(57)【要約】【課題】ブラシレスモータ１０のドライバ回路５１をハウジング４０に取り付けた回路基板５０上に実装することにより、使用上便利な電動内接ギアポンプを提供する。【解決手段】ポンプ用アウタロータ２１の内周側にポンプ用インナロータ２２を噛み合わせてハウジング４０の内部で偏心して回転自在に配置することにより内接ギアポンプ２０を構成すると共に、インポート４１ａとアウトポート４１ｂを第１ハウジング４１に形成して、この内接ギアポンプ２０のポンプ用アウタロータ２１の外周部に永久磁石２１ａを配置し、この外周面の外側にモータ用ステータ１２を配置することによりブラシレスモータ１０を構成した電動内接ギアポンプにおいて、第２ハウジング４２の外側端面付近にこのブラシレスモータ１０のドライバ回路５１を実装した回路基板５０を取り付けた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内歯を備えたポンプ用アウタロータの内周側に外歯を備えたポンプ用インナロータを噛み合わせて、これらのロータをハウジングの内部で偏心して回転自在に配置することにより内接ギアポンプを構成すると共に、この内接ギアポンプに流体を供給するインポートとこの流体を吐出するアウトポートをこれらのロータの一方の端面を封止するハウジングに形成して、この内接ギアポンプのポンプ用アウタロータの外周部にモータ用ロータ部を形成し、このポンプ用アウタロータの外周面の外側にモータ用ステータを配置することにより電動モータを構成した電動内接ギアポンプにおいて、この内接ギアポンプのロータの他方の端面を封止するハウジングの外側端面付近に、この電動モータのドライバ回路を実装した回路基板を取り付けたことを特徴とする電動内接ギアポンプ。
【請求項２】
前記電動モータのモータ用ロータ部が、内接ギアポンプのポンプ用アウタロータの外周部に配置され又は形成された永久磁石であり、この電動モータのモータ用ステータがコイルを巻回したコアによって構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電動内接ギアポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内接ギアポンプを電動モータと一体化した電動内接ギアポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内接ギアポンプは、効率が多少低いものの簡易な構造で低騒音であるため、例えば自動車のトランスミッション用のオイルポンプ等に広く利用されている。また、この内接ギアポンプと電動モータを回転駆動軸を兼用することにより一体化した電動内接ギアポンプも従来から種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記電動内接ギアポンプには、図３に示すように、ブラシレスモータ１０と内接ギアポンプ２０とを組み合わせたものがある。ブラシレスモータ１０は、回転するモータ用ロータ１１と、このモータ用ロータ１１の外周面の外側に固定されたモータ用ステータ１２とで構成される。モータ用ロータ１１は、回転駆動軸３０の軸径を太くした部分の外周面に複数個の永久磁石１１ａを周方向に沿って並べて配置したものである。回転駆動軸３０は、ブラシレスモータ１０と内接ギアポンプ２０とで共用する回転軸であり、両端部を電動内接ギアポンプのハウジング４０の内部に軸受３１，３２によって回転自在に軸支されている。モータ用ステータ１２は、モータ用ロータ１１の外周面の外側に僅かなエアギャップを介してコアの内向きの突極を複数配置したものであり、このコアの各突極にはそれぞれコイル１２ａが巻回されている。
【０００４】
内接ギアポンプ２０は、ここではトロコイドポンプを用いていて、内歯を備えたポンプ用アウタロータ２１の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ２２を噛み合わせ、これらのロータ２１，２２を偏心して回転自在としたものである。ポンプ用インナロータ２２は、回転駆動軸３０におけるモータ用ロータ１１を形成した部分より一方（図３の右側）に寄った部分に外嵌固着されて、この回転駆動軸３０と共に回転するようになっている。ポンプ用アウタロータ２１は、このポンプ用インナロータ２２の外歯よりも１歯多い内歯を備え、回転駆動軸３０に対して偏心した位置を中心にハウジング４０内で回転自在となるように配置されている。また、ポンプ用インナロータ２２は、外歯がこのポンプ用アウタロータ２１の内歯に全周の一部で噛み合うと共に、各外歯がこのポンプ用アウタロータ２１の内面に全周の各所でそれぞれほぼ内接しながら回転するようになっている。従って、ブラシレスモータ１０により回転駆動軸３０が回転駆動されると、この内接ギアポンプ２０のロータ２１，２２の間隙の容積がこの回転駆動軸３０の１回転の間に拡大と縮小を繰り返すので、これらの間隙に通じる図示しないインポートからアウトポートに向けて流体を送り出すポンプ動作が行われることになる。
【０００５】
ここで、上記ブラシレスモータ１０を回転駆動させるためには、図示しないホール素子等のセンサによってモータ用ロータ１１の回転位置を検出し、この回転位置に応じてモータ用ステータ１２の各コイル１２ａに交番電流を供給して回転磁界を発生させなければならないので、この回転位置に応じた交番電流を供給するためのドライバ回路に接続して駆動する必要がある。そこで、従来は、このドライバ回路と電動内接ギアポンプとの接続を少ない本数の配線と小型のコネクタ等を用いて簡易に行えるようにするために、ハウジング４０のブラシレスモータ１０側（図３の左側）の外側端面に回路基板を取り付けて、この回路基板上で各コイル１２ａ間の相間配線を行う場合があった。例えば、三相Ｙ型４極の場合、６個のコイル１２ａを対角線方向のもの同士で直列に接続すると共に、これら２個ずつ直列に接続されたコイル１２ａを中性点で互いに接続するための配線パターンを回路基板上に形成し、この配線パターンと各コイル１２ａとを接続する。このようにすれば、コイル同士の配線を簡便にすることができる。しかも、この回路基板にドライバ回路も実装できれば、外部からは直流電源を供給するだけで電動内接ギアポンプが駆動可能となるので、使用上極めて便利なものとなる。
【０００６】
ところが、上記ドライバ回路は、直流電源から交番電流を作るインバータ回路と、モータ用ロータ１１の回転位置に応じてこのインバータ回路を制御する制御回路とで構成されることから、パワートランジスタ等の種々の回路素子を使用するために広い実装面積が必要となる。また、従来の電動内接ギアポンプは、ブラシレスモータ１０と内接ギアポンプ２０で共用する回転駆動軸３０がハウジング４０の内部の両端部で軸支されるので、この回転駆動軸３０がモータ用ステータ１２の側端よりもさらに側方（図３の左側）に大きく突出することになる。
【０００７】
このため、従来の電動内接ギアポンプに取り付ける回路基板は、回転駆動軸３０の突出部を貫通させて逃がすためにリング状に形成してハウジング４０の外側端面に取り付けざるを得ないので、中央部分の大きな孔によって基板面積が狭くなるために、コイル１２ａの配線等に加えてドライバ回路までここに実装することはできないという問題があった。また、中央部に孔のない回路基板が取り付け可能となるように、電動内接ギアポンプのハウジング４０のブラシレスモータ１０側の外側端面を平坦にすると、このハウジング４０の内部に無駄な空間が生じ、電動内接ギアポンプの小型化が阻害されるという別の問題が生じる。
【特許文献１】特開平９−３２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、内接ギアポンプと電動モータを一体化した従来の電動内接ギアポンプに、この電動モータのドライバ回路を実装した回路基板を取り付けることが困難であるという問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の電動内接ギアポンプは、内歯を備えたポンプ用アウタロータの内周側に外歯を備えたポンプ用インナロータを噛み合わせて、これらのロータをハウジングの内部で偏心して回転自在に配置することにより内接ギアポンプを構成すると共に、この内接ギアポンプに流体を供給するインポートとこの流体を吐出するアウトポートをこれらのロータの一方の端面を封止するハウジングに形成して、この内接ギアポンプのポンプ用アウタロータの外周部にモータ用ロータ部を形成し、このポンプ用アウタロータの外周面の外側にモータ用ステータを配置することにより電動モータを構成した電動内接ギアポンプにおいて、この内接ギアポンプのロータの他方の端面を封止するハウジングの外側端面付近に、この電動モータのドライバ回路を実装した回路基板を取り付けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の電動内接ギアポンプは、前記電動モータのモータ用ロータ部が、内接ギアポンプのポンプ用アウタロータの外周部に配置され又は形成された永久磁石であり、この電動モータのモータ用ステータがコイルを巻回したコアによって構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、内接ギアポンプのポンプ用アウタロータの外周部に電動モータのモータ用ロータ部が形成されて回転駆動されるので、このポンプ用アウタロータとポンプ用インナロータとを電動内接ギアポンプのハウジング内に回転自在に配置するだけで足りるようになる。即ち、電動モータが回転駆動する回転駆動軸を内接ギアポンプのポンプ用インナロータの回転駆動軸と兼用する従来の電動内接ギアポンプであれば、ハウジング内に軸方向に並んで配置された電動モータと内接ギアポンプを長尺な回転駆動軸が貫通することになる。しかも、この回転駆動軸は、一端側の電動モータによって回転駆動されると共に、他端側の内接ギアポンプが負荷となるので、回転駆動に伴う振動等を防ぐために、ハウジングの両端部で確実に軸支する必要がある。これに対して、本発明の電動内接ギアポンプは、電動モータによって回転駆動されるポンプ用アウタロータとこれに従動するポンプ用インナロータが軸方向には同じ位置で回転することになるので、回転駆動軸を両端部で軸支するような必要がなくなる。従って、この電動内接ギアポンプのハウジングは、インポートとアウトポートが形成された側の外側端面にはこれらのポートが開口することになるが、反対側の外側端面にはこのようなポートが開口したり回転駆動軸の端部が突出するようなことがなくなるので、この外側端面に取り付けた広い回路基板に電動モータのドライバ回路を実装することができるようになる。
【００１２】
このため、請求項１の発明は、電動内接ギアポンプの小型化を阻害することなく、ドライバ回路を実装した回路基板を取り付けて一体化することができるので、この電動内接ギアポンプを使用する際に、ドライバ回路を別途取り付けて配線を施す等の手間やスペースが不要となり、使い易い電動内接ギアポンプを提供することができるようになる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、電動モータがブラシレスモータやセンサレスモータによって構成されるので、これらの電動モータを駆動するための回路規模が大きいドライバ回路を電動内接ギアポンプに一体化することにより、より使い易いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施形態について、図１〜図２を参照して説明する。なお、この図１〜図２においても、図３に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１５】
本実施形態では、図３に示した従来例と同様に、ブラシレスモータ１０と内接ギアポンプ２０とを組み合わせた電動内接ギアポンプについて説明する。ただし、この電動内接ギアポンプは、図１及び図２に示すように、内接ギアポンプ２０のポンプ用アウタロータ２１の外周部にブラシレスモータ１０のモータ用ロータ部（永久磁石２１ａ）を形成したものである。なお、このような電動内接ギアポンプの本体構成は、出願人が先に出願した特願２００３−２３５２４号と同様のものである。
【００１６】
この電動内接ギアポンプの内接ギアポンプ２０は、図３に示した従来例と同様のトロコイドポンプであって、内歯を備えたポンプ用アウタロータ２１の内周側に、外歯を備えたポンプ用インナロータ２２を噛み合わせ、ハウジング４０内にこれらのロータ２１，２２を偏心して回転自在に配置したものである。ハウジング４０は、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２と第３ハウジング４３とからなり、一方側（図１左側）の第１ハウジング４１と他方側（図１右側）の第２ハウジング４２との間にポンプ用アウタロータ２１とポンプ用インナロータ２２の両端面が挟まれるようになっている。また、ポンプ用インナロータ２２は、回転中心部に貫通したインナロータ軸２３に回転自在に外嵌されていて、このインナロータ軸２３の両端部がこれら第１ハウジング４１と第２ハウジング４２に圧入等により嵌入固定されている。さらに、第２ハウジング４２は、外周端縁部４２ａが第１ハウジング４１側に突出していて、この外周端縁部４２ａの内周側に軸受ブッシュ４４を介してポンプ用アウタロータ２１が回転自在に嵌合している。このポンプ用アウタロータ２１は、ポンプ用インナロータ２２の外歯よりも１歯多い内歯を備え、外周部に全周にわたって複数の永久磁石２１ａがリング状に固着されている。従って、このポンプ用アウタロータ２１は、実際には、外周部のリング状の永久磁石２１ａが第２ハウジング４２の外周端縁部４２ａの内周面に軸受ブッシュ４４を介して嵌合することにより回転自在となる。そして、このポンプ用アウタロータ２１の回転中心は、ポンプ用インナロータ２２の回転中心となるインナロータ軸２３とは偏心した位置（図１及び図２では上方の位置）となる。また、第１ハウジング４１には、これらポンプ用アウタロータ２１とポンプ用インナロータ２２の外歯と内歯の間隙に通じるインポート４１ａとアウトポート４１ｂが形成されている。
【００１７】
電動内接ギアポンプのブラシレスモータ１０は、回転するモータ用ロータと、このモータ用ロータの外周面の外側に固定されたモータ用ステータ１２とで構成される。そして、上記内接ギアポンプ２０のポンプ用アウタロータ２１をこのブラシレスモータ１０のモータ用ロータと兼用している。即ち、このポンプ用アウタロータ２１の外周部の永久磁石２１ａがブラシレスモータ１０の駆動トルクを発生するモータ用ロータ部となる。モータ用ステータ１２は、上記第２ハウジング４２の外周端縁部４２ａの外周側を囲むように、コアの内向きの突極を複数配置したものであり、このコアの各突極にはそれぞれコイル１２ａが巻回されている。なお、軸受ブッシュ４４は、このモータ用ステータ１２と永久磁石２１ａとの間に介在するので、非磁性体によって構成することが好ましい。また、外周端縁部４２ａを有する第２ハウジング４２も、同様にアルミニウム合金等の非磁性体によって構成することが好ましく、他の第１ハウジング４１や第３ハウジング４３も、非磁性体によって構成した方がよい。この第３ハウジング４３は、リング状の内部に上記第２ハウジング４２を収納すると共に、一方の端部を第１ハウジング４１に外嵌し、この第１ハウジング４１から挿入されたボルト４５を螺着することにより、ブラシレスモータ１０のモータ用ステータ１２を固定するようにしたものである。
【００１８】
上記第３ハウジング４３には、図１に示すように、他方の端部の内側に円板状の回路基板５０が取り付けられている。従って、この回路基板５０は、第２ハウジング４２の外側端面付近に取り付けられたことになる。この回路基板５０には、外周部に相間配線の配線パターンが形成されて、ブラシレスモータ１０のモータ用ステータ１２の各コイル１２ａと接続することにより、これらのコイル１２ａ間の配線が行われるようになっている。また、この回路基板５０には、ブラシレスモータ１０の図示しないホール素子等のセンサに接続された配線パターンも形成されている。さらに、この回路基板５０の中央部には、ブラシレスモータ１０のドライバ回路５１が実装されている。このドライバ回路５１は、直流電源を交流に変換して、モータ用ステータ１２の各コイル１２ａに回転磁界を発生させるための交番電流を供給するインバータ回路と、ホール素子等のセンサが検出したポンプ用アウタロータ２１の回転位置の情報に基づいてこのインバータ回路を制御する制御回路とからなる。さらに、この回路基板５０には、ドライバ回路５１に直流電源を供給するためのコネクタ５２が取り付けられている。なお、このコネクタ５２には、ブラシレスモータ１０の回転速度を検出するため等の目的で、ドライバ回路５１の制御回路との間で制御信号の入出力を行ったり、その他の配線を行うようにすることもできる。
【００１９】
このようにして回路基板５０が取り付けられた第３ハウジング４３の他方側の開口端面は、蓋板４６によって塞がれている。この蓋板４６は、熱伝導性の良いアルミニウム合金製の円板であり、外側面にはさらに外側に突出する放熱フィン４６ａが形成されている。また、この蓋板４６には、回路基板５０のコネクタ５２の突出端部も貫通している。
【００２０】
上記構成により、コネクタ５２を介して回路基板５０上のドライバ回路５１に外部から直流電源を供給すると、ブラシレスモータ１０のモータ用ステータ１２のコイル１２ａに交番電流が供給されて回転磁界が発生するので、永久磁石２１ａにトルクが生じてポンプ用アウタロータ２１が回転駆動される。そして、このようにしてポンプ用アウタロータ２１が回転駆動されると、ポンプ用インナロータ２２がこれに従動して回転し、図３の従来例で示した内接ギアポンプ２０の場合と同様に、これらのロータ２１，２２の外歯と内歯の間隙が拡大と縮小を繰り返すので、第１ハウジング４１に形成されたインポート４１ａとアウトポート４１ｂを通じてポンプ動作が行われる。また、この際、各コイル１２ａに供給される交番電流は、ホール素子等のセンサによって検出されたポンプ用アウタロータ２１の回転位置に応じて周波数や位相が制御される。
【００２１】
この結果、本実施形態の電動内接ギアポンプによれば、内接ギアポンプ２０のポンプ用インナロータ２２を従動回転させるためのインナロータ軸２３が第１ハウジング４１と第２ハウジング４２とに固着されているだけなので、第２ハウジング４２の外側端面がさらに他方側に突出するようなことがなくなり、この第２ハウジング４２の外側端面の直ぐ外側に取り付けられた回路基板５０の中央部にブラシレスモータ１０のドライバ回路５１を実装することができるようになる。このため、電動内接ギアポンプの小型化を阻害することなく、この回路基板５０に直流電源を供給するだけで、ブラシレスモータ１０を回転駆動させて内接ギアポンプ２０を動作させることができるようになる。従って、この電動内接ギアポンプを用いれば、直流電源と接続するだけで内接ギアポンプ２０を動作させることができるので、別途ドライバ回路を取り付けて配線を施す必要がなくなる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、内接ギアポンプ２０のポンプ用インナロータ２２をインナロータ軸２３上で回転自在とし、ポンプ用アウタロータ２１を第１ハウジング４１と第２ハウジング４２と軸受ブッシュ４４とで支持することにより回転自在とする場合を示したが、これらのロータ２１，２２は、ハウジング４０の内部に偏心して回転自在に配置されていればよいので、軸支構造は任意である。また、上記実施形態では、ハウジング４０が第１ハウジング４１と第２ハウジング４２と第３ハウジング４３の組み合わせからなる場合を示したが、このハウジング４０の構成も任意であり、本実施形態には限定されない。さらに、上記実施形態では、防湿防塵等のために回路基板５０を蓋板４６で覆う場合を示したが、特にこのような必要がなければ、ハウジング４０の外側端面よりもさらに外側に露出して取り付けられるようになっていてもよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、内接ギアポンプ２０として、トロコイド曲線又はこのトロコイド曲線を修正して歯形を形成したトロコイドポンプを用いる場合を示したが、内歯を備えたポンプ用アウタロータ２１の内周側に外歯を備えたポンプ用インナロータ２２を噛み合わせて偏心して回転させることにより、これらポンプ用アウタロータ２１とポンプ用インナロータ２２との間のほぼ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アポンプであれば、必ずしもこのようなトロコイドポンプには限定されない。また、ポンプ用アウタロータ２１の内歯やポンプ用インナロータ２２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、突起部又は係合部であってもよい。
【００２４】
また、上記実施形態では、ブラシレスモータ１０のモータ用ロータ部となるポンプ用アウタロータ２１の外周部に永久磁石２１ａを固着する場合を示したが、この永久磁石２１ａは外れないように取り付けられていればよく、複数の永久磁石２１ａは間隙をあけて配置してもよいので、ポンプ用アウタロータ２１の外周部に設けられた凹部に埋め込むようにして固定することもできる。さらに、このような永久磁石２１ａを用いる代わりに、ポンプ用アウタロータ２１の外周部を磁石材料によって構成し、この磁石材料に着磁させて永久磁石を形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、上記実施形態では、内接ギアポンプ２０を駆動する電動モータとしてブラシレスモータ１０を用いる場合を示したが、モータ用ロータとなるポンプ用アウタロータ２１の回転位置を推定することによりホール素子等のセンサを不要としたセンサレスモータやその他の同期モータを用いることもできる。ただし、センサレスモータを用いる場合には、回路基板５０上のドライバ回路５１には、モータ用ステータ１２のコイル１２ａの逆起電力を検出する等してポンプ用アウタロータ２１の回転位置を推定するための検出回路を追加する必要がある。さらに、この電動モータは、インダクションモータを用いることもできる。この場合、ポンプ用アウタロータ２１の外周部には、永久磁石２１ａに代えて、渦電流を発生させるために導電性を有し非磁性体からなるモータ用ロータ部を形成する必要がある。即ち、このモータ用ロータ部には、例えばアルミニウム合金製の筒を配置したり、銅線のコイルを配置する。ただし、この場合、ドライバ回路５１は、モータ用ステータ１２のコイル１２ａに回転磁界を発生させるための交番電流を供給するインバータ回路だけで構成することができる。即ち、このドライバ回路５１は、電動モータの種類や制御方法、電源の種類等に応じて適宜回路を変更できるが、少なくともコイル１２ａに交番電流を供給するためのインバータ回路は必要となる。さらに、いずれの電動モータであっても、モータ用ステータ１２をコイル１２ａだけで構成し、コアレスとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、電動内接ギアポンプの縦断面側面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、電動内接ギアポンプの縦断面正面図である。
【図３】従来例を示すものであって、回転駆動軸を共用する電動内接ギアポンプの縦断面側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    ブラシレスモータ
１２    モータ用ステータ
１２ａ  コイル
２０    内接ギアポンプ
２１    ポンプ用アウタロータ
２１ａ  永久磁石
２２    ポンプ用インナロータ
４０    ハウジング
４１    第１ハウジング
４１ａ  インポート
４１ｂ  アウトポート
４２    第２ハウジング
４３    第３ハウジング
５０    回路基板
５１    ドライバ回路
５２    コネクタ
【図１】
2005098268.tif 000003
【図２】
2005098268.tif 000004
【図３】
2005098268.tif 000005