FR2898440A1

FR2898440A1 - Automobile engine starter, has projection formed at outside surface of commutator contact brushes permanently, so that relative movement between brushes and commutator is minimized and voltage commutation effect in starter is maximized

Info

Publication number: FR2898440A1
Application number: FR0701628A
Authority: FR
Inventors: Takashi Hirabayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2007-09-14
Also published as: JP2007244089A; DE102007010892A1

Abstract

The starter has a commutator (8), which is fastened to an armature shaft (5) and includes an outer surface. The outer surface extends in a rotary direction of an armature (1). Brushes are configured in such a manner that the outer surface of the commutator is compressed. A projection (10) is formed at the outside surface of the commutator in order to contact the brushes (2) permanently, such that the relative movement between the brushes and the commutator is minimized and a voltage commutation effect in the starter is maximized.

Description

DEMARREUR DE MOTEUR D'AUTOMOBILE AYANT DES SAILLIES SUR UNE SURFACE DEAUTOMOTIVE MOTOR STARTER HAVING PROJECTS ON A SURFACE OF

COLLECTEUR POUR AMELIORER LA CAPACITE DE DEMARRAGE COLLECTOR TO IMPROVE STARTING CAPACITY

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte d'une façon générale à des moteurs électriques à courant continu utilisant des aimants permanents pour créer un champ magnétique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un démarreur à aimants permanents destiné à démarrer un moteur d'un véhicule à moteur électrique, qui comporte des saillies formées sur la surface extérieure du collecteur pour améliorer la capacité de démarrage de celui-ci. 2. Description de la technique apparentée Pour des démarreurs à aimants permanents, il est généralement requis d'augmenter la vitesse de rotation dans des zones à faible courant sans diminuer le couple de sortie dans des zones à fort courant, de façon à améliorer la capacité de démarrage. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Technical Field of the Invention The present invention relates generally to DC electric motors using permanent magnets to create a magnetic field. More particularly, the invention relates to a permanent magnet starter for starting an engine of an electric motor vehicle, which has projections formed on the outer surface of the manifold to improve the starting capability thereof. 2. Description of the Related Art For permanent magnet starters, it is generally required to increase the rotational speed in low current areas without decreasing the output torque in high current areas, so as to improve the capacitance. starting.

Pour satisfaire l'exigence ci-dessus, le brevet japonais N H5-10 903 décrit un démarreur à aimants permanents, qui comprend un pôle auxiliaire constitué d'un matériau magnétique pour chaque paire de pôles d'aimants permanents N et S, de façon à augmenter la valeur du flux magnétique efficace perpendiculaire à la bobine d'armature.. Cependant, dans le démarreur ci-dessus, le pôle auxiliaire sera magnétisé lorsque la bobine d'armature reçoit un courant électrique, en induisant ainsi une attraction magnétique entre l'armature et le pôle auxiliaire. Par conséquent, il est nécessaire de fixer le pôle auxiliaire à la culasse du démarreur en s'opposant à l'attraction magnétique par le biais par exemple d'un soudage ou de l'agencement d'un manchon sur la périphérie intérieure du pôle auxiliaire. Par conséquent, par comparaison à un démarreur à aimants permanents sans aucun pôle auxiliaire, à la fois le nombre des composants et le nombre des procédés nécessaires sont augmentées, en augmentant ainsi le coût de fabrication. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été réalisée au vu des problèmes 40 mentionnés ci-dessus. To meet the above requirement, Japanese Patent No. H5-10903 discloses a permanent magnet starter, which comprises an auxiliary pole made of a magnetic material for each pair of permanent magnet poles N and S, so to increase the value of the effective magnetic flux perpendicular to the armature coil. However, in the above starter, the auxiliary pole will be magnetized when the armature coil receives an electric current, thus inducing magnetic attraction between frame and the auxiliary pole. Therefore, it is necessary to fix the auxiliary pole to the starter yoke by opposing the magnetic attraction through for example welding or the arrangement of a sleeve on the inner periphery of the auxiliary pole. . Therefore, in comparison to a permanent magnet starter without any auxiliary pole, both the number of components and the number of necessary processes are increased, thus increasing the manufacturing cost. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above mentioned problems.

C'est de ce fait un but principal de la présente invention de fournir un démarreur à aimants permanents destiné à démarrer un moteur d'un véhicule à moteur électrique, qui présente une capacité de démarrage élevée sans utiliser de pôle auxiliaire et qui peut être fabriqué à bas coût. Conformément à la présente invention, il est fourni un démarreur de moteur d'automobile qui comprend une culasse, des aimants permanents, une armature, un collecteur et des balais. Les aimants permanents sont agencés sur une périphérie intérieure de la culasse. L'armature est disposée à l'intérieur des aimants permanents et comporte un arbre d'armature, l'armature agit pour produire un couple afin de démarrer un moteur d'un véhicule. Le collecteur est fixé sur l'arbre d'armature et présente une surface extérieure s'étendant dans le sens de rotation de l'armature. Les balais sont configurés pour être appuyés sur la surface extérieure du collecteur pour établir un contact coulissant avec le collecteur pendant la rotation de l'armature. Le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'au moins une saillie est formée sur la surface extérieure du collecteur pour s'engager de façon constante avec les balais. Dans les démarreurs à aimants permanents classiques, le collecteur comporte une surface extérieure lisse sur laquelle les balais coulissent pendant la rotation de l'armature. Par conséquent, il est difficile de stabiliser les contacts coulissants entre les balais et le collecteur, et ainsi seul un petit effet de commutation de tension peut être obtenu. Par comparaison, dans les démarreurs de moteur d'automobile conformes à l'invention, est formée sur la surface extérieure du collecteur, la au moins une saillie, grâce à laquelle il est possible de minimiser les déplacements relatifs entre les balais et le collecteur pendant la rotation de l'armature. Par conséquent, il est possible de stabiliser de façon maximale les contacts coulissants entre les balais et le collecteur en maximisant ainsi l'effet de commutation de tension dans le démarreur. Par conséquent, dans les zones à faible courant, la répartition du courant électrique sur l'interface entre le collecteur et chacun des balais sera décalée vers le côté amont du balai par rapport au sens de rotation de l'armature, en fournissant les mêmes effets que dans le cas du décalage du balais dans le sens de rotation de l'armature. Il en résulte qu'il est possible d'augmenter la vitesse de rotation d'armature dans des zones à faible courant sans utiliser de pôle auxiliaire, en améliorant ainsi la capacité de démarrage d'un démarreur de moteur d'automobile à bas coût. De préférence, dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention, la au moins une saillie comprend une pluralité de saillies qui s'étendent dans le sens de rotation de l'armature et qui sont disposées dans le sens de la largeur de la surface extérieure du collecteur de façon perpendiculaire au sens de rotation de l'armature. Dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à 15 l'invention, la relation suivante est de préférence spécifiée : X >-Y/4, où X est la plage angulaire d'une surface radialement intérieure de chacun des balais par rapport à un axe de rotation de l'armature et Y est la plage angulaire d'une surface radialement 20 intérieure de chacun des aimants permanents par rapport à l'axe de rotation de l'armature. En spécifiant la relation ci-dessus, la distorsion du champ magnétique dans le démarreur provoquée par le décalage de la répartition du courant électrique sur l'interface entre le 25 collecteur et chacun des balais sera augmentée, en augmentant ainsi davantage la vitesse de rotation de l'armature au niveau de zones à faible courant. Dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention, chacun des balais présente de préférence une 30 résistivité R inférieure ou égale à 1 800 pQ.cm, la résistivité R étant déterminée par l'équation suivante : R = (V x S) / (I x L), où V est une tension appliquée entre deux points sur le balai, L est la distance entre les deux points, I est le courant 35 électrique induit dans le balai par l'application de la tension et S est la section transversale du balai de façon perpendiculaire au sens du courant électrique I. En spécifiant la résistivité R comme ci-dessus, l'effet de commutation de résistance dans le démarreur est relativement faible. Ainsi, l'effet de commutation de tension dans le démarreur devient plus significatif. Dans le cas où chacun des balais est réalisé en empilant une pluralité de couches ayant des résistivités différentes, il est préférable que la résistivité minimum parmi les résistivités des couches soit inférieure ou égale à 1 800 pQ.cm. Dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention, chacun des balais peut être réalisé en empilant une pluralité de couches ayant des résistivités différentes. Dans un tel cas, les couches sont de préférence agencées par rapport à l'armature de sorte que les résistivités des couches augmentent suivant le sens de rotation de l'armature. Avec l'agencement ci--dessus, la résistance de contact entre chacun des balais et le collecteur sera inférieure du côté amont par rapport au côté aval du balai, en décalant davantage la répartition du courant électrique sur l'interface entre le balai et le collecteur vers le côté amont. Il en résulte qu'il est possible d'augmenter davantage la vitesse de rotation du démarreur dans des zones à faible courant. It is therefore a principal object of the present invention to provide a permanent magnet starter for starting a motor of an electric motor vehicle, which has a high starting capacity without using an auxiliary pole and which can be manufactured at low cost. In accordance with the present invention, there is provided an automobile engine starter which comprises a cylinder head, permanent magnets, an armature, a commutator and brushes. The permanent magnets are arranged on an inner periphery of the cylinder head. The armature is disposed within the permanent magnets and has an armature shaft, the armature acts to produce a torque to start a motor of a vehicle. The collector is attached to the armature shaft and has an outer surface extending in the direction of rotation of the armature. The brushes are configured to be supported on the outer surface of the manifold to make sliding contact with the manifold during the rotation of the frame. The automotive motor starter according to the invention is characterized in that at least one protrusion is formed on the outer surface of the collector for constant engagement with the brushes. In conventional permanent magnet starters, the collector has a smooth outer surface on which the brushes slide during the rotation of the armature. Therefore, it is difficult to stabilize the sliding contacts between the brushes and the collector, and thus only a small voltage switching effect can be obtained. By comparison, in the automotive motor starters according to the invention is formed on the outer surface of the collector, the at least one projection, through which it is possible to minimize the relative displacements between the brushes and the collector during the rotation of the frame. Therefore, it is possible to maximally stabilize the sliding contacts between the brushes and the collector thereby maximizing the voltage switching effect in the starter. Therefore, in the low current areas, the distribution of the electric current on the interface between the collector and each of the brushes will be shifted to the upstream side of the brush with respect to the direction of rotation of the armature, providing the same effects. only in the case of the shifting of the brush in the direction of rotation of the armature. As a result, it is possible to increase the frame rotation speed in low current areas without using an auxiliary pole, thus improving the starting capability of a low cost automotive engine starter. Preferably, in the automobile motor starter according to the invention, the at least one projection comprises a plurality of projections which extend in the direction of rotation of the armature and which are arranged in the width direction. the outer surface of the collector perpendicular to the direction of rotation of the armature. In the automotive motor starter according to the invention, the following relation is preferably specified: X> -Y / 4, where X is the angular range of a radially inner surface of each of the brushes with respect to a the axis of rotation of the armature and Y is the angular range of a radially inner surface of each of the permanent magnets relative to the axis of rotation of the armature. By specifying the above relationship, the distortion of the magnetic field in the starter caused by the shifting of the electrical current distribution on the interface between the collector and each of the brushes will be increased, thereby further increasing the rotation speed of the starter. the armature at low current areas. In the motor vehicle starter according to the invention, each of the brushes preferably has a resistivity R of less than or equal to 1800 pΩ · cm, the resistivity R being determined by the following equation: R = (V × S) / (I x L), where V is a voltage applied between two points on the wiper, L is the distance between the two points, I is the electric current induced in the wiper by the application of the voltage and S is the cross section of the brush perpendicular to the direction of the electric current I. By specifying the resistivity R as above, the resistance switching effect in the starter is relatively small. Thus, the voltage switching effect in the starter becomes more significant. In the case where each of the brushes is made by stacking a plurality of layers having different resistivities, it is preferable that the minimum resistivity among the resistivities of the layers is less than or equal to 1800 pQ.cm. In the automotive motor starter according to the invention, each of the brushes can be made by stacking a plurality of layers having different resistivities. In such a case, the layers are preferably arranged relative to the armature so that the resistivities of the layers increase in the direction of rotation of the armature. With the above arrangement, the contact resistance between each of the brushes and the collector will be lower on the upstream side with respect to the downstream side of the brush, further shifting the distribution of the electric current on the interface between the brush and the brush. manifold to the upstream side. As a result, it is possible to further increase the rotation speed of the starter in low current areas.

Dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention, la surface radialement intérieure de chacun des balais est de préférence formée de façon à se conformer à la surface extérieure du collecteur dans le sens de rotation de l'armature avant qu'une usure quelconque du balai n'apparaisse. In the automotive motor starter according to the invention, the radially inner surface of each of the brushes is preferably shaped to conform to the outer surface of the collector in the direction of rotation of the armature before a any wear of the broom appears.

Avec la formation ci-dessus, dans un état initial où la surface radialement intérieure de chacun des balais n'a pas été encore usée au point de se conformer complètement à la surface extérieure irrégulière du collecteur, la longueur de contact entre chacun des balais et le collecteur dans le sens de rotation de l'armature est maximisée. En outre, dans l'état initial, du fait que seule la au moins une saillie vient en contact avec les balais, la pression de contact entre les balais et le collecteur est significativement augmentée. Par conséquent, même dans l'état initial, il est encore possible de stabiliser de façon maximale les contacts coulissants entre les balais et le collecteur, en maximisant ainsi l'effet de commutation de tension dans le démarreur. Par ailleurs, dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention, la surface radialement intérieure de chacun des balais est de préférence formée de façon à venir en contact avec la surface extérieure du collecteur uniquement sur son côté amont par rapport au sens de rotation de l'armature avant qu'une usure quelconque du balai n'apparaisse. Avec la formation ci-dessus, dans l'état initial, la répartition du courant électrique sur la surface radialement intérieure sera décalée vers le côté amont, en fournissant ainsi les mêmes effets que dans le cas du décalage du balai dans le sens de rotation de l'armature. Par conséquent, même dans l'état initial, il est encore 1C) possible d'augmenter la vitesse de rotation de l'armature dans des zones à faible courant. Dans le démarreur de moteur d'automobile conforme à l'invention, le collecteur est composé d'une pluralité de segments de collecteur électriquement isolés les uns des autres. 15 Les segments de collecteur peuvent être agencés sur l'arbre d'armature suivant le sens de rotation de l'armature de façon à rendre cylindrique la surface extérieure du collecteur. Avec l'agencement ci-dessus, la au moins une saillie peut être facilement formée sur la surface extérieure du collecteur 20 en appliquant un outil de coupe sur la surface extérieure dans un sens perpendiculaire à l'arbre d'armature pendant la rotation de l'armature. Par ailleurs, les segments de collecteur peuvent être agencés sur une extrémité axiale de l'armature autour de l'arbre 25 d'armature de façon à rendre la surface extérieure du collecteur perpendiculaire à l'arbre d'armature. Dans ce cas, la au moins une saillie peut être facilement formée sur la surface extérieure du collecteur en appliquant l'outil de coupe sur la surface extérieure dans un sens 30 parallèle à l'arbre d'armature pendant la rotation de l'armature. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera comprise plus complètement d'après la description détaillée donnée ensuite et d'après les 35 dessins annexés des modes de réalisation préférés de l'invention qui cependant ne devront pas être considérés comme limitant l'invention aux modes de réalisation spécifiques mais qui sont destinés à un but d'explication et de compréhension uniquement. Dans les dessins annexés : La figure 1 est une vue latérale en coupe transversale partielle représentant la configuration globale d'une armature d'un démarreur de moteur d'automobile conforme au premier mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une vue en plan axial illustrant une structure de balai à couches multiples conforme au second mode de réalisation de l'invention, La figure 3 est une vue en. plan axial illustrant la relation entre les plages angulaires des balais et des aimants permanents dans le démarreur conformément au troisième mode de réalisation de l'invention, La figure 4 est une vue simplifiée illustrant la détermination des résistivités des balais conformément au quatrième mode de réalisation de l'invention, Les figures 5A et 5B sont des vues latérales en coupe transversale partielle et en plan axial, respectivement, illustrant ensemble la formation des balais conformément à un cinquième mode de réalisation de l'invention, La figure 6 est une vue en plan axial illustrant la 20 formation des balais conformément au sixième mode de réalisation de l'invention, La figure 7 est une vue latérale en coupe transversale partielle représentant la configuration globale d'une armature d'un démarreur de moteur d'automobile conforme au septième mode 25 de réalisation de l'invention, et La figure 8 est une vue en plan depuis la direction A de la figure 7 illustrant une structure de balai à couches multiples conformément au septième mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES 30 Les modes de réalisation préférés de la présente invention seront décrits ensuite en faisant référence aux figures 1 à 8. On devra noter que, dans un but de clarté et de compréhension, les composants identiques ayant des fonctions identiques dans différents modes de réalisation de l'invention 35 ont été indiqués, lorsque cela était possible, avec les mêmes références numériques dans chacune des figures. [Premier mode de réalisation] Ce mode de réalisation illustre un démarreur destiné à démarrer un moteur d'un véhicule à moteur électrique, qui comprend un système de champ magnétique, une armature 1 et des balais 2. Le système de champ magnétique est composé d'une culasse cylindrique 3 destinée à former un circuit magnétique dans le démarreur et d'une pluralité d'aimants permanents 4 agencés sur la périphérie intérieure de la culasse 3, comme indiqué sur la figure 3. En faisant référence à la figure 1, l'armature 1 est composée d'un arbre d'armature 5, d'un noyau d'armature 6, d'une 10 bobine d'armature 7 et d'un collecteur 8. L'arbre d'armature 5 est supporté avec possibilité de rotation par une paire de paliers (non représentés). Le noyau d'armature 6 est ajusté serré sur l'arbre d'armature 5 en engagement par dentelure avec celui-ci. La bobine d'armature 7 15 est enroulée autour du noyau d'armature 6. Le collecteur 8 est fixé sur une partie d'extrémité de l'arbre d'armature 5. Le collecteur 8 est composé d'une pluralité de segments de collecteur qui sont isolés électriquement les uns des autres par un isolant 9. Les segments de collecteur sont agencés suivant le 20 sens de rotation de l'arbre d'armature 5 de façon à rendre le collecteur 8 cylindrique. Chacun des segments de collecteur est mécaniquement et électriquement connecté à la bobine d'armature 7. Chacun des balais 2 est appuyé, par un ressort de balai (non 25 représenté), sur la surface extérieure du collecteur 8 pour établir un contact coulissant avec le collecteur 8 pendant la rotation de l'armature 1. En outre, dans le présent mode de réalisation, une pluralité de saillies 10 sont formées sur la surface extérieure du 30 collecteur 8 pour s'étendre dans le sens de rotation de l'armature 1 (c'est-à-dire dans la direction circonférentielle du collecteur 8). Les saillies 10 sont espacées à des intervalles prédéterminés dans le sens de la largeur de la surface extérieure et occupent, au moins, la zone de contact de 35 balai de la surface extérieure. Par le biais de la fourniture des saillies 10, il est possible de minimiser les déplacements relatifs entre les balais 2 et le collecteur 8 pendant la rotation de l'armature 1, en stabilisant ainsi de façon maximale les contacts coulissants 40 entre les balais 2 et le collecteur 8. With the above formation, in an initial state where the radially inner surface of each of the brushes has not yet been worn to the point of completely conforming to the irregular outer surface of the collector, the length of contact between each of the brushes and the collector in the direction of rotation of the armature is maximized. In addition, in the initial state, since only the at least one projection comes into contact with the brushes, the contact pressure between the brushes and the collector is significantly increased. Therefore, even in the initial state, it is still possible to maximally stabilize the sliding contacts between the brushes and the collector, thereby maximizing the voltage switching effect in the starter. Furthermore, in the automotive motor starter according to the invention, the radially inner surface of each of the brushes is preferably formed so as to come into contact with the outer surface of the collector only on its upstream side relative to the direction rotation of the armature before any wear of the broom appears. With the above formation, in the initial state, the distribution of the electric current on the radially inner surface will be shifted to the upstream side, thereby providing the same effects as in the case of the shifting of the blade in the direction of rotation of the blade. the armature. Therefore, even in the initial state, it is still possible to increase the rotational speed of the armature in low current areas. In the automotive motor starter according to the invention, the collector is composed of a plurality of collector segments electrically isolated from each other. The collector segments may be arranged on the armature shaft in the direction of rotation of the armature so as to cylindrical the outer surface of the collector. With the above arrangement, the at least one protrusion can be easily formed on the outer surface of the collector 20 by applying a cutting tool on the outer surface in a direction perpendicular to the armature shaft during rotation of the frame. On the other hand, the collector segments may be arranged on an axial end of the armature around the armature shaft so as to make the outer surface of the collector perpendicular to the armature shaft. In this case, the at least one protrusion can be easily formed on the outer surface of the collector by applying the cutting tool to the outer surface in a direction parallel to the armature shaft during rotation of the armature. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be more fully understood from the following detailed description and from the appended drawings of the preferred embodiments of the invention which however should not be construed as limiting the invention to the modes of the invention. specific but intended for purposes of explanation and comprehension only. In the accompanying drawings: FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing the overall configuration of an armature of a motor vehicle starter according to the first embodiment of the invention; FIG. In an axial plane illustrating a multi-layer brush structure according to the second embodiment of the invention, FIG. axial plane illustrating the relationship between the angular ranges of the brushes and permanent magnets in the starter according to the third embodiment of the invention, FIG. 4 is a simplified view illustrating the determination of the resistivities of the brushes according to the fourth embodiment of FIG. FIGS. 5A and 5B are side views in partial cross section and in axial plane, respectively, together illustrating the formation of the brushes according to a fifth embodiment of the invention; FIG. 6 is a plan view FIG. 7 is a partial cross-sectional side view showing the overall configuration of a frame of a seventh-mode automobile engine starter, showing the formation of the brushes according to the sixth embodiment of the invention; Embodiment of the invention, and FIG. 8 is a plan view from the direction A of FIG. Illustrating a multilayer mop structure according to the seventh embodiment of the invention. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described next with reference to FIGS. 1-8. It should be noted that, for the sake of clarity and comprehension, identical components having identical functions in Different embodiments of the invention have been indicated, where possible, with the same numerals in each of the figures. [First Embodiment] This embodiment illustrates a starter for starting a motor of an electric motor vehicle, which comprises a magnetic field system, a frame 1 and brushes 2. The magnetic field system is composed of a cylindrical yoke 3 for forming a magnetic circuit in the starter and a plurality of permanent magnets 4 arranged on the inner periphery of the yoke 3, as shown in FIG. 3. With reference to FIG. 1 is composed of an armature shaft 5, armature core 6, armature coil 7 and collector 8. Armature shaft 5 is supported with possibility rotation by a pair of bearings (not shown). The armature core 6 is tightly fitted to the armature shaft 5 in serration engagement therewith. The armature spool 7 is wound around the armature core 6. The collector 8 is attached to an end portion of the armature shaft 5. The collector 8 is composed of a plurality of collector segments which are electrically insulated from each other by an insulator 9. The collector segments are arranged in the direction of rotation of the armature shaft 5 so as to make the collector 8 cylindrical. Each of the collector segments is mechanically and electrically connected to the armature coil 7. Each of the brushes 2 is supported by a broom spring (not shown) on the outer surface of the collector 8 to make a sliding contact with the collector. In the present embodiment, a plurality of projections 10 are formed on the outer surface of the collector 8 to extend in the direction of rotation of the armature 1. (i.e. in the circumferential direction of the collector 8). The projections 10 are spaced at predetermined intervals in the width direction of the outer surface and occupy, at least, the brush contact area of the outer surface. Through the provision of projections 10, it is possible to minimize the relative displacements between the brushes 2 and the collector 8 during the rotation of the armature 1, thus maximally stabilizing the sliding contacts 40 between the brushes 2 and the collector 8.

Par conséquent, il est possible de maximiser un "effet de commutation de tension" dans le démarreur. L'effet de commutation de tension indique ici l'effet consistant à annuler la tension de réactance induite dans la bobine d'armature 7 durant chaque contact entre l'un quelconque des segments de collecteur et l'un quelconque des balais 2 en utilisant la force électromotrice induite dans la bobine d'armature 7 immédiatement avant le contact. Par conséquent, dans des zones à faible courant, la répartition du courant électrique sur l'interface entre le collecteur 8 et chacun des balais 2 sera décalée vers le côté amont du balai 2 par rapport au sens de rotation de l'armature 1, en fournissant ainsi les mêmes effets que dans le cas du décalage du balai 2 dans le sens de rotation de l'armature 1. Therefore, it is possible to maximize a "voltage switching effect" in the starter. The voltage switching effect here indicates the effect of canceling the induced reactance voltage in the armature coil 7 during each contact between any one of the collector segments and any of the brushes 2 using the induced electromotive force in the armature coil 7 immediately before contact. Therefore, in low current areas, the distribution of the electric current on the interface between the collector 8 and each of the brushes 2 will be shifted to the upstream side of the brush 2 relative to the direction of rotation of the armature 1, in thus providing the same effects as in the case of the shifter 2 shifting in the direction of rotation of the frame 1.

Par ailleurs, dans des zones à courant fort, l'amélioration de l'effet de commutation de tension devient peu remarquable avec l'augmentation de la densité du courant électrique dans le balai 2. Il en résulte que conformément au présent mode de réalisation, il est possible d'augmenter la vitesse de rotation de l'armature 1 dans des zones à faible courant sans utiliser de pôle auxiliaire, en améliorant ainsi la capacité de démarrage du démarreur à bas coût. [Second mode de réalisation] Dans ce mode de réalisation, chacun des balais 2 est réalisé en empilant une pluralité de couches ayant des résistivités différentes, les couches sont agencées par rapport à l'armature 1 de sorte que les résistivités des couches augmentent suivant le sens de rotation de l'armature 1. On the other hand, in high current areas, the improvement of the voltage switching effect becomes less noticeable with the increase in the density of the electric current in the brush 2. As a result, in accordance with the present embodiment, it is possible to increase the rotational speed of the armature 1 in areas of low current without using an auxiliary pole, thus improving the starting capacity of the starter at low cost. [Second Embodiment] In this embodiment, each of the brushes 2 is made by stacking a plurality of layers having different resistivities, the layers are arranged with respect to the armature 1 so that the resistivities of the layers increase according to the direction of rotation of the armature 1.

Par exemple, sur la figure 2, le balai 2 est composé de deux couches 2a et 2b ayant des résistivités différentes. La couche 2a ayant la résistivité plus faible est agencée sur le côté amont tandis que la couche 2b ayant la résistivité plus élevée est agencée du côté aval du balai 2 par rapport au sens de rotation de l'armature 1. Avec l'agencement ci--dessus, la résistance de contact entre le balai 2 et le collecteur 8 sera inférieure du côté amont par rapport au côté aval du balai 2, en décalant ainsi davantage la répartition du courant électrique sur l'interface entre le balai 2 et le collecteur 8 vers le côté amont. Il en résulte qu'il est possible d'augmenter davantage la vitesse de rotation de l'armature 1 dans des zones à faible courant. [Troisième mode de réalisation] Ce mode de réalisation spécifie la relation entre les plages 5 angulaires des balais 2 et des aimants permanents 4 dans le démarreur. Plus particulièrement, en faisant référence à la figure 3, la relation suivante est spécifiée dans le démarreur : X ? Y/4 (Equation 1), 10 où X est la plage angulaire de la surface radialement intérieure de chacun des balais 2 par rapport à l'axe de rotation 0 de l'armature 1 et Y est la plage angulaire de la surface radialement intérieure d'un aimant correspondant parmi les aimants permanents 4 par rapport à l'axe de rotation O. 15 En spécifiant la relation ci-dessus, la distorsion du champ magnétique dans le démarreur provoquée par le décalage des répartitions de courant électrique sur les interfaces entre les balais 2 et le collecteur 8 sera augmentée, en augmentant ainsi davantage la vitesse de rotation de l'armature 1 au niveau de 20 zones à faible courant. [Quatrième mode de réalisation] Dans ce mode de réalisation, la résistivité de chacun des balais 2 est spécifiée pour être inférieure ou égale à 1 800 jtû. cm. 25 En faisant référence à la figure 4 pour déterminer la résistivité, une tension est appliquée entre deux points sur chacun des balais 2 en utilisant une paire de bornes 11, et le courant électrique induit dans le balai 2 est mesuré. Ensuite, la résistivité de chacun des balais 2 est déterminée par 30 l'équation suivante : R = (V x S)/(I x L) (Equation 2), où R est la résistivité du balai 2 en pQ.cm, V est la tension appliquée en V, I est le courant électrique induit en A, L est la distance entre les deux points en cm et S est la section 35 transversale du balai 2 de façon perpendiculaire au sens du courant électrique I en cm2. En spécifiant la résistivité R comme ci-dessus, l'effet de commutation de résistance dans le démarreur est relativement petit. Ainsi, l'effet de commutation de tension dans le 40 démarreur devient plus significatif. For example, in Figure 2, the blade 2 is composed of two layers 2a and 2b having different resistivities. The layer 2a having the lower resistivity is arranged on the upstream side while the layer 2b having the higher resistivity is arranged on the downstream side of the brush 2 relative to the direction of rotation of the armature 1. With the arrangement above, the contact resistance between the brush 2 and the collector 8 will be lower on the upstream side relative to the downstream side of the brush 2, thus further shifting the distribution of the electric current on the interface between the brush 2 and the collector 8 towards the upstream side. As a result, it is possible to further increase the rotational speed of the armature 1 in low current areas. [Third Embodiment] This embodiment specifies the relationship between the angular ranges of the brushes 2 and the permanent magnets 4 in the starter. More particularly, with reference to FIG. 3, the following relationship is specified in the starter: X? Y / 4 (Equation 1), where X is the angular range of the radially inner surface of each of the brushes 2 relative to the axis of rotation 0 of the armature 1 and Y is the angular range of the radially inner surface of a corresponding magnet among the permanent magnets 4 relative to the axis of rotation O. By specifying the above relation, the distortion of the magnetic field in the starter caused by the shift of the electrical current distributions on the interfaces between the brushes 2 and the collector 8 will be increased, thereby further increasing the rotation speed of the armature 1 at 20 low-current zones. [Fourth Embodiment] In this embodiment, the resistivity of each of the brushes 2 is specified to be less than or equal to 1800 IU. cm. Referring to FIG. 4 to determine the resistivity, a voltage is applied between two points on each of the brushes 2 using a pair of terminals 11, and the electric current induced in the brush 2 is measured. Then, the resistivity of each of the brushes 2 is determined by the following equation: R = (V x S) / (I x L) (Equation 2), where R is the resistivity of the brush 2 in pQ.cm, V is the voltage applied at V, I is the electric current induced at A, L is the distance between the two points in cm and S is the cross section of the brush 2 perpendicular to the direction of the electric current I in cm2. By specifying the resistivity R as above, the resistance switching effect in the starter is relatively small. Thus, the voltage switching effect in the starter becomes more significant.

En outre, dans le cas des balais 2 ayant une structure à couches multiples comme décrit dans le second mode de réalisation, la résistivité minimum parmi les résistivités des couches est spécifiée comme étant inférieure ou égale à 1 800 g2. cm. [Cinquième mode de réalisation] En faisant référence aux figures 5A et 5B, dans ce mode de réalisation, la surface radialement intérieure de chacun des balais 2 est formée de façon à se conformer à la surface extérieure du collecteur 8 dans le sens de rotation de l'armature 1 dans un état initial où aucune usure du balai 2 n'est apparue. Plus particulièrement, dans le présent mode de réalisation, la surface radialement intérieure de chacun des balais 2 est arrondie avec un rayon de courbure R qui est presque égal au diamètre extérieur du collecteur 8. Avec la formation ci-dessus, dans l'état initial, la longueur de contact entre chacun des balais 2 et le collecteur 8 dans le sens de rotation de l'armature 1 est maximisée. En outre, dans l'état initial, du fait que seules les saillies 10 viennent en contact avec les balais 2, la pression de contact entre les balais 2 et le collecteur 8 est significativement augmentée. Par conséquent, même dans l'état initial où les surfaces radialement intérieures des balais 2 n'ont pas été encore usées pour se conformer totalement à la surface extérieure irrégulière du collecteur 8, il est encore possible de stabiliser de façon maximale les contacts coulissants entre les balais 2 et le collecteur 8, en maximisant ainsi l'effet de commutation de tension dans le démarreur. [Sixième mode de réalisation] En faisant référence à la figure 6, dans ce mode de réalisation, la surface radialement intérieure de chacun des balais 2 est formée de façon à venir en contact avec la surface extérieure du collecteur 8 uniquement du côté amont par rapport au sens de rotation de l'armature 1 dans un état initial où aucune usure du balai 2 n'est apparue. Plus particulièrement, dans le présent mode de réalisation, seule la moitié du côté amont de la surface radialement intérieure de chacun des balais 2 (c'est-à-dire la partie du côté droit de la ligne centrale circonférentielle C-C du balai 2) vient en contact avec la surface extérieure du collecteur 8 dans l'état initial. Avec la formation ci-dessus, dans l'état initial où la surface radialement intérieure de chacun des balais 2 n'a pas été encore usée pour se conformer complètement à la surface extérieure irrégulière du collecteur 8, la répartition du courant électrique sur la surface radialement intérieure sera décalée vers le côté amont, en fournissant ainsi les mêmes effets que dans le cas du décalage du balai 2 dans le sens de rotation de l'armature 1. Par conséquent, même dans l'état initial, il est encore possible d'augmenter la vitesse de rotation de l'armature 1 dans des zones à faible courant. [Septième mode de réalisation] Ce mode de réalisation illustre un agencement des segments de collecteur différent de celui des modes de réalisation précédents. Dans le présent mode de réalisation, les segments de collecteur sont agencés sur une extrémité axiale de l'armature 1 autour de l'arbre d'armature 5 de façon à rendre la surface extérieure du collecteur 8 perpendiculaire à l'arbre d'armature 5. Plus particulièrement, en faisant référence à la figure 7, dans le présent mode de réalisation, la bobine d'armature 7 comprend une pluralité de fils inférieurs 70 et une pluralité de fils supérieurs 71. Les nombres des fils inférieurs 70 et des fils supérieurs 71 sont égaux au nombre des fentes formées sur la périphérie extérieure du noyau d'armature 6. Dans chacune des fentes, une partie rectiligne 70a de l'un des fils inférieurs 70 et une partie rectiligne 71a de l'un des fils supérieurs 71 sont insérées dans deux couches. Les extrémités des fils inférieurs 70 sont respectivement reliées aux extrémités des fils supérieurs 71, toutes les deux extrémités qui sont reliées ensemble sont tirées à partir de fentes différentes. Chacun des fils supérieurs 71 comporte une partie d'extrémité 71b qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis une extrémité de la partie rectiligne 71a presque de façon parallèle à une face d'extrémité axiale du noyau d'armature 6. In addition, in the case of the brushes 2 having a multilayer structure as described in the second embodiment, the minimum resistivity among the resistivities of the layers is specified as less than or equal to 1800 g2. cm. [Fifth Embodiment] With reference to Figs. 5A and 5B, in this embodiment, the radially inner surface of each of the brushes 2 is shaped to conform to the outer surface of the manifold 8 in the direction of rotation of the brush. the armature 1 in an initial state where no wear of the blade 2 has appeared. More particularly, in the present embodiment, the radially inner surface of each of the brushes 2 is rounded with a radius of curvature R which is almost equal to the outer diameter of the collector 8. With the formation above, in the initial state the contact length between each of the brushes 2 and the collector 8 in the direction of rotation of the armature 1 is maximized. In addition, in the initial state, because only the projections 10 come into contact with the brushes 2, the contact pressure between the brushes 2 and the collector 8 is significantly increased. Therefore, even in the initial state where the radially inner surfaces of the brushes 2 have not yet been worn to fully conform to the irregular outer surface of the manifold 8, it is still possible to maximally stabilize the sliding contacts between the brushes 2 and the collector 8, thereby maximizing the voltage switching effect in the starter. [Sixth Embodiment] Referring to FIG. 6, in this embodiment, the radially inner surface of each of the brushes 2 is shaped to engage the outer surface of the manifold 8 only on the upstream side relative to in the direction of rotation of the armature 1 in an initial state where no wear of the blade 2 has appeared. More particularly, in the present embodiment, only half of the upstream side of the radially inner surface of each of the brushes 2 (i.e., the right side portion of the circumferential center line CC of the brush 2) in contact with the outer surface of the collector 8 in the initial state. With the above formation, in the initial state where the radially inner surface of each of the brushes 2 has not yet been worn to completely conform to the irregular outer surface of the collector 8, the distribution of the electric current on the surface radially inner will be shifted to the upstream side, thus providing the same effects as in the case of the shift of the blade 2 in the direction of rotation of the armature 1. Therefore, even in the initial state, it is still possible to increase the rotational speed of armature 1 in low-current areas. [Seventh Embodiment] This embodiment illustrates an arrangement of the collector segments different from that of the previous embodiments. In the present embodiment, the collector segments are arranged on an axial end of the armature 1 around the armature shaft 5 so as to make the outer surface of the collector 8 perpendicular to the armature shaft 5 More particularly, with reference to Fig. 7, in the present embodiment, the armature spool 7 comprises a plurality of lower threads 70 and a plurality of upper threads 71. The numbers of the lower threads 70 and upper threads 71 are equal to the number of slots formed on the outer periphery of the armature core 6. In each of the slots, a rectilinear portion 70a of one of the lower wires 70 and a straight portion 71a of one of the upper wires 71 are inserted in two layers. The ends of the lower threads 70 are respectively connected to the ends of the upper threads 71, and both ends which are connected together are drawn from different slots. Each of the upper wires 71 has an end portion 71b that extends radially inwardly from one end of the straight portion 71a almost parallel to an axial end face of the armature core 6.

La partie d'extrémité 71b constitue l'un des segments de collecteur. Par conséquent, dans le présent mode de réalisation, les faces latérales des parties d'extrémité 71b des fils supérieurs 71 constituent ensemble cette surface supérieure du collecteur 8 qui est perpendiculaire à l'arbre d'armature 5. En outre, chacun des balais 2 est pressé par le ressort de balai (non représenté) sur la surface extérieure du collecteur 8 dans la direction axiale de l'armature 1, de façon à établir le contact coulissant avec le collecteur 8 pendant la rotation de l'armature 1. En outre, chacune des saillies 10 est formée sur la surface extérieure du collecteur 8 pour s'étendre dans le sens de rotation de l'armature 1. Par conséquent, les saillies 10 forment des cercles concentriques ayant le centre sur l'axe de rotation de l'armature 1 sur la surface extérieure du collecteur 8. En outre, les saillies 10 occupent au moins la zone de contact de balai de la surface extérieure du collecteur 8. Avec l'agencement décrit ci-dessus, conforme au présent mode de réalisation, il est possible d'obtenir les mêmes effets que dans le premier mode de réalisation. Plus particulièrement, par l'intermédiaire de la fourniture des saillies 10, il est possible de stabiliser de façon maximale les contacts coulissants entre les balais 2 et le collecteur 8 et de maximiser ainsi l'effet de commutation de tension dans le démarreur. Par conséquent, il est possible d'augmenter la vitesse de rotation de l'armature 1 dans des zones à faible courant sans utiliser de pôle auxiliaire, en améliorant ainsi la capacité de démarrage du démarreur à bas coût. En outre, avec l'agencement conforme au présent mode de réalisation, il est également possible que chacun des balais 2 présente une structure à couches multiples comme décrit dans le second mode de réalisation.. Par exemple, sur la figure 8, le balai est composé de deux couches 2a et 2b ayant des résistivités différentes. La couche 2a présentant la résistivité plus faible est agencée du côté amont tandis que la couche 2b présentant la résistivité plus élevée est agencée du côté aval du balai 2 par rapport au sens de rotation de l'armature 1. Avec l'agencement ci-dessus, la résistance de contact entre 40 le balai 2 et le collecteur 8 sera inférieure du côté amont par rapport au côté aval du balai 2, en décalant ainsi davantage la répartition du courant électrique sur l'interface entre le balai 2 et le collecteur 8 vers le côté amont. Il en résulte qu'il est possible d'augmenter davantage la vitesse de rotation de l'armature 1 dans des zones à faible courant. En outre, il est également possible de combiner l'agencement conforme au présent mode de réalisation à ceux conformes aux troisième à sixième modes de réalisation. Tandis que les modes de réalisation particuliers ci-dessus de l'invention ont été représentés et décrits, il sera compris par ceux qui mettent en pratique l'invention et l'homme de l'art que divers modifications, changements et améliorations peuvent être apportés à l'invention sans s'écarter de l'esprit du concept décrit. The end portion 71b is one of the collector segments. Therefore, in the present embodiment, the side faces of the end portions 71b of the upper wires 71 together constitute that upper surface of the collector 8 which is perpendicular to the armature shaft 5. In addition, each of the brushes 2 is pressed by the broom spring (not shown) on the outer surface of the collector 8 in the axial direction of the armature 1, so as to establish the sliding contact with the collector 8 during the rotation of the armature 1. each of the projections 10 is formed on the outer surface of the collector 8 to extend in the direction of rotation of the armature 1. As a result, the projections 10 form concentric circles having the center on the axis of rotation of the on the outer surface of the collector 8. In addition, the projections 10 occupy at least the brush contact area of the outer surface of the collector 8. With the arrangement described above, in accordance with the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as in the first embodiment. More particularly, through the provision of the projections 10, it is possible to maximally stabilize the sliding contacts between the brushes 2 and the collector 8 and thus maximize the voltage switching effect in the starter. Therefore, it is possible to increase the rotational speed of the armature 1 in low current areas without using an auxiliary pole, thereby improving the starter's starting capacity at low cost. Furthermore, with the arrangement according to the present embodiment, it is also possible that each of the brushes 2 has a multilayered structure as described in the second embodiment. For example, in FIG. 8, the broom is composed of two layers 2a and 2b having different resistivities. The layer 2a having the lower resistivity is arranged on the upstream side while the layer 2b having the higher resistivity is arranged on the downstream side of the blade 2 relative to the direction of rotation of the frame 1. With the arrangement above , the contact resistance between the brush 2 and the collector 8 will be lower on the upstream side relative to the downstream side of the brush 2, thus further shifting the distribution of the electric current on the interface between the brush 2 and the collector 8 to the upstream side. As a result, it is possible to further increase the rotational speed of the armature 1 in low current areas. In addition, it is also possible to combine the arrangement according to the present embodiment with those according to the third to sixth embodiments. While the above particular embodiments of the invention have been shown and described, it will be understood by those who practice the invention and those skilled in the art that various modifications, changes and improvements can be made. to the invention without departing from the spirit of the concept described.

Par exemple, dans le septième mode de réalisation, les segments de collecteur sent constitués en utilisant les parties d'extrémité 71b des fils supérieurs 71 de la bobine d'armature 7. Cependant, d'autres composants supplémentaires peuvent être 20 utilisés en variante pour constituer les segments de collecteur sur l'extrémité axiale de l'armature 1. De tels modifications, changements et améliorations sont possibles en restant dans la portée des revendications annexées. For example, in the seventh embodiment, the manifold segments are formed using the end portions 71b of the upper wires 71 of the armature spool 7. However, other additional components may alternatively be used for forming the collector segments on the axial end of the armature 1. Such modifications, changes and improvements are possible within the scope of the appended claims.

Claims

Motor vehicle starter comprising: a yoke (3), permanent magnets (4) arranged on an inner periphery of the yoke (3), an armature (1) disposed inside the permanent magnets (4) and having an armature shaft (5), the armature (1) acting to produce a torque for starting an engine of a vehicle, a manifold (8) attached to the armature shaft (5) and having a outer surface extending in the direction of rotation of the armature (1), and the brushes (2) confected to be pressed against the outer surface of the collector (8) to establish a sliding contact with the collector (8) during the rotation of the armature (1), wherein at least one protrusion (10) is formed on the outer surface of the collector (8) for constant engagement with the brushes (2), thereby minimizing relative movement between brushes (2) and the collector (8) and maximizing a voltage switching effect in the starter.

An automotive motor starter according to claim 1, wherein the at least one protrusion (10) comprises a plurality of projections (10) which extend in the direction of rotation of the armature (1) and which are disposed in the width direction of the outer surface of the collector (8) perpendicular to the direction of rotation of the armature (1).

An automotive motor starter according to claim 1, wherein. X? Y / 4, where X is the angular range of the radially inner surface of each of the brushes (2) relative to an axis of rotation of the armature (1) and Y is the angular range of a radially inner surface of each permanent magnets (4) with respect to the axis of rotation of the armature (1).

4. automotive motor starter according to claim 1, wherein each of the brushes (2) has a resistivity R lower or equal to 1800 pQ.cm, the resistivity R being determined by the following equation: R = (V x S) / (I x L), where V is the voltage applied between two points on the brush (2), L is the distance between the two points, I is the electric current induced in the brush (2) by the application of the voltage and S is the cross section of the brush (2) perpendicular to the direction of the electric current I.

An automotive motor starter according to claim 4, wherein each of the brushes (2) is made by stacking a plurality of layers (2a, 2b) having different resistivities, and wherein the minimum resistivity among the resistivities of the layers ( 2a, 2b) is less than or equal to 1800 pS2.cm.

An automotive motor starter according to claim 1, wherein each of the brushes (2) is made by stacking a plurality of layers (2a, 2b) having different resistivities, and wherein the layers (2a, 2b) are arranged relative to the armature (1) so that the resistivities of the layers (2a, 2b) increase in the direction of rotation of the armature (1).

An automotive motor starter according to claim 1, wherein a radially inner surface of each of the brushes (2) is shaped to conform to the outer surface of the collector (8) in the direction of rotation of the reinforcement (1) before any wear of the blade (2) appears.

An automotive motor starter according to claim 1, wherein a radially inner surface of each of the brushes (2) is shaped to engage the outer surface of the collector (8) only on its upstream side with respect to in the direction of rotation of the armature (1) before any wear of the blade (2) appears.

The automotive motor starter according to claim 1, wherein the collector (8) is composed of a plurality of 40 collector segments (8) electrically insulated from each other, and wherein: The collector segments (8) ) are arranged on the armature shaft (5) in the direction of rotation of the armature (1) so as to cylindrical the outer surface of the collector (8).

The automotive motor starter according to claim 1, wherein the collector (8) is composed of a plurality of collector segments (8) electrically isolated from each other, and wherein the collector segments (8) are arranged on an axial end of the armature (1) around the armature shaft (5) so as to make the outer surface of the collector (8) perpendicular to the armature shaft (5).