JP2008301697A - 電動燃料ポンプ - Google Patents

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隆史 三ツ橋
Yoshihiro Kurosu
義弘 黒須
Takeji Murakami
武治 村上
Haruhiko Shiride
治彦 後出
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Abstract

【課題】マグネットワイヤと電源装置との間の電気系統が錆たり腐食したりするのを防止でき、燃料貯蔵タンクの燃料内に沈めても使用できる電動燃料ポンプを提供する。
【解決手段】マグネットワイヤ31と接続端子36との接続部分37と、ステータ15を第1のモールド樹脂18によってモールドする。接続端子36とコネクタ39との接続部分62と、ドライバ基板組立体52を第2のモールド樹脂53によってモールドする。ステータホルダー14のステータ支持部14Aと第1のモールド樹脂18との環状隙間Sに第2のモールド樹脂53を充填し、ステータ支持部14Aとステータ15を一体的に結合する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車輛、船舶などの燃料タンク内の燃料をエンジンのインジェクターに供給するために使用される電動燃料ポンプに関するものである。
近年、環境問題から燃料としてアルコール、またはアルコール混合燃料を供給するための電動燃料ポンプが種々提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
前記特許文献1に記載されている電動燃料ポンプは、燃料供給時にブラシレスモータ(以下、単にモータともいう)によって回転するインペラ(羽根車)を備えている。インペラは、モータの駆動によって回転し、ポンプ吸入路からアルコール混合燃料を吸込んでポンプ室に導く。ポンプ室に導かれた燃料は、昇圧されることによりその流体圧で逆止弁を開いて吐出路から吐出し、インジェクターに供給される。そして、この電動燃料ポンプは、ハウジングの内周面や燃料の流路を形成する壁面に防錆処理を施し、またマグネットワイヤや内部導線の流路露呈部分の表面に樹脂モールドによって樹脂被膜を形成することにより、錆や腐食の発生を防止するようにしている。
前記特許文献2に記載されている燃料搬送装置は、同じくブラシレスモータによって搬送部材(インペラ)を回転させることにより、燃料タンク内の燃料を吸込み口からポンプ室内に吸込み昇圧している。そして、この燃料は、ポンプ室からモータ室に導かれ、スペーサの開口部を通って吐出口から吐出することにより、インジェクターに供給される。モータを制御するために必要な構成部材は、燃料の流路内に配置されていることにより、燃料によって冷却されるように構成されている。
特開2006−22733号公報 特公平5−51078号公報
近年、環境問題から、エンジン駆動用燃料として化石燃料ではなく、アルコール単独あるいはアルコール混合燃料が使用されるようになってきている。また、ブラジルでは、サトウキビからエタノールを生産し、これを燃料として使用している。このような再生可能資源であるアルコール燃料をエンジンに供給する電動燃料ポンプでは、錆や腐食を防止するための対策を講じることが大きな課題とされる。
前記特許文献1に記載されている電動燃料ポンプは、マグネットワイヤやリード線の内部導線に樹脂被膜を施すことにより、錆や腐食を防止している。しかしながら、マグネットワイヤとリード線の導線とをモータ室内の燃料通路内において電気的に接続した構造であるため、被膜処理が不十分な状態で長期間にわたって使用していると腐食が発生する可能性が大きいという問題があった。一方、リード線は、ハウジングカバーのリード線引出し口に嵌合されるゴムブッシュなどの保持部材の弾性復帰力や、リード線引出し口に充填されるモールド樹脂による固着力により、ハウジングカバーに保持されている。しかし、長期間の使用により保持部材の弾性復帰力や樹脂モールドの固着力が低下して内部導線が弛むと、内部導線はロータの上端部近くにあるため、回転するロータと接触して被膜が剥離し、腐食したり断線するおそれがある。
前記特許文献2に記載されている燃料搬送装置は、マグネットワイヤの巻端部を燃料通路内に突出させた制御部材の接触ピンに電気的に接続しているため、前記特許文献1に記載の燃料ポンプと同様に錆や腐食を防止するための何らかの対策が必要である。
また、上記燃料搬送装置は、燃料タンクの外に配設され吸込み口に吸込み導管を接続し、吐出口に吐出導管を接続したインライン式燃料ポンプを構成している。しかし、このような燃料搬送装置は、インタンク式燃料ポンプとして燃料タンクの燃料内に沈めて使用されることもあるため、制御部材と外部電源との電気的な接続部分に燃料が染込まないような対策を講じる必要もある。
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、マグネットワイヤと電源装置との間の電気系統が錆たり腐食したりすることを防止でき、燃料タンクの燃料内に沈めても使用できる電動燃料ポンプを提供するものである。
上記目的を達成するために本発明は、ポンプ部と、このポンプを駆動するモータ部と、吐出口部材を有し前記ポンプ部より前記モータ部を通って送給される燃料を吐出する燃料吐出部とを備えた電動燃料ポンプにおいて、前記モータ部は、モータのステータを支持するステータ支持部と、モータ部と前記燃料吐出部とを区画する隔壁部とを有し、この隔壁部に端子用挿入孔と燃料用通路が形成されたステータホルダーと、前記ステータのコアに巻回されたマグネットワイヤと、このマグネットワイヤに接続された接続端子と、前記コアおよび前記マグネットワイヤと前記接続端子との接続部分とをモールドする第1のモールド樹脂とを備え、前記燃料吐出部は、前記吐出口部材の内部に形成された空間に収納され前記接続端子が電気的に接続されたドライバ基板組立体と、前記ドライバ基板組立体および、このドライバ基板組立体と前記接続端子との接続部分とをモールドする第2のモールド樹脂とを備えているものである。
また、本発明は、前記ステータが前記第1のモールド樹脂によってモールドされた後、前記ステータホルダーのステータ支持部に取付けられているものである。
また、本発明は、前記ステータが前記ステータホルダーのステータ支持部に取付けられた後、第1のモールド樹脂によってモールドされているものである。
また、本発明は、前記ステータホルダーのステータ支持部の外周面と前記第1のモールド樹脂の内周面との間には環状の隙間が形成され、この隙間に前記第2のモールド樹脂の一部を前記ステータホルダーの端子用挿入孔を通って充填し、前記ステータ支持部と前記第1のモールド樹脂とを一体に結合したものである。
さらに、本発明は、前記第1のモールド樹脂が前記ステータを保持する円筒部と、この円筒部に一体に設けられたフランジ部とで構成され、このフランジ部を前記ステータホルダーの隔壁部にシール部材を介して密接させたものである。
本発明においては、第1のモールド樹脂により、ステータと、マグネットワイヤのコイル端部と接続端子との接続部分とをモールドし、第2のモールド樹脂によってドライバ基板組立体と、このドライバ基板組立体と接続端子との接続部分とをモールドしたので、マグネットワイヤや接続端子やドライバ基板組立体が錆びたり腐食したりあるいは断線したりするのを確実に防止でき、ポンプの信頼性、耐久性を向上させることができる。
また、ステータがステータホルダーのステータ支持部に取付けた後に第1のモールド樹脂によってモールドしたので、ステータとステータ支持部を一体的に結合することができる。
また、本発明においては、環状の隙間に充填される第2のモールド樹脂によってステータホルダーのステータ支持部と第1のモールド樹脂とを一体に結合しているので、ステータをステータ支持部に対して強固に固定することができる。
さらに、本発明においては、第1のモールド樹脂に設けたフランジ部をステータホルダーの隔壁部にシール部材を介して密接させているので、燃料が隔壁部の端子用挿入孔を通って燃料吐出部側に浸入するのを防止することができる。
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態を示す電動燃料ポンプの断面図、図2は図1の接続端子部周辺の拡大断面図、図3は第2のモールド樹脂をモールドする以前の図1のA−A線断面図、図4は第2のモールド樹脂をモールドした後の図1のA−A線断面図、図5は同じく第2のモールド樹脂をモールドした後の図1のB−B線断面図、図6は図1の右側面図、図7はステータの右側面図、図8はロータの右側面図、図9はロータと第1のモールド樹脂の斜視図、図10はステータの断面図である。これらの図において、全体を参照符号1で示す電動燃料ポンプは、車輛、船舶などの燃料タンク内に充填されたアルコールまたはアルコール混合燃料中に浸漬され、モータの駆動により燃料タンク内の燃料をエンジンのインジェクターに供給するウエスコ式燃料ポンプを構成している。また、この電動燃料ポンプ1は、図1において左側に位置するポンプ部2、右側に位置する吐出部3、中央に位置するモータ部4とで構成されている。
前記ポンプ部2は、両端が開放する筒状のケーシング5の一端側開口部内に組み込まれたポンプカバー6およびポンプハウジング7と、前記ポンプカバー6と前記ポンプハウジング7との接合面間に形成されたポンプ室8内に回転自在に配設されたインペラ9等で構成されている。
前記ポンプカバー6は、合成樹脂によって円盤状に形成され、一端部が前記ケーシング5の外部に突出しており、図示しない燃料タンク内の燃料10を吸い込む吸込み口6aと、この吸込み口6aと前記ポンプ室8とを連通させる連通路6bと、インペラ9の外周に設けられた羽根9aと対向する内面に形成され前記ポンプ室8に連通する環状のポンプ通路6cとを有している。
前記ポンプハウジング7は、同じく合成樹脂によって一体に形成され、前記ポンプカバー6の内側にこれと密接して配置され、前記ポンプ室8を前記モータ部4のモータ室22に連通させる流通路7aと、前記インペラ9の羽根9aと対向する内面に形成され前記ポンプ室8に連通するポンプ通路7bとを有している。流通路7aは、ポンプ室8を挟んで前記連通路6bと対向している。前記ポンプ通路6cとポンプ通路7bとは、対向して形成されている。
前記インペラ9は、合成樹脂によって円板状に形成されており、外周に形成された複数の羽根9aと、中心孔9bと、この中心孔9bの周りに同心円状に形成された複数の流通孔9cとを有し、モータ11の回転軸12の一端部12Aに固定されている。
前記モータ部4には、前記モータ11が配設されている。このモータ11は、前記回転軸12と、この回転軸12を左右一対の軸受13を介して回転自在に軸支するステータホルダー14と、このステータホルダー14のステータ支持部14Aの外周面に設けられたステータ15と、前記回転軸12にハブ16を介して配設されたロータ17等を備え、これらによってDCブラシレスモータを構成している。そして、このモータ11を収納する前記ケーシング5とポンプハウジング7と、ステータホルダー14と後述する第1のモールド樹脂18とで囲まれた空間が、前記モータ11を収納する前記モータ室22を形成している。
前記ステータホルダー14は、非磁性金属材料によって形成され、貫通孔からなる中心孔14aを有する筒状のステータ支持部14Aと、このステータ支持部14Aの前記燃料吐出部3側端部の外周面に一体に突設された円板状の隔壁部14Bとで構成されている。
前記ステータ支持部14Aの中心孔14aは、前記回転軸12を一対の軸受13を介して回転自在に軸支している。前記隔壁部14Bは、貫通孔からなる燃料用通路24と端子用挿入孔25とを有し、外周面が前記ケーシング5の内周面に固定されていることにより、前記燃料吐出部3と前記モータ部4とを画成している。
前記燃料用通路24は、隔壁部14Bの周方向に長い円弧状の長孔で構成されており(図7)、前記モータ室22と前記燃料吐出部3とを連通させている。端子用挿入孔25は、直線状の長孔からなり、前記燃料用通路24とは隔壁部14Bの周方向に180°ずれた位置に対向するように形成されている。燃料用通路24と端子用挿入孔25の両開口縁は、それぞれ面取り加工が施されていることにより、円錐状のテーパー面26、27(図2)を形成している。なお、燃料用通路24としては、円弧状の長孔で構成した例を示したが、これに限らず隔壁部14Bの外周に形成される切欠き溝であってもよい。
前記回転軸12の一端部12Aは、前記ポンプハウジング7の中心孔7cを回転自在に貫通して前記ポンプ室8内に挿入されており、前記インペラ9が取付けられている。
前記ステータ15は、前記ステータホルダー14のステータ支持部14Aの外周面に装着されたコア30と、このコア30に巻回された複数個(例えば、12個)からなる三相のマグネットワイヤ31と、前記コア30およびマグネットワイヤ31をモールドし一体的に結合させる前記第1のモールド樹脂18等で構成されている。そして、ステータ15は、第1のモールド樹脂18によってモールドされた後、ステータホルダー14のステータ支持部14Aの外周に嵌合され、固定されている。
前記コア30は、図10に示すように円筒部30Aと、この円筒部30Aの外周に放射状に延設された12個の板部30Bとで構成され、これらの板部30Bに前記マグネットワイヤ31がそれぞれ巻回されている。マグネットワイヤ31は、燃料10との接触を防止するためにコア30と第1のモールド樹脂18によって完全に覆われている。マグネットワイヤ31の3本のコイル端部31aは、第1のモールド樹脂18の内部を通って3本の接続端子36にそれぞれ接続されている。このコイル端部31aと接続端子36の接続部分37も燃料10との接触を防止するために第1のモールド樹脂18によってモールドされている。
前記第1のモールド樹脂18は、例えばエポキシ樹脂からなり、前記コア30およびマグネットワイヤ31をモールドし一体的に結合する円筒部18Aと、この円筒部18Aの燃料吐出部3側端部の外周に一体に突設されたフランジ部18Bとで構成されている。円筒部18Aの中心孔18aは、前記ステータ支持部14Aの外径より大きな内径を有している。フランジ部18Bは、図9に示すように上側が円弧状で下側に燃料用通路としての切欠き通路18bが形成されることにより側面視D字形を呈しており、燃料吐出部3側の側面18cが前記ステータホルダー14の隔壁部14Bにシール部材34を介して密接されている。切欠き通路18bは、前記モータ室22と前記燃料用通路24とを連通させるために設けられるものであるが、これに限らず燃料用通路24に連通する貫通孔であってもよい。その場合は、フランジ部18Bを円板で構成すればよい。シール部材34は、フランジ部18Bの燃料吐出部3側の側面18cに形成された環状溝35に嵌着されている。環状溝35は、第1のモールド樹脂18の軸線に対して偏心して形成されている。
さらに、フランジ部18Bの前記側面18cで前記環状溝35より内側には、前記マグネットワイヤ31のコイル端部31aと接続端子36の接続部分37をモールドするモールド部18Cが一体に突設されている。このモールド部18Cは、前記ステータホルダー14の隔壁部14Bの端子用挿入孔25とこれより小さい相似形の突状体に形成され、端子用挿入孔25を通って燃料吐出部3に挿入されている。そして、各接続端子36の先端部は、モールド部18Cから突出しコネクタ39を介して後述するドライバ基板組立体52に電気的および機械的に接続されている。
前記ロータ17は、前記回転軸12の外周に前記ハブ16を介して固定された支持部材40と、この支持部材40に取付けられ前記ステータ15の外周を取り囲む円筒状のヨーク41と、前記支持部材40に周方向に所定の間隔をおいて固定された複数個(例えば、14個)の永久磁石42等で構成されている。なお、前記ハブ16は、前記回転軸12の外周面に形成されたナール部46に圧入固定されている。
前記支持部材40は、アルミニウム等の非磁性金属材料によって形成され、前記ハブ16の外周にかしめることによって固定された円板部40Aと、この円板部40Aの外周縁に前記燃料吐出部3方向に突設された円筒部40Bとで構成されている。円筒部40Bには、軸線方向に長い複数個のスリット45が周方向に等間隔おいて形成されており、これらのスリット45に前記永久磁石42がそれぞれ固定されている。前記ヨーク41は、一端部が前記円筒部40Bの外周に固定されており、前記永久磁石42とスリット45を覆っている。なお、図8の斜線部43は円板部40Aのハブ16に対するかしめによる固定部である。
前記燃料吐出部3は、前記ケーシング5のポンプ部2側とは反対側開口端部に設けられた筒状の吐出口部材50と、この吐出口部材50の内部空間51に組み込まれた前記ドライバ基板組立体52と、このドライバ基板組立体52をモールドする第2のモールド樹脂53等で構成されている。前記吐出口部材50は、前記ドライバ基板組立体52を収納する内部空間51と、前記モータ室22に前記燃料用通路24を介して連通する燃料通路54と、この燃料通路54に連通する吐出口55が形成されている。内部空間51と、前記燃料通路54、前記吐出口55との間には、これらを仕切る隔壁56が設けられている。隔壁56は、図3〜図5に示すように回転軸12の中心線と平行な板状に形成されている。このため、内部空間51と燃料通路54は、断面形状が半円形に形成されている。なお、吐出口55には、燃料10がモータ室22側に逆流するのを防止するために図示を省略した逆止弁が組込まれている。また、図5および図6において、符号60はべーパー抜き通路であり、図示を省略した公知のべーパー抜き装置が組込まれている(例えば、特公平6−94876号公報参照)。
前記ドライバ基板組立体52は、前記モータ11を駆動するための回路基板と、この回路基板に実装されたコンデンサ、抵抗等の各種電子部品と、前記接続端子36を回路基板に接続する前記コネクタ39等で構成されている。そして、ドライバ基板組立体52のリード線58は、第2のモールド樹脂53を通って吐出口部材50の外部に導出され、図示しない電源に接続されている。
前記第2のモールド樹脂53は、エポキシ樹脂等からなり、前記吐出口部材50の内部空間51に充填されることにより、前記ドライバ基板組立体52をモールドし燃料10から隔絶している。また、第2のモールド樹脂53は、前記接続端子36とコネクタ39との接続部分62をモールドしている。さらに、第2のモールド樹脂53の一部は、前記ステータホルダー14の端子用挿入孔25と第1のモールド樹脂18のモールド部18Cとの隙間を通って、前記ステータ支持部14Aの外周面と前記第1のモールド樹脂18の内周面との間に形成されている環状の隙間S(図2)に充填されており、これによってモータ室22内の燃料10が前記隙間Sおよび端子用挿入孔25を通って燃料吐出部3の内部空間51に浸入し、接続端子36とコネクタ39との接続部分62やドライバ基板組立体52に接触するのを防止している。
このような構造からなる電動燃料ポンプ1は、インタンク式燃料ポンプ装置のポンプケース内に組込まれている。燃料10の搬送に際しては、マグネットワイヤ31への通電によってモータ11を駆動してインペラ9を回転軸12と一体に回転させると、燃料タンク内の燃料10はフィルターを介してポンプ室8に吸込まれる。そして、ポンプ室8に吸引された燃料10は、燃料用通路7a−モータ室22−燃料用通路24を通って燃料通路54に導かれ、所定圧以上に昇圧されると、その圧力で吐出口55内の逆止弁を開き、吐出口55から外部に吐出されることによりエンジンのインジェクターに供給される。
このような構造からなる電動燃料ポンプ1によれば、マグネットワイヤ31とドライバ基板組立体52との間の電気系統の燃料10による錆や腐食を確実に防止することができ、燃料ポンプ1の耐久性を向上させることができる。すなわち、本発明は、ドライバ基板組立体52を吐出口部材50の内部空間51に収納して接続端子36をコネクタ39を介してドライバ基板組立体52に接続した後に、第2のモールド樹脂53を前記内部空間51内に充填して前記接続端子36とコネクタ39の接続部分62とドライバ基板組立体52をモールドしているので、燃料10が接続端子36やコネクタ39やドライバ基板組立体52に接触するおそれがなく、電気系統の錆、腐食、断線等を確実に防止することができる。
また、第2のモールド樹脂53は、吐出口部材50の内部空間51に充填されると、その一部がステータホルダー14の端子用挿入孔25を通ってステータ支持部14Aと第1のモールド樹脂18との間に形成されている環状の隙間Sに充填、固化されるので、ステータ15をステータホルダー14のステータ支持部14Aに対して強固に固定することができるとともに、モータ室22内の燃料10が端子用挿入孔25を通って燃料吐出部3側に浸入するのを確実に防止することができる。
図11は本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は、マグネットワイヤ31のコイル端部31aと接続端子36が接続されたステータ15をステータホルダー14のステータ支持部14Aに予めはめ込み固定し、しかる後コア30と、前記コイル端部31aと接続端子36との接続部分37およびステータ支持部14Aを第1のモールド樹脂18によってモールドした点が上記した実施の形態と異なっている。また、第1のモールド樹脂18は、ステータホルダー14のステータ支持部14Aの外周面と、隔壁部14Bのモータ部4側の側面をモールドすることにより、端子用挿入孔25をシールしているため、隔壁部14Bと第1のモールド樹脂18との間にシール部材(図1のシール部材34)を介在させる必要がなく、この点でも上記した実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態は、ステータ15をステータホルダー14に嵌装した後、第1のモールド樹脂18によってステータホルダー14とステータ15をモールドし、端子用挿通孔25をモールド樹脂自体でシールするようにしたものである。その他の構成は略同一であるため、同一構成部材、部分については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
このような電動燃料ポンプによれば、第1のモールド樹脂18によってステータホルダー14とステータ15を一体にモールドしているので、これら両部材を強固に結合することができる。
この発明の一実施の形態を示す電動燃料ポンプの断面図である。 図1のコネクタ接続部周辺の拡大図である。 樹脂モールド前の図1のA−A線断面図である。 樹脂モールド後の図1のA−A線断面図である。 樹脂モールド後の図1のB−B線断面図である。 図1の右側面図である ステータの右側面図である。 ロータの右側面図である。 ロータと第1のモールド樹脂の斜視図である。 ステータの断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
符号の説明
1…電動燃料ポンプ、2…ポンプ部、3…燃料吐出部、4…モータ部、9…インペラ、11…モータ、12…回転軸、14…ステータホルダー、14A…ステータ支持部、14B…隔壁部、15…ステータ、17…ロータ、18…第1のモールド樹脂、18B…フランジ部、24…燃料用通路、25…端子用挿入孔、30…コア、31…マグネットワイヤ、34…シール部材、36…接続端子、37…接続部分、39…コネクタ、50…吐出口部材、51…内部空間、52…ドライバ基板組立体、53…第2のモールド樹脂、55…吐出口、62…接続部分、S…環状の隙間。

Claims (5)

  1. ポンプ部と、このポンプを駆動するモータ部と、吐出口部材を有し前記ポンプ部より前記モータ部を通って送給される燃料を吐出する燃料吐出部とを備えた電動燃料ポンプにおいて、
    前記モータ部は、モータのステータを支持するステータ支持部と、モータ部と前記燃料吐出部とを区画する隔壁部とを有し、この隔壁部に端子用挿入孔と燃料用通路が形成されたステータホルダーと、前記ステータのコアに巻回されたマグネットワイヤと、このマグネットワイヤに接続された接続端子と、前記コアおよび前記マグネットワイヤと前記接続端子との接続部分とをモールドする第1のモールド樹脂とを備え、
    前記燃料吐出部は、前記吐出口部材の内部に形成された空間に収納され前記接続端子が電気的に接続されたドライバ基板組立体と、前記ドライバ基板組立体および、このドライバ基板組立体と前記接続端子との接続部分とをモールドする第2のモールド樹脂とを備えていることを特徴とする電動燃料ポンプ。
  2. 請求項1記載の電動燃料ポンプにおいて、
    前記ステータは、前記第1のモールド樹脂によってモールドされた後、前記ステータホルダーのステータ支持部に取付けられていることを特徴とする電動燃料ポンプ。
  3. 請求項1記載の電動燃料ポンプにおいて、
    前記ステータは、前記ステータホルダーのステータ支持部に取付けられた後、第1のモールド樹脂によってモールドされていることを特徴とする電動燃料ポンプ。
  4. 請求項1または2記載の電動燃料ポンプにおいて、
    前記ステータホルダーのステータ支持部の外周面と前記第1のモールド樹脂の内周面との間には環状の隙間が形成され、この隙間に前記第2のモールド樹脂の一部を前記ステータホルダーの端子用挿入孔を通って充填し、前記ステータ支持部と前記第1のモールド樹脂とを一体に結合したことを特徴とする電動燃料ポンプ。
  5. 請求項1〜4のうちのいずれか一項記載の電動燃料ポンプにおいて、
    前記第1のモールド樹脂は、前記ステータを保持する円筒部と、この円筒部に一体に設けられたフランジ部とで構成され、このフランジ部を前記ステータホルダーの隔壁部にシール部材を介して密接させたことを特徴とする電動燃料ポンプ。
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