JP2019152199A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】制御部を収容するハウジングを合理的に構成しつつ、制御部で発生したノイズの外部への放出を効果的に抑制することができる電動ポンプを提供する。【解決手段】ポンプ部Ｐと、ポンプ部Ｐを駆動するモータ部Ｍと、モータ部Ｍの駆動を制御する制御部Ｄと、制御部Ｄを収容する樹脂製のハウジング３と、を備え、ハウジング３が、ハウジング本体７及びカバー体８を有し、カバー体８の内面側８Ａに、少なくとも制御部Ｄを構成する制御基板５の一方の面部５Ａ全体を覆う金属部４１を備え、金属部４１が接地可能に構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータ部と、モータ部の駆動を制御する制御部と、制御部を収容するハウジングとを有する電動ポンプに関する。

上記電動ポンプは、モータ部の駆動を制御する制御部が、例えばスイッチング回路を構成するＦＥＴ素子などの電子部品が装着された制御基板によって構成されている。特許文献１には、モータ部を収容するモータハウジングの一端側に、制御基板を収容するハウジングが設けられた電動ポンプが記載されている。

特許文献１の電動ポンプでは、当該ハウジングが、制御基板を外部に望ませる開口部を有する樹脂製のハウジング本体と、開口部を塞ぐカバー体とを備えている。カバー体は、熱溶着によりハウジング本体に取付けられる樹脂製の枠状部分と、枠状部分の内周側を塞ぐ金属製の放熱板とを備えている。放熱板には、ボルトでトランスミッションに共締めされる帯板状の固定部分が溶接により一体に設けられ、放熱板と制御基板とは両者の間に介在する接続部材によって電気的に接続されている。これにより、制御基板上でノイズが発生しても、制御基板が、放熱板、固定部分及びトランスミッションを介して接地されることで、ノイズは放熱板からトランスミッションに流れる。その結果、制御基板上で発生したノイズは外部への放出が低減されるので、当該ノイズによって外部機器に悪影響を及ぼす不具合を抑制することができる。

特開２０１６−８５２６号公報

しかしながら、特許文献１の電動ポンプでは、カバー体が備える金属製の放熱板は外部に露出する構造であるため、放熱板が外面から塩害や薬品、ガス等の影響を受けて劣化することがある。放熱板が劣化すると、放熱板の抵抗値が増加して制御基板に悪影響を与えたり、振動や飛び石の影響を受けて放熱板が破損したりするおそれがある。また、カバー体が樹脂製の枠状部分と金属製の放熱板とを有するため、異なる材料による膨張係数の違いから、温度によっては樹脂部と放熱板との間に隙間が発生することがある。その場合には、当該隙間から制御部に水分が浸入して制御部に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、電動ポンプにおいて、制御部を収容するハウジングを構成する上で改善の余地があった。

上記実情に鑑み、制御部を収容するハウジングを合理的に構成しつつ、制御部で発生したノイズの外部への放出を効果的に低減することができる電動ポンプが求められている。

本発明に係る電動ポンプの特徴構成は、ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、前記モータ部の駆動を制御する制御部と、前記制御部を収容する樹脂製のハウジングと、を備え、前記ハウジングが、ハウジング本体及びカバー体を有し、前記カバー体の内面側に、少なくとも前記制御部を構成する制御基板の一方の面部全体を覆う金属部を備え、前記金属部が接地可能に構成される点にある。

本構成によれば、制御御部を収容する樹脂製のハウジングが、ハウジング本体及びカバー体を有し、カバー体の内面側に、少なくとも制御部を構成する制御基板の一方の面部全体を覆う金属部を備え、金属部が接地可能に構成される。これにより、制御基板上の電子部品等においてノイズが発生しても、金属部からグランドに向けてノイズを逃がすことができるので、制御部で発生したノイズの外部への放出が低減される。その結果、制御部の外部へのノイズの影響を抑制することができ、制御部の耐ノイズ性を向上させることができる。
また、制御基板で発生したノイズの外部への放出を低減する金属部は、カバー体の内面側に配置されて外部に露出しない構成であるので、カバー体が外部環境の影響を受けたとしても金属部が腐食したり破損したりする不具合を防ぐことができる。さらに、カバー体の表面が樹脂のみで構成されているため、外部から水分がカバー体を介して制御部に浸入するおそれもほとんどない。

他の特徴構成は、前記金属部が、前記制御基板の一方の前記面部を覆う天面部と、前記天面部の周縁から前記制御基板の側に立設される筒状部と、を有し、前記筒状部が前記制御基板の側部全体を覆う点にある。

本構成によれば、金属部が天面部と筒状部とを有し、天面部が制御基板の一方の面部を覆うとともに、筒状部が制御基板の側部全体を覆う。これにより、金属部は、制御基板の対向部位のみならず、制御基板の周囲においても筒状部によって制御基板で発生したノイズの外部放出を低減することができる。その結果、電動ポンプの制御部における耐ノイズ性がさらに向上する。

他の特徴構成は、前記モータ部が、環状のステータと、前記ステータから前記制御基板の側に延出し、前記ステータと電気的に接続された接続部材と、を有し、前記筒状部の端部と前記接続部材の端部とが、前記筒状部の径方向視で重なっている点にある。

本構成によれば、金属部において制御基板の側部全体を覆う筒状部の端部と、ステータから制御基板の側に延出し、ステータと電気的に接続された延長部材の端部とが、筒状部の径方向視で重なっている。これにより、制御基板の周囲は、筒状部及び延長部材の少なくとも何れかが配置されるため、制御部の外部へのノイズの放出をより確実に低減することができ、電動ポンプの制御部における耐ノイズ性が一層向上する。

他の特徴構成は、前記筒状部の端部及び前記延長部材の端部は、少なくとも一方が弾性変形可能な弾性部を有し、前記弾性部が弾性変形することで前記筒状部の端部と前記延長部材の端部とが電気的に接続される点にある。

本構成によれば、金属部の筒状部の端部及び延長部材の端部の少なくとも一方が弾性変形することで、両者が電気的に接続される。すなわち、金属部と延長部材とが電気的に接続されるため、金属部は延長部材及びステータを介して接地することが可能になる。さらに、筒状部の端部と延長部材の端部のうち、少なくとも一方が弾性変形可能な弾性部であると、電動ポンプに温度変化や振動、衝撃が加わったとしても、金属部と延長部材との接続状態を維持することができる。

他の特徴構成は、前記金属部と前記制御基板の接地パターンとの間に両者を電気的に接続する第一接続部材を備え、前記モータ部が、環状のステータと、前記ステータと前記制御基板の前記接地パターンとを電気的に接続する第二接続部材と、を有し、前記ステータが接地可能に構成される点にある。

本構成によれば、金属部と制御基板の接地パターンとが第一接続部材によって電気的に接続され、当該接地パターンとステータとが第二接続部材によって電気的に接続され、ステータが接地可能であるので、制御基板で発生したノイズは、金属部から第一接続部材、制御基板の接地パターン、第二接続部材、及び、ステータを介してグランドに逃がすことができる。

他の特徴構成は、前記ハウジングが、前記金属部の前記制御基板に対向する側を被覆する被覆部を備え、前記被覆部は、前記金属部のうち前記第一接続部材の接続部位を除く全領域を被覆する点にある。

制御部を構成する制御基板には、通常、制御基板を覆うカバー体に対向する側に各種の電子部品が配置される。ここで、電子部品として、制御基板の設置面からの突出高さが大きい部品が存在することがある。この場合は、当該電子部品は、カバー体の内面側に配置される金属部に近接し易くなり、金属部との間で短絡するおそれがある。そこで、本構成では、ハウジングが、金属部の制御基板の側を被覆する被覆部を備え、被覆部は、金属部のうち第一接続部材の接続部位を除く全領域を被覆する。これにより、電子部品に金属部が近接せず、電子部品と金属部との間の絶縁距離を確保することができる。その結果、電動ポンプの耐電圧特性を高めることができる。

第１実施形態の電動ポンプを示す縦断面図である。 第２実施形態の要部を示す概略図である。 第３実施形態の要部を示す概略図である。 第４実施形態の要部を示す概略図である。 第５実施形態の要部を示す概略図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示されるように、電動ポンプ１００は、ポンプ部Ｐと、ポンプ部Ｐを駆動するモータ部Ｍと、モータ部Ｍの駆動を制御する制御部ＤとをケースＣに収容して構成される。電動ポンプ１００は、例えば、車両用変速機のトランスミッションＥのケースにボルト固定され、トランスミッションＥの潤滑油を作動油として車両内の油圧機器に圧送するために使用される。

ケースＣは、平坦なベースプレート１と、ポンプ部Ｐが収容されるポンプハウジング２と、モータ部Ｍ及び制御部Ｄを収容する主ハウジング３（ハウジングの一例）とを一体に連結して構成されている。ベースプレート１とポンプハウジング２はアルミニウム合金で形成されている。ケースＣは、トランスミッションＥのケースにボルト２６で固定されている。トランスミッションＥは接地されている。

ポンプ部Ｐは、シャフト１１の駆動力により回転するインナロータ９と、このインナロータ９の外側に配置されるアウタロータ１０とを備えたトロコイドポンプで構成されている。ポンプハウジング２の内部に、インナロータ９の回転軸芯Ｘに対してアウタロータ１０が偏心した状態で連れ回り自在に配置されている。

モータ部Ｍは、制御部Ｄにより回転が制御されるブラシレス直流モータで構成されている。モータ部Ｍは、シャフト１１と、モータロータ４と、環状のステータ１２と、を備えている。シャフト１１は、回転軸芯Ｘを中心に回転自在に支持されている。モータロータ４は、シャフト１１と一体的に回転する。ステータ１２は、円筒形状のハウジング本体７の内部においてモータロータ４を取り囲む領域に収容されている。

ステータ１２は、モータロータ４の外周面の外側に隙間を介してステータコア１３、インシュレータ１４、及びコイル１５を備える。ステータコア１３は、電磁鋼板を積層して構成され、モータロータ４に向けて複数の突極(ティース)が設けられている。ステータコア１３の各ティースには、軸線方向両端側から樹脂製のインシュレータ１４が装着され、インシュレータ１４にコイル１５が巻回されている。モータロータ４は、多数の電磁鋼板の積層物の内部に複数の永久磁石４Ａを備えたロータコアを有している。

モータ部Ｍの駆動を制御する制御部Ｄは、制御基板５によって構成されている。主ハウジング３が制御部Ｄを収容するハウジングに相当する。主ハウジング３は、熱可塑性樹脂製であって、ハウジング本体７とカバー体８とを備えている。ハウジング本体７はモータ部Ｍを収容し、ハウジング本体７のポンプハウジング２とは反対の側の開口端部７ａにカバー体８が組付けられている。制御基板５は、ハウジング本体７及びカバー体８によって囲まれた空間内に収容される。

制御基板５には、電力制御素子、コンデンサ、抵抗器等の他に、電力制御のタイミングを決めるスイッチング回路のＦＥＴ素子１７などの電子部品１６が実装されている。制御部Ｄは、コイル１５に対して順次、電力を供給することにより回転磁界を作り出すように機能し、回転磁界の回転速度の制御によりモータロータ４の回転速度を制御する。

ハウジング本体７とカバー体８とは、樹脂同士を加熱、加圧することにより溶着（例えば、熱板溶着、超音波溶着、振動溶着、赤外線溶着など）して接合されている。カバー体８には、主ハウジング３の外部と内部の空間を連通する呼吸孔（不図示）が設けられている。これにより、電動ポンプ１００の使用環境においてモータ部Ｍの急激な温度変化などによるハウジング本体７の内外の気圧差を調整する。また、カバー体８の内面には呼吸孔を覆うフィルタ（不図示）が固着されており、このフィルタにより呼吸孔は水分を遮断して空気のみを通過させる。

カバー体８は、内面側８Ａに少なくとも制御基板５の一方の面部５Ａ全体を覆う金属部４１を備える。金属部４１は、制御基板５の一方の面部５Ａを覆う天面部４２と、天面部４２の周縁から制御基板５の側に立設される筒状部４３とを有する。筒状部４３は、制御基板５の側部５Ｃ全体を覆うよう形成される。金属部４１は、アルミニウム合金、鉄、銅等の金属材料によって形成されている。

金属部４１と制御基板５との間には、両者を電気的に接続する接続部材４５（第１接続部材の一例）が備えられている。接続部材４５は金属部４１と同様の金属材料によって形成されている。接続部材４５は、金属部４１と制御基板５の接地パターン５１とに確実に接触するように、例えば側面視においてＺ字状に形成されて、弾性変形可能に構成されている。

モータ部Ｍは、ステータ１２のステータコア１３から制御基板５の側に延出し、ステータコア１３（ステータ１２）と電気的に接続された延長部材３１を有する。延長部材３１は金属部４１と同様の金属材料によって形成されている。延長部材３１は、例えば筒状に形成され、制御基板５の側の一端に制御基板５を固定するための複数の締結部３２が設けられている。締結部３２に対して制御基板５が金属製のねじ部材３３によってねじ止めされて固定される。締結部３２に固着されるねじ部材３３を介して制御基板５に設けられた接地パターン５１と延長部材３１とが電気的に接続される。延長部材３１及びねじ部材３３は、ステータ１２と制御基板５とを電気的に接続する第二接続部材に相当する。本実施形態では、図１に示すように、金属部４１の筒状部４３の端部４３ａと、延長部材３１の制御基板５の側の端部３１ａとが、筒状部４３の径方向視で重なっている。

ステータ１２とポンプハウジング２との間には、両者を電気的に接続する接続部材４６が備えられている。接続部材４６は金属部４１と同様の金属材料によって形成されている。これにより、金属部４１は、接続部材４５、制御基板５の接地パターン５１、延長部材３１、ステータ１２、及び、接続部材４６を介してポンプハウジング２に接続される導通経路が形成され、電気的に接地可能に構成される。ポンプハウジング２はボルト２６により接地されたトランスミッションＥに電気的に接続されているので、制御基板５上の電子部品１６等においてノイズが発生しても、金属部４１からトランスミッションＥを介してグランドにノイズを逃がすことができるので、制御部Ｄで発生したノイズの外部への放出が低減される。その結果、制御部Ｄの外部へのノイズの影響を抑制することができ、制御部Ｄの耐ノイズ性を向上させることができる。

また、本実施形態では、金属部４１は、天面部４２と筒状部４３とを有し、天面部４２が制御基板５の一方の面部５Ａを覆うとともに、筒状部４３が制御基板５の側部５Ｃ全体を覆う。これにより、金属部４１は、制御基板５の対向部位のみならず、制御基板５の周囲においても筒状部４３によってノイズの外部放出を低減することができる。

さらに、本実施形態では、金属部４１の筒状部４３の端部４３ａと、延長部材３１の端部３１ａとが、筒状部４３の径方向視で重なっている。これにより、制御基板５の周囲は、筒状部４３及び延長部材３１の少なくとも何れかが配置されるため、制御部Ｄの外部へのノイズの放出をより確実に低減することができ、電動ポンプ１００の制御部Ｄにおける耐ノイズ性が一層向上する。

〔第２実施形態〕
図２は、電動ポンプ１００の第２実施形態を示す。
第２実施形態では、図２に示すように、第１実施形態とは異なり、金属部４１と制御基板５との間に接続部材４５は設けられておらず、金属部４１の筒状部４３の端部４３ａと延長部材３１の端部３１ａとが電気的に接続されている。筒状部４３の端部４３ａと延長部材３１の端部３１ａとは、少なくとも一方が弾性変形可能な弾性部を有していればよい。図２に示す例では、筒状部４３の端部４３ａが弾性変形可能な弾性部として構成されている。

このように、筒状部４３の端部４３ａと延長部材３１の端部３１ａのうち、少なくとも一方が弾性変形可能な弾性部であると、電動ポンプ１００に温度変化や振動、衝撃が加わったとしても、金属部４１と延長部材３１との接続状態を維持することができる。こうして、金属部４１と延長部材３１とが電気的に接続されることで、金属部４１から延長部材３１、ステータ１２、及び、接続部材４６を介してポンプハウジング２に接続される導通経路が形成されて、金属部４１は電気的に接地可能に構成される。その結果、制御基板５で発生したノイズを、金属部４１からトランスミッションＥを介してグランドに逃がすことができる。

〔第３実施形態〕
図３は、電動ポンプ１００の第３実施形態を示す。
制御部Ｄを構成する制御基板５では、通常、金属部４１に対向する側に各種の電子部品１６が配置される。ここで、電子部品１６として、制御基板５の設置面（面部５Ａ）からの突出高さが大きいもの（例えば図３に示されるＦＥＴ素子１７）が存在することがある。この場合は、当該電子部品１６は、金属部４１に近接し易くなり、金属部４１との間で短絡するおそれがある。そこで、本実施形態では、図３に示すように、カバー体８は、金属部４１の制御基板５に対向する側を被覆する被覆部５２を備える。被覆部５２は、金属部４１のうち接続部材４５の接続部位４７を除く全領域を被覆するよう構成されている。本実施形態では、金属部４１が天面部４２のみを有する板状に形成されている。その他の構成は第１ 実施形態と同様である。

本実施形態のように、カバー体８が被覆部５２を備えることで、制御基板５上の電子部品１６に金属部４１が近接せず、電子部品１６と金属部４１との間の絶縁距離を確保することができる。その結果、電動ポンプ１００の耐電圧特性を高めることができる。

〔第４実施形態〕
図４は、電動ポンプ１００の第４実施形態を示す。
第４実施形態では、図４に示すように、電動ポンプ１００は、金属部４１が天面部４２及び筒状部４３を有して形成されている。金属部４１と制御基板５との間には両者を電気的に接続する接続部材４５を備える。金属部４１の筒状部４３の端部４３ａと延長部材３１の端部３１ａとは電気的に接続されている。制御基板５は、第１実施形態〜第３実施形態とは異なり、モータ部Ｍの樹脂部（例えば、インシュレータ１４）に支持されて固定されている。これにより、金属部４１から延長部材３１、ステータ１２（ステータコア１３）、及び、接続部材４６を介してポンプハウジング２に接続される導通経路が形成されて、金属部４１は電気的に接地可能に構成される。その結果、制御基板５で発生したノイズを、金属部４１からトランスミッションＥを介してグランドに逃がすことができる。また、金属部４１と制御基板５とは、接続部材４５によって電気的に接続されているので、例えば制御基板５に静電気が発生した場合には、その静電気を金属部４１からトランスミッションＥを介してグランドに逃がすこともできる。

〔第５実施形態〕
図５は、電動ポンプ１００の第５実施形態を示す。
第５実施形態では、図５に示すように、電動ポンプ１００は、金属部４１が天面部４２のみを有して形成されている。金属部４１と制御基板５の接地パターン５１との間には接続部材４５を備える。制御基板５と延長部材３１の端部３１ａとの間には接続部材４８が配置されており、接続部材４８は制御基板５の接地パターン５１及び延長部材３１に対して電気的に接続される。本実施形態では、接続部材４８及び延長部材３１が、制御基板５の接地パターン５１とステータ１２（ステータコア１３）との間を電気的に接続する第二接続部材に相当する。制御基板５は、第４実施形態と同様、モータ部Ｍの樹脂部（例えば、インシュレータ１４）に支持されて固定されている。これにより、金属部４１から接続部材４５（第一接続部材）、制御基板５の接地パターン５１、接続部材４８及び延長部材３１（第二接続部材）、及び、ステータ１２（ステータコア１３）、及び、接続部材４６を介してポンプハウジング２に接続される導通経路が形成されて、金属部４１は電気的に接地可能に構成される。その結果、制御基板５で発生したノイズを、金属部４１からトランスミッションＥを介してグランドに逃がすことができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上記各実施形態では、金属部４１または制御基板５が、延長部材３１、ステータコア１３、接続部材４６を介してポンプハウジング２に電気的に接続される例を示した。本構成に代えて、例えば、金属部４１または制御基板５とポンプハウジング２との間に、ステータコア１３の外周側または内周側に設けられ、制御基板５の側及びポンプハウジング２の側に延出する一つの金属部材を配置し、当該金属部材によって金属部４１または制御基板５とポンプハウジング２とを電気的に接続する構成でもよい。

（２）上記各実施形態では、ステータ１２とポンプハウジング２との間に、両者を電気的に接続する接続部材４６を備える例を示したが、接続部材４６はポンプハウジング２の一部として設けてもよい。

（３）上記各実施形態では、制御基板５で発生したノイズをトランスミッションＥからグランドに逃がす例を示した。上記構成に代えて、例えば、制御部Ｄに電力を供給したり上位ＥＣＵとの間で通信するケーブルの接地線（不図示）と制御基板５の接地パターン５１とがコネクタ（不図示）を介して電気的接続される構成であってもよい。これにより、電動ポンプ１００がトランスミッションＥのケースに固定されていなくても、制御基板５で発生したノイズを、金属部４１から接続部材４５、制御基板５の接地パターン５１、コネクタ、接地線を介してグランドに逃がすことができる。

本発明は、ポンプ部とモータ部と制御部とハウジングとを有する電動ポンプに広く利用することができる。

３ ：主ハウジング（ハウジング）
５ ：制御基板
５Ａ ：面部
５Ｃ ：側部
７ ：ハウジング本体
８ ：カバー体
８Ａ ：内面側
３１ ：延長部材（第二接続部材）
３１ａ ：端部
４１ ：金属部
４２ ：天面部
４３ ：筒状部
４３ａ ：端部
４５ ：接続部材（第一接続部材）
４７ ：接続部位
４８ ：接続部材（第二接続部材）
５１ ：接地パターン
５２ ：被覆部
１００ ：電動ポンプ
Ｄ ：制御部
Ｍ ：モータ部
Ｐ ：ポンプ部
Ｘ ：回転軸芯

Claims (6)

1. ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、前記モータ部の駆動を制御する制御部と、前記制御部を収容する樹脂製のハウジングと、を備え、
   前記ハウジングが、ハウジング本体及びカバー体を有し、
   前記カバー体の内面側に、少なくとも前記制御部を構成する制御基板の一方の面部全体を覆う金属部を備え、
   前記金属部が接地可能に構成される電動ポンプ。
2. 前記金属部が、前記制御基板の一方の前記面部を覆う天面部と、前記天面部の周縁から前記制御基板の側に立設される筒状部と、を有し、
   前記筒状部が前記制御基板の側部全体を覆う請求項１に記載の電動ポンプ。
3. 前記モータ部が、環状のステータと、前記ステータから前記制御基板の側に延出し、前記ステータと電気的に接続された延長部材と、を有し、
   前記筒状部の端部と前記延長部材の端部とが、前記筒状部の径方向視で重なっている請求項２に記載の電動ポンプ。
4. 前記筒状部の端部及び前記延長部材の端部は、少なくとも一方が弾性変形可能な弾性部を有し、前記弾性部が弾性変形することで前記筒状部の端部と前記延長部材の端部とが電気的に接続される請求項３に記載の電動ポンプ。
5. 前記金属部と前記制御基板の接地パターンとの間に両者を電気的に接続する第一接続部材を備え、
   前記モータ部が、環状のステータと、前記ステータと前記制御基板の前記接地パターンとを電気的に接続する第二接続部材と、を有し、
   前記ステータが接地可能に構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の電動ポンプ。
6. 前記ハウジングが、前記金属部の前記制御基板に対向する側を被覆する被覆部を備え、
   前記被覆部は、前記金属部のうち前記第一接続部材の接続部位を除く全領域を被覆する請求項５に記載の電動ポンプ。

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