JP4105024B2 - 直流電動機及びこの直流電動機を用いた燃料ポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、家電品あるいは自動車用電装品などに使用される直流電動機、及び、その直流電動機を用いて構成された燃料ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
家電品あるいは自動車用電装品などに使用される小形の直流電動機は、一般に出力が大きく、また、電子制御回路を用いることにより回転速度の制御も容易に実現できるなど、多くの優れた特性を備えている。その反面において、ブラシに対して整流子は摺動状態で回転するために、ブラシ及び整流子が相互に摩耗するという問題点がある。この摩耗の問題はブラシと整流子の間における火花の発生に起因することが大きい。従って、従来から、ブラシと整流子の間における火花の発生を少なくするために、コンデンサなどによる火花消去素子を備えた直流電動機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
実用新案登録公報 第2510549号公報(図1、図2、図3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、直流電動機において、整流子とブラシの間に発生する火花を抑制するために、整流子の近傍に火花消去素子を設けることは広く知られている。しかし、一般に整流子と火花消去素子は別部品として、電機子の軸に装着するように構成されているので、装着が困難であったり、インタンク式の燃料ポンプに使用する直流電動機の場合には、各種の問題点の解消が困難であった。さらに、装着が困難であることから、量産性低下の原因にもなっていた。
【0005】
この発明は、上記のような問題点を解消するために、整流子と火花消去素子をユニット化したものでありながら、製造が容易で、しかも、電機子の軸に対する装着を容易にすると共に、安全性の高い直流電動機、及び、この直流電動機を用いた燃料ポンプを得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明に係る直流電動機は、電機子の一端に設置されると共に電機子巻線に接続され、かつ、ブラシに摺接するようになされた整流子装置を有する直流電動機において、上記整流子装置は、上記電機子の軸を中心にして放射状で、かつ、円盤状に配設された整流子片と、上記整流子片の背面側にそれぞれ固着されると共に上記電機子巻線に接続するようになされた導電端子片と、上記導電端子片が固着された整流子片を保持すると共に上記整流子片が上記ブラシと接触できるようにモールド成型された絶縁保持体と、上記絶縁保持体の背面側において隣接する導電端子片が互いに露出するように凹所が配設され、上記隣接する導電端子片を跨いで上記凹所内において上記露出した導電端子片の間に接続された火花消去素子とを備えたものである。
【0007】
また、この発明に係る燃料ポンプは、整流子と火花消去素子をユニット化した整流子装置及び電機子巻線の外周を、熱可塑性樹脂材でモールド成型して構成された直流電動機と、この直流電動機により回転駆動されると共に、この回転駆動により吸入された燃料が上記直流電動機の内部を通過して吐出されるようになされたポンプ部とにより構成されたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は整流子装置を備えた自動車用の燃料供給装置の一例を示すもので、Mは直流電動機の部分であり、筐体1の内周に固定磁極2が配置され、その内側に電機子3が回転できるように軸受4により軸支されている。3aは電機子3の軸である。軸受4は筐体1の一端に嵌装されたブラケット5により保持されている。10は平面形の整流子装置であり、その整流子面に、ブラケット5により保持されたブラシ6が摺接するように構成されている。なお、整流子装置10の詳細は図2ないし図6により後述する。Pはポンプ部であり、直流電動機Mにより回転されてポンプの働きをするように構成されている。この燃料ポンプは、例えば、自動車の燃料タンクの中に設置して使用されるもので、吸入された燃料は、直流電動機Mの内部を通過してブラケット5に設けられた吐出口5aから吐出されるように構成されている。
【0009】
実施の形態1.
図2は、この発明の実施の形態1における直流電動機Mの整流子装置10を示すもので、(a)は正面図、(b)はA−A線における側断面図、(c)は背面図、(d)はB−B線における断面図である。図において、整流子片12は、電機子の軸3aに嵌装される軸孔13を中心にして放射状で、かつ、円盤状に配設されたものである。この整流子片12は、例えば、カーボン焼成材で形成されたもので、後述のような製造方法により製作する。整流子片12の背面側には、それぞれ導電端子片14が固着されている。導電端子片14は銅合金材で形成され、外周先端部には電機子巻線(図示せず)と接続するためのフック状端子14aが設けてある。
【0010】
絶縁保持体15は、導電端子片14が固着された整流子片12が、所定幅のスリット16を介して放射状に配設された状態を保持するもので、熱硬化性樹脂材(例えばフェノール樹脂材)によるモールド成型により形成されている。この絶縁保持体15の中央には軸孔13が形成され、背面にはスリット16を跨いで導電端子片14が露出するように凹所17が穿設されている。この凹所17の中にコンデンサ、例えばチップコンデンサを用いて構成された火花消去素子18が嵌め込まれ、跨いだ導電端子片14に接続されている。この接続は、火花消去素子18の構成により、はんだ付け、あるいは、導電性接着剤による接着、あるいは、ヒュージングなどにより接続されている。なお、上記凹所17の大きさは、軸孔13から離れた位置に穿設すれば大きくできるので、火花消去素子18の嵌め込みが容易になり、また、
軸孔13から離れているので、絶縁保持体15の機械的強度も高くなる。
【0011】
上記直流電動機Mの整流子装置10においては、個々の整流子片12及び導電端子片14の間にスリット16が必要なことは申すまでもないことである。従って、整流子片12及び導電端子片14を個々に製作して配置してもよいが、本発明における整流子装置10としては、下記のようにして整流子片12及び導電端子片14などを形成するのが望ましい。
【0012】
即ち、先ず、図4に示すように、カーボン焼成材により円盤状の整流子片材22と、銅板のような導電材料により導電端子片材24を製作する。そして、円盤状の整流子片材22の背面に導電端子片材24を固着する。この場合、整流子片材22の背面に突起22aを設け、導電端子片材24には、突起22aの位置に対応するように嵌め合わせ孔24aを設け、突起22aを嵌め合わせ孔24aに嵌めることにより、機械的にも電気的にも接合された状態にする。この接合は、整流子片材22及び導電端子片材24の接合面に錫めっきを施してはんだ付けすれば、更に確実な接合になる。なお、導電端子片材24の外周先端部には、後述のように電機子巻線のリード線接続用のフック状端子14aを設けてある。
【0013】
次に、図2に示すように整流子片材22と導電端子片材24の周辺に熱硬化性樹脂材(例えばフェノール樹脂材)による絶縁保持体15をモールド成型する。なお、導電端子片材24の外周部分が、図3に示すように、絶縁保持体15の外周面に露出するようにモールド成型されている。上記のようにモールド成型した後に切削加工によりスリット16を形成すれば、整流子片12及び導電端子片14が簡単に構成できる。スリット16の切削加工の前又は後に整流子片12の表面も切削して正確な平面に形成する。なお、スリット16は、図2におけるK線まで切ることにより、整流子片材22と導電端子片材24が分割されて整流子片12と導電端子片14が形成される。そして、火花消去素子18は前記のように凹所17において導電端子片14を介して接続される。
【0014】
上記のようにして、ユニット化された整流子装置10は、図2において一点鎖線で示すように、フック状端子14aを折り曲げて図3に示すように構成する。これを、電機子3の軸3aに嵌めて、直流電動機Mが構成される。
【0015】
実施の形態2.
実施の形態1の直流電動機Mでは、整流子装置10の絶縁保持体15の背面に穿設した凹所17の中に火花消去素子18が嵌め込まれたものを示したが、図5のように、導電端子片14の外周先端部において火花消去素子18を接続してもよい。即ち、図において、整流子片12、導電端子片14、絶縁保持体15は、実施の形態1(図2に示すもの)と同様に構成されたものである。ただし、絶縁保持体15の背面の凹所17は無くてもよい。この構成において、前記のように導電端子片14の外周先端部が露出するように絶縁保持体15が形成されているので、火花消去素子18は、導電端子片14の外周先端部において隣接する導電端子片14の間に接続されている。この構成によれば、実施の形態1の整流子装置よりも、火花消去素子18の接続が容易で、大形の火花消去素子18の接続も可能になる。
【0016】
実施の形態3.
前記の実施の形態1又は2においては、火花消去素子18は個別に接続することになるが、図7のように、火花消去素子18を、あらかじめ連結導体19により接続してネックレス状に構成しておけば、図6に示すように火花消去素子18をまとめて接続できる。この場合連結導体19は薄板状のもの、あるいは、網状に編んだ導線であってもよい。この構成によるときは、導電端子片14に対して連結導体19の部分で接続すれば接続が容易になる。なお、ネックレス状に構成しないで、図8(a)に示すように、少なくとも1組の隣接する火花消去素子を連結導体19により接続し、上記連結導体19を介して火花消去素子18を導電端子片14に接続してもよい。また、図8(b)に示すように、3組の火花消去素子を連結導体19により接続したものでもよい。なお、電機子巻線のリード線がフック状端子14aに接続されるので、上記の連結導体19は、電機子巻線のリード線と同時にフック状端子14aを介して接続すれば接続の作業性が向上する。
【0017】
実施の形態4.
上記のように、火花消去素子18と共にユニット化された整流子装置は、電機子の軸に対する装着が容易になるが、電機子巻線と整流子装置の周方向面(側面)部分を、樹脂材でモールド成型すれば更に優れた直流電動機が得られる。即ち、この直流電動機を、図1に示すようなインタンク式燃料ポンプに使用すれば、火花消去素子18が確実に保持され、その火花消去燃料ポンプが得られる。
また、火花消去素子18も電機子巻線と整流子装置の周方向部分を成型する樹脂で封じ込めるようにすることが好ましい。この場合には、直流電動機Mの内部をガソリンなどの燃料が通過する燃料ポンプが固有に有する燃料の流れによるコンデンサの整流子からの脱落、コンデンサの続結線の断線や接合部の外れ、さらにガソリンなどによりコンデンサが劣化することを防止できる。
【0018】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0019】
整流子と火花消去素子をユニット化した構成であるため、火花消去素子の取付け、あるいは、電機子の軸に対する嵌め込みが容易で、量産性が向上する。また、火花消去素子により、ブラシ及び整流子の摩耗が抑制されるので、長期間安定して使用できる直流電動機が得られる。
【0020】
また、導電端子片の外周先端部において隣接する導電端子片の間に火花消去素子を接続するようにしたので、使用する火花消去素子の選択が容易であり、導電端子片に対する接続も簡単になる。
【0021】
また、火花消去素子をネックレス状に接続し、その連結導体部分を介して導電端子片に接続するようにしたので、火花消去素子の取付け接続が容易になる。
【0022】
さらに、火花消去素子をネックレス状に構成して、その連結導体を導電端子片に接続する際に、ヒュージングなどの手段により、電機子巻線のリード線も同時に接続することが可能であり、この方法によれば火花消去素子と共に電機子巻線のリード線の接続がさらに容易になる。
【0023】
整流子と火花消去素子をユニット化した構成の整流子装置であるため、電機子の軸に対する嵌め込みが容易であり、電機子に施されている外装モールドを整流子装置に対しても施すことができるので、例えば、インタンク式の燃料ポンプに実施しても安全な直流電動機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の整流子装置を実施した燃料ポンプの破断側面図である。
【図2】 本発明の整流子装置を示す詳細図である。
【図3】 実施の形態1の整流子装置を示す斜視図である。
【図4】 整流子装置の製造方法を説明するための部品図である。
【図5】 実施の形態2の整流子装置を示す斜視図である。
【図6】 実施の形態3の整流子装置を示す斜視図である
【図7】 ネックレス状火花消去素子の部品図である。
【図8】 帯状に連結した火花消去素子の部品図である。
【符号の説明】
10 整流子装置、12 整流子片、14 導電端子片、15 絶縁保持体、16 スリット、17 凹所、18 火花消去素子。
Claims (5)
- 電機子の一端に設置されると共に電機子巻線に接続され、かつ、ブラシに摺接するようになされた整流子装置を有する直流電動機において、上記整流子装置は、上記電機子の軸を中心にして放射状で、かつ、円盤状に配設された整流子片と、上記整流子片の背面側にそれぞれ固着されると共に上記電機子巻線に接続するようになされた導電端子片と、上記導電端子片が固着された整流子片を保持すると共に上記整流子片が上記ブラシと接触できるようにモールド成型された絶縁保持体と、上記絶縁保持体の背面側において隣接する導電端子片が互いに露出するように凹所が配設され、上記隣接する導電端子片を跨いで上記凹所内において上記露出した導電端子片の間に接続された火花消去素子とを備えたものであることを特徴とする直流電動機。
- 電機子の一端に設置されると共に電機子巻線に接続され、かつ、ブラシに摺接するようになされた整流子装置を有する直流電動機において、
上記整流子装置は、上記電機子の軸を中心にして放射状で、かつ、円盤状に配設された整流子片と、上記整流子片の背面側にそれぞれ固着されると共に上記電機子巻線に接続するようになされた導電端子片と、上記導電端子片が固着された整流子片を保持すると共に上記整流子片が上記ブラシと接触できるようになされ、かつ、上記導電端子片の先端外周部が露出するようにモールド成型された絶縁保持体と、上記導電端子片の外周先端部において隣接する導電端子片の間に接続された火花消去素子とを備え、少なくとも1組の隣接する火花消去素子が薄板状または網状に編んだ導線で形成された連結導体によって接続され、上記連結導体を介して上記導電端子片に接続されたものであることを特徴とする直流電動機。 - 整流子装置の導電端子片にフック状端子を設け、このフック状端子を介して、火花消去素子の連結導体及び電機子巻線のリード線が上記導電端子片に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の直流電動機。
- 整流子装置及び電機子巻線の外周が樹脂材でモールド成型されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の直流電動機。
- 請求項4に記載の直流電動機と、この直流電動機により回転駆動されると共に、上記回転駆動により吸入された燃料が上記直流電動機の内部を通過して吐出されるようになされたポンプ部とにより構成された燃料ポンプ。
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