(57)【要約】【課題】回転子のシャフトに固定されている永久磁石又はコイルがシャフトから分離することによる不具合の発生を防止する電動機を提供する。【解決手段】回転子５０はシャフト５２と永久磁石５４を有している。シャフト５２の径方向の外周には溝部１０２が形成されている。そして溝部１０２の底部には、綾目状のローレット溝１０４が形成されている。溝部１０２とローレット溝１０４は、シャフト５２の外周の全周に渡って形成されている。永久磁石５４は、ＰＰＳ、ＰＯＭ等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んだ複合材料のインサート成形により、シャフト５２の溝部１０２とローレット溝１０４とにより構成される凹部１００を覆っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と前記固定子の内周側に回転自在に設置されている回転子とを備え、
前記回転子は、外周壁に凹部を有しているシャフトと、樹脂又は樹脂を含む複合材料の射出成形により前記凹部を覆っている樹脂部とを有している、
ことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記凹部は前記外周壁の全周に設けられている、
請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記シャフトは小径部を有し、
前記凹部は、前記小径部により形成される段部と、前記小径部の外周壁に形成されているローレットとを有する、
請求項１又は２に記載の電動機。
【請求項４】
前記ローレットは綾目状ローレットである、
請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
固定子と前記固定子の内周側に回転自在に設置されている回転子とを備え、
前記回転子は、外周壁に凸部を有しているシャフトと、樹脂又は樹脂を含む複合材料の射出成形により前記凸部を覆っている樹脂部とを有している、
ことを特徴とする電動機。
【請求項６】
前記凸部は前記外周壁の全周に設けられている、
請求項５に記載の電動機。
【請求項７】
前記凸部は前記シャフトの径方向に突出する突出部を有する、
請求項５又は６に記載の電動機。
【請求項８】
前記樹脂部は、樹脂と磁性材料とを含む複合材料で形成されている永久磁石である、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項９】
前記回転子は、前記樹脂部に取り付けられている永久磁石をさらに有する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項１０】
前記回転子は、前記樹脂部に取り付けられ、通電制御されることにより回転方向に磁極が切り替わるコイルをさらに有する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、特に燃料ポンプに用いる電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性材料と樹脂の複合材料の射出成形により形成された永久磁石を回転子の磁界発生手段として備える電動機が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されている電動機では、永久磁石に設けた円筒形の通孔にシャフトを挿入して、永久磁石をシャフトに固定している。しかしながら、永久磁石の経年変化等により通孔が変形すると、永久磁石とシャフトとの結合強度が低下し、永久磁石がシャフトから分離するおそれがある。また、上述した永久磁石と同様にしてシャフトに固定した樹脂製の部材に永久磁石又はコイルを取り付けている電動機では、永久磁石又はコイルが樹脂製の部材とともにシャフトから分離するおそれがある。このように永久磁石やコイルがシャフトから分離すると、永久磁石やコイルがシャフトの軸方向に移動したり、永久磁石又はコイルがシャフトに対して相対的に回転することにより、シャフトに永久磁石又はコイルに生じるトルクを適正に伝達できなくなる等の不具合が発生する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６８８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、回転子のシャフトに固定されている永久磁石又はコイルがシャフトから分離することによる不具合の発生を防止する電動機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】
【０００５】
請求項１から４に記載の発明では、射出成形によりシャフトの凹部を覆うようにシャフトの外周壁に樹脂部を形成している。凹部によりシャフトと樹脂部との接触面積が増大するため、樹脂部とシャフトとの結合強度が高まる。これにより、樹脂部がシャフトから分離することを防止できる。また、このように形成された樹脂部はシャフトの凹部と嵌合しているため、樹脂部がシャフトから分離したとしても、樹脂部がシャフトに対して相対的に回転したり、シャフトの軸方向に移動することを防止できる。樹脂部は、例えば樹脂と磁性材料との複合材料で形成された永久磁石や、永久磁石又はコイルが取り付けられてシャフトとともに回転子をなす樹脂製の部材である。すなわち、射出成形によりシャフトの凹部を覆うように樹脂部を形成することにより、永久磁石又はコイルがシャフトから分離することによる不具合の発生を防止することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、シャフトの外周壁の全周に凹部が形成されているので、樹脂部とシャフトとの結合強度を効果的に高めることができる。すなわち、永久磁石又はコイルがシャフトから分離することによる不具合の発生を確実に防止することができる。
【０００７】
請求項３および４に記載の発明では、凹部は、シャフトの小径部により形成されている段部と、シャフトの小径部の外周壁に形成されているローレットとを有する。ここで平目状ローレットや綾目ローレットや斜めローレット等の一般的なローレットのローレット溝は、シャフトの周方向に対して所定角度をなして密に形成されている。したがって、樹脂部がローレットと嵌合することにより、樹脂部がシャフトに対して相対的に回転することを効果的に防止できる。さらに、樹脂部が段部と嵌合することにより、樹脂部がシャフトの軸方向に移動することを防止できる。すなわち、永久磁石又はコイルがシャフトに対して相対的に回転することも、シャフトの軸方向に移動することも防止することもできる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、シャフトの外周壁に綾目状ローレットが形成されている。綾目状ローレットのローレット溝はシャフトの軸に対して傾斜しているため、綾目状ローレットと樹脂部とが嵌合することにより、永久磁石又はコイルがシャフトに対して相対的に回転することも、シャフトの軸方向に移動することも防止することができる。
【０００９】
請求項５から７に記載の発明では、射出成形によりシャフトの凸部を覆うようにシャフトの外周壁に樹脂部を形成している。凸部によりシャフトと樹脂部との接触面積が増大するため、樹脂部とシャフトとの結合強度が高まる。これにより、樹脂部がシャフトから分離することを防止できる。また、このように形成された樹脂部はシャフトの凸部と嵌合しているため、樹脂部がシャフトから分離したとしても、樹脂部がシャフトに対して相対的に回転したり、シャフトの軸方向に移動することを防止できる。すなわち、射出成形によりシャフトの凸部を覆うように樹脂部を形成することにより、永久磁石又はコイルがシャフトから分離することによる不具合の発生を防止することができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、シャフトの外周壁の全周に凸部が形成されているので、樹脂部とシャフトとの結合強度を効果的に高めることができる。すなわち、永久磁石又はコイルがシャフトから分離することによる不具合の発生を確実に防止することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、樹脂部がシャフトの径方向に突出する突出部と嵌合することにより、永久磁石又はコイルがシャフトに対して相対的に回転することも、シャフトの軸方向に移動することも防止することができる。
【００１２】
請求項８に記載の発明では、射出成形により樹脂と磁性材料とを含む複合材でシャフトの外周壁に永久磁石を形成するため、永久磁石がシャフトから分離することによる不具合の発生を防止することができる。
【００１３】
請求項９に記載の発明では、シャフトからの分離やシャフトに対する相対的な移動を防止した樹脂部に永久磁石を取り付けることにより、回転子の永久磁石が樹脂部材とともにシャフトから分離することによる不具合の発生を防止することができる。
【００１４】
請求項１０に記載の発明では、シャフトからの分離やシャフトに対する相対的な移動を防止した樹脂部にコイルを取り付けることにより、回転子のコイルが樹脂部材とともにシャフトから分離することによる不具合の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（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。本実施形態の燃料ポンプ１０は、例えば排気量が１５０ｃｃ以下の二輪自動車の燃料タンク内に設置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、ポンプ部１２と、ポンプ部１２を回転駆動するモータ部１３とを備えている。ハウジング１４は、０．５ｍｍ程度の金属薄板をプレス加工して円筒状に形成されており、ポンプ部１２およびモータ部１３のハウジングを兼ねている。薄板で構成されたハウジング１４は、ポンプ部１２とモータ部１３との間において内周側に凹んだ突部１６を形成している。
【００１６】
ポンプ部１２は、ポンプケース２０、２２、およびインペラ２４を有しているタービンポンプである。ポンプケース２２はハウジング１４内に圧入され、ハウジング１４の突部１６に軸方向に突き当てられている。これにより、ポンプケース２２の軸方向の位置決めが成されている。ポンプケース２０はハウジング１４の一端側でかしめ固定されている。
【００１７】
ポンプケース２０、２２は、インペラ２４を回転自在に収容するポンプケースである。ポンプケース２０、２２とインペラ２４との間に、それぞれＣ字状の燃料通路７０が形成されている。ポンプケース２０に設けられた図示しない吸入口から吸入された燃料は、インペラ２４の回転により燃料通路７０で昇圧され、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、ステータコア３０と回転子５０との間の燃料通路７２を通り、モータ部１３に対してポンプ部１２と軸方向反対側に形成されている吐出口７４からエンジン側に供給される。
【００１８】
電動機としてのモータ部１３は、所謂ブラシレスモータであり、ステータコア３０、ボビン４０、コイル４２および回転子５０を有している。固定子としてのステータコア３０は、６個のコア３２を周方向に設置して構成されている。図示しない制御装置が回転子５０の回転位置に応じてコイル４２への通電を三相全波制御することにより、回転子５０と向き合う各コア３２の内周面に形成される磁極が切り換えられる。
【００１９】
各コア３２には、絶縁樹脂で成形されたボビン４０が嵌合している。コイル４２は、燃料ポンプ１０を組み付ける前の各コア３２が単体の状態で、ボビン４０の周囲に巻線を集中巻きして形成される。各コイル４２は、エンドカバー４８側でターミナル４４と電気的に接続している。
【００２０】
回転子５０は、シャフト５２および永久磁石５４を有し、ステータコア３０の内周に回転自在に設置されている。シャフト５２の両端部は、軸受け２６により回転自在に支持されている。シャフト５２の外周壁５３には凹部１００が形成されている。具体的には例えば、図２に示すように凹部１００は、シャフト５２の小径部１０２により形成されている段部１０３と、小径部１０２の外周壁に形成されているローレット溝１０４により構成されている。
【００２１】
樹脂部としての永久磁石５４は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んだ複合材料の射出成形により、シャフト５２の凹部１００を覆うように成形された円筒状のプラスティックマグネットである。永久磁石５４は、回転方向に８個の磁極部５５を形成している。８個の磁極部５５は、ステータコア３０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。
【００２２】
絶縁樹脂材４６は、各コイル４２を覆ってステータコア３０に対してポンプ部１２と反対側の端部を覆うエンドカバー４８を一体成形している。エンドカバー４８の外周面４９にはハウジング１４の端部１５が圧入されている。
【００２３】
エンドカバー４８が形成する吐出口７４内には、弁部材６０、ストッパ６２およびスプリング６４が収容されている。ポンプ部１２で昇圧された燃料が所定圧以上になると、弁部材６０はスプリング６４の荷重に抗してリフトし、吐出口７４から燃料がエンジン側に吐出される。
【００２４】
図２に示すように、第１実施形態では、シャフト５２に凹部１００を形成し、永久磁石５４が凹部１００を覆っている。段部１０３やローレット溝１０４によりシャフト５２と永久磁石５４との接触面積が増大するため、シャフト５２と永久磁石５４との結合強度を高めることができる。
【００２５】
また、シャフト５２の外周壁５３に永久磁石５４を射出成形により直接形成しているため、シャフト５２の凹部１００の形状は永久磁石５４のシャフト５２側に転写される。この結果、永久磁石５４とシャフト５２の凹部１００とが嵌合するため、永久磁石５４がシャフト５２から分離したとしても、永久磁石５４がシャフト５２に対して相対的に移動することはない。具体的には、永久磁石５４と段部１０３とが嵌合することにより永久磁石５４がシャフト５２の軸方向に移動することを防止でき、永久磁石５４とローレット溝１０４とが嵌合することにより、永久磁石５４がシャフト５２に対して相対的に回転することを防止できる。
【００２６】
尚、ローレット溝１０４は、図１に例示した綾目状のローレット溝でもよいし、図３に示す平目状のローレット溝でもよいし、斜めのローレット溝でもよい。
【００２７】
また、回転子５０は、凸部２００が形成されているシャフト５２と、凸部２００を覆っている永久磁石５４とで構成してもよい。具体的には例えば、シャフト５２には、凸部２００としてシャフト５２の径方向に突出する突出部２０２を形成すればよい（図４参照）。この場合、永久磁石５４が突出部２０２と嵌合することにより、永久磁石５４がシャフト５２に対して相対的に回転することも、永久磁石５４がシャフト５２の軸方向に移動することも防止することができる。また凸部２００は、頂部にローレット溝１０４を有してもよい（図６（Ａ）参照）。
【００２８】
また、凹部１００又は凸部２００は、シャフト５２の外周壁５３の一部に形成してもよく、シャフト５２の外周壁５３の全周に形成しなくてもよい（図５参照）。
また、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように凹部１００は、ローレット溝１０４のシャフト５２の軸方向の片側に形成される段部１１２や段部１１４を有してもよい。
【００２９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料ポンプは、モータ部の回転子の構成が第１実施形態による燃料ポンプ１０と異なる。本発明の第２実施形態による燃料ポンプのその他の構成要素は、第１実施形態による燃料ポンプ１０の対応する構成要素と実質的に同一である。
【００３０】
図７に示す本発明の第２実施形態に係るモータ部の回転子２５０は、シャフト５２、取付部材２５６及び永久磁石２５４を有している。樹脂部としての取付部材２５６は、ＰＰＳ、ＰＯＭ等の熱可塑性樹脂材又は熱可塑性樹脂材を含む複合材料の射出成形により、シャフト５２の凹部１００を覆うように成形されている。取付部材２５６には永久磁石２５４取り付けられている。永久磁石２５４は、第１実施形態に係る永久磁石５４と同様の磁極を形成するように着磁されている。
【００３１】
第２実施形態では、取付部材２５６がシャフト５２の凹部１００を覆っている。このようにすると、段部１０３やローレット溝１０４によりシャフト５２と取付部材２５６との接触面積が増大するため、永久磁石５４が取り付けられている取付部材２５６とシャフト５２との結合強度を高めることができる。
【００３２】
また、射出成形によりシャフト５２の外周壁５３に取付部材２５６を直接形成しているため、シャフト５２の凹部１００の形状は取付部材２５６のシャフト５２側に転写される。この結果、取付部材２５６とシャフト５２の凹部１００と嵌合するため、取付部材２５６がシャフト５２から分離したとしても、永久磁石５４は取付部材２５６とともにシャフト５２に対して相対的に回転したり、取付部材２５６とともにシャフト５２の軸方向に移動することはない。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料ポンプはモータ部を除き第１実施形態による燃料ポンプ１と実施的に同一である。本発明の第３実施形態による燃料ポンプのモータ部は、所謂ブラシ付きモータであり、回転子の構成を除いて一般的なブラシ付きモータと実質的に同一である。以下、モータ部の回転子について説明する。
図８に示すモータ部の回転子３５０は、シャフト５２、取付部材３５６及びコイル３５４を有している。樹脂部としての取付部材３５６は、第２実施形態に係る取付部材２５６と同様にシャフト５２に射出成形されている。取付部材３５６には、回転子３５０の回転方向に複数のコイル３５４が取り付けられている。コイル３５４はデルタ結線されており、回転方向に隣接しているコイル３５４は逆方向に巻回されている。
【００３４】
したがって、コイル３５４が取り付けられている、取付部材３５６とシャフト５２との結合強度を高めることができる。また、コイル３５４が取付部材３５６とともにシャフト５２に対して相対的に回転したり、コイル３５４が取付部材２５６とともにシャフト５２の軸方向に移動することを防止できる。
【００３５】
（その他の実施例）
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することができる。また燃料ポンプは、ガソリンエンジン用のものに限らず、ディーゼルエンジン用のものでも、アルコール燃料用のものでもよい。
【００３６】
また、シャフト５２の凹部１００と凸部２００は、例示した形状に限定されず、永久磁石５４、永久磁石２５４又はコイル３５４のシャフト５２からの分離を防止でき、永久磁石５４、永久磁石２５４又はコイル３５４のシャフト５２に対する相対的な移動を防止できる範囲でどのような形状でもよい。
【００３７】
また、第２実施形態では、シャフト５２の外周壁５３に取付部材２５６と永久磁石２５４とを２段射出成形してもよい。このとき、取付部材２５６にシャフト５２の凹部１００や凸部２００と同様の凹部又は凸部を形成することにより、取付部材２５６と永久磁石２５４との結合強度を高め、永久磁石２５４が取付部材２５６から外れることを防止してもよい。
【００３８】
このように、本発明は、上記複数の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】
【００３９】
【図１】第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図。
【図２】第１実施形態に係るシャフトの凹凸部近傍の模式図。
【図３】第１実施形態による燃料ポンプの変形例を説明するための模式図。
【図４】第１実施形態による燃料ポンプの変形例を説明するための模式図。
【図５】第１実施形態による燃料ポンプの変形例を説明するための模式図。
【図６】第１実施形態による燃料ポンプの変形例を説明するための模式図。
【図７】第２実施形態による燃料ポンプを説明するための模式図。
【図８】第３実施形態による燃料ポンプを説明するための模式図。
【符号の説明】
【００４０】
１３：モータ部（電動機）、３０：ステータコア（固定子）、４２、３５４：コイル、５０、２５０、３５０：回転子、５２：シャフト、５４：永久磁石、１００：凹部、１０３、１１２、１１４：段部（凹部）、１０４：ローレット溝（凹部）、２００：凸部、２０２：突出部、２５４：永久磁石、２５６、３５４：コイル、３５６：取付部材（樹脂部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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