設けられている。

アウタロータ１７における径方向の内側壁１７ｂには、図１Ａに示すように、周方向に等しい間隔をおいて凹状の内歯ギア１８が都合４つ形成されている。内歯ギア１８の歯数は、スイッチトリラクタンスモータの特性上、巻線コイル１５の数（本例では６つ）よりも２少ない数になる。

アウタロータ１７に備わる複数の内歯ギア１８の各間には、径方向の寸法を厚肉に形成した突極部２３が、周方向に等しい間隔をおいて都合４つ設けられている。突極部２３は、径方向の寸法を厚肉に形成されているため、ティース部の励磁により生じた磁束の流れを導くように作用する。

すなわち、巻線コイル１５に通電すると、巻線コイル１５が巻回されているティース部が励磁される。すると、ステータ１３に備わるティース部で生じた磁気的な吸引力が、磁束の流れを導くように径方向の寸法を厚肉に形成したアウタロータ１７の突極部２３に相対的に作用する。この吸引力を用いて、ステータ１３に対してアウタロータ１７が、時計回り方向ＣＷ１に回転するように構成されている。

アウタロータ１７は、複数の電磁鋼板１４を積層した状態で樹脂モールドしてなる。これにより、アウタロータ１７における径方向の内側壁１７ｂにより区画形成されるポンプ部３１（図１Ａ参照）において、複数の電磁鋼板１４の隙間へのオイル漏れ（滲み出し）を防いで給油効率の向上を図っている。

インナロータ１９は、図１Ａに示すように、アウタロータ１７の軸芯Ｏ１に対して偏芯した軸芯Ｏ２に設けた回転軸２５で軸支されている。インナロータ１９は、アウタロータ１７の内歯ギア１８と噛み合う外歯ギア２０を都合３つ有する。インナロータ１９は、例えば、合成樹脂、セラミック等の非磁性材料よりなる。これにより、アウタロータ１７に対する磁場の影響を低減させ、これをもって電磁場の生成効率の向上を図っている。

本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１では、図１Ａに示すように、ステータ１３、巻線コイル１５、ティース部、及びアウタロータ１７によって、スイッチトリラクタンスモータからなる電動モータ（モータ部）３３が構成されている。

一方、図１Ａに示すように、アウタロータ１７の内歯ギア１８及びインナロータ１９の外歯ギア２０の組み合わせによって、内部空間ＳＰに収容されている潤滑油を所定の給油部へと送り出すオイルポンプ（ポンプ部）３１が構成されている。

〔本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１の動作について説明する。
巻線コイル１５に通電すると、巻線コイル１５が巻回されているティース部が励磁される。すると、ステータ１３に備わるティース部で生じた磁気的な吸引力が、磁束の流れを導くように径方向の寸法を厚肉に形成したアウタロータ１７の突極部２３に相対的に作用する。この吸引力を用いて、ステータ１３に対してアウタロータ１７が、時計回り方向ＣＷ１に回転する。

アウタロータ１７が時計回り方向ＣＷ１に回転すると、アウタロータ１７の内歯ギア１８に噛み合う外歯ギア２０を備えるインナロータ１９も、アウタロータ１７の軸芯Ｏ１に対して偏芯した軸芯Ｏ２に設けた回転軸２５周りで時計回り方向ＣＷ２に従動回転する。アウタロータ１７及びインナロータ１９の回転に伴って、アウタロータ１７の内歯ギア１８及びインナロータ１９の外歯ギア２０の組み合わせによって形成される内部空間ＳＰが狭くなる。その結果、内部空間ＳＰに収容されている潤滑油が所定の給油部へと送り出される。

〔本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１の作用〕
次に、本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１の作用について説明する。
本発明の第１の観点に基づく電動オイルポンプ１１は、オイルポンプ（ポンプ部）３１を駆動するための電動モータ（モータ部）３３をオイルポンプ３１に一体に組み込んで構成された電動オイルポンプ１１であって、電動モータ（モータ部）３３は、スイッチトリラクタンスモータである。

本発明の第１の観点に基づく電動オイルポンプ１１によれば、電動モータ３３は、スイッチトリラクタンスモータであるため、永久磁石を要しないので永久磁石を埋め込むためのスペースを要しない。その結果、部品点数を削減しながら、外形寸法の小型化を可及的に実現可能な電動オイルポンプを得ることができる。
また、そもそも永久磁石を要しないので、永久磁石の磁力を保持するためのネオジムやジスプロシウムといったレアアースを適用することも不要となる結果、部品点数の削減に加えて、大幅なコストダウンを図るといった副次的な効果を期待することができる。

また、本発明の第２の観点に基づく電動オイルポンプ１１は、環状のステータ１３と、ステータ１３の周方向に沿って複数設けられた巻線コイル１５と、ステータ１３の径方向内側に回転自在に設けられ、永久磁石を有しないロータ２１と、を備え、ロータ２１は、径方向の内側壁１７ｂに複数の内歯ギア１８を有する環状のアウタロータ１７と、アウタロータ１７の径方向内側に回転自在に設けられ、アウタロータ１７の軸芯Ｏ１に対し偏芯した回転軸２５で軸支されると共に、アウタロータ１７の内歯ギア１８と噛み合う複数の外歯ギア２０を有するインナロータ１９と、からなる。
ステータ１３、巻線コイル１５、及びアウタロータ１７によってスイッチトリラクタンスモータからなるモータ部３３が構成される一方、アウタロータ１７の内歯ギア１８及びインナロータ１９の外歯ギア２０の組み合わせによりポンプ部３１が構成される。
アウタロータ１７は、複数の内歯ギア１８の各間に突極部２３を備える構成を採用してもよい。

本発明の第２の観点に基づく電動オイルポンプ１１では、巻線コイル１５に通電すると、この通電により巻線コイル１５が存するステータ１３の部位が励磁される。すると、この励磁によって生じた磁気的な吸引力が、磁束の流れを導くように複数の内歯ギア１８の各間に配置されたアウタロータ１７の突極部２３に相対的に作用する。
これにより、スイッチトリラクタンスモータからなるモータ部３３の働きによってアウタロータ１７及びインナロータ１９が回転動作する。また、アウタロータ１７の内歯ギア１８及びインナロータ１９の外歯ギア２０の組み合わせにより構成されるポンプ部３１が給油動作を行う。

本発明の第２の観点に基づく電動オイルポンプ１１によれば、アウタロータ１７は、複数の内歯ギア１８の各間に突極部２３を備えるため、スイッチトリラクタンスモータからなるモータ部３３の働きによってアウタロータ１７及びインナロータ１９を回転動作させると共に、アウタロータ１７の内歯ギア１８及びインナロータ１９の外歯ギア２０の組み合わせにより構成されるポンプ部３１を給油動作させることができる。
その結果、本発明の第１の観点に基づく電動オイルポンプ１１と同様に、外形寸法の小型化を可及的に実現可能な電動オイルポンプを得ることができる。

また、本発明の第３の観点に基づく電動オイルポンプ１１では、第２の観点に基づく電動オイルポンプ１１であって、アウタロータ１７は、複数の電磁鋼板１４を軸方向に積層してなる構成を採用してもよい。

本発明の第３の観点に基づく電動オイルポンプ１１によれば、アウタロータ１７は、複数の電磁鋼板１４を軸方向に積層してなるため、本発明の第２の観点に基づく電動オイルポンプ１１と比べて、アウタロータ１７の突極部２３に作用する磁気的な吸引力を増大させることが可能となる。その結果、本発明の第２の観点に基づく電動オイルポンプ１１と比べて、給油動作が強化された電動オイルポンプを得ることができる。

また、本発明の第４の観点に基づく電動オイルポンプ１１では、第３の観点に基づく電動オイルポンプ１１であって、アウタロータ１７は、複数の電磁鋼板１４を積層状態で樹脂モールドしてなる構成を採用してもよい。

本発明の第４の観点に基づく電動オイルポンプ１１によれば、アウタロータ１７は、複数の電磁鋼板１４を積層状態で樹脂モールドしてなるため、本発明の第３の観点に基づく電動オイルポンプ１１の作用効果に加えて、アウタロータ１７における径方向の内側壁１７ｂにより区画形成されるポンプ部３１（図１Ａ参照）において、複数の電磁鋼板１４の隙間へのオイル漏れ（滲み出し）を防いで給油効率の向上を図ることができる。

また、本発明の第５の観点に基づく電動オイルポンプ１１では、第２〜第４のいずれか一の観点に基づく電動オイルポンプ１１であって、ステータ１３のうち径方向の内側壁１３ａには、周方向にわたり摺動部材１６（図１Ｂ参照）が設けられている構成を採用してもよい。

本発明の第５の観点に基づく電動オイルポンプ１１によれば、ステータ１３のうち径方向の内側壁１３ａには、周方向にわたり摺動部材１６が設けられているため、本発明の第２〜第４のいずれか一の観点に基づく電動オイルポンプ１１の作用効果に加えて、ステータ１３の内側壁１３ａと、アウタロータ１７の内側壁１７ｂとの隙間における接触抵抗を減じて、電動オイルポンプ１１の効率向上を期待することができる。また、前記隙間を介して対峙するステータ１３及びアウタロータ１７の耐摩耗性向上効果を期待することもできる。

また、本発明の第６の観点に基づく電動オイルポンプ１１では、第２〜第５のいずれか一の観点に基づく電動オイルポンプ１１であって、インナロータ１９は、非磁性材料よりなる構成を採用してもよい。

本発明の第６の観点に基づく電動オイルポンプ１１によれば、インナロータ１９は、非磁性材料よりなるため、本発明の第２〜第５のいずれか一の観点に基づく電動オイルポンプ１１の作用効果に加えて、アウタロータ１７に対する磁場の影響を低減させ、これをもって電磁場の生成効率の向上を図って、電動オイルポンプ１１の効率向上を期待することができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

例えば、本発明の実施形態に係る説明において、ステータ１３に対し６つの巻線コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを、周方向に等しい間隔をおいて設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。ステータ１３に対して設けられる巻線コイル１５の数は、必要に応じて任意の数だけ設ける構成を採用しても構わない。

また、本発明の実施形態に係る説明において、アウタロータ１７における径方向の内側壁１７ｂに、周方向に等しい間隔をおいて凹状の内歯ギア１８を都合４つ形成する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。アウタロータ１７における径方向の内側壁１７ｂに形成される内歯ギア１８の数は、必要に応じて適宜の数（ただし、スイッチトリラクタンスモータの特性上、巻線コイル１５の数（本例では６つ）よりも２少ない数）だけ設ける構成を採用しても構わない。

また、本発明の実施形態に係る説明において、アウタロータ１７に備わる複数の内歯ギア１８の各間に、径方向の寸法を厚肉に形成した突極部２３を、周方向に等しい間隔をおいて都合４つ設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。突極部２３の数は、アウタロータ１７に備わる内歯ギア１８の数に併せて、適宜調整すればよい。

また、本発明の実施形態に係る説明において、アウタロータ１７は、複数の電磁鋼板１４を積層した状態で樹脂モールドしてなる構成を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。アウタロータ１７を、積層された電磁鋼板ではない磁性材料ソリッドより構成した場合、樹脂モールドを省略しても構わない。

最後に、本発明の実施形態に係る説明において、電動オイルポンプ１１は、例えば車両に搭載されて、車両のエンジンに潤滑油を供給する用途に用いられる例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明の実施形態に係る電動オイルポンプ１１は、潤滑油の供給が必要なあらゆる装置に適用可能であることは言うまでもない。

１１ 電動オイルポンプ
１３ ステータ
１５ 巻線コイル
１６ 摺動部材
１７ アウタロータ
１７ｂ アウタロータの内側壁
１８ アウタロータの内歯ギア
１９ インナロータ
２０ インナロータの外歯ギア
２１ ロータ
２３ 突極部
２５ インナロータの回転軸
３１ オイルポンプ（ポンプ部）
３３ 電動モータ（モータ部）

Claims (6)

1. オイルポンプを駆動するための電動モータを当該オイルポンプに一体に組み込んで構成された電動オイルポンプであって、
   前記電動モータは、スイッチトリラクタンスモータである
   ことを特徴とする電動オイルポンプ。
2. 環状のステータと、
   前記ステータの周方向に沿って複数設けられた巻線コイルと、
   前記ステータの径方向内側に回転自在に設けられ、永久磁石を有しないロータと、を備え、
   前記ロータは、
   径方向の内側壁に複数の内歯ギアを有する環状のアウタロータと、
   前記アウタロータの径方向内側に回転自在に設けられ、当該アウタロータの軸芯に対し偏芯したシャフトで軸支されると共に、当該アウタロータの前記内歯ギアと噛み合う複数の外歯ギアを有するインナロータと、からなり、
   前記ステータ、前記巻線コイル及び前記アウタロータによってスイッチトリラクタンスモータからなる電動モータが構成される一方、前記アウタロータの前記内歯ギア及び前記インナロータの前記外歯ギアによりポンプ部が形成され、
   前記アウタロータは、前記複数の内歯ギアの各間に突極部を備える
   ことを特徴とする電動オイルポンプ。
3. 請求項２に記載の電動オイルポンプであって、
   前記アウタロータは、磁性材料よりなり、好ましくは複数の電磁鋼板を軸方向に積層してなる
   ことを特徴とする電動オイルポンプ。
4. 請求項３に記載の電動オイルポンプであって、
   前記アウタロータは、磁性材料よりなり、好ましくは前記複数の電磁鋼板を積層状態下で樹脂モールドしてなる
   ことを特徴とする電動オイルポンプ。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の電動オイルポンプであって、
   前記ステータのうち径方向の内側壁には、周方向にわたり摺動部材が設けられている
   ことを特徴とする電動オイルポンプ。
6. 請求項２〜５のいずれか一項に記載の電動オイルポンプであって、
   前記インナロータは、非磁性材料よりなる
   ことを特徴とする電動オイルポンプ。

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