JP6297312B2 - 電動モータおよび電動ポンプ - Google Patents

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Description

この発明は、電動モータおよび電動ポンプに関するものである。
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に、電動モータを備えた電動ポンプが使用される。
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。
ところで、電動ポンプは、例えば車両のエンジンルーム内やギヤボックスの近傍等に搭載されることから、レイアウトに制約を受けることがある。したがって、電動モータおよび電動ポンプには、更なる小型化が要求されている。
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。
特開2004−353536号公報
しかしながら、従来技術にあっては、コンデンサなどの大型部品を収容空間の凹部内に収納すると記載されているのみで、モータ部を駆動するモータ駆動ユニットや、モータ駆動ユニットを制御するモータ制御ユニット、雑防素子、コネクタ部等、制御装置を構成する各部品の位置関係については具体的に記載がされていない。したがって、従来技術の電動モータおよび電動ポンプにおいては、更なる小型化の余地があるといえる。
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型化できる電動モータおよびこの電動モータを備えた電動ポンプの提供を課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に係る電動モータは、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している。
この構成によれば、ベース部の一方側面にモータ駆動ユニットが取り付けられ、ベース部の他方側面にモータ制御ユニットが取り付けられているので、ベース部の一方側面および他方側面のいずれかの面のみにモータ駆動ユニットおよびモータ制御ユニットを取り付けた場合よりも、ベース部の一方側面および他方側面の面積を小さくすることができ、ベース部の外形を小型化できる。また、ベース部の内部に複数のバスバーが配線されているので、ベース部の一方側面および他方側面において、モータ駆動ユニットおよびモータ制御ユニットを迂回しつつバスバーが配線された場合よりも、ベース部の外形を小型化できるとともにベース部を薄型化できる。したがって、電動モータを軸方向および径方向に小型化できる。
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2に係る電動モータは、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している。
この構成によれば、コネクタ部は、ベース部の一方側面および他方側面のいずれかに一体的に設けられて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が径方向に大型化するのを抑制しつつコネクタ部を配置することができる。したがって、電動モータを径方向に更に小型化できる。
また、本発明の請求項3に係る電動モータは、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している。
この構成によれば、ベース部を挟んでコネクタ部とは反対側の面は、デッドスペースとなっているため、このデッドスペースを有効活用して雑防素子を設けることができる。したがって、バスバーユニット本体に雑防素子を設けたときの電動モータの大型化を防止できる。
また、本発明の請求項4に係る電動モータは、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している。
この構成によれば、コネクタ部は、ベース部における軸方向の他方側面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が前記径方向に大型化するのを抑制しつつコネクタ部を配置することができる。また、このとき、コネクタ部の開口は軸方向の他方側を向いているので、外部電源から導出されたハーネスを軸方向の他方側からコネクタ部に接続できるため、コネクタ部と周辺の機器との干渉を防止できる。
また、本発明の請求項5に係る電動モータは、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している。
この構成によれば、コネクタ部は、ベース部における軸方向の一方側面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が前記径方向に大型化するのを抑制しつつコネクタ部を配置することができる。また、このとき、コネクタ部の開口は軸方向の一方側を向いているので、外部電源から導出されたハーネスを軸方向の一方側からコネクタ部に接続できるため、コネクタ部と周辺の機器との干渉を防止できる。
また、本発明の請求項に係る電動モータは、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している。
また、本発明の請求項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。
本発明によれば、ベース部の一方側面にモータ駆動ユニットが取り付けられ、ベース部の他方側面にモータ制御ユニットが取り付けられているので、ベース部の一方側面および他方側面のいずれかの面のみにモータ駆動ユニットおよびモータ制御ユニットを取り付けた場合よりも、ベース部の一方側面および他方側面の面積を小さくすることができ、ベース部の外形を小型化できる。また、ベース部の内部に複数のバスバーが配線されているので、ベース部の一方側面および他方側面において、モータ駆動ユニットおよびモータ制御ユニットを迂回しつつバスバーが配線された場合よりも、ベース部の外形を小型化できるとともにベース部を薄型化できる。したがって、電動モータを軸方向および径方向に小型化可能となる。
第一実施形態に係る電動ポンプの斜視図である。 電動ポンプの中心軸を含む側面断面図である。 ハウジングの分解斜視図である。 制御装置をモータケースの内側から見たときの外観斜視図である。 制御装置をモータケースの外側から見たときの外観斜視図である。 バスバーユニット本体を第二主面側から見たときの平面図である。 図6のA−A線に沿った断面図である。 モータ制御ユニットの取り付け説明図である。 第二実施形態に係る電動モータの中心軸を含む側面断面図である。
(第一実施形態)
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。
ハウジング10は、金属材料からなっており、本実施形態ではアルミニウム材料をダイキャスト加工することによって形成されている。このハウジング10は、軸方向の一方側に開口部12を有し軸方向の他方側に底部13を有する有底筒状のモータケース11と、モータケース11の開口部12側に取り付けられたカバー部材46と、により構成されている。モータケース11の内側にはブラシレスモータ20が配置され、モータケース11の開口部12側である軸方向の端部には、制御装置50が一体的に連結するように配置され、モータケース11の底部13側である他方側の端部(外端面14)にはポンプ部90が一体的に連結するように配置されている。
モータケース11は略円筒状の筒部11aを有しており、筒部11aの内周面にステータ21が接着や圧入等の固定手段により固定されている。ステータ21は、略円筒状のステータコア21aにより形成されている。ステータコア21aは、例えばプレス加工によって周方向に所定数(例えば、本実施形態では9個)に分割された状態で略環状に打ち抜かれた金属板(電磁鋼板)を軸方向に複数枚積層したものであって、コイル26を巻装するためのティース23が放射状に複数(例えば、本実施形態では9本)形成されている。各ティース23間には、不図示のスロットが形成さている。スロットは、周方向に沿って等間隔に9スロット形成されている。各ティース23には、全周に渡って絶縁材であるインシュレータ25がそれぞれ装着され、このインシュレータ25上にU相、V相、W相の三相に対応したコイル26が巻装されている。すなわち、この実施形態のブラシレスモータ20は、U相、V相、W相の三相のコイル26を備えた三相ブラシレスモータとなっている。
各ティース23に巻装されているコイル26の端末部は、モータケース11の開口部12側に向かって引き出され、ここに配置されているバスバーリングユニット28に接続されている。
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。
モータケース11の開口部12側の端部には、モータケース11の開口部12を閉塞するために、鋼板材をプレス成形してなるベアリングホルダ4が設けられている。ベアリングホルダ4の中央部には、バスバーリングユニット28の内側に配置される円筒状のベアリング保持部4aが形成されている。ベアリング保持部4aには、ベアリング5が内嵌されている。
モータケース11の底部13は、軸方向に沿った断面が略矩形状に形成されており、軸方向に所定の厚さを有して形成されている。モータケース11の底部13の中央部には、軸方向に沿って底部13を貫通するシャフト挿通孔13aが形成されている。また、モータケース11の底部13には、筒部11aよりも縮径されたベアリング保持部13bと、ベアリング保持部13bよりも縮径されたシール保持部13cとが、この順番で開口部12側から底部13側に向かって並んで設けられている。ベアリング保持部13bには、ベアリング6が内嵌されている。また、シール保持部13cには、モータケース11内側へのオイルの浸入を防止するためのリング状のオイルシール7が内嵌されている。
ステータ21の径方向の内側には、ロータ31が設けられている。ロータ31は、回転シャフト35と、回転シャフト35の外周面に固定されるロータコア32と、ロータコア32の外周面に周方向に沿って配置される複数のマグネット33と、各マグネット33をロータコア32に保持するためのマグネットカバー33a、マグネットホルダ33bとを備えている。ロータコア32は、ステータ21と同様に、例えばプレス加工によって略環状に打ち抜いた金属板(電磁鋼板)を軸方向に複数枚積層して構成されている。各マグネット33は、ロータコア32の径方向外側において、周方向に磁極が交互に変わるように配置されている。
回転シャフト35は、ベアリングホルダ4に設けられたベアリング5と、モータケース11の底部13に設けられたベアリング6とにより支持されている。これにより、ロータ31は、ステータ21の径方向の内側において、中心軸Oと同軸上に回転自在に軸支される。回転シャフト35の一方端部35aは、モータケース11の開口部12の端部に配置されている。また、回転シャフト35の他方端部35bは、ベアリング6、オイルシール7およびシャフト挿通孔13aに挿通されて、モータケース11の底部13の外端面14よりも外側に突出している。
また、モータケース11の底部13の内部には、底部13における径方向の一側面15a(図1参照)であるモータケース11の外部と、底部13の外端面14とを連通する吸入ポート16および排出ポート17が一体的に形成されている。吸入ポート16および排出ポート17は、モータケース11の底部13の外端面14に一体的に連結するよう設けられたポンプ部90内にそれぞれ連通している。これにより、後述するようにギヤボックス等の被取付体に締結固定された電動ポンプ1を駆動した際、圧送されるオイル自体が熱を持っていても、その熱は吸入ポート16、排出ポート17から金属材料よりなるモータケース11に伝達される。特に、モータケース11を熱伝導率の良いアルミニウム材から形成することにより、オイルの熱を効果的に拡散することができる。
ポンプ部90は、例えば、トロコイドポンプであり、モータケース11の外端面14に取り付けられたポンプケース91と、ポンプケース91内に設けられたインナロータ92およびアウタロータ93と、軸方向の外側からポンプケース91を覆うポンプカバー94と、により形成されている。
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。
インナロータ92は、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、複数(本実施形態では7個)の外歯を有している。インナロータ92は、回転シャフト35の他方端部35bに、例えば、他方端部35bに二方取り加工を行い、インナロータ92を軸方向に相対移動自在、かつ周方向に相対移動不能な状態で支持されている。
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。
互いに噛合するインナロータ92の外歯とアウタロータ93の内歯との間には、ポンプ室95が形成される。ポンプ室95は、インナロータ92およびアウタロータ93の回転に伴って容積が増減するように形成されており、吸入ポート16および排出ポート17と連通している。ポンプ室95は、容積が増大することにより、ポンプ室95外から吸入ポート16を通じてポンプ室95内にオイルを吸引し、容積が減少することにより、ポンプ室95内から排出ポート17を通じてポンプ室95外にオイルを排出している。
ポンプカバー94は、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、軸方向の外側からポンプケース91に、不図示のボルト等により固定されている。ポンプケース91とポンプカバー94との間には、周方向の全周にわたってOリング98が配置されている。これにより、ポンプケース91とポンプカバー94との間のシール性が確保される。
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1に示すように、モータケース11の底部13における径方向の一側面15aには、外側に張り出す電動ポンプ取付部15が形成されている。電動ポンプ取付部15には、取付孔15bが複数形成されている。電動ポンプ1は、取付孔15bに挿通された不図示のボルトをギヤボックス等の被取付体に締結することで、被取付体に取り付けられる。これにより、吸入ポート16および排出ポート17は、被取付体の内部と連通するとともに、オイルを被取付体の内部に圧送可能に構成されている。
図3は、ハウジング10の分解斜視図である。
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は、制御装置50をモータケース11(図3参照)の内側から見たときの外観斜視図であり、図5は、制御装置50をモータケース11(図3参照)の外側から見たときの外観斜視図である。
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は、バスバーユニット本体53を第二主面52側から見たときの平面図である。
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。
複数のバスバー100は、主に信号系ターミナルバスバー101a〜101dと、パワー用ターミナルバスバー102a,102bと、パワー用バスバー103a,103bと、三相バスバー104a〜104cと、アース端子105とを備えており、それぞれ例えば銅等の金属板材を所望の形状に折曲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も同様に、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内に配置されている。また、パワー用ターミナルバスバー102a,102bおよびパワー用バスバー103a,103bは、雑防素子80(図5参照)を介して外部電源とモータ駆動ユニット66(図5参照)とを電気的に接続している。なお、本実施形態では、負極側のパワー用ターミナルバスバー102bおよびパワー用バスバー103bは一体的に形成されてベース部54内に埋設されている。
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。
三相バスバー104a〜104cは、それぞれモータ駆動ユニット66とバスバーリングユニット28の給電端子29a〜29c(いずれも図3参照)とを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。
アース端子105は、電源回路のグランドを確保するための端子であり、モータケース11のフランジ部42(図3参照)に対応した位置において、バスバーユニット本体53の第二主面52から、アース端子用開口54dを通じて外側に露出している。アース端子105は、環状の固定部105aと、負極側のパワー用ターミナルバスバー102bから固定部105aに向かって延びる延長部105bとを備えており、例えば銅等の金属材料により負極側のパワー用ターミナルバスバー102bと一体形成されている。
図7は、図6のA−A線に沿った断面図である。なお、図7においては、制御装置50をモータケース11に取り付けた状態を図示している。
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。
図5に示すように、ベース部54の第一主面51のうち、制御装置配設部40の配設用開口41(図3参照)に対応した領域には、モータ駆動ユニット66が例えばタッピングビス66aにより取り付けられている。モータ駆動ユニット66は、平面視で略矩形状に形成されており、内部に例えば、FET(Field effect Transistor:電界効果トランジスタ)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子が内蔵されている。
モータ駆動ユニット66における第一バスバー用開口54a側の一側面には、端子列67が設けられている。端子列67を構成する一部の端子は、略L字形状に形成されて、複数の貫通孔54eを介して、ベース部54の第一主面51側から第二主面52側に向かって貫通しており、端部67Aが第二主面52から突出している。また、端子列67を構成する端子のうち、3本の三相端子67a,67b,67cは、それぞれ略クランク形状に形成されて、第二バスバー用開口54bから露出する三相バスバー104a〜104cの他端部に電気的に接続される。また、端子列67を構成する端子のうち、2本のパワー端子67d,67eは、それぞれ略クランク形状に形成されて第二バスバー用開口54bから露出するパワー用バスバー103a,103bの端部に接続される。
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6に示すように、ベース部54の第二主面52のうち、制御装置配設部40の配設用開口41(図3参照)に対応した領域には、一段凹んだ凹部52aが形成されている。
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。
ところで、モータ制御ユニット71をベース部54に取り付ける際、多層基板72を位置決めしつつ、スルーホール72bに複数のバスバー100の突出端子100aおよび端子列67の端部67Aを挿通する必要がある。従来は、例えば、ベース部54側に位置決めピンを設け、モータ制御ユニット71側に位置決め孔を設け、位置決めピンを位置決め孔に挿通しつつ、スルーホール72bにバスバー100の突出端子100aおよび端子列67の端部67Aを挿通するという作業を行っていた。しかし、モータ制御ユニット71をベース部54に取り付ける際、モータ制御ユニット71の背面にベース部54側の位置決めピンが隠れてしまうため、位置決め孔に位置決めピンを挿通し難く、作業性に改善の余地があった。
そこで、多層基板72における第一バスバー用開口54a側の縁部72aには、位置決め用の一対の切欠き部73,73を設けている。また、ベース部54には、第一バスバー用開口54aの周縁における多層基板72の縁部72aに対応した位置に壁部59aを設けるとともに、多層基板72の切欠き部73に対応した位置に一対の位置決めピン59b,59cを設けている。
壁部59aは、多層基板72の縁部72aに沿うように延びている。壁部59aは、第二主面52から立設された複数のバスバー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における高さよりも、高くなるように形成されている。
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。
図8は、モータ制御ユニット71の取り付け説明図である。
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。
最後に、各スルーホール72bに挿通された複数のバスバー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、例えばハンダ等により多層基板72に接合するとともに、タッピングビス等によりモータ制御ユニット71をベース部54に固定する。以上で、モータ制御ユニット71のベース部54への取り付けが完了する。このように、モータ制御ユニット71を容易に位置決めしつつ、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を確実に挿通できる。したがって、モータ制御ユニット71をベース部54に取り付ける際に、良好な作業性を確保できる。
図2に示すように、ベース部54の第二主面52におけるハウジング10のフランジ部42に対応した部位には、コネクタ部58が第二主面52からハウジング10の底部13側に向かって、軸方向に沿って立設されている。図6に示すように、コネクタ部58は、略矩形状の開口を有しており、内側に信号系ターミナルバスバー101a〜101dの一端部、およびパワー用ターミナルバスバー102a,102bの一端部が配置されている。図3に示すように、コネクタ部58は、制御装置50を制御装置配設部40に取り付けたときに、フランジ部42の貫通孔43を通じてハウジング10の外部に導出される。
ここで、図4に示すように、ベース部54の第二主面52側には、コネクタ部58の基端部の周辺にシール面55が形成されている。シール面55は、中心軸O(図2参照)と直交する平坦面に形成されている。そして、図3に示すように、ベース部54のシール面55と、ハウジング10のフランジ部42との間には、コネクタ部58周りに環状に配されたシール部材56が挟持されている。シール部材56は、環状のOリングである。シール部材56は、フランジ部42の貫通孔43を囲むように形成されたリング溝44内に嵌め込まれるとともに、ベース部54のシール面55によりわずかに潰される。これにより、シール部材56は、コネクタ部58周りのシール性を確保し、コネクタ部58とフランジ部42の貫通孔43との間隙から浸入した水がシール部材56よりも外側に移動するのを防止している。
図5に示すように、制御装置50は、ベース部54の四隅に、金属材料からなるパイプ状のカラー部材57a〜57dがインサート成形されている。各カラー部材57a〜57dは、円筒状のカラー本体57eとカラー本体57eの軸方向一端部に設けられたフランジ部57fと、を備え、フランジ部57fがベース部54の第二主面52側となるように設けられている。そして、図3に示すように、制御装置50は、各カラー部材57a〜57dにボルト111をそれぞれ挿通して制御装置配設部40に締結することにより、モータケース11における軸方向の開口部12側の端部に一体的に連結される。ここで、各カラー部材57a〜57dのフランジ部57f(図4参照)によって、各カラー部材57a〜57dと制御装置配設部40との接触面積(座面面積)が増大し、両者の締結力が向上するようになっている。
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。
図5に示すように、ベース部54を挟んでコネクタ部58とは反対側の第一主面51上はデッドスペースとなっており、この部位には、制御装置50を構成する複数の雑防素子80が設けられている。各雑防素子80は、例えば、Xコンデンサ87、平滑コンデンサ88,88およびチョークコイル81により構成されている。Xコンデンサ87、平滑コンデンサ88,88およびチョークコイル81は、それぞれ第一主面51上において略バスタブ状に形成された雑防素子収納部60a〜60d内に収納される。
Xコンデンサ87は、主にラジオノイズを抑制するために設けられている。Xコンデンサ87は、例えば略円筒状の電界コンデンサであり、パワー用ターミナルバスバー102a,102b(図6参照)間に設けられている。Xコンデンサ87は、その中心軸線がベース部54の長手方向に沿うように配置されている。Xコンデンサ87におけるモータ駆動ユニット66側の端面からは、一対のリード部87a,87bが略平行に延びている。
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。
平滑コンデンサ88は、ブラシレスモータ20(図2参照)の駆動に伴い生じる電圧の変化を抑制するために設けられている。平滑コンデンサ88は、Xコンデンサ87と同様に、例えば円筒状の電界コンデンサであり、パワー用バスバー103a,103b間に一対設けられている。平滑コンデンサ88は、Xコンデンサ87と同様に、その中心軸線がベース部54の長手方向に沿うように配置されている。平滑コンデンサ88におけるモータ駆動ユニット66側の端面からは、一対のリード部88a,88bが略平行に延びている。一対のリード部88a,88b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88a,88b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バスバー103a,103bに接続される。
チョークコイル81は、主にラジオノイズを抑制するために設けられている。チョークコイル81は、例えばフェライト等の磁性材料からなる円柱状のコア82に、導線83を巻きつけたものであり、パワー用ターミナルバスバー102aとパワー用バスバー103aとの間に設けられている。なお、コア82は、モータ駆動ユニット66側が導線83の巻始め側となっており、モータ駆動ユニット66とは反対側が導線83の巻終わり側となっている。
チョークコイル81の導線83は、一端部83aおよび他端部83bがそれぞれコア82の中心軸線に沿うように、モータ駆動ユニット66側に向かって略平行に延びている。
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。
ところで、チョークコイル81を形成する際、導線83は、その一端部83a側からコア82に巻回される。そして、導線83の他端部83bは、コア82の巻終わり側において屈曲させられて、コア82の巻終わり側とは反対側のモータ駆動ユニット66側(コア82の巻始め側)に引き出される。このとき、導線83はコイル状に巻回されているため、導線83の他端部83bには、導線83の一端部83aから離反する方向にスプリングバックが作用する。これにより、チョークコイル81の導線83の一端部83aおよび他端部83bの位置にズレが生じるため、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に対して導線83を精度よく溶接するのが困難となるおそれがある。
そこで、第三バスバー用開口54cと雑防素子収納部60dとの間に、第三バスバー用開口54c内における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の延在方向に沿うように、一対のガイド溝61,61を設けている。一対のガイド溝61,61は、それぞれ一対の壁61a,61aを立設することにより形成されている。
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。
図3に示すように、カバー部材46は、制御装置配設部40に対して例えばボルト112により締結固定されており、制御装置配設部40および制御装置50を軸方向の外側から覆蓋している。
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。
カバー部材46の底壁48には、ハウジング10の内外を連通する呼吸孔45が設けられている。呼吸孔45は、ハウジング10の内部が、例えば温度上昇に伴う空気の膨張によってハウジング10の外部よりも高圧力となった場合に、圧力をハウジング10の外部に開放するためのものである。
カバー部材46の底壁48の外側面には、複数の冷却フィン49が一体形成されている。冷却フィン49は、制御装置50で発生した熱を放熱している。
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。
(第一実施形態の効果)
第一実施形態によれば、ベース部54の第一主面51にモータ駆動ユニット66が取り付けられ、ベース部54の第二主面52にモータ制御ユニット71が取り付けられているので、ベース部54の第一主面51および第二主面52のいずれかの面のみにモータ駆動ユニット66およびモータ制御ユニット71を取り付けた場合よりも、ベース部54の第一主面51および第二主面52の面積を小さくすることができ、ベース部54の外形を小型化できる。また、ベース部54の内部に複数のバスバー100が配線されているので、ベース部54の第一主面51および第二主面52において、モータ駆動ユニット66およびモータ制御ユニット71を迂回しつつバスバー100が配線された場合よりも、ベース部54の外形を小型化できるとともにベース部54を薄型化できる。したがって、電動モータ70を軸方向および径方向に小型化できる。
また、コネクタ部58は、ベース部54の第二主面52に一体的に設けられて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。したがって、電動モータ70を径方向に更に小型化できる。また、このとき、コネクタ部58の開口はモータケース11の底部13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モータケース11の底部13側からコネクタ部58に接続できるため、コネクタ部58と周辺の機器との干渉を防止できる。
また、ベース部54を挟んでコネクタ部58とは反対側の第一主面51は、デッドスペースとなっているため、このデッドスペースを有効活用して雑防素子80であるXコンデンサ87、平滑コンデンサ88,88およびチョークコイル81を設けることができる。
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。
また、カバー部材46は、金属材料、特にアルミニウム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66は、放熱シート68を介してカバー部材46に接続されているので、モータ駆動ユニット66において発生した熱をカバー部材46に伝導させて、カバー部材46から電動モータ70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70を形成できる。
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。
また、小型化できる電動モータ70をポンプ部90の駆動源として備えているので、小型な電動ポンプ1を形成できる。
(第二実施形態)
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。
図9に示すように、第二実施形態の電動モータ70は、軸方向の外側から制御装置配設部40および制御装置50を覆蓋するカバー部材46を備えている。カバー部材46には、ベース部54の第一主面51から立設されたコネクタ部58に対応する位置に、貫通孔46aが形成されている。コネクタ部58は、貫通孔46aを通じて、ハウジング10の外部に導出される。なお、電動モータ70の底部13から突出する回転シャフト35には、別体として設けられた不図示のポンプ部が接続される。これにより、第二実施形態の電動モータ70は、ポンプ部の駆動源とされる。
ここで、ベース部54の第一主面51側には、コネクタ部58の基端部の周辺にシール面55が形成されている。そして、ベース部54のシール面55と、カバー部材46の底壁48の内側面48aとの間には、コネクタ部58周りに環状に配されたシール部材56が挟持されている。シール部材56は、カバー部材46の貫通孔46aを囲むように形成されたリング溝46b内に嵌め込まれるとともに、ベース部54のシール面55によりわずかに潰される。これにより、シール部材56は、コネクタ部58周りのシール性を確保し、コネクタ部58とカバー部材46の貫通孔46aとの間隙から浸入した水がシール部材56よりも外側に移動するのを防止している。
(第二実施形態の効果)
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。
なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
ハウジング10や、ブラシレスモータ20、制御装置50、雑防素子80、ポンプ部90、バスバー100等の材質や形状等は、各実施形態に限定されない。例えば、バスバー100をアルミニウムにより形成してもよい。また、ハウジング10を鉄(炭素鋼)等の金属材料によって形成してもよい。
また、第一実施形態のポンプ部90では、モータケース11の底部13の内部に吸入ポート16および排出ポート17を形成したが、吸入ポート16および排出ポート17は、モータケース11側に設けることなく、ポンプ部90側に設けるようにしてもよい。具体的には、ポンプケース91を覆うポンプカバー94に、吸入ポート16および排出ポート17を形成してもよい。
また、第一実施形態のポンプ部90は、いわゆるトロコイドポンプであったが、ポンプの方式は第一実施形態に限定されない。例えば、インペラを有する非容積型の再生式ポンプであってもよい。
各実施形態では、コネクタ部58は、軸方向に沿って立設されてハウジング10の外部に導出されていた。これに対して、コネクタ部58は、径方向に沿って立設されてハウジング10の外部に導出されていてもよい。ただし、電動モータ70が径方向に大型化するのを抑制しつつ、デッドスペースを有効活用してコネクタ部58を配置できる点で、各実施形態に優位性がある。
各実施形態では、コネクタ部58の周辺に設けられるシール部材56としてOリングを採用しているが、シール部材56はOリングに限定されない。例えば、シール部材56は、シート状のゴム部材であってもよいし、液体パッキンであってもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
1 電動ポンプ
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 請求項2または3に記載の電動モータであって、
    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。
  5. 請求項2または3に記載の電動モータであって、
    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。
  6. 請求項1からのいずれか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。
  7. 請求項1からのいずれか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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