(57)【要約】【課題】小型の燃料ポンプを提供する。【解決手段】燃料ポンプ１０のモータ部１３は、永久磁石４０の内周側に電機子５０を回転自在に設置して構成されている。電機子５０のロータコア５２は、磁性鋼板を積層して形成されている。ロータコア５２は回転方向に複数の磁極コア５３を形成しており、各磁極コア５３にコイル６０が巻回されている。ロータコア５２の軸方向両端には、軸方向両端以外の磁性鋼板５４よりも板厚の厚い磁性鋼板５６が積層されている。磁性鋼板５６は、整流子７０側およびポンプケース２２側に向けて外周側をプレス加工等により折り曲げて形成した鍔部５７を磁極コア５３毎に有している。コイル６０は、整流子７０の外周側面７７と鍔部５７との間に巻回されている。ベアリング２４を支持するポンプケース２２の軸受部２３は、電機子５０の凹部１００と径方向に重なり、軸方向に向けて電機子５０の内部に入り込んでいる。【選択図】図１
2007321570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を昇圧するポンプ部と、
周方向に交互に異なる磁極を形成する磁石と、
前記磁石の内周側に設置され、ロータコアおよび前記ロータコアに巻回されたコイルを有し、回転することにより前記ポンプ部を駆動する電機子と、
前記電機子の一方の軸方向端部に設置され、前記コイルに供給される電流を整流する平板状の整流子と、
を備え、
前記ロータコアは、前記整流子側の軸方向端部の外周側に、前記整流子側に延びている整流子側鍔部を有し、
前記整流子の外周側面と前記整流子側鍔部との間に前記コイルは巻回されている燃料ポンプ。
【請求項２】
前記整流子の前記外周側面は、前記整流子側鍔部の内周面よりも径方向内側に位置している請求項１に記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
前記整流子の前記外周側面と前記整流子側鍔部との間隔は前記コイルの巻線径よりも大きい請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
前記ロータコアは軸方向に積層された磁性板材により形成されており、前記整流子側の軸方向端の前記磁性板材の外周側が折れ曲がって前記整流子側鍔部は形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記ポンプ部は、前記電機子により回転駆動される回転部材と、前記回転部材を回転自在に収容するケース部材とを有し、
前記ロータコアは、前記ケース部材側の軸方向端部の外周側に、前記ケース部材側に延びているケース側鍔部を有し、
前記ケース側鍔部と前記ケース部材との間に前記コイルは巻回されている請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
回転部材および回転部材を回転自在に収容するケース部材を有し、前記回転部材の回転により燃料を昇圧するポンプ部と、
周方向に交互に異なる磁極を形成する磁石と、
前記磁石の内周側に設置され、ロータコアおよび前記ロータコアに巻回されたコイルを有し、回転することにより前記回転部材を回転駆動する電機子と、
を備え、
前記ロータコアは、前記ケース部材側の軸方向端部の外周側に、前記ケース部材側に延びているケース側鍔部を有し、
前記ケース側鍔部と前記ケース部材との間に前記コイルは巻回されている燃料ポンプ。
【請求項７】
前記ケース部材側の前記コイルの外周側は前記コイルの前記電機子の回転軸側よりも高さが低くなっており、前記電機子の前記ケース部材側の前記回転軸の周囲に凹部が形成されており、前記回転軸を軸受けする前記ケース部材の軸受部は、前記凹部と径方向に重なっている請求項５または６に記載の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子の回転によりポンプ部を駆動し燃料を昇圧する燃料ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ポンプは、例えば燃料タンク内に収容されるインタンク式のように、設置スペースの制約の点から小型化することが求められている。特許文献１では、整流子を平板状にすることにより、整流子に対して電機子と軸方向反対側にブラシを設置し、燃料ポンプの外径を小径化しようとしている。
また、特許文献２のように、電機子のロータコアの軸方向端部の外周側を折り曲げると、電機子の外周側に設置される永久磁石とロータコアとの間に流れる磁束量を、電機子の軸長を延ばすことなく増加することができる。つまり、燃料ポンプのモータ部の軸長が同じであれば、モータ部のトルクが増加する。一方、モータ部に要求されるトルクが同じであれば、モータ部の軸長を短縮し、燃料ポンプの軸長を短縮できる。
【０００３】
ここで、特許文献２のように整流子が円筒状に形成されている場合、整流子を小径化し、整流子の径方向外側にブラシを設置する構成を採用できる。この構成によれば、軸方向端部の外周側を折り曲げたロータコアの鍔部と円筒状の整流子の外周側面との間に、コイルを巻回するスペースを容易に確保できる。
しかしながら、特許文献１のような平板状の整流子と、特許文献２のように軸方向端部の外周側を折り曲げたロータコアとを組み合わせて燃料ポンプを小型化する場合、整流子とロータコアとの間にコイルを巻回するスペースを確保することが困難である。また、平板状の整流子と外周側を折り曲げたロータコアとの間にコイルを巻回するスペースを確保するために整流子とロータコアとの間の軸方向の距離を長くすると、燃料ポンプの軸長が長くなるという問題が発生する。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７６３０４号公報
【特許文献２】特開２００１−３５２７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、小型の燃料ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１から５に記載の発明では、整流子とロータコアとの軸方向の距離を長くすることなく、整流子の外周側面とロータコアの整流子側鍔部との間にコイルを巻回している。また、ロータコアの軸方向端部の外周側が整流子側に延びているので、モータ部の軸長が同じであれば、電機子の外周側に設置されている磁石とロータコアとの間に流れる磁束量は増加する。つまり、モータ部の軸長を長くすることなく、モータ部のトルクが増加する。一方、モータ部に要求されるトルクが同じであれば、モータ部の軸長を短縮し、燃料ポンプを小型化できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、整流子の外周側面が整流子側鍔部の内周面よりも径方向内側に位置しているので、整流子とロータコアとの軸方向の距離を長くすることなく、整流子の外周側面と整流子側鍔部との間にコイルの巻回スペースを容易に確保できる。
請求項４に記載の発明では、プレス加工等により、磁性板材の外周側を折り曲げて整流子側鍔部を容易に形成できる。
【０００８】
請求項５および６に記載の発明では、ロータコアのケース部材側の軸方向端部の外周側が、ポンプ部のケース部材側に延びているので、モータ部の軸長が同じであれば、電機子の外周側に設置されている磁石とロータコアとの間に流れる磁束量は増加する。つまり、モータ部の軸長を長くすることなく、モータ部のトルクが増加する。一方、モータ部に要求されるトルクが同じであれば、モータ部の軸長を短縮し、燃料ポンプを小型化できる。
【０００９】
請求項７に記載の発明では、ケース部材側のコイルの外周側よりもコイルの電機子の回転軸側の高さを低くして巻回することにより、電機子のケース部材側の回転軸周囲に凹部が形成されており、この凹部と、電機子の回転軸を軸受けするケース部材の軸受部が径方向に重なっている。つまり、ケース部材の軸受部が軸方向に向けて電機子の内部に入り込んでいるので、燃料ポンプの軸長を短縮し、燃料ポンプを小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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１に示す。燃料ポンプ１０は、例えば二輪または四輪車両等の図示しない燃料タンク内に収容されるインタンク式のタービンポンプである。燃料ポンプ１０は、燃料タンクから吸入した燃料を昇圧しエンジン側に供給する。
【００１１】
燃料ポンプ１０は、ポンプ部１２と、ポンプ部１２を駆動するモータ部１３とを備えている。ハウジング１４は、ポンプ部１２およびモータ部１３のハウジングを兼ねており、軸方向両端部でエンドカバー１６およびポンプケース２０をそれぞれかしめている。ハウジング１４がポンプケース２０をかしめることにより、ポンプケース２２はポンプケース２０と段部１５との間に挟持されている。
【００１２】
ポンプ部１２は、ポンプケース２０、２２、およびインペラ３０を有しているタービンポンプである。ポンプケース２０、２２は、回転部材としてのインペラ３０を回転自在に収容するケース部材である。ポンプケース２０には、ポンプ通路２０２に燃料を吸入するための吸入口２００が形成されている。ポンプ通路２０２は、ポンプケース２０、２２とインペラ３０との間にＣ字状に形成されている。円板状に形成されたインペラ３０の外周縁部には回転方向に複数の羽根溝が形成されている。インペラ３０が電機子５０の回転によりシャフト５８とともに回転すると、回転方向前方の羽根溝から回転方向後方の羽根溝に向けて燃料が流出、流入を多数繰り返すことにより、燃料は旋回流となってポンプ通路２０２で昇圧される。ポンプケース２０に設けた空気抜き孔２０４は、ポンプ通路２０２の燃料中に含まれる空気を燃料ポンプ１０の外に排出するためのものである。
【００１３】
インペラ３０の回転により吸入口２００から吸入された燃料は、インペラ３０の回転によりポンプ通路２０２で昇圧され、ポンプケース２２に設けられた図示しない吐出口からモータ部１３側に圧送される。モータ部１３側に圧送された燃料は、永久磁石４０と電機子５０との間の燃料通路２０６を通り、エンドカバー１６に設けられた吐出口２０８からエンジン側に供給される。吐出口２０８には逆止弁９０が収容されており、この逆止弁９０が吐出口２０８から吐出された燃料の逆流を防止している。
【００１４】
モータ部１３は、永久磁石４０、電機子５０、および整流子７０等から構成されている。永久磁石４０は、円弧状に形成されており、ハウジング１４の内周壁に周方向に２個取り付けられている。そして、永久磁石４０は、電機子５０と向き合う内周側に、周方向に交互に極の異なる磁極を形成している。電機子５０は、永久磁石４０の内周側に設置されている。電機子５０は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成されたロータコア５２と、ロータコア５２の各磁極コア５３に巻回されたコイル６０とから構成されている。図１に二点鎖線で示されている電機子５０の軸方向両端部のスペースは、コイル６０が巻回されているスペースを示している。
【００１５】
図１から図３に示すように、ロータコア５２の軸方向両端には、軸方向両端以外の磁性鋼板５４よりも板厚の厚い磁性鋼板５６が積層されている。図２は、絶縁樹脂材６２を充填する前の電機子５０の状態を示し、図３は、絶縁樹脂材６２を充填する前の整流子７０を除いたコイル巻回前と巻回後のロータコア５２の状態を示している。実際には、コイル６０は、ロータコア５２に整流子７０を組付けた状態で巻線を巻回して形成される。
【００１６】
磁性鋼板５６は、整流子７０側およびポンプケース２２側に向けて外周側をプレス加工等により折り曲げて形成した鍔部５７を磁極コア５３毎に有している。整流子７０側の磁性鋼板５６に形成した鍔部５７は、特許請求の範囲に記載した整流子側鍔部に相当し、ポンプケース２２側の磁性鋼板５６に形成した鍔部５７は、特許請求の範囲に記載したケース側鍔部に相当する。
【００１７】
図１に示すように、電機子５０の回転軸であるシャフト５８は、軸方向両端部でベアリング２４、２６に軸受けされている。ベアリング２４、２６は、ポンプケース２２、ベアリングホルダ１８にそれぞれ支持されている。
コイル６０は、ロータコア５２に巻線を巻回して形成されており、充填された絶縁樹脂材６２により固定されている。ポンプケース２２側のコイル６０の高さは、外周側よりもシャフト５８側が低くなっているので、絶縁樹脂材６２充填した状態で、電機子５０のポンプケース２２側のシャフト５８の周囲に凹部１００が形成されている。ベアリング２４を支持するポンプケース２２の軸受部２３は、凹部１００と、図１のＬ１で示す長さで径方向に重なっている。つまり、軸受部２３は、軸方向に向けて電機子５０の内部に入り込んでいる。また、整流子７０側のコイル６０の高さは、鍔部５７よりも低くなっている。
【００１８】
整流子７０は、円板状に形成されており、電機子５０のインペラ３０と反対側の軸方向端部に組み付けられている。整流子７０は、回転方向に設置された複数のセグメント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、端子７４によりコイル６０と電気的に接続されている。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。整流子７０の軸方向両端面を除く外周側面７７は、中心のシャフト５８側に向かうにしたがい磁性鋼板５６に近づくテーパ面を有している。整流子７０の外周側面７７と磁性鋼板５６の鍔部５７との間隔Ｌ２は、コイル６０の巻線径よりも大きい。また、整流子７０の外周側面７７は、鍔部５７の内周面より径方向内側に位置している。
【００１９】
ポンプ端子８０は、エンドカバー１６に圧入されている。ポンプ端子８０から、図示しないブラシ、整流子７０を通り、電機子５０のコイル６０に駆動電流が供給される。そして、セグメント７２の電機子５０と軸方向反対側の端面とブラシとが順次摺動することにより、コイル６０に供給される駆動電流が整流される。
【００２０】
チョークコイル８２は、ブラシと直列に接続され、整流子７０の各セグメント７２とブラシとが順次摺動するときに発生する電気雑音を低減する。
以上説明した第１実施形態では、電機子５０のロータコア５２の軸方向両端の磁性鋼板５６の外周側に、軸方向に向かって整流子７０側およびポンプケース２２側に延びる鍔部５７をそれぞれ形成しているので、電機子５０の外周側に設置されている永久磁石４０とロータコア５２との間に流れる磁束量が増加する。したがって、モータ部１３の軸長を長くすることなく、同じ供給電力でモータ部１３のトルクが増加する。つまり、モータ部１３のモータ効率が向上する。
【００２１】
ここで、燃料ポンプ１０のモータ部１３に供給する駆動電流をＩ、印加する電圧をＶ、モータ部１３のトルクをＴ、モータ部１３の回転数をＮ、燃料ポンプ１０が吐出する燃料圧力をＰ、燃料吐出量をＱとすると、（モータ効率）＝（Ｔ×Ｎ）／（Ｉ×Ｖ）、（ポンプ効率）＝（Ｐ×Ｑ）／（Ｔ×Ｎ）で表される。そして、（燃料ポンプの効率）＝（モータ効率）×（ポンプ効率）＝（Ｐ×Ｑ）／（Ｉ×Ｖ）である。したがって、モータ部１３のモータ効率が向上すると、燃料ポンプ１０の効率が向上する。
【００２２】
一方、モータ部１３に要求されるトルクが同じであれば、モータ部１３の軸長を短縮し、燃料ポンプ１０を小型化できる。
また、ポンプケース２２の軸受部２３と電機子５０のポンプケース２２側のシャフト５８周囲の凹部１００とが径方向に重なっており、ポンプケース２２の軸受部２３が軸方向に向かって電機子５０の内部に入り込んでいるので、燃料ポンプ１０の軸長をさらに短縮し、燃料ポンプ１０を小型化できる。
【００２３】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２、第３実施形態を図４、図５にそれぞれ示す。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
図４に示す第２実施形態では、円板状に形成された整流子１１０の外周側面１１２は、中心のシャフト５８側に向かうにしたがい磁性鋼板５６に近づく階段状に形成されている。そして、外周側面１１２は鍔部５７の内周面よりも径方向内側に位置しており、外周側面１１２と鍔部５７との間隔Ｌ２はコイル６０の巻線径よりも大きい。
【００２４】
図５に示す第３実施形態では、円板状に形成された整流子１２０の外周側面１２２は、テーパ状および階段状に形成されておらず、シャフト５８の軸方向に沿っている。そして、外周側面１２２は鍔部５７の内周面よりも径方向内側に位置しており、外周側面１２２と鍔部５７との間隔Ｌ２はコイル６０の巻線径よりも大きい。
【００２５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ロータコア５２の軸方向両端の磁性鋼板５６の両方に鍔部５７を形成した。これに対し、ロータコアの軸方向両端のいずれか一方の磁性鋼板にだけ鍔部を形成してもよい。また、磁性鋼板を積層してロータコアを構成するのではなく、例えば磁性材の焼結等により一体にロータコアを成形し、このロータコアの少なくとも一方の軸方向両端部の外周側に上記実施形態の鍔部５７に相当する鍔部を設けてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、整流子側のコイル６０の高さは、磁性鋼板５６の鍔部５７よりも低くしている。これに対し、整流子側のコイル６０の高さを、磁性鋼板５６の鍔部５７より高くしてもよい。
また、上記実施形態では、ポンプケース２２の軸受部２３が電機子５０の凹部１００と径方向に重なり、ポンプケース２２の軸受部２３が軸方向に向けて電機子５０の内部に入り込んでいる。これに対し、ポンプケース２２の軸受部２３が軸方向に向けて電機子５０の内部に入り込まず、軸受部２３が電機子５０と径方向に重ならない構成でもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の燃料ポンプを示す断面図。
【図２】電機子および整流子を示す斜視図。
【図３】（Ａ）はコイル巻回前のロータコアを示す斜視図、（Ｂ）はコイル巻回後の整流子を除いたロータコアを示す斜視図。
【図４】第２実施形態によるコイルの巻回スペースを示す断面図。
【図５】第３実施形態によるコイルの巻回スペースを示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１０：燃料ポンプ、１２：ポンプ部、１３：モータ部、２０、２２：ポンプケース（ケース部材）、３０：インペラ（回転部材）、４０：永久磁石、５０：電機子、５２：ロータコア、５６：磁性鋼板、５７：鍔部、５８：シャフト（回転軸）、６０：コイル、７０、１１０、１２０：整流子、７７、１１２、１２２：外周側面、１００：凹部
【図１】
2007321570.tif 000003
【図２】
2007321570.tif 000004
【図３】
2007321570.tif 000005
【図４】
2007321570.tif 000006
【図５】
2007321570.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月31日(2006.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記ケース部材側の前記コイルの外周側よりも前記コイルの前記電機子の回転軸側の高さは低くなっており、前記電機子の前記ケース部材側の前記回転軸の周囲に凹部が形成されており、前記回転軸を軸受けする前記ケース部材の軸受部は、前記凹部と径方向に重なっている請求項５または６に記載の燃料ポンプ。