JP2001268983A - 直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシ付きの直流モータにおいて、低コスト
で、且つ電磁波ノイズの発生しない方式で、モータ回転
速度を可変できるようにする。 【解決手段】 回転軸２３の周囲に放射状に配列した整
流子片２９に対応して、通電用ブラシ３０と短絡用ブラ
シ３１をそれぞれ回転軸２３の周囲に９０°ピッチで交
互に配置する。通電用ブラシ３０は、常時、整流子片２
９に摺接し、短絡用ブラシ３１は、整流子片２９に摺接
した位置と離れた位置と間で移動する。短絡用ブラシ３
１が整流子片２９に摺接すると、一部のコイル２５が短
絡され、モータ全体の通電コイルのターン数が減少した
状態で直流モータが運転され、モータ回転速度が上昇す
る。短絡用ブラシ３１が整流子片２９から離れると、全
てのコイル２５に通電される。これにより、モータ全体
の通電コイルのターン数が増加し、モータ回転速度が減
少するようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ回転速度を
可変できるブラシ付きの直流モータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ブラシ付きの直流モータは、
小型・高トルクで制御しやすい等の利点があるため、種
々の装置の駆動源として広く採用されている。例えば、
自動車用の燃料ポンプの駆動源にもブラシ付きの直流モ
ータが使用されている。燃料ポンプは、エンジンで消費
される最大流量以上の燃料を吐出する能力が要求される
が、エンジン冷間始動時には、スタータ等の電気負荷が
大きくなるため、電源となるバッテリ電圧が大幅に低下
し、燃料ポンプのモータへの印加電圧も５．５Ｖ程度ま
で低下することがある。このバッテリ電圧の低下によ
り、始動時の燃料ポンプの回転速度の立上がりが遅くな
って、始動時に燃料噴射弁に供給する燃料圧力の上昇が
遅くなり、エンジン始動性を悪化させることがあった。

【０００３】この対策として、特開平９−３２６７３号
公報では、電源回路にＤＣ−ＤＣコンバータを搭載し、
バッテリ電圧が所定電圧以下に低下したときに、ＤＣ−
ＤＣコンバータによって燃料ポンプの直流モータへの印
加電圧を昇圧して、バッテリ電圧低下時の燃料吐出能力
を確保するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータは、一般に高価であるため、製造コストが高く
なる欠点があり、しかも、ＤＣ−ＤＣコンバータは、ス
イッチング動作により電圧を昇圧するため、スイッチン
グ動作に伴う電磁波ノイズが発生し、これが車載ラジオ
にノイズとして乗ってしまうという欠点もある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、低コストで、且つ電
磁波ノイズの発生しない方式で、モータ回転速度を可変
できるブラシ付きの直流モータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流モータの
回転速度がモータ全体の通電コイルのターン数によって
変化するという特性に着目し、モータ全体の通電コイル
のターン数を変えることで、モータ回転速度を可変する
ものである。

【０００７】すなわち、請求項１の直流モータは、直列
に接続された複数のコイルのうちの一部のコイルを短絡
させる状態とその短絡を解除する状態とを切り換える短
絡手段を設け、モータ全体の通電コイル数を、前記短絡
手段の切換動作によって増減させることで、モータ全体
の通電コイルのターン数を変えて、モータ回転速度を変
化させるようにしたものある。この構成では、コイルの
短絡という単純な手法でモータ回転速度を可変できるの
で、回転速度可変システムの構成が比較的簡単で、低コ
スト化の要求を満たすことができると共に、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ等の電源電圧変換装置とは異なり、電磁波ノ
イズが発生せず、電磁波ノイズによる問題も解消でき
る。

【０００８】この場合、請求項２のように、短絡手段
は、２つ以上の整流子片に跨がって摺接する位置と該整
流子片から離れた位置との間を移動する短絡用ブラシに
よって構成しても良い。このようにすれば、短絡用ブラ
シを移動させるだけの極めて簡単な構成で、モータ回転
速度を変化させることができる。

【０００９】本発明の直流モータは、種々の装置の駆動
源として広く利用でき、例えば、燃料ポンプの駆動モー
タとして利用する場合は、請求項３のように、燃料ポン
プから吐出される燃料の圧力によって短絡用ブラシを駆
動するようにしても良い。このようにすれば、エンジン
の燃料消費量と燃料ポンプの燃料吐出流量との大小関係
によって燃料圧力が変化すると、それに応じて短絡用ブ
ラシが自動的に動いてモータ回転速度（燃料ポンプの燃
料吐出流量）をエンジンの燃料消費量に応じて変化させ
ることができ、燃料噴射制御に要求される燃料圧力の安
定性を確保できる。しかも、短絡用ブラシの駆動力とし
て燃料圧力を利用するので、短絡用ブラシを駆動するア
クチュエータ（駆動手段）が不要となり、構成を更に簡
単化できる。

【００１０】しかしながら、本発明は、請求項４のよう
に、短絡用ブラシを駆動する駆動手段を設ける構成とし
ても良い。この場合は、短絡用ブラシの駆動タイミング
（通電コイル数の切換タイミング）を駆動手段の制御タ
イミングによって任意に設定することができ、本発明を
適用する装置の種類に応じて短絡用ブラシの駆動タイミ
ングを自由に変更できる利点がある。

【００１１】また、請求項５のように、短絡手段は、異
なる整流子片に摺接する少なくとも一対の短絡用ブラシ
と、各短絡用ブラシ間を短絡／遮断する短絡用スイッチ
とから構成し、短絡用スイッチのオン／オフによって各
短絡用ブラシ間を短絡／遮断することで、通電コイル数
を増減させるようにしても良い。この構成では、短絡用
ブラシを一定位置に固定すれば良く、短絡用ブラシの取
付構造が簡単になると共に、短絡用スイッチのオン／オ
フによって通電コイル数の切換タイミングを任意に設定
することができ、制御性を向上できる。

【００１２】また、本発明を燃料ポンプに適用する場合
は、請求項６のように、エンジン回転速度、負荷、モー
タ回転速度の少なくとも１つに基づいて短絡用スイッチ
のオン／オフを制御するように構成しても良い。つま
り、エンジン回転速度や負荷によってエンジンの燃料消
費量が変化し、モータ回転速度（燃料ポンプの回転速
度）によって燃料ポンプの燃料吐出流量が変化するた
め、エンジン回転速度、負荷、モータ回転速度の少なく
とも１つに基づいて短絡用スイッチのオン／オフを制御
すれば、エンジンの燃料消費量に応じて燃料ポンプの燃
料吐出流量を制御したり、或は、電源電圧変化等による
モータ回転速度の変化を少なくするように通電コイル数
を切り換えることができ、電源電圧変化の影響が少ない
安定したモータ回転速度の制御が可能となる。

【００１３】また、エンジン始動時には、スタータ等の
電気負荷が大きくなるため、電源となるバッテリ電圧が
低下し、燃料ポンプのモータへの印加電圧も低下するこ
とを考慮して、請求項７のように、エンジン始動から所
定時間が経過するまで、短絡用スイッチをオン状態に維
持して通電コイル数を減少させるようにしても良い。こ
のようにすれば、エンジン始動から所定時間が経過する
までの間は、電源となるバッテリ電圧が低下しても、通
電コイル数を減少させて、始動時に燃料ポンプの回転速
度を速やかに立ち上げることができ、早期に燃料圧力を
上昇させることができて、エンジン始動性を向上でき
る。

【００１４】また、請求項８のように、燃料ポンプから
吐出される燃料の圧力に基づいて短絡用スイッチのオン
／オフを制御するようにしても良い。この場合も、前記
請求項３の場合と同じく、モータ回転速度（燃料ポンプ
の燃料吐出流量）をエンジンの燃料消費量に応じて変化
させることができ、燃料噴射制御に要求される燃料圧力
の安定性を確保できる。

【００１５】また、請求項９のように、短絡用ブラシを
モータの回転中心に対して対称な位置に配置すると良
い。このようにすれば、非通電コイル（短絡するコイ
ル）の位置をモータの回転中心に対して対称な位置に配
置することができ、モータを滑らかに回転させることが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施形態（１））］以下、本発
明を燃料ポンプに適用した実施形態（１）を図１乃至図
５に基づいて説明する。まず、図１に基づいて燃料ポン
プ１０の全体構成を概略的に説明する。燃料ポンプ１０
の円筒状のハウジング１１内にポンプ部１２と直流モー
タ１３とが組み付けられている。ポンプ部１２は、ハウ
ジング１１の下端部にポンプケーシング１４，１５をか
しめ等により固定し、このポンプケーシング１４，１５
内にインペラ１６を収容した構成となっている。下側の
ポンプケーシング１４には、燃料吸入口１７が形成さ
れ、この燃料吸入口１７から燃料タンク（図示せず）内
の燃料がポンプケーシング１４，１５内に吸入され、上
側のポンプケーシング１５に形成された吐出口（図示せ
ず）から吐出された燃料は、後述する電機子２２と磁石
２１との間に形成された燃料通路１８を通って燃料吐出
口１９から吐出される。

【００１７】一方、直流モータ１３の外周部には、界磁
を作る磁石２１が円筒状に配列され、その内周側には、
電機子２２（回転子）が回転軸２３を介して回転自在に
支持され、その回転軸２３の下端部にポンプ部１２のイ
ンペラ１６が固定されている。電機子２２は、直列に接
続された複数のコイル２５（図３及び図４参照）を電機
子鉄心２４の各スロットに装着した構成となっている。
この電機子鉄心２４の中心に貫通固定された回転軸２３
の両端部は、ポンプケーシング１５の中心部に固定され
た軸受２６と、軸受ホルダ２７の中心部に固定された軸
受２８とによって回転自在に支持されている。尚、軸受
ホルダ２７には、燃料を燃料吐出口１９側に通過させる
燃料通路２０が形成されている。

【００１８】電機子鉄心２４の上端面には、複数の整流
子片２９が回転軸２３の周囲に放射状に配列されてい
る。この整流子片２９に摺接する一対の通電用ブラシ３
０（図３及び図４参照）が回転軸２３に対して対称な位
置に設けられ、各通電用ブラシ３０がスプリング（図示
せず）によって整流子片２９に摺接した状態に保持され
ている。更に、整流子片２９に対向する２個の短絡用ブ
ラシ３１（短絡手段）が回転軸２３に対して対称な位置
に設けられている。この短絡用ブラシ３１と通電用ブラ
シ３０は、それぞれ回転軸２３の周囲に９０°ピッチで
交互に配置されている。

【００１９】図２に示すように、短絡用ブラシ３１は、
軸受ホルダ２７に軸方向に貫通形成された貫通穴３２内
に軸方向に移動可能に収容されている。この貫通穴３２
内には、短絡用ブラシ３１の他に、ボールプランジャ３
３とスプリング３４が収納され、該貫通穴３２の上端開
口（吐出側の開口）が連通孔３５付きの蓋３６で閉鎖さ
れている。これにより、短絡用ブラシ３１は、ボールプ
ランジャ３３を介してスプリング３４によって整流子片
２９側（下側）に付勢されている。そして、短絡用ブラ
シ３１には燃料圧力（燃圧）が作用し、この燃圧が目標
燃圧以上の時には、短絡用ブラシ３１に作用する燃圧が
スプリング３４の弾性力に打ち勝って、図２（ａ）に示
すように、短絡用ブラシ３１が整流子片２９から離れた
位置に移動し、燃圧が目標燃圧より低い時には、スプリ
ング３４の弾性力が燃圧に打ち勝って、図２（ｂ）に示
すように、短絡用ブラシ３１が整流子片２９に摺接する
位置に移動する。

【００２０】図３に示すように、通電用ブラシ３０の幅
は、整流子片２９の幅よりも狭く形成され、モータ回転
に伴って、各通電用ブラシ３０がそれぞれ１個の整流子
片２９のみに摺接した状態（以下「１セグメント通電」
という）と、各通電用ブラシ３０がそれぞれ２個の整流
子片２９に跨がって摺接した状態（以下「２セグメント
通電」という）とに交互に切り換わる。

【００２１】一方、短絡用ブラシ３１の幅は、整流子片
２９の幅よりも少し広く形成されている。本実施形態
（１）の直流モータ１３は、コイル２５と整流子片２９
の個数がそれぞれ例えば８個であり、燃圧が目標燃圧よ
り低い時の１セグメント通電では、図３に示すように、
各短絡用ブラシ３１がそれぞれ３個の整流子片２９に跨
がって摺接した状態となり、各短絡用ブラシ３１によっ
てコイル２５が２個ずつ短絡された状態となる。また、
２セグメント通電では、各短絡用ブラシ３１がそれぞれ
２個の整流子片２９に跨がって摺接した状態となり、各
短絡用ブラシ３１によってコイル２５が１個ずつ短絡さ
れた状態となる。更に、短絡用ブラシ３１と通電用ブラ
シ３０との間隔が整流子片２９の幅よりも少し広く形成
され、短絡用ブラシ３１と通電用ブラシ３０とが同じ整
流子片２９に同時に摺接しないようになっている。

【００２２】一般に、直流モータ１３の回転速度Ｎは、
次の（１）式で表される。 Ｎ＝６０×（Ｅ−Ｒ・Ｉ−Ｖbr）／（Φ・ｚ） ここで、Ｎはモータ回転速度、Ｅは印加電圧、Ｒはコイ
ル抵抗値、Ｉは電流、Ｖbrは通電用ブラシ３０と整流子
片２９との間の接触電圧降下幅、Φは磁束、ｚはモータ
全体の通電コイルのターン数である。

【００２３】上記（１）式から明らかなように、モータ
回転速度Ｎを変化させるには、モータ全体の通電コイル
のターン数ｚを変化させれば良い。図３に示すように、
各短絡用ブラシ３１によってコイル２５が２個又は１個
ずつ短絡された状態となるとモータ全体の通電コイルの
ターン数ｚが通常（図４）よりもコイル４個分又は２個
分減少し、その結果、図５に示すように、直流モータ１
３に流れる電流Ｉが増加してモータ回転速度Ｎが上昇す
る。

【００２４】一般に、エンジン停止中は、燃料ポンプ１
０内の燃圧はほぼ大気圧まで低下するので、スプリング
３４の弾性力が燃圧に打ち勝って、図２（ｂ）に示すよ
うに短絡用ブラシ３１が整流子片２９に摺接した状態に
保持される。従って、エンジン始動時には、図３に示す
ように、各短絡用ブラシ３１によってコイル２５が２個
又は１個ずつ短絡された状態で、直流モータ１３が起動
されるため、モータ全体の通電コイルのターン数ｚが通
常（図４）よりもコイル４個分又は２個分減少した状態
で直流モータ１３が起動される。これにより、エンジン
始動時の燃料ポンプ１０の回転速度（モータ回転速度
Ｎ）を速やかに立ち上げることができて、早期に燃圧を
上昇上昇させることができ、エンジン始動性を向上でき
る。

【００２５】その後、燃料ポンプ１０内の燃圧が目標燃
圧以上になると、短絡用ブラシ３１に作用する燃圧がス
プリング３４の弾性力に打ち勝って、図２（ａ）に示す
ように、短絡用ブラシ３１が整流子片２９から離れた位
置に移動し、短絡用ブラシ３１によるコイル２５の短絡
が解除され、図４に示すように、直流モータ１３の全て
のコイル２５に通電される。これにより、モータ全体の
通電コイルのターン数ｚが増加し、直流モータ１３に流
れる電流Ｉが減少して、モータ回転速度Ｎがほぼ一定又
は減少するようになる。その結果、必要以上の燃料を燃
料噴射弁側に送らずに済み、その分、電力消費量を低減
することができる。

【００２６】その後、燃圧が目標燃圧より低くなると、
スプリング３４の弾性力が燃圧に打ち勝って、図２
（ｂ）に示すように、各短絡用ブラシ３１が整流子片２
９に摺接して、各短絡用ブラシ３１によってコイル２５
が２個又は１個ずつ短絡された状態となる。これによ
り、燃料ポンプ１０の回転速度（モータ回転速度Ｎ）が
上昇して燃圧が上昇する。以後、上述した短絡用ブラシ
３１の動作を繰り返して、燃圧を目標燃圧付近に維持す
る。

【００２７】以上説明した本実施形態（１）では、短絡
用ブラシ３１によるコイル２５の短絡という単純な手法
でモータ回転速度（燃料ポンプ１０の回転速度）を可変
できるので、回転速度可変システムの構成が比較的簡単
で、低コスト化の要求を満たすことができると共に、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ等の電源電圧変換装置とは異なり、
電磁波ノイズが発生せず、電磁波ノイズによる問題も解
消できる。

【００２８】しかも、本実施形態（１）では、燃圧によ
って短絡用ブラシ３１を駆動するようにしたので、エン
ジンの燃料消費量と燃料ポンプ１０の燃料吐出流量との
大小関係によって燃圧が変化すると、それに応じて短絡
用ブラシ３１が自動的に動いてモータ回転速度（燃料ポ
ンプ１０の燃料吐出流量）をエンジンの燃料消費量に応
じて変化させることができ、燃料噴射制御に要求される
燃料圧力の安定性を確保できる。しかも、短絡用ブラシ
３１の駆動力として燃圧を利用するので、短絡用ブラシ
３１を駆動するアクチュエータ（駆動手段）が不要とな
り、構成を更に簡単化できる。

【００２９】しかしながら、本発明は、短絡用ブラシを
駆動する駆動手段（アクチュエータ）を設ける構成とし
ても良い。この場合は、短絡用ブラシの駆動タイミング
（通電コイル数の切換タイミング）を駆動手段の制御タ
イミングによって任意に設定することができ、本発明を
適用する装置の種類に応じて短絡用ブラシの駆動タイミ
ングを自由に変更できる利点がある。

【００３０】また、本実施形態（１）では、短絡用ブラ
シ３０を回転軸２３に対して対称な位置に配置するよう
にしたので、非通電コイル（短絡するコイル）の位置を
回転軸２３に対して対称な位置に配置することができ、
非通電コイルの存在による直流モータ１３の回転むらを
低減できて、直流モータ１３を滑らかに回転させること
ができる。しかしながら、本発明は、短絡用ブラシ３０
を回転軸２３に対して非対称な位置に配置しても良く、
この場合でも、本発明の所期の目的を達成することがで
きる。

【００３１】尚、コイル２５の数や整流子片２９の数は
適宜変更しても良く、また、短絡用ブラシ３１の数も１
個のみ又は３個以上としても良い。また、コイル２５の
数や整流子片２９の数が多い場合は、１個の短絡用ブラ
シ３１で３個以上のコイル２５を短絡するようにしても
良い。

【００３２】［実施形態（２）］上記実施形態（１）で
は、整流子片２９に対して短絡用ブラシ３１を摺接位置
と離間位置に移動させることで、通電コイル数を増減さ
せるようにしたが、図６及び図７に示す本発明の実施形
態（２）では、２対の短絡用ブラシ４１を回転軸２３に
対して対称な位置に固定し、常時、各短絡用ブラシ４１
をそれぞれ異なる整流子片２９に摺接させると共に、各
対の短絡用ブラシ４１間に、短絡用スイッチ４２を設
け、各短絡用スイッチ４２のオン／オフによって各対の
短絡用ブラシ４１間を短絡／遮断することで、通電コイ
ル数を増減させるようにしている。従って、本実施形態
（２）では、短絡用ブラシ４１と短絡用スイッチ４２と
から特許請求の範囲でいう短絡手段が構成されている。

【００３３】この場合、図６に示すように、各短絡用ス
イッチ４２がオンすると、各対の短絡用ブラシ４１間が
短絡されて、コイル２５が２個又は１個ずつ短絡された
状態となる。これにより、モータ全体の通電コイルのタ
ーン数ｚが通常よりコイル４個分又は２個分減少した状
態で直流モータ１３が運転され、燃料ポンプ１０の回転
速度（モータ回転速度Ｎ）が上昇して燃圧が上昇する。
一方、各短絡用スイッチ４２がオフすると、各対の短絡
用ブラシ４１間が遮断されて、全てのコイル２５に通電
される。これにより、モータ全体の通電コイルのターン
数ｚが増加し、燃料ポンプ１０の回転速度（モータ回転
速度Ｎ）が減少するようになる。

【００３４】本実施形態（２）では、短絡用スイッチ４
２のオン／オフは、燃料ポンプ１０の運転を制御するエ
ンジン制御用コンピュータ（図示せず）によって例えば
図７の短絡用スイッチ制御プログラムに従って制御され
る。本プログラムは、イグニッションスイッチ（図示せ
ず）のオン後に所定時間毎又は所定クランク角毎に実行
される。本プログラムが起動されると、まずステップ１
０１で、エンジン始動から所定時間以内か否かを判定
し、所定時間以内であれば、ステップ１０４に進み、各
短絡用スイッチ４２をオンして各対の短絡用ブラシ４１
間を短絡し、モータ全体の通電コイルのターン数ｚを減
少させて、エンジン始動時の燃料ポンプ１０の回転速度
（モータ回転速度Ｎ）を速やかに立ち上げ、早期に燃圧
を上昇させて、エンジン始動性を向上させる。

【００３５】一方、エンジン始動から所定時間経過後
は、ステップ１０１からステップ１０２に進み、燃圧セ
ンサ（図示せず）で検出した燃圧が目標燃圧よりも低い
か否かを判定し、燃圧が目標燃圧よりも低ければ、ステ
ップ１０４に進み、各短絡用スイッチ４２をオンして各
対の短絡用ブラシ４１間を短絡し、燃料ポンプ１０の回
転速度（モータ回転速度Ｎ）を上昇させて、燃圧を目標
燃圧に上昇させる。

【００３６】一方、燃圧が目標燃圧以上であれば、ステ
ップ１０３に進み、エンジン回転速度（又は負荷）が所
定値以上か否かを判定し、所定値以上であれば、エンジ
ンの燃料消費量が多いため、ステップ１０４に進み、各
短絡用スイッチ４２をオンして各対の短絡用ブラシ４１
間を短絡し、燃料ポンプ１０の回転速度（モータ回転速
度Ｎ）を上昇させて、燃圧低下を防ぐ。

【００３７】これに対し、ステップ１０１〜１０３で全
て「Ｎｏ」と判定された時は、ステップ１０５に進み、
各短絡用スイッチ４２をオフして各対の短絡用ブラシ４
１間を遮断し、全てのコイル２５に通電する。これによ
り、モータ全体の通電コイルのターン数ｚが増加して、
燃料ポンプ１０の回転速度（モータ回転速度Ｎ）が減少
するようになる。この結果、必要以上の燃料を燃料噴射
弁側に送らずに済み、その分、電力消費量を低減するこ
とができる。

【００３８】以上説明した本実施形態（２）では、短絡
用ブラシ４１を一定位置に固定すれば良いため、短絡用
ブラシ４１の取付構造が簡単になると共に、短絡用スイ
ッチ４２のオン／オフによって通電コイル数の切換タイ
ミングを任意に設定することができ、制御性を向上でき
る利点がある。

【００３９】尚、図７のステップ１０１〜１０３で判定
する３つの短絡用スイッチ４２のオン条件のうちの１つ
又は２つを省略しても良く、或は、他の条件（例えばモ
ータ回転速度が所定値以下か否かで短絡用スイッチ４２
のオン／オフを切り換える）を用いても良い。或は、短
絡用スイッチ４２のオン／オフを燃圧を駆動力として機
械的に切り換えるようにしても良い。

【００４０】本実施形態（２）においても、コイル２５
の数や整流子片２９の数は適宜変更しても良く、また、
短絡用ブラシ４１の数も、１対のみ、又は、３対以上設
けるようにしても良い。また、コイル２５の数や整流子
片２９の数が多い場合は、１対の短絡用ブラシ４１で３
個以上のコイル２５を短絡するようにしても良い。

【００４１】［実施形態（３）］次に、図８に基づいて
本発明を蓄圧式燃料供給装置に適用した実施形態（３）
を説明する。本実施形態（３）では、上記実施形態
（２）と同様の短絡用ブラシ４１と短絡用スイッチ４２
を持つ燃料ポンプ１０を用い、この燃料ポンプ１０の燃
料吐出口１９に連結された燃料配管４５に蓄圧装置４６
を接続し、この蓄圧装置４６内にダイアフラム４７で容
積変化可能に仕切形成された蓄圧室４８内に燃料を一旦
貯溜し、スプリング４９によって蓄圧室４８内の燃圧を
維持しながら、該蓄圧室４８から燃料を燃料噴射弁（図
示せず）側に供給するようにしている。そして、ダイア
フラム４７の位置（蓄圧室４８の容積）をセンサ５０で
検出し、このセンサ５０の検出値によって蓄圧室４８内
の燃料貯溜量が下限値まで減ったことが検出された時
に、直流モータ１３を起動して燃料ポンプ１０を起動す
る。起動時は、各短絡用スイッチ４２をオンして各対の
短絡用ブラシ４１間を短絡し、モータ全体の通電コイル
のターン数ｚを減少させて、燃料ポンプ１０の回転速度
（モータ回転速度Ｎ）を速やかに立ち上げ、早期に蓄圧
室４８内に燃料を供給して燃圧を速やかに上昇させる。

【００４２】この短絡用スイッチ４２のオン状態は、例
えば、次の〜のいずれか１つの条件が満たされてい
る期間、継続すれば良い。 モータ起動から所定時間以内 蓄圧室４８の容積が所定値以下 燃圧が所定燃圧以下 エンジン回転速度（又は負荷）が所定値以上

【００４３】尚、これら４つの条件〜のうちの１〜
３つの条件を省略しても良く、或は、他の条件（例えば
モータ回転速度が所定値以下か否かで短絡用スイッチ４
２のオン／オフを切り換える）を用いても良い。

【００４４】その後、上記オン条件が不成立になった時
に、各短絡用スイッチ４２をオフして各対の短絡用ブラ
シ４１間を遮断し、全てのコイル２５に通電する。これ
により、モータ全体の通電コイルのターン数ｚが増加し
て、燃料ポンプ１０の回転速度（モータ回転速度Ｎ）が
減少するようになる。

【００４５】その後、センサ５０の検出値によって蓄圧
室４８内の燃料貯溜量が上限値まで増加したことが検出
された時に、直流モータ１３を停止し、燃料ポンプ１０
を停止させる。以後、上述した動作を繰り返す。

【００４６】尚、上記各実施形態では、整流子片２９を
回転軸２３の周囲に放射状に平面的に配列したが、整流
子片を回転軸２３の周囲に円筒状に配列して、その外周
囲に通電用ブラシと短絡用ブラシとを配置するようにし
ても良い。

【００４７】その他、本発明は、燃料ポンプや蓄圧式燃
料供給装置に限定されず、ブラシ付きの直流モータを駆
動源とする装置に広く適用して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示す燃料ポンプの縦
断面図

【図２】（ａ）は燃圧が高い時の短絡用ブラシの位置を
示す拡大断面図、（ｂ）は燃圧が低い時の短絡用ブラシ
の位置を示す拡大断面図、

【図３】実施形態（１）における燃圧が目標燃圧よりも
低い時のコイル通電状態（コイル短絡状態）を説明する
図

【図４】実施形態（１）における燃圧が目標燃圧以上の
時のコイル通電状態を説明する図

【図５】コイル短絡の有無とモータ回転速度、電流、ト
ルクの関係を示す特性図

【図６】本発明の実施形態（２）における燃圧が目標燃
圧よりも低い時のコイル通電状態を説明する図

【図７】実施形態（２）で用いる短絡用スイッチ制御プ
ログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図８】本発明の実施形態（３）を示す蓄圧式燃料供給
装置の概略構成図

【符号の説明】 １０…燃料ポンプ、１２…ポンプ部、１３…直流モー
タ、１６…インペラ、１７…燃料吸入口、１８…燃料通
路、１９…燃料吐出口、２１…磁石、２２…電機子、２
３…回転軸、２４…電機子鉄心、２５…コイル、２９…
整流子片、３０…通電用ブラシ、３１…短絡用ブラシ
（短絡手段）、３３…ボールプランジャ、３４…スプリ
ング、４１…短絡用ブラシ（短絡手段）、４２…短絡用
スイッチ（短絡手段）、４６…蓄圧装置、４７…ダイア
フラム、４８…蓄圧室、４９…スプリング、５０…セン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 13/00 Ｈ０２Ｋ 13/00 Ｗ 23/66 23/66 Ｚ Ｈ０２Ｐ 5/06 Ｈ０２Ｐ 5/06 Ｈ Ｐ Ｆターム(参考） 5H571 AA03 AA07 BB04 BB05 EE03 FF01 GG01 GG02 HA04 JJ03 LL01 LL33 5H613 BB04 BB07 BB14 GA15 PP02 PP03 PP04 PP05 PP06 PP07 PP08 TT01 TT06 5H623 AA01 AA03 BB07 GG11

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列に接続された複数のコイルを電機子
   に装着し、該電機子に設けられた整流子片にブラシを摺
   接させることで、直流電源から前記複数のコイルに通電
   して該電機子を駆動する直流モータにおいて、 前記複数のコイルのうちの一部のコイルを短絡させる状
   態とその短絡を解除する状態とを切り換える短絡手段を
   設け、モータ全体の通電コイルの数を、前記短絡手段の
   切換動作によって増減させることで、モータ回転速度を
   変化させることを特徴とする直流モータ。
2. 【請求項２】 前記短絡手段は、２つ以上の整流子片に
   跨がって摺接する位置と該整流子片から離れた位置との
   間を移動する短絡用ブラシによって構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
3. 【請求項３】 燃料を吐出する燃料ポンプを駆動する直
   流モータであって、前記短絡用ブラシは、前記燃料ポン
   プから吐出される燃料の圧力によって駆動されることを
   特徴とする請求項２に記載の直流モータ。
4. 【請求項４】 前記短絡用ブラシを駆動する駆動手段を
   備えていることを特徴とする請求項２に記載の直流モー
   タ。
5. 【請求項５】 前記短絡手段は、異なる整流子片に摺接
   する少なくとも一対の短絡用ブラシと、各短絡用ブラシ
   間を短絡／遮断する短絡用スイッチとから構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の直流モータ。
6. 【請求項６】 エンジンに燃料を供給する燃料ポンプを
   駆動する直流モータであって、 エンジン回転速度、負荷、モータ回転速度の少なくとも
   １つに基づいて前記短絡用スイッチのオン／オフを制御
   するように構成したことを特徴とする請求項５に記載の
   直流モータ。
7. 【請求項７】 エンジンに燃料を供給する燃料ポンプを
   駆動する直流モータであって、 エンジン始動から所定時間が経過するまで前記短絡用ス
   イッチをオン状態に維持するように構成したことを特徴
   とする請求項５又は６に記載の直流モータ。
8. 【請求項８】 エンジンに燃料を供給する燃料ポンプを
   駆動する直流モータであって、 前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力に基づいて前
   記短絡用スイッチのオン／オフを制御するように構成し
   たことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の
   直流モータ。
9. 【請求項９】 前記短絡用ブラシは、モータの回転中心
   に対して対称な位置に配置されていることを特徴とする
   請求項２乃至８のいずれかに記載の直流モータ。