特許 7491016 モータおよび電動ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】モータおよび電動ポンプ

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/215 20160101AFI20240521BHJP

   H02K 5/16 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

H02K11/215

H02K5/16

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020059118

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021158863

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000220505

【氏名又は名称】ニデックパワートレインシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100138689

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 慶

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】橋本 幸子

【審査官】宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－００９５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９０９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９０５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９７７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２２０５７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／２１５

Ｈ０２Ｋ ５／１６

Ｈ０２Ｋ ７／１４

Ｆ０４Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータケースと
前記モータケースに収容され、回転軸と共に回転可能なロータと、
前記回転軸と共に回転可能なマグネットと、
前記マグネット側に配置された磁気センサを有するセンサ基板と、
前記センサ基板を収容する基板収容ケースと、
前記回転軸を回転可能に受ける軸受を保持する軸受保持部と、を備え、
前記モータケースは、軸方向に沿って延びた筒部を有するとともに、当該筒部の軸方向一方側に底部を有し、
前記基板収容ケースは、前記底部の軸方向一方側に配置され、
前記軸受保持部は、前記底部の軸方向他方側に配置され、
前記底部は第１貫通孔を有し、
前記基板収容ケースは、前記第１貫通孔越しに前記軸受保持部に固定される、モータ。

【請求項2】

前記軸受保持部は、軸受を受ける軸受受け面と、前記基板収容ケースが固定されるケース固定面とを有し、
前記ケース固定面は、金型または切削加工によって形成される、請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記軸受保持部は、前記モータケースに直接固定される、請求項１または２に記載のモータ。

【請求項4】

前記軸受保持部は前記底部の軸方向他方側に固定され、
前記マグネットは、前記回転軸の軸方向一方側の端部に配置される、請求項１に記載のモータ。

【請求項5】

前記底部は、軸方向に見て前記回転軸を囲んだ第２貫通孔を有し、
前記軸受保持部および前記基板収容ケースの一方は嵌合穴を有し、当該一方に対する他方は、前記第２貫通孔を通って前記嵌合穴と嵌合する凸部を有する、請求項１に記載のモータ。

【請求項6】

前記基板収容ケースは、前記モータケースの前記筒部の少なくとも一部を覆う延伸部を有する、請求項１に記載のモータ。

【請求項7】

前記基板収容ケースは、前記モータケースに向かって開口する環状の溝を有し、
前記溝と前記モータケースとの間でシール部材を保持する、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載のモータと、
前記モータによって駆動されるポンプ部と、を備える電動ポンプ。

【請求項9】

前記モータは、請求項１に記載のモータであり、
前記ポンプ部は、前記モータケースの軸方向他方側に配置された請求項８に記載の電動ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータおよび電動ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロータの回転軸の一端側にセンサを配備し、回転軸に取り付けられた磁石の動きを検知することでロータの回転を検知する技術が知られる。

【0003】

例えば特許文献１には、略有底円筒状に形成されたモータケースの嵌合凹部に、センサユニットのセンサケースが嵌合され、モータケースに形成された軸受ハウジングに、ロータの回転軸の一端を回転自在に支持するための軸受が設けられ、センサケースにセンサ基板が締結固定されるモータが提案される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－８３６１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ロータの回転検知では、センサと磁石との位置精度（特に距離精度）に高い精度が求められる。モータケースは鋼板のプレス加工によって形成されるため、板厚や凹凸形状の寸法公差は、切削加工やモールド加工の寸法公差よりも精度が低い。特許文献１の構造では、モータケースにおける精度の低い寸法公差の影響で、センサと磁石との位置精度も低い。
そこで、本発明は、センサと磁石とが高い精度で位置決めされる新たな構造の提案を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るモータの一態様は、モータケースと、上記モータケース内に納められ、回転軸で回転可能であり、当該回転軸の一端側に磁石を有したロータと、上記磁石に対向した磁気センサを有するセンサ基板と、上記モータケースに対して上記一端側に配置され、上記センサ基板を内部に保持した電気ケースと、上記回転軸を軸受で保持し、上記モータケースとは別体で当該モータケースに対して上記一端側に配置され、上記電気ケースと接触して当該電気ケースを保持した保持部と、を備える。
また、本発明に係る電動ポンプの一態様は、上記モータと、上記モータによって駆動されるポンプ部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明のモータおよび電動ポンプによれば、センサと磁石とが高い精度で位置決めされる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、オイルポンプの構造を示す模式図である。

【図2】図２は、モータ部とセンサ部との結合構造を示す図である。

【図3】図３は、取り付けねじ周辺の拡大図である。

【図4】図４は、センサマグネット周辺の拡大断面図である。

【図5】図５は、図３に示す状態から基板ケースが取り除かれた状態を示す図である。

【図6】図６は、固定ねじの箇所での断面を示す断面図である。

【図7】図７は、モータケースの底部の外縁付近を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付の図面を参照しながら、本開示のモータおよび電動ポンプの実施形態を詳細に説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。
図１は、オイルポンプの構造を示す模式図である。
オイルポンプ１００は、本発明の電動ポンプの一実施形態に相当する。
オイルポンプ１００は、モータ部１１０と、センサ部１２０と、ポンプ部１３０とを備える。
モータ部１１０は、電力の供給を受けて回転駆動力を生む。
センサ部１２０は、モータ部１１０の回転を検知する。
ポンプ部１３０は、モータ部１１０によって駆動され、オイルの吸入吐出を行う。
モータ部１１０とセンサ部１２０とを併せたものは、本発明のモータの一実施形態に相当し、ポンプ部１３０は、本発明にいうポンプ部の一例に相当する。
モータ部１１０は、モータケース１１１と、回転軸１１２と、ロータ１１３と、ステータ１１４と、軸受１１５と、軸受ホルダ１１６とを備える。

【0010】

モータケース１１１は、モータ部１１０およびオイルポンプ１００の全体を支える構造体であり、例えば板金のプレス加工によって形成される。モータケース１１１は、本発明にいうモータケースの一例に相当する。

【0011】

回転軸１１２は、モータ部１１０の回転駆動力を伝達する部材である。以下の説明では、方向の基準として回転軸１１２を用い、回転軸１１２に沿う方向を軸方向と称する場合がある。また、以下の説明では、図示の方向に関わらず、図１における上方側を軸方向一方側と称し、図１における下方側を軸方向他方側と称する場合がある。

【0012】

ロータ１１３は、回転軸１１２に固定され、例えば永久磁石が組み込まれ、回転磁場の作用によって回転軸１１２と共に回転する。言い換えると、ロータ１１３は、モータケース１１１に収容され、回転軸１１２と共に回転可能である。

【0013】

ステータ１１４は、ロータ１１３に対向して回転磁場を発生する。なお、本実施形態ではインナーロータ型の構造が示されるが、本発明のモータは、アウターロータ型の構造を有してもよい。
軸受１１５は、例えばボール軸受であり、回転軸１１２を回転可能に受ける。軸受１１５はローラ軸受や滑り軸受などであってもよい。

【0014】

軸受ホルダ１１６は、ロータ１１３を挟んで軸方向一方側と軸方向他方側との双方に配置され、各軸受ホルダ１１６は各軸受１１５を保持する。具体的には、円柱状の外形を有した軸受１１５が軸受ホルダ１１６の有底穴にはめ込まれて保持される。ロータ１１３に対して軸方向一方側に配置された軸受ホルダ１１６は本発明にいう軸受保持部の一例に相当し、モータケース１１１の軸方向一方側に配置される。各軸受ホルダ１１６は、例えば金属の切削加工や溶融材料の金型への流し込みによって形成される。
センサ部１２０は、基板ケース１２１とセンサ基板１２２を備える。

【0015】

基板ケース１２１は、本発明にいう基板収容ケースの一例に相当し、例えば樹脂によって形成される。基板ケース１２１は、内部にセンサ基板１２２を収容して保持し、軸受ホルダ１１６に固定される。また、本実施形態では基板ケース１２１が、モータ部１１０に対する配線の引き出しスペースとしても用いられる。
センサ基板１２２は磁気センサを有し、例えば回転軸１１２の回転位置や回転速度を検出する。
ポンプ部１３０は、モータケース１１１の軸方向他方側に配置され、ポンプケース１３１と作動部１３２とを有する。
ポンプケース１３１は作動部１３２を収容してモータケース１１１に固定される。
作動部１３２は、回転軸１１２の駆動力によりポンプケース１３１内で回転することでオイルの吸入吐出を行う。

【0016】

図２は、モータ部１１０とセンサ部１２０との結合構造を示す図である。但し、図２では、基板ケース１２１のカバーが取り除かれ、一部が断面で示されている。

【0017】

上述した様に、センサ部１２０の基板ケース１２１内にはセンサ基板１２２が収容されて固定される。また、回転軸１１２の回転を検出するためのセンサマグネット１１９が回転軸１１２の一端に設けられる。センサマグネット１１９が、本発明にいうマグネットの一例に相当する。なお、本発明にいうマグネットとしては、ロータ１１３に組み込まれた駆動用の永久磁石が用いられてもよい。

【0018】

センサ基板１２２には、センサマグネット１１９側に、例えばホールＩＣや磁気抵抗素子などといった磁気センサ１２３が配置される。センサマグネット１１９と磁気センサ１２３との位置精度(特に距離精度)は、十分に高い精度であることが望まれる。

【0019】

センサ基板１２２を保持した基板ケース１２１は取り付けねじ１２４によって軸受ホルダ１１６に直接固定され、回転軸１１２を受けた軸受１１５は軸受ホルダ１１６に保持される。この結果、回転軸１１２とセンサ基板１２２が、モータケース１１１を介さずに位置決めされるので、回転軸１１２に固定されたセンサマグネット１１９とセンサ基板１２２に設けられた磁気センサ１２３は高い精度で相互に位置決めされる。
図３は、取り付けねじ１２４周辺の拡大図である。

【0020】

基板ケース１２１は、取り付けねじ１２４が締め付けられる箇所に金属製のインサートカラー１２５を有し、取り付けねじ１２４の締結力によるクリープが防がれている。

【0021】

モータケース１１１は、軸方向に沿って延びた筒部１１１ａを有するとともに、当該筒部１１１ａの軸方向一方側に底部１１１ｂを有する。底部１１１ｂを有することでモータケース１１１は強度が高い。

【0022】

基板ケース１２１と軸受ホルダ１１６は、モータケース１１１の底部１１１ｂを相互間に挟んで配置される。言い換えると、基板ケース１２１は、モータケース１１１の底部１１１ｂの軸方向一方側に配置され、軸受ホルダ１１６は、底部１１１ｂの軸方向他方側に配置される。そして、基板ケース１２１と軸受ホルダ１１６は、モータケース１１１の底部１１１ｂに設けられた第１貫通孔１１１ｃを介して互いに接触する。軸受ホルダ１１６は、基板ケース１２１が固定される固定面１１６ｂを有し、基板ケース１２１は固定面１１６ｂに接触して取り付けねじ１２４で固定される。つまり、基板ケース１２１は第１貫通孔１１１ｃ越しに軸受ホルダ１１６に固定される。第１貫通孔１１１ｃ越しの固定により、基板ケース１２１と軸受ホルダ１１６との間に底部１１１ｂを有したモータケース１１１の寸法精度に影響されずに、基板ケース１２１と軸受ホルダ１１６とが互いに位置精度良く固定される。

【0023】

軸受ホルダ１１６は、軸受１１５を受ける軸受受け面１１６ａを有し、軸受１１５は軸受受け面１１６ａに接触して軸受ホルダ１１に保持される。軸受ホルダ１１６の軸受受け面１１６ａおよび固定面１１６ｂは、金型または切削加工によって高精度に形成される。この結果、軸受ホルダ１１６を介した軸受１１５と基板ケース１２１との位置決めは位置精度がより向上し、延いては、センサマグネット１１９と磁気センサ１２３との位置精度も向上する。
図４は、センサマグネット１１９周辺の拡大断面図である。

【0024】

上述したように、軸受ホルダ１１６は、モータケース１１１の底部１１１ｂの軸方向他方側に固定され、センサマグネット１１９は、回転軸１１２の軸方向一方側の端部に設けられる。そして、磁気センサ１２３は、センサ基板１２２の表裏面のうち、センサマグネット１１９に対向した、軸方向他方側を向いた面に搭載される。センサマグネット１１９が回転軸１１２の端部に設けられることでセンサマグネット１１９と磁気センサ１２３とが近接は位置され、センサの精度が向上する。

【0025】

モータケース１１１の底部１１１ｂには、回転軸１１２を中心とした第２貫通孔１１１ｄが設けられる。言い換えると、底部１１１ｂは、軸方向に見て回転軸１１２を囲んだ第２貫通孔１１１ｄを有する。また、軸受ホルダ１１６および基板ケース１２１の一方(ここでは一例として基板ケース１２１)は嵌合穴１２１ａを有し、当該一方に対する他方(ここでは一例として軸受ホルダ１１６)は、前記第２貫通孔１１１ｄを通って前記嵌合穴１２１ａと嵌合する凸部１１６ｃを有する。

【0026】

軸受ホルダ１１６と基板ケース１２１が、嵌合穴１２１ａと凸部１１６ｃによって互いに嵌合することにより、軸受ホルダ１１６と基板ケース１２１は、回転軸１１２に交わる方向についても相互に位置決めされるので、センサマグネット１１９と磁気センサ１２３との位置精度が更に向上する。
図５は、図３に示す状態から基板ケース１２１が取り除かれた状態を示す図である。

【0027】

本実施形態では、回転軸１１２の軸方向一方側の端部が第２貫通孔１１１ｄを貫通しているので、センサマグネット１１９は磁気センサ１２３に十分近接して配置される。
軸受ホルダ１１６は、例えば固定ねじ１１７によってモータケース１１１に固定される。
図６は、固定ねじ１１７の箇所での断面を示す断面図である。

【0028】

固定ねじ１１７による固定で軸受ホルダ１１６はモータケース１１１に直接固定されるので、モータケース１１１に対して軸受ホルダ１１６の位置が定まり、センサマグネット１１９と磁気センサ１２３との位置精度が更に向上する。
図７は、モータケース１１１の底部１１１ｂの外縁付近を示す拡大断面図である。

【0029】

モータケース１１１の底部１１１ｂと基板ケース１２１との隙間はＯリング１２６によってシールされる。基板ケース１２１には、底部１１１ｂ側を向いて開口した溝１２１ｃが設けられ、溝１２１ｃは軸方向に見て円状に延びる。言い換えると、基板ケース１２１は、モータケース１１１に向かって開口する環状の溝１２１ｃを有し、 溝１２１ｃとモータケース１１１との間でＯリング１２６を保持する。Ｏリング１２６は本発明にいうシール部材の一例に相当する。本発明にいうシール部材としては、パッキンや、塗布するシール剤などが用いられてもよい。なお、図７ではＯリング１２６の断面が円形に描かれるが、実際には、Ｏリング１２６は周囲の部品との接触により弾性変形し（潰され）、断面は非円形になる。

【0030】

モータケース１１１と基板ケース１２１との隙間からの流体や粉塵の侵入がＯリング１２６で防がれるため、基板ケース１２１およびモータケース１１１内に水や油やその他の異物が入ることが防がれ、磁気センサ１２３のセンサ精度やオイルポンプ１００の品質が保たれる。

【0031】

モータケース１１１の底部１１１ｂは外縁で筒部１１１ａと繋がり、筒部１１１ａの軸方向一方側の端部は、基板ケース１２１の延伸部１２１ｂで覆われる。言い換えると、基板ケース１２１は、モータケース１１１の筒部１１１ａの少なくとも一部を覆う延伸部１２１ｂを有する。延伸部１２１ｂが筒部１１１ａの端部を覆う構造により、上記異物がモータケース１１１と基板ケース１２１とのシール箇所まで入ることが抑制され、磁気センサ１２３のセンサ精度やオイルポンプ１００の品質が更に保たれる。

【0032】

なお、ここでは、本発明のモータおよび電動ポンプにおける使用方法の一例としてオイルポンプが挙げられるが、本発明のモータおよび電動ポンプの使用方法は上記に限定されない。本発明の電動ポンプは、水や空気などを吸入吐出するポンプに使用可能であり、本発明のモータは、パワーステアリング装置やコンプレッサなど広範囲に使用可能である。

【0033】

上述した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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】

【0034】

１００ ：オイルポンプ
１１０ ：モータ部
１１１ ：モータケース
１１１ａ ：筒部
１１１ｂ ：底部
１１１ｃ ：第１貫通孔
１１１ｄ ：第２貫通孔
１１２ ：回転軸
１１３ ：ロータ
１１４ ：ステータ
１１５ ：軸受
１１６ ：軸受ホルダ
１１６ａ ：軸受受け面
１１６ｂ ：固定面
１１６ｃ ：凸部
１１７ ：固定ねじ
１１９ ：センサマグネット
１２０ ：センサ部
１２１ ：基板ケース
１２１ａ ：嵌合穴
１２１ｂ ：延伸部
１２１ｃ ：溝
１２２ ：センサ基板
１２３ ：磁気センサ
１２４ ：取り付けねじ
１２５ ：インサートカラー
１２６ ：Ｏリング
１３０ ：ポンプ部
１３１ ：ポンプケース
１３２ ：作動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】