Electric pump |
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申请号 | JP2009275569 | 申请日 | 2009-12-03 | 公开(公告)号 | JP2011117369A | 公开(公告)日 | 2011-06-16 |
申请人 | Denso Corp; 株式会社デンソー; | 发明人 | OISHI KENICHI; KURODA TOMONOBU; ITO TAKU; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric pump suppressing inclination of a shaft and reducing size in an axial direction. SOLUTION: A stator 50 includes a magnetic material portion 51, and forms a magnetic field by energization to a winding. A rotor 60 is rotatably arranged radially inward of the stator 50, and rotated by receiving the magnetic field formed by the stator 50 when energizing the winding. A shaft 70 is rotated integrally with the rotor 60. Bearing portions 35, 75 rotatably support the shaft 70. By rotation of the shaft, a pump section 12 sucks fluid from a suction port and delivers the fluid from a delivery port. Since the axial center of the first bearing portion 75 is positioned inside an internal area defined by both the axial ends of the magnetic material portion 51 of the stator 50, the inclination of the shaft 70 due to rotation can be suppressed. Also, the size in the axial direction can be reduced in comparison with the case of bearing by both the ends of the rotor 60. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT | ||||||
权利要求 | 磁性材部を有し、巻線への通電により回転磁界を形成するステータと、 前記ステータの径方向内側に回転自在に配置され、前記ステータにより形成された回転磁界を受けて回転するロータと、 前記ロータと一体となって回転するシャフトと、 前記シャフトを回転可能に支持する少なくとも1つの軸受部と、 吸入口および吐出口が形成されるハウジングを有し、前記シャフトの回転により流体を前記吸入口から吸入して前記吐出口から吐出するポンプ部と、 を備え、 少なくとも1つの前記軸受部の軸方向における中心は、前記ステータの前記磁性材部の軸方向における両端により規定される内部領域の内側に位置することを特徴とする電動ポンプ。 少なくとも1つの前記軸受部の軸方向における中心は、前記ステータの軸方向における中心と一致することを特徴とする請求項1に記載の電動ポンプ。 前記軸受部は、第1軸受部および第2軸受部を有し、 前記第1軸受部の軸方向における中心は、前記内部領域の内側に位置し、 前記第2軸受部の軸方向における中心は、前記内部領域の外側に位置することを特徴とする請求項1に記載の電動ポンプ。 前記第1軸受部の軸方向における中心は、前記ステータの前記磁性材部の軸方向における中心と一致することを特徴とする請求項3に記載の電動ポンプ。 前記第2軸受部における径方向のクリアランスは、前記第1軸受部における径方向の軸の傾き量よりも小さくなる様にしていることを特徴とする請求項3または4に記載の電動ポンプ。 前記ポンプ部は、外周に外歯が形成され、前記シャフトと一体となって回転するインナーロータ、および、前記外歯に噛み合わされる内歯が内周に形成されたアウターロータを有し、 前記ハウジングは、前記インナーロータおよび前記アウターロータを回転可能に収容することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動ポンプ。 |
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说明书全文 | 本発明は、電動ポンプに関する。 従来、軸受部により回転可能に支持されたシャフトを巻線への通電で発生する磁界により回転駆動する電動モータが公知である。 例えば、特許文献1の電動オイルポンプでは、オイルポンプのハウジング側にモータの軸受部が設けられている。 また特許文献2では、ロータの軸方向の両側に軸受部が設けられている。 特許文献1の電動モータのシャフトは、1箇所で軸受されている。 また軸受部の軸方向における位置は、ロータおよびステータの軸方向における位置から外れているため、シャフトの傾きに伴うロータの径方向への振れが大きく、モータ性能が安定しない。 また、シャフトの傾きが大きいため、ステータとロータとの間のクリアランスを広く確保する必要があり、モータ出力が低下する。 特許文献2では、ロータの軸方向の両側で軸受しているため、シャフトの傾きは抑制されるものの、軸方向の体格が大きくなる。 請求項1に記載の電動ポンプは、ステータと、ロータと、シャフトと、少なくとも1つの軸受部と、ポンプ部と、を備える。 ステータは、磁性材部を有し、巻線への通電により回転磁界を形成する。 ロータは、ステータの径方向内側に回転自在に配置され、巻線へ通電されるとステータに形成された回転磁界を受けて回転する。 シャフトは、ロータと一体となって回転する。 軸受部は、シャフトを回転可能に支持する。 ポンプ部は、吸入口および吐出口が形成されるハウジングを有する。 またポンプ部は、シャフトの回転により流体を吸入口から吸入して吐出口から吐出する。 本発明は、少なくとも1つの軸受部の軸方向における中心は、ステータの磁性材部の軸方向における両端により規定される内部領域の内側に位置する点に特徴を有している。 巻線に通電することによりステータに形成される回転磁界の内部でシャフトが軸受されるので、シャフトの傾きを抑制することができる。 シャフトの傾きが抑制されるので、ロータの径方向への振れが小さくなり、モータ性能が安定する。 また、ロータの径方向への振れが小さくなるので、ステータとロータとのクリアランスを小さくすることができ、モータの出力を相対的に高めることができる。 さらにまた、ロータの軸方向の両側で軸受している特許文献2と比較して軸方向の体格を小さくすることができる。 請求項2に記載の発明では、少なくとも1つの軸受部の軸方向における中心は、ステータの磁性材部の軸方向における中心と一致する。 これにより、ステータにより形成される回転磁界の略中心で軸受されるので、シャフトの傾きをより抑制することができる。 請求項3に記載の発明では、軸受部は、第1軸受部および第2軸受部を有する。 第1軸受部の軸方向における中心は、内部領域の内側に位置する。 第2軸受部の軸方向における中心は、内部領域の外側に位置する。 内部領域の内側に設けられた第1軸受部、および、内部領域の外側に設けられた第2軸受部の2箇所、すなわち、ステータにより形成される回転磁界の内部と外部とで軸受されるので、シャフトの傾きをより抑制することができる。 請求項4に記載の発明では、第1軸受部の軸方向における中心は、ステータの磁性材部の軸方向における中心と一致する。 これにより、ステータにより形成される回転磁界の略中心でシャフトの傾きをより抑制することができる。 ポンプ部としては、以下の構成を採用することができる。 以下、本発明による電動ポンプを図面に基づいて説明する。 バッテリ84は、電動ポンプ10、スタータ85、オルタネータ86、および電装品87等と接続されている。 スタータ85は、エンジン80のクランク軸に初期回転を付与する。 オルタネータ86は、エンジン80のクランク軸と機械的に接続され、伝達された運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。 変換された電気エネルギーは、バッテリ84に充電される。 電装品87は、空調装置、ヘッドライト、燃料噴射装置等から構成される。 ECU89は、周知のマイクロコンピュータを主体に構成される。 ECU89は、車両の停止時において、エンジン80を自動的に停止させる所謂アイドルストップ制御や、アイドルストップ状態からエンジン80を自動的に始動させる自動始動制御を行う。 また、電動ポンプ10への通電制御等を行う。 なお、図1においては、電動ポンプ10への制御線以外は、煩雑になることを避けるため省略した。 ここで、自動変速装置90の油圧回路構成について図2に示す。 自動変速装置90は、電動ポンプ10、機械式油圧ポンプ91、コントロールバルブ92、発進クラッチ93を含む複数の摩擦係合要素、逆止弁94等を備えている。 電動ポンプ10は、機械式油圧ポンプ91と並列に設けられる。 電動ポンプ10は、バイパス通路96に設けられ、ポンプ部12、モータ部13等を有している。 ポンプ部12とモータ部13とは、シャフト70によって接続されている。 モータ部13は、ドライバ14と接続されている。 電動ポンプ10は、アイドルストップ時に駆動され、発進クラッチ93に油圧を供給する。 上述した通り、本形態では、車両の停止時において、エンジン80を自動的に停止させるアイドルストップ制御を行っている。 エンジン80が停止すると、エンジン80によって駆動される機械式油圧ポンプ91も停止する。 機械式油圧ポンプ91が停止すると、電動ポンプ10がない場合、オイルを摩擦係合要素に供給することができず、油圧が低下する。 発進クラッチ93の油圧が低下した状態からエンジン80を再始動すると、発進クラッチにすべり及び急係合等が起こり、変速ショックが発生する。 そこで、アイドルストップ時に電動ポンプ10を駆動し、コントロールバルブ92を経由して発進クラッチ93へオイルを供給し、発進クラッチ93の油圧を維持することによって、変速ショックを低減することができる。 ここで、電動ポンプ10の詳細を図3、4に基づいて説明する。 ハウジング20は、第1ハウジング21および第2ハウジング31を有している。 第2ハウジング31は、略円柱状に形成される。 第2ハウジング31の軸方向におけるモータ部13側の端部には、円筒形状の筒部32が形成される。 第2ハウジング31の筒部32と反対側の端部には、インナーロータ40およびアウターロータ45を収容するための収容室34が形成される。 また、第2ハウジング31には、シャフト70を回転可能に支持する第2軸受部としての軸受孔35が形成される。 なお、軸受孔35とシャフト70との間に形成される隙間には、後述するオイル室49から漏れ出したオイルが供給されることにより、シャフト70が回転することによる摺動抵抗を低減している。 また、筒部32の底部と後述する第1軸受部75との間には、オイルシール33が設けられている。 これにより、モータ部13側へオイルが流入するのを防いでいる。 第1ハウジング21と第2ハウジング31とは、ボルト30で固定される。 第2ハウジング31の第1ハウジング21との接触面には、Oリング溝37が形成される。 Oリング溝37には、Oリング371が嵌め込まれ、第1ハウジング21と第2ハウジング31との間をシールしている。 また、第2ハウジング31の第1ハウジング21と反対側には、モータ部13を収容するカバー39が被せられる。 第2ハウジング31のカバー39との接触面に形成されたOリング溝38には、Oリング381が嵌め込まれ、第2ハウジング31とカバー39との間の気密性を確保している。 なお、第2ハウジング31およびカバー39は、ポンプ部12のハウジングを構成するとともに、モータ部13のハウジングを構成している。 インナーロータ40とアウターロータ45とは、例えば鉄系の焼結金属等の耐摩耗性に優れる材料により形成され、第2ハウジング31の収容室34と第1ハウジング21とにより形成される空間に回転可能に収容される。 アウターロータ45は、インナーロータ40の径方向外側に略円筒状に形成される。 アウターロータ45の内周には、インナーロータ40の外歯44と噛み合う8つの内歯46が形成される。 インナーロータ40の回転中心と、アウターロータ45の回転中心とは、偏心するように配置され、インナーロータ40とアウターロータ45との間には、間隙部48が形成される。 間隙部48は、第1ハウジング21と第2ハウジング31とに跨って形成されるオイル室49と連通する。 オイル室49は、吸入口23および吐出口24と連通している。 これにより、吸入口23と吐出口24とは、オイル室49および間隙部48を経由して連通している。 モータ部13は、ステータ50およびロータ60等から構成されている。 ロータ60は、ポンプ部12側に開口する有底円筒状に形成され、ステータ50の径方向内側に回転可能に設けられる。 ロータ60は、底部61、及び、底部61の外周に設けられる周壁64を有している。 底部61の中心には孔62が形成される。 孔62には、シャフト70の嵌合部71と反対側の端部が圧入固定される。 これにより、ロータ60とシャフト70とは、一体となって回転する。 周壁64の径方向外側の表面には、マグネット65が貼付されている。 本形態では、ロータ60のマグネット65の軸方向長さは、ステータ50の磁性材部51の軸方向長さと略一致している。 シャフト70は、略円柱状に形成され、軸方向における一方の端部がインナーロータ40のシャフト孔41に挿入され、他方の端部がロータ60に圧入される。 シャフト70のインナーロータ40側の端部には、軸方向に略垂直な平面となるように切り欠かれた2つの切欠面72を有する嵌合部71が形成される。 2つの切欠面72は、切削等により略平行に形成される。 2つの切欠面72の間隔は、インナーロータ40に形成されたシャフト孔41の2つの平面部42の間隔と略同等である。 切欠面72と平面部42とを対応させて嵌合部71をシャフト孔41に嵌め合わせることにより、シャフト70とインナーロータ40との相対回転が規制される。 これにより、シャフト70とインナーロータ40とが一体となって回転する。 シャフト70は、第1軸受部75および第2ハウジング31の軸受孔35の2箇所で軸受されている。 ここで、図3において、軸方向におけるステータ50の磁性材部51の第1ハウジング21側の端部55の位置である仮想線L1、および、磁性材部51の第1ハウジング21と反対側の端部56の位置である仮想線L2を二点鎖線で示した。 また、軸方向における第1軸受部75の中心位置を仮想線L3で示した。 図3に示すように、軸方向における第1軸受部75の中心位置を示す仮想線L3は、仮想線L1と仮想線L2とで規定される領域の内側に位置している。 特に本形態では、仮想線L3は、仮想線L1と仮想線L2の中心に位置している。 また、軸受孔35は、仮想線L1と仮想線L2とで規定される領域の外側に位置している。 さらにまた、第2ハウジング31の軸受孔35とシャフト70との径方向における軸の傾き量は、内輪76および外輪77とボール78での径方向における軸の傾き量よりも小さくなるクリアランスに設定している。 ここで、電動ポンプ10の作動について説明する。 本形態では、シャフト70は、第1軸受部75と軸受孔35の2箇所で軸受されている。 第1軸受部75の軸方向における中心は、ステータ50の磁性材部51の軸方向における中心と略一致している。 すなわち、ステータ50により形成される回転磁界の略中心に第1軸受部75の軸方向における中心が位置しているので、シャフト70の回転に伴う傾きを抑制することができる。 また、軸受孔35は、ステータ50の磁性材部51の軸方向の両端により規定される内部領域の外側に位置している。 これにより、ステータ50により形成される回転磁界の内部と外部とで軸受されるので、シャフト70の回転に伴う傾きをより抑制している。 さらにまた、第2ハウジング31の軸受孔35とシャフト70との径方向におけるクリアランスは、内輪76および外輪77とボール78との径方向における軸の傾き量よりも小さくなる様にクリアランスを設定している。 これにより、シャフト70の傾きをより抑制できるとともに、ボールベアリングである第1軸受部75の内部すきまの設計の自由度が高まる。 以上、詳述したように、第1軸受部75の軸方向における中心は、ステータ50の磁性材部51の軸方向における両端55、56により規定される内部領域の内側、すなわち仮想線L1と仮想線L2との間に位置する。 これにより、巻線への通電によりステータ50に形成される回転磁界の中心でシャフト70が軸受されるので、回転に伴うシャフト70の傾きを抑制することができる。 シャフト70の傾きが抑制されるので、ロータ60の径方向への振れが小さくなり、モータ性能が安定する。 また、ロータ60の径方向への振れが小さくなるので、ステータ50とロータ60とのクリアランスを小さくすることができ、モータの出力を相対的に高めることができる。 さらにまた、ロータ60の軸方向の両側で軸受する場合と比較して、軸方向の体格を小さくすることができる。 特に、本実施形態では、ロータ60の径方向内側に形成される収容空間68を利用して第1軸受部75を設けているので、スペースを有効に利用することができ、小型化に寄与する。 第1軸受部75の軸方向における中心は、ステータ50の磁性材部51の中心と略一致している。 これにより、ステータ50により形成される磁界の略中心で軸受されるので、シャフト70の傾きをより抑制することができる。 また本形態では、第1軸受部75と第2ハウジング31の軸受孔35との2箇所で軸受している。 軸受孔35は、ステータ50の磁性材部51の軸方向における両端55、56により規定される内部領域の外側に位置している。 これにより、ステータ50により形成される回転磁界の内部と外部とでシャフト70が軸受されるので、シャフト70の傾きをより抑制することができる。 さらにまた、軸受孔35とシャフト70との径方向のクリアランスは、第1軸受部75の内部すきまである内輪76および外輪77とボール78との径方向の軸の傾き量よりも小さくなるクリアランスに設定している。 これにより、回転に伴うシャフト70の傾きは、内部領域の外側に位置する軸受孔35とシャフト70とのクリアランスにより規定される。 これにより、シャフトの傾きをより抑制することができる。 また、第1軸受部75における径方向のクリアランスの設計自由度が高まる。 (他の実施形態) 上記実施形態では、第2軸受部は、第2ハウジングに設けられていた。 すなわち、第2軸受部は、ポンプ部側に設けられていた。 他の実施形態では、第2軸受部は、ポンプ部と反対側に設けてもよい。 なお、第2軸受部は、第1軸受部との距離が離れているほどシャフトの傾きを抑制できるので好ましい。 また、上記実施形態では、軸受部は第1軸受部と第2軸受部の2つにより構成されていたが、第1軸受部のみであってもよい。 また、3箇所以上に軸受部を設けてもよい。 軸受部を複数設ける場合、少なくとも1つの軸受部の軸方向における中心がステータの磁性材部の軸方向における端部により規定される内部領域の内側に位置していれば、他の軸受部は内部領域の内側であっても外側であってもよい。 上記実施形態では、インナーロータの歯数が7つであり、アウターロータの歯数が8つの内接式ギアポンプであった。 インナーロータとアウターロータの歯数は、必要とされる吐出量等に応じて適宜変更してもよい。 その場合、アウターロータの内歯の数は、インナーロータの外歯の数より1つ多い数とすればよい。 また、内接式ギアポンプに限らず、シャフトの回転によって流体を送る回転ポンプであれば、どのようなポンプであってもよい。 また、上記実施形態では、電動ポンプは、オイルを送るオイルポンプであったが、ウォーターポンプ等、送られる流体はオイルでなくてもよい。 上記実施形態のモータ部は、ロータの外周にマグネットが貼付された所謂SPMモータであったが、SPMモータに限らず、IPMモータ等のその他のモータであってもよい。 また、ロータにはマグネットが貼付されていたが、磁極数はいくつであってもよい。 また、上記実施形態では、電動ポンプを車両の自動変速装置に用いた。 他の実施形態では、流体を送るポンプであれば、他の分野へ適用することはもちろん可能である。 10:電動ポンプ、12:ポンプ部、13:モータ部、14:ドライバ、20:ハウジング、21:第1ハウジング、23:吸入口、24:吐出口、26:凹部、30:ボルト、31:第2ハウジング、32:筒部、33:オイルシール、34:収容室、35:軸受孔(第2軸受部)、37:Oリング溝、38:Oリング溝、39:カバー、40:インナーロータ、41:シャフト孔、42:平面部、44:外歯、45:アウターロータ、46:内歯、48:間隙部、49:オイル室、50:ステータ、51:磁性材部、53:インシュレータ、55:端部、56:端部、60:ロータ、61:底部、62:孔、64:周壁、65:マグネット、67:内壁、68:収容空間、70:シャフト、71:嵌合部、72:切欠面、80:エンジン、81:駆動輪、82:ドライブシャフト、84:バッテリ、85:スタータ、86:オルタネータ、87:電装品、89:ECU、90:自動変速装置、91:機械式油圧ポンプ、92:コントロールバルブ、93:発進クラッチ、94:逆止弁、96:バイパス通路、97:油圧通路、98:オイルパン、99:ストレーナ |