JP2006050808A - Brushless motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve starting properties in a motor by reducing the inertia in a rotor. <P>SOLUTION: A motor 14 in a fuel pump 10 has a rotary shaft 32 supported rotatably by housings (28, 52, 60). A rotor magnet 38 is fixed to the rotary shaft 32. The rotor magnet 38 has a permanent magnet 38a, arranged on a cylindrical surface apart from the axis of the rotary shaft 32 by a prescribed distance. Stator coils (33, 34) are arranged at a position facing the permanent magnet 38a at the outer-periphery side of the permanent magnet 38a. A yoke 36 is arranged at a position facing the permanent magnet 38a at the inner-periphery side of the permanent magnet 38a. Both the stator coils (33, 34), and the yoke 36 are fixed to the housings (28, 52, 60). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ブラシレスモータに関する。詳しくは、ブラシレスモータの起動性を向上するための技術に関する。   The present invention relates to a brushless motor. Specifically, the present invention relates to a technique for improving the startability of a brushless motor.

自動車等に搭載される各種ポンプ（例えば、燃料、水、オイル等の流体を圧送するポンプ）の駆動源にはモータが利用される。この種のモータとして、ブラシ及びコミュテータのないブラシレスモータが知られている。一般に、ブラシレスモータは、ハウジングに回転可能に支持される回転軸を備える。回転軸の外周には円筒状のヨーク（鉄等の磁性体）が固定される。ヨークの外周面上には、複数の永久磁石がＮ極とＳ極が交互に並ぶように接着固定される。永久磁石の外周側にはステータコイルが配置される。永久磁石（ロータ）のステータに対する位置は、磁気検出センサ（ホールＩＣ等）によって検出され、その検出結果に基づいてステータコイルに印加する電流が切換え制御される。これによって、永久磁石とステータコイルとのあいだに磁気エネルギー（吸引・反発）が生じ、回転軸に回転トルクが発生する。   A motor is used as a drive source for various pumps (for example, pumps for pumping fluids such as fuel, water, and oil) mounted on automobiles. As this type of motor, a brushless motor without a brush and a commutator is known. Generally, a brushless motor includes a rotation shaft that is rotatably supported by a housing. A cylindrical yoke (a magnetic material such as iron) is fixed to the outer periphery of the rotating shaft. On the outer peripheral surface of the yoke, a plurality of permanent magnets are bonded and fixed so that N poles and S poles are alternately arranged. A stator coil is disposed on the outer peripheral side of the permanent magnet. The position of the permanent magnet (rotor) with respect to the stator is detected by a magnetic detection sensor (Hall IC or the like), and the current applied to the stator coil is switched and controlled based on the detection result. Thereby, magnetic energy (attraction / repulsion) is generated between the permanent magnet and the stator coil, and rotational torque is generated on the rotating shaft.

上記のブラシレスモータでは、回転軸とヨークと永久磁石が一体となって回転する（すなわち、ロータが回転軸とヨークと永久磁石で構成される）。ロータの慣性を小さくできると、モータの起動性が向上する。そこで、ロータの慣性を低減できるブラシレスモータが提案されている（特許文献１）。
特許文献１に記載のブラシレスモータは、略凹状をなす薄肉鋼板製のヨークを備える。ヨークは、円筒状の側壁と、この側壁の一端を閉じる円板状の底板によって構成される。そして、ヨークの軸線と回転軸の軸線が一致する状態で、円板の中央に回転軸が固定される。このブラシレスモータによると、ヨークに薄肉鋼板を用いるため、ヨークの重量が低減され、その結果、ロータの慣性を低減することができる。
特開平１１−２１５７９２号 In the brushless motor described above, the rotating shaft, the yoke, and the permanent magnet rotate together (that is, the rotor is composed of the rotating shaft, the yoke, and the permanent magnet). If the inertia of the rotor can be reduced, the startability of the motor is improved. Therefore, a brushless motor that can reduce the inertia of the rotor has been proposed (Patent Document 1).
The brushless motor described in Patent Document 1 includes a yoke made of a thin steel plate having a substantially concave shape. The yoke is composed of a cylindrical side wall and a disk-shaped bottom plate that closes one end of the side wall. The rotating shaft is fixed to the center of the disc in a state where the axis of the yoke and the axis of the rotating shaft coincide. According to this brushless motor, since the thin steel plate is used for the yoke, the weight of the yoke is reduced, and as a result, the inertia of the rotor can be reduced.
JP-A-11-215792

特許文献１のブラシレスモータでは、薄肉鋼板製のヨークを用いることでロータの慣性低減を図っている。すなわち、ヨークの薄肉化によってロータの慣性を低減する。しかしながら、ヨークの薄肉化は、機械的強度の問題から自ずと限界がある。また、ヨークを薄肉化すると、それに応じてヨークを流れる磁束量が減少する。ヨークを流れる磁束量が減少すると、モータ効率の低下を招来する。   In the brushless motor of Patent Document 1, the inertia of the rotor is reduced by using a yoke made of a thin steel plate. That is, the inertia of the rotor is reduced by reducing the thickness of the yoke. However, the thinning of the yoke is naturally limited due to the problem of mechanical strength. Further, when the yoke is thinned, the amount of magnetic flux flowing through the yoke is reduced accordingly. When the amount of magnetic flux flowing through the yoke is reduced, the motor efficiency is lowered.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、ロータの慣性を低減することでモータの起動性を向上することができ、かつ、ロータの慣性を低減してもヨークを流れる磁束量を減少させないことが可能となるブラシレスモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to improve the motor startability by reducing the inertia of the rotor, and the amount of magnetic flux flowing through the yoke even if the inertia of the rotor is reduced. It is an object of the present invention to provide a brushless motor that does not reduce the motor.

本発明の第１のブラシレスモータは、ハウジングと、ハウジングに回転可能に支持されている回転軸を備える。回転軸にはロータマグネットが固定される。ロータマグネットは、回転軸の軸線から所定の距離だけ離れた円筒面上に配された永久磁石を有し、回転軸の軸線と永久磁石との間には空間が形成されている。ステータコイルは、ハウジングに固定されており、永久磁石の外周側で永久磁石に対向して配置される。ヨークも、ハウジングに固定されており、永久磁石の内周側で永久磁石に対向して配置される。
このブラシレスモータでは、回転軸にロータマグネットが固定される。ロータマグネット（永久磁石）の外周側にはステータコイルが配され、ロータマグネット（永久磁石）の内周側にはヨークが配置される。ステータコイルとヨークは共にハウジングに固定され、回転軸が回転しても回転しない。したがって、ロータマグネットのみが回転軸とともに回転するため、ロータの慣性を低減することができる。これによって、モータの起動性が向上する。また、ヨークはハウジングに固定されるため、ヨークを大きくしてもロータの慣性が大きくなることはない。このため、ヨークに充分な量の磁束を流すことができる。 A first brushless motor of the present invention includes a housing and a rotation shaft that is rotatably supported by the housing. A rotor magnet is fixed to the rotating shaft. The rotor magnet has a permanent magnet disposed on a cylindrical surface that is separated from the axis of the rotary shaft by a predetermined distance, and a space is formed between the axis of the rotary shaft and the permanent magnet. The stator coil is fixed to the housing, and is disposed opposite the permanent magnet on the outer peripheral side of the permanent magnet. The yoke is also fixed to the housing, and is disposed opposite to the permanent magnet on the inner peripheral side of the permanent magnet.
In this brushless motor, the rotor magnet is fixed to the rotating shaft. A stator coil is disposed on the outer peripheral side of the rotor magnet (permanent magnet), and a yoke is disposed on the inner peripheral side of the rotor magnet (permanent magnet). The stator coil and the yoke are both fixed to the housing and do not rotate even if the rotation shaft rotates. Therefore, since only the rotor magnet rotates together with the rotating shaft, the inertia of the rotor can be reduced. This improves the startability of the motor. Further, since the yoke is fixed to the housing, the inertia of the rotor does not increase even if the yoke is enlarged. For this reason, a sufficient amount of magnetic flux can flow through the yoke.

なお、ロータマグネット（永久磁石）の外周側にヨークを配置し、ロータマグネットの内周側にステータコイルを配置しても、回転軸に回転トルクを発生させることができる。したがって、本発明の第２のブラシレスモータは、ハウジングと、ハウジングに回転可能に支持されている回転軸を備える。回転軸にはロータマグネットが固定されている。ロータマグネットは、回転軸の軸線から所定の距離だけ離れた円筒面上に配される永久磁石を有し、回転軸の軸線と永久磁石との間には空間が形成されている。そして、永久磁石の内周側においてステータコイルが永久磁石に対向して配置され、永久磁石の外周側においてヨークが永久磁石に対向して配置される。ステータコイルとヨークは、共にハウジングに固定されている。
この第２のブラシレスモータによっても、第１のブラシレスモータと同様の作用効果を奏することができる。 Even if the yoke is disposed on the outer peripheral side of the rotor magnet (permanent magnet) and the stator coil is disposed on the inner peripheral side of the rotor magnet, rotational torque can be generated on the rotating shaft. Therefore, the second brushless motor of the present invention includes a housing and a rotation shaft that is rotatably supported by the housing. A rotor magnet is fixed to the rotating shaft. The rotor magnet has a permanent magnet disposed on a cylindrical surface that is separated from the axis of the rotary shaft by a predetermined distance, and a space is formed between the axis of the rotary shaft and the permanent magnet. A stator coil is disposed opposite the permanent magnet on the inner peripheral side of the permanent magnet, and a yoke is disposed opposite the permanent magnet on the outer peripheral side of the permanent magnet. Both the stator coil and the yoke are fixed to the housing.
This second brushless motor can achieve the same effects as the first brushless motor.

一般的に、ブラシレスモータは、モータ起動時におけるロータとステータコイルの位置関係によっては、ロータに回転トルクが発生しない場合がある（いわゆる、ステータに対してロータが起動死点に位置する場合である）。かかる問題を回避するために、ステータコイルの形状を周方向に変化させ、ステータコイルによって形成される磁束を非対称とする方法が知られている。しかしながら、ステータコイルの形状を変化させる方法では、ステータコイルとロータとのエアギャップが不均一となり、また、ステータコイルとロータとの間隙も大きくならざるを得ない。このため、ステータコイルの磁力が回転軸の回転トルクに有効に変換されず、モータ効率が低下するという問題がある。
そこで、上記の各ブラシレスモータにおいては、ヨークと永久磁石との間に形成されるエアギャップが、周方向に不均一となっていることが好ましい。ヨークと永久磁石とのエアギャップを周方向に不均一とすることで磁束の流れが不均一となり、起動死点の問題を解決することができる。また、ヨークの形状を変化させるだけであれば、永久磁石とステータコイルとの間隔を均一とし、かつ、その間隔を狭くすることが可能となる。したがって、ステータコイルの磁力を回転軸の回転トルクに有効に変換でき、モータ効率の低下を防止することができる。 Generally, in a brushless motor, depending on the positional relationship between the rotor and the stator coil when the motor is started, there is a case where no rotational torque is generated in the rotor (so-called a case where the rotor is positioned at the starting dead center with respect to the stator). ). In order to avoid such a problem, a method is known in which the shape of the stator coil is changed in the circumferential direction to make the magnetic flux formed by the stator coil asymmetric. However, in the method of changing the shape of the stator coil, the air gap between the stator coil and the rotor becomes non-uniform, and the gap between the stator coil and the rotor must be increased. For this reason, there is a problem that the magnetic force of the stator coil is not effectively converted into the rotational torque of the rotating shaft, and the motor efficiency is lowered.
Therefore, in each of the brushless motors described above, it is preferable that an air gap formed between the yoke and the permanent magnet is not uniform in the circumferential direction. By making the air gap between the yoke and the permanent magnet non-uniform in the circumferential direction, the flow of magnetic flux becomes non-uniform, and the problem of starting dead center can be solved. Further, if only the shape of the yoke is changed, the distance between the permanent magnet and the stator coil can be made uniform and the distance can be narrowed. Therefore, the magnetic force of the stator coil can be effectively converted into the rotational torque of the rotating shaft, and the motor efficiency can be prevented from decreasing.

なお、上記の各ブラシレスモータは、燃料ポンプのモータとして用いることができる。例えば、本発明の一態様に係る燃料ポンプは、上記したブラシレスモータのいずれかと、そのブラシレスモータの回転軸の一端に固定されたインペラを備える。そして、ハウジングには、インペラを回転可能に収容するポンプ部が設けられる。   Each brushless motor described above can be used as a fuel pump motor. For example, a fuel pump according to an aspect of the present invention includes any one of the brushless motors described above and an impeller fixed to one end of a rotation shaft of the brushless motor. The housing is provided with a pump portion that rotatably accommodates the impeller.

図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は燃料ポンプ１０の縦断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。燃料ポンプ１０は自動車用であって、燃料タンク内に設置される。燃料ポンプ１０は、燃料に浸漬した状態で動作し、エンジンに燃料を圧送する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of the fuel pump 10, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. The fuel pump 10 is for automobiles and is installed in a fuel tank. The fuel pump 10 operates in a state of being immersed in the fuel, and pumps the fuel to the engine.

図１に示されているように、燃料ポンプ１０は、モータ部１４とポンプ部１２とから構成されている。モータ部１４は、ハウジング６０とモータカバー５２とロータマグネット３８とステータ３３とコイル３４等を備えている。
ハウジング６０は略円筒状に形成されている。ハウジング６０の内壁にはステータ３３が固定されている。ステータ３３は、複数の鋼板を重ね合わせて構成されている。図２によく示されるようにステータ３３には、６個のティース（極）が形成されている。これらのティースは、ハウジング６０の内壁面に均等な間隔で配置されている。各ティースにはコイル３４が巻付けられている。各ティースの先端とロータマグネット３８（後で詳述する）との間には、均一なエアギャップが設けられている。 As shown in FIG. 1, the fuel pump 10 includes a motor unit 14 and a pump unit 12. The motor unit 14 includes a housing 60, a motor cover 52, a rotor magnet 38, a stator 33, a coil 34, and the like.
The housing 60 is formed in a substantially cylindrical shape. A stator 33 is fixed to the inner wall of the housing 60. The stator 33 is configured by overlapping a plurality of steel plates. As shown well in FIG. 2, the stator 33 is formed with six teeth (poles). These teeth are arranged at equal intervals on the inner wall surface of the housing 60. A coil 34 is wound around each tooth. A uniform air gap is provided between the tip of each tooth and the rotor magnet 38 (described in detail later).

モータカバー５２は、ハウジング６０の上端（図１の上下を燃料ポンプ１０の上下とする）に固定されている。モータカバー５２には、上方に向かって開口する吐出ポート５４が形成されている。モータカバー５２の中心には固定軸５０が固定されている。固定軸５０は、モータカバー５２の下面から下方に突出している。固定軸５２には、磁性体で形成されたヨーク３６が固定されている。ヨーク３６の上端には、その中央に係合穴３６ａが形成される。この係合穴３６ａに固定軸５２が圧入されて固定されている。ヨーク３６の下端には、ベアリング３１を介して回転軸３２の上端部が回転可能に取付けられている。回転軸３２の下端部は、ベアリング３０を介してポンプ部１２のポンプカバー２８に回転可能に装着されている。   The motor cover 52 is fixed to the upper end of the housing 60 (the upper and lower sides in FIG. 1 are the upper and lower sides of the fuel pump 10). A discharge port 54 that opens upward is formed in the motor cover 52. A fixed shaft 50 is fixed at the center of the motor cover 52. The fixed shaft 50 protrudes downward from the lower surface of the motor cover 52. A yoke 36 made of a magnetic material is fixed to the fixed shaft 52. An engaging hole 36 a is formed at the center of the upper end of the yoke 36. A fixed shaft 52 is press-fitted and fixed in the engagement hole 36a. An upper end portion of the rotating shaft 32 is rotatably attached to the lower end of the yoke 36 via a bearing 31. A lower end portion of the rotation shaft 32 is rotatably mounted on the pump cover 28 of the pump unit 12 via a bearing 30.

回転軸３２には、ロータマグネット３８が固定されている。ロータマグネット３８は、ボンド磁石を一体成形で製造したものである。ロータマグネット３８は、円筒状に形成された円筒部３８ａと、円筒部３８ａの下端を閉じる円板部３８ｂとから構成される。円板部３８ｂの中心に形成された貫通孔３８ｃには、回転軸３２が固着されている。図から明らかなように、円筒部３８ａの径は回転軸３２の径よりも大きい。したがって、回転軸３２と円筒部３８ａとの間には空間が形成されている。
なお、ロータマグネット３８は、上述した説明のように円筒部３８ａと円板部３８ｂを一体成形で製造することができるが、これとは異なり、円筒部３８ａと円板部３８ｂを別体で製作し、これらを固着することによっても製造することができる。例えば、円筒形状の永久磁石（円筒部３８ａに相当）を鋼板製の円板（円板部３８ｂ）の外周縁に接着する。この場合は、円筒部３８ａだけが磁石となる。 A rotor magnet 38 is fixed to the rotating shaft 32. The rotor magnet 38 is manufactured by integrally molding a bonded magnet. The rotor magnet 38 includes a cylindrical portion 38a formed in a cylindrical shape and a disc portion 38b that closes the lower end of the cylindrical portion 38a. The rotating shaft 32 is fixed to the through hole 38c formed at the center of the disc portion 38b. As is apparent from the figure, the diameter of the cylindrical portion 38 a is larger than the diameter of the rotating shaft 32. Therefore, a space is formed between the rotating shaft 32 and the cylindrical portion 38a.
As described above, the rotor magnet 38 can be manufactured by integrally forming the cylindrical portion 38a and the disc portion 38b. However, unlike this, the cylindrical portion 38a and the disc portion 38b are manufactured separately. However, it can also be produced by fixing them. For example, a cylindrical permanent magnet (corresponding to the cylindrical part 38a) is bonded to the outer peripheral edge of a steel plate disk (disk part 38b). In this case, only the cylindrical part 38a becomes a magnet.

図２によく示されるように円筒部３８ａは、Ｎ極に着磁された３つの第１磁石部３８Ｎと、Ｓ極に着磁された３つの第２磁石部３８Ｓが交互に配置されて構成されている。円筒部３８ａの外周側にはステータ３３のコイル３４が配されており、円筒部３８ａの内周側にはヨーク３６が配されている。ロータマグネット３８とヨーク３６の間にはエアギャップが形成されている。このエアギャップは、ロータマグネット３８の内周に亘って均一となっている。   As shown well in FIG. 2, the cylindrical portion 38a is configured by alternately arranging three first magnet portions 38N magnetized to N poles and three second magnet portions 38S magnetized to S poles. Has been. A coil 34 of the stator 33 is disposed on the outer peripheral side of the cylindrical portion 38a, and a yoke 36 is disposed on the inner peripheral side of the cylindrical portion 38a. An air gap is formed between the rotor magnet 38 and the yoke 36. This air gap is uniform over the inner periphery of the rotor magnet 38.

円筒部３８ａの上端近傍にはホールＩＣ４０が配設されている。ホールＩＣ４０は、円筒部３８ａからの磁束の変化を検出し、それに応じた信号を出力する。ホールＩＣ４０からの信号は、信号線４４及びコネクタ４６を介して外部のモータ駆動回路（図示しない）に入力する。モータ駆動回路は、ホールＩＣ４０からの出力に基づいて、ロータマグネット３８の回転位置を検出する。モータ駆動回路とステータ３３の各コイル３４は、コネクタ４８及び電力線４２により接続されている。モータ駆動回路は、ロータマグネット３８の回転位置に応じて電力を供給するコイル３４を切換える。モータ駆動回路からの電力は、コネクタ４８及び電力線４２を介して各コイル３４に送られる。   A Hall IC 40 is disposed near the upper end of the cylindrical portion 38a. The Hall IC 40 detects a change in magnetic flux from the cylindrical portion 38a and outputs a signal corresponding to the change. A signal from the Hall IC 40 is input to an external motor drive circuit (not shown) via the signal line 44 and the connector 46. The motor drive circuit detects the rotational position of the rotor magnet 38 based on the output from the Hall IC 40. The motor drive circuit and each coil 34 of the stator 33 are connected by a connector 48 and a power line 42. The motor drive circuit switches the coil 34 that supplies electric power according to the rotational position of the rotor magnet 38. The electric power from the motor drive circuit is sent to each coil 34 via the connector 48 and the power line 42.

上述した説明から明らかなように、ステータ３３はハウジング６０に固定されており、ヨーク３６はモータカバー５２に固定されている。したがって、回転軸３２が回転すると、ロータマグネット３８はステータ３３及びヨーク３６に対して回転する。モータ駆動回路は、ホールＩＣ４０で検出されるロータマグネット３８の位置に応じて、ステータ３３の各コイル３４に供給する電力を切換え制御する。このため、ロータマグネット３８と各コイル３４との間に磁力（吸引・反発）が発生し、ロータマグネット３８（すなわち、回転軸３２）に回転トルクが発生する。回転トルクが発生すると、ロータマグネット３８及び回転軸３２が回転する。   As apparent from the above description, the stator 33 is fixed to the housing 60, and the yoke 36 is fixed to the motor cover 52. Therefore, when the rotating shaft 32 rotates, the rotor magnet 38 rotates with respect to the stator 33 and the yoke 36. The motor drive circuit switches and controls the power supplied to each coil 34 of the stator 33 according to the position of the rotor magnet 38 detected by the Hall IC 40. For this reason, magnetic force (attraction / repulsion) is generated between the rotor magnet 38 and each coil 34, and rotational torque is generated in the rotor magnet 38 (that is, the rotating shaft 32). When the rotational torque is generated, the rotor magnet 38 and the rotating shaft 32 are rotated.

一方、ポンプ部１２には、ポンプカバー２８とポンプボディ２２とインペラ２０等が備えられている。なお、本実施形態においては、ハウジング６０、モータカバー５２、ポンプカバー２８及びポンプボディ２２が、請求項でいう「ハウジング」に相当する。
インペラ２０は略円板状である。インペラ２０の表裏両面には、その外周部に周方向に複数並んだ凹所群１７，１９が形成されている。凹所群１７，１９は、その底部で互いに連通している。また、インペラ２０の中心には、厚さ方向に貫通する係合孔２０ｃが形成されている。 On the other hand, the pump unit 12 includes a pump cover 28, a pump body 22, an impeller 20, and the like. In the present embodiment, the housing 60, the motor cover 52, the pump cover 28, and the pump body 22 correspond to “housing” in the claims.
The impeller 20 has a substantially disk shape. On both front and back surfaces of the impeller 20, a plurality of recess groups 17 and 19 are formed on the outer peripheral portion thereof in the circumferential direction. The recess groups 17 and 19 communicate with each other at the bottom. Further, an engagement hole 20c penetrating in the thickness direction is formed at the center of the impeller 20.

ポンプカバー２８のインペラ側の面（即ち下面）には、平面視すると円形の凹部が形成され、この凹部にインペラ２０が回転可能に嵌まり込んでいる。ポンプカバー２８とポンプボディ２２は、ポンプカバー２８の凹部にインペラ２０を組込んだ状態で、ハウジング７２の下端に固定されている。回転軸３２の下端部は、ベアリング３０に支持されている部位よりさらに下方の部位で、インペラ２０の係合穴２０ｃに嵌挿されている。回転軸３１が回転すると、それにともなってインペラ２０も回転する。回転軸３２の下端とポンプボディ２２の間には、回転軸３２のスラスト荷重を受止めるスラストベアリング２６が介装されている。   On the impeller side surface (that is, the lower surface) of the pump cover 28, a circular recess is formed in plan view, and the impeller 20 is rotatably fitted in the recess. The pump cover 28 and the pump body 22 are fixed to the lower end of the housing 72 in a state where the impeller 20 is assembled in the recess of the pump cover 28. The lower end portion of the rotating shaft 32 is fitted into the engagement hole 20 c of the impeller 20 at a portion further below the portion supported by the bearing 30. When the rotating shaft 31 rotates, the impeller 20 rotates accordingly. Between the lower end of the rotating shaft 32 and the pump body 22, a thrust bearing 26 that receives the thrust load of the rotating shaft 32 is interposed.

ポンプボディ２２のインペラ２０側の面２２ａ（即ち図１の上面）には、平面視すると略Ｃ字形状の溝１８が形成されている。溝１８は、インペラ２０下面の凹所群１７に対向する領域を上端端から下流端まで伸びている。溝１８の上流端は燃料吸入流路２４と連通している。燃料吸入流路２４は、溝１８からポンプボディ２２の下面（図１の下面）まで伸びている。燃料吸入流路２４は、溝１８と燃料ポンプ１０外とを連通している。以下では、溝１８のことを吸入側溝と呼ぶことにする。   A substantially C-shaped groove 18 is formed on the surface 22a of the pump body 22 on the impeller 20 side (that is, the upper surface in FIG. 1) when viewed in plan. The groove 18 extends from the upper end to the downstream end in a region facing the recess group 17 on the lower surface of the impeller 20. The upstream end of the groove 18 communicates with the fuel intake passage 24. The fuel intake passage 24 extends from the groove 18 to the lower surface of the pump body 22 (the lower surface in FIG. 1). The fuel intake passage 24 communicates the groove 18 and the outside of the fuel pump 10. Hereinafter, the groove 18 is referred to as a suction side groove.

ポンプカバー２８の凹部の底面２８ａには、平面視すると略Ｃ字形状の溝１６が形成されている。溝１６は、インペラ２０上面の凹所群１９に対向する領域を上流端から下流端まで伸びている。溝１６は、その下流端近傍で燃料吐出流路（図示省略）と連通している。燃料吐出流路は、溝１６からポンプカバー２８の上面（図１の上面）まで続いている。以下では、溝１６のことを吐出側溝と呼ぶことにする。   A substantially C-shaped groove 16 is formed on the bottom surface 28a of the concave portion of the pump cover 28 in plan view. The groove 16 extends from the upstream end to the downstream end in a region facing the recess group 19 on the upper surface of the impeller 20. The groove 16 communicates with a fuel discharge passage (not shown) in the vicinity of the downstream end thereof. The fuel discharge passage continues from the groove 16 to the upper surface of the pump cover 28 (the upper surface in FIG. 1). Hereinafter, the groove 16 is referred to as a discharge side groove.

上述した燃料ポンプ１０において、ステータ３３のコイル３４に電力が供給されると、回転軸３２が回転する。回転軸３２が回転するとインペラ２０も回転し、インペラ２０下面の凹所１７とポンプボディ２２の吸入側溝１８とにまたがる旋回流が発生する。燃料は、旋回しながら吸入側溝１８に沿って昇圧される。燃料が吸入側溝１８に沿って昇圧されると、それにともなって燃料吸入流路２４から燃料が吸い込まれる。吸入側溝１８で昇圧された燃料は、インペラ２０の上側の凹所１９に存在する燃料と合流する。   In the fuel pump 10 described above, when electric power is supplied to the coil 34 of the stator 33, the rotating shaft 32 rotates. When the rotating shaft 32 rotates, the impeller 20 also rotates, and a swirling flow is generated across the recess 17 on the lower surface of the impeller 20 and the suction side groove 18 of the pump body 22. The fuel is pressurized along the suction side groove 18 while turning. When the pressure of the fuel is increased along the suction side groove 18, the fuel is sucked from the fuel suction passage 24 accordingly. The fuel whose pressure is increased in the suction side groove 18 merges with the fuel existing in the recess 19 on the upper side of the impeller 20.

インペラ２０の上側の凹所２０ａと吐出側溝２４とにまたがる旋回流も発生する。この旋回流によって、吐出側溝２４に沿っても燃料が昇圧される。昇圧された燃料は、燃料吐出流路を通ってモータ部１４の方向に流れていく。燃料吐出流路に流れ出た燃料は、モータ部１４のハウジング６０内に送り出される。ハウジング６０内に送り出された燃料は、ハウジング６０内を上方に向けて流れ、モータカバー５２の吐出ポート５４から吐出される。   A swirling flow is also generated across the recess 20a on the upper side of the impeller 20 and the discharge side groove 24. By this swirling flow, the pressure of the fuel is also increased along the discharge side groove 24. The pressurized fuel flows in the direction of the motor unit 14 through the fuel discharge passage. The fuel that has flowed out to the fuel discharge passage is sent into the housing 60 of the motor unit 14. The fuel fed into the housing 60 flows upward in the housing 60 and is discharged from the discharge port 54 of the motor cover 52.

本実施例の燃料ポンプ１０は、ロータマグネット３８のみが回転軸３２に固定され、ヨーク３６はモータカバー５２に固定されている。したがって、回転軸３２が回転してもヨーク３６は回転せず、ロータマグネット３８のみが回転する（すなわち、回転軸３２とロータマグネット３８でロータが構成されている）。ヨーク３６の分だけロータの慣性が小さくなるため、モータの起動性を向上することができる。
また、ヨーク３６をモータカバー５２に固定するため、ヨーク３６を大きくしてもロータの慣性は大きくならない。このため、ヨーク３６をロータマグネット３８の磁束が充分に流れる大きさのものとすることができる。したがって、コイル３４の磁気エネルギが回転軸３２の回転トルクに効率的に変換され、モータ効率（ひいてはポンプ効率）を向上することができる。 In the fuel pump 10 of this embodiment, only the rotor magnet 38 is fixed to the rotating shaft 32, and the yoke 36 is fixed to the motor cover 52. Therefore, even if the rotating shaft 32 rotates, the yoke 36 does not rotate but only the rotor magnet 38 rotates (that is, the rotating shaft 32 and the rotor magnet 38 constitute a rotor). Since the inertia of the rotor is reduced by the amount of the yoke 36, the startability of the motor can be improved.
Further, since the yoke 36 is fixed to the motor cover 52, the inertia of the rotor does not increase even if the yoke 36 is enlarged. For this reason, the yoke 36 can have a size that allows the magnetic flux of the rotor magnet 38 to flow sufficiently. Therefore, the magnetic energy of the coil 34 is efficiently converted into the rotational torque of the rotating shaft 32, and the motor efficiency (and hence the pump efficiency) can be improved.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、図３，４に示すような形態で実施することができる。この実施形態では、ヨーク３７の上端に凹部３９が形成されている点で、上述した実施形態の燃料ポンプと異なる。この実施形態では、ヨーク３７の上端に凹部３９が形成され、ヨーク３７の形状が上下方向中心に関して略対称な形状となっている。これによって、ロータマグネット３８からヨーク３７に流れる磁束がバランスし、ロータマグネット３８がスムーズに回転するようになっている。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, it can be implemented in the form shown in FIGS. This embodiment differs from the fuel pump of the above-described embodiment in that a recess 39 is formed at the upper end of the yoke 37. In this embodiment, a recess 39 is formed at the upper end of the yoke 37, and the shape of the yoke 37 is substantially symmetrical with respect to the center in the vertical direction. As a result, the magnetic flux flowing from the rotor magnet 38 to the yoke 37 is balanced, so that the rotor magnet 38 rotates smoothly.

また、上述した実施形態では、ロータマグネット３８の外周側にコイル３４を配し、ロータマグネット３８の内周側にヨーク３６を配した。しかしながら、ロータマグネットに対するコイルとヨークの位置関係は、上述した実施形態の反対とすることができる。すなわち、図５に示すように、ロータマグネット７２の内周側にステータ６８及びコイル７０を配置する。ステータ６８はモータケース（図示省略）に固定した固定軸７４に固定することができる。ロータマグネット７２の外側にはハウジング６２が配置される。ハウジング６２を磁性体で形成することで、ハウジング６２をヨークとして機能させることができる。このような形態によっても、ロータマグネット７２に回転トルクを発生させることができる。また、ロータマグネット７２のみが回転するため、モータの起動性を向上することができる。   In the above-described embodiment, the coil 34 is disposed on the outer peripheral side of the rotor magnet 38, and the yoke 36 is disposed on the inner peripheral side of the rotor magnet 38. However, the positional relationship between the coil and the yoke with respect to the rotor magnet can be opposite to that of the above-described embodiment. That is, as shown in FIG. 5, the stator 68 and the coil 70 are arranged on the inner peripheral side of the rotor magnet 72. The stator 68 can be fixed to a fixed shaft 74 fixed to a motor case (not shown). A housing 62 is disposed outside the rotor magnet 72. By forming the housing 62 from a magnetic material, the housing 62 can function as a yoke. Even with such a configuration, it is possible to generate a rotational torque in the rotor magnet 72. Moreover, since only the rotor magnet 72 rotates, the startability of the motor can be improved.

なお、上述した各実施形態において、モータの起動死点の問題を解決するためには、ロータマグネットとヨークとの間に形成されるエアギャップを周方向に変化させることが好ましい。図６には、図１，２に示す燃料ポンプ１０においてヨークとロータマグネットとのエアギャップを周方向に変化させた例を示している。図６に示すように、ヨーク３５は固定軸５０に固定されている。ヨーク３５の外周には、ロータマグネット３８とのエアギャップを小さくする突部３５ａと、ロータマグネット３８とのエアギャップを大きくする凹部３５ｂが形成されている。突部３５ａと凹部３５ｂは交互に配置されている。このような形態では、ロータマグネット３８からヨーク３５に流れる磁束が非対称となり、モータの起動死点の問題を解消することができる。また、ロータマグネット３８とステータ３３（コイル３４）とのエアギャップは均一で、かつ、狭く設定することができる。このため、コイル３４から発生する磁気エネルギをロータマグネット３８の回転トルクに効率的に変換することができる。
なお、図７には、図５に示す実施形態においてヨーク（ハウジング）とロータマグネットとのエアギャップを周方向に変化させた例を示している。図７に示す実施形態においては、ハウジング（ヨーク）６３の内周に、ロータマグネット７２とのエアギャップを小さくする肉厚部６３ｂａと、ロータマグネット３８とのエアギャップを大きくする薄肉部６３ａが形成されている。 In each of the above-described embodiments, in order to solve the problem of the starting dead center of the motor, it is preferable to change the air gap formed between the rotor magnet and the yoke in the circumferential direction. FIG. 6 shows an example in which the air gap between the yoke and the rotor magnet is changed in the circumferential direction in the fuel pump 10 shown in FIGS. As shown in FIG. 6, the yoke 35 is fixed to the fixed shaft 50. On the outer periphery of the yoke 35, a protrusion 35a that reduces the air gap with the rotor magnet 38 and a recess 35b that increases the air gap with the rotor magnet 38 are formed. The protrusions 35a and the recesses 35b are alternately arranged. In such a form, the magnetic flux flowing from the rotor magnet 38 to the yoke 35 becomes asymmetric, and the problem of the starting dead center of the motor can be solved. Further, the air gap between the rotor magnet 38 and the stator 33 (coil 34) can be set to be uniform and narrow. For this reason, the magnetic energy generated from the coil 34 can be efficiently converted into the rotational torque of the rotor magnet 38.
FIG. 7 shows an example in which the air gap between the yoke (housing) and the rotor magnet is changed in the circumferential direction in the embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 7, a thick portion 63 ba that reduces the air gap with the rotor magnet 72 and a thin portion 63 a that increases the air gap with the rotor magnet 38 are formed on the inner periphery of the housing (yoke) 63. Has been.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

本実施形態に係る燃料ポンプの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel pump which concerns on this embodiment. 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 図１に示す燃料ポンプの変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the fuel pump shown in FIG. 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. ロータマグネットに対するコイルとヨークの位置関係を反対にした燃料ポンプの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the fuel pump which reversed the positional relationship of the coil and yoke with respect to a rotor magnet. 図１に示す実施形態においてヨークとロータマグネットとのエアギャップを周方向に変化させた変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which changed the air gap of the yoke and a rotor magnet in the circumferential direction in embodiment shown in FIG. 図５に示す実施形態においてヨーク（ハウジング）とロータマグネットとのエアギャップを周方向に変化させた変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which changed the air gap of the yoke (housing) and rotor magnet to the circumferential direction in embodiment shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０：燃料ポンプ
１２：ポンプ部
１４：モータ部
１６，１８：溝
１７，１９：凹所
２０：インペラ
２２：ポンプボディ
２４：燃料吸入流路
２８：ポンプカバー
３０，３１：ベアリング
３２：回転軸
３３：ステータ
３４：コイル
３６：ヨーク
３８：ロータマグネット
３８ａ：円筒部
３８ｂ：円板部
３８ｃ：貫通孔
４０：ホールＩＣ
４２：電源線
４４：信号線
４６，４８：コネクタ
５０：固定軸
５２：モータカバー
５４：吐出ポート
６０：ハウジング 10: Fuel pump 12: Pump part 14: Motor part 16, 18: Groove 17, 19: Recess 20: Impeller 22: Pump body 24: Fuel intake passage 28: Pump cover 30, 31: Bearing 32: Rotating shaft 33 : Stator 34: Coil 36: Yoke 38: Rotor magnet 38 a: Cylindrical part 38 b: Disk part 38 c: Through hole 40: Hall IC
42: power line 44: signal line 46, 48: connector 50: fixed shaft 52: motor cover 54: discharge port 60: housing

Claims (4)

ハウジングと、
ハウジングに回転可能に支持されている回転軸と、
回転軸に固定されており、回転軸の軸線から所定の距離だけ離れた円筒面上に配される永久磁石を有し、その永久磁石と回転軸の軸線との間に空間が形成されているロータマグネットと、
ハウジングに固定されており、永久磁石の外周側で永久磁石に対向して配置されるステータコイルと、
ハウジングに固定されており、永久磁石の内周側で永久磁石に対向して配置されるヨークを備えるブラシレスモータ。 A housing;
A rotating shaft rotatably supported by the housing;
A permanent magnet is fixed to the rotating shaft and is disposed on a cylindrical surface separated from the axis of the rotating shaft by a predetermined distance, and a space is formed between the permanent magnet and the axis of the rotating shaft. A rotor magnet,
A stator coil fixed to the housing and disposed on the outer peripheral side of the permanent magnet so as to face the permanent magnet;
A brushless motor comprising a yoke fixed to a housing and disposed on the inner peripheral side of the permanent magnet so as to face the permanent magnet. ハウジングと、
ハウジングに回転可能に支持されている回転軸と、
回転軸に固定されており、回転軸の軸線から所定の距離だけ離れた円筒面上に配される永久磁石を有し、その永久磁石と回転軸の軸線との間に空間が形成されているロータマグネットと、
ハウジングに固定されており、永久磁石の内周側で永久磁石に対向して配置されるステータコイルと、
ハウジングに固定されており、永久磁石の外周側で永久磁石に対向して配置されるヨークを備えるブラシレスモータ。 A housing;
A rotating shaft rotatably supported by the housing;
A permanent magnet is fixed to the rotating shaft and is disposed on a cylindrical surface separated from the axis of the rotating shaft by a predetermined distance, and a space is formed between the permanent magnet and the axis of the rotating shaft. A rotor magnet,
A stator coil fixed to the housing and disposed opposite the permanent magnet on the inner peripheral side of the permanent magnet;
A brushless motor comprising a yoke fixed to a housing and disposed on the outer peripheral side of the permanent magnet so as to face the permanent magnet. ヨークと永久磁石との間のエアギャップが、周方向に不均一となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。   The brushless motor according to claim 1 or 2, wherein an air gap between the yoke and the permanent magnet is uneven in the circumferential direction. 請求項１〜３のいずれかに記載のブラシレスモータと、
そのブラシレスモータの回転軸の一端に固定されるインペラと、を備え、
ハウジングには、インペラを回転可能に収容するポンプ部が設けられていることを特徴とする燃料ポンプ。 The brushless motor according to any one of claims 1 to 3,
An impeller fixed to one end of the rotating shaft of the brushless motor,
A fuel pump, wherein the housing is provided with a pump portion that rotatably accommodates the impeller.
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