JP2010112302A - Electric pump unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、たとえば自動車の油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットに関する。 The present invention relates to an electric pump unit used as, for example, a hydraulic pump of an automobile.
近年、自動車の油圧ポンプとして、その起動・停止をきめ細かく制御して省エネルギを図るため、また、アイドリングストップによりエンジンが停止しているときにもトランスミッションなどの駆動系への油圧供給を確保するために、電動ポンプユニットが使用されるようになっている。 In recent years, as a hydraulic pump for automobiles, it has been designed to save energy by finely controlling its start and stop, and to ensure the supply of hydraulic pressure to the drive system such as the transmission even when the engine is stopped due to idling stop In addition, an electric pump unit is used.
自動車用電動ポンプユニットは、車体の限られたスペースに搭載されるため、コンパクト化が要求され、また、軽量化およびコスト低減も要求される。この要求に応える電動ポンプユニットとして、共通のユニットハウジング内にポンプ、電動モータおよびモータのコントローラが一体に組み込まれたものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
上記の従来の電動ポンプユニットでは、ユニットハウジング内に配置された２個の転がり軸受によってポンプ駆動モータ軸の軸方向２箇所が支持されており、これらの軸受の間に位置するモータ軸の部分にモータロータが設けられ、モータロータの周囲のユニットハウジングの部分にモータステータが固定状に設けられている。一方の軸受は、ユニットハウジングを構成するポンプハウジングに一体に形成された円筒部に設けられ、他方の軸受は、ユニットハウジングを構成するモータハウジングの壁に一体に形成された円筒部に設けられている。また、ポンプユニットの壁のモータロータと反対側の部分にコントローラ室が形成され、このコントローラ室にコントローラの基板が配置され、コントローラの背に低い部品は基板のモータロータ側の面に配置され、コントローラの背の高い部品は基板のモータロータと反対側の面に配置されている。 In the above-described conventional electric pump unit, two axial bearings of the pump drive motor shaft are supported by two rolling bearings arranged in the unit housing, and a portion of the motor shaft located between these bearings is supported. A motor rotor is provided, and a motor stator is fixedly provided in a unit housing portion around the motor rotor. One bearing is provided in a cylindrical part formed integrally with a pump housing constituting the unit housing, and the other bearing is provided in a cylindrical part integrally formed on the wall of the motor housing constituting the unit housing. Yes. In addition, a controller chamber is formed on the wall of the pump unit opposite to the motor rotor, the controller board is arranged in the controller chamber, and the lower parts on the back of the controller are arranged on the motor rotor side surface of the controller. The tall components are arranged on the surface of the substrate opposite to the motor rotor.
この電動ポンプでは、モータロータの両側に転がり軸受が配置された構造であるから、その分、モータ軸の長さが長くなり、コンパクト化に限度がある。また、モータハウジングの壁により、モータを収容するモータハウジング内部のモータ室とコントローラ室が軸方向に区画されているので、基板の厚みとそれに実装された部品の高さがそのまま電動ポンプユニットの長さに影響し、その分、電動ポンプユニットの長さが長くなる。 Since this electric pump has a structure in which rolling bearings are arranged on both sides of the motor rotor, the length of the motor shaft is correspondingly increased, and there is a limit to downsizing. In addition, since the motor chamber and the controller chamber inside the motor housing that accommodates the motor are partitioned in the axial direction by the wall of the motor housing, the thickness of the board and the height of the components mounted on it are the length of the electric pump unit. The length of the electric pump unit is increased accordingly.
この発明の目的は、上記の問題を解決し、さらにコンパクト化が可能な電動ポンプユニットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electric pump unit that can solve the above-described problems and can be made more compact.
この発明による電動ポンプユニットは、ユニットハウジング内にポンプ、ポンプ駆動用電動モータおよびモータのコントローラが組み込まれている電動ポンプユニットにおいて、モータが、軸受装置により片持ち支持されたポンプ駆動モータ軸の一端から半径方向外方にのびかつ軸受装置の外周を囲む円筒状のモータロータと、ユニットハウジングに固定状に設けられたモータステータとを備えており、モータ軸のモータロータ支持端部側のモータステータの端部に、コントローラの基板が固定され、基板のモータロータ側の面のモータステータに囲まれた部分に、コントローラの部品の最も背の高いものが配置されていることを特徴とするものである。 An electric pump unit according to the present invention is an electric pump unit in which a pump, an electric motor for driving a pump, and a controller for the motor are incorporated in a unit housing, and the motor is supported at one end of a pump driving motor shaft supported by a bearing device. A cylindrical motor rotor extending radially outward from the outer periphery of the bearing device, and a motor stator fixed to the unit housing, and the end of the motor stator on the motor rotor support end side of the motor shaft The controller board is fixed to the part, and the tallest part of the controller parts is arranged in a portion surrounded by the motor stator on the surface of the board on the motor rotor side.
モータ軸の軸方向１箇所が軸受装置により片持ち支持され、その軸受装置の外周を囲むようにモータロータが設けられている構造であるから、モータ軸の長さが短くてすみ、さらなるコンパクト化が可能である。また、モータ軸の軸方向１箇所が軸受装置により片持ち支持されているから、従来のような２箇所の軸受のうちの一方を設けるための壁が不要であり、モータステータの端部にコントローラの基板を固定して、そのモータロータ側の面に背の高い部品を配置することが可能になる。このため、コントローラのために電動ポンプユニットの長さが増すことがほとんどなく、非常にコンパクトに構成することができる。 Since the motor rotor is provided so that one axial direction of the motor shaft is cantilevered by the bearing device and the outer periphery of the bearing device is surrounded, the length of the motor shaft can be shortened, and further compactness can be achieved. Is possible. Moreover, since one axial direction of the motor shaft is cantilevered by the bearing device, a wall for providing one of the two conventional bearings is unnecessary, and a controller is provided at the end of the motor stator. It is possible to place a tall component on the surface of the motor rotor. For this reason, the length of the electric pump unit is hardly increased for the controller, and it can be configured very compactly.
この発明の電動ポンプユニットにおいて、たとえば、モータステータが、ユニットハウジングに固定状に設けられたコアと、コアに組み込まれた合成樹脂製インシュレータと、インシュレータに巻かれたコイルとからなり、インシュレータの端部にコントローラの基板が固定されている。 In the electric pump unit according to the present invention, for example, the motor stator includes a core fixed to the unit housing, a synthetic resin insulator incorporated in the core, and a coil wound around the insulator. The controller board is fixed to the section.
この発明の電動ポンプユニットにおいて、たとえば、ユニットハウジングが、筒状のモータハウジングと、モータハウジングの一端に連結されたポンプハウジングとを備えており、ポンプハウジングに、モータハウジングの内側にのびる小径の円筒部が形成され、この円筒部の内側に軸受装置が設けられており、モータハウジングの内周にモータステータが設けられている。 In the electric pump unit of the present invention, for example, the unit housing includes a cylindrical motor housing and a pump housing connected to one end of the motor housing, and the pump housing has a small-diameter cylinder extending inside the motor housing. A bearing device is provided inside the cylindrical portion, and a motor stator is provided on the inner periphery of the motor housing.
この場合、ポンプハウジングに一体に形成された円筒部だけで軸受装置を支持することができ、他に軸受装置を支持するための部材が不要である。このため、さらなる部品点数の低減が可能であり、さらなる軽量化およびコスト低減が可能である。 In this case, the bearing device can be supported only by the cylindrical portion formed integrally with the pump housing, and other members for supporting the bearing device are unnecessary. For this reason, the number of parts can be further reduced, and further weight reduction and cost reduction are possible.
好ましくは、モータ軸およびモータロータを含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置の軸方向範囲内にある。このようにすれば、回転部分を安定良く回転支持することができる。さらに好ましくは、上記回転部分の重心の軸方向位置は、軸受装置の軸方向範囲の中央部にある。 Preferably, the axial position of the center of gravity of the rotating part including the motor shaft and the motor rotor is within the axial range of the bearing device. In this way, it is possible to stably rotate and support the rotating portion. More preferably, the axial position of the center of gravity of the rotating portion is at the center of the axial range of the bearing device.
軸受装置は、たとえば、軸方向に隣接する２個の転がり軸受からなる。 The bearing device includes, for example, two rolling bearings adjacent in the axial direction.
このようにすれば、２個の転がり軸受により回転部分を安定良く支持することができ、また、転がり軸受の寿命が長くなる。 If it does in this way, a rotating part can be supported stably by two rolling bearings, and the life of a rolling bearing will become long.
この場合、好ましくは、回転部分の重心の軸方向位置は、２個の転がり軸受の間にある。 In this case, the axial position of the center of gravity of the rotating part is preferably between the two rolling bearings.
軸受装置は、たとえば、１個の針状ころ軸受からなる。 A bearing device consists of one needle roller bearing, for example.
針状ころ軸受は、軸方向にある程度の長さを有するので、回転部分を安定良く支持することができる。 Since the needle roller bearing has a certain length in the axial direction, the rotating portion can be stably supported.
この場合、好ましくは、回転部分の重心の軸方向位置は、針状ころ軸受の軸方向長さの中央部にある。 In this case, preferably, the axial position of the center of gravity of the rotating portion is at the center of the axial length of the needle roller bearing.
この発明の電動ポンプユニットによれば、上記のように、さらなるコンパクト化が可能である。 According to the electric pump unit of the present invention, it is possible to further reduce the size as described above.
以下、図面を参照して、この発明を自動車の油圧ポンプとして使用される電動ポンプユニットに適用した実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electric pump unit used as a hydraulic pump of an automobile will be described with reference to the drawings.
図１は、この発明の実施形態を示す電動ポンプユニットの縦断面図である。なお、以下の説明において、図面の左側を前、同右側を後とする。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric pump unit showing an embodiment of the present invention. In the following description, the left side of the drawing is the front and the right side is the rear.
電動ポンプユニットは、ユニットハウジング(1)内に、ポンプ(2)と、ポンプ(2)を回転駆動する電動モータ(3)が一体に組み込まれたものである。この例では、モータ(3)のコントローラ(4)も、ハウジング(1)内に組み込まれている。この例では、ポンプ(2)はトロコイドポンプ、モータ(3)は３相巻線を有するＤＣブラシレスセンサレスモータである。 The electric pump unit is a unit housing (1) in which a pump (2) and an electric motor (3) for rotationally driving the pump (2) are integrated. In this example, the controller (4) of the motor (3) is also incorporated in the housing (1). In this example, the pump (2) is a trochoid pump, and the motor (3) is a DC brushless sensorless motor having a three-phase winding.
ユニットハウジング(1)は、ポンプハウジング(5)、ポンププレート(6)、モータハウジング(7)および蓋(8)よりなり、ポンプハウジング(5)、モータハウジング(7)および蓋(8)により防水ハウジング(9)が構成されている。 The unit housing (1) consists of a pump housing (5), pump plate (6), motor housing (7) and lid (8), and is waterproof by the pump housing (5), motor housing (7) and lid (8). A housing (9) is constructed.
ポンプハウジング(5)は、前後方向と直交する方向に広がりを持つ厚肉板状のものであり、その中心に、前部が開口したポンプ室(10)が形成されている。ポンプハウジング(5)の前面に、ポンププレート(6)がＯリング(11)を介して固定され、ポンプ室(10)の前面が塞がれている。ポンプ室(10)内に、ポンプ(2)を構成するアウタギヤ(12)が回転自在に収容され、アウタギヤ(12)の内側に、これとかみ合うインナギヤ(13)が配置されている。図示は省略したが、ポンププレート(6)には、油入口と油出口が設けられている。 The pump housing (5) has a thick plate shape that extends in a direction perpendicular to the front-rear direction, and a pump chamber (10) having an open front is formed at the center thereof. A pump plate (6) is fixed to the front surface of the pump housing (5) via an O-ring (11), and the front surface of the pump chamber (10) is closed. An outer gear (12) constituting the pump (2) is rotatably accommodated in the pump chamber (10), and an inner gear (13) that meshes with the inner gear (12) is disposed inside the outer gear (12). Although not shown, the pump plate (6) is provided with an oil inlet and an oil outlet.
モータハウジング(7)は、円筒状をなし、その前端が、シール(14)を介してポンプハウジング(5)の後面外周寄りの部分に固定されている。モータハウジング(7)の後端開口が、蓋(8)により塞がれている。 The motor housing (7) has a cylindrical shape, and its front end is fixed to a portion near the outer periphery of the rear surface of the pump housing (5) via a seal (14). The rear end opening of the motor housing (7) is closed by the lid (8).
ポンプハウジング(5)の後端面の中心に、モータハウジング(7)より小径の円筒部(5a)が一体に形成され、円筒部(5a)内の後部に設けられた軸受装置(15)により、前後方向にのびるポンプ駆動モータ軸(16)が片持ち支持されている。この例では、軸受装置(15)は、前後に隣接する２個の転がり軸受である玉軸受(17)よりなり、各軸受(17)の内輪(17a)がモータ軸(16)に固定され、外輪(17b)が円筒部(5a)に固定されている。モータ軸(16)の前部は、ポンプハウジング(5)の後壁に形成された穴(18)の部分を貫通してポンプ室(10)内に進入し、その前端がインナギヤ(13)に連結されている。円筒部(5a)内周の軸受装置(15)より前側の部分とモータ軸(16)の間に、シール(19)が設けられている。 A cylindrical portion (5a) having a smaller diameter than the motor housing (7) is integrally formed at the center of the rear end surface of the pump housing (5), and a bearing device (15) provided at the rear portion in the cylindrical portion (5a) A pump drive motor shaft (16) extending in the front-rear direction is cantilevered. In this example, the bearing device (15) includes two ball bearings (17) that are adjacent to the front and rear, and the inner ring (17a) of each bearing (17) is fixed to the motor shaft (16). The outer ring (17b) is fixed to the cylindrical portion (5a). The front part of the motor shaft (16) passes through the hole (18) formed in the rear wall of the pump housing (5) and enters the pump chamber (10), and the front end of the motor shaft (16) reaches the inner gear (13). It is connected. A seal (19) is provided between a portion of the cylindrical portion (5a) on the inner side of the bearing device (15) in front of the bearing device (15) and the motor shaft (16).
円筒部(5a)より後方に突出したモータ軸(16)の後端部に、モータ(3)を構成するモータロータ(20)が固定されている。ロータ(20)は、モータ軸(16)の後端から半径方向にのびかつ軸受装置(15)の外周を囲む円筒状のものであり、その外周に永久磁石(21)が設けられている。さらに詳しくは、ロータ(20)は、穴あき円板部(20a)と、その外周に一体に形成された円筒部(20b)とからなり、円板部(20a)の内周がモータ軸(16)に固定され、円筒部(20b)の外周に永久磁石(21)が設けられている。モータ軸(16)、ロータ(20)およびポンプ(2)のインナギヤ(13)を含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置(15)の軸方向範囲内にある。この例では、上記重心の軸方向位置が、軸受装置(15)を構成する２個の玉軸受(17)の間にある。 A motor rotor (20) constituting the motor (3) is fixed to a rear end portion of the motor shaft (16) protruding rearward from the cylindrical portion (5a). The rotor (20) has a cylindrical shape extending in the radial direction from the rear end of the motor shaft (16) and surrounding the outer periphery of the bearing device (15), and a permanent magnet (21) is provided on the outer periphery. More specifically, the rotor (20) includes a perforated disc portion (20a) and a cylindrical portion (20b) integrally formed on the outer periphery thereof, and the inner periphery of the disc portion (20a) is a motor shaft ( 16) and a permanent magnet (21) is provided on the outer periphery of the cylindrical portion (20b). The axial position of the center of gravity of the rotating portion including the motor shaft (16), the rotor (20), and the inner gear (13) of the pump (2) is within the axial range of the bearing device (15). In this example, the axial position of the center of gravity is between the two ball bearings (17) constituting the bearing device (15).
ロータ(20)に対向するモータハウジング(7)の内周に、モータ(3)を構成するモータステータ(22)が固定状に設けられている。ステータ(22)は、積層鋼板よりなるコア(23)にインシュレータ（合成樹脂製絶縁体）(24)が組み込まれ、インシュレータ(24)の部分にコイル(25)が巻きつけられたものである。この例では、ステータ(22)は、接着などの適宜な手段によりモータハウジング(7)の内周に固定されている。 A motor stator (22) constituting the motor (3) is fixedly provided on the inner periphery of the motor housing (7) facing the rotor (20). In the stator (22), an insulator (synthetic resin insulator) (24) is incorporated in a core (23) made of laminated steel plates, and a coil (25) is wound around the insulator (24). In this example, the stator (22) is fixed to the inner periphery of the motor housing (7) by appropriate means such as adhesion.
インシュレータ(24)の後端に、コントローラ(4)の基板(26)が固定され、コントローラ(4)を構成するコンデンサなどの最も背の高い部品(27)が、基板(26)の前面すなわちモータローラ(20)側の面に実装され、インシュレータ(24)とロータ(20)の円板部(20a)に囲まれた空間内に位置している。図示は省略したが、コントローラ(4)を構成する比較的背の高い部品も基板(26)の前面に配置される。また、コントローラ(4)を構成する比較的背の低い部品は、基板(26)の前面または後面の任意の位置に配置することができる。 The board (26) of the controller (4) is fixed to the rear end of the insulator (24), and the tallest component (27) such as a capacitor constituting the controller (4) is attached to the front surface of the board (26), that is, the motor. It is mounted on the surface of the roller (20) and is located in a space surrounded by the insulator (24) and the disk portion (20a) of the rotor (20). Although illustration is omitted, relatively tall components constituting the controller (4) are also arranged on the front surface of the board (26). Further, the relatively short components constituting the controller (4) can be arranged at any position on the front surface or the rear surface of the substrate (26).
この電動ポンプユニットでは、モータ軸(16)の軸方向１箇所が軸受装置(15)により片持ち支持され、その軸受装置(15)の外周を囲むようにモータロータ(20)が設けられている構造であるから、モータ軸(16)の長さが短くてすみ、さらなるコンパクト化が可能である。また、モータ軸(16)、モータロータ(20)およびポンプ(2)のインナギヤ(13)を含む回転部分の重心の軸方向位置が、軸受装置(15)の軸方向範囲内にあるから、回転部分を安定良く回転支持することができる。さらに、上記重心の軸方向位置が、軸受装置(15)を構成する２個の玉軸受(17)の間にあるから、回転部分をより安定良く回転支持することができる。また、ポンプハウジング(5)に一体に形成された円筒部(5a)だけで軸受装置(15)を支持することができ、他に軸受装置(15)を支持するための部材が不要である。このため、さらなる部品点数の低減が可能であり、さらなる軽量化およびコスト低減が可能である。 In this electric pump unit, a motor shaft (16) is cantilevered in one axial direction by a bearing device (15), and a motor rotor (20) is provided so as to surround the outer periphery of the bearing device (15). Therefore, the length of the motor shaft (16) can be shortened, and further downsizing can be achieved. Further, since the axial position of the center of gravity of the rotating part including the motor shaft (16), the motor rotor (20) and the inner gear (13) of the pump (2) is within the axial range of the bearing device (15), the rotating part Can be stably rotated. Furthermore, since the position of the center of gravity in the axial direction is between the two ball bearings (17) constituting the bearing device (15), the rotating part can be supported in a more stable manner. Further, the bearing device (15) can be supported only by the cylindrical portion (5a) formed integrally with the pump housing (5), and no other member for supporting the bearing device (15) is required. For this reason, the number of parts can be further reduced, and further weight reduction and cost reduction are possible.
また、モータ軸(16)の軸方向１箇所が軸受装置(15)により片持ち支持されているから、従来のような２箇所の軸受のうちの一方を設けるための壁が不要であり、モータステータ(22)のインシュレータ(25)の端部にコントローラ(4)の基板(26)を固定して、そのモータロータ(20)側の面に背の高い部品(27)を配置することが可能になる。このため、コントローラ(20)のために電動ポンプユニットの長さが増すことがほとんどなく、非常にコンパクトに構成することができる。 Moreover, since one axial direction of the motor shaft (16) is cantilevered by the bearing device (15), a wall for providing one of the two conventional bearings is unnecessary, and the motor It is possible to fix the board (26) of the controller (4) to the end of the insulator (25) of the stator (22) and place a tall part (27) on the surface of the motor rotor (20) Become. For this reason, the length of the electric pump unit hardly increases due to the controller (20), and the configuration can be made very compact.
電動ポンプユニットの全体構成および各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。 The overall configuration of the electric pump unit and the configuration of each unit are not limited to those of the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
たとえば、軸受装置は、１個の針状ころ軸受で構成されてもよいし、すべり軸受で構成されてもよい。 For example, the bearing device may be composed of one needle roller bearing or a plain bearing.
また、この発明は、自動車用電動ポンプユニット以外の電動ポンプユニットにも適用できる。 Moreover, this invention is applicable also to electric pump units other than the electric pump unit for motor vehicles.
(1) ユニットハウジング
(2) ポンプ
(3) 電動モータ
(4) コントローラ
(15) 軸受装置
(16) モータ軸
(20) モータロータ
(22) モータステータ
(23) コア
(24) インシュレータ
(25) コイル
(26) 基板
(27) 部品
(1) Unit housing
(2) Pump
(3) Electric motor
(4) Controller
(15) Bearing device
(16) Motor shaft
(20) Motor rotor
(22) Motor stator
(23) Core
(24) Insulator
(25) Coil
(26) Board
(27) Parts
Claims (2)
モータが、軸受装置により片持ち支持されたポンプ駆動モータ軸の一端から半径方向外方にのびかつ軸受装置の外周を囲む円筒状のモータロータと、ユニットハウジングに固定状に設けられたモータステータとを備えており、
モータ軸のモータロータ支持端部側のモータステータの端部に、コントローラの基板が固定され、基板のモータロータ側の面のモータステータに囲まれた部分に、コントローラの部品の最も背の高いものが配置されていることを特徴とする電動ポンプユニット。 In the electric pump unit in which the pump, the electric motor for driving the pump, and the motor controller are incorporated in the unit housing,
A cylindrical motor rotor that extends radially outward from one end of a pump drive motor shaft that is cantilevered by a bearing device and surrounds the outer periphery of the bearing device, and a motor stator that is fixed to the unit housing. Has
The controller board is fixed to the end of the motor stator on the motor rotor support end side of the motor shaft, and the tallest part of the controller parts is placed in the part surrounded by the motor stator on the surface of the motor rotor side of the board Electric pump unit characterized by being made.
インシュレータの端部にコントローラの基板が固定されていることを特徴とする請求項１の電動ポンプユニット。 The motor stator consists of a core fixed to the unit housing, a synthetic resin insulator incorporated in the core, and a coil wound around the insulator.
2. The electric pump unit according to claim 1, wherein a substrate of the controller is fixed to an end portion of the insulator.
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