(57)【要約】【課題】  電動ポンプの優れた放熱構造を提供することができる電動ポンプの構造を提供すること。【解決手段】ポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータが一体に形成された電動ポンプにおいて、ポンプ部と反対側となるモータのハウジングの端面に形成した基板の収容空間内にモータを作動させるドライバ部を収容してカバーにより覆い、ドライバ部とカバーの間に前記ドライバ部と前記カバーに接触する放熱部材を配置することにより放熱部材がドライバ部の発熱を効率的に放熱するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータとが一体的に形成された電動ポンプにおいて、
前記モータを収容するモータハウジングの前記ポンプ部と反対側になる端面にカバーにより覆って収容空間を形成して、前記モータを制御するドライバ部を収容し、前記ドライバ部と前記カバーとの間に双方に接触する放熱部材を配置したことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
前記放熱部材は、前記ドライバ部の発熱する素子に隣接して配設されることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記放熱部材は、粘弾性材質で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体ポンプを電動モータにより駆動するようにした小形でコンパクトな電動ポンプ、例えば自動車における自動変速機のクラッチの作動油、あるいはハイブリッド車の電気モータの冷却油などの供給源として使用するのに適したこの種の電動ポンプに関し、特にドライバを一体化した電動オイルポンプの放熱構造と防振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から液圧ポンプとこの液圧ポンプを駆動する電動モータを一体に構成し、さらに電動モータに印加する駆動電流を制御するドライバを電動モータと一体的に構成し小型化を図った電動ポンプ装置が例えば、特許文献１に示された様に提案されている。
【０００３】
特許文献１では、ドライバを液圧ポンプと電動モータの間に配設し、液圧ポンプの吸入通路の一部をドライバ、電動モータ部、軸受け部の順にバイパスして吐出室へ連通することにより、作動液体をドライバに隣接して還流させ発熱部であるドライバを冷却する構造を開示している。
【特許文献１】特開２０００−０１８１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、このような小型の電動ポンプは、内燃式エンジンとモータジェネレータを併用するハイブリッド自動車のエンジンストップ時の変速機内のクラッチへの圧力供給源として、また電気自動車やハイブリッド自動車のモータジェネレータの冷却油の供給源として、補助的ポンプの役割を果たすものとして用途が拡大してきた。
【０００５】
このような場合、電動ポンプは高熱になるエンジンルーム内で変速機や、熱源であるモータジェネレータに直接もしくは隣接して配置されるため、高い放熱性が要求される。さらに、ドライバ一体式電動ポンプではドライバ自体が発熱するため、ドライバからの放熱性を高める必要がある。
【０００６】
特許文献１に開示された電動ポンプのドライバ冷却構造は、液圧ポンプとモータのコイルの間にドライバを配置し、液圧ポンプで作動流体の一部をドライバに隣接する部分を循環させ、ドライバを冷却する方式であるため、作動流体の温度が高い時には十分な冷却効果が得られない場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、ハイブリッド自動車のエンジンストップ時の変速機内のクラッチへの圧力供給源として、また電気自動車やハイブリッド自動車のモータジェネレータの冷却油の供給源として使用することができる電動ポンプの優れた放熱構造を提供するとことを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために請求項１において講じた技術的手段は、ポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータとが一体的に形成された電動ポンプにおいて、
前記モータを収容するモータハウジングの前記ポンプ部と反対側になる端面にカバーにより覆って収容空間を形成して、前記モータを制御するドライバ部を収容し、前記ドライバ部と前記カバーとの間に双方に接触する放熱部材を配置した電動ポンプとしたことである。
【０００９】
上記の課題を解決するために請求項１の技術的手段に加え請求項２において講じた技術的手段は、前記放熱部材を、前記ドライバ部の発熱する素子に隣接して配設したことである。
【００１０】
上記の課題を解決するために請求項１または請求項２のいずれかの技術的手段に加え請求項３において講じた技術的手段は、前記放熱部材は、粘弾性材質で形成されることである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の技術的手段によれば、液圧ポンプ（トロコイドギヤ式）、それを回転駆動するモータ（ＤＣブラシレスモータ）と、コイルに駆動電流を印加するドライバを一体に構成した電動ポンプにおいて、ドライバが電動ポンプの一端部に配置されカバーで覆われることにより、ドライバがカバーを介して空気に接する面積が多くなり、効率的に空冷される。また、ドライバとカバーの間に配された放熱部材がドライバ（基板）の熱をカバーに積極的に伝熱するため、エンジンルーム内や、モータ等の発熱体に隣接して電動ポンプが配置されても、ドライバの発生する熱が放熱されるため、耐熱性に優れた電動ポンプを提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の技術的手段によれば、ドライバの発熱源であるスイッチング素子等の発熱素子に接して放熱部材を設けることで、ドライバの発熱を効率的に金属製のカバーに伝導して放熱でき、耐熱性に優れた電動ポンプを提供することができる。
【００１３】
請求項３に記載の技術的手段によれば、放熱部材を粘弾性材質（シリコン系弾性材）で構成することで、放熱部材はドライバの発熱をカバーに伝導して放熱するとともに、電動ポンプに入力されるハウジングやカバーからの振動を減衰してドライバに伝えるため、ドライバの振動を抑制し、耐振動性に優れた電動ポンプを提供することができる。具体的には、電動ポンプが連結されるエンジンルーム内の変速機の振動や、モータジェネレータの振動からドライバ（基板）を防振することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図１に基づき、本発明を適用した電動ポンプ３００の一実施例について説明をする。この実施の形態の電動ポンプは、主としてポンプ部３１０と、これを回転駆動するモータ部３２０と、このモータ部３２０を作動させるドライバ部３３０よりなるものである。
【００１５】
図１に示すように、ポンプ部３１０は一端面に円形の収納凹部３１１ａが形成されたポンプボデー３１１と、このポンプボデー３１１の収納凹部３１１ａが形成された端面を環状のシール部材３１９ｂを介して液密に覆うポンプカバー３１２よりなるもので、ポンプボデー３１１には収納凹部３１１ａと偏心する軸受孔３１１ｂが形成されている。収納凹部３１１ａ内に設けられたトロコイドポンプよりなるポンプ作動部３１５は、外歯を成すインナロータ（ポンプロータ）３１５ａとこれと噛合する内を成すのアウタロータ３１５ｂよりなるもので、アウタロータ３１５ｂは外周面が収納凹部３１１ａにより回転自在に支持され、インナロータ３１５ａは軸受孔３１１ｂに回転自在に支持された回転軸３１６の一端部に同軸的に圧入固着されている。
【００１６】
互いに噛合する両ロータ３１５ａ，３１５ｂの歯部の間には、回転に伴い容積が増減する多数のポンプ作動室３１５ｃが形成され、このポンプ作動室３１５ｃの両側となるポンプカバー３１２の内面および収納凹部３１１ａの底面には、ポンプ作動室３１５ｃの容積が増大する範囲に沿って吸入室３１３，３１３ａが形成され、またポンプ作動室３１５ｃの容積が減少する範囲に沿って吐出室３１４，３１４ａが形成されている。ポンプカバー３１２には、吸入室３１３と連通される吸入ポート３１３ｂ、および吐出室３１４と連通される吐出ポート３１４ｂが形成されている。
【００１７】
ポンプ作動部３１５の収納凹部３１１ａと反対側となるポンプボデー３１１には、軸受孔３１１ｂと同軸的に筒部３１１ｃが形成され、一端部にインナロータ３１５ａが固着された回転軸３１６の他端部は、この筒部３１１ｃの端面から突出されている。ポンプボデー３１１の筒部３１１ｃの端面に軸受孔３１１ｂと同軸的に形成された円形の凹部３１１ｄにはオイルシール（シール部材）３１７の外周面が液密に嵌着され、このオイルシール３１７のリップの先端は回転軸３１６の外周面に摺動自在に液密に当接されて、ポンプボデー３１１とモータハウジング３２１の内部を収納凹部３１１ａ側と筒状空間３２５側に液密に分離している。凹部３１１ｄの底部はポンプボデー３１１内に形成された戻し通路３１８により吸入室３１３ａに連通されている。またポンプボデー３１１には、吐出室３１４ａを軸受孔３１１ｂに連通する切欠き３１４ｃが形成されている。
【００１８】
モータ部３２０のセンサレスブラシレスＤＣモータ３２２は、環状のステータ３２３と、多少の隙間をおいてその内側に位置するロータ３２４により構成されている。ロータ３２４は、図１に示すように、円筒状のバックヨーク３２４ａの外周にマグネット３２４ｂを一体的に固着したもので、一端部にポンプ作動部３１５のインナロータ３１５ａが圧入固着されて収納凹部３１１ａ側からポンプボデー３１１の軸受孔３１１ｂ内に挿入された回転軸３１６の、筒部３１１ｃの端面から突出された他端部に同軸的に圧入固着されている。ステータ３２３は積層鉄板のコア３２３ａとコイル支持枠３２３ｃに巻回されたコイル３２３ｂよりなるもので、樹脂製のモータハウジング３２１内に一体的にモールドされ、モータハウジング３２１のステータ３２３の内側となる部分には有底の筒状空間３２５が形成されている。コア３２３ａの内面は筒状空間３２５に露出されていてもよいし、モータハウジング３２１の樹脂により薄く覆われていてもよい。
【００１９】
モータハウジング３２１は、その筒状空間３２５が３ロータ２４の外側に多少の隙間をおいて同軸的にかぶせられ、筒状空間３２５の開口側をポンプボデー３１１の筒部３１１ｃに嵌合させ、複数（図１は１本のみを示す）の六角穴付きボルト（図示なし）によりポンプボデー３１１を通してポンプカバー３１２に締め付けることにより、ポンプボデー３１１とポンプカバー３１２とモータハウジング３２１は一体的に連結される。コア３２３ａとロータ２４の軸線方向長さは寸法公差範囲で同じであり、この連結状態では、ステータ２３のコア２３ａとロータ３２４の軸線方向両端の位置は寸法公差範囲で一致する。従ってステータ３２３のコイル３２３ｂおよびコイル支持枠３２３ｃは軸線方向両側においてコア３２３ａから突出している。筒状空間３２５と反対側となるモータハウジング３２１の端面には、カバー３３５と共に形成されるモータ部３２０を作動させるドライバ部３３０を収容する収容空間３２６が形成され、この収容空間３２６の底部には、モータハウジング３２１にモールドされたステータ３２３の一端側のコイル３２３ｂおよびコイル支持枠３２３ｃの内側に入り込む凹部３２６ａが形成され、この凹部３２６ａと筒状空間３２５の間は底壁３２６ｂにより仕切られている。ドライバ部３３０はコンデンサ３３２ａ，コンパレータ３３２ｂ，スイッチング素子３３２ｃ等を基板３３１に取り付けたもので、収容空間３２６でアルミ製のカバー３３５によりＯリングを挟んで液密に覆われている。コンデンサなどのドライバ部３３０の大形部品３３２ａは、凹部３２６ａ内に位置されるように基板３３１に配置されている。
【００２０】
次に、図２を用いて、ドライバ部３３０の基板３３１に設けられた放熱部材３４０による放熱構造及び基板３３１の防振構造について説明する。なお、図２は図１中にＡで示した部分の拡大図である。放熱シート（放熱部材）３４０は、シリコン系粘弾性体で構成され、空気よりも熱伝導率が高い。この放熱シート３４０は、モータハウジング３２１の端面に設けられた収容空間内３２６で、カバー３３５に形成された接触部３４２と基板３３１に、０．１３ｍｍ〜１．１３ｍｍ（全体の厚みの５％〜４５％）の潰し代をもって（変形した状態で）挟持される。基板３３１は、樹脂でモータハウジング３２１と一体成形された複数の取り付け用突起３２８（図１、図２では１個図示されている）の先端部にねじ固定される。一方、カバー３３５に設けられた接触部３４２は、収容空間３２６側へ突出した部分であり、その先端部は平面形状である。カバー３３５がモータハウジング３２１にボルト（図示なし）で固定されることで、基板３３１と接触部３４０の間には一定の間隙が形成される。この間隙の寸法は挟持されていない状態での放熱シート３４０の厚みより小さいため、放熱シート３４０は基板３３１と接触部３４０の間に一定の潰し代をもって（スキマ３４３の状態で）挟持される。放熱シート３４０が基板３３１に対して実装される基板３３１の接触側と反対には、ドライバ部３３０で一番発熱の大きい電子部品であるスイッチング素子３３２ｃが位置する。このため、スイッチング素子３３２ｃ等が発生する熱は基板３３１を介して、効率的に放熱シート３４０からカバー３３５に設けられた接触部３４０に伝導し、カバー３３５に複数設けられた棒状の放熱フィン３４１から空気中に放熱できる。
【００２１】
この放熱シート３４０の存在により、本実施例の電動ポンプは、ドライバ部３３０で発生する熱を積極的にカバー３３５に伝熱して、カバー３３５の放熱フィン３４１から空中に放熱できる。さらに、本発明の電動ポンプがハイブリッド自動車や、電気自動車のモータジェネレータ用の冷却オイルの循環用ポンプに用いられ、熱源であるモータジェネレータ等に隣接又は接触して配置されても、ドライバ部３３０からの放熱性能は十分に確保できるため、電子部品であるスイッチング素子３２ａ，コンパレータ素子３２ｂ，コンデンサ３２ｃ等の温度上昇を抑制することができる。このため、本発明の電動ポンプがハイブリッド自動車や、電気自動車のモータジェネレータ用の冷却オイルの循環用ポンプに用いられても、信頼性を確保できる。
【００２２】
また、この放熱シート３４０は、０．１２５〜０．２ｍ／ｓ程の減衰係数を有した粘弾性を有しており、カバー３３５やモータハウジング３２１から基板３３１に伝わる振動を防止する。図３は、振動源４５０に固定された電動ポンプ３００の振動の状況を示している。図３に示されるように、電動ポンプ３００は、ブラケット４５１ａを介して、ボルト４５１により振動源４５０に固定されており、振動源４５０の振幅４５０ａの振動に影響され振動する。図３中、グラフの横軸は電動オイルポンプ３００の振動源４５０からの距離を示しており、グラフで右側程、振動源４５０からの距離が遠くなる。グラフの縦軸は、ポンプボデー３１１、モータハウジング３２１、カバー３３５の外側に位置センサを貼り付け、計測される各位置での振動の振幅を示している。グラフ中、曲線４５２は、実際の計測を示した位置での振幅データをプロットし結んだ曲線であり、グラフの一番左で、その振幅は振動源４５０の振動の振幅に一致する。グラフで右側に行くにつれ、つまり、電動ポンプ３００の振動源４５０へのボルト固定位置か遠ざかるにつれ、モータハウジング３２１等の外側表面で実際に計測される振幅は増加し、カバー３３５の一番先端部で最大となる。一方、グラフ中、点４５３は収容空間内３２６に配設された基板上に設置した位置センサにより計測された基板３３１の振動の振幅を示している。カバー３３５に対応する振幅を示す曲線４５２の一部分と基板３３１の振幅４５３の比較から、カバー３３５の振動に比較して、基板３３１の振動は、小さいことがわかる（振動源の振幅と略同レベル１０％増）。
【００２３】
したがって、カバー３３５と基板３３１に挟持された放熱シート３４０は、振動源３５０から電動ポンプ３００のポンプボデー３１１、モータハウジング３２１、カバー３３５を介して基板３３１に伝えられる振動を防振し、基板３３１のコンデンサ３３２ａ，コンパレータ３３２ｂ，スイッチング素子３３２ｃ等の電子部品の脱落を防止するとともに、電子部品に対する損傷を低減できる。このように、振動源４５０が振動しても、本発明の電動ポンプ３００は、基板３３１を防振し、ドライバ部３３０の過度の振動を回避できる。なお、振動源としては、自動車の変速機、内燃式エンジン、ハイブリッド自動車のモータ、電気自動車のモータ等があげられる。
【００２４】
次に、電動ポンプ３００の作動について説明する。ドライバ部３３０により制御される電流がセンサレスブラシレスＤＣモータ３２２のステータ３２３のコイル３２３ｂに印加されて回転磁界を生じればロータ３２４が回転され、回転軸３１６を介してポンプ作動部３１５のインナロータ３１５ａが回転駆動される。これにより吸入ポート３１３ｂから吸入室３１３を経てトロコイドポンプ３１５のポンプ作動室３１５ｃ内に吸入された作動油は、吐出室３１４を経て吐出ポート３１４ｂから吐出される。ポンプ作動室３１５ｃから吐出される作動油の一部は切欠き３１４ｃからポンプボデー３１１の軸受孔３１１ｂと回転軸３１６の間に入り軸支部の潤滑を行ってオイルシール３１７が設けられた凹部３１１ｄの底部内に入り、戻し通路３１８から吸入室３１３ａに還流される。この実施の形態では、ポンプボデー３１１とモータハウジング３２１の内部は、オイルシール３１７により収納凹部３１１ａ側と筒状空間３２５側に液密に分離されているので、この作動油が筒状空間３２５内に入ることはない。
【００２５】
上述した実施の形態によれば、１本の回転軸３１６の両端部にポンプ作動部３１５のインナロータ３１５ａとセンサレスブラシレスＤＣモータ３２２のロータ３２４を固定し、ポンプボデー３１１とポンプカバー３１２とモータハウジング３２１を一体的に連結したのに加えて、筒状空間３２５と反対側となるモータハウジング３２１の端面に形成した収容空間３２６内にセンサレスブラシレスＤＣモータ３２２を作動させるドライバ部３３０を収容してカバー３３５により覆ったので、ドライバ部３３０もポンプ部３１０およびモータ部３２０と一体化される。従って前述した従来技術に比して、電動ポンプをさらに小形、軽量、低コストのものとすることができる。
【００２６】
上述した実施の形態では、樹脂製のモータハウジング３２１のステータ３２３をモールドした部分の内側に有底の筒状空間３２５を形成しており、このステータ３２３のコア３２３ａの内面は筒状空間３２５に露出され、あるいはモータハウジング３２１の樹脂により覆われているとしても樹脂にはクラックが生じることがあり、従って筒状空間３２５の内面に作動油が直接接触していると、積層鉄板のコア３２３ａおよびクラックを通して微量の作動油が外部に漏れることがある。しかし上述した実施の形態では、ポンプボデー３１１とモータハウジング３２１の内部は、オイルシール３１７により収納凹部３１１ａ側と筒状空間３２５側に液密に分離されて、この作動油が筒状空間３２５内に入ることはないので、ステータ３２３を通しての作動油の外部への漏れをなくすことができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、用途によっては、またはステータ３２３を通しての作動油の漏れをなくす手段を講じるなどすれば、このようなオイルシール３１７を使用することなく実施することも可能である。そのようにすれば作動油がステータ３２３に接することにより熱伝達率が向上するので、ステータ３２３の冷却効率を高めることができる。
【００２７】
また上述した実施の形態では、モータハウジング３２１に設けた収容空間３２６の底部に、モールドされたステータ３２３の一端側のコイル３２３ｂおよびコイル支持枠３２３ｃの内側に入り込む凹部３２６ａを形成し、この凹部３２６ａ内にドライバ部３３０を構成する大形部品３３２ａを配置しており、このようにすれば、環状のステータ３２３の内側で、軸線方向に最も突出するコイル３２３ｂの端部からロータ３２４の軸線方向先端までの間に生じるデッドスペースの少なくとも一部を利用して、大形部品３３２ａを収容する凹部３２６ａを形成することができるので、部品３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃを収容するのに必要な収容空間３２６のステータ３２３からの突出量をその分だけ少なくしてモータ部３２０のモータハウジング３２１を小形化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による電動ポンプの一実施形態の全体構造を示す縦断面図。
【図２】本発明による電動ポンプの一実施形態の要部を示す拡大縦断面図であり、図１におけるＡで示された範囲を示す。
【図３】本発明によるドライバ部の防振を説明する説明図。
【符号の説明】
【００２９】
３００    電動ポンプ
３１０    ポンプ部
３１１    ポンプボデー
３１２    ポンプカバー
３２０    モータ部
３２１    モータハウジング
３３０    ドライバ部
３３１    基板
３３５    カバー
３４０    放熱部材（放熱シート）
３４１    放熱フィン
【図１】
2005337095.tif 000003
【図２】
2005337095.tif 000004
【図３】
2005337095.tif 000005