DE102008042203A1

DE102008042203A1 - Elektromotor und Kraftstoffpumpe mit einem derartigen Elektromotor

Info

Publication number: DE102008042203A1
Application number: DE102008042203A
Authority: DE
Inventors: Kiyonori Kariya Moroto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2009-04-02
Also published as: US20090072657A1; JP2009077497A; CN101394125A

Abstract

Ein Permanentmagnet (21) weist Magnetpole auf, die sich umlaufend voneinander unterscheiden. Ein Anker (22) ist an einer radialen Innenseite des Permanentmagneten (21) drehbar und weist einen geschichteten Kern (24) sowie eine Spule (27) auf. Der geschichtete Kern (24) weist magnetische Platten bzw. Bleche (25) auf, die in einer axialen Richtung derart geschichtet sind, dass eine Isolierschicht (257) dazwischen angeordnet ist. Die magnetischen Platten (25) weisen magnetische Endplatten (251) auf, die an den am meisten voneinander entfernt liegenden Enden angeordnet sind. Zumindest eine der magnetischen Endplatten (251) weist eine äußere umlaufende Seite auf, die mit einem Kragen (252) versehen ist, der sich in der Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten (21) gegenüberliegt. Die zumindest eine der magnetischen Endplatten (251) weist eine Dicke t auf und der Kragen (252) weist eine Länge h auf. Die Dicke t und die Länge h weisen eine Beziehung von h/t <= 10 auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor und eine Kraftstoffpumpe mit einem derartigen Elektromotor.
Beispielsweise offenbart die JP-A-2001-352731 einen Elektromotor mit Permanentmagneten, die Magnetpole bilden, die sich gegenseitig in der Polarität in Umlaufsrichtung voneinander unterscheiden, und einem Anker, der an einer radial inneren Seite der Permanentmagneten in frei drehbarer Weise angeordnet ist. Der Motor weist weiterhin einen geschichteten Kern auf, der durch Schichten einer Vielzahl von magnetischen Platten (Blechen) in axialer Richtung aufgebaut ist, wobei eine Isolierschicht zur Unterdrückung einer elektrischen Leitung zwischen den magnetischen Platten (Blechen) angeordnet ist. Eine Spule ist auf den geschichteten Kern gewickelt.
Ein Kragen ist an einer radial äußeren Seite jeder magnetischen Endplatte gebildet, die an den am weitesten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung unter den geschichteten magnetischen Platten vorgesehen sind. Dieser Kragen erstreckt sich in der Drehachsenrichtung, so dass er Poloberflächen der Permanentmagneten zugewandt ist. Entsprechend dieser Konfiguration ist die Fläche des geschichteten Kerns, die den Polflächen der Permanentmagneten zugewandt ist, erhöht. Daher kann die Größe des Magnetflusses in dem geschichteten Kern erhöht werden, ohne dass dessen axiale Länge erhöht wird.
Gemäß der JP-A-2001-352731 ist zwischen jeweils zueinander benachbarten magnetischen Platten eine Isolierschicht zur Unterdrückung von Wirbelstromverlusten vorgesehen. Daher fließt Magnetfluss, der in jeder magnetischen Platte eintritt, kaum in die Drehachsenrichtung. Das heißt, der größte Teil des Magnetflusses fließt in einer radialen Richtung.
In der vorliegenden Struktur, bei der die magnetische Endplatte einen Kragen an der radial äußeren Seite der magnetischen Platte aufweist, kann ein Streufluss aus dem Permanentmagneten verringert werden. Jedoch konzentriert sich der Magnetfluss auf einen Fuß- bzw. Wurzelbereich des Kragens. Dementsprechend steigt der Magnetwiderstand in dem Wurzelbereich an, weshalb folglich die Größe des Magnetflusses in dem geschichteten Kern nicht ausreichend erhöht werden kann, selbst obwohl der Kragen an der magnetischen Endplatte geformt ist. Als Ergebnis kann ein Drehmoment nicht effektiv erhöht werden.
Im Hinblick auf die vorstehenden und auf andere Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit einem geschichteten Kern bereitzustellen, der eingerichtet ist, die Größe eines Magnetflusses darin zu erhöhen, um das von diesem erzeugte Drehmoment zu verbessern.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Elektromotor einen Permanentmagneten mit einer Vielzahl von Magnetpolen auf, die sich umlaufend voneinander unterscheiden. Der Elektromotor weist weiterhin einen Anker auf, der radial innerhalb des Permanentmagneten drehbar ist und einen geschichteten Kern sowie eine Spule aufweist, wobei der geschichtete Kern eine Vielzahl von magnetischen Platten aufweist, die in axialer Richtung derart geschichtet sind, dass eine Isolierschicht zur Unterdrückung einer elektrischen Leitung dazwischen angeordnet ist, wobei die Spule um den geschichteten Kern gewickelt ist. Die Vielzahl der magnetischen Platten umfasst magnetische Endplatten, die an den an beiden am weitesten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind. Zumindest eine der magnetischen Endplatten weist eine äußere umlaufende Seite auf, die mit einem Kragen versehen ist, der sich in der Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten gegenüberliegt. Die zumindest eine magnetische Endplatte weist eine Dicke t auf. Der Kragen weist eine Länge h auf. Die Dicke t und die Länge h weisen eine Beziehung von h/t ≤ 10 auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Elektromotor einen Permanentmagneten mit einer Vielzahl von Magnetpolen auf, die umlaufend sich voneinander unterscheiden. Der Elektromotor weist weiterhin einen Anker auf, der radial innerhalb des Permanentmagneten drehbar ist und einen geschichteten Kern sowie eine Spule aufweist, wobei der geschichtete Kern eine Vielzahl von magnetischen Platten aufweist, die in axialer Richtung geschichtet sind, so dass eine Isolierschicht zur Unterdrückung elektrischer Leitung dazwischen angeordnet ist, wobei die Spule an den geschichteten Kern gewickelt ist. Die Isolierschicht ist auf zumindest zwei der magnetischen Platten geformt, die zueinander benachbart sind. Die Vielzahl der magnetischen Platten weist magnetische Endplatten auf, die an den am meisten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind. Zumindest eine der magnetischen Endplatten weist eine äußere umlaufende Seite auf, die mit einem Kragen versehen ist, der sich in der Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten gegenüberliegt. Auf zumindest einer der magnetischen Endplatten ist die Isolierschicht nicht geformt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Elektromotor einen Permanentmagneten mit einer Vielzahl von Magnetpolen auf, die sich umlaufend voneinander unterscheiden. Der Elektromotor weist weiterhin einen Anker auf, der drehbar radial innerhalb des Permanentmagneten ist und einen geschichteten Kern sowie eine Spule aufweist, wobei der geschichtete Kern eine Vielzahl von magnetischen Platten aufweist, die in axialer Richtung geschichtet sind, so dass eine Isolierschicht zur Unterdrückung einer elektrischen Leitung dazwischen angeordnet ist, wobei die Spule an den geschichteten Kern gewickelt ist. Die Isolierschicht ist auf zumindest einem zueinander benachbarten magnetischen Platten geformt. Die Vielzahl der magnetischen Platten weist magnetische Endplatten auf, die an den am meisten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind. Zumindest eine der magnetischen Endplatten weist eine äußere umlaufende Seite auf, die mit einem Kragen versehen ist, der sich in der Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten gegenüberliegt. Die zumindest eine der magnetischen Endplatten weist eine Dicke t auf. Der Kragen weist eine Länge h auf. Die Dicke t und die Länge h weisen eine Beziehung von h/t ≤ 10 auf. Die Isolierschicht ist nicht auf zumindest einer der magnetischen Endplatten geformt.
Die vorstehend genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht, die eine Kraftstoffpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt,
2 eine perspektivische Darstellung, die einen Anker der Kraftstoffpumpe zeigt, bevor dieser mit einer Spule bewickelt wird,
3 eine perspektivische Darstellung, die den Anker zeigt, nachdem er mit der Spule bewickelt worden ist, wobei der Anker noch nicht mit einem Kommutator versehen ist,
4 eine perspektivische Darstellung, die den Anker zeigt, nachdem er mit der Spule bewickelt worden ist und mit dem Kommutator versehen worden ist,
5 eine Schnittansicht des Ankers,
6 eine Schnittansicht, die einen geschichteten Kern des Ankers zeigt, und
7 eine Schnittansicht, die einen geschichteten Kern eines Ankers eines elektrischen Motors zeigt, der in einer Kraftstoffpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt eine Kraftstoffpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Eine Kraftstoffpumpe 1 ist eine im Tank angeordnete Turbinenpumpe (In-Tank-Turbinenpumpe), die in einem nicht gezeigten Kraftstofftank eines Zweirad- oder Vierradfahrzeugs oder dergleichen unterzubringen ist.
Die Kraftstoffpumpe 1 weist einen Pumpenabschnitt 10 und einen Motorabschnitt 20 zum Antrieb des Pumpenabschnitts 10 auf. Ein Gehäuse 30 dient als Gehäuse des Pumpenabschnitts 10 und Gehäuse des Motorabschnitts 20. Das Gehäuse 30 ist mit einer Endabdeckung 40 und einer Pumpabdeckung 11 jeweils an beiden Enden in der Drehachsenrichtung verstemmt. Das Gehäuse 30 ist mit der Pumpenabdeckung 11 verstemmt, wodurch eine Pumpenummantelung 14 zwischen der Pumpenabdeckung 11 und einem gestuften Abschnitt 31 geklemmt ist.
Der Pumpenabschnitt 10 weist eine Turbinenpumpe mit der Pumpenabdeckung 11, der Pumpenummantelung 14 und einem Flügelrad 16 auf. Die Pumpenabdeckung 11 und die Pumpenummantelung 14 beherbergen das Flügelrad 16 in einer frei drehbaren Weise. Die Pumpenabdeckung 11 weist einen Ansauganschluss 12 zum Ansaugen von Kraftstoff in einen Pumpenkanal 15 auf. Der Pumpenkanal 15 ist in eine C-Form zwischen der Pumpenabdeckung 11, der Pumpenummantelung 14 und dem Flügelrad 16 geformt.
Eine Vielzahl von Schaufelnuten (Flügelnuten) sind in Drehrichtung an einer äußeren umlaufenden Kante des Flügelrads 16 geformt, das eine Scheibenform aufweist. Wenn sich das Flügelrad 16 zusammen mit einer Welle 23 in Zusammenhang mit der Drehung eines Ankers 22 dreht, werden Herausströmen und Hereinströmen von Kraftstoff von einer Schaufelnut an der Vorderseite in Drehrichtung zu einer anderen Schaufelnut an der Rückseite in Drehrichtung wiederholt. Dadurch wird der Kraftstoff verwirbelt und in dem Pumpenkanal 15 unter Druck gesetzt. Eine Lüftungsöffnung 13 ist in der Pumpenabdeckung 11 zum Ausstoß von Luft, die in dem Kraftstoff in dem Pumpenkanal 15 enthalten ist, noch außerhalb der Kraftstoffpumpe 1 vorgesehen.
Kraftstoff, der aus einem Ansauganschluss 12 durch die Drehung des Flügelrads 16 angesaugt wird, wird durch den Pumpenkanal 15 durch die Drehung des Flügelrads 16 unter Druck gesetzt, und der unter Druck gesetzte Kraftstoff wird unter Druck zu dem Motorabschnitt 20 aus einem (nicht gezeigten) Ausstoßanschluss zugeführt, der in dem Pumpengehäuse 14 vorgesehen ist. Der dem Motorabschnitt 20 unter Druck zugeführte Kraftstoff gelangt durch einen Kraftstoffkanal 32 zwischen Permanentmagneten 21 und dem Anker 22, woraufhin der Kraftstoff einer Brennkraftmaschine als Kraftstoffsverbrauchseinheit aus einem in der Endabdeckung 40 vorgesehenen Ausstoßanschluss 41 zugeführt wird. Ein Absperrventil 42 ist in dem Ausstoßanschluss 41 untergebracht, der einen Rückfluss von aus dem Ausstoßanschluss 41 ausgestoßenen Kraftstoff beschränkt.
Der Motorabschnitt 20 ist durch die Permanentmagnete 21, den Anker 22, einen Kommutator 26 und dergleichen aufgebaut. Jeder der Permanentmagnete 21 ist beispielsweise ein Ferritmagnet und ist bogenförmig geformt. Zwei Permanentmagnete 21 sind umlaufend an einer inneren umlaufenden Wand des Gehäuses 30 angebracht. Die Permanentmagnete 21 bilden Magnetpole, die sich in Umlaufsrichtung in der Polarität voneinander unterscheiden, auf dem Anker 22 zugewandten Oberflächen an der radialen inneren Seite der Permanentmagneten 21. Der Anker 22 ist an der radial inneren Seite der Permanentmagnete 21 angeordnet.
Der Anker 22 ist durch einen geschichteten Kern 24, der durch Schichten von magnetischen Platten (magnetischen Blechen) 25 in einer Drehachsenrichtung geformt ist, und einer Spule 27 aufgebaut, die an Polkernen des geschichteten Kerns 24 gewickelt ist. Eine Isolierschicht 257 zur Unterdrückung von elektrischer Leitung ist zwischen den zueinander benachbarten magnetischen Platten 25 vorgesehen. Gemäß 1 ist der Raum, der durch eine gestrichelte Linie mit zwei Punkten an jedem Ende in der Drehachsenrichtung des Ankers 22 gezeigt ist, mit der Spule 27 bewickelt. Ein Aufbau des geschichteten Kerns 24 ist im weiteren Verlauf der Beschreibung ausführlich beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, wird die Welle 23, die eine Drehachse des Ankers 22 ist, durch Lager 44 und 45 an jedem Ende in der Drehachsenrichtung gestützt. Die Lager 44 und 45 werden jeweils durch die Pumpenummantelung 14 und einen Lagerhalter 46 gestützt.
Der Kommutator 26 ist in einer Scheibenform geformt und an einem Ende des Ankers 22 in der Drehachsenrichtung an einer Seite angebracht, die entgegengesetzt zu der Seite des Flügelrads 16 ist. Der Kommutator 26 weist eine Vielzahl von Segmenten 261 auf, die in Drehrichtung angeordnet sind. Jedes der Segmente 261 ist beispielsweise aus Kohlenstoff geformt und ist elektrisch mit der Spule 27 durch Anschlüsse 262 verbunden. Die Segmente 261 sind elektrisch voneinander durch einen Raum und ein isolierendes Harzmaterial 263 isoliert.
Eine Lücke ist zwischen dem Kommutator 26 und einem Ende in der Drehachsenrichtung der Spule 27 an der Seite des Kommutators 26 geformt, und die Lücke ist mit einem isolierenden Harzmaterial 29 gefüllt. Ein Ende in der Drehachsenrichtung der Spule 27 an der Seite des Pumpenabschnitts 10 ist mit einem isolierenden Harzmaterial 28 abgedeckt. Die vorliegende Struktur kann den Drehwiderstand des Ankers 22 bei Drehung in Kraftstoff verringern und kann das Eindringen von Fremdstoffen in den Anker 22 unterdrücken.
Ein Pumpenanschluss 43 ist in der Endabdeckung 40 gepresst. Ein Antriebsstrom wird aus dem Pumpenanschluss 43 der Spule 27 des Ankers 22 durch eine (nicht gezeigte Bürste) und dem Kommutator 26 zugeführt. Endflächen der Segmente 261 an der dem Anker 22 in der Drehachsenrichtung gegenüberliegenden Seite gleiten aufeinanderfolgend auf der Bürste, wodurch der Antriebsstrom, der der Spule 27 zuzuführen ist, kommutiert wird.
Eine Glättungsspule (chalk coil) 264 ist in Reihe mit der Bürste verbunden und verringert elektrische Störungen, die erzeugt werden, wenn die Segmente 261 des Kommutators 26 aufeinanderfolgend auf der Bürste gleiten.
Wie es in 1 gezeigt ist, wird, wenn das Flügelrad 16 durch den Motorabschnitt 20 gedreht wird, Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in den Pumpenkanal 15 über den Ansauganschluss 12 angesaugt. Das Kraftstoffströmen in den Pumpenkanal 15 wird durch kinetische Energie bewirkt, die durch die Drehung des Flügelrads 16 verursacht wird, und der Kraftstoff wird auf diese Weise mit Druck beaufschlagt, und der Kraftstoff wird zu einer Kraftstoffkammer 33 des Motorabschnitts 20 aus einem nicht gezeigten Ausstoßanschluss ausgestoßen. Der in die Kraftstoffkammer 33 gesendete Kraftstoff wird aus dem Ausstoßanschluss 41 über den Kraftstoffkanal 32 aus der Kraftstoffpumpe 1 hinaus ausgestoßen.
Nachstehend ist eine Struktur des Ankers 22 ausführlich beschrieben. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung, die im Wesentlichen lediglich den geschichteten Kern 24 zeigt. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem der geschichtete Kern 24 mit der Spule 27 bewickelt ist. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem der geschichtete Kern 24, an dem der Kommutator 26 angebracht ist, mit der Spule 27 bewickelt ist.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der geschichtete Kern 24 durch Schichten der Vielzahl von magnetischen Platten 25 in der Drehachsenrichtung aufgebaut. Von der Vielzahl der magnetischen Platten 25 weist eine magnetisches Endplatte 251, die an jedem Ende in der Drehachsenrichtung des geschichteten Kerns 24 vorgesehen ist, einen Kragen 252 auf, der an der radial äußeren Seite geformt ist. Der Kragen erstreckt sich in der Drehachsenrichtung derart, dass er den Polflächen des Permanentmagneten 21 zugewandt ist. Die Kragen 252 der magnetischen Endplatte 251, das an der Seite des Kommutators 26 vorgesehen ist, d. h. an der oberen Seite gemäß 2, erstrecken sich zu dem Kommutator 26 hin. Andere Kragen 252 der magnetischen Endplatte 251, das an der Seite des Pumpenabschnitts 10 vorgesehen sind, d. h. an der unteren Seite in 2 vorgesehen sind, erstrecken sich zu dem Pumpenabschnitt 10 hin.
Wie es in 2 gezeigt ist, sind mehrere Aussparungen 246 in jedem der magnetischen Platten 25 geformt, und die magnetischen Platten 25 sind aufeinander derart gestapelt, dass die jeweiligen Aussparungen 246 zueinander ausgerichtet sind, wodurch eine Vielzahl von Nuten 241, die sich in der Drehachsenrichtung erstrecken, in dem geschichteten Kern 24 geformt sind.
Zusätzlich sind, wie es in 2 gezeigt ist, Durchgangsöffnungen 242 in jeder der magnetischen Platten 25 derart geformt, dass sie die magnetischen Platten 25 in der Drehachsenrichtung durchdringen. In die Durchgangsöffnungen 42 ist die Welle 23 pressgepasst.
Die Isolierschicht 257, die beispielsweise eine Dünnfilmschicht ist, ist filmartig als eine Bedeckung auf zumindest eine der magnetischen Platten 25, die benachbart zueinander sind, geformt. Somit ist die Isolierschicht 257 zwischen den zueinander benachbarten magnetischen Platten 25 vorgesehen. Die Isolierschicht 257 kann filmartig auf einer der zueinander benachbarten magnetischen Platten 25 geformt sein.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Spule 27 in den Nuten 241 in einer verteilten Wicklung in dem Anker 22 gemäß 3 gewickelt. In einer tatsächlichen Struktur wird die Spule 27 in die Nuten 241 gewickelt, nachdem der Kommutator 26 an die Welle 23 angebracht worden ist. Wie es in 4 gezeigt ist, werden, nachdem die Spule 27 in die Nuten 241 gewickelt worden ist, ein vorderes Ende und ein hinteres Ende der Spule 27 mit Anschlüssen 262 des Kommutators 26 verbunden, um eine elektrische Leitung zu den Segmenten 261 des Kommutators 26 herzustellen.
Nachstehend ist die Struktur des geschichteten Kerns 24 ausführlicher beschrieben. 5 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch den Anker 22 zeigt. 6 zeigt eine auseinandergezogene Schnittdarstellung des geschichteten Kerns 24.
Wie es in 5 gezeigt ist, ist der geschichtete Kern 24 durch Endschichtabschnitte 243 und Zwischenschichtabschnitte 244 aufgebaut. Jeder der Endschichtabschnitte 243 ist durch die magnetische Endplatte 251 aufgebaut, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Der Zwischenschichtabschnitt 244 ist durch magnetische Zwischenplatten 254 aufgebaut, die zwischen den magnetischen Endplatten 251 angeordnet sind, die an beiden Enden in der Drehachsenrichtung vorgesehen sind.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist jede der magnetische Zwischenplatten 254 in einer angenäherten Scheibenform durch Pressformen oder dergleichen geformt. Der Zwischenschichtabschnitt 244 ist durch Schichten der magnetische Zwischenplatten 254 aufgebaut, wobei jede magnetische Platte die Isolierschicht 257 aufweist, die filmartig auf lediglich einer Oberfläche an einer Endseite in der Drehachsenrichtung geformt ist. Auf diese Weise kann die Dicke einer Schicht eines Isolierbereichs signifikant im Vergleich mit einem Zwischenmagnetabschnitt verringert werden, der durch Schichten von magnetischen Platten aufgebaut ist, von denen jede filmartig an Oberflächen auf beiden Endseiten in der Drehachsenrichtung geformte Isolierschichten aufweist. Wenn die Dicke der Schicht des Isolierbereichs verringert wird, fließt der Magnetfluss leichter in der Drehachsenrichtung. Da die Dicke der Schicht des Isolierbereichs bis zum äußersten verringert werden kann, fließt der Magnetfluss, der in der magnetischen Zwischenplatte 254 fließt, nicht nur in radialer Richtung, sondern ebenfalls in der Drehachsenrichtung.
Die magnetische Endplatte 251 ist durch Pressformen oder dergleichen derart geformt, dass dieses einen Abschnitt mit einer konkaven Form aufweist. Somit kann der Kragen 252 leicht aus einer einzelnen magnetischen Platte (einem einzelnen magnetischen Blech) geformt werden. Wie es in 6 gezeigt ist, weist die magnetische Endplatte 251 keine Isolierschicht 257 auf, die darauf filmartig geformt ist, im Gegensatz zu der magnetischen Zwischenplatte 254.
Wie es in 5 und 6 gezeigt ist, weist die magnetische Endplatte 251 eine Dicke t auf, und weist der Kragen 252 die Länge h auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die magnetische Endplatte 251 und der Kragen 252 derart geformt, dass sie die Beziehung von h/t ≤ 10 erfüllen. Dabei entspricht, wie es in 5 gezeigt ist, die Länge h des Kragens 252 einem Abstand von einer Endfläche der magnetischen Platte 251 an einer Seite der zu der magnetischen Endplatte 251 benachbarten magnetischen Zwischenplatte 254 zu einem oberen Ende des Kragens 252, die sich in der Drehachsenrichtung erstreckt.
In der vorliegenden Struktur weist die magnetische Endplatte 251 den daran geformten Kragen 252 auf, und der Kragen ist den Polflächen der Permanentmagneten 21 zugewandt. Daher fließt eine große Menge von Magnetfluss in der magnetischen Endplatte 251 durch eine Größe entsprechend der Ausdehnung des Kragens 252, im Vergleich mit dem Magnetfluss in der magnetischen Zwischenplatte 254.
Wenn jeder der Permanentmagneten 21 aus einem Ferritmagnet geformt ist, beträgt die Magnetflussdichte B0 des Ferritmagneten etwa 400 bis 480 mT. In der vorliegenden Struktur verringert sich die Magnetflussdichte B1 des Magnetflusses, der durch die magnetische Endplatte 251 aufgenommen wird, aufgrund eines zwischen dem Magneten und der magnetischen Endplatte 251 vorhandenen Raums auf etwa 200 bis 400 mT.
Die magnetische Endplatte 251 weist den Kragen 252 auf. Der Kragen ist den Polflächen der Permanentmagneten 21 zugewandt. In der vorliegenden Struktur konzentriert sich der durch den Kragen 252 aufgenommene Magnetfluss in einem Wurzelbereich (Fußbereich) 253 des Kragens 252. Dementsprechend ist eine Magnetflussdichte B2 an dem Wurzelbereich 253 des Kragens 252 mit einem Verhältnis von h/t so groß wie die durch den Kragen 252 aufgenommene Magnetflussdichte B1. Insbesondere beträgt die Magnetflussdichte B2 an dem Wurzelbereich 253 des Kragens 252 etwa (200 bis 400) × h/t mT.
Wenn die magnetische Endplatte 251 unter Verwendung von typischerweise verwendeten Siliziumstahlblechen geformt wird, beträgt die gesättigte Magnetflussdichte B3 des Siliziumstahlblechs etwa 1600 bis 2000 mT. Wenn das Verhältnis von h/t 10 überschreitet, wird in der magnetischen Endplatte 251 eine magnetische Sättigung induziert. Wenn eine magnetische Sättigung in der magnetischen Endplatte 251 induziert wird, wird der Magnetwiderstand erhöht. Folglich wird, selbst wenn der Kragen 252 zur Unterdrückung von Streufluss aus dem Permanentmagneten 21 vorgesehen ist, Magnetfluss in dem geschichteten Kern 24 daran gehindert, sich in der Größe zu erhöhen. Als Ergebnis kann das Drehmoment des Motorabschnitts 20 nicht erhöht werden. Das Material der magnetischen Endplatte 251 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise das Siliziumstahlblech. Alternativ kann das Material der magnetischen Endplatte 251 ein kaltgewalztes Stahlblech wie SPCC sein, das durch den JIS Standard spezifiziert ist.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Beziehung zwischen der Dicke t der magnetischen Endplatte 251 und der Länge h des Kragens 252 auf h/t ≤ 10 spezifiziert, wodurch die magnetische Sättigung in der magnetischen Endplatte 251 unterdrückt werden kann, und folglich die Größe des Magnetflusses in dem geschichteten Kern 24 erhöht werden kann.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine magnetische Platte, auf der keine Isolierschicht 257 filmartig geformt ist, für die magnetische Endplatte 251 verwendet. Das heißt, dass die magnetische Endplatte 251 frei von der Isolierschicht 257 ist. Daher kann der Magnetfluss in der magnetischen Endplatte 251 leicht zu der zu der magnetischen Endplatte 251 benachbarten magnetischen Zwischenplatte 254 geführt werden, so dass eine magnetische Sättigung in der magnetischen Endplatte 251 unterdrückt werden kann. Als Ergebnis kann die Größe des Magnetflusses in dem geschichteten Kern 24 erhöht werden.
Weiterhin ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Beziehung zwischen der Dicke t der magnetischen Endplatte 251 und der Länge h des Kragens 252 auf h/t ≤ 10 spezifiziert, und wird weiterhin die magnetische Platte, auf die keine Isolierschicht 257 filmartig geformt ist, für die magnetische Endplatte 251 verwendet. Daher kann die magnetische Sättigung stark in der magnetischen Endplatte 251 im Vergleich zu der magnetischen Sättigung unterdrückt werden, die in einer magnetischen Endplatte induziert wird, die lediglich in der Dicke t und in der Länge h des Kragens 252 derart spezifiziert ist, dass sie h/t ≤ 10 ist. Folglich kann die Größe des Magnetflusses in dem geschichteten Kern 24 weiter erhöht werden.
Weiterhin wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der elektrische Motor als der Motorabschnitt 20 für die Kraftstoffpumpe 1 verwendet. Daher kann der Pumpenwirkungsgrad ohne Erhöhung der Kraftstoffpumpe 1 erhöht werden. Wenn angenommen wird, dass der Druck des durch die Kraftstoffpumpe 1 ausgestoßenen Kraftstoffs P beträgt, eine Ausstoßmenge des Kraftstoffs Q beträgt, ein Drehmoment des Motorabschnitts 20 T beträgt, und die Drehzahl des Motors 20 N beträgt, ist der Pumpenwirkungsgrad durch (P × Q)/(T × N) definiert. Daher kann das vorliegende Ausführungsbeispiel für einen Fall effektiv sein, in dem die Kraftstoffpumpe 1 in einem Kraftstofftank installiert ist, der in Bezug auf den Einbauplatz beschränkt ist.
Zweites Ausführungsbeispiel
7 zeigt eine auseinandergezogene Schnittansicht, die einen geschichteten Kern gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Dicke t der magnetischen Endplatte 251 und die Länge h eines Kragens 252 eine Beziehung von h/t ≤ 10 aufweisen, und dass keine Isolierschicht 257 filmartig auf der Oberfläche der magnetischen Endplatte 251 geformt ist. Wie es in 7 gezeigt ist, unterscheidet sich das vorliegende Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel in dem Aufbau des Zwischenschichtabschnitts 245. Nachstehend ist lediglich der Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Der Zwischenschichtabschnitt (der geschichtete Zwischenabschnitt) 245 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nicht durch Schichten von magnetischen Zwischenplatten 254 aufgebaut, von denen jedes die Isolierschicht 257 filmartig auf lediglich einer Oberfläche auf einer Seite in der Drehachsenrichtung geformt aufweist, im Gegensatz zu dem Zwischenschichtabschnitt 244 (vergleiche 6) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zwischenschichtabschnitt 245 durch abwechselndes Schichten von ersten magnetischen Zwischenplatten 255, von denen jedes die Isolierschichten 257 auf Oberflächen auf beiden Endseiten in der Drehachsenrichtung aufweist, und zweiten magnetischen Zwischenplatten 256 geformt, von denen jedes keine filmartig darauf geformte Isolierschicht 257 aufweist.
Auf diese Weise sind die ersten magnetische Zwischenplatten 255 und die zweiten magnetische Zwischenplatten 256 abwechselnd derart geschichtet, dass der geschichtete Kern 254 geformt ist. Selbst in der vorliegenden Struktur kann die Dicke einer Schicht eines Isolierbereichs zum äußersten verringert werden, wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Somit kann der Magnetfluss leicht selbst in der Drehachsenrichtung des geschichteten Kerns 24 fließen.
Die Permanentmagnete 21 können ein Stück sein, das eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist. Der Kragen 252 kann an zumindest eine der magnetischen Endplatten 251 vorgesehen sein.
Die gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschriebene Struktur kann bei einem Verfahren zur Herstellung des geschichteten Kerns angewandt werden durch Formen eines Kragens an einer äußeren umlaufenden Seite von jeder von magnetischen Endplatten, die an den am meisten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind, und durch Schichten der magnetischen Platten, bei denen die Isolierschicht auf zumindest einer der zueinander benachbarten magnetischen Platten in axialer Richtung filmartig geformt ist. Der Kragen erstreckt sich in der Drehachsenrichtung derart, dass er Polflächen der Permanentmagneten zugewandt ist, und die Isolierschicht ist auf derjenigen magnetischen Endplatte, die an zumindest einem Ende in der Drehachsenrichtung zwischen den magnetischen Endplatten angeordnet ist, nicht filmartig geformt.
Die vorstehend beschriebenen Strukturen gemäß den Ausführungsbeispielen können wie geeignet kombiniert werden. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beliebig gemacht werden, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Ein Permanentmagnet 21 weist Magnetpole auf, die sich umlaufend voneinander unterscheiden. Ein Anker 22 ist an einer radialen Innenseite des Permanentmagneten 21 drehbar und weist einen geschichteten Kern 24 sowie eine Spule 27 auf. Der geschichtete Kern 24 weist magnetische Platten 25 auf, die in einer axialen Richtung derart geschichtet sind, dass eine Isolierschicht 257 dazwischen angeordnet ist. Die magnetischen Platten 25 weisen magnetische Endplatten 251 auf, die an den am meisten voneinander entfernt liegenden Enden angeordnet sind. Zumindest eine der magnetischen Endplatten 251 weist eine äußere umlaufende Seite auf, die mit einem Kragen 252 versehen ist, der sich in der Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten 21 gegenüberliegt. Die zumindest eine der magnetischen Endplatten 251 weist eine Dicke t auf und der Kragen 252 weist eine Länge h auf. Die Dicke t und die Länge h weisen eine Beziehung von h/t ≤ 10 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2001-352731 A [0002, 0004]

Claims

Elektromotor mit einem Permanentmagneten (21) mit einer Vielzahl von Magnetpolen, die sich umlaufend voneinander unterscheiden, und einem Anker (22), der radial innerhalb des Permanentmagneten (21) drehbar ist und einen geschichteten Kern (24) sowie eine Spule (27) aufweist, wobei der geschichtete Kern (24) eine Vielzahl von magnetischen Platten (25) aufweist, die in Axialrichtung derart geschichtet sind, dass eine Isolierschicht (257) zur Unterdrückung von elektrischer Leitung dazwischen angeordnet ist, wobei die Spule (27) an den geschichteten Kern (24) gewickelt ist, wobei die Vielzahl der magnetischen Platten (25) magnetische Endplatten (251) aufweist, die an den am meisten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind, zumindest eines der magnetischen Endplatten (251) eine äußere umlaufende Seite aufweist, die mit einem Kragen (252) versehen ist, der sich in die Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten (21) gegenüberliegt, das zumindest eine der magnetischen Endplatten (251) eine Dicke t aufweist, der Kragen (252) eine Länge h aufweist, und die Dicke t und die Länge h eine Beziehung von h/t ≤ 10 aufweisen.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Permanentmagnet (21) ein Ferritmagnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die magnetischen Endplatten (251) eine erste und eine zweite magnetische Endplatte (251) aufweisen, die erste magnetische Endplatte (251) an einem Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, die zweite magnetische Endplatte (251) an einem anderen Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, zwischen den ersten und zweiten magnetischen Endplatten (251) ein Zwischenschichtabschnitt (245) angeordnet ist, der die Vielzahl der magnetischen Platten (25) aufweist, die geschichtet sind, und jede aus der Vielzahl der magnetischen Platten (25) die Isolierschicht (257) lediglich auf einer Oberfläche auf Seiten des einen Endes in der Drehachsenrichtung aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die magnetischen Endplatten (251) eine erste und eine zweite magnetische Endplatte (251) aufweisen, die erste magnetische Endplatte (251) an einem Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, die zweite magnetische Endplatte (251) an einem anderen Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, zwischen den ersten und zweiten magnetischen Endplatten (251) ein Zwischenschichtabschnitt (245) angeordnet ist, der die Vielzahl der magnetischen Platten (25) aufweist, die Vielzahl der magnetischen Platten (25) eine erste und eine zweite magnetischen Platte (25) aufweist, die abwechselnd geschichtet sind, jede der ersten magnetischen Platten (25) die Isolierschicht (257) auf beiden Oberflächen geformt aufweist, und jede der zweiten magnetischen Platten (25) keine Isolierschicht (257) aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kragen (252) durch Biegen eines Abschnitts an der äußeren umlaufenden Seite jeder der magnetischen Endplatten (251) geformt ist.
Elektromotor nach einen der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder der magnetischen Endplatten (251) die mit dem Kragen (252) versehene äußere umlaufende Seite aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kragen (252) den Polflächen des Permanentmagneten (21) radial gegenüberliegt.
Kraftstoffpumpe zum Ansaugen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank und Zufuhr des Kraftstoffs zu einer Kraftstoffverbrauchseinheit, wobei die Kraftstoffpumpe aufweist: einen Elektromotor nach einen der Ansprüche 1 bis 7, und einen Pumpabschnitt zum Zuführen des angesaugten Kraftstoffes unter Druck durch Verwendung der Drehantriebskraft des Elektromotors.
Elektromotor mit einem Permanentmagneten (21) mit einer Vielzahl von Magnetpolen, die sich umlaufend voneinander unterscheiden, und einem Anker (22), der radial innerhalb des Permanentmagneten (21) drehbar ist und einen geschichteten Kern (24) sowie eine Spule (27) aufweist, wobei der geschichtete Kern (24) eine Vielzahl von magnetischen Platten (25) aufweist, die in Axialrichtung derart geschichtet sind, dass eine Isolierschicht (257) zur Unterdrückung von elektrischer Leitung dazwischen angeordnet ist, wobei die Spule (27) an den geschichteten Kern (24) gewickelt ist, wobei die Isolierschicht (257) auf zumindest einem von zwei zueinander benachbarten magnetischen Platten (25) geformt ist, die Vielzahl der magnetischen Platten (25) magnetische Endplatten (251) aufweist, die an den am meisten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind, zumindest eine der magnetischen Endplatten (251) eine äußere umlaufende Seite aufweist, die mit einem Kragen (252) versehen ist, der sich in die Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten (21) gegenüberliegt, und die Isolierschicht (257) auf zumindest einer der magnetischen Endplatten (251) nicht geformt ist.
Elektromotor nach Anspruch 9, wobei die magnetischen Endplatten (251) eine erste und eine zweite magnetische Endplatte (251) aufweisen, die erste magnetische Endplatte (251) an einem Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, die zweite magnetische Endplatte (251) an einem anderen Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, zwischen den ersten und zweiten magnetischen Endplatten (251) ein Zwischenschichtabschnitt (245) angeordnet ist, der die Vielzahl der magnetischen Platten (25) aufweist, die geschichtet sind, und jede aus der Vielzahl der magnetischen Platten (25) die Isolierschicht (257) lediglich auf einer Oberfläche auf Seiten des einen Endes in der Drehachsenrichtung aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 9, wobei die magnetischen Endplatten (251) eine erste und eine zweite magnetische Endplatte (251) aufweisen, die erste magnetische Endplatte (251) an einem Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, die zweite magnetische Endplatte (251) an einem anderen Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, zwischen den ersten und zweiten magnetischen Endplatten (251) ein Zwischenschichtabschnitt (245) angeordnet ist, der die Vielzahl der magnetischen Platten (25) aufweist, die Vielzahl der magnetischen Platten (25) erste und zweite magnetische Platten (25) aufweist, die abwechselnd geschichtet sind, jedes der ersten magnetischen Platten (25) die Isolierschicht (257) auf beiden Oberflächen geformt aufweist, und jede der zweiten magnetischen Platten (25) keine Isolierschicht (257) aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Kragen (252) durch Biegen eines Abschnitts an der äußeren umlaufenden Seite jeder der magnetischen Endplatten (251) geformt ist.
Elektromotor nach einen der Ansprüche 9 bis 12, wobei jeder der magnetischen Endplatten (251) die mit dem Kragen (252) versehene äußere umlaufende Seite aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Kragen (252) den Polflächen des Permanentmagneten (21) radial gegenüberliegt.
Kraftstoffpumpe zum Ansaugen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank und Zufuhr des Kraftstoffs zu einer Kraftstoffverbrauchseinheit, wobei die Kraftstoffpumpe aufweist: einen Elektromotor nach einen der Ansprüche 9 bis 14, und einen Pumpabschnitt zum Zuführen des angesaugten Kraftstoffes unter Druck durch Verwendung der Drehantriebskraft des Elektromotors.
Elektromotor mit einem Permanentmagneten (21) mit einer Vielzahl von Magnetpolen, die sich umlaufend voneinander unterscheiden, und einem Anker (22), der radial innerhalb des Permanentmagneten (21) drehbar ist und einen geschichteten Kern (24) sowie eine Spule (27) aufweist, wobei der geschichtete Kern (24) eine Vielzahl von magnetischen Platten (25) aufweist, die in Axialrichtung derart geschichtet sind, dass eine Isolierschicht (257) zur Unterdrückung von elektrischer Leitung dazwischen angeordnet ist, wobei die Spule (27) an den geschichteten Kern (24) gewickelt ist, wobei die Isolierschicht (257) auf zumindest einem von zwei benachbarten magnetischen Platten (25) geformt ist, die Vielzahl der magnetischen Platten (25) magnetische Endplatten (251) aufweist, die an den am meisten entfernt liegenden Enden in der Drehachsenrichtung angeordnet sind, zumindest eine der magnetischen Endplatten (251) eine äußere umlaufende Seite aufweist, die mit einem Kragen (252) versehen ist, der sich in die Drehachsenrichtung derart erstreckt, dass er Polflächen des Permanentmagneten (21) gegenüberliegt, die zumindest eine der magnetischen Endplatten (251) eine Dicke t aufweist, der Kragen (252) eine Länge h aufweist, die Dicke t und die Länge h eine Beziehung von h/t ≤ 10 aufweisen, und die Isolierschicht (257) auf zumindest einer der magnetischen Endplatten (251) nicht geformt ist.
Elektromotor nach Anspruch 16, wobei der Permanentmagnet (21) ein Ferritmagnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 16 oder 17, wobei die magnetischen Endplatten (251) erste und zweite magnetische Endplatten (251) aufweisen, die erste magnetische Endplatte (251) an einem Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, die zweite magnetische Endplatte (251) an einem anderen Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, zwischen den ersten und zweiten magnetischen Endplatten (251) ein Zwischenschichtabschnitt (245) angeordnet ist, der die Vielzahl der magnetischen Platten (25) aufweist, die geschichtet sind, und jede aus der Vielzahl der magnetischen Platten (25) die Isolierschicht (257) lediglich auf einer Oberfläche auf Seiten des einen Endes in der Drehachsenrichtung aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 16 oder 17, wobei die magnetischen Endplatten (251) erste und zweite magnetische Endplatten (251) aufweisen, die erste magnetische Endplatte (251) an einem Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, die zweite magnetische Endplatte (251) an einem anderen Ende in der Drehachsenrichtung angeordnet ist, zwischen den ersten und zweiten magnetischen Endplatten (251) ein Zwischenschichtabschnitt (245) angeordnet ist, der die Vielzahl der magnetischen Platten (25) aufweist, die Vielzahl der magnetischen Platten (25) erste und zweite magnetische Platten (25) aufweist, die abwechselnd geschichtet sind, jedes der ersten magnetischen Platten (25) die Isolierschicht (257) auf beiden Oberflächen geformt aufweist, und jedes der zweiten magnetischen Platten (25) keine Isolierschicht (257) aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Kragen (252) durch Biegen eines Abschnitts an der äußeren umlaufenden Seite jeder der magnetischen Endplatten (251) geformt ist.
Elektromotor nach einen der Ansprüche 16 bis 20, wobei jeder der magnetischen Endplatten (251) die mit dem Kragen (252) versehene äußere umlaufende Seite aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei der Kragen (252) den Polflächen des Permanentmagneten (21) radial gegenüberliegt.
Kraftstoffpumpe zum Ansaugen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank und Zufuhr des Kraftstoffs zu einer Kraftstoffverbrauchseinheit, wobei die Kraftstoffpumpe aufweist: einen Elektromotor nach einen der Ansprüche 16 bis 22, und einen Pumpabschnitt zum Zuführen des angesaugten Kraftstoffes unter Druck durch Verwendung der Drehantriebskraft des Elektromotors.