JP3972465B2

JP3972465B2 - 電動ポンプ

Info

Publication number: JP3972465B2
Application number: JP14991098A
Authority: JP
Inventors: 元也伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: JPH11343983A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターにより駆動される電動ポンプに関するもので、例えば、内燃機関の燃料噴射装置に燃料を供給する車両用燃料ポンプ等に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高さの低い燃料タンクへの搭載性を向上させるために、燃料ポンプの全長を短くしたものとして、特開昭６０−８１４８８号及び特開平２−２７７９８３号等が知られている。この種の燃料ポンプにおいては、モーターの円筒状のローターの内周側にポンプのアウターギアを設け、インナーギアをアウターギアに偏心した位置で内接させて収容することによりポンプの軸方向の寸法を短縮している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６０−８１４８８号においては、ローターがステーターの外側を回るアウターローター形式のものである。そのため、ポンプ部から吸入した燃料が、ローターの外周面と内周面との双方の面で接し、ローターが回転する際の流体抵抗が大きくなる。その結果、ローターを回転駆動させるための消費電力が大きくなる。
【０００４】
また、特開平２−２７７９８３号においては、ローターはその外周側で支持されて回転しているが、ローターの周速が最も大きい所で摺動するため、支持部において焼きつきを起こしやすい。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、ローターの内部をポンプとすることにより小型化した電動ポンプにおいて、消費電力を低減することを目的とする。
【０００５】
また、本発明では、ローターの支持部における焼きつきを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ステータコイル（９）が配置された円筒状のステータ（８、９、１０）と、前記ステータ（８、９、１０）の内側に所定の間隔をもって配置され、一端側に円筒状の窪み部（５ａ）を有する円筒状のローター（４）と、前記ローター（４）をその軸心で回転可能に支持するシャフト（１２）とを備え、前記窪み部（５ａ）の内側にポンプ部（３、４、５、５ｂ、１３、１３ａ）が形成されているという技術的手段を採用する。
【０００７】
これによると、ローター（４）に形成された円筒状の窪み部（５ａ）の内側にポンプ部（３、４、５、５ｂ、１３、１３ａ）が形成されているため、燃料ポンプの全長を短くすることができ、タンクの高さが低い燃料タンクにも搭載が可能となる。
また、ローター（４）は周速の小さい内周側で、シャフト（１２）によって支持されて回転しているため、支持摺動部での焼きつきを起こしにくい。
【０００８】
また、ローター（４）がステーター（８、９、１０）の内側を回るインナーローター形式のものであるため、ポンプ部（３、４、５、５ｂ、１３、１３ａ）から吸入される流体はローター（４）の外周面のみで接し、ローター（４）の内周面では接しない。これにより、ローター（４）が回転する際の流体抵抗を抑えることができ、ローター（４）の回転に要する電力を低減することができる。
【０００９】
また、窪み部（５ａ）の大きさを変えることにより、吐出量を変えることができるので、吐出量を大きくしたい場合にも、燃料ポンプの全長は拡張することなく、吐出量の大きい燃料ポンプを提供することができる。
さらに、請求項１に記載の発明では、前記ポンプ部（３、４、５、５ｂ、１３、１３ａ）は、前記窪み部（５ａ）の内周部に内歯（５ｂ）が形成されたアウターギア部（５、５ｂ）と、前記アウターギア部（５、５ｂ）の内側に収容され、前記内歯（５ｂ）に噛合するように外歯（１３ａ）が形成されたインナーギア（１３）とを有し、前記ローター（４）と前記インナーギア（１３）とは、前記シャフト（１２）によって、互いに偏心するように回転可能に支持され、前記内歯（５ｂ）が内周面に一体成形されることで、前記アウターギア部（５、５ｂ）が構成されているという技術的手段も採用する。
【００１０】
内歯（５ｂ）を有するアウタギア部（５、５ｂ）と外歯（１３ａ）を有するインナーギア（１３）とは、いわゆるトロコイドポンプを形成している。そのため、ポンプ効率の高い電動ポンプを得ることができる。
また、内歯（５ｂ）は窪み部（５ａ）の内周面に一体成形することにより、アウタギア部（５、５ｂ）の部品点数を少なくすることができ、構造が簡単になるとともに製造コストも低減することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明では、ローター（４）の軸方向の中心（Ｆ）は、ステーター（８、９、１０）の軸方向の中心（Ｅ）よりインナーギア（１３）側に位置しているという技術的手段を採用する。
【００１２】
これにより、ローター（４）の外周部に設けられている磁石（６）には、ステーター（８、９、１０）に近接する方向、すなわちインナーギア（１３）と反対側方向の磁力が作用する。そして、ローター（４）がインナーギア（１３）を押しつける荷重を軽減し、インナーギア（１３）のスラスト方向の摺動抵抗を低減することができる。これにより、ローター（４）を回転駆動させるための電力を低減することができる。
【００１３】
また、請求項１または請求項２に記載の電動ポンプは、請求項３に記載のように、車両の燃料タンク内に設置可能に構成されており、車両用燃料ポンプして好適である。
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
図１は本発明に係る燃料ポンプの断面図である。また、図２から図５はそれぞれ図１に示されたＡ−Ａ断面矢視図、Ｂ−Ｂ断面矢視図、Ｃ−Ｃ断面矢視図、Ｄ−Ｄ断面矢視図である。
【００１５】
燃料ポンプ１は、モーター部２とポンプ部３とから構成されている。
モーター部２には、マグネットローター４、ステーター構造体１０およびモーター駆動回路１６が備えられている。マグネットローター４は、鉄系の焼結金属からなる円筒状のローターコア５の外周にフェライト等からなるマグネット４が接着固定されたものである。そして、ローターコア５の貫通孔の両端から圧入固定された焼結合金等で成形された軸受７によってシャフト１２に回動可能に取り付けられる。
【００１６】
マグネットローター４の外周には、径方向に所定の間隔をもって円筒状のステーターコア８が配置されている。ステーターコア８のスロット８ａ内には、図３の紙面垂直方向に３相のステータコイル９が配置されている。そして、ステーターコイル９を保護するために、ステーターコア８及びステーターコイル９の全体を樹脂でモールドして、ステーター構造体１０を構成している。
【００１７】
ステータコア８の軸方向の中心Ｅとマグネットローター４の軸方向の中心Ｆとは、互いにずらされており、マグネットローター４が若干下になるように配置されている。
シャフトホルダー１１は、シャフト１２の上端を支持するものであり、その中央孔１１ａに、シャフト１２の上端が圧入固定されている。また、シャフトホルダー１１は、ステーター構造体１０の上端内側に圧入固定される。
【００１８】
シャフトホルダー１１の上部には、モーター駆動回路１６を内蔵する回路ホルダー１７が配置されている。回路ホルダー１７には、モーター駆動回路１６とステーターコイル９とを接続する中間端子１８がインサート成形されている。そして、回路ホルダー１７は、シャフトホルダー１１の上部の窪み部１１ｂに圧入固定されている。
【００１９】
有底円筒状のエンドカバー１５は、モーター駆動回路１６を覆うように、ステーター構造体１０の上端外側に圧入固定されている。エンドカバー１５の底部には、上方に向けて突出した吐出パイプ１５ａが形成されている。
ポンプ部３は、モーター部２の下部に設けられ、マグネットローター４、インナーギア１３及びポンプカバー１４で構成されている。すなわち、マグネットローター４は、モーター部２の構成要素となるとともに、ポンプ部３の構成要素ともなっている。
【００２０】
ローターコア５の下方端面には、有底円筒状の窪み部５ａが形成されている。そして、図４に示すように、窪み部５ａの内周面には、内歯５ｂが形成され、インナーギアポンプとしてのアウターギアを形成している。窪み部５ａの内側には、インナーギア１３が収容されている。インナーギア１３の外周には、内歯５ｂの数より歯数が１つ少ない外歯１３ａが形成され、内歯５ｂと噛み合っている。そして、インナーギア１３は，マグネットローター４に対して、中心が所定量だけ偏心した状態で、シャフト１２の偏心支持部１２ａによって回転可能に支持されている。
【００２１】
ポンプカバー１４は、ステーター構造体１０の下端内側に圧入されている。ポンプカバー１４には、吸入ポート１４ａ、吐出ポート１４ｂ、シャフト支持部１４ｃ及び燃料吸入口１４ｄが形成されている。シャフト支持部１４ｃは、ポンプカバー１４の上側の、インナーギア１３の偏心量対応させた位置に有底円筒状に穿設されている。そして、シャフト１２の下端は、シャフト支持部１４ｃによって支持されている。
【００２２】
吸入ポート１４ａは、シャフト支持部１４ｃを囲むように所定の範囲で穿設されている。この吸入ポート１４ａは、ポンプカバー１４に下方に突出して形成されている燃料吸入口１４ｄに連通している。また、吐出ポート１４ｂは、図５において吸入ポート１４ａと上下方向に概ね対称な位置に穿設される。吐出ポート１４ｂの穿設深さは、吸入ポート１４ａよりも小さく、燃料吸入口１４ｄには連通していない。
【００２３】
図示しない車載バッテリから電圧が印加され、図示しない給電端子を介してモーター駆動回路１６に電圧が印加される。モーター駆動回路１６からは、マグネットローター４の回転位置に応じてステーターコア８に巻回されたステーターコイル９の３相のうちの２相に通電される。すなわち、モーター部２は３相全波方式のモーターである。なお、マグネットローター４の回転位置は、ステーターコイル９に発生する誘起電圧を基に計算されている。
【００２４】
ステーターコイル９が通電されると、マグネットローター４が図４において時計回り方向に回転する。マグネットローター４が回転にすることにより、窪み部５ａの内周面に形成された内歯５ｂに噛み合った外歯１３ａを有するインナーギア１３も同方向に回転する。これにより、内歯５ｂと外歯１３ａとの間に形成された圧力室３ａは、順次時計回り方向に移動する。この時、マグネットローター４とインナーギア１３とは、偏心して設けられているため、圧力室３ａの容積は図４の上側では徐々に拡大し、下側では徐々に縮小する。これにより、吸入ポート１４ａから燃料が吸入され、吐出ポート１４ｂから吐出される。その燃料は、マグネットローター４の外周とステーター構造体１０の内周との間の内部空間２ａへ吐出される。そして、内部空間２ａに吐出された燃料は、エンドカバー１５に一体的に形成された吐出パイプ１５ａを通って図示しないエンジンへ送られる。
【００２５】
本発明では、ポンプ部３がマグネットローター４の内部に形成されるため、燃料ポンプの全長を短くすることができ、タンクの高さが低い燃料タンクにも搭載が可能となる。
また、本発明では、マグネットローター４の軸方向の中心は、ステーターコア８の軸方向の中心より若干下になるように配置されている。このように配置することにより、ローターコア５の外周に接着されたマグネット６には、ステーター構造体１０に近接する方向、すなわち図１の上方に磁力が作用する。そのため、マグネットローター４がインナーギア１３及びポンプカバー１４を押しつける荷重を軽減し、マグネットローター４のスラスト方向の摺動抵抗を低減することができる。
【００２６】
また、本発明は、マグネットローター４がステーター構造体１０の内側を回るインナーローター形式のものである。そのため、燃料はマグネットローター４の内周面では接することなく、マグネットローター４の外周面のみで接する。これにより、マグネットローター４が回転する際の流体抵抗を抑えることができ、マグネットローター４の回転に要する電力を低減することができる。
【００２７】
また、マグネットローター４は周速の小さい内周側で、シャフト１２によって支持されて回転している。そのため、周速が大きいマグネットローター４の外周側で支持されて回転しているものに比べて、支持摺動部での焼きつきを起こしにくい。
さらに、本発明では、マグネットローター４の一部分をポンプとして用いているため、窪み部５ａの大きさを変えることにより、吐出量を変えることができる。特に、吐出量を大きくしたい場合にも、燃料ポンプの全長は拡張することなく、吐出量の大きい燃料ポンプを提供することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、ローターコア５を鉄系の焼結金属で構成したが、電磁鋼板を積層したものを用いてもよい。この場合は、ローターコア５は内歯形状を有する部分と内歯形状のない部分との２種類の電磁鋼板を積層したものとなる。
また、ローターコア５の窪み部５ａに内歯５ｂを形成するのではなく、従来のもののように、円筒状に形成した窪み部５ａに内歯を有する円筒状アウターローターを圧入固定してもよい。
【００２９】
また、上記実施形態においては、車両用燃料ポンプに適用した例を説明したが、本発明は適用は上記に限定されることはなく、一般の電動ポンプに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる燃料ポンプの縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面矢視図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ断面矢視図である。
【符号の説明】
１…燃料ポンプ、２…モーター部、３…ポンプ部、
４…マグネットローター、５…ローターコア、５ａ…窪み部、５ｂ…内歯、
６…マグネット、８…ステーターコア、９…ステーターコイル、
１０…ステーター構造体、１２…シャフト、１３…インナーギア、
１３ａ…外歯。

Claims

ステータコイル（９）が配置された円筒状のステータ（８、９、１０）と、
前記ステータ（８、９、１０）の内側に所定の間隔をもって配置され、一端側に円筒状の窪み部（５ａ）を有する円筒状のローター（４）と、
前記ローター（４）をその軸心で回転可能に支持するシャフト（１２）とを備え、
前記窪み部（５ａ）の内側にポンプ部（３、４、５、５ｂ、１３、１３ａ）が形成されており、
前記ポンプ部（３、４、５、５ｂ、１３、１３ａ）は、前記窪み部（５ａ）の内周部に内歯（５ｂ）が形成されたアウターギア部（５、５ｂ）と、前記アウターギア部（５、５ｂ）の内側に収容され、前記内歯（５ｂ）に噛合するように外歯（１３ａ）が形成されたインナーギア（１３）とを有し、前記ローター（４）と前記インナーギア（１３）とは、前記シャフト（１２）によって、互いに偏心するように回転可能に支持され、
前記内歯（５ｂ）が内周面に一体成形されることで、前記アウターギア部（５、５ｂ）が構成されていることを特徴とする電動ポンプ。
前記ローター（４）の外周部には磁石（６）を備え、前記ローター（４）の軸方向の中心（Ｆ）は、前記ステーター（８、９、１０）の軸方向の中心（Ｅ）より前記インナーギア（１３）側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
請求項１または請求項２に記載の電動ポンプが、車両の燃料タンク内に設置可能に構成されていることを特徴とする車両用燃料ポンプ。