CN1641948A - 整流子和使用该整流子的电动机以及流体泵 - Google Patents

整流子和使用该整流子的电动机以及流体泵 Download PDF

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Abstract

一种整流子(70)，其包括沿着旋转方向设置的多个整流子段(72)和与各整流子段电连接的整流子段端子(74，75)。该整流子段端子包括中间端子(74)和末端端子部分(75)，并且该整流子段通过该中间端子部分电连接到该末端端子部分上。该整流子段、中间端子和末端端子部分由用热塑性树脂制成的树脂材料(76)支撑。通过将整流子的末端端子部分与电枢的线圈端子电连接，可以将整流子的整流子段和电枢的线圈(62)电连接在一起。该整流子和电枢可以设置在一电动机中。此外，该电动机的这种结构可适合用于如燃料泵之类的流体泵。

Description

整流子和使用该整流子的电动机以及流体泵
技术领域
本发明涉及一种整流子，该整流子具有整流子段，该整流子段通过接触其端子与电枢的线圈电连接，还涉及一种使用该整流子的电动机和流体泵，例如燃料泵。
背景技术
在日本专利JP-A-7-161428所描述的常规整流子中，沿着旋转方向设置的多个整流子段和与各整流子段电连接的整流子段端子均由树脂材料支撑。而且，电枢的每个线圈均粘合到每个整流子段端子上，从而该整流子的每个整流子段和电枢的每个线圈通过熔化电连接在一起。当整流子段端子和电枢的线圈通过熔化电连接在一起时，为防止该整流子的树脂材料被熔化期间产生的热量软化，将热固性树脂用作整流子的树脂材料。
然而，当热固性树脂用作该整流子的树脂材料时，由于树脂在熔化期间通过升高温度而被硬化，因此生产时间变长。而且，一旦该热固性树脂硬化，很难改变其硬化后的形状，也很难在溶剂中溶解。因此，在熔化过程中产生和被切掉的多余树脂材料不能被重新使用。因此，增加了该整流子的生产成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种整流子，其能够以很短的时间低成本地生产。
本发明的另一个目的是提供一种使用该整流子的电动机和流体泵，例如燃料泵。
根据本发明，一整流子包括沿着旋转方向设置以与电刷相接触的多个整流子段、与各整流子段电连接的多个整流子段端子以及设置成用于支撑该整流子段和整流子段端子的树脂材料。在该整流子中，整流子段通过接触电枢的线圈端子和整流子段端子与电枢的线圈电连接。
因此，不需要为电连接电枢的线圈和整流子的整流子段而实施加热过程。由于当整流子的整流子段和电枢的线圈电连接时，用于支撑整流子段和整流子段端子的树脂材料不受热，因此可以将热塑性树脂用作树脂材料。结果，与将热固性树脂用作树脂材料的情况相比，可以缩短该整流子的生产时间。而且，在树脂模制期间产生的过剩树脂材料易于重新使用，并可以降低该整流子的生产成本。
优选的是，每个整流子段具有与电刷相接触的接触表面，并且每个整流子段的接触表面沿着径向在每个整流子段的外周边和内周边之间具有凹槽部分。因此，即使当通过切割形成该凹槽部分时，也能防止树脂材料因切割期间的热量而软化。
更为优选的是，每个整流子段端子具有端子部分，该端子部分突出到电枢的线圈的一侧，并且通过将每个整流子段的端子部分插入到每个线圈端子的插入部分中，整流子段与电枢的线圈电连接。因此，可以非常容易地进行整流子段和电枢的线圈之间的电连接。例如，每个整流子段端子还包括中间端子，每个整流子段通过该中间端子与每个整流子端子的端子部分电连接。
此外，树脂材料可以设置成用于沿着径向支撑每个整流子段的内周壁和外周壁。
本发明的该整流子适合用于包括该电枢以及一磁部件的电动机，该磁部件具有围绕该电枢轴向排列的多个磁极。此外，具有该整流子的电动机可以适用于如燃料泵之类的流体泵。
附图说明
本发明的其它目的、特征和优点将从下面参照附图的详细描述中变得更为清楚，其中：
图1是显示出本发明的一优选实施例的燃料泵的剖视图；
图2是显示出该燃料泵中的转子的剖视图，；
图3是沿着图1中的线III-III的剖视图；以及
图4是根据本发明的该优选实施例的整流子的一段的放大视图。
具体实施方式
现在将参照图1至4对本发明的一优选实施例进行描述。图1示出了一燃料泵1，它具有使用本发明的整流子70的一电动机4。例如，该燃料泵1为一安装在车辆燃料箱中的吸入泵，以在燃料箱中向如发动机的燃料消耗系统供给燃料。该燃料泵1包括一用于增大吸出燃料的压力的泵部2和一通过绕着一轴42旋转一转子40来驱动该泵部2的电动机4。该泵部2包括一吸入侧盖14、一叶轮箱15和一圆形叶轮16。该电动机4被构造成一直流电动机，并且设置有永磁体30和转子40。
该燃料泵1的外壳12固定该吸入侧盖14和一排出侧盖20，它们设置在转子40的轴42的两端侧处。该吸入侧盖14和叶轮箱15被用作一泵壳，并被设置成用于容纳叶轮16。在该吸入侧盖14和叶轮箱15之间形成有一C形泵通道100。叶轮箱15在轴42的轴向上与转子40相对地设置，并在叶轮箱15的内周侧处支撑一轴承部件17。
在圆形叶轮16的外周边上形成有多个叶轮凹槽。当叶轮16通过转子40的转动与轴42一起旋转时，由于流体摩擦力的作用，将在叶轮16的叶轮凹槽的前方和后方形成压力差。通过在多个叶轮凹槽处重复进行该操作，泵通道100中的燃料便会被加压。燃料箱中的燃料将从吸入侧盖14上的燃料入口102进入燃料通道100，并从叶轮箱15排出到盖结构部件80的一侧。该盖结构部件80为由金属制成的一整体部件，并与转子40的整流子70相对地设置。燃料从盖结构部件80经过转子40的外周边流向整流子70，并穿过连通通路105流到燃料排放口104处，该连通通路设置在排出侧盖20中的四个点处，以封闭轴42的周边。这样，燃料从燃料泵1经过燃料排放口104供给至发动机。
该排出侧盖20由树脂制成，并形成用于盖住电动机4的整流子70。该燃料排放口104形成在轴42的轴线上的大约位于排出侧盖20的中央部分处。一接纳连接器22形成在排出侧盖20的外周边端部处，并与排出侧盖20的中央部分偏置。在该接纳连接器22的内部设置有一个压入配合到该排出侧盖20中的端子24。在该排出侧盖20内部设置有一用于调节燃料泵1内部压力的压力调节阀26。该压力调节阀26包括一球27、一用于将球27偏置在一侧的弹簧28和一阀座29，球27可以座靠在该阀座上。当燃料泵1内的压力超过一预定压力时，球27克服弹簧28的偏置力与阀座29分离，从而使燃料泵1内的压力降低。
四个永磁体30沿着周向布置，它们中的每一个形成四分之一圆弧形，并且连接到外壳12的内周壁上(图3)。永磁体30构成在旋转方向上具有不同极性的四个磁极。
如图2所示，转子40包括一电枢50、整流子70和盖结构部件80。整流子70沿着轴向设置在电枢50的一侧，并且盖结构部件80设置用于将与整流子70的电枢50的另一侧盖住。而且，如图1所示，转子40的轴42可旋转地支撑在轴承部件17、18中，该轴承部件分别支撑在叶轮箱15和排出侧盖20中。
如图3所示，电枢50在其转动中央部分具有一中央铁心52，并且轴42被压入配合到该中央铁心52中。多个磁极线圈部分54(例如，六个磁极线圈部分)沿着旋转方向设置在中央铁心52的外周边上，以与中央铁心52相连。该磁极线圈部分54中的每一个包括线圈铁芯56、线圈架(绕线管)60和线圈62。线圈62通过在线圈架60上集中缠绕导线的方式形成。在该实施例中，六个磁极线圈部分54具有相同的结构。
此外，每个线圈62在整流子70一侧的端部电连接到线圈端子64上。由于线圈端子64略微位于电枢50的外周表面的内部，其能够防止因线圈端子64的设置而导致对流经电枢50外周边的燃料的阻力增大。该线圈端子64与整流子70的端子75相接触，整流子70将与端子75电连接。在本实施例中，每个端子75向电枢50的线圈端子64突出，并且每个线圈端子64具有一插入部分。通过将端子75插入到线圈端子64的插入部分中，整流子段72电连接到线圈62上。在本实施例中，线圈端子64的每个插入部分大致形成U形，并且端子75沿着轴向延伸。因此，端子75非常容易插入到线圈端子64的插入部分中。
线圈62在盖结构部件80一侧的端部与沿着旋转方向连续排列的六个端子66电连接。此外，该六个端子66与盖结构部件80电连接。
整流子70为整体形成的盒型。整流子70具有沿着旋转方向排列的多个整流子段72(例如，在本实施例中为六个整流子段)。例如，整流子段72由碳形成。通过设置在相邻整流子段72之间的间隙(未示出)和树脂材料76，在旋转方向上彼此相邻的整流子段72彼此电绝缘。整流子段72通过中间端子74电连接到端子75上。每个端子75设置成用于将沿着径向相对设置的两个整流子段72电连接。
在本实施例中，中间端子74和端子75构成本发明的整流子段端子。整流子段72、中间端子74和端子75均由树脂材料76支撑。该树脂材料76为热塑性绝缘树脂，并且具有较好的耐油性。例如，作为热塑性绝缘树脂，可以使用聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺(PEI)或者聚醚砜(PES)。
如图4所示，每个整流子段72的电刷接触表面上设置有凹槽部分73，这些凹槽部分将从电刷接触表面向位于整流子段72的外周边缘和内周边缘之间的内侧(即端子74、75的一侧)凹入。该凹槽部分73不设置在位于每个整流子段72的内周侧和外周侧处的树脂材料76上。当电枢50旋转时，整流子段72的凹槽部分73依次与电刷(未示出)相接触。
盖结构部件80包括一圆形盖82和多个端子84(例如，在本实施例中为六个)。该盖结构部件80用在铜上镀有锡的金属材料制成一整体部件。该六个端子84沿着盖82的周向布置在六个位置上，以从盖82向电枢50突出。该六个端子84通过盖82彼此电连接。盖结构部件80的端子84安装到电枢50的端子66中，从而线圈62在盖结构部件80一侧的端部彼此电连接在一起。在本实施例中，盖结构部件80的每个端子84突出到整流子70的侧面，并且电枢50的每个端子66具有插入部分。因此，通过将盖结构部件80的端子84插入到电枢50的端子66的插入部分中，线圈62在盖结构部件80的侧面的端部能够非常容易地彼此电连接。
接下来，将描述用于生产该整流子70的方法。首先，将整流子段72的基材、中间端子74和端子75装配在一起，并且通过使用树脂材料76进行夹物模塑。然后，在每个整流子段72的基材的电刷接触表面上与树脂材料76相间隔的位置处形成凹槽部分73，该电刷接触表面位于每个整流子段72的基材的外周边和内周边之间。因此，该基材被切割而分隔成支撑在树脂材料76中的六个整流子段72。
根据本实施例，整流子70的端子75和电枢50的线圈端子64相接触，从而彼此电连接在一起，因此整流子70的整流子段72和电枢50的线圈62电连接在一起。因此，当整流子70的整流子段72和电枢50的线圈62电连接时，树脂材料76不会被加热。结果是，热塑性树脂可以用作树脂材料76，并且与树脂材料76由热固性树脂制成的情况相比，树脂材料76的树脂成型时间较短。而且，由于热塑性树脂用作树脂材料76，因此在树脂材料76的成型期间产生的剩余树脂材料可以通过例如溶解有效地重新利用。因此，可以有效地降低树脂材料76的生产成本。
在本实施例中，每个整流子段72的端子75突出到线圈端子64的一侧，并且电枢50的每个线圈62的线圈端子64形成有一个插入部分。因此，通过将整流子70的每个整流子段72的端子75插入到每个线圈62的线圈端子64的插入部分中，整流子70的整流子段72和电枢50的线圈62能够非常容易地电连接在一起。
尽管已经参照附图结合优选实施例对本发明进行了完整的描述，但是应当注意到，对于本领域的普通技术人员来说，显然可以作出各种变化和修改。
例如，在上述实施例中，沿着径向位于每个整流子段72的内周边和外周边之间的每个整流子段72的电刷接触表面在除了树脂材料76之外的地方被切割以形成凹槽部分73。然而，根据热塑性树脂的熔化温度，包括整流子段72和树脂材料76在内的整流子70的整个电刷接触表面可被切割以形成凹槽部分73。
此外，本发明可以适用于其他用途的整流子，而不是仅仅局限于燃料泵的电动机。例如，本发明的整流子70可以用于泵送流体的流体泵。
这些变化和修改将被理解为在由所附权利要求限定的本发明的范围之内。

Claims (15)

1.一种整流子(70)，包括：
沿着旋转方向设置以与电刷相接触的多个整流子段(72)；
与各整流子段电连接的多个整流子段端子(74，75)；
设置成用于支撑该整流子段和该整流子段端子的树脂材料(76)，其中：
通过接触电枢(50)的线圈端子(64)和该整流子段端子，该整流子段与该电枢(50)的线圈(62)电连接；以及
该树脂材料为热塑性树脂。
2.根据权利要求1所述的整流子，其特征在于：
每个整流子段具有与电刷相接触的接触表面；以及
每个整流子段的接触表面沿着径向在每个整流子段的外周边和内周边之间具有凹槽部分(73)。
3.根据权利要求1所述的整流子，其特征在于：
每个整流子段端子具有突出到电枢的线圈端子的一侧的端子部分(75)；以及
该整流子段通过将每个整流子段端子的端子部分插入到每个线圈端子的插入部分中与电枢的线圈电连接。
4.根据权利要求3所述的整流子，其特征在于，每个整流子段端子还包括中间端子，每个整流子段通过该中间端子与每个整流子段端子的端子部分电连接。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的整流子，其特征在于，该树脂材料设置成用于沿着径向支撑每个整流子段的内周壁和外周壁。
6.根据权利要求3所述的整流子，其特征在于：
每个线圈端子的插入部分大致呈U形；以及
每个整流子段端子的端子部分沿着电枢的轴向延伸。
7.一种电动机，包括：
整流子(70)，其包括沿着旋转方向设置以与电刷相接触的多个整流子段、与各整流子段电连接的多个整流子段端子(74，75)以及设置成用于支撑该整流子段和该整流子段端子的树脂材料(76)；
电枢(50)，其围绕着一轴(42)可旋转地设置，该电枢包括沿着旋转方向设置的多个线圈(62)和与各线圈电连接的多个线圈端子(64)；以及
磁部件(30)，其包括围绕该电枢周向设置的多个磁极(30)，
其中，该整流子段通过接触该电枢的线圈端子和该整流子段端子与该线圈电连接。
8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，该树脂材料为热塑性树脂。
9.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于：
每个整流子段具有与电刷相接触的接触表面；以及
每个整流子段的接触表面沿着径向在每个整流子段的外周边和内周边之间具有凹槽部分(73)。
10.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于：
每个整流子段端子具有向线圈端子的一侧突出的端子部分；以及
该整流子段通过将每个整流子段端子的端子部分插入到每个线圈端子的插入部分中与电枢的线圈电连接。
11.根据权利要求10所述的电动机，其特征在于：
每个整流子段的端子部分沿着轴的轴向突出；以及
每个线圈端子的插入部分大致呈U形。
12.根据权利要求7-11中任何一项所述的电动机，其特征在于，该线圈端子设置在该电枢的外周表面的内部。
13.根据权利要求7-11中任何一项所述的电动机，其特征在于，该电动机用于燃料泵(1)，该燃料泵通过电动机的旋转驱动力产生将燃料吸入燃料箱的吸入力。
14.一种流体泵，用于通过利用电动机(4)的驱动力泵送流体，该电动机包括：
整流子(70)，其包括沿着旋转方向设置以与电刷相接触的多个整流子段、与各整流子段电连接的多个整流子段端子(74，75)以及设置成用于支撑该整流子段和该整流子段端子的树脂材料(76)；
电枢(50)，其围绕一轴(42)可旋转地设置，该电枢包括沿着旋转方向设置的多个线圈(62)以及与各线圈电连接的多个线圈端子(64)；以及
磁部件(30)，其包括围绕该电枢周向设置的多个磁极(30)，
其中，该整流子段通过接触该电枢的线圈端子和各整流子段端子与该线圈电连接。
15.根据权利要求14所述的流体泵，其特征在于，该树脂材料为热塑性树脂。
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