JPWO2018159480A1 - 電動オイルポンプ - Google Patents

Abstract

電動オイルポンプ１０は、モータ部２０と、ポンプ部３０と、モータ駆動部６０と、を有する。ポンプ部３０は、シャフト４１に取り付けられるポンプロータ３５と、ポンプボディ３１と、ポンプカバー３２と、を有する。モータ駆動部６０は、モータの駆動を制御するインバータ回路６５と、インバータカバー６３と、を有する。インバータ回路６５は、ポンプカバー３２と熱的に接触する。

Description

本発明は、電動オイルポンプに関する。

近年、自動車等のトランスミッションとして、ＣＶＴ（無段変速機：Continuously Variable Transmission）、ＤＣＴ（デュアルクラッチトランスミッション：Dual Clutch Transmission）等が知られている。これらの変速機は燃費向上の目的として様々な形状が検討されている。
また、変速機においては、アイドリングストップ時等にモータを使用してオイルを供給できる機能が求められており、この機能を実現すべく、インバータ回路、モータ及びポンプを有する電動オイルポンプが要望されている。
例えば、特許文献１は、インバータ回路が収容されるポンプカバーの部分がトランスミッションケースの一部となった構造の電動オイルポンプを開示する。

特開２０１５−１７５２９１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の電動オイルポンプは、ポンプカバーがトランスミッションケースの一部を兼ねているため、電動オイルポンプの構造が上記トランスミッションの構造による制限を受けてしまう。このため、様々なトランスミッションにおいて、インバータ回路、モータ及びポンプを有する構造の電動オイルポンプを汎用的に使用することが出来ない。
また、電動オイルポンプにおいて、応答性等の関連からさらに高出力化が求められた場合、インバータ回路に使用する素子の発熱量が多くなるため、インバータ回路を効率良く冷却する必要がある。

本発明の目的は、インバータ回路を効率良く冷却できるとともに、様々なトランスミッションにおいて汎用的に使用できる電動オイルポンプを提供することにある。

本願の例示的な第１発明の電動オイルポンプは、軸方向に延びる中心軸を中心として回転可能に支持されたシャフトを有するモータ部と、前記モータ部の軸方向一方側に位置し、前記モータ部から延びる前記シャフトによって駆動され、オイルを吐出するポンプ部と、前記ポンプ部を介して前記モータ部の前記軸方向一方側に位置し、前記モータ部を駆動させるモータ駆動部と、を有し、前記モータ部は、前記シャフトの周囲において回転可能なロータと、前記ロータの径方向外側に配置されたステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、を有し、前記ポンプ部は、前記シャフトに取り付けられるポンプロータと、前記ポンプロータを収容し、側壁面及び前記モータ部の軸方向他方側に位置する底面を含む凹部及び前記モータ部の前記軸方向一方側に開口部を有するポンプボディと、前記開口部を閉塞するポンプカバーと、を有し、前記モータ駆動部は、前記モータ部の駆動を制御するインバータ回路と、前記インバータ回路を被覆するインバータカバーと、を有し、前記インバータ回路は、前記ポンプカバーと熱的に接触する。

本願の例示的な第１発明によれば、インバータ回路を効率良く冷却できるとともに、様々なトランスミッションにおいて汎用的に使用できる電動オイルポンプを提供することができる。

第１実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。 モータ駆動部の第１変形例を示す断面図である。 モータ駆動部の第２変形例を示す断面図である。 モータ駆動部の第３変形例を示す断面図である。 モータ駆動部の第４変形例を示す断面図である。 モータ駆動部の第５変形例を示す断面図である。 モータ駆動部の第６変形例を示す断面図である。 モータ駆動部の第７変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。 第３実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。 第４実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電動オイルポンプについて説明する。また、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、図１に示すインバータカバー６３の天板部６３ａの延びる方向と平行な方向、すなわち、図１の左右方向とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「フロント側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「リア側」と呼ぶ。なお、リア側及びフロント側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周り（θ方向）を単に「周方向」と呼ぶ。

なお、本明細書において、「熱的に接触する」とは、対象となる部材同士が直接接触する場合だけでなく、上記部材間に熱伝導に関与する部材を介在させた場合も含む。また、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、「径方向に延びる」とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本実施形態の電動オイルポンプを示す断面図である。
本実施形態の電動オイルポンプ１０は、モータ部２０と、ポンプ部３０と、モータ駆動部６０とを有する。モータ部２０とポンプ部３０とモータ駆動部６０とは、軸方向に沿って並べて設けられる。
モータ部２０は、軸方向に延びる中心軸Ｊを中心として回転可能に支持されたシャフト４１を有し、シャフト４１を回転させてポンプを駆動する。ポンプ部３０は、モータ部２０のフロント側（＋Ｚ側）に位置し、モータ部２０によってシャフト４１を介して駆動され、オイルを吐出する。モータ駆動部６０は、ポンプ部３０のフロント側（＋Ｚ側）に位置し、モータ部２０の駆動を制御する。
以下、構成部材毎に詳細に説明する。

＜モータ部２０＞
モータ部２０は、図１に示すように、ハウジング２１と、ロータ４０と、シャフト４１と、ステータ５０と、ベアリング５５と、を有する。

モータ部２０は、例えば、インナーロータ型のモータであり、ロータ４０がシャフト４１の外周面に固定され、ステータ５０がロータ４０の径方向外側に位置する。また、ベアリング５５は、シャフト４１の軸方向リア側（−Ｚ側）端部に配置され、シャフト４１を回転可能に支持する。

（ハウジング２１）
ハウジング２１は、図１に示すように、有底の薄肉円筒状であり、底面部２１ａと、ステータ保持部２１ｂと、ポンプボディ保持部２１ｃと、側壁部２１ｄと、フランジ部２４，２５と、を有する。底面部２１ａは、有底部分をなし、ステータ保持部２１ｂ、ポンプボディ保持部２１ｃ及び側壁部２１ｄは、中心軸Ｊを中心とする円筒形状の側壁面をなす。本実施形態においては、ステータ保持部２１ｂの内径は、ポンプボディ保持部２１ｃの内径よりも大きい。ステータ保持部２１ｂの内側面には、ステータ５０の外側面、すなわち、後述するコアバック部５１の外側面が嵌め合わされる。これにより、ハウジング２１にステータ５０が収容される。フランジ部２４は、側壁部２１ｄのフロント側（＋Ｚ側）の端部から径方向外側に拡がる。一方、フランジ部２５は、ステータ保持部２１ｂのリア側（−Ｚ側）の端部から径方向外側に拡がる。フランジ部２４及びフランジ部２５は、互いに対向され、図示しない締結手段によって締結される。これにより、ハウジング２１内にモータ部２０及びポンプ部３０がシールして固定される。
ハウジング２１の材質としては、例えば、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系合金等を用いることができ、具体的には、溶融亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金めっき鋼板及び鋼帯を用いることができる。また、底面部２１ａには、ベアリング５５を保持するためのベアリング保持部５６が設けられる。

（ロ―タ４０）
ロータ４０は、ロータコア４３と、ロータマグネット４４と、を有する。ロータコア４３は、シャフト４１を軸周り（θ方向）に囲んで、シャフト４１に固定される。ロータマグネット４４は、ロータコア４３の軸周り（θ方向）に沿った外側面に固定される。ロータコア４３及びロータマグネット４４は、シャフト４１と共に回転する。

（ステータ５０）
ステータ５０は、ロータ４０を軸周り（θ方向）に囲み、ロータ４０を中心軸Ｊ周りに回転させる。ステータ５０は、コアバック部５１と、ティース部５２と、コイル５３と、ボビン（インシュレータ）５４と、を有する。

コアバック部５１の形状は、シャフト４１と同心の円筒状である。ティース部５２は、コアバック部５１の内側面からシャフト４１に向かって延びる。ティース部５２は、複数設けられ、コアバック部５１の内側面の周方向に均等な間隔で配置される。コイル５３は、ボビン（インシュレータ）５４の周囲に設けられ、導電線５３ａが巻回されてなる。ボビン（インシュレータ）５４は、各ティース部５２に装着される。

（ベアリング５５）
ベアリング５５は、ロ―タ４０及びステータ５０のリア側（−Ｚ側）に配置され、ベアリング保持部５６に保持される。ベアリング５５は、シャフト４１を支持する。ベアリング５５の形状、構造等は、特に限定されず、いかなる公知のベアリングも用いることができる。

＜ポンプ部３０＞
ポンプ部３０は、モータ部２０の軸方向一方側、詳細にはフロント側（＋Ｚ軸側）に設けられる。ポンプ部３０は、モータ部２０と同一の回転軸を有し、モータ部２０によってシャフト４１を介して駆動される。ポンプ部３０は、密閉された空間（油室）の容積が拡大および縮小されることでオイルを圧送する容積型ポンプを有する。容積型ポンプとしては、例えば、トロコイドポンプが用いられる。ポンプ部３０は、ポンプボディ３１と、ポンプカバー３２と、ポンプロータ３５とを有する。なお、以下では、ポンプボディ３１及びポンプカバー３２をポンプケースとも記載する。

（ポンプボディ３１）
ポンプボディ３１は、モータ部２０のフロント側（＋Ｚ軸側）に位置する。ポンプボディ３１は、ポンプボディ本体３１ｂと、ポンプボディ本体３１ｂの内部を中心軸Ｊの軸方向に沿って貫通する貫通孔３１ａと、ポンプボディ本体３１ｂからフロント側（＋Ｚ軸側）に円筒状に突出する突出部３１ｃと、を有する。突出部３１ｃの内径は、貫通孔３１ａの内径よりも大きい。突出部３１ｃとポンプボディ本体３１ｂとによって、ポンプカバー３２側に開口する凹部３３をなす。貫通孔３１ａは、リア側（−Ｚ側）では、モータ部２０側に開口し、フロント側（＋Ｚ軸側）では凹部３３に開口する。貫通孔３１ａは、シャフト４１が挿入され、シャフト４１を回転可能に支持する軸受部材として機能する。凹部３３は、ポンプロータ３５が収容され、ポンプ室として機能する（以下、ポンプ室３３とも記載する）。

ポンプボディ３１は、モータ部２０のフロント側（＋Ｚ軸側）において、ポンプボディ保持部２１ｃ内に固定される。ポンプボディ本体３１ｂの外周面とポンプボディ保持部２１ｃの内周面との径方向の間にはＯリング７１が設けられる。これにより、ポンプボディ３１の外周面とハウジング２１の内周面との径方向の間がシールされる。

ポンプボディ３１の材質としては、例えば、鋳鉄等を用いることができる。

（ポンプロータ３５）
ポンプロータ３５は、シャフト４１のフロント側（＋Ｚ軸側）の端部に取り付けられ、ポンプ室３３に収容される。ポンプロータ３５は、シャフト４１に取り付けられるインナーロータ３７と、インナーロータ３７の径方向外側を囲むアウターロータ３８と、を有する。

インナーロータ３７は、径方向外側面に歯を有する円環状の歯車である。インナーロータ３７は、その内側にシャフト４１のフロント側（＋Ｚ軸側）の端部が圧入されることによって、シャフト４１に固定される。インナーロータ３７は、シャフト４１と共に軸周り（θ方向）に回転する。

アウターロータ３８は、インナーロータ３７の径方向外側を囲み、径方向内側面に歯を有する円環状の歯車である。アウターロータ３８は、ポンプ室３３に回転自在に収容される。アウターロータ３８には、インナーロータ３７を収容するインナー収容室（不図示）が、例えば、星形状に形成される。アウターロータ３８の内歯数は、インナーロータ３７の外歯数より多い。

インナーロータ３７とアウターロータ３８とは互いに噛み合い、シャフト４１によりインナーロータ３７が回転すると、インナーロータ３７の回転に伴いアウターロータ３８が回転する。インナーロータ３７とアウターロータ３８とが回転することで、インナーロータ３７とアウターロータ３８との間に形成された空間の容積が、その回転位置に応じて変化する。ポンプロータ３５は、容積変化を利用することで、後述する吸入ポート３２ｃからオイルを吸入し、吸入したオイルを加圧して吐出ポート３２ｄから吐出する。本実施形態では、インナーロータ３７とアウターロータ３８との間に形成された空間において、容積が増加する（即ち、オイルが吸入される）領域を負圧領域とする。

（ポンプカバー３２）
ポンプカバー３２は、ポンプボディ３１のフロント側（＋Ｚ軸側）に取り付けられる。ポンプカバー３２は、ポンプカバー本体３２ａと、フランジ部３２ｂと、吸入ポート３２ｃと、吐出ポート３２ｄと、吸入口３２ｅと、吐出口３２ｆと、を有する。
ポンプカバー３２は、通常、アルミニウム合金などの金属が用いられ、熱容量が大きく、表面積が大きいため、放熱効果が高い。また、ポンプカバー３２の内部を一定温度（例えば、１２０℃）以下の油が流れるため、ポンプカバー３２の温度上昇が抑えられる。

ポンプカバー本体３２ａは、径方向に延びる円板型の形状を有する。ポンプカバー本体３２ａは、凹部３３のフロント側（＋Ｚ軸側）の開口を閉塞する。フランジ部３２ｂは、ポンプカバー本体３２ａのフロント側（＋Ｚ軸側）の外縁において径方向に延びる。ポンプカバー３２の外径は、フランジ部３２ｂを有することにより、ポンプボディ３１の突出部３１ｃの外径よりも大きい。

吸入ポート３２ｃは、ポンプロータ３５からフロント側（＋Ｚ軸側）に見た場合、三日月形状の溝である。吸入ポート３２ｃは、インナーロータ３７とアウターロータ３８との間に形成された空間の容積が増大するに従い、容積の増大に連動した程度でポンプロータ３５と連通する。同様に、吐出ポート３２ｄもポンプロータ３５からフロント側（＋Ｚ軸側）に見た場合、三日月形状の溝である。吐出ポート３２ｄは、インナーロータ３７とアウターロータ３８との間に形成された空間の容積が減少するに従い、容積の減少に連動した程度でポンプロータ３５と連通する。

吸入口３２ｅは、吸入ポート３２ｃからポンプカバー本体３２ａ内を−Ｘ側（図中左側）に向かって延び、外部と連通する。他方、吐出口３２ｆは、吐出ポート３２ｄからポンプカバー本体３２ａ内をＸ側（図中右側）に向かって延び、外部と連通する。吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆは、それぞれ吸入ポート３２ｃ、吐出ポート３２ｄを経由してポンプロータ３５と繋がる。これにより、ポンプロータ３５へのオイルの吸入およびポンプロータ３５からのオイルの吐出が可能である。詳細には、ポンプロータ３５の回転によりポンプ室に発生する負圧により、オイルパン（不図示）に貯留されたオイルが吸入口３２ｅから吸入ポート３２ｃを経由して、ポンプ室の内部に吸入される。吸入したオイルは、加圧領域から吐出ポート３２ｄを経由して吐出口３２ｆへ吐出される。

＜モータ駆動部６０＞
モータ駆動部６０は、ポンプカバー３２のフロント側（＋Ｚ側）に設けられ、モータ部２０の駆動を制御する。モータ駆動部６０は、インバータカバー６３と、回路基板６１及び発熱素子６２を含むインバータ回路６５と、を有する。

（インバータ回路６５）
インバータ回路６５は、回路基板６１に発熱素子６２を実装したものであり、モータ部２０のステータ５０のコイル５３に駆動のための電力を供給すると共に、モータ部２０の駆動、回転、停止等の動作を制御する。なお、モータ駆動部６０とステータ５０のコイル５３との間の電力供給及び電気信号による通信は、図示しない被覆ケーブル等の配線部材を用いて、モータ駆動部６０とコイル５３との間を電気的に接続することによって行われる。

回路基板６１は、モータ駆動信号を出力する。本実施形態では、回路基板６１は、ポンプカバー３２の表面に絶縁を確保した上で直接配置される。回路基板６１の表面には、図示しないプリント配線が設けられている。また、回路基板６１として、銅インレイ基板を用いることにより、発熱素子６２で発生した熱をポンプカバー３２により伝え易くなり、冷却効率が向上する。

発熱素子６２は、回路基板６１のフロント側（＋Ｚ側）の面に実装される。発熱素子６２は、例えば、コンデンサ、マイコン、パワーＩＣ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等である。また、発熱素子６２は２つに限られず、１つであっても、３つ以上であっても良い。

（インバータカバー６３）
インバータカバー６３は、ポンプカバー３２のフロント側（＋Ｚ側）に設けられ、回路基板６１及び発熱素子６２を被覆する。インバータカバー６３は、天板部６３ａと、鍔部６３ｂと、を有する。

天板部６３ａは、発熱素子６２のフロント側（＋Ｚ側）の面に接して径方向に延びる。鍔部６３ｂは、天板部６３ａの外縁からリア側（−Ｚ側）に延びる。鍔部６３ｂのリア側（−Ｚ側）の端面は、ポンプカバー３２のフランジ部３２ｂのフロント側（＋Ｚ側）の面と接触する。インバータ回路６５の発熱素子６２がインバータカバー６３の天板部６３ａと直接接触することにより、発熱素子６２で生じた発熱をインバータカバー６３から放熱することができる。

インバータカバー６３の鍔部６３ｂとポンプカバー３２のフランジ部３２ｂとをボルト及びナット等の締結手段６４によって締結することによって、インバータカバー６３がポンプカバー３２に固定される。

＜本実施形態の作用＞
（電動オイルポンプの動作）
まず、電動オイルポンプ１０を作動させたときの動作について説明する。

本実施形態の電動オイルポンプ１０においては、まず、図示しないコネクタ部を介して接続される外部電源からモータ駆動部６０に電源が供給される。これにより、モータ駆動部６０から図示しない被覆ケーブル等の配線部材を介してステータ５０のコイル５３に駆動電流が供給される。コイル５３に駆動電流が供給されると、磁場が発生し、この磁場によってロータ４０のうち、ロータコア４３及びロータマグネット４４がシャフト４１と共に回転する。このようにして、電動オイルポンプ１０は、回転駆動力を得る。

ステータ５０のコイル５３に供給される駆動電流は、モータ駆動部６０におけるインバータ回路６５の発熱素子６２であるパワーＩＣ及び回路部品等によって制御される。具体的には、モータ駆動部６０は、図示しない回転センサによってセンサマグネット（不図示）の磁束の変化を検出することで、ロータ４０の回転位置を検出する。モータ駆動部６０のインバータ回路６５は、ロータ４０の回転位置に応じたモータ駆動信号を出力し、ステータ５０のコイル５３に供給される駆動電流を制御する。このようにして、本実施形態の電動オイルポンプ１０の駆動が制御される。

モータ駆動部６０からコイル５３に電力が供給されると、コイル５３に印加されて回転磁界が生じることによりロータコア４３及びロータマグネット４４が回転する。ロータ４０の回転はシャフト４１を介してポンプロータ３５のインナーロータ３７に伝達され、インナーロータ３７が回転する。これにより、吸入ポート３２ｃに対向するポンプ室３３においては負圧が発生する。

（オイルの流れ）
次に、オイルの流れについて説明する。電動オイルポンプ１０の吸入口３２ｅは、オイルが貯留されているオイルパン（不図示）と流通管（不図示）で繋がっており、流通管のオイルパン側先端はオイルの中に浸漬される。電動オイルポンプ１０のインナーロータ３７が回転することで発生する負圧により、オイルパンに貯留されたオイルが吸入口３２ｅを通って電動オイルポンプ１０の内部に入り、吸入ポート３２ｃに到達する。吸入ポート３２ｃからポンプ室３３内に吸入されたオイルは吐出ポート３２ｄに圧送され、吐出ポート３２ｄから吐出口３２ｆへと吐出される。吐出されたオイルは、不図示のトランスミッションの内部に供給される。供給されたオイルで当該箇所に油圧を発生させ、その後、還流されて再びオイルパンに貯留される。

＜本実施形態の効果＞
（１）ポンプカバー３２は、通常、アルミニウム合金などの金属製であり、熱容量が大きく、表面積が大きいため、放熱効果が高い。本実施形態では、インバータ回路６５をポンプカバー３２のフロント側（＋Ｚ側）に配置し、回路基板６１を放熱効果が高いポンプカバー本体３２ａに絶縁を確保した上で直接接触させている。さらに、ポンプ部３０において吸入口３２ｅから吐出口３２ｆへとオイルの流動経路を作り、ポンプカバー３２内を一定温度（例えば、１２０℃）以下の油が流される。
このため、回路基板６１で発生した熱がポンプカバー３２を介して効果的に冷却され、昇温が抑制される。即ち、ポンプ部３０内を流動するオイルと接触するポンプカバー３２が直接、インバータ回路６５の回路基板６１を冷却してヒートシンクの役割を兼ねることにより、冷却を効果的に実現できる。

（２）本実施形態では、インバータ回路６５の発熱素子６２をインバータカバー６３の天板部６３ａに直接接触させている。このため、発熱素子６２で生じた発熱をインバータカバー６３からも放熱することができる。また、回路基板６１に銅インレイ基板を使用することにより、インバータ回路６５で発生した熱をポンプカバー３２により伝え易くなり、冷却効率が向上する。

（３）本実施形態では、モータ部２０、ポンプ部３０及びモータ駆動部６０を軸方向に沿って並べて設けており、円筒状のコンパクトな形状を有するため、様々なトランスミッションにおいても汎用的に使用することができる。

（４）本実施形態では、吸入口３２ｅから吸入されたオイルの一部は、ポンプボディ３１の貫通孔３１ａとシャフト４１との隙間に入り、軸支部の潤滑を行う。即ち、貫通孔３１ａは、シャフト４１との隙間に流入したオイルによりシャフト４１を回転可能に支持するすべり軸受部材として機能する。だだし、モータ部２０へのオイルの侵入を防ぐため、所定の箇所にシール材等を配置してモータ部２０の内部へのオイルの侵入を防ぎつつ、吸入したオイルを使用して、すべり軸受けを実現することができる。
従って、シャフト４１は、ポンプ部３０の上記すべり軸受部材とモータ部２０のベアリング５５とによる両軸受け構造となる。このため、仮にインナーロータ３７がオイルによる圧力を受けても、両軸受け構造によりシャフト４１の傾きを抑えることができるので、インナーロータ３７がポンプケース（即ち、ポンプボディ３１及びポンプカバー３２）の壁面に押し付けられることがなく、摺動抵抗が増大することを抑制できる。

（５）本実施形態では、ポンプカバー３２に吸入口３２ｅと吐出口３２ｆが設けられているので、インバータ回路６５に近い位置で冷却することができ、インバータ回路６５の冷却効率が高くなる。

［第１実施形態の変形例］
（放熱部材を設けた変形例）
図１に示した第１実施形態に係る電動オイルポンプ１０では、インバータ回路６５の回路基板６１をポンプカバー本体３２ａに絶縁を確保した上で直接接触させている。しかし、この構造に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、回路基板６１とポンプカバー本体３２ａとの間に、熱伝導に関与する放熱部材６６を介在させることもできる（第１変形例）。

放熱部材６６としては、例えば、シリコーンゴム等の熱伝導率の高い熱硬化性樹脂、放熱シート、放熱ゲル等を使用できる。熱硬化性樹脂を使用する場合、例えば、ポンプカバー本体３２ａに樹脂を塗布した後、回路基板６１を樹脂に圧接するようにポンプカバー本体３２ａに組み付け、樹脂を硬化させることにより、容易にインバータ回路６５を形成することができる。

この変形例では、放熱部材６６を用いることにより、インバータ回路６５の回路基板６１をポンプカバー本体３２ａにより確実に接触させることができるため、回路基板６１の冷却効率を向上させることができる。

また、例えば、図３に示すように、軸方向において、回路基板６１及び発熱素子６２の位置を反転させ、発熱素子６２を回路基板６１よりもリア側（−Ｚ側）に配置させて放熱部材６６と接触させ、他方、回路基板６１をインバータカバー６３の天板部６３ａに絶縁を確保した上で直接接触させでも良い（第２変形例）。
この変形例では、放熱部材６６を介してインバータ回路６５の発熱素子６２をポンプカバー本体３２ａにより確実に接触させることができるため、発熱素子６２の冷却効率を向上させることができる。また、回路基板６１をインバータカバー６３の天板部６３ａに絶縁を確保した上で直接接触させているため、回路基板６１で生じた発熱をインバータカバー６３からも放熱することができる。

さらに、例えば、図４に示すように、モータ駆動部６０において、インバータカバー６３の天板部６３ａのリア側（−Ｚ側）に放熱部材６６を設け、発熱素子６２と接触させることもできる（第３変形例）。
この変形例では、インバータ回路６５の発熱素子６２と天板部６３ａとの間に、熱伝導に関与する放熱部材６６を介在させることにより、発熱素子６２を天板部６３ａにより確実に接触させることができるため、発熱素子６２の熱が効果的にインバータカバー６３から外部へ放熱され、昇温が抑制される。

（複数の回路基板を設けた変形例）
図１に示した第１実施形態では、一枚の回路基板６１に同一種類の２個の発熱素子６２を実装したインバータ回路６５の例を示した。しかし、この構造のインバータ回路６５に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、２つの回路基板６１ａ，６１ｂにそれぞれ発熱素子６２を実装したインバータ回路６５を用いることもできる（第４変形例）。また、回路基板６１の個数は２つのみならず、３つ以上でも良い。さらに、１つの回路基板６１に実装される発熱素子６２は複数個でも良く、異なる種類の発熱素子（例えば、コンデンサ、マイコン、パワーＩＣ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のいずれか）であっても良い。

この変形例によれば、インバータ回路６５に複数の回路基板６１を用いることによって、モータ駆動部６０に配置する場合の位置の自由度が増大する。例えば、発熱量の多い発熱素子６２が実装された回路基板６１では、この発熱素子６２のみを図３に示すように、ポンプカバー本体３２ａ側に配置することもできる。また、素子の寸法の大きな発熱素子６２が実装された回路基板６１では、スペースに余裕がある場所に配置を変更できる。このように、特徴に応じてモータ駆動部６０内での回路基板６１の配置を変更することにより、放熱及びスペース配置を効果的に実現することができる。

（インバータ回路の配置を変更した変形例）
図１に示した第１実施形態に係る電動オイルポンプ１０では、モータ駆動部６０内においてインバータ回路６５を中心軸Ｊに対して対象に配置した。しかし、この構造に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、インバータ回路６５に含まれる回路基板６１ａ及び発熱素子６２が、中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）に配置することもできる（第５変形例）。

図１に示すように、ポンプ部３０においては、吸入口３２ｅが中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）に配置されるのに対して、吐出口３２ｆは中心軸Ｊより径方向のＸ側（図中右側）に配置される。吸入口３２ｅから吸入された低温（例えば、１２０℃）のオイルは、吐出口３２ｆに至るまで、インバータ回路６５からの熱によって徐々に加熱され、温度が上昇する。このため、吐出口３２ｆに近づく程、ヒートシンクとしての冷却効率は低下することになる。

この変形例では、インバータ回路６５の回路基板６１ａ及び発熱素子６２を中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）に配置する。このため、放熱により温度が上昇する前の吸入口３２ｅ側の低い温度（例えば、１２０℃）のオイルにてインバータ回路６５を冷却でき、冷却効率が向上する。よって、例えば、発熱量の多い電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むインバータ回路６５をこの位置に配置することにより、冷却を効果的に実現することができる。

（発熱素子の配置を変更した変形例）
図１に示した第１実施形態では、一枚の回路基板６１に同一種類の２個の発熱素子６２を実装したインバータ回路６５の例を示した。しかし、この構造のインバータ回路６５に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、回路基板６１ｃに実装されていない一部の発熱素子６８が配線６９により回路基板６１ｃと接続された構造のインバータ回路６５を用いることもできる（第６変形例）。

この変形例では、例えば、発熱素子６８が発熱量の多い素子の場合、この発熱素子６８を中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）のポンプカバー本体３２ａに直接配置することによって、吸入口３２ｅ側の低い温度（例えば、１２０℃）のオイルにて冷却することができるため、冷却を効果的に実現することができる。
なお、発熱素子６８、回路基板６１ｃのいずれか、または双方に対して、熱伝導に関与する放熱部材６６を介在させてポンプカバー本体３２ａに配置させても良い。

上記の第６変形例では、回路基板６１ｃに実装されていない一部の発熱素子６８を中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）のポンプカバー本体３２ａに直接配置した例を示した。しかし、例えば図８に示すように、中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）のポンプカバー本体３２ａの一部に凹部３２ｇを設けて、この凹部３２ｇ内に放熱部材７４を介して発熱素子６８を配置し、配線７５により回路基板６１ｃと接続しても良い（第７変形例）。

発熱素子６８を凹部３２ｇ内に配置することにより、発熱素子６８に対向するポンプカバー本体３２ａの表面積が大きくなり、より放熱効果が高くなる。また、凹部３２ｇの分だけ発熱素子６８の軸方向の高さを小さくすることができ、モータ駆動部６０全体としてのコンパクト化が可能である。発熱素子６８を凹部３２ｇ内に直接収容することもできるが、放熱部材７４を介して凹部３２ｇ内に発熱素子６８を配置することが好ましい。

放熱部材７４としては、例えば、シリコーンゴム等の熱伝導率の高い熱硬化性樹脂、放熱シート、放熱ゲル等を使用できる。熱硬化性樹脂を使用する場合、例えば、凹部３２ｇ内に適量の放熱部材７４を塗布した後に、発熱素子６８をポンプカバー本体３２ａに固定して、発熱素子６８を凹部３２ｇに入れるとともに、放熱部材７４に圧接させる。その状態で放熱部材７４を硬化させることにより、放熱部材７４を凹部３２ｇ内に容易に充填することができる。また、ポンプカバー本体３２ａの表面に凹凸を形成することなどにより、その表面積を増大させて、放熱効果をより高めることもできる。

ポンプカバー本体３２ａ側に形成された凹部３２ｇ内に収容される発熱素子６８としては、例えば、コンデンサなど、背の高く耐熱性の低い部品を挙げることができるが、他の部品であっても良い。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電動オイルポンプについて説明する。第１実施形態では、吸入口３２ｅがポンプカバー３２における中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）に設けられ、吐出口３２ｆが中心軸Ｊより径方向のＸ側（図中右側）に設けられている例を示した。他方、本実施形態における電動オイルポンプでは、吐出口がポンプカバー３２とは異なる位置に形成される。以下、第１実施形態との差異を中心に説明する。本実施形態に係る電動オイルポンプでは、第１実施形態に係る電動オイルポンプと同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、第２実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。
本実施形態に係る電動オイルポンプ１００では、ポンプ部３０のポンプボディ３１において、中心軸Ｊより径方向のＸ側（図中右側）に、凹部３３の底面からリア側（−Ｚ側）に延び、かつモータ部２０に連通する送出口３１ｄが設けられる。また、ハウジング２１の底面部２１ａにおいて、中心軸Ｊより径方向のＸ側（図中右側）の一部にオイルを吐出する吐出口７３が設けられる。さらに、吐出口７３のリア側（−Ｚ側）には、必要に応じてオイル循環用のフィルタ７６が設けられる。なお、吐出口７３は、ハウジング２１の底面部２１ａではなく、中心軸Ｊより径方向のＸ側（図中右側）のステータ保持部２１ｂの一部に設けても良い。

＜本実施形態の作用＞
本実施形態に係る電動オイルポンプ装置１００を作動させたときの動作については、第１実施形態と同じであるので説明を省略し、オイルの流れについて説明する。

電動オイルポンプ１０の吸入口３２ｅは、オイルが貯留されているオイルパン（不図示）と流通管（不図示）で繋がっており、流通管のオイルパン側先端はオイルの中に浸漬される。電動オイルポンプ１００のインナーロータ３７が回転することで発生する負圧により、オイルパンに貯留されたオイルが吸入口３２ｅを通って電動オイルポンプ１００の内部に入り、吸入ポート３２ｃに到達する。オイルは、吸入ポート３２ｃからポンプ室３３内に吸入された後、送出口３１ｄへ圧送され、さらにポンプ部３０を通過してモータ部２０へ流入される。モータ部２０において、オイルは、ステータ５０の内周面とロータ４０の外周面の間をフロント側（＋Ｚ側）からリア側（−Ｚ側）へ流れ、吐出口７３へと吐出される。これにより、ステータ５０のコイル５３をより効率よく冷却するとともに、ロータ４０を冷却することができる。吐出されたオイルは、不図示のトランスミッションの内部に供給される。供給されたオイルで当該箇所に油圧を発生させ、その後、還流されて再びオイルパンに貯留される。

＜本実施形態の効果＞
（１）ポンプカバー３２は、通常、アルミニウム合金などの金属製であり、熱容量が大きく、表面積が大きいため、放熱効果が高い。本実施形態では、インバータ回路６５をポンプカバー３２のフロント側（＋Ｚ側）に配置し、回路基板６１を放熱効果が高いポンプカバー本体３２ａに絶縁を確保した上で直接接触させている。さらに、ポンプ部３０において吸入口３２ｅから送出口３１ｄへとオイルの流動経路を作り、ポンプカバー３２内に一定温度（例えば、１２０℃）以下の油が流される。
このため、回路基板６１で発生した熱がポンプカバー３２を介して効果的に冷却され、昇温が抑制される。即ち、ポンプ部３０内を流動するオイルと接触するポンプカバー３２が直接インバータ回路６５の回路基板６１を冷却してヒートシンクの役割を兼ねることにより、冷却を効果的に実現できる。

（２）本実施形態では、インバータ回路６５の発熱素子６２をインバータカバー６３の天板部６３ａに直接接触させている。このため、発熱素子６２で生じた発熱をインバータカバー６３からも放熱することができる。また、回路基板６１に銅インレイ基板を使用することにより、インバータ回路６５で発生した熱をポンプカバー３２により伝え易くなり、冷却効率が向上する。

（３）本実施形態では、モータ部２０、ポンプ部３０及びモータ駆動部６０をそれぞれ軸方向に重ね合わせた構造であり、円筒状のコンパクトな形状を有するため、様々なトランスミッションにおいても汎用的に使用することができる。

（４）一般的に、モータにおいてはコイルが最も発熱する。コイルで発熱した熱は、ステータコアに伝達される。つまり、モータ部２０においてはステータ５０の発熱量が多いため、ステータ５０の冷却効率を上げることがモータ部２０全体の冷却効率向上につながる。本実施形態では、外部から供給されたオイルがポンプロータ３５によって吸入口３２ｅからポンプ部３０内に吸入され、送出口３１ｄを経由してモータ部２０内を流れることによって、モータ部２０のロータ４０及びステータ５０を同時に冷却することができる。このモータ部２０の内部流通によりモータが発する熱をオイルが吸収するので、モータが過度に高温になることがなく、モータの回転効率の低下を抑制できる。すなわち、冷却効果の高い構造を有する電動オイルポンプ装置１００を提供することができる。

［第２実施形態の変形例］
上記実施形態では、送出口３１ｄを経由してオイルをモータ部２０内へ送出することによって、モータ部２０のロータ４０及びステータ５０を同時に冷却することができる。しかし、送出口３１ｄが無い構成を採ることも可能である。この場合、シャフト４１とポンプボディ３１との軸方向間隙を用いる。すなわち、シャフト４１とポンプボディ３１との軸方向間隙がポンプ部３０からモータ部２０へとオイルを送出する送出口としての役割を果たす。
この場合、貫通孔３１ａは、シャフト４１を回転可能に支持するすべり軸受部材として機能する。

このような変形例によれば、送出口３２ｄを別途設ける必要がなく、加工が容易となる。また、ポンプ部３０から流入するオイルを潤滑油として使用することが可能となり、オイルを効率よくモータ部２０内へ送出できる。

なお、シャフト４１の外周面またはポンプボディ３１の内周面の少なくとも一方に切り欠き部を設けてもよい。これにより、オイルがシャフト４１とポンプボディ３１の間を通る場合に、流路抵抗が小さくなり、ポンプ部３０からモータ部２０へより効率的にオイルを送出することができる。

また、ポンプボディ３１において、上記のすべり軸受部材に加えて、さらにベアリングを用いることもできる。この場合、オイルは、ベアリングの内部を通過しても良く、シャフト４１とベアリングとの間を通過しても良い。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る電動オイルポンプについて説明する。第１実施形態では、吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆがポンプカバー３２に設けられている例を示した。他方、本実施形態における電動オイルポンプでは、吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆがポンプボディ３１に設けられている。以下、第１実施形態との差異を中心に説明する。本実施形態に係る電動オイルポンプでは、第１実施形態に係る電動オイルポンプと同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

図１０は、第３実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。
本実施形態に係る電動オイルポンプ１１０では、吸入口３２ｅは、ポンプ室３３からポンプボディ３１の突出部３１ｃ内を−Ｘ側（図中左側）に向かって延び、突出部３１ｃの外表面に達する。他方、吐出口３２ｆは、ポンプ室３３からポンプボディ３１内の突出部３１ｃ内をＸ側（図中右側）に向かって延び、突出部３１ｃの外表面に達する。
吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆは、それぞれ吸入ポート３２ｃ、吐出ポート３２ｄを経由してポンプロータ３５と繋がる。これにより、ポンプロータ３５へのオイルの吸入およびポンプロータ３５からのオイルの吐出が可能である。詳細には、ポンプロータ３５の回転によりポンプ室に発生する負圧により、オイルパン（不図示）に貯留されたオイルが吸入口３２ｅから吸入ポート３２ｃを経由して、ポンプ室の内部に吸入される。吸入したオイルは、加圧領域から吐出ポート３２ｄを経由して吐出口３２ｆへ吐出される。

本実施形態に係る電動オイルポンプ１１０においても、第１実施形態に係る電動オイルポンプ１０と同様の作用・効果を奏する。また、本実施形態では、ポンプボディ３１に吸入口３２ｅと吐出口３２ｆが設けられているので、ポンプボディ３１に移動した熱を冷却する際により効果を発揮する。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る電動オイルポンプについて説明する。本実施形態では、ポンプボディ３１に軸受部が設けられている。以下、第１実施形態との差異を中心に説明する。本実施形態に係る電動オイルポンプでは、第１実施形態に係る電動オイルポンプと同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。

図１１は、第４実施形態に係る電動オイルポンプを示す断面図である。
本実施形態に係る電動オイルポンプ１２０は、ポンプボディ本体３１ｂのリア側（−Ｚ側）に、シャフト４１を支持する軸受部としてのボールベアリング３１ｆを備えている。
ボールベアリング３１ｆは、ポンプボディ本体３１ｂに設けられた凹部３１ｇに嵌め込まれており、ボールベアリング３１ｆの周方向からポンプボディ本体３１ｂによって固定されている。すなわち、本実施形態では、ポンプボディ本体３１ｂがベアリングホルダを兼ねている。

従って、ポンプボディ本体３１ｂ内にベアリングホルダを設置する領域を新たに設ける必要がないため、ポンプボディの実効体積を大きくすることができる。このため、熱容量を大きくすることができ、インバータ回路の放熱がしやすくなる。

また、本実施形態では、シャフト４１は、ボールベアリング３１ｆとモータ部２０のベアリング５５とによる両軸受け構造となる。このため、仮にインナーロータ３７がオイルによる圧力を受けても、両軸受け構造によりシャフト４１の傾きを抑えることができるので、インナーロータ３７がポンプケース（即ち、ポンプボディ３１及びポンプカバー３２）の壁面に押し付けられることがなく、摺動抵抗が増大することを抑制できる。

さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、ポンプカバー３２に吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆが設けられているので、ポンプボディ３１に吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆが設けられている第３実施形態と比較して、オイルがインバータ回路６５のより近くを流れるため、インバータ回路６５で発生した熱を効果的に冷却することができる。

なお、本実施形態では、軸受部としてボールベアリング３１ｆを設けた例を示したが、軸受部として機能する他の構造であっても良い。例えば、第１実施形態、第２実施形態の変形例で記載したようなすべり軸受部材をボールベアリング３１ｆに代えて、あるいはボールベアリング３１ｆとともに用いることもできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第１実施形態では、ポンプ部３０において、吸入口３２ｅを中心軸Ｊより径方向の−Ｘ側（図中左側）に設け、吐出口３２ｆを中心軸Ｊより径方向のＸ側（図中右側）に設けたが、吸入口３２ｅの配置と吐出口３２ｆの配置を逆にすることもできる。この場合、第１実施形態の変形例のインバータ回路６５の配置が中心軸Ｊに対して非対称な例（図６〜図８）については中心軸Ｊに対して逆向きに配置することができる。また、第２実施形態及び第４実施形態においても、第１実施形態の変形例のインバータ回路６５の配置を適用することも可能である。さらに、第２実施形態において、ポンプカバー３２に設けられた吸入口３２ｅを第３実施形態のようにポンプボディ３１に設けることもできる。また、第１実施形態及び第４実施形態における吸入口３２ｅ及び吐出口３２ｆの長さ、形状、内径等、吸入ポート３２ｃ及び吐出ポート３２ｄの形状、幅及び高さ寸法等、第２実施形態における送出口３１ｄの長さ、形状、内径等は必要に応じて適宜変更可能である。

本出願は、２０１７年３月３日に出願された日本出願特願２０１７−０４０６２９号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

１０ 電動オイルポンプ
１２ ハウジング
２０ モータ部
２１ ハウジング
３０ ポンプ部
３１ ポンプボディ
３１ｄ 送出口
３２ ポンプカバー
３２ｅ 吸入口
３２ｆ 吐出口
３３ ポンプ室（凹部）
３５ ポンプロータ
３７ インナーロータ
３８ アウターロータ
４０ ロータ
４１ シャフト
５０ ステータ
５５ ベアリング
６０ モータ駆動部
６１ 回路基板
６２ 発熱素子
６３ インバータカバー
６５ インバータ回路
７３ 吐出口

Claims (15)

1. 軸方向に延びる中心軸を中心として回転可能に支持されたシャフトを有するモータ部と、
   前記モータ部の軸方向一方側に位置し、前記モータ部から延びる前記シャフトによって駆動され、オイルを吐出するポンプ部と、
   前記ポンプ部を介して前記モータ部の前記軸方向一方側に位置し、前記モータ部を駆動させるモータ駆動部と、を有し、
   前記モータ部は、
   前記シャフトの周囲において回転可能なロータと、
   前記ロータの径方向外側に配置されたステータと、
   前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、を有し、
   前記ポンプ部は、
   前記シャフトに取り付けられるポンプロータと、
   前記ポンプロータを収容し、側壁面及び前記モータ部の軸方向他方側に位置する底面を含む凹部及び前記モータ部の前記軸方向一方側に開口部を有するポンプボディと、
   前記開口部を閉塞するポンプカバーと、を有し、
   前記モータ駆動部は、
   前記モータ部の駆動を制御するインバータ回路と、
   前記インバータ回路を被覆するインバータカバーと、を有し、
   前記インバータ回路は、前記ポンプカバーと熱的に接触する電動オイルポンプ。
2. 前記ポンプカバーの任意の位置に前記オイルを吸入する吸入口が設けられ、前記ポンプカバーにおける前記中心軸に対して前記吸入口の位置とは反対側に前記オイルを吐出する吐出口が設けられる請求項１に記載の電動オイルポンプ。
3. 前記ポンプカバーの任意の位置に前記オイルを吸入する吸入口が設けられ、前記凹部の前記底面における前記中心軸に対して前記吸入口の位置とは反対側に前記モータ部に連通する送出口が設けられ、かつ前記ハウジングにおいて、その底面もしくは、側面に前記オイルを吐出する吐出口が設けられる請求項１に記載の電動オイルポンプ。
4. 前記ポンプボディの任意の位置に前記オイルを吸入する吸入口が設けられ、前記ポンプボディにおける前記中心軸に対して前記吸入口の位置とは反対側に前記オイルを吐出する吐出口が設けられる請求項１に記載の電動オイルポンプ。
5. 前記ポンプカバーは、放熱部材を介して前記インバータ回路と熱的に接触する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
6. 前記インバータ回路は、前記中心軸より前記吸入口側に配置される請求項２乃至５のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
7. 前記インバータ回路は、回路基板及び発熱素子を含み、前記発熱素子は、前記インバータカバーと熱的に接触する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
8. 前記インバータ回路の前記発熱素子は、前記放熱部材を介して前記インバータカバーと熱的に接触する請求項７に記載の電動オイルポンプ。
9. 前記インバータ回路の前記発熱素子が、前記中心軸より前記吸入口側に配置される請求項７又は８に記載の電動オイルポンプ。
10. 前記インバータ回路における前記発熱素子は、電界効果トランジスタを含む請求項７乃至９のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
11. 前記インバータ回路の前記回路基板は、銅インレイ基板である請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
12. 前記インバータ回路の前記回路基板は、複数の基板である請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
13. 前記ポンプボディは、軸受部を有する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の電動オイルポンプ。
14. 前記軸受部は、ボールベアリングを有する請求項１３に記載の電動オイルポンプ。
15. 前記軸受部は、すべり軸受を有する請求項１３又は１４に記載の電動オイルポンプ。
    

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