(57)【要約】  【課題】  部品点数が少なく、かつ、小型で安価な電動ポンプユニットを提供する。  【解決手段】  ポンプ部の回転軸とモータ部の回転軸とを単一のシャフト（主軸４）で兼用した電動ポンプユニットにおいて、モータのロータを、マグネット６がロータコア５の内部に埋め込まれた構造（ＩＰＭ構造）とする。この構成により、本発明の電動ポンプユニットは、ロータコア５の周囲に保護環を配置する必要がない。また、ステータコア７の内径面で、主軸４の回転を支持することが可能になる。従って、本発明の電動ポンプユニットは、従来の製品に比べ、軽量・コンパクトで安価な電動ポンプユニットとすることができる。【選択図】  図２
2005226602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内を分画する内壁に設けた孔を挿通して配設された回転軸の一端側に、流体を吸引・吐出するポンプ部が形成されているとともに、前記回転軸の他端側に、この回転軸の外周に固定されたロータコアと永久磁石とからなるロータと、このロータの周囲に配置されたティース部を有するステータコアとコイルとからなるステータと、を備えるモータ部が形成されてなる電動ポンプユニットにおいて、
前記ロータを構成する永久磁石が、前記ロータコアの内部に埋め込まれていることを特徴とする電動ポンプユニット。
【請求項２】
前記ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面との間に軸受すきまを設け、前記回転軸の回転をこのステータコアで支持す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。
【請求項３】
前記ステータコアが、円筒状の内周面を有する環状コアとこの環状コアの外周面から径方向に突出するティース部とを備える環状ステータコアであることを特徴とする請求項２に記載の電動ポンプユニット。
【請求項４】
前記ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面の少なくとも一方に、非磁性体からなる固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電動ポンプユニット。
【請求項５】
前記永久磁石が希土類磁石であり、かつ、前記ロータコアが積層した電磁鋼板を用いて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか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、例えば車載用のウォーターポンプやオイルポンプ等、液体を循環させるポンプ室と空気環境下の電動モータ室とが隣接して配置されたコンパクトな電動ポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境への負荷の少ない電気自動車や、排出ガスの少ないいわゆるハイブリッドカーが注目されており、実用段階に入ったものも登場している。これらの自動車は、エンジンが無いかあるいは間欠動作を行なうため、従来エンジンに掛け渡した無限ベルトにより駆動されていたポンプ等の補機類は、その駆動源を電動モータに置き換える必要がある。
【０００３】
従来、この種の電動ポンプは、ポンプとモータとを別体に形成し、ポンプの回転軸とモータの回転軸との間を、例えばオルダムジョイント等の継ぎ手を用いて駆動伝達可能に連結していた。しかしながら、このような構成の場合、一対のシャフトにそれぞれ対応して軸受やオイルシールを設けているため、部品点数が多く、装置も大型で製造コストも高くなってしまう。そこで、本出願人らは、モータの回転軸とポンプの回転軸を単一のシャフトで兼用することにより、小型で安価な電動ポンプユニットを提案している（特許文献１を参照）。
【０００４】
図６は、従来の電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【０００５】
この例は、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられるトロコイドポンプを示したものであり、ハウジングの内部には、電動モータ室（モータ部１２）とポンプ室（ポンプ部１３）とが、隣接して形成されている。また、このハウジング内には、モータ部１２によって回転駆動される駆動軸であると同時にポンプ部１３の回転軸ともなる主軸１４が配置されており、その軸方向両端部が、このハウジングに設けられた軸受３１および３２により回転自在に支持されている。
【０００６】
ハウジングは、例えばアルミ合金製であり、モータ部１２のカバーとしてのモータハウジング１１ｂと、主にポンプ部１３が収納されるポンプハウジング１１ａと、このポンプハウジング１１ａの開口を密閉するポンププレート１１ｃとを連結して構成されている。このポンプハウジング１１ａは、ポンプ部１３とモータ部１２とを分画する内壁１１ｄを備えるとともに、その径方向略中央には、主軸１４を挿通させるための貫通孔１１ｈが形成されている。なお、図中の符号１５はモータのロータコア、１６はマグネット（永久磁石）、１７は保護環、１８はモータのステータコア、１８ａはステータコアのティース部、１９はコイル、２１はトロコイドポンプのアウタロータ、２２はトロコイドポンプのインナロータ、３３はオイルシールである。
【０００７】
以上のような電動ポンプユニットのモータには、一般的に、表面磁石（Ｓｕｒｆａｃｅ
Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ：以下、ＳＭＰと略称する）構造のブラシレスモータが用いられている。
【０００８】
図８は、この例におけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
この図のように、ＳＭＰ構造のモータのロータ部は、非磁性体をコーティングした電磁鋼板を打ち抜き、積層して形成されたロータコア１５と、このロータコア１５の外周に配置された筒状マグネット（リング磁石）１６とを主体として構成されており、これらの周囲には、表面に露出したマグネット１６を保護するためのステンレス鋼等の非磁性体からなる保護環１７が嵌め入れられている。なお、ロータ部の構成として、前記筒状のマグネット１６に代わり、ロータコア１５の外周面に等分して設けた軸方向溝に、複数の棒状マグネットを配置した構造（セグメント方式）のものもある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、自動車に搭載する補機類は、エンジンルーム内のスペースの減少から、更にコンパクトな製品が求められている。また、これらの補機類は、省エネ（燃費向上）のための軽量化と、競争力を向上させるためのコストダウンが常に求められており、以上のような電動ポンプユニットにおいても、従来と同等の機能と信頼性を有しながらも、更に軽量で低コストの製品が要望されている。
【００１１】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、部品点数が少なく、かつ、小型で安価な電動ポンプユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジング内を分画する内壁に設けた孔を挿通して配設された回転軸の一端側に、流体を吸引・吐出するポンプ部が形成されているとともに、前記回転軸の他端側に、この回転軸の外周に固定されたロータコアと永久磁石とからなるロータと、このロータの周囲に配置されたティース部を有するステータコアとコイルとからなるステータと、を備えるモータ部が形成されてなる電動ポンプユニットにおいて、前記ロータを構成する永久磁石が、前記ロータコアの内部に埋め込まれていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、ポンプの回転軸とモータの回転軸とを単一のシャフトで兼用した電動ポンプユニットにおいて、モータに埋め込み磁石（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ：以下、ＩＭＰと略称する）構造を採用することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１４】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、従来、ＳＰＭ構造であった電動ポンプユニットのモータをＩＭＰ構造とすることにより、永久磁石を保護するための保護環が不要となる。従って、本発明の電動ポンプユニットは、従来の製品に比して、部品点数の削減と軽量化を実現することができる。
【００１５】
また、請求項２のように、前記ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面との間に軸受すきまを設け、前記回転軸の回転をこのステータコアで支持する構成を採用すれば、従来この回転軸を支持するために配置していた転がり軸受も省略することが可能になる。これら軸受を省略することにより、電動ポンプユニットのコストを低減できることは勿論、ユニット軸方向の寸法を短縮することが可能になり、電動ポンプユニットを更にコンパクトに構成することができる。
【００１６】
ここで、本発明の電動ポンプユニットに用いるステータコアとしては、円筒状の内周面を有する環状コアとこの環状コアの外周面から径方向に突出するティース部とを備える環状ステータコアを、好適に採用することができる（請求項３）。
【００１７】
すなわち、周方向に途切れのない筒状内周面を有するステータコアを使用することによって、ステータコアの内周面とこれに摺接するロータコアの外周面との間の油膜形成が容易になる。
【００１８】
また、本発明の電動ポンプユニットは、前記ロータコアの外径面とこれに対向する前記ステータコアの内径面の少なくとも一方に、非磁性体からなる固体潤滑被膜を形成しても良い（請求項４）。
【００１９】
この非磁性固体潤滑被膜により、モータの効率を損なうことなく、上記ロータコアとステータコアの間の摩擦を低減することができる。
【００２０】
なお、本発明の電動ポンプユニットのモータ（ロータ部）に用いる永久磁石としては、希土類磁石が好ましく、また、ロータコアは、電磁鋼板を積層して形成したものが好ましい（請求項５）。この構成により、モータを高回転化および高効率化することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明の電動ポンプユニットによれば、モータのロータ部の永久磁石を保護するための保護環が必要なく、従来の製品に比して、部品点数の削減と軽量化を達成することができる。
【００２２】
また、回転軸の回転をステータコアで支持する構成を採用すれば、従来この回転軸を支持するために配置していた転がり軸受も省略することが可能で、電動ポンプユニットを更にコンパクトに構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。また、図３は、本実施形態におけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
【００２４】
本実施形態における電動ポンプユニットも、自動車のトランスミッション用油圧ポンプとして用いられるトロコイドポンプを示したものであり、ハウジングの内部には、電動モータ室（モータ部２）とポンプ室（ポンプ部３）とが、隣接して形成されている。また、このハウジング内には、モータ部２によって回転駆動される駆動軸であると同時にポンプ部３の回転軸ともなる主軸４が配置されている。
【００２５】
ハウジング１ａは、例えばアルミ合金製であり、そのモータ部２側開口およびポンプ部３側開口には、それぞれの開口を密閉するモータプレート１ｂおよびポンププレート１ｃが配置されている。また、このハウジング１ａは、ポンプ部３とモータ部２とを分画する内壁１ｄを備えており、その径方向略中央には、主軸４を挿通させるための貫通孔１ｈが形成されている。なお、図中の符号５はモータのロータコア、６はマグネット（永久磁石）、７はモータのステータコア、７ａはステータコアのティース部、９はコイル、２１はトロコイドポンプのアウタロータ、２２はトロコイドポンプのインナロータである。
【００２６】
本実施形態における電動ポンプユニットの特徴は、図３に示すように、ロータコア５が、周方向に等配された穴５ａ，５ａ，・・・を有する電磁鋼板を積層して形成されており、マグネット６がこのロータコア５の内部に埋め込まれている点である。また、前記ロータコア５の外径とステータコア７の内径とは、僅かなすきまをなす寸法に形成されており、主軸４の回転を支持するすべり軸受として構成されている。
【００２７】
以上のように、モータ部２をＩＭＰ構造とすることにより、この電動ポンプユニットは、従来のＳＰＭ構造モータのように、ロータコア５の周囲に保護環を配置する必要がない。また、ステータコア７の内径面で主軸４の回転を支持するため、従来この回転軸を支持するために配置していた転がり軸受を省略することが可能になる。従って、本実施形態における電動ポンプユニットは、従来の製品に比べ、軽量・コンパクトで安価な電動ポンプユニットとすることができる。
【００２８】
なお、ポンプ部３に満たされたオイル（図示省略）は、ハウジング１ａの貫通孔１ｈからモータ部２に流入し、前記ロータコア５とステータコア７により構成されたすべり軸受の潤滑剤としても機能する。
【００２９】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態における電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。なお、第１実施形態と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記して、詳細な説明を省略する。
【００３０】
本実施形態における電動ポンプユニットが第１実施形態と異なる点は、図５に示すように、モータ部２のステータコアとして、円筒状の内周面を有する環状コア８ａと、この環状コア８ａの外周面から径方向に突出するティース部８ｂと、このティース部８ｂを支承する筒状部材８ｃとからなる環状ステータコア８が用いられている点である。
【００３１】
この環状ステータコア８は、周方向に途切れのない筒状内周面を有するため、このステータコア８の内周面とこれに摺接するロータコア５の外周面との間の油膜形成が容易になる。また、このステータコア８は内周面が円筒状であるため、機械加工（例えば研削加工等）により、この内周面を高精度に仕上げることが可能である。
【００３２】
従って、本実施形態における電動ポンプユニットは、前記第１実施形態と同様、軽量・コンパクトに構成でき得ることは勿論、すべり軸受部での摩擦が低減されることから、長寿命で、かつ、高回転にも対応可能な電動ポンプユニットとすることができる。
【００３３】
なお、本発明の電動ポンプユニットにおいては、ロータコア５の外径面とこれに対向するステータコア（７，８）の内径面の少なくとも一方に、非磁性体（例えばＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂）からなる固体潤滑被膜を形成しても良い。この非磁性固体潤滑被膜により、これらロータコアとステータコアの間の摩擦を更に低減することができる。
【００３４】
また、本発明の電動ポンプユニットにおいては、ハウジングの貫通孔周辺に、ポンプ部に循環する流体を軸封するためのオイルシールやメカニカルシール等を配設しても良い。
【００３５】
また更に、モータ部２（ロータ）に用いるマグネット６としては、希土類（特にネオジウム）磁石が好ましく、また、ロータコア５およびステータコア（７，８）として、電磁鋼板を積層して形成したものを好適に採用することができる。これらの採用により、モータを高回転化および高効率化することが可能となる。
【００３６】
本発明におけるモータやポンプの構造は、上記実施形態での例に限定されるものではない。例えばインペラを用いたポンプやベーンポンプ等、他の構成の電動ポンプにも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態における電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の電動ポンプユニットにおけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態における電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図６】従来の電動ポンプユニットの構造を示す模式的断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図８】従来の電動ポンプユニットにおけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ    ハウジング
１ｂ    モータプレート
１ｃ    ポンププレート
１ｄ    内壁
１ｈ    貫通孔
２      モータ部（電動モータ室）
３      ポンプ部（ポンプ室）
４      主軸（回転軸）
５      ロータコア
５ａ    穴
６      マグネット（永久磁石）
７      ステータコア
７ａ    ティース部
８      環状ステータコア
８ａ    環状コア
８ｂ    ティース部
８ｃ    筒状部材
９      コイル
１１ａ  ポンプハウジング
１１ｂ  モータハウジング
１１ｃ  ポンププレート
１１ｄ  内壁
１１ｈ  貫通孔
１２    モータ部
１３    ポンプ部
１４    主軸
１５    ロータコア
１６    マグネット
１７    保護環
１８    ステータコア
１９    コイル
２１    アウタロータ
２２    インナロータ
３１，３２  転がり軸受
３３    オイルシール
【図１】
2005226602.tif 000003
【図２】
2005226602.tif 000004
【図３】
2005226602.tif 000005
【図４】
2005226602.tif 000006
【図５】
2005226602.tif 000007
【図６】
2005226602.tif 000008
【図７】
2005226602.tif 000009
【図８】
2005226602.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月7日(2005.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、例えば車載用のウォーターポンプやオイルポンプ等、液体を循環させるポンプ室と電動モータ室とが隣接して配置されたコンパクトな電動ポンプユニットに関する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
以上のような電動ポンプユニットのモータには、一般的に、表面磁石（Ｓｕｒｆａｃｅ
Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ：以下、ＳＰＭと略称する）構造のブラシレスモータが用いられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図８は、この例におけるモータのロータ部の構成を示す分解斜視図である。
この図のように、ＳＰＭ構造のモータのロータ部は、非磁性体をコーティングした電磁鋼板を打ち抜き、積層して形成されたロータコア１５と、このロータコア１５の外周に配置された筒状マグネット（リング磁石）１６とを主体として構成されており、これらの周囲には、表面に露出したマグネット１６を保護するためのステンレス鋼等の非磁性体からなる保護環１７が嵌め入れられている。なお、ロータ部の構成として、前記筒状のマグネット１６に代わり、ロータコア１５の外周面に等分して設けた軸方向溝に、複数の棒状マグネットを配置した構造（セグメント方式）のものもある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、ポンプの回転軸とモータの回転軸とを単一のシャフトで兼用した電動ポンプユニットにおいて、モータに埋め込み磁石（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ：以下、ＩＰＭと略称する）構造を採用することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、従来、ＳＰＭ構造であった電動ポンプユニットのモータをＩＰＭ構造とすることにより、永久磁石を保護するための保護環が不要となる。従って、本発明の電動ポンプユニットは、従来の製品に比して、部品点数の削減と軽量化を実現することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
以上のように、モータ部２をＩＰＭ構造とすることにより、この電動ポンプユニットは、従来のＳＰＭ構造モータのように、ロータコア５の周囲に保護環を配置する必要がない。また、ステータコア７の内径面で主軸４の回転を支持するため、従来この回転軸を支持するために配置していた転がり軸受を省略することが可能になる。従って、本実施形態における電動ポンプユニットは、従来の製品に比べ、軽量・コンパクトで安価な電動ポンプユニットとすることができる。