JPH099590A

JPH099590A - エンジン始動装置の電動機

Info

Publication number: JPH099590A
Application number: JP7157388A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Maruhashi; 康彦丸橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【構成】回転子が回転すると不釣合いにより、回転子に
回転サイクルの振動や騒音が発生する。回転子の鉄心１
を軸２に取り付け、回転子の鉄心１の両側に不釣合い部
１ａおよび１ｂを設け、この不釣合い部１ａおよび１ｂ
を回転子の鉄心１の中心軸に関して互いに反対方向にな
るようにして、回転子の両端の軸受に発生する軸受反力
が互いに逆方向となるようにする。【効果】回転子に不釣合いが存在しても、始動装置に発
生する振動や騒音を小さくできるので、不釣合いの修正
作業を省略して、経済性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの始動装置の電
動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの始動装置には、実開昭62−59
768 号公報に記載のように、電動機を利用している。す
なわち、バッテリからの電気により電動機を回転させ
て、この回転力をエンジンに伝えてエンジンを始動させ
る構造になっている。電動機の回転子に不釣合いが存在
すると回転子の回転時に不釣合い力により始動装置が加
振されて、回転サイクルの振動や騒音が発生する。この
ような振動や騒音は回転子の不釣合いの大きさに比例す
るので、これらを小さくするためには回転子の不釣合い
を小さくする必要がある。

【０００３】また、特開平4−334945 号公報に記載のよ
うに、振動や騒音を小さくするために、回転子の両端の
不釣合いを逆位相にしたものもあるが、両端の不釣合い
の大きさによっては、回転子の両端の軸受に作用する軸
受反力、すなわち、始動装置に作用する加振力が同じ方
向に作用する場合もあり、振動や騒音が小さくなるとは
限らない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、始動
装置から振動や騒音が発生し、エンジンの始動時の快適
性を阻害していた。これを避けるために、回転子の不釣
合いを小さくする釣合わせ工程が必要であり、このため
に回転子の製造工程が多くなり、生産性が低下する。

【０００５】また、回転子の両端の不釣合いが逆位相で
あっても、軸受反力が同じ方向に作用する場合には、釣
合わせ工程が必要である。

【０００６】本発明の目的は、不釣合いを特に小さくし
なくても振動や騒音を小さくし、回転子の釣合わせ工程
を省略して、生産性の向上を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転中の回
転子に働く軸受反力が、互いに逆方向となるように回転
子の鉄心の中心軸に関して互いに逆方向に不釣合いが存
在するように回転子を製造することにより達成される。

【０００８】

【作用】回転子の両側の不釣合いを、回転中の回転子に
働く軸受反力が互いに逆方向となるようにすると、これ
らの不釣合いにより始動装置に作用する加振力が互いに
打消し合い、両側の軸受に働く反力が同じ方向の場合よ
りも始動装置の振動，騒音が小さくなる。

【０００９】

【実施例】図１により本発明の実施例を説明する。１は
回転子の鉄心、２は回転子の鉄心１の中心に設けた軸で
あり、回転子の鉄心１と軸２は電動機の回転子の一部を
構成しており、一体になって回転する。３は回転子の鉄
心１の中に取り付けたコイルであり、このコイル３に電
流を流して電動機回転子を回転させる。

【００１０】１ａおよび１ｂはフライス加工によって回
転子の鉄心１に設けた不釣合い部であり、不釣合い部１
ａと不釣合い部１ｂは回転子の鉄心１の中心軸に関して
互いに逆方向にする。

【００１１】図２により不釣合い部の加工方法が図１の
場合と異なっている例について説明する。１ａはドリル
加工によって回転子の鉄心１に設けた不釣合い部であ
り、１ｂは回転子の鉄心１の中心軸に関して不釣合い部
１ａの反対側に設けた不釣合い部である。このような構
造にしても、図１の場合と同様に始動装置の振動や騒音
を小さくできる。

【００１２】図３により不釣合い部の位置が図１，図２
の場合と異なっている例について説明する。１ａはドリ
ル加工によって回転子の鉄心１の側面に設けた不釣合い
部であり、１ｂは回転子の鉄心１の中心軸に関して不釣
合い部１ａの反対側に設けた不釣合い部である。このよ
うな構造にしても、図１，図２の場合と同様に始動装置
の振動や騒音を小さくできる。

【００１３】図４により不釣合い部の設け方が図１〜図
３の場合と異なっている例について説明する。４ａは回
転子の鉄心１の側面に付加した不釣合い部であり、４ｂ
は回転子の鉄心１の中心軸に関して不釣合い部４ａの反
対側に付加した不釣合い部である。

【００１４】図１ないし図３の不釣合い部１ａおよび１
ｂは、回転子の鉄心１に孔を開けて、この部分の質量の
分だけ軽くする構造になっている。このことは、この位
置と中心軸に関して反対側の位置を重くするのと同じ効
果が得られる。すなわち、一方を軽くするということ
は、軸２の反対側を重くすることと同じになる。このこ
とから図１〜図３の状態は不釣合い部１ａおよび１ｂの
位置と軸２の反対側に不釣合いを付加した状態と同じに
なり、その状態は図４の状態と同じになる。

【００１５】このような構造にしても図１の場合と同様
に始動装置の振動や騒音を小さくできる。

【００１６】図５において、５及び６は不釣合いを示し
ており、この図は不釣合い５と不釣合い６が回転子の鉄
心１の中心軸に関して同じ方向に存在する場合である。
このような状態を同相不釣合いと名づける。

【００１７】図６において、７及び８は不釣合いを示し
ており、この図は不釣合い７と不釣合い８が回転子の鉄
心１の中心軸に関して逆方向に存在する場合である。こ
のような状態を逆相不釣合いと名づける。

【００１８】回転子が回転すると不釣合の方向に不釣合
い力が作用する。図５のような同相不釣合いの場合には
両側の不釣合い５及び６により発生する不釣合い力が同
じ方向に作用し、始動装置に大きな加振力が作用する。
そのために、始動装置の振動や騒音が大きくなる。一
方、図６のような逆相不釣合いの場合には、両側の不釣
合い７及び８により、回転子の両端の軸受に発生する不
釣合い力の方向が逆になる場合と同じ方向になる場合が
ある。

【００１９】このとき、不釣合いによって回転子の軸受
部に発生する反力の方向はアンバランスの大きさと軸受
部とアンバランスの存在する位置の寸法により決定す
る。

【００２０】図７のような逆相不釣合い７，８が存在す
る回転子において両端の軸受距離がＬ１，鉄心１の長さ
がＬ２，不釣合いの存在する断面と軸受部の距離がそれ
ぞれＬ３，Ｌ４とする。回転中の回転子の不釣合い７，
８に働く不釣合い力をそれぞれＦ１，Ｆ２とする。

【００２１】ここで、不釣合い７のみに着目すると、回
転中の不釣合い７に働く不釣合い力Ｆ１と軸受に作用す
る反力Ｒ₁₁，Ｒ₂₁は、力とモーメントの釣合いより、そ
れぞれ以下の式で表わされる。

【００２２】

【数１】Ｒ₁₁＝(Ｌ₂＋Ｌ₄)・Ｆ₁／Ｌ₁…（数１）

【００２３】

【数２】Ｒ₂₁＝Ｌ₃・Ｆ₁／Ｌ₁…（数２）ここで、軸受に作用する反力Ｒ₁₁，Ｒ₂₁の方向は、不釣
合い力Ｆ₁と逆方向である。

【００２４】また同様に、不釣合い８のみに着目する
と、軸受に作用する反力Ｒ₁₂，Ｒ₂₂の大きさは、それぞ
れ以下の式で表わされる。

【００２５】

【数３】Ｒ₁₂＝Ｌ₄・Ｆ₂／Ｌ₁…（数３）

【００２６】

【数４】Ｒ₂₂＝(Ｌ₂＋Ｌ₃)・Ｆ₂／Ｌ₁…（数４）ここで、軸受に作用する反力Ｒ₁₂，Ｒ₂₂の方向は、不釣
合い力Ｆ₂と逆方向である。

【００２７】回転中の回転子の軸受に働く反力は、数１
ないし数４で示した反力の合力となり、図７において、
図の下向きの力を正、上向きの力を負とすると、軸受に
働く反力Ｒ₁，Ｒ₂は、それぞれ以下の式で表わされ
る。

【００２８】

【数５】Ｒ₁＝Ｒ₁₁＋Ｒ₁₂＝(Ｌ₂＋Ｌ₄)・Ｆ₁／Ｌ₁−Ｌ₄・Ｆ₂／Ｌ₁…（数５）

【００２９】

【数６】Ｒ₂＝Ｒ₂₁＋Ｒ₂₂＝Ｌ₃・Ｆ₁／Ｌ₁−(Ｌ₂＋Ｌ₃)・Ｆ₂／Ｌ₁…（数６）ここで、不釣合い力Ｆ₁を基準としたとき、軸受に働く
反力Ｒ₁，Ｒ₂が互いに逆方向となるのは数５，数６よ
り、不釣合い力Ｆ₂が次の式の範囲にある時である。

【００３０】

【数７】Ｆ₁・Ｌ₃／(Ｌ₂＋Ｌ₃)＜Ｆ₂＜Ｆ₁・(Ｌ₂＋Ｌ₄)／Ｌ₄…（数７）不釣合い力Ｆ₁，Ｆ₂はそれぞれ不釣合い７，８の大き
さＷ₁，Ｗ₂に比例するので、不釣合いの大きさＷ₁を基
準としたとき、軸受に働く反力が逆方向となるのは、不
釣合い８の大きさＷ₂が次の式の範囲にあるときであ
る。

【００３１】

【数８】Ｗ₁・Ｌ₃／(Ｌ₂＋Ｌ₃)＜Ｗ₂＜Ｗ₁・(Ｌ₂＋Ｌ₄)／Ｌ₄…（数８）また同様にして、不釣合い８の大きさＷ₂を基準とした
ときには、不釣合い７の大きさＷ₁が次の式の範囲のと
き、軸受の反力は逆方向となる。

【００３２】

【数９】Ｗ₂・Ｌ₄／(Ｌ₂＋Ｌ₄)＜Ｗ₁＜Ｗ₂・(Ｌ₂＋Ｌ₃)／Ｌ₃…（数９）不釣合い７，８の大きさＷ₁，Ｗ₂が数８または数９を
満足している場合には始動装置に働く加振力も逆方向と
なるので、互いに打消し合い、始動装置の振動は小さく
なり、この結果、騒音が小さくなる。

【００３３】電動機の回転子の製造工程において、回転
子の鉄心１と軸２の結合時、コイル３の回転子の鉄心１
への取付時、絶縁材の付加時などの製造工程において不
釣合いが発生する。これらの不釣合いはどの方向に発生
するか定まっていないために最終的に電動機の回転子が
完成したときにどのような不釣合いの状態になるかは決
まらない。もし、図５のような同相不釣合いの状態にな
ると振動や騒音が大きくなるので、このような場合には
不釣合いを小さくするために不釣合いの修正作業を行う
必要がある。

【００３４】しかし、図６のような逆相不釣合いで、し
かも、不釣合いの大きさＷ₁，Ｗ₂が数８または数９を
満足している場合には、不釣合いの修正作業を省略して
も電動機の振動，騒音を小さくできる。

【００３５】電動機の回転子の製造工程において、回転
子の両端に発生する不釣合いの大きさの最大値をそれぞ
れＷ_a，Ｗ_bとする。

【００３６】また、回転子の鉄心の中心軸に関して、互
いに逆方向に設けた不釣合い部の大きさをそれぞれＡ・
Ｗ_a，Ｂ・Ｗ_bとする。

【００３７】ここで、製造工程において発生する不釣合
いＷ_a，Ｗ_bの大きさと方向は定まっていないため、最終
的に電動機の回転子が完成したときの不釣合いの大きさ
Ｗ₁,Ｗ₂はそれぞれ以下の式で表わされる。

【００３８】

【数１０】 (Ａ−１)Ｗ_a＜Ｗ₁＜(Ａ＋１)Ｗ_a…（数１０）

【００３９】

【数１１】 (Ｂ−１)Ｗ_b＜Ｗ₂＜(Ｂ＋１)Ｗ_b…（数１１）ここで、Ｗ₁とＷ₂が数８及び数９を満足するために
は、以下の式を満足する必要がある。

【００４０】

【数１２】Ｌ₃(Ａ＋１)Ｗ_a／(Ｌ₂＋Ｌ₃)＜(Ｂ−１)Ｗ_b…（数１２）

【００４１】

【数１３】 (Ｂ＋１)Ｗ_b＜(Ａ−１)Ｗ_a・(Ｌ₂＋Ｌ₄)／Ｌ₄…（数１３）

【００４２】

【数１４】Ｌ₄・(Ｂ＋１)・Ｗ_b／(Ｌ₂＋Ｌ₄)＜(Ａ−１)Ｗ_a…（数１４）

【００４３】

【数１５】 (Ａ＋１)Ｗ_a＜(Ｌ₂＋Ｌ₃)・(Ｂ−１)Ｗ_b／Ｌ₃…（数１５）したがって、電動機の回転子の製造工程において、数１
２ないし数１５を満足する逆相不釣合いＡ・Ｗ_a及びＢ
・Ｗ_bを予め付加しておくことにより、最終的に電動機
の回転子が完成したときの不釣合いを逆相不釣合いの状
態にすることができ、軸受に働く反力が逆方向となる。
このため、不釣合いの修正作業を省略しても電動機の振
動，騒音を小さくできる。

【００４４】例えば、Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄の長さが等しく、
製造工程において、回転子の両端に発生する不釣合いの
大きさの最大値Ｗ_a，Ｗ_bが等しいとすると、ＡとＢの値
が３よりも大きいとき、数１２ないし数１５を満足す
る。したがって、３.１Ｗ_a及び３.１Ｗ_bの逆相不釣合い
を予め付加しておくことにより、最終的に電動機の回転
子が完成したときの不釣合いは逆相不釣合いで、軸受に
働く反力が逆方向となる。このため、不釣合いの修正作
業を省略できる。

【００４５】また、Ａ，Ｂの値を３未満とした場合は、
軸受に働く反力が同方向となるものが出るが、逆方向の
ものについては、不釣合いの修正作業を省略できるの
で、工数低減の効果がある。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、回転子に不釣合いが存
在しても、不釣合いの修正作業を省略することができる
ので、経済性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動機回転子の一実施例の断面図。

【図２】電動機回転子の第二実施例の断面図。

【図３】電動機回転子の第三実施例の断面図。

【図４】電動機回転子の第四実施例の断面図。

【図５】同相不釣合いの説明図。

【図６】逆相不釣合いの説明図。

【図７】電動機回転子に作用する軸受反力の説明図。

【符号の説明】

１…回転子の鉄心、１ａ，１ｂ…不釣合い部、２…軸、
３…コイル、４ａ，４ｂ…不釣合い部，５，６，７，８
…不釣合い、１０，１１…軸受。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】始動装置の電動機において、回転中の回転
子に働く軸受反力が、互いに逆方向となるように、前記
回転子の鉄心の中心軸に関して、互いに逆方向に不釣合
い部を設けたことを特徴とするエンジン始動装置の電動
機。
【請求項２】始動装置の電動機において、回転中の回転
子に働く軸受反力が、互いに逆方向となるように、前記
回転子の鉄心の中心軸に関して、互いに逆方向に不釣合
いが存在するように回転子を製造することを特徴とする
エンジン始動装置の電動機。
【請求項３】請求項１において、前記回転子の鉄心の中
心軸に関して、互いに逆方向に機械加工によって不釣合
い部を設けたエンジン始動装置の電動機。
【請求項４】請求項１において、前記回転子の鉄心の中
心軸に関して、互いに逆方向に質量の小さな部材を付加
して不釣合い部を設けたエンジン始動装置の電動機。