JP2009545698A - ブラシレスdcモータの流体ポンプを製造するシステムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプを製造するシステムおよび方法が開示される。システムは、電磁形成装置、上側取付具、下側取付具、および、空圧シリンダまたは油圧シリンダを含む。電磁成形装置は、中央キャビティを有する。中央キャビティは、電磁成形装置の外表面からの所定の深さを有する。上側取付具は、中央キャビティ内に配置されている。上側取付具は、BLDCモータの流体ポンプと接触するポンプ停止面を有し、ポンプ停止面は、電磁成形装置の外表面から選択的に間隔を置いて配置されている。BLDCモータの流体ポンプのハウジングを受容する中央キャビティを有する下側取付具が設けられている。シリンダは、上側取付具のポンプ停止面がBLDCモータの流体ポンプと接触するまで、下側取付具を上側取付具に向かって移動させるように構成されている。電磁成形装置は、一旦ポンプアセンブリが磁気成形装置(magneforming
device)内に適切に配置されると、ポンプアセンブリのハウジングを封止するように作動する。

Description

関連出願の相互参照
なし
発明の背景
発明の分野
本発明は、ブラシレスDCモータを制御するための高感度電子回路を有する流体ポンプを製造する方法に関する。
関連技術
ブラシレスDCモータおよびこの種のモータを組み込んだ流体ポンプアセンブリは、周知の技術である。概して、流体ポンプアセンブリは、流体ポンプ入口、モータ、電子制御モジュール、および流体ポンプ出口を含む。これらの構成要素は、一般に、共に保持されて、ハウジングに取囲まれている。ハウジングは、一般に、金属または類似した材料から成る。流体ポンプ入口はモータと流体連通しており、モータは流体ポンプ出口と流体連通している。概して、燃料など流体が流体ポンプ入口によって吸い込まれ、モータを通って流体ポンプ出口まで進み、ここで流体が車両エンジンのようなシステムの受容部品に送出される。
従来、流体ポンプアセンブリは、上述の部品をハウジングに配置し、ついでハウジングが機械的に封止されることによって形成される。ロール成形や機械的なクリンピングなどの代表的な機械的方法と、ネジおよびリベットなどの締結具が、ハウジングを封止するために使用される。他の方法は、接着剤でハウジングをポンプ部品に溶接して封止することを含む。流体ポンプアセンブリを製造するこれらの方法がこれらの意図された目的を達成する一方で、多くの問題がなお存在する。たとえば、上述の製造方法には、さらなる取付けやより複雑な製造設備が必要である。さらに、これらの方法には、ハウジングと部品との接触が必要であり、このことによって部品に損傷が生じ、サイクル時間が増大し、一貫性が減少し、屑が増大する。
したがって、上述のような流体ポンプアセンブリを構成するために、より費用がかからずより複雑でない製造方法を提供することが望ましいであろう。流体ポンプアセンブリを製造する新規で改良された方法はまた、ポンプアセンブリのハウジングを封止するために必要とされる部品数を低減させるべきである。さらに、部品への損傷を低減させ、サイクル時間を減少させ、金属成形の一貫性を増大させ、屑を減少させるために、新規で改良された方法は、部品と接触する装置の製造をなくすべきである。
発明の概要
本発明の一態様に従って、ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプを製造するシステムが提供される。システムは、電磁形成装置、上側取付具、下側取付具、および、作動装置(すなわち空圧シリンダまたは油圧シリンダ)を含む。電磁成形装置は、中央キャビティを有する。中央キャビティは、電磁成形装置の外表面からの所定の深さを有する。上側取付具は、中央キャビティ内に配置されている。上側取付具は、BLDCモータの流体ポンプと接触するポンプ停止面を有し、ポンプ停止面は、電磁成形装置の外表面から選択的に間隔を置いて配置されている。下側取付具は、BLDCモータの流体ポンプのハ
ウジングを受容する中央キャビティを有する。作動装置は、上側取付具のポンプ停止面がBLDCモータの流体ポンプと接触するまで、下側取付具を上側取付具に向かって移動させるように作動する。電磁成形装置は、一旦ポンプアセンブリが磁気成形装置(magneforming device)内に適切に配置されると、ポンプアセンブリのハウジングを封止するように作動する。
本発明の別の実施形態によると、上側取付具が、BLDCの流体ポンプと接触するために上側取付具から延びる複数の部材をさらに備える。
本発明の別の実施形態によると、システムが、電磁成形装置の外表面からポンプ停止面を選択的に位置決めするために、上側取付具と固定面との間に配置されているスペーサをさらに備える。
本発明の別の実施形態によると、電磁成形装置の中央キャビティが、BLDCモータの流体ポンプの外径よりも大きな内径を有する。
本発明の別の実施形態によると、電磁成形装置の中央キャビティの内径とBLDCモータの流体ポンプの外径とによって、間隙が画成される。
本発明の別の実施形態によると、上側取付具の中央キャビティの軸が、下側取付具の中央キャビティの軸と軸方向に位置合わせされる。
本発明の別の実施形態によると、下側取付具の中央キャビティが、BLDCモータの一体式電子制御モジュールを中央キャビティの開口部の近くに位置決めするように選択される深さを有する。
本発明の別の実施形態によると、燃料をエンジンに送出するための流体ポンプおよびブラシレス直流(BLDC)モータアセンブリが設けられている。アセンブリは、流体を受容する流体ポンプ入口と、回転力を発生させてアセンブリに流体を吸い込むための流体ポンプ入口と結合しているBLDCモータと、BLDCモータのステータおよびロータと連通しており、ロータの回転を制御するための一体式電子制御モジュールと、電子制御モジュールと連通しており、流体ポンプ入口を通って吸い込まれる流体を受容して放出するための流体ポンプ出口と、流体ポンプ入口、BLDCモータ、一体式電子制御モジュールならびに流体ポンプ出口を収容するための変形可能な導体材料から成る管状部材とを含み、ハウジングと流体ポンプ出口との間に流体が漏出しないように、流体ポンプ入口または流体ポンプ出口が、管状部材がこれにわたって変形している封止部材を有する。
本発明の別の実施形態によると、流体ポンプ出口が、ハウジングと流体ポンプ出口との間に流体が漏出しないように、管状部材がこれにわたって変形している封止部材をさらに備える。
本発明の別の実施形態によると、流体ポンプ入口が、ハウジングと流体ポンプ出口との間に流体が漏出しないように、管状部材がこれにわたって変形している封止部材をさらに備える。
本発明の別の実施形態によると、管状部材がこれにわたって変形している封止部材が、環状ビードである。
本発明の別の実施形態によると、一体式電子制御モジュールが、BLDCモータの本体と流体ポンプ出口との間に配置されている。
本発明のさらに別の実施形態によると、ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプを製造する方法が提供されている。方法は、中央キャビティが電磁成形装置の外表面からの所定の深さを有している、中央キャビティを有する電磁成形装置を設けることと、上側取付具がBLDCモータの流体ポンプと接触するためのポンプ停止面を有している、中央キャビティ内に配置されている上側取付具の深さを調節することと、下側取付具の中央キャビティ内にBLDCモータの流体ポンプのハウジングを配置することと、空圧シリンダまたは油圧シリンダのような作動装置を使用して、上側取付具のポンプ停止面がBLDCモータの流体ポンプと接触するまで上側取付具に向かって下側取付具を移動させることとを含む。
本発明の別の実施形態によると、深さを調節することが、BLDCの流体ポンプを上側取付具から延びる複数の部材と接触させることをさらに含む。
本発明の別の実施形態によると、深さを調節することが、電磁成形装置の外表面からポンプ停止面を選択的に位置決めするために、上側取付具と固定面との間に配置されているスペーサを移動させることをさらに含む。
本発明の別の実施形態によると、BLDCモータの流体ポンプのハウジングを配置することが、電磁成形装置の中央キャビティ内にハウジングを挿入することをさらに含み、ここでは、中央キャビティの内径が、BLDCモータの流体ポンプのハウジングの外径よりも大きい。
本発明の別の実施形態によると、方法が、電磁成形装置の中央キャビティの内径およびBLDCモータの流体ポンプの外径によって画成される間隙を制御することをさらに含む。
本発明の別の実施形態によると、方法が、上側取付具の中央キャビティの軸を下側取付具の中央キャビティの軸と軸方向に位置合わせすることをさらに含む。
本発明の別の実施形態によると、方法が、下側取付具のキャビティの深さを選択して、BLDCモータの一体式電子制御モジュールを中央キャビティの開口部の近くに位置決めすることをさらに含む。
本発明のこれらおよび他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付の図面とともに考慮すると、より容易に理解されるようになるであろう。
図1は、本発明の一実施形態に従って、電磁成形装置を使用してブラシレスDCモータを製造するシステムの斜視図である。 図2は、本発明の一実施形態に従って、電磁成形装置を使用してブラシレスDCモータを製造する方法を説明するフローチャートである。
好ましい実施形態の詳細な説明
ここで図1を参照すると、本発明の実施形態に従って、電磁成形装置14を使用してブラシレスDC(BLDC)モータの流体ポンプ12を製造するシステム10の斜視図が示されている。BLDCモータの流体ポンプ12は、BLDCモータ13と、流体ポンプ入口16と、一体式電子制御モジュール18と、流体ポンプ出口20と、管状部材すなわちポンプハウジング22とを含む。流体ポンプ入口16は、内燃機関用の機関燃料などの流
体を受容するように構成されている。BLDCモータ13は、回転力を発生させて燃料をアセンブリに吸い込むために、流体ポンプ入口16と連結されている。
好ましくは、一体式電子制御モジュール18は、流体ポンプ出口20とBLDCモータ13との間に配置される。概して、一体式電子制御モジュール18は、BLDCモータ13のステータおよびロータ(図示せず)と連通しており、ロータの回転を制御する。従来知られているように、ステータ巻線は、通電されたり通電を断たれたりして、磁界を発生させる。ステータで誘導される磁界が、ロータに配置されているマグネットと相互作用して、ロータが回転するようになる。一般に、一体式電子制御モジュール18のホール効果センサが、ロータに配置されたマグネットの位置を検出するために使用される。しかし、本発明は、検出器のない設計をも意図するものである。検出器は、ステータへの電流の切換えをロータ上のマグネットの角度回転で調整するために使用される。
流体ポンプ出口20は、流体ポンプ入口16を通って吸い込まれた燃料を受容して放出するために、一体式電子制御モジュール18と連通している。管状部材22が、変形可能な導体材料から成り、流体ポンプ入口16、BLDCモータ13、一体式電子制御モジュール18、および、流体ポンプ出口20を収容するように構成されている。
本発明の一実施形態において、流体ポンプ入口16が封止部材24を有し、管状部材すなわちハウジング22がこれにわたって変形して、ハウジング22と流体ポンプ出口20との間に流体が漏出するのを防ぐ。あるいはまた、本発明の別の実施形態において、流体ポンプ出口20が封止部材24を有し、管状部材すなわちハウジング22がこれにわたって変形して、ハウジング22と流体ポンプ出口20との間に流体が漏出するのを防ぐ。さらに、本発明の一実施形態では、管状部材すなわちハウジング22がこれにわたって変形している封止部材24が、環状ビードである。
次に、ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプ12を製造するシステム10を、本発明の一実施形態に従って図1を参照しつつ説明することとする。システム10は、電磁成形装置14、上側取付具32、下側取付具34、および作動装置36を含む。電磁成形装置14は、ポンプアセンブリのハウジングに沿って指定の位置で制御されて集中され得る磁界を生じさせることのできる、任意の装置であってもよい。たとえば、カリフォルニア州サンディエゴのマックスウェルマグネフォーム(Maxwell Magneform)が、本願明細書において記載されているハウジングを変形させて他のポンプアセンブリの部品に対してハウジングを封止する操作を行うのに適しているであろう、1/2インチ磁界集中器(1/2” field shaper)を備えた16KJマックスウェルマグネフォーム(Maxwell Magneform)(Magneformは登録商標)を提供している。電磁成形装置14は、中央キャビティ38を有する。中央キャビティ38は、電磁成形装置14の外表面40からの所定の深さ「d」を有する。上側取付具32が、中央キャビティ38に配置されている。上側取付具32は、BLDCモータの流体ポンプ12の流体ポンプ出口20と接触するポンプ停止面42を有する。ポンプ停止面42は、上側取付具32を電磁成形装置14の下部に、または装置14の表面44の近くに位置決めすることによって、選択的に電磁成形装置14の外表面40から間隔を置いて配置されている。下側取付具34は、概して円筒状である中央キャビティ48を有する。下側取付具34は、BLDCモータの流体ポンプ12のハウジング22を受容するように構成されている。作動装置36は、空圧シリンダまたは油圧シリンダである。作動装置36は、上側取付具32のポンプ停止面42が、流体ポンプを圧縮状態で配置して、BLDCモータの流体ポンプ12の流体ポンプ出口20と接触するまで、上側取付具32に向かって下側取付具34を移動させるように作動する。
本発明の別の実施形態によると、上側取付具32が、BLDCの流体ポンプ12の流体
ポンプ出口20と接触するために上側取付具32の底面50から延びる複数の部材を有する。さらに、スペーサ52が上側取付具32と固定面54との間に配置されている。スペーサは、高さ「h」を有する。スペーサ52は、上側取付具32および固定面54と接触して、電磁成形装置14の外表面40から指定の距離にポンプ停止面42を位置決めするように構成されている。ポンプ停止面42は、必要に応じて電磁成形装置14の表面44からより近くにまたはより遠くに離れて選択的に位置決めされてもよく、ポンプアセンブリを電磁成形装置14内により深くに、または電磁成形装置14からより遠くに移動させることができる。電磁成形装置14の中央キャビティ38は、BLDCモータの流体ポンプ12の外径よりも大きな内径を有する。しかし、BLDCモータの流体ポンプ12の流体ポンプ出口20で比較的高い磁界の強さを保証するために、これらの直径は寸法が比較的近くなるように選択されている。換言すれば、比較的狭い環状の間隙が、電磁成形装置14の中央キャビティ38の内径とBLDCモータの流体ポンプ12のハウジング22の外径とによって画成されている。この間隙は、段階的に1/16から5/8インチの間にある。さらに、電磁成形装置14によって生じる磁界が、一体式電子制御モジュール18の領域への磁界の衝突を防ぐように制御され、そこに配置されている高感度一体式電子デバイスへの損傷を防ぐ。
電磁成形装置14の中央キャビティ38の内径とBLDCモータの流体ポンプ12のハウジング22の外径との間にある均一な環状の間隙を確実にするために、上側取付具32の中央キャビティ38の軸が、下側取付具34の中央キャビティ48の軸と軸方向に位置合わせされる。さらに、下側取付具34の中央キャビティ48は、一体式電子制御モジュール18を中央キャビティ48の開口部の近くに位置決めするように選択された深さを有する。一体式電子制御モジュール18のこの位置により、一体式電子制御モジュール18が電磁成形装置14によって発生する磁界にさらされないことが保証される。
本発明のさらに別の実施形態では、ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプを製造する方法90が提供されている。方法90は、ブロック100で開始する。ブロック102で、中央キャビティを有する電磁成形装置を設ける。中央キャビティは、電磁成形装置の外表面からの所定の深さを有する。ブロック104で、中央キャビティ内に配置されている上側取付具の深さを調節する。より具体的には、上側取付具が、BLDCモータの流体ポンプと接触するポンプ停止面を有する。ポンプ停止面が電磁成形装置の外表面から所定の深さになるまで、中央キャビティ内の上側取付具の深さを調節する。この所定の深さは、たとえば、ポンプ停止面を中央キャビティ内のある位置に位置決めする深さであり、ポンプアセンブリの出口がより遠くに移動して電磁成形装置の中に入らないようにする。好ましくは、ポンプ停止面がポンプアセンブリの流体ポンプ出口と接触して、高感度制御装置を有する制御モジュールを電磁成形装置の外に位置決めするように、上側取付具のポンプ停止面を電磁成形装置内に位置決めする。ブロック106で、BLDCモータの流体ポンプのハウジングを下側取付具の中央キャビティ内に配置する。ブロック108で、ポンプアセンブリのハウジングが電磁成形装置内に移動して、上側取付具のポンプ停止面がBLDCモータの流体ポンプアセンブリの流体ポンプ出口と接触するまで、下側取付具を上側取付具に向かって移動させる。たとえば、油圧シリンダを作動させて、下側取付具を上側取付具に向かって移動させる。ブロック110で、電磁成形装置を作動させて、流体ポンプ出口に配置されている封止部材にわたるハウジングを変形させる。好ましくは、ハウジングはアルミニウムなどの電気伝導性材料であり、封止部材は出口部材と同じ材料、すなわちポリマーから形成される環状ビードである。
本発明の一実施形態において、上側取付具が、上側取付具の下表面から延びてポンプアセンブリの流体ポンプ出口と接触する複数の部材を含む。複数の部材は、流体ポンプ出口の輪郭表面と一致するように構成されている。本発明のさらに別の実施形態において、スペーサが、電磁成形装置の外表面からポンプ停止面を選択的に位置決めするために、上側
取付具と固定面との間に配置されている。スペーサは、金属または類似した材料から成る。本発明は、上側取付具と固定面との間に配置されているスペーサの厚さを変化させることによって、中央キャビティの上側取付具の深さを変化させることを意図するものである。
本発明の方法はさらに、電磁成形装置によって生じ、電磁成形装置の中央キャビティの内径およびBLDCモータの流体ポンプの外径によって画成される間隙を制御することによって環状ビードにわたってハウジングを変形させることが求められる磁界の強度を制御することを意図するものである。より小さな間隙によって、環状ビードにわたってハウジングを変形させるより低強度の磁界の使用が可能になる。より低強度の磁界は、電子制御モジュールに配置されている高感度制御装置への損傷を防ぐ。好ましくは、上側取付具の中央キャビティの軸が、下側取付具の中央キャビティの軸と軸方向に位置合わせしている。さらに、確実に制御モジュールに配置されている電子機器が損傷を受けないようにするために、好ましくは、BLDCモータアセンブリの電子制御モジュールが中央キャビティの開口部の近くに位置決めされる。
上述の発明を、関連する法的標準に従って記載してきたので、この記載は本質的に制限するものではなく、例示的なものである。開示されている実施形態に対する変形および改変は、当業者にとって明らかとなり、本発明の範囲内にあるものであろう。したがって、本発明をもたらした法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することによってのみ定義されることができる。

Claims (19)

  1. ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプを製造するシステムであって、
    中央キャビティを有する電磁成形装置であって、前記中央キャビティが前記電磁成形装置の外表面からの所定の深さを有している電磁成形装置と、
    前記中央キャビティ内に配置されている上側取付具であって、前記上側取付具が前記BLDCモータの流体ポンプと接触するポンプ停止面を有し、前記ポンプ停止面が前記電磁成形装置の前記外表面から選択的に間隔を置いて配置されている、上側取付具と、
    前記BLDCモータの流体ポンプのハウジングを受容するための中央キャビティを有する下側取付具と、
    前記上側取付具の前記ポンプ停止面が前記BLDCモータの流体ポンプと接触するまで、前記上側取付具に向かって前記下側取付具を移動させる作動装置と、
    を備える、システム。
  2. 前記上側取付具が、前記BLDCの流体ポンプと接触するために前記上側取付具から延びる複数の部材をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記電磁成形装置の前記外表面から前記ポンプ停止面を選択的に位置決めするために前記上側取付具と固定面との間に配置されているスペーサをさらに備える、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記電磁成形装置の前記中央キャビティが、前記BLDCモータの流体ポンプの外径よりも大きな内径を有する、請求項1に記載のシステム。
  5. 間隙が、前記電磁成形装置の前記中央キャビティの前記内径と前記BLDCモータの流体ポンプの前記外径とによって画成される、請求項4に記載のシステム。
  6. 前記上側取付具の前記中央キャビティの軸が、前記下側取付具の前記中央キャビティの軸と軸方向に位置合わせされている、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記下側取付具の前記中央キャビティが、前記BLDCモータの電子制御モジュールを前記中央キャビティの開口部の近くに位置決めするように選択される深さを有する、請求項1に記載のシステム。
  8. 燃料をエンジンに供給する燃料ポンプおよびブラシレス直流(BLDC)モータのアセンブリであって、前記アセンブリが、
    燃料を受容する入口部分と、
    回転力を発生させて燃料を前記アセンブリに吸い込むために前記入口部分と連結されているBLDCモータと、
    前記BLDCモータのステータおよびロータと連通しており、前記ロータの回転を制御する電子制御モジュールと、
    前記入口部分を通って吸い込まれた燃料を受容して放出するために前記電子制御モジュールと連通している出口部分と、
    前記入口部分、BLDCモータ、電子制御モジュール、および前記出口部分を収容するための、変形可能な導体材料から成る管状部材と、
    を備え、
    前記入口部分および前記出口部分のうちの1つが、前記ハウジングと前記出口部分との間に流体が漏出しないように前記管状部材がこれにわたって変形している封止部材をさらに備える、アセンブリ。
  9. 前記出口部分が、前記ハウジングと前記出口部分との間に流体が漏出しないように前記管状部材がこれにわたって変形している前記封止部材をさらに備える、請求項8に記載の流体ポンプおよびブラシレスDC(BLDC)モータのアセンブリ。
  10. 前記入口部分が、前記ハウジングと前記出口部分との間に流体が漏出しないように前記管状部材がこれにわたって変形している前記封止部材をさらに備える、請求項8に記載の流体ポンプおよびブラシレスDC(BLDC)モータのアセンブリ。
  11. 前記管状部材がこれにわたって変形している前記封止部材が、環状ビードである、請求項8に記載の流体ポンプおよびブラシレスDC(BLDC)モータのアセンブリ。
  12. 前記電子制御モジュールが、前記出口部分と前記BLDCモータとの間に配置されている、請求項8に記載の流体ポンプおよびブラシレスDC(BLDC)モータのアセンブリ。
  13. ブラシレス直流(BLDC)モータの流体ポンプを製造する方法であって、
    中央キャビティを有する電磁成形装置を設けることであって、前記中央キャビティが前記電磁成形装置の外表面からの所定の深さを有している、電磁成形装置を設けることと、
    前記中央キャビティ内に配置されている上側取付具の深さを調節することであって、前記上側取付具が前記BLDCモータの流体ポンプと接触するためのポンプ停止面を有している、上側取付具の深さを調節することと、
    下側取付具の中央キャビティ内に前記BLDCモータの流体ポンプのハウジングを配置することと、
    作動装置を使用して、前記上側取付具の前記ポンプ停止面が前記BLDCモータの流体ポンプと接触するまで、前記上側取付具に向かって前記下側取付具を移動させることと、
    を含む、方法。
  14. 深さを調節することが、前記BLDCの流体ポンプを前記上側取付具から延びる複数の部材と接触させることをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 深さを調節することが、前記電磁成形装置の前記外表面から前記ポンプ停止面を選択的に位置決めするために、前記上側取付具と固定面との間に配置されているスペーサを移動させることをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  16. 前記BLDCモータの流体ポンプの前記ハウジングを配置することが、前記電磁成形装置の前記中央キャビティ内に前記ハウジングを挿入することをさらに含み、前記中央キャビティの内径が前記BLDCモータの流体ポンプの前記ハウジングの外径よりも大きい、請求項13に記載の方法。
  17. 前記電磁成形装置の前記中央キャビティの前記内径と前記BLDCモータの流体ポンプの前記外径とによって画成される間隙を制御することをさらに含む、請求項16に記載の方法。
  18. 前記上側取付具の前記中央キャビティの軸を前記下側取付具の前記中央キャビティの軸と軸方向に位置合わせすることをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  19. 前記下側取付具の前記キャビティの深さを選択して、前記BLDCモータの電子制御モジュールを前記中央キャビティの開口部の近くに位置決めすることをさらに含む、請求項13に記載の方法。
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