JP7118215B1 - Starter - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化とコスト増大を伴うことなく、電源の高電圧化に対応できるスタータを提供する。【解決手段】内燃機関を始動させるスタータで会って、複数の界磁コイル単体を組合わせて構成した界磁コイル(2a)と電機子(2c)とが、電気的に直列に接続された直流直巻モータを備え、界磁コイル(2a)は、電機子(2c)と電源(5)の正極端子との間に配置され、界磁コイル(2a)の合成抵抗をRf[Ω]、電機子(2c)の電機子抵抗をRa[Ω]、電源(5)の出力電圧をVb[V]としたとき、[Vb×Ra/(Rf+Ra)≦12] の関係が成り立つように構成されている。【選択図】図2Kind Code: A1 A starter capable of coping with a higher voltage power supply without enlarging the size and increasing the cost is provided. A field coil (2a) and an armature (2c), which are formed by combining a plurality of single field coils and are met by a starter for starting an internal combustion engine, are electrically connected in series to direct current. A field coil (2a) is arranged between an armature (2c) and a positive terminal of a power supply (5). When the armature resistance of the armature (2c) is Ra [Ω] and the output voltage of the power supply (5) is Vb [V], the relationship [Vb×Ra/(Rf+Ra)≦12] holds. there is [Selection drawing] Fig. 2
Description
本願は、スタータに関するものである。 The present application relates to starters.
近年、自動車などの車両において、バッテリなどの電源の高電圧化、たとえば48[V]電源化が進められている。この電源の高電圧化は、電源を従来の12[V]電源より高電圧にすることで、多くの車載電装品の高出力化、小電流化による損失低減、発電効率の向上などが図れること、および、万一接触したとしても人体に致命的な影響を及ぼす程の高電圧ではないことから、人体に対する保護対策に要するコストの増加を抑制できることが主な理由である。 2. Description of the Related Art In recent years, in vehicles such as automobiles, power sources such as batteries have been increasing in voltage, for example, 48 [V] power sources. By increasing the voltage of the power supply to a higher voltage than the conventional 12[V] power supply, it is possible to increase the output of many in-vehicle electrical components, reduce losses by reducing current, and improve power generation efficiency. , and because the voltage is not so high as to have a fatal effect on the human body even if it should come into contact, the main reason is that the increase in the cost required for protective measures for the human body can be suppressed.
しかしながら、48[V]電源に対応していない一部車載電装品のために従来の12[V]電圧の電源も併載される場合が多く、内燃機関を始動させるためのスタータも従来電圧で動作する電装品の一つである場合が多い。一つの車両に電圧の異なる2系統の回路を持つことは、部品点数の増加を招き、コスト面で不利である。 However, since some in-vehicle electrical equipment does not support the 48[V] power supply, the conventional 12[V] voltage power supply is often installed together, and the starter for starting the internal combustion engine also operates at the conventional voltage. It is often one of the electrical components to be used. Having two circuits with different voltages in one vehicle increases the number of parts and is disadvantageous in terms of cost.
これに対し、たとえば特許文献1に開示されている車両では、電源は高電圧のもののみとして低電圧電源を廃し、コスト低減を図るようにしている。低電圧電源に対応したスタータへの電力供給時には、PWM(Pulse Width Modulation)制御によって12[V]に降圧させることで電源の共用化を実現している。
On the other hand, in the vehicle disclosed in
一方、スタータを48[V]電源に対応させる例として、特許文献2に開示された技術では、電機子コイルの巻き数を、12[V]電源用スタータに対して4倍とすることで、電気抵抗を4倍、電流量を1/4とし、電機子コイルの巻き数と電流量の積で決まるモータ出力を12[V]電源用スタータと同等としている。
On the other hand, as an example of making the starter compatible with a 48 [V] power supply, in the technology disclosed in
特許文献1に開示された従来の装置の場合、降圧用の回路が別途必要となる。特に、スタータは車載電装品の中で最も大きな電流を必要とするので、その回路も大電流に耐え得るものが必要となるのでコストがかさみ、低電圧電源廃止のメリットが薄れてしまうという課題があった。したがって、スタータを48[V]電源に対応させるのが望ましいといえる。
In the case of the conventional device disclosed in
しかし、特許文献2に開示された従来の装置のように電機子コイルの巻き数を増大させることは、設計、製造の両面において難易度が高く、電機子のサイズアップが必要となり、これに合わせてスタータ自体の大型化が必要となる。また、電機子抵抗を大きくすると、正極側ブラシと負極側ブラシとの電位差が大きくなるため、整流時に火花放電が生じてブラシ、電機子などに損傷を与える可能性が高くなり、その対策をブラシあるいは整流子に織り込む必要があり、結果としてコスト増となる、などの課題があった。
However, increasing the number of turns of the armature coil as in the conventional device disclosed in
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、大型化とコスト増大を伴うことなく、電源の高電圧化に対応できるスタータを提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-described problems, and an object of the present application is to provide a starter that can cope with the increase in voltage of the power supply without enlarging the size and increasing the cost.
本願に開示されるスタータは、
出力電圧が30[V]以上の電源により付勢されて回転力を発生するモータと、前記モータの回転力をエンジンに伝達して始動させる機構部と、を有するスタータであって、
前記モータは、複数の界磁コイル単体を組合わせて構成した界磁コイルと電機子とが、電気的に直列に接続された直流直巻モータであり、
前記界磁コイルは、前記電機子と前記電源の正極端子との間に配置されており、
前記界磁コイルの合成抵抗をRf[Ω]、前記電機子の電機子抵抗をRa[Ω]、前記電源の出力電圧をVb[V]としたとき、[Vb×Ra/(Rf+Ra)≦12] の関係が成り立つようにしたものである。
The starter disclosed in the present application is
A starter having a motor that is energized by a power supply with an output voltage of 30 [V] or more to generate a rotational force, and a mechanism that transmits the rotational force of the motor to an engine to start the engine,
The motor is a DC series-wound motor in which a field coil and an armature are electrically connected in series.
The field coil is arranged between the armature and a positive terminal of the power supply,
When the combined resistance of the field coil is Rf [Ω], the armature resistance of the armature is Ra [Ω], and the output voltage of the power supply is Vb [V], [Vb×Ra/(Rf+Ra)≦12 ] is made to hold.
本願に開示されるスタータによれば、大型化とコスト増大を伴うことなく、電源の高電圧化に対応できるスタータが得られる。 According to the starter disclosed in the present application, it is possible to obtain a starter that can cope with the increase in voltage of the power supply without enlarging the size and increasing the cost.
実施の形態1.
以下、実施の形態1によるスタータについて説明する。図1は、実施の形態1によるスタータの断面図、図2は、実施の形態1によるスタータの電気回路図である。図1、図2において、車両の内燃機関を始動させるスタータ1は、回転力を発生するモータ2と、モータ2の回転力をエンジンのリングギヤ3に伝達する機構部4と、電源としてのバッテリ5からモータ2への電力供給をオン/オフし、かつ機構部4を動作させる電磁スイッチ6と、を備えている。バッテリ5の出力電圧は48[V]である。
The starter according to
エンジン(図示せず)を始動する際は、イグニッションスイッチ61を閉じることで電磁スイッチ6が作動し、機構部4のピニオン4aをリングギヤ3の方向に押し出してリングギヤ3に結合させるとともに、バッテリ5からモータ2への電力供給経路を形成する。すなわち、イグニッションスイッチ61をオンにすると、バッテリ5からの電流は、まず電磁スイッチ6のメインコイル62を介してモータ2の界磁コイル2aを通り、正極側ブラシ2bから回転子を構成する電機子2cを経て、負極側ブラシ2dに至り、さらにスタータ1の筐体、エンジンの筐体等を経て、バッテリ5のアース端子に流れる。これによりモータ2に回転力が発生し、その回転力が機構部4のピニオン4aを介してリングギヤ3に伝達されることで、エンジンが始動する。
When the engine (not shown) is started, closing the
また、イグニッションスイッチ61が閉じられることで、同時に、電磁スイッチ6の補助コイル63にもバッテリ5からの電流が流れ、電磁スイッチ6の接点64は閉じた状態で自己保持される。これによりイグニッションスイッチ61がオフとなっても、モータ2は回転を続け、エンジンを始動させる。エンジンが始動すると、周知のように機構部4のピニオン4aは元の位置に引き戻され、リングギヤ3との結合が外されるとともに、電磁スイッチ6の接点64がオフとされ、モータ2は停止する。
At the same time, when the
スタータ1を搭載する車両における電気回路のうち、スタータ1に関連する部位を図2に示す。モータ2は、界磁コイル2aと電機子2cが直列に配置された、いわゆる直流直巻モータであり、界磁コイル2aは、電機子2cとバッテリ5の正極端子との間に配置されている。
FIG. 2 shows the parts related to the
界磁コイル2aは、極数の数だけ必要であり、一般的に4個以上の偶数個であるが、これらの少なくとも一部を直列に接続すれば、界磁コイル2aの電気抵抗を大きくすることが容易となる。図2においては、界磁コイル2aは、複数の界磁コイル単体を組合わせて構成されており、図1においても明示していないが、実施の形態1においては、4極のモータ2を使用しており、4個の界磁コイル単体を備えている。そして、2個の界磁コイル単体を直列に接続した2個の界磁コイル直列体を設け、これらの2個の界磁コイル直列体を、並列接続して界磁コイル2aが構成されている。
The number of
これにより、界磁極に永久磁石を用いる場合、あるいは界磁コイルと電機子を並列に配置する場合に比べて、モータ2の電気抵抗を大きくすることが容易となる。電機子コイルの巻き数とモータ電流を従来の12[V]の電源に合わせることで、モータ出力を従来の12[V]の電源に対応させたスタータと同等に設定することも可能となる。
This makes it easier to increase the electrical resistance of the
また、仮に界磁コイル2aの合成抵抗Rf[Ω]を電機子抵抗Ra[Ω]の3倍以上とすれば、正極側ブラシ2bの電位は12[V]以下となり、12[V]の電源に対応させたスタータの電機子をそのまま48[V]の電源用のスタータとして使用して、部品の共通化によるコスト低減を図ることが可能となる。
Also, if the combined resistance Rf [Ω] of the
さらに、界磁コイル2aの合成抵抗Rf[Ω]と電機子抵抗Raとの比率[Rf/Ra]を大きくすることで、正極側ブラシ2bの電位を下げることができる。負極側ブラシ2dの電位は0[V]で変わらないので、整流子片間の電位差が小さくなり、火花放電が生じ難くなる。
Furthermore, by increasing the ratio [Rf/Ra] of the combined resistance Rf [Ω] of the
以上述べた実施の形態1によるスタータでは、電源としてのバッテリ5の出力電圧を48[V]としたが、実際にはバッテリ5の状態によってその出力電圧の値は変動する。バッテリ5の充電不足によっては30[V]近くに低下する可能性もあるし、大容量バッテリの満充電時には60[V]近くにも達する場合がある。これはバッテリ5の種類の選択、あるいは充電制御方法の相違などによるため、車両の仕様を考慮した実際のバッテリ5の出力電圧に応じて、界磁コイル2aの合成抵抗Rf[Ω]と電機子抵抗Ra[Ω]との比率[Rf/Ra]を設定すればよい。
In the starter according to
ここで、電源としてのバッテリ5の出力電圧をVb[V]、正極側ブラシ2bの電位をVp[V]としたとき、[Vp=Vb×Ra/(Rf+Ra)]となる。したがって、仮に電源としてのバッテリ5の出力電圧が60[V]に達しても、正極側ブラシ2bの電位を12[V]以下に抑えるのであれば、[60×Ra/(Rf+Ra)≦12]とし、これを解くと[Rf≧4Ra]となり、界磁コイル2aの合成抵抗Rfを電機子抵抗Raの4倍以上に設定すればよいことになる。
Here, when the output voltage of the battery 5 as a power source is Vb [V] and the potential of the positive
本願は、例示的な実施の形態を記載しているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。 Although this application describes exemplary embodiments, the various features, aspects, and functions described in the embodiments are not limited to application of particular embodiments, alone or Various combinations are applicable to the embodiments. Therefore, countless modifications not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed in the present application. For example, the modification, addition, or omission of at least one component shall be included.
1 スタータ、2 モータ、2a 界磁コイル、2b 正極側ブラシ、2c 電機子、2d 負極側ブラシ、3 リングギヤ、4 機構部、4a ピニオン、5 バッテリ、6 電磁スイッチ、61 イグニッションスイッチ、62 メインコイル、63 補助コイル
Claims (3)
前記モータは、複数の界磁コイル単体を組合わせて構成した界磁コイルと、電機子と、が電気的に直列に接続された直流直巻モータであり、
前記界磁コイルは、前記電機子と前記電源の正極端子との間に配置されており、
前記界磁コイルの合成抵抗をRf[Ω]、前記電機子の電機子抵抗をRa[Ω]、前記電源の出力電圧をVb[V]としたとき、[Vb×Ra/(Rf+Ra)≦12] の関係が成り立つように構成されている、
ことを特徴とするスタータ。 A starter having a motor that is energized by a power supply with an output voltage of 30 [V] or more to generate a rotational force, and a mechanism that transmits the rotational force of the motor to an engine to start the engine,
The motor is a DC series-wound motor in which a field coil configured by combining a plurality of single field coils and an armature are electrically connected in series,
The field coil is arranged between the armature and a positive terminal of the power supply,
When the combined resistance of the field coil is Rf [Ω], the armature resistance of the armature is Ra [Ω], and the output voltage of the power supply is Vb [V], [Vb×Ra/(Rf+Ra)≦12 ] is configured so that the relationship of
A starter characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のスタータ。 The field coil includes a field coil series body in which at least two field coil units are connected in series.
The starter according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項2に記載のスタータ。 The field coil comprises a plurality of field coil series bodies connected in parallel,
The starter according to claim 2, characterized in that:
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JPH0633853A (en) * | 1992-07-16 | 1994-02-08 | Hitachi Ltd | Starter |
JP2007146796A (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Denso Corp | Starter motor |
JP2019065791A (en) * | 2017-10-03 | 2019-04-25 | 三菱電機株式会社 | Starting device for engine |
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