專利名稱：整流子和使用該整流子的電動(dòng)機(jī)以及流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整流子，該整流子具有整流子段，該整流子段通過(guò)接觸其端子與電樞的線圈電連接，還涉及一種使用該整流子的電動(dòng)機(jī)和流體泵，例如燃料泵。
背景技術(shù)：
在日本專利JP-A-7-161428所描述的常規(guī)整流子中，沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置的多個(gè)整流子段和與各整流子段電連接的整流子段端子均由樹脂材料支撐。而且，電樞的每個(gè)線圈均粘合到每個(gè)整流子段端子上，從而該整流子的每個(gè)整流子段和電樞的每個(gè)線圈通過(guò)熔化電連接在一起。當(dāng)整流子段端子和電樞的線圈通過(guò)熔化電連接在一起時(shí)，為防止該整流子的樹脂材料被熔化期間產(chǎn)生的熱量軟化，將熱固性樹脂用作整流子的樹脂材料。
然而，當(dāng)熱固性樹脂用作該整流子的樹脂材料時(shí)，由于樹脂在熔化期間通過(guò)升高溫度而被硬化，因此生產(chǎn)時(shí)間變長(zhǎng)。而且，一旦該熱固性樹脂硬化，很難改變其硬化后的形狀，也很難在溶劑中溶解。因此，在熔化過(guò)程中產(chǎn)生和被切掉的多余樹脂材料不能被重新使用。因此，增加了該整流子的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種整流子，其能夠以很短的時(shí)間低成本地生產(chǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用該整流子的電動(dòng)機(jī)和流體泵，例如燃料泵。
根據(jù)本發(fā)明，一整流子包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置以與電刷相接觸的多個(gè)整流子段、與各整流子段電連接的多個(gè)整流子段端子以及設(shè)置成用于支撐該整流子段和整流子段端子的樹脂材料。在該整流子中，整流子段通過(guò)接觸電樞的線圈端子和整流子段端子與電樞的線圈電連接。
因此，不需要為電連接電樞的線圈和整流子的整流子段而實(shí)施加熱過(guò)程。由于當(dāng)整流子的整流子段和電樞的線圈電連接時(shí)，用于支撐整流子段和整流子段端子的樹脂材料不受熱，因此可以將熱塑性樹脂用作樹脂材料。結(jié)果，與將熱固性樹脂用作樹脂材料的情況相比，可以縮短該整流子的生產(chǎn)時(shí)間。而且，在樹脂模制期間產(chǎn)生的過(guò)剩樹脂材料易于重新使用，并可以降低該整流子的生產(chǎn)成本。
優(yōu)選的是，每個(gè)整流子段具有與電刷相接觸的接觸表面，并且每個(gè)整流子段的接觸表面沿著徑向在每個(gè)整流子段的外周邊和內(nèi)周邊之間具有凹槽部分。因此，即使當(dāng)通過(guò)切割形成該凹槽部分時(shí)，也能防止樹脂材料因切割期間的熱量而軟化。
更為優(yōu)選的是，每個(gè)整流子段端子具有端子部分，該端子部分突出到電樞的線圈的一側(cè)，并且通過(guò)將每個(gè)整流子段的端子部分插入到每個(gè)線圈端子的插入部分中，整流子段與電樞的線圈電連接。因此，可以非常容易地進(jìn)行整流子段和電樞的線圈之間的電連接。例如，每個(gè)整流子段端子還包括中間端子，每個(gè)整流子段通過(guò)該中間端子與每個(gè)整流子端子的端子部分電連接。
此外，樹脂材料可以設(shè)置成用于沿著徑向支撐每個(gè)整流子段的內(nèi)周壁和外周壁。
本發(fā)明的該整流子適合用于包括該電樞以及一磁部件的電動(dòng)機(jī)，該磁部件具有圍繞該電樞軸向排列的多個(gè)磁極。此外，具有該整流子的電動(dòng)機(jī)可以適用于如燃料泵之類的流體泵。


本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面參照附圖的詳細(xì)描述中變得更為清楚，其中圖1是顯示出本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的燃料泵的剖視圖；圖2是顯示出該燃料泵中的轉(zhuǎn)子的剖視圖，；圖3是沿著圖1中的線III-III的剖視圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例的整流子的一段的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1至4對(duì)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1示出了一燃料泵1，它具有使用本發(fā)明的整流子70的一電動(dòng)機(jī)4。例如，該燃料泵1為一安裝在車輛燃料箱中的吸入泵，以在燃料箱中向如發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗系統(tǒng)供給燃料。該燃料泵1包括一用于增大吸出燃料的壓力的泵部2和一通過(guò)繞著一軸42旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)子40來(lái)驅(qū)動(dòng)該泵部2的電動(dòng)機(jī)4。該泵部2包括一吸入側(cè)蓋14、一葉輪箱15和一圓形葉輪16。該電動(dòng)機(jī)4被構(gòu)造成一直流電動(dòng)機(jī)，并且設(shè)置有永磁體30和轉(zhuǎn)子40。
該燃料泵1的外殼12固定該吸入側(cè)蓋14和一排出側(cè)蓋20，它們?cè)O(shè)置在轉(zhuǎn)子40的軸42的兩端側(cè)處。該吸入側(cè)蓋14和葉輪箱15被用作一泵殼，并被設(shè)置成用于容納葉輪16。在該吸入側(cè)蓋14和葉輪箱15之間形成有一C形泵通道100。葉輪箱15在軸42的軸向上與轉(zhuǎn)子40相對(duì)地設(shè)置，并在葉輪箱15的內(nèi)周側(cè)處支撐一軸承部件17。
在圓形葉輪16的外周邊上形成有多個(gè)葉輪凹槽。當(dāng)葉輪16通過(guò)轉(zhuǎn)子40的轉(zhuǎn)動(dòng)與軸42一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于流體摩擦力的作用，將在葉輪16的葉輪凹槽的前方和后方形成壓力差。通過(guò)在多個(gè)葉輪凹槽處重復(fù)進(jìn)行該操作，泵通道100中的燃料便會(huì)被加壓。燃料箱中的燃料將從吸入側(cè)蓋14上的燃料入口102進(jìn)入燃料通道100，并從葉輪箱15排出到蓋結(jié)構(gòu)部件80的一側(cè)。該蓋結(jié)構(gòu)部件80為由金屬制成的一整體部件，并與轉(zhuǎn)子40的整流子70相對(duì)地設(shè)置。燃料從蓋結(jié)構(gòu)部件80經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子40的外周邊流向整流子70，并穿過(guò)連通通路105流到燃料排放口104處，該連通通路設(shè)置在排出側(cè)蓋20中的四個(gè)點(diǎn)處，以封閉軸42的周邊。這樣，燃料從燃料泵1經(jīng)過(guò)燃料排放口104供給至發(fā)動(dòng)機(jī)。
該排出側(cè)蓋20由樹脂制成，并形成用于蓋住電動(dòng)機(jī)4的整流子70。該燃料排放口104形成在軸42的軸線上的大約位于排出側(cè)蓋20的中央部分處。一接納連接器22形成在排出側(cè)蓋20的外周邊端部處，并與排出側(cè)蓋20的中央部分偏置。在該接納連接器22的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)壓入配合到該排出側(cè)蓋20中的端子24。在該排出側(cè)蓋20內(nèi)部設(shè)置有一用于調(diào)節(jié)燃料泵1內(nèi)部壓力的壓力調(diào)節(jié)閥26。該壓力調(diào)節(jié)閥26包括一球27、一用于將球27偏置在一側(cè)的彈簧28和一閥座29，球27可以座靠在該閥座上。當(dāng)燃料泵1內(nèi)的壓力超過(guò)一預(yù)定壓力時(shí)，球27克服彈簧28的偏置力與閥座29分離，從而使燃料泵1內(nèi)的壓力降低。
四個(gè)永磁體30沿著周向布置，它們中的每一個(gè)形成四分之一圓弧形，并且連接到外殼12的內(nèi)周壁上(圖3)。永磁體30構(gòu)成在旋轉(zhuǎn)方向上具有不同極性的四個(gè)磁極。
如圖2所示，轉(zhuǎn)子40包括一電樞50、整流子70和蓋結(jié)構(gòu)部件80。整流子70沿著軸向設(shè)置在電樞50的一側(cè)，并且蓋結(jié)構(gòu)部件80設(shè)置用于將與整流子70的電樞50的另一側(cè)蓋住。而且，如圖1所示，轉(zhuǎn)子40的軸42可旋轉(zhuǎn)地支撐在軸承部件17、18中，該軸承部件分別支撐在葉輪箱15和排出側(cè)蓋20中。
如圖3所示，電樞50在其轉(zhuǎn)動(dòng)中央部分具有一中央鐵心52，并且軸42被壓入配合到該中央鐵心52中。多個(gè)磁極線圈部分54(例如，六個(gè)磁極線圈部分)沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置在中央鐵心52的外周邊上，以與中央鐵心52相連。該磁極線圈部分54中的每一個(gè)包括線圈鐵芯56、線圈架(繞線管)60和線圈62。線圈62通過(guò)在線圈架60上集中纏繞導(dǎo)線的方式形成。在該實(shí)施例中，六個(gè)磁極線圈部分54具有相同的結(jié)構(gòu)。
此外，每個(gè)線圈62在整流子70一側(cè)的端部電連接到線圈端子64上。由于線圈端子64略微位于電樞50的外周表面的內(nèi)部，其能夠防止因線圈端子64的設(shè)置而導(dǎo)致對(duì)流經(jīng)電樞50外周邊的燃料的阻力增大。該線圈端子64與整流子70的端子75相接觸，整流子70將與端子75電連接。在本實(shí)施例中，每個(gè)端子75向電樞50的線圈端子64突出，并且每個(gè)線圈端子64具有一插入部分。通過(guò)將端子75插入到線圈端子64的插入部分中，整流子段72電連接到線圈62上。在本實(shí)施例中，線圈端子64的每個(gè)插入部分大致形成U形，并且端子75沿著軸向延伸。因此，端子75非常容易插入到線圈端子64的插入部分中。
線圈62在蓋結(jié)構(gòu)部件80一側(cè)的端部與沿著旋轉(zhuǎn)方向連續(xù)排列的六個(gè)端子66電連接。此外，該六個(gè)端子66與蓋結(jié)構(gòu)部件80電連接。
整流子70為整體形成的盒型。整流子70具有沿著旋轉(zhuǎn)方向排列的多個(gè)整流子段72(例如，在本實(shí)施例中為六個(gè)整流子段)。例如，整流子段72由碳形成。通過(guò)設(shè)置在相鄰整流子段72之間的間隙(未示出)和樹脂材料76，在旋轉(zhuǎn)方向上彼此相鄰的整流子段72彼此電絕緣。整流子段72通過(guò)中間端子74電連接到端子75上。每個(gè)端子75設(shè)置成用于將沿著徑向相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)整流子段72電連接。
在本實(shí)施例中，中間端子74和端子75構(gòu)成本發(fā)明的整流子段端子。整流子段72、中間端子74和端子75均由樹脂材料76支撐。該樹脂材料76為熱塑性絕緣樹脂，并且具有較好的耐油性。例如，作為熱塑性絕緣樹脂，可以使用聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚醚酰亞胺(PEI)或者聚醚砜(PES)。
如圖4所示，每個(gè)整流子段72的電刷接觸表面上設(shè)置有凹槽部分73，這些凹槽部分將從電刷接觸表面向位于整流子段72的外周邊緣和內(nèi)周邊緣之間的內(nèi)側(cè)(即端子74、75的一側(cè))凹入。該凹槽部分73不設(shè)置在位于每個(gè)整流子段72的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)處的樹脂材料76上。當(dāng)電樞50旋轉(zhuǎn)時(shí)，整流子段72的凹槽部分73依次與電刷(未示出)相接觸。
蓋結(jié)構(gòu)部件80包括一圓形蓋82和多個(gè)端子84(例如，在本實(shí)施例中為六個(gè))。該蓋結(jié)構(gòu)部件80用在銅上鍍有錫的金屬材料制成一整體部件。該六個(gè)端子84沿著蓋82的周向布置在六個(gè)位置上，以從蓋82向電樞50突出。該六個(gè)端子84通過(guò)蓋82彼此電連接。蓋結(jié)構(gòu)部件80的端子84安裝到電樞50的端子66中，從而線圈62在蓋結(jié)構(gòu)部件80一側(cè)的端部彼此電連接在一起。在本實(shí)施例中，蓋結(jié)構(gòu)部件80的每個(gè)端子84突出到整流子70的側(cè)面，并且電樞50的每個(gè)端子66具有插入部分。因此，通過(guò)將蓋結(jié)構(gòu)部件80的端子84插入到電樞50的端子66的插入部分中，線圈62在蓋結(jié)構(gòu)部件80的側(cè)面的端部能夠非常容易地彼此電連接。
接下來(lái)，將描述用于生產(chǎn)該整流子70的方法。首先，將整流子段72的基材、中間端子74和端子75裝配在一起，并且通過(guò)使用樹脂材料76進(jìn)行夾物模塑。然后，在每個(gè)整流子段72的基材的電刷接觸表面上與樹脂材料76相間隔的位置處形成凹槽部分73，該電刷接觸表面位于每個(gè)整流子段72的基材的外周邊和內(nèi)周邊之間。因此，該基材被切割而分隔成支撐在樹脂材料76中的六個(gè)整流子段72。
根據(jù)本實(shí)施例，整流子70的端子75和電樞50的線圈端子64相接觸，從而彼此電連接在一起，因此整流子70的整流子段72和電樞50的線圈62電連接在一起。因此，當(dāng)整流子70的整流子段72和電樞50的線圈62電連接時(shí)，樹脂材料76不會(huì)被加熱。結(jié)果是，熱塑性樹脂可以用作樹脂材料76，并且與樹脂材料76由熱固性樹脂制成的情況相比，樹脂材料76的樹脂成型時(shí)間較短。而且，由于熱塑性樹脂用作樹脂材料76，因此在樹脂材料76的成型期間產(chǎn)生的剩余樹脂材料可以通過(guò)例如溶解有效地重新利用。因此，可以有效地降低樹脂材料76的生產(chǎn)成本。
在本實(shí)施例中，每個(gè)整流子段72的端子75突出到線圈端子64的一側(cè)，并且電樞50的每個(gè)線圈62的線圈端子64形成有一個(gè)插入部分。因此，通過(guò)將整流子70的每個(gè)整流子段72的端子75插入到每個(gè)線圈62的線圈端子64的插入部分中，整流子70的整流子段72和電樞50的線圈62能夠非常容易地電連接在一起。
盡管已經(jīng)參照附圖結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了完整的描述，但是應(yīng)當(dāng)注意到，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以作出各種變化和修改。
例如，在上述實(shí)施例中，沿著徑向位于每個(gè)整流子段72的內(nèi)周邊和外周邊之間的每個(gè)整流子段72的電刷接觸表面在除了樹脂材料76之外的地方被切割以形成凹槽部分73。然而，根據(jù)熱塑性樹脂的熔化溫度，包括整流子段72和樹脂材料76在內(nèi)的整流子70的整個(gè)電刷接觸表面可被切割以形成凹槽部分73。
此外，本發(fā)明可以適用于其他用途的整流子，而不是僅僅局限于燃料泵的電動(dòng)機(jī)。例如，本發(fā)明的整流子70可以用于泵送流體的流體泵。
這些變化和修改將被理解為在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種整流子(70)，包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置以與電刷相接觸的多個(gè)整流子段(72)；與各整流子段電連接的多個(gè)整流子段端子(74，75)；設(shè)置成用于支撐該整流子段和該整流子段端子的樹脂材料(76)，其中通過(guò)接觸電樞(50)的線圈端子(64)和該整流子段端子，該整流子段與該電樞(50)的線圈(62)電連接；以及該樹脂材料為熱塑性樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流子，其特征在于每個(gè)整流子段具有與電刷相接觸的接觸表面；以及每個(gè)整流子段的接觸表面沿著徑向在每個(gè)整流子段的外周邊和內(nèi)周邊之間具有凹槽部分(73)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流子，其特征在于每個(gè)整流子段端子具有突出到電樞的線圈端子的一側(cè)的端子部分(75)；以及該整流子段通過(guò)將每個(gè)整流子段端子的端子部分插入到每個(gè)線圈端子的插入部分中與電樞的線圈電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流子，其特征在于，每個(gè)整流子段端子還包括中間端子，每個(gè)整流子段通過(guò)該中間端子與每個(gè)整流子段端子的端子部分電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的整流子，其特征在于，該樹脂材料設(shè)置成用于沿著徑向支撐每個(gè)整流子段的內(nèi)周壁和外周壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流子，其特征在于每個(gè)線圈端子的插入部分大致呈U形；以及每個(gè)整流子段端子的端子部分沿著電樞的軸向延伸。
7.一種電動(dòng)機(jī)，包括整流子(70)，其包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置以與電刷相接觸的多個(gè)整流子段、與各整流子段電連接的多個(gè)整流子段端子(74，75)以及設(shè)置成用于支撐該整流子段和該整流子段端子的樹脂材料(76)；電樞(50)，其圍繞著一軸(42)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，該電樞包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置的多個(gè)線圈(62)和與各線圈電連接的多個(gè)線圈端子(64)；以及磁部件(30)，其包括圍繞該電樞周向設(shè)置的多個(gè)磁極(30)，其中，該整流子段通過(guò)接觸該電樞的線圈端子和該整流子段端子與該線圈電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該樹脂材料為熱塑性樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于每個(gè)整流子段具有與電刷相接觸的接觸表面；以及每個(gè)整流子段的接觸表面沿著徑向在每個(gè)整流子段的外周邊和內(nèi)周邊之間具有凹槽部分(73)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于每個(gè)整流子段端子具有向線圈端子的一側(cè)突出的端子部分；以及該整流子段通過(guò)將每個(gè)整流子段端子的端子部分插入到每個(gè)線圈端子的插入部分中與電樞的線圈電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于每個(gè)整流子段的端子部分沿著軸的軸向突出；以及每個(gè)線圈端子的插入部分大致呈U形。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該線圈端子設(shè)置在該電樞的外周表面的內(nèi)部。
13.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任何一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該電動(dòng)機(jī)用于燃料泵(1)，該燃料泵通過(guò)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生將燃料吸入燃料箱的吸入力。
14.一種流體泵，用于通過(guò)利用電動(dòng)機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)力泵送流體，該電動(dòng)機(jī)包括整流子(70)，其包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置以與電刷相接觸的多個(gè)整流子段、與各整流子段電連接的多個(gè)整流子段端子(74，75)以及設(shè)置成用于支撐該整流子段和該整流子段端子的樹脂材料(76)；電樞(50)，其圍繞一軸(42)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，該電樞包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置的多個(gè)線圈(62)以及與各線圈電連接的多個(gè)線圈端子(64)；以及磁部件(30)，其包括圍繞該電樞周向設(shè)置的多個(gè)磁極(30)，其中，該整流子段通過(guò)接觸該電樞的線圈端子和各整流子段端子與該線圈電連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體泵，其特征在于，該樹脂材料為熱塑性樹脂。
全文摘要
一種整流子(70)，其包括沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置的多個(gè)整流子段(72)和與各整流子段電連接的整流子段端子(74，75)。該整流子段端子包括中間端子(74)和末端端子部分(75)，并且該整流子段通過(guò)該中間端子部分電連接到該末端端子部分上。該整流子段、中間端子和末端端子部分由用熱塑性樹脂制成的樹脂材料(76)支撐。通過(guò)將整流子的末端端子部分與電樞的線圈端子電連接，可以將整流子的整流子段和電樞的線圈(62)電連接在一起。該整流子和電樞可以設(shè)置在一電動(dòng)機(jī)中。此外，該電動(dòng)機(jī)的這種結(jié)構(gòu)可適合用于如燃料泵之類的流體泵。
文檔編號(hào)H02K5/12GK1641948SQ20051000460
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者伊藤元也, 山下慶一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝