专利名称：具有电机装置和泵装置的燃料泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有电机装置和泵装置的燃料泵。
背景技术：
例如，日本未审定的专利申请No.2005-110477和日本未审定的专利申请No.2005-110478(对应于美国专利US 2005/0074343 A1)披露了一种包括无刷电机的燃料泵，该无刷电机形成驱动泵装置的电机装置。在该燃料泵中，由泵装置泵送的燃料流经电机装置的内部。在无刷电机中，没有在有刷电机中存在的那些不利损失，如换向器和电刷间的滑动阻力、换向器和电刷间的电磁阻力，以及发生在换向器节段间的相应沟槽内的流体阻力。这样，无刷电机的效率高于有刷电机，因而上述燃料泵效率得到改善。此处的泵效率是指燃料泵的输出功(其数值为燃料输送压力乘以燃料输送量)相对于输入到燃料泵的电能的比值。在相同输出功的情况下如果想提高燃料泵效率，在电机装置中采用无刷电机代替有刷电机的情况下，可以减小电机装置的尺寸来缩小燃料泵尺寸。而且，当燃料泵的效率增加时，输送至燃料泵的电流可以减少以降低燃料泵的电功率消耗。采用无刷电机来缩小尺寸和减小电功率消耗的燃料泵特别适合于燃料油箱相对小、电输入功率小的小型摩托车。
在由泵装置加压的燃料流经电机装置的燃料泵中，希望限制电机装置的线圈和燃料间的接触。在日本未审定专利申请No.2005-110477和日本未审定专利申请No.2005-110478中，电机装置的定子由树脂覆盖以限制定子的线圈和燃料的接触。此外，在日本未审定专利申请No.2005-110477和日本未审定专利申请No.2005-110478中，在定子和转子间形成的空隙被用作燃料通道以引导流过电机装置的燃料。
尽管如此，在日本未审定专利申请No.2005-110477和日本未审定专利申请No.2005-110478的结构中，当增加空隙尺寸以造成足够的通道横截面积以获得燃料泵所要求的燃料输送量时，转子和定子间的磁力被减小，以致不利地减小了燃料泵的效率。
相反，当转子和定子的空隙减小以增大转子和定子间的磁力时，在转子和定子间形成的燃料通道的横截面积减小。其后果是，通道流动阻力增加，以致不利地降低燃料泵的效率，且在一些情况下可能得不到需要的燃料输送量。
发明内容
本发明致力于解决前述的不利之处。因此，本发明的一个目的是提供一种紧凑的燃料泵，该燃料泵具有相对简单的结构以实现足够的通道横截面积从而引导燃料流过电机装置，以及提高燃料泵的效率。
为实现本发明的目的，本发明提出了一种燃料泵，其包括电机装置和泵装置。泵装置由电机装置驱动以加压燃料。电机装置包括定子芯、多个线圈、转子和介电树脂。定子芯包括沿周向接连布置的多个齿。多个线圈缠绕在多个齿周围，且当多个线圈的激励被控制时，多个线圈切换沿定子芯的内周面接连形成的磁极。转子可旋转地布置在定子芯的径向内侧且具有相反极性的磁极，这些磁极沿转子的外周面在转子的旋转方向上交替地布置，转子的外周面与定子芯沿径向相对。燃料通道形成在转子的外周面和定子芯的内周面之间，以引导由泵装置加压的燃料。介电树脂填充于多个齿的每两个周向相邻齿之间以覆盖多个线圈。介电树脂被模制成形成多个间隙以引导由泵装置加压的燃料，其中每一个间隙形成于多个齿的对应周向相邻的两个齿之间。
本发明和本发明的其它目标、特征和优点通过以下说明、附带权利要求和附图可以很好地理解。在下面的图中，图1A是沿图2中IA-IA线的截面视图，显示根据本发明的一种具体图3是表示根据具体实施方式
、覆盖线圈的介电树脂的示意图。
具体实施例方式
参考附图，说明本发明的一种具体实施方式
。
图2表示根据本发明的一种具体实施方式
的燃料泵。本实施方式的燃料泵10是一个箱内式透平泵，该透平泵安装在150cc或更小排量的摩托车的燃料油箱内。
燃料泵10包括泵装置12和电机装置13。电机装置13驱动泵装置12旋转。壳体14是将约0.5mm厚的薄金属板通过压力加工成圆筒形而制成。壳体14作为泵装置12和电机装置13的壳体。由薄金属板制成的壳体14形成突起部分16，其在泵装置12和电机装置13之间的一个位置处沿径向朝内凹进壳体14的内周侧。
泵装置12是一种透平泵，该透平泵包括泵壳区段20、22和叶轮24。泵壳区段22被压配入壳体14，在轴向与壳体14的突出部分16顶靠相连。按此方式，泵壳区段22被轴向定位。泵壳区段20通过模锻被固定在壳体14的一端。在泵壳区段20被固定在壳体14的一端的情况下，模锻支持夹具配合在壳体14的突起部分16的外周面周围，以承受将壳体14模锻贴在泵壳区段20上时产生的轴向力。
泵壳区段20、22形成泵壳，它可旋转地接纳作为可转动部件的叶轮24。C形泵通道200对应地形成在泵壳区段20和叶轮24之间以及泵壳区段22和叶轮24之间。燃料通过在泵壳区段20内形成的进口开口(未示)吸入，通过叶轮24的旋转在泵通道200内被加压。然后，加压后的燃料输出到电机装置13。输送给电机装置13的燃料流经限定在定子芯30和转子50之间的燃料通道202，以及间隙204(图1A和1B)。之后，燃料通过出口开口206被输出给引擎，该出口开口206形成于与泵装置12轴向相反的电机装置13相反侧。
电机装置13是一种无刷电机，包括定子芯30、绕线筒40、线圈42和转子50。定子芯30包括在周向接连布置的6个芯部32。控制装置(未示)根据转子50的旋转位置、通过三相全波形控制来控制线圈42的激励，从而切换与转子50径向相对的芯部32的磁极(其相应地形成在内周表面)。
如图1A和1B中所示，每个芯部32包括朝向转子50沿径向向内突起的齿33。而且，每个芯部32由沿轴向堆叠且通过模锻被固定在一起的多个磁钢片制成。由介电树脂制成的每个绕线筒40装配在对应的一个芯部32周围。每个线圈42被形成使得，当芯部32还处于燃料泵10组装之前的未组装状态时，通过采用集中绕组技术在绕线筒40周围缠绕绕组。如图2所示，每个线圈42在线圈42的端盖48一侧与端子44电连接。
转子50包括轴52和永磁体54，且可旋转地布置在定子芯30的径向内侧。永磁体54被通过诸如注射成型直接形成在轴52的滚花外周表面周围。轴52的相反端被轴承26可旋转地支撑。永磁体54是圆柱形塑性磁铁，它是通过将磁粉混入诸如聚苯硫(PPS)和聚醛树脂(POM)的热塑性树脂形成。永磁体54有8个磁极55，它们沿周向接连地布置。8个磁极55被磁化，从而沿磁铁54的外周表面在转子50的旋转方向上交替地布置不同磁极(相反磁极)。
介电树脂46被填充在每两个周向相邻的齿33之间，以覆盖相应的线圈42。而且，介电树脂46一体地形成端盖48，其覆盖与泵装置12相反的定子芯30的相反端。壳体14的端部15被压配合到端盖48的外周面49。
而且，介电树脂46这样进行模制，以使得每个间隙204形成于在齿33的转子50一侧处的对应周向相邻的两个齿33之间。因此，通过流经燃料通道202(其形成为定子芯30的内周面和转子50的外周面之间的空隙)和间隙204(其中的每一个布置在对应的周向相邻的两齿33之间)，在泵装置12内被加压的燃料流过电机装置13。
通过端盖48形成的出口开口206容纳阀组件60、止动器62和弹簧64。当在泵装置12内被加压的燃料的压力等于或大于预设压力时，阀组件60克服弹簧64施加的载荷从阀座抬起，因而燃料从出口开口206被排出到引擎。
在具有150cc或更小排量和本实施方式燃料泵10的小型摩托车中，引擎需要5至10L/Hr的额定燃料流量。考虑到将燃料从燃料泵10供给到引擎的燃料管和类似物的通道流动阻力，燃料泵10须具有约10至20L/Hr的燃料输送量来得到上述燃料流量。为了得到这样的燃料输送量和使得燃料流经的电机装置13中的通道流动阻力最小，燃料通道202和间隙204的总通道横截面积必须等于或大于1.3mm2。
如图3，即从泵装置12侧观察的介电树脂46的端面图所示，根据本实施方式，每个间隙204的尺寸d1＝0.9mm和d2＝0.5mm，因而每个间隙204的通道横截面积(d1×d2)为0.45mm2。因此，所有6个间隙204的总通道横截面积是2.7mm2。所以，间隙204能单独满足150cc或更小排量小型摩托车所需的、等于或大于1.3mm2的所需通道横截面积。
如上所述，在本实施方式中，介电树脂46被模制以获得间隙204，每个间隙形成于对应的周向相邻的两个齿33之间来引导燃料。按此方法，不增加空隙(即形成于定子芯30和永磁体54之间的燃料通道202)，就可获得为得到需要的燃料输送量所需的通道横截面积。因此，在维持产生于定子芯30和永磁体54之间磁力的程度的同时，容易增大引导燃料经过电机装置13的通道横截面积。
而且，根据本实施方式，定子芯30的齿33的数量(总数)设定为6，且包括定子芯30和线圈42的定子的槽的数量(总数)设定为6。此外，转子50的磁极数量(总数)被设为8。所以，转子50的磁极数量大于定子的槽的数量。通常，在定子芯的每个齿的圆周角与转子的每个磁极的圆周角彼此不同的情况下，在定子芯和转子间流动的磁通量大致决定于定子芯的齿的圆周角与转子的磁极的圆周角中的较小者。在本实施方式的上述结构下，即使当相应的齿33的圆周角被改变成接近相应磁极55的圆周角，在定子芯30和永磁体54间流动的磁通量将不会显著变化。所以，在维持在定子芯30和永磁体54之间磁力的程度的同时，容易增加周向相邻齿33之间的相应间隙204和增大通道横截面积，以引导燃料流经过电机装置13。
而且，介电树脂46被填充于限定在对应的周向相邻的两个齿33之间的每个空间中以覆盖线圈42，因而用简单的结构就可限制线圈42和燃料间的接触。
而且，在本实施方式的情况下，当由磁粉被混入热塑性树脂中形成的塑性磁铁被用作转子50中的永磁体54时，塑性磁铁可能由于燃料而膨胀。特别是，当使用变质燃料或低质燃料且燃料温度达到60-80摄氏度时，塑性磁铁可能膨胀而引起转子50的外径增大约0.5％。当转子50的外径增大时，转子50和定子芯30间的燃料通道202的通道横截面积减小。因而，通道流动阻力增大，燃料泵10的效率降低。
然而根据本实施方式，在对应的周向相邻的齿33之间的相应间隙204可用作燃料通道。所以，即使当由于膨胀而转子50的外径增大以致燃料通道202的通道横截面积减小时，仍然可以得到引导燃料通过电机装置13的所需通道横截面积，且可使得燃料泵10的效率降低最小化。
而且，在本实施方式中，绕组在未安装的状态下被缠绕在每个芯部32周围，因而绕组可以容易地缠绕在芯部32周围。此外，绕组采用集中绕制技术缠绕，因而绕组的空间因数增加。绕组的空间因数是指绕组的总横截面积相对于绕组缠绕空间的比值。当空间因数增加时，在相同绕制量的情况下，绕组的总横截面积减小。因此，可以降低线圈42尺寸。所以，燃料泵10可以进一步减小尺寸。
而且，在本实施方式中，燃料流经轴52在轴承26中成为轴颈的所在位置。因此，不需要密封支撑着轴承26的端盖48的支撑部分。此外，燃料润滑轴53和轴承26间的滑动接合部分，因而可能减小滑动阻力。
现在，描述上述实施方式的变型。
在上述实施方式中，包括定子芯30和线圈42的定子有6个槽，转子80有8个磁极。因此，转子50的磁极数量被设成大于定子的槽的数量，以使得相应间隙204的尺寸最大。可替代地，只要转子的磁极的数量大于定子的槽的数量，可能有其它组合，如4个磁极和3个槽的组合，或10个磁极和8个槽的组合。
而且，只要每个所需间隙由介电树脂(其填充在周向相邻的齿之间的空间且覆盖线圈)形成在相应周向相邻的两个齿之间，转子的磁极的数量可以不象上述具体实施方式
而设成小于定子的槽的数量。
还有，在上述实施方式中，泵装置12由包括叶轮24的透平泵制成。可替代地，泵装置可以由其它形式的泵如齿轮泵做成。
对本领域的熟练人员来说，其它优点和变型是显而易见的。因而，在更广义的范围内，发明并不局限在特定的细节、代表性的装置以及所表示和描述的说明性例子。
权利要求
1.一种燃料泵，其包括电机装置(13)和泵装置(12)，其中泵装置(12)由电机装置(13)驱动以加压燃料，且电机装置(13)包括定子芯(30)，其包括沿周向接连布置的多个齿(33)；缠绕在多个齿(33)周围的多个线圈(42)，其中当控制多个线圈(42)的激励时，多个线圈(42)切换沿定子芯(30)的内周面接连形成的磁极；转子(50)，其可旋转地布置在定子芯(30)的径向内侧且具有相反极性的磁极，这些磁极沿转子(50)的外周面在转子(50)的旋转方向上交替地布置，转子(50)的外周面与定子芯(30)沿径向相对，其中在转子(50)的外周面和定子芯(30)的内周面之间形成了燃料通道(202)，以引导由泵装置(12)加压的燃料；以及填充于多个齿(33)的每两个周向相邻齿之间、以覆盖多个线圈(30)的介电树脂(46)，其中介电树脂(46)被模制形成多个间隙(204)以引导由泵装置(12)加压的燃料，其中每一个间隙形成于多个齿(33)的对应周向相邻的两个齿之间。
2.根据权利要求1的燃料泵，其中转子(50)的磁极的总数大于定子芯(30)的齿(33)的总数。
3.根据权利要求1的燃料泵，其中燃料通道(202)和多个间隙(204)的总横截面积等于或大于1.3mm2。
4.根据权利要求1的燃料泵，其中介电树脂(46)沿径向向外地与定子芯(30)的多个齿(33)中的每一个齿的内周面间隔开。
5.根据权利要求1的燃料泵，其中多个间隙(204)的总横截面积等于或大于1.3mm2。
全文摘要
电机装置(13)的定子芯(30)包括6个芯部(32)，它们接连地在周向上布置。由介电树脂制成的绕线筒(40)装配到每个芯部(32)上。每个线圈(42)被形成为使得，通过集中绕组技术在绕线筒(40)周围缠绕而形成绕组。介电树脂(46)填充在周向相邻的每两个齿(33)之间以覆盖每个线圈(42)。此外，介电树脂(46)被模制以形成间隙(204)，其中每个间隙形成于在转子(50)侧的对应周向相邻的两个齿(33)之间。由泵装置(12)加压的燃料经燃料通道(202)(其作为定子芯(30)的内周面和转子(50)的外周面之间的空隙)以及间隙(204)流过电机装置(13)的内部。
文档编号F02M37/00GK1959100SQ20061014291
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月1日 优先权日2005年11月2日
发明者长田喜芳, 大竹晶也 申请人:株式会社电装