JP2005261190A - 干渉抑制装置を有する電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】干渉抑制装置を備えた電動モータを提供すること。
【解決手段】電動モータは、固定子に一体に取り付けられブラシ１２０及びブラシ１２０を対につなぐ干渉抑制フィルタ１１０を備える整流子ハウジング１００と、回転子シャフトに一体に取り付けられた支持リング１１を備え、支持リング１１の周囲に配置された複数の金属セグメント及び複数のコンデンサ２０を備える整流子１０とを含み、各コンデンサは２つの隣接する金属整流子セグメントの間に連結されている。この２つの干渉抑制装置を整流子及び整流子ハウジング上で直接組み合わせることによって、偽信号の発生を最も低減し、最も厳しい電磁ノイズ・クラス要件を満たすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、干渉抑制装置を有する電動モータに関する。詳細には、本発明は、たとえばウィンドウ・レギュレータ、サンルーフ又は座席操作モータなど、自動車両の機器を駆動するように設計された電動モータに適用される。

電動モータは通常、固定子フレーム及び固定子に回転可能に取り付けられた回転子を備える。モータは、回転子シャフトと一体型の巻線も備えており、各巻線は整流子の径方向に対向した２つのセグメントに電気的に接続されている。整流子は従来、その周囲に一連の導電セグメントを有するリングを備えており、整流子リングは、回転子シャフト上に一体式に取り付けられるように設計されている。

整流子は通常、固定子と一体型の整流子ハウジング内に取り付けられる。こうしたハウジングは、整流子を受けると共に回転子シャフトがハウジング支持部を通過することができるように設計された中央開口部を有する支持部を備える。この支持部は、たとえばプラスチック材料など絶縁材料で作成される。

整流子ハウジングは、整流子に対して径方向に対向し、回転中に回転子シャフトと一体型の整流子のセグメントと接触するように設計された少なくとも１対のブラシも備える。このブラシは、電流源に電気的に接続される。

自明であるが、モータが作動すると、ブラシが整流子セグメントに押し付けられて、整流子が回転子と共に回転する間、径方向に対向したセグメントの様々な対に対応する様々な巻線が連続して給電される。

したがって、モータが稼動すると、ブラシは様々な回転整流子セグメントと連続して接触状態になる。ブラシが１つのセグメントから次のセグメントに通過するときに、ブラシと、前にそのブラシと電気接触していたセグメントの間でアークが生成されることがある。アークの生成は、電流がスイッチを通過するときにスイッチが解放されるときの周知の現象である。この場合、アークは、前にブラシによって電力が供給された巻線の誘起効果によるものである。

整流子セグメントとブラシの間で生成されたアーク又は電圧スパイクの出現により、第１にこうした素子が損なわれることがあり、第２に偽信号の発生源になり、モータ又は車両の他の機器が干渉を受けることがある。

さらに、無線干渉に関する基準により、機器の一部品から他の部品への偽信号の伝播には制限が設けられている。したがって、国際無線干渉特別委員会（ＣＩＳＰＲ）又は他の団体は、様々なレベルの干渉に対応する様々なクラスを規定している。車両の範囲に応じて、車両製造者は、電磁干渉の規定レベルを超えないことが義務付けられている。

励起された偽信号を低減するには、フィルタを整流子ハウジングに取り付ける。図１は、干渉フィルタ１１０が配置された支持部１０５を担持する整流子ハウジング１００を示す。ハウジング１００は、整流子セグメントと接触状態になるように設計された２つのブラシ１２０と、整流子を受け、回転子シャフトがハウジング１００の支持部を通過することができるようにするために設けられた凹部１３０とを備える。

干渉フィルタ１１０は、整流子ハウジングの２つの供給ブラシ１２０をつないで、整流子セグメント上で整流するブラシによって生成される干渉を部分的に取り除くことができるようにするＬＣ（インダクタンス−容量）タイプの回路で構成される。

こうしたＬＣフィルタは、励起された偽信号を完全に取り除くことができないため、こうした装置を取り付けたモータは、最高の電磁干渉基準を満たさないことになる。

図３ａのグラフは、周波数の関数としての、モータによって生じたラジオエレクトリック（ｒａｄｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）ノイズを示す。このグラフは単に例示のものであり、Ｘ及びＹ軸上の数値は典型的な値である。幾つかの周波数に関して、この解決法では最も厳しい認可条件を満たすことができないことが分かるであろう。

仏国特許第２，８１４，８６８号は、簡単な干渉抑制装置を有する電動モータ整流子を開示している。放電回路が、回転子シャフト上に環形状のスリーブが付けられたプリント回路版上に設けられている。したがって、各対の隣接する整流子セグメントは、整流子リングと一体型のプリント回路のＲＣ（抵抗−容量）回路につながれる。こうした放電回路によって、大抵のアーク現象をほぼ回避し、電圧スパイクを制限することが可能になる。

しかし、こうした干渉抑制装置には、プリント回路を作成して搭載する必要がある。さらに、正確に操作するには、プリント回路ランドを整流子セグメントと永久に接触状態で保持するためのプレッサ部材を提供する必要がある。

したがって、この従来技術の解決法では、製造コストが上がり、不十分な接触によって不正確な動作を招く危険性が増すことになる。

さらに、この解決法では最も厳しい認可条件を満たすことができない。

したがって、信頼性のある実装及び動作を保証しながら、高度の干渉抑制を達成することを可能にする整流子ハウジングが求められている。

これを達成するため、本発明は、固定子に一体に取り付けられた整流子ハウジングであって、整流子と接触するように設計された少なくとも２つのブラシ、及びブラシを対につなぐ干渉抑制フィルタを備えるハウジングと、回転子シャフトに一体に取り付けられた支持リングを備え、前記支持リングの周囲に配置された複数の金属セグメントを備える整流子と、複数のコンデンサであって、各コンデンサが２つの隣接する金属整流子セグメントの間に連結されているコンデンサとを含む電動モータを提供する。

好ましくは、コンデンサは、整流子の支持リングと金属セグメントの間に配置される。

各コンデンサは好ましくは、それぞれ整流子の２つの隣接するセグメントにはんだ付けされた２つの電気端子を担持する。

複数のコンデンサを整流子の１対の同じ隣接セグメントの間で並列に接続することができる。

整流子ハウジングの干渉抑制フィルタは好ましくは、少なくとも１つのコイル（Ｌ）及び少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）を備える。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面を参照し、単に例として提供する本発明の幾つかの実施例の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明によるモータは、干渉抑制フィルタが取り付けられた整流子ハウジング、及び前記整流子ハウジング上に装架された干渉抑制装置を備える整流子を含む。

整流子ハウジングは、固定子と一体に取り付けられ、整流子と接触するように設計された少なくとも２つのブラシ、及びブラシを対につなぐ干渉抑制フィルタを備える。

整流子はさらに、回転子シャフトに一体に取り付けられた支持リング、支持リングの周囲に配置された複数の金属セグメント、及び支持リングと金属セグメントの間に配置された複数のコンデンサを備える。各コンデンサは、２つの隣接する金属セグメントの間に連結される。各セグメントの間に連結されたコンデンサは、生成されたアークの優れた放電をもたらす。

また、こうした整流子は、干渉抑制フィルタを担持するハウジング上に取り付けられており、干渉抑制フィルタは、整流子上に配置されたコンデンサのろ過機能を補う。

この２つの干渉抑制装置を整流子及び整流子ハウジング上で直接組み合わせることによって、偽信号の発生を最も低減し、周知の最高のノイズ・クラス要件を満たすことができる。

次に、本発明による電動モータで使用する整流子を図２を参照して説明する。

この整流子は、通常はプラスチック材料の支持リング１１を備え、支持リング１１の周囲に配置された複数の金属セグメント１２を有する。セグメント１２は通常、支持リング１１の切欠き内に配置されるため、プラスチック・リブ１４によって互いから絶縁される。金属セグメント１２は、各セグメントの一端に機械加工されたフック部材１３も備える。こうしたフック部材によって、整流子セグメントを回転子巻線に後で接続することができるようになる。

コンデンサ２０は、支持リング１１と整流子セグメント１２の間に直接配置される。各コンデンサ２０は、それぞれ２つの隣接するセグメント１２にはんだ付けされた２つの電気端子２１、２２を担持する。

したがって複数のコンデンサ２０が、本発明で使用する整流子内に配置され、各コンデンサ２０は２つの隣接する金属セグメント１２に連結される。

使用されるコンデンサは、ＳＭＤ（表面実装装置）タイプのものであるため、コンパクトで低コストであるという解決法が提供される。このコンデンサは、たとえば約４７０ｎＦの小さい値を有することができる。こうした構成要素は、比較的低コストで市場で容易に入手することができる。

一適用例では、複数のコンデンサ２０を１対の同じ隣接するセグメント１２にはんだ付けして並列に配置することができる。これによって、低い値のコンデンサを使用しても、整流子セグメント間の放電容量を増加させることができる。

図３ｂのグラフは、周波数の関数としての、図２の整流子を備えたモータによって生じたラジオエレクトリック・ノイズを示す。このグラフも単に例示のものであり、Ｘ及びＹ軸上の数値は本発明を限定するものではない。従来技術の整流子ハウジング上の単一の干渉抑制装置を備えるモータによって生じたノイズを示す図３ａのグラフと比較すると、生じたラジオエレクトリック・ノイズが低減されていることが分かるであろう。しかしなお、最も厳しい認可条件を満たすものではない。

図２の整流子１０は、電動モータが組み立てられるときに、図１で示したように整流子ハウジング１００内に配置されるように設計される。こうしたハウジングは、電動モータ（図示しないが自明である）の固定子内に配置される。

様々な部品のアセンブリ（組み付け）を以下のように実行することができる。

整流子１０の支持リング１１は、回転子シャフトを超えて滑動される。回転子シャフトは通常の巻線を担持する。次いで、各巻線は、それぞれ２つの径方向に対向する整流子セグメントに連結される。こうした回転子巻線との連結には、各セグメント１２の端部に設けられたフック部材１３を使用することができる。

その上で支持リング１１が滑動される回転子シャフトは、固定子内に配置され、整流子ハウジング１００内の開口部１３０を通過する。したがって、コンデンサ２０が設けられた整流子１０は、干渉抑制フィルタ１１０を担持する整流子ハウジング１００の支持部１０５上に位置付けられる。

任意のタイプの干渉抑制フィルタ１１０（Ｒ−Ｌ−Ｃ）を本発明の骨組に使用することができる。整流子ハウジング１００の干渉抑制フィルタ１１０は、整流子１０のコンデンサ２８がすでに比較的有効な干渉抑制機能を提供しているため（図３ｂを参照）、任意選択で単純化することができる。

したがって、我々は、固定子と一体式に取り付けられ干渉抑制フィルタを担持する整流子ハウジング、及び回転子シャフトと一体に取り付けられ、また対の隣接する金属セグメントの間に連結された複数のコンデンサによって構成される干渉抑制装置を担持する整流子を担持する電動モータを提供する。したがって、得られた電動モータは、改善された干渉抑制装置を備える。

図３ｃのグラフは、本発明のモータによって生じたラジオエレクトリック・ノイズを示す。図３ａと３ｂのグラフを比較すると、生じたラジオエレクトリック・ノイズが低減されていることが分かるであろう。具体的には、最も厳しい認可条件が周波数全てについて満たされている。

明らかに、本発明は、一例として説明した実施例に限定されるものではなく、したがって、整流子１０上のコンデンサ２０の配置、及び整流子ハウジング１００上の干渉抑制フィルタ１１０の配置を様々なモデルの電動モータに適合することができる。

上記で論じた従来技術による整流子ハウジングを示す図である。 本発明による電動モータで使用される整流子を示す図である。 上記で論じた、図１の整流子ハウジングに関する周波数の関数としてのラジオエレクトリック・ノイズ・レベルを示すグラフである。 図２の整流子に関する周波数の関数としてのラジオエレクトリック・ノイズ・レベルを示すグラフである。 本発明による電動モータに関する周波数の関数としてのラジオエレクトリック・ノイズ・レベルを示す図である。

符号の説明

１０ 整流子
１１ 支持リング
１２ 金属セグメント
１３ フック部材
１４ リブ
２０、２８ コンデンサ
２１、２２ 電気端子
１００ ハウジング
１０５ 支持部
１１０ 干渉抑制フィルタ
１２０ ブラシ
１３０ 凹部

Claims (5)

1. 固定子と一体に取り付けられ、整流子と接触状態になるように設計された少なくとも２つのブラシ（１２０）及び前記ブラシ（１２０）を対につなぐ干渉抑制フィルタ（１１０）を備える整流子ハウジング（１００）と、
   回転子シャフトに一体に取り付けられた支持リング（１１）を備え、前記支持リング（１１）の周囲に配置された複数の金属セグメント及び複数のコンデンサ（２０）を備え、各コンデンサが２つの隣接する金属整流子セグメント（１２）の間に連結されている整流子（１０）とを備える電動モータ。
2. 前記コンデンサ（２０）は、前記整流子（１０）の支持リング（１１）と金属セグメント（１２）の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電動モータ。
3. 各コンデンサ（２０）は、それぞれ前記整流子（１０）の２つの隣接するセグメント（１２）にはんだ付けされた２つの電気端子（２１、２２）を担持することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電動モータ。
4. 複数のコンデンサ（２０）が、前記整流子（１０）の１対の同じ隣接セグメント（１２）の間で並列に接続されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の電動モータ。
5. 前記整流子ハウジング（１００）の干渉抑制フィルタ（１１０）は、少なくとも１つのコイル（Ｌ）及び少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の電動モータ。

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