(57)【要約】【課題】  コイルの巻線と異物との干渉を防止する電動機、それを用いた燃料ポンプおよび電動機の製造方法を提供する。【解決手段】  電機子４０の回転方向に設置されている６個のスロット５０には、それぞれ巻線を集中巻きしたコイル６２が形成されている。回転方向に隣接している６個のスロット５０の間、電機子４０と整流子７０との間、ならびに電機子４０の整流子７０と反対側であるポンプ部２０側の回転軸方向の端部には絶縁樹脂材６６が充填されている。モータ部３０の永久磁石３２と電機子４０との間に燃料通路２０４が形成されている。モータ部３０の電機子４０とともにインペラ２６が回転すると、吸入口２００から吸入された燃料がポンプ流路２０２で加圧され、燃料通路２０４を通り吐出口２０６から吐出される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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自在に設置されている電機子であって、巻線を集中巻きして形成されているコイルを有するスロットを回転方向に複数設置している電機子と、
前記電機子の回転軸方向の一方の端部に設置され、前記電機子とともに回転し前記コイルに供給する電流を整流する整流子と、
前記各コイルの表面を覆う絶縁被覆材と、
を備える電動機。
【請求項２】
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自在に設置されている電機子であって、巻線を集中巻きして形成されているコイルを有するスロットを回転方向に複数設置している電機子と、
前記電機子の回転軸方向の一方の端部に設置され、前記電機子とともに回転し前記コイルに供給する電流を整流する整流子と、
回転方向に隣接している前記スロットの間の隙間を塞ぐ絶縁材と、
を備える電動機。
【請求項３】
前記絶縁材は回転方向に隣接する前記スロットの間に挟持されている請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記絶縁材は回転方向に隣接する前記スロットの間に充填されている絶縁樹脂材である請求項２に記載の電動機。
【請求項５】
前記電機子と前記整流子との間に充填されている絶縁樹脂材をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項６】
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自在に設置されている電機子であって、巻線を集中巻きして形成されているコイルを有するスロットを回転方向に複数設置している電機子と、
前記電機子の回転軸方向の一方の端部に設置され、前記電機子とともに回転し前記コイルに供給する電流を整流する整流子と、
前記電機子と前記整流子との間に充填されている絶縁樹脂材と、
を備える電動機。
【請求項７】
前記電機子の前記整流子と反対側の回転軸方向の端部に充填されている絶縁樹脂材をさらに備える請求項１から６のいずれか一項に記載の電動機。
【請求項８】
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自在に設置されている電機子であって、巻線を集中巻きして形成されているコイルを有するスロットを回転方向に複数設置している電機子と、
前記電機子の回転軸方向の一方の端部に設置され、前記電機子とともに回転し前記コイルに供給する電流を整流する整流子と、
前記電機子の前記整流子と反対側の回転軸方向の端部に充填されている絶縁樹脂材と、
を備える電動機。
【請求項９】
請求項４から８のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であって、
前記電機子に前記整流子を組み付けた後に、前記絶縁樹脂材を充填する電動機の製造方法。
【請求項１０】
前記永久磁石と前記電機子との間に燃料通路を形成している請求項１から８のいずれか一項に記載の電動機と、
前記電機子の前記整流子と反対側の回転軸方向の端部側に設置され、前記電機子の回転駆動力により吸入した燃料を前記燃料通路に圧送するポンプ部と、
を備える燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機、それを用いた燃料ポンプおよび電動機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機子の回転方向に設置された複数のスロットに巻線を集中巻きしてコイルを形成し、整流子で整流された駆動電流がコイルに供給されることにより電機子を回転させる電動機が知られている（例えば特許文献１参照）。
このような電動機では、例えば回転方向に隣接するスロットの間、電機子の回転軸方向の両端部から電機子内に異物が進入し、巻線と干渉する恐れがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８０８３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、コイルの巻線と異物との干渉を防止する電動機、それを用いた燃料ポンプおよび電動機の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、電機子の各スロットに巻回されているコイルの表面を絶縁被覆材で覆っているので、電機子内に異物が進入しても、コイルを形成する巻線と異物との干渉を絶縁被覆材が防止する。
請求項２から４に記載の発明では、回転方向に隣接しているスロットの間の隙間を絶縁材が塞いでいるので、回転方向に隣接しているスロットの間から電機子内に異物が進入することを防止する。したがってコイルを形成する巻線と異物との干渉を防止できる
【０００６】
また、請求項５および６に記載の発明では、電機子と整流子との間に絶縁樹脂材が充填されているので、電機子と整流子との間から電機子内に異物が進入することを防止する。したがってコイルを形成する巻線と異物との干渉を防止できる
また、請求項７および８に記載の発明では、電機子の整流子と反対側の回転軸方向の端部に絶縁樹脂材が充填されているので、電機子の整流子と反対側の回転軸方向の端部から電機子内に異物が進入することを防止する。したがってコイルを形成する巻線と異物との干渉を防止できる
【０００７】
ところで、電機子および整流子から成る回転体が回転する際に回転体の表面に隙間または凹凸があると、回転体が回転するときの抵抗が大きくなる。特に回転体の周囲を液体が満たしている場合には、回転体が液体から受ける抵抗が大きくなるので、回転体の回転が妨げられる。
そこで請求項４から８に記載の発明では、回転方向に隣接するスロットの間、電機子と整流子との間、あるいは電機子の整流子と反対側の回転軸方向の端部の少なくともいずれかに絶縁樹脂材が充填されているので、電機子および整流子から成る回転体の表面の隙間および凹凸が覆われている。したがって、電機子および整流子から成る回転体が回転するときの抵抗が小さくなる。
請求項１０に記載の発明では、燃料ポンプ内を流れる燃料に異物が含まれていても、電機子の各スロットに集中巻きされているコイルを形成する巻線と異物との干渉を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の複数の実施の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、ポンプ部２０と、ポンプ部２０のインペラ２６を回転駆動する電動機としてのモータ部３０と、エンドサポートカバー１４とを備えている。ハウジング１２は、ポンプ部２０およびモータ部３０の外周を囲み、ポンプ部２０およびモータ部３０の共通のハウジングである。エンドサポートカバー１４は、モータ部３０のポンプ部２０と反対側を覆い、燃料の吐出口２０６を形成している。
【０００９】
ポンプ部２０は、ポンプカバー２２、ポンプケーシング２４、およびインペラ２６を有しているウエスコポンプである。ポンプカバー２２およびポンプケーシング２４は、インペラ２６を回転自在に収容するケース部材である。ポンプカバー２２とインペラ２６との間、ならびにポンプケーシング２４とインペラ２６との間に、Ｃ字状のポンプ流路２０２が形成されている。ポンプカバー２２に設けられた吸入口２００から吸入された燃料は、インペラ２６の回転によりポンプ流路２０２で加圧されてモータ部３０の永久磁石３２と電機子４０との間の燃料通路２０４に圧送され、燃料通路２０４を通り吐出口２０６から吐出される。
【００１０】
４分の１の円弧状に形成されている永久磁石３２は、ハウジング１２の内周壁に等間隔に４個取り付けられている。永久磁石３２は回転方向に交互に極の異なる磁極を４個形成している。
電機子４０のポンプ部２０と反対側の回転軸方向の端部に整流子７０が組み付けられている。永久磁石３２、電機子４０、整流子７０および図示しないブラシは直流電動機を構成している。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２４とベアリングホルダ１６とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材１８により軸受けされている。
【００１１】
図１および図２に示すように、電機子４０の回転方向に隣接しているスロット５０の間、電機子４０と整流子７０との間、ならびに電機子４０の整流子７０と反対側であるポンプ部２０側の回転軸方向の端部には絶縁樹脂材６６が充填されている。
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、径方向外側に向かうにしたがい幅が狭くなっている。
【００１２】
６個のスロット５０は中央コア４２の外周に回転方向に設置されている。図３において同一構成部分の符号を一部省略している。中央コア４２は、六角形状に形成されており、六角形の各面に径方向外側に向けて幅の狭くなっている凹部４４が形成されている。
各スロット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。図４に示すように、各スロット５０は、コイル６２を巻回したボビン６０にコイルコア５２を嵌合して構成されている。
【００１３】
コイルコア５２は中央コア４２と別部材である。コイルコア５２はＴ字状に形成されている。コイルコア５２の外周面は滑らかな凸円弧状に形成されている。コイルコア５２の中央コア４２側に設けた凸部５４は、中央コア４２側に向けて幅が広くなっている。シャフト４１に沿って凹部４４または凸部５４の一方に他方を挿入することにより凹部４４と凸部５４とは嵌合している。
【００１４】
ボビン６０は、コイルコア５２の外周面と凸部５４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は外周側から中央コア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。各ボビン６０において巻回空間に巻線を集中巻きすることにより合計６個のコイル６２が形成されている。６個のコイル６２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６２は逆方向に巻回されている。図１および図４に示すように、各コイル６２の始端および終端は、整流子７０側の端子６４と電気的に接続している。
【００１５】
図５に示すように、整流子７０は、構造体１００および構造体１１０から成る。構造体１００は、回転方向に設置された１２個のセグメント７２、および結線端子８０を樹脂７４でインサート成形して構成されている。セグメント７２は例えばカーボンで形成されており、回転方向に隣接しているセグメント７２同士は、空隙および絶縁樹脂材により電気的に絶縁されている。また、径方向反対側に設置されている対向セグメントは結線端子８０、８２、８４によりそれぞれ電気的に接続されている。構造体１１０は、結線端子８２、８４を樹脂１１２でインサート成形して構成されている。結線端子８０、８２、８４による結線は、中心部のシャフト４１を避けてシャフト４１の径方向外側で行われる。そして、構造体１００と構造体１１０とを組み付けた整流子７０を電機子４０に組み付けることにより、コイル６２はデルタ結線される。
【００１６】
図４、図５に示すようにして電機子４０と整流子７０とを組み付けた図６に示す構造体１２０において、回転方向に隣接するスロット５０の間、電機子４０と整流子７０との間、電機子４０の整流子７０と反対側の回転軸方向の端部に絶縁材として絶縁樹脂材６６を充填する。その結果、図６に示す構造体１２０の隙間および凹凸が図７に示すように絶縁樹脂材６６で覆われる。
【００１７】
絶縁樹脂材６６が回転体としての構造体１２０の隙間および凹凸を覆うことにより、電機子４０内に燃料中の異物が進入することを防止する。その結果、コイル６２を形成する巻線と異物との干渉を防止できる。
また、絶縁樹脂材６６が構造体１２０の隙間および凹凸を覆うことにより、電機子４０および整流子７０から成る回転体が燃料中を回転するときの抵抗が小さくなる。さらに、永久磁石３２と電機子４０との間の燃料通路２０４を流れる燃料流れが妨げられない。したがって、モータ部３０のモータ効率が向上し、燃料ポンプ１０のポンプ効率が向上する。
【００１８】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２実施形態を図８に示し、第３実施形態を図９に示す。第２、第３実施形態においては、回転方向に隣接するスロット５０の間に絶縁樹脂材６６を充填していない。それ以外の構成は、第１実施形態の燃料ポンプ１０と実質的に同一である。
【００１９】
図８に示す第２実施形態では、回転方向に隣接しているスロット５０の間の隙間に弾性を有する絶縁テープ１３０が挟持されスロット５０の間の隙間を塞いでいる。絶縁材として絶縁テープ１３０に代えて絶縁紙を用いてもよい。このように回転方向に隣接しているスロット５０の間の隙間を絶縁テープ１３０が塞いでいるので、回転方向に隣接しているスロット５０の間から電機子内に異物が進入することを防止し、異物とコイル６２の巻線との干渉を防止できる。
図９に示す第３実施形態では、コイル６２の表面を絶縁被覆材１４０で覆っている。したがって、回転方向に隣接しているスロット５０の間から電機子内に異物が進入しても、異物とコイル６２の巻線との干渉を防止できる。
【００２０】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、回転方向に隣接するスロット５０の間、電機子４０と整流子７０との間、ならびに電機子４０の整流子７０と反対側の回転軸方向の端部の３箇所すべてに絶縁樹脂材６６を充填したが、３箇所の少なくとも１箇所に絶縁樹脂材６６を充填するだけでもよい。
また、第２、第３実施形態においては、電機子４０と整流子７０との間、あるいは電機子４０の整流子７０と反対側の回転軸方向の端部の一方にだけ絶縁樹脂材６６を充填してもよいし、２箇所ともに絶縁樹脂材６６を充填しない構成でもよい。
【００２１】
上記複数の実施形態では、ポンプ部２０の回転部材としてインペラ２６を用いたが、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してもよい。
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してもよい。
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】
【００２２】
【図１】第１実施形態による燃料ポンプを示す断面図。
【図２】回転方向に隣接しているスロットを示す模式図。
【図３】（Ａ）は組付前の中央コアおよびコイルコアを示す説明図、（Ｂ）は組付後の中央コアおよびコイルコアを示す説明図。
【図４】組付前および組付後の電機子のスロットを示す説明図。
【図５】整流子および電機子を示す分解斜視図。
【図６】絶縁樹脂材の充填前の電機子および整流子を示す斜視図。
【図７】絶縁樹脂材の充填後の電機子および整流子を示す斜視図。
【図８】第２実施形態において回転方向に隣接するスロットを示す説明図。
【図９】第３実施形態において回転方向に隣接するスロットを示す説明図。
【符号の説明】
【００２３】
１０：燃料ポンプ、２０：ポンプ部、３０：モータ部（電動機）、３２：永久磁石、４０：電機子、５０：スロット、６２：コイル、６６：絶縁樹脂材（絶縁材）、７０：整流子、１３０：絶縁テープ（絶縁材）、１４０：絶縁被覆材
【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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【図９】
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