JPH0898462A - 内燃機関始動用電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】体格の大型化を回避しつつ最高温度を低減可能
な内燃機関始動用電動機を提供する。 【構成】電機子鉄心５の外周面に近接して対面する部分
円筒面を有する電機子鉄心対面受熱体７を、界磁極２１
〜２４間の隙間に配置する。この電機子鉄心対面受熱体
７は、非透磁性で良熱伝導性を有するので、電機子鉄心
５の外周面及びそこに巻装された電機子コイル６を良好
に冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関始動用電動機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関始動用電動機（いわゆる
スタータモータ）へ通電される始動電流は１００Ａ以上
といった大電流になってきており、その結果、その二乗
に比例する発熱が電機子鉄心の外周面に巻装された電機
子コイルに生じている。このために、従来では、電機子
コイルの大径化によりその発熱による各部温度上昇を許
容レベル以下としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な電機子コイルの大径化は、電機子及び全体の体格が大
型化するという問題があった。本発明は上記問題点に鑑
みなされたものであり、体格の大型化を回避しつつ最高
温度を低減可能な内燃機関始動用電動機を提供すること
を、その目的としている。

【０００４】

【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に嵌着される
電機子鉄心と、前記電機子鉄心に巻装される電機子コイ
ルと、前記電機子鉄心の外周面に囲みつつ互いに周方向
へ所定間隔を隔てて前記ハウジングの内周面に配設され
る複数対の界磁極とを備える内燃機関始動用電動機にお
いて、前記電機子鉄心の外周面に近接する部分円筒面を
有するとともに各界磁極間の隙間に位置して前記界磁極
の側面又は前記ハウジングの内周面に固定される非透磁
性で良熱伝導性の電機子鉄心対面受熱体を備えることを
特徴としている。

【０００５】本発明の第１の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記電機子鉄心対面受熱体が隣接する界磁
鉄心により挟持されることを特徴としている。

【０００６】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成では、電機
子鉄心の外周面に近接して対面する部分円筒面を有する
電機子鉄心対面受熱体を、界磁極間の隙間に配置する。
この電機子鉄心対面受熱体は、非透磁性で良熱伝導性を
有するので、電機子鉄心の外周面及びそこに巻装された
電機子コイルを良好に冷却することができる。

【０００７】すなわち、始動時において、電機子鉄心の
回転は比較的低速であり、電機子鉄心の外周面部で銅損
や鉄損により生じた熱は、電機子鉄心（電機子コイルも
含むものとする）の外周面から、放射や又は空気を通じ
ての伝熱や対流により界磁極の界磁鉄心に伝達され、界
磁鉄心からハウジング（ヨーク）に伝達される。更に、
本構成では、界磁極間の隙間において、電機子鉄心の外
周面が電機子鉄心対面受熱体に近接した状態で対面して
いる。したがって、界磁極間の隙間においては、電機子
鉄心の外周面と電機子鉄心対面受熱体との間の空気層が
薄く、空気層の伝熱や対流における熱抵抗が小さいの
で、電機子鉄心の外周面の熱は薄い空気を通じての伝熱
や対流により電機子鉄心対面受熱体に良好に伝達され
る。

【０００８】なお、上記空気層自体が薄いのでその伝熱
抵抗が小さいのは当然であるが、特に、電機子鉄心対面
受熱体の存在により電機子鉄心の外周面に接して連れ回
りする空気境界層の厚さが薄くなり、伝熱熱抵抗や対流
熱抵抗の低減に更に有効である。また、電機子鉄心対面
受熱体は非透磁性であり、界磁束の漏れが生じることが
ない。また、電機子鉄心対面受熱体は例えば銅、アルミ
ニウム、非透磁性ステンレス、金属酸化物（あとえばア
ルミナ）、金属粉含有の樹脂成形体など、良好な熱伝導
性を有するので、電機子鉄心の外周面の放熱を促進する
ことができる。

【０００９】本発明の第２の構成では、上記第１の構成
において更に、電機子鉄心対面受熱体が隣接する一対の
界磁鉄心により挟持される。このようにすれば、電機子
鉄心の外周面から受熱した電機子鉄心対面受熱体は熱容
量及び熱抵抗が小さい界磁鉄心に速やかに放熱すること
ができ、電機子鉄心対面受熱体の温度上昇を抑止するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）本発明のスタータモータの模式径方向断面
を図１に示す。軟鉄からなる円筒形状のハウジング（ヨ
ーク）１の内周面１０には４個の界磁鉄心２１〜２４が
互いに周方向へ９０度離れて固定されており、各界磁鉄
心２１〜２４にはそれぞれ界磁コイル３が巻装されてい
る。界磁鉄心２１〜２４は、基端面がハウジング１の内
周面に固定されて求心方向へ突設される柱部と、この柱
部の周方向に面する側面の内端部から周方向へ延設され
る円筒状の翼部とを有しており、この構造は周知の構造
である。

【００１１】一方、ハウジング１の図示しない端面部
（通常ブラケット又はエンドフレームとも呼ばれる）に
設けられた軸受け（図示せず）は回転軸４を回転自在に
支持しており、回転軸４には電機子鉄心５が嵌着されて
いる。電機子鉄心５の外周面部には電機子コイル６が巻
装されたスロット５１が略軸方向に凹設されている。電
機子鉄心５及び界磁鉄心２１〜２４も軟鉄を素材として
作製されている。

【００１２】界磁鉄心２１〜２４の内径側の先端面は電
機子鉄心４の外周面に小距離を隔てて対面している。更
に、本実施例では、各界磁鉄心２１〜２４の間の隙間
に、アルミニウムからなる電機子鉄心対面受熱体７が介
設されている。この電機子鉄心対面受熱体７は、円筒を
軸方向に割った部分円筒体形状を有し、隣接する界磁鉄
心２１〜２４の周方向に対向する上記翼部の側面間に挟
持、接着されている。そして、電機子鉄心対面受熱体７
の内側部分円筒面は小距離を隔てて電機子鉄心５の外周
面に対面している。

【００１３】（作動）いま、このスタータモータを始動
するために、界磁コイル３及び電機子コイル６に通電す
ると、界磁鉄心２１〜２４が磁化され、電磁作用により
電機子鉄心５が回転する。この時、電機子コイル６の抵
抗損失により電機子鉄心５の外周面部が最も高温とな
り、この外周面部から放射方向に放熱が行われる。

【００１４】この時の熱流束の状態を図２に示す。電機
子鉄心５の外周面部の熱の一部は、電機子鉄心５の外周
面と界磁鉄心２１〜２４の内周面との間の薄い空気層
（空気境界層）を介して伝熱及び対流により、及び直接
の放射により良好に界磁鉄心２１〜２４に伝達される。
また、電機子鉄心５の外周面部の熱の他の一部は、電機
子鉄心対面受熱体７の内周面と電機子鉄心５の外周面と
の間の薄い空気層（空気境界層）を介して伝熱及び対流
により、及び直接の放射により良好に電機子鉄心対面受
熱体７に伝達され、更に電機子鉄心対面受熱体７から各
界磁鉄心２１〜２４の翼部の側面を通じて各界磁鉄心２
１〜２４に伝達される。

【００１５】更に、電機子鉄心５の外周面部の熱により
温められた電機子鉄心５の外周面部近傍の空気は電機子
鉄心５の外周面と連れ回りしつつ軸方向に流出し、これ
により外部に放熱される。以上説明したように本実施例
においては、電機子鉄心対面受熱体７の存在により電機
子鉄心５の外周面部から、電機子鉄心５の外周面と電機
子鉄心対面受熱体７との間の薄い空気層、更には電機子
鉄心対面受熱体７を通じて界磁鉄心２１〜２４の側面に
放熱を行うことができるので、最も熱的に過酷な電機子
鉄心５の外周面部の温度上昇を良好に抑止することがで
きる。

【００１６】なお、上記した薄い空気層においても電機
子鉄心５の外周面部に対して相対速度が小さい空気境界
層が形成されるものの、電機子鉄心対面受熱体７が無い
場合よりその厚さは薄く、この薄い空気層の等価的な熱
抵抗は電機子鉄心対面受熱体７が存在しない場合に比較
して格段に小さくなる。実験によれば、通常の自動車用
スタータモータにおいて、アルミニウムを素材とする電
機子鉄心対面受熱体７を装着したところ、電機子鉄心５
の外周面部の最高温度を摂氏約２０度、低下させること
ができた。

【００１７】（変形態様）上記実施例では、電機子鉄心
対面受熱体７は界磁鉄心２１〜２４の翼部の周方向側面
に当接して放熱したが、電機子鉄心対面受熱体７の外径
面から放熱通路をなす軸部を遠心方向へ延設し、直接、
ハウジング１の内周面に当接させて放熱することもでき
る。

【００１８】また、電機子鉄心対面受熱体７と界磁鉄心
２１〜２４の翼部の周方向側面との間に弾性金属材を介
設して、両者の間に接着剤を塗布することを回避するこ
ともでき、熱抵抗の一層の低減を行える。また、電機子
鉄心対面受熱体７は耐腐食性材料とすれば、界磁コイル
３を腐食から保護することができ、導電性のものとすれ
ば電磁ノイズ低減にも役立つ。

【００１９】また、電機子鉄心対面受熱体７を着色する
ことにより放射作用を良好とすることができる。また、
界磁極として永久磁石型のものも当然採用することがで
きる。また、電機子鉄心対面受熱体７の軸方向長は、界
磁鉄心２１〜２４より長くしてもよく、等しくしてもよ
く、短くしてもよい。

【００２０】また、一対の界磁鉄心２１〜２４間の電機
子鉄心対面受熱体７を複数の部材を組み合わせて構成す
ることもできる。 （実施例２）他の実施例を図３を参照して説明する。
（ａ）は電機子鉄心対面受熱体７を求心（径内）方向へ
みた平面図であり、（ｂ）は電機子鉄心対面受熱体７を
軸方向にみた正面図である。

【００２１】この実施例では、例えばアルミニウムから
なる電機子鉄心対面受熱体７の内側の面（電機子鉄心対
向面）に軸方向及び周方向に対してそれぞれ斜めとなる
ように直線溝７１を凹設したものである。このようにす
れば、電機子鉄心対面受熱体７の受熱面の面積を増加で
きる他、電機子鉄心５の回転とともにその外周面部に沿
って連れ回りする空気流がこの直線溝７１にガイドされ
て軸方向に流れ、冷たい外部空気がこの電機子鉄心対面
受熱体７の内側の面へ流れ込むことができ、電機子鉄心
５の外周面部を冷却するという効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関始動用電動機の一実施例を示
す径方向断面図である。

【図２】図１における熱流束の状態を示す径方向断面図
であるである。

【図３】（ａ）は、本発明の内燃機関始動用電動機の他
の実施例を示す電機子鉄心対面受熱体７の平面図であ
る。（ｂ）は、図３（ａ）の電機子鉄心対面受熱体７の
正面図である。

【符号の説明】 １はハウジング、３は界磁コイル、４は回転軸、５は電
機子鉄心、６は電機子コイル、７は電機子鉄心対面受熱
体、２１〜２４は界磁鉄心。

Claims (2)

【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
   に嵌着される電機子鉄心と、前記電機子鉄心に巻装され
   る電機子コイルと、前記電機子鉄心の外周面に囲みつつ
   互いに周方向へ所定間隔を隔てて前記ハウジングの内周
   面に配設される複数対の界磁極とを備える内燃機関始動
   用電動機において、 前記電機子鉄心の外周面に近接する部分円筒面を有する
   とともに各界磁極間の隙間に位置して前記界磁極の側面
   又は前記ハウジングの内周面に固定される非透磁性で良
   熱伝導性の電機子鉄心対面受熱体を備えることを特徴と
   する内燃機関始動用電動機。
2. 【請求項２】前記電機子鉄心対面受熱体は、隣接する界
   磁鉄心により挟持される請求項１記載の内燃機関始動用
   電動機。