(57)【要約】【課題】モータ制御の際に用いる流体の温度検出をより正確に行い、より高い制御効果を得ることができる電動ポンプを提供する。【解決手段】モータ１１の制御に用いるオイルの温度検出を行うための温度センサ２４は、一側面がオイルに晒されるハウジング１２の底凹部１２ａの他側面に当接、即ちオイルの温度変化依存の高い部位に当接させて構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流動させるためのポンプ機構と、該ポンプ機構を作動させる駆動源としての電動モータとを一体的に組み付けてなるものであり、前記電動モータのモータハウジング内に前記流体の温度を検出する温度センサを備え、該温度センサによる前記流体の温度検出に基づいて前記電動モータが駆動制御される電動ポンプであって、
前記モータハウジングはその一側面が前記流体に晒される部位を有し、該部位の他側面に前記温度センサが直接又は間接的に当接するように構成されたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動ポンプにおいて、
前記モータハウジングは、外側から凹設されその外側から前記電動モータのロータを収容する凹設部を備え、該凹設部の一部において更に凹設され前記ロータとの間に前記流体の一部を流入させる凹部分を有するものであり、
前記温度センサは、前記凹部分の形成により前記モータハウジングの内部において膨出する膨出部に対して当接するように構成されたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の電動ポンプにおいて、
前記温度センサは、自身の面積の大きい部位を以て前記モータハウジングの膨出部に対して面接触するように構成されたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、
前記モータハウジングは、金属製であることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動ポンプにおいて、
前記温度センサを搭載するとともに前記電動モータの駆動制御を行う駆動制御回路が構成される回路基板を前記モータハウジング内に備えるものであり、
前記回路基板は、その平面が前記電動モータの中心軸線に対して直交する姿勢で保持されたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載の電動ポンプにおいて、
前記回路基板は、少なくとも表面が樹脂製の回路ホルダを介して前記モータハウジング内の支持部に対して支持されたことを特徴とする電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の温度検出を行う温度センサ内蔵のモータ一体型電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を作動させる電動ポンプの一つに、自動車の変速機やエンジンにオイルを供給する電動オイルポンプが知られ、例えば特許文献１にて開示のものが知られている。この文献１にて開示の電動ポンプは、電動モータを駆動源としたトロコイド式ポンプであり、ポンプ機構と電動モータとが一体的に組み付けられてなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７４８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１にて開示したような自動車に搭載する電動オイルポンプ等おいては、様々な環境で使用されることが想定されており、例えばオイル温度で−２５℃の低温から＋１４０℃の高温までの広い温度範囲で必要十分な油圧を供給することが求められている。
【０００５】
つまり、オイルは温度によって粘度が変化するため、例えば低温環境にてオイル粘度が高くなる場合では粘性抵抗が大きいためモータの入力を高くし、必要な油圧が発生するように制御し、逆に高温環境にてオイル粘度が低くなる場合では粘性抵抗が小さいためモータの入力を低くし、十分な油圧が発生するような制御を行えば、省電力等の効果が期待できる。その際、オイル温度をより正確に検出すれば、より高い制御効果が期待できる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ制御の際に用いる流体の温度検出をより正確に行い、より高い制御効果を得ることができる電動ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する電動ポンプは、流体を流動させるためのポンプ機構と、該ポンプ機構を作動させる駆動源としての電動モータとを一体的に組み付けてなるものであり、前記電動モータのモータハウジング内に前記流体の温度を検出する温度センサを備え、該温度センサによる前記流体の温度検出に基づいて前記電動モータが駆動制御される電動ポンプであって、前記モータハウジングはその一側面が前記流体に晒される部位を有し、該部位の他側面に前記温度センサが直接又は間接的に当接するように構成されている。
【０００８】
この構成によれば、モータ制御に用いる流体の温度検出を行うための温度センサは、一側面が流体に晒されるモータハウジングの所定部位の他側面に対して直接又は間接的に当接される。つまり、流体の温度変化依存の高い部位に温度センサを当接させたため、温度センサによる流体の温度検出がより正確となり、より高い制御効果が期待できる。
【０００９】
また上記の電動ポンプにおいて、前記モータハウジングは、外側から凹設されその外側から前記電動モータのロータを収容する凹設部を備え、該凹設部の一部において更に凹設され前記ロータとの間に前記流体の一部を流入させる凹部分を有するものであり、前記温度センサは、前記凹部分の形成により前記モータハウジングの内部において膨出する膨出部に対して当接するように構成されるのが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、流体の一部を流入させるために設けられるモータハウジングの凹部分、即ちモータハウジング内部においてその凹部分により膨出する膨出部に対して温度センサが当接される。これにより、凹部分がより多くの流体にて晒されることから、温度センサの当接部位での流体の温度変化依存がより確実に高くなるため、温度センサによる流体の温度検出の正確性向上に貢献できる。また、流体の一部を流入させるために設けられるモータハウジングの凹部分（膨出部）が、温度センサの当接部位として共用される。
【００１１】
また上記の電動ポンプにおいて、前記温度センサは、自身の面積の大きい部位を以て前記モータハウジングの膨出部に対して面接触するように構成されるのが好ましい。
この構成によれば、温度センサは自身の面積の大きい部位を以て面接触にてモータハウジングと当接するため、温度センサによる流体の温度検出の正確性向上に貢献できる。
【００１２】
また上記の電動ポンプにおいて、前記モータハウジングは、金属製であるのが好ましい。
この構成によれば、モータハウジングが金属製であるため、例えば樹脂製と比べて温度センサの当接部位での流体による温度変化が大きくなるため、温度センサによる流体の温度検出の正確性向上に貢献できる。
【００１３】
また上記の電動ポンプにおいて、前記温度センサを搭載するとともに前記電動モータの駆動制御を行う駆動制御回路が構成される回路基板を前記モータハウジング内に備えるものであり、前記回路基板は、その平面が前記電動モータの中心軸線に対して直交する姿勢で保持されるのが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、モータハウジング内に備えられる回路基板は、その平面が電動モータの中心軸線に対して直交する姿勢で保持されるため、モータの短軸化に貢献できる。
また上記の電動ポンプにおいて、前記回路基板は、少なくとも表面が樹脂製の回路ホルダを介して前記モータハウジング内の支持部に対して支持されるのが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、回路基板は、少なくとも表面が樹脂製の回路ホルダを介してモータハウジング内の支持部に対して支持されるため、支持部を介する回路基板への熱の伝達が抑制される。これにより、回路基板の発熱抑制、また回路基板に搭載される温度センサへの流体以外からの熱の影響を極力小さくするのに貢献できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動ポンプによれば、モータ制御の際に用いる流体の温度検出をより正確に行い、より高い制御効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態における電動オイルポンプの軸方向の断面図である。
【図２】電動オイルポンプの軸直交方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、電動ポンプとしての電動オイルポンプの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動オイルポンプ１０は、例えば自動車の変速機やエンジンとの間でオイルを循環させるのに用いられ、駆動源としてブラシレスモータにて構成される電動モータ１１と、トロコイド式のポンプ機構４１とが一体的に組み付けられて構成されている。
【００１９】
電動モータ１１は、有底円筒状のフロントハウジング１２と、その開口部を閉塞するエンドカバー１３とを備えている。フロントハウジング１２は、有底円筒状の底部外側面の中央部が有底円筒状に内側に折り返された底凹部１２ａを有している。フロントハウジング１２内における底凹部１２ａ周り、具体的には外側筒状部１２ｂ、底凹部１２ａの筒状部である内側筒状部１２ｃ、及びハウジング１２の底部側を繋ぐ環状底部１２ｄにて環状のステータ収容部１４が形成されている。環状のステータ収容部１４には、環状のステータ１５が収容されている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ステータ１５は、外環部１６ａと該外環部１６ａから径方向内側に延びる本実施形態では１０個のティース１６ｂとを有する磁性金属製のステータコア１６を備え、各ティース１６ｂに巻線１７が巻装されてなる。巻線１７は、三相毎にそれぞれの結線がなされ、各相それぞれに対応する駆動電流が供給される。ステータ１５は、ステータコア１６の外環部１６ａがフロントハウジング１２の外側筒状部１２ｂの内周面に対して圧入等にて固定され、ティース１６ｂの先端部（径方向内側端部）が内側筒状部１２ｃに対向している。そして、ステータ１５は、巻線１７への給電に基づいてティース１６ｂの先端部に回転磁界が生じるようになっている。因みに、ティース１６ｂの先端部が対向する内側筒状部１２ｃを含むフロントハウジング１２は、非磁性の鉄系金属材料よりなるため、ティース１６ｂの先端部に生じる磁界が内側筒状部１２ｃを介して底凹部１２ａの内側空間においても生じるようになっている。
【００２１】
フロントハウジング１２の開口部近傍には、ステータ１５の巻線１７に駆動電流を供給する回路基板２１が回路ホルダ２２にて保持されている。回路ホルダ２２は、全体が樹脂にて構成、又は表面が樹脂コーティングされて構成され、フロントハウジング１２の開口部内周面又はステータ１５に対して固定されるものである。回路基板２１は、その平面がモータ１１の中心軸線Ｌ１に対して直交する姿勢で保持されている。回路基板２１には、三相の駆動電流を生成するための半導体スイッチング素子２３や温度センサ２４を含む各種電子部品が搭載され、ステータ１５に供給する駆動電流を制御する駆動制御回路２５が構成されている。そして、この回路基板２１を覆うように、フロントハウジング１２の開口部にはエンドカバー１３が取付ボルト１８等にて装着されている。エンドカバー１３には、外部から内蔵の回路基板２１への給電や外部との信号の授受等を行うためのコネクタ部２６が備えられている。
【００２２】
フロントハウジング１２の底凹部１２ａには、モータ１１のロータであるドライブロータ３１が外側から挿入され、ドライブロータ３１の中心軸線（回転中心）がモータ１１（底凹部１２ａ）の中心軸線Ｌ１と一致するように回転可能に収容されている。ドライブロータ３１は、ステータ１５や回路基板２１等とは底凹部１２ａの壁面にて区画され、使用時にはオイル中で作動する。
【００２３】
ドライブロータ３１は、ロータコア３２と永久磁石３３とを備え、中心部（ロータコア３２の中心部）にポンプ室３４を形成すべく円環状に構成されている。ドライブロータ３１（ロータコア３２）の外周縁近傍には、本実施形態では８個の永久磁石３３が周方向等間隔に埋設状態で保持されている。また、ドライブロータ３１（ロータコア３２）における外周部の永久磁石３３部分と中央部のポンプ室３４との間には、本実施形態では８個のスリット３５が周方向等間隔に軸方向に貫通するように形成されている。各スリット３５は、隣接の永久磁石３３の磁極中心間に延びるような円弧状に形成され、ロータコア３２の中心部に向かう漏れ磁束低減のために設けられている。
【００２４】
ドライブロータ３１（ロータコア３２）の中心部は、ポンプ機構４１を一体に構成するためのポンプ室３４が形成されている。ポンプ室３４は、本実施形態では５個の凹状部３４ａを周方向等間隔に有し、各凹状部３４ａの形状がトロコイド曲線に沿って形成されている。このポンプ室３４には、ポンプ機構４１のポンプ動作を行うドリブンロータ４２が回転可能に収容されている。このドリブンロータ４２はドライブロータ３１と軸方向長さが同じで、同方向に全体が略重なるように構成され（図１参照）、これにより電動オイルポンプ１０の短軸化が図られている。
【００２５】
ドリブンロータ４２は、ロータ本体４３と回転軸４４とを備えている。ドリブンロータ４２（ロータ本体４３）は、本実施形態では４個の凸状部４３ａを周方向等間隔に有し、各凸状部４３ａの形状がトロコイド曲線に沿って形成されている。ドリブンロータ４２の中心部には回転軸４４が嵌挿され固定されている。
【００２６】
ここで、底凹部１２ａは、フロントハウジング１２の底部側から内側筒状部１２ｃとして折り返され、その奥側に軸直交方向に延びる奥底部１２ｅを有している。この奥底部１２ｅには、ドリブンロータ４２の回転軸４４の基端部を回転可能に支持する支持凹部１２ｆが形成されている。支持凹部１２ｆは、ドリブンロータ４２（回転軸４４）の中心軸線Ｌ２がモータ１１（ドライブロータ３１）の中心軸線Ｌ１から偏倚した位置となるように設定されている。言い換えると、ドリブンロータ４２は、ドライブロータ３１の回転中心とは偏倚した位置にて回転するようになっている。
【００２７】
そのため、ドリブンロータ４２は、回転中心が偏倚した側で自身の凸状部４３ａがドライブロータ３１のポンプ室３４の凹状部３４ａと噛み合い、その偏倚とは反対側で噛み合いが外れるように、ドライブロータ３１とは偏心状態で回転する。そのため、ポンプ機構４１の動作として、隣接する凸状部４３ａと凹状部３４ａとで囲まれるポンプ室３４内の個々の空間の容積がその噛み合いが外れる側で拡大し、これにより負圧が生じることで該空間内にオイルが吸入される。一方、隣接する凸状部４３ａと凹状部３４ａとで囲まれる空間の容積がその噛み合い側で減少し、これにより空間内が加圧されることで該空間内のオイルが吐出される。
【００２８】
また、奥底部１２ｅの外周縁には、更に凹設される環状凹部１２ｇが形成されている。環状凹部１２ｇは、吸入されたオイルの一部が流入してドライブロータ３１との間でオイル溜まりとして機能し、ポンプ効率を高めている。また、環状凹部１２ｇは、フロントハウジング１２の内部においては膨出部１２ｈであり、上記した回路基板２１に搭載されるサーミスタ等の温度センサ２４がその膨出部１２ｈに対して面接触されている。温度センサ２４は、例えば面積の大きい部位による膨出部１２ｈとの面接触がなされている。温度センサ２４は、ポンプ室３４（環状凹部１２ｇ）内のオイルの温度を主として検出し、検出したオイル温度を含めた駆動制御回路２５によるモータ１１の制御（駆動電流の制御）に用いられる。
【００２９】
フロントハウジング１２の底部には、ポートブロック５１が取付ボルト５２等にて装着されている。ポートブロック５１は、ドライブロータ３１及びドリブンロータ４２が収容された底凹部１２ａに嵌合する突出部５１ａを備え、突出部５１ａの外周側には環状のシール部材５３がポートブロック５１とフロントハウジング１２とで挟持されている。つまり、底凹部１２ａ（ポンプ室３４）が密閉状態とされている。
【００３０】
突出部５１ａには、回転軸４４の先端部を嵌挿して支持する支持凹部５１ｂが形成されている。支持凹部５１ｂの近傍のポートブロック５１には、ポンプ室３４に対してそれぞれ所定部位にて連通する吸入ポート５４と吐出ポート５５とが設けられ、各ポート５４，５５は、自動車の変速機やエンジンのオイル循環路と接続されている。
【００３１】
次に、本実施形態の電動オイルポンプ１０の動作（作用）を説明する。
駆動制御回路２５は、電動モータ１１の駆動制御をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）にて行っており、ステータ１５の巻線１７に供給する駆動電流量をそのＰＷＭ制御（ＰＷＭデューティ）により調整している。このような巻線１７への電流供給に基づいてステータ１５に回転磁界が生じると、ハウジング１２の底凹部１２ａ内のドライブロータ３１が回転し、これに伴いポンプ機構４１のドリブンロータ４２が連れ回りしてポンプ動作がなされ、オイルの流動が生じる。オイルの流動量は、モータ１１に対するＰＷＭ制御により調整されている。
【００３２】
また、駆動制御回路２５は、オイルの温度に応じてモータ１１の出力制御も行っている。即ち、オイルの温度が低いとオイルの粘度が高く、オイルの温度が高くなるとオイル粘度が低くなるため、駆動制御回路２５は、オイルの温度（粘度）に応じてモータ１１の出力を必要十分に調整し、モータ１１の省電力化等の効果が得られる制御を行っている。
【００３３】
本実施形態では、このようなモータ１１の制御に用いるオイルの温度検出を行うための温度センサ２４は、一側面がオイルに晒されるハウジング１２の底凹部１２ａの他側面（膨出部１２ｈ）に当接し、ハウジング１２の当接部位の温度検出、即ち該ハウジング１２を通じてオイルの温度検出を間接的に行っている。その際、オイルに晒されてオイルの温度変化依存の高いハウジング１２の部位に温度センサ２４が当接されることから、温度センサ２４によるより正確なオイルの温度検出がなされ、駆動制御回路２５の制御によるより高い省電力化等の効果が得られるようになる。
【００３４】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）モータ１１の制御に用いるオイルの温度検出を行うための温度センサ２４は、一側面がオイルに晒されるハウジング１２の底凹部１２ａの他側面に当接されている。つまり、オイルの温度変化依存の高い部位に温度センサ２４を当接させたため、温度センサ２４によるオイルの温度検出がより正確となり、より高い制御効果が期待できる。
【００３５】
（２）オイルの一部を流入させるために設けられるハウジング１２の環状凹部１２ｇ、即ちハウジング１２内部においてその凹部１２ｇにより膨出する膨出部１２ｈに対して温度センサ２４が当接されている。これにより、オイル溜まりとして機能する環状凹部１２ｇがより多くのオイルにて晒されることから、温度センサ２４の当接部位でのオイルの温度変化依存がより確実に高くなるため、温度センサ２４によるオイルの温度検出の正確性向上に貢献でき、これによる高い制御効果が期待できる。また、オイルの一部を流入させるために設けられるハウジング１２の凹部１２ｇ（膨出部１２ｈ）が温度センサ２４の当接部位として共用されるため、ハウジング１２に対し温度センサ２４側にアプローチして当接させるための部位を別途形成しなくて済む。
【００３６】
（３）温度センサ２４は自身の面積の大きい部位を以て面接触にてハウジング１２と当接するため、温度センサ２４によるオイルの温度検出の正確性向上に貢献でき、これによる高い制御効果が期待できる。
【００３７】
（４）ハウジング１２が金属製であるため、例えば樹脂製と比べて温度センサ２４の当接部位でのオイルによる温度変化が大きくなるため、温度センサ２４によるオイルの温度検出の正確性向上に貢献でき、これによる高い制御効果が期待できる。
【００３８】
（５）ハウジング１２内に備えられる回路基板２１は、その平面がモータ１１の中心軸線Ｌ１に対して直交する姿勢で保持されるため、モータ１１の短軸化に貢献できる。
（６）回路基板２１は、少なくとも表面が樹脂製の回路ホルダ２２を介してハウジング１２内のハウジング１２又はステータ１５に対して支持されるため、その支持部を介する回路基板２１への熱の伝達が抑制される。これにより、回路基板２１の発熱抑制、また回路基板２１に搭載される温度センサ２４へのオイル以外からの熱の影響を極力小さくするのに貢献できる。
【００３９】
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・温度センサ２４をオイル温度の検出に一層特化させるため、例えば温度センサ２４の周囲を覆うように樹脂モールドを施す等の熱遮断処置を行ってもよい。
【００４０】
・温度センサ２４をハウジング１２に直接的に当接させたが、熱伝導性の高い部材や防振部材等の他の部材を温度センサ２４とハウジング１２との間に介在させて、温度センサ２４をハウジング１２に間接的に当接させてもよい。尚、ハウジング１２に対する温度センサ２４の直接又は間接的な当接は、寸法誤差等による若干の離間もその当接の概念に含む。
【００４１】
・温度センサ２４をハウジング１２の底凹部１２ａの膨出部１２ｈ（環状凹部１２ｇ）に当接させたが、これ以外の部位で当接させてもよい。例えば、膨出部１２ｈと支持凹部１２ｆとの間のポンプ室３４と対向する部位や内側筒状部１２ｃ等、一側面が直接オイルに晒される部位や、支持凹部１２ｆ付近等、一側面が間接的にオイルに晒される部位等に温度センサ２４を当接させてもよい。
【００４２】
・回路基板２１をモータ１１の軸直交方向とは異なる姿勢で保持するようにしてもよい。また、モータ１１の駆動制御回路２５を構成しない回路基板を用いてもよい。例えば、モータ１１内に備える回路基板を温度センサ２４やその他のセンサ等を搭載するのを主目的とし、駆動制御を行う回路は外部に設ける態様であってもよい。
【００４３】
・上記の他、モータ１１の構成を適宜変更してもよい。例えば、ハウジング１２を非磁性の鉄系金属材料以外の金属製としてもよく、また樹脂製であってもよい。また例えば、ドライブロータ３１とともにステータ１５もハウジング１２の外側に配置してもよい。
【００４４】
・ポンプ機構４１をトロコイド式以外の容積式にて構成してもよく、また非容積式であってもよい。
・電動オイルポンプ１０を自動車の変速機やエンジンのオイル以外のオイル循環のための電動ポンプに適用してもよく、またオイル以外の流体を循環させる電動ポンプに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１１…電動モータ、１２…フロントハウジング（モータハウジング、支持部）、１２ａ…底凹部（部位、凹設部）、１２ｇ…環状凹部（凹部分）、１２ｈ…膨出部、１３…エンドカバー（モータハウジング）、１５…ステータ（支持部）、２１…回路基板、２２…回路ホルダ、２４…温度センサ、２５…駆動制御回路、３１…ドライブロータ（ロータ）、４１…ポンプ機構、Ｌ１…中心軸線。
【図１】
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【図２】
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