特開 2025-139883 電動オイルポンプおよび電動オイルポンプの起動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025139883

(43)【公開日】2025-09-29

(54)【発明の名称】電動オイルポンプおよび電動オイルポンプの起動方法

(51)【国際特許分類】

   F04C 15/00 20060101AFI20250919BHJP

   F04C 14/06 20060101ALI20250919BHJP

【ＦＩ】

F04C15/00 L

F04C14/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024038965

(22)【出願日】2024-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】井口 和幸

【テーマコード（参考）】

3H044

【Ｆターム（参考）】

3H044AA02

3H044BB01

3H044BB05

3H044CC12

3H044CC16

3H044DD05

3H044DD18

3H044DD23

3H044DD28

(57)【要約】

【課題】ポンプロータの固着を解消する電動オイルポンプおよび電動オイルポンプの起動方法を提供する。
【解決手段】この電動オイルポンプ（１）は、ポンプロータ（２）と前記ポンプロータ（２）を収容するポンプハウジング（３）とを有するオイルポンプ部（５）と、モータステータ（６）とモータロータ（７）と前記モータステータ（６）および前記モータロータ（７）を収容するモータハウジング（８）とを有するモータ部（９）とを備える。前記モータロータ（７）から突出した回転軸が前記ポンプロータ（２）に接続されており、前記モータステータ（６）に対して前記モータロータ（７）が軸方向にオフセットしている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプロータと前記ポンプロータを収容するポンプハウジングとを有するオイルポンプ部と、
モータステータとモータロータと前記モータステータおよび前記モータロータを収容するモータハウジングとを有するモータ部とを備えた電動オイルポンプであって、
前記モータロータから突出した回転軸が前記ポンプロータに接続されており、
前記モータステータに対して前記モータロータが軸方向にオフセットしている電動オイルポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の電動オイルポンプにおいて、前記モータハウジングと前記ポンプハウジングとが熱伝導率が高い高熱伝導部材を介して接続されている電動オイルポンプ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電動オイルポンプにおいて、前記モータ部は、前記モータロータの位相を検出する位相検出器を有する電動オイルポンプ。

【請求項4】

請求項２に記載の電動オイルポンプにおいて、前記高熱伝導部材は、前記モータハウジングおよび前記ポンプハウジングのいずれか一方と一体に形成されている電動オイルポンプ。

【請求項5】

ポンプロータと前記ポンプロータを収容するポンプハウジングとを有するオイルポンプ部と、
モータステータとモータロータと前記モータステータおよび前記モータロータを収容するモータハウジングとを有するモータ部とを備える電動オイルポンプの起動方法であって、
前記モータステータに対して前記モータロータを軸方向にオフセットさせておき、
前記電動オイルポンプを起動する際のモータ始動時に前記モータステータと前記モータロータとの間に斥力が働く位相で前記モータステータに通電する電動オイルポンプの起動方法。

【請求項6】

請求項５に記載の電動オイルポンプの起動方法において、モータ停止時に前記モータステータと前記モータロータとの間に引力が働く位相で通電し、停止中の前記モータロータの位相を所定の位置に矯正する電動オイルポンプの起動方法。

【請求項7】

請求項５または６に記載の電動オイルポンプの起動方法において、モータ始動前に、前記ポンプロータまたは前記ポンプハウジングを加熱する電動オイルポンプの起動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両等に搭載する電動オイルポンプおよび電動オイルポンプの起動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電動オイルポンプは、例えば車両のオートマチックギア等、各種の油圧作動機器に対して油圧を供給する。電動オイルポンプは、モータにより駆動される。

【0003】

車両に搭載されるなど、広い温度範囲で使用される電動オイルポンプでは、寒冷地での始動時などの低温環境において粘度が増加したオイルによってポンプロータの固着が発生し、ポンプの始動が困難になる場合がある。

【0004】

そこで、固着して起動できないポンプに対して、電動モータを正逆交互に駆動することにより、固着状態を解消する方法がある（例えば、特許文献１）。

【0005】

また、低温起動時に通常作動時の制限を超えた電流で駆動することにより、固着を解消するのに十分なトルクを電動モータに発生させる方法もある（例えば、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－２４９０５９号公報

【特許文献2】特開２００８－２３８８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１のように電動モータを正逆交互に駆動するだけでは、起動と同じ方向のモータの回転力による剪断力しか固着面に与えることができず、固着状態を解消できないことがある。

【0008】

特許文献２のように通常作動時の制限を超えた電流で駆動するには、それに対応可能な回路やモータが必要であり、装置の大型化やコスト増加となる。また、固着面には起動と同じ方向のモータの回転力による剪断力しか与えることができず、固着状態を解消できないことがある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、装置の大型化やコスト増加することなくポンプロータの固着を解消する電動オイルポンプおよび電動オイルポンプの起動方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明に係る電動オイルポンプは、ポンプロータと前記ポンプロータを収容するポンプハウジングとを有するオイルポンプ部と、モータステータとモータロータと前記モータステータおよび前記モータロータを収容するモータハウジングとを有するモータ部とを備える。前記モータロータから突出した回転軸が前記ポンプロータに接続されており、前記モータステータに対して前記モータロータが軸方向にオフセットしている。ここで、「軸方向にオフセット」とは、モータステータの中央位置Ｃ６に対してモータロータの中央位置Ｃ７が軸方向にずれていることをいう。

【0011】

この構成によれば、モータロータの回転軸がモータステータの軸方向にオフセットしているから、起動時に回転軸に軸方向の力が作用して、ポンプロータをポンプハウジングとの固着面から軸方向に剥離させる。これにより、装置の大型化やコスト増加を招くことなく、ポンプロータの固着を効果的に解消し、電動オイルポンプを起動することができる。

【0012】

前記モータハウジングと前記ポンプハウジングとが熱伝導率が高い高熱伝導部材を介して接続されていても良い。

【0013】

この構成によれば、モータステータで発生した熱を高熱伝導部材によりポンプハウジングに伝達し、ポンプロータの固着面の温度を上昇させることで、オイルの粘度を減少させ、ポンプロータの固着力を弱めることができる。

【0014】

前記モータ部は、前記モータロータの位相を検出する位相検出器を有していても良い。

【0015】

この構成によれば、回転角センサ等の位相検出器によってモータロータの位相を把握することで、モータロータの固着面に対して強い軸方向の剥離力を発生させるような通電方法を実施できる。

【0016】

前記高熱伝導部材は、前記モータハウジングおよび前記ポンプハウジングのいずれか一方と一体に形成されていても良い。

【0017】

この構成によれば、部品点数および組立工数を削減することができ、コストを抑えることができる。

【0018】

本発明に係る電動オイルポンプの起動方法は、ポンプロータと前記ポンプロータを収容するポンプハウジングとを有するオイルポンプ部と、モータステータとモータロータと前記モータステータおよび前記モータロータを収容するモータハウジングとを有するモータ部とを備える電動オイルポンプにおいて、前記モータステータに対して前記モータロータを軸方向にオフセットさせておき、モータ始動時に前記モータステータと前記モータロータとの間に斥力が働く位相で通電する。

【0019】

この方法によれば、装置の大型化やコスト増加することなく、モータの回転トルクとは異なる方向である固着した界面を剥離する軸方向の力を発生させることで、モータロータの固着を低コストかつ効果的に解消し、電動オイルポンプを起動することができる。

【0020】

モータ停止時に前記モータステータと前記モータロータとの間に引力が働く位相で通電し、停止中の前記モータロータの位相を所定の位置に矯正しても良い。

【0021】

この方法によれば、モータロータの位相を検出する位相検出器を有していない場合であっても、モータ始動時にモータロータの位相が判明している状態となり、モータロータに軸方向の力を発生させる上述の起動方法を実施できる。

【0022】

モータ始動前に、前記ポンプロータまたは前記ポンプハウジングを加熱しても良い。

【0023】

この方法によれば、モータ始動前からオイルの粘度を減少させ、ポンプロータの固着力を弱めることができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の電動オイルポンプおよび電動オイルポンプの通電方法によれば、モータロータの回転軸がモータステータの軸方向にオフセットしているから、起動時に回転軸に軸方向の力が作用して、ポンプロータをポンプハウジングとの固着面から軸方向に剥離させる。これにより、装置の大型化やコスト増加を招くことなく、ポンプロータの固着を効果的に解消し、電動オイルポンプを起動することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る電動オイルポンプの断面図である。

【図2A】本発明の起動時の通電位相を示すモータ概略図である。

【図2B】本発明の停止時の通電位相を示すモータ概略図である。

【図2C】本発明の非通電時の位相を示すモータ概略図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る電動オイルポンプの断面図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係る電動オイルポンプの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る電動オイルポンプ１について説明する。
図１に示すように、電動オイルポンプ１は、ポンプロータ２とポンプロータ２を収容するポンプハウジング３とを有するオイルポンプ部５を備え、さらに、モータステータ６とモータロータ７とこれらモータステータ６およびモータロータ７を収容するモータハウジング８とを有するモータ部９とを備え、ポンプロータ２とモータロータ７とが回転軸１０により同軸に接続されている。

【0027】

なお、以下の説明において、電動オイルポンプ１の軸方向におけるポンプロータ２側（図１の右側）を「フロント側」と呼び、モータロータ７側（図１の左側）を「リヤ側」と呼ぶ。また、以下の説明において、特に示した場合を除き、「軸方向」とは、電動オイルポンプを構成する回転軸１０の中心軸に沿う方向であり、「径方向」とは、回転軸１０の中心軸を中心とする円の径方向を指す。

【0028】

（オイルポンプ部５）
オイルポンプ部５は、図１に示されるように、モータ部９のフロント側に位置し、軸方向に延びる中心軸Ａに沿って配置される回転軸１０を介してモータ部９により駆動されて吐出口（図示せず）からオイルを吐出する。

【0029】

ポンプロータ２は、ポンプハウジング３に収容され、回転軸１０のフロント側の端部に固定される。回転軸１０の回転によりポンプロータ２は回転する。図示の例では、ポンプロータ２およびポンプハウジング３は円筒形状であるが、オイルポンプとしての機能を果たせるものであればどのような形状のものであっても良い。なお、本実施形態では、ポンプロータ２のリヤ側の端面３１で、ポンプロータ２とポンプハウジング３との固着が発生しているものとする。

【0030】

（モータ部９）
モータ部９は、モータロータ７が回転軸１０の外周面に固定され、モータステータ６がモータロータ７の径方向外側に配置されるインナーロータ型のモータである。モータステータ６は、内周面をモータロータ７の外周面に対向させる態様で配置される。モータハウジング８の径方向内側には、モータステータ６とモータロータ７とが収容されている。モータステータ６は、圧入、または接着などによりモータハウジング８に固定されている。図示の例では、モータハウジング８は円筒形状であるが、モータステータ６とモータロータ７とを収容可能で、全体としてモータ部９の機能を果たせるものであればどのような形状のものであっても良い。

【0031】

モータ軸としての回転軸１０は、そのフロント側（右側）が、モータステータ６のフロント側の端から突出してポンプロータ２に接続される。

【0032】

図示しないが、モータステータ６は、磁性部材の薄板を積層した構造のステータコアと、このステータコアに形成される溝を挿通して巻回したコイル巻線とで形成される。コイル巻線に通電することで発生する磁界によって、回転軸１０、および回転軸１０の外周面に固定されたモータロータ７が回転する。

【0033】

モータステータ６とモータロータ７は軸方向にオフセットしている。つまり、モータステータ６とモータロータ７は軸方向の中央位置Ｃ６，Ｃ７が回転軸１０の軸方向に偏位しており、中央位置Ｃ６に対して中央位置Ｃ７が距離Ｄだけフロント側に位置している。この実施形態では、モータステータ６とモータロータ７の軸方向長さは同一である。したがって、モータロータ７のリヤ側の端面７ａは、モータステータ６のリヤ側の端面６ａからオフセット分に相当する距離Ｄだけフロント側に偏位しており、モータロータ７の後端面７ａがモータステータ６の後端面６ａから距離Ｄだけフロント側に離れて配置されている。このとき、モータロータ７のフロント側の端面７ｂがポンプハウジング３のリヤ側の端面３ａと接触しないように、モータハウジング８および／または後述する高熱伝導部材１１の寸法が設定される。モータステータ６とモータロータ７は、通常同一の長さを有するが、異なる長さであっても良い。

【0034】

モータステータ６とモータロータ７が異なる長さである場合、中央位置Ｃ６，Ｃ７を基準としたオフセット量で距離Ｄを決定する。距離Ｄは、モータステータ６とモータロータ７との間に形成される径方向の空間であるエアギャップＨよりも大きい事が好ましい。エアギャップＨは、モータステータ６の内周の直径Ｈ６と、モータロータ７の外周の直径Ｈ７とを用いると、Ｈ＝（Ｈ６－Ｈ７）／２と表わされる。Ｄ＞Ｈとすることで、固着を解消するために十分な軸方向の力を発生させることができる。

【0035】

モータ部９は、モータロータ７の位相を検出する位相検出器２０を有しているが、有していなくても良い。位相検出器２０は、例えば、レゾルバやエンコーダ等の回転角センサである。

【0036】

ポンプハウジング３とモータハウジング８とが熱伝導率が高い高熱伝導部材１１を介して接続されている。モータステータ６のフロント側の端面６ｂとモータハウジング８のフロント側の端面８ｂとが、高熱伝導部材１１のリヤ側の端面１１ａと接触しており、ポンプハウジング３のリヤ側の端面３ａと高熱伝導部材１１のフロント側の端面１１ｂとが接触している。図示の例では、高熱伝導部材１１は円筒形状であるが、これに限らない。また、高熱伝導部材１１の熱伝導率は、ポンプハウジング３とモータハウジング８の熱伝導率と同等以上であることが好ましい。

【0037】

モータハウジング８、ポンプハウジング３および高熱伝導部材１１は、銅、アルミニウムやアルミニウム合金、またはステンレスをはじめとする鉄系金属などの金属、あるいは樹脂で形成される。

【0038】

つぎに、電動オイルポンプ１の起動方法について、図２Ａから図２Ｃを参照しながら説明する。
まず初めに、モータ部９が位相検出器２０を有する場合の起動方法について説明する。電動オイルポンプ１を起動する際、図２Ａに示すように、位相検出器２０で測定したモータロータ７の位相に合わせてモータステータ６とモータロータ７とが同極性になる位相で励磁し、モータステータ６とモータロータ７との間で斥力が働くようモータステータ６に通電する。例えば、モータロータ７のＮ極側がモータステータ６のＵ相に対向する位置で停止している場合、モータステータ６のＵ相がモータロータ７のＮ極、Ｖ相がモータロータ７のＳ極、Ｗ相がモータロータ７のＳ極となるよう通電することによりモータステータ６とモータロータ７との間で斥力が働く。図１に示すように、モータロータ７はモータステータ６に対してオフセット分に相当する距離Ｄだけ軸方向に偏位して配置されているので、モータステータ６とモータロータ７との間に働く斥力は、モータロータ７に働くフロント側への軸方向の斥力Ｆ１を含む。

【0039】

つぎに、モータ部９が位相検出器２０を有していない場合の起動方法について説明する。回転しながら電流や電圧を検出することでモータロータ７の位相を推定するセンサレスタイプのモータの場合は、モータロータ７の回転が停止している電動オイルポンプ１起動時には、モータロータ７の位相が推定できない。そのため、上記のモータステータ６とモータロータ７とが同極性になる位相で励磁し、モータステータ６とモータロータ７との間で斥力が働くような起動方法を実施できない場合がある。

【0040】

そこで、電動オイルポンプ１が運転状態から停止する際、図２Ｂに示すように、特定の位相で通電し、モータロータ７の停止中でもモータロータ７の位相が判明している状態にしておく。一例を挙げると、モータステータ６のＵ相がモータロータ７のＳ極、Ｖ相がモータロータ７のＮ極、Ｗ相がモータロータ７のＮ極となるよう通電すると、モータロータ７のＮ極側がモータステータ６のＵ相に対向する位置でモータロータ７が停止する。停止後、非通電状態では、図２Ｃに示すように、モータステータ６の鉄心とモータロータ７との間に働く磁力による引力によって、モータロータ７の上記停止位置が固定される。

【0041】

このように、停止中のモータロータ７の位相を所定の位置に矯正することにより、モータロータ７の位相が判明している状態となるので、電動オイルポンプ１を起動する際、上述の図２Ａに示される起動方法を実施し、モータステータ６とモータロータ７との間に斥力を発生させることができる。ここで、「所定の位置」とは、本発明の起動方法を実施できるような位置であり、例えば、モータロータ７のＮ極またはＳ極が、モータステータ６のＵ相、Ｖ相またはＷ相に対向する位置のことをいう。なお、モータ部９は、三相交流モータとして説明したが、本発明の効果を達成することができるものであれば三相交流モータに限らず、相数は限定されない。

【0042】

本発明に係る電動オイルポンプ１によれば、特に低温時に発生するポンプロータ２の固着による起動困難な状況に対し、電流増加による装置の大型化やコスト増加することなく、モータの回転トルクとは異なる方向である固着した界面を剥離する軸方向の力を発生させることで、固着を低コストかつ効果的に解消し、電動オイルポンプ１を起動することができる。

【0043】

電動オイルポンプ１は、図１のモータハウジング８とポンプハウジング３とが熱伝導率が高い高熱伝導部材１１を介して接続されているので、モータステータ６で発生した熱が高熱伝導部材１１によりポンプハウジング３に伝達し、ポンプロータの固着面の温度を上昇させることで、オイルの粘度を減少させ、ポンプロータ２の固着力を弱めることができる。

【0044】

熱によるポンプロータ２の固着力を弱める効果をさらに促進するために、モータ始動前に、ヒーター等によりポンプロータ２またはポンプハウジング３を加熱しても良い。ポンプロータ２および／またはポンプハウジング３をあらかじめ加熱しておくことで、モータ始動時はヒーター等の熱、モータ始動後はモータステータ６で発生した熱の２種類の熱により、ポンプロータ２の固着を早期に解消することができる。

【0045】

モータ部９が、モータロータ７の位相を検出する位相検出器２０を有しているので、モータロータ７の位相を把握することで、モータステータ６とモータロータ７との間で斥力が働くよう、すなわち、固着面３１に対して軸方向の力を発生させるようモータステータ６に通電することができる。モータ部９が、モータロータ７の位相を検出する位相検出器２０を有していない場合でも、すでに説明したとおり、電動オイルポンプ１が運転状態から停止する際に特定の位相で通電し、モータロータ７の停止中でもモータロータ７の位相が判明している状態にしておくことで、モータステータ６とモータロータ７との間で斥力が働くような起動方法を実施できる。

【0046】

＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

【0047】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動オイルポンプ１について説明する。
図３に示すように、本実施形態における高熱伝導部材１１はモータハウジング８と一体に形成されている。本構成によれば、部品点数および組立工数を削減することができ、コストを抑えることができる。ここで、「一体に形成され」とは、高熱伝導部材１１とモータハウジング８とが、複数の要素を結合したものではなく単一の材料から例えば鍛造、鋳造、機械加工等により単独の物の一部または全体として成形されたことを意味する。

【0048】

また、高熱伝導部材１１とモータハウジング８との一体化に限らず、高熱伝導部材１１はポンプハウジング３と一体に形成されていても良い。このように、高熱伝導部材１１が、モータハウジング８およびポンプハウジング３のいずれか一方と一体に形成されることにより、部品点数および組立工数を削減することができ、コストを抑えることができる。さらに、高熱伝導部材１１はモータハウジング８およびポンプハウジング３の両方と一体に形成されていても良い。この場合においても、上記と同様に、部品点数および組立工数を削減することができ、コストを抑えることができる。

【0049】

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る電動オイルポンプ１について説明する。
図４に示すように、本実施形態におけるモータ部９では、モータロータ７のフロント側の端面７ｂが、モータステータ６のフロント側の端面６ｂからオフセット分に相当する距離Ｄだけリヤ側（左側）に偏位している。すなわち、本実施形態では、第１の実施形態のオフセット方向とは反対の方向にモータロータ７が距離Ｄだけ偏位して配置されている。

【0050】

第１の実施形態のオフセット方向とは反対の方向にモータロータ７が距離Ｄだけ偏位して配置された状態で、モータステータ６とモータロータ７とが同極性になる位相で励磁し、モータステータ６とモータロータ７との間で斥力が働くようモータステータ６に通電すると、モータロータ７がモータステータ６よりリヤ側に飛び出すようオフセットしているから、当該斥力は、モータロータ７に働くリヤ側への軸方向の斥力Ｆ２を含む。

【0051】

本構成によると、ポンプロータ２のフロント側の端面で、ポンプロータ２とポンプハウジング３との固着が発生している場合、斥力Ｆ２は固着面３１を剥離する軸方向の力なので、斥力Ｆ２とモータの回転トルクとの複合的な力によって、ポンプロータ２の固着を解消できる。

【0052】

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0053】

１…電動オイルポンプ、２…ポンプロータ、３…ポンプハウジング、５…オイルポンプ部、６…モータステータ、７…モータロータ、８…モータハウジング、９…モータ部、１０…回転軸、１１…高熱伝導部材、２０…位相検出器

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】