JP2002300764A - 永久磁石式直結形スタータ - Google Patents
永久磁石式直結形スタータInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
- H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気量の大きな車両にも適用できる、小型で
高出力な永久磁石式直結形スタータを得る。 【解決手段】 電機子1を有し、この電機子1の周りに
磁石が装着されて界磁部が形成され、電機子1の回転軸
2に直結された出力軸7上にピニオン8を設け、このピ
ニオン8とエンジンのクランク軸に直結されたリングギ
ヤとの噛合いによりエンジンを始動させる永久磁石式直
結形スタータにおいて、磁石に希土類磁石4を用いた。
高出力な永久磁石式直結形スタータを得る。 【解決手段】 電機子1を有し、この電機子1の周りに
磁石が装着されて界磁部が形成され、電機子1の回転軸
2に直結された出力軸7上にピニオン8を設け、このピ
ニオン8とエンジンのクランク軸に直結されたリングギ
ヤとの噛合いによりエンジンを始動させる永久磁石式直
結形スタータにおいて、磁石に希土類磁石4を用いた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンを始動
させるスタータにおいて、界磁手段として永久磁石を用
い、内部減速機構をもたずにモータの出力軸とピニオン
軸とが直結された永久磁石式直結形スタータに関するも
のである。
させるスタータにおいて、界磁手段として永久磁石を用
い、内部減速機構をもたずにモータの出力軸とピニオン
軸とが直結された永久磁石式直結形スタータに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、排気量が小さいエンジン(軽自動
車〜1.3リッター程度)を搭載した車両は、減速装置
を持たないタイプのスタータ、すなわちモータの出力軸
とピニオン軸とが直結している直結形(ダイレクトドラ
イブタイプ)が一般的に用いられている。これは、排気
量が小さいエンジンの場合、それほど高いトルク、高い
出力は要求されないので、減速装置を省略し、構造が簡
単で安価にできることを優先させたものである。
車〜1.3リッター程度)を搭載した車両は、減速装置
を持たないタイプのスタータ、すなわちモータの出力軸
とピニオン軸とが直結している直結形(ダイレクトドラ
イブタイプ)が一般的に用いられている。これは、排気
量が小さいエンジンの場合、それほど高いトルク、高い
出力は要求されないので、減速装置を省略し、構造が簡
単で安価にできることを優先させたものである。
【0003】一方、排気量が大きいエンジンには、高い
トルク、高い出力を出すために、内部に減速装置を持っ
たスタータ(リダクションタイプ)が一般的に使われて
いる。リダクションタイプのスタータは内部に減速装置
を内蔵しているため、モータ軸のトルクが出力軸トルク
の減速比分の1で良く、その分モータ体積を小さくで
き、モータ体積が小さくなったことで、アマチュアの導
体長が短くなり、銅損が減少して高出力のモータとなっ
ていた。
トルク、高い出力を出すために、内部に減速装置を持っ
たスタータ(リダクションタイプ)が一般的に使われて
いる。リダクションタイプのスタータは内部に減速装置
を内蔵しているため、モータ軸のトルクが出力軸トルク
の減速比分の1で良く、その分モータ体積を小さくで
き、モータ体積が小さくなったことで、アマチュアの導
体長が短くなり、銅損が減少して高出力のモータとなっ
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、燃費改善の一環
として、車両停止時のエンジンのアイドリングストップ
を採用する動きが活発し、エンジンの始動の機会が多く
なるため、ピニオンとリングギヤの噛合い騒音(歯打ち
音)が問題視されている。
として、車両停止時のエンジンのアイドリングストップ
を採用する動きが活発し、エンジンの始動の機会が多く
なるため、ピニオンとリングギヤの噛合い騒音(歯打ち
音)が問題視されている。
【0005】しかしながら、従来のリダクションタイプ
のスタータでは、減速装置を内蔵しているため、モータ
の回転立ち上がりが遅く、且つ減速装置のバックラッシ
(歯車の歯間隙間)が存在するため、エンジンの回転変
動に対して遅れが生じ、騒音となる歯打ち音が大きいと
いう問題点があった。
のスタータでは、減速装置を内蔵しているため、モータ
の回転立ち上がりが遅く、且つ減速装置のバックラッシ
(歯車の歯間隙間)が存在するため、エンジンの回転変
動に対して遅れが生じ、騒音となる歯打ち音が大きいと
いう問題点があった。
【0006】そこで、内部に減速装置を持たない直結形
のスタータを用いることが考えられる。確かに、直結形
のスタータは、内部に減速装置を持っていないため、モ
ータの回転立ち上がりが速く、エンジンの回転変動に追
従しやすく、且つ出力軸におけるモータの慣性モーメン
トがリダクションタイプに比べて小さいため、ピニオン
とリングギヤの歯面同士の衝撃力が小さいので、歯打ち
音はリダクションタイプよりも静かである。しかし、リ
ダクションタイプに比べモータ部が大きく、トルクが低
いため、排気量が大きいエンジンへの適用が困難である
という問題点があった。
のスタータを用いることが考えられる。確かに、直結形
のスタータは、内部に減速装置を持っていないため、モ
ータの回転立ち上がりが速く、エンジンの回転変動に追
従しやすく、且つ出力軸におけるモータの慣性モーメン
トがリダクションタイプに比べて小さいため、ピニオン
とリングギヤの歯面同士の衝撃力が小さいので、歯打ち
音はリダクションタイプよりも静かである。しかし、リ
ダクションタイプに比べモータ部が大きく、トルクが低
いため、排気量が大きいエンジンへの適用が困難である
という問題点があった。
【0007】この発明は、以上のような問題点を解決す
るためになされたもので、排気量の大きな車両にも適用
できる、小型で高出力で静かな永久磁石式直結形スター
タを得ることを目的とする。
るためになされたもので、排気量の大きな車両にも適用
できる、小型で高出力で静かな永久磁石式直結形スター
タを得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る永久磁石
式直結形スタータは、電機子を有し、この電機子の周り
に磁石が装着されて界磁部が形成され、電機子の回転軸
に直結された出力軸上にピニオンを設け、このピニオン
とエンジンのクランク軸に直結されたリングギヤとの噛
合いによりエンジンを始動させる永久磁石式直結形スタ
ータにおいて、磁石に希土類磁石を用いたものである。
式直結形スタータは、電機子を有し、この電機子の周り
に磁石が装着されて界磁部が形成され、電機子の回転軸
に直結された出力軸上にピニオンを設け、このピニオン
とエンジンのクランク軸に直結されたリングギヤとの噛
合いによりエンジンを始動させる永久磁石式直結形スタ
ータにおいて、磁石に希土類磁石を用いたものである。
【0009】また、希土類磁石は、ネオジウム−鉄−ボ
ロン系磁石である。
ロン系磁石である。
【0010】また、ピニオンとリングギヤとの噛合率が
1以上である。
1以上である。
【0011】また、車両停止時においてエンジンのアイ
ドリングを止めるアイドリングストップ装置付きの車両
に搭載されるものである。
ドリングを止めるアイドリングストップ装置付きの車両
に搭載されるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1による永久磁石式直結形スタータを示す
断面図である。図において、電機子鉄心にコイルが巻き
回された回転子としての電機子1は、電機子回転軸2の
外周に電機子回転軸2と一体になって設けられている。
そして、筒状のヨーク3が、電機子1を包囲するように
配設され、ヨーク3の内周面には希土類磁石4が電機子
1を包囲するように配設されている。さらに、ヨーク3
の端面にはフロントブラケット5が接続されている。フ
ロントブラケット5内には、電機子回転軸2に接続され
たオーバーランニングクラッチ6が収納され、オーバー
ランニングクラッチ6は、さらに出力軸7に接続され
て、出力軸7上に設けられたピニオン8を介して、モー
タによる発生動力をエンジン側に伝達している。また、
オーバーランニングクラッチ6は、エンジン側からの動
力をモータへ伝えない働きも兼ねている。
の実施の形態1による永久磁石式直結形スタータを示す
断面図である。図において、電機子鉄心にコイルが巻き
回された回転子としての電機子1は、電機子回転軸2の
外周に電機子回転軸2と一体になって設けられている。
そして、筒状のヨーク3が、電機子1を包囲するように
配設され、ヨーク3の内周面には希土類磁石4が電機子
1を包囲するように配設されている。さらに、ヨーク3
の端面にはフロントブラケット5が接続されている。フ
ロントブラケット5内には、電機子回転軸2に接続され
たオーバーランニングクラッチ6が収納され、オーバー
ランニングクラッチ6は、さらに出力軸7に接続され
て、出力軸7上に設けられたピニオン8を介して、モー
タによる発生動力をエンジン側に伝達している。また、
オーバーランニングクラッチ6は、エンジン側からの動
力をモータへ伝えない働きも兼ねている。
【0013】一方、電機子1が収納されたヨーク3の外
周には、マグネティックスイッチ9が配設され、このマ
グネティックスイッチ9の電磁力を利用して、可動鉄心
10、フック11及びレバー12を介して、電機子1の
発生動力のエンジン側への結合、または離脱を行う。
周には、マグネティックスイッチ9が配設され、このマ
グネティックスイッチ9の電磁力を利用して、可動鉄心
10、フック11及びレバー12を介して、電機子1の
発生動力のエンジン側への結合、または離脱を行う。
【0014】次に動作について説明する。キースイッチ
がONされると、まず、マグネティックスイッチ9に通
電され、可動鉄心10がマグネティックスイッチ9側に
吸引される。可動鉄心10の先端に構成されるフック1
1によりレバー12が引かれ、支点部12aを軸にピニ
オン8を紙面右側に押し出し、エンジンの図示されない
リングギヤとピニオン8が噛合う。
がONされると、まず、マグネティックスイッチ9に通
電され、可動鉄心10がマグネティックスイッチ9側に
吸引される。可動鉄心10の先端に構成されるフック1
1によりレバー12が引かれ、支点部12aを軸にピニ
オン8を紙面右側に押し出し、エンジンの図示されない
リングギヤとピニオン8が噛合う。
【0015】同時に、マグネットスイッチ9中に構成さ
れる接点が閉じられ、図示されないバッテリーの電力が
電機子1へ供給される。電機子1に電流が流れると、希
土類磁石によって作られる磁界により、電機子1に回転
力が生じ、モータを回転させる。本発明におけるスター
タは、その内部に減速装置を持たないので、モータに生
じた回転力がそのまま出力軸7に伝達され、ピニオン8
を介して図示されないエンジンのリングギヤへ伝達され
てエンジンを始動する。
れる接点が閉じられ、図示されないバッテリーの電力が
電機子1へ供給される。電機子1に電流が流れると、希
土類磁石によって作られる磁界により、電機子1に回転
力が生じ、モータを回転させる。本発明におけるスター
タは、その内部に減速装置を持たないので、モータに生
じた回転力がそのまま出力軸7に伝達され、ピニオン8
を介して図示されないエンジンのリングギヤへ伝達され
てエンジンを始動する。
【0016】トルク性能を向上させ、モータを小型化し
ようとする場合、高性能な磁石、すなわち磁束密度が高
い磁石を界磁磁石として採用する必要がある。そこで、
本実施の形態では、界磁磁石に希土類磁石4を用いたこ
とが特徴である。希土類磁石には、サマリウム−コバル
ト系、ネオジウム−鉄−ボロン系などが挙げられるが、
その中でも、最大エネルギー積(磁石の強さを表す数
値:磁束密度(T)×保持力(A/m)=kJ/m3)
の大きなネオジウム−鉄−ボロン系を界磁磁石として用
いるのが望ましい。
ようとする場合、高性能な磁石、すなわち磁束密度が高
い磁石を界磁磁石として採用する必要がある。そこで、
本実施の形態では、界磁磁石に希土類磁石4を用いたこ
とが特徴である。希土類磁石には、サマリウム−コバル
ト系、ネオジウム−鉄−ボロン系などが挙げられるが、
その中でも、最大エネルギー積(磁石の強さを表す数
値:磁束密度(T)×保持力(A/m)=kJ/m3)
の大きなネオジウム−鉄−ボロン系を界磁磁石として用
いるのが望ましい。
【0017】図2は、磁石の材料と最大エネルギー積と
の関係を示す説明図である。図に示すように、フェライ
ト磁石では、その最大エネルギー積は、20〜50kJ
/m 3であるが、サマリウム−コバルト系希土類磁石で
は、120〜250kJ/m 3、ネオジウム−鉄−ボロ
ン系希土類磁石では、200〜400kJ/m3と、フ
ェライト磁石より数倍の非常に高い最大エネルギー積を
擁している。
の関係を示す説明図である。図に示すように、フェライ
ト磁石では、その最大エネルギー積は、20〜50kJ
/m 3であるが、サマリウム−コバルト系希土類磁石で
は、120〜250kJ/m 3、ネオジウム−鉄−ボロ
ン系希土類磁石では、200〜400kJ/m3と、フ
ェライト磁石より数倍の非常に高い最大エネルギー積を
擁している。
【0018】従って、本実施の形態によれば、直結形ス
タータの利点である歯打ち音を小さくできることはその
ままに、高出力で小型の永久磁石式直結形スタータを得
ることができ、排気量の大きいエンジンを搭載した車両
にも適用が可能である。
タータの利点である歯打ち音を小さくできることはその
ままに、高出力で小型の永久磁石式直結形スタータを得
ることができ、排気量の大きいエンジンを搭載した車両
にも適用が可能である。
【0019】特に、本実施の形態におけるスタータを、
車両停止時においてエンジンのアイドリングを止めるア
イドリングストップ装置付きの車両に搭載されることは
効果的である。アイドリングストップ車では、エンジン
の始動回数が大幅に増加し、エンジン始動時における歯
打ち音が騒音として問題となる。しかし、本実施の形態
におけるスタータで採用している直結形は、内部に減速
装置を持っていないため、モータの回転立ち上がりが速
く、且つエンジンの回転変動に追従しやすく、ピニオン
とリングギヤとの歯打ち音が小さい。従って、エンジン
始動時の静音化の効果を著しく発揮させることができ
る。
車両停止時においてエンジンのアイドリングを止めるア
イドリングストップ装置付きの車両に搭載されることは
効果的である。アイドリングストップ車では、エンジン
の始動回数が大幅に増加し、エンジン始動時における歯
打ち音が騒音として問題となる。しかし、本実施の形態
におけるスタータで採用している直結形は、内部に減速
装置を持っていないため、モータの回転立ち上がりが速
く、且つエンジンの回転変動に追従しやすく、ピニオン
とリングギヤとの歯打ち音が小さい。従って、エンジン
始動時の静音化の効果を著しく発揮させることができ
る。
【0020】実施の形態2.本実施の形態では、ピニオ
ン8とエンジン側のリングギヤとの噛合率を1以上にす
るものである。図3は、実施の形態2による永久磁石式
直結形スタータの噛合率を説明するための図である。
ン8とエンジン側のリングギヤとの噛合率を1以上にす
るものである。図3は、実施の形態2による永久磁石式
直結形スタータの噛合率を説明するための図である。
【0021】通常、スタータを小型化、軽量化するため
に、小さなトルクでもエンジンを始動できるようピニオ
ン8の歯数を減らし、ピニオン8とリングギヤの減速比
を大きくする。その結果、ピニオン8とリングギヤとの
噛合率が1以下となるケースが考えられる。しかし、図
3(a)に示すように、ピニオン8側の動力が、ピニオ
ン8とリングギヤとの接触点(作用点)を伝わってエン
ジン側へ伝達される伝達期間と、いずれの歯も噛合って
いない(接触していない)空走期間との両者が混在し、
空走期間から伝達期間へ移行する際に衝撃音が発生しや
すい。そこで、本実施の形態では、図3(b)に示すよ
うに、ピニオン8とリングギヤとの噛合率を1以上とす
ることにより、空走期間をなくして、全期間でピニオン
8とリングギヤとが接触している状態とし、衝撃音を緩
和して静音化することができる。
に、小さなトルクでもエンジンを始動できるようピニオ
ン8の歯数を減らし、ピニオン8とリングギヤの減速比
を大きくする。その結果、ピニオン8とリングギヤとの
噛合率が1以下となるケースが考えられる。しかし、図
3(a)に示すように、ピニオン8側の動力が、ピニオ
ン8とリングギヤとの接触点(作用点)を伝わってエン
ジン側へ伝達される伝達期間と、いずれの歯も噛合って
いない(接触していない)空走期間との両者が混在し、
空走期間から伝達期間へ移行する際に衝撃音が発生しや
すい。そこで、本実施の形態では、図3(b)に示すよ
うに、ピニオン8とリングギヤとの噛合率を1以上とす
ることにより、空走期間をなくして、全期間でピニオン
8とリングギヤとが接触している状態とし、衝撃音を緩
和して静音化することができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、電機子を有し、この電機子の周りに磁石が装着さ
れて界磁部が形成され、電機子の回転軸に直結された出
力軸上にピニオンを設け、このピニオンとエンジンのク
ランク軸に直結されたリングギヤとの噛合いによりエン
ジンを始動させる永久磁石式直結形スタータにおいて、
磁石に希土類磁石を用いたので、小型で高出力で静かな
永久磁石式直結形スタータを得る効果がある。
れば、電機子を有し、この電機子の周りに磁石が装着さ
れて界磁部が形成され、電機子の回転軸に直結された出
力軸上にピニオンを設け、このピニオンとエンジンのク
ランク軸に直結されたリングギヤとの噛合いによりエン
ジンを始動させる永久磁石式直結形スタータにおいて、
磁石に希土類磁石を用いたので、小型で高出力で静かな
永久磁石式直結形スタータを得る効果がある。
【0023】また、請求項2記載の発明によれば、希土
類磁石は、ネオジウム−鉄−ボロン系磁石であるので、
小型で高出力な永久磁石式直結形スタータを得る効果が
ある。
類磁石は、ネオジウム−鉄−ボロン系磁石であるので、
小型で高出力な永久磁石式直結形スタータを得る効果が
ある。
【0024】また、請求項3記載の発明によれば、ピニ
オンとリングギヤとの噛合率が1以上であるので、歯打
ち音の発生箇所であるピニオンとリングギヤとの間の動
力伝達が滑らかになり、衝撃が減少し、静音化できる効
果が得られる。
オンとリングギヤとの噛合率が1以上であるので、歯打
ち音の発生箇所であるピニオンとリングギヤとの間の動
力伝達が滑らかになり、衝撃が減少し、静音化できる効
果が得られる。
【0025】また、請求項4記載の発明によれば、車両
停止時においてエンジンのアイドリングを止めるアイド
リングストップ装置付きの車両に搭載されるので、始動
回数が大幅に増加するアイドリングストップ装置付きの
車両において静音化できる効果が得られる。
停止時においてエンジンのアイドリングを止めるアイド
リングストップ装置付きの車両に搭載されるので、始動
回数が大幅に増加するアイドリングストップ装置付きの
車両において静音化できる効果が得られる。
【図1】 この発明の実施の形態1による永久磁石式直
結形スタータを示す断面構成図である。
結形スタータを示す断面構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による永久磁石式直
結形スタータに用いる希土類磁石の特性を説明するため
の説明図である。
結形スタータに用いる希土類磁石の特性を説明するため
の説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による永久磁石式直
結形スタータの噛合率を説明するための説明図である。
結形スタータの噛合率を説明するための説明図である。
1 電機子、2 電機子回転軸、3 ヨーク、4 希土
類磁石、5 フロントブラケット、6 オーバーランニ
ングクラッチ、7 出力軸、8 ピニオン、9マグネテ
ィックスイッチ、10 可動鉄心、11 フック、12
レバー、12a 支点
類磁石、5 フロントブラケット、6 オーバーランニ
ングクラッチ、7 出力軸、8 ピニオン、9マグネテ
ィックスイッチ、10 可動鉄心、11 フック、12
レバー、12a 支点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 1/17 H02K 1/17 7/10 7/10 E (72)発明者 小林 武弘 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 倉垣 昭 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5H607 BB01 BB07 BB14 CC01 DD01 EE04 EE33 FF02 FF22 JJ04 KK03 5H622 AA03 CA02 DD02 PP03 PP19 5H623 AA06 BB07 GG13 GG16 GG22 HH01 HH10 JJ03 LL09 LL19
Claims (4)
- 【請求項1】 電機子を有し、この電機子の周りに磁石
が装着されて界磁部が形成され、上記電機子の回転軸に
直結された出力軸上にピニオンを設け、このピニオンと
エンジンのクランク軸に直結されたリングギヤとの噛合
いにより上記エンジンを始動させる永久磁石式直結形ス
タータにおいて、上記磁石に希土類磁石を用いたことを
特徴とする永久磁石式直結形スタータ。 - 【請求項2】 希土類磁石は、ネオジウム−鉄−ボロン
系磁石であることを特徴とする請求項1記載の永久磁石
式直結形スタータ。 - 【請求項3】 ピニオンとリングギヤとの噛合率が1以
上であることを特徴とする請求項1または2記載の永久
磁石式直結形スタータ。 - 【請求項4】 車両停止時においてエンジンのアイドリ
ングを止めるアイドリングストップ装置付きの車両に搭
載されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一
項に記載の永久磁石式直結形スタータ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001098798A JP2002300764A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 永久磁石式直結形スタータ |
FR0111138A FR2822903B1 (fr) | 2001-03-30 | 2001-08-27 | Demarreur a accouplement direct a aimants permanents |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001098798A JP2002300764A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 永久磁石式直結形スタータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002300764A true JP2002300764A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18952415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001098798A Pending JP2002300764A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 永久磁石式直結形スタータ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002300764A (ja) |
FR (1) | FR2822903B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1332497C (zh) * | 2004-02-26 | 2007-08-15 | 瓦莱奥电气系统韩国有限公司 | 用于车辆的起动电动机 |
JP2013527892A (ja) * | 2010-03-26 | 2013-07-04 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ノイズに関して最適化された歯 |
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