JP2005110478A

JP2005110478A - モータ及びポンプ

Info

Publication number: JP2005110478A
Application number: JP2003344431A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Naito; 浩昭内藤
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-21
Also published as: US20050074343A1; KR100614738B1; KR20050033028A; DE102004047662A1

Abstract

【課題】部品点数及び組付工数を削減することのできるモータ及びポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ１のモータ部１０としてのモータは、ハウジング１１と、ハウジング１１に設けられたステータ３０と、ハウジング１１に回転可能に支持されたロータシャフト２１を有するロータ２０と、ロータ２０に設けられかつステータ３０に対向する磁石２７と、ハウジング１１に設けられかつロータシャフト２１の一方端をスラスト方向に関して軸支するスラスト軸受５７とを備える。ステータ３０と磁石２７とは、相互間の磁束授受部分においてロータ２０をスラスト軸受５７方向へ付勢する磁力が発生する関係をもって設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ及びポンプに関する。

従来のモータ、例えばブラシレスモータには、ハウジングとステータとロータと磁石とスラスト軸受とバネとを備えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。ステータは、ハウジングに設けられている。また、ロータは、ハウジングに回転可能に支持されたシャフトを有している。また、磁石は、ロータに設けられており、ステータに所定の隙間を介して対向する。スラスト軸受は、ハウジングに設けられており、ロータシャフトの一方端をスラスト方向に関して軸支する。バネは、ロータをスラスト軸受方向へ付勢しており、ロータシャフトの一方端がスラスト軸受に押し当てられている。
特開２０００−１０２２１０号公報

前記特許文献１のものでは、ロータをスラスト軸受方向へ付勢するためのバネが必要であるために、部品点数及び組付工数の増加を招くという問題があった。このことは、モータの小型化を困難なものにしている。

本発明が解決しようとする課題は、部品点数及び組付工数を削減することのできるモータ及びポンプを提供することにある。

前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするモータ及びポンプにより解決することができる。
すなわち、請求項１に記載されたモータによると、ステータと磁石との間の磁束授受部分において発生する磁力によりロータがスラスト軸受方向へ付勢されることにより、ロータシャフトの一方端がスラスト軸受に押し当てられる。したがって、従来必要とされたロータをスラスト軸受方向へ付勢するためのバネを省略し、部品点数及び組付工数を削減することができる。

また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたモータによると、磁石とアーマチュアコアとの間の磁束授受部分において発生する磁力によりアーマチュアがスラスト軸受方向へ付勢されることにより、アーマチュアシャフトの一方端がスラスト軸受に押し当てられる。したがって、特許請求の範囲の請求項１に記載されたモータと同等の作用・効果を奏することができる。

また、特許請求の範囲の請求項３に記載されたポンプによると、特許請求の範囲の請求項１又は２に記載されたモータと同等の作用・効果を奏するポンプを提供することができる。

本発明のモータ及びポンプによれば、磁束授受部分において発生する磁力によりロータがスラスト軸受方向へ付勢されるものであるから、従来必要とされたロータをスラスト軸受方向へ付勢するためのバネを省略し、部品点数及び組付工数を削減することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。

本発明の実施例１を図面にしたがって説明する。なお、本実施例では、ブラシレス直流モータ（ブラシレスモータという。）がモータ部として構成された車両用の燃料ポンプについて例示する。
燃料ポンプを断面図で示した図１において、燃料ポンプ１は、ブラシレスモータにより構成されるモータ部１０と、そのモータ部１０の下側部に組込まれたポンプ部５０とを備えて構成されている。

モータ部１０について説明する。モータ部１０は、ハウジング１１と、そのハウジング１１内に回転可能に支持されたロータ２０と、該ハウジング１１内に固定されたステータ３０とを備えている。
ハウジング１１は、ほぼ円筒状のハウジング筒１３と、そのハウジング筒１３の上端部に組付られたアッパ側エンドカバー１５と、そのハウジング筒１３の下端部に組付られたポンプ部５０のポンプケーシング５１及びポンプカバー５３とを備えている。アッパ側エンドカバー１５には、その内面側（図１において下側）にほぼ同心状の軸支持孔１６が形成されているとともに、そのカバー内外を貫通するほぼ円筒状の吐出管口１７が偏心した位置に形成されている。

前記ロータ２０は、ロータシャフト２１と、そのロータシャフト２１に相対的に圧入された上下一対のステンレス製の支持部材２３と、その両支持部材２３に圧入された円筒状の電磁ステンレス製のヨーク２５と、そのヨーク２５の外周に樹脂製の接着剤により接着された周方向に４つの磁極を持つ円筒状の永久磁石（単に、磁石という。）２７とを備えている。磁石２７は、ステータ３０に対して所定の隙間を介して対向している。
また、ロータシャフト２１の下端部は、ポンプケーシング５１に軸受２８を介して回転可能に支持されている。また、ロータシャフト２１の上端部は、前記アッパ側エンドカバー１５の軸支持孔１６内に対して軸受２９を介して回転可能に支持されている。また、ロータシャフト２１の下端部には、例えばＤ型のカット部２１ａが形成されており、そのＤ型のカット部２１ａはインペラ５９（後述する）の孔、例えばＤ型の孔５９ａ内に挿通されている。また、Ｄ型のカット部２１ａの先端部には球状部２１ｂが形成されている。球状部２１ｂは、ポンプカバー５３に設けられたスラスト軸受５７の上面に当接されている。また、上下の両支持部材２３はフランジ部２３ａを有し、そのフランジ部２３ａがヨーク２５及び磁石２７の端面に樹脂製の接着剤により接着されている。

前記ステータ３０は、ステータコア３１と、そのステータコア３１を保持する樹脂製のホルダ３２と、ステータコア３１に巻装されたステータコイル３３とを備えている。ステータ３０は、前記ハウジング筒１３内に密に挿入されている。また、ステータコイル３３の端末部３３ａに、ターミナル３５の基端部がフュージョン溶接等により電気的に接続されている。ターミナル３５の先端部（図１において上端部）は、前記アッパ側エンドカバー１５に形成された端子孔１５ａ内に貫通状に挿通されており、そのアッパ側エンドカバー１５の制御回路用収容凹部１８（後述する）内に突出されている。また、ターミナル３５の先端部には接続基板３８が電気的に接続されている。なお、接続基板３８は、収容凹部１８内に図示しないサポートを介して支持されている。

前記アッパ側エンドカバー１５には、その外端面（図１において上端面）側に開口する凹形状の収容凹部１８が形成されている。その収容凹部１８内には、前記ステータ３０のステータコイル３３への通電を制御するための制御回路４０が、図示しないサポートを介して支持されている。制御回路４０は、接続端子４２を有するコイル側基板４１と、入力端子４４を有するカバー側基板４３とを備えている。コイル側基板４１の接続端子４２の先端部は、前記接続基板３８に電気的に接続されている。また、カバー側基板４３の入力端子４４の先端部は、後述するカバー４６を通して前記収容凹部１８の開口端面から突出されている。なお、制御回路４０は、図示しないが、例えば、ステータコイル３３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相への通電をそれぞれ断続するパワーＭＯＳ−ＦＥＴと、これらのＭＯＳ−ＦＥＴを駆動制御する駆動回路とを備えている。駆動回路は、所定のオーバーラップ時間をもって各ＦＥＴを順次導通させ、各相のステータコイル３３を励磁する。

さらに、前記アッパ側エンドカバー１５には、前記収容凹部１８の開口端面を覆うカバー４６が接着、熱かしめ、ねじ手段等の取付手段（図示省略）を介して装着されている。カバー４６には端子孔４６ａが形成されており、その端子孔４６ａ内には前記制御回路４０の入力端子４４の先端部（図１において上端部）が貫通状に挿通されている。

しかして、前記アッパ側エンドカバー１５は、前記ハウジング筒１３内に回り止めされた状態に圧入された後、同ハウジング筒１３の上端部１３ｂを熱かしめにより内方へかしめることにより、抜け止めされているとともにハウジング筒１３の上端開口面が密封されている。なお、アッパ側エンドカバー１５とステータ３０のホルダ３２との対向面の間には、ハウジング筒１３内に挿入されたほぼリング状のアッパ側スペーサ１９が介在されている。

また、前記ステータ３０に対して前記磁石２７が反ポンプ部側方向（図１において上方）へ所定量ずらした位置関係をもって配置されている。このため、ステータ３０と磁石２７との磁束授受部分において、アンバランスを直そうとする磁力、すなわち、ロータ２０をポンプ部方向（図１において下方）へ付勢する磁力が発生する。これにより、ロータ２０のロータシャフト２１の球状部２１ｂがスラスト軸受５７に押し当てられる。このため、ロータ２０の回転による「ふらつき」を抑制することができ、ロータ２０及びインペラ５９を安定的に回転させることができる。

なお、ステータ３０と磁石２７との相対位置をずらす量により、ロータ２０を付勢する磁力の大きさを調整することができる。また、ステータ３０と磁石２７との相対長さを変えること、例えばステータ３０に比べて、磁石２７の上端を反ポンプ部側方向（図１において上方）へ長く延ばすことにより、ロータ２０を付勢する磁力の大きさを調整することができる。また、ステータ３０と磁石２７との相対位置をずらす量や、ステータ３０と磁石２７との相対長さを変える量は、ロータ２０の回転力を確保しながら、ロータ２０を付勢する磁力を得ることのできる値に設定することが望ましい。

次に、ポンプ部５０について説明する。図１に示すように、ポンプ部５０は、前記モータ部１０の下端部に組込まれるポンプケーシング５１とポンプカバー５３とインペラ５９とを備えている。ポンプケーシング５１は、前記ハウジング筒１３内にその下側開口面（図１において下端面）から所定位置に回り止めされた状態に圧入されている。ポンプカバー５３は、ポンプケーシング５１に続いて同ハウジング筒１３内に回り止めされた状態に圧入されている。ポンプケーシング５１とポンプカバー５３との間には、再生ポンプとしてのポンプ室５６が形成されている。また、ポンプカバー５３の圧入後、同ハウジング筒１３の下端部１３ａを熱かしめにより内方へかしめることにより、ポンプカバー５３がポンプケーシング５１に押付けられた状態で抜け止めされているとともにポンプ室５６が密封されている。また、ポンプカバー５３には、ポンプ室５６の吸入側位置に連通する吸入口５４が形成されている。また、ポンプケーシング５１には、ポンプ室５６の吐出側位置に連通する吐出口５２が形成されている。なお、ポンプケーシング５１は、モータ部１０のロア側エンドカバーを兼用するものである。また、ポンプケーシング５１とステータ３０のホルダ３２との対向面の間には、ハウジング筒１３内に挿入されたほぼリング状のロア側スペーサ３９が介在されている。

前記ポンプケーシング５１には、前記ロータ２０のロータシャフト２１の下端部が前にも述べたように軸受２８により回転可能に支持されている。
また、前記ポンプケーシング５１と前記ポンプカバー５３との間には、再生ポンプのインペラ５９が回転可能に収納されている。インペラ５９の軸心部には孔、例えばＤ型の孔５９ａが形成されており、その孔５９ａに前記ロータ２０のロータシャフト２１のＤ型のカット部２１ａが係合状態に挿通されている。
また、ポンプカバー５３の内面側（図１において上側）の軸心部には、スラスト軸受５７が圧入によって取付けられている。スラスト軸受５７の上端面には、前にも述べたようにロータ２０のロータシャフト２１の球状部２１ｂが当接されている。

次に、上記した燃料ポンプ１の作動を説明する。なお、図示しないが、実際の使用においては、燃料ポンプ１の吸入口５４にフィルタが設けられ、吐出管には車両の燃料噴射装置に接続される燃料供給パイプが接続されており、燃料ポンプ１全体は燃料タンク内に適宜のステー等の支持手段により保持される。
すなわち、燃料ポンプ１の制御回路４０の入力端子４４に電源が印加されると、制御回路４０内の駆動回路がＭＯＳ−ＦＥＴを所定のオーバーラップ時間をもって順次導通させ、各相のステータコイル３３を励磁する。この三相半波駆動によりロータ２０が回転する。そのロータ２０の回転すなわちロータシャフト２１の回転に追従して、インペラ５９が回転されることにより、燃料タンク内の燃料が吸入口５４からポンプ室５６内に吸入され、ポンプ室５６の吐出側からポンプケーシング５１の吐出口５２を通じてハウジング１１内に吐出される。そのハウジング１１内に吐出された燃料は、ステータ３０とロータ２０との間の隙間を通り、アッパ側エンドカバー１５の吐出管口１７を通じてポンプ外部へ吐出される。

上記した燃料ポンプ１（図１参照）に組込まれたモータ部１０としてのブラシレスモータによると、前にも述べたように、ステータ３０と磁石２７との間の磁束授受部分において発生する磁力によりロータ２０がスラスト軸受５７方向（図１において下方）へ付勢されることにより、ロータシャフト２１の一方端がスラスト軸受５７に押し当てられる。したがって、従来必要とされたロータ２０をスラスト軸受５７方向へ付勢するためのバネを省略し、部品点数及び組付工数を削減することができる。このことは、ブラシレスモータの小型化にともなう部品の組付性を改善することに有効である。

また、従来必要とされたロータ２０をスラスト軸受５７方向へ付勢するためのバネが省略されるため、バネがロータシャフト２１に摺動接触することによるロストルクの発生を解消することができる。
また、ロータシャフト２１の周囲にバネがはみ出すこともないため、そのバネの配置にかかる収容スペースを削減することができ、よってモータ部１０を容易に小型化することができる。

また、上記したブラシレスモータをモータ部１０として備えた燃料ポンプ１（図１参照）によると、上記したブラシレスモータ（モータ部１０）と同等の作用・効果を奏する燃料ポンプ１を提供することができる。

また、ステータ３０のステータコイル３３及びターミナル３５、並びに制御回路４０が燃料にさらされないので、これらの導電部での電食等による、短絡、断線等の不具合を防止することができる。

本発明の実施例２を図面にしたがって説明する。なお、本実施例は、前記実施例１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。
図２に示すように、本実施例は、前記実施例１の燃料ポンプ１（図１参照）のハウジング１１内において、接続基板３８がターミナル３５に接続されている。これにともない、アッパ側エンドカバー１５の端子孔１５ａ内にコイル側基板４１の接続端子４２が貫通状に挿通されており、その接続端子４２の先端部が接続基板３８に電気的に接続されている。
したがって、上記した実施例２によっても、前記実施例１とほぼ同様の作用・効果が得られる。

本発明の実施例３を図面にしたがって説明する。なお、本実施例は、前記実施例１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。
図３に示すように、本実施例は、前記実施例１の燃料ポンプ１（図１参照）のハウジング１１において、ハウジング筒１３とアッパ側エンドカバー１５とを樹脂一体成形により外郭部１２として一体化したものである。そして、ステータコイル３３の端末部３３ａにターミナル３５が電気的に接続されたステータ３０は、ハウジング筒１３に対してインサート成形により外郭部１２とともに樹脂一体成形されている。すなわち、ステータ３０は、図示しない樹脂成形型内にセットされた後、その樹脂成形型内に樹脂材料が充填されることにより、外郭部１２とともにインサート成形により樹脂一体成形されている。このため、前記実施例１（図１参照）におけるアッパ側スペーサ１９及びロア側スペーサ３９を省略し、部品点数及び組付工数を削減することができる。なお、図４は、インサート成形前のステータ３０を示す断面図であり、樹脂一体成形後の外郭部１２の外形形状が点線で示されている。

上記した実施例３によっても、前記実施例１とほぼ同様の作用・効果が得られる。
さらに、ハウジング筒１３内に設けられるステータ３０がインサート成形によりハウジング筒１３及びアッパ側エンドカバー１５を含む外郭部１２とともに一体成形されている（図５参照）。このため、ハウジング筒１３及びアッパ側エンドカバー１５を独立した部品としてそれぞれ製作する必要がなく、それによりハウジング筒１３に対するアッパ側エンドカバー１５の組付けが省略される。また、ステータコイル３３が巻かれたステータ３０が外郭部１２にインサート成形されるので、外郭部１２に対するステータ３０の組付けが省略される。したがって、従来に比べて、ハウジング筒１３に対するアッパ側エンドカバー１５及びステータ３０の組付けが省略されることにより、部品点数及び組付工数を削減することができる。このことは、ブラシレスモータの小型化にともなう部品の組付性を改善することに有効である。

また、外郭部１２が樹脂成形されているので、外郭部１２が金属製である場合に比べて、軽量化及び低騒音化に有利である。

また、外郭部１２に制御回路用収容凹部１８が形成されているので、その収容凹部１８にステータ３０のステータコイル３３への通電を制御するための制御回路４０を収容することができる。

本発明の実施例４を図面にしたがって説明する。なお、本実施例は、前記実施例１〜３のブラシレスモータに代えて、直流モータがモータ部１０として構成された車両用の燃料ポンプ１について例示するものである。また、本実施例は、前記実施例１の一部を変更することにより、直流モータを構成したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。
図５に示すように、本実施例の燃料ポンプ１は、前記実施例１におけるロータ２０に代えて、アーマチュア６０がハウジング１１内に回転可能に支持され、そのハウジング１１の内周面に所定数の磁石７０が固定されている。磁石７０は、アーマチュア６０のアーマチュアコア６２に対して所定の隙間を介して対向している。

前記アーマチュア６０は、アーマチュアシャフト６１とアーマチュアコア６２とコンミュテータ６４とを備えている。アーマチュアコア６２には、図示しないコイルが巻装されている。また、前記実施例１のロータシャフト２１（図１参照）と同様に、アーマチュアシャフト６１の下端部がポンプケーシング５１に軸受２８を介して回転可能に支持されて、また、アーマチュアシャフト６１の上端部が前記アッパ側エンドカバー１５の軸支持孔１６内に対して軸受２９を介して回転可能に支持されている。
また、アーマチュアシャフト６１の下端部には、前記実施例１のＤ型のカット部２１ａ及び球状部２１ｂ（図１参照）と同様に、Ｄ型のカット部６１ａ及び球状部６１ｂが形成されている。Ｄ型のカット部６１ａはインペラ５９のＤ型の孔５９ａ内に挿通され、また、球状部６１ｂはポンプカバー５３に設けられたスラスト軸受５７の上面に当接されている。

前記アッパ側エンドカバー１５には、前記アーマチュア６０のコンミュテータ６４に対して摺動接触するブラシ６５、及び、そのブラシ６５をコンミュテータ６４に押しつける方向へ付勢するスプリング６６が組み込まれている。ブラシ６５には、チョークコイル６７が導通接続されている。チョークコイル６７には、図示しない外部接続端子の接続用ターミナルが電気的に接続されている。また、アッパ側エンドカバー１５の吐出管口１７内には、チェックバルブ７２が組み込まれている。なお、前記実施例１（図１参照）におけるアッパ側エンドカバー１５の制御回路用収容凹部１８、制御回路４０、アッパ側スペーサ１９及びロア側スペーサ３９、カバー４６等は省略されている。

しかして、磁石７０に対してアーマチュア６０のアーマチュアコア６２が反ポンプ部側方向（図１において上方）へ所定量ずらした位置関係をもって配置されている。このため、磁石７０とアーマチュアコア６２との磁束授受部分において、アーマチュア６０をポンプ部方向（図５において下方）へ付勢する磁力が発生する。これにより、アーマチュア６０のアーマチュアシャフト６１の球状部６１ｂがスラスト軸受５７に押し当てられる。

上記した燃料ポンプ１（図５参照）に組込まれたモータ部１０としての直流モータによると、前にも述べたように、磁石２７とアーマチュアコア６２との間の磁束授受部分において発生する磁力によりアーマチュア６０がスラスト軸受５７方向へ付勢されることにより、アーマチュアシャフト６１の一方端がスラスト軸受５７に押し当てられる。したがって、前記実施例１と同様に、従来必要とされたロータ２０をスラスト軸受５７方向へ付勢するためのバネを省略し、部品点数及び組付工数を削減することができる。このことは、ブラシレスモータの小型化にともなう部品の組付性を改善することに有効である。このことは、直流モータの小型化にともなう部品の組付性を改善することに有効である。

また、上記した燃料ポンプ１（図５参照）によると、上記した直流モータ（モータ部１０）と同等の作用・効果を奏する燃料ポンプ１を提供することができる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明のモータは、燃料ポンプ１以外の駆動源として適用することができる。また、外郭部１２は、樹脂以外の材料により一体成形することも可能である。また、アッパ側エンドカバー１５の制御回路用収容凹部１８は、省略することも考えられる。また、本発明のポンプは、燃料ポンプ１、あるいは水ポンプ等の流体ポンプに流用することが可能である。また、ポンプ部５０には、インペラ５９式以外のポンプ形式のものを採用することができる。

本発明の実施例１にかかる燃料ポンプを示す断面図である。本発明の実施例２にかかる燃料ポンプを示す断面図である。本発明の実施例３にかかる燃料ポンプを示す断面図である。ステータを示す断面図である。本発明の実施例４にかかる燃料ポンプを示す断面図である。

符号の説明

１燃料ポンプ
１０モータ部（ブラシレスモータ、直流モータ）
１１ハウジング
１３ハウジング筒
２０ロータ
２１ロータシャフト
２７磁石
３０ステータ
３１ステータコア
５０ポンプ部
５７スラスト軸受
６０アーマチュア
６１アーマチュアシャフト
６２アーマチュアコア
７０磁石

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングに設けられたステータと、
前記ハウジングに回転可能に支持されたロータシャフトを有するロータと、
前記ロータに設けられかつ前記ステータに対向する磁石と、
前記ハウジングに設けられかつ前記ロータシャフトの一方端をスラスト方向に関して軸支するスラスト軸受と
を備えるモータであって、
前記ステータと前記磁石とは、相互間の磁束授受部分において前記ロータを前記スラスト軸受方向へ付勢する磁力が発生する関係をもって設けられていることを特徴とするモータ。
ハウジングと、
前記ハウジングに設けられた磁石と、
前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアシャフトを有するアーマチュアと、
前記アーマチュアに設けられかつ前記磁石に対向するアーマチュアコアと、
前記ハウジングに設けられかつ前記アーマチュアシャフトの一方端をスラスト方向に関して軸支するスラスト軸受と
を備えるモータであって、
前記磁石と前記アーマチュアコアとは、相互間の磁束授受部分において前記アーマチュアを前記スラスト軸受方向へ付勢する磁力が発生する関係をもって設けられていることを特徴とするモータ。
請求項１又は２に記載のモータにより構成されるモータ部と、
前記ハウジングに組込まれかつ前記モータ部により作動されるポンプ部と
を備えていることを特徴とするポンプ。