JP2007129847A - 電動機およびそれを用いた燃料ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】接続配線により簡単かつ安価に複数のコイル同士を電気的に接続し、接続配線同士ならびに接続配線とコイルとの干渉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。
【解決手段】電動機の固定子は、コイルコア３２、ボビン４０およびコイル５０を有している。コイルコア３２は、周方向に等間隔に６個設置されている。ボビン４０はコイルコア３２の外周を覆っており、ボビン４０の外周にコイル５０が巻回されている。６個のコイル５０のうち、径方向反対側に設置されているコイル５０同士は、接続配線５４により電気的に接続されている。位置決め部４５は、各接続配線５４の位置をずらして位置決めし、接続配線同士５４、ならびに接続配線５４とコイル５０とが干渉することを防止している。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のコイル同士を電気的に接続している電動機およびそれを用いた燃料ポンプに関する。

整流子により回転子のコイルに供給する電流を整流する電動機を駆動源とした燃料ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１においては、整流子の回転方向に設置されているセグメントにおいて、同電位のセグメント同士を接続端子により電気的に接続することにより、各セグメントと電気的に接続しているコイル同士を電気的に接続している。

しかしながら、コイル同士を電気的に接続するために接続端子を用いると、接続端子同士が接触しないように、例えば特許文献１のように接続端子を複雑な形状に加工する必要がある。その結果、製造コストが増加するという問題がある。整流子を用いないブラシレスモータにおいても、コイル同士を接続端子で電気的に接続すると、接続端子を複雑な形状に加工する必要があるので、製造コストが増加するという問題が生じる。
接続端子を用いずにコイル同士を接続配線により接続すれば、コイル同士を簡単にかつ安価に電気的に接続できる。しかし、振動等の外力が加わると、接続配線の位置がずれ、接続配線同士または接続配線とコイルとが干渉する恐れがある。

特開２００４−３１２８１２号公報

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、接続配線により簡単かつ安価に複数のコイル同士を電気的に接続し、接続配線同士ならびに接続配線とコイルとの干渉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を目的とする。

請求項１から１０に記載の発明では、コイル同士を接続配線により配線するので、コイル同士を簡単かつ安価に電気的に接続できる。さらに、位置決め部材が接続配線を位置決めすることにより、振動等の外力が加わっても接続配線の位置ずれを防止し、接続配線同士ならびに接続配線とコイルとの干渉を防止できる。
請求項２に記載の発明では、コイルを巻回するボビンに位置決め部材が設けられているので、コイルと位置決め部材との距離が近づく。したがって、接続配線の取り回しが容易になる。

請求項３に記載の発明では、コイルに対して径方向にずれた位置に位置決め部材が設置されているので、コイルコアの外周に巻線を巻回してコイルを形成するときに、位置決め部材が巻線を巻回する妨げとなることを極力防止できる。
請求項４に記載の発明では、位置決め部材の突部が接続配線同士を仕切って接続配線同士の位置をずらしているので、接続配線に外力が加わっても、突部が接続配線を係止し、接続配線の位置ずれを防止する。

ところで、接続配線の軸方向位置が位置決め部材により位置決めされている構成において、位置決め部材により位置決めされている軸方向位置と異なる軸方向位置から接続配線を取り出しコイルと電気的に接続しようとすると、他の軸方向位置に位置決めされている接続配線と干渉しやすい。
そこで請求項７に記載の発明では、位置決め部材により位置決めされている軸方向位置からコイルと電気的に接続するために接続配線を取り出すので、他の軸方向位置に位置決めされている接続配線と干渉することを極力防止できる。

請求項８に記載の発明では、接続配線と、接続配線により電気的に接続されるコイルとが、コイルを形成する１本の巻線により構成されているので、コイル同士を巻線とは別の接続配線で電気的に接続する必要がない。したがって、コイル同士を電気的に接続する工数を省略できる。
請求項９に記載の発明では、コイルおよび接続配線が絶縁樹脂材に覆われているので、コイルおよび接続配線が異物と干渉することを防止できるとともに、コイルの巻線崩れを防止できる。さらに、接続配線が位置決め部材に位置決めされているので、絶縁樹脂を充填するときの樹脂流れから接続配線が力を受けても、接続配線の位置がずれることを防止できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電動機を用いた燃料ポンプを図２に示す。本実施形態の燃料ポンプ１０は、例えば排気量が１５０ｃｃ以下の二輪自動車の燃料タンク内に設置されるインタンク式のタービンポンプである。

燃料ポンプ１０は、ポンプ部１２と、ポンプ部１２を回転駆動するモータ部１４とを備えている。燃料ポンプ１０のハウジングは、ハウジング１６、１８により構成されている。ハウジング１６、１８は、それぞれ金属薄板をプレス加工することにより円筒状に形成されており、ハウジング１６内にハウジング１８が圧入固定されている。ハウジング１６は、ポンプ部１２およびモータ部１４のハウジングを兼ねており、０．５ｍｍ程度の厚みに設定されている。ハウジング１６の軸方向両端部は、ポンプケース２０および固定子３０のコイルコア３２をそれぞれかしめ固定している。ポンプケース２２およびコイルコア３２は、ハウジング１８の軸方向両端にそれぞれ突き当てられることにより軸方向の位置決めが成されている

ポンプ部１２は、ポンプケース２０、２２、およびインペラ２４を有しているタービンポンプである。ポンプケース２２はハウジング１６内に圧入され、ハウジング１８に軸方向に突き当てられている。ポンプケース２０、２２は、回転部材としてのインペラ２４を回転自在に収容するポンプケースである。ポンプケース２０、２２とインペラ２４との間に、それぞれＣ字状のポンプ通路２０２が形成されている。ポンプケース２０に設けられた吸入口２００から吸入された燃料は、インペラ２４の回転によりポンプ通路２０２で昇圧され、モータ部１４側に圧送される。モータ部１４側に圧送された燃料は、固定子３０と回転子７０との間の燃料通路２０４を通り、吐出口２０６からエンジン側に供給される。

電動機としてのモータ部１４は、所謂ブラシレスモータである。モータ部１４の固定子３０は、コイルコア３２、ボビン４０およびコイル５０を有している。コイルコア３２は、周方向に等間隔に６個それぞれ別体に設置されており、軸方向に積層された磁性鋼板を互いにかしめて形成されている。６個のコイルコア３２は、ステータコアを構成している。コイルコア３２は、外周側からモータ部１４の中心側に向けて突出しているティース３３を有している。

ボビン４０は各ティース３３の外周を覆っている。図１に示すように、ボビン４０は、径方向外側に外鍔４２、径方向内側に内鍔４４をそれぞれ有し、外鍔４２と内鍔４４との間に巻回空間を形成している。この巻回空間に巻線を巻回することによりコイル５０は形成されている。モータ部１４の６個のコイル５０のうち、径方向反対側に設置されているコイル５０同士は、接続配線５４により電気的に接続されている。本実施形態では、コイル５０を形成する１本の巻線により、径方向反対側に設置されているコイル５０同士および接続配線５４を連続して構成している。つまり、図４に示すように、固定子３０において径方向反対側に設置されるコイル５０をボビン４０に巻線を巻回して形成し、同じ巻線を接続配線５４として連続してコイル５０同士を接続している。そして、図４に示す状態のものを３個組み合わせて図１に示す固定子３０を構成する。

ボビン４０の外鍔４２のターミナル５６（図２参照）側の端部には、各コイル５０の巻端５２を引っ掛けて係止する係止部４３が形成されている。ボビン４０の内鍔４４には、径方向内側の中央に向かうにしたがい軸方向のターミナル５６側に傾斜する階段状の位置決め部材４５が形成されている。位置決め部材４５は、コイル５０よりも径方向内側に、ボビン４０と一体に樹脂成形されている。

さらに詳細には、図３に示すように、位置決め部材４５には、軸方向に突出する突部４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄが径方向外側から径方向内側に向けてこの順に設置されている。突部４５ａ、４５ｂ、４５ｃは周方向に離れて２個１組で設置されている。突部４５ｄは円弧状に形成されている。そして、突部４５ａと突部４５ｂ、突部４５ｂと突部４５ｃ、突部４５ｃと突部４５ｄとの間を、周方向に沿って接続配線５４が通されている。したがって、接続配線同士５４は、突部４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄにより互いに仕切られ、径方向および軸方向に位置をずらされている。

各コイル５０は巻端５２でターミナル５６と電気的に接続している。各コイル５０への通電は、図２に示す回転子７０の回転位置に応じて制御される。コイル５０および接続配線５４は絶縁樹脂材６０に覆われている。エンドカバー６２は、絶縁樹脂材６０を樹脂成形するときに一体に樹脂成形されている。
倒れ防止部材６４は、中央に貫通孔を有する環状に形成されており、ボビン４０のターミナル５６側の軸方向端部を覆っている。倒れ防止部材６４は、例えば倒れ防止部材６４に形成した嵌合穴に各ターミナル５６を嵌合させることにより、絶縁樹脂材６０を樹脂成形するときの樹脂流れによりターミナル５６が倒れ、周囲部品と干渉することを防止する。

回転子７０は、シャフト７２、および永久磁石７４を有し、固定子３０の内周に回転自在に設置されている。シャフト７２の両端部は、軸受け２６により回転自在に支持されている。永久磁石７４は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んで円筒状に形成されたプラスティックマグネットである。永久磁石７４は、回転方向に８個の磁極部７５を形成している。８個の磁極部７５は、コイルコア３２と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。
エンドカバー６２が形成する吐出口２０６内には、弁部材８０、ストッパ８２およびスプリング８４が収容されている。ポンプ部１２で昇圧された燃料が所定圧以上になると、弁部材８０はスプリング８４の荷重に抗してリフトし、吐出口２０６から燃料がエンジン側に吐出される。

第１実施形態では、位置決め部材４５の突部同士の間に接続配線５４をそれぞれ通して接続配線５４を位置決めすることにより、接続配線５４の位置ずれを防止している。これにより、接続配線５４同士、ならびに接続配線５４とコイル５０との干渉を防止できる。また、絶縁樹脂材６０を樹脂成形するときの成形圧力が接続配線５４に加わっても、位置決め部材４５が接続配線５４を位置決めして保持しているので、接続配線５４に過度のテンションが加わることを防止できる。

また第１実施形態では、コイル５０および接続配線５４を絶縁樹脂材６０で覆っているので、燃料中の異物がコイル５０および接続配線５４と接触することを防止できる。さらに、外部から燃料ポンプ１０に加わる振動、あるいは燃料ポンプ１０自体の稼働により燃料ポンプ１０に加わる振動がコイル５０に加わっても、コイル５０の巻線崩れを防止できる。
また第１実施形態では、位置決め部材４５がコイル５０よりも径方向内側に形成されているので、ボビン４０に巻線を巻回してコイル５０を形成するときに、位置決め部材４５が巻線の巻回を妨げることを極力防止できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。第２実施形態の電動機は、第１実施形態と同様にブラシレスモータであり、位置決め部材９３の構成が異なる以外は第１実施形態の電動機と実質的に同一構成である。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。

第２実施形態の電動機においても、径方向反対側に設置されている２個のコイル５０同士は、接続配線５４により電気的に接続されている。図５の（Ａ）は、接続配線５４を省略した状態を示し、図５の（Ｂ）は接続配線５４をボビン９０の位置決め部材９３で位置決めしている状態を示している。
ボビン９０は、径方向外側に外鍔９２、径方向内側に内鍔９６をそれぞれ有し、外鍔９２と内鍔９６との間に巻回空間を形成している。この巻回空間に巻線を巻回することによりコイル５０は形成されている。

ボビン９０の外鍔９２の図示しないターミナル５６側の軸方向端部には、ターミナル５６に向けて軸方向に延びる位置決め部材９３が形成されている。位置決め部材９３は、コイル５０よりも径方向外側に形成されている。図５の（Ａ）に示すように、位置決め部材９３には、径方向外側に突出する突部９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄがターミナル５６側の軸方向に向けてこの順に設置されている。突部９３ａは円弧状に１個形成されている。また、軸方向にこの順に設置されている突部９３ｂ、９３ｃ、９３ｄは、この組み合わせを１組として、突部９３ａの周方向幅に渡って周方向に３組設置されている。突部９３ａと、軸方向にこの順に設置されている突部９３ｂ、９３ｃ、９３ｄとにより、周方向に延びる溝９４が３箇所形成されている。また、軸方向にこの順で設置されている突部９３ｂ、９３ｃ、９３を１組として、周方向に隣接する組同士の間に軸方向に延びる溝９５が２箇所形成されている。溝９５の深さは溝９４よりも深い。尚、図５では、図示の煩雑さを解消するために、一部の突部９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ、溝９４、９５だけに符号を付している。

径方向反対側に位置するコイル５０と電気的に接続するために、接続配線５４は溝９４を通り、電気的に接続するコイル５０が巻回されているボビン９０において、周方向に延びる溝９４から取り出され、軸方向に延びる溝９５を通り、コイル５０と電気的に接続している。尚、図５の（Ｂ）では、コイル５０と電気的に接続するために溝９４から取り出された接続配線５４の取出部５５は、図示する便宜上、コイル５０との接続箇所を略した状態で示してある。

第２実施形態では、軸方向の上、中、下に３箇所形成されている溝９４から溝９５に向けて接続配線５４を取り出すときに、上、中、下のいずれかの溝９４を通っている接続配線５４は、その溝９４から取り出される。つまり、上、中、下のいずれかの軸方向位置の溝９４から他の軸方向位置の溝９４に接続配線５４を取り出さないので、接続配線５４を取り出すときに接続配線５４が干渉することを極力防止できる。さらに、溝９４から接続配線５４を取り出すときに、溝９４よりも深い溝９５に接続配線５４を取り出すので、溝９５に取り出された接続配線５４と溝９５の上を通っている接続配線５４とが干渉することを防止できる。

また第２実施形態では、第１形態と同様に、位置決め部材９３の突部同士の間に接続配線５４をそれぞれ通して接続配線５４を位置決めすることにより、接続配線５４の位置ずれを防止している。これにより、接続配線５４同士、ならびに接続配線５４とコイル５０との干渉を防止できる。
また、位置決め部材９３がコイル５０よりも径方向外側に形成されているので、ボビン９０に巻線を巻回してコイル５０を形成するときに、位置決め部材９３が巻線の巻回を妨げることを極力防止できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６に示す。第３実施形態の電動機は、第１実施形態と同様にブラシレスモータであり、位置決め部材９３の構成が異なる以外は第１実施形態の電動機と実質的に同一構成である。尚、第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。

第３実施形態の電動機においても、径方向反対側に設置されている２個のコイル５０同士は、接続配線により電気的に接続されている。尚、図６は、接続配線５４を省略した状態を示している。
ボビン１００は、径方向外側に外鍔１０２、径方向内側に内鍔１０４をそれぞれ有し、外鍔１０２と内鍔１０４との間に巻回空間を形成している。この巻回空間に巻線を巻回することによりコイル５０は形成されている。

ボビン１００の内鍔１０４の図示しないターミナル５６側の軸方向端部には、ターミナル５６に向けて軸方向に延びる位置決め部材１０５が形成されている。位置決め部材１０５は、コイル５０よりも径方向内側に形成されている。位置決め部材１０５には、突部としての段差１０５ａ、径方向外側に突出する突部１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄがターミナル５６側の軸方向に向けてこの順に設置されている。段差１０５ａと突部１０５ｂ、突部１０５ｂと突部１０５ｃ、突部１０５ｃと突部１０５ｄとの間に、周方向に延びる溝が軸方向に３箇所形成されている。尚、図６では、図示の煩雑さを解消するために、一部の段差１０５ａ、突部１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄだけに符号を付している。

第３実施形態では、第１形態と同様に、位置決め部材１０５の段差１０５ａ、および突部１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄにより接続配線５４を位置決めすることにより、接続配線５４の位置ずれを防止している。これにより、接続配線５４同士、ならびに接続配線５４とコイル５０との干渉を防止できる。
また、位置決め部材１０５がコイル５０よりも径方向内側に形成されているので、ボビン１００に巻線を巻回してコイル５０を形成するときに、位置決め部材１０５が巻線の巻回を妨げることを極力防止できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図７および図８に示す。第４実施形態の電動機は、ブラシレスモータではなく、図示しない整流子によりコイル１４０に供給する電流を整流するブラシモータである。第４実施形態の電動機の回転子１１０は、周方向に交互に異なる磁極を形成する図示しない永久磁石の内周側に回転自在に設置されている。図７および図８では、コイル１４０同士を電気的に接続する接続配線を省略している。

図７に示すように、回転子１１０は、シャフト１１２と、シャフト１１２に取り付けられた中央コア１１４（図８参照）と、中央コア１１４に結合し回転方句に６個設置されたコイルコア１２０と、各コイルコア１２０の外周を覆うボビン１３０と、ボビン１３０の外周に巻回されたコイル１４０等からなる。
ボビン１３０は、径方向外側に外鍔１３２、径方向内側に内鍔１３４をそれぞれ有し、外鍔１３２と内鍔１１３４との間に巻回空間を形成している。この巻回空間に巻線を集中巻きすることによりコイル１４０は形成されている。６個のコイル１４０のうち、径方向反対側に設置されているコイル１４０同士（図８参照）は、図示しない接続配線により電気的に接続されている。第４実施形態では、コイル１４０を形成する１本の巻線により、径方向反対側に設置されているコイル１４０同士および接続配線を連続して構成している。

ボビン１３０の内鍔１３４には、径方向内側の中央に向かうにしたがい軸方向の整流子側に向かう階段状の位置決め部材１３５が形成されている。位置決め部材１３５は、コイル１４０よりも径方向内側に形成されている。
さらに詳細には、位置決め部材１３５には、整流子側に突出する突部１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、１３５ｄが径方向外側から径方向内側に向けてこの順に設置されている。突部１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは周方向に離れて２個１組で設置されている。突部１３５ｄは円弧状に形成されている。そして、突部１３５ａと突部１３５ｂ、突部１３５ｂと突部１３５ｃ、突部１３５ｃと突部１３５ｄとの間を、周方向に沿って接続配線が通されている。各コイル１４０は巻端で整流子側のターミナルと電気的に接続している。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、接続配線と、接続配線により電気的に接続されるコイルとをコイルを形成する１本の巻線で構成したが、コイルとは別の線材を接続配線として、コイル同士を電気的に接続してもよい。
また、上記複数の実施形態では、径方向反対側に設置されている２個のコイル同士を接続配線により電気的に接続したが、径方向反対側に設置されている２個のコイルに限らず、３個以上のコイル同士を接続配線により電気的に接続してもよい。また、接続配線を位置決めする位置決め部材をボビンとは別部材にしてもよい。

上記複数の実施形態では、燃料ポンプに本発明の電動機を適用したが、本発明の電動機は燃料ポンプに限らず他の装置の駆動源として用いてもよい。
また、上記実施形態の燃料ポンプでは、インペラ２４を用いたタービンポンプでポンプ部を構成したが、ポンプ部を他のポンプ構成、例えばギアポンプで構成してもよい。
このように、本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

（Ａ）は第１実施形態による電動機の固定子を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図。 第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図。 位置決め部材を示す拡大図。 （Ａ）はコイルを対向結線している状態を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図。 （Ａ）は第２実施形態による電動機の接続配線を省略した位置決め部材を示す斜視図、（Ｂ）は位置決め部材に接続配線を通した状態を示す斜視図。 第３実施形態による電動機の接続配線を省略した位置決め部材を示す斜視図。 （Ａ）は第４実施形態による電動機の回転子を示す斜視図、（Ｂ）は位置決め部材の拡大図。 第４実施形態において対向結線されるコイルを示す斜視図。

符号の説明

１０：燃料ポンプ、１２：ポンプ部、１４：モータ部（電動機）、３０：固定子、３２、１２０：コイルコア、４０、９０、１００、１３０：ボビン、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、１３５ｄ：突部、４３、９３、１０５、１３５：位置決め部材、５０、１４０：コイル、７０、１１０：回転子、７４：永久磁石、７５：磁極部、１０５ａ：段差（突部）

Claims (10)

1. 固定子の内周側に回転自在に回転子を設置している電動機において、
   前記固定子または前記回転子の一方に周方向に複数設置されているコイルコアと、
   前記固定子または前記回転子の他方に設置され、周方向に交互に異なる磁極を前記コイルコアと向き合う対向面に形成している永久磁石と、
   前記コイルコアに巻回され、通電を制御されることにより前記永久磁石と向き合う前記コイルコアの対向面に形成する磁極を切り換えるコイルと、
   少なくとも２個の前記コイル同士を電気的に接続する複数の接続配線と、
   複数の前記接続配線をそれぞれ位置決めし、前記接続配線同士ならびに前記接続配線と前記コイルとが干渉することを防止する位置決め部材と、
   を備えることを特徴とする電動機。
2. 前記コイルコアの外周を覆い前記コイルが巻回されているボビンをさらに備え、前記位置決め部材は前記ボビンに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記位置決め部材は、前記コイルに対して径方向にずれた位置に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
4. 前記位置決め部材は、前記接続配線同士を仕切って前記接続配線同士の位置をずらす突部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電動機。
5. 前記位置決め部材は、各接続配線の位置を径方向にずらしていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電動機。
6. 前記位置決め部材は、各接続配線の位置を軸方向にずらしていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動機。
7. 前記接続配線は、前記位置決め部材により位置決めされている軸方向位置から前記コイルと電気的に接続するために取り出されていることを特徴とする請求項６に記載の電動機。
8. 前記接続配線と、前記接続配線により電気的に接続されている複数の前記コイルとは、前記コイルを形成する１本の巻線により構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電動機。
9. 前記コイルおよび前記接続配線は絶縁樹脂材に覆われていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電動機。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の電動機と、
    前記電動機により駆動され、燃料を吸入し昇圧するポンプ部と、
    を備えることを特徴とする燃料ポンプ。
    
    
    
    
    

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