JPH09201026A - 直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石式ヨーク３５の外周面に形成されたＶ字
溝４０にスルーボルト３７を挿通させた際の磁石式ヨー
ク３５の周方向の相対的な移動を抑える。 【解決手段】 電動機本体のフィールドを構成するため
に、軸方向に任意の個数だけ連結された磁石式ヨーク３
５の外周面に形成されたＶ字溝４０に、スルーボルト３
７の外周が２箇所以上接触する第１、第２テーパ面４
１、４２を所定の傾斜角度で設けた。また、４極の永久
磁石３１〜３４を所有する磁石式ヨーク３５、およびこ
の磁石式ヨーク３５と同一形状で、永久磁石を所有しな
いダミーヨークを１個または複数個軸方向に連結した
り、磁石式ヨーク３５を周方向にずらして永久磁石３１
〜３４の位置関係を異ならせたりすることで、電動機本
体の体格を一定にでき、直流電動機を同一軸長にでき、
且つ同一構造のアーマチャを共通使用できるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、直流電動機に関
するもので、特に永久磁石を有する磁石式ヨークおよび
永久磁石を有さないダミーヨークを１個または複数個軸
方向に連結して使用する直流電動機に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直流電動機としては、例えば
図８に示したように、エンジンのリングギヤに噛み込む
ピニオンギヤ１０１と、このピニオンギヤ１０１を駆動
する電機子１０２と、この電機子１０２と相対回転する
と共に、磁束を作る界磁装置１０３とを備え、エンジン
に直接装着される始動電動機（第１従来例）１００があ
る。この始動電動機１００は、ピニオン慣性により発生
するピニオンギヤ１０１と電機子１０２との回転差でヘ
リカルスプラインの作用により、リターンスプリング１
０４の付勢力に打ち勝ってピニオンギヤ１０１が前進し
てエンジンのリングギヤに噛み込む方式のものである。

【０００３】そして、始動電動機１００のドライブフレ
ーム１０５とエンドフレーム１０６との間には、４極の
永久磁石１０７を有する磁石式ヨーク１０８がスルーボ
ルト１０９により位置決めされている。このスルーボル
ト１０９は、磁石式ヨーク１０８の外周面に９０°毎に
等間隔で形成されたＵ字形状の軸方向溝１１０を挿通し
て、ドライブフレーム１０５またはエンドフレーム１０
６に締付け固定されることにより、磁石式ヨーク１０８
が周方向に位置決めされている。

【０００４】ところで、一般に始動電動機は、エンジン
ブロックやエンジン本体および車両側に取り付けられた
補機類と干渉しないように設計されている。また、エン
ジンの負荷が比較的に温暖な地域（標準地）で使用され
る場合と冬期に０℃以下になり易い地域（寒冷地）で使
用される場合とで異なるために、始動電動機においては
それぞれの使用地に合わせた出力設定（例えば始動電動
機のトルク設定や回転数設定を変えた標準地仕様と寒冷
地仕様等）が必要となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来より、
始動電動機の出力設定段階においては、寒冷地仕様の始
動電動機と標準地仕様の始動電動機とを比較すると、一
般に寒冷地仕様の始動電動機の方が出力の向上を求めら
れている。このため、寒冷地仕様の始動電動機において
は、その体格（ヨーク径）が標準地仕様の始動電動機に
対して大きくなることが多い。

【０００６】したがって、寒冷地仕様と標準地仕様とで
は、同一エンジンでありながら２種類の体格の始動電動
機についてエンジン取り付け、補機類との干渉を検討を
する必要があり、もし寒冷地仕様で設定した体格がエン
ジンブロック等の干渉問題でエンジンに取り付かない場
合には、標準地仕様の始動電動機を使用し、バッテリー
の能力向上、バッテリーの搭載数の増加、エンジンオイ
ルの適性を再設定するなどの始動電動機以外で始動電動
機の発生出力を向上させるか、エンジン自体の負荷を低
減させるなど、同じエンジンを搭載している車両等の構
成を変更しなければならないか、標準地仕様の体格を持
つ始動電動機の界磁装置に高性能だが高価な永久磁石を
設定するなどの必要があり、車両の価格を上昇させる要
因となっている。

【０００７】そこで、特開昭５９−５０７６２号公報に
おいては、軸方向に同じ形状、構成である任意の個数の
磁石式ヨークを組み合わせて所定の軸方向寸法の界磁装
置を得るようにした直流電動機（第２従来例）が記載さ
れている。この直流電動機は、界磁装置を構成する各々
の磁石式ヨークに固定された永久磁石の位置関係をスル
ーボルトが挿通する貫通孔のピッチで周方向にずらすこ
とにより、直流電動機の体格（ヨーク径）が一定でも始
動電動機の出力設定を変更できる。

【０００８】ところが、従来の直流電動機においては、
貫通孔の開口形状が円形状で且つスルーボルトの外形形
状が円形状である。このため、スルーボルトの外周と貫
通孔の内壁面との接触箇所が１箇所しかとれず、それぞ
れの磁石式ヨークの周方向の相対的な移動が大きくな
り、始動電動機の界磁装置として成立しなくなるという
問題が生じている。

【０００９】また、磁石式ヨークの周方向に形成された
貫通孔のピッチが９０°間隔であるため、９０°間隔で
しか磁石式ヨークを周方向にずらすことができず、回転
方向の永久磁石の位置関係の最適な設定や、最適な出力
設定の微調整ができないという問題が生じている。さら
に、直流電動機を固定部材に取り付ける際に、直流電動
機に同一軸長の制約がある場合、あるいはシャフト、整
流子、電機子鉄心および電機子巻線よりなる同一構造の
電機子を出力の異なる直流電動機に共通使用する場合
に、効率の最適な出力設定ができないという問題が生じ
ている。

【００１０】

【発明の目的】この発明の目的は、複数の嵌合部と複数
の被嵌合部とを嵌め合わせた際の磁石式ヨークの周方向
の相対的な移動を抑えることが可能な直流電動機を提供
することにある。また、直流電動機の体格を一定とする
制約がある場合、直流電動機に同一軸長の制約がある場
合、あるいは同一構造の電機子を出力の異なる直流電動
機に共通使用する場合でも、効率が最適となる出力設定
または種々の出力設定が可能な直流電動機を提供するこ
とにある。さらに、回転方向の永久磁石の位置関係の最
適な設定、効率が最適となる出力設定または種々の出力
設定を９０°よりも小さい回転角度で微調整が可能な直
流電動機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、極性の異なる永久磁石を少なくとも２極以上有
する同一形状、同一構造の磁石式ヨークを１個または複
数個製作して、１個または複数個の磁石式ヨークを電機
子の軸方向に連結する。そして、１個または複数個の磁
石式ヨークの周方向に等間隔で設けた複数の嵌合部に複
数の被嵌合部を嵌め合わす。

【００１２】すると、複数の被嵌合部が複数の嵌合部に
設けられた略楔形状の当接面に２箇所以上で接触するこ
とにより、１個または複数個の磁石式ヨークの周方向の
相対的な移動が抑えられた状態で１個または複数個の磁
石式ヨークが周方向に確実に位置決めされるので、１個
または複数個の磁石式ヨークが直流電動機の界磁装置と
して成立する。

【００１３】それによって、直流電動機の体格を一定と
する制約がある場合でも、軸方向に任意の個数の磁石式
ヨークを組み合わせることができるので、直流電動機の
効率が最適となる出力設定または種々の出力設定を行う
ことができるという効果が得られる。したがって、直流
電動機を、エンジンを始動させる始動電動機として利用
した場合に、標準地仕様と寒冷地仕様とで直流電動機の
体格を共通使用できるだけでなく、同一エンジンの場合
にエンジン取り付け、補機類との干渉の検討も不要とな
るので、始動電動機の価格を低減できるという効果が得
られる。

【００１４】また、複数個の磁石式ヨークを使用して直
流電動機の界磁装置を得るものにおいては、複数個の磁
石式ヨークのうちの少なくとも１個の磁石式ヨークが有
する２極以上の永久磁石と残りの磁石式ヨークが有する
２極以上の永久磁石との位置関係を周方向にずらすこと
ができる。これにより、複数個の磁石式ヨークを使用し
て直流電動機の界磁装置を得るものにおいて、回転方向
の永久磁石の位置関係の最適な設定、効率が最適となる
出力設定または種々の出力設定を行うことができるとい
う効果が得られる。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、複数の嵌
合部を１個または複数個の磁石式ヨークの周方向に９０
°よりも小さい回転角度毎に等間隔で設けることによ
り、１個または複数個の磁石式ヨークが有する２極以上
の永久磁石の位置関係を嵌合部のピッチ分で周方向にず
らすことができる。それによって、回転方向の永久磁石
の位置関係の最適な設定、効率が最適となる出力設定ま
たは種々の出力設定を９０°よりも小さい回転角度で微
調整できるという効果が得られる。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、１個また
は複数個の磁石式ヨークの外周面に軸方向に形成された
複数の挿通溝の各々にスルーボルトを挿通させて締付け
ると、複数のスルーボルトの各々が各挿通溝に設けられ
た略楔形状の当接面に２箇所以上で接触することによ
り、１個または複数個の磁石式ヨークが周方向に確実に
位置決めでき、且つ軸方向に締付け固定できるという効
果が得られる。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、１個また
は複数個の磁石式ヨークの肉厚内を軸方向に貫通する複
数の挿通孔の各々にスルーボルトを挿通させて締付ける
と、複数のスルーボルトの各々が各挿通孔に設けられた
略楔形状の当接面に２箇所以上で接触することにより、
１個または複数個の磁石式ヨークが周方向に確実に位置
決めでき、且つ軸方向に締付け固定できるという効果が
得られる。

【００１８】請求項５に記載の発明によれば、極性の異
なる永久磁石を少なくとも２極以上有する同一形状、同
一構造の磁石式ヨーク、およびこの磁石式ヨークと同一
形状のダミーヨークを１個または複数個製作して、１個
または複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨークを電機
子の軸方向に連結する。そして、１個または複数個の磁
石式ヨークおよびダミーヨークの周方向に等間隔で設け
た複数の嵌合部に複数の被嵌合部を嵌め合わす。

【００１９】すると、複数の被嵌合部が複数の嵌合部に
設けられた略楔形状の当接面に２箇所以上で接触するこ
とにより、１個または複数個の磁石式ヨークおよびダミ
ーヨークの周方向の相対的な移動が抑えられた状態で１
個または複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨークが周
方向に確実に位置決めされるので、磁石式ヨークおよび
ダミーヨーク相互間や、これらヨークとフロントフレー
ム、リヤフレームとの嵌合部に特別に位置決めのための
係合部を形成する必要がないので加工が容易なフィール
ド（界磁装置）を構成できる。

【００２０】それによって、直流電動機の体格を一定と
する制約がある場合、直流電動機に同一軸長の制約があ
る場合、あるいは同一構造の電機子を出力の異なる直流
電動機に共通使用する場合でも、軸方向に任意の個数の
磁石式ヨークおよびダミーヨークを組み合わせることが
できるので、効率が最適となる出力設定または種々の出
力設定を行うことができるという効果が得られる。した
がって、直流電動機を、エンジンを始動させる始動電動
機として利用した場合に、標準地仕様と寒冷地仕様とで
直流電動機の体格を共通使用でき、直流電動機の軸長を
共通使用でき、あるいは同一構造の電機子を共通使用で
きるだけでなく、同一エンジンの場合にエンジン取り付
け、補機類との干渉の検討も不要となるので、始動電動
機の価格を低減できるという効果が得られる。

【００２１】また、複数個の磁石式ヨークを使用して直
流電動機の界磁装置を得るものにおいては、複数個の磁
石式ヨークのうちの少なくとも１個の磁石式ヨークが有
する２極以上の永久磁石と残りの磁石式ヨークが有する
２極以上の永久磁石との位置関係を周方向にずらすこと
ができる。これにより、複数個の磁石式ヨークを使用し
て直流電動機の界磁装置を得るものにおいて、回転方向
の永久磁石の位置関係の最適な設定、効率が最適となる
出力設定または種々の出力設定を行うことができるとい
う効果が得られる。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、複数の嵌
合部を１個または複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨ
ークの周方向に９０°よりも小さい回転角度毎に等間隔
で設けることにより、１個または複数個の磁石式ヨーク
が有する２極以上の永久磁石の位置関係を嵌合部のピッ
チ分で周方向にずらすことができる。それによって、回
転方向の永久磁石の位置関係の最適な設定、効率が最適
となる出力設定または種々の出力設定を９０°よりも小
さい回転角度で微調整できるという効果が得られる。

【００２３】請求項７に記載の発明によれば、１個また
は複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨークの外周面に
軸方向に形成された複数の挿通溝の各々にスルーボルト
を挿通させて締付けると、複数のスルーボルトの各々が
各挿通溝に設けられた略楔形状の当接面に２箇所以上で
接触することにより、１個または複数個の磁石式ヨーク
およびダミーヨークが周方向に確実に位置決めでき、且
つ軸方向に締付け固定できるという効果が得られる。

【００２４】請求項８に記載の発明によれば、１個また
は複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨークの肉厚内を
軸方向に貫通する複数の挿通孔の各々にスルーボルトを
挿通させて締付けると、複数のスルーボルトの各々が各
挿通孔に設けられた略楔形状の当接面に２箇所以上で接
触することにより、１個または複数個の磁石式ヨークお
よびダミーヨークが周方向に確実に位置決めでき、且つ
軸方向に締付け固定できるという効果が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】 〔実施例の構成〕図１ないし図７はこの発明の直流電動
機を始動電動機に適用した各実施例を示したもので、図
１（ａ）、（ｂ）は磁石式ヨークを示した図で、図２
（ａ）、（ｂ）はダミーヨークを示した図である。

【００２６】（第１実施例の構成）図３は始動電動機
（第１実施例）を示した図である。第１実施例の始動電
動機１は、本発明の直流電動機であって、モータサイク
ル、汎用エンジン、船外機または雪上車等の小型エンジ
ン（図示せず）を始動するスタータとして一般的に採用
される慣性噛み込み式スタータ（所謂ベンディックス式
スタータ）である。

【００２７】この始動電動機１は、小型エンジンのリン
グギヤ（図示せず）に噛み込むピニオン（移動体）１
１、このピニオン１１を回転駆動すると共に、その回転
立ち上がり時（起動時）にピニオン１１の慣性とヘリカ
ルスプラインの作用でピニオン１１を軸方向に移動させ
る電動機本体（モータ本体）１３等から構成されてい
る。

【００２８】ピニオン１１は、金属または樹脂により略
円筒形状に一体成形されている。このピニオン１１の外
周にはリングギヤと噛み合うピニオンギヤ１４が一体成
形され、その内周には出力軸１２に係合するヘリカルス
プライン（図示せず）が一体成形されている。

【００２９】出力軸１２は、先端側が電動機本体１３よ
り前方に突出した状態で電動機本体１３に一体的に組み
込まれ、後記するアーマチャシャフトを構成する。この
出力軸１２の先端側の外周面には、ピニオン１１のヘリ
カルスプラインに係合するヘリカルスプライン（図示せ
ず）が一体成形されている。出力軸１２の先端部には、
リターンスプリング（戻しばね）１５、およびピニオン
１１の軸方向外方への飛び出しを防止するための円筒形
状のピニオンストッパー１６が固定されている。リター
ンスプリング１５は、ピニオン１１とピニオンストッパ
ー１６との間に保持され、ピニオン１１が初期位置に止
まる方向に付勢している。

【００３０】電動機本体１３は、電動機の界磁装置を構
成するフィールド２１、このフィールド２１の内部で相
対回転するアーマチャ１７、このアーマチャ１７の回転
を外部に伝達する出力軸１２、アーマチャ１７の前側を
図示しない軸受を介して回転自在に支持するフロントフ
レーム２３、およびアーマチャ１７の後側を軸受２２を
介して回転自在に支持するリヤフレーム２４等から構成
されている。

【００３１】アーマチャ１７は、本発明の電機子であっ
て、出力軸１２の略中央部の外周に固定されたアーマチ
ャコア（電機子鉄心）、およびこのアーマチャコアに巻
装されたアーマチャコイル（電機子巻線）を備えてい
る。また、アーマチャ１７には、ブラシホルダー２５内
に収容されたブラシ２６が摺接することによりアーマチ
ャコイルに給電を行うコンミュテータ（整流子）２７が
組み付けられている。

【００３２】次に、この始動電動機１のフィールド２１
の構造を図１および図３に基づいて詳細に説明する。フ
ィールド２１は、本発明の界磁装置であって、磁束を作
る４極の永久磁石３１〜３４、これらの永久磁石３１〜
３４を所有する２個の磁石式ヨーク３５、および４極の
永久磁石３１〜３４を所有しない１個のダミーヨーク３
６を有している。

【００３３】４極の永久磁石３１〜３４の各々は、磁石
式ヨーク３５の内周面形状に沿うように断面形状が略円
弧形状に成形されたフェライト磁石が等間隔（例えば回
転角度が９０°間隔）で配されている。なお、２個の永
久磁石３１、３３の内周側の極性がＮ極、それらの間に
配される２個の永久磁石３２、３４の内周側の極性がＳ
極となるように着磁方向が決められている。また、４極
の永久磁石３１〜３４の材質としては、フェライト磁石
の代わりに、ネオジウム（Ｎｄ）磁石等の希土類磁石、
アルニコ磁石あるいは樹脂磁石（ナイロン樹脂、Ｎｄ，
Ｆｅ、Ｂ粉末を焼結したもの）を用いても良い。さら
に、永久磁石は磁極が６極となるように６個等間隔また
は不等間隔で配置しても良い。

【００３４】磁石式ヨーク３５は、円環板形状の鉄系金
属板（冷間圧延鋼板や珪素鋼板等）を軸方向に積層して
なる円筒形状の積層型ヨーク３８、あるいは低炭素鋼の
略円管形状の筒状ヨーク３８と、その内周面に周方向に
等間隔（例えば回転角度が９０°間隔）に接着剤等の接
合手段を用いて取り付けられた４極の永久磁石３１〜３
４からなる。磁石式ヨーク３５の一端部（前側端部）に
は、フロントフレーム２３の凹部２３ｂまたは前側に隣
設する磁石式ヨーク３５の凹部３５ｂの外側に嵌合する
凸部（係合部）３５ａが形成されている。また、磁石式
ヨーク３５の他端部（後側端部）には、後側に隣設する
磁石式ヨーク３５の凸部３５ａ、ダミーヨーク３６の凸
部３６ａまたはリヤフレーム２４の凸部２４ａの内側に
嵌合する凹部（被係合部）３５ｂが形成されている。そ
して、磁石式ヨーク３５の外周面には、複数本（本例で
は８本）のスルーボルト（被嵌合部、締付け具、挿通
具）３７が挿通する挿通部としてのＶ字溝４０が複数個
（本例では８本）形成されている。

【００３５】複数個のＶ字溝４０は、本発明の嵌合部、
挿通溝であって、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、
磁石式ヨーク３５の周方向に４５°の回転角度毎に等間
隔で形成されている。なお、Ｖ字溝４０の形成位置は、
磁石式ヨーク３５の中心点から４極の永久磁石３１〜３
４の周方向の中心点を通る半径方向の線上、および磁石
式ヨーク３５の中心点から隣設する永久磁石間の周方向
の中間点を通る半径方向の線上とされ、磁石式ヨーク３
５の中心点から等間隔で放射状に設けられている。

【００３６】これらのＶ字溝４０は、図１（ｃ）に示し
たように、磁石式ヨーク３５の外周面に開口形状が略逆
台形形状となるように切削加工またはプレス加工により
形成されている。これらのＶ字溝４０は、スルーボルト
３７の周方向の一端が接触する第１テーパ面（当接面）
４１、スルーボルト３７の周方向の他端が接触する第２
テーパ面（当接面）４２、および第１テーパ面４１と第
２テーパ面４２を連結する曲率面４３で囲まれている。
すなわち、第１、第２テーパ面４１、４２とで略楔形状
の挿通溝が磁石式ヨーク３５の外周面に複数個（本例で
は８個）形成される。

【００３７】なお、第１、第２テーパ面４１、４２の磁
石式ヨーク３５の半径方向から傾斜角度は、嵌合する相
手のスルーボルト３７の断面形状が円形状であるため、
０°より大きく９０°より小さい角度であれば良いが、
３０°以上６０°以下が望ましく、４０°以上５０°以
下が最も望ましい。また、第１、第２テーパ面４１、４
２の傾斜角度が異なっていても良く、さらに曲率面４３
を設けずに直接第１、第２テーパ面４１、４２が交差す
るようにしても良い。

【００３８】ダミーヨーク３６は、内周面に永久磁石３
１〜３４を所有しない点を除いては、磁石式ヨーク３５
と同一の材料、同一の形状、同一の構造を有する円筒形
状の積層型ヨークである。ダミーヨーク３６の一端部
（前側端部）には、磁石式ヨーク３５の凹部３５ｂの外
側に嵌合する凸部（係合部）３６ａが形成されている。
また、ダミーヨーク３６の他端部（後側端部）には、リ
ヤフレーム２４の凸部２４ａの内側に嵌合する凹部（被
係合部）３６ｂが形成されている。そして、ダミーヨー
ク３６の外周面には、複数本（本例では８本）のスルー
ボルト３７が挿通する挿通部としてのＶ字溝５０が複数
個（本例では８本）形成されている。

【００３９】複数個のＶ字溝５０は、本発明の嵌合部、
挿通溝であって、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、
Ｖ字溝４０と同様に、ダミーヨーク３６の周方向に４５
°の回転角度毎に等間隔で形成されている。これらのＶ
字溝５０は、図２（ｃ）に示したように、ダミーヨーク
３６の外周面に開口形状が略逆台形形状となるように切
削加工またはプレス加工により形成されている。そし
て、これらのＶ字溝５０は、スルーボルト３７の周方向
の一端が接触する第１テーパ面（当接面）５１、スルー
ボルト３７の周方向の他端が接触する第２テーパ面（当
接面）５２、および第１テーパ面５１と第２テーパ面５
２を連結する曲率面５３で囲まれている。すなわち、第
１、第２テーパ面５１、５２とで略楔形状の挿通溝がダ
ミーヨーク３６の外周面に複数個（本例では８個）形成
される。

【００４０】なお、第１、第２テーパ面４１、４２の項
で述べたように、第１、第２テーパ面５１、５２のダミ
ーヨーク３６の半径方向から傾斜角度は、嵌合する相手
のスルーボルト３７の断面形状が円形状であるため、０
°より大きく９０°より小さい角度であれば良いが、３
０°以上６０°以下が望ましく、４０°以上５０°以下
が最も望ましい。また、第１、第２テーパ面５１、５２
の傾斜角度が異なっていても良く、さらに曲率面５３を
設けずに直接第１、第２テーパ面５１、５２が交差する
ようにしても良い。

【００４１】フロントフレーム２３は、小型エンジンの
ブラケット（図示せず）に締結ボルト等の締結具により
始動電動機１を取り付けるためのステーを構成するもの
で、磁石式ヨーク３５の複数個のＶ字溝４０およびダミ
ーヨーク３６の複数個のＶ字溝５０に対応した位置に、
スルーボルト３７のおねじ部（図示せず）を螺合するね
じ穴（図示せず）を有している。

【００４２】リヤフレーム２４は、磁石式ヨーク３５の
複数個のＶ字溝４０およびダミーヨーク３６の複数個の
Ｖ字溝５０に対応した位置に、スルーボルト３７を挿通
する貫通穴（図示せず）を有している。リヤフレーム２
４は、２個の磁石式ヨーク３５と１個のダミーヨーク３
６をフロントフレーム２３との間に挟み込んだ状態で、
スルーボルト３７を締付けることにより２個の磁石式ヨ
ーク３５と１個のダミーヨーク３６を固定するものであ
る。

【００４３】図４は始動電動機（第２実施例）を示した
図である。第２実施例の始動電動機２は、第１実施例と
電動機本体１３の体格（ヨーク径）を一定とする制約が
ある場合、同一構造のアーマチャ１７を共通使用する場
合、あるいは電動機本体１３に同一軸長の制約がある場
合に、図１に示した磁石式ヨーク３５を３個使用して電
動機本体１３を構成する。この構造により、始動電動機
２は、３個目の磁石式ヨーク３５の所有する永久磁石３
１〜３４が増加した分だけ、第１実施例の始動電動機１
と比較して、電動機本体１３の出力を向上できる。

【００４４】図５は始動電動機（第３実施例）を示した
図である。第３実施例の始動電動機３は、第１、第２実
施例と電動機本体１３の体格（ヨーク径）を一定とする
制約がある場合、同一構造のアーマチャ１７を共通使用
する場合、あるいは電動機本体１３に同一軸長の制約が
ある場合に、図１に示した磁石式ヨーク３５を３個使用
し、これらのうちの最も後端側に位置する１個の磁石式
ヨーク３５の周方向の取付位置を前端側の２個の磁石式
ヨーク３５を基準にして右回転方向に４５°分ずらして
いる。

【００４５】これにより、前端側の２個の磁石式ヨーク
３５の内周面に保持された４極の永久磁石３１〜３４の
周方向の位置関係と後端側の１個の磁石式ヨーク３５の
内周面に保持された４極の永久磁石３１〜３４の周方向
の位置関係とが異なる始動電動機３となる。この構造に
より、始動電動機３は、第２実施例の始動電動機２と比
較して、効率が最適となる出力設定またはエンジンの負
荷に合わせた種々の出力設定を微調整できる。

【００４６】図６は始動電動機（第４実施例）を示した
図である。第４実施例の始動電動機４は、第１〜第３実
施例と電動機本体１３の体格（ヨーク径）を一定とする
制約がある場合に、第１〜第３実施例の電動機本体１３
よりもアーマチャコアの軸方向寸法が短い電動機本体１
３（アーマチャ１８）の軸長に対応するように、図１に
示した磁石式ヨーク３５を２個使用し、２個の磁石式ヨ
ーク３５の内周面に保持された４極の永久磁石３１〜３
４の周方向の位置関係を同一にしている。

【００４７】この構造により、始動電動機４は、第２、
第３実施例の始動電動機２、３と比較して、電動機本体
１３の出力（トルクおよび回転速度）は低くなるが、電
動機本体１３の軸長を短縮できる。したがって、第２、
第３実施例の始動電動機２、３を寒冷地仕様とした場合
に、この実施例の始動電動機４を標準地仕様とするよう
な設定ができる。

【００４８】図７は始動電動機（第５実施例）を示した
図である。第５実施例の始動電動機５は、第４実施例よ
りもアーマチャコアの軸方向寸法が短い電動機本体１３
（アーマチャ１９）の軸長に対応するように、図１に示
した磁石式ヨーク３５を１個使用している。この構造に
より、始動電動機５は、第１〜第４実施例の始動電動機
１〜４と比較して、電動機本体１３の出力（トルクおよ
び回転速度）を低減でき、且つ電動機本体１３の軸長を
短縮できる。したがって、始動電動機５の軸長短縮と重
量軽減を図れるので、始動電動機５の小型、軽量化を達
成できる。

【００４９】〔実施例の作用〕次に、第１〜第５実施例
の始動電動機１〜５の作用を図１ないし図７に基づいて
簡単に説明する。

【００５０】アーマチャ１７〜１９のアーマチャコイル
への通電がなされていない時には、ピニオン１１が図３
ないし図７に示した位置に静止している。ブラシ２６お
よびコンミュテータ２７を介してアーマチャコイルが通
電されると、電動機本体１３にトルクが発生して出力軸
１２が回転する。

【００５１】このとき、ピニオン１１は、ピニオン慣性
のためヘリカルスプラインの作用でトルクと同時に軸方
向の分力が加わり、リターンスプリング１５の付勢力
（弾性力）に打ち勝って、回転しながら軸方向の前方側
（小型エンジンのリングギヤ側）に飛び出す。そして、
飛び出したピニオン１１のピニオンギヤ１４がリングギ
ヤに噛み込み小型エンジンをクランキングする。

【００５２】その後、小型エンジンが着火して、リング
ギヤの回転速度がピニオンの回転速度よりも速くなる
と、リングギヤが逆に駆動歯車になり、ピニオン１１が
ヘリカルスプラインの作用により自動的に戻され、ピニ
オンギヤ１４とリングギヤとの噛み合いが外れる。

【００５３】〔実施例の効果〕以上のように、第１〜第
５実施例の始動電動機１〜５においては、スルーボルト
３７の外周が磁石式ヨーク３５の外周面に形成された略
楔形状の第１、第２テーパ面４１、４２、およびダミー
ヨーク３６の外周面に形成された略楔形状の第１、第２
テーパ面５１、５２にそれぞれ２箇所以上で接触するこ
とにより、磁石式ヨーク３５およびダミーヨーク３６の
周方向の相対的な移動を抑えることができる。これによ
り、磁石式ヨーク３５およびダミーヨーク３６が周方向
に確実に位置決めされるので、特に磁石式ヨーク３５お
よびダミーヨーク３６相互間や、これらヨークとフロン
トフレーム２３、リヤフレーム２４との嵌合部に位置決
めのための係合部を形成する必要がないので、加工が容
易なフィールド２１を構成できる。

【００５４】そして、第１〜第５実施例の始動電動機１
〜５においては、電動機本体１３の体格（ヨーク径）を
一定とする制約がある場合、電動機本体１３に同一軸長
の制約がある場合、あるいは同一構造のアーマチャ１７
を出力の異なる始動電動機１〜３に共通使用する場合で
も、軸方向に任意の個数（例えば１個〜３個）の磁石式
ヨーク３５、あるいはダミーヨーク３６の組み合わせや
各磁石式ヨーク３５に保持された永久磁石３１〜３４の
位置関係を周方向にずらすことにより、回転方向の永久
磁石３１〜３４の位置関係の設定、効率が最適となる出
力設定あるいは出力調整を行うことができる。

【００５５】したがって、電動機本体１３の体格を第１
〜第５実施例の始動電動機１〜５で共通化できるので、
寒冷地仕様で設定した電動機本体１３の体格を収納する
スペースを確保できれば標準地仕様の始動電動機の取付
検討は必要なくなり、設計工数を大幅に削減できる。ま
た、寒冷地におけるエンジンの負荷を、そのエンジンの
最大負荷とみなし、それに見合う始動電動機を、最高出
力を得られるように設計すれば良い。標準地におけるエ
ンジンの負荷は、寒冷地のそれより明らかに軽くなり、
必要なトルクも小さくて済むが、先の寒冷地のエンジン
負荷に合わせた始動電動機のままであると、最大出力を
得られる点を外れたところに使用域が設定されてしまう
ので、このときの使用域に必ずそのスタータの最大出力
となる性能曲線が得られるようにフィールドの構成を設
定でき、種々な使用環境に合わせて、常に始動電動機の
最大出力点で使用できる設定が容易にできる。さらに、
標準地仕様の小型エンジンの負荷を、寒冷地仕様の小型
エンジンの負荷に合わせるために、バッテリーの能力向
上、バッテリーの搭載数の増加、エンジンオイルの適性
の再設定、永久磁石３１〜３４の性能の再設定などが不
要となので、磁石式ヨーク３５やダミーヨーク３６の軸
方向の個数を調整するだけで、標準地仕様の小型エンジ
ンの負荷を、寒冷地仕様の小型エンジンの負荷に合わせ
ることができるため、始動電動機１〜５の製品価格の上
昇を抑えることができる。

【００５６】そして、第１〜第５実施例の始動電動機１
〜５においては、同一形状、同一構造のフロントフレー
ム２３、リヤフレーム２４、磁石式ヨーク３５およびダ
ミーヨーク３６を共通使用しながら、種々の出力設定が
可能で、且つ軸長の異なる電動機本体１３を備えた始動
電動機１〜５を製造しているので、各構成部品の在庫管
理がし易く、また１個のヨーク型で種々の始動電動機１
〜５に対応するヨークを製作できるため、量産コスト効
果も得られる。

【００５７】〔変形例〕この実施例では、本発明を小型
エンジンを始動させる始動電動機（所謂ベンディックス
式スタータ）１に適用したが、本発明を車両搭載用エン
ジンを除く汎用エンジン、船舶搭載用エンジン、航空機
搭載用エンジンを始動させるその他の始動電動機に適用
しても良い。

【００５８】また、本発明を一般に用いられるモータと
しての直流電動機等に利用しても良い。さらに、アーマ
チャ１７〜１９のアーマチャシャフトとピニオン１１に
トルクを伝達する出力軸１２との間に一方向のローラク
ラッチ（オーバーランニングクラッチ）や遊星歯車減速
機構等の歯車減速装置を配しても良い。

【００５９】第１〜第５実施例では、磁石式ヨーク３５
の外周面およびダミーヨーク３６の外周面にスルーボル
ト３７が挿通するＶ字溝４０、５０を９０°よりも小さ
い回転角度（例えば４５°）で形成したが、磁石式ヨー
ク３５の肉厚内およびダミーヨーク３６の肉厚内を軸方
向に貫通し、内部をスルーボルト３７が挿通する挿通孔
（嵌合部、挿通部）を９０°よりも小さい回転角度（例
えば４５°）で形成しても良い。

【００６０】そして、挿通孔には、スルーボルト３７が
２箇所以上で接触する内壁面（当接面）を形成する。ま
た、Ｖ字溝４０、５０や挿通孔を設ける間隔は、９０°
よりも小さく、０°よりも大きい回転角度であればどれ
でも良いが、３０°〜６０°が望ましい。なお、４５°
よりも小さい回転角度ピッチでＶ字溝４０、５０や挿通
孔を設けた場合には、第３実施例よりも更に電動機本体
１３の出力設定を微調整できる。

【００６１】そして、磁石式ヨークの前側端面に凸状部
（嵌合部）を周方向に９０°よりも小さい回転角度で形
成し、後側端面に凸状部が差し込まれる凹状部（被嵌合
部）を周方向に９０°よりも小さい回転角度で形成し、
その凹状部に凸状部の外周面が２箇所以上で接触する略
楔形状の当接面を形成しても良い。また、ダミーヨーク
の前側端面に凸状部（嵌合部）を周方向に９０°よりも
小さい回転角度で形成し、後側端面に凸状部が差し込ま
れる凹状部（被嵌合部）を周方向に９０°よりも小さい
回転角度で形成し、その凹状部に凸状部の外周面が２箇
所以上で接触する略楔形状の当接面を形成しても良い。

【００６２】この場合には、複数個の磁石式ヨークの周
方向の位置決めを凸状部と凹状部との嵌合により行い、
複数個の磁石式ヨークの両側に配されるフロントフレー
ムのボルト穴とエンドフレームのボルト穴とにスルーボ
ルトを差し込んでフロントフレームとエンドフレームを
締付けることにより複数個の磁石式ヨーク３５の軸方向
の固定を行うようにすれば良い。

【００６３】第１〜第５実施例では、略楔形状の当接面
としてＶ字溝に設けられたテーパ面を用いたが、略楔形
状の当接面として略コの字状溝の内壁面、略Ｌ字状溝の
内壁面等を用いても良い。第３実施例では、ダミーヨー
クとして磁石式ヨーク３５と同一形状、同一材料のダミ
ーヨーク３６を用いたが、ダミーヨークとして磁石式ヨ
ーク３５と同一形状、異なる材料のダミーヨークを用い
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の磁石式ヨークを示した正面
図で、（ｂ）はこの発明の磁石式ヨークを示した断面図
で、（ｃ）はＶ字溝を拡大した断面図である。

【図２】（ａ）はこの発明のダミーヨークを示した正面
図で、（ｂ）はこの発明のダミーヨークを示した断面図
で、（ｃ）はＶ字溝を拡大した断面図である。

【図３】第１実施例である始動電動機を示した断面図で
ある。

【図４】第２実施例である始動電動機を示した断面図で
ある。

【図５】第３実施例である始動電動機を示した斜視図で
ある。

【図６】第４実施例である始動電動機を示した断面図で
ある。

【図７】第５実施例である始動電動機を示した断面図で
ある。

【図８】第１従来例である始動電動機を示した断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 始動電動機（直流電動機） ２ 始動電動機（直流電動機） ３ 始動電動機（直流電動機） ４ 始動電動機（直流電動機） ５ 始動電動機（直流電動機） １１ ピニオン（移動体） １２ 出力軸 １３ 電動機本体（モータ本体） １７ アーマチャ（電機子） １８ アーマチャ（電機子） １９ アーマチャ（電機子） ２１ フィールド（界磁装置） ３１ 永久磁石（Ｎ極） ３２ 永久磁石（Ｓ極） ３３ 永久磁石（Ｎ極） ３４ 永久磁石（Ｓ極） ３５ 磁石式ヨーク ３６ ダミーヨーク ３７ スルーボルト（被嵌合部） ４０ Ｖ字溝（嵌合部、挿通溝） ４１ 第１テーパ面（当接面） ４２ 第２テーパ面（当接面） ５０ Ｖ字溝（嵌合部、挿通溝） ５１ 第１テーパ面（当接面） ５２ 第２テーパ面（当接面）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）極性の異なる永久磁石を少なくとも
   ２極以上有する磁石式ヨークを、１個または複数個軸方
   向に連結してなる界磁装置と、 （ｂ）この界磁装置の内部で回転可能に支持され、電機
   子巻線を巻装した電機子と、 （ｃ）前記１個または複数個の磁石式ヨークの周方向に
   等間隔で設けられ、略楔形状の当接面を有する複数の嵌
   合部と、 （ｄ）前記当接面に２箇所以上で接触した状態で前記嵌
   合部に嵌め合わされて、前記１個または複数個の磁石式
   ヨークの位置決めを行う複数の被嵌合部とを備えた直流
   電動機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の直流電動機において、 前記複数の嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式ヨ
   ークの周方向に９０°よりも小さい回転角度毎に等間隔
   で設けられていることを特徴とする直流電動機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の直流電動
   機において、 前記複数の嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式ヨ
   ークの外周面に軸方向に形成された複数の挿通溝であ
   り、 前記複数の被嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式
   ヨークの各挿通溝を挿通して前記１個または複数個の磁
   石式ヨークを締付け固定する複数のスルーボルトである
   ことを特徴とする直流電動機。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の直流電動
   機において、 前記複数の嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式ヨ
   ークの肉厚内を軸方向に貫通した複数の挿通孔であり、 前記複数の被嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式
   ヨークの各挿通孔を挿通して前記１個または複数個の磁
   石式ヨークを締付け固定する複数のスルーボルトである
   ことを特徴とする直流電動機。
5. 【請求項５】（ａ）極性の異なる永久磁石を少なくとも
   ２極以上有する磁石式ヨーク、およびこの磁石式ヨーク
   と同一形状のダミーヨークを、１個または複数個軸方向
   に連結してなる界磁装置と、 （ｂ）この界磁装置の内部で回転可能に支持され、電機
   子巻線を巻装した電機子と、 （ｃ）前記１個または複数個の磁石式ヨークおよびダミ
   ーヨークの周方向に等間隔で設けられ、略楔形状の当接
   面を有する複数の嵌合部と、 （ｄ）前記当接面に２箇所以上で接触した状態で前記嵌
   合部に嵌め合わされて、前記１個または複数個の磁石式
   ヨークおよびダミーヨークの位置決めを行う複数の被嵌
   合部とを備えた直流電動機。
6. 【請求項６】請求項５に記載の直流電動機において、 前記複数の嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式ヨ
   ークおよびダミーヨークの周方向に９０°よりも小さい
   回転角度毎に等間隔で設けられていることを特徴とする
   直流電動機。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６に記載の直流電動
   機において、 前記複数の嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式ヨ
   ークおよびダミーヨークの外周面に軸方向に形成された
   複数の挿通溝であり、 前記複数の被嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式
   ヨークおよびダミーヨークの各挿通溝を挿通して前記１
   個または複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨークを締
   付け固定する複数のスルーボルトであることを特徴とす
   る直流電動機。
8. 【請求項８】請求項５または請求項６に記載の直流電動
   機において、 前記複数の嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式ヨ
   ークおよびダミーヨークの肉厚内を軸方向に貫通した挿
   通孔等の挿通部であり、 前記複数の被嵌合部は、前記１個または複数個の磁石式
   ヨークおよびダミーヨークの各挿通孔を挿通して前記１
   個または複数個の磁石式ヨークおよびダミーヨークを締
   付け固定する複数のスルーボルトであることを特徴とす
   る直流電動機。