[go: up one dir, main page]

JP2004364414A - Electric motor - Google Patents

Electric motor Download PDF

Info

Publication number
JP2004364414A
JP2004364414A JP2003159931A JP2003159931A JP2004364414A JP 2004364414 A JP2004364414 A JP 2004364414A JP 2003159931 A JP2003159931 A JP 2003159931A JP 2003159931 A JP2003159931 A JP 2003159931A JP 2004364414 A JP2004364414 A JP 2004364414A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
center
circumferential
brush
brushes
commutator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003159931A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihide Kuroda
喜英 黒田
Yutaka Ohashi
豊 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2003159931A priority Critical patent/JP2004364414A/en
Publication of JP2004364414A publication Critical patent/JP2004364414A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric motor which can reduce magnetic sound. <P>SOLUTION: This motor is provided with brushes 51a-51d, with the centrifugal centers of brushes 51c and 51d on negative load side being slid x° counterclockwise from the circumferential centers of gaps G, that is, from a virtual line R extending at right angles from the center O of a commutator 6, when the centrifugal centers of brushes 51a and 51b on positive electrode side face the centrifugal centers of segments 61. Furthermore, they are provided, being slid x° counterclockwise within the range until the centrifugal centers of the brushes 51c and 51d on negative load side face the centrifugal centers of the segments 61. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置の電動モータに関する。
【0002】
【従来技術】
従来より、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置の電動モータは、コイルが巻装されたアーマチャコアと、このコイルに電気的に接続される複数のセグメントを有するコンミテータと、このコンミテータのセグメントの外周と摺接可能に設けられるブラシと、アーマチャコアの外周側に設けられる磁極とから構成されている。また、複数のセグメントは、全周に渡って一定の隙間を介して設けられており、正極側のブラシの周方向中心が隣り合うセグメント間の隙間と対向している時に、負極側のブラシの周方向中心がセグメントの周方向中心と一致するように配置されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭62−230340号公報(第2頁左下欄第11行〜第4頁右下欄第5行、第1図〜11図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電動パワーステアリング装置の電動モータは、バッテリからブラシを介してアーマチャコアに巻装されるコイルに電流が流れると、アーマチャコアとコンミテータとが共に回転する。ところが、アーマチャコア及びコンミテータの回転が高速回転になると、磁気音が発生することが実験によって分かった。
【0005】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、磁気音を低減させることができる電動モータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1では、コイルが巻装されたアーマチャコアと、コイルと電気的に接続され、且つ全周に渡って一定の隙間を介して設けられる複数のセグメントを有するコンミテータと、セグメントの外周に摺接可能に設けられる正極側及び負極側のブラシとを備え、正極側のブラシの周方向中心がセグメントの周方向中心と対向する時に、負極側のブラシが隙間と対向し、且つ周方向中心が隙間の周方向中心からコンミテータの中心から延びる仮想線に対して周方向にずれて設けられることを特徴としている。
【0007】
この構成により、正極側のブラシの周方向中心がセグメントの周方向中心と対向する時に、負極側のブラシが隙間と対向し、且つ周方向中心が隙間の周方向中心からコンミテータの中心から延びる仮想線に対して周方向にずらして設けることで、アーマチャコア及びコンミテータの回転によって、電動モータから発生する磁気音を低減できることが実験によって解明できた。
【0008】
また、請求項2では、ブラシは、コンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔に4つ設けられており、正極側の第1のブラシと第2のブラシとがコンミテータの中心に対して対向して設けられ、負極側の第3のブラシと第4のブラシとがコンミテータの中心に対して対向して設けられ、セグメントは、22個であって、第1から第4のブラシのセグメントと摺接する周方向の幅は、隙間の周方向中心から隣り合う隙間の周方向中心までの周方向距離のほぼ同じであって、アーマチャコアの外周側に設けられるマグネットがコンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔で4つ設けられ、第1及び第2のブラシの周方向中心がセグメントの周方向中心と対向する時に、第3及び第4のブラシが隙間と対向し、且つ周方向中心が隙間の周方向中心から仮想線に対して以下の関係で表わされるx°だけ周方向にずれて設けられることを特徴としている。
【0009】
3.2≦x≦6.4
また、請求項3では、ブラシは、コンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔に4つ設けられており、正極側の第1のブラシと第2のブラシとがコンミテータの中心に対して対向して設けられ、負極側の第3のブラシと第4のブラシとがコンミテータの中心に対して対向して設けられ、セグメントは、22個であって、第1から第4のブラシのセグメントと摺接する周方向の幅は、隙間の周方向中心から隣り合う隙間の周方向中心までの周方向距離のほぼ半分であって、アーマチャコアの外周側に設けられる磁極がコンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔で4つ設けられ、第1及び第2のブラシの周方向中心がセグメントの周方向中心と対向する時に、第3及び第4のブラシが隙間と対向し、且つ周方向中心が隙間の周方向中心から仮想線に対して以下の関係で表わされるx°だけ周方向にずれて設けられることを特徴としている。
【0010】
4.0≦x≦5.2
これらの構成により、第1及び第2のブラシの周方向中心がセグメントの周方向中心と対向する時に、第3及び第4のブラシが隙間と対向し、且つ周方向中心が隙間の周方向中心から上記の関係で表わされるx°だけ仮想線に対して周方向にずらして設けることで、従来の如く、xが0°の時よりも電動モータから発生する磁気音の可聴周波数成分の大きさを低減できることが実験によって解明できた。
【0011】
また、請求項4では、第1から第4のブラシのセグメントと摺接する周方向の幅は、ほぼ4.0mmであることを特徴としている。
【0012】
この構成により、第1から第4のブラシのセグメントと摺接する周方向の幅がほぼ4.0mmの時に、最も電動モータから発生する磁気音の可聴周波数成分の大きさを低減できることが実験によって解明できた。
【0013】
また、請求項5では、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられることを特徴としている。
【0014】
この構成により、電動パワーステアリング装置は、車両の運転者の近傍に設けられることから、本発明の電動モータを電動パワーステアリング装置に用いることで、電動モータから発生する磁気音が低減されるため、運転者に不快感を与えることを抑制できる。さらに、電動モータから発生する磁気音の可聴周波数成分の大きさが低減されるため、電動パワーステアリング装置のコアム軸から発生する磁気音の可聴周波数成分との共振周波数成分の大きさを小さくできる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【0016】
図1は、本実施形態に係る軸方向から見たブラシ装置5の正面図である。図2は、図1のII−II矢視断面図である。図3は、ブラシ51の位置関係を示した図である。図4の(a)は、ブラシ51の軸方向斜視図であって、(b)は、(a)のIV−IV矢視断面図である。図5は、コンミテータ6の一部分の拡大図である。
【0017】
本実施形態での電動モータ1は、ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられ、図1及び図2に示すように、アーマチャコア2、シャフト3及びコンミテータ6からなるアーマチャと、マグネット4、ブラシ装置5、ヨーク7、ハウジング8及びエンドフレーム9とから構成されている。
【0018】
アーマチャコア2は、円柱状であって、内部に図示しないコイルが巻装されている。
【0019】
シャフト3は、コンミテータ6とアーマチャコア2との内部を貫通し、且つ軸方向に延伸して設けられている。また、シャフト3は、アーマチャコア2と共に周方向に回転し、軸方向一端側の先端部分がジョイント10に連結されており、このジョイント10を介してシャフト3の回転が図示しない電動パワーステアリング装置の動力伝達装置に伝達されるように構成されている。
【0020】
マグネット4は、アーマチャコア2の外周側に一定のギャップを隔てて、且つヨーク7の内周に固着されており、N極とS極とが交互になるように周方向の略90度間隔に4つ設けられている。
【0021】
ブラシ装置5は、コンミテータ6の外周側に設けられ、ブラシ51、ブラシホルダ52、スプリング53及びピグテール54から構成されている。
【0022】
ブラシ51は、ブラシの銅量が60%以下のカーボン製であって、図1に示すように、周方向の略90度間隔に正極側ブラシ51a、51bと負極側ブラシ51c、51dとがそれぞれ対向して4つ設けられている。また、ブラシ51は、図4に示すように、略直方体であって、長手方向がシャフト3の軸方向と平行に設けられ、摺接面51eがコンミテータ6の外周と摺接する。また、摺接面51eの長手方向両端を削ることで、研削部51fが形成され、摺接面51eの長手方向の摺接幅hがブラシ51の長手方向のブラシ幅lよりも小さくなるようにしている。なお、本実施形態でのブラシ幅lは、約6mmであって、摺接幅hが約4mmとなるように研削部51fをそれぞれ1mmずつ削っている。
【0023】
ブラシホルダ52は、樹脂であって、内部にブラシ51が収容される。スプリング53は、ブラシホルダ52内に設けられ、ブラシ51の摺接面51eの対向面をコンミテータ6側に付勢している。対向して設けられる2つのピグテール54は、一端が図示しないバッテリと電気的に接続され、他端が正極側ブラシ51a、51bと電気的に接続されている。そして、残った2つのピグテール54は、一端がアースされ、他端が負極側ブラシ51c、51dと電気的に接続されている。
【0024】
コンミテータ6は、アーマチャコア2の軸方向一端側に設けられ、アーマチャコア2よりも径が小さい円柱状を呈している。また、図3に示すように、コンミテータ6は、外周にブラシ51の摺接面51eが摺接するセグメント61を有している。このセグメント61は、全周に渡って一定の隙間Gを介して22個設けられている。さらに、セグメント61は、アーマチャコア2の内部に巻装されるコイルと電気的に接続されており、ブラシ51の摺接面51eがセグメント61の外周に摺接することで、バッテリからの電流をブラシ51を介してアーマチャコア2の内部に巻装されるコイルに供給している。また、図5に示すように、本実施形態での1つのセグメント61の周方向の幅nは、約3.6mmであり、隙間Gの周方向の距離kは、約0.4mmである。このことから、隙間Gの周方向中心から周方向に隣り合う隙間Gの周方向中心までの周方向の距離mは、約4mmである。
【0025】
ヨーク7は、椀状であって、閉塞側の軸方向一端の内周には、シャフト3の軸方向他端を軸支するための軸受12が設けられている。また、ヨーク7の開口側が径方向外周側に突出しており、その突出部分がボルト13によってハウジング8に固定されている。
【0026】
ハウジング8は、ブラシ装置5の外周側に設けられ、ボルト14によってホルダ15とエンドフレーム9とが固定されている。
【0027】
エンドフレーム9は、シャフト3の軸方向一端側の先端が外部に突出する孔が空けられており、その孔の内周には、シャフト3の軸方向一端側を軸支するための軸受11が設けられている。
【0028】
次に、本実施形態での22個のセグメント61の外周に設けられる4つのブラシ51a〜51dの位置関係について図3に基づいて説明する。
【0029】
ブラシ51a〜51dは、正極側ブラシ51a、51bの周方向中心がセグメント61の周方向中心と対向する時に、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心が隙間Gの周方向中心からコンミテータ6の中心Oから延びる仮想線Rに対して反時計方向にx°ずれて設けられている。なお、負極側ブラシ51c、51dは、周方向中心がセグメント61の周方向中心と対向するまでの範囲内で仮想線Rに対して反時計方向にx°ずれて設けられる。
【0030】
本実施形態では、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を以下の関係式▲1▼に示す範囲内で仮想線Rに対して反時計方向にずれて設けられる。
【0031】
0<x<8.0・・・・・・▲1▼
次に、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を上記の関係式▲1▼に示す範囲内で仮想線Rに対して反時計方向にずらした場合の電動モータ1から発生する磁気音について、実験データに基づき説明する。なお、本実施形態での負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向に0.5mmずらすことは、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向に2°ずらすことと同じである。
【0032】
また、電動モータ1を低速回転で回転させた場合において、電動モータ1から発生する磁気音の周波数成分を1次成分A〜4次成分Dに分割する。1次成分Aが約25Hz付近、2次成分Bが約50Hz付近、3次成分Cが約75Hz付近、4次成分Dが約100Hz付近である。なお、人間の耳に聞こえる可聴周波数成分は、2次成分B、3次成分及び4次成分Dである。
【0033】
まず、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向に0〜2mm(0〜8°)ずらした場合において、1次成分A〜4次成分Dの電動モータ1全体の抵抗変動量を図6に示す。
【0034】
図6に示すように、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向にずらしていくことで、可聴周波数成分でない1次成分Aの電動モータ1全体の抵抗変動量が増加していく。
【0035】
ここで、図6に示す2次成分B〜4次成分Dの実験データに基づいて以下の式▲2▼から負極側ブラシ51c、51dの周方向中心の周方向へのずらし量における可聴周波数の指標値Sを算出した。
【0036】
S=B+C×1.5+D×2・・・・・▲2▼
なお、指標値Sは、本発明の電動モータ1を電動パワーステアリング装置に用いた場合における車両内の乗員の耳に聞こえる指標であり、電動モータ1の回転が高速になるにつれて、3次成分C及び4次成分Dが電動パワーステアリング装置のコラム軸から発生する磁気音の共振周波数(約1kHz)と一致し易くなることから、図6に示す実験データにコラム軸との共振を考慮して3次成分C及び4次成分Dに定数を乗算させている。また、指標値Sは、車両内の乗員に聞こえる電動パワーステアリング装置の電動モータ1から発生する磁気音の可聴周波数成分の大きさを示している。
【0037】
また、上記の式▲2▼から算出した指標値Sを図7に示す。図7に示すように、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心の反時計方向へのずらし量が0.8mm〜1.6mmまでの範囲で従来の0mmよりも指標値Sが小さくなる。言い換えれば、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心の反時計方向へのずらし量が3.2°〜6.4°までの範囲で従来の0°よりも指標値Sが小さくなる。
【0038】
このことから、指標値Sが小さくなるということは、電動モータ1から発生する磁気音の可聴周波数成分が低減していることであるため、例えばステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置において、電動モータ1から発生する磁気音を乗員に聞こえ難くすることができ、乗員に不快感を与えることを抑制できる。
【0039】
さらに、本発明では、電動モータ1から発生する磁気音の可聴周波数成分を低減させることができるため、電動パワーステアリング装置のコラム軸から発生する磁気音の可聴周波数成分との共振を避けることができ、より乗員に不快感を与えること抑制できる。
【0040】
[他の実施例]
上述したブラシ51の摺接幅hは、4.0mmであるが、ブラシ51の摺接幅hが2.0mmの場合における電動モータ1から発生する磁気音について実験データに基づいて説明する。
【0041】
摺接幅hが4.0mmの場合と同様に、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向に0〜2mm(0〜8°)ずらした場合において、1次成分A〜4次成分Dの電動モータ1全体の抵抗変動量を図8に示す。
【0042】
図8に示すように、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向にずらしていくことで、可聴周波数成分でない1次成分Aの電動モータ1全体の抵抗変動量が増加していく。
【0043】
ここで、図8に示す2次成分B〜4次成分Dの実験データに基づいて上記の式▲2▼から負極側ブラシ51c、51dの周方向中心の周方向へのずらし量における可聴周波数の指標値Sを算出した。
【0044】
そして、上記の式▲2▼から算出した指標値Sを図9に示す。図9に示すように、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心の反時計方向へのずらし量が1.0mm〜1.3mmまでの範囲で従来の0mmよりも指標値Sが小さくなる。言い換えれば、負極側ブラシ51c、51dの周方向中心の反時計方向へのずらし量が4.0°〜5.2°までの範囲で従来の0°よりも指標値Sが小さくなる。
【0045】
このことから、指標値Sが小さくなるということは、電動モータ1から発生する磁気音の可聴周波数成分が低減していることであるため、摺接幅hが4.0mmの場合と同様の効果を得ることができる。
【0046】
なお、負極ブラシ51c、51dの周方向中心を仮想線Rに対して反時計方向に1mm(4°)ずらした場合におけるブラシ51の摺接幅hが2〜6mmの時に、本発明の電動モータ1を電動パワーステアリング装置に用いた場合における車両内の乗員に聞こえる磁気音の可聴周波数成分の指標値Sを算出すると、図10に示すグラフとなる。
【0047】
図10に示すように、ブラシ51の摺接幅hが4.0mmの場合に、最も指標値Sが小さくなることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の電動モータの軸方向から見たブラシ装置の正面図である。
【図2】図1のII−II矢視断面図である。
【図3】ブラシの位置関係を示した図である。
【図4】(a)は、ブラシの軸方向斜視図であって、(b)は、(a)のIV−IV矢視断面図である。
【図5】コンミテータの一部分の拡大図である。
【図6】ブラシの摺接幅4mmの場合におけるブラシのずらし量に対する電動モータから発生する磁気音の周波数毎の抵抗変動量を示したグラフである。
【図7】図6のグラフに基づいて電動モータから発生する磁気音の可聴周波数成分の指標値を示したグラフである。
【図8】ブラシの摺接幅2mmの場合におけるブラシのずらし量に対する電動モータから発生する磁気音の周波数毎の抵抗変動量を示したグラフである。
【図9】図8のグラフに基づいて電動モータから発生する磁気音の可聴周波数成分の指標値を示したグラフである。
【図10】ブラシの摺接幅を変化させた時の電動モータに流れる電流の変動量の指標値を示したグラフである。
【符号の説明】
1…電動モータ、
2…アーマチャコア、
3…シャフト、
4…マグネット、
5…ブラシ装置、
6…コンミテータ、
7…ヨーク、
8…ハウジング、
51…ブラシ、
52…ブラシホルダ、
53…スプリング、
61…セグメント。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor of an electric power steering device for assisting a steering force of a steering, for example.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, an electric motor of an electric power steering device for assisting a steering force of a steering includes an armature core having a coil wound thereon, a commutator having a plurality of segments electrically connected to the coil, and a commutator having the commutator. And a magnetic pole provided on the outer peripheral side of the armature core. In addition, the plurality of segments are provided with a fixed gap over the entire circumference, and when the circumferential center of the positive brush is opposed to the gap between the adjacent segments, the brush of the negative brush is It is arranged so that the circumferential center coincides with the circumferential center of the segment (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-62-230340 (page 11, lower left column, line 11 to page 4, lower right column, line 5, FIGS. 1 to 11)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric motor of the electric power steering apparatus described above, when a current flows from the battery to the coil wound around the armature core via the brush, the armature core and the commutator rotate together. However, experiments have shown that magnetic noise is generated when the armature core and the commutator rotate at high speed.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an electric motor that can reduce magnetic noise.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in claim 1, an armature core on which a coil is wound, and a plurality of segments that are electrically connected to the coil and that are provided with a constant gap over the entire circumference. A commutator and a brush on the positive electrode side and a brush on the negative electrode side slidably provided on the outer periphery of the segment. When the circumferential center of the brush on the positive electrode faces the circumferential center of the segment, the brush on the negative electrode side It is characterized in that it is provided so as to be opposed and the circumferential center is shifted in the circumferential direction from a virtual line extending from the center of the commutator from the circumferential center of the gap.
[0007]
With this configuration, when the circumferential center of the brush on the positive electrode side faces the circumferential center of the segment, the brush on the negative electrode side faces the gap, and the circumferential center extends from the center of the commutator from the circumferential center of the gap. It has been clarified by experiments that the magnetic noise generated from the electric motor can be reduced by rotating the armature core and the commutator by displacing the wire in the circumferential direction with respect to the wire.
[0008]
According to the second aspect, the four brushes are provided at intervals of approximately 90 degrees in the circumferential direction with respect to the center of the commutator, and the first brush and the second brush on the positive electrode side are positioned with respect to the center of the commutator. The third brush and the fourth brush on the negative electrode side are provided to face the center of the commutator. The number of segments is 22, and the number of segments is 22. The circumferential width of the sliding contact with the segment is almost the same as the circumferential distance from the circumferential center of the gap to the circumferential center of the adjacent gap, and the magnet provided on the outer peripheral side of the armature core is positioned with respect to the center of the commutator. Four brushes are provided at substantially 90-degree intervals in the circumferential direction, and when the circumferential centers of the first and second brushes face the circumferential centers of the segments, the third and fourth brushes face the gap, and The center in the circumferential direction is Is characterized in that it is provided displaced only circumferentially x ° represented by the following relation with respect to the virtual line from the axial center.
[0009]
3.2 ≦ x ≦ 6.4
According to the third aspect, the four brushes are provided at intervals of approximately 90 degrees in the circumferential direction with respect to the center of the commutator, and the first brush and the second brush on the positive electrode side are positioned with respect to the center of the commutator. The third brush and the fourth brush on the negative electrode side are provided to face the center of the commutator. The number of segments is 22, and the number of segments is 22. The circumferential width in sliding contact with the segment is approximately half the circumferential distance from the circumferential center of the gap to the circumferential center of the adjacent gap, and the magnetic pole provided on the outer peripheral side of the armature core is Four brushes are provided at substantially 90-degree intervals in the circumferential direction, and when the circumferential centers of the first and second brushes face the circumferential centers of the segments, the third and fourth brushes face the gap, and The circumferential center is the circumferential direction of the gap It is characterized in that it is provided offset sincerely x ° only circumferential direction represented by the following relation with respect to the virtual line.
[0010]
4.0 ≦ x ≦ 5.2
With these configurations, when the circumferential centers of the first and second brushes face the circumferential center of the segment, the third and fourth brushes face the gap, and the circumferential center is the circumferential center of the gap. From the imaginary line in the circumferential direction by x ° represented by the above relation, the magnitude of the audible frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor becomes larger than when x is 0 ° as in the related art. It was clarified by an experiment that it was possible to reduce the amount of water.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, the width in the circumferential direction of the first to fourth brushes in sliding contact with the segments is approximately 4.0 mm.
[0012]
It has been clarified by an experiment that this configuration makes it possible to reduce the magnitude of the audible frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor most when the circumferential width of the brush contacting the first to fourth brush segments is approximately 4.0 mm. did it.
[0013]
Further, the present invention is characterized in that the present invention is used for an electric power steering device for assisting the steering force of the steering.
[0014]
According to this configuration, since the electric power steering device is provided near the driver of the vehicle, the use of the electric motor of the present invention in the electric power steering device reduces magnetic noise generated from the electric motor. It is possible to suppress the driver from feeling uncomfortable. Furthermore, since the size of the audible frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor is reduced, the size of the resonance frequency component of the audible frequency component of the magnetic sound generated from the commut axis of the electric power steering device can be reduced.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments shown in the drawings will be described.
[0016]
FIG. 1 is a front view of the brush device 5 according to the present embodiment viewed from an axial direction. FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship of the brush 51. 4A is an axial perspective view of the brush 51, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a part of the commutator 6.
[0017]
The electric motor 1 in the present embodiment is used in an electric power steering device for assisting the steering force of the steering. As shown in FIGS. 1 and 2, the electric motor 1 includes an armature including an armature core 2, a shaft 3, and a commutator 6. , Magnet 4, brush device 5, yoke 7, housing 8, and end frame 9.
[0018]
The armature core 2 is cylindrical and has a coil (not shown) wound inside.
[0019]
The shaft 3 extends through the commutator 6 and the armature core 2 and extends in the axial direction. Further, the shaft 3 rotates in the circumferential direction together with the armature core 2, and a tip portion at one axial end is connected to a joint 10, and the rotation of the shaft 3 is controlled via the joint 10 in an electric power steering device (not shown). It is configured to be transmitted to a power transmission device.
[0020]
The magnet 4 is fixed to the outer periphery of the armature core 2 with a certain gap and fixed to the inner periphery of the yoke 7, and is arranged at an interval of about 90 degrees in the circumferential direction so that N poles and S poles are alternately arranged. Four are provided.
[0021]
The brush device 5 is provided on the outer peripheral side of the commutator 6, and includes a brush 51, a brush holder 52, a spring 53, and a pigtail 54.
[0022]
The brush 51 is made of carbon whose copper content is 60% or less, and as shown in FIG. 1, the positive brushes 51a and 51b and the negative brushes 51c and 51d are arranged at substantially 90-degree intervals in the circumferential direction. Four are provided facing each other. As shown in FIG. 4, the brush 51 is a substantially rectangular parallelepiped, the longitudinal direction of which is provided in parallel with the axial direction of the shaft 3, and the sliding contact surface 51 e is in sliding contact with the outer periphery of the commutator 6. Further, by grinding both ends of the sliding contact surface 51e in the longitudinal direction, a grinding portion 51f is formed so that the sliding contact width h in the longitudinal direction of the sliding contact surface 51e is smaller than the brush width 1 in the longitudinal direction of the brush 51. ing. In this embodiment, the brush width 1 is about 6 mm, and the grinding portions 51f are shaved by 1 mm so that the sliding contact width h is about 4 mm.
[0023]
The brush holder 52 is made of resin, and houses the brush 51 therein. The spring 53 is provided in the brush holder 52 and urges the surface of the brush 51 facing the sliding contact surface 51 e toward the commutator 6. One end of the two pigtails 54 provided to face each other is electrically connected to a battery (not shown), and the other end is electrically connected to the positive brushes 51a and 51b. One end of the remaining two pigtails 54 is grounded, and the other end is electrically connected to the negative brushes 51c and 51d.
[0024]
The commutator 6 is provided on one end side of the armature core 2 in the axial direction, and has a columnar shape smaller in diameter than the armature core 2. As shown in FIG. 3, the commutator 6 has a segment 61 on the outer periphery of which the sliding surface 51 e of the brush 51 slides. 22 segments 61 are provided over the entire circumference with a fixed gap G therebetween. Further, the segment 61 is electrically connected to a coil wound inside the armature core 2, and the sliding contact surface 51 e of the brush 51 slides on the outer periphery of the segment 61, so that the current from the battery is brushed. The power is supplied to a coil wound inside the armature core 2 through a center 51. Further, as shown in FIG. 5, the circumferential width n of one segment 61 in the present embodiment is about 3.6 mm, and the circumferential distance k of the gap G is about 0.4 mm. From this, the circumferential distance m from the circumferential center of the gap G to the circumferential center of the circumferentially adjacent gap G is about 4 mm.
[0025]
The yoke 7 has a bowl shape, and a bearing 12 for axially supporting the other end of the shaft 3 in the axial direction is provided on the inner periphery of one end in the axial direction on the closed side. The opening side of the yoke 7 protrudes radially outward, and the protruding portion is fixed to the housing 8 by bolts 13.
[0026]
The housing 8 is provided on the outer peripheral side of the brush device 5, and the holder 15 and the end frame 9 are fixed by bolts 14.
[0027]
The end frame 9 is provided with a hole in which the tip of one end in the axial direction of the shaft 3 protrudes outside, and a bearing 11 for axially supporting one end of the shaft 3 in the axial direction is formed in the inner periphery of the hole. Is provided.
[0028]
Next, the positional relationship between the four brushes 51a to 51d provided on the outer periphery of the 22 segments 61 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0029]
The brushes 51a to 51d are arranged such that when the circumferential centers of the positive brushes 51a and 51b face the circumferential center of the segment 61, the circumferential centers of the negative brushes 51c and 51d extend from the circumferential center of the gap G to the center of the commutator 6. It is provided x ° counterclockwise with respect to a virtual line R extending from O. The negative brushes 51c and 51d are provided at a position deviated by x ° counterclockwise with respect to the virtual line R within a range until the center in the circumferential direction faces the center in the circumferential direction of the segment 61.
[0030]
In the present embodiment, the center of the negative brushes 51c and 51d in the circumferential direction is provided to be displaced in the counterclockwise direction with respect to the virtual line R within a range represented by the following relational expression (1).
[0031]
0 <x <8.0 (1)
Next, regarding the magnetic noise generated from the electric motor 1 when the circumferential centers of the negative brushes 51c and 51d are displaced in the counterclockwise direction with respect to the imaginary line R within the range shown by the above relational expression (1), A description will be given based on experimental data. Note that shifting the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d by 0.5 mm in the counterclockwise direction with respect to the virtual line R in the present embodiment is equivalent to shifting the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d to the virtual line R. This is the same as shifting 2 ° counterclockwise.
[0032]
When the electric motor 1 is rotated at a low speed, the frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor 1 is divided into first to fourth order components A to D. The primary component A is around 25 Hz, the secondary component B is around 50 Hz, the tertiary component C is around 75 Hz, and the quaternary component D is around 100 Hz. The audible frequency components that can be heard by human ears are the second-order component B, the third-order component, and the fourth-order component D.
[0033]
First, when the circumferential centers of the negative brushes 51c and 51d are shifted counterclockwise by 0 to 2 mm (0 to 8 °) with respect to the imaginary line R, the electric motor 1 of the first to fourth order components A to D is used. FIG. 6 shows the total resistance variation.
[0034]
As shown in FIG. 6, by shifting the circumferential centers of the negative brushes 51 c and 51 d in the counterclockwise direction with respect to the imaginary line R, the resistance fluctuation of the entire electric motor 1 of the primary component A which is not an audible frequency component. The amount is increasing.
[0035]
Here, based on the experimental data of the second-order component B to the fourth-order component D shown in FIG. 6, the audible frequency at the amount of shift of the center of the negative brushes 51c and 51d in the circumferential direction is calculated from the following equation (2). The index value S was calculated.
[0036]
S = B + C × 1.5 + D × 2 (2)
The index value S is an index that can be heard by an occupant in the vehicle when the electric motor 1 of the present invention is used in an electric power steering device. As the rotation of the electric motor 1 increases, the tertiary component C is increased. And the fourth-order component D tends to coincide with the resonance frequency (about 1 kHz) of the magnetic sound generated from the column shaft of the electric power steering apparatus. Therefore, the experimental data shown in FIG. The next component C and fourth order component D are multiplied by a constant. The index value S indicates the magnitude of the audible frequency component of the magnetic sound generated by the electric motor 1 of the electric power steering device that can be heard by a passenger in the vehicle.
[0037]
FIG. 7 shows the index value S calculated from the above equation (2). As shown in FIG. 7, the index value S is smaller than the conventional value of 0 mm when the amount of shift of the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d in the counterclockwise direction is within a range of 0.8 mm to 1.6 mm. In other words, the index value S is smaller than the conventional value of 0 ° when the shift amount of the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d in the counterclockwise direction is in the range of 3.2 ° to 6.4 °.
[0038]
From this, the fact that the index value S becomes smaller means that the audible frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor 1 is reduced, and therefore, for example, the electric power steering device for assisting the steering force of the steering In this case, it is possible to make it difficult for the occupant to hear the magnetic noise generated from the electric motor 1, and it is possible to suppress the occupant from feeling uncomfortable.
[0039]
Further, according to the present invention, since the audible frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor 1 can be reduced, resonance with the audible frequency component of the magnetic sound generated from the column shaft of the electric power steering device can be avoided. Therefore, it is possible to further suppress discomfort to the occupant.
[0040]
[Other Examples]
The sliding width h of the brush 51 described above is 4.0 mm. The magnetic sound generated from the electric motor 1 when the sliding width h of the brush 51 is 2.0 mm will be described based on experimental data.
[0041]
Similarly to the case where the sliding width h is 4.0 mm, when the circumferential centers of the negative brushes 51 c and 51 d are shifted counterclockwise by 0 to 2 mm (0 to 8 °) with respect to the imaginary line R, 1 FIG. 8 shows the resistance fluctuation amount of the entire electric motor 1 of the next component A to the fourth component D.
[0042]
As shown in FIG. 8, by shifting the circumferential centers of the negative brushes 51 c and 51 d in the counterclockwise direction with respect to the imaginary line R, the resistance variation of the entire electric motor 1 of the primary component A which is not an audible frequency component is obtained. The amount is increasing.
[0043]
Here, based on the experimental data of the second-order component B to the fourth-order component D shown in FIG. 8, the audible frequency at the shift amount in the circumferential direction of the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d is calculated from the above equation (2). The index value S was calculated.
[0044]
FIG. 9 shows the index value S calculated from the above equation (2). As shown in FIG. 9, the index value S is smaller than the conventional value of 0 mm when the amount of shift of the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d in the counterclockwise direction is in the range of 1.0 mm to 1.3 mm. In other words, the index value S becomes smaller than the conventional value of 0 ° when the amount of shift of the circumferential center of the negative brushes 51c and 51d in the counterclockwise direction is in the range of 4.0 ° to 5.2 °.
[0045]
From this, the fact that the index value S becomes smaller means that the audible frequency component of the magnetic sound generated from the electric motor 1 is reduced, and thus the same effect as when the sliding contact width h is 4.0 mm. Can be obtained.
[0046]
Note that when the sliding contact width h of the brush 51 is 2 to 6 mm when the circumferential centers of the negative brushes 51 c and 51 d are shifted counterclockwise by 1 mm (4 °) with respect to the virtual line R, the electric motor of the present invention is used. When the index value S of the audible frequency component of the magnetic sound that can be heard by the occupant in the vehicle when 1 is used in the electric power steering device is calculated, a graph shown in FIG. 10 is obtained.
[0047]
As shown in FIG. 10, when the sliding width h of the brush 51 is 4.0 mm, the index value S becomes the smallest.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a brush device viewed from an axial direction of an electric motor according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between brushes.
4A is an axial perspective view of the brush, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
FIG. 5 is an enlarged view of a part of the commutator.
FIG. 6 is a graph showing the amount of change in resistance for each frequency of magnetic noise generated from an electric motor with respect to the amount of brush displacement when the brush sliding width is 4 mm.
7 is a graph showing an index value of an audible frequency component of a magnetic sound generated from the electric motor based on the graph of FIG. 6;
FIG. 8 is a graph showing the amount of resistance change for each frequency of magnetic sound generated from the electric motor with respect to the amount of brush displacement when the brush sliding width is 2 mm.
9 is a graph showing an index value of an audible frequency component of a magnetic sound generated from the electric motor based on the graph of FIG.
FIG. 10 is a graph showing an index value of a variation amount of a current flowing through an electric motor when a sliding contact width of a brush is changed.
[Explanation of symbols]
1. Electric motor,
2. Armature core,
3 ... shaft,
4 ... magnet,
5 brush device,
6 ... commutator,
7 ... York,
8 ... housing,
51 ... brush,
52: brush holder,
53 ... Spring,
61 ... segment.

Claims (5)

コイルが巻装されたアーマチャコアと、
前記コイルと電気的に接続され、且つ全周に渡って一定の隙間を介して設けられる複数のセグメントを有するコンミテータと、
前記セグメントの外周に摺接可能に設けられる正極側及び負極側のブラシとを備え、
正極側のブラシの周方向中心が前記セグメントの周方向中心と対向する時に、負極側のブラシが前記隙間と対向し、且つ周方向中心が前記隙間の周方向中心から前記コンミテータの中心から延びる仮想線に対して周方向にずれて設けられることを特徴とする電動モータ。
An armature core wound with coils,
A commutator having a plurality of segments that are electrically connected to the coil, and are provided with a constant gap over the entire circumference;
A brush on the positive electrode side and a brush on the negative electrode side slidably provided on the outer periphery of the segment,
When the circumferential center of the brush on the positive side faces the circumferential center of the segment, the brush on the negative side faces the gap, and the circumferential center extends from the center of the commutator from the circumferential center of the gap. An electric motor, which is provided so as to be circumferentially offset from a line.
前記ブラシは、前記コンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔に4つ設けられており、
正極側の第1のブラシと第2のブラシとが前記コンミテータの中心に対して対向して設けられ、
負極側の第3のブラシと第4のブラシとが前記コンミテータの中心に対して対向して設けられ、
前記セグメントは、22個であって、
前記第1から第4のブラシの前記セグメントと摺接する周方向の幅は、前記隙間の周方向中心から隣り合う前記隙間の周方向中心までの周方向距離のほぼ同じであって、
前記アーマチャコアの外周側に設けられるマグネットが前記コンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔で4つ設けられ、
前記第1及び第2のブラシの周方向中心が前記セグメントの周方向中心と対向する時に、前記第3及び第4のブラシが前記隙間と対向し、且つ周方向中心が前記隙間の周方向中心から前記仮想線に対して以下の関係で表わされるx°だけ周方向にずれて設けられることを特徴とする請求項1記載の電動モータ。
3.2≦x≦6.4
The four brushes are provided at substantially 90-degree intervals in the circumferential direction with respect to the center of the commutator,
A first brush and a second brush on the positive electrode side are provided to face the center of the commutator;
A third brush and a fourth brush on the negative electrode side are provided to face the center of the commutator,
The number of segments is 22,
The circumferential width of the first to fourth brushes in sliding contact with the segment is substantially the same as the circumferential distance from the circumferential center of the gap to the circumferential center of the adjacent gap,
Four magnets provided on the outer peripheral side of the armature core are provided at intervals of approximately 90 degrees in the circumferential direction with respect to the center of the commutator,
When the circumferential center of the first and second brushes faces the circumferential center of the segment, the third and fourth brushes face the gap, and the circumferential center is the circumferential center of the gap. 2. The electric motor according to claim 1, wherein the electric motor is provided at a distance from the imaginary line by x ° expressed by the following relationship in the circumferential direction.
3.2 ≦ x ≦ 6.4
前記ブラシは、前記コンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔に4つ設けられており、
正極側の第1のブラシと第2のブラシとが前記コンミテータの中心に対して対向して設けられ、
負極側の第3のブラシと第4のブラシとが前記コンミテータの中心に対して対向して設けられ、
前記セグメントは、22個であって、
前記第1から第4のブラシの前記セグメントと摺接する周方向の幅は、前記隙間の周方向中心から隣り合う前記隙間の周方向中心までの周方向距離のほぼ半分であって、
前記アーマチャコアの外周側に設けられる磁極が前記コンミテータの中心に対して周方向の略90度間隔で4つ設けられ、
前記第1及び第2のブラシの周方向中心が前記セグメントの周方向中心と対向する時に、前記第3及び第4のブラシが前記隙間と対向し、且つ周方向中心が前記隙間の周方向中心から前記仮想線に対して以下の関係で表わされるx°だけ周方向にずれて設けられることを特徴とする請求項1記載の電動モータ。
4.0≦x≦5.2
The four brushes are provided at substantially 90-degree intervals in the circumferential direction with respect to the center of the commutator,
A first brush and a second brush on the positive electrode side are provided to face the center of the commutator;
A third brush and a fourth brush on the negative electrode side are provided to face the center of the commutator,
The number of segments is 22,
The circumferential width of the first to fourth brushes in sliding contact with the segment is substantially half the circumferential distance from the circumferential center of the gap to the circumferential center of the adjacent gap,
Four magnetic poles provided on the outer peripheral side of the armature core are provided at substantially 90-degree intervals in the circumferential direction with respect to the center of the commutator,
When the circumferential center of the first and second brushes faces the circumferential center of the segment, the third and fourth brushes face the gap, and the circumferential center is the circumferential center of the gap. 2. The electric motor according to claim 1, wherein the electric motor is provided at a distance from the imaginary line by x ° expressed by the following relationship in the circumferential direction.
4.0 ≦ x ≦ 5.2
前記第1から第4のブラシの前記セグメントと摺接する周方向の幅は、ほぼ4.0mmであることを特徴とする請求項2記載の電動モータ。3. The electric motor according to claim 2, wherein a circumferential width of the first to fourth brushes in sliding contact with the segment is approximately 4.0 mm. ステアリングの操舵力を補助するための電動パワーステアリング装置に用いられることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の電動モータ。The electric motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the electric motor is used in an electric power steering device for assisting a steering force of a steering.
JP2003159931A 2003-06-04 2003-06-04 Electric motor Pending JP2004364414A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003159931A JP2004364414A (en) 2003-06-04 2003-06-04 Electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003159931A JP2004364414A (en) 2003-06-04 2003-06-04 Electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004364414A true JP2004364414A (en) 2004-12-24

Family

ID=34052862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003159931A Pending JP2004364414A (en) 2003-06-04 2003-06-04 Electric motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004364414A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026826A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Valeo Electrical Systems Korea Ltd. Starter having a stopping noise preventable structure
JP2009173242A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Asmo Co Ltd Opening and closing body drive device
JP2010506555A (en) * 2006-10-13 2010-02-25 フォルヴェルク・ウント・ツェーオー、インターホールディング・ゲーエムベーハー DC motor
JP2011520414A (en) * 2008-05-09 2011-07-14 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Electric machine with at least two carbon brush pairs
CN103560638A (en) * 2008-10-07 2014-02-05 株式会社美姿把 Electric motor and reduction motor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026826A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Valeo Electrical Systems Korea Ltd. Starter having a stopping noise preventable structure
KR100830646B1 (en) 2006-08-31 2008-05-20 발레오전장시스템스코리아 주식회사 Start motor prevents stopping noise
JP2010506555A (en) * 2006-10-13 2010-02-25 フォルヴェルク・ウント・ツェーオー、インターホールディング・ゲーエムベーハー DC motor
JP2009173242A (en) * 2008-01-28 2009-08-06 Asmo Co Ltd Opening and closing body drive device
JP2011520414A (en) * 2008-05-09 2011-07-14 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Electric machine with at least two carbon brush pairs
US8395297B2 (en) 2008-05-09 2013-03-12 Robert Bosch Gmbh Electric machine having at least two pairs of carbon brushes
CN103560638A (en) * 2008-10-07 2014-02-05 株式会社美姿把 Electric motor and reduction motor
JP2014150724A (en) * 2008-10-07 2014-08-21 Mitsuba Corp Electric motor, and motor with reduction gear
CN103560638B (en) * 2008-10-07 2016-06-29 株式会社美姿把 Motor and band decelerator motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9515525B2 (en) Electric motor
JP2007006688A (en) Small-sized dc motor
JP2007049884A (en) Small dc motor
JP2011217448A (en) Armature and motor
JP2004364414A (en) Electric motor
JP2016036206A (en) Dc electric motor
JP2006025486A (en) Rotating electric machine
JP4437363B2 (en) DC motor
JP2010093890A (en) Electric motor
JP5714871B2 (en) Electric motor and drive device
US20090021095A1 (en) Rotary electric machine
JP2006271142A (en) Rotating machine
JP2008295153A (en) Electric motor
JP2014027785A (en) Stator and rotary electric machine provided with the same
JP7385646B2 (en) motor
JP2006074989A (en) Axial gap type rotating electrical machine
JP2008295152A (en) Electric motor
JP2007166739A (en) Brushless motor
JP5230303B2 (en) Stepping motor
JP2014011809A (en) Brush holder device and motor
JPH10295050A (en) Electric motor
JP2000350429A (en) Motor with brushes
JP5292329B2 (en) Rotor structure of outer armature motor
JP5451969B2 (en) DC motor and DC motor with reduction gear
JP2004015967A (en) Electric motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050722

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080731

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20080805

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

RD01 Notification of change of attorney

Effective date: 20080807

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081202