(57)【要約】【課題】バックヨークに対する永久磁石の固定が確実であって、加工が容易で、安価に製作できるロータおよび電動モータを提供する。【解決手段】永久磁石保持部材３３は、合成樹脂をバックヨーク１０のロータ円筒部の外周部にモールドすることにより一体に成形されている。連結部３５は、回転方向前側に円環部３４を周方向に等分する８箇所形成されており、円環部３４より径方向外側に斜めにのびた部分を有し、この部分の回転方向と逆側先端部に周方向に張り出した永久磁石保持部材爪部３６が一体に形成されている。バックヨーク１０には、回転方向後側に円環部３４より径方向外側に斜めにのびて連結部３５との間で略Ｖ字形状の横断面を形成する部分を有し、この部分の回転方向側先端部に周方向に張り出したバックヨーク爪部３７が一体に形成されている。隣り合う連結部３５の永久磁石保持部材爪部３６との間に永久磁石８が軸線方向から挿入されて保持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のロータ本体と、
前記ロータ本体の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製の永久磁石保持部材と、
前記ロータ本体の外周面に当接し、前記永久磁石保持部材に保持されている複数の永久磁石と、を備え、
前記永久磁石保持部材は、前記ロータ本体の両端面外周部に密着する円環部と、前記ロータ本体の外周面において前記両円環部を連結するとともに前記永久磁石を保持する連結部とからなり、前記連結部の前記円環部より径方向外側にのびた部分に、周方向に前記ロータ本体の回転方向前側に張り出して一体に形成された複数の第１の永久磁石保持用爪部を有し、
前記ロータ本体は、外周面において径方向外側にのびた部分に、周方向に前記ロータ本体回転方向後側に張り出して一体に形成された複数の第２の永久磁石保持用爪部を有し、
前記永久磁石は、周方向に隣り合う前記第１の永久磁石保持用爪部および前記第２の永久磁石保持用爪部の間に保持されることを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記第２の永久磁石保持用爪部は、軸線方向に全長にわたり形成されることを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記第２の永久磁石保持用爪部は、軸線方向に両端部から所定の長さを有して形成されることを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のロータを備えることを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のトランスミッションに油圧を供給する油圧ポンプとして使用される電動オイルポンプ装置などにおけるロータおよび電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、停車時にエンジンを停止するアイドリングストップをおこなう自動車では、アイドルストップ時にもトランスミッションへの油圧供給を確保するために、電動オイルポンプ装置が使用されるようになっている。電動オイルポンプ装置は、オイルポンプ、ポンプ駆動用電動モータ、および電動モータを回転制御するコントローラが共通のハウジング内に組み込まれ、車体に搭載されている。
【０００３】
この種の電動オイルポンプ装置における電動モータには、ロータに永久磁石を用いたＤＣブラシレスモータが用いられる。従来のＤＣブラシレスモータでは、円筒状のロータ本体（バックヨーク）の外周面にリング形状、またはセグメント形状の永久磁石が固定されている。このような電動モータとして、ロータ本体の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製の永久磁石保持部材に、複数の永久磁石が保持されているロータを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０７０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電動モータは、ロータ本体に合成樹脂製の永久磁石保持部材をモールドにより一体成形して、接着剤を用いないで磁力によりセグメント磁石を取り付け保持するロータ構造を有している。この永久磁石保持部材に軸線方向に形成された永久磁石保持用の爪部と永久磁石自体の磁力とにより、セグメント磁石のロータ本体への位置決め、および永久磁石の剥がれ防止がおこなわれている。
【０００６】
しかしながら、電動モータの回転速度が上昇すると、ロータの高速回転による遠心力の増加と、ロータとステータとの間のエアギャップの変化により磁力の低下が発生する。これにより、永久磁石に回転軸に対して径方向に、永久磁石の吸着力を超える力が加わり、永久磁石を保持する機能を満足できなくなる場合がある。このため、特に、永久磁石に回転方向に対して後方側にかかる力によって合成樹脂製の永久磁石保持部材の爪部を変形させ、永久磁石がロータ本体から剥がれて、脱落するおそれがある。
【０００７】
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、ロータ本体に対する永久磁石の固定が確実であって、ロータ本体の加工が容易で、安価に製作できるロータおよび電動モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円筒状のロータ本体と、前記ロータ本体の外周部に固定状に設けられた合成樹脂製の永久磁石保持部材と、前記ロータ本体の外周面に当接し、前記永久磁石保持部材に保持されている複数の永久磁石と、を備え、前記永久磁石保持部材は、前記ロータ本体の両端面外周部に密着する円環部と、前記ロータ本体の外周面において前記両円環部を連結するとともに前記永久磁石を保持する連結部とからなり、前記連結部の前記円環部より径方向外側にのびた部分に、周方向に前記ロータ本体の回転方向前側に張り出して一体に形成された複数の第１の永久磁石保持用爪部を有し、前記ロータ本体は、外周面において前記ロータ本体の径方向外側にのびた部分に、周方向に回転方向後側に張り出して一体に形成された複数の第２の永久磁石保持用爪部を有し、前記永久磁石は、周方向に隣り合う前記第１の永久磁石保持用爪部および前記第２の永久磁石保持用爪部の間に保持されることを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記第２の永久磁石保持用爪部は、軸線方向に全長にわたり形成されることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記第２の永久磁石保持用爪部は、軸線方向に両端部から所定の長さを有して形成されることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、電動モータにおいて、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のロータを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、周方向に隣り合う、ロータ本体の外周部にモールドすることにより一体成形された合成樹脂製の永久磁石保持部材に一体に形成されたロータの回転方向前側の第１の永久磁石保持用爪部と、金属製のロータ本体に一体に形成されたロータの回転方向後側の第２の永久磁石保持用爪部との間に永久磁石を接着剤を用いないで装着し保持するようにした。これにより、ロータの回転により永久磁石の回転方向後側に力がかかっても、ロータ本体から永久磁石が径方向に剥がれ脱落することがなく、永久磁石をロータ本体に確実に固定することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、ロータ本体と一体に形成された第２の永久磁石保持用爪部は軸線方向に全長にわたり設けられるので、ロータ本体が電磁鋼板などの積層構造により形成されている場合、型および成形工程の簡素化が可能で、ロータ本体の加工が容易で、しかも安価に製作することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、第２の永久磁石保持用爪部を軸線方向に両端部に分割して配置したので、ロータ本体を軽量化し、かつ第２の永久磁石保持用爪部によって永久磁石を確実に保持することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、上記ロータを備える電動モータは、ロータ本体に対して接着剤を用いない構造で永久磁石を確実に固定することができ、ロータ本体の加工が容易で、しかも安価に製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動オイルポンプ装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ方向から見た電動モータのロータの平面図。
【図３】図１における電動モータのロータのロータ本体および永久磁石保持部材を示す斜視図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電動モータのロータの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る電動オイルポンプ装置に適用した電動モータのロータについて、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動オイルポンプ装置１の概略構成を示す縦断面図である。なお、以下の説明において、図面の左側を前、同右側を後とする。
【００１８】
図１に示すように、電動オイルポンプ装置１は、ハウジング本体内に、オイルポンプ２と、オイルポンプ２を回転駆動する電動モータ３とが一体に組み込まれている。また、電動モータ３を回転制御するコントローラ（ＥＣＵ）４もハウジング内に組み込まれている。本実施形態では、オイルポンプ２はトロコイドタイプの内接ギヤポンプ、電動モータ３は３相巻線を有するＤＣブラシレスセンサレスモータが使用されている。
【００１９】
電動オイルポンプ１のハウジング本体は、金属製の非磁性材料（例えば、アルミダイカストなど）により形成されたポンププレート１４およびポンプハウジング１５、ならびに熱可塑性樹脂材料（例えば、ＰＰＳ、ＰＢＴ樹脂など）により形成されたモータハウジング１７およびカバー２０からなる。そして、ポンプハウジング１５、モータハウジング１７およびカバー２０により防水ハウジングが構成されている。電動オイルポンプ装置１は、ポンププレート１４の端面に突出したフランジ部を介して図示しないトランスミッションやエンジンケースに、複数の取付け穴を通して回転軸線中心に対して周方向に配置されたボルトで締結して固定されている。
【００２０】
ポンプハウジング１５は、軸線方向と直交する径方向に広がりを持つ厚肉板状のケースであり、その中心に前後が開口したポンプ室１３が形成されている。ポンプハウジング１５の前面にポンププレート１４がＯリング１６を介して固定され、ポンプ室１３の前面が塞がれている。ポンプ室１３内にオイルポンプ２のポンプロータを構成するアウタロータ１１が回転自在に収容され、内歯を備えたアウタロータ１１の内周側に、これと噛み合う外歯を備えたインナロータ１２が配置されている。
【００２１】
ポンププレート１４には、端面に突出して軸線方向に貫通する図示しない吸入口（吸入ポート）および吐出口（吐出ポート）が設けられている。吸入口および吐出口は、図示しない外部の油圧配管と接続され、吸入油路から吐出油路を通って作動油が流れる。
【００２２】
モータハウジング１７は、円筒形状をなし、その前端がシール３０を介してポンプハウジング１５の後面外周寄りの部分に固定されている。モータハウジング１７の後端開口部がカバー２０により塞がれている。モータハウジング１７とカバー２０とは、固定したモータハウジング１７に対し、カバー２０を回転させながら当接し、回転による摩擦熱により両者を溶着（例えば、スピン溶着）して接合されている。ここで、カバー２０の中央部には、例えば、モータハウジング１７の外部と内部との空間を連通する円形の呼吸孔２９が設けられている。
【００２３】
ポンプハウジング１５の後端面の中心には、モータハウジング１７より小径の円筒部が一体に形成され、円筒部内の後部に設けられた軸受２３，２４により、前後方向にのびる電動モータ３の回転軸（モータ軸）７が片持ち支持されている。本実施形態では、軸受２３，２４は、前後に隣接する２個の転がり軸受である玉軸受からなり、各軸受２３，２４の内輪が回転軸７に固定され、外輪が円筒部に固定されている。円筒部内の軸受２３，２４より前側の部分と回転軸７との間に、オイルシール２５が設けられている。回転軸７の前部は、ポンプハウジング１５の後壁に形成された穴の部分を貫通してポンプ室１３内に進入して、その先端部がインナロータ１２に回転可能に連結されている。
【００２４】
ポンプハウジング１５の円筒部より後方に突出した回転軸７の後端部に、電動モータ３を構成するロータ６が固定されている。ロータ６は、回転軸７の後端から半径方向にのび、かつ軸受２３，２４の外周を囲む円筒状に形成され、その外周に複数の永久磁石（セグメント磁石）８が固定されている。さらに詳しくは、ロータ６は、ロータ本体（以下、バックヨークという）１０の穴開き円板部２７と、その外周に一体に形成されたロータ円筒部２８とからなり、円板部２７の内周が回転軸７に固定され、ロータ円筒部２８の外周に永久磁石８が設けられている。回転軸７は、円板部２７に形成された円形の貫通孔３１に圧入により固定されている。回転軸７、ロータ６およびオイルポンプ２のインナロータ１２を含む回転部分の重心の軸線方向位置が、軸受２３，２４の軸線方向範囲内にある。本実施形態では、上記重心の軸線方向位置が、軸受２３，２４を構成する２個の玉軸受の間にある。
【００２５】
ロータ６に対向するモータハウジング１７の内周に、わずかなエアギャップを介して電動モータ３を構成するステータ５が固定状に設けられている。ステータ５は、積層鋼板からなるステータコア９に合成樹脂製の絶縁部材であるインシュレータ１８が装着され、インシュレータ１８の部分にコイル１９が巻回されたものである。本実施形態では、ステータ５は、ステータコア９の外周において接着剤などによりモータハウジング１７の内周に固定されている。
【００２６】
インシュレータ１８の後端にコントローラ４の制御基板２６が固定され、制御基板２６の前面および後面の所定位置にコントローラ４を構成する電子部品（例えば、マイコン、ＩＣ、コンデンサ、コイルなど）２２が搭載されている（図中には制御基板２６の後面に取り付けられた電子部品２２の一例を示す）。制御基板２６には、直流電源を交流に変換して電動モータ３の各コイル１９に駆動電流を供給するインバータ回路と、このインバータ回路を制御する制御回路とが実装されている。
【００２７】
このようにして、電動モータ３により回転軸７が回転駆動されると、インナロータ１２が回転する。そして、アウタロータ１１がインナロータ１２に従動して回転し、このアウタロータ１１の内歯とインナロータ１２の外歯との間隙の容積が拡大と縮小を繰り返す。これにより、これらの間隙に通じる吸入および吐出油路を経由して吸入口から吐出口に向けて作動油を送り出すポンプ動作がおこなわれる。
【００２８】
次に、図２は、図１におけるＡ−Ａ方向から見た電動モータ３のロータ６の平面図である。
図２に示すように、ロータ６は、円筒状のバックヨーク１０の外周に合成樹脂製の永久磁石保持部材３３が設けられ、永久磁石保持部材３３を周方向に等分する複数箇所（本実施形態では、８箇所）にセグメント形状の永久磁石８が配置され、バックヨーク１０の外周面に当接し保持されたものである。
【００２９】
永久磁石保持部材３３は、型を用いて合成樹脂をバックヨーク１０のロータ円筒部２８（図１参照）の外周部にモールドすることにより一体に成形されている。永久磁石保持部材３３は、ロータ円筒部２８の両端面外周部に密着する円環部３４と、ロータ円筒部２８の外周面において軸線方向にのびて両円環部３４を連結するとともに永久磁石８を保持する棒状の連結部３５とからなる。連結部３５は、矢印で示す回転方向前側に円環部３４を周方向に等分する複数箇所（本実施形態では、８箇所）形成されている。連結部３５は、円環部３４より径方向外側に回転方向後側に斜めにのびた部分を有し、この部分の回転方向逆側の先端部に周方向に張り出した永久磁石保持部材爪部（第１の永久磁石保持用爪部）３６が一体に形成されている。
【００３０】
バックヨーク１０は、例えば、鉄や電磁鋼板などの軟磁性材料からなる多数の環状プレートが積層されて一体にリング形状に連結されたロータコアである。バックヨーク１０の円板部２７（図１参照）には、電動モータ３の回転軸７（図１参照）を通して固定する円形の貫通孔３１が形成されており、本実施形態では、貫通孔３１に２つのキー溝３２が貫通孔３１の対称２箇所に設けられている。
【００３１】
バックヨーク１０には、矢印で示す回転方向後側に円環部３４より径方向外側に回転方向前側に斜めにのびて、連結部３５との間で略Ｖ字形状の横断面を形成する部分を有し、この部分の回転方向側先端部に周方向に張り出したバックヨーク爪部（第２の永久磁石保持用爪部）３７が一体に形成されている。そして、このバックヨーク爪部３７と隣り合う連結部３５の永久磁石保持部材爪部３６との間に永久磁石８が軸線方向前側から挿入されて保持されている。
【００３２】
ここで、永久磁石８の軸線方向両側にバックヨーク１０に一体化したバックヨーク爪部３７を形成した場合、隣り合う永久磁石８のＮ極とＳ極とが金属製のバックヨーク爪部３７を介して周方向につながって、バックヨーク１０を通過する永久磁石８の磁束の磁路が形成されなくなりバックヨーク１０と永久磁石８の磁束数が減少する。このため、バックヨーク爪部３７が永久磁石８の片側（一方）のみにバックヨーク１０と一体に設けられることにより、モータ出力トルクおよびモータ効率の低下を抑えることができる。
【００３３】
また、バックヨーク爪部３７は、電磁鋼板などの薄板を積層して形成された構造のバックヨーク１０であれば、本実施形態のような花びら（略Ｖ字）形状であっても、容易に加工、製作が可能である。
【００３４】
次に、図３は、図１における電動モータ３のロータ６のバックヨーク１０および永久磁石保持部材３３を軸線方向前側から見た斜視図である。
図３に示すように、バックヨーク爪部３７は、バックヨーク１０の軸線方向に全長にわたって形成されており、永久磁石保持部材３３に形成された隣り合う永久磁石保持部材爪部３６との間に永久磁石８（図示せず、図２参照）を配置し、軸線方向両側を保持する。また、永久磁石保持部材３３をバックヨーク１０の外周部に一体成形する場合、貫通孔３１に設けたキー溝３２を位相合わせのために使用することができる。
【００３５】
次に、図４は、本発明の第２の実施形態に係る電動モータ３のロータ６の縦断面図である。
図４に示すように、バックヨーク爪部３９は、バックヨーク１０の軸線方向に両端部から所定の長さを有して、２箇所に分割して配置される。そして、２つのバックヨーク爪部３９の間に永久磁石保持部材爪部３８が形成され、永久磁石８の回転方向後側の軸線方向片側を保持する。永久磁石８の回転方向前側の軸線方向片側は、永久磁石部材爪部３６に保持される。
【００３６】
次に、上記のように構成された本実施形態であるロータ６および電動モータ３の作用および効果について説明する。
【００３７】
上記第１の実施形態によれば、周方向に隣り合う、バックヨーク（ロータ本体）１０の外周部に一体成形された合成樹脂製の永久磁石保持部材３３に形成されたロータ６の回転方向前側の永久磁石保持部材爪部（第１の永久磁石保持用爪部）３６と、金属製のバックヨーク１０に一体に形成されたロータ６の回転方向後側のバックヨーク爪部（第２の永久磁石保持用爪部）３７との間に複数箇所（本実施形態では、８箇所）、永久磁石８を接着剤を用いないでバックヨーク１０の外周面に当接させ保持するようにした。これにより、ロータ６の回転により永久磁石の回転方向後側に斜め後向き（径方向外側）の力がかかっても、バックヨーク１０から永久磁石８が径方向に剥がれ脱落することがなく、永久磁石８をバックヨーク１０に確実に固定することができる。
【００３８】
また、バックヨーク１０と一体に形成されたバックヨーク爪部３７は軸線方向に全長にわたり設けられるので、バックヨーク１０が電磁鋼板などの多数の環状プレートの積層構造により形成されている場合、環状プレートの型および成形工程の簡素化が可能で、バックヨーク１０の加工が容易で、しかも安価に製作することができる。
【００３９】
上記第２の実施形態によれば、バックヨーク爪部３７を軸線方向に両端部に分割して配置したので、バックヨーク１０を軽量化し、かつ金属製のバックヨーク爪部３７によって永久磁石を確実に保持することができる。
【００４０】
上記第１および第２の実施形態によるロータ６を備えた電動モータ３は、バックヨーク１０に対して接着剤を用いない構造で永久磁石８を確実に固定することができ、しかもバックヨーク１０の加工が容易で、安価に製作することが可能となる。
【００４１】
以上のように、本実施形態によれば、バックヨークに対する永久磁石の固定が確実であって、バックヨークの加工が容易で、安価に製作できるロータおよび電動モータを提供できる。
【００４２】
以上、本発明に係る第１および第２の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。
【００４３】
上記実施形態では、バックヨーク１０が電磁鋼板などの積層構造により形成される場合について説明したが、これに限定されるものでなく、他の構成（例えば、焼結体など）により形成されていてもよい。
【００４４】
上記実施形態では、永久磁石保持部材爪部３６およびバックヨーク爪部３７が略Ｖ字形状の横断面を有するように形成されたが、これに限定されるものでなく、両爪部３６，３７の外周が円筒状に形成されていてもよい。
【００４５】
上記第２の実施形態では、バックヨーク爪部３７をバックヨーク１０の軸線方向の両端部２箇所に分割して配置するようにしたが、これに限定されるものでなく、３箇所以上に分割して軽量化を図るようにしてもよい。
【００４６】
電動オイルポンプ装置１の全体構成および各部の構成は、上記実施形態のものに限定されず、適宜変更可能である。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、オイルポンプ２を回転駆動する電動モータ３として回転軸７が片持ち支持されたブラシレスモータを例に説明したが、これに限定されるものでなく、回転軸７の両端部をポンプハウジング１５およびモータハウジング１７内部の軸受によって支持されたブラシレスモータであってもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、内接ギヤポンプとして、トロコイドポンプを用いる場合を示したが、これに限定されるものでなく、アウタロータ１１の内周側に内歯を設け、外歯を備えたインナロータ１２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１１とインナロータ１２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よい。また、アウタロータ１１の内歯やインナロータ１２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。
【００４９】
上記実施形態では、電動オイルポンプ装置１に適用される電動モータ３のロータ６について説明したが、これに限定されるものでなく、自動車用電動オイルポンプ装置以外の電動モータにも適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１：電動オイルポンプ装置、２：オイルポンプ、３：電動モータ、４：コントローラ、
５：ステータ、６：ロータ、７：回転軸、８：永久磁石、９：ステータコア、
１０：バックヨーク（ロータ本体）、１１：アウタロータ、１２：インナロータ、
１３：ポンプ室、１４：ポンププレート、１５：ポンプハウジング、１６：Ｏリング、
１７：モータハウジング、１８：インシュレータ、１９：コイル、２０：カバー、
２１：制御室、２２：電子部品、２３，２４：軸受、２５：オイルシール、
２６：制御基板、２７：円板部、２８：ロータ円筒部、２９：呼吸孔、３０：シール、
３１：貫通孔、３２：キー溝、３３：永久磁石保持部材、３４：円環部、３５：連結部、３６，３８：永久磁石保持部材爪部（第１の永久磁石保持用爪部）、
３７，３９：バックヨーク爪部（第２の永久磁石保持用爪部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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