(57)【要約】【課題】直流電動機における、電機子コアのコアティース部磁束集中による磁束量低下を改善し、モータトルク向上を図る。【解決手段】電機子コイルのスロットに収容する部位の断面を略台形形状もしくは略三角形状とし、電機子に形成されたスロットの間のティースは、スロット内周側の幅Ｌｉｎとスロット外周側の幅Ｌｏｕｔとの関係が等価もしくはＬｉｎのほうが大きい関係とし、コアティースの磁束集中を防ぐ。【選択図】図３
2014050161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周付近に複数のスロットを配した電機子コアと、
前記スロットに少なくとも2本のコイルを収容して電機子を構成する直流電動機において、
前記スロットのコイルを収容する部位の断面形状を略台形形状もしくは略三角形状とし、
前記スロットの間のコアティースを、外周側の幅(LOUT)が内周側の幅(LIN)と等価もしくは大となるように構成したことを特徴とする直流電動機。
【請求項２】
請求項1において、
前記スロットのコイルを収容する部位の断面形状の断面は、夫々対称形状をなすことを特徴とする直流電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流電動機に関するもので、特に大電流を入力しエンジンを始動させるスタータ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを始動させるスタータには、例えば特許文献１に示すように、バッテリとスタータモータとの間を導通して電流を供給したり、遮断したりするマグネットスイッチが設けられ、このマグネットスイッチを通じて電流を供給されスタータモータが回転動作を行うとともに、スタータモータはバッテリからの通電電流をコンミテータを通じて電機子コイルに通電するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２６１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１のスタータでは電機子コアに電機子コイルを収容するために、コアの軸方向に貫通した複数のスロットが周方向に等間隔に形成されている。
【０００５】
従来のスロットの構造では、略楕円断面形状のコイルに合わせて略楕円形の貫通孔としている。
この結果、コアに配置されたスロット間の距離いわゆるコアティースの厚みがコア外周側よりも内周側の方が狭く、コイル通電時に発生する磁束がコアティースの狭い側に集中し、磁気飽和状態となり磁束量を低下させモータトルクを低下させるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題に着目しコアティースの磁束集中を改善しトルク向上を図ることができる直流電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、外周付近に複数のスロットを配した電機子コアと、前記スロットに少なくとも2本のコイルを収容して電機子を構成する直流電動機において、前記スロットのコイルを収容する部位の断面形状を略台形形状もしくは略三角形状とし、前記スロットの間のコアティースを、外周側の幅(LOUT)が内周側の幅(LIN)と等価もしくは大となるように構成したことにより達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電機子コアのコアティースの厚みが拡大し磁束集中が緩和され、電機子のトルク向上を図ることが出来る。
さらに、２本の電機子コイルのスロットに収容する部位の断面は夫々対称形状をなすことにより、コイル断面を連続的に形成することが可能となり生産性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるスタータ用コアのコアティースを実装したスタータの構造図である。
【図２】スタータ回路図
【図３】スタータ用電機子コアのスロットティースを示す部分図である。
【図４】本発明によるスロットティース形状の変更後を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態としてスタータを取り上げ説明する。
【００１１】
図1は本発明による電機子を組付けたスタータを側面から見た部分断面図、図2はスタータの電気回路、図３は電機子コアのスロット形状を示す部分図で従来の実施形態を、図４は本発明の一例を示した部分図である。
【００１２】
この図１に示すスタータは、バッテリ４から供給された電流で電機子６を回転させる直流電動機を構成するスタータモータ１と、このスタータモータ１へ電流を供給及び遮断するスイッチ装置としてのマグネットスイッチ２とにより構成されている。
【００１３】
マグネットスイッチ２は外部電源に電気的に接続される外部入力端子２２と、プラス側ブラシ用リード線３へ電気的に接続される棒状のＭターミナル２１とを備えている。
【００１４】
スタータモータ１は、マグネットスイッチ２から電流を供給されることでエンジン始動するための回転力を発生する装置である。スタータモータ１は、磁石１０と、ヨーク１１と、リヤブラケット１２と、回転軸１３と、電機子コア１４と、電機子コイル１５と、コンミテータ１６と、ブラシ１７とから構成されている。
【００１５】
磁石１０は、磁束を発生する円弧板状の部材である。
【００１６】
図１に示すように、ヨーク１１は、磁石１０を固定するとともに、磁路の一部を構成する磁性体からなる円筒状の部材である。ヨーク１１の内周面には、磁石１０が周方向に等間隔に固定されている。
【００１７】
リヤブラケット１２は、ヨーク１１の一端部を覆う金属からなる有底円筒状部材である。リヤブラケット１２の底部の中央部には、軸受が配設され回転軸１３が回転自在に支持されている。回転軸１３は、発生した回転力を出力する金属からなる円柱状の部材である。
【００１８】
電機子コア１４は、電機子コイル１５を収容するとともに、磁路の一部を構成する磁性体からなる円柱状の部材である。電機子コア１４の中央部には、貫通孔１４ａが軸方向に形成されている。また、貫通孔１４ａの周囲には、電機子コイル１５を収容する軸方向に貫通した複数のスロット１４ｂ（図３）が、周方向に等間隔θに形成されている。θは360°/スロット数の関係にある。電機子コア１４は、貫通孔１４ａを回転軸１３に挿通させた状態で、回転軸１３に固定されている。
【００１９】
電機子コイル１５は、電流が流れ磁石１０の発生した磁束と鎖交することで回転力を発生するコイル状に形成された金属からなる板状の部材である。電機子コイル１５は、電機子コア１４のスロット１４ｂに収容されている。電機子コイル１５及び電機子コア１４の間には絶縁物１８が挟まれている。また、電機子コイル１５の端部は、電機子コア１４の端面に沿うように屈曲した状態で配設されている。
【００２０】
コンミテータ１６は、電機子コイル１５に流れる電流を切替える部材である。コンミテータ１６は、電機子コア１４の端面に沿って配設された電機子コイル１５の端部と接合されている。
【００２１】
ブラシ１７は、外部からの電流をコンミテータ１６に供給する導電性を有するカーボンを主とする直方体状の部材である。ブラシ１７は、一端面をコンミテータ１６に当接させた状態で摺動自在に配設されている。
【００２２】
次にスタータの作動について、図１、及び図２にて説明する。図２はスタータの電気回路図である。
【００２３】
図２において、イグニッションキー２４をオンさせる状態で、エンジンの始動スイッチが閉操作される。これによってバッテリ４からソレノイド２５のコイル２６に電流が通電され、可動鉄心２７が固定接点２１ａ、２２ａ側に吸引され、それに伴ない、可動接点２３がバッテリ側固定接点２２ａと電動機側固定接点２１ａに接触する。これにより、バッテリ側固定接点２２ａと電動機側固定接点２１ａが可動接点２３を介して導通状態となる。このとき、このＭターミナル２１とプラス側ブラシ１７ａとがプラス側ブラシ用リード線３を介し電気的に接続されていることにより、バッテリ４からスタータ内に導入された電流はマグネットスイッチ２のＭターミナル２１→プラス側ブラシ用リード線３→モータ部のプラス側ブラシ１７ａ→コンミテータ１６のうちプラス側ブラシ１７ａに接するセグメント→電機子コイル１５→コンミテータ１６のうちマイナス側ブラシ１７ｂに接するセグメント→マイナス側ブラシ１７ｂ→マイナス側リヤブラケット１２（アース）と流れる。
【００２４】
このようにしてモータ部の電機子１４に回転力を発生し、発生した回転力は回転軸１３を介してピニオン５に伝達され、エンジンが始動する。ここにおいて、エンジンが始動した後は該イグニッションキー２４を戻すことでマグネットスイッチ２の接点が開き、電流が遮断されてスタータは停止する。
【００２５】
次に本実施の形態の作用効果について以下に説明する。
【００２６】
本実施例は、電機子コアのスロット形状を略台形にし、コアティースの幅ＬＩＮ＞ＬＯＵＴとすることでコアティースの磁束集中を防げるため、モータトルクの向上につながる。
【００２７】
また、本実施例は、コアティースの幅をコア内周部のほうを広くするためにスロットを略台形形状にし、併せてスロットに収容するコイルを同様の略台形形状とすることで、スロット内におけるコイルの占積率を上げることが出来るため、モータ効率の向上につながる。
【００２８】
また、本実施例は、コイルの断面形状を上コイル、下コイル両方の形状形成を同じにした場合、図４ａのようにスロット周方向に対象な位置関係で配設することも可能である。
【００２９】
また、本実施例は、コイルの略台形形状の形成は電機子コア及びコンミテータと併せる部分のみでよいので、コア端面の屈曲部分では形成の必要はなく、コイル素材形状の略円形状、又は略楕円形状のままでよい。
【００３０】
以上、本実施例としてコアティースの幅ＬＩＮ＞ＬＯＵＴとすることで磁束のコア内部への集中を防げるとして説明したが、図４ａの如くＬＩＮ≒ＬＯＵＴの関係でも、スロット内に収容するコイルを略台形もしくは三角形状としたことで、上コイルと下コイルの形状形成を同じに出来るので生産性の効果がある。
【符号の説明】
【００３１】
１    スタータモータ
２    マグネットスイッチ
３    プラス側ブラシ用リード線
４    バッテリ
５    ピニオン
６    電機子
１０  磁石
１１  ヨーク
１２  リヤブラケット
１３  回転軸
１４  電機子コア
１４ａ  貫通孔
１４ｂ  スロット
１５  電機子コイル
１６  コンミテータ
１７  ブラシ
１７ａ  プラス側ブラシ
１７ｂ  マイナス側ブラシ
２１  Ｍターミナル
２１ａ  固定接点
２２  バッテリ側ターミナル
２２ａ  固定接点
２３  可動接点
２４  イグニッションキー
２５  ソレノイド
２６  コイル
２７  可動鉄心
【図１】
2014050161.tif 000003
【図２】
2014050161.tif 000004
【図３】
2014050161.tif 000005
【図４】
2014050161.tif 000006