JP2013074732A - 内接ギアポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】よりシンプルな構成にて、誘起電圧検出手段からの検出信号に基づいて、より低い回転数までより効率良く電動モータを回転駆動することができる内接ギアポンプユニットを提供する。
【解決手段】インナギア３１とアウタギア３２と電動モータとモータ制御手段６０とを備え、電動モータは１組または複数組のＮ極とＳ極の磁極を有するロータ３３と磁極と同数組のコイル３４Ｕ、３４Ｗとにて構成された２相モータである。モータ制御手段は、通電手段６４Ｕ、６４Ｗと誘起電圧検出手段６５Ｕ、６５Ｗとをそれぞれのコイルに対して備えており、一方の誘起電圧検出手段の検出信号を反転させる信号反転手段６６Ｗと、信号反転手段の出力信号と他方の誘起電圧検出手段の検出信号とを重畳する信号重畳手段６７とを備え、コイルへの非通電時における信号重畳手段からの出力信号に基づいて検出したコイルに対するロータの回転角度に基づいてコイルへの通電を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アウタギアの内歯にインナギアの外歯を内接させた構造を有して流体の吸入と吐出を行う内接ギアポンプユニットに関する。

従来、車両のエンジンの作動時において、各種機構の潤滑、作動、制御等を行うオイルを供給するために、自動変速機にメカニカルポンプが組み込まれることが知られている。
また近年では、走行していた車両が一時停止した際、エンジンを一時停止させるアイドリングストップシステムを搭載した車両が増加傾向にある。
アイドリングストップシステムを搭載した車両では、エンジンの一時停止（アイドルストップ）に伴ってメカニカルポンプの動作が停止するため、自動変速機内のクラッチ機構等にオイルを供給することができなくなる。そこで、アイドリングストップシステムが搭載された車両の中には、メカニカルポンプに加えて、エンジン停止時においても自動変速機内のクラッチ機構等にオイルを供給できる電動ポンプを設けている車両がある。
例えば特許文献１に記載された従来技術では、ワンウェイクラッチを介して自動変速機のシャフトの回転動力を機械的にインナギアに伝達するメカニカルポンプと、インナギアの内周面に配置した磁極とシャフトの外周面に配置したコイルとで構成された電動ポンプと、が一体的に構成されているオイルポンプ駆動構造が開示されている。

特開２０１０−７１３９４号公報

特許文献１に記載されている従来技術では、シャフトの外周面から外に向かう径方向にコイルが突出しないようにする必要があるので、コイルの巻数が制限され、小さなコイルを配置することしかできない。また、インナギアの内周面に磁石を配置し、さらに磁石の外周側にはワンウェイクラッチを配置しており、磁石の大きさも制限されてしまう。
なお、電動ポンプを電気的に回転駆動する際は、ポンプ負荷等に対して効率良く回転させるために、ロータの回転角度を検出しながら各コイルへの通電タイミング等を適切に制御している。
ロータの回転角度を検出する方法には、以下の２通りの方法がある。
（方法１）通電していないコイルに発生する正弦波状の誘起電圧を検出し、誘起電圧が０［Ｖ］を横切るタイミング（いわゆるゼロクロス点）を検出することで、該当するコイルの位置に対するロータの磁極の位置（すなわちロータの回転角度）を検出する方法。
（方法２）磁界の方向を検出可能な磁界検出手段（例えばホールセンサ）をロータに対して所定角度間隔で配置しておき、当該磁界検出手段の検出信号に基づいて、磁界検出手段の位置に対するロータの磁極の位置（すなわちロータの回転角度）を検出する方法。
上記の（方法１）では、通電していないコイルに発生する誘起電圧を利用しているため、ロータの回転が低速の場合、正弦波状の誘起電圧の振幅が小さくなり、正しいゼロクロス点を検出できない場合がある。
また上記（方法２）では、ロータの回転が低速であっても利用できるが、新たに磁界検出手段（ホールセンサ等）を所定の位置に配置する必要がある。

なお、アイドリングストップにてエンジンの回転が停止した場合に所望されるオイルの要求量は、エンジン停止時であるため、エンジンの回転時と比較すると少量である。従って、エンジン停止時に要求されるオイルを電動ポンプの回転にて供給する場合、比較的低回転で電動ポンプを回転させることになる。
しかし、特許文献１に記載された従来技術では、コイルも磁石も小さいので、発生する誘起電圧の振幅も小さく、ゼロクロス点を検出可能な下限回転数が高くなり、この下限回転数未満では正しいゼロクロス点の検出が困難となり、ロータの回転角度が検出できず、モータが脱調してしまう可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、よりシンプルな構成にて、誘起電圧検出手段からの検出信号に基づいて、より低い回転数までより効率良く電動モータを回転駆動することができる内接ギアポンプユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る内接ギアポンプユニットは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、外周面に外歯を有してシャフトの外周面に外嵌されるインナギアと、前記インナギアの前記外歯と噛合する内歯を内周面に有するアウタギアと、前記インナギアまたは前記アウタギアの一方を駆動可能な電動モータと、前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備え、前記電動モータは、１組または複数組のＮ極とＳ極の磁極を有するロータと、前記磁極と同数組のコイルと、にて構成された２相モータである。
そして、前記モータ制御手段は、前記コイルに通電する通電手段と、前記コイルに非通電の場合に前記コイルに発生する誘起電圧を検出可能な誘起電圧検出手段と、をそれぞれのコイルに対して備えており、更に、一方の前記誘起電圧検出手段にて検出された検出信号を反転させる信号反転手段と、前記信号反転手段の出力信号と他方の前記誘起電圧検出手段にて検出された検出信号とを重畳する信号重畳手段と、を備えており、前記コイルへの通電と非通電とを繰り返して前記ロータを回転駆動し、前記コイルへの非通電時における前記信号重畳手段からの出力信号に基づいて前記コイルに対する前記ロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいて前記コイルへの通電を制御する。

この第１の発明によれば、コイルと磁極を同数組有する２相モータであるので、コイルへ非通電時、ある組の一方のコイルに発生する誘起電圧と、他方のコイルに発生する誘起電圧は、ちょうど反転した波形の電圧となる。従って、各組の一方のコイルの誘起電圧を反転して他方のコイルの誘起電圧と重畳することで、他方のコイルの誘起電圧の振幅を２倍にすることができる。
これにより、シンプルな構成にて、誘起電圧検出手段からの検出信号の振幅を２倍にして、より低い回転数までロータの回転角度を検出することが可能であり、より低い回転数までより効率良く電動モータを回転駆動することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る内接ギアポンプユニットであって、前記インナギアまたは前記アウタギアには、前記シャフトの回転動力がワンウェイクラッチを介して伝達されている。

この第２の発明によれば、２相モータの起動開始時にロータが逆転することを適切に防止することができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る内接ギアポンプユニットであって、前記シャフトはエンジンの出力軸である。

この第３の発明によれば、アイドルストップシステムを搭載した車両において、内接ギアポンプユニットを適切な位置に搭載することができる。

ポンプハウジング１０に対する内接ギアポンプユニット３０（メカニカルポンプと電動ポンプを一体化したポンプ）の配置位置、及び内接ギアポンプユニット３０の構造の一実施の形態を説明する断面図である。 出力軸２０の外周面にワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１が外嵌されている状態の例を説明する図である。 電動モータを構成する磁極、コイル（３４Ｕ、３４Ｗ）、モータ制御手段６０の構成及び接続等を説明する図である。 ロータの回転角度と誘起電圧の関係、及びそれぞれのコイルにおける回転角度と電圧の関係を説明する図である。 非通電の角度区間Ａｓ１、Ａｓ２において、一方のコイルの反転信号と他方のコイルの信号とを重畳した誘起電圧Ｖｕｗ１、Ｖｕｗ２を説明する図である。 メカニカルポンプと電動ポンプを別々のポンプとして構成した例を説明する断面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
まず図１〜図５を用いて、エンジンの出力軸２０からワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１を機械的に回転駆動するメカニカルポンプと、モータ制御手段６０からコイル３４Ｕ、３４Ｗの通電を制御してアウタギア３２を電動モータにて電気的に回転駆動する電動ポンプとが一体的に構成された内接ギアポンプユニット３０の例を説明する。

●［内接ギアポンプユニット３０の全体構造（図１）とワンウェイクラッチＫ１の構造（図２）］
図１の断面図に示すように、ポンプハウジング１０は、ハウジング体１１、１２が結合されることで構成され、エンジンのケーシング（図示省略）にボルト等にて固定される。
ハウジング体１１、１２が対向する位置には、内接ギアポンプユニット３０を収容可能なポンプ収容空間が形成されている。そしてハウジング体１１には、内接ギアポンプユニット３０がオイルを吸入するための吸入ポート、内接ギアポンプユニット３０がオイルを吐出するための吐出ポートが形成されている。

また内接ギアポンプユニット３０は、インナギア３１、アウタギア３２、ロータ３３、ステータ３４等を有している。
インナギア３１は、図２に示すように外周面に外歯３１Ｔを有してワンウェイクラッチＫ１を介してエンジンの出力軸２０の外周面に外嵌されている。なお本実施の形態の例では、出力軸２０には出力軸２０と一体となって回転するスリーブ２１が嵌め込まれており、スリーブ２１の外周面にインナギア３１が外嵌されている。また、ワンウェイクラッチＫ１の構造については後述する。また本実施の形態の説明では、外歯が７歯の例を説明する。またインナギア３１は、図３に示すように回転軸Ｚｉ回りに回転し、回転軸Ｚｉは出力軸２０の回転軸ＺＣと同じである。
アウタギア３２は、図３に示すように、インナギア３１の外歯３１Ｔに噛合する内歯３２Ｔを内周面に有している。また本実施の形態の説明では、内歯が８歯の例を説明する。またアウタギア３２は、図３に示すようにインナギア３１の回転軸Ｚｉに対して偏心した位置となる回転軸Ｚｏ回りに回転する。
ロータ３３は、図３に示すように、アウタギア３２の外周面に複数の磁極が交互に配置されて構成されており、アウタギア３２と一体となって回転する。また本実施の形態では、磁極数（Ｎ極とＳ極の合計）は１組（１個のＮ極と１個のＳ極）である。この場合、各Ｎ極及びＳ極は、１８０°（３６０°／２）の間隔で配置されている。
ステータ３４は、図３に示すように鉄心部３４Ｚと、一対のコイル３４Ｕ、３４Ｗにて構成され、ロータ３３の外周面に対向するように１８０°間隔で配置され、ポンプハウジング１０に固定される。

次に図２を用いてワンウェイクラッチＫ１の構造について説明する。
エンジンの出力軸２０には、一体となって回転するスリーブ２１が嵌め込まれている。
スリーブ２１の外周面において、インナギア３１の内周面と対向する位置には、所定角度間隔でクラッチ溝２１Ａが形成されている。本実施の形態では、９０°間隔でクラッチ溝２１Ａが円周方向に形成されている。
クラッチ溝２１Ａは、一方の回転方向（図２の例では時計回りの方向）の面には、クラッチ溝２１Ａの底面からスリーブ２１の外周面に向かって傾斜面２１Ｃが形成されている。また他方の回転方向（図２の例では反時計回りの方向）の面には、クラッチ溝２１Ａの底面からスリーブ２１の外周面に向かって垂直面２１Ｂが形成されている。

インナギア３１の内周面において、スリーブ２１の外周面と対向する位置には、所定間隔でピン収容空間３１Ｃが形成されている。本実施の形態の例では、９０°間隔でピン収容空間３１Ｃが形成されている。各ピン収容空間３１Ｃには、弾性部材３１Ｂとクラッチピン３１Ａが収容されている。そしてクラッチピン３１Ａは、出力軸２０の回転軸ＺＣ（すなわちインナギア３１の回転軸Ｚｉ）の方向に向けて弾性部材３１Ｂにて付勢されており、クラッチピン３１Ａは、ピン収容空間３１Ｃから回転軸ＺＣの方向に突出可能であるとともに、ピン収容空間３１Ｃ内に収容可能である。
上記の構成にて、図２（Ｂ）に示すように、インナギア３１に対して出力軸２０（すなわちスリーブ２１）が、相対的に時計回り方向（図２（Ｂ）におけるＲＲ方向）に回転した場合は、クラッチピン３１Ａがクラッチ溝２１Ａの垂直面２１Ｂに係合し、出力軸２０（スリーブ２１）とインナギア３１とが一体となって回転する。
また、図２（Ｃ）に示すように、インナギア３１に対して出力軸２０（すなわちスリーブ２１）が、相対的に反時計回り方向（図２（Ｃ）におけるＲＬ方向）に回転した場合は、クラッチピン３１Ａがクラッチ溝２１Ａの傾斜面２１Ｃから外周面へと移動可能であり、出力軸２０（スリーブ２１）に対してインナギア３１が空回りすることができる。

以上の構成にて、エンジンの出力軸２０が回転している場合は、電動モータを動作させなくても、出力軸２０がインナギア３１に対して相対的に時計回り方向（図２（Ｂ）のＲＲ方向）に回転することにより、ワンウェイクラッチＫ１が係合されてインナギア３１が機械的に回転駆動され、インナギア３１の回転に伴ってアウタギア３２が回転駆動される。従ってエンジンの出力軸２０が回転している場合、内接ギアポンプユニット３０は、出力軸２０（スリーブ２１）にて機械的に回転駆動されるメカニカルポンプとして動作する。
また出力軸２０の回転が停止している場合、モータ制御手段６０は、コイル３４Ｕ、３４Ｗの各々を適切なタイミングで通電し、ロータ３３（すなわちアウタギア３２）を電気的に回転駆動する。そしてアウタギア３２の回転に伴ってインナギア３１が回転駆動される。このとき、出力軸２０はインナギア３１に対して相対的に反時計回り方向（図２（Ｃ）のＲＬ方向）に回転するので、ワンウェイクラッチＫ１にて、インナギア３１は出力軸２０（スリーブ２１）に対して空回りする。従って出力軸２０の回転が停止している場合、内接ギアポンプユニット３０は、モータ制御手段６０にて電気的に回転駆動される電動ポンプとして動作する。
なお、出力軸２０が回転している場合であっても、出力軸２０による機械的な回転よりもより高速にロータ３３を電気的に回転駆動することも可能であり、この場合、電動ポンプとして動作する。

●［電動ポンプの制御システムの構成（図３）］
次に図３を用いて、内接ギアポンプユニット３０を電動ポンプとして機能させる際の制御システム（ロータ３３を電気的に回転駆動するための入出力）の構成及び接続等について説明する。なお図３では、ワンウェイクラッチＫ１の記載を省略している。
ロータ３３には、ステータ３４の一対のコイル３４Ｕ、３４Ｗに対向するように、１組のＮ極とＳ極が配置されている。Ｎ極とＳ極のそれぞれは、円周方向に１８０°の角度幅のサイズを有している。またコイル３４Ｕとコイル３４Ｗは、ロータ３３の回転軸に対して対称（点対称）となる位置に配置されており、１８０°間隔で配置されている。
またロータ３３とステータ３４にて構成された電動モータ（この場合、２相モータ）を制御するモータ制御手段６０は、ＣＰＵ６１、通電手段６４Ｕ、６４Ｗ、誘起電圧検出手段６５Ｕ、６５Ｗ、信号反転手段６６Ｗ、信号重畳手段６７等を有している。

コイル３４Ｕには、通電手段６４Ｕの出力端子と誘起電圧検出手段６５Ｕの入力端子が接続されている。またコイル３４Ｗには、同様に、通電手段６４Ｗの出力端子と誘起電圧検出手段６５Ｗの入力端子が接続されている。
そして誘起電圧検出手段６５Ｗ（一方の誘起電圧検出手段に相当）の出力端子は、検出信号を反転させる信号反転手段６６Ｗを経由して信号重畳手段６７の一方の入力端子に接続されている。また誘起電圧検出手段６５Ｕ（他方の誘起電圧検出手段に相当）の出力端子は、信号重畳手段６７の他方の入力端子に接続されている。
そして信号重畳手段６７の出力端子は、ＣＰＵ６１の入力端子に接続されている。
また、通電手段６４Ｕ、６４Ｗのそれぞれの入力端子は、ＣＰＵ６１のそれぞれの出力端子に接続されている。

ＣＰＵ６１は、コイル３４Ｕ、３４Ｗに通電していない場合にコイル３４Ｕ、３４Ｗに発生した誘起電圧に基づいた信号を、誘起電圧検出手段６５Ｕ、６５Ｗ、信号反転手段６６Ｗ、信号重畳手段６７を経由して取り込み、ロータ３３の磁極の位置（すなわち回転角度）を検出することができる。
そしてＣＰＵ６１は、検出したロータ３３の回転角度に基づいて適切なタイミングにて通電手段６４Ｕ、６４Ｗのそれぞれに制御信号を出力し、コイル３４Ｕ、３４Ｗに電流を供給する。

内接ギアポンプユニット３０をモータ制御手段６０にて電気的に回転駆動する場合、適切なタイミング及び適切な通電時間にて、各コイルを制御してロータ３３を回転駆動する。なお、効率良くロータ３３を回転駆動するには、ポンプの負荷等によるロータ３３の回転の遅れ（あるいは回転の進み）を適切に検出し、ロータ３３の現在の回転角度に応じて、各コイルへの通電タイミング及び通電時間等を制御している。
ここで、ロータ３３の回転角度を検出する一般的な方法としては、通電していないコイルに対応する誘起電圧検出手段からの検出信号に基づいたゼロクロス点を検出する（方法１）と、磁界検出手段からの検出信号に基づいて検出する（方法２）の２通りがある。
（方法１）では、モータのトルク定数や逆起電圧定数によって異なるが、例えばロータ３３の回転が３００ｒｐｍ以下等の低回転では、誘起電圧の振幅が小さく、正しいゼロクロス点を検出できないという欠点がある。
また（方法２）では、磁界検出手段を所定の位置に配置する必要があり、システムが複雑化してコストも増加するという欠点がある。
本願では、磁界検出手段を用いることなく、誘起電圧検出手段を用いてより低い回転数まで正しいゼロクロス点を検出可能とし、より低い回転数まで電動モータを効率良く回転駆動させるものであり、その方法について以下に説明する。

●［電動モータの非動作時であってロータ３３が回転している場合にコイル３４Ｕ、３４Ｗに発生する誘起電圧と、電動モータの動作時におけるコイル３４Ｕ、３４Ｗの電圧（図４）］
図４（Ａ）は、ワンウェイクラッチＫ１を介して出力軸２０の回転動力にて機械的にインナギア３１が回転駆動され、コイル３４Ｕ、３４Ｗには通電手段６４Ｕ、６４Ｗから電流が供給されていない場合において、ロータ３３の回転角度と、コイル３４Ｕ、３４Ｗに発生する誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）、Ｖ（３４Ｗ）の関係を表す回転角度・誘起電圧特性グラフである。なお、図４の例では、ロータ３３の回転方向を時計回り方向に設定している。

図４（Ａ）に示す回転角度・誘起電圧特性グラフでは、回転しているロータ３３のＳ極がコイル３４Ｕに対向し、Ｎ極がコイル３４Ｗに対向している状態を回転角度０°に設定している。この時点では、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）とコイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）はどちらも基準電圧であり、いわゆるゼロクロス点Ｐ１に相当する位置となる。
ロータ３３の回転角度が０°から９０°に向けて大きくなっていくと、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）は徐々に高くなり、コイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）は徐々に低くなる。
そして回転角度が９０°に達すると、ロータ３３のＮ極とＳ極の境界がコイル３４Ｕ、３４Ｗに対向する位置となり、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）は最も高い電圧となり、コイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）は最も低い電圧となる。
ロータ３３の回転角度が９０°から１８０°に向けて大きくなっていくと、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）は徐々に低くなり、コイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）は徐々に高くなる。
そして回転角度が１８０°に達すると、ロータ３３のＮ極がコイル３４Ｕに対向し、Ｓ極がコイル３４Ｗに対向する位置となる。この時点では、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）とコイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）はどちらも基準電圧であり、いわゆるゼロクロス点Ｐ２に相当する位置となる。

ロータ３３の回転角度が１８０°から２７０°に向けて大きくなっていくと、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）は徐々に低くなり、コイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）は徐々に高くなる。
そして回転角度が２７０°に達すると、ロータ３３のＮ極とＳ極の境界がコイル３４Ｕ、３４Ｗに対向する位置となり、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）は最も低い電圧となり、コイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）は最も高い電圧となる。
ロータ３３の回転角度が２７０°から３６０°（０°）に向けて大きくなっていくと、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）は徐々に高くなり、コイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）は徐々に低くなる。
そして回転角度が３６０°（０°）に達すると、ロータ３３のＳ極がコイル３４Ｕに対向し、Ｎ極がコイル３４Ｗに対向する位置となる。この時点では、コイル３４Ｕの誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）とコイル３４Ｗの誘起電圧Ｖ（３４Ｗ）はどちらも基準電圧であり、いわゆるゼロクロス点Ｐ１に相当する位置となる。

図４（Ｂ）は電動モータ動作時（コイルの制御を実行中）におけるロータ３３の回転角度とコイル３４Ｕの電圧の関係を表す回転角度・コイル電圧特性グラフである。
図４（Ｂ）に示す回転角度・コイル電圧特性グラフにおいて、回転角度０°の周囲における角度区間Ａｓ１では、コイル３４Ｕは非通電状態であり、誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）が現われている。なお、図４（Ｂ）における角度区間Ａｓ１の電圧をＶｕ１とする。
また回転角度９０°の周囲における角度区間Ａｔ１では、コイル３４Ｕは通電状態であり、この場合、コイル３４ＵがＳ極、コイル３４ＷがＮ極となるように通電され、通電電圧が現われている。
また回転角度１８０°の周囲における角度区間Ａｓ２では、コイル３４Ｕは非通電状態であり、誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）が現われている。なお、角度区間Ａｔ１と角度区間Ａｓ２の境界では、通電状態のコイル３４Ｕが非通電状態となったことで発生する逆起電圧Ｖｄが発生している。なお、図４（Ｂ）における角度区間Ａｓ２の電圧をＶｕ２とする。

また回転角度２７０°の周囲における角度区間Ａｔ２では、コイル３４Ｕは通電状態であり、この場合、コイル３４ＵがＮ極、コイル３４ＷがＳ極となるように通電され、通電電圧が現われている。
また回転角度３６０°（０°）の周囲における角度区間Ａｓ１では、コイル３４Ｕは非通電状態であり、誘起電圧Ｖ（３４Ｕ）が現われている。なお、角度区間Ａｔ２と角度区間Ａｓ１の境界では、通電状態のコイル３４Ｕが非通電状態となったことで発生する逆起電圧Ｖｐが発生している。
なお、図４（Ｃ）は電動モータ動作時（コイルの制御を実行中）におけるロータ３３の回転角度とコイル３４Ｗの電圧の関係を表す回転角度・コイル電圧特性グラフである。
コイル３４Ｗの回転角度・コイル電圧特性は、図４（Ｂ）に示すコイル３４Ｕの回転角度・コイル電圧特性が１８０°ずれた特性であるので説明を省略する。なお、図４（Ｃ）における角度区間Ａｓ１の電圧をＶｗ１とし、図４（Ｃ）における角度区間Ａｓ２の電圧をＶｗ２とする。

●［より低回転まで誘起電圧を検出可能とする方法（図５）］
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、より低回転までコイル３４Ｕ、３４Ｗに発生する誘起電圧のゼロクロス点を検出可能とする方法について説明する。ロータ３３の回転速度が低くなると、誘起電圧の振幅が小さくなり、正しいゼロクロス点の検出が困難となるので、より低回転まで検出可能とするには、発生した誘起電圧の振幅を大きくすればよい。
ロータの回転数を変えずに振幅を大きくするには、増幅器を用いて振幅を増幅する方法も考えられるが、ノイズ等も増幅してしまうので、あまり好ましくない。
そこで発明者は、２相モータにすることで、一方のコイル３４Ｗに発生する誘起電圧と、他方のコイル３４Ｕに発生する誘起電圧とが、同一タイミングで反転した信号となっていることに着目した。しかも、ゼロクロス点の近傍ではちょうど非通電状態である。
また、一方の信号を反転して他方の信号と重畳しているので、双方に発生しているノイズの相殺も期待できる。

つまり、図５（Ａ）に示すように、角度区間Ａｓ１において一方のコイル３４Ｗに発生している誘起電圧Ｖｗ１を信号反転手段６６Ｗにて反転した信号と、他方のコイル３４Ｕに発生している誘起電圧Ｖｕ１の信号とを信号重畳手段６７にて重畳する。これにより、角度区間Ａｓ１において、コイル３４Ｕに発生している誘起電圧Ｖｕ１の２倍の振幅の誘起電圧Ｖｕｗ１を得ることができる。これにより、図４（Ａ）におけるゼロクロス点Ｐ１をより低回転まで正しく検出することが可能となる。
同様に図５（Ｂ）に示すように、角度区間Ａｓ２において一方のコイル３４Ｗに発生している誘起電圧Ｖｗ２を信号反転手段６６Ｗにて反転した信号と、他方のコイル３４Ｕに発生している誘起電圧Ｖｕ２の信号とを信号重畳手段６７にて重畳する。これにより、角度区間Ａｓ２において、コイル３４Ｕに発生している誘起電圧Ｖｕ２の２倍の振幅の誘起電圧Ｖｕｗ２を得ることができる。これにより、図４（Ａ）におけるゼロクロス点Ｐ２をより低回転まで正しく検出することが可能となる。
モータ制御手段６０のＣＰＵ６１は、信号重畳手段６７からの信号に基づいて、振幅が２倍となった誘起電圧Ｖｕｗ１、Ｖｕｗ２を用いて、ゼロクロス点Ｐ１、Ｐ２をより低回転まで検出することが可能となる。
これにより、より低回転までロータ３３の回転角度を正しく検出することができるので、より低い回転数までより効率良く電動モータを回転駆動することができる。

●［メカニカルポンプと電動ポンプとを別々のポンプとして構成した内接ギアポンプユニット３３０の例（図６）］
以上の説明では、メカニカルポンプと電動ポンプとが一体的に構成された内接ギアポンプユニット３０の例を説明した。
次に図６を用いて、エンジンの出力軸２０の回転軸ＺＣ方向に、メカニカルポンプ２３０と電動ポンプ１３０とが並列に配置された内接ギアポンプユニット３３０について説明する。なお図６は、回転軸ＺＣを通る平面にて切断した断面図を示している。

電動ポンプ１３０は、電動側インナギア１３１と、電動側アウタギア１３２と、ロータ１３３と、ステータ１３４等にて構成されている。
電動側インナギア１３１は、スリーブ２１に対して回転可能（空回り可能）となるようにに嵌め込まれて図３に示すインナギア３１と同様に、外周面に外歯を有しており、回転軸ＺＣ回りに回転可能である。
電動側アウタギア１３２は、図３に示すアウタギア３２と同様に、電動側インナギア１３１の外歯に噛合する内歯を内周面に有しており、電動側インナギア１３１の回転軸ＺＣに対して偏心した位置の回転軸回りに回転可能である。
ロータ１３３は、図３に示すロータ３３と同様に、電動側アウタギア１３２の外周面に取り付けられて電動側アウタギア１３２と一体となって回転し、１組の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が配置されている。
ステータ１３４は、図３に示すステータ３４と同様に、ポンプハウジング１０（ハウジング体１３、１４にて構成）に固定され、鉄心部１３４Ｚと一対のコイル１３４Ｕ、１３４Ｗとを有している。
なお、図３に示すモータ制御手段６０と同等の構成のモータ制御手段を備えているが、図示は省略する。

メカニカルポンプ２３０は、メカ側インナギア２３１と、メカ側アウタギア２３２と、にて構成されている。
メカ側インナギア２３１は、スリーブ２１と一体となって回転するように嵌め込まれ、外周面に外歯を有しており、回転軸ＺＣ回りに回転する。
メカ側アウタギア２３２は、メカ側インナギア２３１の外歯に噛合する内歯を内周面に有しており、メカ側インナギア２３１の回転軸ＺＣに対して偏心した位置の回転軸回りに回転する。

またメカ側アウタギア２３２と電動側アウタギア１３２はワンウェイクラッチＫ２を介して接続されている。
図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、ワンウェイクラッチＫ２は、メカ側アウタギア２３２における電動側アウタギア１３２と対向する面に形成されたピン収容空間２３２Ｃと、ピン収容空間２３２Ｃ内に収容されている弾性部材２３２Ｂとクラッチピン２３２Ａと、電動側アウタギア１３２におけるメカ側アウタギア２３２と対向する面に形成されたクラッチ溝１３２Ａにて構成されている。
なお、当該ワンウェイクラッチＫ２は、図２に示した構造のピン収容空間３１Ｃ、弾性部材３１Ｂ、クラッチピン３１Ａ、クラッチ溝２１Ａと同様であるので説明を省略する。
当該ワンウェイクラッチＫ２は、メカ側アウタギア２３２がエンジンの回転方向に回転している場合はワンウェイクラッチＫ２が係合して電動側アウタギア１３２を同方向に機械的に回転駆動する。また、例えばメカ側アウタギア２３２が停止している場合、電動側アウタギアを電動モータ（ロータ１３３とステータ１３４にて構成）にてエンジンの回転方向と同方向に回転駆動すると、ワンウェイクラッチＫ２は空回り状態となる。

上記のワンウェイクラッチＫ２を有することで、エンジンの出力軸２０及びスリーブ２１が回転すると、メカ側インナギア２３１が機械的に回転駆動され、メカ側インナギア２３１の回転に伴ってメカ側アウタギア２３２が回転してメカニカルポンプ２３０が動作する。また、ワンウェイクラッチＫ２にてメカ側アウタギア２３２の動力が電動側アウタギア１３２に伝達され、電動側アウタギア１３２が機械的に回転駆動される。そして電動側アウタギア１３２の回転に伴って電動側インナギア１３１が回転して電動ポンプ１３０が動作する。
また、エンジンの出力軸２０及びスリーブ２１の回転が停止した場合、モータ制御手段６０からコイルへの通電を制御してロータ１３３を回転駆動することで電動側アウタギア１３２を電気的に回転駆動することができる。そして電動側アウタギア１３２の回転に伴って電動側インナギア１３１が回転して電動ポンプ１３０が動作する。

また電動ポンプ１３０の吸入口の近傍には電動側吸入ポート１１７が形成されており、メカニカルポンプ２３０の吸入口の近傍にはメカ側吸入ポート１１５が形成されている。
また電動ポンプ１３０の吐出口の近傍には電動側吐出ポート１１８が形成されており、メカニカルポンプ２３０の吐出口の近傍にはメカ側吐出ポート１１６が形成されている。
そして、電動ポンプ１３０とメカニカルポンプ２３０との間には、メカニカルポンプ２３０を介して電動側吸入ポート１１７と電動側吐出ポート１１８が連通しないように、及び電動ポンプ１３０を介してメカ側吸入ポート１１５とメカ側吐出ポート１１６が連通しないように、遮蔽板１４０が設けられている。
なお遮蔽板１４０には、電動側吸入ポート１１７とメカ側吸入ポート１１５とを連通する連通孔１４４が形成されており、電動側吐出ポート１１８とメカ側吐出ポート１１６とを連通する連通孔１４５が形成されている。
なお、モータ制御手段（図示省略）のＣＰＵの処理は、図４及び図５を用いて説明した内容と同じであるので、説明を省略する。
なお、出力軸２０（スリーブ２１）が回転している場合であっても、電動モータを回転駆動してメカ側アウタギア２３２の回転よりも高速で電動側アウタギア１３２を回転させることもできる。
また、図６の例では、メカ側アウタギア２３２からワンウェイクラッチＫ２を介して電動側アウタギア１３２を機械的に回転駆動する例を説明したが、図２に示すように、出力軸２０と電動側インナギア１３１との間にワンウェイクラッチＫ１を備え、出力軸２０から電動側インナギア１３１を機械的に回転駆動するように構成してもよい。

以上、図１〜図５を用いて説明したメカニカルポンプと電動ポンプとを一体化した（一体型の）内接ギアポンプユニット３０では、エンジンの出力軸２０の回転動力が、ワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１に伝達される例を説明した。またロータ３３とアウタギア３２とを連結した例を説明したが、ロータ３３とインナギア３１とを連結するようにしても良い。
また、図６を用いて説明したメカニカルポンプ２３０と電動ポンプ１３０とを別体で構成して軸方向に並列配置した（並列型の）内接ギアポンプユニット３３０では、エンジンの出力軸２０の回転動力が、メカ側アウタギア２３２とワンウェイクラッチＫ２を介して電動側アウタギア１３２に伝達される例を説明した。またロータ１３３と電動側アウタギア１３２とを連結した例を説明したが、ロータ１３３と電動側インナギア１３１とを連結するようにしても良い。
そして一体型の内接ギアポンプユニット３０と並列型の内接ギアポンプユニット３３０のどちらも、一方のコイルの誘起電圧を反転した信号と、他方のコイルの誘起電圧と、を重畳した信号に基づいてロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいてコイルの通電を制御することで、より低回転まで、より効率良く電動モータを電気的に回転駆動することができる。
また、本実施の形態の説明では、一体型の内接ギアポンプユニット３０も並列型の内接ギアポンプユニット３３０も、ワンウェイクラッチＫ１、Ｋ２を介して出力軸２０の回転動力を伝達する構成の例を説明した。なお一体型の内接ギアポンプユニット３０も並列型の内接ギアポンプユニット３３０もどちらもワンウェイクラッチＫ１、Ｋ２を省略することができるが、ワンウェイクラッチＫ１、Ｋ２を有することで、ホールセンサを用いることなく、２相モータの起動時における逆転（この場合、出力軸２０の回転方向とは逆の方向への回転）を適切に防止することができるので、ワンウェイクラッチＫ１、Ｋ２を有するほうが、より好ましい。（ワンウェイクラッチＫ１、Ｋ２を省略した場合、起動時の逆転防止のために磁極の位置を検出する必要があるため）

本発明の内接ギアポンプユニット３０、３３０は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、処理等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本発明の内接ギアポンプユニット３０、３３０において、アウタギア及びインナギアの歯数は、本実施の形態にて説明した歯数に限定されず、種々の歯数を設定することができる。
本発明の内接ギアポンプユニット３０、３３０は、例えば車両に用いる種々のオイルポンプとして利用することができる他にも、種々の流体の吸入と吐出を行う種々の機械のポンプとして利用することができる。
本実施の形態の説明では、１組の磁極を有するロータと、１組のコイルを有するステータと、にて２相モータを構成した例を説明したが、１組または複数組の磁極を有するロータと、磁極と同数組のコイルを有するステータと、にて２相モータを構成しても良い。この場合、通電手段と誘起電圧検出手段を各コイルに対応させて設ける。そして信号反転手段と信号重畳手段を各コイルの組に対応させて設ける。そして、各組のコイルにおいて、一方のコイルの誘起電圧検出手段からの検出信号を対応する信号反転手段にて反転し、対応する信号重畳手段を用いて、反転信号と他方のコイルの誘起電圧検出手段からの検出信号とを重畳する。

１０ ポンプハウジング
２０ 出力軸
２１ スリーブ
３０ 内接ギアポンプユニット
３１ インナギア
３２ アウタギア
３３ ロータ
３４ ステータ
３４Ｕ、３４Ｗ コイル
３４Ｚ 鉄心部
６０ モータ制御手段
６１ ＣＰＵ
６４Ｕ、６４Ｗ 通電手段
６５Ｕ、６５Ｗ 誘起電圧検出手段
６６Ｗ 信号反転手段
６７ 信号重畳手段
１３０ 電動ポンプ
１３１ 電動側インナギア
１３２ 電動側アウタギア
１３３ ロータ
１３４ ステータ
１４０ 遮蔽板
２３０ メカニカルポンプ
２３１ メカ側インナギア
２３２ メカ側アウタギア
３３０ 内接ギアポンプユニット
Ｋ１、Ｋ２ ワンウェイクラッチ
Ｚｉ インナギアの回転軸
Ｚｏ アウタギアの回転軸
ＺＣ 出力軸の回転軸

Claims (3)

1. 外周面に外歯を有してシャフトの外周面に外嵌されるインナギアと、
   前記インナギアの前記外歯と噛合する内歯を内周面に有するアウタギアと、
   前記インナギアまたは前記アウタギアの一方を駆動可能な電動モータと、
   前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備え、
   前記電動モータは、１組または複数組のＮ極とＳ極の磁極を有するロータと、前記磁極と同数組のコイルと、にて構成された２相モータであり、
   前記モータ制御手段は、
   前記コイルに通電する通電手段と、前記コイルに非通電の場合に前記コイルに発生する誘起電圧を検出可能な誘起電圧検出手段と、をそれぞれのコイルに対して備えており、
   更に、一方の前記誘起電圧検出手段にて検出された検出信号を反転させる信号反転手段と、前記信号反転手段の出力信号と他方の前記誘起電圧検出手段にて検出された検出信号とを重畳する信号重畳手段と、を備えており、
   前記コイルへの通電と非通電とを繰り返して前記ロータを回転駆動し、
   前記コイルへの非通電時における前記信号重畳手段からの出力信号に基づいて前記コイルに対する前記ロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいて前記コイルへの通電を制御する、
   内接ギアポンプユニット。
2. 請求項１に記載の内接ギアポンプユニットであって、
   前記インナギアまたは前記アウタギアには、前記シャフトの回転動力がワンウェイクラッチを介して伝達されている、
   内接ギアポンプユニット。
3. 請求項１または２に記載の内接ギアポンプユニットであって、
   前記シャフトはエンジンの出力軸である、
   内接ギアポンプユニット。
   
   

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