JP6297312B2 - 電動モータおよび電動ポンプ - Google Patents
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Description
特許文献1には、ハウジングに回転自在に支持された回転軸の一端部にポンプ部のポンプロータを固定し、回転軸の他端部に電動モータのロータを固定して形成された電動ポンプにおいて、ハウジングの端面に凹設された収容空間内に、電動モータを作動させるドライバ部を収容してカバーにより覆った電動ポンプが記載されている。ドライバ部は、多数の部品を基板に取り付けて形成されている。基板に取り付けられる各部品のうち、コンデンサなどのドライバ部の大型部品は、収容空間の凹部内に位置されるように基板に配置されている。
また、特許文献1に記載されるように、このような電動モータとしてブラシレスモータが用いられることがある。このブラシレスモータを作動させるための制御装置としては、大別して、ドライバ部(請求項の「モータ駆動ユニット」に相当)と制御部(請求項の「モータ制御ユニット」に相当)とから構成されるため、限られた大きさのハウジングの収容空間に制御装置を収納するためには、ドライバ部と制御部とのレイアウト性を考えなければならない。
また、カバー部材は、金属材料により形成されることで高い熱伝導率を有することができる。また、モータ駆動ユニットは、カバー部材に接続されているので、モータ駆動ユニットにおいて発生した熱をカバー部材に伝導させて、カバー部材から電動モータの外部に放熱できる。したがって、優れた放熱性を有する電動モータを形成できる。
また、本発明の請求項7に係る電動ポンプは、上述の電動モータと、前記モータケースにおける前記軸方向の他方側の端部に一体的に連結するポンプ部と、を備えたことを特徴としている。
この構成によれば、小型な電動ポンプを形成できる。
以下に、この発明の第一実施形態に係る電動モータおよびこの電動モータを駆動源とする電動ポンプついて、図面を用いて説明する。
図1は、第一実施形態に係る電動ポンプ1の斜視図である。
図2は、電動ポンプ1の中心軸Oを含む側面断面図である。
図1に示すように、電動ポンプ1は、例えばハイブリッド車両の駆動用モータや、この駆動用モータと連結されるギヤボックス等にオイルを圧送するためのものであって、ハウジング10と、図2に示すように、ハウジング10の内部に収納されブラシレスモータ20(請求項における「モータ部」に相当。)およびこのブラシレスモータ20を制御する制御装置50を備えた電動モータ70と、ハウジング10の外部に設けられ電動モータ70により駆動されるポンプ部90とにより形成されている。ここで、電動モータ70およびポンプ部90は、電動ポンプ1の中心軸Oと共通の中心軸を有している。以下の説明では、中心軸Oに沿う方向を軸方向といい、中心軸Oと直交する方向を径方向といい、中心軸O回りに周回する方向を周方向という。
バスバーリングユニット28は、外部からの電力をコイル26に供給するためのものであって、絶縁材料からなる略円環状のバスバーリングホルダ28aに金属製の複数(本実施形態では4個)のバスバーリング28bが埋設されて形成されている。各バスバーリング28bには、それぞれ所定のコイル26の端末部が電気的に接続されて、各相用バスバーに割り当てられている。具体的には、各相のコイル26の巻始め端(不図示)と接続されるU相用バスバー、V相用バスバーおよびW相用バスバーと、各相のコイル26の巻終わり端(不図示)と接続される中性点用バスバーと、に割り当てられている。各バスバーリング28bのうち、U〜W相用バスバーは、モータケース11の開口部12側に向かって軸方向に沿うように立設された給電端子29a〜29cをそれぞれ備えている。給電端子29a〜29cは、制御装置50に電気的に接続される。
ポンプケース91は、例えば鉄(炭素鋼)やアルミニウム等の金属材料により枠状に形成されており、内側が軸方向視で円形状のポンプ収納部91aとなっている。ポンプ収納部91aは、中心軸Oに対して偏心している。ポンプケース91は、モータケース11の外端面14に、複数のボルト96等(図1参照)を螺合することにより締結されており、モータケース11の外端面14とポンプケース91との間には、周方向の全周にわたってOリング97が配置されている。これにより、モータケース11の外端面14とポンプカバー94との間のシール性が確保される。
アウタロータ93は、インナロータ92と同様に、例えば、鉄やアルミニウム等の金属材料により形成されており、インナロータ92の外歯と噛合可能であって、インナロータ92の外歯よりも多い複数(本実施形態では8個)の内歯を有している。アウタロータ93は、その外径がポンプ収納部91aの内径よりも僅かに小さくなるように形成されている。アウタロータ93は、インナロータ92の回転に伴い、アウタロータ93の外周面の一部がポンプ収納部91aの内周面に支持されて回転する。
なお、複数のボルト96によってポンプケース91をモータケース11の外端面14に締結すると、Oリング97、Oリング98が軸方向に圧縮されることで各部のシール性を発揮するようになっている。
図3に示すように、モータケース11の開口部12側の端部であって、ベアリングホルダ4よりも軸方向の外側には、制御装置50を取り付けるための制御装置配設部40が設けられている。制御装置配設部40は、軸方向から見てモータケース11の開口部12と連通する配設用開口41を有する略長方形状をなし、モータケース11と一体的に形成されている。制御装置配設部40の長手方向の一端部は、軸方向から見てモータケース11の径方向の外側に張り出し形成されたフランジ部42となっている。フランジ部42の中央部には、軸方向に貫通する貫通孔43が形成されている。
図4および図5に示すように、制御装置50は、主に本体部分を構成する板状のバスバーユニット本体53と、ブラシレスモータ20(図2参照)を駆動するモータ駆動ユニット66と、モータ駆動ユニット66を制御するモータ制御ユニット71と、外部電源から供給される電流のノイズを抑制する複数の雑防素子80と、により形成されている。なお、以下の説明では、制御装置50におけるモータケース11の外側の面を第一主面51(請求項における「軸方向の一方側面」に相当。)とし、第一主面51とは反対側であって、モータケース11の内側の面を第二主面52(請求項における「軸方向の他方側面」に相当。)として説明する。
図6に示すように、バスバーユニット本体53は、内部に複数のバスバー100が配線された絶縁材料からなるベース部54と、ハウジング10のフランジ部42(図3参照)に対応した部位においてベース部54に一体的に設けられたコネクタ部58と、を有している。
ベース部54は、平面視で略長方形状の板状に形成されており、例えばモールド成形することにより内部に複数のバスバー100を設けている。ベース部54には、給電端子29a〜29c(図3参照)に対応した位置に第一バスバー用開口54aが形成され、第一バスバー用開口54aのコネクタ部58側に第二バスバー用開口54bが形成され、コネクタ部58の第一バスバー用開口54a側に第三バスバー用開口54cが形成されている。第一バスバー用開口54a、第二バスバー用開口54bおよび第三バスバー用開口54cは、それぞれベース部54を軸方向に貫通して形成されている。
信号系ターミナルバスバー101a〜101dは、ベース部54からコネクタ部58に至るまでモールド成形されており、一端部がコネクタ部58内に配置され、他端部がバスバーユニット本体53の第二主面52側から立設されており、外部の制御装置(不図示)とモータ制御ユニット71(図4参照)とを電気的に接続している。
パワー用ターミナルバスバー102a,102bの一部分は、第三バスバー用開口54cから露出している。また、パワー用ターミナルバスバー102aの一部分は、バスバーユニット本体53の第二主面52側から立設されており、モータ制御ユニット71(図4参照)に電気的に接続している。
パワー用バスバー103a,103bの一部分は、第二バスバー用開口54bおよび第三バスバー用開口54cから露出している。また、パワー用バスバー103a,103bの一部分は、バスバーユニット本体53の第二主面52側から立設されており、モータ制御ユニット71(図4参照)に電気的に接続している。
図3に示すように、三相バスバー104a〜104cの一端部は、第一バスバー用開口54a(図6参照)から、それぞれ給電端子29a〜29cに沿うようにハウジング10の外側に向かって立設されている。三相バスバー104a〜104cの一端部は、給電端子29a〜29cに対して、例えば溶接により接続される。また、図6に示すように、三相バスバー104a〜104cの他端部は、パワー用バスバー103a,103bの端部と平行に配置されて第二バスバー用開口54bから露出する。
図7に示すように、アース端子105の固定部105aは、アースボルト106によりモータケース11のフランジ部42に締結固定されている。銅により形成されたアース端子105を直接フランジ部42に締結固定しているので、少ない抵抗値で電源回路のグランドを確保できる。
また、延長部105bのうち、固定部105aとの接続部近傍は、側面断面視で略クランク形状に形成されており、容易に弾性変形可能となっている。これにより、例えば熱膨張や振動等により制御装置50とモータケース11との間に相対位置が変位しても、延長部105bが弾性変形するので、アース端子105への応力集中を回避できる。したがって、制御装置50の耐振動特性、耐熱特性および耐熱衝撃特性を向上させることができる。
モータ駆動ユニット66は、パワー端子67d,67eから入力された直流電源を、三相交流に変換するとともに、所望の通電パターンで三相端子67a,67b,67cから出力している。
モータ駆動ユニット66の外側の主面には、例えばシリコーンゴムにより形成された放熱シート68が貼付されている。
図4に示すように、凹部52aに対応した位置には、モータ制御ユニット71が配置される。モータ制御ユニット71は、例えばガラスエポキシに配線がプリントされた略矩形板状の多層基板72に、不図示の電子素子が実装されて形成されている。モータ制御ユニット71の多層基板72には、第二主面52から立設された信号系ターミナルバスバー101a〜101d(図6参照)の他端部、パワー用バスバー103a,103b(図6参照)の一部分(以下、総称して「バスバー100の突出端子100a」という。)、およびモータ駆動ユニット66の端子列67の端部67Aが挿通されるスルーホール72bが複数形成されている。
一対の位置決めピン59b,59cのうち、一方の位置決めピン59bは壁部59aと一体的に設けられており、他方の位置決めピン59cは壁部59aの側方に設けられている。一対の位置決めピン59b,59cは、それぞれ壁部59aと同等の高さとなるように形成されている。
モータ制御ユニット71は、以下のようにしてベース部54に取り付けられる。すなわち、図8に示すように、まず、多層基板72をベース部54の第二主面52に対して傾斜させた状態で、多層基板72の切欠き部73,73内に位置決めピン59b,59cを当接させる。
次いで、多層基板72をベース部54の第二主面52に向かって移動させつつ、多層基板72の各スルーホール72bに複数のバスバー100の突出端子100a、およびモータ駆動ユニット66の端子列67の端部67Aを挿通する。
ここで、本実施形態においては、図6に示すように、カラー部材57a〜57dのうち、コネクタ部側に設けられたカラー部材57a,57bは、コネクタ部58を挟んで対称に設けられており、コネクタ部58周りに均等配置されている。したがって、図3に示すように、カラー部材57a,57bにボルト111をそれぞれ挿通し、制御装置配設部40に締結したときに、コネクタ部58周りに均等に締結荷重が発生する。これにより、コネクタ部58周りに環状に配されたシール部材56は、ハウジング10のフランジ部42とベース部54のシール面55とにより、全周にわたって略均等に潰される。したがって、コネクタ部58周りの全周にわたって、高いシール性を確保できる。
なお、カラー部材57a〜57dを、図6に示す4つのカラー部材57a〜57dを結んだ領域の内側に配置してもよい。これによっても、ボルト111(図3参照)の締結荷重を略均一に発生させて、高いシール性を確保できる。
一対のリード部87a,87bは、側面視で略クランク形状に形成されている。一対のリード部87a,87bの先端は、第三バスバー用開口54c内に配置されて、例えばプロジェクション溶接等によりパワー用ターミナルバスバー102a,102bに接続される。
導線83の一端部83aおよび他端部83bは、側面視で略クランク形状に形成されており、第三バスバー用開口54c内に配置されて、例えばプロジェクション溶接等によりパワー用ターミナルバスバー102aおよびパワー用バスバー103aに接続される。
一対のガイド溝61,61内には、導線83の一端部83aおよび他端部83bがそれぞれ配置可能となっている。導線83の一端部83aおよび他端部83bは、それぞれ一対のガイド溝61,61内に配置されることで位置決めされるので、パワー用ターミナルバスバー102aおよびパワー用バスバー103aに対してチョークコイル81の導線83を容易に精度よく溶接することができる。
カバー部材46は、例えば鉄(炭素鋼)やアルミニウム、銅等の金属材料により形成されている。特に、カバー部材46は、熱伝導率が高く、軽量かつ廉価なアルミニウムにより形成されるのが望ましい。カバー部材46は、制御装置配設部40に対応して中心軸O周りに矩形枠状に配置された周壁47と、軸方向に面する底壁48とにより、略バスタブ状に形成されている。カバー部材46の周壁47と制御装置配設部40との間には、周方向の全周にわたってOリング99が配置されている。Oリング99は、カバー部材46の周壁47の先端面に形成されたリング溝47a(図2参照)に嵌め込まれるとともに、ボルト111によりカバー部材46を締結する際にわずかに潰されることでシール性を発揮する。これにより、制御装置配設部40とカバー部材46との間のシール性が確保される。
ここで、図2に示すように、制御装置50の第一主面51側に取り付けられたモータ駆動ユニット66は、カバー部材46の底壁48の内側面48aに、放熱シート68を介して接触するようになっている。これにより、モータ駆動ユニット66は、放熱シート68を介してカバー部材46に熱を伝達させて、効率よくカバー部材46の冷却フィン49から放熱できる。
また、カバー部材46は、ハウジング10の制御装置配設部40に締結固定されるため、制御装置50で発生した熱は、カバー部材46の冷却フィン49を介して放熱されるとともに、カバー部材46に比べて体積が大きく、熱伝導率の高いアルミニウム製のハウジング10側にも熱引きされて拡散されるため、制御装置50の冷却性能をさらに高めることができる。
したがって、バスバーユニット本体53に雑防素子80を設けたときの電動モータ70の大型化を防止できる。
さらに、カバー部材46は、ハウジング10の制御装置配設部40に締結固定されるため、制御装置50で発生した熱は、カバー部材46の冷却フィン49から放熱されるとともに、カバー部材46に比べて体積が大きく、熱伝導率の高いアルミニウム製のハウジング10側にも熱引きされて拡散されるため、制御装置50の冷却性能をさらに高めることができる。
図9は、第二実施形態に係る電動モータ70の中心軸Oを含む側面断面図である。
続いて、第二実施形態にかかる電動モータ70について説明する。
第一実施形態の電動モータ70は、コネクタ部58がベース部54の第二主面52からモータケース11の底部13側に向かって立設されていた(図2参照)。
これに対して、図9に示すように、第二実施形態の電動モータ70は、コネクタ部58がベース部54の第一主面51からモータケース11の底部13とは反対側に向かって立設されている点で、第一実施形態とは異なっている。なお、第一実施形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
第二実施形態によれば、コネクタ部58は、ベース部54における第一主面51から軸方向に沿って立設されているので、バスバーユニット本体53が径方向に大型化するのを抑制しつつコネクタ部58を配置することができる。また、このとき、コネクタ部58の開口は軸方向におけるカバー部材46よりも外側を向いているので、不図示の外部電源から導出された不図示のハーネスを軸方向におけるカバー部材46よりも外側からコネクタ部58に接続できる。
10 ハウジング
11 モータケース
20 ブラシレスモータ(モータ部)
21 ステータ
31 ロータ
40 制御装置配設部
42 フランジ部
43 貫通孔
46 カバー部材
46a 貫通孔
49 冷却フィン
50 制御装置
51 第一主面(一方側面)
52 第二主面(他方側面)
53 バスバーユニット本体
54 ベース部
58 コネクタ部
66 モータ駆動ユニット
68 放熱シート
70 電動モータ
71 モータ制御ユニット
80 雑防素子
81 チョークコイル(雑防素子)
87 Xコンデンサ(雑防素子)
88 平滑コンデンサ(雑防素子)
90 ポンプ部
100 バスバー
Claims (7)
- 金属製のハウジングの一部を構成するモータケースの内部に設けられたステータと、前記ステータの径方向の内側において回転自在に軸支されたロータと、を備えたモータ部と、
前記モータケースにおける軸方向の端部に一体的に連結する制御装置と、
を備えた電動モータであって、
前記制御装置は、
内部に複数のバスバーが配線されたベース部と、前記ベース部に一体的に設けられて前記ハウジングの外部に導出されたコネクタ部と、を有するバスバーユニット本体と、
前記モータ部を駆動するモータ駆動ユニットと、
前記モータ駆動ユニットを制御するモータ制御ユニットと、
を備え、
前記モータケースにおける前記軸方向の一方側の端部には、前記制御装置を取り付けるための制御装置配設部が設けられ、
前記ハウジングの一部を構成し、前記軸方向の一方側から前記制御装置配設部を覆蓋するように、前記制御装置配設部に締結固定される金属製のカバー部材を備え、
前記ベース部の前記軸方向における前記カバー部材側の一方側面に前記モータ駆動ユニットが取り付けられ、前記ベース部の前記軸方向における前記カバー部材側とは反対側の他方側面に前記モータ制御ユニットが取り付けられ、
前記モータ駆動ユニットと前記カバー部材との間には、放熱シートが挟持され、
前記カバー部材の前記モータケースとは反対側の面には、冷却フィンが設けられていることを特徴とする電動モータ。 - 請求項1に記載の電動モータであって、
前記ハウジングには、前記コネクタ部に対応する位置に貫通孔が設けられ、
前記コネクタ部は、前記ベース部の前記一方側面および前記他方側面のいずれかに一体的に設けられるとともに前記軸方向に沿って立設され、前記貫通孔を通じて前記ハウジングの外部に導出されていることを特徴とする電動モータ。 - 請求項2に記載の電動モータであって、
前記ベース部の前記一方側面上に、前記制御装置を構成する雑防素子が設けられていることを特徴とする電動モータ。 - 請求項2または3に記載の電動モータであって、
前記制御装置配設部には、前記径方向の外側に向けて張り出すフランジ部が設けられ、
前記コネクタ部は、前記ベース部における前記軸方向の他方側面から前記軸方向に沿って立設され、
前記フランジ部には、前記貫通孔が形成され、
前記コネクタ部は、前記貫通孔を通じて前記ハウジングの外部に導出されていることを特徴とする電動モータ。 - 請求項2または3に記載の電動モータであって、
前記コネクタ部は、前記ベース部における前記軸方向の一方側面から前記軸方向に沿って立設され、
前記カバー部材には、前記貫通孔が形成され、
前記コネクタ部は、前記貫通孔を通じて前記ハウジングの外部に導出されていることを特徴とする電動モータ。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の電動モータであって、
前記モータケースにおける前記軸方向の他方側の端部にポンプ部が一体的に連結されて電動ポンプが形成され、
前記電動ポンプの駆動源であることを特徴とする電動モータ。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の電動モータと、
前記モータケースにおける前記軸方向の他方側の端部に一体的に連結するポンプ部と、
を備えたことを特徴とする電動ポンプ。
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