JP2019080445A - 燃料ポンプ及び燃料ポンプのステータコア巻線巻回方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源供給ターミナル、及び、中性点ターミナルのモータ軸方向長さとモータ径方向長さの縮小を図ることを目的とする。【解決手段】各々のティースに巻回されたコイル４２は、電源供給ターミナル８１と中性点ターミナル８２に電気的に接続されており、回転子部７０の位置に応じて通電が制御されている。電源供給ターミナル８１と中性点ターミナル８２のそれぞれに、巻線からげ部８４、８５が設けられ、これら巻線からげ部８４，８５は、ステータコアの径方向内側に向いて配置されている。これにより、電源供給ターミナル８１、及び中性点ターミナル８２もステータコアの径方向内側に折り曲げられている。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクから燃料を吸い上げて、エンジン等の機器に供給するモータを備えた燃料ポンプに関する発明である。

燃料ポンプの駆動源として、ブラシレスモータを用いた例を特許文献１に示す。
特許文献１のブラシレスモータでは、複数の巻線のカバーエンド側の端部同士は、１つのターミナルサブアッシーによって結線されている。即ち、ターミナル部をカバーエンド側で連結し、ターミナルサブアッシーとすることで、モータの巻線端部の取り回し、及び結線を容易にしている。
特許文献２のモータでは、ターミナル挿入部をステータコア内周側に設置し、巻線とターミナルのヒュージング用穴をターミナル上端部に設け、ターミナルと巻線の接合作業性を向上する。巻線とターミナルをヒュージング用の穴にヒュージングした後に、ヒュージング用の穴が設けられたターミナル上部をコア内周側に折り曲げることで、ターミナル部のモータ軸方向長さを短くしている。

特開２０１２−２２８１７８号公報 特開平１１−１５０９０４号公報

特許文献１では、ターミナルサブアッシーは軸方向のカバーエンド側に設けられるため、ターミナル部のモータ軸方向長さが長くなり、それにより、モータ全長が長くなってしまう。
特許文献２ではコイル接続用端子部がステータコアのコイルよりも内周側に設置されているため、連結板部をコア内周方向外方側に折り曲げた際に、折れ曲ったターミナルがモータ径方向に長くなってしまい、モータ全体が径方向に大きくなってしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電源供給ターミナル、及び、中性点ターミナルのモータ軸方向長さとモータ径方向長さの縮小を図ることを目的とする。

この発明に係る燃料ポンプは、
回転子部とステータコア部からなるモータ、回転子部の回転により、燃料吸入口より燃料を吸い込み、ステータコア部と回転子部の間を通過した後、エンドカバー部の吐出口より吐出するものであって、ステータコア部は、ステータコア、ステータコアに装着されたボビン、ボビンに巻回された巻線、巻線に電気的に接続されている中性点ターミナルからなり、中性点ターミナルは、ステータコア部から前記回転子部の回転軸方向に伸び、その先端部は、ステータコアの内周と外周の間で、ステータコア内径側に折り曲げられ、巻線の上方に配置されていることを特徴とする。

この発明の燃料ポンプによれば、モータが軸方向、径方向に縮小でき、小型化を図れる。

本発明の実施の形態１にかかる燃料ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる燃料ポンプの上面図である。 図１のＡＡ断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる燃料ポンプのステータコア部の断面図で、電源供給ターミナルと中性点ターミナルの折り曲げ工程図である。 本発明の実施の形態１にかかる燃料ポンプのステータコア部の電源供給ターミナルと中性点ターミナルの折り曲げ後の上面図である。 本発明の実施の形態１と比較するための参考用燃料ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態１と比較するための参考用燃料ポンプの上面図である。 本発明の実施の形態２にかかる燃料ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる燃料ポンプのステータコア部の構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態２と比較するための参考用燃料ポンプのボビンへの巻線工程説明図とステータコア部の断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる燃料ポンプのボビンへの巻線工程説明図とステータコア部の断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる燃料ポンプのステータコア部の断面図で、中性点ターミナルの折り曲げ工程図である。 本発明の実施の形態３にかかる燃料ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態３にかかる燃料ポンプのステータコア部の断面図で、電源供給ターミナルと中性点ターミナルの折り曲げ工程図である。 本発明の実施の形態３にかかる燃料ポンプのステータコア部の電源供給ターミナルと中性点ターミナルの折り曲げ前後の上面図である。 本発明の実施の形態３にかかる燃料ポンプの中性点ターミナルの正面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の燃料ポンプの断面図である。図２は、図１の上面図を、図３は、図１のＡＡ断面図を示す。燃料ポンプ１０は、自動車等の燃料タンク内に設置されるインタンク式の燃料ポンプである。図１において、燃料を送り出すポンプ部２０と、ポンプ部２０を駆動させるモータ部３０とから構成される。

図１に示す通り、ポンプ部２０はポンプケース２１、２２とインペラ２３とから構成される。すなわち、ポンプケース２１は円筒状の金属ハウジング７１の内周側に圧入されて固定されており、その内周部にインペラ２３を挿入した後、インペラ２３を収納するようにポンプケース２１と外周を合わせるようにポンプケース２２を被せ、金属ハウジング７１の一端をかしめてポンプケース２２を固定している。このような構成により、外周を合わせて固定されたポンプケース２１、２２には、インペラ２３を収容する空間部２５が形成され、この空間部２５と連通する燃料吸入口２４がポンプケース２２に形成され、燃料吐出口２６がポンプケース２１に形成されている。

モータ部３０は、ステータコア部４０と回転子部７０からなる。回転子部７０は、永久磁石５１とシャフト５２とが樹脂部材５３で固定され、ステータコア部４０の内周側に設置されている。インペラ２３はシャフト５２の切欠き部５４で連結されており、シャフト５２を回転軸とした回転子部７０の回転に追従するように構成されている。

ステータコア部４０のステータコア４４は、電磁鋼板をモータ軸方向（シャフト５２の長手方向）にかしめながら積層されて形成されており、図３に示す通り、モータ部３０の内周方向に６個のティース４５が円周方向に等間隔に形成されている。各々のティース４５には、ボビン４１が装着され、ボビン４１上にコイル（巻線）４２が巻回されている。

各々のティース４５に巻回されたコイル４２は、電源供給ターミナル８１と中性点ターミナル８２に電気的に接続されており、回転子部７０の位置に応じて通電が制御されている。電源供給ターミナル８１と中性点ターミナル８２のそれぞれに、巻線からげ部８４、８５が設けられ、図１に示す通り、これら巻線からげ部８４，８５は、ステータコア４４の径方向内側に向いて配置されている。これにより、電源供給ターミナル８１、及び中性点ターミナル８２もステータコア４４の径方向内側に折り曲げられている。

エンドカバー部６０は、ステータコア部４０と、回転子部７０のシャフト５２の軸受け６１と、金属ハウジング７１を絶縁樹脂部材でモールド一体成形して製作される。その後、金属ハウジング７１のモータ軸方向の吐出口側端部７２をステータコア部４０の内周側に折り曲げるカーリング加工を行うことで、エンドカバー部６０がモータ軸方向に固定されている。

このように構成された燃料ポンプ１０は、電源供給ターミナル８１に、制御された電流を通電することにより、回転子部７０を回転させ、シャフト５２に連結されたインペラ２３が追従して回転することによりポンプケース２２の燃料吸入口２４より燃料を吸い込み、空間部２５を経由し、ポンプケース２２の燃料吐出口２６から金属ハウジング７１の内部に送り出され、ステータコア部４０の内周と回転子部７０の隙間を通過した後、エンドカバー部６０の吐出口６２から燃料を吐出する。

次に、電源供給ターミナル８１、及び中性点ターミナル８２が、ステータコア４４の内径方向に折り曲げられ、ステータコア部４０が図１の形状に変形する工程を説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかるステータコア部４０の変形工程図を示し、図５に変形後のステータコア部４０の上面図を示す。
まず、ステータコア部４０は、巻線を巻き終わった後、巻線と電源供給ターミナル８１の巻線からげ部８４とを、ヒュージング等で電気的に連結する。同様に、巻線と中性点ターミナル８２の巻線からげ部８５とを、ヒュージング等で電気的に連結する。
次に、図４（ａ）に示すように、電源供給ターミナル８１のうち、巻線からげ部８４より上部を、ステータコア４４の径方向外側であるＰ方向へ折り曲げる。その後、図４（ｂ）に示すように、電源供給ターミナル８１の、巻線からげ部８４より下部を、ステータコア４４の径方向内側であるＱ方向へ折り曲げる。
また、図４（ｂ）に示すように、中性点ターミナル８２は巻線からげ部８５より下部をステータコア４４の径方向内側であるＳ方向へ折り曲げる。

図１との比較のため、電源供給ターミナル８１と中性点ターミナル８２を変形させずに、エンドカバー部６０をモールド成形した場合の燃料ポンプの断面図を図６に示す。また、図６の燃料ポンプの上面図を図７に示す。図１に示された本発明の実施の形態１にかかる燃料ポンプは図６の燃料ポンプと比較し、以下のような効果が認められる。

(効果１)
図１の燃料ポンプ１０は電源供給ターミナル８１、中性点ターミナル８２がステータコア４４の径方向内側に向いて配置されていることにより、電源供給ターミナル８１に取付けられた巻線からげ部８４、及び中性点ターミナルに取付けられた巻線からげ部８５のモータ軸方向長さが短くなる。これにより、ステータコア部４０を覆っているエンドカバー部６０もモータ部３０の回転軸方向長さを短くすることができるため、モータ部３０の全長を短くすることができる。

(効果２)
図６または図７では電源供給ターミナル８１と、金属ハウジング７１の吐出口側端部７２との距離が近く、絶縁距離Ｈを十分に確保できていないのに対し、図１の燃料ポンプ１０では電源供給ターミナル８１がステータコア４４の径方向内側に折り曲げられているため、絶縁距離Ｈを十分に確保することができる。同様に、中性点ターミナル８２と金属ハウジング７１の絶縁距離も十分に確保することができる。

(効果３)
さらに、図７に対し、図２では、電源供給ターミナル８１のエンドカバー部６０から突き出している部分８３がモータ部３０の径方向内周側に配置され、吐出口６２近い位置にあるため、吐出口６２と電源供給ターミナル８１を、図示しない燃料供給装置ユニットへ連結する際に、燃料供給装置ユニットとの連結部を小さくすることができ、図示しない燃料供給装置ユニットとの連結部を燃料供給装置ユニット内に配置できる箇所の自由度が高くなるため、レイアウト性が向上する。

(効果４)
図５に示すように、電源供給ターミナル８１と、中性点ターミナル８２はステータコア４４の径方向において、ステータコア４４の外周面より内側に、ステータコア４４の内周面よりも外側に収まっているため、端子によって、エンドカバー部６０の外周が大きくなることがなく、エンドカバー部６０の内周が小さくなることがない。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる燃料ポンプは、中性点ターミナル８２の形状が実施の形態１の燃料ポンプと異なる。図８に本発明の実施の形態２にかかる燃料ポンプの断面図を示す。この燃料ポンプでは、ステータコアに装着されたボビン上に、高密度に巻線を巻くため、フライヤ巻線方式にて、巻線を巻くことを想定している。巻線作業の工程を以下に説明する。
図９（ａ）にステータコア４４を、図９（ｂ）にステータコア４４に、ボビン４１、電源供給ターミナル８１、中性点ターミナル８２を装着した図を、図１０（ａ）にステータコア４４にフライヤ巻線機１０１にて、巻線を巻いている図を示す。

図９（ａ）のステータコア４４は、巻線を巻くティース４５を所有している磁極片５０と、ティース４５が無い継鉄片４６が交互に配置されており、それらの連結部４７によって折り曲げ可能に連結されている。ステータコア４４の両端部は連結部が無く、一方は凸形状４８、もう一方は凹形状４９を設けて、互いに付き合わされている。絶縁樹脂部材であるボビン（例えば４１ａ、４１ｂ）に電源供給ターミナル８１と中性点ターミナル８２を装着し、その後、ステータコア４４にボビンを装着した状態を図９（ｂ）に示している。

図１０は、本発明の実施の形態２と比較するための参考用燃料ポンプのボビンへの巻線工程説明図とステータコア部の断面図である。図１０（ａ）は、フライヤ巻線機での巻線動作説明図である。ステータコア４４は図９（ｂ）の形状から、フライヤ巻線機１０１のフライヤ部１０２が隣接する磁極片に当たらない角度になるよう、各連結部４７をステータコア４４の外周側へ折り曲げている状態であり、ステータコア４４の端部の磁極片５０ａに装着された電源供給ターミナル８１に巻線をからげ、巻線が巻線からげ部８４からはずれないように、電源供給ターミナル８１の巻線からげ部８４をかしめ、ボビン４１ａへ巻線を巻きつけている途中の状態を示している。

図１０（ｂ）に図１０（ａ）のＢＢ断面図を、図１０（ｃ）に図１０（ａ）のＣＣ断面図を示す。電源供給ターミナル８１の巻線からげ部８４は、ボビン４１ａに巻線を巻きつける際に巻線が通過する、ボビンのモータ軸方向上部領域１０３に入らないようにステータコア４４の外周方向に倒されている。これにより、巻線と電源供給ターミナルの巻線からげ部８４が干渉することなく、フライヤ部１０２にて巻線作業可能となっている。磁極片５０ａのボビン４１ａへ巻線を巻いた後は、巻線をステータコア４４の背面を渡り、磁極片５０ｂのボビンへ巻線を巻き、磁極片５０ｂのボビンに巻線を巻きつけた後に、中性点ターミナルの巻線からげ部８５へ巻線をかけ、巻線からげ部８５をステータコア外周側へ倒す手順となる。そのため、磁極片５０ｂのボビンに巻線を巻く際は、中性点ターミナルの巻線からげ部８５は図１０（ｃ）のように、ボビンに巻線を巻きつける際に巻線が通過するボビンのモータ軸方向上部領域１０３に侵入してしまう状態となり、フライヤ部１０２による巻線動作が不可能となる。このため、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように中性点ターミナル８６を装着することで、モータ軸方向上部領域１０３を確保し、フライヤ巻線機１０１にて巻線を行う。

すなわち、図１１（ｂ）に示すように、中性点ターミナル８６はボビンに巻線を巻きつける際に巻線が通過するボビン４１ｂのモータ軸方向上部領域１０３に巻線からげ部８７が侵入しないように、ステータコア背面方向に端子を折り曲げたクランク形状（Ｓ字形状を含む）となっている。これにより、フライヤ部１０２での巻線作業が可能となる。図１２に中性点ターミナル８６の折り曲げ工程を説明した図を示す。図１１（ｂ）に示したように、ステータコア背面方向に端子を折り曲げることにより、フライヤ部１０２での巻線が可能になったが、端子の巻線からげ部８７がステータコアの外周よりも外側へはみ出してしまっているため、エンドカバーの外径が大きくなり、モータの外径が大きくなってしまう。従って、巻線動作後、図１２のようにステータコアの内周側Ｔ方向へ中性点ターミナル８６を折り曲げることで、端子の巻線からげ部８７がステータコアの外周よりも外側へのはみ出しを回避することができる。

(効果)
以上より、ボビンへの巻線作業でフライヤを用いて高密度で巻線を巻くために中性点ターミナル８６の巻線からげ部８７をボビンに巻線を巻きつける際に巻線が通過するボビンのモータ軸方向上部領域１０３からはずれるように、巻線からげ部をステータコア外周側へ逃がし、その後、中性点ターミナル８６をステータコア４４の内周側へ折り曲げることで、径方向の拡大を回避することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる燃料ポンプは、中性点ターミナル８２の形状が実施の形態１で説明したものと異なる。図１３に実施の形態３による燃料ポンプを示す。図１４に実施の形態３による燃料ポンプの中性点ターミナル８８の折り曲げ工程図を示し、図１５（ａ）に中性点ターミナル８８の折り曲げ前のステータコア部上面図を、図１５（ｂ）に中性点ターミナル８８の折り曲げ後のステータコア部上面図を示す。図１６（ａ）にステータコアの磁極片５０ｃに装着されている中性点ターミナル８８ｃを、図１５（ａ）のステータコア内周のＥ方向から見た正面図を示す。図１６（ｂ）にステータコアの磁極片５０ｄに装着されている中性点ターミナル８８ｄをステータコア内周のＦ方向から見た正面図を示す。図１６ｂにステータコアの磁極片５０ｅに装着されている中性点ターミナル８８ｅをステータコア内周のＧ方向から見た正面図を示す。

このように、磁極片５０ｃ、５０ｄ、５０ｅにそれぞれ異なる形状の中性点ターミナル８８ｃ、８８ｄ、８８ｅを装着している。中性点ターミナル８８ｃは、図１３及び図１６のｚ軸方向で、磁極片５０ｃのティース４５に直交する方向に伸び、その先端に、磁極片５０ｄ側に伸びた中性点連結部９１を有している。中性点ターミナル８８ｄは、中性点ターミナル８８ｃと同方向に伸び、その先端に、磁極片５０ｃ側に伸びた中性点連結部９２と、磁極片５０ｅ側に伸びた中性点連結部９３を有している。中性点ターミナル８８ｅは、中性点ターミナル８８ｃ、８８ｄと同方向に伸び、その先端に、磁極片５０ｄ側に伸びた中性点連結部９４有している。図１４に示すように、中性点ターミナル８８（８８ｃ、８８ｄ、８８ｃ）をステータコア４４の内周側へ折り曲げる際、図１５（ｂ）に示す通り、中性点ターミナル８８ｃ、８８ｅを先に曲げておき、その後、中性点ターミナル８８ｃを曲げることで、中性点ターミナル８８ｃの中性点連結部９１のｚ軸方向上部に中性点ターミナル８８ｄの中性点連結部９２が、中性点ターミナル８８ｅの中性点連結部９４のｚ軸方向上部に中性点ターミナル８８ｄの中性点連結部９３が接触する。それぞれの接触部をはんだ付けやプロジェクション溶接等で溶接することで、中性点の連結が可能となる。図１４に示す電源供給ターミナル８１の折り曲げは、実施の形態１で説明したのと同様であるため省略する。

(効果)
これにより、中性点同士を連結する部品が不要になる。また、中性点同士を連結する部分を追加することで中性点ターミナルが軸方向に長くなってしまい、エンドカバー長さも長くなってしまう問題も、ステータコア内周側へ折り曲げることで解消することができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また図中、同一符号は、同一または相当する構成、機能を有する部分を示す。

２０：ポンプ部、３０：モータ部、４０：ステータコア部、４１、４１ａ、４１ｂ：ボビン、４４：ステータコア、４２：コイル、４５：ティース、７０：回転子部、５２：シャフト、６０：エンドカバー部、８１：電源供給ターミナル、８２、８６、８８、８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ：中性点ターミナル、８４，８５、８７：巻線からげ部、９１、９２、９３、９４：中性点連結部

この発明に係る燃料ポンプは、
回転子部とステータコア部からなるモータ、回転子部の回転により、燃料吸入口より燃料を吸い込み、ステータコア部と回転子部の間を通過した後、エンドカバー部の吐出口より吐出するものであって、ステータコア部は、円環状のステータコア、ステータコアに装着されたボビン、ボビンに巻回されている巻線、ボビンに装着され、巻線に電気的に接続されている中性点ターミナルからなり、中性点ターミナルは、ステータコアの内周と外周の間で、ステータコアの径方向内側に伸び、ステータコアの径方向内側に伸びた部分に巻線からげ部を有し、この巻線からげ部は、ボビンに巻回されている巻線の上方に配置されていることを特徴とする。

Claims (10)

1. 回転子部とステータコア部からなるモータ、前記回転子部の回転により、燃料吸入口より燃料を吸い込み、前記ステータコア部と前記回転子部の間を通過した後、エンドカバー部の吐出口より吐出する燃料ポンプにおいて、前記ステータコア部は、ステータコア、前記ステータコアに装着されたボビン、前記ボビンに巻回された巻線、前記巻線に電気的に接続されている中性点ターミナルからなり、前記中性点ターミナルは、前記ステータコア部から前記ステータコアの径方向内側に伸び、前記ステータコアの内周と外周の間で、前記巻線の上方に配置されていることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記中性点ターミナルの前記ステータコアの径方向内側に伸びた部分に巻線からげ部を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記中性点ターミナルは、前記ステータコアの径方向内側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記中性点ターミナルは、前記ボビンに巻線を巻く際に障害とならないよう、前記ステータコア部から前記巻線からげ部の間がクランク状に屈曲していることを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプ。
5. 前記中性点ターミナルは前記ステータコアの周方向に伸びる中性点連結部を有し、隣り合う中性点ターミナルの中性点連結部と接触していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
6. 前記巻線に電気的に接続されている電源供給ターミナルは、前記中性点ターミナルと共に前記エンドカバー部にモールドされており、前記ステータコアから径方向内側に伸び、前記ステータコアの内周と外周の間で、前記巻線の上方に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
7. 前記電源供給ターミナルの前記ステータコアの径方向に伸びた部分に巻線からげ部を有していることを特徴とする請求項６に記載の燃料ポンプ。
8. 前記電源供給ターミナルは、前記ステータコア部から前記ステータコアの径方向内側に折り曲げられ、先端部が前記エンドカバー部から突出するよう、前記エンドカバー部の方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃料ポンプ。
9. 前記エンドカバー部から突出している前記電源供給ターミナルの先端部と前記エンドカバー部の周囲に設けられた金属ハウジングとは、前記電源供給ターミナルが前記ステータコアの径方向内側に折り曲げられた距離分離れていることを特徴とする請求項８に記載の燃料ポンプ。
10. ステータコアに装着されたボビンにフライヤ巻線機により巻線を巻回する際、中性点ターミナルに設けられた巻線からげ部が前記巻線が通過する領域に侵入しないように、前記中性点ターミナルと前記巻線からげ部の連結部近傍を前記ステータコアの外周側に折り曲げ、前記巻線の巻回後に前記中性点ターミナルと前記ステータコアの接続部近傍を前記ステータコアの内周側に折り曲げて、前記中性点ターミナルが前記ステータコアの外周と内周の間に配置することを特徴とする燃料ポンプのステータコア巻線巻回方法。

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