JP3978786B2 - 電動機およびそれを用いた燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動機およびそれを用いた燃料ポンプに関する。

電機子に巻回されているコイルと電気的に接続している複数のセグメントを回転方向に配置した整流子を用い、電機子の回転にともないブラシが順次各セグメントと接触することにより電機子に供給する駆動電流を整流する電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特公平７−８５６４２号公報

このような電動機において、電機子の回転にともないブラシからセグメントが離れるとき、コイルに蓄積された電磁エネルギーが放出されることによりブラシとセグメントとの間で放電が発生することがある。ブラシとセグメントとの間で放電が発生すると、ブラシおよびセグメントが放電摩耗を起こし、ブラシとセグメントとの電気的接触不良を引き起こす恐れがある。
本発明の目的は、ブラシおよびセグメントの放電摩耗を防止する電動機およびそれを用いた燃料ポンプを提供することにある。

請求項１から１１に記載の発明によると、整流子および電機子を含む回路にコンデンサが電気的に接続しているので、電機子の回転にともないコイルが放出する電磁エネルギーをコンデンサが一時的に蓄積しコイルの電磁エネルギーがブラシとセグメントとの間に急激に加わることを防止する。その結果、ブラシとセグメントとの間で放電が発生することを防止しブラシおよびセグメントの放電摩耗を防止できるので、ブラシとセグメントとの良好な電気的接触を維持できる。
また、コンデンサは、整流子の電機子側端面において、各コイルと対応しコイルと電気的に接続しているコイル端子間に位置するよう配置されているので、電機子側のコイル端子と干渉せずコイル端子の間にコンデンサを配置することにより、電動機の軸長を短縮できる。
また、セグメントおよびコンデンサを絶縁樹脂材でインサート成形しているので、一体の成形体となった整流子を電機子に容易に組み付けることができる。さらに、コイルと電気的に接続しているコイル端子の間に絶縁樹脂材で覆われたコンデンサ部分を合わせることにより、電動機の軸長を短縮できる。

ところで、急激な電磁エネルギーが加わることを防止する手法としてはバリスタを使用することが考えられるが、バリスタは抵抗体であるため常に短絡電流が流れてしまう。したがって、十分な電流を流そうとすると、効率が悪化するのはもちろん、発熱量増加が問題になってくる。これに対し請求項２記載の発明では、コンデンサにはブラシとセグメントが離れる瞬間のみコイルの電磁エネルギーが蓄積されるため、そのような問題は起きない。

請求項４記載の発明によると、コンデンサは、回転方向に隣接している２個のセグメントの端子と直接電気的に接続しているので、整流子とコンデンサとの配線が不要である。
請求項５記載の発明によると、径方向反対側に位置するセグメント同士の端子は直接電気的に接続している。したがって、径方向に向き合う端子同士を電気的に接続する配線が不要である。

請求項６記載の発明によると、整流子の電機子側にコンデンサを設置することによりコンデンサは整流子から電機子側に突出している。しかし、電機子の整流子側に形成される凹部にコンデンサが位置しているので、凹部にコンデンサを近づけることにより電動機の軸長を短縮できる。

請求項７記載の発明によると、回転方向に隣接するコイル間の整流子側に形成される凹部にコンデンサの周方向位置が対応している。コイルの間に形成される凹部にコンデンサを近づけることにより、電動機の軸長を短縮できる。

請求項８記載の発明によると、回転方向に設置した各ボビンに巻線を集中巻きしてコイルを形成している。複数のボビンに連続して巻線を巻回する分布巻きに比べ、集中巻きにすることによりボビン間で巻線が交差せず、ボビン毎の巻線の占積率を増加させることができ、その結果として、電動機を小型化あるいは高効率化することが容易に可能である。ここで巻線の占積率とは、巻回空間に占める巻線面積の割合である。占積率が増加すると、同一の巻回空間に巻回される巻線量が多くなる。

なお、上記のように巻線の占積率を増加させると、コイルのインダクタンスが増加し、各コイルが蓄積する電磁エネルギーは大きくなるので、ブラシとセグメントとの間で放電が発生しやすくなる。これに対して請求項８記載の発明では、上述したような放電が発生しやすい構成の電動機においても、コイルの電磁エネルギーをバイパスするコンデンサを設置することによって、ブラシとセグメントとの間に放電が発生することを防止できる。

請求項９記載の発明によると、電機子に巻回された各コイルはスター結線されている。スター結線では、その中性点を介して複数のコイルが直列に接続されるので、ブラシから各コイルに印加される電圧はデルタ結線に比べ低くなる。その結果として、各コイルに蓄積される電磁エネルギーを小さくでき、ブラシとセグメントとの間の放電をさらに低減できる。

請求項１０記載の発明によると、電動機の定格出力をＯ［Ｗ］、永久磁石の磁極対数をＰ、コンデンサの総静電容量をＣ［μＦ］とすると、０．０２×Ｏ×Ｐ＜Ｃ＜０．２×Ｏ×Ｐを満たすようにコンデンサの総静電容量を設定することにより、各コンデンサに適切な静電容量を設定してブラシとセグメントとの間の放電を防止できる。永久磁石の磁極対数は、（交互に極の異なる永久磁石の総数）／２である。
請求項１１記載の発明によると、請求項１から１０のいずれか一項記載の発明を用いているので、ブラシおよびセグメントの放電摩耗を防止し、ブラシとセグメントとの良好な電気的接触を維持できる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１０は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。ハウジング１２は吸入側カバー１４と吐出側カバー１９とをかしめ固定している。
ポンプケーシング１６は吸入側カバー１４とハウジング１２との間に挟持されている。吸入側カバー１４とポンプケーシング１６との間にＣ字状のポンプ流路１１０が形成されている。吸入側カバー１４およびポンプケーシング１６は、回転部材としてのインペラ２０を回転可能に収容しているケース部材である。吸入側カバー１４、ポンプケーシング１６およびインペラ２０はポンプ部を構成している。ポンプケーシング１６は、インペラ２０を収容するケース部材の電機子４０側の部材である。ポンプケーシング１６は、内周側で軸受部材２６を支持している。

円板状に形成されたインペラ２０の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。インペラ２０が電機子４０の回転によりシャフト４１とともに回転すると、インペラ２０の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路１１０の燃料が加圧される。インペラ２０の回転により吸入側カバー１４に形成された図示しない燃料吸入口からポンプ流路１１０に吸入された燃料タンク内の燃料は、ポンプケーシング１６の図示しない連通路から電機子４０の一方の軸方向端部側に位置するカバー９０側に吐出される。さらに燃料は、電機子４０の外周を通って整流子７０側に向かい、図示しない燃料吐出口を通り燃料ポンプ１０からエンジン側に吐出される。
４分の１の円弧状に形成されている永久磁石３０は、ハウジング１２の内周壁に円周上に４個取り付けられている。永久磁石３０は回転方向に極の異なる磁極を４個形成している。

電機子４０の他方の軸方向端部側に整流子７０が組み付けられ、電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部をカバー９０が覆っている。電機子４０の回転軸としてのシャフト４１は、ポンプケーシング１６と吐出側カバー１９とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材２６、２７により軸受けされている。

図３に示すように、電機子４０は、回転中央部に中央コア４２を有している。シャフト４１は中央コア４２に圧入されている。中央コア４２は断面六角形の筒状に形成されており、６面の各外周壁に回転軸方向に延びる凹部４４を有している。凹部４４は、半径方向外側に向かうにしたがい幅が狭くなっている。

６個の磁極コイル部５０は中央コア４２の外周に回転方向に設置されている。各磁極コイル部５０は、コイルコア５２、ボビン６０、およびボビン６０に巻線を集中巻きして形成されているコイル６２を有している。コイルコア５２およびボビン６０は特許請求の範囲に記載した電機子片を構成している。６個の磁極コイル部５０は同一構成であるので、図３において同一構成部分の符号を一部省略している。

図４に示すように、コイルコア５２は中央コア４２と別部材である。図３に示すように、コイルコア５２は、永久磁石３０と回転方向に沿って向き合っている外周部５４と、外周部５４から中央コア４２に向けて延びている板状のコイル巻回部５６とを有している。電機子４０のシャフト４１と直交する断面において、コイルコア５２はＴ字状に形成されている。外周部５４の外周面５５は滑らかな凸円弧状に形成されている。外周部５４の外周面５５と永久磁石３０の内周面３１とが回転方向に沿って形成する隙間の大きさは均一である。コイル巻回部５６は回転軸方向に延びる凸部５８を中央コア４２側に有している。凸部５８は中央コア４２側に向けて幅が広くなっている。回転軸方向の一方から凹部４４または凸部５８の一方に他方を挿入することにより凹部４４と凸部５８とは嵌合している。

ボビン６０は、外周部５４の外周面５５と凸部５８とを除きコイルコア５２を覆っている。ボビン６０は、回転方向に隣接するコイルコア５２の外周部５４同士を磁気的に絶縁している。シャフト４１と直交する断面およびシャフト４１を含む断面において、ボビン６０はコイル巻回部５６を挟み外周部５４側から中央コア４２側に向け幅が狭くなる台形状の巻回空間を形成している。この巻回空間に巻線を巻回することによりコイル６２を形成している。ボビン６０に巻線を巻回する代わりに、コイルコア５２の巻回部５６に直接巻線を巻回してコイル６２を形成してもよい。

図２に示すように、各コイル６２の整流子７０側の端部はコイル端子である端子６４と電気的に接続している。端子６４は各コイル６２の回転方向位置に対応しており、整流子７０側の端子７４と嵌合して電気的に接続している。コイル６２の整流子７０と反対側であるインペラ２０側の端部は端子６６と電気的に接続している。回転方向に連続して隣接している３個の端子６６は、端子６８により電気的に接続している。

整流子７０は一体に形成されたカセット式である。中央コア４２にシャフト４１を圧入した状態で、整流子７０の貫通孔７１にシャフト４１を挿入して電機子４０に整流子７０を組み付けるとき、整流子７０の電機子４０側に突出している端子７４の爪７４ａはそれぞれ電機子４０の端子６４に嵌合し端子６４と電気的に接続する。Ｃリング１００はシャフト４１に圧入されており、シャフト４１から整流子７０が抜けることを防止する。
整流子７０は回転方向に設置された６個のセグメント７２を有している。セグメント７２は例えばカーボンで形成されており、セグメント７２同士は、空隙および絶縁樹脂材７６により電気的に絶縁されている。

各セグメント７２は中間端子７３を介し端子７４と電気的に接続している。中間端子７３および端子７４は特許請求の範囲に記載した「端子」を表している。絶縁樹脂材７６は、セグメント７２（後述するブラシ８０、８２との摺動面を除く）、中間端子７３、端子７４（先端部を除く）および後述するコンデンサ７８をインサート成形によって一体化し、これにより整流子７０が構成されている。整流子７０が電機子４０とともに回転することにより、各セグメント７２は順次ブラシ８０、８２（図１０参照）と接触する。ブラシ８０は＋側、ブラシ８２は−側（アース側）である。吐出側カバー１９に圧入されている端子７９、ブラシ８０、セグメント７２、中間端子７３、端子７４、端子６４を通り電機子４０のコイル６２に電力が供給される。永久磁石３０、電機子４０、整流子７０およびブラシ８０、８２は直流電動機を構成している。

整流子７０の中間端子７３および端子７４の構成について図１に基づいて詳細に説明する。図１の（Ａ）は絶縁樹脂材７６を除いた状態、図１の（Ｂ）は絶縁樹脂材７６をモールドした後の整流子７０の状態を示しており、図１の（Ｂ）の符号７８は、絶縁樹脂材７６に覆われているコンデンサ７８の位置を示している。

図１の（Ａ）に示すように、端子７４はセグメント７２との間に中間端子７３を挟持しており、中間端子７３を介してセグメント７２と電気的に接続している。中間端子７３は整流子７０の径方向内側に延びている。端子７４の数はセグメント７２と同数の６個である。各端子７４は電機子４０の端子６４に嵌合する爪７４ａを有している。６個の端子７４のうち隣接せず回転方向に交互に位置する３個の端子７４は、同じ回転方向に延びる弧状の結線プレート７４ｂを有している。各結線プレート７４ｂの先端は中間端子７３側に突出している。各結線プレート７４ｂは互いに干渉しないように結線プレート７４ｂの延伸側に位置する端子７４の径方向内側を通り、径方向反対側に向き合う中間端子７３と結線プレート７４ｂの先端部が電気的に直接接続している。これにより、径方向反対側に向き合うセグメント７２同士は電気的に接続されている。コンデンサ７８は箱状に形成されており、箱の一面に端子が露出している。コンデンサ７８は、整流子７０の反整流面側（ブラシ８０の接触面とは反対側）、すなわち、電機子４０側の面に設けられている。コンデンサ７８の端子は、回転方向に隣接する端子７４に直接ろう付けされ電気的に接続している。

図１の（Ａ）に示す絶縁樹脂材７６を除いた状態の整流子７０を各部材毎に分解した状態を図５に示す。セグメント７２に突起７２ａが形成されており、突起７２ａが中間端子７３に形成されている嵌合孔７３ａに嵌合することにより、セグメント７２と中間端子７３とは結合している。各中間端子７３には、嵌合孔７３ａを挟んで外周側に突起７３ｂが形成されている。結線プレート７４ｂと結合する中間端子７３には、嵌合孔７３ａの内周側に突起７３ｃが形成されている。各端子７４の爪７４ａ側に嵌合孔７４ｃが形成されており、結線プレート７４ｂの先端に嵌合孔７４ｄが形成されている。突起７３ｂが嵌合孔７４ｃと嵌合し、突起７３ｃが嵌合孔７４ｄと嵌合することにより、中間端子７３と端子７４とは結合する。

以上説明したセグメント７２、中間端子７３、端子７４およびコンデンサ７８の結合により、図１０に示すように、整流子７０において、セグメントＳ１とセグメントＳ４、セグメントＳ２とセグメントＳ５、セグメントＳ３とセグメントＳ６は電気的に接続されている。また、回転方向に隣接するセグメント７２はコンデンサ７８により接続されている。図１０において、ａ１、ｂ１、ｃ１、ａ２、ｂ２、ｃ２は回転方向にこの順で電機子４０に設置されているコイル６２を表し、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は回転方向にこの順で整流子７０に設置されているセグメント７２を表している。

図６および図７に示すように、絶縁樹脂材７６で覆われたコンデンサ７８（図６の符号７８は、絶縁樹脂材７６に覆われているコンデンサ７８の位置を示している）の回転方向位置は、回転方向に隣接するコイル６２間の整流子７０側に形成される凹部３００と対応している。また、コンデンサ７８は、回転方向に隣接する端子６４の間、ならびに電機子４０側の端子６４と嵌合する整流子７０側の端子７４の爪７４ａの間に位置している。図６は、整流子７０を電機子４０側から、電機子４０を整流子７０側から見た斜視図である。図７は電機子４０を整流子７０側から見た図である。さらに、図８の（Ａ）および図９の（Ａ）の断面位置におけるコンデンサ７８の位置を図８の（Ｂ）および図９の（Ｂ）に示す。回転方向に隣接する端子６４の間である凹部３００にコンデンサ７８を近づけて絶縁樹脂材７６でモールドされた整流子７０およびコンデンサ７８の一体成形体を電機子４０に組み付けることにより、整流子７０および電機子４０を有する電動機の軸長を短縮できる。また、整流子７０およびコンデンサ７８が樹脂モールドされ一体成形体を構成しているので、電機子４０に容易に組み付けることができる。
本実施形態では回転方向に隣接するコイル６２の間に整流子７０側に形成される凹部３００にコンデンサ７８の回転方向位置を合わせたが、電機子４０の整流子７０側に形成されるのであれば、どのような凹部にコンデンサ７８の回転方向位置を合わせてもよい。

ここで、電動機、つまり燃料ポンプ１０の定格出力をＯ［Ｗ］、永久磁石３０の磁極対数をＰ、コンデンサ７８の総静電容量をＣ［μＦ］とすると、Ｃは次式（１）を満たすように設定される。永久磁石３０の磁極対数は（永久磁石３０の総数）／２である。
０．０２×Ｏ×Ｐ＜Ｃ＜０．２×Ｏ×Ｐ・・・（１）

例えば、定格出力Ｏが２０〜３０Ｗである場合、第１実施形態の燃料ポンプ１０ではＰは（永久磁石３０の総数）／２＝２であるから、６個のコンデンサ７８の総静電容量Ｃが満たす範囲は、式（１）より０．８〜１．２＜Ｃ＜８〜１２となる。
コイル６２の整流子７０側の端部とセグメント７２、ならびにコイル６２の整流子７０と反対側の端部同士は電気的に接続している。コイル６２の整流子７０と反対側の端部はスター結線の中性点２００を形成している。つまり、図１１に示すように、スター結線された３個のコイル６２は並列に結線されている。

図２に示すように、カバー９０は電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部を覆っているので、燃料中を回転する電機子４０の抵抗が低減する。カバー９０はシャフト４１周囲の中央部に凹部９２を有している。軸受部材２６およびポンプケーシング１６の一部は凹部９２内に位置している。Ｃリング１０２はシャフト４１に圧入されており、シャフト４１からカバー９０が抜けることを防止する。

図１２に示すように、電機子４０の回転にともないセグメント７２からブラシ８０が離れるとき、コイル６２に蓄積された電磁エネルギーがセグメント７２とブラシ８０との間で流れ、セグメント７２とブラシ８０との間で放電が発生する恐れがある。第１実施形態では、コンデンサ７８が回転方向に隣接するセグメント７２の端子７４と電気的に接続しているので、セグメント７２からブラシ８０が離れるときには、コイル６２に蓄積された電磁エネルギーはコンデンサ７８に一時的に蓄積される。したがって、コイル６２から放出される電磁エネルギーが急激にセグメント７２とブラシ８０との間に加わることを防止する。その結果、セグメント７２からブラシ８０が離れても、セグメント７２とブラシ８０との間に放電が発生しないので、セグメント７２およびブラシ８０の放電摩耗を防止できる。したがって、セグメント７２とブラシ８０との良好な電気的接触を維持できる。セグメント７２とブラシ８０とが接触しているときは、コイル６２からの電流がセグメント７２を介してブラシ８０に流れる。

第１実施形態では、コイル６２をスター結線したことにより、コイル６２に印加される電圧が後述する第２実施形態のデルタ結線に比べ小さくなる。コイル６２に蓄積される電磁エネルギーが小さくなるので、式（１）を満たす範囲内でコンデンサ７８の静電容量を小さくすることができる。

また第１実施形態では、整流子７０にコンデンサ７８を設置しセグメント７２の端子７４にコンデンサ７８を電気的に直接接続したが、コイル６２とセグメント７２とが形成する回路に接続し、コイル６２に蓄積される電磁エネルギーを一時的に蓄積できるのであれば、コンデンサ７８を設置し接続する位置はどこでもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１３および図１４に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第２実施形態において、回転方向に隣接する３個のコイル６２はデルタ結線により並列に接続されている。第１実施形態に示したスター結線に比べコイル６２に印加される電圧が高いので、コイル６２が蓄積する電磁エネルギーは大きい。したがって、電磁エネルギーを蓄積するコンデンサ１２０の静電容量は、式（１）を満たす範囲内で第１実施形態のコンデンサ７８よりも大きくなることがある。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による整流子を図１５に示す。第１実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第３実施形態の整流子１３０は、セグメント７２側の第１成形体１４０と、図１５では図示されていない後述するコンデンサ２６０側の第２成形体１５０とを有している。第１成形体１４０の各部材は絶縁樹脂材１４２により支持され、第２成形体１５０の各部材は絶縁樹脂材１５２により支持されている。整流子１３０の整流子端子の一部である爪１３２は、第１成形体１４０の後述する端子２３２の爪２３４と、第２成形体１５０の後述する端子２５４の爪２５５とを溶接で電気的に接続したものである。各セグメント７２はスリット１４４により絶縁されており、各セグメント７２の整流面側に燃料膜切り用の溝１４５が形成されている。

次に、整流子１３０の製造方法について、図１６から図２０に基づいて説明する。まず第１成形体１４０の製造方法について説明する。
第１成形体１４０を形成する各母材を図１６に示す。各母材２１０、２２０、２３０はセグメント７２毎に切断される前の状態を示している。符号２１０はセグメント７２のセグメント母材を示している。符号２２０は、図１５では絶縁樹脂材１４２に覆われて図示されていないが第１実施形態の中間端子７３に相当する中間端子の中間母材を示している。符号２３０は端子２３２の端子母材を示している。第１端子である中間端子および端子２３２と、後述する第２端子である端子２５４とは整流子端子を構成している。中間母材２２０および端子母材２３０は第１端子母材を構成している。中間母材２２０から形成される中間端子の形状、ならびに端子母材２３０から形成される端子２３２の形状は、第１実施形態の中間端子７３および端子７４と異なるが、互いの電気的接続ならびにセグメント７２との電気的接続は第１実施形態と同じである。中間母材２２０は円板状の薄肉部２２２と、セグメント７２毎に配置された厚肉部２２４とを有している。端子母材２３０の各端子２３２は、環状帯２４０により互いに結合している。端子母材２３０の板厚は、第１実施形態の端子７４の板厚よりも薄く、ほぼ半分である。

（結合工程）
セグメント母材２１０に突起７２ａが形成されており、突起７２ａが中間母材２２０に形成されている嵌合孔２２２ａに嵌合することにより、セグメント母材２１０と中間母材２２０とは結合する。中間母材２２０の嵌合孔２２２ａを挟んで外周側の厚肉部２２４に突起２２４ａが形成されている。端子２３２の結線プレート２３５と結合する薄肉部２２２の箇所には、嵌合孔２２２ａの内周側に突起２２２ｂが形成されている。端子母材２３０の各端子２３２の爪２３４側に嵌合孔２３２ａが形成されており、結線プレート２３５の先端に嵌合孔２３２ｂが形成されている。突起２２４ａが嵌合孔２３２ａと嵌合し、突起２２２ｂが嵌合孔２３２ｂと嵌合することにより、中間母材２２０と端子母材２３０とは結合する。

（第１成形工程）
図１６に示すセグメント母材２１０と中間母材２２０と端子母材２３０とを結合した構造体を図１７に示す。この構造体に絶縁樹脂材１４２を充填し、絶縁樹脂財１４２によりセグメント母材２１０と中間母材２２０と端子母材２３０とを支持する。
（切断工程）
プレス加工により環状帯２４０を切断しながら端子２３２の爪２３４を折り曲げる。次に、絶縁樹脂材１４２による支持状態を保持しつつ、セグメント母材２１０の整流面側から中間母材２２０の薄肉部２２２までスリット１４４を形成し、セグメント７２毎に切断する。スリット１４４は、例えば周囲に刃を有する薄い円板を回転してセグメント母材２１０および中間母材２２０を切断することにより形成される。さらに、各セグメント７２の整流面に燃料膜切り用の溝１４５を形成する。溝１４５はスリット１４４よりも浅い。この後、セグメント７２の整流面側を研磨し、図１８に示す第１成形体１４０が完成する。セグメント７２毎に中間母材２２０および端子母材２３０を切断して形成された中間端子および端子２３２は第１端子を構成する。

次に、第２成形体１５０の製造方法について説明する。
第２端子母材としての端子母材２５０は、第２端子としての端子２５４と各端子２５４の内周側に位置し各端子２５４を結合している円板部２５２とを有している。端子２５４は、爪２５５とかしめ部２５６とを有している。端子母材２５０の板厚は、第１実施形態の端子７４の板厚よりも薄く、ほぼ半分である。コンデンサ２６０は、コンデンサ本体２６２と、コンデンサ本体２６２から延出している可撓端子としてのリード線２６４とを有している。

（第１接続工程）
図２０の（Ａ）に示すように、コンデンサ２６０のリード線２６４を端子母材２５０のかしめ部２５６に挟み込んで熱かしめを行い、端子母材２５０の端子２５４とコンデンサ２６０とを電気的に接続する。そして、図１９に示す二点鎖線２７０の内周側をプレス等により打ち抜いて除去し、端子母材２５０を端子２５４毎に切断する。コンデンサ２６０は、周方向に隣接する端子２５４同士を１組おきに接続する。したがって、６個の端子２５４に対し３個のコンデンサ２６０を使用している。

（第２成形工程）
図２０の（Ａ）に示すように、コンデンサ２６０のリード線２６４を端子２５４のかしめ部２５６で熱かしめし端子２５４毎に切断した構造体に絶縁樹脂材１５２を充填し、端子２５４およびコンデンサ２６０を支持することにより第２成形体１５０が完成する。
（第２接続工程）
次に、図１８に示す第１成形体１４０と図２０の（Ｂ）に示す第２成形体１５０とを爪２３４と爪２５５とが重なるように結合する。そいて、爪２３４と爪２５５とを溶接することにより爪２３４と爪２５５とを電気的に接続する。これにより、整流子１３０が完成する。

このようにして形成した整流子１３０とコイル６２との電気的接続を図２１および図２２に示す。コンデンサ２６０の数が６個から３個に減少している以外は、第１実施形態の図１０および図１１と同一である。つまり、第３実施形態では第１実施形態と同様にコイル６２がスター結線されている。したがって、燃料ポンプの定格出力Ｏ、コンデンサ２６０の総静電容量Ｃ、および永久磁石の磁極対数Ｐが第１実施形態と同じであれば、式（１）より、各コンデンサ２６０の静電容量を第１実施形態のコンデンサ７８の２倍にすればよい。

第３実施形態による整流子１３０の製造方法では、セグメント７２側の第１成形体１４０と、コンデンサ２６０側の第２成形体１５０とをそれぞれ別々に成形してから結合し整流子１３０を製造する。したがって、切断工程においてセグメント母材２１０および中間母材２２０を切断しセグメント７２毎に分割するときの振動がコンデンサ２６０と端子２５４との電気的接続箇所に加わらない。したがって、コンデンサ２６０と端子２５４との電気的接続を保持できる。さらに、コンデンサ２６０がコンデンサ端子として可撓性を有するリード線２６４を用いているので、絶縁樹脂材１５２を充填したのち絶縁樹脂材１５２が冷却するときの収縮力、あるいは温度変化による絶縁樹脂材１５２の膨縮力がコンデンサ２６０に加わっても、リード線２６４が変形することによりリード線２６４と端子２５４との電気的接続箇所に加わる力が低減する。したがって、コンデンサ２６０のリード線２６４と端子２５４との電気的接続を保持できる。

以上説明した本発明の上記複数の実施形態では、コイル６２に蓄積された電磁エネルギーをコンデンサが一時的に蓄積しブラシ８０とセグメント７２との間に急激に電磁エネルギーが加わることを防止するので、セグメント７２とブラシ８０との間に放電が発生しない。セグメント７２およびブラシ８０が放電摩耗しないので、セグメント７２とブラシ８０との良好な電気的接触を維持できる。

上記複数の実施形態では、電機子４０のシャフト４１と直交する断面において、ボビン６０が形成する巻回空間は、外周部５４側から中央コア４２側に向けて幅が狭くなる台形状に形成されている。回転方向に隣接する磁極コイル部５０同士の間に殆ど隙間を形成せずに電機子４０を構成できるので、電機子４０が占有する空簡を効率よく使用し、ボビン６０に巻線を巻回できる。したがって、巻線の巻数を増やすことができる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、永久磁石３０が形成する磁極の数を４極、磁極コイル部５０の数を６としたが、これ以外にも、永久磁石が形成する磁極の数は２極または４極以上の偶数であればよく、また、磁極コイル部の数についても６以外の数でもよい。なお、磁極コイル部の数は永久磁石が形成する磁極の数よりも多いことが望ましい。さらに、磁極コイル部の数は永久磁石が形成する磁極の数よりも２個多い偶数であることが望ましい。

また、上記複数の実施形態では、本発明を集中巻きの電動機に適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、分布巻きの電動機に適用してもよい。
また、上記複数の実施形態では、ポンプ部の回転部材としてのインペラ２０が回転することにより燃料タンクから燃料を吸入する吸入力を発生した。インペラ以外にも、ポンプ部の回転部材としてギアポンプ等の構成を採用することは可能である。

また、上記複数の実施形態では、本発明を燃料ポンプに適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の電動機に適用可能である。
また、上記複数の実施形態では、６個または３個のコンデンサをセグメント７２間に跨るように設けているが、コンデンサの設置数はこれに限らず、少なくとも１個あればよい。

上記第３実施形態では、第２成形体１５０に用いたコンデンサ２６０のリード線２６４は可撓性を有しているが、本発明では、第３実施形態においてコンデンサ本体の表面にコンデンサ端子を設け、このコンデンサ端子と端子２５４とをはんだ付けしてもよい。また、可撓性を有するリード線をコンデンサ端子とするコンデンサを用いるのであれば、セグメント側とコンデンサ側とでそれぞれ別々に成形体を形成せず、絶縁樹脂材を充填してセグメント母材、整流子端子母材およびコンデンサを一度に絶縁樹脂財で支持してもよい。

本発明の第１実施形態による整流子を電機子側からみた斜視図であり、（Ａ）は絶縁樹脂材を除いた状態、（Ｂ）は絶縁樹脂材のモールド後の状態を示している。 第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。 図２のIII −III 線断面図である。 （Ａ）は組付前の中央コアおよび外周コアを示す説明図であり、（Ｂ）は組付後の中央コアおよび外周コアを示す説明図である。 絶縁樹脂材を除いた整流子を各部材に分解した斜視図である。 整流子と電機子との組み付けを説明する斜視図である。 電機子を整流子側から見た図であり、コンデンサの設置位置を示している。 （Ａ）は電動機をブラシ側から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）は電動機をブラシ側から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 第１実施形態におけるコイルおよびコンデンサの結線を示す模式的説明図である。 第１実施形態におけるコイルおよびコンデンサの結線を示す回路図である。 放電時の電流の流れを示す回路図である。 第２実施形態におけるコイルおよびコンデンサの結線を示す模式的説明図である。 第２実施形態におけるコイルおよびコンデンサの結線を示す回路図である。 本発明の第３実施形態による整流子を示す斜視図であり、（Ａ）は整流面側から見た図であり、（Ｂ）は電機子側から見た図である。 第１成形体の製造工程を示す分解斜視図である。 樹脂充填前の第１成形体を示す斜視図である。 第１成形体を示す斜視図である。 第２成形体の製造工程を示す分解斜視図である。 （Ａ）は樹脂充填前の第２成形体を示す斜視図であり、（Ｂ）は樹脂充填後の第２成形体を示す斜視図である。 第３実施形態におけるコイルおよびコンデンサの結線を示す模式的説明図である。 第３実施形態におけるコイルおよびコンデンサの結線を示す回路図である。

符号の説明

１０ 燃料ポンプ、２０ インペラ（回転部材、ポンプ部）、４０ 電機子（電動機）、４１ シャフト（回転軸、電機子）、６４ 端子（コイル端子）、７０、１３０ 整流子（電動機）、７２ セグメント、７３ 中間端子、７４ 端子、７４ｂ、２３５ 結線プレート、７６、１４２、１５２ 絶縁樹脂材、７８、２６０ コンデンサ（電動機）、
８０、８２ ブラシ、１３２ 爪（整流子端子）、１４０ 第１成形体、１５０ 第２成形体、２１０ セグメント母材、２２０ 中間母材（第１端子母材）、２３０ 端子母材（第１端子母材）、２３２ 端子（第１端子、整流子端子）、２５０ 端子母材（第２端子母材）、２５４ 端子（第２端子、整流子端子）、２６２ コンデンサ本体、２６４ リード線（可撓端子）、３００ 凹部

Claims (11)

1. 燃料ポンプに使用される電動機において、
   周上に設置され交互に極の異なる複数の磁極を形成する永久磁石と、
   前記永久磁石の内周側に回転可能に設置され、回転方向に複数設けられた電機子片、各電機子片に巻回されたコイル、および各コイルに対応したコイル端子をそれぞれ有している電機子と、
   前記電機子に巻回されたコイルと電気的に接続しているセグメントを回転方向に複数配置し、回転方向に隣接するセグメント同士が互いに電気的に絶縁されている整流子と、
   前記電機子の回転により各セグメントと順次接触するブラシと、
   前記整流子の前記電機子側端面に前記セグメントとともに絶縁樹脂材でインサート成形され、前記コイル端子と軸方向に隙間を介した状態で前記コイル端子間に位置するよう配置されて前記整流子および前記電機子を含む回路と電気的に接続し、前記電機子の回転にともない前記コイルが放出する電磁エネルギーを一時的に蓄積し、前記ブラシと前記セグメントとの間で放電が発生することを防止するコンデンサと、
   を備えることを特徴とする電動機。
2. 前記セグメントと前記ブラシとが接触しているときは、前記コイルからの電流が前記セグメントを介して前記ブラシへと流れ、前記セグメントから前記ブラシが離れる際には、前記コイルが放出する電磁エネルギーを前記コンデンサが一時的に蓄積することを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 前記コンデンサは前記整流子に設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電動機。
4. 前記整流子は各セグメントとそれぞれ電気的に接続している複数の端子を有し、前記コンデンサは回転方向に隣接している少なくとも２個の前記各端子と直接電気的に接続していることを特徴とする請求項３記載の電動機。
5. 前記セグメントは偶数であり、前記整流子は各セグメントと電気的に接続している端子を有し、径方向反対側に位置している前記端子同士は直接電気的に接続していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の電動機。
6. 前記電機子は前記整流子側に凹部が形成されており、
   前記コンデンサは、前記整流子の前記電機子側に突出するように設置されているとともに、前記凹部に位置していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の電動機。
7. 回転方向に隣接する前記コイル間の前記整流子側に形成される凹部に前記コンデンサの回転方向位置が対応していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電動機。
8. 前記電機子は、回転方向に複数のボビンを設置し、各ボビンに巻線を集中巻きしてコイルを形成していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の電動機。
9. 前記電機子に巻回された各コイルはスター結線されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の電動機。
10. 前記電動機の定格出力をＯ［Ｗ］、前記永久磁石の磁極対数をＰ、前記コンデンサの総静電容量をＣ［μＦ］とすると、０．０２×Ｏ×Ｐ＜Ｃ＜０．２×Ｏ×Ｐであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の電動機。
11. 請求項１から１０のいずれか一項記載の電動機と、
    前記電機子の回転駆動力により燃料タンクから燃料を吸入する吸入力を発生するポンプ部と、
    を備えることを特徴とする燃料ポンプ。

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