(57)【要約】【課題】回転軸芯の方向と半径方向とで小型化が可能な電動ポンプを構成する。【解決手段】複数の界磁コイル１４を環状に配置したコイルユニットＣが内装されたケース１０と、ポンプユニットＰを備えたベース部材とを連結する。ケース１０に形成された凹状空間Ｓの内周を内壁１１とし、この凹状空間Ｓに収容されるロータ３１の外周にローラ３２を備える。ロータ３１は外周部分を磁化させており、コイルユニットＣから回転磁界を作用させることによりロータ３１を回転させてロータ３１の外周の内壁１１との間の流体の吸排を行わせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルを配置したコイルユニットと、このコイルユニットから作用する磁気で回転するように磁気を有するロータと、このロータを取り囲む位置に配置された筒状の内壁を有するケースとが備えられ、
前記ロータは、その外周面に対して半径方向に出退自在、かつ、前記ロータの回転時に前記内壁に接触する状態を維持する仕切部材を備えており、
前記ロータの回転時において前記内壁と前記ロータの外周面との間の空間の流体を前記仕切部材の移動に伴い吸排する電動ポンプ。
【請求項２】
前記ロータの外周にロータのロータ軸芯と平行となる複数の係合溝が形成され、夫々の係合溝に対し前記仕切部材として前記ロータ軸芯と平行姿勢の軸芯のローラを嵌め込んでいる請求項１記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記コイルユニットを内装するケースに対して前記ロータが収容される凹状空間が形成され、この凹状空間のうち前記ロータを取り囲む部位の部材で前記内壁が構成され、この内壁を取り囲む位置に前記コイルユニットが配置されている請求項１又は２記載の電動ポンプ。
【請求項４】
前記ロータが磁化された材料、又は、永久磁石を埋め込んだ材料で構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ポンプ。
【請求項５】
前記ロータの外周のうち、周方向で隣り合う係合溝で挟まれる部位に永久磁石が埋め込まれている請求項２記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ポンプに関し、詳しくは、電動ポンプ全体を小型化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように小型化された電動ポンプとして特許文献１には、シャフトに支持されるインナーロータと、外周の永久磁石を備えたアウターロータとで成るトロコイド型のポンプが示されている。これを取り囲む位置にコイルが巻回されたコアを複数配置し、コイルを選択して通電することによりアウターロータに回転力を作用させ、このアウターロータとインナーロータとの回転によりオイルの吸排を行う点が記載されている。
【０００３】
この特許文献１の電動ポンプでは、ポンプ部と電動モータとを別個に設けたものとは異なり、ポンプを構成するアウターロータに対してコイルから磁力を直接的に作用させる構成を備えることにより、電動モータを別個に備えたものと比較して回転軸芯方向での小型化を実現している。
【０００４】
また、上記のように小型化された電動ポンプとして特許文献２には、ハウジングの中心部に固定電機子を配置し、この外部にマグネットを有したロータを配置し、このロータの外部を取り囲む位置にハウジングを配置している。
【０００５】
ロータは、回転自在に支持されるとともに、マグネットは固定電機子を取り囲む位置に配置されている。また、このロータの外周部分には、放射状に複数のベーン溝が形成され、夫々にベーンが出没自在に収容されている。ハウジングの内面には、楕円状のカム面が形成され、ロータの回転時にはカム面に対して遠心力によりベーンが接触し、ポンプとして機能する点が記載されている。
【０００６】
この特許文献２の電動ポンプでも、特許文献１と同様に、ポンプ部と電動モータとを別個に設けたものとは異なり、ポンプを構成するロータを電動モータとして構成することにより、電動モータを別個に備えたものと比較して回転軸芯方向での小型化を実現している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３‐１２９９６６号公報  （段落番号〔００１４〕〜〔００２１〕、図１、図２）
【特許文献２】特開２００８‐２３１９４７号公報  （段落番号〔００２４〕〜〔００３０〕、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されるようにトロコイド型のポンプ部を備えるものでは、インナーロータの歯部と、アウターロータの歯部とを比較的高い精度で咬み合わせながら、インナーロータとアウターロータとを相対的に回転させる支持構造を必要とすることから高い精度が要求される。
【０００９】
これに対して特許文献２のポンプ部はトロコイド型の構成のもの程高い精度は要求されない。しかしながら、この特許文献２に示されるようにロータの内部に固定電機子を備えるものでは半径方向での寸法の拡大を招きやすく改善の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、回転軸芯の方向と半径方向とで小型化が可能な電動ポンプを合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、界磁コイルを配置したコイルユニットと、このコイルユニットから作用する磁気で回転するように磁気を有するロータと、このロータを取り囲む位置に配置された筒状の内壁を有するケースとが備えられ、前記ロータは、その外周面に対して半径方向に出退自在、かつ、前記ロータの回転時に前記内壁に接触する状態を維持する仕切部材を備えており、前記ロータの回転時において前記内壁と前記ロータの外周面との間の空間の流体を前記仕切部材の移動に伴い吸排する点にある。
【００１２】
この構成により、コイルユニットから作用する磁気によりロータが回転し、このロータに備えた仕切部材の移動に伴い、内壁とロータの外周面との間の空間の流体の吸排を行える。この電動ポンプでは、ロータを外部から駆動するのではなく、磁気を有したロータに対してコイルユニットから直接的に磁気を作用させることでロータを回転させ、ポンプとして機能させている。従って、回転軸芯の方向と半径方向とで小型化が可能な電動ポンプが構成された。
【００１３】
本発明は、前記ロータの外周にロータのロータ軸芯と平行となる複数の係合溝が形成され、夫々の係合溝に対し前記仕切部材として前記ロータ軸芯と平行姿勢の軸芯のローラを嵌め込んでも良い。この構成によると、仕切部材として機能するローラが回転することにより、内壁との摩擦を低減して円滑な作動を現出する。
【００１４】
本発明は、前記コイルユニットを内装するケースに対して前記ロータが収容される凹状空間が形成され、この凹状空間のうち前記ロータを取り囲む部位の部材で前記内壁が構成され、この内壁を取り囲む位置に前記コイルユニットが配置されても良い。この構成によると、ロータの外周の近い位置に配置したコイルユニットからロータに対して磁気を作用させて、強い力でのロータを回転させることが可能となる。
【００１５】
本発明は、前記ロータが磁化された材料、又は、永久磁石を埋め込んだ材料で構成されても良い。この構成によると、ロータに対してコイルユニットから直接的に磁気を作用させることが可能となる。
【００１６】
本発明は、前記ロータの外周のうち、周方向で隣り合う係合溝で挟まれる部位に永久磁石が埋め込まれても良い。この構成によると、係合溝を避けた位置に永久磁石を配置できるので、ロータの外周近くに永久磁石を配置して効率的に磁気を作用させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図３に示すように、ケース１０と、ベース部材２０とを連結固定してハウジングＨを構成すると共に、ケース１０にコイルユニットＣを備え、このケース１０に形成された凹状空間Ｓにベーン型のポンプユニットＰを備えることにより、コイルユニットＣからの磁気の作用でポンプユニットＰを作動させる電動ポンプが構成されている。
【００１８】
この電動ポンプは自動車において潤滑用のオイル等の供給系に備えられるものであるが、用途は自動車に限るものではなく、オイル以外の流体の供給に使用しても良い。
【００１９】
〔ハウジング〕
ケース１０は、全体の外形が主軸芯Ｘを中心とした円柱状で、主軸芯Ｘに沿う方向での一方の端部に制御ユニット内装部１０Ａを形成し、主軸芯Ｘに沿う方向で他方の端部にポンプユニットＰのロータ３１が収容される凹状空間Ｓを形成し、この凹状空間Ｓを取り囲む部位にコイルユニット内装部１０Ｂを形成している。このケース１０は、樹脂材料を用いることにより制御ユニット内装部１０Ａとコイルユニット内装部１０Ｂとを密封する構造に製造される。
【００２０】
凹状空間Ｓは、主軸芯Ｘを中心とするシリンダ内面状の内壁１１と、主軸芯Ｘに直交する姿勢の上壁１２とを有し、この上壁１２には主軸芯Ｘから偏位し主軸芯Ｘと平行姿勢のロータ軸芯Ｙと同軸芯上に嵌合凹部１３が形成されている。この凹状空間ＳにポンプユニットＰのロータ３１が収容され、結果として、コイルユニットＣに取り囲まれる空間にロータ３１が配置される。
【００２１】
コイルユニット内装部１０Ｂには、積層磁性鋼板製のコア１４Ａに導体で成るコイル１４Ｂを巻回した複数の界磁コイル１４を主軸芯Ｘを中心にして環状に配置したコイルユニットＣを内装している。
【００２２】
制御ユニット内装部１０Ａには、電力トランジスタで成るドライバ回路、界磁コイル１４の逆起電力からモータロータＲの回転姿勢を判定するセンシング処理部等を備えた基板１５を有した制御ユニットＤを内装している。尚、積層磁性鋼板は、磁性鋼板同士の間に絶縁膜を挟み込むことにより磁性鋼板同士の間での電流の流れを阻止する絶縁構造を有している。
【００２３】
ベース部材２０は、金属材料又は樹脂材料でプレート状に形成され、ケース１０に対向する面にはケース１０の凹状空間Ｓに嵌り込む突出壁２１が形成されている。この突出壁２１にはロータ軸芯Ｙと同軸芯の嵌合凹部２２が形成され、この突出壁２１には吸入ポート２３と吐出ポート２４とが穿設されている。
【００２４】
このベース部材２０の外端のフランジ部には、雌ネジ部２５が形成され、ケース１０のフランジ部に穿設されたボルト挿通孔１０Ｈに挿通するボルト２６の雄ネジ部を雌ネジ部２５に螺合させ締め付けることによりケース１０とベース部材２０とが連結されハウジングＨが構成される。
【００２５】
〔ポンプユニット〕
ポンプユニットＰは、シャフト３０に対して回転自在に支持されたロータ３１と、図４に示す如くロータ３１の外周に仕切部材として備えられた４つのローラ３２と、内壁１１とを備えて構成されている。シャフト３０は鋼材等の金属製の素材が用いられ、このシャフト３０は、ケース１０の上壁１２の嵌合凹部１３と、ベース部材２０の突出壁２１の嵌合凹部２２とに対応する端部を係合させることで両端部がハウジングＨに支持された状態でロータ軸芯Ｙと同軸芯上に支持されている。
【００２６】
ロータ３１は、シャフト３０が挿通する貫通孔３１Ａが中心位置に形成され、外周部分が磁気を有する円柱状物である。このロータ３１の外周の４箇所にはロータ軸芯Ｙと平行する姿勢で、半径方向に切り込む形態の係合溝３１Ｂが形成され、これらの係合溝３１Ｂに対して仕切部材として４つのローラ３２が嵌め込まれている。４つの係合溝３１Ｂの幅を基準にして４つのローラ３２の直径は僅かに小さい値に設定され、ローラ３２が係合溝３１Ｂに対して半径方向に移動自在に支持される。
【００２７】
このロータ３１は外周面にＮ極とＳ極とが交互に現れる極異方マグネットとして磁化させたプラスチックマグネットが用いられている。尚、プラスチックマグネットは、フェライト粉末等の磁性材料を樹脂の原料に混入し、この原料を金型内に射出した後に磁化させたものである。
【００２８】
特に、このロータ３１を樹脂を用いて製造する変形例として、図４に示すようにロータ３１の内部に永久磁石３５をインサートの技術によって埋め込んでも良い。この際、永久磁石３５からロータ３１の外周に現れる磁束密度を高めるようにロータ３１の内部に積層磁性鋼板等の磁性体で成るバックヨーク３６を備えても良い。
【００２９】
この変形例では、ロータ３１の周方向で隣り合う係合溝３１Ｂで挟まれる部位に永久磁石３５を埋め込むことにより、係合溝３１Ｂを避けた位置で、ロータ３１の外周近くに永久磁石３５を配置できるので効率的に磁気を作用させ、強力な回転力を得るものとなる。
【００３０】
このポンプユニットＰでは、ケース１０の凹状空間Ｓの上壁１２とベース部材２０の突出壁２１とがロータ３１の側面に軽く接触する位置に配置される。つまり、ケース１０とベース部材２０とを連結した状態で、上壁１２と突出壁２１との主軸芯Ｘ方向での距離が、ロータ３１のロータ軸芯Ｙ方向での寸法より僅かに大きい値に設定される。
【００３１】
また、突出壁２１のうちロータ３１と対向する面には、ロータ軸芯Ｙを中心として、係合溝３１Ｂと連通する位置関係となる環状溝２７が形成され、この環状溝２７と吐出ポート２４との間に連通溝２８が形成されている。
【００３２】
これによりロータ３１の回転でオイルに圧力が作用する状況においては、吐出ポート２４のオイルの圧力が連通溝２８から環状溝２７に作用し、更に、係合溝３１Ｂからローラ３２に作用する。その結果、夫々のローラ３２が内壁１１の方向に押し出されることになり、ロータ３１が回転する際にはローラ３２が内壁１１に接触する状態が維持され、ロータ３１と内壁１１との間の空間のオイルを吸入ポート２３の部位から吐出ポート２４の部位まで送る。
【００３３】
このようにロータ３１が回転する際には上壁１２と、これに対向するロータ３１の端面との間、及び、突出壁２１と、これに対向するロータ３１の端面との間にオイルが供給される。更に、これらの部位に供給されたオイルがシャフト３０とロータ３１の貫通孔３１Ａとの間に供給される。これにより、ロータ３１の円滑な回転が行われる。
【００３４】
〔電動ポンプの組み立て〕
このような構成であるため、電動ポンプを組み立てる際には、コイルユニットＣと制御ユニットＤを内装したケース１０の凹状空間Ｓにロータ３１を収容する。このロータ３１を収容する際には、係合溝３１Ｂにローラ３２を組み込み、貫通孔３１Ａにシャフト３０を挿通し、このシャフト３０の一方の端部を上壁１２の嵌合凹部１３に嵌め込む。次に、ケース１０の凹状空間Ｓを閉じる位置にベース部材２０を配置し、シャフト３０の他方の端部を突出壁２１の嵌合凹部２２に嵌め込み、このベース部材２０をケース１０に密着させる。
【００３５】
ここで、ケース１０にベース部材２０を密着させる場合には、ベース部材２０に形成した突出壁２１が凹状空間Ｓに嵌り込むことにより、ケース１０とベース部材２０との相対的な位置関係が決まる。この状態でケース１０のフランジのボルト挿通孔１０Ｈにボルト２６を挿通し、ベース部材２０のフランジの雌ネジ部２５に螺合させて締め付けることで電動ポンプが完成する。
【００３６】
完成した電動ポンプでは、ケース１０の上壁１２とベース部材２０の突出壁２１とにロータ３１が挟み込まれ、このロータ３１の外周に内壁１１が配置される。更に、内壁１１より外方にコイルユニットＣが配置され、これによりロータ３１とコイルユニットＣとは主軸芯Ｘと直交する単一の仮想平面上に配置されることになる。
【００３７】
この構成の電動ポンプでは、制御ユニットＤによって複数の界磁コイル１４に供給する電力を制御することにより、図２において矢印で示す方向に磁気が回転し、この磁気の回転によりロータ３１を回転させる。ロータ３１回転することにより仕切部材として機能するローラ３２がロータ３１ともに回転し、この回転時における遠心力の作用、あるいは、吐出ポート２４から連通溝２８、環状溝２７を介してオイルの圧力の作用によりローラ３２を内壁１１に接触させることになる。
【００３８】
このようにロータ３１と共にローラ３２が移動することにより、吸入ポート２３を低圧にし、吐出ポート２４を高圧にすることになり、吸入ポート２３から吸入したオイルをロータ３１の外周と内壁１１との間を移動させ、吐出ポート２４から送り出す。
【００３９】
〔実施形態の効果〕
この電動ポンプでは、コイルユニットＣの磁界を直接的にロータ３１に作用させてロータ３１を回転させるので電動モータを用いるものと比較して小型化が可能である。また、仕切部材としてローラ３２を用いているのでロータ３１が回転する際にはローラ３２が内壁１１に接触して回転することになり、回転時の抵抗を小さくしてエネルギーロスを低減する。
【００４０】
ローラ３２に対して吐出ポート２４からのオイルの圧力を作用させて内壁１１の方向に突出させるので、ローラ３２を内壁１１の方向に突出させるためのバネ等の付勢機構を備える必要がない。
【００４１】
この電動ポンプでは、上壁１２と、これに対向するロータ３１の端面との間、及び、突出壁２１と、これに対向するロータ３１の端面との間に必然的にオイルが供給される。更に、ロータ３１の貫通孔３１Ａと、この貫通孔３１Ａに挿通するシャフト３０との間に対して必然的にオイルが供給される。これにより、ロータ３１の端面又は対向する面に滑動性の良い材料を用いる必要がなく、また、ボールベアリングのような軸受を特別に備えずとも円滑な回転を実現する。
【００４２】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施の形態以外に以下のように構成しても良い。
【００４３】
（ａ）ロータ３１に備える仕切部材として板状のブレードを用いる。ローラに代え敢えてブレードを用いることにより製造コストの低減が可能となる。
【００４４】
（ｂ）ロータ３１の外周に配置される内壁１１の形状を楕円形や長円のような非円形に構成する。このように非円形の内壁１１を構成することにより必要とする性能の電動ポンプを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】電動ポンプの断面図
【図２】図１のII−II線断面図
【図３】分解状態の電動ポンプの断面図
【図４】ポートの部位とロータの構造とを示す斜視図
【図５】ロータの変形例として永久磁石を埋め込んだロータの断面図
【符号の説明】
【００４６】
１０        ケース
１１        内壁
１４        界磁コイル
３１        ロータ
３１Ｂ      係合溝
３２        ローラ
Ｃ          コイルユニット
Ｓ          凹状空間
Ｙ          ロータ軸芯
【図１】
2010138850.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010138850.tif 000006
【図５】
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