BRPI0301104B1

BRPI0301104B1 - bomba de combustível

Info

Publication number: BRPI0301104B1
Application number: BRPI0301104-6A
Authority: BR
Inventors: Kiyonori Moroto; Motoya Ito; Eiji Iwanari
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2021-02-02
Also published as: CN100373750C; EP1367261A1; US7157828B2; JP2004028083A; CN1455501A; KR100652293B1; US20030202893A1; BR0301104A; KR20030085478A; EP1367261B1; JP4069760B2

Abstract

"BOMBA DE COMBUSTÍVEL". Em uma bomba de combustível (10), quatro magnetos permanentes (30) são instalados em uma carcaça (12). Uma armadura (40) é instalada dentro dos magnetos permanentes (30) de maneira rotativa. Seis porções bobina de pólo magnético (50) da armadura (40) são instaladas em um núcleo central (42). Cada porção bobina de pólo magnético (50) tem um núcleo de espiral (50), um bobina (60) e uma espiral (62) formada enrolando um enrolamento sobre o bobina (60) em uma forma de enrolamento concentrado. Cada núcleo de espiral (52) tem uma região externa (52) em oposição ao magneto permanente (30) em uma direção de rotação, e uma porção de enrolamento de espiral (56) que se estende desde a região externa (54) no sentido do núcleo central (42) e forma uma forma de um painel. Cada bobina (60) cobre o núcleo de espiral (52) exceto para a superfície externa (55) da região externa (54) e uma porção convexa (58).

Description

Descrição

[0001] A presente invenção diz respeito a uma bomba de combustível que supre combustível succionado a partir de um tanque de combustível para um motor de combustão interna.

[0002] Numa bomba de combustível para succionar um combustível a partir de um tanque de combustível e fornecer o combustível para um motor, vários magnetos permanentes são posicionados ao longo de uma circunferência de sua carcaça, e uma armadura é ajustada dentro dos magnetos permanentes, de maneira rotativa. Desta maneira, um motor de acionamento é instalado na bomba de combustível (na patente JP-B2-7-85.642). Na armadura, várias porções de espiral de polos magnéticos são formadas em uma direção de rotação. Cada uma das porções de espiral de polo magnético é feita enrolando-se uma espiral numa bobina, que cobre um núcleo de espiral feito de um material magnético em uma forma de enrolamento distribuído. Fornecendo-se eletricidade a partir de um comutador dividido em vários segmentos para as espirais, repulsão ou atração entre os magnetos permanentes e a armadura é gerada. Assim, já que o torque é gerado na armadura, a armadura gira.

[0003] Para elevar o torque gerado naquela armadura, a quantidade de combustível descarregado e a pressão do combustível descarregado, considera- se que o número de enrolamentos enrolados em cada bobina é aumentado ao aumentar os espaços para enrolamentos aumentando-se um diâmetro externo da armadura. Contudo, a bomba de combustível é aumentada.

[0004] Ainda, prefere-se que a bomba de combustível seja feita pequena devido a restrições de espaço para instalar a bomba de combustível. Por exemplo, quando a bomba de combustível é instalada num tanque de combustível de modo plano, prefere-se que o comprimento axial da bomba de combustível seja feito curto. Contudo, quando o comprimento axial da bomba de combustível é feito curto sem aumentar diâmetro da bomba de combustível, fluxos magnéticos que passam através do núcleo diminuem. Neste caso o torque gerado cai.

[0005] No documento US-A-5.971.687, uma bomba de combustível é divulgada, que é composta por uma seção de motor de magneto permanente e uma seção de bomba. Tal seção de motor de magneto permanente compreende magnetos permanentes sendo instalados ao longo da circunferência da carcaça e uma armadura que inclui um comutador instalado dentro daqueles magnetos permanentes, em que uma folga é formada entre os magnetos permanentes e a armadura, e tal seção de bomba compreende um dispositivo de geração de força de sucção na forma de um impelidor.

[0006] No documento US-B-6.326.748, uma bomba de combustível é divulgada, que é composta por motor sem escovas e um impelidor. Tal motor sem escovas é constituído de um estator cilíndrico e de um rotor de magneto permanente suportado de forma rotativa no estator. Tal impelidor é conectado fixamente ao eixo geométrico do motor sem escovas. Além disso, uma folga é formada entre o estator e o rotor.

[0007] É um objetivo da presente invenção o de fornecer uma bomba de combustível que produza torque elevado em estrutura compactada, sendo que enrolamentos podem ser enrolados facilmente. Isto é, a bomba de combustível pode ser feita pequena sem reduzir torque, ou torque da bomba de combustível pode ser aumentado sem aumentar seu corpo. Ainda, na bomba de combustível, os enrolamentos podem ser enrolados facilmente.

[0008] Um outro objetivo da presente invenção é fornecer uma bomba de combustível na qual diversas espirais podem ser conectadas facilmente.

[0009] Para alcançar o objetivo da presente invenção, cada núcleo de espiral é um corpo separado de um núcleo central. Portanto, cada núcleo de espiral pode ser acoplado com o núcleo central depois que cada bobina que cobre cada núcleo de espiral é enrolada por meio de um enrolamento em uma forma de enrolamento concentrada. Cada enrolamento pode ser enrolado em cada bobina de cada porção de espiral de polo magnético, de maneira regular, facilmente, de modo que uma percentagem de enrolamento que ocupa volume aumenta. A percentagem de enrolamento que ocupa volume é uma relação de espaços totais ocupados pelos enrolamentos para espaços totais para os enrolamentos formados pelas espirais. Além disto, em comparação com uma forma de enrolamento distribuído na qual as diversas espirais são enroladas pelos enrolamentos de maneira sucessiva, os enrolamentos não interceptam um ao outro entre as espirais na forma de enrolamento concentrado. Além disto, a percentagem de enrolamento que ocupa volume é aumentada. Portanto, em um caso que um comprimento axial da bomba de combustível e o diâmetro externo da bomba de combustível são os mesmos, mesmo embora um diâmetro de cada enrolamento seja grande, o enrolamento pode ser enrolado sobre cada bobina em um número de enrolamentos mesmo como um enrolamento de diâmetro pequeno. Além disto, aumentando o diâmetro de cada enrolamento, uma vez que a resistência dos enrolamentos cai, e a quantidade de corrente que passa através dos enrolamentos aumenta, o torque gerado aumenta. Como resultado a quantidade do combustível fornecido pode ser aumentada.

[00010] Quando o torque gerado não é aumentado, o número dos enrolamentos enrolados pode ser diminuído. Assim, a indutância da bobina cai. Uma vez que a indutância cai, voltagem que é gerada nas espirais quando os segmentos do comutador se separam das escovas por meio de uma rotação da armadura cai. Portanto, é impedido que centelhas sejam geradas entre os segmentos do comutador ou entre o comutador e as escovas. Assim, a abrasão do comutador e das escovas pode ser reduzida.

[00011] Além disto, quando o torque gerado não é aumentado, os espaços para os enrolamentos podem ser reduzidos. Portanto, a bomba de combustível pode ser feita pequena. Por exemplo, em um caso em que a bomba de combustível é armazenada em um tanque de combustível instalado em um veículo, mesmo embora o tanque de combustível seja de forma plana, a bomba de combustível pode ser armazenada facilmente no tanque de combustível de forma plana, encurtando o comprimento axial da bomba de combustível.

[00012] O combustível succionado por uma força de sucção é descarregado a partir da saída de descarga de combustível através de um espaço de folga formado entre os magnetos permanentes e a armadura. Um espaço, o qual é formado para armazenar a armadura dentro dos magnetos permanentes de maneira rotativa, também funciona como uma passagem de combustível. Portanto, a passagem de combustível para escoamento do combustível na bomba de combustível pode ser assegurada sem aumentar a bomba de combustível.

[00013] Os magnetos permanentes instalados de forma circular ao longo de uma circunferência da armadura formam diferentes polos magnéticos de maneira alternada. O número dos magnetos permanentes é igual a quatro ou mais do que quatro, e um número par. Uma vez que diversos polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes são formados, espessuras dos magnetos permanentes de uma carcaça podem ser feitas finas. Além disto, uma vez que o espaço para armazenar a armadura pode ser feito grande sem aumentar o diâmetro externo da bomba de combustível, os espaços para enrolamentos formados pelas espirais podem ser feitos maiores. Conseqüentemente, desde que o volume do espaço para os enrolamentos não é mudado pelo encurtamento do comprimento axial da bomba de combustível, os enrolamentos podem ser enrolados em um número predeterminado.

[00014] Os objetivos, aspectos e vantagens acima, e outros, da presente invenção tornar-se-ão mais evidentes a partir da descrição detalhada a seguir, feita com referência aos desenhos que acompanham. Nos desenhos: A Figura 1 é uma vista em corte horizontal de uma bomba de combustível de acordo com a primeira configuração da presente invenção; A Figura 2 é uma vista em seção transversal da bomba de combustível de acordo com a primeira configuração, feita ao longo de uma linha I-I da Figura 1; A Figura 3A é uma vista lateral de uma armadura vista a partir de um lado de um comutador; A Figura 3B é uma vista lateral da armadura vista a partir de um lado de um impelidor; A Figura 4 é uma ilustração esquemática que mostra conexões de espirais de acordo com a primeira configuração; A Figura 5 é um diagrama de circuito esquemático que mostra as conexões das espirais de acordo com a primeira configuração; As Figuras 6A e 6B são ilustrações que mostram um processo de fabricação de uma porção de espiral de polo magnético; As Figuras 7A e 7B são ilustrações que mostram um processo de ligação entre as porções de espiral de polo magnético e um núcleo central; A Figura 8 é uma ilustração que mostra um processo de conexão entre o computador e as espirais; A Figura 9 é uma plotagem gráfica que mostra uma relação do número de polos/número de fendas - a espessura do magneto, a espessura da carcaça, o número de segmentos e um diâmetro externo da armadura; A Figura 10 é uma plotagem gráfica que mostra uma relação do número de polos/número de fendas - dimensão de uma área de fenda e rendimento do motor; A Figura 11 é um gráfico de barras que mostra uma relação da taxa de ocupação de área - uma forma de enrolamento distribuído e uma forma de enrolamento concentrado; A Figura 12 é uma plotagem gráfica do torque, que mostra uma relação de um torque - a velocidade de rotação e rendimento do motor; A Figura 13 é uma ilustração esquemática que mostra as conexões das espirais de acordo com a segunda configuração da presente invenção; e A Figura 14 é uma ilustração esquemática que mostra as conexões das espirais de acordo com a terceira configuração da presente invenção.

[00015] As configurações preferenciais da presente invenção serão explicadas com referência a diversas configurações nos desenhos que acompanham. As mesmas partes ou partes componentes similares são designadas com os mesmos números, ou números de referência similares, através de todas as configurações.

[Primeira Configuração]

[00016] Uma bomba de combustível 10 na Figura 1 é uma bomba “tinteiro”. Por exemplo, a bomba “tinteiro” é instalada em um tanque de combustível de um veículo. Uma carcaça 12 fixa uma tampa do lado de sucção 14 e uma tampa do lado de descarga 18 por meio de estampagem.

[00017] Uma carcaça de bomba 16 é suportada por meio da tampa do lado de sucção 14 e da carcaça 12. Entre a tampa do lado de sucção 14 e a carcaça da bomba 16, é formado um canal de bomba 102 em forma de C. A tampa do lado de sucção 14 e a carcaça de bomba 16 suportam um impelidor 20 que serve como um dispositivo de geração de força de sucção, de maneira rotativa.

[00018] Em uma aresta externa do impelidor em forma de disco 20, é formado um número de sulcos palheta. Quando o impelidor 20 gira com uma armadura 40, uma diferença de pressão é gerada por meio de um atrito fluido na frente e atrás dos sulcos palheta. Repetindo isto nos sulcos palheta, o combustível no canal de bomba 102 é pressurizado. Combustível succionado pela rotação do impelidor 20 a partir do tanque de combustível, através de uma entrada de sucção de combustível 100 formada na tampa do lado de sucção 14, escoa para o interior de uma câmara de motor 106 através do canal de bomba 102 e uma passagem de conexão 104 formada na carcaça de bomba 16. Além disto, o combustível é descarregado da bomba 10 para um motor, através de uma passagem de combustível 108 que é um espaço de folga formado entre superfícies internas de magnetos permanentes 30 e uma superfície externa da armadura 40, e uma saída de descarga de combustível 110 formada na tampa do lado de descarga 18 ao redor de uma extremidade de um eixo 22.

[00019] O eixo 22, que serve como um eixo de rotação fixo da armadura 40, é suportado e fixado por meio da tampa do lado de sucção 14 e da tampa do lado de descarga 18. Um tubo 24 é preso sobre a circunferência do eixo 22 de maneira rotativa. Mancais 26 e 28 são engatados com a circunferência do tubo 28 e giram com o tubo 24.

[00020] Quatro magnetos permanentes 30 que formam formas de quarto de arco são instalados em uma superfície interna da carcaça 12 de maneira circular. Os magnetos permanentes 30 formam quatro polos magnéticos diferentes de maneira alternada na direção de rotação. Cada superfície interna 31 do magneto permanente 30 forma uma forma de um arco côncavo liso.

[00021] A armadura 40 gira com o tubo 24 e os mancais 26, 28 utilizando o eixo 22 como o eixo de rotação fixo. Como mostrado na Figura 2 a armadura 40 tem um núcleo central 42 no centro de rotação. O núcleo central 42 forma uma forma de um cilindro substancialmente hexagonal. Além disto, seis superfícies externas hexagonais do núcleo central 42 tem porções côncavas 44 que se estendem na direção longitudinal do eixo 22, respectivamente. A largura de cada porção côncava 42 se torna estreita no sentido do exterior na direção de um raio.

[00022] Seis porções de espiral de polo magnético 50 são instaladas ao redor de uma circunferência do núcleo central 42 na direção de rotação. Cada porção de espiral de polo magnético 50 tem um núcleo de espiral 52, uma bobina 60, e uma espiral 62, que é formada enrolando-se um enrolamento na bobina 60. Os núcleos de espiral 52 e as superfícies externas das bobinas 60 formam a superfície a mais externa da armadura 40. Uma vez que as estruturas das seis porções de espiral de polo magnético 50 são a mesma, alguns dos numerais de referência que mostram as mesmas partes na Figura 2 são omitidas.

[00023] Os núcleos de espiral 52 tem regiões externas 54 em oposição aos magnetos permanentes 30 ao longo da direção de rotação de porções de enrolamento de espiral 56 que se estendem desde as regiões externas 54 no sentido do núcleo central 42, e formam formas de painéis respectivamente. Uma seção transversal de cada núcleo de espiral 52 na direção vertical do eixo 22 é em forma de T. Uma superfície externa 55 de cada região externa 54 forma uma forma de um arco convexo liso. Uma folga entre as superfícies externas 55 das regiões externas 54 e as superfícies internas 31 dos magnetos permanentes 30 é uniforme na direção de rotação. Cada porção de enrolamento de espiral 56 tem uma porção convexa 58 que se estende na direção longitudinal do eixo 22 no lado oposto ao núcleo central 42. A largura de cada porção convexa 54 se torna grande no sentido do núcleo central 42. Cada porção convexa 58 é engatada com a porção côncava 44 sendo inserida na porção côncava 44 na direção longitudinal do eixo 22.

[00024] Cada bobina 60 cobre uma parte do núcleo de espiral 52 excluindo a superfície externa 55 da região externa 54 e a porção convexa 58. Por meio dos corpos de espirais 60 as regiões externas 54 dos núcleos de espiral 52 que são contíguas uma á outra na direção de rotação, são isoladas magneticamente. Na seção transversal da armadura 40 tomada verticalmente com seu eixo, as porções de enrolamento de espiral 56 são colocadas entre as bobinas 60 respectivamente, e as bobinas 60 formam espaços substancialmente trapezoidais para os enrolamentos. A largura de cada espaço substancialmente trapezoidal para o enrolamento se torna estreito desde as regiões externas 54 no sentido do núcleo central 42. As espirais 62 são formadas enrolando os enrolamentos nos espaços substancialmente trapezoidais para os enrolamentos.

[00025] Como mostrado na Figura 1, a porção extrema de cada espiral 62 em oposição ao comutador 70 é eletricamente conectada a um terminal 64, e a outra porção extrema de cada espiral 62 em oposição ao impelidor 20 é conectada eletricamente a um terminal 66. Como mostrado na Figura 3B, três terminais 66 que se juntam sucessivamente, são conectados eletricamente um ao outro por meio de um terminal 80. Isto é, cada terminal 80 forma um ponto neutro 120 (conforme mostrado nas Figuras 4 e 5) que conecta três espirais 62 eletricamente. Cada terminal 80 se estende entre três porções de espiral de polo magnético 50 que se juntam sucessivamente na direção de rotação. Além disto, os terminais 80 são engatados com os terminais 66 que tem formas em U. Os terminais 80 são posicionados fora das espirais 62 e dentro das superfícies externas das bobinas 60 na direção do raio. Ademais, os terminais 80 se superpõem com as bobinas 60 na direção longitudinal do eixo 22.

[00026] Como mostrado na Figura 8, os terminais 64 e 66 são expostos fora das bobinas 60. Portanto, em um estado de bomba de combustível 10 que a armadura 40 é montada como mostrado na Figura 8, quebra das espirais 62 e contatos elétricos pobres entre as espirais 62 e os terminais 64, 66 podem ser verificados. Além disto, em um estado que o comutador 70 e a armadura 40 são combinados, contatos elétricos pobres da armadura 40 podem ser verificados. Como mostrado na Figura 1, uma tampa 82 cobre uma extremidade oposta ao comutador 70 de cada espiral 62.

[00027] Como mostrado na Figura 3A, o comutador 70 tem seis segmentos 72 na direção de rotação. Os segmentos 72 são isolados eletricamente um do outro por meio de espaços 200 e uma resina isolante 76. Cada segmento 72 é conectado eletricamente a cada terminal 74 mostrado na Figura 1. Os terminais 74 são conectados eletricamente aos terminais 64 da armadura 40 respectivamente. Como mostrado na Figura 4, no comutador 70 um segmento S1 e um segmento S4, um segmento S2 e um segmento S5, e um segmento S3 e um segmento S6 são conectados eletricamente, respectivamente. As espirais 62 instaladas na armadura 40 são arranjadas na ordem de a1, b1, c1, a2, b2 e c2 na direção de rotação, e o segmentos 72 instalados no comutador 70 são arranjados na ordem de s1, s2, s3, s4, s5 e s6 na direção de rotação. Escovas 78 feitas de um material carbono são deslocadas para os segmentos 72 por meio de molas 79. A partir de terminais (não mostrado), eletricidade é fornecida para as espirais 62 através das escovas 78, dos segmentos 72, dos terminais 74 e dos terminais 64.

[00028] Como visto na Figura 4, as porções extremas de cada espiral 62 em oposição ao comutador 70 e ao segmento 72 são conectadas eletricamente. Além disto, as porções extremas opostas ao comutador 70 das espirais 62 são conectadas eletricamente e formam pontos neutros 120 de uma conexão em estrela. A saber, como mostrado na Figura 5, há dois conjuntos de três espirais 62 conectados na conexão em estrela. Em cada conjunto de três espirais 62 as espirais 62 são conectadas em paralelo.

[00029] A armadora 40 é fabricada como a seguir. 1. Como mostrado nas Figuras 6A e 6B, a espiral 62 é feita enrolando-se o enrolamento sobre a bobina 60 feita de resina. O terminal 64 e o terminal 66 são conectados eletricamente à espiral 62. 2. A porção de espiral de polo magnético 50 é feita inserindo-se a porção de enrolamento de espiral 56 do núcleo de espiral 52 numa porção de abertura 61 formada em uma porção de circunferência da bobina 60. 3. Como mostrado nas Figura 7A e 7B, as porções convexas 58 dos núcleos de espiral 52 são inseridas e fixadas nas porções côncavas 44 do núcleo central 42, no qual o tubo 24 é inserido com força na direção longitudinal do eixo 22. A armadura 40 e feita engatando-se as porções de espiral de polo magnético 50 com o núcleo central 42. Como descrito acima, a largura de cada porção côncava 44 se torna estreita no sentido do exterior na direção do raio, isto é, no sentido da porção convexa 58, e a largura de cada porção convexa 58 se torna grande no sentido do núcleo central 42. Além disto, as porções côncavas 44 e as porções convexas 58 são formadas se estendendo na direção longitudinal do eixo 22 de maneira contínua. Portanto, engatando as porções côncavas 44 e as porções convexas 58, elas são firmemente fixadas e não são desengatadas na direção do raio. Por outro lado, as porções côncavas são formadas nos núcleos de espiral 52 respectivamente, e as porções convexas para engatar com as porções côncavas de núcleos de espiral 32 são formadas no núcleo central 42. Similar à esta configuração, os núcleos de espiral 52 e o núcleo central 42 podem ser fixados engatando as porções côncavas e as porções convexas. 4. Conforme mostrado na Figura 8, engatando-se o comutador 70 com a armadura 40 onde as porções de espirais de polos magnéticos 50 são instaladas na superfície externa do núcleo central 42 da armadura 40 ao longo da direção de rotação, os terminais 74 do comutador 70 e os terminais 64 das espirais 62 são conectados eletricamente em contatos diretos. Os terminais 74 são projetados a partir da resina isolada 76 no sentido das porções de espiral de polo magnético 50 e a circunferência de cada terminal 64 tem aproximadamente uma forma em U. Os terminais 74 que se projetam no sentido das porções de espiral de polo magnético 50 são engatadas com os terminais em forma de U 64. Por isto, o terminal 64 e o terminal 74 são conectados eletricamente.

[00030] Na Figura 8 as porções extremas opostas ao comutador 70 das espirais 62 são cobertas pela tampa 82. Isto é, as conexões elétricas entre os terminais 80 e os terminais 66 das espirais 62 já são realizadas. Conexões elétricas entre os terminais 80 e os terminais 66 das espirais 62 de uma instalação da tampa 82 podem ser realizadas depois que o comutador 70 é instalado.

[00031] É desejado que uma pressão de descarga de combustível P [kPa] da bomba de combustível 10 para fornecer o combustível do tanque de combustível para o motor, esteja em uma faixa de 200 a 600 [kPa]. Ademais, é desejado que uma quantidade de descarga Q [l/h] da bomba de combustível 10 esteja em uma faixa de 50 a 300 [l/h]. Energia de saída da bomba de combustível 10 que é calculada por meio de valor máximo e mínimo da pressão descarregada P e da quantidade descarregada Q, está em uma faixa de 2,8 a 49,5 [w]. Uma vez que a velocidade de rotação da armadura 40 é definida como N e o torque da armadura 40 é definido como T, o rendimento da bomba é calculado em uma expressão matemática de (P*Q)/(N*T). O valor calculado na expressão matemática de (N*T) mostra a energia de saída do motor da bomba de combustível 10. Na bomba de combustível 10 mostrada na Figura 1, uma vez que o valor calculado na expressão matemática de (P*Q)/(N*T) é 0,3, é necessário que a saída do motor da bomba de combustível 10 esteja em uma faixa de 9,3 a 165 [w]. Quando o valor da velocidade de rotação da armadora 40 é definido como 6000 rpm/min, uma faixa requerida do torque N é 0,015 a 0,27 [N*m]. A faixa do torque utilizado na bomba de combustível 10 em média é 0,5 - 0,1 [N]. Uma vez que uma voltagem aplicada à bomba de combustível 10 é definida como V, e a corrente fornecida para a bomba de combustível 10 é definida como I, o rendimento do motor é calculado na expressão matemática de (N*T)/(V*I). A expressão matemática de (V*I) mostra energia elétrica fornecida para a bomba de combustível 10. Na bomba de combustível 10, para realizar rendimento de motor elevado, o torque T requerido está na faixa de 0,05 a 0,1 [N*m].

[00032] Em seguida, uma área de fenda e uma taxa de área de ocupação para aumentar o rendimento do motor são descritos. A área de fenda é uma soma das áreas para enrolamento dos enrolamentos formados por meio das bobinas 60 das porções de bobina de polo magnético 50. Como mostrado na Figura 9, uma vez que os polos magnéticos dos magnetos permanentes aumentam, as espessuras da carcaça e dos magnetos permanentes se tornam finas. Por meio disto, a seção transversal que é tomada verticalmente na direção do eixo 22, de uma porção formada dentro dos magnetos permanentes se torna grande. Como resultado, o diâmetro externo da armadura pode ser feito grande sem aumentar o diâmetro externo da bomba de combustível. Portanto, a área de fenda aumenta como mostrado na Figura 10. O número de fendas que servem como o número de porções de espiral de polo magnético aumenta com o incremento do número de polos magnéticos dos magnetos permanentes. É desejado que o número de fendas seja um número par, de modo que uma força de rotação gerada na armadura possa ser forças de momento. O número dos segmentos do comutador aumenta com o incremento do número das fendas.

[00033] Além disto, nesta configuração, uma vez que espirais 62 são formadas na forma de enrolamento concentrado como mostrado na Figura 11, a taxa de área de ocupação por fenda é mais elevada do que aquela da forma de enrolamento distribuído. Nesta configuração, embora a taxa da área de ocupação seja 74%, e seja uma percentagem elevada, a taxa de área de ocupação desejada pode ser mais do que 50%. Na bomba de combustível 10 que tem taxa de área de ocupação elevada, uma vez que os diâmetros externos dos enrolamentos não são aumentados, o número dos enrolamentos enrolados pode ser aumentado. De outra forma, aumentando os diâmetros externos dos enrolamentos, resistência das espirais pode ser diminuída. Portanto, como mostrado na Figura 10, desde que o número de magnetos permanentes aumente, o rendimento do motor da bomba de combustível é aumentado. Uma vez que o número dos magnetos permanentes é maior do que 4, e o número das fendas é maior do que 6, o rendimento do motor dificilmente cresce. Portanto, para o rendimento do motor é desejado que o número de magnetos permanentes seja 4 e o número das fendas seja 6.

[00034] Na Figura 12, no caso em que o número dos magnetos permanentes e o número das fendas sejam 4 e 6, uma relação entre a velocidade de rotação e o torque da armadura, e uma relação entre o rendimento do motor e o torque da armadura estão mostradas. O rendimento do motor é elevado em uma faixa de torque de 0,05 a 0,1 [N]. Portanto, utilizando quatro magnetos permanentes e 6 fendas, a pressão de descarga de combustível requerida e a quantidade de descarga requerida são satisfeitas e a bomba de combustível que tem o rendimento de motor elevado é realizada.

[00035] Além disto, uma vez que os magnetos permanentes 30 são feitos finos utilizando quatro magnetos permanentes, os diâmetros internos dos magnetos permanentes 30 são grandes. Além disto, enrolando os enrolamentos na forma de enrolamento concentrado, a taxa de área de ocupação aumenta. Portanto, em um caso que o diâmetro d da bomba de combustível 10 mostrada na Figura 1 não é mudado, mesmo embora o comprimento axial L seja encurtado, e a bomba de combustível 10 seja feita de forma plana, o torque predeterminado é gerado no motor de rendimento elevado, e pressão de descarga de combustível requerida e uma quantidade de combustível requerida, podem ser realizados. Nesta configuração, embora o valor de L/d seja cerca de 1,7, o valor de L/d pode ser igual a 2,5 ou mais baixo do que 2,5, e o valor desejado de L/d é igual a 2 ou mais baixo do que 2. Nesta maneira, formando a bomba de combustível 10 em forma plana sem aumentar, a bomba de combustível 10 pode ser armazenada no tanque de combustível de forma plana facilmente.

[00036] Além disto, uma vez que a bomba de combustível deve ser feita de forma plana e sem aumentar seu corpo, o diâmetro de uma fenda de ligação formada no tanque de combustível não precisa ser feita grande para armazenar a bomba de combustível. Portanto, a rigidez do tanque de combustível pode ser mantida, e deformação do tanque de combustível pode ser impedida. Além disto, quando o comutador 70 é preso à armadura 40, os terminais 74 dos segmentos 72 são conectados eletricamente com os terminais 64 das espirais 62 diretamente. Portanto, os enrolamentos para conectar os terminais 74 dos segmentos 72 com os terminais 64 das espirais 62 são desnecessários, e o processo para conectar aqueles terminais é fácil.

[00037] Nesta configuração, porções extremas de espirais 62 em oposição ao comutador 70 são conectadas por meio dos terminais 80 uma à outra, e formam os pontos neutros conectados em paralelo. Uma vez que pontos de conexão das espirais 62 são distribuídos para ambos os lados da armadura 40 na direção longitudinal do eixo 22, um processo para conectar as espirais 62 é fácil. Além disto, uma vez que pontos de conexão elétrica das espirais 62 são reduzidos conectando as espirais 62 na conexão em estrela, as conexões entre as espirais 62 podem ser realizadas facilmente.

[00038] Na primeira configuração os pontos de conexão das espirais 62 são distribuídos para ambos os lados da armadura 40 na direção longitudinal do eixo de rotação. Contudo, as conexões entre as espirais 62, e as conexões entre as espirais 62 e os segmentos 72 podem ser realizadas no comutador 70 que está de um lado da armadura 40 na direção longitudinal do eixo de rotação.

[Segunda Configuração, Terceira Configuração]

[00039] Fazendo-se referência à Figura 13 e à Figura 14, estruturas da segunda configuração e da terceira configuração exceto para as conexões entre as espirais 62 e os segmentos 72 e as conexões entre as espirais 62 correspondem substancialmente àquelas da primeira configuração. Na primeira configuração as extremidades das espirais 62 são conectadas no lado da armadura 40 em oposição ao comutador 70, isto é, no exterior do comutador 70. Por outro lado, na segunda configuração em um comutador 90, as extremidades das espirais 62 e os segmentos 72 são conectados eletricamente e as outras extremidades das espirais 62 são conectadas uma à outra. Nas conexões da segunda configuração, depois que uma bobina (a1) 62 e uma bobina (a2) 62, uma bobina (b1) 62 e uma bobina (b2) 62, e uma bobina (c1) 62 e uma bobina (c2) 62 são eletricamente conectadas em série respectivamente. Além disto, aqueles três pares das espirais 62 são conectados na conexão em estrela.

[00040] Na terceira configuração, num comutador 92, as extremidades das espirais 62 e os segmentos 72 são conectados, e as outras extremidades das espirais 62 são conectadas uma à outra. Nas conexões elétricas das espirais 62, uma bobina (a1) 62 e uma bobina (a2) 62, uma bobina (b1) 62 e uma bobina (b2) 62, e uma bobina (c1) 62 e uma bobina (c2) 62 são conectadas em série. Além disto, os três pares das espirais 62 são conectados em uma conexão em delta.

[00041] Nas segunda e terceira configurações, nos comutadores 90 e 92 da terceira configuração, as extremidades das espirais 62 e os segmentos 72 são conectados, e as outras extremidades das espirais 62 são conectadas uma à outra. Nesta estrutura, utilizando um comutador diferente, no qual o processo de conectar as espirais 62 é diferente daquele no comutador acima, o processo de conectar as espirais 62 pode ser mudado.

[00042] Nas diversas configurações acima da presente invenção como descrito aqui acima, quatro polos magnéticos são formados por meio dos magnetos permanentes 30 que formam formas de quartos de arco. Portanto, quando diâmetros externos das bombas de combustível são o mesmo, o diâmetro interno do magneto permanente 30 da bomba de combustível é maior do que o diâmetro interno dos magnetos permanentes 30 de uma bomba de combustível, que inclui dois polos magnéticos formados por meio dos magnetos permanentes que formam formas de meios arcos. Além disto, uma vez que o diâmetro externo da armadura 40 pode ser grande, os espaços para os enrolamentos formados pelos corpos de espirais 60 podem ser grandes, os diâmetros dos enrolamentos para enrolamento sobre as bobinas 60 podem ser grandes sem mudar o número dos enrolamentos enrolados. Por meio disto, a resistência dos enrolamentos pode ser baixa e o torque gerado na armadura 40 aumenta. Portanto, a quantidade do combustível fornecido a partir da bomba de combustível 10 para o motor pode ser aumentada sem aumentar a energia elétrica fornecida para a bomba de combustível.

[00043] Por outro lado, quando o torque gerado não é aumentado, o número de enrolamentos enrolados pode ser pequeno. Portanto, a indutância das espirais 62 cai. Assim, quando as escovas 78 deixam os segmentos 72 do comutador 70, voltagem geradas nas espirais 62 são reduzidas. Portanto, quando as escovas 78 deixam os segmentos 72, gerações de centelhas entre os segmentos vizinhos 72 ou entre os segmentos 72 e as escovas 78 podem ser impedidas. Nesta maneira, abrasões dos segmentos 72 e das escovas 78 podem ser reduzidas.

[00044] Além disto, cada núcleo de espiral 52 é um corpo separado do núcleo central 42. Portanto, depois de enrolar os enrolamentos na forma de enrolamento concentrado, as porções bobina de polo magnético 50 podem ser presas e fixadas ao núcleo central 42. Portanto, o enrolamento pode ser enrolado sobre cada bobina 60 de cada porção bobina de polo magnético 50 de maneira fácil e regular. Assim, a relação do espaço ocupado pelos enrolamentos é melhorada. Quando o torque gerado não precisa ser aumentado, os espaços para os enrolamentos podem ser feitos pequenos e a bomba de combustível pode ser feita pequena. Encurtando o comprimento axial da bomba de combustível 10, a bomba de combustível 10 pode ser armazenada facilmente no tanque de combustível de forma plana.

[00045] Nas várias configurações acima, um espaço uniforme ao longo da direção de rotação é formado entre as superfícies internas 31 dos magnetos permanentes 30 e as superfícies externas 55 dos núcleos de espiral 52. Assim, flutuação do torque gerado na armadura 40 é reduzida. Ainda, uma vez que o espaço de folga 108 para armazenar a armadura 40 dentro dos ditos magnetos permanentes 30 de forma rotativa serve como a passagem de combustível 108, uma passagem para o combustível que escoa na bomba de combustível pode ser assegurada sem aumentar o diâmetro externo da bomba de combustível 10. Além disto, uma vez que o combustível escoa entre as superfícies internas 31 dos magnetos permanentes 30 e as superfícies externas 55 dos núcleos de espiral 52, a resistência de contato que afeta o combustível que escoa na passagem de combustível 108 é baixa, e o combustível escoa suavemente.

[00046] Bobinas 60 a serem enroladas com os enrolamentos funcionam como isolantes magnéticos, que isolam as superfícies externas vizinhas 54 dos núcleos de espiral 52 na direção de rotação, de maneira magnética. Portanto, peças e homens-hora para montar a armadura 40 podem ser reduzidos. Na seção transversal da armadura 40, tomada verticalmente com o seu eixo, os espaços para os enrolamentos formados pelas bobinas 60 formam formas dos trapezóides substanciais, cujas larguras dos trapezóides substanciais se tornam estreitas a partir das superfícies externas 54 no sentido do núcleo central 42, respectivamente. A armadura 40 pode ser composta quase que sem formar espaços entre porções de espiral de polo magnético vizinhas 50 na direção de rotação. Logo, as bobinas 60 podem ser enrolados por meio dos enrolamentos sem utilizar o espaço ocupado pela armadura 40 de maneira eficiente. Assim, enrolamentos enrolados podem ser aumentados.

[00047] Nas configurações supracitadas, o número dos polos magnéticos formados por meio dos magnetos permanentes 30 é definido como 4 e o número das porções de espiral de polo magnético 50 é definido como 6. Exceto para eles, o número de polos magnéticos formados por meio dos magnetos permanentes pode ser dois, quatro ou um número par maior do que quatro. Adicionalmente, é desejado que o número de porções de espiral de polo magnético seja maior do que o número de polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes. Em adição, é desejado que o número de porções de espiral de polo magnético seja um número par que é maior em duas unidades do que o número daqueles polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes. Pela rotação do impelidor 20, que serve como dispositivo de geração de força de sucção, a força de sucção é gerada para succionar o combustível a partir do tanque de combustível. Em lugar do impelidor, sistemas tais como uma bomba de engrenagens podem ser utilizados como o dispositivo de geração de força de sucção.

Claims

1. Bomba de combustível (10) para suprimento de combustível succionado a partir de um tanque de combustível para um motor de combustão interna, bomba esta que compreende: magnetos permanentes (30) que são instalados ao longo de uma circunferência em uma superfície interna de uma carcaça (12) e fornecem polos magnéticos diferentes de maneira alternada; uma armadura (40) instalada dentro dos magnetos permanentes (30) de maneira rotativa; um comutador (70), que tem vários segmentos (72), e gira com a armadura (40); e um meio de geração de força de sucção (20) que gira com a dita armadura (40) e gera uma força de sucção para succionar o combustível a partir do tanque de combustível, em que um espaço de folga (108) é formado entre os referidos magnetos permanentes (30) e a armadura (40), de tal forma que o combustível succionado pelo meio de geração de força de sucção (20) seja descarregado a partir de uma saída de descarga de combustível (110) através do espaço de folga (108), caracterizada pelo fato de que a armadura (40) inclui um núcleo central (42) instalado num centro de uma rotação da dita armadura (40), vários núcleos de espiral (52), os quais são acoplados magneticamente com o núcleo central (42) e instalados do lado de fora do núcleo central (42) numa direção de rotação como um corpo separado do núcleo central (42), bobinas (60) cobrindo os núcleos de espiral (52), respectivamente, e espirais (62) conectadas aos ditos segmentos (72) do comutador (70) e feitas enrolando-se enrolamentos nas ditas bobinas (60) numa forma de enrolamento concentrado, respectivamente; um dentre cada núcleo de espiral (52) tem uma porção convexa (58), e o núcleo central (42) tem porções côncavas (44) para engatarem com as porções convexas (58); as várias espirais (62) são conectadas numa conexão em estrela; e o comutador (70) é instalado em um lado da armadura (40) em uma direção longitudinal de um eixo de rotação (22), e cada conjunto de três espirais (62) forma um ponto neutro (120) da conexão em estrela em ambos os lados da armadura (40).

2. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o número dos polos magnéticos é igual a quatro ou mais do que quatro e um número par, e porções de espiral de polo magnético (50) que incluem os núcleos de espiral (52), as bobinas (60), e as espirais (62), respectivamente, são mais do que os polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes (30).

3. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as várias espirais (62) são conectadas em paralelo na conexão em estrela.

4. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que terminais (74) do comutador (70) e terminais (64) das espirais (62) são eletricamente conectados diretamente.

5. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o número das porções de espiral de polo magnético (50) que incluem os núcleos de espiral (52), as bobinas (60), e as espirais (62), respectivamente, ser maior em duas unidades do que o número dos polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes (30).

6. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o número dos polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes (30) ser quatro ou seis.

7. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o número dos polos magnéticos formados pelos magnetos permanentes (30) é quatro, e o número das porções de espiral de polo magnético (50) é seis.

8. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os núcleos de espiral (52) têm as porções convexas (58) em seus lados opostos ao núcleo central (42), respectivamente, e o núcleo central (42) tem as porções côncavas (44) para engatar com os núcleos de espiral (52), respectivamente, na direção de rotação.

9. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 8, caracterizada pelo fato de que as porções convexas (58) e as porções côncavas (44) são formadas para se estenderem na direção longitudinal do eixo de rotação (22) da armadura (40), e as porções convexas (58) são engatadas com as porções côncavas (44), respectivamente, mediante sendo inseridas nas porções côncavas (44) ao longo da direção longitudinal do eixo de rotação (22) da dita armadura (40), e as larguras das porções convexas (58) tornam-se maiores em sentido das porções côncavas (44), respectivamente, e as larguras das porções côncavas (44) tornam-se menores em sentido das porções convexas (58).

10. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que cada núcleo de espiral (52) inclui uma região externa (54) que é oposta a cada magneto permanente (30) ao longo da direção de rotação e uma porção de enrolamento de espiral (56) que se estende desde sua região externa (54) até o núcleo central (42), e cada núcleo de espiral (52) possui uma forma de T em uma seção transversal da armadura (40), e cada bobina (60) isola magneticamente as regiões externas (54) dos núcleos de espiral (52), que são contíguas uma a outra na direção de rotação.

11. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que uma superfície interna de cada um magneto permanente (30) forma uma forma de um arco côncavo, e uma superfície externa (55) de cada região externa (54) forma uma forma de um arco convexo.

12. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o combustível escoa em um espaço de folga (108) formado entre as superfícies internas dos magnetos permanentes (30) e as superfícies externas (55) das regiões externas (54).

13. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que, na seção transversal da dita armadura (40), espaços para enrolamentos formados por ditas bobinas (60) são formados com formas de conformação de trapezoides, respectivamente, em que as porções de enrolamento de espiral (56) são colocadas entre tais trapezoides, e as larguras dos trapezoides tornam-se menores a partir das regiões externas (54) em sentido do núcleo central (42), respectivamente.

14. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que uma pressão de descarga de combustível está numa faixa de 200 a 600 [kPa], e uma quantidade de descarga está numa faixa de 50 a 300 [l/h].

15. Bomba de combustível (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada por uma relação de um comprimento axial da bomba de combustível (10) para um diâmetro externo da referida bomba de combustível (10) ser igual a 2,5 ou mais baixa do que 2,5.

16. Bomba de combustível (10) de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a relação do comprimento axial da bomba de combustível (10) para o diâmetro externo da referida bomba de combustível (10) ser igual a 2,0 ou mais baixa do que 2,0.