JP2545819B2 - ブラシレスモ−タ駆動式燃料ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関等に燃料を圧送するためのブラシレ
スモータ付き燃料ポンプに関する。

（従来の技術） 現在自動車に用いられている電動式燃料ポンプは、大
部分が直流モータでポンプ部を駆動する方式のものであ
り、またモータのブラシ、コンミテータ等を冷却するた
めにモータの内部に燃料を流す、いわゆるウエツトタイ
プのものである。

ところで、最近において、自動車等に用いるガソリン
にアルコールを混合することがなされてきている。アル
コールはガソリンに較べて電気伝導性が大であるので、
ブラシ、コンミテータをアルコール分の多い燃料中に露
出させると、これらに電食が生じてしまう。そのため、
ブラシ、コンミテータを有していないブラシレスモータ
によつてポンプを駆動する必要が生じてきた。

ブラシレスモータ付き燃料ポンプにおいては、コント
ローラ部の半導体によつて発せられる熱を放散させるた
め、コントローラ部近くまで燃料を導き、この燃料でコ
ントローラ部を冷却する必要がある。しかし、コントロ
ーラ部内には電子部品が組み込まれているために、コン
トローラ部内には燃料を浸入させることはできず、コン
トローラ部をモータ部と分離しなければならなかつた。
このような構成は例えば特開昭58−26511号公報に開示
されている。

この特開昭58−26511号公報が開示するブラシレスモ
ータ付き燃料ポンプにおいては、コントローラ部がポン
プ部の反対側においてモータ部と連結されており、モー
タ部は、ロータとステータとを有し、コントローラ部内
には端子板が配置されている。コントローラ部内に燃料
が浸入しないようにするために仕切板が配置されてお
り、仕切板にはハーメチックシール部が設けられてい
て、これを通って接続線がステータのフィールド巻線に
端子板から通電するようにされている。

（発明が解決しようとする問題点） この種燃料ポンプは使用温度範囲が非常に広く（−40
゜〜＋80゜）、ブラシレスモータ付き燃料ポンプにおい
て接続線を通す仕切板のハーメチツクシール部のシール
効果を確実なものとするにはガソリン、アルコールに耐
える材料で接続線（銅）を被覆し、また、この被覆線を
通してシールするハーメチツクシールに用いる材料も同
じ理由により限定され、コスト高になると共に、シール
構造が非常に難しいものであつた。

（問題を解決するための手段） 本発明では、モータ部を中にしてポンプ部とコントロ
ーラ部とを配置して成るブラシレスモータ付き燃料ポン
プにおいて、軸線方向の一端に閉じた端壁を有し他端に
開口を有する非磁性体製のカップ状シール部材を、その
周壁が前記モータ部のロータとステータとの間に位置し
また前記端壁が前記コントローラ部に隣接して位置する
ように配置して前記ロータ側にのみ燃料が入るように構
成し、前記コントローラ部は半導体素子を備えた端子板
を含み、該半導体素子に連結して放熱板が設けられ、該
放熱板は前記端壁に隣接して配置されているように構成
した。

（作用） カツプ状シール部材はモータ部のステータとコントロ
ーラ部とをモータ部のロータから液密に分離し、燃料の
浸入を阻止するとともに、半導体素子が連結された放熱
板の熱をロータ内の燃料に伝達する。

（実施例） 第１図は本発明のブラシレスモータ付き燃料ポンプの
一実施例の縦断面図であり、第２図は本発明に用いられ
るカツプ状シール部材の一例の縦断面図である。

第１図に示すブラシレスモータ付き燃料ポンプは、モ
ータ部１を中にしてその両端側にポンプ部４及びコント
ローラ部２を配置し、これらを金属製の外筒３内に収容
するとともにこの外筒で互に結合させて成るものであ
る。ポンプ部４はトロコイドポンプから成り、ポンプの
インナーロータ５の中心孔には軸受６が圧嵌され、この
軸受を介してインナーロータ５はシヤフト７に回転自在
に取付けられている。シヤフト７の一端はポンプの外側
端板８の中心孔９に圧入されている。インナーロータの
周りでポンプの外側端板８と内側端板10との間にはイン
ナーロータ５とほぼ同じ厚み（軸方向寸法）を有する円
環状のスペーサ11が配置されてボルト12により両側の端
板8,10とともに一体に結合されてポンプのハウジング13
を構成している。内側端板10の中央にはシヤフト７の直
径よりもはるかに大きい内径を有する開口14が形成され
ている。この開口14よりも半径方向外方で、内側端板10
には軸方向の連通孔15が形成されてポンプ部４の内部と
モータ部１の内部とを連通させている。外側端板８には
ポンプ部４のハウジング13の内部と連通する吸入口16と
吐出口17とが設けられている。

インナーロータ５には軸受６の半径方向外方に爪係合
用の穴18が設けられ、この穴18には、シヤフト７上に回
転自在に取り付けられた中空なジヨイント19の一端から
突出する爪20が係合している。ジヨイント19の爪20が設
けられた端部は開口14に回転自在に受け入れられてい
る。ジヨイント19は、爪20とは反対側の端部に別の爪21
を有し、この別の爪21はモータ部１のロータ22の一端に
設けられた切欠き（図示せず）と係合してロータ22の回
転をジヨイント19に伝達するようになつている。

ロータ22は磁性体で成るヨーク23と、ヨーク23の外周
に固定されたマグネツト24とを有する。ヨーク23の軸線
方向の中心孔内には２個の軸受25,25が嵌着され、これ
らの軸受を貫通してシヤフト７が延びている。モータ部
１のステータ26にはフイールド巻線27が巻回されてい
る。

モータ部１のステータ26とロータ22はカツプ状シール
部材28により互いに液密に分離されている。より詳しく
は、カツプ状のシール部材28は、第２図に示すように、
ほぼ円筒状の周壁29と、この周壁29の一端31を閉じる端
壁30とを有し、周壁29の他端32が開口し、この開口端が
周壁29よりも大径となつた形状のもので、非磁性体の金
属（例えば、SUS）から成るものである。ステータ26と
ロータ22との間の環状の隙間の半径方向寸法は約1mmで
あるが、この隙間にシール部材28の周壁29が配置されて
おり、その開口端部32はポンプ部４の外側端板８の外周
面上に位置し、Ｏリング33を介して該端板８に対して液
密に接続している。そして、この大径の開口端部32の外
面に接して外筒３が延びている。端壁30は環状の隔壁42
により外筒３の内周面に対し同心的に保持されている。

カツプ状シール部材28のロータ22とステータ26との間
の周壁29は、エアギヤツプを増さないように薄く作られ
ている。図示の実施例においては周壁29の厚さは約0.5m
mである。シール部材28の端壁30の内面には軸穴34が形
成され、この軸穴にシヤフト７の他端が圧入されてシヤ
フト７を支持し、よつて、シヤフト７上のロータ22を支
持している。勿論、周壁29の外面はステータ26に接触し
ているが、ロータ22の外面は周壁29の内面から半径方向
内方に隔たりかつ該内面に対し同心的である。

モータ部１におけるエアギヤツフは小さい方がモータ
効率のうえから好ましく、通常のモータにおいては、こ
の寸法は0.5〜0.8mm程度になつている。本発明者等の実
験により、カツプ状シール部材28を挿入するためにモー
タ部１におけるステータ26とロータ22との間にエアギヤ
ツプの寸法を1mm程度にしていても、モータ効率は格別
に低下しないことが確認された。

金属製のカツプ状シール部材28がロータ22とステータ
26との間に介させれば、カツプ状シール部材28を横切る
磁束が刻々と変化することにより渦電流がカツプ状シー
ル部材28に流れて熱の発生、効率の低下等の悪影響が生
ずることが心配されたが、この点も本発明者等の実験に
より渦電流による悪影響は無視し得る程度のものである
ことが確認された。

カツプ状シール部材28の端壁30は、図示実施例では、
周壁29とは別体として作られた円盤状のもので、この端
壁30が周壁29の前記一端31に対して熔接されている。端
壁30の外側端面にはこの端壁30よりも面積の大きい金属
製の放熱板35がビス37で密着固定されており、この放熱
板35から軸方向外方に延びる突出部36にトランジスタ38
等の半導体素子が取り付けられている。トランジスタ38
は燃料ポンプの外筒３の他端を閉じるキヤツプ40に支持
された端子板39に電気的に連結され、端子板39は接続線
41を介してモータ部１にステータ26のフイールド巻線27
に接続されている。

次に作動について説明する。

燃料ポンプに図示しない電源から電流が供給されると
この電流はコントローラ部２のスイツチング作用により
順次切り替えられてからステータ26のフイールド巻線27
に流れ、これにより、ステータ26には回転磁界が形成さ
れ、この回転磁界によつて、マグネツト24を備えたロー
タ22が回転駆動され、ロータ22の回転がジヨイント19を
介してポンプ部１のインナーロータ５に伝達されてこの
ロータ５が回転し、これにより、ポンプ部４の外側端板
８に設けられている吸入口16からポンプ部４内に燃料が
吸入されかつインナーロータ５の回転により昇圧され、
吐出口17から吐き出される。この場合、ポンプ部４内の
燃料の１部はポンプ部４の内側端板10に設けられている
連通孔15を通つてモータ部１内に入るが、ステータ26は
カツプ状シール部材28によりロータ22側から液密に分離
されているので、ステータ26側には燃料が浸入すること
はなく、ロータ22の周りにのみ充満する。また、コント
ローラ部２もカツプ状シール部材28によりモータ部１の
ロータ22側から液密に分離されているので、コントロー
ラ部２の端子板39とモータ部１のフイールド巻線27とを
接続する接続線41は単なる空気中を延びているにすぎな
い。そして、トランジスタ38で発生した熱は放熱板35か
らカツプ状シール部材28の端壁30に伝達され、この端壁
30はモータ部１のロータ２側内に存在する燃料により冷
却される。

上述の実施例ではカツプ状シール部材28の端壁30の周
壁29とは別体に作られたものを熔接によつて周壁29に連
結してあるが、カツプ状シール部材28全体を一体に、例
えば深絞り加工により、形成することも可能である。

なお、カツプ状シール部材は非磁性体であつて、強度
を有し且つ耐熱性のある樹脂を用いて作つても良いし、
また、セラミツクで製作してもよい。ただ、比較的良好
な熱伝導性材料を用いるのが好ましいことは勿論であ
る。

（発明の効果） 非磁性体製のカツプ状シール部材28によりコントロー
ラ部２とモータ部１のステータ26とをモータ部１のロー
タ22側から液密に分離するとともに、ロータ22側にのみ
燃料が入るように構成したので、ハーメチツクシール等
の複数、困難なシールを施す必要がなくなり、製作が簡
単となりコスト低減をもたらす。更に、コントローラ部
２の半導体素子の放熱板をこのカツプ状シール部材28に
接続したから、放熱が確実に行なわれ、半導体素子が十
分に冷却される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料ポンプの一実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図に示すカツプ状シール部材の拡大縦
断面図である。 １……モータ部、２……コントローラ部、３……外筒、
４……ポンプ部、５……インナーロータ、７……シヤフ
ト、13……ポンプ部のハウジング、15……連通孔、16…
…吸入口、17……吐出口、19……ジヨイント、21……モ
ータ部のロータ、23……ヨーク、24……マグネツト、26
……ステータ、28……カツプ状シール部材、29……同周
壁、30……端壁、35……放熱板、38……トランジスタ、
39……端子板、40……キヤツプ、41……接続線、42……
隔壁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ部を中にしてポンプ部とコントロー
   ラ部とを配置して成るブラシレスモータ付き燃料ポンプ
   において、 軸線方向の一端に閉じた端壁を有し他端に開口を有する
   非磁性体製のカップ状シール部材を、その周壁が前記モ
   ータ部のロータとステータとの間に位置しまた前記端壁
   が前記コントローラ部に隣接して位置するように配置し
   て前記ロータ側にのみ燃料が入るように構成し、 前記コントローラ部は半導体素子を備えた端子板を含
   み、該半導体素子に連結して放熱板が設けられ、該放熱
   板は前記端壁に隣接して配置されていることを特徴とす
   るブラシレスモータ付き燃料ポンプ。