專利名稱：結(jié)構(gòu)緊湊的用于高扭矩的燃料泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料泵，其將從燃料箱抽吸出的燃料輸送給一臺內(nèi)燃機。
為了增大在電樞上產(chǎn)生的扭矩一從而增大燃料的排流量、并提高排出燃料的壓力，可以考慮增加各個繞線架上匝線的數(shù)目，這可以通過加大電樞的外徑、進而增大繞線空間來實現(xiàn)。但是，這樣做會使燃料泵的體積增大。
另外，由于受到燃料泵安裝空間的限制，希望燃料泵能被制得小一些。例如，當燃料泵被安裝到扁平形狀的燃料箱中時，就希望燃料泵的軸向長度能短一些。但是，如果在不增大燃料泵直徑的情況下縮短燃料泵的軸向長度，則通過線圈磁芯的磁通量就會減少。在此情況下，所產(chǎn)生的扭矩就會降低。
本發(fā)明的另一目的是提供一種燃料泵，在該燃料泵中，多個線圈的接線工作得以簡化。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，每個線圈磁芯都是與一個中央芯相獨立的個體。因而，通過以集中繞制的方式在包罩各個線圈磁芯的繞線架上纏繞完匝線之后，就可將各個線圈磁芯與中央芯連接起來?？砂凑找?guī)則的形式在各個磁極線圈部分的繞線架上容易地纏繞出匝線，從而可提高匝線占用體積的百分比。所述匝線占用體積百分比是這樣一個比值匝線所占據(jù)的總空間與由繞線架提供的、用于進行匝線繞制的總空間的比值。另外，與分布繞制的方式相比，在集中繞制方式中，繞線在各個繞線架之間不會相互交叉，其中，在分布繞制方式中，是由匝線在各個繞線架上依次進行纏繞而形成各個線圈的。除此之外，還提高了匝線占據(jù)體積的百分比。因而，在燃料泵的軸向長度和外徑保持不變的情況下，(采用集中繞制方式時)，即使匝線的直徑加粗，繞在各個繞線架上的匝線數(shù)目也與小直徑匝線時的數(shù)目相同。另外，通過加大各條匝線的直徑，可降低各條匝線的電阻，由此可提高流經(jīng)匝線的電流量，進而增大了所產(chǎn)生的扭矩。結(jié)果就是，可提高燃料的泵送量。
在不增大所產(chǎn)生扭矩的情況下，可減少所要纏繞的匝線數(shù)目。因而，可降低線圈的電感。在電感降低的情況下，當換向器的各個扇區(qū)由于電樞的轉(zhuǎn)動而與電刷分離時，線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓就會降低。因而，就可以防止在換向器的各扇區(qū)之間、或在換向器與電刷之間拉出電火花。這樣就可以減小換向器和電刷的電蝕。
另外，在不增大所產(chǎn)生扭矩的情況下，可減小匝線所占據(jù)的空間。因而，可使燃料泵變得小一些。例如，在燃料泵被安裝在車用燃料箱中的情況下，即使燃料箱是扁平的，由于燃料泵的軸向長度縮短，其可容易地安裝到扁平的燃料箱中。
燃料被抽吸力抽送著流經(jīng)永磁體與電樞之間的間隙空間而從一燃料排送口排出。在永磁體內(nèi)側(cè)形成了一個空間，該空間用于可轉(zhuǎn)動地安裝著電樞，該空間還作為燃料的流動通道。因而，在不增大燃料泵的前提下，可保證在燃料泵中為燃料的流動留出燃料通道。
永磁體是沿電樞的圓周方向、按照圓形格局進行安裝的，且不同的磁極是交替相間的。永磁體的數(shù)目為大于或等于四的偶數(shù)。由于利用永磁體形成了很多個磁極，所以可減小永磁體和殼體的厚度。另外，由于可在不增大燃料泵外徑的前提下加大電樞的安裝空間，所以可增大由繞線架提供的、為匝線留出的空間。因而，在匝線所占體積不變的情況下，通過縮短燃料泵的軸向長度，也可纏繞出預(yù)定匝數(shù)的匝線。
圖2是沿

圖1中的I-I線對根據(jù)第一實施例的燃料泵所作的剖面圖；圖3A中的側(cè)視圖是從換向器一側(cè)對電樞進行觀察所得的；圖3B是從葉輪一側(cè)對電樞進行觀察所得的側(cè)視圖；圖4中的示意圖表示了在第一實施例中線圈之間的連線關(guān)系；圖5是一個示意性的電路圖，表示了根據(jù)第一實施例的線圈連接關(guān)系；圖6A和6B表示了制造磁極線圈部分的過程；圖7A和7B表示了各個磁極線圈部分與一中央芯進行連接的方法；圖8表示了換向器與線圈的連接方法；圖9中的圖線表示了磁極數(shù)目/槽溝數(shù)目與磁體厚度、殼體厚度、扇區(qū)數(shù)目、以及電樞外徑之間的關(guān)系；圖10中的圖線表示磁極/槽溝數(shù)目與槽溝區(qū)域的尺寸、以及電機效率之間的關(guān)系；圖11是一個條線圖，其表示了對于分布繞制方式以及集中繞制方式，面積占據(jù)率之間的對比關(guān)系；圖12中的圖線表示了扭矩與轉(zhuǎn)速以及電機效率之間的關(guān)系；圖13中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例中的線圈連接關(guān)系；以及圖14中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的線圈接線關(guān)系。
圖1所示的燃料泵10是一個油箱泵。該油箱泵例如被安裝到車輛的燃料箱中。殼體12中固定了一個位于吸入側(cè)的鍛制端蓋14和一個鍛制的排出側(cè)端蓋18。
一泵蓋16被吸入側(cè)端蓋14和殼體12支撐著。在吸入側(cè)端蓋14和泵蓋16之間形成了一條C形的泵道102。吸入側(cè)端蓋14和泵蓋16支撐著一葉輪20，其被用作產(chǎn)生抽吸力的轉(zhuǎn)動裝置。
在盤狀葉輪20的外側(cè)邊緣處，形成了多個翼片槽。當葉輪20隨著電樞40轉(zhuǎn)動時，由于流體摩擦，就會在翼片槽的前方和后方之間產(chǎn)生壓力差。通過在翼片槽中重復(fù)地加壓，泵道102中燃料的壓力就被升高了。由于葉輪20轉(zhuǎn)動，燃料被從燃料箱中、經(jīng)制在吸入側(cè)端蓋14中的燃料吸入口100抽入，而后，燃料通過泵道102以及制在泵蓋16中的一連接通道104流入到電機腔106中。此外，燃料通過一燃料通道108流向發(fā)動機，其中的燃料通道108是在永磁體30的內(nèi)表面與電樞40外表面之間形成的一個間隙空間，并在排出側(cè)端蓋18中環(huán)繞著一桿軸22制有一排流口110。
桿軸22作為電樞40的固定轉(zhuǎn)軸，其被支撐在吸入側(cè)端蓋14和排出側(cè)端蓋18中，并固定于此。在桿軸22的外周面上可轉(zhuǎn)動地安裝了一套管24。軸承26、28與套管24的外周面接合，并隨著套管24轉(zhuǎn)動。
在殼體12的內(nèi)表面上以圓形的格局安裝了四塊永磁體30，這四塊永磁體均為四等分扇弧的形狀。在轉(zhuǎn)動方向上，永磁體30構(gòu)成了四個交錯相間的磁極。每個永磁體的內(nèi)表面都構(gòu)成了一個平滑的凹面形狀。
電樞40與套管24和軸承26、28一道，以桿軸22為固定轉(zhuǎn)軸進行轉(zhuǎn)動。如圖2所示，電樞40具有一中央芯42，其位于轉(zhuǎn)動中心處。中央芯42的形狀基本上為六邊形柱體。另外，中央芯42的六個外表面上分別具有一凹槽部分44，這些凹槽部分在桿軸的縱向上延伸。各個凹槽部分44的寬度是沿徑向從內(nèi)向外逐漸縮窄的。
在轉(zhuǎn)動方向上，環(huán)繞著中央芯42的圓周面安裝了六個磁極線圈部分50。每個磁極線圈部分50具有一線圈磁芯52、一繞線架60和一線圈62，線圈62是通過在繞線架60上纏繞匝線而形成的。線圈磁芯52和繞線架60的外表面構(gòu)成了電樞40上最靠外的表面。由于六個磁極線圈部分的結(jié)構(gòu)是完全相同的，所以在圖2中略去了指代相同部件的一些數(shù)字標號。
每個線圈磁芯52都具有一個外部區(qū)域54和一個繞線部分56，外部區(qū)域54沿轉(zhuǎn)動方向上與永磁體30相正對，繞線部分56從外部區(qū)域54延伸向中央芯42，并構(gòu)成一寬板的形狀。在垂直于桿軸22的剖面內(nèi)，各個線圈磁芯52的橫截面為T字形狀。每個外部區(qū)域54的外表面55都構(gòu)成了一個平滑的外凸圓弧。在轉(zhuǎn)動方向上，外部區(qū)域54外表面55與永磁體30內(nèi)表面31之間的空隙是均勻等寬的。每個繞線部分56都具有一凸起部分58，該部分位于與中央芯42正對的那一側(cè)，并沿桿軸22的縱向延伸。在朝向中央芯42的方向上，每個凸起部分58的寬度逐漸增大。凸起部分58通過沿桿軸22的縱向插入到凹槽部分44中，而實現(xiàn)了與凹槽部分44的接合。
每個繞線架60都包罩了線圈磁芯52上除外部區(qū)域54的外表面55和凸起部分58之外的部分。利用繞線架60，在轉(zhuǎn)動方向上相互毗鄰的各個線圈磁芯52的外部區(qū)域54之間實現(xiàn)了磁隔絕。在垂直于電樞40軸線方向的剖面上，繞線部分56位于對應(yīng)的繞線架60之間，且繞線架60上匝線所占據(jù)的空間基本上為梯形形狀。為匝線所設(shè)置的、基本為梯形的空間的寬度從外部區(qū)域54向中央芯42漸縮。通過在為匝線設(shè)置的、基本為梯形的空間上纏繞導(dǎo)線而形成線圈62。
如圖1所示，各個線圈62上與換向器70正對的那一端與一接線端64保持電路連接，而各個線圈62上與葉輪20正對的另一端則與接線端66保持電路連接。如圖3B所示，通過一接線端80將相鄰的三個接線端66連續(xù)地連接起來。也就是說，每個接線端80都構(gòu)成了一個中性點120(見圖4和圖5)，該中性點將三個線圈62連接起來。每個接線端80都延伸在三個在轉(zhuǎn)動方向上依次相鄰的磁極線圈部分50之間。另外，接線端80與U形的接線端66相連接。在徑向方向上，接線端80設(shè)置在線圈62的外側(cè)，并位于繞線架60外表面的內(nèi)側(cè)。另外，在桿軸22的縱向上，接線端80疊壓著繞線架60。
如圖8所示，接線端64、66露在繞線架60的外面。因而，在燃料泵10處于圖8所示對電樞40進行組裝的狀態(tài)中時，可檢查線圈62中是否斷路、并檢查在線圈62與接線端64、66之間是否存在接觸不良。另外，在換向器70和電樞40被組裝到一起的狀態(tài)下，還可檢查電樞40的接觸不良。如圖1所示，一頂蓋82封住了線圈62上與換向器70相反的那一端。
如圖3A所示，在轉(zhuǎn)動方向上，換向器70具有六個扇區(qū)72。通過六條溝隙200以及絕緣樹脂76實現(xiàn)了各個扇區(qū)72之間的電絕緣。如圖1所示，每個扇區(qū)72都與一接線端74保持電路連接。各個接線端74分別與電樞40上的接線端64保持電路連接。如圖4所示，在換向器70中，扇區(qū)S1與S4、扇區(qū)S2與S5、扇區(qū)S3與S6是分別連接到一起的。安裝在電樞40中的各個線圈62在轉(zhuǎn)動方向上是以a1、b1、c1、a2、b2和c2的順序排列的，而安裝在換向器70中的各個扇區(qū)在轉(zhuǎn)動方向上是以s1、s2、s3、s4、s5和s6的順序排列的。由碳材料制成的電刷78被彈簧79偏壓向各個扇區(qū)72。電流從幾個接線端(圖中未示出)經(jīng)電刷78、扇區(qū)72、接線端74以及接線端64輸送給線圈62。
如圖4所示，每個線圈62上與換向器70正對的那一端部都與扇區(qū)72保持電路連接。另外，各個線圈62上與換向器70相反的那一端被連接起來，而構(gòu)成星形連接的中性點120。也就是說，如圖5所示那樣，存在兩組星形連接的線圈62，每組線圈中有三個線圈。在每組的三個線圈62中，各個線圈62是并聯(lián)的。
是按照如下的步驟來制出電樞40的(1)如圖6A和圖6B所示，線圈62是通過在樹脂制成的繞線架60上纏繞匝線而制成的。接線端64和66與線圈62進行電路連接。
(2)通過將磁隙52的繞線部分56插入到一個開孔部分61中而制成磁極線圈部分50，其中的開孔部分制在繞線架60的環(huán)周面部分上。
(3)如圖7A和7B所示，線圈磁芯52的凸起部分58插入到中央芯42的凹槽部分44中，并固定于此處，沿桿軸22的縱向?qū)⑻坠?4壓入到中央芯42中。通過將磁極線圈部分50與中央芯42相接合而制成電樞40。如上所述，每個凹槽部分44的寬度都是沿徑向方向向外側(cè)逐漸縮窄的，也即是在朝向凸起部分58的方向上是漸縮的，且各個凸起部分58的寬度在靠近中央芯42的方向上是漸擴的。另外，凹槽部分44和凸起部分58被制成沿桿軸22的縱向連續(xù)地延伸。因而，通過將凹槽部分44與凸起部分58接合到一起，就可以將它們緊固到一起，且不會在徑向方向上脫開。
在另一方面，在各個線圈磁芯52中分別制有凹槽部分，并在中央芯42上制有用于與凹槽部分相接合的凸起部分。與這樣的實施方式類似，通過將凹槽部分與凸起部分相接合而固定了線圈磁芯52和中央芯42。
(4)如圖8所示，通過將換向器70與電樞40接合起來，就使換向器70的接線端74與線圈62的接線端64直接接觸、從而實現(xiàn)了電路連接，其中在電樞40中，沿轉(zhuǎn)動方向?qū)⒏鱾€磁極線圈部分50安裝到電樞40中央芯42的外表面上。接線端74從絕緣樹脂76突伸向磁極線圈部分50，且各個接線端64外周部的形狀大致為U型。突伸向磁極線圈部分50的接線端74與U型的接線端64相接合。通過這樣的結(jié)構(gòu)，就實現(xiàn)了接線端64與接線端74之間的電路連接。
在圖8中，線圈62上與換向器70相反的那一端被一頂蓋82封閉住。也就是說，此前已將接線端80與線圈62上接線端66之間的電路連接好了。也可在換向器70安裝完畢之后，再將接線端80與線圈62的接線端66進行電路連接，并安裝上頂蓋82。
希望燃料泵10在將燃料箱中的燃料輸送到發(fā)動機時，其燃料排送壓力P[kPa]在200-600[kPa]的范圍內(nèi)。另外，希望燃料泵10的排送流量Q[L/h]在50-300[L/h]的范圍內(nèi)。燃料泵10的輸出功率范圍是通過將其最大、最小排送壓力P與排送流量Q進行相乘而得到的，其數(shù)值范圍在2.8-49.5[W]之間。假定電樞40的轉(zhuǎn)速為N，電樞40的輸出扭矩為T，則泵效率的數(shù)學(xué)表達式即為(P*Q)/(N*T)。燃料泵10電機的功率值可按照數(shù)學(xué)表達式(N*T)來進行計算。在圖1所示的燃料泵10中，由于對數(shù)學(xué)表達式(P*Q)/(N*T)進行計算所得的數(shù)值為0.3，所以燃料泵10電機的輸出功率必須要在9.3-165[W]的范圍內(nèi)。如果將電樞40的轉(zhuǎn)速定義為6000rpm，則所需要的扭矩N就在0.015-0.27[N*m]的范圍內(nèi)。燃料泵10中所需要的扭矩平均值在0.05-0.1[N]的范圍內(nèi)。假定將燃料泵10的供電電壓定義為V，燃料泵10的供電電流定義為I，則可按照數(shù)學(xué)表達式(N*T)/(V*I)來計算電機的效率。其中的數(shù)學(xué)表達式(V*I)代表輸送給燃料泵10的電功率。在燃料泵10中，為使電機的效率較高，就需要扭矩T在0.05-0.1[N*m]的范圍內(nèi)。
下面，將對有助于提高電機效率的槽溝面積和面積占用率進行描述。槽溝面積是指由磁極線圈部分50中的繞線架60提供的、用于纏繞匝線的面積之和。如圖9所示，如果永磁體的磁極數(shù)目增加，則殼體的厚度、以及永磁體的厚度就會變薄。因此，在垂直于桿軸22軸向的剖面內(nèi)，永磁體內(nèi)側(cè)所圍成部分的截面積就會增大。結(jié)果就是，電樞的外徑得以增大，同時還不會加大燃料泵的外徑。因而，如圖10所示那樣，槽溝面積得以增大。隨著永磁體磁極數(shù)目的增多，作為磁極線圈部分數(shù)目的槽溝數(shù)目也會增大。希望槽溝的數(shù)目為偶數(shù)，從而使電樞中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力為力偶。隨著槽溝數(shù)目的增多，換向器扇區(qū)的數(shù)目也增多。
另外，在該實施例中，如圖11所示，由于線圈62是以集中繞制的方式形成的，所以每一槽溝的面積占用率就高于分布繞制方式時的情況。在該實施例中，盡管面積占用率達到了74％，且該數(shù)值是一個很高的百分比，但希望面積占用率大于50％就可以了。在面積占用率很高的燃料泵10中，在匝線外徑不增粗的前提下，可增加所繞制匝線的數(shù)目。或者換句話說，可通過增大匝線的外徑來降低線圈的電阻。因而，如圖10所示，在永磁體數(shù)目增加的情況下，可提高燃料泵中電機的效率。如果永磁體的數(shù)目大于四，且槽溝的數(shù)目大于六，則電機效率的增加就很不明顯了。因而，為提高電機的效率，希望永磁體的數(shù)目為四，槽溝的數(shù)目為六。
圖12中表示了在永磁體數(shù)目與槽數(shù)分別為四和六的情況下，電樞轉(zhuǎn)速與扭矩之間的關(guān)系、以及電機效率與電樞力矩之間的關(guān)系。在0.05-0.1[N*m]的扭矩區(qū)間內(nèi)，電機效率是很高的。因而，通過采用四個永磁體和六個槽溝，就能滿足所需的排流壓力和排流量，并使燃料泵中的電機達到很高的效率。
另外，由于通過采用四個永磁體而減小了永磁體30的厚度，所以永磁體30的內(nèi)徑是很大的。另外，通過按照集中繞制的方式來纏繞匝線，能提高面積占用率。因而，在不改變圖1所示燃料泵的直徑d的情況下，即使將燃料泵的軸向長度L縮短，從而將燃料泵10制成扁平形狀，電機也能以很高的效率輸出預(yù)定的扭矩，并達到所需的燃料排流壓力和排流量。在該實施例中，盡管L/d的數(shù)值約為1.7，但L/d的數(shù)值可以等于或大于2.5，數(shù)值L/d的理想值為小于等于2。按照這樣的方式，通過將燃料泵10制成扁平結(jié)構(gòu)、且無須加大燃料泵10的尺寸，就能使燃料泵10易于安裝到扁平的燃料箱中。
另外，由于可無須加大燃料泵10尺寸地將其制成扁平結(jié)構(gòu)，所以就不需要為安裝燃料泵而在燃料箱中制出直徑加大的安裝槽。因而，可保證燃料箱的剛度，從而防止燃料箱出現(xiàn)變形。另外，當換向器70被安裝到電樞40上時，扇區(qū)72的接線端74就會與線圈62的接線端直接進行電路連接。因而，就不需要設(shè)置連線來連接扇區(qū)72的接線端74和線圈62的接線端64，從而簡化了對這些接線端進行連接的過程。
在該實施例中，各個線圈62上與換向器70相反的那一端被接線端80相互連接起來，從而形成了一個并聯(lián)中性點。由于在桿軸22的縱長方向上，線圈62的各個連接點被分布在電樞40的兩側(cè)，所以簡化了線圈62的連接方法。另外，由于利用星形連接的形式來連接線圈62，所以可減少電路連接點，從而易于完成各個線圈62之間的接線工作。
在第一實施例中，在轉(zhuǎn)動軸縱向上，將線圈62的連接點分布在電樞40的兩側(cè)。但是，也可以在換向器70中進行各線圈62之間的電路連接、以及線圈62與扇區(qū)72的電路連接，而換向器70在轉(zhuǎn)動軸的縱長方向上是位于電樞40的一側(cè)。
參見圖13和圖14，除了線圈62與扇區(qū)72之間的連接關(guān)系、以及各個線圈62之間的連接關(guān)系不同之外，第二實施例、第三實施例的結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)基本上是對應(yīng)的。在第一實施例中，在電樞40遠離換向器70的那一側(cè)，將各個線圈62的端部連接起來，即在換向器70的外部進行連接。在另一方面，在第二實施例中，是在換向器90中將線圈62的端部與扇區(qū)72進行電路連接的，且線圈62的另一端也是在換向器90中相互連接起來的。在第二實施例中的接線關(guān)系中，線圈(a1)62與線圈(a2)62、線圈(b1)62與線圈(b2)62、以及線圈(c1)62與線圈(c2)62分別串聯(lián)到一起。此外，在進行串聯(lián)之后，這三對線圈再以星形連接的方式連接起來。
在第三實施例中，在換向器92中將線圈62的端部與扇區(qū)72連接起來，并在換向器92中將線圈62的另一端相互連接起來。在這樣的線圈62電路連接關(guān)系中，線圈(a1)62與線圈(a2)62、線圈(b1)62與線圈(b2)62、以及線圈(c1)62與線圈(c2)62分別是串聯(lián)的。此外，這三對串聯(lián)線圈62按照Δ接線方式連接起來。
在第二、第三實施例中，線圈62的端部與扇區(qū)72之間、以及線圈62的另一端相互之間都是在換向器90和92(對于第三實施例而言)中進行連接的。在這樣的結(jié)構(gòu)中，采用了不同的換向器，所以線圈62的接線方法也不同于上述換向器的情況，線圈62的接線方法就要改變。
在本發(fā)明上述的多個實施例中，是利用四等分弧形的永磁體30來構(gòu)成四個磁極的。因而，在燃料泵的外徑保持不變的情況下，燃料泵中永磁體30的內(nèi)徑要大于某種燃料泵中永磁體30的內(nèi)直徑，在該燃料泵中，是由兩塊半弧形的永磁體來構(gòu)成了兩個磁極。另外，由于電樞40的外徑很大，所以由繞線架60形成的、用于纏繞匝線的空間就得以加大，所以可在不改變繞組匝數(shù)的前提下，增大繞線架上所繞制的匝線的直徑。由此，可降低匝線的電阻，從而提高電樞40所產(chǎn)生的扭矩。因而，可以在不增加燃料泵電力輸入功率的前提下，增大燃料泵10輸送給發(fā)電機的燃料量。
在另一方面，如果不需要增大所產(chǎn)生的扭矩，則就可減小繞制匝數(shù)。因而可降低線圈62的電感。這樣，降低了當電刷78離開換向器70的扇區(qū)72時、線圈62中所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。因而，當電刷78離開扇區(qū)72時，可防止在相鄰扇區(qū)72之間、以及扇區(qū)72與電刷78之間產(chǎn)生電火花。按照這樣的方式，可減小扇區(qū)72以及電刷78的磨損。
另外，每個線圈磁芯52都是與中央芯42獨立的個體。因而，在按照集中繞制方式對匝線進行纏繞之后，再將磁極線圈部分50安裝、固定到中央芯42上。因而，可以規(guī)則而容易地在各個磁極線圈部分50的繞線架60上纏繞匝線。這樣，就可以提高匝線所占據(jù)的空間比。在不需要增大扭矩輸出的情況下，可減小為匝線所設(shè)置的空間，從而能將燃料泵制得小一些。通過縮短燃料泵10的軸向長度，使燃料泵10易于安裝到扁平構(gòu)造的燃料箱中。
在上述的多個實施例中，沿轉(zhuǎn)動方向，在永磁體30的內(nèi)表面31與線圈磁芯52的外表面之間形成了一個寬度均勻的氣隙。因而，可減小電樞40扭矩輸出的波動。另外，由于位于永磁體30內(nèi)部的、用于可轉(zhuǎn)動地安裝電樞40的間隙空間108 作為燃料的流動通道108，所以無須增大燃料泵10的外徑就可在燃料泵中為燃料的流動留出通道。此外，由于燃料是在永磁體30的內(nèi)表面與線圈磁芯52的外表面55之間流動，所以接觸阻力是很小的，并使燃料流動平穩(wěn)，其中的接觸阻力可影響到燃料在燃料通道108中的流動。
用于纏繞匝線的繞線架60還作為一磁絕緣子，其隔絕了在轉(zhuǎn)動方向上相鄰線圈磁芯52的外表面54之間的磁路。因而，可減少組裝電樞40時的部件和工時。在垂直于電樞40軸線的剖面中，由繞線架60形成的、用于纏繞匝線的空間構(gòu)成了一個大體上為梯形的形狀，在從外表面54向中央芯42延伸的方向上，基本為梯形形狀的該空間的寬度是漸縮的。電樞40可被制成這樣在轉(zhuǎn)動方向上相鄰的各個磁極線圈部分50之間幾乎沒有形成任何的間隙。因而，在用匝線對繞線架60進行纏繞時，可有效地利用電樞40所占據(jù)的空間，從而可增加繞制的匝數(shù)。
在上述的實施例中，由永磁體30所形成的磁極數(shù)被設(shè)定為“四”，且將磁極線圈部分50的數(shù)目設(shè)定為“六”。除此之外，由永磁體形成的磁極數(shù)可以為“二”、“四”一甚至為大于“四”的偶數(shù)。另外，希望磁極線圈部分的數(shù)目大于由永磁體形成的磁極數(shù)。另外，希望磁極線圈部分的數(shù)目為偶數(shù)，該數(shù)目比由永磁體形成的磁極數(shù)大“2”。通過使作為抽吸力發(fā)生裝置的葉輪20轉(zhuǎn)動，就產(chǎn)生了用于從燃料箱中抽吸燃料的吸力。也可以用齒輪泵等其它系統(tǒng)來取代葉輪，以此來作為抽吸力發(fā)生裝置。
權(quán)利要求
1.一種燃料泵(10)，用于將從燃料箱抽吸來的燃料輸送給一內(nèi)燃機，該燃料泵包括多個永磁體(30)，它們沿圓周方向安裝在一殼體(12)的內(nèi)表面上，并形成交替不同的磁極；一電樞(40)，其可轉(zhuǎn)動地安裝在永磁體的內(nèi)側(cè)；一換向器(70)，其具有多個扇區(qū)(72)，該換向器隨電樞(40)一起轉(zhuǎn)動；以及一抽吸力發(fā)生裝置(20)，其隨電樞(40)轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生用于將燃料從燃料箱中抽出的抽吸力，其特征在于所述電樞(40)包括一中央芯(42)，其安裝在電樞(40)的轉(zhuǎn)動中心處，且包括多個線圈磁芯(52)，它們與中央芯(42)保持磁耦合，并作為與中央芯(42)獨立的個體，沿轉(zhuǎn)動方向安裝在中央芯(42)的外側(cè)，還包括多個繞線架(60)，它們分別包罩著對應(yīng)的線圈磁芯(52)，線圈(62)與換向器(70)的扇區(qū)(72)相連接并且通過按照集中繞制的方式在各自繞線架(60)上纏繞匝線而形成，以及在永磁體(30)與電樞(40)之間形成了一個間隙空間(108)，由抽吸力發(fā)生裝置(20)抽入的燃料流經(jīng)該間隙空間(108)而從一燃料排流口(110)排出。
2.一種燃料泵(10)，用于將從燃料箱抽吸來的燃料輸送給一內(nèi)燃機，該燃料泵包括多個永磁體(30)，它們沿圓周方向安裝在一殼體(12)的內(nèi)表面上，并形成交替不同的磁極；一電樞(40)，其可轉(zhuǎn)動地安裝在永磁體的內(nèi)側(cè)；一換向器(70)，其具有多個扇區(qū)(72)，該換向器隨電樞(40)一起轉(zhuǎn)動；以及一抽吸力發(fā)生裝置(20)，其隨電樞(40)轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生用于將燃料從燃料箱中抽出的抽吸力，其特征在于所述電樞(40)包括一中央芯(42)，其安裝在電樞(40)的轉(zhuǎn)動中心處，電樞包括多個線圈磁芯(52)，它們與中央芯(42)保持磁耦合，并作為與中央芯(42)獨立的個體、沿轉(zhuǎn)動方向安裝在中央芯(42)的外側(cè)，電樞還包括多個繞線架(60)，它們分別包罩著對應(yīng)的線圈磁芯(52)，線圈(62)與換向器(70)的扇區(qū)(72)相連接并且在各自的繞線架(60)上纏繞匝線而形成，以及磁極數(shù)大于等于4，并為偶數(shù)，包括線圈磁芯(52)、繞線架(60)、以及線圈(62)的磁極線圈部分(50)的數(shù)目分別大于由永磁體(30)構(gòu)成的磁極的數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料泵(10)，其特征在于多個線圈(62)之間為星形連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料泵(10)，其特征在于在星形連接中的多個線圈(62)是并聯(lián)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃料泵(10)，其特征在于在一轉(zhuǎn)軸(22)的縱長方向上，換向器(70)安裝在電樞(40)的一側(cè)，且在電樞(40)位于轉(zhuǎn)軸(22)縱向的另一側(cè)處，每個線圈(62)的至少一個部件形成了星形連接的中性點(120)
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的燃料泵(10)，其特征在于換向器(70)的接線端(74)與線圈(62)的接線端(64)之間為直接的電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的燃料泵(10)，其特征在于包括線圈磁芯(52)、繞線架(60)以及線圈(62)的磁極線圈部分(50)的數(shù)目分別比由永磁體(30)構(gòu)成的磁極的數(shù)目大2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7之一所述的燃料泵(10)，其特征在于由永磁體(30)構(gòu)成的磁極的數(shù)目為四或六。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料泵(10)，其特征在于由永磁體(30)構(gòu)成的磁極數(shù)為四，磁極線圈部分(50)的數(shù)目為六。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9之一所述的燃料泵(10)，其特征在于每個線圈磁芯(52)和中央芯(42)之中的一個具有一凸起部分(58)，另一個具有一用于與凸起部分(58)相接合的凹槽部分(44)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料泵(10)，其特征在于線圈磁芯(52)在其與中央芯(42)相對的那一側(cè)上設(shè)置有凸起部分(58)，中央芯(42)在轉(zhuǎn)動方向上設(shè)置有用于與線圈磁芯(52)相接合的凹槽部分(44)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的燃料泵(10)，其特征在于所述凸起部分(58)和凹槽部分(44)被設(shè)計成沿電樞(40)的轉(zhuǎn)軸(22)的縱向延伸，且凸起部分(58)通過沿電樞(40)轉(zhuǎn)軸(22)的縱向插入到凹槽部分(44)中而與凹槽部分(44)相接合，凸起部分(58)的寬度在朝向凹槽部分(44)的方向上是漸擴的，凹槽部分(44)的寬度在靠近凸起部分(58)的方向上是漸縮的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12之一所述的燃料泵(10)，其特征在于每個線圈磁芯(52)都包括一外部區(qū)域(54)，其沿轉(zhuǎn)動方向與永磁體(30)相對，線圈磁芯還包括一繞線部分(56)，其從外部區(qū)域(54)延伸到中央芯(42)，且在垂直于電樞(40)軸向的剖面內(nèi)，每個線圈磁芯(52)的形狀為T型，且每個繞線架(60)都隔絕了在轉(zhuǎn)動方向上毗鄰的各個磁性(52)外部區(qū)域(54)之間的磁通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料泵(10)，其特征在于每個永磁體(30)的內(nèi)表面形成了一凹面弧形，且每個外部區(qū)域(54)的外表面(55)形成了一凸面弧形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料泵(10)，其特征在于燃料在一間隙空間(108)中流動，該間隙空間形成于永磁體(30)的內(nèi)表面與外部區(qū)域(54)的外表面(55)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到12之一所述的燃料泵(10)，其特征在于在垂直于電樞(40)軸向的剖面內(nèi)，由繞線架(60)提供的、用于纏繞匝線的空間被設(shè)計成梯形形狀，且所述的繞線部分(56)位于兩梯形之間，各梯形的寬度在朝向中央芯(42)的方向上是漸縮的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16之一所述的燃料泵(10)，其特征在于燃料排流壓力在200-600kPa的范圍內(nèi)，排流量在50-300L/h的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17之一所述的燃料泵(10)，其特征在于燃料泵(10)軸向尺寸與其外徑的比值等于或小于2.5。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料泵(10)，其特征在于燃料泵(10)軸向尺寸與其外徑的比值等于或小于2.0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料泵(10)。在該燃料泵(10)中，在一殼體(12)中安裝了四塊永磁體(30)。在各永磁體(30)的內(nèi)側(cè)可轉(zhuǎn)動地安裝了一電樞(40)。在一中央芯(42)中安裝了電樞(40)的六個磁極線圈部分(50)。每個磁極線圈部分(50)都包括一線圈磁芯(52)、一繞線架(60)以及一線圈(62)，其中的線圈(62)是通過按照集中繞制方式在繞線架(60)上纏繞匝線而制成的。每個線圈磁芯(52)都具有一外部區(qū)域(52)，其在轉(zhuǎn)動方向上與永磁體(30)相對，線圈磁芯還包括一繞線部分(56)，其從外部區(qū)域(54)延伸向中央芯(42)，并形成一寬板的形狀。除了外部區(qū)域(54)的外表面(55)以及一凸起部分(58)之外，線圈磁芯(52)上的部分都被繞線架(60)包罩著。
文檔編號H02K3/18GK1455501SQ0312406
公開日2003年11月12日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者諸戶清規(guī), 伊藤元也, 巖成榮二 申請人:株式會社電裝