CN103457382B - 无刷马达和使用无刷马达的燃料泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无刷马达和使用无刷马达的燃料泵，包括中继端子（47、48、49），该中继端子与配置在线圈架（21、22、23）径向外侧的W相端子（37）、V相端子（38）和U相端子（39）成一体地形成，该中继端子将定子线圈（31、32、33、34、35、36）与W相端子（37）、V相端子（38）和U相端子（39）连接。中继端子（47、48、49）中连接到线圈（31、32、33、34、35、36）的第二连接部（472、482、492）配置在W相端子（37）、V相端子（38）和U相端子（39）径向内侧。第二连接部（472、482、492）和外壳（5）内壁面之间的距离增加，以便维持中继端子（47、48、49）和外壳（5）之间的绝缘。这样，中继端子（47、48、49）被保护以免受损坏。

Description

无刷马达和使用无刷马达的燃料泵

技术领域

本发明涉及一种无刷马达和使用无刷马达的燃料泵。

背景技术

在传统无刷马达中，转子控制通向绕定子线圈架缠卷的定子线圈的供电而旋转，以在磁场中连续切换。JP-A-2005-328654公开了一种具有中继端子上的限制部的无刷马达，该中继端子将定子线圈和供电端子电连接，以限制定子线圈被拔出。

根据以上所述的无刷马达，中继端子和外壳内壁面之间只有较小间隙。当电流向中继端子流动时，放电通过中继端子和外壳之间的较小间隙发生并且趋向于损坏中继端子、连接到中继端子的定子线圈、和供电端子。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种无刷马达，其能够保护中继端子防止其被损坏。

根据一个方面，无刷马达由定子和转子形成。定子包括由磁性材料形成的多个定子芯部、绕定子芯部缠卷的多个定子线圈、覆盖定子芯部以将定子线圈与定子芯部绝缘的多个线圈架、配置在线圈架径向外侧以从外部侧接收电力的供电端子、和将供电端子和定子线圈电连接的中继端子。这样，当通向线圈的供电被控制时，定子产生旋转磁场。转子配置在定子径向内侧并且磁化成沿圆周方向交替相反的磁极，以便通过由定子产生的旋转磁场旋转。中继端子分别包括电连接到供电端子的第一连接部、和电连接到第一连接部和定子线圈的第二连接部。第二连接部中的每个配置在供电端子径向内侧。

附图说明

以上和其它目的、特征和优点将通过以下描述并参照附图而变得更加显而易见。在附图中：

图1是使用根据第一实施例的无刷马达的燃料泵的剖视图；

图2是沿图1中的方向II观察到的燃料泵的俯视图；

图3是根据第一实施例的无刷马达的定子的俯视图；

图4是沿图1中的线IV-IV截取的燃料泵的剖视图；

图5是图3中的部分V的放大图；

图6是根据比较例的无刷马达的定子的俯视图；

图7是图6中的部分VII的放大图；

图8是使用根据第二实施例的无刷马达的燃料泵的剖视图；

图9A和图9B是根据第二实施例无刷马达的连接端子的俯视图和侧视图；

图10是根据第二实施例的无刷马达的定子的俯视图；并且

图11是沿图8中的线XI-XI截取的燃料泵的剖视图。

具体实施方式

（第一实施例）

首先参照图1至图4，

燃料泵1由马达单元3、泵单元4、外壳5、泵盖60、端盖40等形成。在燃料泵1中，马达单元3和泵单元4容置在通过外壳5、泵盖60和端盖40形成的空间中。燃料泵1从吸入口61吸入油箱（未示出）中的燃料并且将燃料从排出口41排出到内燃机（未示出）中。

外壳5由金属（诸如铁）形成并且呈圆筒形。泵盖60关闭外壳5中吸入口61侧的一个轴向或纵向端部。泵盖60固定在外壳5内侧，该泵盖在外壳5中吸入口61侧的凸缘向内压接以限制该泵盖沿轴向方向被拔出。

端盖40由树脂形成并且关闭外壳5中排出口41侧的另一轴向或纵向端部。泵盖40固定在外壳5内侧，该泵盖在外壳5中排出口41侧的凸缘向内压接以限制该泵盖沿轴向方向被拔出。管部401在图1中形成为在端盖40外侧向上突出。排出口41在管部401一端形成。排出通路42在管部401内侧形成并且连通到排出口41。在端盖40内侧，管部402形成为绕外壳5中央轴线以朝着转子50侧纵向延伸。轴承55装配在管部402内侧。

马达单元3由定子10、转子50、轴52等形成。马达单元3是无刷马达。当电力供应到定子10以产生旋转磁场时，转子50与轴52一起旋转。

定子10形成为圆筒形并且容置在外壳5中的径向外侧部分。定子10包括六个定子芯部、六个线圈架、六个定子线圈、三个供电端子、三个中继端子等。定子10通过由树脂18模制这些构件而形成为单体整合单元。

六个芯部中的每个通过将多个磁性材料（诸如铁板）叠加而形成。六个芯部沿圆周方向布置以面对转子50的永磁体54。如图1所示例，具体地，两个定子芯部12和15布置成面对磁体54。除芯部12和15之外的四个定子芯部类似地布置以面对磁体54。

线圈架21、22、23、24、25和26由树脂材料形成。当每个线圈架形成时，定子芯部被镶嵌模制以提供芯部和线圈架的一体化本体。每个线圈架由在排出口41侧形成的顶端部、镶嵌芯部的镶嵌部、和在吸入口61侧形成的底端部形成。如图1所示，具体地，一个线圈架22由配置在端盖40附近的顶端部220、配置在泵单元4附近的底端部229和配置在顶端部220和底端部229之间的镶嵌部225形成。另一线圈架25由配置在端盖40附近的顶端部250、配置在泵单元4附近的底端部259和配置在顶端部250和底端部259之间的镶嵌部255形成。其它线圈架21、23、24和26类似地构造，尽管未示出。

如图3所示，定子线圈31、32、33、34、35和36例如是表面由绝缘膜覆盖的铜线。线圈31、32、33、34、35和36包括分别绕线圈架21、22、23、24、25和26缠卷的卷回部311、321、341、351和361。线圈31、32、33、34、35和36还包括线圈端部312、322、332、342、352和362，该线圈端部连接到配置为中间端子的中继端子47、48和49。当从马达单元3径向中心沿径向向外方向观察线圈架时，卷回部311、321、331、341、351和361分别以集中缠卷方式沿燃料泵1中顺时针方向绕线圈架21、22、23、24、25和26缠卷多圈。

W相端子37、V相端子38和U相端子39分别压配合在线圈架21、22和23的环部211、221和231中，以沿轴向方向突出。三相电从电源（未示出）供应到W相端子37、V相端子38和W相端子39。这样，W相端子37、V相端子38和U相端子39配置为供电端子。

中继端子47、48和49是分别配置在相应的W相端子37、V相端子38和U相端子39中的导电构件。中继端子47、48和49分别与W相端子37、V相端子38和U相端子39成一体地形成。中继端子47、48和49分别由第一连接部471、481和491以及第二连接部472、482和492形成。第一连接部471、481和491安置成分别与W相端子37、V相端子38和U相端子39共轴。第二连接部472、482和492分别以U形方式沿径向向内方向从第一连接部471、481和491的一端屈曲。线圈端部312和362所连接到的第二线圈部472配置在线圈31和36的张力的大致中间位置。线圈端部322和342所连接到的第二线圈部482配置在线圈32和34的张力的大致中间位置。线圈端部332和352所连接到的第二线圈部492配置在线圈33和35的张力的大致中间位置。第二连接部和线圈端部之间的关系将稍后描述。第二连接部472、482和492具有相应的开口473、483和493，该开口形成为朝着径向向外方向。

转子50可旋转地容置在定子10内侧。转子50由铁芯部53和配置在铁芯部53外圆周上的永磁体54形成。如图4所示，磁体54磁化成交替相反的极性，即，沿圆周方向以N极和S极磁化为磁极。在第一实施例中，配置四对N极和S极，即，总共八个磁极。轴52压配合到在转子50中心轴线上形成的轴向孔51中，以便与转子50一起旋转。

接下来将描述泵单元4。泵盖60具有吸入口61，该吸入口为管状并且开通于图1中的底部方向。吸入通路62在吸入口61内侧形成以沿板厚度方向穿过泵盖60。泵壳体70以大致盘形配置在泵盖60和定子10之间。孔71在泵壳体70中央部中形成，以便沿板厚度方向穿过泵壳体70。轴承56装配在孔71中。轴承56与装配在端盖40中的轴承55协作而可旋转地支撑轴52的轴向端部。这样，转子50和轴52相对于端盖40和泵壳体70可旋转。

叶轮65由树脂形成并且形成为大致盘形。叶轮65容置在泵盖60和泵壳体70之间形成的泵室72中。轴52的端部在其泵室72侧具有通过切削外壁的一部分形成的D形。该D形端部装配在与轴52的D形相对应且在叶轮65中央部中也形成为D形的孔66中。叶轮65通过轴52的旋转而在泵室72中旋转。

与吸入通路62连通的沟槽63在泵盖60面向叶轮65的壁面上形成。沟槽73在泵壳体70面向叶轮65的壁面上形成。通路74形成以沿板厚度方向穿过泵壳体70并且与沟槽73连通。叶片部67在叶轮65中与沟槽63和沟槽73相对应的位置上形成。

在燃料泵1中，当电力供应到马达单元3的线圈31、32、33、34、35和36时，叶轮65与转子50和轴52一起旋转。当叶轮65旋转时，燃料从燃料泵1外侧通过吸入口61导入沟槽63。导入沟槽63的燃料通过叶轮65的旋转而加压并且被引导到沟槽73中。加压的燃料流经通路74并且被引导到泵壳体70中马达单元3侧的中间室75中。引导到中间室75中的燃料通过沿马达单元3中的轴向或纵向方向配置的燃料通路强制排出到排出通路42，并且从排出口41排放。

两个燃料通路配置在燃料泵1中。一个燃料通路由通路76和通路43形成。通路76处于转子50的外壁和定子10的内壁之间。通路43处于端盖40的管部402的外壁和线圈架21、22、23、24、25和26的内壁之间。另一燃料通路处于定子10的外壁和外壳5的内壁面之间。

组装定子10的顺序将参照图3和图4描述，该组装在将线圈31、32、33、34、35和36绕用于马达单元3中的线圈架21、22、23、24、25和26缠卷之后执行。

图3是定子10的俯视图并且示出定子10的顶面未通过树脂18模制的状态。

首先，线圈31、32、33、34、35和36的卷回部311、321、331、341、351和361分别绕线圈架21、22、23，24，25和26缠卷，芯部分别镶嵌模制在该线圈架中。在这个过程中，为防止卷回部311、321、331、341、351和361在被缠卷之后松动或卷崩，线圈端部312、322、332、342、352和362分别钩挂在线圈架21、22、23、24、25和26的环部211、221、231、241、251和261上形成的临时保持槽212、222、232、242、252和262中。

继而，与中继端子47、48和49成一体地形成的W相端子37、V相端子38和U相端子39分别压配合在线圈架21、22、23的环部211、221、231中。中继端子47、48、49的第二连接部472、482、492的开口473、483、493的开口面积大于供应电力并且被压接时可用的开口面积。继而，钩挂在临时保持槽212、222、232、242、252和262中的线圈端部312、322、332、342、352和362钩挂到中继端子47、48和49。在这个过程中，线圈端部312、322、332、342、352和362穿过开口473、483和493，即，沿第二连接部472、482和492的径向外侧朝向径向内侧的方向插入第二连接部472、482和492。

第二连接部472、482和492变形以使第二连接部472、482和492的开口473、483和493变窄，该开口中插有线圈端部312、322、332、342、352和362。中继端子47、48和49电压接，以便将线圈端部和中继端子电连接。继而，如图1或图4所示，端子通过树脂18模制。在这个过程中，如图1所示，W相端子37、V相端子38和U相端子39形成为沿轴向或纵向方向突出。最后，树脂模制件18通过切削成形，以便容置在外壳5内侧。这样，定子10组装完成。

马达单元3的中继端子47、48和49配置在远离外壳5内壁面的位置。根据比较例的马达单元6的定子90的顶面在图6中示出。在定子90中，连接到W相端子87、V相端子88和U相端子89的中继端子97、98和99分别配置在W相端子87、V相端子88和U相端子89的径向外侧。在示例中，容置有定子80的外壳7的内壁面和中继端子97、98和99之间的距离短于如图4所示的第一实施例中的马达单元3中的外壳5内壁面和中继端子47、48和49之间的距离。因此，根据比较例的定子90更难维持外壳7内壁面和中继端子97、98和99之间的绝缘。根据第一实施例的马达单元3的定子10，能够确实地维持绝缘状态，因为外壳5内壁面和中继端子47、48和49之间的距离更长。这样，中继端子47、48和49被外壳5保护以不受放电引起的损坏。

根据马达单元3的定子10，中继端子47、48和49和线圈端部312、322、332、342、352和362在W相端子37、V相端子38和U相端子39径向内侧位置连接。这样，线圈31、32、33、34、35和36施加在中继端子47、48和49上的张力能够分散。将参照图5描述该优点。在此，将描述连接到V相端子38的中继端子48。该描述同样适合于中继端子47和49。

线圈32和34的线圈端部322和342施加到中继端子48上的张力设为如图5所示的F32和F34。这些张力沿径向向内方向的的合力设为如图5所示的F1。

在中继端子配置在供电端子径向外侧的比较例中，线圈施加在中继端子上的张力沿径向向内方向的合力大于合力F1。根据比较例的马达单元的供电端子和中继端子在图6中放大地示出。在比较例中，线圈端部922和942施加在中继端子98上的张力设为F92和F94，其等于第一实施例的张力F32和F34。这些张力F92和F94沿径向向内方向的合力是F2。

如上所述，在根据第一实施例的马达单元3的定子10中，中继端子47、48和49分别配置在W相端子37、V相端子38和U相端子39径向内侧。其结果是，线圈31、32、33、34、35和36施加在中继端子47、48和49上的张力被分散。多个线圈沿径向向内方向施加在中继端子47、48和49上的力的合力比中继端子没有配置在径向内侧的马达中的更加降低。这样，能够保护中继端子47、48、49和W相端子37、V相端子38、U相端子39免受变形或损坏。

中继端子47、48和49的第二连接部472、482和492的开口473、483和493形成为沿径向向外方向敞开。由于线圈31、32、33、34、35和36的张力沿径向向内方向施加在第二连接部472、482和492上，因此当线圈端部312、322、332、342、352和362被钩挂到第二连接部472、482和492时，线圈端部312、322、332、342、352和362被限制从第二连接部472、482和492脱离接合。这样，在制造定子10时，线圈端部312、322、332、342、352和362能够简单地插入第二连接部472、482和492并且能够确实地维持在钩挂状态。

（第二实施例）

将参照图8至图11描述根据第二实施例的无刷马达。第二实施例关于供电端子形状与第一实施例不同。与第一实施例中基本相同的部件由相同附图标记指示，以便简化描述。

根据第二实施例的使用马达单元8的燃料泵2在图8中以剖视图示出，该马达单元是无刷马达。如图10所示，在马达单元8中，W相端子和中继端子结合成一体作为W相连接端子77，V相端子和中继端子结合成一体作为V相端子78，并且U相端子和中继端子结合成一体作为U相连接端子79。这些端子77、78和79配置为供电端子并且部分屈曲。

将参照图9A、图9B和图10描述马达单元8的连接端子的形状。图9A是V相连接端子78的俯视图并且示出在马达单元8作为燃料泵2的一部分组装的状态下，从图8中顶部观察的状态。图9B示出沿图9B中的方向9B截取的V相连接端子78。尽管在这些图中未示出，但是W相连接端子77和U相连接端子79形成为类似形状。

V相连接端子78包括压配合部781、第一中继端子部782、第二中继端子部780、屈曲部783和连接件连接部784。压配合部781、第一中继端子部782、第二中继端子部780、屈曲部783和连接件连接部784作为导电构件成一体地形成。

压配合部781形成为直线形并且压配合到线圈架22的环部221中。

第一中继端子782连接到与装配到压配合部781的环部221中的端部相反的端部。第一中继端子部782连接到第二中继端子部780，该第二中继端子部形成为U形且基本垂直于V相连接端子78的纵向方向突出。当V相连接端子78压配合到线圈架22的环部221中时，第二中继端子部780安置成比压配合部781更靠近马达单元8径向内侧。与根据第一实施例的马达单元3类似，第二中继端子部780电连接到线圈32和34的线圈端部322和342。第一中继端子部782是中继端子并且也是第一连接部。第二中继端子部780也是中继端子并且也是第二连接部。

屈曲部783连接到与连接到第一中继端子部782压配合部781的端部相反的端部。屈曲部783沿第二中继端子部780突出的方向形成。即，当V相连接端子78压配合到线圈架22的环部221中时，屈曲部783形成为沿马达单元8径向向内方向延伸。屈曲部783是供电端子。

连接件连接部784连接到与连接到屈曲部783的第一中继端子部的端部相反的端部。连接件连接部784形成为直线形。如图10所示，当V相连接端子78压配合到线圈架22的环部221中时，连接件连接部784安置成比第一中继端子部784更靠近马达单元8径向内侧。连接件连接部784也是供电端子。

在根据第二实施例的无刷马达中，W相连接端子77、V相连接端子78和U相连接端子79中连接到线圈端部312、322、332、342、352和362的第二中继端子部770、780和790分别安置在线圈架21、22和23的环部211、221和231径向内侧。其结果是，第二中继端子部770、780、790和外壳5内壁面之间的距离增加，以使得马达单元8提供与根据第一实施例的马达单元3相同的优点。

W相连接端子77、V相连接端子78和U相连接端子79的连接部774、784和794通过连接到第一中继端子部772、782和792的屈曲部773、783和793而安置在更靠近线圈31、32、33、34、35和36的排出口41侧并且位于径向内侧。这样，在连接件连接部774、784和794不与线圈31、32、33、34、35和36干涉的情况下，燃料泵2顶部的外直径能够设定为小于外壳5的外直径。由于连接件连接部774、784和794安置在马达8径向内侧，因此当连接外部连接件时，能够使得因此燃料泵2的最大外直径等于外壳5的最大外直径。这样，燃料泵2能够在外部连接件保持连接的情况下被推入燃料泵模块或从燃料泵模块拔出。其结果是，在组装燃料泵模块过程中，能够自由地确定组装燃料泵2和外部连接件的顺序。

此外，如图11所示，连接件连接部774、784和794配置在距离外壳5内壁面更远的位置。这样，能够使用具有厚壁的外部连接件，例如，使用橡胶材料的防水连接件。

W相连接端子77、V相连接端子78和U相连接端子79具有沿径向向内方向延伸相应屈曲部773、783和793。这样，W相连接端子77、V相连接端子78和U相连接端子79的强度能够进一步提高。

在组装马达单元8的过程中，第二中继端子部770、780、790和卷回部312、322、332、342、352、362通过熔合连接。在这种情况下，第二中继端子部770、780、790或线圈部312、322、332、342、352、362的通过熔融而熔化的部分散布为绕第二中继端子部770、780、790的外来颗粒。在根据第二实施例的马达单元8中，从第二中继端子部770、780和790散布的外来颗粒在到达连接件连接端部774、784和794之前附着到屈曲部773、783和793。这样，屈曲部773、783和793保护连接件连接部774、784和794免受外来颗粒污染。因此能够通过在熔融时产生的外来颗粒防止连接件连接部774、784和794和外部连接件之间的不完善导电。

（其它实施例）

（A）根据以上描述的实施例，中继端子与供电端子成一体地形成。中继端子不被限制为这种状态。其可以形成为与供电端子互相独立的构件。在这种情况下，当供电端子压配合到线圈架的环部中时，中继端子与供电端子固定在一起。

（B）根据第一实施例，中继端子的第二连接部形成为U形。根据第二实施例，第二中继端子部形成为U形。然而，第二连接部和第二中继端子部不被限制为这种构造。所必需的仅是这些部件配置在马达单元径向内侧。

本发明不被限制为以上描述的实施例，而是可以通过不同方式实施。

Claims (7)

1.一种无刷马达，包括：

定子(10)，其包括由磁性材料形成的多个定子芯部(12、15)、绕定子芯部缠卷的多个定子线圈(31、32、33、34、35、36)、覆盖定子芯部以将定子线圈与定子芯部绝缘的多个线圈架(21、22、23、24、25、26)、配置在线圈架径向外侧以从外部侧接收电力的供电端子(37、38、39、77、78、79)，和将供电端子和定子线圈电连接的中继端子(47、48、49、77、78、79)，在通向线圈的供电被控制的情况下，所述定子产生旋转磁场；和

转子(50)，其配置在定子径向内侧并且磁化成沿圆周方向交替相反的磁极(54)，以便通过由定子产生的旋转磁场旋转，

其中，所述中继端子(47、48、49、77、78、79)分别包括电连接到供电端子的第一连接部(471、481、491、772、782、792)、和电连接到第一连接部和定子线圈的第二连接部(472、482、492、770、780、790)，并且

其中，所述第二连接部(472、482、492、770、780、790)中的每个配置在供电端子径向内侧并且形成为沿径向向外方向敞开的U形；以及

其中，所述第二连接部(472、482、492、770、780、790)中的每个在相应的U形开口内、在所述多个定子线圈中对应线圈的线圈端部电连接到所述对应线圈，并且所述第二连接部中的每个在所述相应的U形开口内、在所述多个定子线圈中另一个对应线圈的线圈端部电连接到所述另一个对应线圈，所述对应线圈和所述另一个对应线圈沿不同的方向从所述相应的U形开口延伸。

2.根据权利要求1所述的无刷马达，其中：

所述第二连接部(472、482、492、770、780、790)中的每个配置在至少两个定子线圈的张力施加的位置，并且沿径向向内方向的张力合力(F1)在所述位置降低。

3.根据权利要求1或2所述的无刷马达，其中：

各中继端子分别与相应供电端子一体地形成。

4.根据权利要求1或2所述的无刷马达，其中：

所述供电端子包括连接件连接部(774、784、794)，所述连接件连接部能够连接到外侧连接件，并且安置在第一连接部(772、782、792)径向内侧。

5.根据权利要求1所述的无刷马达，其中：

所述第二连接部中的每个配置在多个定子线圈中的所述对应线圈和所述另一个对应线圈的张力的基本上中间位置。

6.根据权利要求1或2所述的无刷马达，其中：

所述第二连接部(472、482、492、770、780、790)中的每个设置在沿圆周方向与所述供电端子相邻的位置。

7.一种用于将燃料吸入安装在车辆中的油箱中并且排出燃料的燃料泵，所述燃料泵包括：

根据权利要求1或2所述的无刷马达；

泵单元(4)，其包括旋转构件，所述旋转构件连接到马达转子以将燃料加压；

吸入口(61)，其用于将燃料从油箱导入泵单元；和

排出口(41)，其用于将通过泵单元加压的燃料向外排出。