JP5880842B2

JP5880842B2 - 電動オイルポンプ装置

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Publication number: JP5880842B2
Application number: JP2012047994A
Authority: JP
Inventors: 智宏稲垣; 大野　誉洋; 誉洋大野; 西崎　勝利; 勝利西崎; 大地神田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-03-05
Also published as: JP2013183603A

Description

本発明は、電動オイルポンプ装置に関するものである。

従来、電動オイルポンプ装置には、流体（油）を循環させるオイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとを組み合わせたものがある。また、電動モータとオイルポンプとが回転軸を共用し、オイルポンプの中心軸方向に並んで配置され、モータハウジングをポンプハウジングに一体に結合して小型、軽量とした電動オイルポンプ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の技術によれば、ポンプハウジング内の作動油が回転軸の外周とポンプハウジングとの隙間を通って電動モータの回転するロータを収容するモータハウジング内の室に流入し、ロータの外周面の外側に固定されたステータとの接触により電動モータを冷却するようになっている。

特開２００２−３１７７７２号公報

上述した電動オイルポンプ装置では、電動モータのロータコアに生じる損失やステータコイルの発熱を抑えるためにオイルポンプから吐出した油の一部を電動モータ内へ供給し電動モータを冷却する方法が取られているので、吐出効率が悪くなる。そこで、吸入口から引き込んだ油を分散させ電動モータを効率よく冷却する方法が取られている。しかしながら、例えば、電動モータがエンジンルーム内のトランスミッション近傍に配置された電動オイルポンプ装置において、油の量が少ない場合や、油面がオイルポンプの吸入口より低い位置にある場合には、オイルポンプの吸入口から吸入された油は、電動モータ内部へ十分に導入されないため、油の定常的な流れを確保して電動モータ全体を常時効率よく冷却することができないことがある。また、油が流れる冷却路が電動モータから離れた位置にあると電動モータ内部を十分に冷却することができない場合がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸入口から吸入した油が電動モータの内部を経由して吸入ポートへ導入される油路を含む複数の油路を循環し電動モータを確実に冷却することができる電動オイルポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに回転可能に軸承された共通回転軸と、前記ハウジングに設けられ前記共通回転軸を駆動軸として駆動されるオイルポンプと、前記ハウジング内に設けられ前記共通回転軸をロータの回転軸として前記オイルポンプを回転駆動する電動モータと、を備えた電動オイルポンプ装置において、前記オイルポンプは、前記ハウジングの下部に油貯留部の油面より低い位置に設けられた吸入口と、前記吸入口と前記共通回転軸を挟んで反対側に設けられた吸入ポートと、前記吸入口と前記共通回転軸との間に設けられた吐出ポートとを備え、前記吸入口から吸入した油を前記電動モータの内部を経由して前記吸入ポートへ導入する油路を含む複数の油路が設けられたことを要旨とする。

上記構成によれば、吸入口に対して吸入ポートを共通回転軸の反対側に設け、吸入口から吸入した油を電動モータ内部を経由して吸入ポートへ導入する油路を含む複数の油路が設けられたことにより油の流れが形成される。これにより、油が電動モータ内部に形成された油路を流れ電動モータを確実に冷却することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、前記油路は、前記電動モータのロータの前記オイルポンプ側の外周側から内周側に連通し前記ロータの内周側を前記共通回転軸径方向に迂回して前記吸入ポートに連通するロータ内部油路と、前記電動モータの前記ロータの外周側を前記共通回転軸線方向に迂回して前記吸入ポートに連通するロータ外部油路を有し、前記ハウジングには、前記ロータの外周側端面に対向する位置に前記ロータ外部油路から前記ロータ内部油路への油の流れを規制する突起部が形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、ロータ外周側端面と対向するポンプハウジング端面に突起部を設けロータ外部油路からロータ内部油路への油の流れを規制するので、吸入口から吸入した油をロータ外部油路へ流すことができる。これにより、油が電動モータ内部に形成された長い油路を流れることになるので、電動モータを確実に冷却することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動オイルポンプ装置において、前記ロータのコアには、前記ロータ内部油路と前記ロータ外部油路とを繋ぐ前記共通回転軸線方向に貫通する複数のロータ軸線方向油路が形成されることを要旨とする。

上記構成によれば、ロータ内部油路に導入された油はロータコアに形成された複数のロータ軸線方向油路を経てロータ外部油路へ流れる。これにより、油にロータの遠心力が作用し、油が電動モータ内部に形成された油路を流れることになり電動モータを確実に冷却することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れかに記載の電動オイルポンプ装置において、前記共通回転軸は、前記ハウジング内部に漏出した油を前記吸入ポートへ還流させるために、一端が前記共通回転軸の前記オイルポンプ側端部、他端が前記ロータの前記オイルポンプと反対側の前記共通回転軸の端部において、前記ロータ外部油路に開口する共通回転軸内油路が形成されることを要旨とする。

上記構成によれば、共通回転軸に貫通した共通回転軸内油路を通して吐出圧と吸入圧との圧力差による油の流れができ、ハウジング内部に漏出した油はロータ外部油路へ流れる。これにより、油が共通回転軸内を通って電動モータ内部に形成された油路を流れることになり電動モータを確実に冷却することができる。

本発明によれば、吸入口から吸入した油が電動モータの内部を経由して吸入ポートへ導入される油路を含む複数の油路を循環し電動モータを確実に冷却することができる電動オイルポンプ装置を提供できる。

本発明の実施形態による電動オイルポンプ装置の概略構成を示す軸線方向の断面図。本発明の実施形態による電動オイルポンプ装置の油の流れを説明する図。本発明の他の実施形態を示す概略断面図。図３（ａ）に示すＡ−Ａ方向から見たロータの断面図。本発明の他の実施形態を示す概略断面図。

次に、本発明の実施形態の一例として、電動オイルポンプ装置について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電動オイルポンプ装置の概略構成を示す軸線方向の断面図である。図１に示すように、電動オイルポンプ装置１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、オイルポンプ（例えば、内接ギヤポンプ）２とオイルポンプ２を回転駆動する電動モータ（以下、ブラシレスモータという）３とが隣接して一体化されている。また、コントローラ４もモータハウジング１５内に組み込まれている。なお、図１に示すブラシレスモータ３は、ダブルスター結線された３相巻線を有するセンサレスブラシレスモータである。

オイルポンプ２は、ここではトロコイド曲線型ポンプを用いていて、トロコイド歯形を有する内歯を備えたポンプ用アウタロータ（以下、アウタロータという）１０の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ（以下、インナロータという）１１を噛み合わせ、ポンプハウジング１３内にこれらのアウタロータ１０およびインナロータ１１を偏心して回転自在に配置したポンプ部１２を構成したものである。

インナロータ１１は、回転駆動軸７におけるロータ６を形成した部分より一方に寄った部分（図１左側）に外嵌固着されて、この回転駆動軸７とともに回転するようになっている。アウタロータ１０は、このインナロータ１１の外歯よりも１歯多い内歯を備え、回転駆動軸７に対して偏心した位置を中心にポンプハウジング１３内で回転自在となるように配置されている。また、インナロータ１１は、外歯がこのアウタロータ１０の内歯に全周の一部で噛み合うとともに、各外歯がこのアウタロータ１０の内面に全周の各所でそれぞれほぼ内接しながら回転するようになっている。

したがって、ブラシレスモータ３により回転駆動軸７が回転駆動されると、このオイルポンプ２のアウタロータ１０の内歯とインナロータ１１の外歯との間隙の容積がこの回転駆動軸７の１回転の間に拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じるポンプハウジング１３に設けられた吸入ポート（インポート）３４から吐出ポート（アウトポート）３５に向けて油を送り出すポンプ動作が行われることになる。

さらに、オイルポンプ２は、ポンププレート１４の下部に油貯留部の油面より低い位置に設けられた吸入口３２と、吸入口３２と共通回転軸７を挟んで反対側のポンプハウジング１３に設けられた吸入ポート３４と、吸入口３２と共通回転軸７との間に設けられた吐出ポート３５を備え、吸入口３２から吸入された油は、吸入ポート３４および吐出ポート３５を経て吐出口３３から外部へ吐出される。

ブラシレスモータ３は、回転するモータ用ロータ（以下、ロータという）６と、このロータ６の外周面の外側に固定されたモータ用ステータ（ステータアッシー、以下、ステータという）５とで構成される。ロータ６は、回転駆動軸７の外周面に、例えば、リング形状の永久磁石８を配置して形成したものである。回転駆動軸７は、ブラシレスモータ３とオイルポンプ２とで共用する回転軸であり、両端部をポンプハウジング１３とロータ保持部材２３の内部に配置された軸受（例えば、転がり軸受）３０，３１によって回転自在に軸承されている。

ステータ５は、ロータ６の外周面の外側にわずかなエアギャップを介して分割されたステータコア９の内向きの図示しないティースを複数配置している。このステータコア９の各ティースには、コイル１７をステータコア９から絶縁するための樹脂製（例えば、ＰＰＳ）のインシュレータ２１が軸線方向両端から装着されそれぞれ３相のコイル１７が巻回されて、ステータサブアッシー１６が形成される。ステータ５は、上記ステータコア９、インシュレータ２１およびコイル１７からなる複数のステータサブアッシー１６から構成され、各ステータサブアッシー１６は、周囲を円筒状薄肉の金属製（例えば、鉄）のステータリング（以下、カラーという）２２によって、締め付け固定されている。

コイル１７の一端は、インシュレータ２１にモールドされたバスバー１８と接続されている。コイル１７のバスバー１８と係合された図示しないコイル接続部は、さらにヒュージング加工により抵抗溶接されている。また、ブラシレスモータ３の駆動出力端子となる３相のバスバー１８は、インシュレータ２１の右端部から軸線方向に平行に延びている。このバスバー１８は、モータハウジング１５と嵌合する基端部が円筒形状に、基板２７を挿通する先端部がピン形状にそれぞれ形成されている。

上記ステータ５、ロータ保持部材２３、およびバスバー１８は、モータハウジング１５と一体に樹脂モールドされ、ゴム製の円環状の図示しないシール部材（例えば、Ｏリング）が嵌め込まれ、バスバー１８の円筒状の基端部に当接しモータハウジング１５とバスバー１８との間をシールしている。さらに、シール部材の抜けを防止する樹脂製の抜け止め部材１９がモータハウジング１５の開口端を閉鎖してモータハウジング１５に溶着されている。

また、ステータコア９に装着されたインシュレータ２１には、図示しない金属製（例えば、鉄）の複数のナットがインサート成形により埋設されている。そして、ポンププレート１４からポンプハウジング１３を通して挿入された図示しないボルトをインシュレータ２１に埋設されたナットにねじ止めすることにより、ブラシレスモータ３のステータ５が固定されている。

なお、電動オイルポンプ装置１は、モータハウジング１５の端面に突出した複数のフランジ部４１を介して図示しないトランスミッションケースにねじ止め固定されている。本実施例では、軸線中心に対して周方向に等間隔で配置された３本の図示しないボルトで締結している。

ポンププレート１４およびポンプハウジング１３は、非磁性金属材料（例えば、アルミダイカスト）で構成される。ブラシレスモータ３およびコントローラ４を収容するモータハウジング１５およびカバー２５は、熱可塑性樹脂材料（例えば、ＰＰＳ）により形成される。電動オイルポンプ装置１のハウジング本体は、上記ポンププレート１４，ポンプハウジング１３、カラー２２、モータハウジング１５、およびカバー２５により構成されている。ここで、モータハウジング１５およびカバー２５は、防水カバーを形成している。

また、本実施形態の電動オイルポンプ装置１には、ブラシレスモータ３を制御するためのコントローラ４の制御基板（以下、基板という）２７がモータハウジング１５内部のオイルポンプ２と反対側に設けた制御室２４に収容されモータハウジング１５の端面にねじ止めで取り付けられている。基板２７には、直流電源を交流に変換してブラシレスモータ３の各コイル１７に駆動電流を供給するインバータ回路、およびホール素子等のセンサが検出したアウタロータ１０の回転位置の情報に基づいて、このインバータ回路を制御する制御回路からなる制御回路部２８が搭載されている。コントローラ４の制御回路部２８を構成する上記インバータ回路および制御回路のマイコンやコイル、コンデンサ等の電子部品が基板２７の両面に実装されている。

各コイル１７と接続されインシュレータ２１に絶縁支持されたブラシレスモータ３の相出力端子であるバスバー１８は、基板２７に挿通され、基板２７上の制御回路部２８に接続されている。また、モータハウジング１５の側面にはコネクタシェル２６がモータハウジング１５と一体に設けられ、その内部のコネクタピンが基板２７上の制御回路部２８と接続されている。

そして、上記構成により、制御回路部２８によって制御された駆動電流がブラシレスモータ３の各コイル１７に供給される。これにより、コイル１７に回転磁界が発生し、永久磁石８にトルクが生じてロータ６が回転駆動される。このようにして、インナロータ１１が回転駆動されると、アウタロータ１０がこれに従動して回転し、これらのアウタロータ１０の内歯と，インナロータ１１の外歯の間隙が拡縮を繰り返すので、吸入ポート３４および吐出ポート３５を通じて油を吸入・吐出するポンプ動作が行われる。

次に、図２は、本発明の一実施形態を示す電動オイルオンプ装置における油の流れを説明する図である。
図２に示すように、ポンププレート１４の吸入口３２からポンプハウジング１３内に吸入された油は、ポンプハウジング１３の吸入口油路４１を通ってロータ６の外周側下方に導入される。ここで、油は、一方はロータ外部油路３７を通って軸線方向へ、他方はポンプハウジング１３の端面とロータ６の端面との隙間によって絞られたロータ内部油路３６を通って流れる。そして、ロータ内部油路３６を経て、吸入ポート３４へ向かう矢印破線で示す流れとなる。ここで、ロータ内部油路３６は、ブラシレスモータ３のロータ６のオイルポンプ２側の外周側から内周側に連通しロータ６の内周側を共通回転軸７の径方向を経て、内周側から外周側へ連通し吸入ポート３４に連通している。このとき、ポンプハウジング１３は、ロータ６のオイルポンプ２側の外周側端面に対向する位置の全周にロータ内部油路３６への油の流れを規制する突起部４０が形成されている。このため、ポンプハウジング１３とロータ６との軸線方向の隙間が狭くなって流れに対する抵抗が大きくなり、油はロータ外部油路３７へ分岐して流れる。このロータ外部油路３７は、ブラシレスモータ３のロータ６の外周面とステータ５の内周面との隙間を共通回転軸７の軸線方向に設けられ、油は、吸入口３２側ではオイルポンプ２側から後方へ流れ、吸入ポート３４側では、後方からオイルポンプ２側へ流れる。なお、オイルポンプ２の始動時、油面の位置は吸入ポート３４より上の高さにある。

図３（ａ）は、本発明の他の実施形態を示す概略断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａ方向から見たロータの断面図である。
図３（ａ）に示すように、ロータ軸線方向油路３８は、ロータ内部油路３６とロータ外部油路３７とを繋ぎロータコア２０内部を共通回転軸７の軸線方向を斜め方向に貫通して形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、ロータ軸線方向油路３８は、ロータコア２０内部に等角度に複数（例えば、本実施形態では４５°間隔で８本）形成されている。吸入口３２からロータ６のオイルポンプ２側の外周側下方を経てロータ内部油路３６に導入された油の一部は、共通回転軸７の径方向に流れロータ６の内周側を共通回転軸７の軸線方向に向かい、ロータ軸線方向油路３８を経てロータ６の遠心力によって径方向外方へ向かいロータ外部油路３７へ流れる（矢印破線で示す）。このとき、高油温、高回転数状態においてブラシレスモータ３内を流れる油の流量はより多くなり冷却効果は大きい。

図４は、本発明の他の実施形態を示す概略断面図である。図４に示すように、共通回転軸内油路３９は、一端が共通回転軸７のオイルポンプ２側端部、他端が共通回転軸７のロータ６のオイルポンプ２と反対側の外周面端部において、ロータ外部油路３７に開口して形成される。ここで、共通回転軸７を貫通した共通回転軸内油路３９を通して吐出圧と吸入圧との圧力差による流れができ、ポンプハウジング１３内部に漏出した油は、共通回転軸内油路３９を経て共通回転軸７の径方向外方へ向かいロータ外部油路３７へ流れ、ロータ外部油路３７を軸線方向（オイルポンプ２方向）へ向かい吸入ポート３４へ還流する（矢印破線で示す）。このとき、ブラシレスモータ３内を流れる油の流量は、圧力差が高圧時において多くなり冷却効果は大きい。

次に、上記のように構成された本実施形態である電動オイルポンプ装置の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、吸入口３２に対して吸入ポート３４を共通回転軸７を挟んで反対側に設け、吸入口３２から吸入した油をブラシレスモータ３内部を経由して吸入ポート３４へ導入する油路を含む複数の油路が設けられたことにより油の流れが形成される。また、ロータ６の外周側端面と対向するポンプハウジング１３端面の全周に突起部４０を設けロータ外部油路３７からロータ内部油路３６の共通回転軸７の径方向上方への油の流れを規制したので、吸入口３２から吸入した油をロータ外部油路３７へ共通回転軸７の軸線方向（オイルポンプ２の反対方向）へ分岐して流すことができる。そして、油は、共通回転軸７の径方向および共通回転軸７の軸線方向（オイルポンプ２方向）を経て吸入ポート３４へ還流する。さらに、他の実施形態で示すロータコア２０内部を斜め方向に貫通して形成された複数のロータ軸線方向油路３８を設けることにより、上記ロータ内部油路３６に導入された油をこのロータ軸線方向油路３８を経てロータ外部油路３７を共通回転軸７の軸線方向（オイルポンプ２方向）へ流すことができる。また、共通回転軸７内に軸線方向から共通回転軸７の径方向外周面へ向かって貫通させた共通回転軸内油路３９を設けることにより、ポンプハウジング１３内部に漏出した油をこの共通回転軸内油路３９に通して、吐出圧と吸入圧との圧力差による油の流れを形成して、ロータ外部油路３７を共通回転軸７の軸線方向（オイルポンプ２方向）へ流し、吸入ポート３４へ還流させることができる。

これにより、ポンププレート１４の吸入口３２からポンプハウジング１３に吸入された油は、ブラシレスモータ３内に形成された複数の油路を分散して流れ、所定の流量が確保できるため、ブラシレスモータ３を確実に冷却することができる。また、吸入された油を吸入ポート３４へ還流させることによりポンプ吐出効率を低下させることなく、効率よくブラシレスモータ３、とくにロータ６を冷却できる。さらに、ブラシレスモータ３の発熱を抑えることで、隣接するコントローラ４の電子部品への熱の影響を低減することができる。

以上のように、本実施形態によれば、吸入口から吸入した油がブラシレスモータの内部を経由して吸入ポートへ導入される油路を含む複数の油路を循環し、ブラシレスモータを確実に冷却することができる電動オイルポンプ装置を提供できる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。

上記実施形態では、油貯蔵部の油面が共通回転軸７の線方向と水平になるようにオイルポンプ２を配置したが、共通回転軸７が油面に対して垂直となる方向にオイルポンプ２を配置してもよい。
また、上記実施形態では、ロータコア２０内部に等角度に内周側から外周側に向かって斜め方向のロータ軸線方向油路３８を形成したが、これに限定されるものでなく、ロータコア２０内部を油が流れることで冷却ができる数量、間隔、方向の油路（貫通孔）であればよい。

上記実施形態では、オイルポンプ２として内接ギヤポンプを用いる場合を示したが、これに限定されるものでなく、ベーン駆動や外接ギアなどを用いた回転型ポンプであってもよい。
また、上記実施形態では、ブラシレスモータ３を電動オイルポンプ装置１に適用する場合を示したが、これに限定されるものでなく、同様のブラシレスモータを用いた他の装置に適用してもよい。また、ブラシ付モータも適用が可能である。
さらに、上記実施形態では、ブラシレスモータ３のロータ６として、共通回転軸７の外周部にリング形状の永久磁石８を固着する場合を示したが、複数個の永久磁石８を周方向に沿って並べて配置し固着したものを用いるようにしてもよい。

１：電動オイルポンプ装置、２：オイルポンプ、３：ブラシレスモータ（電動モータ）
４：コントローラ、５：モータ用ステータ、６：モータ用ロータ、７：共通回転軸、８：永久磁石、９：ステータコア、１０：ポンプ用アウタロータ、１１：ポンプ用インナロータ、１３：ポンプハウジング、１４：ポンププレート、１５：モータハウジング、１７：コイル、２０：ロータコア、２２：カラー、２３：ロータ保持部材、２５：カバー、３０，３１：軸受け、３２：吸入口、３３：吐出口、３４：吸入ポート、３５：吐出ポート、
３６：ロータ内部油路、３７：ロータ外部油路、３８：ロータ軸線方向油路、３９：共通回転軸内油路、４０：突起部、４１：吸入口油路

Claims

ハウジングに回転可能に軸承された共通回転軸と、
前記ハウジングに設けられ前記共通回転軸を駆動軸として駆動されるオイルポンプと、
前記ハウジング内に設けられ前記共通回転軸をロータの回転軸として前記オイルポンプを回転駆動する電動モータと、を備えた電動オイルポンプ装置において、
前記オイルポンプは、前記ハウジングの下部に油貯留部の油面より低い位置に設けられた吸入口と、前記吸入口と前記共通回転軸を挟んで反対側に設けられた吸入ポートと、前記吸入口と前記共通回転軸との間に設けられた吐出ポートとを備え、前記吸入口から吸入した油を前記電動モータの内部を経由して前記吸入ポートへ導入する油路を含む複数の油路が設けられたことを特徴とする電動オイルポンプ装置。
請求項１に記載の電動オイルポンプ装置において、
前記油路は、前記電動モータのロータの前記オイルポンプ側の外周側から内周側に連通し前記ロータの内周側を前記共通回転軸径方向に迂回して前記吸入ポートに連通するロータ内部油路と、前記電動モータの前記ロータの外周側を前記共通回転軸線方向に迂回して前記吸入ポートに連通するロータ外部油路を有し、
前記ハウジングには、前記ロータの外周側端面に対向する位置に前記ロータ外部油路から前記ロータ内部油路への油の流れを規制する突起部が形成されたことを特徴とする電動オイルポンプ装置。
請求項２に記載の電動オイルポンプ装置において、
前記ロータのコアには、前記ロータ内部油路と前記ロータ外部油路とを繋なぐ前記共通回転軸線方向に貫通する複数のロータ軸線方向油路が形成されることを特徴とする電動オイルポンプ装置。
請求項１〜請求項３の何れかに記載の電動オイルポンプ装置において、
前記共通回転軸は、前記ハウジング内部に漏出した油を前記吸入ポートへ還流させるために、一端が前記共通回転軸の前記オイルポンプ側端部、他端が前記ロータの前記オイルポンプと反対側の前記共通回転軸の端部において、前記ロータ外部油路に開口する共通回転軸内油路が形成されることを特徴とする電動オイルポンプ装置。