JP2011030328A - 回転電動機の固定子及び燃料ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ部14の固定子30は、円環状に配置された複数の分割コア42と、分割コア42にボビン36を介して巻線されたコイル38と、コイル38が接続された端子53と、端子53を取付けた端子取付部106とを備える。ボビン36及び端子取付部106が分割コア42に対して樹脂成形により一体形成される。樹脂成形前に隣り合う分割コア42同士が薄肉部を介して連結される。複数の分割コア42を平面状に展開した状態で、各分割コア42にボビン36を介してコイル38が巻線される。
【選択図】図1
Description
本発明が解決しようとする課題は、部品点数及び組付工数を低減することにより製造コストを低減することのできる回転電動機の固定子及び燃料ポンプを提供することにある。
請求項1に記載された回転電動機の固定子によると、ボビン及び端子取付部材が分割コアに対して樹脂成形により一体形成されている。したがって、1回の樹脂成形により、分割コアにボビン及び端子取付部材を一体形成することができる。このため、部品点数及び組付工数を低減することにより製造コストを低減することができる。
本発明の実施例1を説明する。説明の都合上、本実施例の回転電動機の固定子を備えた燃料ポンプを説明し、その後で固定子の製造方法を説明する。なお、図1は燃料ポンプを示す側断面図、図2は同じく平断面図である。
図1に示すように、燃料ポンプ10は、自動車等の車両の燃料タンク内に設置されるインタンク式の燃料ポンプである。燃料ポンプ10は、ウエスコ式ポンプからなるポンプ部12と、ポンプ部12を駆動するモータ部14とを備えている。ポンプ部12及びモータ部14は、ハウジング16内に組込まれている。ハウジング16は、金属製で、円筒状に形成されている。ハウジング16の下部内にポンプ部12が組込まれており、その上部内にモータ部14が組込まれている。なお、モータ部14は本明細書でいう「回転電動機」に相当する。
固定子コア34(以下、「コア」という)は、周方向に6分割された計6個の分割コア42が周方向に円環状に配置されることによって構成されている(図2参照)。各分割コア42は、円環状に並ぶヨーク部44と、ヨーク部44から径方向内方に突出された磁極ティース部(単に「ティース部」という)45とを有している(図3及び図4参照)。周方向に隣り合う分割コア42のティース部45の間にそれぞれスロット(符号省略)が形成されている。また、各分割コア42は、軸方向(図1において上下方向)に積層された多数枚の磁性鋼板材(例えば珪素鋼板材)からなる板状のコア材48を相互にかしめることによって一体的に結合されている。この点については後で説明する。
図5に示すように、アッパボデー57は、円筒状の周壁部59と、その周壁部59の上端面を閉鎖する端壁部60とを有している(図1参照)。周壁部59には、前記固定子30のコア34、ボビン36、コイル38、各外部接続端子53(詳しくは基部(下部))及び中性点端子55が埋設されている。また、周壁部59は、固定子30の各スロット内にもそれぞれ充填されている。
[第1工程]
第1工程は、前記コア材48を形成する工程である。なお、図9はコア材を示す斜視図である。
図9に示すように、前記コア材48は、磁性鋼板材(例えば珪素鋼板材)からなる素材(図示省略)に対して、プレスによる打抜き加工を施すことによって形成されている。コア材48は、分割コア列94を上面から見た形状に対応しており、ヨーク部44及びティース部45を有する各分割コア42が薄肉部90を介して横一列に連結された形状をなしている。各分割コア42には、前記打抜き加工と同時に、エンボス加工を施すことによって、適数個(図9では2個を示す)の丸形のかしめ部96が形成されている。かしめ部96は、コア材48の下面側が凹形状をなすと同時に上面側が凸形状をなしている。なお、コア材48の板厚は、例えば0.35mmである。また、かしめ部96は、2個に限らず、1個又は3個以上としてもよい。
図10に示すように、最上段のコア材48Aは、前記コア材48(図9参照)と同様、磁性鋼板材(例えば珪素鋼板材)からなる素材(図示省略)に対して、プレスによる打抜き加工を施すことによって形成されている。最上段のコア材48Aの基本的形状は、前記コア材48と同一形状をなしている。また、最上段のコア材48Aには、前記打抜き加工と同時に、前記かしめ部96に代えて、丸形のかしめ孔部98が形成されている。かしめ孔部98は、前記コア材48の両かしめ部96と整合可能に形成されている。なお、図11はコア材のかしめ部と最上段のコア材のかしめ孔部との関係を示す断面図である。
第2工程は、複数枚のコア材48を一体化する工程である。なお、図12は分割コア列を示す斜視図、図13は分割コア列におけるコア材のかしめ部と最上段のコア材のかしめ孔部とのかしめ部とのかしめ状態を示す断面図である。
図12に示すように、多数枚(例えば80〜100枚)の前記コア材48を上下方向に積層した状態でプレスすることにより、上下に重なるコア材48のかしめ部96が相互にかしめられる(図13参照)。これにより、複数枚のコア材48が一体化された分割コア列94が形成される。このとき、分割コア列94上に最上段のコア材48Aが積層されるとともに、最上段のコア材48Aのかしめ孔部98に2段目のコア材48のかしめ部96がかしめられる。このため、最上段のコア材48Aのかしめ孔部98内に2段目のコア材48のかしめ部96が収まることにより、そのかしめ部96が分割コア列94の上面に突出することを回避することができる。このため、分割コア列94の上面にかしめ部96が突出することによるかしめ部96の破損等を防止するとともに分割コア列94(図12参照)の取扱性を向上することができる。
第3工程は、分割コア列94にボビン36を樹脂成形により一体形成する工程である。ちなみに、分割コア列94にボビン36が樹脂成形されたものを第1中間品という。なお、図14は第1中間品と外部接続端子及び中性子端子との関係を示す斜視図、図15は第1中間品を示す平面図、図16は同じく後側上端部を示す斜視図である。
図14に示すように、分割コア列94の各分割コア42に対して各ボビン36が樹脂成形により同時に一体形成されることにより、第1中間品100が形成されている。ボビン36は、分割コア42のヨーク部44の外周面及び両側端面並びにティース部45の内周面を露出した状態で、残りの外表面を被覆するように形成されている(図15及び図16参照)。ボビン36におけるティース部45の外周面を取り巻く部分とヨーク部44の内周面を被覆する部分とにより、コイル38が巻線されるボビン主部102が形成されている。また、ボビン36におけるヨーク部44の上端面を被覆している上側の端板部104上には、端子取付部106及び渡り線保持部108が一体形成されている(図15参照)。端子取付部106は、上側の端板部104の中央部上に形成されており、上面を開口する左右一対の取付凹部110を備えている。なお、端子取付部106は、本明細書でいう「端子取付部材」に相当する。
第4工程は、第1中間品100に前記した外部接続端子53及び中性点端子55を取付ける工程である。
図14に示すように、3個の外部接続端子53及び3個の中性点端子55は、前工程において予め形成されている。各外部接続端子53は、予め、黄銅等の導電性材からなる素材に対して、プレスによる打抜き加工を施すことによって形成されている。外部接続端子53は、横長四角形状の基部132と、基部132の一端部上に直線状に延びる端子部133と、基部132の他端部上に形成された瘤状の絡げ部134と、基部132の下側に突出された突片状の左右の両脚部135とを有している。絡げ部134の基端側の一側(端子部側)には、外側(後側)へL字状に折り曲げられたピン状の絡げ部136が形成されている。
図17〜図19に示すように、第2中間品130において、前記外部接続端子53は、前記分割コア列94における第1、第2及び第3の各ボビン36に対して、両脚部135(図14参照)を端子取付部106の両取付凹部110に圧入することによってそれぞれ取付けられている。また、前記中性点端子55は、前記分割コア列94における第6のボビン36に対して両脚部141(図14参照)を端子取付部106の両取付凹部110に圧入することによって取付けられている。
第5工程は、第2中間品130に前記マグネットワイヤ50を巻線する工程である。
図18に示すように、マグネットワイヤ50を巻線するための巻線装置145は、所定の方向へ移動可能なノズル台146を備えている。ノズル台146には、左側、中央、右側の計3本のノズル147が備えられている。各ノズル147からマグネットワイヤ50がそれぞれ送り出されるようになっている。
まず、各ノズル147から引き出されたマグネットワイヤ50の始端部が、各外部接続端子53の絡げ部134,136(図17参照)にそれぞれ絡げられる。このとき、各マグネットワイヤ50の始端は、渡り線保持部108の左側(図8において右側)の案内溝120を介して横溝124内を通して後側へ引き出される(図8参照)。
そして、ノズル台146(図18参照)をボビン主部102の軸回りに回転させることにより、各ノズル147の先端部を第1〜第3の各ボビン36のボビン主部102に沿って旋回させる。これにより、各ノズル147から送り出されたマグネットワイヤ50が各ボビン36のボビン主部102にそれぞれ巻線されることによって、第1〜第3の各コイル38が形成される(図7参照)。
上記のようにして最終中間品92(図6〜図8参照)が形成される。
第6工程は、最終中間品92を丸める工程である。
前記最終中間品92(図6〜図8参照)が、分割コア列94の薄肉部90の変形を介して円環状に丸められる。これにより、各分割コア42が円環状に配置された固定子30が構成される(図3及び図4参照)。これにともない、隣り合う分割コア42のヨーク部44の側端面同士が面接触状に当接される。
本発明の実施例2を説明する。本実施例は、9スロット6極のインナロータ型の3相ブラシレスDCモータに用いられる固定子を例示するものである。なお、図20は固定子を示す斜視図、図21は同じく平面図、図22は同じく平断面図である。
図20に示すように、固定子150は、コア152、ボビン154及びコイル156を備えている。コア152は、周方向に9分割された計9個の分割コア158が周方向に円環状に配置されることによって構成されている(図22参照)。各分割コア158は、円環状に並ぶヨーク部160と、ヨーク部160から径方向内方に突出されたティース部162とを有している。周方向に隣り合う分割コア158のティース部162の間にそれぞれスロット(符号省略)が形成されている。また、各分割コア158は、軸方向(図20において上下方向)に積層された多数枚の磁性鋼板材(例えば珪素鋼板材)からなる板状のコア材166を相互にかしめることによって一体的に結合されている。この点については後で説明する。
[第1工程]
第1工程は、コア材166を形成する工程である。なお、図25はコア材を示す斜視図である。
図25に示すように、前記コア材166は、磁性鋼板材(例えば珪素鋼板材)からなる素材(図示省略)に対して、プレスによる打抜き加工を施すことによって形成されている。コア材166は、分割コア158を上面から見た形状に対応しており、ヨーク部160及びティース部162を有している。コア材166には、前記打抜き加工と同時に、エンボス加工を施すことによって、適数個(図25では2個を示す)の丸形のかしめ部181が形成されている。かしめ部181は、コア材166の上面側が凹形状をなすと同時に下面側が凸形状をなしている。また、ヨーク部160の一方(例えば、右側)の側端面の内周側に凸状部160aが形成されており、その他方(例えば、左側)の側端面の内周側には凹状部160bが形成されている。なお、コア材166の板厚は、例えば0.35mmである。また、かしめ部181は、2個に限らず、1個又は3個以上としてもよい。
第2工程は、複数枚のコア材166を一体化することにより分割コア158を形成する工程である。なお、図26は分割コアを示す斜視図、図27が分割コアにおけるコア材のかしめ部のかしめ状態を示す断面図である。
図26に示すように、多数枚(例えば80〜100枚)のコア材166を上下方向に積層した状態でプレスすることにより、上下に重なるコア材166のかしめ部181が相互にかしめられる(図27参照)。これにより、複数枚のコア材166が一体化された分割コア158が形成される。
第3工程は、分割コア158に前記ボビン154を樹脂成形により一体形成する工程である。ちなみに、分割コア158にボビン154が樹脂成形されたものを第1中間品183という。なお、図28は第1中間品を示す斜視図、図29は同じく一部破断して示す正面図である。
図28及び図29に示すように、前記分割コア158に対して前記ボビン154が樹脂成形により一体形成されている。ボビン154は、分割コア158のヨーク部160の外周面及び両側端面並びにティース部162の内周面を露出した状態で、残りの外表面を被覆するように形成されている。ボビン154におけるティース部162の外周面を取り巻く部分とヨーク部160の内周面を被覆する部分とにより、コイル156が巻線されるボビン主部185が形成されている。また、ボビン154におけるヨーク部160の上端面を被覆している上側の端板部187上には、端子取付部188が一体形成されている。端子取付部188は、上側の端板部187の中央部上に形成されており、上面を開口する左右一対の取付凹部190を備えている。なお、端子取付部188は、本明細書でいう「端子取付部材」に相当する。
第4工程は、9個の第1中間品183を平面状すなわち横並び状に連結する工程である。ちなみに、9個の第1中間品183が連結されたものを第1中間品列200という。なお、図30は第1中間品列と外部接続端子及び中性子端子との関係を示す斜視図である。
図30に示すように、左右に隣り合う第1中間品183のボビン154(図29参照)において、右隣りに配置される上下の両連結ピン192と、左隣りに配置される上下の両連結片194の連結孔195とが、両連結片194の撓み変形を利用して係合されることによって、隣り合う第1中間品183のボビン154同士が相互に回動可能に連結される。同様にして、9個の第1中間品183のボビン154同士が連結されることにより、第1中間品列200が形成される。
第5工程は、第1中間品列200に外部接続端子171及び中性点端子173を取付ける工程である。ちなみに、第1中間品列200に外部接続端子171及び中性点端子173が取付けられたものを第2中間品202という。なお、図31は第2中間品を示す斜視図、図32は同じく平面図である。
図30に示すように、3個の外部接続端子171及び3個の中性点端子173は、前工程において予め形成されている。各外部接続端子171は、予め、黄銅等の導電性材からなる素材に対して、プレスによる打抜き加工を施すことによって形成されている。外部接続端子171は、横長四角形状の基部204と、基部204の一端部上に直線状に延びる端子部205と、基部204の他端部上に突出された突片状の絡げ部206と、基部204の下側に突出された突片状の左右の両脚部207とを有している。なお、端子部205と左側の脚部207は縦方向に一連状をなしており、また、絡げ部206と右側の脚部207は縦方向に一連状をなしている。
第6工程は、第2中間品202に前記マグネットワイヤ168を巻線する工程である。
図32に示すように、マグネットワイヤ168を巻線するための巻線装置215は、所定の方向へ移動可能なノズル台216を備えている。ノズル台216には、左側、中央、右側の計3本のノズル217が備えられている。各ノズル217からマグネットワイヤ168がそれぞれ送り出されるようになっている。
まず、各ノズル217から引き出されたマグネットワイヤ168の始端部が、各外部接続端子171の絡げ部206にそれぞれ絡げられる。そして、ノズル台216をボビン154のボビン主部102の軸回りに回転させることにより、各ノズル217の先端部を第1〜第3のボビン154のボビン主部185に沿って旋回させる。これにより、各ノズル217から送り出されたマグネットワイヤ168が各ボビン154のボビン主部185にそれぞれ巻線されることによって、第1〜第3のコイル156が形成される(図24参照)。
上記のようにして最終中間品177(図23及び図24参照)が形成される。
第7工程は、最終中間品177を丸める工程である。
前記最終中間品177(図23及び図24参照)が、ボビン154の連結手段175の回動を介して円環状に丸められる。これにより、各分割コア158が円環状に配置された固定子150が構成される(図20〜図22参照)。このとき、第1中間品列200の両端のボビン154相互間において、上下の両連結ピン192と上下の両連結片194の連結孔195とが、両連結片194の撓み変形を利用して係合されることによって、
上下の両連結ピン192と上下の両連結片194とを係合することにより、隣り合うボビン154士が相互に連結される。また、隣り合う分割コア158のヨーク部160の凸状部160aと凹状部160bとが嵌合することにより、ヨーク部160相互の側端面同士が面接触状に当接される。これによって、ヨーク部160の相互間の接触面積が増大され、磁気回路上のギャップが減少される。
また、隣り合う分割コア158同士を回動可能に連結する連結手段175の連結ピン192及び連結片194が、分割コア158に対して樹脂成形により一体形成されている。したがって、隣り合う分割コア158を連結手段175の連結ピン192と連結片194との回動を介して回動可能に連結することができる。また、1回の樹脂成形により、分割コア158に連結手段175の連結ピン192及び連結片194を一体形成することができる。また、連結手段175の連結ピン192及び連結片194は、樹脂の弾性変形を利用して係合可能なスナップフィット手段であるため、その連結を容易に行うことができる。
また、本実施例の固定子150についても、前記実施例1と同様に、アッパボデーを樹脂成形することによって、燃料ポンプに適用することができる。
14…モータ部(回転電動機)
30…固定子
36…ボビン
38…コイル
42…分割コア
51…渡り線
53…外部接続端子(端子)
55…中性点端子(端子)
90…薄肉部
106…端子取付部(端子取付部材)
108…渡り線保持部(渡り線保持部材)
150…固定子
154…ボビン
156…コイル
158…分割コア
169…渡り線
171…外部接続端子(端子)
173…中性点端子(端子)
175…連結手段
188…端子取付部(端子取付部材)
Claims (6)
- 円環状に配置された複数の分割コアと、
前記分割コアにボビンを介して巻線されたコイルと、
前記コイルが接続された端子と、
前記端子を取付けた端子取付部材と
を備える回転電動機の固定子であって、
前記ボビン及び前記端子取付部材が前記分割コアに対して樹脂成形により一体形成されていることを特徴とする回転電動機の固定子。 - 請求項1に記載の回転電動機の固定子であって、
前記樹脂成形前に隣り合う前記分割コア同士が薄肉部を介して連結されていることを特徴とする回転電動機の固定子。 - 請求項1に記載の回転電動機の固定子であって、
隣り合う前記分割コア同士を回動可能に連結する連結手段が前記分割コアに対して前記樹脂成形により一体形成されていることを特徴とする回転電動機の固定子。 - 請求項2又は3に記載の回転電動機の固定子であって、
複数の前記分割コアを平面状に展開した状態で、前記各ボビンに前記コイルが巻線される構成としたことを特徴とする回転電動機の固定子。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の回転電動機の固定子であって、
前記コイルの巻線時にコイル間の渡り線を各相毎に分別して保持する渡り線保持部材が前記分割コアに対して前記樹脂成形により一体形成されていることを特徴とする回転電動機の固定子。 - 回転電動機によって駆動されるポンプ機構を備える燃料ポンプであって、
前記請求項1〜5のいずれか1つに記載の回転電動機の固定子を備えていることを特徴とする燃料ポンプ。
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