JP2013234597A

JP2013234597A - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP2013234597A
Application number: JP2012106942A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Otake; 智晴大竹
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2013-11-21

Abstract

【課題】電動ポンプを制御する制御ユニットの配置の改良により電動ポンプを小型に構成する。
【解決手段】ポンプハウジングＨの壁体２Ｂの内面にポンプユニットＰの方向に突出する突出部２Ｐを形成し、この突出部２Ｐの内面にシャフト１１を嵌め込んで支持する支持部２Ｓを形成する。この壁体２Ｂの外面には、支持部２Ｓを取り囲む領域に凹状空間Ｔａを形成し、モータユニットＭを制御する制御基板８の回路素子８ａを凹状空間Ｔａに嵌め込むように、壁体２Ｂの外部に制御基板８を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を吸引して送り出すポンプユニットと、このポンプユニットを駆動回転するモータユニットと、このモータユニットを制御する制御ユニットとを備えている電動ポンプの改良に関する。

上記のように構成された電動ポンプとして特許文献１には、電動ポンプのハウジングが、ベース筐体部と、環状筐体部と、カバー筐体部とを備えた構成が示されている。この構成ではベース筐体部と環状筐体部とで形成される内部空間にインナロータとアウタロータ本体とで成るトロコイドポンプが収容されている。また、アウタロータ本体の外周には永久磁石が備えられ、この永久磁石に磁界を作用させるコイル部を環状筐体部に埋め込む状態で収納している。

この特許文献１には、環状筐体部の壁部材を覆う位置にカバー筐体部を備え、このカバー筐体部の内部に制御基板を収容した構成が示されている。また、この特許文献１には、ベース筐体部に対して支持シャフトの一端を支持し、この支持シャフトの他端にサイドプレートを支持し、ベース筐体部とサイドプレートとに挟まれる位置にインナロータを配置した構成が示されている。

特開２００９‐１５６０８１号公報

電動ポンプに用いられる電動モータは、特許文献１にも示されるように、ポンプ側に永久磁石を備え、この永久磁石に回転磁界を作用させる電磁ソレノイドを備えてブラシレス型に構成されることが一般的である。このような電動モータでは、電磁ソレノイドを構成する複数のコイルに対して選択的に電力を供給する制御回路を必要とする。

電動ポンプのハウジングに制御基板を備える構成を考えると、特許文献１に示されるように、制御基板を収容可能な収容空間をハウジングの一部に形成する構成が単純である。このように電動ポンプに制御基板を備える構成では、電動ポンプの小型化のために、制御基板を収容する空間の小型化も要請される。

しかしながら、基板に実装したパーツ類を含めたサイズの制御基板を収容可能な収容空間をハウジングに対して単純に付加する形態では、ハウジングの大型化に繋がり、電動ポンプの小型化を妨げることになり改善の余地がある。

本発明の目的は、電動ポンプを制御する制御ユニットの配置の改良により電動ポンプを小型に構成する点にある。

本発明の特徴は、流体を吸引して送り出すポンプユニットと、このポンプユニットを駆動回転するモータユニットとをポンプハウジングの内部空間に収容し、このポンプハウジングの外部に前記モータユニットを制御する制御ユニットを備えると共に、前記ポンプハウジングのうち前記制御ユニットが備えられる側の壁体の内面を前記ポンプユニットの方向に突出して突出部を形成し、この突出部の内面に前記ポンプユニットのシャフトの一端が嵌め込まれる凹状となる支持部を構成し、この壁体の外面で前記支持部を取り囲む領域を窪ませることで凹状空間を形成し、前記制御ユニットを構成する回路素子の少なくとも一部を前記凹状空間に配置している点にある。

この構成によると、ポンプハウジングの壁体の突出部の内面に凹状に形成された支持部に対してポンプユニットのシャフトの一端を嵌め込む状態で支持することが可能になる。また、ポンプハウジングのうち突出部が形成された壁体の外面で支持部を取り囲む領域を窪ませて凹状空間を形成し、モータユニットを制御する制御ユニットの回路素子の少なくとも一部を凹状空間に配置することにより、この制御ユニットを収容する空間の寸法の拡大を抑制する。
例えば、ポンプハウジングの外部に制御ユニットを収容するために内面が平滑な空間を形成する場合には、制御ユニットを構成する大型の回路素子を収容可能な内寸の空間を必要とする。これに対して、支持部を取り囲む領域に凹状空間を形成し、この凹状空間を含むように制御ユニットを収容する空間を形成したものでは、シャフトの支持構造を活かしながら制御ユニットを収容する空間の外方への張り出しを抑制できる。
従って、電動ポンプを制御する制御ユニットの配置の改良により電動ポンプが小型に構成された。

本発明は、前記制御ユニットが、制御基板に前記回路素子を備えて構成され、この制御ユニットが前記壁体の外面側に配置されると共に、この制御ユニットを覆うカバー体が前記壁体に備えられても良い。

これによると、ポンプハウジングの壁体の外面側に制御ユニットの制御基板を配置し、この制御基板を覆う位置にカバー体を備えることにより、このカバー体で制御基板を保護することが可能となる。また、制御基板の回路素子がポンプハウジングの壁体の凹状空間に嵌め込む形態で配置されるため、カバー体の突出量を抑制し電動ポンプ全体の小型化を実現する。

本発明は、前記ポンプユニットが、環状のアウタロータと、このアウタロータの内部でアウタロータの軸芯と偏芯する位置に配置されるインナロータとを備えて構成され、前記シャフトが前記インナロータを支持するものであり、前記モータユニットが前記アウタロータの外周に備えた永久磁石と、この永久磁石を取り囲む領域に配置される励磁部とを備えて構成されても良い。

これによると、励磁部を駆動することにより、この励磁部からの磁力が永久磁石に作用しアウタロータを回転させ、このアウタロータとインナロータとの相対回転によりポンプユニットが機能し、流体を吸引して吐出することが実現する。

電動ポンプの縦断側面図である。図１のII−II線断面図である。電動ポンプの分解断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１〜図３に示すように、流体としてのオイルを吸引して排出するポンプユニットＰと、このポンプユニットＰを駆動するモータユニットＭとをポンプハウジングＨの内部空間Ｓに収容すると共に、ポンプハウジングＨの外部に制御ユニットを構成する制御基板８を収容する基板収容空間Ｔを形成して電動ポンプが構成されている。

この電動ポンプは、自動車のエンジン等の潤滑用のオイルを供給するために使用されるものであり、少ない部品点数で小型に構成されている。尚、この電動ポンプはオイル以外の流体の供給に使用しても良い。

〔ポンプハウジング〕
ポンプハウジングＨは、プレート状となるベース部１と、椀状となる筐体部２とを有し、筐体部２の開口を閉じるようにベース部１を連結ボルト３で連結することで、内部空間Ｓを形成している。このベース部１と筐体部２とは樹脂材料で形成されるものであるが、ベース部１は金属材料で形成しても良い。

ベース部１の内面にはポンプユニットＰのシャフト１１の一端を嵌め込む状態で支持するように凹状となるベース側支持部１Ｓが形成されている。このベース部１には内部空間Ｓに連通する吸引ポート４と、吐出ポート５とが形成されている。

筐体部２は、ベース部１から立ち上がる姿勢で全周に亘って形成される縦壁体２Ａと、ベース部１と平行する領域に形成される横壁体２Ｂとを一体的に形成している。横壁体２Ｂの内面側には、この横壁体２Ｂの一部を内部空間Ｓに向けて突出させた突出部２Ｐが形成され、この突出部２ＰにはポンプユニットＰのシャフト１１の他端を嵌め込む状態で支持するように凹状となる筐体側支持部２Ｓが形成されている。

筐体部２の縦壁体２Ａには、モータユニットＭを構成する励磁部１７がインサートされている。尚、この筐体側支持部２Ｓとベース側支持部１Ｓとは回転軸芯Ｙと同軸芯上に配置され、シャフト１１の回転軸芯Ｙと同軸芯でシャフト１１の外径より僅かに大径となるシリンダ状に形成されている。また、突出部２Ｐは円周状の外周面を形成しているが、この外周面の中心は回転軸芯Ｙと偏芯する軸芯を中心にして形成されている。

特に、横壁体２Ｂの外面側で、筐体側支持部２Ｓを取り囲む領域を窪ませることにより回転軸芯Ｙを中心としてリング状となる凹状空間Ｔａが形成されている。この凹状空間Ｔａは、基板収容空間Ｔと連なる位置に形成されることになる。この凹状空間Ｔａはリング状に形成する必要はなく、後述するように制御基板８の回路素子８ａを収容するに必要な位置に部分的に形成されるものであっても良い。

また、ポンプハウジングＨのうち横壁体２Ｂの外面には基板収容空間Ｔを形成するための椀状となる樹脂製のカバー体６が固定ボルト７により着脱自在に備えられ、このカバー体６の内部の基板収容空間Ｔには制御基板８が備えられる。

〔ポンプユニット〕
ポンプユニットは、シャフト１１が相対回転自在に嵌め込まれる貫通孔１２Ａを有したインナロータ１２と、このインナロータ１２の外周の歯部１２Ｇに対して、その内周の歯部１３Ｇが咬合するアウタロータ１３とを備えて内接型のポンプとしてのトロコイド型に構成されている。

前述したように、回転軸芯Ｙと同軸芯上にシャフト１１と、インナロータ１２との軸芯が配置されると共に、この回転軸芯Ｙと偏位する位置にアウタロータ１３の軸芯が配置される。インナロータ１２はシャフト１１により回転自在に支承され、アウタロータ１３は外周に備えたヨーク１５が横壁体２Ｂの突出部２Ｐに支持される形態で回転自在に支承されている。このような構成から、アウタロータ１３が駆動回転することにより、歯部１２Ｇと歯部１３Ｇとの噛み合いによりインナロータ１２が回転し、この回転により吸引ポート４から作動油を吸引し、吐出ポート５から作動油を吐出する作動が行われる。

前述したように突出部２Ｐの外周が円周状に形成され、この外周の中心位置がアウタロータ１３の回転中心となるため、この回転中心と回転軸芯Ｙとの偏位量が、インナロータ１２とアウタロータ１３の偏位量となる。

〔モータユニット〕
モータユニットＭは、アウタロータ１３の外周に取り付けた磁性体製で円筒状のヨーク１５と、このヨーク１５の外周に取り付けた円筒状の永久磁石１６と、筐体部２の縦壁体２Ａにインサートした励磁部１７とを備えてブラシレス型に構成されている。永久磁石１６は、外周にＮ極とＳ極とが交互に現れるものが使用されている。励磁部１７は、積層磁性鋼板製の複数のコア１７Ａに導体で成るコイル１７Ｂを巻回した構造を有しており、この励磁部１７はヨーク１５を取り囲む位置に配置されている。尚、ヨーク１５の外周面に複数の永久磁石１６を備えてモータユニットＭを構成しても良い。

つまり、モータユニットＭでは、ヨーク１５と、永久磁石１６と、励磁部１７とを備えて構成されるものであるが、ヨーク１５と永久磁石１６とが内部空間Ｓに収容され、励磁部１７は筐体部２にインサートされている。本発明では、ヨーク１５と永久磁石１６と励磁部１７とを内部空間Ｓに収容するように構成しても良い。

また、ヨーク１５の内径を、筐体部２の横壁体２Ｂに形成された突出部２Ｐの外径より僅かに大きい値に設定することにより、アウタロータ１３は突出部２Ｐの内部で回転自在に支持されている。

〔基板収容空間〕
カバー体６を筐体部２の横壁体２Ｂの外面に固定ボルト７により固定することにより、このカバー体６の内壁と、横壁体２Ｂの外面との間に基板収容空間Ｔが形成され、この基板収容空間Ｔは凹状空間Ｔａに連なる状態で形成されている。制御基板８はカバー体６の内面にビス等により固定されるものであり、この制御基板８には、電力トランジスタや電解コンデンサ等の比較的大型の回路素子８ａが備えられる。

このように比較的大型の回路素子８ａを凹状空間Ｔａに嵌め込むように配置することにより、回転軸芯Ｙに沿う方向での基板収容空間Ｔの寸法の短縮を実現している。

〔実施形態の作用・効果〕
このような構成から、アウタロータ１３の内部にインナロータ１２を嵌め込み、このインナロータ１２の貫通孔１２Ａにシャフト１１を挿通し、このシャフト１１の一端をベース側支持部１Ｓに嵌め込み、シャフト１１の他端を筐体側支持部２Ｓに嵌め込む。この状態でベース部１と筐体部２とを連結ボルト３連結することで、内部空間ＳにポンプユニットＰが収容され、ポンプハウジングＨの部位の組み立てが完了する。この組み立ての後、又は、組み立て以前に、カバー体６の内部に制御基板８を備えておき、このカバー体６を筐体部２の横壁体２Ｂに固定ボルト７によって固定することで基板収容空間Ｔに制御基板８を収容した状態となる。

特に、カバー体６を筐体部２に取り付けた状態では、制御基板８に備えた複数の回路素子８ａのうち大型の回路素子８ａ（複数の回路素子８ａの一部）を凹状空間Ｔａに嵌め込む状態で配置することが可能となり、カバー体６の外方への突出量を少なくして、電動ポンプ全体の小型化を実現する。

このように完成した電動ポンプは、シャフト１１の一端がベース側支持部１Ｓに支持され、シャフト１１の他端が筐体側支持部２Ｓに支持される状態となり、インナロータ１２とアウタロータ１３とが、ベース部１と筐体部２の突出部２Ｐとに挟み込まれる。インナロータ１２はシャフト１１に支持されることで、このシャフト１１を中心にして安定的な回転が行われ、ヨーク１５が突出部２Ｐに嵌り込むため、アウタロータ１３の安定的な回転が行われる。

図面には示していないが、この電動ポンプでは、インナロータ１２やアウタロータ１３の回転位相を検出するセンサや、インナロータ１２やアウタロータ１３の回転位相をコイル１７Ｂに発生する逆起電力から検出する検出手段を有している。制御基板８は、センサや検出手段からの検出信号に基づいて励磁部１７の複数のコイル１７Ｂに選択的に電力を供給する制御を行う。これにより、励磁部１７から永久磁石１６に作用する磁力によりアウタロータ１３が駆動回転する。この回転により、アウタロータ１３の歯部１３Ｇに歯部１２Ｇが咬合するインナロータ１２も共に回転し、ポンプユニットＰでは、吸引ポート４からオイルを吸引し、吐出ポート５からオイルを吐出する作動が実現する。

本発明は、ポンプハウジングのシャフトの一端を嵌め込む形態で支持する支持構造を有し、外部に制御ユニットを備える電動ポンプに利用することができる。

２Ｂ壁体（横壁体）
２Ｐ突出部
２Ｓ支持部（筐体側支持部）
６カバー体
８制御ユニット・制御基板
８ａ回路素子
１１シャフト
１２インナロータ
１３アウタロータ
１６永久磁石
１７励磁部
Ｈポンプハウジング
Ｍモータユニット
Ｐポンプユニット
Ｓ内部空間
Ｔａ凹状空間

Claims

流体を吸引して送り出すポンプユニットと、このポンプユニットを駆動回転するモータユニットとをポンプハウジングの内部空間に収容し、このポンプハウジングの外部に前記モータユニットを制御する制御ユニットを備えると共に、
前記ポンプハウジングのうち前記制御ユニットが備えられる側の壁体の内面を前記ポンプユニットの方向に突出して突出部を形成し、この突出部の内面に前記ポンプユニットのシャフトの一端が嵌め込まれる凹状となる支持部を構成し、この壁体の外面で前記支持部を取り囲む領域を窪ませることで凹状空間を形成し、前記制御ユニットを構成する回路素子の少なくとも一部を前記凹状空間に配置している電動ポンプ。
前記制御ユニットが、制御基板に前記回路素子を備えて構成され、この制御ユニットが前記壁体の外面側に配置されると共に、この制御ユニットを覆うカバー体が前記壁体に備えられている請求項１記載の電動ポンプ。
前記ポンプユニットが、環状のアウタロータと、このアウタロータの内部でアウタロータの軸芯と偏芯する位置に配置されるインナロータとを備えて構成され、前記シャフトが前記インナロータを支持するものであり、
前記モータユニットが前記アウタロータの外周に備えた永久磁石と、この永久磁石を取り囲む領域に配置される励磁部とを備えて構成されている請求項１又は２記載の電動ポンプ。