JP4400487B2 - ポンプ用モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータ、特に自動車等の車両に搭載されるポンプに好適なポンプ用モータに関する。

近年、例えば自動車では、油圧源を構成する電動ポンプを搭載して、このポンプを適宜動作させることにより、省エネルギーを図ることが考えられている。また、電動ポンプを用いることにより、アイドルストップ等でエンジンが停止しているときも、トランスミッション等の駆動系への油圧供給を行って当該駆動系の動作を支援することができる。このような車載用の電動ポンプに対してはコンパクト化・低コスト化の要請があり、そのため、例えば下記特許文献１に記載されているように、ポンプとモータとを一体化してコンパクトにするとともに、部品点数を減らすことが提案されている。すなわち、従来のポンプ用モータは、シャフトを有するロータと、ステータコア及びこのコアに巻回されたステータ巻線とを備えたモータ本体を有し、シャフトの一端部側にポンプのロータ部を一体的に組み付けることにより、そのコンパクト化及び部品点数の削減が図られている。

特開２００２−３１０６５号公報（第３〜４頁、図１）

ところで、上記のような従来のポンプ用モータでは、そのモータ本体の駆動制御を行うコントローラをモータ本体側に組み込んで、これらのコントローラとモータ本体とを一体化することにより、自動車等への組付作業を容易に行うことができ、しかもモータ本体とコントローラとを繋ぐワイヤハーネスを省略した、部品点数がより少なくてコスト安価なモータを構成することが検討されている。
ところが、上記のような従来のポンプ用モータは、一般的に、三相ブラシレスモータが使用されており、各相のステータ巻線毎にコントローラとの電気的な接続を行う必要がある。このため、各ステータ巻線とコントローラとの接続スペースをモータに確保することが要求されて、コンパクトなモータを構成することが難しいという問題点があった。特に、上記のような車載用途のポンプ用モータの場合、モータの径方向寸法の制限が非常に厳しく、三相分の上記接続スペースを確保することができずに、モータ本体とコントローラとを一体化することが困難であった。

上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、径方向寸法を大きくすることなく、モータ本体とコントローラとを一体化することができ、よって自動車等への組付作業を容易に行え、かつコンパクトでコスト安価なポンプ用モータを提供することを目的とする。

本発明は、シャフトを有するロータと、ステータコア及びこれに巻回されたステータ巻線とを備えたモータ本体を具備し、当該モータ本体の軸方向の一端側に設けられるポンプを、前記シャフトによって駆動するポンプ用モータであって、
前記軸方向の他端側に設けられ、基板を有し、前記モータ本体の駆動制御を行うコントローラと、
前記モータ本体の軸周りに枠状の形状を成す基部、当該基部上に設けられた複数の取付部、及び、前記ステータコアと前記ステータ巻線との間に配置されるボビン部を有する合成樹脂製のインシュレータと、
前記複数の取付部のうち、前記ステータ巻線の相数に対応する数の取付部にそれぞれ固定され、前記コントローラと前記ステータ巻線とを電気的に互いに接続する導電性部材と、を備え、
前記導電性部材に対して前記基板が前記軸方向にねじ止めされることにより、前記コントローラは前記インシュレータに取り付けられ、かつ、前記ステータ巻線との電気的な接続を成すことを特徴とするものである。

上記のように構成されたポンプ用モータでは、取付部にモータ本体の駆動制御を行うコントローラの基板が取付可能に構成されるとともに、当該コントローラは導電性部材によりステータ巻線に電気的に接続される。これにより、モータの軸方向にコントローラをポンプ及びモータ本体と直列に並べた状態で、上記導電性部材にて電気的に接続することが可能となり、モータの径方向寸法を大きくすることなく、当該コントローラをモータ本体と一体化することができる。

また、インシュレータのボビン部をステータコアとステータ巻線との間に配置したときに、当該インシュレータの取付部に固定された導電性部材にコントローラの基板を取り付けることができるので、モータの部品点数が増加するのを抑えつつ、コントローラのモータ本体との一体化を容易に行うことができる。
また、これにより、インシュレータはコントローラの取付部材になるので、当該取付部材を別途設ける場合に比べてモータの部品点数を削減し、かつモータをコンパクトに構成することができる。しかも、導電性部材に対して基板が軸方向にねじ止めされることにより、コントローラはステータ巻線との電気的な接続を成すので、モータとコントローラとの接続作業を簡単に行って、当該コントローラのモータへの組付作業を簡略化することができる。

また、上記ポンプ用モータにおいて、前記モータ本体は、三相のブラシレスモータであり、かつ前記インシュレータの前記他端部側の外形形状を四角形に構成し、この四角形の四隅のうち三隅に、三相の前記ステータ巻線がそれぞれ接続される三個の前記導電性部材を配置してもよい。
この場合、インシュレータの外形形状を四角形に構成して、この四角形の三隅に、ブラシレスモータの三相のステータ巻線がそれぞれ接続される三個の導電性部材を配置しているので、十分な接続スペースを確保した状態でステータ巻線と導電性部材とを電気的に接続することができる。

本発明によれば、モータの径方向寸法を大きくすることなく、モータ本体とコントローラとを一体化することができるので、自動車等への組付作業を容易に行えるとともに、コンパクトでコスト安価なポンプ用モータを構成することができる。

以下、本発明のポンプ用モータの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、自動車等の車両に搭載される車載用途のポンプ用モータに適用した場合を例示して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るポンプ用モータの断面図である。図１において、本実施の形態のポンプ用モータ１は、三相スター結線のＤＣブラシレスセンサレスモータによって構成されたモータ本体２を具備しており、このモータ本体２の軸方向の一端部側及び他端部側には、ポンプ３及びコントローラ４がそれぞれ組み付けられている。
上記モータ本体２は、インナーロータタイプのものであり、モータケース５内にロータ６と、このロータ６の外周外方に設けられたステータ７とを有している。モータケース５は、略四角形の外形形状を有する後述のインシュレータ１６を収納可能なように角筒状に形成されている。また、このモータケース５は、モータ本体２を収容するモータ室を構成する第１筒状部５ａと、コントローラ４を収容するコントローラ室を構成する第２筒状部５ｂと、これらの第１及び第２筒状部５ａ、５ｂの間で当該ケース内側に設けられ、上記モータ室とコントローラ室とを区画する区画部５ｃとを備えている。

上記ロータ６は、ロータコア６ａと、このロータコア６ａからモータ本体２の軸方向に延ばされたシャフト６ｂと、上記コア６ａに外嵌固定された永久磁石からなるロータ磁石６ｃとを備えている。
また、上記ステータ７には、ステータコア７ａと、このコア７ａに巻回されたステータ巻線７ｂとが設けられている。詳細にいえば、ステータコア７ａは、モータ本体２の軸心周りに等間隔に配設された複数、例えば六つのティースを備えており、各ティースには、インシュレータ１５、１６のボビン部１５ａ、１６ａを介在させて、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のいずれかのステータ巻線７ｂが巻回されている。つまり、上記モータ本体２は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相について各々二つのティースを有する三相のモータであり、各相の二つのティースはモータ本体２の軸心に関し互いに点対称の位置に設けられている。
また、シャフト６ｂの他端部側に配置されたインシュレータ１６には、後に詳述するように、上記コントローラ４をモータ１に取り付ける取付機能が付与されており、さらにはコントローラ４から各相のステータ巻線７ｂへの電力供給用ラインを構成する導電性部材が当該インシュレータ１６に一体化されている。

上記ポンプ３は、内接ギヤポンプの一種であるトロコイドポンプであり、上記シャフト６ｂの一端部側に一体的に組み付けられたロータ部８と、このロータ部８を収容したポンプケース９と、このポンプケース９の軸端面に取り付けられたポンププレート１０とを備えている。
上記ロータ部８には、外周に歯部が形成されたインナーギヤ８ａと、このインナーギヤ８ａの歯部と噛み合う歯部が内周に形成されたアウターギヤ８ｂとが設けられている。インナーギヤ８ａは、シャフト６ｂに一体回転可能に取り付けられている。一方、アウターギヤ８ｂはポンプケース９内に回転自在に設けられており、インナーギヤ８ａがシャフト６ｂの回転に応じて回転すると、これらのインナーギヤ８ａとアウターギヤ８ｂとの間でポンプ作用が生じる。そして、このポンプ作用により、ポンププレート１０に形成された吸入口（図示せず）から上記ギヤ８ａ、８ｂ間に入れられた油が、同プレート１０に設けられた図示しない吐出口を介して上記車両の各部に供給される。このように、モータ本体２とポンプ３とはシャフト６ｂを共有して一体化されており、これにより、コンパクト化及び部材点数の低減化を達成している。

また、ポンプケース９は、上記モータケース５の第１筒状部５ａに圧入されることにより、当該モータケース５に取り付けられている。また、ポンプケース９とポンププレート１０との間には、シール部材１１が設置されており、ポンプ３内の油が外部に漏れ出るのを防いでいる。さらに、ポンプケース９とシャフト６ｂとの間には、シール部材１２が設けられており、ポンプ３内の油がモータ本体２側に漏れ出るのを防いでいる。また、ポンプケース９には、シャフト６ｂの一端部側を支承する玉軸受１３が取り付けられており、モータケース５の区画部５ｃに設置されてシャフト６ｂの他端部側を支承する玉軸受１４とともに、この玉軸受１３は当該シャフト６ｂを回転自在に支持している。

上記コントローラ４は、モータ本体２の駆動制御を行うものであり、モータケース５の第２筒状部５ｂ及び区画部５ｃと、第２筒状部５ｂの開口端に取り付けられ、この開口端部側を施蓋する蓋部材１７とに囲まれた上記コントローラ室の内部に設置されたプリント回路基板１８を有している。また、このコントローラ４では、そのプリント回路基板１８がモータケース５の側面に取り付けられたコネクタシェル２２内部のコネクタピン２３に接続されており、コントローラ４はコネクタピン２３に接続される図示しないハーネスにて、ＥＣＵやバッテリ等の上記車両側の電気機器（図示せず）に接続可能になっている。
また、上記プリント回路基板１８上には、図１に例示するように、ＩＣやマイクロコンピュータ等により構成されるとともに、上記車両のＥＣＵからの制御指令（電流値指令）を入力するモータ制御部１９と、ＭＯＳＦＥＴ等の電力用スイッチング素子を用いたブリッジ回路を含んで構成されたモータドライバ（モータ駆動部）２０とが実装されている。そして、コントローラ４では、モータ制御部１９が入力した電流値指令に基づいて、上記ブリッジ回路の各スイッチング素子をオン／オフ動作させることにより、モータドライバ２０は、モータ本体２のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各ステータ巻線７ｂに対して、バッテリ（図示せず）からの電圧を印加する。これにより、モータ本体２では、各ステータ巻線７ｂに電流が流れて、当該モータ本体２はポンプ３を回転駆動する。

上記インシュレータ１５、１６は、電気絶縁性を有する合成樹脂（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や６６ナイロン）にて成形により作製されたものであり、モータ本体２の相異なる軸方向側に上記ボビン部１５ａ、１６ａが形成されている。
詳細にいえば、インシュレータ１５では、そのボビン部１５ａがリング状の基部からモータ本体２の軸方向の他端部側に延ばされており、当該ボビン部１５ａはモータ本体２の軸方向の一端部側からステータコア７ａに被せられている。
一方、インシュレータ１６は、図２及び図３も参照して、そのボビン部１６ａが略四角形の外形形状を有する枠状（額縁状）の基部１６ｂからモータ本体２の軸方向の一端部側に延ばされている。そして、このボビン部１６ａは、上記モータケース５の区画部５ｃに形成された貫通孔（図示せず）を通して、モータ本体２の軸方向の他端部側からステータコア７ａに被せられており、ボビン部１５ａ、１６ａの各端部がステータコア７ａの軸方向の中央部で互いに挿嵌されることにより、上記ティース毎のステータ巻線７ｂの巻枠を構成している。また、このように、ボビン部１５ａ、１６ａにて巻枠が構成されているので、ステータコア７ａとステータ巻線７ｂとの間の絶縁耐力を高めるとともに、耐熱絶縁被覆導線にて構成された当該ステータ巻線７ｂの被覆がステータコア７ａにて傷付けられるのを確実に防げるようになっている。なお、インシュレータ１６は一体型としてステータコア７ａに被せられた上にステータ巻線７ｂが巻かれるようにしてもよい。

また、インシュレータ１６には、その基部１６ｂからモータ本体２の軸方向の他端部側に突出するように延設されたブロック状の取付部１６ｃが基部１６ｂの略四角形の四隅に形成されている。そして、各取付部１６ｃではその軸方向他端部側の端面が平坦に形成され、この端面には上記プリント回路基板１８（図１）がボルト２１（図１）によって着脱可能に取り付けられている。
さらに、インシュレータ１６では、上記四隅に設けられた取付部１６ｃのうち、三隅の取付部１６ｃに上記導電性部材としてのバスバー２４が埋込成形によって一体的に構成されている。そして、インシュレータ１６にプリント回路基板１８が取り付けられたときに、当該回路基板１８に実装されたモータドライバ２０とステータ巻線７ｂとが三隅に設けられたバスバー２４によって相毎に電気的に接続されるようになっている。つまり、図２の右上、右下、及び左下のバスバー２４には、例えばＵ、Ｖ、及びＷ相のステータ巻線７ｂがそれぞれ繋げられており、各相のステータ巻線７ｂは対応するバスバー２４を介してモータドライバ２０に電気的に接続されている。

具体的には、上記の各バスバー２４は、図４も参照して、取付部１６ｃの端面と同一面上に設けられ、モータドライバ２０（図１）に繋げられた配線部分１８ａ（図１）に接続される接続面２４ａと、この接続面２４ａに連続的に設けられ、かついずれかの相のステータ巻線７ｂに接続される端部２４ｂ１が形成された略Ｊ字状の接続片２４ｂとを具備している。また、各バスバー２４は、図３に示すように、その接続面２４ａと端部２４ｂ１を除く、ほとんどの部分が取付部１６ｃ内に埋め込まれた状態で、インシュレータ１６に一体成形されている。
また、接続面２４ａは、矩形状に形成されており、その中央部分にはボルト２１（図１）が挿通される孔部が設けられている。また、この接続面２４ａの裏側には、ボルト２１が螺着されるナット２４ｃが予め固着され、バスバー２４と一体化されており、ボルト２１をナット２４ｃに連結したときに、上記配線部分１８ａが接続面２４ａに当接した状態で、プリント回路基板１８（図１）がインシュレータ１６に取り付けられる。尚、図２の左上の取付部１６ｃには、ナット２５だけが埋設されており、プリント回路基板１８は、インシュレータ１６の四隅で固定されるようになっている。

また、上記接続片２４ｂでは、その端部２４ｂ１に、対応するステータ巻線７ｂの先端部が固着されている。つまり、ステータ巻線７ｂの先端部は上記区画部５ｃに形成された貫通孔及び枠体状の基部１６ｂの径方向内側の開口部分を通して、上記コントロール室の内部に引き出された後、さらに、被覆が剥がされた状態で、当該先端部は上記基部１６ｂの一辺上で当該一辺の表面から突出形成された端部２４ｂ１に巻回されている。そして、これらの先端部と端部２４ｂ１とは、ＴＩＧ溶接等の溶接あるいは超音波接合等を用いて互いに固着されることにより、三相のステータ巻線７ｂが三個のバスバー２４にそれぞれ接続されて、モータドライバ２０に繋がれている。
なお、上記の溶接あるいは接合の代わりに、先端をＵ字形に形成してヒュージングによって接続してもよい。

以上のように、本実施の形態では、インシュレータ１６の軸方向他端部側に、コントローラ４のプリント回路基板１８を取付可能な取付部１６ｃを設けている。また、この取付部１６ｃにバスバー（導電性部材）２４を一体的に構成して、当該バスバー２４によってプリント回路基板１８と各相のステータ巻線７ｂとを電気的に接続している。これにより、ポンプ用モータ１の径方向寸法を大きくすることなく、ポンプ３、モータ本体２、及びコントローラ４をこの順番でモータ本体２の軸方向に直列に配置して、コントローラ４を三相のモータ本体２と一体化することができ、自動車等への組付作業を容易に行えるポンプ用モータ１を構成することができる。また、インシュレータ１６に一体的に構成されたバスバー２４を用いて、モータ本体２とコントローラ４とを電気的に接続して一体化しているので、コントローラ４をモータ本体２側に取り付けるための構成部材をポンプ用モータ１に別途設ける必要がなく、さらにはこれらのモータ本体とコントローラとをワイヤハーネスにて接続した従来例に比べて、当該ワイヤハーネスを省略して部品点数を削減することができ、コスト安価でコンパクトなポンプ用モータを構成することができる。

また、本実施の形態では、インシュレータ１６の基部１６ｂの外形形状を、略四角形に構成するとともに、この四角形の三隅に、三相のステータ巻線７ｂがそれぞれ接続される三個のバスバー２４を配置しているので、十分な接続スペースを確保した状態で、各相のステータ巻線７ｂをバスバー２４の端部２４ｂ１に容易に接続することができる。しかも、バスバー２４を上記三隅に分散配置しているので、その接続面２４ａの大きさ、つまりコントローラ４（プリント回路基板１８）との電気的な接触面積を十分に確保することができる。また、基部１６ｂを枠体状に構成することにより、モータ本体２の軸方向寸法を大きくすることなく、当該基部１６ｂ、ひいてはインシュレータ１６をモータケース５の区画部５ｃに取り付けることが可能となるとともに、各相のステータ巻線７ｂの先端部を、基部１６ｂの径方向内側の開口部分の自由な位置で上記コントロール室の内部側に引き出すことができ、バスバー２４の端部２４ｂ１との接続作業を簡単化することができる。

尚、上記の説明では、車載用途のポンプ用モータに適用した場合について説明したが、本発明は、モータ本体の駆動制御を行うモータドライバがシャフトの他端部側に設けた取付部に取付可能に構成され、かつモータ本体の軸方向端面に導電性部材を設けて、この導電性部材を使用してモータドライバとステータ巻線とを電気的に接続したものであればよく、結線方式、相数や極数等のモータ形式やその用途等は上記のものに何等限定されない。また、モータのシャフトに直結されるポンプは、トロコイドポンプに限定されない。但し、前記のようなトロコイドポンプやインボリュート、パラコイド、ハイポサイクロイド等の内接ギヤポンプを用いる場合の方が、他のポンプ形式のものに比べて、モータを内蔵したポンプユニットを容易に低騒音のものに構成することができる点で好ましい。

また、上記の説明では、インシュレータにコントローラのプリント回路基板が取り付けられる取付部を設けるとともに、この取付部とバスバーとを一体的に構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば取付部とは、異なる位置で基部に設けた導電性部材にてステータ巻線とコントローラとを電気的に接続する構成でもよい。但し、上記実施の形態のように、取付部とバスバーとを一体的に構成するとともに、バスバーのコントローラ側との接続面を取付部の端面と同一面上に露出させる場合の方が、モータ本体に本来的に設けられている上記インシュレータをコントローラ及び上記導電性部材の取付部材として兼用させることができ、モータの部品点数が増加するのを抑えることができる点で好ましい。さらに、インシュレータとコントローラとを連結したときに、導電性部材の接続面がコントローラに電気的に接続されるので、これら導電性部材とコントローラとの電気的な接続作業を省略することができ、当該コントローラのモータへの組付作業をより簡略化することができる点でも好ましい。

また、上記の説明では、略四角形の外形形状の基部を有するインシュレータと、これを収納する角筒状のモータケースを用いた場合について説明したが、インシュレータ及びモータケースの形状は上記のものに何等限定されない。例えばインシュレータの基部の外形形状を正四角形に形成するとともに、この正四角形に外接する外接円状の断面形状を有する円筒状のモータケースを用いることもできる。

本発明の一実施の形態に係るポンプ用モータの断面図である。 図１に示したコントローラ側から見たときのインシュレータの平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２に示したバスバーの拡大斜視図である。

符号の説明

１ ポンプ用モータ
２ モータ本体
３ ポンプ
４ コントローラ
６ ロータ
６ｂ シャフト
７ａ ステータコア
７ｂ ステータ巻線
８ （ポンプの）ロータ部
１６ インシュレータ
１６ａ ボビン部
１６ｃ 取付部
２４ バスバー（導電性部材）
２４ａ 接続面

Claims (2)

1. シャフトを有するロータと、ステータコア及びこれに巻回されたステータ巻線とを備えたモータ本体を具備し、当該モータ本体の軸方向の一端側に設けられるポンプを、前記シャフトによって駆動するポンプ用モータであって、
   前記軸方向の他端側に設けられ、基板を有し、前記モータ本体の駆動制御を行うコントローラと、
   前記モータ本体の軸周りに枠状の形状を成す基部、当該基部上に設けられた複数の取付部、及び、前記ステータコアと前記ステータ巻線との間に配置されるボビン部を有する合成樹脂製のインシュレータと、
   前記複数の取付部のうち、前記ステータ巻線の相数に対応する数の取付部にそれぞれ固定され、前記コントローラと前記ステータ巻線とを電気的に互いに接続する導電性部材と、を備え、
   前記導電性部材に対して前記基板が前記軸方向にねじ止めされることにより、前記コントローラは前記インシュレータに取り付けられ、かつ、前記ステータ巻線との電気的な接続を成すことを特徴とするポンプ用モータ。
2. 前記モータ本体は、三相のブラシレスモータであり、かつ
   前記インシュレータの前記他端側の外形形状を四角形に構成し、この四角形の四隅のうち三隅に、三相の前記ステータ巻線がそれぞれ接続される三個の前記導電性部材を配置した請求項１に記載のポンプ用モータ。

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