JP2943620B2

JP2943620B2 - スタータ

Info

Publication number: JP2943620B2
Application number: JP20183194A
Authority: JP
Inventors: 志賀　　孜; 信行林; 正昇大見; 梶野　　定義
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH0865980A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関始動用として
用いられるスタータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−１１０９３１号公報には、
アーマチャのコンミテータがアーマチャシャフトの軸方
向と略垂直な方向に形成され、このコンミテータをブラ
シによりアーマチャシャフトの軸方向に押圧するように
したフェイスコンミータ型スタータにおいて、モーター
の界磁の磁気中心をアーマチャの磁気中心よりブラシの
押圧力の方向の逆方向へずらしたフェイスコンミータ型
スタータが開示されている。この構成により、アーマチ
ャ回転時、アーマチャは常に後方（ブラシ側）の方向へ
吸引されるので、ブラシをコンミテータ側に押圧するブ
ラシスプリングによる前方（コンミテータ側）方向への
押圧力は後方への吸引力によって相殺されることにな
り、スラスト軸受けへのスラスト荷重が減少することが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
タータは、特開昭６３−１１０９３１号公報の図１に示
すように、アーマチャシャフトは両端部にて軸受けで軸
支されており、この両軸受けのコンミテータ側をリア軸
受け、反コンミテータ側をフロント軸受けとし、そし
て、前方へのスラスト荷重を負荷重、後方へのスラスト
荷重を正荷重とすると、図６に示すように、フロント軸
受けのスラスト荷重は、アーマチャ通電電流の増加に伴
って、負荷重からスラスト荷重ゼロに達し（つまり、ス
ラスト荷重とブラシスプリング圧とが釣り合った状
態）、その後、スラスト荷重ゼロが継続される。また、
リヤ軸受けのスラスト荷重は、スラスト荷重ゼロがフロ
ント軸受けのスラスト荷重曲線と重なり合うまで維持さ
れ、その後、アーマチャ通電電流の増加に伴って、即
ち、スタータへの負荷の増加に伴い、スラスト荷重ゼロ
から正荷重となる。この場合、リヤ軸受けをスラスト受
け面としている。

【０００４】このリヤ軸受けのスラスト荷重の正荷重
は、スタータへの負荷が大きい場合、例えば、外部の温
度が非常に低い場合、大きくなるので、このため、リヤ
軸受けに偏荷重が加わり、リヤ軸受けでトルクロスが発
生し、最悪の場合には、内燃機関が駆動するのに必要な
トルクを与えることができなくなる恐れがあった。そこ
で、本発明は、上記問題点を解決するためになされたも
のであり、スラスト受け面で発生する軸方向へのトルク
ロスが低減できるスタータを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１では、モータのヨーク内には界磁装置が配
設され、かつ、この界磁装置の内側にはアーマチャが配
設され、このアーマチャの整流子がアーマチャシャフト
の軸方向と略垂直方向に形成され、前記整流子をブラシ
により前記アーマチャシャフトの軸方向に押圧するよう
にしたスタータにおいて、前記モータの界磁装置の磁気
中心を前記アーマチャの磁気中心より前記ブラシの押圧
力の方向の逆方向へずらし、前記モータの界磁の磁気中
心と前記アーマチャの磁気中心とからなる軸方向の長さ
をＬ１とし、前記アーマチャのブラシ側スラスト面とこ
れに対向するスラスト受け面とからなる軸方向の長さを
Ｌ２とし、前記アーマチャの通電時における、前記アー
マチャの磁気中心と前記モータの界磁の磁気中心とから
なる軸方向の長さをＬｗとする時、Ｌ２＞Ｌ１−Ｌｗで
あることを特徴とするスタータを採用した。

【０００６】請求項２では、請求項１のスタータに対
し、前記Ｌ２間をアーマチャが移動可能に軸支されたこ
とを特徴とするスタータを採用した。

【０００７】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、モータの界磁
の磁気中心をアーマチャの磁気中心より、ブラシの押圧
力の方向の逆方向へずらし、モータの界磁の磁気中心と
アーマチャの磁気中心とからなる軸方向の長さをＬ１と
し、アーマチャのブラシ側スラスト面とこれに対向する
スラスト受け面とからなる軸方向の長さををＬ２とし、
アーマチャの通電時における、アーマチャの磁気中心と
モータの界磁の磁気中心とからなる軸方向の長さをＬｗ
とする時、Ｌ２＞Ｌ１−Ｌｗであるので、アーマチャが
通電されると、アーマチャにはモータの界磁の磁気中心
への力がアーマチャの通電電流に応じて発生し、アーマ
チャがブラシ側（後方）へ移動するが、最大でもモータ
の界磁の磁気中心に対し、アーマチャの磁気中心がブラ
シ押圧力と釣り合うＬｗまでしか移動せず、たとえ、一
時的に当接したとしても一定の低荷重しか加わらないの
で、スラスト受け面で発生する軸方向へのトルクロスが
低減できる。さらに、アーマチャがＬ２の範囲を移動す
るので、アーマチャ回転時、モータの界磁の磁気中心と
アーマチャの磁気中心とがわずかなＬｗ程度であるた
め、モータの出力効率が向上する。また、Ｌ２間をアー
マチャが移動可能に軸支されているので、さらに、トル
クロスが低減できる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明装置スタータを、図１ないし図
６に示す一実施例に基づき説明する。スタータは、エン
ジンに配設された図示されないリングギヤに噛み合う図
示されないピニオンや図示されない遊星歯車減速機構を
内包する図示されないハウジングと、モータ５００と、
図示されないマグネットスイッチを内包する図示されな
いエンドフレームとに大別される。また、スタータの内
部では、ハウジングとモータ５００との間がモータ隔壁
８００によって区画され、モータ５００とエンドフレー
ムとの間がブラシ保持部材９００によって区画されてい
る。

【０００９】（モータ５００の説明）モータ５００は、
ヨーク５０１、モータ隔壁８００、ブラシ保持部材９０
０に囲まれて構成される。モータ５００は、図１に示す
ように、アーマチャシャフト５１０、このアーマチャシ
ャフト５１０に固定されて一体に回転する電機子鉄心５
２０および電機子コイル５３０から構成されるアーマチ
ャ５４０と、アーマチャ５４０を回転させる固定磁極５
５０とから構成され、固定磁極５５０はヨーク５０１の
内周に固定される。

【００１０】（アーマチャシャフト５１０の説明）アー
マチャシャフト５１０は、遊星歯車減速機構の図示され
ないプラネットキャリアの後内部のプラネットキャリア
軸受３８０、およびブラシ保持部材９００の内周に固着
されたブラシ保持部材軸受５６４によって回転自在に支
持される。このアーマチャシャフト５１０の前端は、遊
星歯車減速機構の内側に挿通されるとともに、アーマチ
ャシャフト５１０の前端外周には遊星歯車減速機構のサ
ンギヤ３１０が形成されている。

【００１１】（電機子コイル５３０の説明）電機子コイ
ル５３０は、本実施例では複数（例えば２５本）の上層
コイルバー５３１と、この上層コイルバー５３１と同数
の下層コイルバー５３２とを用い、それぞれの上層コイ
ルバー５３１と下層コイルバー５３２とを径方向に積層
した２層巻コイルを採用する。そして、各上層コイルバ
ー５３１と各下層コイルバー５３２とを組み合わせ、各
上層コイルバー５３１の端部と各下層コイルバー５３２
の端部とを電気的に接続して環状のコイルを構成してい
る。

【００１２】（上層コイルバー５３１の説明）上層コイ
ルバー５３１は、電導性に優れた材質（例えば銅）より
なり、固定磁極５５０に対して平行に伸び、スロット５
２４の外周側に保持される上層コイル辺５３３と、この
上層コイル辺５３３の両端から内側に曲折され、アーマ
チャシャフト５１０の軸方向に対して垂直方向に伸びる
２つの上層コイル端５３４とを備える。なお、上層コイ
ル辺５３３および２つの上層コイル端５３４は、冷間鍛
造によって一体成形したものであっても、プレスによっ
てコ字状に曲折して形成したものであっても、別部品で
形成した上層コイル辺５３３と２つの上層コイル端５３
４とを溶接等の接合技術で接合して形成したものであっ
ても良い。

【００１３】（下層コイルバー５３２の説明）下層コイ
ルバー５３２は、上層コイルバー５３１と同様、電導性
に優れた材質（例えば銅）よりなり、固定磁極５５０に
対して平行に伸び、スロット５２４の内側に保持される
下層コイル辺５３６と、この下層コイル辺５３６の両端
から内側に曲折され、シャフト５１０の軸方向に対して
垂直方向に伸びる２つの下層コイル端５３７とを備え
る。なお、下層コイル辺５３６および２つの下層コイル
端５３７は、上層コイルバー５３１と同様、冷間鍛造に
よって一体成形したものであっても、プレスによってコ
字状に曲折して形成したものであっても、別部品で形成
した下層コイル辺５３６と２つの下層コイル端５３７と
を溶接等の接合技術で接合して形成したものであっても
良い。

【００１４】なお、各上層コイル端５３４と各下層コイ
ル端５３７との絶縁は、絶縁スペーサ５６０によって確
保され、各下層コイル端５３７と電機子鉄心５２０との
絶縁は、樹脂製（例えばナイロンやフェノール樹脂）の
絶縁リング５９０によって確保される。また、２つの上
層コイル端５３４の内周端部には、軸方向に伸びる上層
内部延長部５３８を備える。この上層内部延長部５３８
の内周面は、後述する下層コイルバー５３２の内端に設
けられた下層内部延長部５３９の外周に重ね合わされ、
溶接等の接合技術で電気的、且つ機械的に接続される。
また、上層内部延長部５３８の外周面は、アーマチャシ
ャフト５１０に圧入固定された固定部材５７０の外周環
状部５７１の内面に、絶縁キャップ５８０を介して当接
する。

【００１５】（ヨーク５０１の説明）ヨーク５０１は、
図４及び図５に示すように、鋼板を丸めて成形した筒状
体で、周囲には、軸方向に伸びる内周に向かって凹んだ
複数の凹溝５０２が形成されている。この凹溝５０２
は、スルーボルトを配置するとともに、ヨーク５０１の
内周において固定磁極５５０の位置決めに用いられる。

【００１６】（固定磁極５５０の説明）固定磁極５５０
は、本実施例では永久磁石を用いたもので、図４に示す
ように、複数（例えば６つ）の主磁極５５１と、この主
磁極５５１の各間に配置される極間磁極５５２とから構
成される。なお、固定磁極５５０として永久磁石の代わ
りに通電によって磁力を発生するフィールドコイルを用
いても良い。

【００１７】主磁極５５１は、上述したヨーク５０１の
凹溝５０２の内側の両端によって、位置決めがなされ、
各主磁極５５１の間に極間磁極５５２を配置した状態
で、固定磁極５５０の内周に配置される固定スリーブ５
５３によって、ヨーク５０１の内部に固定される。固定
スリーブ５５３は、非磁性体（例えば、アルミ）の薄板
を丸めて加工したもので、軸方向の両端５５４が、外径
方向に向けて折り曲げられ、固定磁極５５０がヨーク５
０１の軸方向にずれるのを防ぐ。また、固定スリーブ５
５３は、図４に示すように、固定磁極５５０の内側にお
いて突き合わされる２つの端辺５５５、５５６（第１の
端部、第２の端部）を備える。一方の端辺５５５は、軸
方向に対して傾斜した直線に設けられ、他方の端辺５５
６は、軸方向に傾斜するとともに緩やかな曲線に設けら
れている。このように、一方端辺５５５が直線、他方の
端辺５５６が曲線に設けられることにより、固定磁極５
５０の内径寸法に多少の誤差が生じても、一方の端辺５
５５と他方の端辺５５６との突き合わせ位置を軸方向に
ずらすことで、固定スリーブ５５３を外周側に曲げ、こ
の誤差を吸収する。この結果、固定スリーブ５５３の径
寸法が固定されるため、固定スリーブ５５３とヨーク５
０１との間に固定磁極５５０が強固に固定される。

【００１８】また、固定磁極５５０は、モーター５００
の界磁装置であり、この固定磁極５５０の磁気中心をア
ーマチャ５４０の磁気中心より、ブラシ９１０の押圧力
の方向の逆方向へずらしている。なお、ブラシ９１０は
アーマチャ５４０の整流子をなす上層コイル端５３４に
圧縮コイルバネ９１４（ブラシスプリング）によって押
圧されている。

【００１９】そして、図７に示すように、モータ５００
の非通電時、圧縮コイルバネ９１４（左方向に押圧）に
よって、アーマチャ５４０の固定部材５７０とモータ隔
壁８００とが当接している。この時、モータ５００の界
磁装置の磁気中心とアーマチャ５４０の磁気中心とから
なる軸方向の長さをＬ１とし、アーマチャシャフト５１
０のブラシ９１０側を軸支するブラシ保持体軸受５６４
（軸受けとも言う）を有するブラシ保持体９００（軸受
け保持部材とも言う）とこのブラシ保持体９００と対向
するとともにアーマチャ５４０の整流子をなす上層コイ
ル端５３４に当接する固定部材５７０（整流子当接部
材）とからなる軸方向の長さをＬ２としている。次に、
図８のように、モータ５００の通電時、アーマチャ５４
０はＦａなる力が発生し、モータ５００の界磁装置の磁
気中心の方向に移動し、Ｆａは圧縮コイルバネ９１４の
押圧力Ｗと釣り合う。アーマチャ５４０の固定部材５７
０とモータ隔壁とは、当接せず、かつ、アーマチャ５４
０の固定部材５７０とブラシ保持体９００とも当接しな
い。この時、モータ５００の界磁装置の磁気中心とアー
マチャ５４０の磁気中心とからなる軸方向の長さはＬ１
からＬｗに変わる。さらに、Ｌ２＞Ｌ１−Ｌｗとの関係
が成り立つ。この状態でＬ１は２ｍｍ，Ｌ２は１．５ｍ
ｍ程度である。

【００２０】なお、ここで言うモータ５００の界磁装置
の磁気中心は、固定磁極５５０の軸方向長さの中間点位
置を表し、アーマチャ５４０の磁気中心は、コアプレー
ト５２１を多数積層した軸方向長さの中間点位置を表
す。なお、ブラシ保持体９００をスラスト受け面とし、
アーマチャ５４０の固定部材５７０をスラスト面とし
た。

【００２１】以上のように構成すれば、アーマチャ５４
０の電機子コイル５３０に給電されると、アーマチャ５
４０にはモータ５００の固定磁極５５０の磁気中心への
力がアーマチャ５４０の通電電流に応じて発生し、アー
マチャ５４０がブラシ９１０側へ移動するが、最大でも
モータ５００の界磁装置の磁気中心に対し、アーマチャ
５４０の磁気中心がブラシ押圧力と釣り合うＬｗまでし
か移動せず、アーマチャ５４０のスラスト面がスラスト
受け面に当接しなければ、スラスト荷重は発生せず、た
とえば、外部よりアーマチャ５４０が振動を受け、一時
的に当接したとしても一定の低荷重しか加わらないの
で、ブラシ９１０側のブラシ保持体軸受５６４で発生す
る軸方向へのトルクロスが低減できる（図９参照）。さ
らに、アーマチャがＬ２の範囲を移動するので、アーマ
チャ回転時、モータの界磁の磁気中心とアーマチャの磁
気中心とがわずかなＬｗ程度であるため、モータの出力
効率が向上する。また、Ｌ２間をアーマチャ５４０が移
動可能に軸支されているので、さらに、トルクロスが低
減できる。

【００２２】なお、固定部材５７０は、上述したよう
に、電機子コイル５３０の端部を固定している。なお、
ブラシ保持体軸受５６４をブラシ保持体９００よりブラ
シ９１０側へ突出させてもよい。なお、上記実施例で
は、ブラシ保持体９００をスラスト受け面とし、アーマ
チャ５４０の固定部材５７０をスラスト面としたが、そ
れ以外の箇所をスラスト受け面及びスラスト面としても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明スタータの実施例１を示す側面断面図で
ある。

【図２】アーマチャの側面断面図である。

【図３】上層コイルバーの側面図である。

【図４】ヨークの正面図である。

【図５】ヨークの側面断面図である。

【図６】従来のアーマチャシャフトの両端を軸支する軸
受けのアーマチャ通電電流に対するスラスト荷重を表す
グラフである。

【図７】アーマチャ非作動時を示す概念図である。

【図８】アーマチャ作動時を示す概念図である。

【図９】本発明のアーマチャシャフトの両端を軸支する
軸受けのアーマチャ通電電流に対するスラスト荷重を表
すグラフである。

【符号の説明】

５００モータ５１０アーマチャシャフト５３４上層コイル端（整流子）５４０アーマチャ５５０固定磁極（界磁装置）５７０固定部材（スラスト面）９００ブラシ保持体（スラスト受け面）９１０ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梶野定義愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (56)参考文献特開昭63−110931（ＪＰ，Ａ) 特開平４−235（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 23/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータのヨーク内には界磁装置が配設さ
れ、かつ、この界磁装置の内側にはアーマチャが配設さ
れ、このアーマチャの整流子がアーマチャシャフトの軸
方向と略垂直方向に形成され、前記整流子をブラシによ
り前記アーマチャシャフトの軸方向に押圧するようにし
たスタータにおいて、前記モータの界磁装置の磁気中心を前記アーマチャの磁
気中心より前記ブラシの押圧力の方向の逆方向へずら
し、前記モータの界磁の磁気中心と前記アーマチャの磁
気中心とからなる軸方向の長さをＬ１とし、前記アーマ
チャのブラシ側スラスト面とこれに対向するスラスト受
け面とからなる軸方向の長さをＬ２とし、前記アーマチ
ャの通電時における、前記アーマチャの磁気中心と前記
モータの界磁の磁気中心とからなる軸方向の長さをＬｗ
とする時、Ｌ２＞Ｌ１−Ｌｗであることを特徴とするス
タータ。
【請求項２】前記Ｌ２間をアーマチャが移動可能に軸
支されたことを特徴とする請求項１記載のスタータ。