JP2006304395A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】電機子のスラスト荷重を繰り返し受けても、軸受１７の損傷を防止できる。
【解決手段】電機子は、電機子軸１６の一端側端部が軸受１７を介してエンドフレーム１２の軸受け部１８に回転自在に支持されている。軸受１７は、円筒形状を有する平軸受であり、軸受け部１８の内周に圧入されて、軸方向の一端面が、軸受け部１８の内側に設けられた段付き部２５の軸方向端面に当接して軸方向一端側への移動が規制され、軸方向の他端面が、軸受け部１８の軸方向端面より電機子側へ突出して、電機子軸１６に形成される段差面１６ａに対向している。
上記の構成によれば、電機子が軸方向一端側へ移動して軸受１７に衝突した時に、軸受全体で電機子のスラスト荷重を受けることができるので、電機子のスラスト荷重を繰り返し受けても、軸受１７の損傷を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力によって電機子に回転力を発生する回転電機に関する。

従来技術として、例えば、特許文献１に示されるスタータモータがある。
このスタータモータは、図５に示す様に、電機子軸１００の一端側端部が、軸受１１０を介してエンドフレーム１２０の軸受け部１２１に回転自在に支持されている。
軸受１１０は、電機子軸１００のジャーナル面（軸受１１０に支持される面）と面接触する平軸受であり、軸受け部１２１の内周に圧入されている。この軸受１１０は、軸方向電機子側（図示左側）の端部に径方向外側へ延出する鍔部１１１が一体に設けられ、この鍔部１１１が整流子１３０の後端面に当接して、電機子のスラスト荷重を受けている。
特開平１１−１４１４４３号公報

ところが、上記のスタータモータは、エンジン駆動時に電機子が後方（図示右方向）に力を受けると、整流子１３０の後端が軸受１１０の鍔部１１１に衝突するため、電機子のスラスト荷重が鍔部１１１に集中して加わる。この時、整流子１３０の後端が軸受１１０に衝突して発生する衝撃力は、主に、鍔部１１１の弾性変形によって吸収される。従って、スタータモータが長期に渡って使用されると、エンジン駆動が繰り返し実施される毎に、電機子から軸受１１０の鍔部１１１に繰り返し荷重が加わるため、鍔部１１１が損傷する恐れがあった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、電機子のスラスト荷重を繰り返し受けても、軸受の損傷を防止できる回転電機を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の回転電機は、電磁力を受けて電機子軸に回転力を発生する電機子と、円筒状の軸受け部を有し、この軸受け部の内周に配置される軸受を介して電機子軸の一端側端部を回転自在に支持するエンドフレームとを備える。
軸受は、円筒形状を有する平軸受であり、軸方向の一端面が、軸方向に対向するエンドフレームに当接して、軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、軸受の一端面がエンドフレームに当接して、軸方向への移動が規制されているので、電機子が軸方向一端側へ移動して軸受に衝突した時に、軸受全体で電機子のスラスト荷重を受けることができる。つまり、軸受全体の弾性を利用して電機子のスラスト荷重を吸収できるので、軸受の損傷を防止できる。
また、先の特許文献１に示される従来の軸受に設けられた鍔部を廃止できるので、本発明の軸受を単純な円筒形状に設けることで、コストダウンを図ることができる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、エンドフレームには、軸受け部の内周面より径方向内側へ段付き状に突き出る段付き部が設けられ、軸受は、軸方向の一端面が段付き部の軸方向端面に当接して軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、エンドフレームの板厚より段付き部の肉厚の方が大きく設けられるため、電機子が軸受に衝突した時に生じる衝撃力を段付き部で受けることにより、エンドフレームの剛性を確保できる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した回転電機において、軸受は、軸方向の一端面がエンドフレームの軸方向端面に当接して軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、軸受の軸方向一端側への移動を規制する上で、エンドフレームに特別な位置決め手段等を設ける必要はないので、従来と同一のエンドフレームを使用することが可能である。

（請求項４の発明）
本発明の回転電機は、電磁力を受けて電機子軸に回転力を発生する電機子と、円筒状の軸受け部が設けられ、この軸受け部の内周に配置される軸受を介して電機子軸の一端側端部を回転自在に支持するエンドフレームとを備え、軸受け部の内周には、エンドフレームの軸方向端面に当接する環状のスペーサ部材が配置されている。
軸受は、円筒形状を有する平軸受であり、軸方向の一端面が、軸方向に対向するスペーサ部材の端面に当接して、軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、軸受の一端面がスペーサ部材の端面に当接して、軸方向への移動が規制されているので、電機子が軸方向一端側へ移動して軸受に衝突した時に、軸受全体で電機子のスラスト荷重を受けることができる。つまり、軸受全体の弾性を利用して電機子のスラスト荷重を吸収できるので、軸受の損傷を防止できる。
また、先の特許文献１に示される従来の軸受に設けられた鍔部を廃止できるので、本発明の軸受を単純な円筒形状に設けることで、コストダウンを図ることができる。
更に、エンドフレームの端面と軸受との間にスペーサ部材を配置するので、種類が異なる回転電機（例えば、軸受の長さが異なる）に対しても、スペーサ部材の軸方向長さを適宜に変更するだけで対応可能である。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機において、軸受は、軸方向の他端面が軸受け部の軸方向端面より電機子側へ突出していることを特徴とする。
この場合、電機子がエンドフレームの軸受け部に衝突する危険性を回避できるので、軸受け部の損傷を防止できる。

（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの回転電機において、電機子軸は、軸受に支持される軸端部を有し、この軸端部の外径が電機子軸本体の外径より小さく設けられ、軸受は、軸方向の他端面が、電機子軸本体と軸端部との間に形成される段差面に当接して、電機子のスラスト荷重を受けることを特徴とする。
これにより、電機子のスラスト荷重を軸受全体で受けることができるので、軸受の損傷を防止できる。

（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかの回転電機を、エンジン始動用のスタータモータとして使用することを特徴とする。
スタータモータでは、エンジン駆動時に生じる電機子のスラスト荷重が軸受に加わるため、本発明の軸受を採用することにより、軸受全体で電機子のスラスト荷重を受けることができ、軸受の損傷を防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図２はスタータ１の半断面図である。
実施例１に係るスタータ１は、本発明の回転電機を適用したスタータモータ（以下、モータ２と呼ぶ）と、このモータ２の通電回路に接続されるメイン接点（図示せず）を開閉する電磁スイッチ３と、減速装置４を介してモータ２に駆動される出力軸５と、この出力軸５に支持されるピニオンギヤ６と、出力軸５の回転をピニオンギヤ６に伝達するクラッチ７等より構成される。
モータ２は、磁束を発生する界磁８と、この界磁８の内周に回転自在に配置される電機子９と、この電機子９に設けられる整流子１０と、この整流子１０に摺接するブラシ１１等より構成される直流電動機である。

界磁８は、磁気回路を形成するヨーク８ａの内周に界磁コイル８ｂ（永久磁石を用いることもできる）を配置して構成される。ヨーク８ａは、円筒形状に設けられて、一端側開口部にインロー嵌合するエンドフレーム１２と、他端側開口部にインロー嵌合するセンタケース１３との間に挟持され、エンドフレーム１２の後端側（図示右側）からスルーボルト１４をフロントハウジング１５に締め付けて固定されている。
電機子９は、電機子軸１６の一端側端部が軸受１７（後述する）を介してエンドフレーム１２の軸受け部１８に回転自在に支持され、電機子軸１６の他端側が減速装置４を介してセンタケース１３に支持されている。

電磁スイッチ３は、例えば、運転者が手動操作する始動スイッチ（図示せず）の閉操作によってバッテリから通電される励磁コイル（図示せず）と、この励磁コイルの内側を可動するプランジャ１９とを備え、励磁コイルの通電によって電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ１９が吸引されてメイン接点を閉操作する。一方、励磁コイルへの通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、プランジャ１９が図示しないリターンスプリングに押し戻されて、メイン接点を開操作する。

減速装置４は、電機子軸１６に形成された太陽歯車４ａと、以下に記載するトルクリミッタを介して回転規制される内歯歯車４ｂと、両歯車４ａ、４ｂに噛み合う遊星歯車４ｃとで構成される周知の遊星歯車減速装置である。
トルクリミッタは、摩擦力によって回転規制された回転ディスク２０を有し、この回転ディスク２０が内歯歯車４ｂに連結されている。このトルクリミッタは、回転ディスク２０の静止トルクを超える過大トルクが内歯歯車４ｂに加わると、回転ディスク２０が摩擦力に抗して滑る（回転する）ことで、内歯歯車４ｂの回転が許容されて、過大トルクを吸収する。

出力軸５は、電機子軸１６と同軸線上に配置され、一端側端部が減速装置４を介して電機子軸１６に連結され、他端側端部が軸受２１を介してフロントハウジング１５に回転自在に支持されている。
ピニオンギヤ６は、クラッチ７と一体に構成され、エンジン始動時に出力軸５上を反モータ方向（図２の左方向）へ移動して、エンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わされる。クラッチ７は、出力軸５の外周にヘリカルスプライン嵌合して、出力軸５上を移動可能に配置されると共に、シフトレバー２２を介して電磁スイッチ３のプランジャ１９に連結されている。
シフトレバー２２は、レバーホルダ２３を介して揺動可能に支持され、プランジャ１９の動き（図示左右方向への動き）をクラッチ７に伝達する。

次に、本発明に係る軸受１７について詳述する。
まず、軸受１７を支持するエンドフレーム１２について説明する。
エンドフレーム１２は、図１に示す様に、軸方向の後端面を形成するエンド壁面２４を有し、このエンド壁面２４の内側に円筒状の軸受け部１８が軸方向に直立して設けられると共に、その軸受け部１８の内側全周に段付き部２５が設けられている。この段付き部２５は、軸受１７を位置決めするためのストッパ手段として機能する。

軸受１７は、図１に示す様に、円筒形状を有する平軸受であり、軸受け部１８の内周に圧入されて、軸方向の一端面（図示右端面）が、段付き部２５の軸方向端面に当接して軸方向一端側（図示右側）への移動が規制され、軸方向の他端面が、軸受け部１８の軸方向端面より電機子９側（図示左側）へ突出して、電機子軸１６に形成される段差面１６ａに対向している。
なお、電機子軸１６には、軸受１７の内周に挿入される軸端部１６ｂが設けられ、この軸端部１６ｂの外径が、電機子軸本体の外径より小さく形成されて、電機子軸本体と軸端部１６ｂとの間に段差面１６ａが形成されている。また、電機子軸１６は、軸方向に少しだけ移動可能に支持されており、後方（図１の右方向）へ移動した時に、前記段差面１６ａが軸受１７の他端面に当接して停止する。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチの閉操作により、励磁コイルに通電されて電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ１９が吸引されて、図２の右方向へ移動する。このプランジャ１９の移動がシフトレバー２２を介してクラッチ７に伝達されると、クラッチ７がピニオンギヤ６と一体に出力軸５上を反モータ方向へ移動して、ピニオンギヤ６の端面がリングギヤの端面に当接して停止する。

一方、プランジャ１９の移動によってモータ２のメイン接点が閉じると、バッテリからモータ２に給電されて、界磁コイル８ｂに発生する電磁力を受けて電機子９に回転力が発生する。
電機子９の回転が減速装置４で減速されて出力軸５に伝達され、更に、出力軸５からクラッチ７を介してピニオンギヤ６に伝達されると、ピニオンギヤ６がリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転してリングギヤに噛み合うことにより、ピニオンギヤ６からリングギヤに回転力が伝達されて、エンジンをクランキングする。

エンジン始動後、始動スイッチが開操作されると、励磁コイルへの通電停止と共に吸引力が消滅するため、プランジャ１９がリターンスプリングに押し戻されて、図２の左方向へ移動する。その結果、モータ２のメイン接点が開いて、モータ２への給電が停止するため、電磁力の消滅によって電機子９の回転が停止する。また、エンジン始動時と逆方向（図２の左方向）にプランジャ１９が移動することで、シフトレバー２２を介してクラッチ７を引き戻す力が作用するため、ピニオンギヤ６がリングギヤから離脱して、クラッチ７と一体に出力軸５上をモータ方向へ後退する。

（実施例１の効果）
実施例１に記載したモータ２は、軸受１７の一端面がエンドフレーム１２に設けられた段付き部２５の軸方向端面に当接して、軸方向一端側への移動が規制されているので、電機子９が軸方向一端側へ移動して軸受１７に衝突した時に、軸受全体で電機子９のスラスト荷重を受けることができる。つまり、軸受全体の弾性を利用して電機子９のスラスト荷重を吸収できるので、電機子９のスラスト荷重を繰り返し受けても、軸受１７の損傷を防止できる。
また、軸受１７は、軸方向の他端面が軸受け部１８の軸方向端面より電機子９側に突出しているので、電機子９がエンドフレーム１２の軸受け部１８に衝突することはなく、軸受け部１８の損傷を防止できる。

更に、本実施例の軸受１７は、従来の軸受１１０（特許文献１に示される軸受）に設けられている鍔部１１１を廃止して、単純な円筒形状に形成できるので、コストダウンを図ることができる。また、エンドフレーム１２は、軸受１７の軸方向一端側への移動を規制するために、軸受け部１８の内側に段付き部２５を設けて、この段付き部２５の軸方向端面に軸受１７の一端面が当接している。この構成では、エンドフレーム１２の板厚（エンド壁面２４の板厚）より段付き部２５の肉厚の方が大きく設けられるため、電機子９が軸受１７に衝突した時に生じる衝撃力を段付き部２５で受けることにより、エンドフレーム１２の剛性を確保できる。

図３はモータ２の要部断面図である。
この実施例２は、図３に示す様に、軸受１７の一端面をエンドフレーム１２のエンド壁面２４に当接して軸方向の移動を規制する一例である。つまり、実施例１に記載した段付き部２５を廃止して、その分、軸受１７の全長を長くしたものである。
この構成では、軸受１７の軸方向一端側への移動を規制する上で、エンドフレーム１２に特別な位置決め手段等を設ける必要はないので、従来と同一のエンドフレーム１２を使用することが可能である。

図４はモータ２の要部断面図である。
この実施例３は、図４に示す様に、軸受１７の一端面とエンドフレーム１２のエンド壁面２４との間にスペーサ部材２６を配置した一例である。つまり、軸受１７の一端面がスペーサ部材２６の端面に当接して、軸方向への移動が規制されている。
この構成では、実施例２の場合と同様に、軸受１７の軸方向一端側への移動を規制する上で、エンドフレーム１２に特別な位置決め手段等を設ける必要はないので、従来と同一のエンドフレーム１２を使用することが可能である。
また、エンド壁面２４と軸受１７との間にスペーサ部材２６を配置するので、種類が異なる回転電機（例えば、軸受１７の長さが異なる）に対しても、スペーサ部材２６の軸方向長さを適宜に変更するだけで対応可能である。

本発明に係るモータの要部断面図である（実施例１）。 スタータの半断面図である（実施例１）。 本発明に係るモータの要部断面図である（実施例２）。 本発明に係るモータの要部断面図である（実施例３）。 従来技術に係るモータの要部断面図である。

符号の説明

２ スタータモータ（回転電機）
９ 電機子
１２ エンドフレーム
１６ 電機子軸
１６ａ 電機子軸本体と軸端部との間に形成される段差面
１６ｂ 電機子軸の軸端部
１７ 軸受
１８ 軸受け部
２５ エンドフレームの段付き部
２４ エンド壁面（エンドフレームの軸方向端面）
２６ スペーサ部材

Claims (7)

1. 電磁力を受けて電機子軸に回転力を発生する電機子と、
   円筒状の軸受け部を有し、この軸受け部の内周に配置される軸受を介して前記電機子軸の一端側端部を回転自在に支持するエンドフレームとを備える回転電機において、
   前記軸受は、円筒形状を有する平軸受であり、軸方向の一端面が、軸方向に対向する前記エンドフレームに当接して、軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載した回転電機において、
   前記エンドフレームには、前記軸受け部の内周面より径方向内側へ段付き状に突き出る段付き部が設けられ、
   前記軸受は、軸方向の一端面が前記段付き部の軸方向端面に当接して軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１に記載した回転電機において、
   前記軸受は、軸方向の一端面が前記エンドフレームの軸方向端面に当接して軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする回転電機。
4. 電磁力を受けて電機子軸に回転力を発生する電機子と、
   円筒状の軸受け部が設けられ、この軸受け部の内周に配置される軸受を介して前記電機子軸の一端側端部を回転自在に支持するエンドフレームとを備える回転電機において、
   前記軸受け部の内周には、前記エンドフレームの軸方向端面に当接する環状のスペーサ部材が配置され、
   前記軸受は、円筒形状を有する平軸受であり、軸方向の一端面が、軸方向に対向する前記スペーサ部材の端面に当接して、軸方向一端側への移動が規制されていることを特徴とする回転電機。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの回転電機において、
   前記軸受は、軸方向の他端面が前記軸受け部の軸方向端面より前記電機子側へ突出していることを特徴とする回転電機。
6. 請求項１〜５に記載した何れかの回転電機において、
   前記電機子軸は、前記軸受に支持される軸端部を有し、この軸端部の外径が電機子軸本体の外径より小さく設けられ、
   前記軸受は、軸方向の他端面が、前記電機子軸本体と前記軸端部との間に形成される段差面に当接して、前記電機子のスラスト荷重を受けることを特徴とする回転電機。
7. 請求項１〜６に記載した何れかの回転電機を、エンジン始動用のスタータモータとして使用することを特徴とする回転電機。
   

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