JP5459563B2 - ブラシレスモータ - Google Patents
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Description
また、複数の渡り線は凸部同士の間に押し込まれているに過ぎず、脱落を防止するための構成を有していない。そのため、例えば後工程で渡り線を樹脂モールドするときの射出圧等によって、渡り線が位置決め部材から脱落するおそれがあった。その結果、渡り線の脱落による損傷や短絡等の不具合を招くおそれがあった。
ステータは、周方向に複数のティース部が形成されるコア、コアに巻回される巻線、及び、コアと巻線とを絶縁しつつ保持するインシュレータを有する。そして、巻線への通電が制御されることにより回転磁界を生じる。
ロータは、ステータに径内方向から対向し周方向に交互に異なる磁極を有し、ステータに生じる回転磁界によって回転する。
ステータは、複数のステータエレメントが軸方向に積層されて構成される。
複数のステータエレメントは、渡り線を軸方向に保持する渡り線保持部を構成するガイド突起が形成される。そして、少なくとも一部の渡り線保持部は、互いに異なるステータエレメントに形成されるガイド突起の組合せによって構成される。
これにより、渡り線保持部は、周方向にバランス良く形成される。
ステータは、周方向に複数のティース部が形成されるコア、コアに巻回される巻線、及び、コアと巻線とを絶縁しつつ保持するインシュレータを有する。そして、巻線への通電が制御されることにより回転磁界を生じる。
ロータは、ステータに径内方向から対向し周方向に交互に異なる磁極を有し、ステータに生じる回転磁界によって回転する。
ステータは、複数のステータエレメントが軸方向に積層されて構成される。
複数のステータエレメントは、渡り線を保持する渡り線保持部を設けている。
渡り線保持部は、軸方向に隣り合う一方のステータエレメントが渡り線の径方向の内側を保持し、他方のステータエレメントが渡り線の径方向の外側を保持する。
渡り線保持部は、軸方向に隣り合う一方のステータエレメントに形成された凸部が渡り線の軸方向の一方側を保持し、他方のステータエレメントの連結部が渡り線の軸方向の他方側を保持する。
これにより、渡り線は、渡り線保持部によってさらに軸方向に保持されるため、渡り線の脱落による損傷や短絡等をより確実に防止することができ、信頼性を一層向上することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるブラシレスモータを用いた燃料ポンプについて、図1〜図14を参照して説明する。
燃料ポンプ1は、図1の下部に示す吸入口61から燃料タンク(図示しない)内の燃料を吸入し、図1の上部に示す吐出口78から内燃機関に吐出する。燃料ポンプ1は、モータ部3とポンプ部4とに大別され、外郭がハウジング19、ポンプカバー60、カバーエンド40等から構成される。以下の燃料ポンプ1の説明では、図1の上側を「吐出口78側」、図1の下側を「吸入口61側」と表す。
ポンプカバー60は、ハウジング19の吸入口61側の端部を塞いでいる。ポンプカバー60は、ハウジング19の吸入口61側の端部の縁が内側へ加締められることにより、ハウジング19の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。
カバーエンド40は、外周縁部に形成された突き当て部47(図4参照)がハウジング19の段部18に当接することで、ハウジング19に対して軸方向に位置決めされる。
カバーエンド40の内側には、ロータ50側に筒状に突出する筒部42が中心軸上に形成されている。筒部42の内側には、軸受55が嵌め込まれている。
ステータ10は、円筒状を呈し、ハウジング19の内側に収容されている。ステータ10は、コア11、インシュレータ21、巻線30および端子331、332、333等を有している。コア11は、鉄等の磁性材料で形成される。インシュレータ21は、コア11をインサートして樹脂モールドすることにより形成され、巻線30とコア11とを絶縁する。なお、コア11の内壁面、すなわちロータ50に対向する面は、樹脂モールドされず、金属面が露出している。
また本実施形態では、ステータ10は、3つのステータエレメントが組み合わされて構成されている。この詳細については後述する。
巻線30が巻回されたインシュレータ21は、さらに樹脂モールド部16によって一体に樹脂成形される。樹脂モールド部16の外周縁部に形成された突き当て部17(図4参照)がハウジング19の段部18に当接することで、ステータ10はハウジング19に対して軸方向に位置決めされる。
なお、図4に示すように、ステータ10の突き当て部17とカバーエンド40の突き当て部47とは、周方向にずらして配置されている。
また、互いに隣接するコア要素111〜116のティース部13同士の間に、軸方向に貫通する6個のスロット14が形成される。
ここで、図1の図示について補足する。図1は、図2および図3のI−I断面図であるから、図1の左半分は、コイル322が巻かれたコア要素112の断面を示し、図1の右半分は、コイル325が巻かれたコア要素115の断面を示している。
シャフト52は、ロータ50の中心軸上に形成された軸穴51に圧入固定されており、ロータ50とともに回転する。
ポンプカバー60は、図1の下方に開口する筒状の吸入口61を有している。吸入口61の内側には、ポンプカバー60を板厚方向に貫く吸入通路62が形成されている。
ポンプカバー60とステータ10との間には、ポンプケーシング70が略円板状に設けられている。ポンプケーシング70の中心部には、ポンプケーシング70を板厚方向に貫く穴71が形成されている。ポンプケーシング70の穴71には、軸受56が嵌め込まれている。軸受56は、カバーエンド40に嵌め込まれた軸受55と共に、シャフト52の軸方向両側を回転可能に支持している。これにより、ロータ50およびシャフト52は、カバーエンド40およびポンプケーシング70に対し回転可能となっている。
本実施形態では、このように2経路の燃料通路が形成されているため、特に大流量時の圧力損失を低減することができる。
まず、電気的な構成である巻線30の結線について、図5、図6を参照して説明する。
図5に示すように、本実施形態では、ステータ10の磁気回路を形成する3相巻線30はデルタ結線されており、各相の端子間には2つのコイルが直列接続されている。
具体的には、W相端子331とV相端子332との間に、W相第1コイル321、渡り線311、W相第2コイル324および渡り線312がこの順に直列接続されている。
また、V相端子332とU相端子333との間に、V相第1コイル322、渡り線313、W相第2コイル325および渡り線314がこの順に直列接続されている。
また、U相端子333とW相端子331との間に、U相第1コイル323、渡り線315、U相第2コイル326および渡り線316がこの順に直列接続されている。
図7、図9に示すように、本実施形態のステータ10は、3つのステータエレメント101、102、103が組み合わされて構成されている。詳しくは図10〜図12に示すように、ステータエレメント101はW相のコア要素111、114を含み、ステータエレメント102はV相のコア要素112、115を含み、ステータエレメント103はU相のコア要素113、116を含む。
環状被覆部22は、コア11の環状部12を被覆し、ティース被覆部23は、コア11のティース部13を被覆する。ティース被覆部23には巻線30が巻回され、コイル321〜326を形成する。コイル321〜326の間には、コイル同士を周方向に接続し、またはコイルと端子とを接続する渡り線311〜316が配線される。なお、図7、図8では視方向から見える渡り線にのみ符号を付して示している。
以下のステータエレメント101、102、103の説明では、図7〜図14の上側を「(軸方向の)端子側」、図7〜図14の下側を「(軸方向の)反端子側」と表す。
中央環部24は、コア11の径方向の内側であって軸方向の端子側に設けられる。中央環部24と壁部231とは連結部28によって連結される。
例えば図11(b)に示すように、ステータエレメント102の渡り線保持部25は、第1ガイド突起263と第2ガイド突起264とから構成される。第1ガイド突起263と第2ガイド突起264とは、周方向に交互に配置されている。
また、図12(b)に示すように、ステータエレメント103の渡り線保持部25は、第1ガイド突起265と第2ガイド突起266とから構成される。
反端子側(図の下方)のステータエレメントに設けられた第1ガイド突起263および第2ガイド突起264は、周方向に交互に配置され渡り線317を保持する。端子側(図の上方)のステータエレメントに設けられた第1ガイド突起265および第2ガイド突起266は、周方向に交互に配置され渡り線318を保持する。さらに、互いに異なるステータエレメントに形成されるガイド突起263とガイド突起265、及びガイド突起264とガイド突起266との組合せによって渡り線保持部25が構成される。
ここで、ガイド突起263とガイド突起265、及びガイド突起264とガイド突起266は、それぞれ周方向の同じ位置に配置される。
すなわち、渡り線317を保持するためのガイド突起と渡り線318を保持するためのガイド突起とが完全に独立して設けられる。この場合、渡り線317と渡り線318との間隔H2は、図13(a)、(b)における間隔H1よりも長くなる。
なお、図13(d)に示すように、ガイド突起363〜366が周方向に連続して形成される場合でも、間隔H2は図13(c)と同様になる。
加えて、各ステータエレメントの渡り線保持部25を構成する第1ガイド突起および第2ガイド突起は周方向に交互に配置されるため、渡り線保持部25は、周方向にバランス良く形成される。
さらに、渡り線31は、ステータエレメント101の中央環部241に形成された凸部272によって軸方向の反端子側が保持される。また、渡り線31は、ステータエレメント101と軸方向に隣り合うステータエレメント102の連結部28によって軸方向の端子側が保持される。
第2実施形態の燃料ポンプについて、図15を参照して説明する。
第2実施形態の燃料ポンプ2は、第1実施形態の燃料ポンプ1に対し、吐出口78の手前の吐出通路77内に逆止弁部80が設けられている点のみが異なり、それ以外の点は実質的に同一である。実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
吐出通路77内に、棒状の弁部材81および支持部材83が設けられる。支持部材83は、吐出通路77内の吐出口78側に固定され、弁部材81の一方の端部を摺動可能に支持している。これにより、弁部材81は、吐出通路77内を軸方向に往復移動可能に支持される。また、弁部材81の他方の端部は、半球面状に形成され、吐出通路77の途中に形成される弁座82に当接可能である。
インペラ65の回転が減速または停止し、吐出通路77内の燃料の圧力が通路部材内の燃料の圧力以下になると、吐出通路77の弁部材81は、弁座82に当接し、閉弁する。これにより、通路部材内の燃料が燃料ポンプ1に逆流することを防止する。よって、例えば内燃機関の停止時に燃料が通路部材内に維持されるため、再始動性が良好となる。
(ア)上記実施形態のブラシレスモータは3相巻線がデルタ結線される(図5参照)。これに対し、その他の実施形態では3相巻線がスター結線されてもよい。また、3相に限らず、例えば2相のブラシレスモータであってもよい。さらに、3相の場合、3相電力のU相、V相、W相に対応する端子やコイル等のレイアウトは、上記実施形態のレイアウトに限らない。
(エ)モータ部3のステータ10以外の構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、ロータ50の磁極は、鉄心53の周囲に別に設けられる形態に限らず、鉄心自体が着磁されることにより形成されてもよい。
以上、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施することができる。
3 ・・・モータ部(ブラシレスモータ)、
4 ・・・ポンプ部、
10 ・・・ステータ、
101〜103・・・ステータエレメント、
11 ・・・コア、
111〜116・・・コア要素、
12 ・・・環状部、
13 ・・・ティース部、
14 ・・・スロット、
19 ・・・ハウジング、
21 ・・・インシュレータ、
231 ・・・壁部、
24、241〜243・・・中央環部、
25 ・・・渡り線保持部、
263、265・・・ガイド突起、第1ガイド突起、
262、264、266・・・ガイド突起、第2ガイド突起、
272 ・・・凸部、
28 ・・・連結部、
30 ・・・巻線、
31、311〜316・・・渡り線(巻線)、
32、321〜326・・・コイル(巻線)、
331〜333・・・端子、
40 ・・・カバーエンド、
50 ・・・ロータ、
52 ・・・シャフト、
65 ・・・インペラ。
Claims (4)
- 周方向に複数のティース部が形成されるコア、前記コアに巻回される巻線、及び、前記コアと前記巻線とを絶縁しつつ保持するインシュレータを有し、前記巻線への通電が制御されることにより回転磁界を生じるステータと、
前記ステータに径内方向から対向し周方向に交互に異なる磁極を有し、前記ステータに生じる回転磁界によって回転するロータと、
を備え、
前記巻線は、複数の前記ティース部に巻回される複数のコイルと、前記コイル同士の間を周方向に接続する複数の渡り線とを含み、
前記ステータは、複数のステータエレメントが軸方向に積層されて構成され、
複数の前記ステータエレメントは、前記渡り線を軸方向に保持する渡り線保持部を構成するガイド突起が形成され、少なくとも一部の前記渡り線保持部は、互いに異なる前記ステータエレメントに形成される前記ガイド突起の組合せによって構成されることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記ステータエレメントは、前記渡り線の軸方向の一方側に形成される第1ガイド突起、及び前記渡り線の軸方向の他方側に形成される第2ガイド突起が周方向に交互に配置されることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 周方向に複数のティース部が形成されるコア、前記コアに巻回される巻線、及び、前記コアと前記巻線とを絶縁しつつ保持するインシュレータを有し、前記巻線への通電が制御されることにより回転磁界を生じるステータと、
前記ステータに径内方向から対向し周方向に交互に異なる磁極を有し、前記ステータに生じる回転磁界によって回転するロータと、
を備え、
前記巻線は、複数の前記ティース部に巻回される複数のコイルと、前記コイル同士の間を周方向に接続する複数の渡り線とを含み、
前記ステータは、複数のステータエレメントが軸方向に積層されて構成され、
複数の前記ステータエレメントは、前記渡り線を保持する渡り線保持部を設けており、
前記渡り線保持部は、軸方向に隣り合う一方の前記ステータエレメントが前記渡り線の径方向の内側を保持し、他方の前記ステータエレメントが前記渡り線の径方向の外側を保持することを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記ステータエレメントは、前記コイルの前記ティース部への巻回位置を径内方向からガイドする壁部、前記渡り線保持部が形成される中央環部、及び、前記壁部と前記中央環部とを連結する連結部を有し、
前記渡り線保持部は、軸方向に隣り合う一方の前記ステータエレメントに形成された凸部が前記渡り線の軸方向の一方側を保持し、他方の前記ステータエレメントの前記連結部が前記渡り線の軸方向の他方側を保持することを特徴とする請求項3に記載のブラシレスモータ。
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