(57)【要約】【課題】  内接ギアポンプの効率を高くし、かつ、実用的な回転数およびトルクで回転させてポンプとして有効に機能させることのできる電動ポンプユニットを提供する。【解決手段】  互いに噛み合うアウタギア（本体）３１とインナギア４とを有してなる内接ギアポンプのアウタギア３１の外周に永久磁石３２を固定し、その永久磁石３２の外側に複数の電磁コイル２２を有してなるステータ２を配置し、このステータ２への通電によりアウタギア３１がモータのロータとして回転するようにした電動ポンプユニットにおいて、永久磁石３２の軸方向寸法をアウタギア３１の軸方向寸法よりも大きくし、永久磁石３２の軸方向両端がアウタギア３１の軸方向両端から突出させた構造とすることで、内接ギアポンプの軸方向寸法を最適化し、しかもこの内接ギアポンプを実用的な回転数・トルクで回転させるだけのモータ容量を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合うアウタギアとインナギアを有してなる内接ギアポンプのアウタギアの外周に永久磁石が固定されているとともに、その永久磁石の外側に、複数の電磁コイルを有してなるステータが配置され、このステータへの通電により上記アウタギアがロータとして回転するように構成された電動ポンプユニットにおいて、
上記永久磁石の軸方向寸法が上記アウタギアの軸方向寸法よりも大きく、当該永久磁石の軸方向両側がアウタギアの軸方向両端から突出していることを特徴とする電動ポンプユニット。
【請求項２】
上記永久磁石のアウタギアの軸方向両端からの突出部分の内周側に、それぞれ磁性体からなるリングが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内接ギアポンプとモータとを実質的に一体化した電動ポンプユニットに関し、特に自動車に搭載するのに適した小型で高効率の電動ポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
内周に歯形が形成されたアウタギアに、外周に同じ歯形が形成され、かつ、アウタギアに対して偏心した回転軸を持つインナギアを噛み合わせ、これらをハウジング内に収容した構造の内接ギアポンプ、特にトロコイド歯形を採用したトロコイドポンプは、吐出圧が比較的低いものの、他のギアポンプに比して低騒音で脈動も少ないことから、自動車に搭載するのに適し、特に、駆動系のクラッチ、カップリング、変速機等の油圧アクチュエータ用の油圧ポンプに好適である。
【０００３】
しかしながら、通常の内接ギアポンプは、その動力源であるモータをポンプ本体に対してカップリング等により軸方向に連結した構造であり、所要スペースが大きく、小型化に限界があるばかりでなく、全体としての部品点数が多く、コストダウンにも限界がある。  
【０００４】
そこで、この種の電動ポンプの小型化並びにコストダウンを達成するために、従来、アウタギアの外周に永久磁石を固定し、このアウタギアをモータのロータとして直接的に回転を与える構造の電動ポンプユニットが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
この種の電動ポンプユニットの構成例を、図３に軸平行断面図で、また、図４には軸直交断面図で示す。この例において、カップ状のハウジング３１の内部にモータステータ３２と、アウタギア３３、インナギア３４および非磁性ケース３５が収容されており、ハウジング３１の開口部分は非磁性プレート３６によって閉鎖されている。
【０００６】
モータステータ３２は、円環状の基体部３２１ａから内側に６個のティース３２１ｂが突出したステータコア３２１と、その各ティース３２１ｂにそれぞれ巻回された電磁コイル３２２によって構成されている。
【０００７】
アウタギア３３は、内周にインナギア３４と噛み合うトロコイド歯形が形成されたアウタギア本体３３１の外周に複数の永久磁石３３２を固着するとともに、その各永久磁石３３２の外側を非磁性リング３３３で覆った構造を有している。インナギア３４はアウタギア３３に対して偏心した位置に軸３４１を介してハウジング３１と非磁性プレート３６に回転自在に支持されている。また、非磁性プレート３６には作動流体のインポート３６１およびアウトポート３６２が形成されている。
【０００８】
以上の構成において、モータステータ３２の各電磁コイル３２２に所定のタイミングで電流を流すことにより、各永久磁石３３２の磁束と相互作用することによりトルクが発生し、アウタギア３３がモータのロータとして回転し、このアウタギア３３に内接して噛み合うインナギア３４が回転してポンプ作用が発生し、インポート３６１から作動流体を吸引してアウトポート３６２から吐出する。
【特許文献１】特開２００３−１２９９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、内接ギアポンプは、一般に、そのアウタギアの外径寸法と軸方向寸法の比は、おおよそ１０：１〜５：１程度と偏平であり、この範囲以上に軸方向寸法を大きくすれば効率が低下してしまう。一方、永久磁石を用いたブラスレスモータのロータのそれは、通常は２：１以上であり、軸方向寸法を小さくして偏平化するとその出力が低下してしまう。
【００１０】
上記した従来の電動ポンプユニットにおいては、図３，図４に示したように、アウタギアの軸方向寸法と永久磁石の軸方向寸法は略等しく、従って内接ギアポンプのアウタギアとモータのロータとは、その外径寸法と軸方向寸法の比が実質的に等しくなっている。
【００１１】
このような構造において、内接ギアポンプの効率化を図るべく、その外径寸法と軸方向寸法の比を上記した通常の範囲として偏平化すると、それに伴ってモータのロータの軸方向寸法が小さくなり、実用的な回転数で回転させてポンプとして有効に機能させるにはその容量が不足してしまう結果となる。
【００１２】
一方、実用的なポンプを得るべく、モータのロータの軸方向寸法を大きくすると、それに伴って内接ギアポンプの軸方向寸法が大きくなり、外径寸法に対する比が上記した高い効率を上げるための比から逸脱してしまい、ポンプ効率が低下する結果となる。
【００１３】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、内接ギアポンプの効率を高くし、かつ、実用的な回転数およびトルクで回転させてポンプとして有効に機能させることのできる電動ポンプユニットを得ることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明の電動ポンプユニットは、互いに噛み合うアウタギアとインナギアを有してなる内接ギアポンプのアウタギアの外周に永久磁石が固定されているとともに、その永久磁石の外側に、複数の電磁コイルを有してなるステータが配置され、このステータへの通電により上記アウタギアがロータとして回転するように構成された電動ポンプユニットにおいて、上記永久磁石の軸方向寸法が上記アウタギアの軸方向寸法よりも大きく、当該永久磁石の軸方向両側がアウタギアの軸方向両端から突出していることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１５】
ここで、本発明においては、上記永久磁石のアウタギアの軸方向両端からの突出部分の内側に、それぞれ磁性体からなるリングが固定された構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１６】
本発明は、アウタギアの軸方向寸法に比して、その外周に固着する永久磁石の軸方向寸法を大きくして、アウタギアの軸方向両端から突出させることにより、内接ギアポンプの外径寸法と軸方向寸法の比の最適化と、モータのロータの軸方向寸法の最適化を同時に達成しようとするものである。
【００１７】
すなわち、内接ギアポンプのアウタギアとブラシレスモータのロータを共通のものとした電動ポンプユニットにおいて、そのモータのロータとしての実質的な軸方向寸法、つまりモータの容量の決定に寄与する軸方向寸法は、アウタギア本体の軸方向寸法ではなく、その外周に固着される永久磁石の軸方向寸法である。そこで、本発明においては、アウタギアの軸方向寸法よりもその外周に固着される永久磁石の軸方向寸法を大きくして、永久磁石をアウタギアの軸方向両端から突出させる。これにより、アウタギアの軸方向寸法、従って内接ギアポンプの軸方向寸法をその外径寸法との関連において高い効率が得られる寸法とすると同時に、この内接ギアポンプを実用的な回転数で回転させてポンプとしての機能を有効とするだけのモータ容量を得ることが可能となる。よってユニットの小型化が可能となり、自動車に搭載して駆動系用油圧アクチュエータを作動するのに特に適している。
【００１８】
そして、この種の電動ポンプユニットにおいては、図３に例示したように、永久磁石を含めてアウタギアの軸方向両端は非磁性ケースと非磁性プレートで覆われる関係上、永久磁石の軸方向寸法をアウタギアのそれよりも大きくして軸方向両端から突出させた場合、その永久磁石の突出部分の内側は非磁性材料で充たされた状態となり、この突出部分の内側における磁路における磁気抵抗が高くなり、モータの出力および効率の低下の原因となり得る。そこで、請求項２に係る発明のように、永久磁石のアウタギア両端から突出している部分の内周側に、磁性体からなるリングを固定することにより、永久磁石のアウタギア両端から突出した部分の内側の磁路が磁気抵抗の低い材料に置き換わり、モータ効率を高くし、また、磁石の使用量を削減することが可能となる。よって小型化による自動車内への搭載の自由度と燃費がより向上する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内接ギアポンプの軸方向寸法を、高いポンプ効率が得ることのできる最適な寸法とすることと、モータのロータの軸方向寸法を、ポンプとしての実用的な回転数およびモータ容量を得ることのできる寸法とすることを両立させることができる。その結果、高いポンプ効率で、しかも実用に供して十分に有効に機能する小型軽量の電動ポンプユニットが得られる。
【００２０】
また、請求項２に係る発明によると、永久磁石の内側に磁気抵抗の少ない磁路が形成されるため、上記の効果に加えて、モータとしての出力並びに効率を向上させることが可能となり、同じ出力ないしは容量を得るのに必要な永久磁石の使用量を削減することができる結果、コスト低減をも達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の軸平行断面図で、図２はそのＡ−Ａ断面図である。
カップ状のハウジングの１の内部に、モータステータ２と、アウタギア３、インナギア４、および非磁性ケース５が収容されており、ハウジング１の開口部は非磁性プレート６によって閉鎖されている。
【００２２】
モータステータ２は、円環状の基体部２１ａから内側に６個のティース２１ｂが突出したステータコア２１と、各ティース２１ｂに巻回された電磁コイル２２によって構成されている。これらの各電磁コイル２２には、ドライバから順に直流電流が供給される。
【００２３】
アウタギア３は、内周にトロコイド歯形が形成されてなるアウタギア本体３１と、そのアウタギア本体３１の外周に固着された複数の永久磁石３２と、その各永久磁石３２の外側を覆う非磁性リング３３によって構成されている。各永久磁石３２は、円筒体を周方向に４分割した形状を有し、それぞれ内周側と外周側に磁極が形成されたものであって、互いに隣接するものどうしの磁極の向きが反対となるように配置されている。
【００２４】
このアウタギア３はカップ状の非磁性ケース６内に収容されており、アウタギア３の最外周面である非磁性リング３３の外周面が、非磁性ケース５の内周面に対して回転摺動自在に支持されている。
【００２５】
インナギア４は、外周にアウタギア３に噛み合うトロコイド歯形が形成されており、その中心にシャフト４２が固着されている。このシャフト４１は、その一端側が非磁性ケース５の基底部に、他端が非磁性プレート６に、それぞれ回転自在に支持されており、アウタギア３の中心に対して偏心した位置に配置されている。また、非磁性プレート６には、作動流体のインポート６１およびアウトポート６２が形成されている。
【００２６】
なお、上記した非磁性ケース５、非磁性プレート６、および非磁性リング３３の材質は、非磁性ステンレス鋼もしくは樹脂などを用いることができる。
【００２７】
さて、この実施の形態の特徴は、各永久磁石３２の軸方向寸法が、アウタギア本体３１の軸方向寸法よりも大きく、アウタギア３１の軸方向両端から突出している点と、その各永久磁石３２のアウタギア本体３１からの軸方向両側への突出部分の内周側に、それぞれ磁性リング７ａ，７ｂが固着されている点である。なお、インナギア４の軸方向寸法はアウタギア本体３１の軸方向寸法と同等である。
【００２８】
前記した非磁性ケース５は、各永久磁石３２の一端面および一方の磁性リング７ａの一端面に沿った部分から、この磁性リング７ａの内側に入り込んでアウタギア３１の一端面に沿うように軸方向に突出している。また、非磁性プレート６についても、各永久磁石３２の他端面および他方の磁性リング７ｂの一端面に沿った部分から、この磁性リング７ｂの内側に入り込んでアウタギア３１の他端面に沿うように軸方向に突出している。
【００２９】
以上の実施の形態において、従来の電動ポンプユニットと同様に、モータステータ２の各電磁コイル２２に順に直流電流を供給することにより、各永久磁石３２の界磁としての磁束と相互作用してトルクが発生し、永久磁石３２が固着されたアウタギア３がブラシレスモータのロータとして回転し、インナギア４との噛み合いによってポンプ作用が生じる。
【００３０】
以上の本発明の実施の形態によれば、トロコイドギアポンプとしての軸方向寸法に比して、ブラシレスモータのロータとしての軸方向寸法が、各永久磁石３２のアウタギア本体３１の軸方向両側への突出量の合計分だけ大きくなる。従って、この突出量を適宜に設定することによって、トロコイドギアポンプの外径寸法に対する軸方向寸法の比を最適化してポンプ効率を高くしたうえで、このトロコイドポンプを実用に供するに十分な回転数およびトルクのもとに回転させることのできるモータ容量を持たせことができる。
【００３１】
そして、アウタロータ本体３１の軸方向両端から突出している各永久磁石３２の内側に設けられている磁性リング７ａ，７ｂの存在により、各永久磁石３２の内周側に磁気抵抗の少ない磁路が形成されることになり、モータとしての出力・効率も高くなり、同じ出力を得るために必要な永久磁石の量を削減することが可能となって、コストの低減に寄与することができる。
【００３２】
なお、以上の実施の形態においては、内接ギアポンプとしてトロコイドポンプを採用したが、他の歯形を持つ内接ギアポンプにも本発明を等しく適用し得ることは勿論である。  また、以上の実施の形態では、アウタギア本体の外周にセグメント状の複数の永久磁石を固着した例を示したが、これに代えて、円筒形の一体ものの永久磁石を用い、周方向に一定のピッチで磁極が内・外に反転するように着磁したものを用いてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の軸直交断面図である。
【図３】従来の電動ポンプユニットの構成例を示す軸平行断面図である。
【図４】従来の電動ポンプユニットの構成例を示す軸直交断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ハウジング
２  モータステータ
２１  ステータコア
２２  電磁コイル
３  アウタギア
３１  アウタギア本体
３２  永久磁石
３３  非磁性リング
４  インナギア
４１  シャフト
５  非磁性ケース
６  非磁性プレート
７ａ，７ｂ  磁性リング
【図１】
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【図２】
2005207245.tif 000004
【図３】
2005207245.tif 000005
【図４】
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