JPH08214481A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】部品点数の増大防止、回転子の小型化及び構造
の簡単化を図りつつ冷却性能を向上可能及びブラシ磨耗
粉の除去性能の向上を図る。 【構成】積層されて回転子鉄心５２０を構成する各コア
プレート５２１に開口されて互いに連通する打ち抜き穴
５２３により、回転子鉄心５２０に空気通路５２３ａが
形成される。空気通路５２３ａは、コアプレート５２１
を互いに所定角度だけ相対回転させた状態で積層するこ
とにより、空気通路５２３ａは周方向一方側へ捩じって
形成される。 【効果】回転子鉄心５２０の回転により空気通路５２３
ａに空気流が形成され、回転子鉄心５２０の冷却が良好
となる。また、ブラシ磨耗粉の吹き飛ばしに有効であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジン始動用
の始動電動機などの回転電機の回転子に関する。

【０００２】

【従来技術】日本電装公開技報８３−１３４などの従来
の始動電動機は、回転子鉄心の端面に羽根を設けて電動
機内の空気を循環させたり、又は始動電動機の内外の空
気を交換したりして始動電動機の内部冷却を行ってい
る。特開昭６４ー１６２３７号公報の始動電動機は、回
転子鉄心に軸方向に空気通路を設け、エンジンの吸気負
圧やターボチャージャーの正圧などエンジンが生み出す
正圧又は負圧の空気と大気圧との圧力差により生じる空
気流をこの空気通路に導入して回転子鉄心を冷却するこ
とを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら回転子鉄
心の端面に羽根を設けて冷却風を発生させる方法は、部
品点数の増大の他、回転子の軸方向寸法の増大を招くと
いう不具合を生じる。また、このような羽根をブラシ付
きの回転電機に用いた場合、羽根から吹き出す吹き出し
風を羽根より小径側に通常位置するブラシに直接吹きつ
けるのは困難であり、そのため、ブラシ磨耗粉をブラシ
周辺から除去しにくいという問題もあった。

【０００４】一方、上記公報のものでは、モータ外部の
圧力源とモータとを圧力パイプで連通する必要がある
他、上記圧力源の圧力の使用効率を低下させるという不
具合もあった。更に、ブラシ付きの回転電機では、ブラ
シなどの磨耗粉がエンジン等に吸引されてしまうという
不具合もあった。本発明は上記問題点に鑑みなされたも
のであり、部品点数の増大防止、回転子の小型化及び構
造の簡単化を図りつつ冷却性能を向上可能な回転電機の
回転子を提供することを、その第１の目的としている。

【０００５】また、本発明は、回転子の小型化及び構造
の簡単化を図りつつブラシ磨耗粉を良好に除去可能な回
転電機の回転子を提供することを、その第２の目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、打ち抜き
穴を有するコアプレートを積層して前記回転軸に嵌着し
てなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心に巻装されるコイ
ルとを備え、前記打ち抜き穴は互いに連通して空気通路
を形成する回転電機の回転子において、前記空気通路
は、前記各コアプレートの周方向へのずらしにより周方
向一方側へ捩じれて形成されていることを特徴とする回
転電機の回転子である。

【０００７】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記空気通路の吹き出し口が開口する前記
回転子鉄心の一端面が、前記ハウジングに支承されると
ともに前記コイルへ給電するブラシに対面することを特
徴としている。本発明の第３の構成は、上記第２の構成
において更に、前記回転子が、前記ブラシに摺接する整
流子を有することを特徴としている。

【０００８】本発明の第４の構成は、上記第３の構成に
おいて更に、前記回転電機が始動電動機であることを特
徴としている。本発明の第５の構成は、上記第３の構成
において更に、前記ハウジングが、前記回転子の前記一
端面に面するブラシ側の内部空間に連通して空気排出孔
を有し、かつ、前記回転子の他端面に面する反ブラシ側
の内部空間に連通して空気流入孔を有することを特徴と
している。

【０００９】本発明の第６の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、各前記コアプレートは複数の群に区分さ
れ、互いに隣接する任意の２つの前記群は周方向に所定
スロットピッチだけずれていることを特徴としている。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成では、積層
されて回転子鉄心を構成する各コアプレートに開口され
て互いに連通する打ち抜き穴により、回転子鉄心に空気
通路が形成される。特に本構成では、コアプレートを互
いに所定角度だけ相対回転させた状態で積層することに
より、空気通路を周方向一方側に捩じって形成してい
る。

【００１１】このようにすれば、回転子鉄心の回転によ
り空気通路に空気流が形成され、その結果、この空気通
路の吸い込み口から空気通路内に吸入された空気は加速
されて空気通路の吹き出し口から一部軸方向、大部分周
方向へ吹き出される。これにより、回転子鉄心は良好に
冷却され、また、吹き出し口から吹き出される空気流に
より吹き出し口近傍の部品も良好に冷却される。また、
本構成によれば、羽根などの付加による回転子の体格増
加を防止することができる。

【００１２】本発明の第２の構成や第３の構成では、上
記第１の構成において更に、空気通路の吹き出し口が開
口する回転子鉄心の一端面がブラシに対面するので、吹
き出し口から吹き出された空気流がブラシに衝突してブ
ラシなどを冷却するとともにブラシ磨耗粉を良好に吹き
飛ばすことができる。特に、回転軸に嵌着されるスリッ
プリング又は整流子の外径は回転子鉄心の外径よりかな
り小さいのが通常であり、通常、従来のように回転子鉄
心の端面に固定された羽根（通常は遠心羽根）では、羽
根から出た高速の吹き出し空気流をブラシに直接吹きつ
けることは困難である。本構成では、回転子鉄心の径方
向内側に空気通路を設けることができ、かつ、空気流を
軸方向及び周方向に吹き出すことができるので、上記し
たようにブラシや整流子の冷却及びブラシ磨耗粉の吹き
飛ばしが良好となる。なお、ブラシ磨耗粉が整流子表面
に堆積すると整流性が低下してしまう。

【００１３】本発明の第４の構成では、上記第３の構成
において更に、回転電機が整流子型の始動電動機であ
る。エンジン始動用の始動電動機では、回転子鉄心に巻
装されるコイル（アーマチャコイル）の大きな発熱は回
転子鉄心への放熱に大きく依存している。本構成では、
従来冷却が容易でなかった回転子鉄心の軸方向中央部を
良好に冷却でき、このアーマチャコイルの冷却向上によ
り始動電動機の耐焼損性を一層向上することができる。

【００１４】本発明の第５の構成では、上記第３の構成
において更に、ハウジングのブラシ側に空気排出孔が、
その反ブラシ側に空気流入孔が貫孔される。このように
すれば、空気流入孔から反ブラシ側のハウジング内部空
間に流入した空気は回転子鉄心の空気通路により加速さ
れてブラシ側のハウジング内部空間に吹き出し、ブラシ
などを冷却しつつブラシ磨耗粉を随伴して空気排出孔か
ら排出される。したがって、本構成では、ブラシ磨耗粉
のハウジング内への堆積を低減することができる。

【００１５】本発明の第６の構成では、上記第１の構成
において更に、各前記コアプレートは複数の群に区分さ
れ、互いに隣接する任意の２つの前記群は周方向に所定
スロットピッチだけずれていることを特徴としている。
このようにすれば、コアプレートの周方向へのずらしに
かかわらず、スロットへのコイルの嵌挿に支障は生じな
い。なお、この場合、打ち抜き穴の周方向占有角度は当
然、前記所定スロットピッチの周方向占有角度より大き
く（例えば３倍以上）される。

【００１６】本発明の第７の構成では、上記第１の構成
において更に、互いに隣接する所定枚のコアプレート
が、隣接する他の前記コアプレートに対して周方向に１
スロットピッチ未満だけ（たとえば０．１スロットピッ
チ未満）ずれており、かつ、回転子鉄心のスロットが周
方向一方側へ捩じれて形成される。このようにすれば、
スロットは周方向に捩じれて形成されるものの空気通路
内の段差が減り、空気抵抗を減少できる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）本発明の回転子の一実施例を図１及び図２
を参照して説明する。この回転子（アーマチャ）５４０
は始動電動機をなす直流電動機の電機子を構成してい
る。アーマチャ（回転子）５４０は、図１又は図３に示
すように、アーマチャシャフト（回転軸）５１０と、ア
ーマチャシャフト５１０に嵌着されたアーマチャコア
（回転子鉄心）５２０及びコンミテータ（整流子）５１
とを有している。アーマチャコア５２０はコアプレート
５２１を多数積層して形成され、コアプレート５２１の
穴５２２にはアーマチャシャフト５１０が圧入固定され
ている。コアプレート５２１は薄い鋼板をプレス加工に
よって打ち抜いて形成されており、コアプレート５２１
の内径側（穴５２２の周囲）には、コアプレート５２１
の位置決め並びに軽量化を図るための打ち抜き穴５２３
が周方向等間隔に複数（例えば５個）形成されている。
コアプレート５２１の外周にはアーマチャコイル５３０
を収納する複数（例えば２５個）のスロット５２４が形
成され、コアプレート５２１の外周端部には各スロット
５２４に隣接してティース５２４ａが形成されている。
ティース５２４ａの外周端には、スロット５２４内にア
ーマチャコイル５３０を収納後、アーマチャコイル５３
０の離脱を防止するためにスロット５２４の開口側に押
し倒される固定爪５２５が形成されている。

【００１８】アーマチャコア５２０について更に詳細に
説明する。コアプレート５２１を積層する際、コアプレ
ート５２１は１枚ずつ、または複数枚ずつ１スロットピ
ッチだけ周方向一方側へ順次にずらせて積層される。こ
のようにすると、打ち抜き穴５２３の連通によりアーマ
チャコア５２０内に形成される空気通路５２３ａが、ス
ロット５２４の形状に変更を加えることなく周方向一方
側へ捩じられる。アーマチャ前端部５４０ａにおける空
気通路５２３ａの開口は空気流入口５２３ｂであり、ア
ーマチャ後端部５４０ｂにおける空気通路５２３ａの開
口は空気吹き出し口５２３ｃである。コアプレート５２
１をずらす方向は、空気吹き出し口５２３ｃが空気流入
口５２３ｂに対して回転方向７の反対方向へねじれるよ
うになされる。これにより、コア５２０の回転時に、空
気流入口５２３ｂから空気吹き出し口５２３ｃへ空気流
が形成される。

【００１９】図３に示される９１０はブラシであり、ブ
ラシ９１０は、図示されない保持器並びに図示されない
ボルトによってリヤブラケット７００に固定されてい
る。５６４はアーマチャシャフト５１０の後端を支承す
る軸受であり、軸受５６４はリヤブラケット７００の凹
部に嵌合されている。５０１はヨーク、５５０はこのヨ
ーク５０１の内周面に配置された界磁磁極である。ヨー
ク５０１の一端面はリヤブラケット７００に嵌着され、
その他端面は減速機構３００を包含したセンタブラケッ
ト８１に固定されている。また、電動機５００の一部を
なすヨーク５０１はセンタブラケット８１から隔壁８０
０によって区画されている。

【００２０】アーマチャシャフト５１０の前端部は減速
機構３００に連結されている。２２１は出力軸２２０の
外周部に形成されたヘリカルスプラインで一方向クラッ
チ３５０が前後方向へ摺動可能なようにスプライン嵌合
されている。２５０は一方向クラッチ３５０に結合され
ているピニオン２００の軸方向移動量を規制するピニオ
ン係止リング、４４０は出力軸２２０を支承する軸受
で、ハウジング４００の前部に形成された孔部の内周面
に嵌着されている。２１は樹脂成形されたレバーで、一
端がマグネットスイッチ６００のプランジャ６１０に、
他端が一方向クラッチ３５０の後部に接続されている。
６３はマグネットスイッチ６００とブラシ９１０とを接
続するリードワイヤで、そのマグネットスイッチ６００
側の端部はナット６２によってキャップ６１に固定され
ている。７２はリヤブラケット７００に嵌合された換気
パイプでリヤブラケット７００の換気孔７１を通じてリ
ヤブラケット７００内部に連通している。

【００２１】（作動）図示しないキースイッチをオンす
ることによりマグネットスイッチ６００に通電すると、
リードワイヤ６３を通してブラシ９１０に電圧が印加さ
れ、アーマチャ５４０が回転する。アーマチャ５４０の
回転は減速機構３００により減速され一方向クラッチ３
５０に伝達される。一方、マグネットスイッチ６００の
通電によりプランジャ６１０が図３右方向に移動し、レ
バー２１を介して一方向クラッチが図３左方向に移動
し、結合されているピニオン２００は図３左方向に移動
し、図示しないエンジンのリングギヤと噛み合う。

【００２２】（効果）摺動するブラシ９１０やコンミテ
ータ５１から摩耗粉が発生し、アーマチャ５４０等から
熱が発生する。従来の始動電動機ではモータ５００内の
空気の流れは発生した熱により熱せられた膨張空気が、
換気孔７１を通って始動電動機外部へ放出され、この流
れに摩耗粉が乗って排出されるのみであった。

【００２３】本実施例ではアーマチャ５４０の回転中に
コアプレート５２１に設けられた打ち抜き穴５２３が形
成するアーマチャシャフト５１０周りの捻られた空気通
路５２３ａによりアーマチャ５４０が送風機を構成す
る。すなわち、アーマチャ５４０の回転によってアーマ
チャ前端部５４０ａに生じた吸引力により、ヨーク５０
１とセンターブラケット８１との隙間、図示されないヨ
ーク５０１の前端部の換気孔、図示されないセンターブ
ラケット８１の換気孔から外部の空気がアーマチャコア
５２０の前側に吸入され、この空気がアーマチャ５４０
内部の捻られた空気通路５２３ａによってアーマチャ後
端部５４０ｂの方向に送られる。この空気はブラシ９１
０やコンミテータ５１の摩耗粉を吹き飛ばしつつ換気孔
７１または図示されないヨーク５０１後端部の換気孔よ
り始動電動機外部に排出される。この結果、摩耗粉がア
ーマチャ５４０やヨーク５０１、リヤブラケット７００
の軸受５６４等に堆積することがなくなり、リークの危
険や、軸受５６４の摺動不良が確実に解消される。

【００２４】ブラシ９１０とコンミテータ５１との摺接
による摩擦熱も、アーマチャ５４０のコイル５３０の径
方向内側を通ってブラシ９１０とコンミテータ５１の接
触部へ向けて空気が流れることになり、良好に冷却され
る。また、ブラシ９１０とコンミテータ５１の接触部で
発生した熱はコイル５３０を通じてアーマチャ５４０全
体を加熱するが、コアプレート５２１の打ち抜き穴５２
３の内周面から加速空気流に良好に放熱される。

【００２５】上記した実施例では、互いに隣接するコア
プレート５２１を隣接する他のコアプレート５２１に対
して周方向に１スロットピッチ（スロット数を２５とす
れば、１４．４度）ずらせたものであるが、例えば３度
といった小角度ずらせてもよい。このようにすれば、ス
ロットも周方向に捩じれるが、それに合わせてアーマチ
ャコイルを巻装すればよい。

【００２６】またコアプレート５２１の打ち抜き穴５２
３の形状、数などを変更しなくても、積層するときのず
らし方で送風する空気の量を容易に調整できる。これよ
り同じコアプレート５２１を用い積層枚数を増減させて
トルク設定の異なるアーマチャ等、発熱量、摩耗粉の発
生状況が変化しても、対応できる。 （実施例２）他の実施例を図４を参照して説明する。但
し、他実施例と共通機能を有する構成要素には同一符号
が付される。

【００２７】この実施例は、図１に示す打ち抜き穴５２
３を扇状断面としたものであるが、その他の断面形状も
当然可能である。 （実施例３）他の実施例を図５、図６を参照して説明す
る。但し、他実施例と共通機能を有する構成要素には同
一符号が付される。

【００２８】この実施例のモータは、実施例１におい
て、アーマチャコア５２０のリヤ側端面に沿って小径側
へ延設されたアーマチャコイル５３０のコイルエンド部
５３０ａを整流子片として用いる円板状整流子兼用コイ
ルエンド部付きの始動電動機であり、ブラシ９１０はコ
イルエンド部５３０ａに向けて軸方向に押し付けられて
いる。

【００２９】この円板状整流子兼用コイルエンド部５３
０ａについて更に説明する。コイルエンド部５３０ａ
は、符号を付さない樹脂板の両面に個別に接着された所
定枚数の内側導体５３４及び所定枚数の外側導体群５３
５からなる。各内側導体５３４は、互いに渦巻き円盤状
に配設されるとともにそれぞれ渦巻き状隙間で分離さ
れ、アーマチャコア５２０の端面と所定の隙間を挟んで
配設されている。各外側導体５３５は、互いに渦巻き円
盤状に配設されるとともにそれぞれ渦巻き状隙間で分離
され、その表面はブラシ９１０に摺接している。各内側
導体５３４の径方向外端はスロット内のアーマチャコア
５２０の下側導体の端部に個別に接続され、各外側導体
５３５の径方向外端はスロット内のアーマチャコア５２
０の上側導体の端部に個別に接続されている。そして、
各内側導体５３４の径方向内端と各外側導体５３５の径
方向内端は個別に溶接されて、コイルエンド部５３０ａ
を構成している。

【００３０】このタイプのアーマチャ５２０では、互い
に隣接する外側導体５３５の間の渦巻き状の隙間５３６
が、一種の遠心ファンの空気通路となり、この隙間５３
６により加速された冷却風が遠心方向に流れることにな
る。したがって、本実施例では、空気通路５２３ａによ
りアーマチャコア５２０のブラシ側の端面に吹き出され
た空気流は、内外側導体５３４、５３５の径方向内側を
通じて外側導体５３５の軸方向外側へ誘導され、その
後、上記した隙間５３６を通じて遠心方向に送られ、ブ
ラシ９１０や整流子片をなす外側導体５３５を冷却する
とともにブラシ磨耗粉を良好に吹き飛ばすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転電機の回転子の一実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１のコアプレート５２１を示す正面図であ
る。

【図３】図１の回転電機を始動電動機として用いるスタ
ータの軸方向断面図である。

【図４】図２のコアプレート５２１の変形実施例を示す
正面図である。

【図５】図３のスタータの他の実施例を示す軸方向断面
図である。

【図６】図５の回転電機の回転子を拡大図示した斜視図
である。

【符号の説明】

５１はコンミテータ（整流子）、５１０はアーマチャシ
ャフト（回転軸）、５２０はアーマチャコア（回転子鉄
心）、５２１はコアプレート、５２３は打ち抜き穴、５
２３ａは空気通路、５２３ｂは空気流入口、５２３ｃは
空気吹き出し口、５２４はスロット、５４０は回転子
（アーマチャ）、９１０はブラシ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに回転自在に支持される回転軸
   と、打ち抜き穴を有するコアプレートを積層して前記回
   転軸に嵌着してなる回転子鉄心と、前記回転子鉄心に巻
   装されるコイルとを備え、前記打ち抜き穴は互いに連通
   して空気通路を形成する回転電機の回転子において、 前記空気通路は、前記各コアプレートの周方向へのずら
   しにより周方向一方側へ捩じれて形成されていることを
   特徴とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】前記空気通路の吹き出し口が開口する前記
   回転子鉄心の一端面は、前記ハウジングに支承されると
   ともに前記コイルへ給電するブラシに対面する請求項１
   記載の回転電機の回転子。
3. 【請求項３】前記回転子は前記ブラシに摺接する整流子
   を有する請求項２記載の回転電機の回転子。
4. 【請求項４】前記回転電機は始動電動機である請求項３
   記載の回転電機の回転子。
5. 【請求項５】前記ハウジングは、前記回転子の前記一端
   面に面するブラシ側の内部空間に連通して空気排出孔を
   有し、かつ、前記回転子の他端面に面する反ブラシ側の
   内部空間に連通して空気流入孔を有する請求項３記載の
   回転電機の回転子。
6. 【請求項６】各前記コアプレートは複数の群に区分さ
   れ、互いに隣接する任意の２つの前記群は周方向に所定
   スロットピッチだけずれている請求項１記載の回転電機
   の回転子。
7. 【請求項７】互いに隣接する所定枚の前記コアプレート
   は隣接する他の前記コアプレートに対して周方向に１ス
   ロットピッチ未満だけずれており、かつ、前記回転子鉄
   心のスロットは周方向一方側へ捩じれて形成されている
   請求項１記載の回転電機の回転子。