JP2004257279A

JP2004257279A - Electric external gear pump

Info

Publication number: JP2004257279A
Application number: JP2003046823A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yukitake; 康博行竹
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP4035723B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an external gear pump smaller, lighter and less in parts count than an existing one, and easy to control and low in cost. <P>SOLUTION: This external gear pump is composed to making a gear 2 function as a rotor of a brushless DC motor by polarizing an end surface of at lease one of a pair of gears 2, 3 externally contacting and meshing each other in a housing 1 in such a manner that S pole and N pole are alternately positioned in a circumference direction and arranging a motor stator 41 composed of a plurality of electromagnetic coils 41 to oppose to the polarized part 22. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動外接ギアポンプに関し、特に自動車に搭載して各種アシスト用の油圧を発生させる用途などに適した電動外接ギアポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
外接ギアポンプは、一般に、２つの外歯ギアをハウジング内で噛み合わせ、そのハウジングにはインポートおよびアウトポートを設けた構造を採り、ギアの噛み合い運動によって作動流体をインポートから吸引してアウトポートから吐出する。
【０００３】
このような外接ギアポンプにおいては、通常、２つのギアのうちの一方の軸をカップリングによりモータに連結して駆動する。しかしながら、このような構成では、小型・軽量化に限界があり、また、部品点数の削減にも限界がある。
そこで、従来、このような外接ギアポンプの小型化並びに部品点数の削減を図るために、一方のギアの回転軸とモータの出力軸を共通のシャフトにより兼用させ、そのシャフトを２つの軸受でハウジングに対して支持して、このシャフトの軸方向一端側にモータを、他端側にポンプ本体を配置した構造の電動ポンプユニットが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来、互いに外接して噛み合う一対のギアの双方の外周に、それぞれ複数の電磁コイルを半円弧状に配置してなるステータを設け、これら各ステータの電磁コイルに、当該ステータとギアの相対回転角度に応じたタイミングで電流を流すことによってリラクタンスモータとして各ギアを直接的に駆動するリラクタンスモータ一体型ポンプが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３１０６５号公報（第２−第５頁，図１）
【特許文献２】
特開平１１−２８０６６４号公報（第３−第５頁，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した特許文献１に記載の技術によると、互いに別体のポンプ本体とモータとをカップリングにより連結する構造に比して、軸方向長さが短くなり、また、部品点数も少なくなって軽量化を達成することができるが、それでもなお小型・軽量化には限界がある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の技術によれば、より小型化が可能であるものの、各ギアの回転角度をロータリエンコーダ等によって計測して、各電磁コイルに流す電流を厳密な位相のもとにスイッチングする必要があるなど、制御が複雑であるばかりでなく、部品点数の削減によるコスト低減効果もあまり期待することはできない。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来に比して小型・軽量で部品点数も少なく、しかも制御が簡単で低コストの外接ギアポンプの提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ハウジングと、そのハウジング内に回転自在に収容され、かつ、互いに外接して噛み合う一対のギアを備えた外接ギアポンプにおいて、上記一対のギアのうち、少なくとも一方のギアの少なくとも一端面側が、周方向にＳ極とＮ極とが交互に位置するように着磁されているとともに、そのギアの着磁された端面に対向して、巻回軸が当該ギアの軸方向に沿った複数の電磁コイルを周方向に配置してなるステータが配置され、その各電磁コイルに通電することによってギアが回転するように構成されていることによって特徴づけられる。
【００１０】
また、同じ目的を達成するため、請求項２に係る発明は、同じくハウジングと、そのハウジング内に回転自在に収容され、かつ、互いに外接して噛み合う一対のギアを備えた外接ギアポンプにおいて、上記各ギアのうち少なくとも一方のギアの歯先部が、周方向にＳ極Ｎ極が交互に位置するように着磁されているとともに、その着磁されたギアの外周に、巻回軸が当該ギアの半径方向に沿った複数の電磁コイルを有してなるステータが配置され、その各電磁コイルに通電することによってギアが回転するように構成されていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明は、外接ギアポンプの一方のギアの端面部分、あるいは一方もしくは双方のギアの外周部分を周方向にＳ極とＮ極が交互に位置するように着磁し、その着磁部分に対向して複数の電磁コイルからなるステータを配置することにより、簡単な制御のもとにギア自体をモータロータとして回転させ、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る発明において、一方のギアの端面部分を周方向にＳ極，Ｎ極が交互に位置するように着磁するとともに、その端面に対向して、巻回軸がギアの軸方向に沿うように複数の電磁コイルを周方向に配置したステータを設けることにより、各電磁コイルに交番電流を流すことにより、ギアをモータロータとするブラシレスＤＣモータが形成されることになり、簡単な制御のもとにギアを直接的に回転させることができ、小型・軽量の外接ギアポンプが得られる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明では、各ギアの少なくともいずれか一方の歯先部分を周方向にＳ，Ｎ交互に位置するように着磁するとともに、その外周に、巻回軸がギアの半径方向に沿うように複数の電磁コイルを配置したステータを設けても、上記と同様にギアをモータロータとするブラシレスＤＣモータが形成され、ギアを直接的に回転させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の軸直交断面図であり、図２は同じく軸直平行面図である。
【００１５】
ハウジング１内に２つのギア２と３が互いに外接して噛み合った状態で収容されている。なお、各ギア２，３の歯形は、それぞれインボリュートもしくはトロコイド等、通常の外接ギアポンプに用いられる適宜の歯形とすることができる。これらの各ギア２，３には、それぞれの中心にシャフト２１，３１が固着されている。
【００１６】
ハウジング１は、例えばステンレス鋼等の非磁性材料からなり、底部１１ａの周囲に壁部１１ｂが形成された略カップ状をしたハウジング本体１１と、その開口部分を閉鎖する蓋体１２とからなり、各ギア２，３のシャフト２１，３１の両端部がハウジング本体１１と蓋体１２に回転自在に支承されている。なお、各シャフト２１，３１の支承部分には、スリーブ、転がり軸受等の適宜の軸受を介在させてもよい。
【００１７】
ハウジング本体１１の壁部１１ｂの両側には、略中央部にそれぞれインポート１１ｃとアウトポート１１ｄが、ハウジング１の内外を連通させるように形成されている。
【００１８】
さて、一方のギア２の一端面側、つまりカップ状のハウジング本体１１の底部１１ａを向いた端面側に着磁部２２が形成されている。この着磁部２２は、図３に部分図を示すように、ギア２の各歯部にのみ形成され、各歯が１つずつ交互にＳ極とＮ極に着磁されている。
【００１９】
ハウジング本体１１の底部１１ａには、複数の電磁コイル４１からなるモータステータ４が嵌め込まれ、ギア２の着磁部と対向している。各電磁コイル４１は、それぞれ巻回軸がギア２の軸方向に沿っており、ギア２の歯数より多く設けられている（例えば端数１０、コイル数１２）。なお、図において５は電磁コイル４１を保護するための保護板である。
【００２０】
以上の構成において、一方のギア２とモータステータ４がブラシレスＤＣモータを構成し、モータステータ４の各電磁コイル４１への通電によりギア２がモータロータとして回転する。これにより、このギア２と噛み合うギア３も回転してポンプ作用が発生し、インポート１１ｃから作動油を吸引してアウトポート１１ｄから吐出する。従ってこの実施の形態によれば、実質的に外接ギアポンプのハウジング内にブラシレスＤＣモータが組み込まれた状態となり、小型化と部品点数の削減を達成し、しかも簡単な制御のもとに駆動することができる。
【００２１】
ここで、以上の実施の形態においては、ギア２の一端面側を着磁し、その着磁側の端面に対向してモータステータ４を配置した例を示したが、ギア２の両端面をそれぞれ着磁して、両側にモータステータ４を配置してもよい。
【００２２】
また、以上の実施の形態においては、ギアの端面に着磁部を設け、その端面に対向してモータステータを配置した例を示したが、ギアの外周、つまり歯先部を着磁し、その外周にモータステータを配置してもよい。
【００２３】
図４はその例を示す模式的な軸直交断面図である。この例では、ハウジング１０１内で噛み合う２つのギア１０２，１０３の周囲に非磁性体からなるケース１０４を配置するとともに、そのケース１０４を介して各ギア１０２，１０３の外周に対向するように、それぞれ複数の電磁コイル１０５１を略半円状に並べてなるモータステータ１０５ａ，１０５ｂを配置している。そして、各ギア１０２，１０３の歯先部を、各歯が１づずつ交互にＳ極とＮ極となるように着磁している。
【００２４】
以上の構成においては、各ギア１０２，１０３とそれぞれに対応するモータステータ１０５ａ，１０５ｂが個々にブラシレスＤＣモータを構成し、これらを同期して駆動制御することによって、各ギア１０２，１０３が噛み合い状態で回転して、ポンプ作用を発揮する。この構成においても、簡単な制御のもとに直接的にギア１０２，１０３を駆動することができ、先の例と同様に小型・軽量の外接ギアポンプを得ることができる。また、２つのギアを着磁し、２つのステータで両方を駆動するため、トルクが大きくポンプ吐出量が大きい。
【００２５】
なお、この図４の実施の形態においては、互いに噛み合う２つのギア１０２，１０３の双方に対応してモータステータ１０５ａ，１０５ｂを配置した例を示したが、いずれか一方のギアにのみモータステータを配置した構成を採用することもできる。また、着磁法として、磁性材料で形成したギアに直接着磁する例を示したが、ギアに別体の着磁体を固着してもよい。
【００２６】
更にまた、２つのギアがギアポンプを構成する例を示したが、３つ以上のギアが噛み合い（一対のギアが複数ある）、複数の噛み合い部でポンプを構成してもよい。この場合、着磁ギア（駆動ギア）は少なくとも１つあればよいが、複数でもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、外接ギアポンプを構成する２つのギアのうちの一方もしくは双方を周方向にＳ極とＮ極が交互に位置するように着磁し、その着磁部に対応して複数の電磁コイルからなるモータステータを配置することにより、ギアをモータロータとするブラシレスＤＣモータを構築して、そのギアを直接的に回転させるので、比較的簡単な制御のもとに、小型・軽量で低コストの外接ギアポンプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の軸直交断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるギア２の着磁の態様を示す部分図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の模式的軸直交断面図である。
【符号の説明】
１ハウジング
１１ハウジング本体
１１ｃインポート
１１ｄアウトポート
１２蓋体
２，３ギア
２１，３１シャフト
２２着磁部
４モータステータ
４１電磁コイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric circumscribing gear pump, and more particularly to an electric circumscribing gear pump mounted on a vehicle and suitable for generating hydraulic pressure for various assists.
[0002]
[Prior art]
An external gear pump generally adopts a structure in which two external gears are meshed in a housing, and an import and an out port are provided in the housing. The engagement fluid of the gears sucks working fluid from the import and discharges the working fluid from the out port. I do.
[0003]
In such an external gear pump, usually, one shaft of two gears is connected to a motor by a coupling and driven. However, in such a configuration, there is a limit in reducing the size and weight and a limit in reducing the number of parts.
Therefore, conventionally, in order to reduce the size of the external gear pump and reduce the number of parts, a common shaft is used for the rotation shaft of one gear and the output shaft of the motor, and the shaft is mounted on the housing by two bearings. There has been proposed an electric pump unit having a structure in which a motor is disposed at one end of the shaft in the axial direction and a pump body is disposed at the other end (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
Conventionally, a stator having a plurality of electromagnetic coils arranged in a semicircular shape is provided on both outer circumferences of a pair of gears circumscribing and meshing with each other. A reluctance motor-integrated pump that directly drives each gear as a reluctance motor by flowing a current at a timing according to a rotation angle has been proposed (for example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-31065 (pages 2 to 5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-11-280664 (pages 3 to 5, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the technology described in Patent Document 1 described above, the axial length is shorter and the number of parts is smaller than a structure in which a pump body and a motor which are separate from each other are connected by a coupling. Weight reduction can be achieved, but there is still a limit to miniaturization and weight reduction.
[0007]
On the other hand, according to the technology described in Patent Document 2, although the size can be further reduced, the rotation angle of each gear is measured by a rotary encoder or the like, and the current flowing through each electromagnetic coil is determined based on a strict phase. Not only is the control complicated, such as the need to switch, but also the cost reduction effect due to the reduction in the number of parts cannot be expected very much.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an external gear pump that is small and lightweight, has a small number of parts, is easy to control, and is low in cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a circumscribed gear pump comprising a housing and a pair of gears rotatably housed in the housing and circumscribing and meshing with each other. And at least one end face of at least one of the gears is magnetized so that S poles and N poles are alternately located in the circumferential direction, and is wound facing the magnetized end face of the gear. A stator is arranged in which a plurality of electromagnetic coils whose rotation axes are arranged along the axial direction of the gear are arranged in the circumferential direction, and the gear is rotated by energizing each of the electromagnetic coils. Attached.
[0010]
In order to achieve the same object, the invention according to claim 2 is directed to an external gear pump including a housing and a pair of gears rotatably accommodated in the housing and circumscribing and meshing with each other. The tip of at least one of the gears is magnetized so that S and N poles are alternately located in the circumferential direction, and a winding shaft is provided around the outer periphery of the magnetized gear. Are arranged, and a gear is configured to rotate by energizing each of the electromagnetic coils.
[0011]
According to the present invention, the end face portion of one of the gears of the circumscribed gear pump, or the outer peripheral portion of one or both of the gears is magnetized so that the S pole and the N pole are alternately positioned in the circumferential direction, and the magnet faces the magnetized portion. By arranging a stator composed of a plurality of electromagnetic coils, the gear itself is rotated as a motor rotor under a simple control to achieve the intended purpose.
[0012]
That is, in the invention according to claim 1, the end face of one of the gears is magnetized so that the S pole and the N pole are alternately located in the circumferential direction, and the winding shaft is opposed to the end face. By providing a stator having a plurality of electromagnetic coils arranged in the circumferential direction along the axial direction, a brushless DC motor having a gear as a motor rotor can be formed by supplying an alternating current to each of the electromagnetic coils. The gears can be rotated directly under appropriate control, and a small and lightweight external gear pump can be obtained.
[0013]
In the invention according to claim 2, at least one tooth tip portion of each gear is magnetized so as to be located alternately in the circumferential direction of S and N, and a winding shaft is provided on the outer periphery thereof with the radius of the gear. Even if a stator having a plurality of electromagnetic coils arranged along the direction is provided, a brushless DC motor using a gear as a motor rotor is formed in the same manner as described above, and the gear can be directly rotated.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view perpendicular to the axis of the embodiment of the present invention, and FIG.
[0015]
Two gears 2 and 3 are housed in a housing 1 so as to circumscribe and mesh with each other. The gears 2 and 3 may have an appropriate tooth shape, such as an involute or a trochoid, which is used for a normal external gear pump. Shafts 21 and 31 are fixed to the centers of these gears 2 and 3, respectively.
[0016]
The housing 1 is made of, for example, a non-magnetic material such as stainless steel, and includes a substantially cup-shaped housing body 11 having a wall 11b formed around a bottom 11a, and a lid 12 closing an opening thereof. Both ends of the shafts 21 and 31 of the gears 2 and 3 are rotatably supported by the housing body 11 and the lid 12. In addition, an appropriate bearing such as a sleeve or a rolling bearing may be interposed between the bearing portions of the shafts 21 and 31.
[0017]
On both sides of the wall 11b of the housing main body 11, an import 11c and an out port 11d are respectively formed at substantially central portions so as to communicate the inside and outside of the housing 1.
[0018]
The magnetized portion 22 is formed on one end surface of one of the gears 2, that is, on the end surface facing the bottom 11 a of the cup-shaped housing body 11. As shown in the partial view of FIG. 3, the magnetized portion 22 is formed only on each tooth portion of the gear 2, and each tooth is alternately magnetized one by one to the S pole and the N pole.
[0019]
A motor stator 4 composed of a plurality of electromagnetic coils 41 is fitted into the bottom 11 a of the housing body 11, and faces the magnetized portion of the gear 2. Each of the electromagnetic coils 41 has a winding axis extending in the axial direction of the gear 2, and is provided with more teeth than the gear 2 (for example, a fraction 10 and a coil number 12). In the drawing, reference numeral 5 denotes a protection plate for protecting the electromagnetic coil 41.
[0020]
In the above configuration, one of the gears 2 and the motor stator 4 constitute a brushless DC motor, and the power is supplied to each electromagnetic coil 41 of the motor stator 4 so that the gear 2 rotates as a motor rotor. As a result, the gear 3 meshing with the gear 2 also rotates to generate a pump action, and the operating oil is sucked from the import 11c and discharged from the out port 11d. Therefore, according to this embodiment, the brushless DC motor is substantially incorporated in the housing of the external gear pump, achieving downsizing and a reduction in the number of parts, and driving under simple control. Can be.
[0021]
Here, in the above embodiment, an example is shown in which one end surface of the gear 2 is magnetized, and the motor stator 4 is arranged to face the end surface on the magnetized side. The motor stators 4 may be arranged on both sides after magnetization.
[0022]
Further, in the above embodiment, the example in which the magnetized portion is provided on the end surface of the gear, and the motor stator is arranged to face the end surface, but the outer periphery of the gear, that is, the tooth tip portion is magnetized, A motor stator may be arranged on the outer periphery.
[0023]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view perpendicular to the axis showing the example. In this example, a case 104 made of a non-magnetic material is disposed around two gears 102 and 103 that mesh with each other in a housing 101, and the case 104 is opposed to the outer periphery of each gear 102 and 103 via the case 104. Motor stators 105a and 105b are arranged, in which a plurality of electromagnetic coils 1051 are arranged in a substantially semicircular shape. The tooth tips of the gears 102 and 103 are magnetized such that the teeth alternately become S poles and N poles one by one.
[0024]
In the above configuration, each of the gears 102, 103 and the corresponding motor stators 105a, 105b individually constitute a brushless DC motor. To rotate and exert a pump action. Also in this configuration, the gears 102 and 103 can be directly driven under a simple control, and a small and lightweight external gear pump can be obtained as in the previous example. Further, since two gears are magnetized and two stators drive both, the torque is large and the pump discharge amount is large.
[0025]
In the embodiment shown in FIG. 4, an example is shown in which the motor stators 105a and 105b are arranged in correspondence with both of the two gears 102 and 103 that mesh with each other. However, the motor stator is mounted on only one of the gears. It is also possible to adopt a configuration in which the components are arranged. Further, as an example of the magnetization method, an example is shown in which a gear formed of a magnetic material is directly magnetized, but a separate magnetized body may be fixed to the gear.
[0026]
Further, an example has been described in which two gears constitute a gear pump. However, three or more gears may be engaged (there is a plurality of gears), and the pump may be constituted by a plurality of engaging portions. In this case, at least one magnetized gear (drive gear) may be used, but a plurality may be used.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, one or both of the two gears constituting the circumscribed gear pump are magnetized so that the S pole and the N pole are alternately positioned in the circumferential direction, and the magnetized portion is formed. Correspondingly, by arranging a motor stator composed of a plurality of electromagnetic coils, a brushless DC motor having a gear as a motor rotor is constructed, and the gear is directly rotated, so under relatively simple control, A small, lightweight, low cost external gear pump can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axially orthogonal cross-sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an axially parallel sectional view of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial view showing a mode of magnetization of a gear 2 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view orthogonal to an axis according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 11 Housing main body 11c Import 11d Out port 12 Lid 2,3 Gear 21,31 Shaft 22 Magnetization part 4 Motor stator 41 Electromagnetic coil

Claims

ハウジングと、そのハウジング内に回転自在に収容され、かつ、互いに外接して噛み合う一対のギアを備えた外接ギアポンプにおいて、
上記一対のギアのうち、少なくとも一方のギアの少なくとも一端面側が、周方向にＳ極とＮ極とが交互に位置するように着磁されているとともに、そのギアの着磁された端面に対向して、巻回軸が当該ギアの軸方向に沿った複数の電磁コイルを周方向に配置してなるステータが配置され、その各電磁コイルに通電することによってギアが回転するように構成されていることを特徴とする電動外接ギアポンプ。A housing and a circumscribed gear pump that is rotatably housed in the housing and includes a pair of gears that circumscribe and mesh with each other.
At least one end surface of at least one of the pair of gears is magnetized so that S poles and N poles are alternately positioned in the circumferential direction, and faces at least one of the gears. Then, a stator in which the winding shaft is arranged in a circumferential direction with a plurality of electromagnetic coils arranged along the axial direction of the gear is arranged, and the gear is rotated by energizing each of the electromagnetic coils. An electric circumscribed gear pump.

ハウジングと、そのハウジング内に回転自在に収容され、かつ、互いに外接して噛み合う一対のギアを備えた外接ギアポンプにおいて、
上記各ギアのうち少なくとも一方のギアの歯先部が、周方向にＳ極Ｎ極が交互に位置するように着磁されているとともに、その着磁されたギアの外周に、巻回軸が当該ギアの半径方向に沿った複数の電磁コイルを有してなるステータが配置され、その各電磁コイルに通電することによってギアが回転するように構成されていることを特徴とする電動外接ギアポンプ。A housing and a circumscribed gear pump that is rotatably housed in the housing and includes a pair of gears that circumscribe and mesh with each other.
A tooth tip of at least one of the gears is magnetized so that S and N poles are alternately positioned in the circumferential direction, and a winding shaft is provided on the outer periphery of the magnetized gear. An electric external gear pump, wherein a stator having a plurality of electromagnetic coils arranged in a radial direction of the gear is arranged, and the gear is rotated by energizing the respective electromagnetic coils.