(57)【要約】【課題】半径方向に小型化することができるアキシャル型モータを提供する。【解決手段】回路基板６４は、ステータコイル６０の外周面に対面した状態で配設されている。このことによって、回路基板６４にステータコイルを駆動する駆動回路を設けても、回路基板６４をモータの半径方向に大きくする必要はない。これによって、モータ部７０の外径を縮小することができる。また、回路基板６４をステータコイルの外周面に対面させることで、モータ部７０の軸方向の長さが長くなることを防止することができる。従って、モータ部７０が軸方向に大きくなることを防止しつつ、半径方向に小さくすることができる。【選択図】  図１
2007195295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータマグネットを有する円板状のロータと、
ロータに対向して配置されるとともにロータの回転軸線上の点を中心とする同心円上に配置された複数のステータコイルと、
複数のステータコイルを駆動する駆動回路が設けられた回路基板と、を備えたアキシャル型モータであり、
回路基板の駆動回路が設けられる面又はその裏面がステータコイルの外周面に対面していることを特徴とするアキシャル型モータ。
【請求項２】
前記回路基板は、ステータコイルの外周面に沿った円又は円弧状に配設されていることを特徴とする請求項１のアキシャル型モータ。
【請求項３】
請求項１又は２のアキシャル型モータを備えている燃料ポンプであり、
前記回路基板が燃料通路中に配設されていることを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項４】
燃料の吐出口は、前記回路基板より下流側に設けられていることを特徴とする請求項３の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキシャル型モータに関する。本明細書において「アキシャル型モータ」とは、ロータとステータが対向する、扁平形状のモータを意味する。
【背景技術】
【０００２】
アキシャル型モータは、モータの回転軸線方向の長さを短くできるため、種々の機器への利用が検討されている。アキシャル型モータの一例としては、特許文献１のモータが挙げられる。特許文献１のモータは、円板状のロータと、ステータコイルを備えている。ロータは、モータ（ロータ）の回転軸線を中心としてリング状に形成されたロータマグネットを有する。ステータコイルは、コアと、そのコアに巻回されたコイル巻線を有する。ステータコイルのコアは、ロータマグネットと対向し、モータ（ロータ）の回転軸線を中心として同心円上に配置されている。ステータコイルには駆動回路が接続されている。このモータでは、ステータコイルのコイル巻線に電流が流れると、ステータコイルのコアからロータマグネットに向かって磁力が発生し、ステータコイルとロータマグネットとの間に吸引力・反発力が発生する。駆動回路が複数のステータコイルへの電流供給をＯＮ／ＯＦＦすることで、ロータが回転する。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０３３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アキシャル型モータは、モータの半径方向の小型化も求められている。特許文献１のアキシャル型モータでは、回路基板がロータマグネットに対向して配され、その回路基板上にステータコイルと駆動回路が設けられている。ステータコイルはロータマグネットと対向する領域に配されるため、駆動回路は回路基板のステータコイルの外周よりモータの半径方向外側に張り出した領域に配されている。このため、回路基板がモータの半径方向に大きくなり、その結果、モータ自体も半径方向に大型化するという問題がある。
本発明は、アキシャル型モータを半径方向に小型化することができる技術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】
本発明のアキシャル型モータは、ロータマグネットを有する円板状のロータと、ロータに対向して配置されるとともにロータの回転軸線上の点を中心とする同心円上に配置された複数のステータコイルと、複数のステータコイルを駆動する駆動回路が設けられた回路基板と、を備えている。そして、回路基板の駆動回路が設けられる面又はその裏面がステータコイルの外周面に対面していることを特徴とする。
上記のアキシャル型モータでは、回路基板の駆動回路が設けられる面がモータの回転軸方向に伸びているため、回路基板がモータの半径方向に大きくなることが防止される。また、回路基板をステータコイルの外周側に配置され、両者がモータの回転軸方向に並置されないため、モータの軸方向長さが長くなることが防止される。本発明のアキシャル型モータによれば、モータが軸方向に大きくなることを防止しながら、モータを半径方向に小型化することができる。
【０００６】
本発明のアキシャル型モータの回路基板は、ステータコイルの外周面に沿った円又は円弧状に配設されていることが好ましい。
このような構成によると、モータを大型化することなく、回路基板の面積を大きく取ることができ、駆動回路の放熱性を向上することができる。これによって、駆動回路の温度上昇が抑制され、モータ効率を向上することができる。
【０００７】
上述した本発明のアキシャル型モータは燃料ポンプに好適に利用することができる。すなわち、本発明の燃料ポンプは、上述したアキシャル型モータのいずれかを備えており、回路基板が燃料通路中に配設されていることを特徴とする。
上記の燃料ポンプは、モータの回路基板が燃料通路中に配設されているため、駆動回路は燃料によってさらに冷却される。本発明の燃料ポンプによれば、モータ部を小型化し、かつ、モータ効率を向上させることができる。これによって、燃料ポンプを小型化しつつ、ポンプ効率を向上することができる。
【０００８】
本発明の燃料ポンプの燃料の吐出口は、回路基板より下流側に設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、燃料によって駆動回路を効果的に冷却することができる。モータ効率をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。第１実施例及び第２実施例は、いずれもアキシャル型モータが搭載された車両用燃料ポンプの一例である。
（形態１）  回路基板は、ハウジングとステータコイルのコアの外周との間隙に配設されている。回路基板は一辺が長尺な略矩形形状であり、その長辺がコアの外周に沿うように曲げられ、ステータコイルの外周面に対面した状態で配設されている。
（形態２）  回路基板の一方の長辺の端縁には、コイル巻線を接続するためのターミナルが形成されている。
（形態３）  ターミナルは、回路基板の長辺の端縁に切れ込み状に形成されている。コイル巻線の端部は、この切れ込み状のターミナルに押入されると共に挟持されて接続されている。
（形態４）  ターミナルは、回路基板の長辺の端縁から伸びる細長い板状に形成されている。コイル巻線の端部は、この細長い板状のターミナルに巻き付けられると共に溶接されて接続されている。
【実施例】
【００１０】
本発明を具現化した第１実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、アキシャル型モータが搭載された車両用燃料ポンプの一例である。本実施例に係る燃料ポンプ１０は自動車用であり、自動車に搭載された燃料タンクの内部に設置される。燃料ポンプ１０が燃料タンク内に設置された状態では、燃料ポンプ１０の下面が燃料タンク底面に当接する。燃料ポンプは、燃料に浸漬した状態で動作し、燃料タンク内の燃料をエンジンに圧送する。
図１は燃料ポンプ１０の縦断面図である。図１に示すように、燃料ポンプ１０は、モータ部７０とポンプ部３０から構成されている。なお、図１の上下は、燃料ポンプ１０が燃料タンク内に装着された状態における上下と一致している。
【００１１】
モータ部７０は、アキシャル型ブラシレスモータの構造を採用している。モータ部７０は、ハウジング１４とトップカバー１２とロータ４１とステータコイル６０等を備えている。ハウジング１４は略円筒形状に形成されている。トップカバー１２は、ハウジング１４の上端に固定されている。トップカバー１２には、上方に向かって開口している吐出ポート６８が形成されている。トップカバー１２の下面にはヨーク４４が固定されている。ヨーク４４はリング状に形成されており、その内周縁は後述するロータマグネット４２の内周縁と対向し、その外周縁はロータマグネット４２の外周縁と対向している。ロータ４１は、トップカバー１２に対して回転可能に支持されている。ステータコイル６０は、吐出側ケーシング１８の上面に配設されている。
【００１２】
先ず、ロータ４１について説明する。ロータ４１は、ロータマグネット４２と、ロータマグネット４２の中央を貫通するシャフト４０を有している。ロータマグネット４２は、鉄粉などの磁性粉を混入した樹脂を円板状に成形したプラスチックマグネットである。ロータマグネット４２の外周縁の位置は、ヨーク４４の外周縁の位置並びにステータコイル６０のコア磁極５６の外周縁の位置と略一致している。ロータマグネット４２は、ホルダ３３とホルダ３５との間で挟持されてシャフト４０に固定されている。ホルダ３５の外周縁の位置はヨーク４４の内周縁の位置と略一致している。このため、ロータマグネット４２のホルダ３５から露出する領域は、ヨーク４４の領域及びコア磁極５６の領域と略一致し、ロータマグネット４２の磁力がヨーク４４によって収束される。ロータマグネット４２とシャフト４０が固定されるため、ロータマグネット４２が回転するとシャフト４０も回転するようになっている。
シャフト４０の上端は、軸受３６を介してトップカバー１２に回転可能な状態で取付けられている。シャフト４０の下端は、ボールベアリング３４を介してポンプケーシング２０の吐出側ケーシング１８に取付けられている。ボールベアリング３４の内輪は、ホルダ３５とスリーブ３２との間に挟持されてシャフト４０に固定されている。ボールベアリング３４の外輪は、吐出側ケーシング１８に圧入されて固定されている。これによって、シャフト４０の下端は、吐出側ケーシング１８に回転可能な状態で取付けられている。シャフト４０の下端には、後述するインペラ２２が固定されている。
【００１３】
次に、図１，２を参照してステータコイル６０について説明する。図２は、ロータマグネット４２側から見たステータコイル６０の配置状態を模式的に示す図である。図２に示すように、ステータコイル６０は、シャフト４０（詳しくは、シャフト４０の回転軸線）を中心とする同心円上に複数配されている。本実施例では、シャフト４０周りに９個のステータコイル６０が等間隔で配置されている。ステータコイル６０は平面視すると扇形形状を呈しており、シャフト４０から離れるに従って周方向の長さが長くなっている。
【００１４】
図１に示すように、各ステータコイル６０は、コア５４と、コア５４に巻回されたコイル巻線５０とを有している。コア５４の上端のコア磁極５６はロータマグネット４２と対向している。コア５４の下端にはバックヨーク５２が設けられている。バックヨーク５２の外径は、コア５４の外径より大径である。バックヨーク５２はポンプ部３０の吐出側ケーシング１８上に固定されている。
【００１５】
図２に示すように、各ステータコイル６０は、隣り合うステータコイル６０のバックヨーク５２が近接して連続する状態で配置されている。ステータコイル６０の外周側には回路基板６４が配設されている（回路基板６４の構造については後で詳述する）。回路基板６４には各ステータコイル６０のコイル巻線５０が接続されている。回路基板６４はトップカバー１２に設けられた端子６６に接続しており、端子６６は図示しない外部電源に接続されている。外部電源からの電力が回路基板６４を介して各ステータコイル６０に供給されると、ロータ４１が回転駆動される。
【００１６】
コア５４及びコア磁極５６は、それぞれ隣接するコア５４及びコア磁極５６との間に間隔が設けられている。コア５４は、その水平断面形状が扇形形状をした柱状体に形成されている。コア５４の側面にコイル巻線５０が巻回されている。
コア磁極５６も、その水平断面形状が扇形形状をしており、コア５４の水平断面形状と相似した形状となっている。ただし、コア磁極５６は、その内周縁及び両側縁がコア５４より外側に張り出し、これによってコア磁極５６の内周縁及び両側縁にティース５８が形成されている。したがって、隣接するコア磁極５６の周方向の間隔は狭く、隣接するコア５４の周方向の間隔は広くなっている。また、シャフト４０からコア磁極５６までの距離は短く、シャフト４０からコア５４までの距離は長くなっている。このことによって、コア５４へのコイル巻線５０を巻回するための空間を確保しつつ、コア磁極５６を広くしてロータマグネット４２に作用する磁力が大きくなるようにしている。特に、本実施例では、コア磁極５６をシャフト４０の方向に向けて大きく張り出し、ステータコイル６０の磁極の中心をシャフト４０の方向にシフトしている。
なお、コア５４の外周面とコア磁極５６の外周面は同一平面となるように形成されている（すなわち、コア５４の外周面とコア磁極５６の外周面との間には段差が形成されていない（図１参照））。したがって、シャフト４０の中心からコア５４の外周面までの長さと、シャフト４０の中心からコア磁極５６の外周面までの長さがほぼ等しくなっている。また、図１から明らかなように、ロータマグネット４２の外周縁の位置もコア磁極５６の外周面の位置に対応しており、シャフト４０からロータマグネット４２の外周縁までの長さは、シャフト４０の中心からコア磁極５６の外周面までの長さとほぼ等しい。
【００１７】
図３は回路基板６４の正面図である。図３に示すように、回路基板６４は、横方向が長尺な略矩形形状をしている。回路基板６４の上端縁にはコイル巻線５０を接続するためのターミナル６４ａが複数個形成されている。回路基板６４の表面の領域６４（ステータコイル６０の外周面と対向する領域）には、各ステータコイル６０を駆動するための駆動回路が配設されている。領域６４に設けられた駆動回路は、各ターミナル６４ａと端子６６とを接続する配線と、端子６６から各ターミナル６４ａへの電流供給をＯＮ／ＯＦＦする駆動制御用素子によって構成されている。なお、回路基板６４には各ターミナルと端子とを接続する配線のみを設け、駆動制御用素子は燃料ポンプ外に配置するような構成を採ることもできる。
【００１８】
図４はターミナル６４ａの正面図であり、図５は図４を上面視した図である。図４に示すように、ターミナル６４ａにはテーパ部６４ｂと挟持部６４ｃが形成されている。テーパ部６４ｂは、上端部から下方へ向かって徐々に幅狭となるように形成されている。テーパ部６４ｂの下端には挟持部６４ｃが連設されている。挟持部６４ｃの幅は、テーパ部６４ｂの下端の幅と略同一となっている。テーパ部６４ｂの上端の幅はコイル巻線５０の径より大きく、テーパ部６４ｂの下端及び挟持部６４ｃの幅は、コイル巻線５０の径より若干小さくなっている。このため、テーパ部６４ｂの上端から押入されたコイル巻線５０は、挟持部６４ｃにおいて挟持されて接続される。また、図５に示すように、ターミナル６４ａの厚みは、回路基板６４の他の部分より厚くされている。このため、コイル巻線５０の端部はターミナル６４ａに安定した状態で接続される。このようなターミナル６４ａの形状によって、コイル巻線５０をしっかり支持することができ、かつ、その接続作業を容易に行うことができる。
【００１９】
回路基板６４は、ハウジング１４とステータコイル６０のコア５４の外周面との間隙に配設されている。回路基板６４は、その長辺がコア５４の外周に沿うように曲げられ、ステータコイル６０の外周面に対面した状態で配設されている。回路基板６４は断面円弧状であり、曲げられた回路基板６４の外径は、バックヨーク５２の外径と略一致している。ハウジング１４とコア５４の外周面との間隙に回路基板６４を配設したため、モータ部７０の外径をステータコイル６０の外径とほぼ同一の大きさに抑えることができる。
【００２０】
ポンプ部３０は、ポンプケーシング２０と、ポンプケーシング２０に収容されるインペラ２２等を備える。インペラ２２はほぼ円板状である。インペラ２２の外周部には、周方向に並んだ凹所群２６，２７が形成されている（図１では、インペラ２２の上下両面に形成された１つの凹所２６，２７のみが示されているが、凹所２６，２７は全周に亘って形成されている）。インペラ２２の上面側に形成された凹所２７は、インペラ２２の下面側に形成された凹所２６と底部で連通されている。インペラ２２の外周面とポンプケーシング２０との間にはわずかな隙間が形成されている（図１では図示を省略している）。この隙間はインペラ２２がスムーズに回転するために設けられている。
インペラ２２の中心部には、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔には、シャフト４０が挿通されている。シャフト４０とインペラ２２は相対回転不能に取付けられており、シャフト４０が回転すると、シャフト４０と一体となってインペラ２２が回転する。
【００２１】
ポンプケーシング２０は、インペラ２２を回転可能に収容した状態でハウジング１４の下端に固定されている。ポンプケーシング２０は、吐出側ケーシング１８と吸入側ケーシング１６から構成されている。吐出側ケーシング１８の中心部には、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔にはボールベアリング３４を介してシャフト４０が挿通されている。これによって、シャフト４０の下端が吐出側ケーシング１８に回転可能に支持されている。
吐出側ケーシング１８のインペラ２２の上面と対向する面には、インペラ２２の凹所群２７と対向する領域を、上流から下流に伸びる上面側溝２５が形成されている。上面側溝２５の下流端は、吐出側ケーシング１８に形成された吐出流路（図示しない）によってモータ部７０内（詳しくは、ハウジング１４とトップカバー１２とポンプケーシング２０によって囲まれた空間）に連通している。
吸入側ケーシング１６のインペラ２２の下面と対向する面には、インペラ２２の凹所群２６と対向する領域を、上流から下流に伸びる下面側溝２４が形成されている。下面側溝２５の上流端は、吸入側ケーシング１６に形成された吸入流路（図示しない）によって外部に連通している。
【００２２】
上述した燃料ポンプ１０において、ステータコイル６０のコイル巻線５０へ電力が供給されてコイル巻線５０に電流が流れると、コア磁極５６からロータマグネット４２に向かって電磁力が作用する。これによって、ステータコイル６０とロータマグネット４２との間に吸引・反発力が発生する。回路基板６４の駆動回路が各ステータコイル６０のコイル巻線５０への電力供給をＯＮ／ＯＦＦすることで、ロータマグネット４２が回転する。
ロータマグネット４２が回転すると、ロータマグネット４２に固定されたシャフト４０が回転する。シャフト４０が回転すると、シャフト４０に固定されたインペラ２２が回転する。インペラ２２が回転すると、ポンプケーシング２０内に燃料が吸引される。ポンプケーシング２０内に吸引された燃料は、インペラ２２の回転に伴って昇圧され、モータ部７０内に吐出される。モータ部７０内に吐出された燃料は、モータ部７０内を流れてトップカバー１２の吐出ポート６８より吐出される。
【００２３】
上述したことから明らかなように、本実施例の燃料ポンプ１０では、回路基板６４がステータコイル６０の外周面に対面した状態で配設され、この回路基板の表面（燃料ポンプ１０の回転軸方向に伸びる面）に駆動回路が設けられている。このため、駆動回路を設けるための領域を回路基板６４に設けても、回路基板６４が燃料ポンプ１０の半径方向に大きくなることはない。これによって、モータ部７０の外径を縮小することができる。また、回路基板６４をステータコイル６０の外周面に対面させることによって（すなわち、両者を軸方向に並置しないことによって）、モータ部７０の軸方向の長さを変えることなく回路基板６４を配設することができる。さらに、回路基板６４をステータコイル６０の外周面に対面させることによって、回路基板６４の面積を大きくできるため、駆動回路の放熱性を向上させることができる。
また、本実施例の燃料ポンプ１０では、回路基板６４は、ステータコイル６０の外周に沿うように曲げられ、ステータコイル６０の外周面に沿った円弧形状となるように配設されている。これによって、回路基板６４をハウジング１４の内壁面とコア５４の外周面との間隙に配設することができ、モータ部７０の外径をステータコイル６０の外径とほぼ同一の大きさに抑えることができる。回路基板６４を円弧状に配したことによって、モータ部７０の外径を大径化することなく、回路基板６４の面積をより大きく取ることができ、駆動回路の放熱性をさらに向上させることができる。
さらに、回路基板６４は、燃料ポンプ１０の燃料通路上に配設されている。このため、回路基板６４は通過する燃料によって効果的に冷却することができる。
本実施例の燃料ポンプ１０によれば、モータ部７０を小型化することができる。また、駆動回路の放熱性が向上するため、駆動回路の温度が上昇することによる抵抗値の増大が抑制され、モータ効率を向上させることができる。これによって、燃料ポンプ１０を小型化し、かつポンプ効率を向上させることができる。
【００２４】
本発明を具現化した第２実施例について図面を参照して説明する。本実施例も、アキシャル型モータが搭載された車両用燃料ポンプの一例である。本実施例においても、回路基板１６４は横方向が長尺な略矩形形状であり（図６参照）、その表面の領域１６４ｃに駆動回路が設けられ、その長辺がステータコイル６０の外周に沿って曲げられた円弧状に配置されていることは、第１実施例の回路基板６４（図２参照）と同様である。しかしながら、本実施例では、回路基板１６４に設けられたターミナル１６４ａの形状が第１実施例の形状と相違している。従って、ここでは主に本実施例と第１実施例との相違点について説明し、それ以外の部分についての説明を省略する。
【００２５】
図６は回路基板１６４の正面図であり、図７はターミナル１６４ａの正面図である。図６に示すように、回路基板１６４の上端縁には、コイル巻線５０を接続するためのターミナル１６４ａが複数個形成されている。図７に示すように、ターミナル１６４ａには溶接部１６４ｂが形成されている。溶接部１６４ｂは、回路基板１６４の上端から上方に伸びる上下方向に細長い板状に形成されている。溶接部１６４ｂは、上端部の幅がその他の部分の幅より若干大きく形成されている。コイル巻線５０の端部は、溶接部１６４ｂに数回巻き付けられた後、溶接によって接続されている。溶接部１６４ｂの上端部の幅が大きく形成されることで、巻き付けられたコイル巻線５０が上方へ抜けてしまうことがない。このようなターミナル１６４ａによって、コイル巻線５０の接続作業を容易かつ確実に行うことができ、作業効率の向上とコストダウンを図ることができる。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施例の燃料ポンプの縦断面図。
【図２】第１実施例のステータの配置を示した上面模式図。
【図３】第１実施例の回路基板の正面図。
【図４】図３の要部拡大図。
【図５】図４を上面視した図。
【図６】第２実施例の回路基板の正面図。
【図７】図６の要部拡大図。
【符号の説明】
【００２８】
１０：燃料ポンプ
１２：トップカバー
１４：ハウジング
１６：吸入側ケーシング
１８：吐出側ケーシング
２０：ポンプケーシング
２２：インペラ
２４：下面側溝
２５：上面側溝
２６：凹所群
２７：凹所群
３０：ポンプ部
３２：スリーブ
３３：ホルダ
３４：軸受
３５：ホルダ
３６：軸受
４０：シャフト
４１：ロータ
４２：ロータマグネット
４４：ヨーク
５０：コイル巻線
５２：バックヨーク
５４：コア
５６：コア磁極
５８：ティース
６０：ステータコイル
６４：回路基板、６４ａ：ターミナル、６４ｂ：テーパ部、６４ｃ：挟持部
６６：端子
６８：吐出ポート
７０：モータ部
１６４：回路基板、１６４ａ：ターミナル、１６４ｂ：溶接部
【図１】
2007195295.tif 000003
【図２】
2007195295.tif 000004
【図３】
2007195295.tif 000005
【図４】
2007195295.tif 000006
【図５】
2007195295.tif 000007
【図６】
2007195295.tif 000008
【図７】
2007195295.tif 000009