JP2005204387A - 整流子とそれを用いた電動機および燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 製造時間が短く安価な整流子とそれを用いた電動機および燃料ポンプを提供する。
【解決手段】 電機子５０は回転方向に６個のボビン６０を設置しており、各ボビン６０にコイル６２が巻回されている。各コイル６２の整流子７０側の端部は端子６４と電気的に接続している。整流子７０は回転方向に設置された６個のセグメント７２を有している。セグメント７２は中間端子７４を介して端子７５と電気的に接続している。端子７５は径方向の反対側に設置されているセグメント７２同士を電気的に接続している。セグメント７２、中間端子７４および端子７５は樹脂材７６により支持されている。樹脂材７６は熱可塑性の絶縁樹脂である。整流子７０の端子７５と電機子５０の端子６４とが嵌合して当接し電気的に接続することにより、整流子７０のセグメント７２と電機子５０のコイル６２とが電気的に接続している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、端子同士の当接により整流子のセグメントが電機子のコイルと電気的に接続する整流子と、それを用いた電動機および燃料ポンプに関する。

従来、特許文献１に開示されているように、回転方向に設置された複数のセグメントと、各セグメントとそれぞれ電気的に接続しているセグメント端子（特許文献１ではライザ片）とを樹脂材で支持している整流子が知られている。特許文献１では、整流子の各セグメントと電機子側のコイルとは、セグメント端子に電機子のコイルを絡め、ヒュージング処理により電気的に接続する。このようにセグメント端子と電機子のコイルとをヒュージング処理により電気的に接続する場合、ヒュージング処理時に発生する熱により整流子の樹脂材が加熱され軟化しないよう、整流子の樹脂材には熱硬化性樹脂が用いられる。

特開平７−１６１４２８号公報

しかしながら、熱硬化性樹脂を用いる場合、成形時に温度を上昇させて樹脂を硬化させるので、製造時間が長くなる。したがって、時間当たりの製造個数が減少し製造コストが上昇するという問題がある。また、一旦硬化した熱硬化性樹脂材は温度変化による形状変化がほとんどなく、溶剤にも溶けないので、樹脂成形時に発生し切り取られる樹脂注入口等の余材を再利用できない。したがって、樹脂材料に無駄が生じ製造コストが増加する。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、製造時間が短く安価な整流子とそれを用いた電動機および燃料ポンプを提供することを目的とする。

請求項１から４記載の発明では、電機子のコイルと整流子のセグメントとの電気的接続は、電機子のコイル端子と整流子のセグメント端子とが当接し電気的に接続することにより実現される。電機子のコイルと整流子のセグメントとを電気的に接続するためにヒュージング処理のように熱処理を行わないので、整流子のセグメントおよびセグメント端子を支持する樹脂材が加熱されない。したがって、樹脂材として熱可塑性樹脂を用いることができる。その結果、製造時間が短縮され時間当たりの製造個数が増加するので、製造コストが低下する。また、樹脂材を成形するときに発生する樹脂注入口等の余材を、例えば溶融することにより容易に再利用できるので、樹脂材料に生じる無駄を低減し、製造コストを低減できる。

ブラシと接触する整流子のセグメントの接触側を切削等により仕上加工する場合、樹脂材が熱可塑性樹脂であると、切削する際に生じる熱により樹脂材が軟化する恐れがある。そこで請求項２記載の発明では、ブラシと接触するセグメントの接触面は、外周縁と内周縁との間を切削されている。したがって、樹脂材が切削により加熱されることを防止し、樹脂材の軟化を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による整流子を用いた電動機および燃料ポンプを図１に示す。燃料ポンプ１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り、燃料タンク内の燃料を燃料消費装置であるエンジンに供給する。燃料ポンプ１は、吸入した燃料を昇圧するポンプ部２と、回転子４０の回転によりポンプ部２を駆動する電動機４とを備えている。ポンプ部２は、吸入側カバー１４、インペラケーシング１５およびインペラ１６を有している。電動機４は、直流モータを構成しており、永久磁石３０および回転子４０を有している。

燃料ポンプ１のハウジング１２は、回転子４０の回転軸であるシャフト４２の両端側に設置されている吸入側カバー１４と吐出側カバー２０とをかしめ固定している。ポンプケーシングである吸入側カバー１４およびインペラケーシング１５は回転部材であるインペラ１６を収容している。吸入側カバー１４とインペラケーシング１５との間にＣ字状のポンプ流路１００が形成されている。インペラケーシング１５は、回転子４０と軸方向で向き合い、内周側で軸受部材１７を支持している。

円板状に形成されたインペラ１６の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。インペラ１６が回転子４０の回転によりシャフト４２とともに回転すると、インペラ１６の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路１００の燃料が昇圧される。インペラ１６の回転により吸入側カバー１４に形成された燃料吸入口１０２からポンプ流路１００に吸入された燃料タンク内の燃料は、インペラケーシング１５から回転子４０の整流子７０と反対側であるカバー構造体８０側に吐出される。カバー構造体８０は、金属で一部材に形成されている。燃料は、回転子４０の外周を通って整流子７０側に向かい、シャフト４２の周囲を囲むように吐出側カバー２０に４箇所形成された連通路１０５から燃料吐出口１０４を通り燃料ポンプ１からエンジン側に供給される。

吐出側カバー２０は樹脂製であり、電動機４の整流子７０側を覆っている。燃料吐出口１０４はシャフト４２の軸上で吐出側カバー２０のほぼ中央部に形成されている。受電コネクタ２２は、吐出側カバー２０の中央部からずれた外周側に形成されている。受電コネクタ２２内に吐出側カバー２０に圧入固定されている端子２４が設置されている。吐出側カバー２０には、燃料ポンプ１内の圧力を調圧する調圧弁２６が設置されている。調圧弁２６は、ボール２７と、ボール２７を一方に付勢するスプリング２８と、ボール２７が着座可能な弁座２９とを有している。燃料ポンプ１内の圧力が所定圧以上になるとスプリング２８の付勢力に抗してボール２７が弁座２９から離座し燃料ポンプ１内の圧力を低下させる。

４分の１の円弧状に形成されている永久磁石３０は、ハウジング１２の内周壁に円周上に４個取り付けられている。永久磁石３０は回転方向に極の異なる磁極を４個形成している。
図２に示すように、回転子４０は、電機子５０、整流子７０、およびカバー構造体８０を有している。電機子５０の一方の軸方向側に整流子７０が組み付けられ、電機子５０の整流子７０と反対側の他方の軸方向側をカバー構造体８０が覆っている。回転子４０のシャフト４２は、インペラケーシング１５と吐出側カバー２０とにそれぞれ支持されている軸受部材１７、１８により軸受けされている（図１参照）。

図３に示すように、電機子５０は、回転中央部に中央コア５２を有している。シャフト４２は中央コア５２に圧入されている。６個の磁極コイル部５４は中央コア５２の外周に回転方向に設置され、中央コア５２と結合している。各磁極コイル部５４は、コイルコア５６、ボビン６０、およびボビン６０毎に巻線を集中巻きして形成されているコイル６２を有している。６個の磁極コイル部５４は同一構成である。

図１に示すように、各コイル６２の整流子７０側の端部はコイル端子である端子６４と電気的に接続している。端子６４は電機子５０の外周面よりも僅かに内側に位置しているので、端子６４が電機子５０の外周を流れる燃料の抵抗となることを防止できる。端子６４は整流子７０の端子７５と嵌合して当接することにより電気的に接続している。整流子７０と反対側であるカバー構造体８０側のコイル６２の端部は端子６６と電気的に接続している。回転方向に連続して隣接している６個の端子６６は、カバー構造体８０により電気的に接続している。

整流子７０は一体に形成されたカセット式である。整流子７０は回転方向に設置された６個のセグメント７２を有している。セグメント７２は例えばカーボンで形成されており、回転方向に隣接しているセグメント７２同士は、回転方向に隣接しているセグメント７２同士の間に形成されている図示しない間隙および樹脂材７６により電気的に絶縁されている。セグメント７２は中間端子７４を介して端子７５と電気的に接続している。端子７５は径方向の反対側に設置されているセグメント７２同士を電気的に接続している。中間端子７４および端子７５は特許請求の範囲に記載したセグメント端子である。セグメント７２、中間端子７４および端子７５は樹脂材７６により支持されている。樹脂材７６は熱可塑性の絶縁樹脂であり、耐油性に優れていることが望ましい。熱可塑性の絶縁樹脂として、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）等が用いられる。

図４に示すように、ブラシとの接触面側のセグメント７２には、セグメント７２の内周側および外周側の樹脂材７６を避け、セグメント７２の外周縁と内周縁との間を切削して凹部７３が形成されている。凹部７３は、電機子５０の回転により、各セグメント７２が図示しないブラシと順次接触する箇所である。
図２に示すように、カバー構造体８０は、円板状のカバー８２および端子８４を有している。カバー構造体８０は、黄銅に錫めっきを施して金属で一部材に形成されている。端子８４は、カバー８２側から電機子５０側に向け軸方向に突出し、カバー８２の周方向に６個形成されている。６個の端子８４はカバー８２により互いに電気的に接続している。電機子５０にカバー構造体８０を組み付け端子８４が電機子５０の端子６６と嵌合することにより、コイル６２のカバー構造体８０側の端部は、互いに電気的に接続されている。

次に、整流子７０の製造方法を簡単に説明する。
（１）セグメント７２、中間端子７４および端子７５の各母材を組み付け、樹脂材７６でインサート成形する。
（２）ブラシとの接触側において、セグメント７２の母材の外周側および内周側の樹脂材７６を避けセグメント７２の母材の外周縁と内周縁との間を切削し凹部７３を形成する。
（３）各母材を切断し樹脂材７６で支持した状態で６個のセグメント７２毎に分割する。

以上説明した本発明の上記実施形態では、整流子７０の端子７５と電機子５０の端子６４とが嵌合して当接し電気的に接続することにより整流子７０のセグメント７２と電機子５０のコイル６２とが電気的に接続するので、整流子７０のセグメント７２と電機子５０のコイル６２とが電気的に接続するときに樹脂材７６が加熱されない。その結果、樹脂材７６として熱可塑性樹脂を用いることができるので、樹脂材７６に熱硬化性樹脂を用いる場合に比べ、樹脂材７６の樹脂成形時間が短くなる。時間当たりの製造個数が増加するので、製造コストが低下する。また、熱可塑性樹脂を用いることにより、樹脂材７６を成形するときに発生する樹脂注入口等の余材を、例えば溶融することにより再利用できる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、セグメント７２の外周縁と内周縁との間を切削したが、樹脂材７６に用いる熱可塑性樹脂の溶融温度によっては、整流子７０がブラシと接触する接触面側全体を樹脂材７６を含んで切削してもよい。
また、燃料ポンプの電動機の整流子に限らず、他の用途に用いられる整流子として本発明の整流子を用いてもよい。

本発明の一実施形態によるる燃料ポンプを示す断面図である。 回転子を示す断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 セグメントの拡大図である。

符号の説明

１ 燃料ポンプ、２ ポンプ部、４ 電動機、４０ 回転子、５０ 電機子、６２ コイル、６４ 端子（コイル端子）、７０ 整流子、７２ セグメント、７４ 中間端子（セグメント端子）、７５ 端子（セグメント端子）、７６ 樹脂材

Claims (4)

1. 回転方向に複数設置されブラシと接触するセグメントと、
   各セグメントと電気的に接続しているセグメント端子と、
   前記セグメントおよび前記セグメント端子を支持している樹脂材と、
   を備え、電機子のコイル端子と前記セグメント端子とが当接することにより前記電機子に巻回されたコイルと前記セグメントとが電気的に接続する整流子であって、
   前記樹脂材は熱可塑性樹脂であることを特徴とする整流子。
2. 前記ブラシとの接触側において、前記セグメントは前記セグメントの外周縁と内周縁との間を切削されていることを特徴とする請求項１記載の整流子。
3. 請求項１または２記載の整流子と、
   周上に設置され交互に極の異なる複数の磁極を形成する磁石と、
   回転方向に設置された複数のコイル、ならびに各コイルと電気的に接続しているコイル端子を有し、前記磁石の内周側に回転可能に設置されており、前記セグメント端子と前記コイル端子とが電気的に接続している電機子と、
   を備えることを特徴とする電動機。
4. 請求項３記載の電動機と、
   前記電動機の回転駆動力により燃料タンクから燃料を吸入する吸入力を発生するポンプ部と、
   を備えることを特徴とする燃料ポンプ。

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