JP2004129425A

JP2004129425A - Motor and fuel pump using same

Info

Publication number: JP2004129425A
Application number: JP2002292099A
Authority: JP
Inventors: Motoya Ito; 伊藤　元也; Hiromi Sakai; 酒井　博美; Keisuke Kono; 河野　恵介; Eiji Iwanari; 岩成　栄二
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-04
Also published as: JP3925643B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor in which the wear of a brush or a segment due to discharge is prevented, and to provide a fuel pump which uses the motor. <P>SOLUTION: A segment electrode 74 is arranged outside the radial direction of the segment 71 and is electrically connected to the segment 71 located at the same rotational position of the the segment electrode. A brush electrode 84 is positioned at the front the brush 80 in the rotating direction of a rotor 40 outside the radial direction of the brush 80. The brush electrode 84 is electrically connected to the brush 80. The segment electrode 74 is in contact with the brush electrode 84, when the segment 71 separates from the brush 80 associated with the rotation of the rotor 40. After the segment 71 separates from the brush 80, the segment electrode 74 separates from the brush electrode 84; and discharge occurs between the brush electrode 84 and the segment electrode 74. Accordingly, no discharge occurs between the brush 80 and the segment 71. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機およびそれを用いた燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転子に巻回されているコイルと電気的に接続している複数のセグメントを回転方向に配置し、回転子の回転にともないブラシが順次各セグメントと接触することにより回転子に供給する駆動電流を整流する電動機が知られている。
【０００３】
このような電動機において、回転子の回転にともないブラシからセグメントが離れるとき、コイルに蓄積されたエネルギーが放出されることによりブラシとセグメントとの間で放電が発生することがある。ブラシとセグメントとの間で放電が発生すると、ブラシまたはセグメントが放電摩耗を起こし、ブラシとセグメントとの接触不良を引き起こす恐れがある。特に、磁極毎にコイルを巻回する集中巻式の電動機において電動機の消費電力を低減するためにコイルの巻数を増加すると、コイルのインダクタンスが増加し、ブラシとセグメントとの間に発生する放電電圧が上昇し、放電摩耗が生じやすくなる。
ブラシから整流子の各セグメントが離れるときに放電が生じることを防止するため、バリスタを通してコイルの電気エネルギーを放出することが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６９７４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バリスタを通して放出できる電気エネルギーには限度があるので、コイルの巻数が多い電動機において、ブラシとセグメントとの間に発生する放電をバリスタを用いて防止することは困難である。
本発明の目的は、ブラシまたはセグメントの放電摩耗を防止する電動機およびそれを用いた燃料ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電動機によると、回転子の回転にともないブラシまたはセグメントの一方との間で放電電極が放電することによりコイルの電気エネルギーを放出する。ブラシからセグメントが離れるときにブラシとセグメントとの間で放電することを防止するので、ブラシまたはセグメントが放電摩耗することを防止する。したがって、ブラシとセグメントとの電気的接触不良を防止できる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の電動機によると、放電電極は、ブラシまたはセグメントの他方と電気的に接続されているので、ブラシまたはセグメントの他方と同電位である。したがって、放電電極はブラシまたはセグメントの他方に代えブラシまたはセグメントの一方との間で放電しやすい。
【０００８】
本発明の請求項３記載の電動機によると、回転子の回転にともないブラシからセグメントが離れるときにブラシまたはセグメントの一方と放電電極が接触している。したがって、ブラシからセグメントが離れるときにブラシとセグメントとの間で放電が発生することを防止する。
本発明の請求項４または７記載の電動機によると、放電電極はブラシと電気的に接続しておりブラシと別体であるから、放電電極の位置の自由度が高い。さらに、放電電極とブラシとを容易に電気的に接続できる。
【０００９】
本発明の請求項５記載の電動機によると、ブラシと電気的に接続しているブラシ電極、ならびにセグメントと電気的に接続しているセグメント電極を放電電極は有し、回転子の回転にともないブラシ電極とセグメント電極との間で放電することによりコイルの電気エネルギーを放出する。ブラシとセグメントとの間で放電することを防止するので、ブラシおよびセグメントの両方が放電摩耗することを防止する。したがって、ブラシとセグメントとの電気的接触不良を防止できる。
【００１０】
本発明の請求項６記載の電動機によると、回転子の回転にともないブラシからセグメントが離れるときブラシ電極とセグメント電極とは接触している。したがって、ブラシからセグメントが離れるときにブラシとセグメントとの間で放電が発生することを防止する。
本発明の請求項１０記載の電動機によると、放電電極の融点は１０００℃以上であるから、放電によって放電電極は摩耗しない。
【００１１】
本発明の請求項１１記載の電動機によると、放電電極の抵抗値はブラシおよびセグメントの抵抗値よりも大きい。放電電極を通って流れる放電電流の値は、セグメントおよびブラシを通り正規のタイミングでコイルに流れる電流値よりも小さい。したがって、放電電流が電動機の回転を妨げることを防止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による電動機を用いた燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１０は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。
ハウジング１２は、吸入側カバー１４と吐出側カバー１８とをかしめ固定している。ポンプケーシング１６は、吸入側カバー１４とハウジング１２との間に挟持されている。吸入側カバー１４とポンプケーシング１６との間にポンプ流路１７が形成されている。吸入側カバー１４及びポンプケーシング１６は回転部材としてのインペラ２０を回転可能に収容している。インペラ２０は円板状に形成され、外周縁部に多数の羽根溝を有している。インペラ２０が後述する回転子４０とともに回転するとき、流体摩擦力により羽根溝の前後に圧力差が生じ、それが多数の羽根溝で繰り返されることによってポンプ流路１７内の燃料が加圧される。燃料タンク内の燃料は、インペラ２０の回転によって吸入側カバー１４の図示しない燃料吸入口からポンプ流路１７に吸入され、モータ室２２及び図示しない燃料吐出口を順次通過してエンジン側に吐出される。
【００１３】
磁石部３０は、４個の永久磁石３１から構成されている。各永久磁石３１は約４分の１周の円弧状に形成され、円周上に並ぶようにしてハウジング１２の内周壁に装着されている。各永久磁石３１の内壁面３１ａは滑らかな凹円弧状に形成されている。各永久磁石３１は内壁面３１ａ側に磁極を形成している。周方向に隣接する永久磁石３１同士では、内壁面３１ａ側の磁極の極性が互いに異なっている。
軸受け３４、３５は、それぞれポンプケーシング１６と吐出側カバー１８とに固定されている。回転軸３８は、磁石部３０の内周側に同軸上に配設されている。回転軸３８はその両端部を軸受け３４、３５により軸受けされている。
【００１４】
回転子４０は磁石部３０の内周側に磁石部３０と同軸上に配設され、回転軸３８の外周に回転軸３８とともに回転可能に装着されている。回転子４０は、回転中心に中央コア４２を有し、外周側に６個のコイルコア５２を有している。以下、回転子４０の構成説明において、回転子４０の軸方向を単に軸方向、回転子４０の周方向を単に周方向、回転子４０の径方向を単に径方向という。
【００１５】
中央コア４２は概ね六角形断面の筒状に形成されている。回転方向に配置されている６個のコイルコア５２はそれぞれ、集中巻線されたボビン６０に被覆されており、中央コア４２の外壁部４３に装着されている。コイルコア５２は断面Ｔ字状に形成され、周方向に沿って永久磁石３１と向き合う外周部５３と、外周部５３の周方向中央部分から径方向内側に延伸する巻線部５４とを有している。外周部５３の外周面は滑らかな凸円弧状に形成され、永久磁石３１の内壁面３１ａとの間に周方向で均一な大きさの間隙を形成している。中央コア４２とコイルコア５２とは、中央コア４２からコイルコア５２が径方向外側に脱落することを防止するように嵌合している。
【００１６】
ボビン６０は樹脂で形成されコイルコア５２を覆っている。ボビン６０は、周方向に隣接するコイルコア５２の外周部５３同士を磁気的に絶縁する絶縁材である。回転軸と直交する断面においてボビン６０は、巻線部５４を挟み外周部５３側から中央コア４２側に向かって狭幅となる台形状の巻線空間を形成している。この巻線空間内に集中巻きされた線材でコイル６２が形成されている。コイル６２には、給電端子からブラシ８０および整流子７０を介して電流が供給される。整流子７０とブラシ８０とは回転子４０の回転軸方向に向き合って接触する。整流子７０のセグメント７１およびブラシ８０はカーボンで形成されている。
本実施例では、磁石部３０、回転子４０、整流子７０およびブラシ８０等が電動機を構成している。
【００１７】
図１の（Ｂ）に示すように、整流子７０は、回転方向に配置されている６個のセグメント７１から構成されている。整流子７０の径方向外側に６個のセグメント電極７４が回転方向に配置されている。放電電極としてのセグメント電極７４は同じ回転位置にあるセグメント７１と電気的に接続されており、セグメント７１と同電位である。回転方向に隣接しているセグメント７１同士およびセグメント電極７４同士の間にはスリット７２が形成されており、スリット７２自体またはスリット７２に充填されている絶縁材により回転方向に隣接しているセグメント７１同士およびセグメント電極７４同士は絶縁されている。セグメント電極７４はＮｉ系合金またはＷ合金等の高融点材料で形成されており、融点は１０００℃以上である。
【００１８】
図３に示すように、整流子７０において、セグメントＳ１とセグメントＳ４、セグメントＳ２とセグメントＳ５、セグメントＳ３とセグメントＳ６は電気的に接続されている。図３において、ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２は回転方向にこの順で回転子４０に設置されているコイル６２を表し、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は回転方向にこの順で整流子７０に設置されているセグメント７１を表している。
【００１９】
コイル６２の整流子７０側の端部とセグメント７１、ならびにコイル６２の整流子７０と反対側の端部同士は図３に示すように電気的に接続している。コイル６２の整流子７０と反対側の端部はスター結線の中性点１００を形成している。つまり、図４に示すように、スター結線された３個のコイル６２が並列に結線されている。
【００２０】
図１の（Ａ）に示す２個のブラシ８０は図示しないスプリングの付勢力により整流子７０側に付勢されている。ブラシ８０の一方は＋側であり、他方は−側（アース側）である。ブラシ８０はピグテール８２により給電端子と電気的に接続されている。放電電極としてのブラシ電極８４はブラシ８０の径方向外側に、ブラシ８０よりも回転子４０の回転方向前方に位置している。ブラシ電極８４は給電端子と電気的に接続されているので、ブラシ８０とブラシ電極８４とは同電位である。ブラシ電極８４は弾性を有し、図５の（Ｂ）に示すようにセグメント電極７４と弾性力で接触する。ブラシ電極８４はセグメント電極７４と同じくＮｉ系合金またはＷ合金等の高融点材料で形成されており、融点は１０００℃以上である。セグメント電極７４およびブラシ電極８４の抵抗値は、セグメント７１およびブラシ８０よりも大きい。
【００２１】
次に、第１実施例の電動機の作動について説明する。
ブラシ８０を通しコイル６２に供給される電力により整流子７０は回転子４０とともに図５の矢印に示す方向に回転する。図５の（Ａ）および（Ｂ）において、左側と右側の図はそれぞれ同じタイミングにおけるブラシ８０およびブラシ電極８４の回転位置を示している。図６は、ブラシ８０の回転方向前方端とセグメント７１、ならびにブラシ電極８４とセグメント電極７４との接触状態を示している。
【００２２】
ブラシ電極８４は前述したようにブラシ８０よりも回転子４０の回転方向前方に位置しているので、図５（Ａ）の左および図６に示すようにブラシ８０がセグメント７１から離れるとき、図５（Ｂ）の左および図６に示すようにブラシ電極８４はブラシ８０が離れようとしているセグメント７１と同電位のセグメント電極７４と接触している。ブラシ８０とブラシ８０から離れようとしているセグメント７１とは電気的に接続されている状態である。したがって、ブラシ８０とブラシ８０から離れようとしているセグメント７１との間で放電は発生しない。
【００２３】
図５の（Ａ）の右および図６に示すようにブラシ８０からセグメント７１が離れ回転子４０の回転方向後方に隣接している次のセグメント７１にブラシ８０が接触している状態で、図５の（Ｂ）の右および図６に示すようにブラシ電極８４からセグメント電極７４が離れると、ブラシ電極８４とセグメント電極７４との間で放電が発生する。前述したように、ブラシ電極８４およびセグメント電極７４は、Ｎｉ系合金またはＷ合金等の高融点材料で形成されているので、ブラシ電極８４とセグメント電極７４との間で放電が発生しても、ブラシ電極８４およびセグメント電極７４ともに放電摩耗しない。
【００２４】
したがって、ブラシ８０とセグメント７１との電気的接触不良を防止できる。また、ブラシ電極８４およびセグメント電極７４の抵抗値は、ブラシ８０およびセグメント７１の抵抗値よりも大きく、ブラシ電極８４とセグメント電極７４との間で放電したときにコイル６２に流れる放電電流値が正規のタイミングでコイル６２に流れる電流値よりも小さくなるように設定されている。回転子４０を回転させる正規のタイミング以外にコイル６２に流れる電流値が小さいので、回転子４０の回転が妨げられることを防止する。
【００２５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図７に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
ブラシ電極９２はブラシ９０の径方向外側に位置し、接着等によりブラシ９０に一体に結合している。ブラシ９０は、カーボンまたは銅等の電気抵抗の小さい材料で形成されている。ブラシ電極９２は、Ｎｉ系合金またはＷ合金等の電気抵抗が大きく高融点の材料で形成されており、ブラシ９０と電気的に接続している。ブラシ電極９２はブラシ９０よりも整流子７０の回転方向前方に突出し、セグメント７１と直接接触している。
【００２６】
ブラシ９０がセグメント７１から離れるとき、ブラシ電極９２はブラシ９０が離れようとしているセグメント７１と接触している。ブラシ９０とブラシ９０から離れようとしているセグメント７１とは電気的に接続されている状態である。したがって、ブラシ９０からセグメント７１が離れるときにブラシ９０とブラシ９０から離れようとしているセグメント７１との間で放電は発生しない。
【００２７】
ブラシ９０からセグメント７１が離れてから、ブラシ電極９２からセグメント７１が離れると、ブラシ電極９２とセグメント７１との間で放電が発生する。ブラシ電極９２はＮｉ系合金またはＷ合金等の高融点材料で形成されている。したがって、ブラシ電極９２とセグメント７１との間で放電が発生しても、ブラシ電極９２の放電摩耗を防止できる。また、カーボンに代え、Ｎｉ系合金またはＷ合金等の高融点材料でセグメント７１を形成すれば、セグメント７１の放電摩耗を防止できる。
【００２８】
第２実施例では、ブラシ電極９２が直接セグメント７１と接触し、ブラシ電極９２とセグメント７１との間で放電を発生させた。これに対し、第１実施例と同様にセグメント電極７４を設置し、ブラシとセグメント電極７４とを直接接触させてもよい。ブラシを高融点材料で形成すれば、ブラシとセグメント電極７４との間で放電が発生しても、ブラシおよびセグメント電極７４の放電摩耗を防止できる。
【００２９】
上記複数の実施例では、整流子とブラシとは回転子の回転軸方向に向き合って接触したが、回転子の回転軸と直交する方向で向き合う構成でもよい。
また上記複数の実施例では本発明の電動機を燃料ポンプに用いた例について説明したが、本発明は燃料ポンプ用以外の電動機にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における燃料ポンプにおいて、（Ａ）はブラシを整流子側からみた矢視図であり、（Ｂ）は整流子をブラシ側から見た矢視図である。
【図２】第１実施例による電動機を用いた燃料ポンプを示す断面図である。
【図３】第１実施例におけるコイルの結線を示す模式的説明図である。
【図４】第１実施例におけるコイルの結線を示す回路図である。
【図５】第１実施例による電動機の作動を示す説明図であり、（Ａ）はブラシとセグメントとの接触状態、（Ｂ）はブラシ電極とセグメント電極との接触状態を示している。
【図６】第１実施例によるブラシとセグメント、ならびにブラシ電極とセグメント電極との接触状態を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第２実施例におけるブラシおよびブラシ電極とセグメントとの接触状態を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
１０　燃料ポンプ
２０　インペラ（回転部材）
３０　磁石部
３１　永久磁石
３８　回転軸
４０　回転子（電動機）
４２　中央コア
５２　コイルコア
５４　巻線部
６０　ボビン（絶縁材）
６２　コイル
７０　整流子（電動機）
７１　セグメント
７２　スリット
７４　セグメント電極（放電電極、電動機）
８０、９０　ブラシ（電動機）
８４、９２　ブラシ電極（放電電極、電動機）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor and a fuel pump using the same.
[0002]
[Prior art]
A drive current supplied to the rotor by arranging a plurality of segments electrically connected to the coil wound on the rotor in the rotation direction, and the brush sequentially coming into contact with each segment as the rotor rotates. An electric motor that rectifies the pressure is known.
[0003]
In such an electric motor, when the segment moves away from the brush with the rotation of the rotor, discharge may occur between the brush and the segment due to release of energy stored in the coil. When a discharge occurs between the brush and the segment, the brush or the segment may be subject to discharge wear, which may cause poor contact between the brush and the segment. In particular, in a concentrated winding type motor in which a coil is wound for each magnetic pole, when the number of turns of the coil is increased to reduce the power consumption of the motor, the inductance of the coil increases, and a discharge voltage generated between the brush and the segment is increased. And discharge wear is likely to occur.
It is known to discharge electric energy of a coil through a varistor in order to prevent a discharge from occurring when each segment of the commutator separates from the brush (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-69747 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the electric energy that can be emitted through the varistor is limited, it is difficult to prevent discharge generated between the brush and the segment using a varistor in a motor having a large number of turns of the coil.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric motor for preventing discharge wear of a brush or a segment and a fuel pump using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the electric motor of the first aspect of the present invention, the electric energy of the coil is released by discharging the discharge electrode between one of the brush and the segment as the rotor rotates. Since the discharge between the brush and the segment is prevented when the segment is separated from the brush, the brush or the segment is prevented from being worn away. Therefore, poor electrical contact between the brush and the segment can be prevented.
[0007]
According to the electric motor described in claim 2 of the present invention, the discharge electrode is electrically connected to the other of the brush or the segment, and thus has the same potential as the other of the brush or the segment. Therefore, the discharge electrode is likely to discharge between one of the brushes or segments instead of the other of the brushes or segments.
[0008]
According to the third aspect of the present invention, when the segment is separated from the brush with the rotation of the rotor, one of the brush and the segment is in contact with the discharge electrode. Therefore, it is possible to prevent a discharge from being generated between the brush and the segment when the segment is separated from the brush.
According to the electric motor according to claim 4 or 7 of the present invention, since the discharge electrode is electrically connected to the brush and is separate from the brush, the degree of freedom of the position of the discharge electrode is high. Further, the discharge electrode and the brush can be easily electrically connected.
[0009]
According to the electric motor according to the fifth aspect of the present invention, the discharge electrode has a brush electrode electrically connected to the brush and a segment electrode electrically connected to the segment. The electric energy of the coil is released by discharging between the electrode and the segment electrode. Since discharge between the brush and the segment is prevented, both the brush and the segment are prevented from being subjected to discharge wear. Therefore, poor electrical contact between the brush and the segment can be prevented.
[0010]
According to the electric motor described in claim 6 of the present invention, when the segment is separated from the brush with the rotation of the rotor, the brush electrode and the segment electrode are in contact with each other. Therefore, it is possible to prevent a discharge from being generated between the brush and the segment when the segment is separated from the brush.
According to the electric motor of the tenth aspect of the present invention, since the melting point of the discharge electrode is 1000 ° C. or more, the discharge electrode does not wear due to the discharge.
[0011]
According to the electric motor according to claim 11 of the present invention, the resistance value of the discharge electrode is larger than the resistance values of the brush and the segment. The value of the discharge current flowing through the discharge electrode is smaller than the value of the current flowing through the segment and the brush and flowing through the coil at a regular timing. Therefore, it is possible to prevent the discharge current from hindering the rotation of the motor.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 2 shows a fuel pump using an electric motor according to a first embodiment of the present invention. The fuel pump 10 is, for example, an in-tank type pump mounted in a fuel tank of a vehicle or the like.
The housing 12 caulks and fixes the suction side cover 14 and the discharge side cover 18. The pump casing 16 is sandwiched between the suction side cover 14 and the housing 12. A pump passage 17 is formed between the suction side cover 14 and the pump casing 16. The suction side cover 14 and the pump casing 16 rotatably house an impeller 20 as a rotating member. The impeller 20 is formed in a disk shape and has a large number of blade grooves on the outer peripheral edge. When the impeller 20 rotates together with the rotor 40 described later, a pressure difference occurs before and after the blade groove due to the fluid frictional force, and the pressure difference is repeated in a large number of blade grooves, whereby the fuel in the pump flow path 17 is pressurized. . The fuel in the fuel tank is drawn into the pump flow path 17 from a fuel suction port (not shown) of the suction side cover 14 by the rotation of the impeller 20, and is discharged to the engine side through the motor chamber 22 and a fuel discharge port (not shown) sequentially. You.
[0013]
The magnet section 30 is composed of four permanent magnets 31. Each of the permanent magnets 31 is formed in an arc shape of about a quarter circumference, and is mounted on the inner peripheral wall of the housing 12 so as to be arranged on the circumference. The inner wall surface 31a of each permanent magnet 31 is formed in a smooth concave arc shape. Each permanent magnet 31 forms a magnetic pole on the inner wall surface 31a side. The polarities of the magnetic poles on the inner wall surface 31a side of the permanent magnets 31 adjacent in the circumferential direction are different from each other.
The bearings 34 and 35 are fixed to the pump casing 16 and the discharge side cover 18, respectively. The rotation shaft 38 is disposed coaxially on the inner peripheral side of the magnet unit 30. The rotating shaft 38 is supported at both ends by bearings 34 and 35.
[0014]
The rotor 40 is disposed coaxially with the magnet unit 30 on the inner peripheral side of the magnet unit 30, and is rotatably mounted on the outer periphery of the rotating shaft 38 together with the rotating shaft 38. The rotor 40 has a central core 42 at the center of rotation, and has six coil cores 52 on the outer peripheral side. Hereinafter, in the description of the configuration of the rotor 40, the axial direction of the rotor 40 is simply referred to as an axial direction, the circumferential direction of the rotor 40 is simply referred to as a circumferential direction, and the radial direction of the rotor 40 is simply referred to as a radial direction.
[0015]
The central core 42 is formed in a substantially hexagonal cross-section cylindrical shape. Each of the six coil cores 52 arranged in the rotation direction is covered with a bobbin 60 that is wound in a concentrated manner, and is mounted on the outer wall 43 of the central core 42. The coil core 52 is formed in a T-shaped cross section, and has an outer peripheral portion 53 facing the permanent magnet 31 along the circumferential direction, and a winding portion 54 extending radially inward from a circumferential central portion of the outer peripheral portion 53. I have. The outer peripheral surface of the outer peripheral portion 53 is formed in a smooth convex arc shape, and forms a uniform gap in the circumferential direction with the inner wall surface 31a of the permanent magnet 31. The central core 42 and the coil core 52 are fitted so as to prevent the coil core 52 from dropping radially outward from the central core 42.
[0016]
The bobbin 60 is formed of resin and covers the coil core 52. The bobbin 60 is an insulating material that magnetically insulates the outer peripheral portions 53 of the coil cores 52 that are adjacent in the circumferential direction. In the cross section orthogonal to the rotation axis, the bobbin 60 forms a trapezoidal winding space having a width narrower from the outer peripheral portion 53 toward the central core 42 with the winding portion 54 interposed therebetween. The coil 62 is formed of a wire rod concentratedly wound in the winding space. A current is supplied to the coil 62 from a power supply terminal via the brush 80 and the commutator 70. The commutator 70 and the brush 80 come into contact with each other in the direction of the rotation axis of the rotor 40. The segments 71 and the brush 80 of the commutator 70 are formed of carbon.
In the present embodiment, the magnet section 30, the rotor 40, the commutator 70, the brush 80, and the like constitute an electric motor.
[0017]
As shown in FIG. 1B, the commutator 70 is composed of six segments 71 arranged in the rotation direction. Six segment electrodes 74 are arranged radially outside the commutator 70 in the rotational direction. The segment electrode 74 as a discharge electrode is electrically connected to the segment 71 at the same rotational position, and has the same potential as the segment 71. Slits 72 are formed between the segments 71 adjacent to each other in the rotation direction and between the segment electrodes 74, and the segments 71 adjacent to each other in the rotation direction by the slit 72 itself or the insulating material filled in the slit 72. Each other and the segment electrodes 74 are insulated from each other. The segment electrode 74 is formed of a high melting point material such as a Ni-based alloy or a W alloy, and has a melting point of 1000 ° C. or higher.
[0018]
As shown in FIG. 3, in the commutator 70, the segments S1 and S4, the segments S2 and S5, and the segments S3 and S6 are electrically connected. In FIG. 3, a1, b1, c1, a2, b2, and c2 represent the coils 62 installed on the rotor 40 in this order in the rotational direction, and S1, S2, S3, S4, S5, and S6 represent the coils in the rotational direction. In this order, the segments 71 provided on the commutator 70 are shown.
[0019]
The end of the coil 62 on the commutator 70 side and the segment 71 and the end of the coil 62 on the side opposite to the commutator 70 are electrically connected as shown in FIG. An end of the coil 62 opposite to the commutator 70 forms a neutral point 100 of the star connection. That is, as shown in FIG. 4, three star-connected coils 62 are connected in parallel.
[0020]
The two brushes 80 shown in FIG. 1A are urged toward the commutator 70 by the urging force of a spring (not shown). One of the brushes 80 is on the positive side, and the other is on the negative side (ground side). The brush 80 is electrically connected to a power supply terminal by a pigtail 82. The brush electrode 84 as a discharge electrode is located radially outside the brush 80 and ahead of the brush 80 in the rotation direction of the rotor 40. Since the brush electrode 84 is electrically connected to the power supply terminal, the brush 80 and the brush electrode 84 have the same potential. The brush electrode 84 has elasticity, and comes into contact with the segment electrode 74 by an elastic force as shown in FIG. The brush electrode 84 is made of a high-melting material such as a Ni-based alloy or a W alloy similarly to the segment electrode 74, and has a melting point of 1000 ° C. or more. The resistance values of the segment electrode 74 and the brush electrode 84 are larger than those of the segment 71 and the brush 80.
[0021]
Next, the operation of the electric motor of the first embodiment will be described.
The commutator 70 rotates together with the rotor 40 in the direction shown by the arrow in FIG. 5 by the power supplied to the coil 62 through the brush 80. In FIGS. 5A and 5B, the left and right views show the rotational positions of the brush 80 and the brush electrode 84 at the same timing, respectively. FIG. 6 shows a contact state between the front end of the brush 80 in the rotation direction and the segment 71, and between the brush electrode 84 and the segment electrode 74.
[0022]
Since the brush electrode 84 is located ahead of the brush 80 in the rotation direction of the rotor 40 as described above, when the brush 80 separates from the segment 71 as shown in the left of FIG. As shown on the left side of FIG. 5B and in FIG. 6, the brush electrode 84 is in contact with the segment electrode 74 having the same potential as the segment 71 from which the brush 80 is moving away. The brush 80 and the segment 71 which is going to be separated from the brush 80 are in a state of being electrically connected. Therefore, no discharge occurs between the brush 80 and the segment 71 that is about to move away from the brush 80.
[0023]
As shown in the right side of FIG. 5A and in FIG. 6, the segment 80 is separated from the brush 80, and the brush 80 is in contact with the next segment 71 which is adjacent to the rotor 40 in the rotation direction rearward. When the segment electrode 74 is separated from the brush electrode 84 as shown in FIG. 5B and as shown in FIG. 6, a discharge is generated between the brush electrode 84 and the segment electrode 74. As described above, since the brush electrode 84 and the segment electrode 74 are formed of a high melting point material such as a Ni-based alloy or a W alloy, even if a discharge occurs between the brush electrode 84 and the segment electrode 74, Neither the brush electrode 84 nor the segment electrode 74 is subject to discharge wear.
[0024]
Therefore, poor electrical contact between the brush 80 and the segment 71 can be prevented. Further, the resistance values of the brush electrode 84 and the segment electrode 74 are larger than the resistance values of the brush 80 and the segment 71, and the discharge current flowing through the coil 62 when discharging between the brush electrode 84 and the segment electrode 74 is normal. Is set so as to be smaller than the value of the current flowing through the coil 62 at the timing shown in FIG. Since the value of the current flowing through the coil 62 is small other than the normal timing for rotating the rotor 40, the rotation of the rotor 40 is prevented from being hindered.
[0025]
(Second embodiment)
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. Components that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The brush electrode 92 is located radially outward of the brush 90 and is integrally connected to the brush 90 by bonding or the like. The brush 90 is formed of a material having a small electric resistance such as carbon or copper. The brush electrode 92 is formed of a material having a high electric resistance and a high melting point, such as a Ni-based alloy or a W alloy, and is electrically connected to the brush 90. The brush electrode 92 protrudes forward of the brush 90 in the rotation direction of the commutator 70 and is in direct contact with the segment 71.
[0026]
As the brush 90 moves away from the segment 71, the brush electrode 92 is in contact with the segment 71 the brush 90 is moving away from. The brush 90 and the segment 71 that is going away from the brush 90 are in a state of being electrically connected. Therefore, when the segment 71 is separated from the brush 90, no discharge occurs between the brush 90 and the segment 71 that is about to be separated from the brush 90.
[0027]
When the segment 71 separates from the brush electrode 92 after the segment 71 separates from the brush 90, discharge occurs between the brush electrode 92 and the segment 71. The brush electrode 92 is formed of a high melting point material such as a Ni-based alloy or a W alloy. Therefore, even if a discharge occurs between the brush electrode 92 and the segment 71, the discharge wear of the brush electrode 92 can be prevented. If the segments 71 are formed of a high melting point material such as a Ni-based alloy or a W alloy instead of carbon, discharge wear of the segments 71 can be prevented.
[0028]
In the second embodiment, the brush electrode 92 is in direct contact with the segment 71, and a discharge is generated between the brush electrode 92 and the segment 71. On the other hand, similarly to the first embodiment, the segment electrode 74 may be provided, and the brush and the segment electrode 74 may be in direct contact. If the brush is formed of a material having a high melting point, even if a discharge occurs between the brush and the segment electrode 74, discharge abrasion of the brush and the segment electrode 74 can be prevented.
[0029]
In the above embodiments, the commutator and the brush are in contact with each other in the direction of the rotation axis of the rotor, but may be configured to face in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotor.
Further, in the above embodiments, examples in which the electric motor of the present invention is used for a fuel pump have been described, but the present invention can be used for electric motors other than those for a fuel pump.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are views of a fuel pump according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a view of a brush viewed from a commutator side, and FIG. .
FIG. 2 is a sectional view showing a fuel pump using the electric motor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing connection of coils in the first embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing connection of coils in the first embodiment.
5A and 5B are explanatory diagrams showing the operation of the electric motor according to the first embodiment, in which FIG. 5A shows a contact state between a brush and a segment, and FIG. 5B shows a contact state between a brush electrode and a segment electrode.
FIG. 6 is a time chart showing a state of contact between a brush and a segment, and a brush electrode and a segment electrode according to the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a state of contact between a brush, a brush electrode, and a segment in a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Fuel pump 20 Impeller (rotating member)
Reference Signs List 30 magnet part 31 permanent magnet 38 rotating shaft 40 rotor (motor)
42 Central core 52 Coil core 54 Winding part 60 Bobbin (insulating material)
62 Coil 70 Commutator (motor)
71 segment 72 slit 74 segment electrode (discharge electrode, electric motor)
80, 90 brush (electric motor)
84, 92 brush electrode (discharge electrode, electric motor)

Claims

A rotor around which a coil is wound,
A commutator in which a plurality of segments electrically connected to the coil are arranged in the rotation direction, and segments adjacent in the rotation direction are electrically insulated from each other,
A brush that sequentially contacts each segment by rotation of the rotor,
By discharging between the brush or one of the segments with the rotation of the rotor, a discharge electrode that prevents discharge between the brush and the segment,
An electric motor comprising:

The electric motor according to claim 1, wherein the discharge electrode is electrically connected to the other of the brush and the segment.

The discharge electrode is in contact with one of the brush or the segment when the segment separates from the brush with the rotation of the rotor, and the one of the brush or the segment after the segment separates from the brush. The electric motor according to claim 2, wherein the electric motor is separated from the electric motor.

4. The electric motor according to claim 1, wherein the discharge electrode is electrically connected to the brush, and the brush and the discharge electrode are separate bodies. 5.

A rotor around which a coil is wound,
A commutator in which a plurality of segments electrically connected to the coil are arranged in the rotation direction, and segments adjacent in the rotation direction are electrically insulated from each other,
A brush that sequentially contacts each segment by rotation of the rotor,
A brush electrode electrically connected to the brush, and a discharge electrode having a segment electrode electrically connected to the segment;
With
An electric motor which discharges between the brush electrode and the segment electrode as the rotor rotates, thereby preventing discharge between the brush and the segment.

The brush electrode and the segment electrode are in contact when the segment is separated from the brush with the rotation of the rotor, and the brush electrode and the segment electrode are separated after the segment is separated from the brush. The electric motor according to claim 5, wherein

The electric motor according to claim 5, wherein the brush and the brush electrode are separate bodies.

The electric motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the discharge electrode is located radially outside the brush.

The electric motor according to any one of claims 1 to 8, wherein the brush and the commutator face each other in a rotation axis direction of the rotor.

The electric motor according to claim 1, wherein a melting point of the discharge electrode is 1000 ° C. or higher.

The electric motor according to claim 1, wherein a resistance value of the discharge electrode is larger than the resistance value of the brush and the segment.

An electric motor according to any one of claims 1 to 11,
A rotating member that rotates with the rotor and generates a driving force for sucking and discharging fuel;
A fuel pump comprising: