(57)【要約】  本発明は主として、回転子（９）および固定子（８）を有しておりヨーク（６６）の内周に配置された複数の磁極（６５）を備えている回転電機（５）を備える自動車両熱機関スタータに関する。各磁極（６５）は、巻線（７０）により囲まれた突極片（６９）から構成されている。スタータは、固定子（８）の磁極（６５）から回転子（９）を分離するエアギャップ（７６）がその円周に応じて変動することを特徴とする。本発明はまた、対応する極片（６９）に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子（９）および固定子（８）を有する回転電機（５）を備え、前記固定子（８）はヘッド（６６）の内周に配置された複数の磁極（６５）を備え、各磁極（６５）は巻線（７０）により囲まれた前記ヘッドに対して突出する、自動車両の熱機関用スタータ（１）において、前記回転子の周面に対向する少なくとも二つの磁極の周面と前記回転子（９）の外部の半径を有する円との間のエアギャップ（７６）は、少なくとも１ｍｍだけ変動することを特徴とするスタータ（１）。
【請求項２】
各磁極は、前記固定子の前記ヘッドに嵌合された極片（６９）から構成されている、請求項１に記載のスタータ。
【請求項３】
前記固定子は、前記ヘッド（６５）および相異なる磁極を形成するプレートの積層体を備える、請求項１に記載のスタータ。
【請求項４】
コイルが周りに巻き付けられた中心部と、中心領域（７７）の両側における二つのフレア部（７３）とを備え、前記回転子の周面に対向する少なくとも二つの磁極の周面と前記回転子（９）の外部の半径を有する円との間のエアギャップは、１ｍｍと深さ（Ｐ）との間で変動し、前記深さ（Ｐ）は、一方のフレア部の外半径とこの同じフレア部（７３）の内半径との間で測定される、請求項１から３のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項５】
前記磁極は、前記エアギャップの変動を形成する溝を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項６】
前記溝は、前記回転子に対向する表面に位置し、かつ前記二つのフレア部（７３）の間に位置する中心部に位置する、請求項５に記載のスタータ。
【請求項７】
前記エアギャップは、その周面の周端において少なくとも１ｍｍだけ変動する、請求項１から４のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項８】
各磁極（６９）はフレア部（７３）を備え、前記エアギャップ（７６）は、前記磁極（６９）の中心部（７７）と前記回転子（９）との間より、前記フレア部（７３）の領域と前記回転子（９）との間において大きいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項および請求項７に記載のスタータ。
【請求項９】
前記エアギャップ（７６）の増加は、前記回転子に対向して位置する少なくとも一つの磁極（６９）の内面（７４）の不連続性を用いて得られることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項１０】
前記不連続性は、磁極（６９）の前記内面（７４）に設けられた少なくとも一つの平面（８０）により規定されることを特徴とする、請求項９に記載のスタータ。
【請求項１１】
前記平面（８０）は前記フレア部（７３）に設けられていることを特徴とする、請求項８および１０に記載のスタータ。
【請求項１２】
前記平面（８０）の外端を通過する、前記固定子（８）の軸（Ｘ）に平行な第１面（Ｐ１）と、磁極（６９）の内面（７４）の部分を規定する円の弧に対応する円（Ｃ１）との交点を通過する、前記固定子（８）の前記軸（Ｘ）に平行な第２面（Ｐ２）と、前記平面（８０）の前記外端を通過する、前記第１面（Ｐ１）に垂直な第３面（Ｐ３）との規定が存在し、前記フレア部（７３）に設けられた面取り高さに対応する前記第１面（Ｐ１）と前記第２面（Ｐ２）との間の距離は１．５ｍｍから２．８ｍｍまでの間にあることを特徴とする、請求項１１に記載のスタータ。
【請求項１３】
前記平面（８０）は実質的に前記第１面（Ｐ１）上に位置していることを特徴とする、請求項１１および１２に記載のスタータ。
【請求項１４】
前記回転子（９）は、回転子巻線（６３）の形成用導体を受けるように設計された１９個の切欠き部を備えることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項１５】
前記周に応じて前記エアギャップが変動する表面もまた軸方向に変動する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項１６】
自動車両の電動スタータモータ（５）のインダクタに属する極片（６９）において、前記電動モータ（５）の回転子（９）に対向して位置するように設計されており内面の部分（８０）を規定する円の弧の規則性を壊す不連続性を有している内面を備えることを特徴とする極片（６９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された突出極インダクタを有する回転電機が設けられた自動車両の熱機関用スタータと、対応する極片とに関する。本発明は、特に交通状況に応じて車両の熱機関を停止および再始動することを可能にするいわゆる停止始動システムのスタータを用いる、特に有利でありながら非排他的な適用を含む。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車両の熱機関を始動するために、スタータリングを用いてスタータの回転エネルギーを熱機関のクランクシャフトに伝達することが可能なランチャが設けられたスタータを使用することが知られている。このランチャはドライブシャフトに嵌合されている。一の実施形態によれば、このドライブシャフトと電動モータのシャフトとの間には減速装置が介装されている。
【０００３】
この電動モータは、第一に電機子としても知られる回転子と、第二に回転子の周囲に同軸的に嵌合される、インダクタとしても知られる固定子とを備える。回転子は、連続する二つの歯によりそれぞれ区切られる切欠き部が設けられたプレート群の形をした本体を備える。回転子は、回転子巻線を形成すべく切欠き部において巻き付けられたワイヤを追加的に備える。
【０００４】
各磁極の位置において、固定子は、インダクタワイヤが周りに巻き付けられた径方向突出極片を有する。これらの極片は、電磁変換を可能な限り効率的にすべく電機子と磁極との間に小さな一定のエアギャップを残すために、一般的には電機子の半径に適用される湾曲を有する平行六面体の形をしている。
【０００５】
さらに回転子には、回転子巻線の導体に対して電気的に接続された複数の接触部を備えるコレクタが設けられている。巻線の電力供給用にブラシ群が設けられており、特定のブラシはスタータのアースに接続され、他のブラシは接触器の電機端子に接続されている。電流の切換えにより回転子に力を供給することを可能にすべく、回転子が回転している間、ブラシはコレクタのプレートと擦れ合う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動モータの主な騒音源の一つは「コレクタブラシ周波数」とその倍音である。この周波数は一般的に歯擦音に近く、電機子の回転の周波数とコレクタのプレート数（したがって回転子の歯数）との倍数である。この騒音源は二つの原因、すなわち電機子のコレクタとブラシとの摩擦により引き起こされる機械的な原因、および他方の電磁気的な原因を有する。
【０００７】
実際、回転子は（電機子の回転を起こす）接線方向成分、またいわゆる「回転」力に対応する径方向成分を備える電磁力を受ける。この回転力は、それが加えられる部分、特にスタータのモータのヘッドおよび極の変形を生じ得る。これらの変形は続いて騒音を起こす。全体の騒音は、スタータにより供給されるトルクが強くなるほど大きくなり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、回転子および固定子が設けられた回転電機を備える自動車両の熱機関用スタータにおいて、ヘッドの内周に配置された複数の磁極を備え、各磁極は巻線により囲まれたヘッドと比べて突出しており、前記回転子の周面に対向する少なくとも二つの磁極の周面と回転子の外部の半径を有する円との間の軸方向エアギャップは少なくとも１ｍｍだけ変動するスタータを提案することにより効率的に上記欠点を取り除くことにある。
【０００９】
このようにエアギャップの変動は回転力を最小限に抑えることを可能にするため、結果として生じる騒音を、電動モータにより作り出されるトルクから著しく減じることなくスタータの駆動中に最小限に抑えることを可能にする。
【００１０】
「ヘッド」とは、二つの磁極間の磁束を通過することを可能にする固定子の部分を意味する。
【００１１】
一の実施形態によれば、各磁極は、固定子のヘッドに嵌合された極片から構成されている。
【００１２】
別の実施形態によれば、固定子は、ヘッドおよび相異なる磁極を形成するプレートの積層体を備える。
【００１３】
一の実施形態によれば、磁極は、エアギャップの変動を形成する溝を備える。
【００１４】
一の実施形態によれば、エアギャップは、その周面の周端において少なくとも１ｍｍだけ変動する。
【００１５】
別の実施形態において、円周に応じてエアギャップが変動する表面もまた軸方向に変動する。
【００１６】
一の実施形態において、各極片はフレア部を備え、前記エアギャップは、前記回転子と磁極の中心部との間より、前記回転子と前記フレア部の領域との間において大きい。
【００１７】
一の実施形態によれば、前記エアギャップの増加は、前記回転子に対向して位置する少なくとも一つの磁極の内面の不連続性を用いて得られる。
【００１８】
一の実施形態によれば、不連続性は、磁極の内面に設けられた少なくとも一つの平面により規定される。
【００１９】
一の実施形態によれば、前記平面は前記フレア部に設けられている。
【００２０】
一の実施形態によれば、前記平面の外端を通過する前記固定子の軸に平行な第１面と、磁極の内面の部分を規定する円の弧に対応する円との交点を通過する前記固定子の前記軸に平行な第２面と、前記平面の前記外端を通過する第１面に垂直な第３面との規定が存在し、第１面と第２面との間の距離は、１．５ｍｍから２．８ｍｍの間にある前記フレア部に設けられた面取り高さに対応する。
【００２１】
これにより、スタータの動作の二つの場合（従来の、熱機関が冷えた状態における車両の始動、および停止始動モードにおけるすでに温まっている熱機関の再始動）に対する効率的なモータトルクを維持しながら、スタータの前記電動モータにより発生させられる騒音を最小限に抑えることが可能になる。
【００２２】
一の実施形態によれば、前記平面は実質的に第１面上に位置している。
【００２３】
一の実施形態によれば、前記極片は前記固定子の前記ヘッドに付加されている。したがって、固定子の組み立てが容易になる。
【００２４】
一の実施形態によれば、スタータは、熱機関が冷えた状態からの始動に対して電流略６００Ａを用いて作動し、停止始動モードにおける熱機関の始動に対して電流略２５０Ａを用いて作動すべく構成されている。
【００２５】
一の実施形態によれば、前記回転子は、回転子巻線の形成用導体を受けるべく構成された１９個の切欠き部を備える。
【００２６】
本発明はまた、自動車両の電動スタータモータのインダクタに属する極片において、前記電動モータの回転子に対向して位置すべく設計されており前記内面の部分を規定する円の弧の規則性を壊す不連続性を有している内面を備えることを特徴とする極片に関する。
【００２７】
以下の説明を読み、添付の図面を考察することにより、本発明はより良く理解されるであろう。これらの図面は単に本発明を例示する手段として提供されるものであり、限定する意図は全く無い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る熱機関のスタータの縦断面図である。
【図２】第１実施形態に関する、本発明に係るスタータと共に使用される電動モータの横断面略図である。
【図３】第１実施形態に関する、本発明に係るスタータの電動モータと共に使用される極片の詳細側面図である。
【図４ａ】バッテリ電流略６００Ａおよび２５０Ａに対する極片に設けられた面取りの高さに応じた、騒音を起こす回転力の振幅およびモータトルクの相対変化に関する図式表現である。
【図４ｂ】バッテリ電流略６００Ａおよび２５０Ａに対する極片に設けられた面取りの高さに応じた、騒音を起こす回転力の振幅およびモータトルクの相対変化に関する図式表現である。
【図５】別の実施形態に関する、本発明に係るスタータの電動モータと共に使用される極片の詳細側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
同一、同様または類似である複数の要素は、或る図と別の図とで同一の参照を維持する。説明中、「磁極」および「磁気質量」はそれぞれ固定子の磁極および磁気質量を意味する。
【００３０】
図１を参照し、本発明に係るスタータ１は、ドライブシャフト２と、シャフト２に嵌合されているランチャ３と、軸Ｘに関して同軸的に嵌合されたインダクタ固定子８および誘導回転子９から構成されており以下により詳細に説明される電動モータ５とを備える。固定子８は、シャフト１４と一体である回転子９を囲んでいる。モータ５は、自動車両の固定部に固定されるべく設計されたスタータ１の金属支持具１２に嵌合されたケーシング１０を備える。
【００３１】
遊星歯車列式の歯車を有する減速装置１３は望ましくは、電動モータ５のシャフト１４とドライブシャフト２の後端との間に介装される。
【００３２】
ブラシ１７は、回転子巻線を供給すべくコレクタ２０の導電性プレート１８と擦れ合う。ブラシ１７は、ブラシ１７の誘導および受け用のケージが装備されたブラシホルダ２３に属する。これらのブラシ１７は、バネ式の弾性手段２５により導電性プレート１８の方向に押圧されている。ブラシホルダ２３は、針状ころ軸受の嵌合用容器をその中心部に有している後フランジ２４と一体である。後フランジ２４の軸受は、電動モータ５のシャフト１４の端部の回転との嵌合に使用される。
【００３３】
スタータ１はまた、電動モータ５と平行に延びる電磁接触器２９を備えており、電磁接触器２９は、電動モータ５の上方に径方向に埋め込まれている。接触器２９は、支持具１２により支持される金属皿３０を有しており、また接触器２９には、少なくとも一つの巻線が設けられた励磁コイル３３が装備されている。皿３０の肩部は、固定コア３４の軸方向楔留め（wedging）を確実に行えるようにする。
【００３４】
端子３７，３８は、それぞれが皿３０の内部における固定接点を確立すべく形成されている。一方の端子３７は車両用バッテリの陽端子と接続されるべく設計されており、他方の端子３８は、固定子８のインダクタ巻線の入力、および正極性を有するブラシ１７に接続されている。既知の方法において、コイル３３の励磁中に可動コア４０は、第１に可動接点４２を支持するロッド４１上の遊びを除去した後に機能し、接触器２９の接触の閉止を引き起こし、スタータ１の電動モータ５を供給し、また第２にランチャ３の操作レバー４５を作動させるべく、磁気引力を用いて固定コア３４の方向に引きつけられる。
【００３５】
ドライブシャフト２は支持具１２の前軸受４６において回転すべく嵌合されている。この軸受４６はたとえば針状ころ軸受、または変形例として平軸受から構成されている。このシャフト２は、ランチャ３の移動を制限すべく、軸受４６に隣接した止め具４８を前部において支持する。
【００３６】
ランチャ３はドライブシャフト２上で滑動すべく嵌合されており、ドライブピニオン５０と、操作レバー４５を枢動させることにより作動すべく構成された駆動歯車５１と、駆動歯車５１およびピニオン５０の間に設置された、たとえばローラ式のフリーホイール装置５２とを備える。
【００３７】
レバー４５の上端は、可動コア４０に収容されたトゥース・アゲインスト・トゥース（tooth-against-tooth）バネとして知られるバネを介して可動コア４０に対して弾性的に接続されたロッド上に、既知の明らかな方法で嵌合されている。
【００３８】
既知の方法において、駆動歯車５１の内部には、ドライブシャフト２により支持されている外側螺旋状歯部に対して相補的な方法で係合されている螺旋状の畝織模様が設けられている。このように、ランチャ３はそのピニオン５０を用いて熱機関５（不図示）のスタータリングと係合されるべく、止め具４８の方向にレバー４５により移動させられるときに螺旋移動で駆動される。
【００３９】
文献：仏国特許第２９７８５００号に記載されているように、フリーホイール装置５２の代わりに、複数の摩擦円板が設けられたクラッチ、または円錐式クラッチ装置を使用することができることは明らかである。同様に変形例として、ランチャ３が支持具１２の外部に埋め込まれることもまた明らかである。
【００４０】
図２の実施形態において、回転子９は、連続する二つの歯６１によりそれぞれ区切られる切欠き部５９が設けられたプレート群の形をした本体５８を備える。本体５８は、たとえば圧入によるシャフト１４への取り付けを可能にする貫通中心開口９１を備える。回転子９はまた、回転子巻線６３を形成すべく切欠き部５９において巻き付けられているワイヤを備える。コレクタ２０の導電性プレート１８との接続において、この巻線６３は電動モータ５のシャフトと一体である。この場合、回転子９はＫ＝１９個の歯、すなわち１９個の導電性プレートを備える。回転子９は、たとえば略４９．７ｍｍの外径を有する。
【００４１】
固定子８は、ヘッド６６の内周に配置された複数の磁極６５を備える。各極６５は、巻線７０により囲まれた全体的に平行六面体の形状に突出した極片６９から構成されている。各巻線７０は極片６９のフレア部７３により保持されている。各巻線７０の軸Ｙは固定子８の軸Ｘに対して放射状である。この場合、インダクタ巻線は、ヘッド６６と一体である極片６９の周りにそれぞれ巻き付けられている二つの一組のＮおよびＳ巻線７０を備える。各巻線７０は、直流電流が通過する導電体から構成されている。
【００４２】
図１に見られるように、各アドオン式極片６９は、極片６９に設けられた貫通開口６９２に挿入された固定ネジ６９１を用いてヘッド６６の内周に固定される。極片６９をヘッド６６に固定する方法の更なる詳細については、たとえば文献：仏国特許第２６１１０９６号を参照することができる。
【００４３】
極片６９は、その円周に応じて変動するエアギャップ７６により回転子９の外周から分離されている。本発明に係るエアギャップ７６の変動が、固定子８および回転子９の実施形態に介在する許容差により引き起こされるエアギャップ７６の変動より大きいことは理解されるであろう。実際、エアギャップ７６の変動は少なくとも１ミリメートルである。エアギャップ７６は望ましくは、たとえば略０．６５ｍｍである回転子９と極片６９の中心部７７との間より、回転子９とフレア部７３の領域との間において大きい。
【００４４】
図３において明らかに見られるように、エアギャップ７６の増加は、回転子９に対向して位置する極片６９の内面７４の不連続性により得られる。この不連続性は、各極片６９の内面７４の部分を規定する円の弧の規則性を壊す。この場合、不連続性は、フレア部７３において該フレア部７３の長手方向縁部側に設けられた二つの平面８０により規定される。このように、フレア部７３のうち少なくとも一部は、対応する内面７４の部分を規定する円の弧の延長部分には存在しない。
【００４５】
第１面Ｐ１は平面８０の外端を通過する固定子８の軸Ｘに対して平行に規定され、第２面Ｐ２は内面７４の部分を規定する円の弧に対応する円Ｃ１との交点を通過する軸Ｘに対して平行に規定され、第３面Ｐ３は平面８０の外端を通過する第１面Ｐ１に対して垂直に規定される。各平面８０は望ましくは、第１面Ｐ１上に位置している。あるいは、各平面８０は点線で示されるように面Ｐ１に対して傾斜させることもできる。
【００４６】
変形例として、内面７４の不連続性は、「Ｖ」字形もしくは「Ｕ」字形、鋸歯形、または銃眼付き城壁形をした表面など、他の形を用いて得ることもできる。変形例として、不連続性は各極片６９の中心部７７に少なくとも部分的に設けられることもできる。
【００４７】
図４ａおよび図４ｂは、モータ５により発生させられるトルクの振幅Ａ１と、面取りの高さに応じた回転力の反対の振幅Ａ２との、第１面Ｐ１と第２面Ｐ２との間の距離Ｅに対応した変化に関する図式表現を示す。相対力は、面取りが無い状態でエアギャップの変動を伴わずに発生する力と比べた、騒音を起こす回転力の振幅を表す。
【００４８】
この場合、騒音を起こす回転力は、作動中の電動モータ５により発生させられる騒音を起こす回転子９の回転の周波数のＫ＝１９倍だけ発生する力である。図４ａおよび図４ｂにおける曲線は、熱機関の従来型常温始動（ＩＢ＝６００Ａ）と、停止始動モード（ＩＢ＝２５０Ａ）における車両の熱機関の再始動とに対応する、バッテリにより供給される電流ＩＢに対して得られたものである。
【００４９】
騒音を最小限に抑えるための回転力の低減と、面取りの高さＥに伴って減少するエンジントルクの僅かな低下との最適な折衷を実現するため、エアギャップ７６の最適距離Ｅとして１．５〜２．８ｍｍが選択される。
【００５０】
別の実施形態によれば、固定子は、ヘッド６５および相異なる磁極を形成するプレートの積層体を備える。
【００５１】
別の実施形態によれば、円周に応じてエアギャップが変動する表面もまた軸方向に変動する。たとえば外面８０は径方向に変動する。一の実施形態によれば、外面８０は回転子の軸と交わる平面上にある。たとえば、図３にあるように磁極の軸端から広がる表面８０は、点線により８０として示されている回転子に最も近い他方の軸端まで広がる。
【００５２】
したがって、スタータ１の電動モータ５により発生させられる騒音が最小限に抑えられながら、スタータ１の動作の両方の場合（従来の、熱機関が冷えた状態における車両の始動、および停止始動モードにおけるすでに温まっている熱機関の再始動）に対する効率的なモータトルクが維持される。
【００５３】
図示されていない実施形態によれば、回転子の周面に対向する少なくとも二つの磁極の周面と、回転子９の外部の半径を有する円との間のエアギャップ７６は、溝を用いて変動させられる。この溝はたとえば、回転子に対向する表面上の肩部に位置することができる。
【００５４】
図５に示される別の実施形態によれば、回転子の周面に対向する少なくとも二つの磁極の周面と、回転子９の外部の半径を有する円とのエアギャップ７６は、中心領域７７において変動する。この場合、回転子に対向する表面上に位置する溝を用いて変動させられる。
【００５５】
この溝の深さを、その長さに沿って変動させることができることは理解されるであろう。
【００５６】
この実施形態において、内面７４の円周（円の弧）に応じて測定された、変動を形成する部分、この場合は溝の幅Ｌはその表面の少なくとも１０％を示す。
【００５７】
図３に示される第１実施形態において、平面８０の幅Ｌの和は回転子に対向する表面の長さの３０％に近い。
【００５８】
これらの実施形態において、エアギャップの変動を形成する部分の幅、または幅の和は５％より大きく４０％より小さいことが望ましい。実際、図４ａおよび図４ｂに見られるように、この割合が低すぎると効果が無く、高すぎると効果が鈍る。
【図１】
2017504750.tif 000003
【図２】
2017504750.tif 000004
【図３】
2017504750.tif 000005
【図４Ａ】
2017504750.tif 000006
【図４Ｂ】
2017504750.tif 000007
【国際調査報告】
2017504750.tif 000008
2017504750.tif 000009
2017504750.tif 000010
2017504750.tif 000011