(57)【要約】【課題】  制御回路基板上をモータ収容室からの熱負荷、コンタミや作動油から保護できる構造、並びに、実装される電子部品のレイアウト自由度を向上できる機電一体型駆動装置を提供する。【解決手段】  モータ9とモータ9への通電を制御する制御基板27とが一体に設けられた機電一体型駆動装置において、モータ9のコイルワイヤ53の先端を導電性の薄肉細管60で被覆してコイルワイヤ53と薄肉細管60とを接合し、薄肉細管60を、モータ9と制御基板27とを隔てる閉塞部29に形成された貫通穴61に挿入固定して薄肉細管60の少なくとも先端部を制御基板27が収容されるインバータハウジング26内部に突出させ、薄肉細管60を制御基板27と接合した。【選択図】  図２
2013201804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと当該モータへの通電を制御する制御回路基板とが一体に設けられた機電一体型駆動装置において、
前記モータのコイルワイヤの先端を導電性の管状部材で被覆して前記コイルワイヤと前記管状部材とを接合し、
前記管状部材を、前記モータと前記制御回路基板とを隔てる仕切板に形成された貫通穴に挿入固定して前記管状部材の少なくとも先端部を前記制御回路基板が収容されるケース内部に突出させ、
前記管状部材を前記制御回路基板と接合したことを特徴とする機電一体型駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の機電一体型駆動装置において、
前記管状部材は、前記コイルワイヤと接合する縮径部を有することを特徴とする機電一体型駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の機電一体型駆動装置において、
前記管状部材の外周と前記貫通穴の内周との間の隙間を接着剤で塞いだことを特徴とする機電一体型駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機電一体型駆動装置において、
前記管状部材は、前記貫通穴の周縁と当接するフランジ部を有することを特徴とする機電一体型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機電一体型駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、モータ室に収容されたモータのコイルワイヤを、制御回路基板を収容する制御回路室を備えたハウジングまで配索し、あらかじめハウジングに固定した接続端子と接合することで、コイルワイヤと制御回路基板とを電気的に接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２９６５８号公報
【特許文献２】特開２００６−２６２６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術にあっては、モータ上に形成された端子を制御回路室に突出させる構造であり、モータ室と制御回路室との間に開口部が存在しているため、制御回路室がモータ部で発生した熱を受け易くなっている。さらに、モータ室内部でコンタミが発生した場合、また、モータ室に作動油が漏れ出した場合には、制御回路室に到達し得る構造となっている。
また、特許文献２による従来技術では、モータ本体の端面に形成されたインシュレータ（ステータコアと巻回されたステータ巻線間の絶縁を取る部材）に接続端子を配置する必要上、制御回路基板上に実装される電子部品のレイアウト自由度が低いという問題があった。
本発明の目的とするところは、モータコイルと制御回路基板を電気的に接続する構造であって、制御回路室に対するモータ発熱、コンタミ等の影響を最小化しつつ、制御回路基板上に実装される電子部品のレイアウト自由度を向上できる機電一体型駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、モータのコイルワイヤの先端を導電性の管状部材で被覆してコイルワイヤと管状部材とを接合し、当該管状部材を仕切板の貫通穴に挿入固定して少なくとも先端部をケース内部に突出させ、そのまま従来配置されていた端子を介さずに管状部材を制御回路基板と接合した。
【発明の効果】
【０００６】
よって、制御回路室に影響し得るモータ発熱やコンタミの影響を最小化でき、さらに、制御回路基板上に実装される電子部品のレイアウト自由度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の電動オイルポンプ1の縦断面図である。
【図２】実施例１の制御基板27とコイルワイヤ53との接合構造を示す縦断面図である。
【図３】薄肉細管60の成形時における各部の横断面図である。
【図４】薄肉細管60を曲げた状態を示す縦断面図である。
【図５】薄肉細管60の開口60a側を閉塞部29からモータ収容部13側へ大きく突出させた状態を示す縦断面図である。
【図６】他の実施例の薄肉細管の縦断面図である。
【図７】他の実施例の薄肉細管の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の機電一体型駆動装置を実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
〔実施例１〕
図１は、実施例１の電動オイルポンプ（機電一体型駆動装置）1の縦断面図である。
実施例１の電動オイルポンプ1は、車両停止時にエンジンが停止する機能を備えた車両の自動変速機用に搭載されるポンプである。自動変速機はエンジンやモータからの回転入力により駆動されるメイン（メカ）ポンプを別途備えているが、エンジンの停止時には、メカポンプも作動しないために油圧を発生させることが出来ず、また、自動変速機内部の要因により油圧が低下すると、再発進時に必要な油圧を確保するまでに時間が掛かるため、運転性の低下を招くことがある。そこで、メインポンプとは別に、エンジンの作動状態にかかわらず油圧を吐出可能な電動オイルポンプ1を設け、必要な油圧を担保することで、エンジン再始動および再発進の運転性向上を図る。
電動オイルポンプ1は、オイルポンプ部2とインバータ部3とを一体に設けた機電一体型の電動オイルポンプである。
【０００９】
［オイルポンプ部2の構成］
オイルポンプ部2は、外歯を有するインナロータ4と内歯を有するアウタロータ5とから構成されるポンプ6と、インナロータ4に接続されたモータロータ（ロータ）7とステータ8とから構成されるモータ9とを有する。
ポンプ6およびモータ9は、１つのセンタハウジング10に収容される。センタハウジング10は、アルミダイカスト等の樹脂材料よりも熱伝導率の高い材料で形成されている。センタハウジング10は、軸方向外側（図１の右側）に向けて両端において開口を有し、一方の開口内周にアウタロータ5を回転可能に収装するポンプ要素収容部11が形成された筒状のポンプ収容部12が形成され、他方の開口内周においてステータ8を固定支持すると共に内部（モータ室）にモータロータ等を収容するモータ収容部13が形成され、さらにモータ収容部13よりも軸方向外側には、自動変速機に取り付けるためのブラケット14が形成されている。
ステータ8は、コア55とコイル56とで構成されている。コア55は、電磁鋼板が積層されてなり、筒状を成すコア本体と、コア本体の内周側に突設された複数のティースとからなる。コイル56は、ティースにコイルワイヤが巻回されたものである。コア本体と巻線されたコイルの間には、樹脂製のインシュレータが装着され、コア55とコイル56との電気的絶縁性を維持している。なお、実施例１のモータ9は三相ブラシレスモータであり、コア55およびコイル56はU,V,W各相の倍数だけ設けられている。
【００１０】
センタハウジング10内部には、ロータ駆動軸15を回転可能に支持する円筒状支持部16と、円筒状支持部16をセンタハウジング10の外周と連結すると共にポンプ収容部12とモータ収容部13との間を画成する隔壁を有する。そして、円筒状支持部16の内周でロータ駆動軸15を支持すると共に、モータ収容部13側の端部において、ロータ駆動軸15と円筒状支持部16内周との間をシールするシール部材17が設けられている。
ポンプカバー18は、ポンプ要素の吐出領域と連通する円筒状に延在された吐出部19と、ポンプ要素の吸入領域と連通する吸入部20と、を有する。吐出部19の先端外周には、シールリング21が取り付けられるシールリング溝22が形成されている。また、ポンプカバー18には、周方向三箇所にボルト穴23が形成され、センタハウジング10に形成されたボルト穴24に対し、ボルト25によって締め付け固定される。
【００１１】
［インバータ部3の構成］
インバータ部3は、インバータハウジング（ケース）26と制御基板（制御回路基板）27とヒートシンク28とを有する。
インバータハウジング26は、モータ収容部13を閉塞する樹脂製の閉塞部（仕切板）29と、閉塞部29から立設されモータ収容部13の内壁に挿入される円筒状立設部30と、ブラケット14のフランジ面と当接しシール部材31を押圧すると共にボルト32が貫通する貫通穴33を備えたフランジ面34とを有する。これにより、モータ収容部13内（モータ室）は乾燥室として構成され、ポンプ収容部12の内部（ポンプ室）およびポンプ外周は湿室として構成される。
制御基板27は、インバータハウジング26の内部（制御回路室）に収容され、複数のボルト35により締結されている。制御基板27には、FET36や図外のCPU等が表面実装されると共に、コンデンサ37やインダクタ38が取り付けられている。制御基板27とヒートシンク28との間であって、FET36と対応する位置には、平板状の放熱シート39が設けられている。
ヒートシンク28は、インバータハウジング26を閉塞するようにインバータハウジング26に取り付けられている。
インバータ部3は、コネクタ40を経由して図外のバッテリから供給される直流電流をFETのスイッチングによってコイル56のU,V,W各相へ順次電流を供給している。制御基板27とコイルワイヤ53との電気的な接合構造については後述する。コイルワイヤ53はU,V,Wの相毎に設けられている。
【００１２】
実施例１の電動オイルポンプ1は、自動変速機のハウジング41に形成されたポンプ収容穴42に収容されている。ポンプ収容穴42には、図外のコントロールバルブユニットに油圧を供給する吐出流路43と、図外のオイルパン内に開口するオイル吸い込み口と連通する吸入流路44とが開口している。吐出流路43には、吐出流路43には、ポンプ収容穴42に面して拡径部45が形成され、拡径部45には、ポンプカバー18の吐出部19が挿入により嵌合支持されている。吐出流路43とポンプ収容穴42との間はシールリング21によってシールされている。吐出流路43とポンプ要素の吐出領域とは、吐出部19に形成された吐出口46を介して連通している。
【００１３】
［制御基板27とコイルワイヤ53との接合構造］
図２は、実施例１の制御基板27とコイルワイヤ53との接合構造を示す図であり、実施例１では、制御基板27とコイルワイヤ53とを電気的に接合する手段として、薄肉細管（管状部材）60を用いている。
薄肉細管60は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等を用い、絞り加工、平板からのカール＋ロウ付け等により、一端に開口60a、他端に底部60bを有する略円筒状に形成されている。薄肉細管60の軸方向寸法は、制御基板27と閉塞部29との間の距離よりも長い軸方向寸法に設定されている。薄肉細管60は、コイルワイヤ53よりも高い強度を有するが、作業者の手により簡単に曲げ加工できる程度とする。
薄肉細管60の内部には、コイルワイヤ53の先端が挿入され、両者は、薄肉細管60の軸方向中央位置に形成されたコイルワイヤ接合部71において、フュージングまたは抵抗溶接等により電気的に接合されている。
薄肉細管60の開口60a側の端部には、圧入部72が設定され、この圧入部72は、閉塞部29に形成された貫通穴61に圧入固定されている。さらに、圧入部72と貫通穴61との間に接着剤を塗布することで貫通穴61を完全に封止できる。ここで、圧入に代えてあらかじめインバータハウジング26の成形時にインサートモールドしても良い。
薄肉細管60の底部60b側の端部付近には、はんだ付け部73が設定され、このはんだ付け部73は、制御基板27とはんだ62により電気的に接合されている。薄肉細管60の外周には、はんだ付け性を考慮し、あらかじめ錫メッキ等の表面処理が施されている。
図３は、薄肉細管60の成形時における各部の横断面図である。
(a)は圧入部72およびはんだ付け部73の断面図であり、圧入部72およびはんだ付け部73は、円筒状に形成されている。なお、圧入部72とはんだ付け部73の外形は同径であっても異径であっても良い。
(b)はコイルワイヤ接合部71の横断面図であり、コイルワイヤ接合部71は、フォーミング加工により圧入部72およびはんだ付け部73に対して一部を凹ませた二面幅部（縮径部）71a,71aが形成されている。
【００１４】
次に、作用を説明する。
従来、モータとインバータとが一体に設けられた機電一体型駆動装置では、制御回路基板を収容する樹脂製ハウジングに貫通穴を形成してコイルワイヤをハウジング内まで配索し、あらかじめインバータハウジング（ケース）にインサートモールドされた接続端子と溶接、フュージングまたはロウ付け等を行うことで制御回路基板とコイルワイヤとの電気的接合を行なっていた。接続端子を介してコイルワイヤと制御回路基板とを電気的に接合する理由は、コイルワイヤを直接制御回路基板にはんだ付けすると、はんだが固化する最中にコイルワイヤが動くことによるはんだ内部でのクラック発生や、コイル線表面の酸化膜の影響によるはんだヌレ性の悪化など、信頼性を低下させるおそれがあるからである。
ところが、上記従来技術では、以下に列挙するような問題点があった。
1.モータ上に形成された端子が制御回路室に突出する構造や、コイルワイヤを直接制御回路室に配策する構造では、貫通穴は生産性を考慮して端子やコイルワイヤの線径よりも大きく設定されているため、モータ発熱による高温雰囲気が制御回路基板に熱負荷を与えるおそれがあり、また、ポンプ収容部内でコンタミが発生した場合や、ポンプ室から作動流体がモータ収容部に漏れ出した場合には、当該貫通穴を介して樹脂製ケース内に侵入し、制御回路基板が破損する等の懸念がある。
2.インバータハウジング（ケース）に接続端子を配置する必要上、インバータハウジングにインサートモールド等で固定する接続端子および制御回路基板に実装する電子部品のレイアウトが窮屈になる。詳述すると、コイルワイヤ貫通穴の位置と接続端子と制御回路基板との接合位置とがオフセットしており、オフセット量や近接する端子の配置はコイルワイヤと接続端子との接合方法に依存して特定の間隔を必要とするため、レイアウト性が悪くなる。
3.仕様変更の都度端子形状の変更、つまり金型新設が必要になるなど、仕様変更に対するフレキシブル性が低い。
4.工法如何では、更なるレイアウトの制約を受ける、条件出しが複雑化する、設備投資が高額となる、などの課題が生じる。
【００１５】
これに対し、実施例１では、コイルワイヤ53の先端を被覆する薄肉細管60を設け、薄肉細管60を制御基板27と接合することで、コイルワイヤ53と制御基板27とを電気的に接合する構造とした。
薄肉細管60は小径の筒状であって、貫通穴61の位置と薄肉細管60と制御基板27との接合位置とを任意に設定できるため、薄肉細管60と制御基板27との接合位置および制御基板27に実装する電子部品のレイアウト自由度を向上できる。また、薄肉細管60の内部にコイルワイヤ53の端部を挿入するという簡単な構造であるため、コイルワイヤ53と制御基板27との接合構造を簡素化できる。
また、薄肉細管60が貫通穴61に対して開口面積を最小化すること、さらには隙間を接着剤等で封止することで、高温雰囲気や作動流体、コンタミの侵入から制御基板27の保護を図ることができる。
薄肉細管60を、制御基板27が取り付けられるインバータハウジング26の閉塞部29に固定する構成とした。つまり、薄肉細管60を閉塞部29に固定することで、薄肉細管60を閉塞部29に形成された開口部（貫通穴61）に圧入固定する場合、制御基板27に対する薄肉細管60の位置決めを容易に行うことができ、組み付け時の作業性を向上できる。
薄肉細管60の横断面形状は円形であるから、接続端子の横断面形状が矩形である上記従来技術と比較して、はんだ濡れ性を向上でき、界面への応力集中も大幅に緩和できる。
【００１６】
ここで、特許文献にあるような他の従来技術として、インバータハウジング（ケース）に接続端子をインサートせず、モータ側に配置した接続端子を貫通穴に通して直接制御回路基板にはんだ付けするものが知られている。この構造では、モータのステータコアを樹脂で成形、インシュレータを形成する際に併せて接続端子をインシュレータで保持している。
しかしながら、この従来技術の場合は、成形、コイリングの制約を受けて端子形状の自由度が低くなり、また、コイルワイヤとの接合もレイアウトの制約から自由度が低いケースがほとんどである。さらに、制御回路基板のパターン変更、モータサイズ、位置の変更などへの対応自由度が低い。
これに対し、実施例１では、コイルワイヤ53の端部のみを薄肉細管60で覆った構造であるため、薄肉細管60で覆われた部分以外は、フレキシブルな取り回しが可能であり、コイルワイヤ53の立ち上げ位置（薄肉細管60と制御基板27とを接合する位置）を任意に変更できる。加えて、図４に示すように、薄肉細管60は、コイルワイヤ53を挿入後、作業者によって容易に曲げ加工可能である。つまり、渡り線の取り回しにより立ち上げ位置を任意に変更できるため、ステータのインシュレータに接続端子を固定したものと比較して、制御回路基板のパターン変更、モータサイズ、位置の変更などへの対応自由度の点で有利である。
また、図５に示すように、薄肉細管60の開口60a側が閉塞部29よりもモータ収容部13側へ大きく突出するように薄肉細管60の軸方向寸法を設定することで、薄肉細管60をインバータハウジング26の成形時にインサートモールドして閉塞部29に固定した後、コイルワイヤ53を挿入して両者を接合する際、制御基板27側からだけでなくモータ収容部13側からもフュージングまたは抵抗溶接等を行うことができ、組み付け時の作業性を向上できる。
【００１７】
実施例１では、薄肉細管60の圧入部72およびはんだ付け部73を円筒状に形成している。圧入部72を円筒状とすることで、閉塞部29の貫通穴61に圧入する際の応力集中を緩和できる。また、はんだ付け部73の外周を円形状とすることで、はんだ付け時の応力集中を緩和できる。
また、実施例１では、薄肉細管60のコイルワイヤ接合部71にフォーミング加工による二面幅部71a,71aを形成したため、フュージングまたは抵抗溶接により内部に挿入したコイルワイヤ53を接合する際、コイルワイヤ53との距離を近くでき、コイルワイヤ53の位置を安定させることができると同時に、接合時の薄肉細管60の変形量を低減できる。さらに、接合時、フォーミング加工した部分に荷重、電流が集中することで、接合を促すことができる。
【００１８】
次に、効果を説明する。
実施例１の電動オイルポンプ1にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) モータ9とモータ9への通電を制御する制御基板27とが一体に設けられた機電一体型駆動装置において、モータ9のコイルワイヤ53の先端を導電性の薄肉細管60で被覆してコイルワイヤ53と薄肉細管60とを接合し、薄肉細管60を、モータ9と制御基板27とを隔てる閉塞部29に形成された貫通穴61に挿入固定して薄肉細管60の少なくとも先端部を制御基板27が収容されるインバータハウジング（ケース）26内部に突出させ、薄肉細管60を制御基板27と接合した。
これにより、薄肉細管60が貫通穴61を塞ぐインサート端子として機能し、貫通穴61の内周とコイルワイヤ53の外周との間の隙間を閉塞できるため、当該隙間を介して作動流体、高温雰囲気やコンタミがインバータハウジング26内へ侵入するのを抑制できる。
また、上記構造により、薄肉細管60と制御基板27との接合位置および制御基板27に実装する電子部品のレイアウト自由度を向上できる。さらに、コイルワイヤ53と制御基板27との接合構造を簡素化できる。加えて、制御基板27に対する薄肉細管60の位置決めが容易かつ正確になるため、組み付け時の作業性を向上できる。
(2) 薄肉細管60は、コイルワイヤ53と接合する二面幅部71a,71aを有する。
これにより、フュージングまたは抵抗溶接により内部に挿入したコイルワイヤ53を接合する際、コイルワイヤ53との距離を近くでき、コイルワイヤ53の位置を安定させることができると同時に、接合時の薄肉細管60の変形量を低減できる。さらに、接合時、フォーミング加工した部分に荷重、電流が集中することで、接合を促すことができる。
(3) 薄肉細管60の外周と貫通穴61の内周との間の隙間を接着剤で塞いだ。
これにより、貫通穴61を完全に封止でき、作動流体、高温雰囲気やコンタミがインバータハウジング26内へ侵入するのを防止できる。
【００１９】
（他の実施例）
以上、本発明の機電一体型駆動装置を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例の構成に限定されるものではない。
例えば、実施例では、機電一体型駆動装置を電動オイルポンプに適用した例を示したが、他の駆動装置に適用した場合であっても、実施例と同様の作用効果を得ることができる。
また、薄肉細管（管状部材）の形状は実施例に限定されない。
図６は、他の実施例の薄肉細管の縦断面図である。
(a)は、閉塞部29の貫通穴61に圧入固定する場合の薄肉細管63の例である。薄肉細管63は、開口63a側の端縁にフランジ部63bが設けられている。圧入時にフランジ部63bが位置決め部材として機能するため、組み付け時の位置決め精度および作業性を向上できる。
(b),(c)は、インバータハウジング26の成形時にインサートモールドする場合の薄肉細管64,65の例である。(b)の薄肉細管64は、(a)と同様、開口64a側の端縁にフランジ部64bが設けられている。また、(c)の薄肉細管65は、開口65a側の端部にフランジ部65bが設けられている。フランジ部64b,65bは、閉塞部29に埋設される。これにより、貫通穴61の内周と薄肉細管65との間の隙間を通過する作動流体、高温雰囲気またはコンタミの通路がラビリンス構造となるため、作動流体、高温雰囲気やコンタミのインバータハウジング26内への侵入をより確実に防止できる。
なお、上記(a),(b),(c)において、各薄肉細管63,64,65と貫通穴61との間に接着剤を塗布することで貫通穴61を完全に封止できる。
また、薄肉細管（管状部材）のコイルワイヤ接合部は、縮径していなくても良い。
図７は、他の実施例の薄肉細管の縦断面図であり、薄肉細管66のコイルワイヤ接合部71には、実施例に示したような縮径部が形成されておらず、圧入部72およびはんだ付け部73と同一の外径および内径に設定されている。
【符号の説明】
【００２０】
1  電動オイルポンプ（機電一体型駆動装置）
9  モータ
26  インバータハウジング（ケース）
27  制御基板（制御回路基板）
29  閉塞部（仕切板）
53  コイルワイヤ
60,63,64,65  薄肉細管（管状部材）
61  貫通穴
71a,71a  縮径部
【図１】
2013201804.tif 000003
【図２】
2013201804.tif 000004
【図３】
2013201804.tif 000005
【図４】
2013201804.tif 000006
【図５】
2013201804.tif 000007
【図６】
2013201804.tif 000008
【図７】
2013201804.tif 000009