(57)【要約】【課題】  ロータマグネットとステータコイルとの間隙を最小限とすることによってモータ効率を向上させ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】  ロータ４１は、ロータマグネット４２とその上下両面を覆う磁性体４３とからなるロータマグネット体４５とシャフト４０を有している。ロータマグネット４２のステータコイル６０側の面が磁性体４３によって保護されているため、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙に異物が侵入しても、ロータマグネット４２が直接損傷を受けることがない。このことによって、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙をできる限り小さくし、モータ効率を向上させることができる。【選択図】  図１
2007174813.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複数のステータコイルと、を備えたアキシャル型モータであり、
ロータマグネットのステータコイル側の面は磁性体によって覆われており、この磁性体にはロータマグネットの磁極境界部に対向する箇所に外周縁からロータの回転軸線へ向かう切込みが形成されていることを特徴とするアキシャル型モータ。
【請求項２】
ロータマグネットの反ステータコイル側の面に対向し、かつ、その反ステータコイル側の面からクリアランスを隔てて配置されたヨークを備えており、
ロータマグネットの反ステータコイル側の面も磁性体によって覆われており、この磁性体にもロータマグネットの磁極境界部に対向する箇所に外周縁からロータの回転軸線へ向かう切込みが形成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】
ロータのシャフトの一端を保持する保持部にボールベアリングの外輪が圧入固定され、このボールベアリングの内輪にシャフトの一端が固定されていることを特徴とする請求項１又は２のアキシャル型モータ。
【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、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ（以下ＦＤＤとする）に搭載されるモータである。このモータは、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。ステータコイルのコイル巻線に電流を流すと、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。したがって、複数のステータコイルへの電流のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、ロータが回転する。
【０００３】
特許文献１のモータはＦＤＤ用のモータであり、ロータの反ステータコイル側にフロッピー（登録商標）ディスクが取付けられた状態で使用される。このモータはロータケースを備えている。ロータケースは、ロータマグネットのフロッピー（登録商標）ディスクが取付けられる側の面（反ステータコイル側の面）を覆うように設けられている。このことによって、フロッピー（登録商標）ディスクの脱着の際等に、ロータマグネットが破損することを防止することができる。また、ロータは、ステータコイルの強い吸引力によって、ステータコイル側に撓む傾向がある。ロータがステータコイル側に撓めば、ロータマグネットとステータコイルとが接触し、ロータマグネットが損傷する虞がある。特許文献１のモータでは、ロータケースの底面に溝を形成してロータケースを補強することで、ロータがステータコイル側に撓まないように工夫している。このことによって、ロータマグネットとステータコイルとの接触を防止している。
【０００４】
【特許文献１】実開平６−３６３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようなモータでは、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を小さくするほどモータ効率を向上させることができる。特許文献１のモータでは、ロータマグネットにロータケースを取付けることで、ロータがステータコイル側に撓むことを抑制し、ロータとステータコイルとが接触しないようにしている。ロータがステータコイル側に撓まなければ、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を小さくすることができそうであるが、実際には難しい。
モータが使用される機器によっては、ロータマグネットに異物が付着することがある。また、ロータマグネットの多くは樹脂製であり、外力に対して比較的もろい。このため、ロータマグネットとステータコイルとの間隙が小さいと、ロータマグネットとステータコイルとの間隙に侵入した異物によってロータマグネットが損傷する虞がある。ロータマグネットの傷は、割れや欠けの原因となる。
特許文献１のモータでは、ロータケースが取付けられているのはロータマグネットの反ステータコイル側の面であり、ロータマグネットのステータコイル側の面は剥き出しになっている。このため、このモータではロータマグネットのステータコイル側の面に異物が付着することが避けられない。仮に、このモータにおいて、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を小さくすると、ロータマグネットのステータコイル側の面に異物が付着して、ロータマグネットの割れや欠けを誘引する可能性が高い。従って、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を大きくせざるを得ず、モータ効率の低下は避けられない。
本発明は、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を最小限とすることによってモータ効率を向上させることができるアキシャル型モータ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】
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複数のステータコイルとを備えている。このアキシャル型モータでは、ロータマグネットのステータコイル側の面は磁性体によって覆われており、この磁性体にはロータマグネットの磁極境界部に対向する箇所に外周縁からロータの回転軸線へ向かう切込みが形成されていることを特徴とする。
このアキシャル型モータでは、ロータマグネットのステータコイル側の面が磁性体によって覆われている。金属等の高剛性の磁性体を用いることによって、ロータマグネットのステータコイル側の面を保護することができる。従って、ロータマグネットとステータコイルの間隙に異物が侵入しても、その異物によってロータマグネットが直接損傷を受けることがない。このことによって、ロータマグネットとステータコイルとの間隙をできる限り小さくすることができる。
また、磁性体には、ロータマグネットの磁極境界部に対応する箇所に切込みが形成されている。このため、ロータマグネットを磁性体で覆っても、ロータマグネットの磁束が低下することが防止される。
【０００７】
本発明のアキシャル型モータでは、ロータマグネットの反ステータコイル側の面に対向し、かつ、その反ステータコイル側の面からクリアランスを隔てて配置されたヨークを備えることができる。この場合に、ロータマグネットのヨーク側の面も磁性体によって覆われており、この磁性体にもロータマグネットの磁極境界部に対向する箇所に外周縁からロータの回転軸線へ向かう切込みが形成されていることが好ましい。
ロータマグネットの反ステータコイル側にヨークを備えていれば、ヨークによってロータマグネットの磁力が収束されるため、ロータをヨーク側へ引き上げる力が発生する。この力によって、ロータマグネットのステータコイル側への吸引力が緩和され、ロータとステータコイルとの間隙をできる限り小さくしても、その間隙を維持することができる。
ロータマグネットとヨークとの間隙はできる限り小さくすることが好ましいが、ロータマグネットとステータコイルとの間隙の場合と同様に、ロータマグネットとロータヨークとの間隙にも異物が侵入することが考えられる。従って、ロータマグネットのヨーク側の面も磁性体によって保護すれば、ロータマグネットとロータヨークとの間隙をもできる限り小さくすることができる。
【０００８】
本発明のアキシャル型モータでは、ロータのシャフトの一端を保持する保持部にボールベアリングの外輪が圧入固定され、このボールベアリングの内輪にシャフトの一端が固定されていてもよい。
ハウジング等にロータのシャフトを回転可能に取付ける手段として、例えばすべり軸受等の軸受を用いる場合、シャフトの軸方向の移動を禁止することは難しい。この場合、ロータマグネットの強い吸引力によって、ロータがシャフトごと軸方向に移動することも考えられるため、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を大きくせざるを得ない。
ハウジング等にシャフトを回転可能に取付ける手段として、ボールベアリングを用い、ハウジング等に形成されたシャフトの保持部にボールベアリングの外輪を圧入固定し、このボールベアリングの内輪をシャフトに固定すれば、シャフトの軸方向の移動を防止することができる。ロータがシャフトごと軸方向に移動することがないため、ロータマグネットとステータコイルとの間隙やロータマグネットとヨークとの間隙を最小限に設定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアキシャル型モータでは、少なくともロータマグネットとロータヨークとの間隙をできる限り小さくすることが可能である。従って、本発明によれば、モータ効率を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。第１実施例から第３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）  ロータマグネットの少なくともステータコイル側の面は、磁性体によって覆われている。
（形態２）  ロータマグネットと磁性体とからなるロータマグネット体は、２つのホルダに挟まれる状態でシャフトに固定されている。２つのホルダには回転軸線に対して垂直方向に張り出した鍔が形成され、ロータマグネット体は２つのホルダの鍔によって挟持されている。ホルダは回転軸線方向に伸びる円筒部を有し、円筒部によってシャフトとホルダとの接触面積が大きくされている。
（形態３）  モータ部のヨークは、トップカバーに固定されている。
（形態４）  シャフトの一端を保持するボールベアリングは、吐出側ケーシングに取付けられている。
【実施例】
【００１１】
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内に設置される。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。
【００１２】
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。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。
【００１３】
図１と図２を参照してロータ４１について説明する。ロータ４１は、ロータマグネット体４５と、ロータマグネット体４５の中央を貫通するシャフト４０を有している。ロータマグネット体４５は、ロータマグネット４２と２枚の磁性体４３とからなる。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。
図２は磁性体４３の平面図である。図２に示すように、磁性体４３は、薄い円板状の金属部材であり、中央に貫通孔が形成されている。磁性体４３の外径及び内径はロータマグネット４２の外径及び内径と一致している。磁性体４３には、外周縁から中心近傍にかけて半径方向に伸びる切れ込み４３ａが６本形成されている。６本の切れ込み４３ａは、シャフト４０周りに等間隔で配置されている。図１に示すように、２枚の磁性体４３は、それぞれロータマグネット４２の上下両面に接着されている。６本の切れ込み４３ａの位置は、ロータマグネット４２の磁極境界部の位置と一致している。また、６本の切れ込み４３ａの半径方向内側の深さは、ステータコイル６０のティース５８の内側端部より内径側まで形成されている。
【００１４】
ロータマグネット体４５とシャフト４０はホルダ３３，３５によって固定されている。ホルダ３３，３５はいずれも肉厚円筒形状の部材であり、上端にそれぞれ鍔３３ａ，３５ａが形成されている。ホルダ３３の円筒部３３ｂの外径は、ホルダ３５の円筒部３５ｂの外径より大きい。ホルダ３３の内径は上部とそれ以外の部分で相違している。ホルダ３３の上部の内径はシャフト４０の径より大きく形成されており、円筒部３５ｂの外径と略一致する。鍔３３ａと鍔３５ａの外径は一致する。ホルダ３３の上部以外の部分の内径は、シャフト４０の径と略一致する。ホルダ３５の内径は、シャフト４０の径と略一致する。これらの組付け手順は以下の通りである。まず、シャフト４０にホルダ３３が圧入される。次に、ホルダ３３の上端面に、ロータマグネット体４５が載置される。ロータマグネット体４５を挟むように、上方からシャフト４０にホルダ３５が圧入される。このとき、ホルダ３５の下端部が、ホルダ３３の上端部に圧入される。このように組付けると、ロータマグネット体４５の内周縁とその近傍が鍔３３ａの上端面と鍔３５ａの下面によって挟まれ、同時に、ロータマグネット体４５を挟んでいるホルダ３３，３５がシャフト４０に固定される。これによって、ロータマグネット体４５は、シャフト４０に対する回転及び上下動を禁止されて固定される。ロータマグネット体４５とシャフト４０が固定されるため、ロータマグネット体４５が回転するとシャフト４０も回転する。
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、軸受３４を介して後述するポンプケーシング２０の吐出側ケーシング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。
【００１５】
次に、図１，３を参照してステータコイル６０について説明する。図３は、ロータマグネット体４５側から見たステータコイル６０の配置状態を模式的に示している。図３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。
【００１６】
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の上端部５６にはティース５８が設けられている。コア５４の上端部５６はロータマグネット体４５と対向している。コア５４の上端部５６の水平断面形状は扇形形状である（図３を参照して後述する）。コア５４の上端部５６の外径は、ロータマグネット体４５の外径と略一致している。コア５４の上端部５６の内径は、ホルダ３３，３５の外径と略一致している。このため、ロータマグネット体４５のホルダ３３，３５から露出する領域は、コア５４の上端部５６と略一致する。
コア５４の下端にはバックヨーク５２が設けられ、バックヨーク５２はポンプ部３０の吐出側ケーシング１８に固定されている。
【００１７】
図３に示すようにバックヨーク５２は、隣接するステータコイル６０のバックヨーク５２と近接し、連続している。バックヨーク５２の外周には基板６４が配設され、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。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は図示しない制御装置に接続されている。制御装置は、図示しない外部電源からの電力を基板６４を介して各ステータコイル６０のコイル巻線５０に供給する。制御装置によって各ステータコイル６０への電力供給をＯＮ／ＯＦＦすることで、ロータ４１が回転駆動される。
【００１８】
コア５４（及びその上端部５６）は、それぞれ隣接するコア５４（及びその上端部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が巻回される。
コア５４の上端部５６も、その水平断面形状が扇形形状をしており、コア５４の中間部の水平断面形状と似た形状となっている。ただし、コア５４の上端部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、これによって上端部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５４の上端部５６の周方向の間隔は狭く、隣接するコア５４の中間部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５４の上端部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５４の上端部５６を広くしてロータマグネット体４５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５４の上端部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の磁極をシャフト４０の方向にシフトしている。
なお、コア５４の中間部の外周縁と上端部５６の外周縁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の中間部の外周縁と上端部５６の外周縁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の中間部の外周縁までの長さと、シャフト４０の中心からコア５４の上端部５６の外周縁までの長さがほぼ等しくなっている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。この貫通孔には軸受３４が圧入されている。軸受３４にはシャフト４０が挿通されている。これによって、シャフト４０の下部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２４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。
【００２１】
上述した燃料ポンプ１０において、ステータコイル６０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５４の上端部５６からロータマグネット体４５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体４５との間に吸引・反発力が発生する。制御装置は、各ステータコイル６０への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、ロータマグネット体４５が回転する。
ロータマグネット体４５が回転すると、ロータマグネット体４５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。
【００２２】
上述した燃料ポンプ１０では、モータ部７０内を燃料が流れるため、燃料中の異物がロータマグネット体４５の表面に付着することがある。しかしながら、ロータマグネット４２の表面（ステータコイル６０側の面とその反対側の面）は金属性の磁性体４３によって覆われており、磁性体４３によってロータマグネット４２が保護されている。仮に、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙に異物が侵入したとしても、ロータマグネット４２が直接損傷することはない。このため、本実施例によれば、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙をできる限り小さくし、モータ効率を向上させることができる。
また、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙を小さくすることができるため、モータ部７０の上下方向の長さを短縮でき、燃料ポンプ１０の小型化が可能となる。
【００２３】
さらに、本実施例では、ロータマグネット体４５の内周縁とその近傍がホルダ３３の上端面とホルダ３５の鍔３５ａの下面によって挟まれており、ロータマグネット体４５を挟んでいるホルダ３３，３５がシャフト４０に圧入固定されている。ホルダ３３，３５に鍔３３ａ，３５ａを設けることでロータマグネット体４５とホルダ３３，３５との接触面積が大きくされ、また、ホルダ３３，３５に円筒部３３ｂ，３５ｂを設けることでホルダ３３，３５とシャフト４０との接触面積も大きくされている。このため、ロータマグネット体４５はホルダ３３，３５に強固に保持され、ロータマグネット体４５を保持するホルダ３３，３５はシャフト４０に強固に固定される。従って、シャフト４０に対するロータマグネット体４５の垂直度を十分得ることができるため、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙を小さくすることができる。
【００２４】
ところで、磁性体に形成されている切れ込みの本数及び位置は、ロータマグネット４２の磁極境界部の数及び位置によって決定される。本実施例のロータマグネット４２の磁極境界部は、シャフト４０周りに６０°毎に配置されているため、６本の切れ込み４３ａが、シャフト４０周りに等間隔に配置された磁性体４３を用いている。例えば、磁極境界部がシャフト周りに９０°毎に配置されているロータマグネットであれば、図４に示すような、４本の切れ込み５３ａが、シャフト周りに等間隔に配置された磁性体５３を用いる。ロータマグネットの上下両面に磁性体を接着するときは、切れ込み５３ａの位置がロータマグネットの磁極境界部と一致するようにする。後述する他の実施例についても同様である。
【００２５】
また、本実施例では、ロータマグネット体４５とシャフト４０を固定しているホルダ３３，３５の形状は、図１に示すような形状であったが、例えば、以下に示す図５から図７に示すような形状であってもよい。後述する他の実施例についても同様である。図５から図７は、いずれもロータの縦断面図である。
図５に示すロータマグネット体８５は、ロータマグネット８２と２枚の磁性体８３からなる。磁性体８３は、薄い円板状の金属部材であり、中央に貫通孔が形成されている。磁性体８３の外径はロータマグネット８２の外径と一致している。磁性体８３の内径はシャフト４０の径と一致している。ロータマグネット８２の内径はシャフト４０の径より大きい。
ホルダ８６，８８はいずれも肉厚円筒形状の部材であり、ホルダ８６の上端に鍔８６ａが形成されており、ホルダ８８の下端に鍔８８ａが形成されている。ホルダ８６の円筒部８６ｂの外径と、ホルダ８８の円筒部８８ｂの外径は一致する。鍔８６ａ，８８ａの外径は一致する。ホルダ８６の内径とホルダ８８の内径は一致しており、シャフト４０の径と略一致する。これらの組付け手順は以下の通りである。まず、シャフト４０にホルダ８６が圧入される。次に、ホルダ８６の上端面に、ロータマグネット体８５が載置される。このロータマグネット体８５を挟むように、上方からシャフト４０にホルダ８８が圧入される。このように組付けると、ロータマグネット体８５の内周縁とその近傍が鍔８６ａを有するホルダ８６の上端面と、鍔８８ａを有するホルダ８８の下端面によって挟まれ、ロータマグネット体８５を挟んでいるホルダ８６，８８がシャフト４０に固定される。これによって、ロータマグネット体８５はシャフト４０に対して回転と上下動を禁止されて固定される。ホルダ８６，８８に鍔８６ａ，８８ａを設けることでロータマグネット体８５とホルダ８６，８８との接触面積が大きくされ、また、ホルダ８６，８８に軸方向に伸びる円筒部８６ｂ，８８ｂを設けることでホルダ８６，８８とシャフト４０との接触面積も大くされている。このため、ロータマグネット体８５はホルダ８６，８８に強固に保持され、ロータマグネット体８５を保持するホルダ８６，８８はシャフト４０に強固に固定される。従って、シャフト４０に対するロータマグネット体８５の垂直度を十分得ることができるため、ロータマグネット体８５とステータコイル６０との間隙を小さくすることができる。また、ロータマグネット８２の内周縁が、組付け時にシャフト４０やホルダ８６，８８と接触しないため、接触によるロータマグネット８２の割れや欠けを防ぐことができる。
【００２６】
図６に示すロータマグネット体９５は、ロータマグネット９２と２枚の磁性体９３，９４からなる。磁性体９３，９４は、薄い円板状の金属部材であり、中央に貫通孔が形成されている。磁性体９３はロータマグネット９２の上面に接着されており、磁性体９４はロータマグネット９２の下面に接着されている。磁性体９３，９４の外径はロータマグネット９２の外径と一致している。磁性体９３の内径は後述するホルダ９８の円筒部９８ｂの外径と一致している。磁性体９４の内径とロータマグネット９２の内径は一致しており、後述するホルダ９６の鍔９６ａの外径より若干大きい。
ホルダ９６，９８はいずれも肉厚円筒形状の部材であり、上端にそれぞれ鍔９６ａ，９８ａが形成されている。ホルダ９６の円筒部９６ｂの外径は、ホルダ９８の円筒部９８ｂの外径より大きい。ホルダ９６の内径は上部とそれ以外の部分で相違している。ホルダ９６の上部の内径はシャフト４０の径より大きく形成されており、円筒部９８ｂの外径と一致する。鍔９６ａ，９８ａの外径は一致する。ホルダ９６の上部以外の部分の内径は、シャフト４０の径と略一致する。ホルダ９８の内径は、シャフト４０の径と略一致する。
これらの組付け手順は以下の通りである。まず、シャフト４０にホルダ９６が圧入される。次に、ホルダ９６の上端面に、ロータマグネット体９５が載置される。ロータマグネット体９５を挟むように、上方からシャフト４０にホルダ９８が圧入される。このとき、ホルダ９８の下端部が、ホルダ９６の上端部に圧入される。このように組付けると、ロータマグネット体９５のうち、磁性体９３の内周縁とその近傍がホルダ９６の上端面と鍔９８ａの下面によって挟まれ、磁性体９３を挟んでいるホルダ９６，９８がシャフト４０に固定される。このとき、ロータマグネット９２及び磁性体９４は、ホルダ９６の上端面と鍔９８ａの下面には挟まれない。これによって、ロータマグネット体９５はシャフト４０に対して回転と上下動を禁止されて固定される。磁性体９３とホルダ９６，９８との接触面積は大きく、また、ホルダ９６，９８とシャフト４０との接触面積も大きい。このため、ロータマグネット体９５はホルダ９６，９８に強固に保持され、ロータマグネット体９５を保持するホルダ９６，９８はシャフト４０に強固に固定される。従って、シャフト４０に対するロータマグネット体９５の垂直度を十分得ることができるため、ロータマグネット体９５とステータコイル６０との間隙を小さくすることができる。
また、ロータマグネット体９５をホルダ９６，９８によって挟むときに磁性体９３のみを挟むため、ロータマグネット体９５全体を挟むのに比べて、組付け時の、ホルダ９６の上端からホルダ９８の下端までの長さを短縮することができる。さらに、ロータマグネット９２の内周縁が、組付け時にシャフト４０やホルダ９６，９８と接触しないため、接触によるロータマグネット９２の割れや欠けを防止することができる。
【００２７】
図７に示すロータマグネット体１０５は、ロータマグネット１０２と２枚の磁性体１０３からなる。磁性体１０３の外径及び内径はロータマグネット１０２の外径及び内径と一致している。ロータマグネット体１０５の内径は後述するホルダ１０８の円筒部１０８ｂの外径と一致している。
ホルダ１０６，１０８はいずれも肉厚円筒形状の部材であり、上端にそれぞれ鍔１０６ａ，１０８ａが形成されている。ホルダ１０６の円筒部１０６ｂの外径は、ホルダ１０８の円筒部１０８ｂの外径より大きい。ホルダ１０６の内径はシャフト４０の径より大きく形成されており、円筒部１０８ｂの外径と略一致する。鍔１０６ａ，１０８ａの外径は一致する。ホルダ１０８の内径は、シャフト４０の径と略一致する。
これらの組付け手順は以下の通りである。まず、ホルダ１０６の上端面に、ロータマグネット体１０５が載置される。次に、ロータマグネット体１０５を挟むように、上方からシャフト４０にホルダ１０８が圧入される。このとき、円筒部１０８ｂの下端が、ホルダ１０６の下端から若干突出するまで圧入される。このように組付けると、ロータマグネット体１０５の内周縁とその近傍がホルダ１０６の上端面と鍔１０８ａの下面によって挟まれて固定される。さらに、ロータマグネット体１０５とホルダ１０６，１０８とが組み付けられたものが、シャフト４０に圧入されて固定される。これによって、ロータマグネット体１０５はシャフト４０に対して回転と上下動を禁止されて固定される。ロータマグネット体１０５とホルダ１０６，１０８との接触面積は大きく、また、ホルダ１０８とシャフト４０との接触面積も大きい。このため、ロータマグネット体１０５はホルダ１０６，１０８に強固に保持され、ロータマグネット体１０５を保持するホルダ１０６，１０８はシャフト４０に強固に固定される。従って、シャフト４０に対するロータマグネット体１０５の垂直度を十分得ることができるため、ロータマグネット体１０５とステータコイル６０との間隙を小さくすることができる。また、ロータマグネット体１０５とホルダ１０６，１０８とシャフト４０を組付けるとき、予めロータマグネット体１０５とホルダ１０６，１０８とを組付けてサブアッセンブリ化するため、最終組付け工程を簡易に行うことができる。
【００２８】
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。
図８は燃料ポンプ１００の縦断面図である。燃料ポンプ１００の構成は、燃料ポンプ１０の構成とほぼ同様であるが、モータ部７０の一部の構成が相違している。従って、ここでは主に燃料ポンプ１０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。燃料ポンプ１０と同様の部材については共通の符号を使用して説明することとする。
【００２９】
図８に示すように、モータ部７０は、ハウジング１４とトップカバー１１２とロータ４１とステータコイル６０等を備えている。トップカバー１１２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、その内径はステータコイル６０の上端部５６（コア磁極）の内径と略一致し、その外径は上端部５６の外径と略一致している。ロータマグネット体４５の外径は、ロータヨーク４４の外径と略一致している。また、ロータマグネット体４５の内周縁とその近傍はホルダ３３，３５によってシャフト４０に固定されており、ホルダ３３，３５の外径は、ヨーク４４の内径と略一致している。このため、ロータマグネット体４５のホルダ３３，３５から露出する領域は、ヨーク４４の領域及びコア５４の上端部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によって収束されている。
【００３０】
本実施例の燃料ポンプ１００では、ロータ４１のステータコイル６０側とは反対の側にヨーク４４を備えている。ヨーク４４によって、ロータマグネット４２の磁力が収束されるため、ロータ４１をヨーク４４側へ引き上げる力が発生する。この力によって、ロータマグネット４２のステータコイル６０側への吸引力が緩和され、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙をできる限り小さくしても、その間隙を維持することができる。
ロータ４１とヨーク４４との間隙もまた、できる限り小さくすることが好ましい。しかし、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙の場合と同様に、ロータマグネット体４５とヨーク４４との間隙にも異物が侵入する可能性がある。本実施例のロータ４１は、第１実施例と同様であり、ロータマグネット４２の上下両面（ステータコイル６０側の面とヨーク４４側の面）が磁性体４３によって覆われている。ロータマグネット４２のヨーク４４側の面も磁性体４３によって保護されているため、ロータマグネット体４５とヨーク４４との間隙をもできる限り小さくすることができる。
本実施例によれば、ロータマグネット体４５とステータコイル６０との間隙と、ロータマグネット体４５とヨーク４４との間隙をいずれも小さくできるため、モータ効率を向上させることができる。
【００３１】
本発明を具現化した第３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。
図９は燃料ポンプ２００の縦断面図である。燃料ポンプ２００の構成は、第２実施例の燃料ポンプ１００の構成とほぼ同様であるが、シャフト４０の組付け方法が相違している。従って、ここでは主に燃料ポンプ１００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。燃料ポンプ１００と同様の部材については共通の符号を使用して説明することとする。
【００３２】
図９に示すように、モータ部７０は、ハウジング１４とトップカバー１１２とロータ１４１とステータコイル６０等を備えている。トップカバー１１２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、その内径はステータコイル６０の上端部５６の内径と略一致し、その外径は上端部５６の外径と略一致している。
【００３３】
ロータ１４１は、ロータマグネット体１４５と、ロータマグネット体１４５の中央を貫通するシャフト４０を有している。ロータマグネット体１４５は、ロータマグネット１４２と２枚の磁性体１４３とからなる。磁性体１４３は、薄い円板状の金属部材であり、中央に貫通孔が形成されている。磁性体１４３の外径はロータマグネット１４２の外径と一致している。磁性体１４３の内径はロータマグネット１４２の外径と一致しており、シャフト４０の径と一致している。
ロータマグネット体１４５とシャフト４０はホルダ１２６，１２８によって固定されている。ホルダ１２６は肉厚円筒形状の部材であり、上端に鍔１２６ａが形成されている。ホルダ１２８は円板状の部材であり、中央に貫通孔が形成されている。ホルダ１２６の鍔１２６ａの外径と、ホルダ１２８の外径は一致する。ホルダ１２６の内径とホルダ１２８の内径は一致しており、シャフト４０の径と略一致する。
これらの組付け手順は以下の通りである。まず、シャフト４０にホルダ１２６が圧入される。次に、ホルダ１２６の上端面に、ロータマグネット体１４５が載置される。ロータマグネット体１４５を挟むように、上方からシャフト４０にホルダ１２８が圧入される。このように組付けると、ロータマグネット体１４５の内周縁とその近傍が鍔１２６ａを有するホルダ１２６の上端面と、鍔１２６ａと同じ外径を有するホルダ１２８の下端面によって挟まれ、ロータマグネット体１４５を挟んでいるホルダ１２６，１２８がシャフト４０に固定される。これによって、ロータマグネット体１４５はシャフト４０に対して回転と上下動を禁止されて固定される。ロータマグネット体１４５とシャフト４０が固定されるため、ロータマグネット体１４５が回転するとシャフト４０も回転する。ロータマグネット体１４５とホルダ１２６，１２８との接触面積が大きく、また、ホルダ１２６とシャフト４０との接触面積も大きいため、ロータマグネット体１４５はシャフト４０に強固に固定される。
【００３４】
ロータマグネット体１４５の外径は、ヨーク４４の外径と略一致している。また、ロータマグネット体１４５の内周縁とその近傍はホルダ１２６，１２８によってシャフト４０に固定されており、ホルダ１２６の鍔１２６ａの外形とホルダ１２８の外径は、ヨーク４４の内径と略一致している。このため、ロータマグネット体１４５のホルダ１２６，１２８から露出する領域は、ヨーク４４の領域及びコア５４の上端部５６の領域と略一致し、ロータマグネット１４２の磁力がヨーク４４によって収束されている。
【００３５】
シャフト４０の上端は、他の実施例と同様に、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、ポンプ部３０の吐出側ケーシング１１８とインペラ１２２に取付けられている。詳しくは以下の通りである。吐出側ケーシング１１８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。この貫通孔にボールベアリング３４の外輪が圧入され、ボールベアリング３４の外輪が吐出側ケーシング１１８に固定される。ボールベアリング３４の内輪にはシャフト４０が挿通されている。シャフト４０のボールベアリング３４より下側の部位には、スリーブ３２が圧入されて固定されている。シャフト４０のボールベアリング３４より上側の部位には、ホルダ１２６が圧入されて固定されている。ボールベアリング３４の内輪は、シャフト４０に圧入固定されたスリーブ３２とシャフト４０に圧入固定されたホルダ１２６によって挟持されている。これによって、ボールベアリング３４の内輪がシャフト４０に固定されている。
上記のように組付けるとき、ホルダ１２６をシャフト４０に固定し、そのホルダの下端にボールベアリング３４（詳しくは内輪）の上端を当接させ、次いで、スリーブ３２をシャフト４０に圧入すると共にスリーブ３２の上端をボールベアリング３４の下端に当接させる。即ち、シャフト４０に組み付けられるホルダ１２６とボールベアリング３４とスリーブ４２は、上から下へ順にシャフト４０に組付けることができる。
【００３６】
本実施例の燃料ポンプ２００のロータ１４１は、第１実施例及び第２実施例のロータ４１と同様に、ロータマグネット１４２の上下両面（ステータコイル６０側の面とヨーク４４側の面）が磁性体１２６，１２８によって覆われている。このため、ロータマグネット体１４５とステータコイル６０との間隙と、ロータマグネット体１４５とヨーク４４との間隙をいずれも小さくすることができ、モータ効率を向上させることができる。
【００３７】
ハウジングやケーシング等にロータのシャフトを回転可能に取付ける場合、ロータマグネットに作用する磁力によって、ロータがシャフトごと軸方向に移動することが考えられるため、シャフトの軸方向の移動が禁止されていることが好ましい。シャフトの軸方向の移動を禁止できなければ、ロータマグネットとステータコイルとの間隙を大きくせざるを得ない。
本実施例の燃料ポンプ２００では、ロータ１４１のシャフト４０の一端がボールベアリング３４によって回転可能に保持されている。ボールベアリング３４の外輪は吐出側ケーシング１１８に圧入固定され、ボールベアリング３４の内輪はホルダ１２６とスリーブ３２に挟まれることでシャフト４０に固定されている。このことによって、シャフト４０の軸方向の移動を防止することができる。また、ホルダ１２６とボールベアリング３４とスリーブ４２は、互いに当接した状態でシャフト４０に固定されるため、シャフト４０の軸方向の移動を極力防止することができる。ロータ１４１がシャフト４０ごと軸方向に移動することがないため、ロータマグネット体１４５とステータコイル６０との間隙やロータマグネット体１４５とヨーク４４との間隙を最小限に設定することができる。
【００３８】
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】
【００３９】
【図１】第１実施例の燃料ポンプの縦断面図。
【図２】第１実施例の磁性体を示した下面図。
【図３】第１実施例のステータの配置を上面模式図。
【図４】他の磁性体の例を示した下面図。
【図５】他のロータの例を示した縦断面図（１）。
【図６】他のロータの例を示した縦断面図（２）。
【図７】他のロータの例を示した縦断面図（３）。
【図８】第２実施例の燃料ポンプの縦断面図。
【図９】第３実施例の燃料ポンプの縦断面図。
【符号の説明】
【００４０】
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、３３ａ：鍔、３３ｂ：円筒部
３４：軸受
３５：ホルダ、３５ａ：鍔、３５ｂ：円筒部
３６：軸受
４０：シャフト
４１：ロータ
４２：ロータマグネット
４３：磁性体、４３ａ：切れ込み
４４：ロータヨーク
４５：ロータマグネット体
５０：コイル巻線
５２：バックヨーク
５３：磁性体、５３ａ：切れ込み
５４：コア
５８：ティース
６０：ステータコイル
６４：基板
６６：端子
６８：吐出ポート
７０：モータ部
８１：ロータ
８２：ロータマグネット
８３：磁性体
８５：ロータマグネット体
８６：ホルダ、８６ａ：鍔、８６ｂ：円筒部
８８：ホルダ、８８ａ：鍔、８８ｂ：円筒部
９１：ロータ
９２：ロータマグネット
９３：磁性体
９４：磁性体
９５：ロータマグネット体
９６：ホルダ、９６ａ：鍔、９６ｂ：円筒部
９８：ホルダ、９８ａ：鍔、９８ｂ：円筒部
１００：燃料ポンプ
１０１：ロータ
１０２：ロータマグネット
１０３：磁性体
１０５：ロータマグネット体
１０６：ホルダ、１０６ａ：鍔、１０６ｂ：円筒部
１０８：ホルダ、１０８ａ：鍔、１０８ｂ：円筒部
１１２：トップカバー
１１８：吐出側ケーシング
１２２：インペラ
１２６：ホルダ、１２６ａ：鍔，１２６ｂ：円筒部
１２８：ホルダ
１４１：ロータ
１４２：ロータマグネット
１４３：磁性体
１４５：ロータマグネット体
２００：燃料ポンプ
【図１】
2007174813.tif 000003
【図２】
2007174813.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007174813.tif 000007
【図６】
2007174813.tif 000008
【図７】
2007174813.tif 000009
【図８】
2007174813.tif 000010
【図９】
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