(57)【要約】【課題】オイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとが一体化された小型の電動オイルポンプを提供する。【解決手段】電動オイルポンプ１は、作動流体の吸入ポートと吐出ポートを有するハウジングＨと、ハウジングＨの内側に配置された複数のティース１２ａとティース１２ａに巻回されるコイル１４とを含むステータ１１と、ステータ１１の内周面と間隙を有して配置され複数の永久磁石２５と複数の内歯ギア２２とを含むアウタロータ２１と、ステータ１１の軸芯に対して偏芯してアウタロータ２１の内側に配置され内歯ギア２２と噛み合う外歯ギア３３を含むインナロータ３１とを備える。外歯ギア３３と内歯ギア２２とでポンプ室３４が形成され、永久磁石２５は少なくとも一部が内歯ギア２２の歯底円２３と交差するように配置されるか、または全体が歯底円２３より径方向内側に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の吸入ポートおよび吐出ポートを有するハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置され、径方向内側に向けて突出する複数のティースとそれぞれの前記ティースに巻回されるコイルとを含む円筒状のステータと、
前記ステータの内周面と間隙を有して配置され、内部に複数の永久磁石と径方向内側に向けて突出する複数の内歯ギアとを含むアウタロータと、
前記ステータの軸芯に対して偏芯した状態で前記アウタロータの内側に配置され、前記内歯ギアと噛み合う外歯ギアを含むインナロータと、を備え、
前記外歯ギアと前記内歯ギアとの間の空間でポンプ室が形成され、
前記吸入ポートと前記吐出ポートとは前記ポンプ室に接続されており、
それぞれの前記永久磁石は、少なくとも一部が前記内歯ギアの歯底円と交差するように配置されるか、または全体が前記歯底円より径方向内側に配置される電動オイルポンプ。
【請求項２】
前記内歯ギアの歯数は偶数である請求項１に記載の電動オイルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとが一体化された電動オイルポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作動流体を流通させるオイルポンプと、該オイルポンプを駆動する電動モータとを一体的に構成した電動オイルポンプが提案されている。
【０００３】
特許文献１では、樹脂成形されたハウジングと金属材からなるハウジングとで形成される空間内にモータ部とポンプ部とを備えた電動オイルポンプが開示されている。電動オイルポンプは、金属ハウジング、樹脂ハウジング、永久磁石、アウタロータ、インナロータが一体化されて構成されている。
【０００４】
金属ハウジングにはポンプ部の吸入口と吐出口とが形成されている。樹脂ハウジングは、モータ部の構成要素である複数のティースにコイルが巻回されたコアを樹脂で円柱形状に一体成形し、その中央部に凹部を形成して構成されている。ティースの先端は該凹部の内周面に露出している。凹部の内周面の径方向内側に間隙を有して環状の永久磁石が配置されている。永久磁石のさらに径方向内側に、接着材等で永久磁石と接合された環状のアウタロータが配置されている。コアと永久磁石とアウタロータとによりモータ部が構成されている。アウタロータの内周面には、ポンプ部を構成する内歯ギアが一体的に形成されている。アウタロータの径方向内側には、コアの軸芯に対して偏芯したシャフトで軸支され、アウタロータの内歯ギアと噛み合う外歯ギアが一体的に形成されたインナロータが回転自在に配置されている。
【０００５】
特許文献１に記載の電動オイルポンプは、次のように作動する。複数のコイルに３相交番電流を切り換えて通電することによりティースに回転磁界が発生し、ティースと永久磁石との間で発生する吸引・反発力により、永久磁石とアウタロータが一体的に回転する。アウタロータの回転に伴いギアが噛み合うインナロータも回転する。このとき、内歯ギアと外歯ギアとで構成される空間に吸入口から作動流体が流入すると、アウタロータとインナロータの偏芯した相対回転により吐出口へ作動流体を汲み出し、吐出口から作動流体を流出させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２９９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている電動オイルポンプでは、コアのティースと対向して永久磁石が配置され、その径方向内側にアウタロータが配置される構造となっている。そのため、径方向の大きさが永久磁石の径方向厚さとアウタロータの外径とを合わせた大きさになり、電動オイルポンプが大型化するという問題があった。
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、オイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとが一体化された小型の電動オイルポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る電動オイルポンプの特徴構成は、作動流体の吸入ポートおよび吐出ポートを有するハウジングと、前記ハウジングの内側に配置され、径方向内側に向けて突出する複数のティースとそれぞれの前記ティースに巻回されるコイルとを含む円筒状のステータと、前記ステータの内周面と間隙を有して配置され、内部に複数の永久磁石と径方向内側に向けて突出する複数の内歯ギアとを含むアウタロータと、前記ステータの軸芯に対して偏芯した状態で前記アウタロータの内側に配置され、前記内歯ギアと噛み合う外歯ギアを含むインナロータと、を備え、前記外歯ギアと前記内歯ギアとの間の空間でポンプ室が形成され、前記吸入ポートと前記吐出ポートとは前記ポンプ室に接続されており、それぞれの前記永久磁石は、少なくとも一部が前記内歯ギアの歯底円と交差するように配置されるか、または全体が前記歯底円より径方向内側に配置される点にある。
【００１０】
このような特徴構成とすれば、アウタロータに形成された内歯ギアの歯底円と交差するように、または径方向内側に永久磁石を配置することにより、外周面より径方向外側に永久磁石を配置してアウタロータを構成した場合と比較して、永久磁石の径方向の厚み分だけ、アウタロータの外径を小さくすることができる。アウタロータの外径が小さくなるとステータの外径も小さくすることができ、全体として電動オイルポンプを小型化にすることができる。
【００１１】
本発明に係る電動オイルポンプにおいては、前記内歯ギアの歯数は偶数であると好適である。
【００１２】
このような構成とすれば、ティースの本数が変化しても、アウタロータを滑らかに回転させることのできる永久磁石の数（内歯ギアの歯数）を維持することができる。一般に、アウタロータが滑らかに回転するためには、ティースの本数と永久磁石の数の比が３：２となることが必要である。ティースの本数が変化しても上記の比を充足する永久磁石の数は常に偶数となり、内歯ギアの歯数も偶数となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る電動オイルポンプの縦断面図である。
【図２】図１のII-II線断面図である。
【図３】アウタロータの構造を表す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に本実施形態に係る電動オイルポンプ１の縦断面図を示す。図２に、図１のII-II線断面図を示す。図３に、アウタロータ２１の構造を表す分解斜視図を示す。図１に示すように、本実施形態に係る電動オイルポンプ１は、ポンプ部Ｐと、ポンプ部Ｐを駆動するモータ部ＭとをハウジングＨの内部空間Ｓに収容して構成されている。ハウジングＨは、モータハウジング１５とポンプハウジング４１とを連結ボルト４３で締結して構成されており、これにより内部空間Ｓが形成されている。
【００１５】
モータ部Ｍには、少なくとも環状のステータ１１とアウタロータ２１が含まれる。ポンプ部Ｐには、少なくともアウタロータ２１とインナロータ３１が含まれる。
【００１６】
図１、図２に示すように、モータ部Ｍのステータ１１はステータコア１２と、コイル支持枠１３と、コイル１４から構成されている。ステータコア１２は、薄板状の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア１２は、円環状の外周部と、該外周部から径方向内側に向かって延在しその先端からさらに周方向両側に延在するＴ字形状を有する９本のティース１２ａから構成されている。本実施形態ではティース１２ａは９本であるがこれに限られるものではない。
【００１７】
コイル支持枠１３は、ティース１２ａの周囲を覆うように配置されている樹脂製薄板状部品である。コイル支持枠１３は、銅線からなるコイル１４をティース１２ａに巻回したときに、ティース１２ａとコイル線とが接触して導通するのを防止するために設けられている。コイル１４は、コイル支持枠１３の上からティース１２ａに巻回されている。
【００１８】
ステータ１１は、樹脂製のモータハウジング１５により一体成形されて覆われている。モータハウジング１５の中央には有底の筒状空間１６が形成されている。ティース１２ａにおいて周方向に広がる端面は筒状空間１６の内周面に露出されていてもよいし、モータハウジング１５の樹脂により薄く覆われていてもよい。また、筒状空間１６の底面には、後述するシャフト３２が挿入される第１シャフト支持部１６ａが形成されている。
【００１９】
図１に示すように、アウタロータ２１は、内部空間Ｓ内に配置されている。アウタロータ２１は円筒形状であり、アウタロータ２１の外周面と筒状空間１６の内周面との間、およびアウタロータ２１の上面と筒状空間１６の底面との間には、それぞれ小さな間隙を有している。よって、アウタロータ２１は、内部空間Ｓ内では径方向、高さ方向にはほとんど動くことができないが、周方向には回転可能である。アウタロータ２１の外周面はステータ１１と対向している。図３に示すように、アウタロータ２１は、薄板状の電磁鋼板を積層して構成されている。アウタロータ２１の軸芯方向の長さ（高さ）は、ステータ１１の軸芯方向の長さとほぼ同じである。
【００２０】
図２，図３に示すように、アウタロータ２１の内周側には径方向内側に向けて６枚の内歯ギア２２が形成されている。そして、アウタロータ２１におけるそれぞれの内歯ギア２２の歯底円２３に一部交差した状態で断面が四角形状の貫通孔２４が開孔されており、その中に直方体状の永久磁石２５が挿入され、接着剤等により固定されている。それぞれの永久磁石２５は径方向に着磁されており、Ｎ極とＳ極とが周方向で交互になるよう配置されている。
【００２１】
本実施形態では永久磁石２５は直方体状であるがこれに限られるものではない。軸芯に沿って見たときに、径方向外側に向けて突出するように湾曲するような形状であってもよい。また、本実施形態では、永久磁石２５は歯底円２３と交差するように配置されているが、永久磁石全体が歯底円２３より径方向内側になるように配置されてもよい。また、本実施形態では内歯ギア２２は６枚であるがこれに限られるものではない。ただし、ステータ１１に回転磁界を発生させたときに、アウタロータ２１が回転するために必要な永久磁石２５の数と内歯ギア２２の歯数とが同数になるように構成する必要がある。一般的に、アウタロータ２１が滑らかに回転するためには、ティース１２ａの本数と永久磁石２５の数の比が３：２となることが必要である。従って、ティース１２ａの本数が変化しても上記の比を充足する永久磁石２５の数は常に偶数となり、内歯ギア２２の歯数も偶数となる。
【００２２】
次に、ポンプ部Ｐを構成するインナロータ３１について説明する。アウタロータ２１の内歯ギア２２よりさらに内径側には、ステータ１１の軸芯Ｘから偏芯した位置にあるシャフト３２の軸芯Ｙと同芯で、シャフト３２と一体化されたインナロータ３１が配置されている。シャフト３２の一方の端部は第１シャフト支持部１６ａに挿入され、他方の端部はポンプハウジング４１の第２面４１ｂに形成された第２シャフト支持部４１ｃに挿入されている。これらによりインナロータ３１は回転自在に支持されている。インナロータ３１は鉄、アルミ合金等の金属からなる。インナロータ３１の外周には径方向外側に向け５枚の外歯ギア３３が形成されている。なお、シャフト３２とインナロータ３１が一体化されているとは、シャフト３２とインナロータ３１とを最初から一体化された一部品として製造することと、シャフト３２とインナロータ３１とを別々に製造した後に固着して一体化することの両方の意味を含む。
【００２３】
アウタロータ２１の内歯ギア２２とインナロータ３１の外歯ギア３３とは互いに噛み合うように配置されており、アウタロータ２１が回転すると、インナロータ３１はアウタロータ２１の内周面に沿って従動して回転する。すなわち、内歯ギア２２と外歯ギアとにより、内接ギアタイプのオイルポンプを構成する。内歯ギア２２の内周面と外歯ギア３３の外周面とにより、回転に伴い容積が増減する５個のポンプ室３４が形成されている。
【００２４】
図１において、モータハウジング１５の下方には、ポンプハウジング４１が配置されている。ポンプハウジング４１は樹脂、または鉄、アルミ合金などの金属で作られている。ポンプハウジング４１は径の大きい円柱の上に径の小さい円柱が同芯で積層された形状を有している。径の大きい円柱の外径は、モータハウジング１５の最外径と同じ大きさである。径の小さい円柱は、その外径が筒状空間１６の内径と同じ大きさであり、筒状空間１６に挿入されている。径の大きい円柱の上面が第１面４１ａ、径の小さい円柱の上面が第２面４１ｂである。第１面４１ａ上には円環状の溝が形成されており、溝には環状のシール部材４２が取り付けられている。これにより、内部空間Ｓを液密に保つことができる。
【００２５】
ポンプハウジング４１には、下面から第２面４１ｂまで内部を貫通し、内部空間Ｓに連通するように開孔された吸入通路４４と吐出通路４５とが形成されている。吸入通路４４はオイルパン、リザーバ等の流体貯蔵器（不図示）から作動流体の一例である作動油を吸入し、吐出通路４５は電動オイルポンプ１によって汲み上げられた作動油を循環・冷却対象物（不図示）に向けて吐出する。第２面４１ｂ上には溝状の吸入ポート４６と吐出ポート４７が形成されている。吸入ポート４６は、アウタロータ２１とインナロータ３１とが連れ回りするときに、ポンプ室３４の容積が増大する範囲に沿って形成されている。同様に、吐出ポート４７は、ポンプ室３４の容積が減少する範囲に沿って形成されている。吸入ポート４６と吐出ポート４７とを介して、ポンプ室３４は吸入通路４４および吐出通路４５と連通している。
【００２６】
次に、電動オイルポンプ１の作動について説明する。図示はしていないが、電動オイルポンプ１は、アウタロータ２１の回転位相を検出する検出手段と、検出結果に基づいて３相交番電流を通電するコイル１４を切り換えて選択的に通電する電流切換制御部とを有するモータ制御回路が外部に備えられている。モータ制御回路は、アウタロータ２１の回転位相を検出し検出結果に基づいてコイル１４に通電する制御を行う。これにより、通電により磁界が発生したティース１２ａとアウタロータ２１の永久磁石２５との間で磁気的な吸引・反発力が発生して、アウタロータ２１は回転する。アウタロータ２１が回転することにより、アウタロータ２１の内歯ギア２２と噛み合う外歯ギア３３を介してインナロータ３１が従動回転する。インナロータ３１が回転すると、吸入通路４４を流通して吸入ポート４６からポンプ室３４に吸入された作動油は、ポンプ作用によって吐出ポート４７へと汲み出され、吐出ポート４７から吐出されて吐出通路４５を流通する。
【００２７】
この電動オイルポンプ１では、内部空間Ｓ内に作動油が満たされる構成となっているため、第１シャフト支持部１６ａ、第２シャフト支持部４１ｃに対しても作動油が供給される。この作動油の潤滑作用により、シャフト３２は滑らかに回転するように軸支され、インナロータ３１も滑らかに回転する。
【００２８】
このように、アウタロータ２１に形成された内歯ギア２２の歯底円２３と交差するように、または径方向内側に永久磁石２５を配置することにより、外周面より径方向外側に永久磁石２５を配置してアウタロータ２１を構成した場合と比較して、永久磁石２５の径方向の厚み分だけ、アウタロータ２１の外径を小さくすることができる。アウタロータ２１の外径が小さくなるとステータ１１の外径も小さくすることができ、全体として電動オイルポンプ１を小型化にすることができる。
【００２９】
本発明は、オイルポンプとオイルポンプを駆動する電動モータとが一体化された電動オイルポンプに用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１      電動オイルポンプ
１１    ステータ
１２ａ  ティース
１４    コイル
１５    モータハウジング（ハウジング）
２１    アウタロータ
２２    内歯ギア
２３    歯底円
２５    永久磁石
３１    インナロータ
３３    外歯ギア
３４    ポンプ室
４１    ポンプハウジング（ハウジング）
４６    吸入ポート
４７    吐出ポート
Ｈ      ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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