(57)【要約】【課題】モータ回路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、温度ヒューズ等の追加部品を使用することなく、確実にモータ回路を遮断できる信頼性の高い通電遮断機能を備え、且つ通電遮断機能を設けることによる出力低下を抑制できるスタータの提供。【解決手段】モータの界磁コイル６ｃには、従来品より断面積が１０％程度減少した線径の細い銅線が使用されることにより、通電遮断機能を持たせている。これにより、モータ回路に過大な熱的負荷が加わった場合に、界磁コイル６ｃ全体が発熱して、電流密度の高い部位で溶断することにより、モータ回路が遮断されて、モータへの連続通電が回避される。この構成では、界磁コイル６ｃの断面積を全長に渡って減少させているので、界磁コイル６ｃ全体の発熱を利用して効率的に且つ短時間に溶断させることが可能である。【選択図】図６
2005094892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁と電機子とを備えると共に、前記電機子に設けられる整流子上にブラシが配置され、このブラシを介してバッテリから前記電機子に始動電流が供給されることにより、前記電機子に回転力を発生するモータと、
前記バッテリに接続されるバッテリ端子と前記モータに接続されるモータ端子とを有し、前記バッテリ端子と前記モータ端子との間を電気的に断続する電磁スイッチとを備えたスタータであって、
このスタータ内部を前記始動電流が流れる電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、前記電流経路を構成する複数の部品のうち、特定の部品が溶断することで前記電流経路を遮断できる通電遮断機能を有し、
この通電遮断機能は、前記特定の部品の全長の１／２以上の範囲に渡って、前記特定の部品の断面積を減少させることにより設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
請求項１に記載したスタータにおいて、
前記通電遮断機能を有する前記特定の部品は、前記モータの内部に配置されていることを特徴とするスタータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記界磁は、磁気回路を形成するヨークと、このヨークの内周に固定される界磁極と、この界磁極に巻線される界磁コイルとで構成され、
前記通電遮断機能は、前記特定の部品である前記界磁コイルに設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
請求項３に記載したスタータにおいて、
前記通電遮断機能は、前記界磁コイルの断面積を全長に渡って減少させることにより設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項５】
請求項３または４に記載したスタータにおいて、
前記界磁コイルには、巻き始め側と巻き終わり側の少なくとも何方か一方に、予め引っ張り力が付与されていることを特徴とするスタータ。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れかのスタータにおいて、
前記電流経路を構成する複数の部品のうち、前記特定の部品以外に、可燃性の部材に接触または近接して配置される高温忌避部品を有し、この高温忌避部品の電流密度が、前記複数の部品の中で最も小さくなる様に、前記高温忌避部品の断面積を大きくしたことを特徴とするスタータ。
【請求項７】
請求項６に記載したスタータにおいて、
前記高温忌避部品の電流密度は、前記特定の部品の断面積を減少させた部位の電流密度の略１／２であることを特徴とするスタータ。
【請求項８】
請求項６または７に記載したスタータにおいて、
前記高温忌避部品は、前記可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側が前記モータのフレームより外側に取り出されて前記モータ端子に接続され、他端側が前記フレームの内側に引き込まれたモータリード線であることを特徴とするスタータ。
【請求項９】
請求項６または７に記載したスタータにおいて、
前記高温忌避部品は、前記可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側が前記モータのフレームより外側に取り出されて前記モータ端子に接続され、他端側が前記フレームの内側に引き込まれたモータリード線と、前記可燃性の部材である樹脂製のインシュレータに保持されて、前記モータリード線と前記界磁コイルとを電気的に接続するコネクションバーであることを特徴とするスタータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関始動用のスタータに係わり、特にスタータの過熱防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車エンジンの始動時には、ユーザのキースイッチ操作により、スタータの動作を手動制御しているが、例えば、キースイッチの戻り不良等の異常が生じると、電源より電磁スイッチを介してスタータモータに数百アンペアの大電流が長時間連続して通電されるため、スタータに過大な熱的負荷が加わる恐れがある。
また、何らかの原因で電磁スイッチに不具合が生じた場合には、スタータモータが無負荷状態で連続通電される恐れもある。
【０００３】
この様に、過大な熱的負荷が生じる異常時には、何らかの手段で電源からスタータモータを電気的に切り離すことが考えられる。例えば、特許文献１に記載されたスタータでは、モータ回路に温度ヒューズが設けられ、この温度ヒューズが所定温度に達すると溶断して、モータ回路を遮断する構造が示されている。
また、特許文献２及び３に記載されたスタータでは、モータリード線やブラシリード線（ピグテール）等に断面積を局部的に小さくした凹部を設け、この凹部が通電電流による発熱で所定温度に達すると溶断して、モータ回路を遮断する構造が示されている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ００／１９０９１号パンフレット
【特許文献２】特開平１０−６６３１１号公報
【特許文献３】仏国特許出願公開第２７８５０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に示された公知技術では、温度ヒューズがスタータの外部に設置されるため、スタータ周辺の部品（例えば、エンジンの補機類や電気配線等）と温度ヒューズとの干渉を防止する必要が生じ、車両への搭載性を悪化させる可能性がある。また、温度ヒューズの追加により部品点数が増加するため、コストアップの要因となっている。
【０００５】
特許文献２及び３に示された公知技術では、もともと熱伝導率の高いモータリード線やブラシリード線等に凹部を設けているので、凹部で発生した高熱がリード線自体を伝導して逃げ易くなっている。このため、凹部で確実に溶断させるためには、凹部の断面積をかなり小さくする必要が生じ、車両走行中の振動等で断線する恐れがあり、信頼性の点で問題があった。なにより、モータ回路に使用されるリード線等の断面積を局部的に小さくすることは、回路抵抗が大きくなるため、スタータ出力が低下するという大きな問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、スタータの電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、温度ヒューズ等の追加部品を使用することなく、確実に電流経路を遮断できる信頼性の高い通電遮断機能を備えると共に、その通電遮断機能を設けることによる出力低下を抑制できるスタータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１の発明）
本発明のスタータは、始動電流が流れる電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、電流経路を構成する複数の部品のうち、特定の部品が溶断することで電流経路を遮断できる通電遮断機能を有し、この通電遮断機能が、特定の部品の全長の１／２以上の範囲に渡って、特定の部品の断面積を減少させることにより設けられている。
【０００８】
この発明で、特定の部品の断面積を減少させることにより、電流経路の中で電流密度の高い部位を設けることができる。これにより、スタータの電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、特定の部品の断面積を減少させた部位全体に発生するジュール熱により、特定の部品が電流密度の高い部位で溶断して、スタータの電流経路を遮断することができる。この構成によれば、背景技術で説明した公知技術（特許文献１）の様に、温度ヒューズあるいはバイメタル等の部品を追加する必要がないので、部品点数の増加に伴うコストアップを抑制できる。
【０００９】
また、本発明の通電遮断機能は、背景技術で説明した公知技術（特許文献２及び３）の様に、リード線の断面積を局部的に小さくするのではなく、特定の部品の全長の１／２以上の広い範囲に渡って断面積を減少させることにより設けられる。この場合、公知技術と比較すると、断面積を減少させた部位が広範囲に渡っているため、熱伝導による温度低下が抑制され、断面積を減少させた部位全体の発熱を利用して溶断させることができる。つまり、断面積を減少させた部位で発生した熱が逃げにくくなっている。その結果、公知技術の様にリード線の断面積を局部的に小さくしなくても、断面積を減少させた部位全体に発生する熱を利用して、効率的に且つ短時間に溶断させることが可能である。
【００１０】
更に、本発明の通電遮断機能では、断面積を局部的に小さくした場合よりも広い範囲に渡って断面積を減少させた場合の方が、断面積を減少させた部位全体の発熱を利用できるため、比較的大きな断面積でも同等の通電遮断時間を設定できる。つまり、断面積を減少させてない部位と断面積を減少させた部位とで断面積の変化を小さくすることができ、断面積が変化する部分の応力集中を抑えることができる。その結果、断面積を減少させたことによる特定の部品の機械的強度の低下を抑制できるので、車両走行中等の振動に対して断線の可能性が低く、信頼性の高い通電遮断機能を提供できる。
【００１１】
また、特定の部品に対して断面積を減少させた部位を全長の１／２以上の広い範囲に渡って設けることにより、公知技術の様に断面積を極端に小さくしなくても、過大な熱的負荷が生じた時に、電流密度の高い部位で確実に溶断させることができるため、断面積の減少による回路抵抗の増加を小さくでき、それに伴うスタータの出力低下を抑えることができる。
【００１２】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、通電遮断機能を有する特定の部品は、モータの内部に配置されている。
この場合、断面積を減少させた部位が発熱して特定の部品が溶断した時に、その溶断した特定の部品から、モータの外側に配置される車両側の部品やワイヤハーネス等に熱的な影響を与えることがないため、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が生じた時に、安全に電流経路を遮断できる。
【００１３】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、界磁は、磁気回路を形成するヨークと、このヨークの内周に固定される界磁極と、この界磁極に巻線される界磁コイルとで構成され、通電遮断機能は、特定の部品である界磁コイルに設けられている。
【００１４】
ジュール熱を利用して特定の部品を溶断させる場合は、電流密度の高い部位を長く設定した方が、断面積を大幅に減少させなくても溶断に必要な熱エネルギを効率的に得ることができる。従って、全長が長い界磁コイルに通電遮断機能を設けた場合、断面積を減少させる部位を長く設定することが可能である。
また、数本の軟銅線を束ねて界磁コイルに用いた場合、数本のうち１本でも溶断すれば、必然的に残りの軟銅線の電流密度が高くなり、段階的に全ての軟銅線が溶断して、確実に界磁コイルを溶断させることができる。
【００１５】
（請求項４の発明）
請求項３に記載したスタータにおいて、通電遮断機能は、界磁コイルの断面積を全長に渡って減少させることにより設けられている。
この場合、断面積を減少させる部位をより長く設定することができるので、溶断に必要な熱エネルギを効率的に得ることができる。また、界磁コイルに断面積の大きい部位と小さい部位とを形成する場合は、その製造が困難であるのに対し、界磁コイルの断面積を全長に渡って減少させる場合は、線径の細い界磁コイルを使用すれば良いので、コスト面で有利である。
【００１６】
（請求項５の発明）
請求項３または４に記載したスタータにおいて、界磁コイルには、巻き始め側と巻き終わり側の少なくとも何方か一方に、予め引っ張り力が付与されている。
この構成では、界磁コイルが溶断した時に、予め付与されている引っ張り力によって、速やかに且つ確実に電流経路を遮断することが可能である。
【００１７】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかのスタータにおいて、電流経路を構成する複数の部品のうち、特定の部品以外に、可燃性の部材に接触または近接して配置される高温忌避部品を有し、この高温忌避部品の電流密度が、複数の部品の中で最も小さくなる様に、高温忌避部品の断面積を全長に渡って大きくしている。
この構成によれば、高温忌避部品の電流密度が最も小さい、即ち断面積が大きいので、高温忌避部品を流れる電流によって発生するジュール熱を抑えることができる。その結果、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、通電遮断機能を有する特定の部品（例えば界磁コイル）が溶断するまでに、可燃性の部材に与える熱的影響を抑えることが可能である。
【００１８】
（請求項７の発明）
請求項６に記載したスタータにおいて、高温忌避部品の電流密度は、特定の部品の断面積を減少させた部位の電流密度の略１／２である。
これにより、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、特定の部品（例えば界磁コイル）が溶断する時の温度に対し、高温忌避部品の温度を略半分に抑えることができる。その結果、高温忌避部品が接触または近接する可燃性の部材に対する熱的影響を抑えることができる。
【００１９】
（請求項８の発明）
請求項６または７に記載したスタータにおいて、高温忌避部品は、可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側がモータのフレームより外側に取り出されてモータ端子に接続され、他端側がフレームの内側に引き込まれたモータリード線である。
これにより、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、ゴム製のグロメットがモータリード線から受ける熱的負荷を抑えることができ、グロメットの熱的な損傷を防止できる。
【００２０】
（請求項９の発明）
請求項６または７に記載したスタータにおいて、高温忌避部品は、可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側がモータのフレームより外側に取り出されてモータ端子に接続され、他端側がフレームの内側に引き込まれたモータリード線と、可燃性の部材である樹脂製のインシュレータに保持されて、モータリード線と界磁コイルとを電気的に接続するコネクションバーである。
これにより、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、ゴム製のグロメットがモータリード線から受ける熱的負荷を抑えることができ、グロメットの熱的な損傷を防止できる。同様に、樹脂製のインシュレータがコネクションバーから受ける熱的負荷を抑えることができ、インシュレータの熱的な損傷を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１はスタータ１の半断面図である。
本実施例のスタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２と、このモータ２に駆動されて回転する出力軸３と、この出力軸３上に配置されるピニオン移動体（後述する）と、シフトレバー４を介してピニオン移動体を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す働きを有すると共に、図４に示すモータ回路（後述する）に設けられた接点手段Ａを開閉操作する電磁スイッチ５等より構成される。
【００２３】
モータ２は、磁束を発生する界磁６（図２参照）と、整流子７を有する電機子８、及び整流子７上に配置されるブラシ９等より構成される周知の直流電動機である。
界磁６は、図２に示す様に、磁気回路を形成すると共に、モータ２の機枠を兼ねる円筒形状のヨーク６ａと、このヨーク６ａの内周に固定される複数の界磁極６ｂ、及び各界磁極６ｂに巻線される複数の界磁コイル６ｃとで構成され、この界磁コイル６ｃに本発明の通電遮断手段（後述する）が設けられている。なお、本実施例のスタータ１は、図４に示す様に、４極モータ２を使用するものであり、界磁極６ｂ及び界磁コイル６ｃは、それぞれ４個ずつ設けられている。
【００２４】
電機子８は、回転軸８ａと、この回転軸８ａに固定される電機子鉄心８ｂ、及び電機子鉄心８ｂに巻線される電機子コイル８ｃによって構成され、回転軸８ａの一端側端部が、出力軸３のモータ側端部（図１の右側端部）に設けられた円筒部の内側に挿入されて、出力軸３に相対回転可能に支持され、回転軸８ａの他端側端部が、モータ２の後部を覆うエンドフレーム１０に回転自在に支持されている。
整流子７は、回転軸８ａの後端部外周に絶縁保持された複数のセグメントを円筒形状に配置して構成され、各セグメントがそれぞれ電機子コイル８ｃに電気的且つ機械的に結合されている。
【００２５】
ブラシ９は、図４に示す様に、ブラシピグテール１１を介して界磁コイル６ｃに接続される２個のプラス側ブラシ９ａと、ブラシピグテール１２を介してアース接続される２個のマイナス側ブラシ９ｂとを有し、それぞれブラシホルダ１３（図１参照）に収納されて整流子７の外周上に配置され、ブラシスプリング（図示せず）により整流子７の外周面に押圧されている。
出力軸３は、減速装置を介して電機子８の回転軸８ａと同軸線上に配置され、反モータ側である一方の端部が、フロントハウジング１４に回転自在に支持され、他方の端部が、センタケース１５に回転自在に支持されている。
【００２６】
減速装置は、周知の遊星歯車機構によって構成され、電機子８の回転速度を遊星歯車１６の公転運動に変換して減速する。減速された遊星歯車１６の公転運動は、遊星歯車１６を支持するギヤ軸１７を介して出力軸３に伝達される。
センタケース１５は、減速装置の外周を覆って、フロントハウジング１４とヨーク６ａとの間に配設されている。なお、センタケース１５と減速装置との間には、減速装置に過大トルクが作用した時に、その過大トルクを吸収する滑り板式の衝撃吸収装置１８が組み込まれている。
【００２７】
ピニオン移動体は、以下に説明する一方向クラッチと、モータ２の回転力をエンジンのリングギヤ（図示せず）に伝達するためのピニオンギヤ１９とで構成される。
一方向クラッチは、出力軸３の回転をピニオンギヤ１９に伝達するもので、出力軸３にヘリカルスプライン嵌合するスプラインチューブ２０と、このスプラインチューブ２０と一体に設けられたアウタ２１、このアウタ２１の内側に配置されるインナ２２、及びアウタ２１とインナ２２との間に形成されるくさび状空間に配置されるローラ２３等から構成される。
ピニオンギヤ１９は、一方向クラッチのインナ２２と一体に設けられて、インナ２２の軸方向反モータ側（図１の左側）に配置され、出力軸３に軸受２４を介して支持されている。
【００２８】
電磁スイッチ５は、図３に示す様に、始動スイッチ（図示せず）の閉操作により、バッテリ２５（図４参照）から通電されて磁力を発生する励磁コイル２６と、この励磁コイル２６の内側に挿入され、励磁コイル２６に発生する磁力を受けて図３の右方向へ吸引されるプランジャ２７、及び励磁コイル２６への通電が停止されて磁力が消滅した時に、プランジャ２７を押し戻すためのリターンスプリング２８等より構成される。
シフトレバー４は、電磁スイッチ５のプランジャ２７と一方向クラッチのスプラインチューブ２０とを連結して、支点部４ａを中心に揺動可能に設けられ、プランジャ２７の動きをピニオン移動体に伝達する。
【００２９】
接点手段Ａは、図３に示す様に、２本の外部端子２９、３０を介してモータ回路（図４参照）に接続される一組の固定接点３１（３１ａ、３１ｂ）と、プランジャ２７の動きに連動して（またはプランジャ２７と一体に）可動する可動接点３２とで構成され、この可動接点３２が一組の固定接点３１に当接して、両固定接点３１間が導通することにより閉状態となり、可動接点３２が一組の固定接点３１から離れることで開状態となる。
【００３０】
２本の外部端子２９、３０は、一方の固定接点３１ａと電気的且つ機械的に結合されたバッテリ端子２９と、他方の固定接点３１ｂと電気的且つ機械的に結合されたモータ端子３０であり、共に電磁スイッチ５の接点カバー５ａに固定されている。
バッテリ端子２９には、接点カバー５ａの外側に取り出されたボルト部にバッテリケーブル３３（図４参照）が接続され、モータ端子３０には、同じく接点カバー５ａの外側に取り出されたボルト部にモータリード線３４が接続される。
【００３１】
モータリード線３４は、エンドフレーム１０に取り付けられるゴム製のグロメット３５に保持されて、一端側がエンドフレーム１０の外側に取り出され、その一端側端部に設けられたリング状のターミナル部３４ａ（図２参照）がモータ端子３０に嵌合して、ナット３６により締め付け固定されている（図１参照）。モータリード線３４の他端側は、グロメット３５を挿通してエンドフレーム１０の内側に引き込まれ、その端部が銅製のコネクションバー３７に接続されている（図４参照）。
【００３２】
コネクションバー３７は、図４に示すモータ回路の一部を構成する部品であり、４個の界磁コイル６ｃの反ブラシ側端部がそれぞれ接続され、モータリード線３４と各界磁コイル６ｃとを電気的に接続している。このコネクションバー３７は、図２に示す様に、ヨーク６ａのエンドフレーム１０側開口部の内側に組み込まれた樹脂製のインシュレータ３８に絶縁保持されている。
【００３３】
モータ回路は、スタータ内部を始動電流が流れる電流経路を形成するもので、図４に示す複数の部品、即ち、バッテリ端子２９、接点手段Ａ（固定接点３１と可動接点３２）、モータ端子３０、モータリード線３４、コネクションバー３７、界磁コイル６ｃ、プラス側のブラシピグテール１１、プラス側ブラシ９、電機子８（電機子コイル８ｃと整流子７）、マイナス側ブラシ９、及びマイナス側のブラシピグテール１２によって構成され、接点手段Ａが閉じると、図１〜３に実線矢印で示す様に、上記複数の部品を順に始動電流が流れる。なお、図中に示す丸付き数字は、始動電流が流れる順番を示している。
【００３４】
次に、本発明の通電遮断機能について説明する。
通電遮断機能は、モータ回路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、モータ回路を構成する複数の部品のうち、特定の部品が溶断することでモータ回路を遮断する機能であり、特定の部品の全長の１／２以上の範囲に渡って、その特定の部品の断面積を減少させることにより設けられている。この実施例１では、前記特定の部品を界磁コイル６ｃとし、その界磁コイル６ｃに使用される銅線の断面積を全長に渡って減少させている。つまり、従来の界磁コイル６ｃより線径の細い銅線が使用されている。具体的には、従来品の９０％程度の断面積を有する銅線が使用される。
【００３５】
なお、一般的に、モータ回路を構成する複数の部品は、それぞれの電流密度が略同じになる様に、各部品の断面積が設定されている。例えば、モータ端子３０に直列接続されるモータリード線３４の断面積を基準とした場合、図５に示す様に、モータリード線３４に対する並列回路数に応じて各部品の断面積が設定される。従って、４極モータ２に使用される界磁コイル６ｃは、その並列回路数が「４」となるため、界磁コイル６ｃの断面積は、モータリード線３４の断面積の略１／４となる。これに対し、本発明の通電遮断機能を有する界磁コイル６ｃは、モータリード線３４の断面積の略１／４の断面積を有する界磁コイル６ｃを従来品とした場合に、その従来品より１０％程度、断面積を減少させたもので、これにより、電流密度が他の部品より大きくなっている。
【００３６】
次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチの閉操作により、電磁スイッチ５の励磁コイル２６が通電されてプランジャ２７が吸引されると、シフトレバー４を介してピニオン移動体が出力軸３上を反モータ方向へ押し出され、ピニオンギヤ１９がエンジンのリングギヤに当接して停止する。
一方、プランジャ２７の移動により接点手段Ａが閉じると、電機子８が通電されて回転し、その電機子８の回転が減速装置で減速されて出力軸３に伝達される。
【００３７】
出力軸３が回転すると、出力軸３の回転が一方向クラッチを介してピニオンギヤ１９に伝達され、ピニオンギヤ１９がリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転してリングギヤに噛み合うと、ピニオンギヤ１９からリングギヤに回転力が伝達されてエンジンをクランキングさせる。
エンジン始動後、始動スイッチが開操作されると、励磁コイル２６への通電が停止して磁力が消滅するため、リターンスプリング２８の反力でプランジャ２７が押し戻される。このプランジャ２７の移動により、接点手段Ａが開いてモータ２への通電が停止されると共に、シフトレバー４を介してピニオン移動体が出力軸３上を反リングギヤ方向へ後退して、図１に示す静止位置に停止する。
【００３８】
上記の作動において、例えば、始動スイッチの戻り不良が生じた場合、あるいは何らかの原因によりモータ２が無負荷状態で連続通電された場合等に、電機子コイル８ｃに絶縁破壊が生じてコイル間が短絡すると、バッテリ２５からモータ２に数百アンペアの大電流が連続通電されるため、通常使用時より過大な熱的負荷がモータ回路に加わる。これに対し、従来品より断面積を減少させた界磁コイル６ｃでは、断面積が減少した分、電流密度が他の部品より大きくなるため、大電流が流れることにより発生するジュール熱も高くなる。
【００３９】
上記の結果、界磁コイル６ｃ全体が発熱して、特に電流密度の高い部位で溶断することにより、モータ回路が遮断されて、モータ２への連続通電が回避される。
なお、界磁コイル６ｃは、通常、１つの界磁極６ｂに対して複数回（例えば４回）巻き付けられているため、発熱により界磁コイル６ｃの被膜が損傷して、隣接するコイル同士が短絡（レア）した時に、その部分の電流密度が低下するため、界磁極６ｂに巻き付けられている部分で溶断することは殆どなく、実際には、図６に破線部分で示す様に、界磁極６ｂから引き出された界磁コイルの端部６ｄ（巻き始め部または巻き終わり部）にて溶断する可能性が高い。
【００４０】
（実施例１の効果）
本実施例のスタータ１は、界磁コイル６ｃの断面積を全長に渡って減少させることにより、界磁コイル６ｃに通電遮断機能を持たせている。この構成によれば、例えば、モータリード線３４の断面積を局部的に小さくしてヒューズ機能を持たせた公知技術（特許文献２及び３）と比較すると、断面積を減少させた部位が広範囲に渡っているため、熱伝導による温度低下が抑制される。つまり、界磁コイル６ｃに発生したジュール熱が逃げにくいため、界磁コイル６ｃ全体の発熱を利用して効率的に且つ短時間に溶断させることが可能である。
この構成によれば、モータ回路の一部である界磁コイル６ｃに通電遮断機能を持たせているので、公知技術（特許文献１）の様に、温度ヒューズあるいはバイメタル等の部品を追加する必要がなく、部品点数の増加に伴うコストアップを抑制できる。
【００４１】
また、界磁コイル６ｃ全体の発熱を効率的に利用して溶断させることができるので、界磁コイル６ｃの断面積を極端に減少させる必要はなく、上述した様に、従来品よりせいぜい１０％程度、断面積を減少させるだけで、十分に通電遮断機能を果たすことができる。これにより、断面積の減少による回路抵抗の増加を極力小さくできるので、回路抵抗の増加によるスタータ１の出力低下を抑えることができる。
【００４２】
更に、公知技術（特許文献２及び３）の様に、リード線の断面積を局部的に小さくすると、その部位に応力集中が生じるため、リード線の機械的強度が低下するが、本実施例の界磁コイル６ｃは、全長に渡って断面積を減少させているので、応力集中を排除できる。その結果、断面積を減少させたことによる界磁コイル６ｃの機械的強度が大きく低下することはなく、車両走行中等の振動によって断線する可能性が低くなり、信頼性の高い通電遮断機能を提供できる。
【００４３】
また、公知技術（特許文献２及び３）に開示された構成では、リード線の断面積を局部的に小さくするための加工を必要とするが、本実施例では、界磁コイル６ｃの断面積を全長に渡って減少させている。即ち、従来品より線径の細い界磁コイル６ｃを使用するだけで、界磁コイル６ｃに特別な加工を必要としないため、コスト面でも有利である。
【００４４】
本実施例では、通電遮断機能を界磁コイル６ｃに持たせたことにより、例えば、可燃性の部材で形成されるグロメット３５（ゴム製）との距離を確保できる。その結果、界磁コイル６ｃが溶断するまでに、その界磁コイル６ｃの高熱がグロメット３５に与える影響を小さくでき、グロメット３５の熱的な損傷を防止できる。また、通電遮断機能を有する界磁コイル６ｃは、モータ２の内部に配置されているため、界磁コイル６ｃが溶断した時に、モータ２の外側に配置されている車両側の部品やワイヤハーネス等に熱的な影響を与えることが殆どなく、安全にモータ回路を遮断できる。
【００４５】
なお、実施例１では、界磁コイル６ｃの断面積を全長に渡って減少させる例を記載したが、少なくとも１／２の範囲、言い換えると１／２以上の範囲に渡って断面積を減少させることで通電遮断機能を持たせても良い。この場合、断面積を減少させる範囲が短くなるため、それに応じて、断面積の減少率を大きくする、つまり線径をより細くすることが望ましい。例えば、界磁コイル６ｃの断面積を全長の１／２の範囲に渡って減少させる場合は、実施例１に記載した従来品より３０％程度、断面積を減少させると良い。
【００４６】
また、断面積を減少させる部位は、必ずしも連続している必要はなく、例えば、界磁コイル６ｃの巻き始め側と巻き終わり側とに分けて設けることも可能である。界磁コイル６ｃのうち、界磁極６ｂに巻き付けられている部分については、発熱しても熱が界磁極６ｂあるいはヨーク６ａに逃げるため、界磁コイル６ｃのうちでも、コネクションバー３７等からモータ２の軸方向に沿って延びる巻き始め部分と巻き終わり部分とが高温になりやすく、溶断が発生しやすい。よって、これら巻き始め部分と巻き終わり部分とのうち、ヨーク６ａ等に連続的に接触させて保持されることなく架線される部位が高温になりやすいことから、係る部位を溶断発生箇所として想定して設計することが望ましい。
【００４７】
更に、界磁コイル６ｃの巻き始め側と巻き終わり側とに、予め引っ張り力を付与しておくことにより、界磁コイル６ｃが巻き始め部分または巻き終わり部分にて溶断した時に、弾性体等の特別な部品を使用することなく、予め付与された引っ張り力によって溶断した部位が引き離されるため、速やかに且つ確実にモータ回路を遮断できる。
【実施例２】
【００４８】
本実施例は、通電遮断機能を界磁コイル６ｃに設けると共に、可燃性を有するグロメット３５に保持されたモータリード線３４、同じく可燃性を有する樹脂製のインシュレータ３８に保持されたコネクションバー３７の断面積を従来品より大きくした場合の一例である。
スタータ１には、モータリード線３４を保持するゴム製のグロメット３５、及びコネクションバー３７を保持する樹脂製のインシュレータ３８等、可燃性を有する部材が使用されている。このため、モータ回路に過大な熱的負荷が加わった場合、グロメット３５やインシュレータ３８が高熱の影響を受ける恐れがある。
【００４９】
そこで、グロメット３５に保持されたモータリード線３４、及びインシュレータ３８に保持されたコネクションバー３７の断面積を従来品より大きくして電流密度を小さくする。具体的には、図７に示す様に、モータリード線３４の断面積を従来品の約１．５倍として電流密度を１／１．５まで小さくし、コネクションバー３７の断面積を従来品の約２倍として電流密度を１／２まで小さくする。なお、モータ回路を構成するその他の部品（界磁コイル６ｃ、プラス側のブラシピグテール１１、マイナス側のブラシピグテール１２、電機子コイル８ｃ）は、実施例１の場合と同じである。
【００５０】
本実施例の構成によれば、モータ回路に過大な熱的負荷が加わった場合に、実施例１と同様に、界磁コイル６ｃの巻き始め部分あるいは巻き終わり部分で溶断することでモータ回路を遮断でき、且つ従来品より電流密度が小さくなるモータリード線３４及びコネクションバー３７の発熱を抑えることができるため、グロメット３５及びインシュレータ３８を高熱から保護することが可能である。
【実施例３】
【００５１】
図８はモータリード線３４の平面図である。
本実施例は、通電遮断機能をモータリード線３４（本発明の特定の部品）に設けた例を示すものであり、図８（ｂ）にモータリード線３４の断面積を全長に渡って減少させた例を示し、図８（ｃ）にモータリード線３４の断面積を全長の１／２以上に渡って減少させた例を示す。
【００５２】
モータリード線３４の断面積を全長に渡って減少させる場合、つまり、図８（ａ）に示す従来品より線径の細いモータリード線３４を使用する場合は、例えば、従来品の６０％程度の断面積とする。これは、モータリード線３４が界磁コイル６ｃと比較して全長が短いため、溶断に必要な熱エネルギを得るためには、全長が短くなる分、断面積の減少率を大きくした方が良いためである。
モータリード線３４の断面積を全長の１／２以上に渡って減少させる場合、つまり、図８（ａ）に示す従来品と同じ断面積を有する部分を残している場合は、線径の細い部分の断面積を従来品の４０％程度とする。
【実施例４】
【００５３】
図９はブラシ９の斜視図である。
本実施例は、通電遮断機能をブラシピグテール１１（本発明の特定の部品）に設けた例を示すものであり、図９（ｂ）にブラシピグテール１１の断面積を全長に渡って減少させた例を示し、図９（ｃ）にブラシピグテール１１の断面積を全長の１／２以上に渡って減少させた例を示す。
【００５４】
ブラシピグテール１１の断面積を全長に渡って減少させる場合、つまり、図９（ａ）に示す従来品より線径の細いブラシピグテール１１を使用する場合は、例えば、従来品の６０％程度の断面積とする。これは、実施例３に記載したモータリード線３４の場合と同じ理由である。
ブラシピグテール１１の断面積を全長の１／２以上に渡って減少させる場合、つまり、図９（ａ）に示す従来品と同じ断面積を有する部分を残している場合は、線径の細い部分の断面積を従来品の４０％程度とする。
【実施例５】
【００５５】
本実施例は、通電遮断機能をコネクションバー３７（本発明の特定の部品）に設けた例を示すものであり、コネクションバー３７の断面積を全長に渡って減少させる場合、つまり、従来品より直径の細いコネクションバー３７を使用する場合は、例えば、従来品の７０％程度の断面積とする。これは、コネクションバー３７の全長が、界磁コイル６ｃよりは短く、且つモータリード線３４及びブラシピグテール１１より長いため、断面積の減少率をモータリード線３４及びブラシピグテール１１の場合より小さく設定している。
また、コネクションバー３７の断面積を全長の１／２以上に渡って減少させる場合、つまり、従来品と同じ断面積を有する部分を残している場合は、直径の細い部分の断面積を従来品の５０％程度とする。
【００５６】
（変形例）
実施例１では、モータ２に界磁コイル６ｃを用いた巻線式スタータ１を記載したが、界磁コイル６ｃの代わりに永久磁石を使用した磁石式スタータに本発明を適用することもできる。但し、磁石式スタータの場合、界磁コイル６ｃ、及びコネクションバー３７が無いため、通電遮断機能が設けられる特定の部品は、ある程度限定される。具体的には、ブラシピグテール１１かモータリード線３４の何方かに設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１に係わるスタータの半断面図である。
【図２】実施例１に係わる界磁の断面図（ａ）及び軸方向正面図（ｂ）である。
【図３】実施例１に係わる電磁スイッチの断面図である。
【図４】実施例１に係わるモータ回路図である。
【図５】実施例１に係わるモータ回路を構成する各部品の断面積及び電流密度を比較した図面である。
【図６】実施例１に係わる界磁コイルの溶断部位を示すモータ回路図である。
【図７】実施例２に係わるモータ回路を構成する各部品の断面積と電流密度及び発熱量を比較した図面である。
【図８】実施例３に係わるモータリード線の平面図である。
【図９】実施例４に係わるブラシの斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    スタータ
２    モータ
５    電磁スイッチ
６    界磁
６ａ  ヨーク
６ｂ  界磁極
６ｃ  界磁コイル（特定の部品）
６ｄ  界磁コイルの端部（巻き始め部分または巻き終わり部分）
７    整流子
８    電機子
９    ブラシ
１０    エンドフレーム（フレーム）
１１    ブラシピグテール
２５    バッテリ
２９    バッテリ端子
３０    モータ端子
３４    モータリード線（高温忌避部品）
３５    グロメット（可燃性の部材）
３７    コネクションバー（高温忌避部品）
３８    インシュレータ（可燃性の部材）
【図１】
2005094892.tif 000003
【図２】
2005094892.tif 000004
【図３】
2005094892.tif 000005
【図４】
2005094892.tif 000006
【図５】
2005094892.tif 000007
【図６】
2005094892.tif 000008
【図７】
2005094892.tif 000009
【図８】
2005094892.tif 000010
【図９】
2005094892.tif 000011