JP6315953B2 - 電動モータ及び電動ポンプ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、複数相のコイルが巻装されたステータと、回転軸に固定され、ステータに対して回転自在に支持されたロータと、有底筒状に形成され、ステータ及びロータが収容されたモータハウジングと、モータハウジングの開口部を閉塞するブラケットユニットとを備えたブラシレスモータが記載されている。
ここで、ロータを構成する回転軸の一端は、モータハウジングのエンド部(底部)に設けられた軸受に回転自在に支持されている。一方、回転軸の他端は、ブラケットユニットに設けられた軸受に回転自在に支持されている。
また、ロータの支持固定作業とブラケットユニットの組み付け作業とを同時に行う必要があるので、モータハウジングの軸受とブラケットユニットの軸受との芯出しが、モータハウジングに対するブラケットユニットの組み付け精度に影響されてしまうという課題がある。
このため、第1軸受の組み付け作業を簡素化できると共に、第1軸受の位置決めを容易に行うことができる。
これに加え、軸受ホルダに位置決め部が設けられているので、第1軸受の位置精度を向上させることができる。
また、ホルダ本体及び軸受プレートの形成誤差を軸受プレートにより吸収できる。そして、これらホルダ本体と軸受プレートとにより、第1軸受をガタつかせることなく確実に保持できる。
上記の課題を解決するために、前記スプリングプレートは、前記バスバーリングユニットに接触するように、かつ径方向の外側に配置される本体部と、前記本体部よりも径方向の内側に配置され、前記段差部に当接する弾性変形可能な複数の脚部とを備えていることを特徴とする。
このため、第1軸受の組み付け作業を簡素化できると共に、第1軸受の位置決めを容易に行うことができる。
これに加え、軸受ホルダに位置決め部が設けられているので、第1軸受の位置精度を向上させることができる。
また、ホルダ本体及び軸受プレートの形成誤差を軸受プレートにより吸収できる。そして、これらホルダ本体と軸受プレートとにより、第1軸受をガタつかせることなく確実に保持できる。
(電動ポンプ)
次に、この発明の第1実施形態を図1〜図12に基づいて説明する。
図1は、電動ポンプの斜視図、図2は、電動ポンプの中心軸Oを含む縦断面図である。
図1、図2に示すように、電動ポンプ1は、例えばハイブリッド車両の駆動用モータや、この駆動用モータと連結されるギヤボックス等にオイルを圧送するためのものである。電動ポンプ1は、ハウジング10と、ハウジング10の内部に収納されブラシレスモータ20と、ブラシレスモータ20を制御するための制御装置50と、ハウジング10の外部に設けられブラシレスモータ20により駆動されるポンプ部90とを備えている。
ここで、電動モータ70及びポンプ部90は、電動ポンプ1の中心軸Oと共通の中心軸を有している。以下の説明では、中心軸Oに沿う方向を軸方向といい、中心軸Oと直交する方向を径方向といい、中心軸O回りに周回する方向を周方向という。
図3は、モータケースを開口部側からみた斜視図である。
図3に詳示するように、モータケース11は略円筒状の筒部11aを有しており、この筒部11aの底部13とは反対側が開口部12になっている。開口部12の内周縁の形状は、筒部11aの形状と同様に略円形状になっている。そして、筒部11aの開口部12側の端面11bには、制御装置50を取り付けるための制御装置配設部40が一体成形されている。
(ステータ)
このように構成されたモータケース11内に、ブラシレスモータ20を構成するステータ21とロータ31とが収納されている。
より具体的には、図2に示すように、筒部11aの内周面に、ステータ21が接着や圧入等の固定手段により固定されている。ステータ21は、略円筒状のステータコア21aにより形成されている。ステータコア21aは、例えばプレス加工によって周方向に所定数(例えば、この第1実施形態では9個)に分割された状態で略環状に打ち抜かれた金属板(電磁鋼板)を軸方向に複数枚積層したものであって、コイル26を巻装するためのティース23が放射状に複数(例えば、この第1実施形態では9本)形成されている。
また、各インシュレータ25には、モータケース11の開口部12側(図2参照)における周方向両端部に、それぞれ一対の位置決め凹部25aが形成されている。
図4は、バスバーリングユニット、ステータ及びスプリングプレートの斜視図である。尚、図4における上側は、モータケース11の開口部12側(図2における上側)に相当し、図4における下側は、モータケース11の底部13側(図2における下側)に相当する。
図2、図4に示すように、各ティース23に巻装されているコイル26の端末部26aは、モータケース11の開口部12側(図2参照)に向かって引き出されて、バスバーリングユニット120と接続されている。
各バスバーリング122には、それぞれバスバーリングホルダ121の径方向の外側に延出された接続端子123を一体的に備えている。接続端子123の先端には、二又状に設けられた一対の爪部123a,123aと、一対の爪部123a,123aの間からモータケース11の開口部12側(図2参照)に延びる接合部123bと、が形成されている。
バスバーリングユニット120の外周面には、所定位置に軸方向に沿うように保持溝126が複数箇所に形成されている。この第1実施形態の保持溝126は、一定の幅を有して形成されており、所定位置に2箇所に設けられている。また、バスバーリングユニット120の第二端面120bにおける保持溝126に対応する位置には、軸方向に凹んだ保持凹部126aが形成されている。
バスバーリングユニット120の第一端面120a側には、スプリングプレート130が設けられている。スプリングプレート130は、バスバーリングユニット120をステータ21側(インシュレータ25側)に付勢する平板状の板ばね部材であり、例えば鉄やステンレス等の金属板部材をプレス等により打ち抜くことにより、全体として平面視で略リング状に形成されている。
図5に示すように、スプリングプレート130は、径方向の外側に配置される本体部131と、本体部131よりも径方向の内側に配置される複数(例えば、この第1実施形態では5本)の脚部132とを備えている。
スプリングプレート130の本体部131は、平面視で略C字形状に形成されており、図4に示すように、バスバーリングユニット120の第一端面120a上に面接触した状態で配置される。スプリングプレート130の本体部131の外径は、バスバーリングユニット120の外径と同等に設定されている。
バスバーリングユニット120の第一端面120a上に、スプリングプレート130の本体部131を配置したとき、略C字形状に形成された本体部131の分断部分には、給電端子125a〜125cの基端部の壁部124aが配置される。
尚、符号135は、コイル26と接続端子123との電気的接続作業を行う際の逃げ溝である。
図6に示すように、スプリングプレート130の本体部131における径方向の外側には、軸方向に沿ってステータ21側(図4における下側)に延びる保持爪部133が複数(例えば、この第1実施形態では2本)形成されている。図4に示すように、保持爪部133は、バスバーリングユニット120の外周面に形成された保持溝126に対応する位置に形成されている。保持爪部133は、バスバーリングユニット120の第一端面120a上にスプリングプレート130の本体部131を配置したときに、保持溝126内に配置される。
とりわけ、ステータ21の径方向の内側にロータ31(図2参照)を配置する際、ロータ31のマグネット33(図2参照)によりスプリングプレート130が吸引されて、スプリングプレート130が所定位置からズレたり、バスバーリングユニット120から脱落したりするのを抑制できる。よって、スプリングプレート130を組付ける際の組付性を向上できる。
図2、図3に示すように、脚部132の先端部132aは、軸方向に沿って弾性変位可能となっており、後述するベアリングユニット3に当接している。ベアリングユニット3は、モータケース11に一体成形されている制御装置配設部40の配設用開口41内に収納され、さらに、モータケース11の端面11b上に載置されている。
図7は、電動ポンプの分解斜視図、図8は、図2のベアリングユニットの部分の拡大図、図9は、ベアリングユニットの斜視図、図10は、ベアリングユニットの分解斜視図である。
図7〜図10に示すように、ベアリングユニット3は、ロータ31の回転シャフト35を回転自在に支持するためのベアリング5と、このベアリング5を保持するためのベアリングホルダ4とを有している。ベアリングホルダ4は、例えば鋼板材をプレス加工して形成されたホルダ本体140、及び例えばステンレス製の板状からなるベアリングプレート141を、重ね合わせたものである。
図11、図12に詳示するように、ホルダ本体140は、板状のベース部142を有している。ベース部142は、モータケース11の端面11bに形成されている配設用開口41(図3参照)に対応するように、平面視略長方形状に形成されている。また、ベース部142の中央の大部分には、図8中、下側に向けて平面視略円形状の段差部144が形成されている。
ここで、図12に二点鎖線で示すように、全ての凸部145に接する円のうち、径方向外側に形成される外接円GEの直径E1は、モータケース11の開口部12の内径E2(図3参照)と略一致するように設定されている。
このように形成されたホルダ本体140は、凸部145をモータケース11の開口部12側に向けた状態でモータケース11の端面11b上に載置される。これにより、モータケース11の開口部12に複数の凸部145が点接触にてインロー嵌合された状態で、モータケース11の端面11bとホルダ本体140のベース部142とが当接する。
ベアリングプレート141の中央部分、つまり、ホルダ本体140の有底筒状部143に対応する部位には、開口部149が形成されている。この開口部149の直径E3と、有底筒状部143に形成されている開口部143cの直径E4は、略同一に設定されている。すなわち、ベアリングプレート141の開口部149の周囲は、ベアリング5の外輪5aのみに当接するようになっている。
また、ベアリングプレート141には、ホルダ本体140のベース部142に形成された貫通孔142aに対応する部位に、貫通孔141aが形成されている。この貫通孔141aにもボルト146が挿通される。すなわち、ベアリングプレート141は、ホルダ本体140と共に、モータケース11に共締め固定されるようになっている。
切起し部148は、ベアリングユニット3の組み立て前は、ベース部142に対して略直交するか、又はやや外側に拡がるように切起されている。そして、ホルダ本体140とベアリングプレート141とを重ね合わせ、凹部153に切起し部148を挿入した後、内側に折り曲げるようになっている(詳細は後述する)。
尚、ベアリングユニット3の段差部144には、ボルト等が配置されないので、スプリングプレート130の脚部132を自由にレイアウトすることができる。例えば、この第1実施形態では、脚部132の本数が5本に設定されているが(図5参照)、5本に限られず、4本以下であっても5本以上であってもよい。
ポンプ部90は、所謂トロコイドポンプであり、モータケース11の外端面14に取り付けられたポンプケース91と、ポンプケース91内に設けられたインナロータ92及びアウタロータ93と、軸方向の外側からポンプケース91を覆うポンプカバー94とにより形成されている。ポンプケース91は、例えば鉄(炭素鋼)やアルミニウム等の金属材料により枠状に形成されており、内側が軸方向視で円形状のポンプ収納部91aとなっている。
尚、複数のボルト96によってポンプケース91をモータケース11の外端面14に締結すると、Oリング97、Oリング98が軸方向に圧縮されることで各部のシール性を発揮するようになっている。
制御装置50は、主に本体部分を構成する板状のバスバーユニット本体53と、ブラシレスモータ20(図2参照)を駆動するモータ駆動ユニット66と、モータ駆動ユニット66を制御するモータ制御ユニット71と、外部電源から供給される電流のノイズを抑制する複数の雑防素子80とにより構成されている。
尚、以下の説明では、制御装置50におけるモータケース11の外側の面を第一主面51とし、第一主面51とは反対側であって、モータケース11の内側の面を第二主面52として説明する。
ベース部54は、平面視で略長方形状の板状に形成されており、例えばモールド成形することにより内部に複数のバスバー100を設けている。ベース部54の第二主面52側であって、フランジ部42の貫通孔43に対応する部位に、コネクタ部58が立設されている。そして、第二主面52を制御装置配設部40に載置するようにして、この制御装置配設部40に制御装置50が取り付けられる。このように制御装置50を取り付けると、制御装置配設部40の配設用開口41に、モータ制御ユニット71が臨まされた状態になる。
複数のバスバー100は、主に信号系ターミナルバスバーと、パワー用ターミナルバスバー102a,102bと、パワー用バスバー(何れも不図示)と、三相バスバー104a〜104cとを備えており、それぞれ例えば銅等の金属材料により板状に形成されている。
シール部材56は、環状のOリングである。シール部材56は、フランジ部42の貫通孔43を囲むように形成されたリング溝44内に嵌め込まれるとともに、ベース部54のシール面55によりわずかに潰される。これにより、シール部材56は、コネクタ部58周りのシール性を確保し、コネクタ部58とフランジ部42の貫通孔43との間隙から浸入した水がシール部材56よりも外側に移動するのを防止している。
また、ベース部54を挟んでコネクタ部58とは反対側の第一主面51上はデッドスペースとなっており、この部位に、複数の雑防素子80が設けられている。各雑防素子80は、例えば、Xコンデンサ87、平滑コンデンサ88,88及びチョークコイル81により構成されている。
また、平滑コンデンサ88は、ブラシレスモータ20の駆動に伴い生じる電圧の変化を抑制するために設けられている。平滑コンデンサ88は、Xコンデンサ87と同様に、例えば円筒状の電界コンデンサであって、Xコンデンサ87と同様に、その中心軸線がベース部54の長手方向に沿うように配置されている。
図2、図7に示すように、カバー部材46は、制御装置配設部40に対して例えばボルト112により締結固定されており、制御装置配設部40及び制御装置50を軸方向の外側から覆蓋している。
カバー部材46は、例えば鉄(炭素鋼)やアルミニウム、銅等の金属材料により形成されている。特に、カバー部材46は、熱伝導率が高く、軽量かつ廉価なアルミニウムにより形成されるのが望ましい。
ここで、制御装置50の第一主面51側に取り付けられたモータ駆動ユニット66は、カバー部材46の底壁48の内側面48aに、放熱シート68を介して接触するようになっている。これにより、モータ駆動ユニット66は、放熱シート68を介してカバー部材46に熱を伝達させて、効率よくカバー部材46の冷却フィン49から放熱できる。
また、カバー部材46は、ハウジング10の制御装置配設部40に締結固定されるため、制御装置50で発生した熱は、カバー部材46の冷却フィン49を介して放熱されるとともに、カバー部材46に比べて体積が大きく、熱伝導率の高いアルミニウム製のハウジング10側にも熱引きされて拡散されるため、制御装置50の冷却性能をさらに高めることができる。
次に、図2、図7、図9〜図11に基づいて、ベアリングユニット3の組み立て方法、及びこのベアリングユニット3のモータケース11への取り付け方法について説明する。
まず、図9、図10に示すように、ベアリングユニット3を組み立てるにあたって、ホルダ本体140の有底筒状部143の周壁143aに、ベアリング5の外輪5aを挿入する。この状態では、ホルダ本体140の切起し部148は、ベース部142に対して略直交するか、又はやや外側に拡がるように切起されている。
尚、ロータ31は、回転シャフト35の他方端部35bを、予めモータケース11の底部13に設けられたベアリング6に挿入しておいてもよいし、ベアリング5に回転シャフト35の一方端部35aを挿入した後、他方端部35bをベアリング6に挿入してもよい。
したがって、上述の第1実施形態によれば、ロータ31の回転シャフト35の一方端部35aを回転自在に支持するために、ベアリングユニット3を設けたので、このベアリングユニット3をモータケース11に組み込むことで、ロータ31の位置決め作業を完了させることができる。換言すれば、従来のブラケットユニット(この第1実施形態でいえば、例えば、カバー部材46)の組み付け作業とは別に、ベアリング5の組み付け作業を完了させることができる。
さらに、ベアリングユニット3のホルダ本体140に複数の凸部145を形成し、全ての凸部145に接する円のうち、径方向外側に形成される外接円GEの直径E1を、モータケース11の開口部12の内径E2(図3参照)と略一致するように設定し、これら凸部145をモータケース11の開口部12にそれぞれ点接触にてインロー嵌合させるように構成した。このため、モータケース11に対するベアリングユニット3の位置精度を向上させることができる。
次に、この発明の第2実施形態を図1、図2を援用し、図13、図14に基づいて説明する。尚、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
図13は、ベアリングユニットの斜視図、図14は、ベアリングユニットの分解斜視図である。
この第2実施形態において、電動ポンプ1は、例えばハイブリッド車両の駆動用モータや、この駆動用モータと連結されるギヤボックス等にオイルを圧送するためのものである点は、前述の第1実施形態と同様である。また、電動ポンプ1は、ハウジング10と、ハウジング10の内部に収納されブラシレスモータ20と、ブラシレスモータ20を制御するための制御装置50と、ハウジング10の外部に設けられブラシレスモータ20により駆動されるポンプ部90とを備えている点は、前述の第1実施形態と同様である。さらに、ブラシレスモータ20は、ロータ31の回転シャフト35を回転自在に支持するためのベアリングユニット203を備えており、このべアリングユニット203は、ベアリング5と、このベアリング5を保持するためのベアリングホルダ204とを有している点は、前述の第1実施形態と同様である。そして、ベアリングホルダ204は、例えば鋼板材をプレス加工して形成されたホルダ本体240及びベアリングプレート241を、重ね合わせたものである点は、前述の第1実施形態と同様である。
ベアリングプレート241の長手方向両端の二辺には、ベアリングプレート241をホルダ本体240側に向かって切起すことにより形成された舌片部248が設けられている。舌片部248は、断面略くの字状に形成されており、ベアリングプレート241の長手方向外側に向かって開くように設けられている。そして、舌片部248は、ベアリングプレート241の長手方向に沿って弾性変形可能に形成されている。
一方、ホルダ本体240のベース部242には、舌片部248に対応する2辺に、舌片部248を受け入れ可能な凹部253が形成されている。
例えば、上述の実施形態では、電動ポンプ1のポンプ部90は、所謂トロコイドポンプである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、インペラを有する非容積型の再生式ポンプであってもよい。
3,203 ベアリングユニット(軸受ユニット)
4,204 ベアリングホルダ(軸受ホルダ)
5 ベアリング(第1軸受)
6 ベアリング(第2軸受)
10 ハウジング(モータハウジング)
11 モータケース(モータハウジング)
11a 筒部
12 開口部(ケース開口部)
13 底部
20 ブラシレスモータ(電動モータ)
21 ステータ
26 コイル
31 ロータ
33 マグネット
35 回転シャフト(回転軸)
35a 一方端部(一端)
35b 他方端部
90 ポンプ部
120 バスバーリングユニット
130 スプリングプレート
131 本体部
132 脚部
140,240 ホルダ本体
141,241 ベアリングプレート(軸受プレート)
142,242 ベース部
143 有底筒状部
144 段差部
145 凸部(位置決め部、インロー嵌合部)
146 ボルト(締結固定部材)
147 切欠き部
148 切起し部(仮固定部)
151 舌片部
153,253 凹部(仮固定部)
248 舌片部
Claims (9)
- 少なくとも一端にケース開口部を有するモータハウジングと、
前記モータハウジング内に設けられ、コイルが巻回されているステータと、
前記モータハウジング内に、前記ステータに対して回転自在に設けられ、マグネットを有するロータと、
前記モータハウジングの前記ケース開口部に取り付けられ、前記ロータの回転軸の一端を回転自在に支持する軸受ユニットと、
前記ステータの前記ケース開口部側端に設けられ、前記ステータの前記コイルに給電を行うためのバスバーリングユニットとを備え、
前記軸受ユニットは、
前記ロータの回転軸の一端に取り付けられる第1軸受と、
前記第1軸受を保持する軸受ホルダとを有し、
前記軸受ホルダに、前記モータハウジングに対する位置決めを行うための位置決め部を設け、
前記軸受ホルダは、
前記第1軸受が内嵌される有底筒状部のベース部を有し、前記有底筒状部の周囲に前記ステータ側に向けて段差部が形成されたホルダ本体と、
前記有底筒状部のホルダ開口部を閉塞し、前記有底筒状部と協働して前記第1軸受を挟持する軸受プレートとを有し、
前記軸受プレートは、少なくとも前記第1軸受に対応する部位が弾性変形可能に構成され、
前記バスバーリングユニットと前記段差部との間に、圧縮変形されて前記バスバーリングユニットを前記ステータ側に向かって付勢するスプリングプレートを設けたことを特徴とする電動モータ。 - 前記スプリングプレートは、
前記バスバーリングユニットに接触するように、かつ径方向の外側に配置される本体部と、
前記本体部よりも径方向の内側に配置され、前記段差部に当接する弾性変形可能な複数の脚部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。 - 前記ホルダ本体に、前記モータハウジングの前記ケース開口部にインロー嵌合可能なインロー嵌合部を形成し、このインロー嵌合部を前記位置決め部として構成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動モータ。
- 前記インロー嵌合部は、前記ケース開口部の内周面に沿うように配置された複数の凸部から成ることを特徴とする請求項3に記載の電動モータ。
- 前記軸受プレートは、締結固定部材によって、前記ホルダ本体の前記段差部以外の箇所と共に前記モータハウジングに共締め固定されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の電動モータ。
- 前記ホルダ本体及び前記軸受プレートの少なくとも何れか一方に、これらホルダ本体と軸受プレートとを仮固定するための仮固定部が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の電動モータ。
- 前記仮固定部は、前記ホルダ本体及び前記軸受プレートの何れか一方に設けられた弾性変形可能な舌片部を有し、この舌片部が、前記ホルダ本体及び前記軸受プレートの何れか他方にスナップフィット固定されるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の電動モータ。
- 前記モータハウジングは有底筒状に形成されており、前記モータハウジングの底部に、前記ロータの回転軸の他端を回転自在に支持するための第2軸受が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の電動モータ。
- 請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の電動モータと、
前記モータハウジングに一体化され、前記電動モータによって駆動されるポンプ部とを備えたことを特徴とする電動ポンプ。
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