JP5987331B2

JP5987331B2 - 電動オイルポンプ装置

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Publication number: JP5987331B2
Application number: JP2012020722A
Authority: JP
Inventors: 淳一宮木; 西崎　勝利; 勝利西崎; 大野　誉洋; 誉洋大野; 神田　尚武; 尚武神田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: EP2623784A3; CN103244408A; EP2623784B1; US20130202464A1; JP2013160079A; US9175680B2; EP2623784A2

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の具体的一例には、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。電動モータは、回転するロータと、このロータの外周面の外側に固定されたステータとで構成される。ロータは、回転駆動軸の外周面に複数個の永久磁石を周方向に沿って並べて配置したものであり、回転駆動軸は、電動モータとオイルポンプとで共用する回転軸である。また、オイルポンプのハウジングから挿入されたボルトをモータハウジングにねじ止めにより、電動モータのステータを固定するように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）。さらに、電動モータのステータはコイルを巻回したインシュレータと一体に樹脂モールドすることにより形成されている。

特開２００５−９８２６８号公報

しかしながら、オイルポンプと電動モータとを樹脂モールド部を介してボルトで締結すると、ステータの樹脂モールド部がオイルポンプのハウジングの金属面との接触によって経年変化等により、この接触部分がいわゆるクリープ変形する場合がある。これにより、ステータの反りやボルトの緩みが発生し、電動モータの回転軸に回転変動が生じる場合がある。さらにはオイルポンプのロータ部分の内歯と外歯との接触音やポンプ吐出圧力の脈動による電動オイルポンプ装置の作動音やポンプ出力（圧力、流量）の低下が発生する場合がある。

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、モータのステータの樹脂モールド部がクリープ変形することを防止し、ポンプの吐出圧力を安定化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、オイルポンプと、前記オイルポンプに軸線方向に隣接して設けられ、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、ポンププレートと、ポンプハウジングと、を備え、前記電動モータは、ステータコアと、前記ステータコアの外周側に固定された金属部材からなる円筒状の固定部材と、前記ステータコアと前記固定部材と一体にモールドされた状態で設けられた樹脂製のモータハウジングと、を備え、軸線方向に延長された前記固定部材を前記ポンプハウジングと嵌合した状態で、前記ポンププレートから前記ポンプハウジングに挿通されて、前記オイルポンプと前記ステータコアとを締結するねじを備えることを要旨とする。

上記構成によれば、電動モータのステータのステータコアは金属製の円筒状の固定部材により固定され、軸線方向に延長されたこの固定部材にオイルポンプのポンプハウジングが嵌合している。そして、オイルポンプと、ステータコアとは、ポンプハウジング内を挿通したねじにより締結されている。これにより、ポンプハウジングとステータが固定され、モータハウジングが樹脂製であっても、モータハウジングのクリープ変形が抑えられる。その結果、ステータの反りの発生やねじの緩みを防止できるので、電動モータの回転軸の回転変動がなく、オイルポンプのロータ部分の内歯と外歯との接触音や吐出圧力の脈動による電動オイルポンプ装置の作動音やポンプ出力の低下が抑制される。また、金属接触によるポンプハウジングとステータの締結ができるとともに、締結部に均等に締結力がかかりガタつきによる異音の発生を防止できる。

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、前記電動モータは、前記ステータコアが備えるインシュレータに埋設されたナットを備え、前記ねじを前記ナットに締結したことを要旨とする。上記構成によれば、ポンププレートからポンプハウジングを通して挿入されたねじをモータハウジング内のステータコアに設けたインシュレータに埋設されたナットにねじ止めすることにより、電動モータのステータが固定されている。

電動モータのステータの樹脂モールド部がクリープ変形することを防止できるので、オイルポンプと電動モータとの締結力を長期的に安定化させることができる。その結果、オイルポンプの吐出圧力により生じるオイルポンプと電動モータとを乖離させようとする力に対しても、ねじの締結部が長期的にガタつくことがない電動オイルポンプ装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動オイルポンプ装置の軸方向断面の概略構成を示す部分断面図。図１におけるＸ−Ｘ方向から見たオイルポンプ（内接ギヤポンプ）のロータ部分の断面図。

以下に、本発明の一実施形態に係る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、図２は、図１におけるＸ−Ｘ方向から見たオイルポンプのロータ部分の断面図である。図１および図２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とが隣接してユニット化（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およびインナロータ１１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プレート１４に設けられた図示しないインポートからアウトポート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。

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（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、複数個の永久磁石８を周方向に沿って並べて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）３２，３３によって回転自在に軸支されている。

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個配置している。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を形成している。また、ステータ５は、上記複数のステータサブアッシーから構成され、各ステータサブアッシーは、周囲を円筒状薄肉の金属製（例えば、鉄）のカラー（固定部材）２２によって、締め付け固定されている。

コイル１７の端部は、バスバー１８と電気的に接続されている。インシュレータ２１は、ブラシレスモータ３の駆動端子となる３本のバスバー１８と一体にモールドされている。各バスバー１８は、インシュレータ２１の右端部から中心軸に平行に延びている。

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と一体にモールドされ、モータハウジング１５とバスバー１８との間はシール部材によりシールされている。

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、複数個（例えば、６個）の金属製（例えば、鉄、銅等）のナット１６が、回転中心に対し周方向に配置され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ボルト１９をインシュレータ２１に埋設されたナット１６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。

オイルポンプ２のハウジングを構成するポンププレート１４およびポンプハウジング１３は、非磁性材料（例えば、アルミダイカスト）により形成される。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３１は、樹脂材料（例えば、熱可塑性樹脂）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３１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３１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）２８がモータハウジング１５のモータ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２８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２９が搭載されている。コントローラ４の制御回路部２９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２８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２８に挿通され、基板２８上の制御回路部２９に接続されている。また、モータハウジング１５の側面には図示しないコネクタシェル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２８上の制御回路部２９と接続されている。

ともに樹脂材料により形成されたモータハウジング１５とカバー３１とは、ここでは、スピン溶着を用いて接合されている。モータハウジング１５の開口部を覆うカバー３１の裏面側には、円環状の溶着用リブが形成されており、カバー３１を回転させながら溶着用リブを加熱溶融させ、固定した相手部品のモータハウジング１５の凹状部に押し付けることで溶着されている。さらに、ロータ６をモータハウジング１５の中心部に挿入し、ポンプハウジング１３およびポンププレート１４を取り付けステータ５に固定して電動オイルポンプ装置１が組み付けられている。

そして、上記構成により、制御回路部２９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、インポートおよびアウトポートを通じて油を吸入・吐出するポンプ動作が行われる。

次に、上記のように構成された本実施形態の電動オイルポンプ装置１の作用および効果について説明する。

上記構成によれば、ブラシレスモータ３のステータ５の分割されたステータコア９は金属製のカラー２２により固定され、軸線方向に延長されたこのカラー２２にオイルポンプ２のポンプハウジング１３が嵌合し、ポンプハウジング１３と、モータハウジング１５内のインシュレータ２１に埋設（モールド）された金属製のナット１６とは、ポンププレート１４からポンプハウジング１３を通して挿入されステータコア９を挿通する６本のボルト１９により締結されている。このとき、６個のナット１６は、ステータコア９に接触して回転中心の周方向に等間隔に配置されている。

これにより、ポンププレート１４とインシュレータ２１に埋設されたナット１６との間にあるポンプハウジング１３とステータ５が金属接触による締結によって固定され、モータハウジング１５が樹脂製であっても、モータハウジング１５がボルト１９の締結力によって経年変化等によりいわゆるクリープ変形することを防止できる。また、ステータコア９の反りが発生することがなく、ボルト１９の緩みも発生しない。さらに、インシュレータ２１に均等に複数個のナット１６を設けたので、インシュレータ２１に不均等にボルト１９の締結力がかかることを防止できるとともに、締結力のばらつきにより生じるポンプハウジング１３の樹脂モールド内部の変形や損傷から保護できる。

その結果、ステータ５の反りの発生やボルト１９の緩みを防止できるので、ブラシレスモータ３の回転駆動軸７の回転変動がなく、オイルポンプ２のロータ１０，１１部分の外歯と内歯との接触音や吐出圧力の脈動が低減し、電動オイルポンプ装置１の作動音やポンプ出力の低下が抑制される。また、ポンプハウジング１３とステータ５との締結部に均等に締結力がかかるので、ガタつきにより発生するオイルポンプ２の異音を防止できる。また、ロータ６の回転にともなうステータコア９の軸方向の振動や周方向の回転が防止されるのでブラシレスモータ３の駆動力のオイルポンプ２への伝達ロスも低減できる。さらに、ステータ５とロータ６との芯出しが精度よくでき、金属製のカラー２２の外周面に油が接触することによってブラシレスモータ３の冷却も可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、モータのステータの樹脂モールド部がクリープ変形することを防止し、モータの振動やポンプの作動音が抑制されるとともに、ポンプの吐出圧力を安定化できる電動オイルポンプを提供できる。

以上、本発明に係る一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、インシュレータ２１に６個のナット１６を回転中心に対し周方向に等間隔で配置してボルト１９で締結するようにしたが、これに限らず、均等にボルト１９の締結力が規制されれば、より少ない個数（例えば、３個を１２０度の等間隔で配置）であってもよい。

また、上記実施形態では、オイルポンプ２として内接ギヤ式ポンプを用いる場合を示したが、これに限らず、ベーン駆動や外接ギヤなどを用いた回転ポンプであってもよい。さらに、内接ギヤポンプとして、アウタロータ１０の内周側に内歯を設け、外歯を備えたインナロータ１１と噛み合わせながら偏心して回転させることにより、アウタロータ１０とインナロータ１１との間の内接する部分で仕切られた間隙の容積が拡縮変化を繰り返す内接ギヤポンプであれば、必ずしも上述のようなトロコイド曲線型ポンプには限定されない。また、アウタロータ１０の内歯やインナロータ１１の外歯は、必ずしも明確ないわゆる歯形に形成されたものに限らず、突出部、突起部または係合部であってもよい。

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３を用いた他の装置に適用してもよい。さらに、ブラシ付モータも適用が可能である。

また、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、回転駆動軸７の外周部に複数個の永久磁石８を配置し固着する場合を示したが、リング状の永久磁石を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：回転駆動軸、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、１２：ポンプ部、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、１６：ナット、１７：モータコイル、１８：バスバー、１９：ボルト（ねじ）、２１：インシュレータ、２２：カラー（固定部材）、２３：ロータ保持部材、２４：制御室、２８：基板、２９：制御回路部、３１：カバー、３２，３３：軸受

Claims

オイルポンプと、
前記オイルポンプに軸線方向に隣接して設けられ、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、ポンププレートと、ポンプハウジングと、を備え、
前記電動モータは、ステータコアと、前記ステータコアの外周側に固定された金属部材からなる円筒状の固定部材と、前記ステータコアと前記固定部材と一体にモールドされた状態で設けられた樹脂製のモータハウジングと、を備え、
軸線方向に延長された前記固定部材を前記ポンプハウジングと嵌合した状態で、前記ポンププレートから前記ポンプハウジングに挿通されて、前記オイルポンプと前記ステータコアとを締結するねじを備える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、
前記電動モータは、前記ステータコアが備えるインシュレータに埋設されたナットを備え、前記ねじを前記ナットに締結したことを特徴とする電動オイルポンプ装置。