【実施例】
【0017】
(第1実施例)
図1に示すように、本実施例のステータ60は、燃料ポンプ10に用いられる。燃料ポンプ10は、燃料タンク(図示省略)内に配置され、自動車等の車両のエンジン(図示省略)に燃料(例えばガソリン等)を供給する。
図1に示すように、燃料ポンプ10は、モータ部50と、ポンプ部30と、を備える。モータ部50とポンプ部30は、ハウジング2内に配置されている。ハウジング2は、両端が開口された円筒形状を有する。
【0018】
ポンプ部30は、ケーシング32とインペラ34を備える。ケーシング32は、ハウジング2の下端の開口を閉塞する。ケーシング32の下端には、吸入口38が設けられている。ケーシング32の上端には、ケーシング32内とモータ部50とを連通する連通孔(図示省略)が設けられている。ケーシング32内には、インペラ34が収容されている。
【0019】
モータ部50は、ポンプ部30の上方に位置する。モータ部50は、ブラシレスモータであり、三相モータである。モータ部50は、ロータ54と、ステータ60と、を備える。ロータ54は、永久磁石を備える。ロータ54の中心には、シャフト52が貫通して固定されている。シャフト52の下端は、インペラ34の中心部に挿入され、貫通している。ロータ54は、シャフト52の両端部に配置された軸受けによって、シャフト52を中心に回転可能に支持されている。なお実施例では、
図1の状態で上下を規定する。即ち、モータ部50から見てポンプ部30は「下」に位置し、ポンプ部30から見てモータ部50は「上」に位置する。
【0020】
ステータ60は、樹脂層66と、コア90と、コア90に配置される複数(本実施例では6個)のコイル96と、端子群70と、を備える。コア90は、コアプレート群(92,92,・・)と、コアプレート群(92,92,・・)の表面に設けられたインシュレータ94と、を備える。コアプレート群(92,92,・・)は、複数枚のコアプレート92によって構成されている。なお、
図1では、見易さを優先して、複数枚のコアプレート92の断面を示すハッチングは省略されている。複数枚のコアプレート92は上下方向に積層されており、各コアプレート92は磁性体材料によって形成されている。コアプレート群(92,92,・・)は、ステータ60の側壁を構成する円筒状のステータヨーク93と、ステータヨーク93の内周面からステータヨーク93の中心軸に向かって伸びる複数のティース91と、を構成する。インシュレータ94は、絶縁性の樹脂材料によって形成されている。インシュレータ94は、積層された複数枚のコアプレート92からなるコアプレート群(92,92,・・)の表面を覆っている。
【0021】
図2〜
図4に示すように、コア90は、6個の部分コアU1,V1,W1,U2,V2,W2を備える。
図3に示すように、コア90を上方から見ると、6個の部分コアU1〜W2は、円筒形状に配置されている。6個の部分コアU1〜W2は、2個のU相の部分コアU1,U2と、2個のV相の部分コアV1,V2と、2個のW相の部分コアW1,W2で構成されている。なお、各部分コアU1〜W2は略同一構成であるため、部分コアU1について代表して説明する。なお、コア90の側面には、コアプレート群(92,92,・・)が露出しているが、
図2等では、コアプレート群(92,92,・・)の各コアプレート92の記載を省略している。
【0022】
図4は、コア90とコイル96とをコア90の軸方向、即ち、上下方向に直交する断面であって、積層された複数枚のコアプレート92の中間に位置するコアプレート92の上面と同一平面上に位置する断面を上方から見た断面図である。なお、
図4では、見易さを優先して、導線97の断面を示すハッチングは省略されている。部分コアU1は、部分ヨーク93aと、ティース91と、ボビン99と、を備える。部分ヨーク93aは、ステータヨーク93の周方向の一部であり、部分コアU1の最も外周側に位置する。なお、部分コアU1〜W2に含まれる6個の部分ヨーク93aによって、ステータヨーク93が構成される。部分ヨーク93aは、部分円筒形状を有する。部分ヨーク93aの外周面には、溝93bが配置されている。
図2に示すように、溝93bは、ステータヨーク93の軸方向に平行に、ステータヨーク93の上端から下端まで伸びている。なお、部分コアV1,V2の外周面には、溝93bと同様の形状を有する溝93cが配置されている。後述するように、溝93bと溝93cとでは、用途が異なる。
【0023】
部分コアU1の部分ヨーク93aは、一方に隣接する部分コアV1の部分ヨーク93aと一体に連結している。一方、部分コアU1の部分ヨーク93aは、他方に隣接する部分コアW2の部分ヨーク93aと一体に連結されていない。部分コアU1の部分ヨーク93aは、部分コアW2側に端部に位置する当接面93dを有する。当接面93dは、ステータヨーク93の径方向外側に向いており、ステータヨーク93の軸方向の上端から下端まで伸びている。当接面93dは、ステータヨーク93の径方向において、隣接する部分コアW2の部分ヨーク93aの当接面93eと当接する。なお、当接面93eは、ステータヨーク93の径方向内側に向いており、ステータヨーク93の軸方向の上端から下端まで伸びている。
【0024】
部分コアV1の部分ヨーク93aは、隣接する部分コアU1の部分ヨーク93a及び部分コアW1の部分ヨーク93aのそれぞれと一体に連結している。部分コアW1の部分ヨーク93aは、一方に隣接する部分コアU1の部分ヨーク93aと一体に連結している一方、他方に隣接する部分コアU2の部分ヨーク93aと一体で連結されていない。部分コアW1の部分ヨーク93aは、部分コアU2側に端部に位置する当接面93fを有する。当接面93fは、ステータヨーク93の径方向内側に向いており、ステータヨーク93の軸方向の上端から下端まで伸びている。当接面93fは、ステータヨーク93の径方向において、隣接する部分コアU2の部分ヨーク93aの当接面93gと当接する。なお、当接面93gは、ステータヨーク93の径方向外側に向いており、ステータヨーク93の軸方向の上端から下端まで伸びている。
図2に示すように、当接面93fと当接面93gとは、ステータヨーク93の軸方向に平行に、ステータヨーク93の上端から下端まで伸びている当接部分95を構成する。同様に、当接面93dと当接面93eとは、ステータヨーク93の軸方向に平行に、ステータヨーク93の上端から下端まで伸びている当接部分95を構成する。
【0025】
3個の部分コアU1,V1,W1は、部分ヨーク93aにおいて互いに一体的に連結されている。3個の部分コアU1,V1,W1をまとめて、分割コアDC1と呼ぶ。分割コアDC1に含まれる3個の部分コアU1,V1,W1の3個の部分ヨーク93aが「ヨーク部」の一例である。
【0026】
図4に戻って、部分コアU2の部分ヨーク93aは、隣接する部分コアV2の部分ヨーク93aと一体に連結している。部分コアV2の部分ヨーク93aは、隣接する部分コアU2の部分ヨーク93a及び部分コアW2の部分ヨーク93aのそれぞれと一体に連結している。部分コアW2の部分ヨーク93aは、部分コアU1の部分ヨーク93aと反対側で隣接する部分コアV2の部分ヨーク93aと一体で連結されている。6個の部分コアU1〜W2の部分ヨーク93aが、連なることによって、円筒形状が形成されている。
【0027】
3個の部分コアU2,V2,W2は、部分ヨーク93aにおいて互いに一体的に連結されている。3個の部分コアU2,V2,W2をまとめて、分割コアDC2と呼ぶ。分割コアDC2に含まれる3個の部分コアU2,V2,W2の3個の部分ヨーク93aが「ヨーク部」の一例である。
【0028】
部分ヨーク93aの中央部には、ステータ60の中心軸(即ちシャフト52の中心軸)に向かって伸びるティース91が配置されている。ティース91は、コアプレート92のうち、部分ヨーク93aから、部分ヨーク93aの内周側に向かって突出する部分によって構成されている。6個の部分コアU1〜W2に配置されている6個のティース91は、ステータヨーク93の周方向に等間隔に配置されている。ティース91の内周端は、部分ヨーク93aの周方向に広がっており、ロータ54の外周面に倣う形状を有する。ティース91の側面は、インシュレータ94によって覆われている。
【0029】
ボビン99は、インシュレータ94によって形成されている。ボビン99には、コイル96が配置されている。コイル96は、導線97がボビン99に巻回されることによって作製される。コイル96は、端子群70に電気的に接続されている。また、部分コアU1のコイル96は、部分コアU2のコイル96と接続されており、部分コアU1のコイル96及び部分コアU2のコイル96には、同位相の電位が供給される。同様に、部分コアV1のコイル96は、部分コアV2のコイル96と接続されており、部分コアU1のコイル96及び部分コアU2のコイル96には、同位相の電位が供給される。さらに、同様に、部分コアW1のコイル96は、部分コアW2のコイル96と接続されており、部分コアW1のコイル96及び部分コアW2のコイル96には、同位相の電位が供給される。
【0030】
次に、コイル96と端子群70との接続状態について説明する。
図1に示すように、コイル96は、ステータ60の上端部において、端子群70の入力端子72に電気的に接続されている。入力端子72は、U相、V相、W相のそれぞれを、コイル96に供給するための端子である。入力端子72は、U相、V相、W相の各相に対応する3個の端子部を備える。U相の端子部は、部分コアU1,U2のコイル96に電気的に接続する。V相の端子部は、部分コアV1,V2のコイル96に電気的に接続する。W相の端子部は、部分コアW1,W2のコイル96に電気的に接続する。
【0031】
なお、
図1に示すように、入力端子72の内周側には、接地端子74が配置されている。接地端子74は、燃料ポンプ10内部の電蝕を防止するための端子である。接地端子74は、ハウジング2と電気的に接触しており、ハウジング2内のステータ60に巻回されているコイル96から放出されるモータ部50の駆動回路(図示省略)のスイッチングノイズの放射を遮蔽する。また、コイル96は、ステータ60の下端部において、コモン端子76に電気的に接続されている。コモン端子76は、6個のコイル96に電気的に接続されている。
【0032】
(ステータの作製方法)
図5に示すように、分割コアDC1(DC2)では、部分コアU1(U2),V1(V2),W1(W2)が直線状に連結された状態で、各ティース91にコイル96が巻回される。この構成によれば、ティース91に容易にコイル96を巻回することができる。コイル96が巻回されると、部分コアU1(U2),V1(V2),W1(W2)の各部分ヨーク93aの連結部分が曲げられて、半円筒形状の分割コアDC1(DC2)が形成される。
【0033】
次いで、コイル96が巻回された分割コアDC1の当接面93dと分割コアDC2の当接面93eとが当接されるとともに、分割コアDC1の当接面93fと分割コアDC2の当接面93gとが当接されることによって、
図2〜4に示すコア90が作製される。
【0034】
次いで、コア90に端子群70を取りつけて、端子群70が取り付けられたコア90を成形型にセットする。このとき、ステータヨーク93の外周面に配置されている2個の溝93cが成形型に配置された突出部に当接することによって、コア90を成形型内で位置決めすることができる。次いで、成形型を用いた樹脂成形を実施することによって、樹脂層66を成形する。これにより、
図6に示すステータ60が作製される。
【0035】
樹脂層66は、ステータ60の上下端には配置される上端樹脂部67と下端樹脂部69とを備える。上端樹脂部67は、ハウジング2の上端の開口を閉塞する。上端樹脂部67の上面には、吐出口11が形成されている。吐出口11は、モータ部50と燃料ポンプ10外の燃料経路とを連通する。吐出口11は、ポンプ部30で昇圧された燃料を、燃料経路に吐出するための開口である。樹脂層66では、ステータ60を覆う部分と吐出口11とが、樹脂で一体成形されている。なお、ステータ60を覆う部分と吐出口11とは、別体で構成されていてもよい。
【0036】
下端樹脂部69は、ケーシング32の上方に配置される。樹脂層66は、さらに、ステータ60の内周面に配置される内周樹脂部68(
図1参照)と、ステータ60の外周面に配置される外周樹脂部65と、を備える。外周樹脂部65は、ステータ60の軸方向に平行に伸びて上端樹脂部67と下端樹脂部69とに連結される。
図7に示すように、外周樹脂部65は、4個の溝93bのそれぞれに充填されている。外周樹脂部65は、溝93bからステータ60の外周側に突出している。これにより、ステータ60にハウジング2が取り付けられた状態では、外周樹脂部65がハウジング2の内周面に当接する。一方、2個の溝93cには、樹脂は充填されていない。
【0037】
図1に示すように、内周樹脂部68は、内周樹脂部68は、ティース91の内周面を覆っている。ステータ60の軸方向に平行に伸びて上端樹脂部67と下端樹脂部69とに連結される。
図7に示すように、内周樹脂部68は、ステータ60の周方向に一巡している。
【0038】
(本実施例の効果)
コア90を成形型内に配置して樹脂層66を成形する際には、樹脂の溶湯を加圧して成形型に流入する。この結果、成形後の樹脂層66には、成形時に成形圧力が加わり、成型後に残留応力が発生する。内周樹脂部68の成形圧力及び残留応力によって、ステータ60には、ステータ60の内周から外周に向かう力が付与される。
図8のグラフは、外周樹脂部65の有無に応じて、樹脂層66の成形型から取り出されたステータ60がどのように変形するかについて検討した実験結果を示すグラフである。結果R1は、本実施例のステータ60の外周面(即ちステータヨーク93の外周面)を、ステータヨーク93の周方向に20度毎に測定した結果である。結果R2は、本実施例のステータ60のうち、外周樹脂部65を配置しなかった場合のステータヨーク93の外周面の位置を、ステータヨーク93の周方向に20度毎に測定した結果である。なお、本グラフの外周に記載される数字は、部分コアU1と部分コアW2との当接部分95を0度とした場合の回転角度である。即ち、本グラフの0度と180度の位置に当接部分95が位置する。
【0039】
本実験で明らかなように、外周樹脂部65を配置しない場合(即ち結果R2)では、当接部分95において、ステータヨーク93は、内周樹脂部68の成形圧力及び残留応力によって、ステータヨーク93の外側に大きく変形している。一方、本実施例のステータ60(即ち結果R1)では、当接部分95において、ステータヨーク93の変形が抑制されている。当接部分95の近傍に配置されている外周樹脂部65の成形時の成形圧力及び成形後の残留応力によって、当接部分95の近傍において、ステータヨーク93には、ステータヨーク93の外周から内周に向かう力が付与されるからであると考えられる。また、外周樹脂部65が上端樹脂部67と下端樹脂部69とに連結されているために、外周樹脂部65によって、当接部分95の近傍のステータヨーク93が外周側に変形することを抑制する。これにより、ステータ60の内周面の真円度を向上させることができる。この結果、モータ部50のモータ効率を向上させることができる。
【0040】
また、外周樹脂部65は、溝93bからステータ60の外周側に突出して、ハウジング2の内周面と当接する。この結果、ハウジング2によって、当接部分95の変形を適切に抑制することができる。
【0041】
また、当接面93d〜93gは、ステータ60の径方向に向かって当接している。この構成によれば、樹脂層66の成形圧力や残留応力によって当接部分95にステータヨーク93の外周から内周に向かう力と内周から外周に向かう力が付与されて、ステータヨーク93の径方向に当接面93d〜93g同士が押圧される。これにより、当接部分95を強固に当接させることができる。このため、当接部分95に生じる鉄損を低減することができ、モータ性能を向上させることができる。
【0042】
また、分割コアDC1,DC2は、U相、V相及びW相の三相の部分コアが一体で連絡されている。三相のティースが異なるヨーク部に配置されることを防止することができる。これにより、三相のティース間に、ヨーク部が途切れた当接部分95が含まれる構成と比較して、鉄損を抑えることができる。
【0043】
また、溝93b,93cは、ティース91のステータヨーク93の径方向外側に位置する。この構成によれば、磁束に及ぼす影響が少ない位置に、溝93b,93cを形成することができる。これにより、ステータヨーク93に溝93b,93cを形成することによって生じる鉄損を抑制することができる。
【0044】
(第2実施例)
図9,10を参照して、第1実施例と異なる点を説明する。第2実施例のステータ60では、ステータヨーク93は、当接部分95のステータヨーク93の径方向外側に溝93bと同様の溝93iを有する。溝93iは、溝93iは、ステータヨーク93の上端から下端まで伸びている。樹脂層66は、溝93iに充填される外周樹脂部64を有する。外周樹脂部64は、上端樹脂部67及び下端樹脂部69と連結している。
【0045】
この構成によれば、溝93bに充填される外周樹脂部65に加えて、溝93iに充填される外周樹脂部64によって、当接部分95を直接的に押圧することができる。
【0046】
なお、第2実施例の外周樹脂部64,65は、第1実施例の外周樹脂部65と同様に、ハウジング2に当接する程度に、溝93iから突出していてもよい。
【0047】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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。
【0048】
(1)上述した各実施例では、ステータ60は、6個のティース91を備える。しかしながら、ティースの個数は、上記の実施例に限定されない。例えば、
図11に示すように、ステータは、9個のティース191を備えていてもよい。なお、
図11では、コア190と外周樹脂部165が図示されている。9個のティース191は、それぞれ、3個のU相の部分コアU1,U2,U3、3個のV相の部分コアV1,V2,U3及び3個のW相の部分コアW1,W2,W3に含まれていてもよい。9個の部分コアU1〜W3は、6個の部分コアU1〜W2を含む分割コアDC1と、3個の部分コアU3〜W3を含む分割コアDC2とに、分割されていてもよい。分割コアDC1は、当接面193eと当接面193fのそれぞれが、分割コアDC2の当接面193dと当接面193gと当接することによって、円筒形状のコア190を構成してもよい。これにより、円筒形状のステータヨーク193が形成されてもよい。ステータヨーク193の外周面に配置される溝193cには、外周樹脂部65の外周樹脂部165が配置されてもよい。一方、ステータヨーク193の外周面に配置される溝193bには、外周樹脂部が配置されなくてもよい。なお、本変形例では、9個の部分コアU1〜W3は、3個の部分コアU1〜W1を含む分割コアDC1と、3個の部分コアU2〜W2を含む分割コアDC2と、3個の部分コアU3〜W3を含む分割コアDC3に分割され、それぞれが隣接する分割コアと当接面で当接されていてもよい。
【0049】
あるいは、例えば、
図12に示すように、ステータは、3個のティース291を備えていてもよい。なお、
図12では、コア290と外周樹脂部265が図示されている。3個のティース191は、それぞれ、1個のU相の部分コアU1、1個のV相の部分コアV1,及び1個のW相の部分コアW1に含まれていてもよい。3個の部分コアU1〜W1は、一体的に連結されていてもよい。そして、コア290の両端に位置する当接面293cと当接面293dとが接することによって、円筒形状のコア290を構成してもよい。これにより、円筒形状のステータヨーク293が形成されてもよい。ステータコア293の外周面に配置される溝293aには、外周樹脂部65と同様の外周樹脂部265が配置されてもよい。一方、ステータヨーク293の外周面に配置される溝293bには、外周樹脂部が配置されなくてもよい。
【0050】
(2)上記の実施例では、コア90は、2個の分割コアDC1,DC2に分割されている。しかしながら、
図13に示すように、コア90は、複数個の分割コアに分割されていなくてもよい。この場合、コア90では、1個の当接部分95によって、ステータヨーク93が途切れていてもよい。
【0051】
(3)上記の実施例では、外周樹脂部65が充填される溝93bは、当接部分95に隣接する部分コアU1,W1,U2,W2のティース91の外周側に配置されている。しかしながら、溝93bは、ティース91の外周側以外の部分に配置されていてもよい。例えば、部分コアU1,W1,U2,W2のティース91の外周側より当接部分95に近い位置に配置されていてもよい。あるいは、部分コアU1,W1,U2,W2のティース91の外周側より当接部分95に近い位置に配置されていてもよい。本変形例の溝93bも、「当接部分95の近傍の外周面に軸方向に伸びる第1の溝」に含まれる。
【0052】
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。