JP2005261191A - 電動モータ用整流子 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉抑制機能のなる電動モータ用整流子を提供すること。
【解決手段】電動モータ用整流子は、支持リング１１、支持リングの周囲に配置された複数の金属セグメント１２、及び支持リング１１と金属セグメント１２の間に配置された複数のコンデンサ２０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。
【選択図】図１

Description

本発明は電動モータ用整流子に関する。詳細には、本発明は、たとえばウィンド・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関する。

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に取付けられるように設計されている。

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設置される。こうしたハウジングは、整流子を受け、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。

自明のように、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電気アークが生成されることがある。電気アークの生成は、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、電気アークは、ブラシによって前に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電気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１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、干渉の様々なレベル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、様々なクラスの１つに従うことが義務付けられている。

従来、整流子ハウジングの２つの供給ブラシの間で干渉抑制フィルタを構成するＬＣ（誘導性／容量性）タイプの回路を挿入することによって電気アーク現象を補償することができる。

こうしたフィルタは整流子ハウジング上に実装しなければならず、それによって整流子ハウジングの作成が複雑になり、通常は、作業者による手作業が必要とされる。その結果、モータ作成コストがかさむ。

また、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、こうした装置を装備したモータでも最高のラジオエレクトリック（ｒａｄｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）干渉基準を満たさないことになる。

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状形のスリーブが付けられたプリント回路板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）回路によってつながれる。こうした放電回路によって、大抵の電気アーク現象を回避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生じることになる。

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簡単な整流子が求められている。

本発明は、これを達成するため、支持リングと、支持リングの周囲に配置された複数の金属セグメントであって、各セグメントが、セグメントに対して垂直の軸上に延在しこの軸に対して垂直方向に弾力性がある少なくとも１つのタブ部材を有するセグメントと、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であって、各コンデンサがそれぞれ２つの隣接する金属セグメントの２つのタブ部材にはんだ付けされた２つの電気端子を備えるコンデンサとを含む、電動モータ用整流子を提供する。

好ましくは、各タブ部材は、Ｕ形クリップを形成する２つのアームを有し、各アームは別個のコンデンサと接触する。

好ましくは、金属セグメントのタブ部材は、支持リングに向かって延在する。

好ましくは、金属セグメントは、タブ部材と共に工具で加工される。

好ましくは、タブ部材は金属被覆されたプラスチック材料からなり、金属セグメントにはんだ付け又は溶接される。

一実施例では、複数のコンデンサが複数の対の同じ隣接するセグメントの間で並列に接続される。

電動モータ用整流子ハウジングも設けられ、この整流子ハウジングは、上記のように、整流子を受けるように適合された支持部、及び整流子セグメントと接触状態になるように適合された少なくとも２つのブラシを備え、支持部はブラシの間に連結されたフィルタに取付けられていない。

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。

本発明による整流子は、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によって、生成された電気アークの優れた放電が可能になる。この解決法は、使用されるコンデンサが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もある。ＳＭＤ構成要素は、通常、従来技術の整流子ハウジング内で使用される被鉛構成要素よりもコストがかからない。

本発明の整流子を図１を参照して説明する。この整流子は、たとえばプラスチック材料など絶縁材料で作成された管状形の支持リング１１を備える。支持リング１１は、その全周にわたって配置された複数の金属セグメント１２で取り囲まれている。支持リング１１は、金属セグメント１２を受ける切欠きを有することができる。これらの切欠きは、各対の隣接するセグメント１２の間のスロット１４を保護するように設計することができる。したがって、セグメント１２は、中央支持リング１１及びスロット１４によって互いから完全に絶縁される。支持リング１１は、たとえば適切な形でプラスチック金属に直接成形し、又は機械加工することができる。金属セグメント１２は、各セグメントの一端に形成されたフック部材１３も有する。こうしたフック部材によって、整流子セグメントを後で回転子巻線に連結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が本発明によ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の間に連結される。

こうしたコンデンサは、たとえば約４７０ｎＦなど小さい値のものでもよく、ＳＭＤタイプのコンデンサである。こうした構成要素は、市場で容易に入手でき、比較的コストがかからないものである。

一適用例では、複数のコンデンサ２０を同じ対の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が増加する。

図２を参照して一実施例を説明する。

各金属セグメント１２は、セグメント１２に対して垂直の軸１０に沿って延在する少なくとも１つのタブ部材１５を担持する。各タブ部材１５は、前記軸１０に対して垂直方向に、換言すれば２つの隣接するセグメントに対して実質的に平行方向に弾力性がある。

次いで、コンデンサ２０の端子２１、２２をそれぞれ２つの隣接するセグメント１２の２つのタブ部材１５にはんだ付けする。

タブ部材１５によって、金属セグメント１２に対するコンデンサ２０の位置付けにある程度の弾力性を提供することができるようになる。実際、コンデンサ２０の端子２１、２２のはんだ付けした接合部は、整流子リングを剛固にする。回転子巻線の接続鉛がその後セグメント１２のフック部材１３にはんだ付けされた場合、コンデンサ２０のはんだ付けされた接合部、又は実際のコンデンサが、この操作によって連結されているセグメントがわずかに変形されるために破損することがある。その場合、もはや放電機能は提供されず、モータは課された干渉抑制基準を満たさない。同様に、整流子リングを回転子シャフト上で組み立てた後に、整流子リングの周囲を機械加工する工程が頻繁に実施され、それによってコンデンサ、又はそのはんだ付けされた接合部の破損が生じることもある。

コンデンサ２０がセグメント１２に直接ではなく、タブ部材１５に連結される場合、コンデンサ２０はセグメント１２の操作によって変形を被ることはない。したがって、本発明のこの実施例によって、整流子の各セグメント１２の間でのコンデンサ２０の信頼できる連結を保証することが可能になる。

一実施例によれば、各タブ部材１５は、Ｕ形クリップを形成する２つのアーム１６、１７を有する。次いで、タブ部材１５の各アーム１６、１７を別個のコンデンサ２０の端子２１、２２にはんだ付けする。

したがって、各アーム１６、１７を互いに向けて異なる程度に弾性的に押し付けて、セグメント１２に対して垂直の軸１０に垂直の第１の方向にタブ部材１５の弾力性を提供することができる。各アーム１６、１７をある程度ねじって、軸１０に垂直の別の方向にタブ部材１５の弾力性を提供することもできる。

タブ部材１５は、支持リング１１に向けて、換言すれば整流子の内側に向けて突き出ることが好ましい。したがって、本発明による整流子の通常の外観は変更されず、回転子シャフト上へその組み付けも特に変更されない。

タブ部材１５は金属でもよい。タブ部材１５は、セグメント１２の一部として直接工具で加工されてもよく、又は個別に作成して、その後セグメント上にはんだ付け又は溶接してもよい。

タブ部材１５は、たとえば成形技法を使用して、より複雑な形状に設計できるようにするプラスチック材料のものでもよい。この場合、プラスチック材料のタブ部材は金属被覆を施し、金属セグメント１２にはんだ付けし又は溶接する必要がある。金属セグメント１２とタブ部材１５の外面の間に電気的接続を確立することが可能であるという条件で、タブ部材１５を提供するための任意の形状、又は任意のタイプの導電性材料が考えられる。

一適用例では、並列の複数のコンデンサ２０を、同じ対の隣接するセグメント１２に嵌合された複数の対のタブ部材１５の間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。

本発明の整流子は、電動モータが組み立てられるときに、整流子ハウジング（図示しないが自明である）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。

様々な部品を以下のように組み立てることができる。

整流子の支持リング１１は、回転子シャフトを超えて滑動する。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つの径方向に対向した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。

回転子シャフトは、回転子シャフトを超えて滑動する整流子リングを担持しており、固定子内に配置され、整流子ハウジング内の開口部を通過している。したがって、整流子は、整流子ハウジングの支持部上に配置される。こうした整流子ハウジングは、自明であるが、整流子セグメントと接触するように設計された少なくとも２つのブラシを備える。これらのブラシは、セグメント１２に電流を供給するように設計され、したがってセグメントに対して良好に着座して良好な電気伝導性を保証すべきである。

本発明による整流子は、具体的には、２つのブラシの間の連結用フィルタを組み込んでいない支持部を担持する整流子ハウジングを使用することを可能にするものである。したがって、本発明による整流子によって、整流子ハウジングを簡単にすることができ、したがって、電動モータのコストを下げることができるようになる。

図２の実施例の特定の場合では、回転子巻線を整流子セグメントに連結する操作を、タブ部材１５の間ではんだ付けされたコンデンサを損傷する危険性を低減して実施することができる。

実際にセグメント１２がこの連結操作中に変形された場合、このセグメント１２用タブ部材１５が隣接するセグメントに対して弾性的に変形して、この変形を補償することができる。タブ部材１５の弾性変形によって、応力が加えられたセグメント１２に連結されたコンデンサ２０に応力が加えられるのが回避され、それによって、こうしたコンデンサ、又はそのはんだ付けされた接合部が損なわれる危険性が全て回避される。

同様に、電動モータの回転子シャフト上での本発明の整流子の組み付けに、整流子の周囲を機械加工する工程が必要な場合、セグメント１２に加えられる応力は、タブ部材１５の弾性変形によって補償されて、コンデンサ２０又はそのはんだ付けされた接合部の損傷を全て回避することができる。

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、金属セグメント１２用タブ部材１５はＵ形クリップの形で図示されているが、たとえばダブル・フック形状など、セグメント１２に対して平行方向に弾力性をもたらすことができるようにする任意の他の形状を、本発明の範囲から逸脱することなく使用することができる。

上記で論じた、本発明による整流子を示す図である。 一代替実施例による整流子を示す図である。

符号の説明

１０ 軸
１１ 支持リング
１２ 金属セグメント
１３ フック部材
１４ スロット
１５ タブ部材
１６、１７ アーム
２０ コンデンサ
２１、２２ 電気端子

Claims (7)

1. 支持リング（１１）と、
   前記支持リング（１１）の周囲に配置され、各セグメント１２が、前記セグメント（１２）に対して垂直の軸（１０）上に延在し該軸（１０）に対して垂直方向に弾力性がある少なくとも１つのタブ部材（１５）を有する複数の金属セグメント（１２）と、
   前記支持リング（１１）と前記金属セグメント（１２）の間に配置され、各コンデンサ（２０）が、それぞれ２つの隣接する金属セグメント（１２）の２つのタブ部材（１５）にはんだ付けされた２つの電気端子（２１、２２）を備える複数のコンデンサ（２０）とを含む電動モータ用整流子。
2. 各タブ部材（１５）は、Ｕ形クリップを形成する２つのアーム（１６、１７）を有し、各アーム（１６、１７）は別個のコンデンサ（２０）と接触状態であることを特徴とする、請求項１に記載の整流子。
3. 前記金属セグメント（１２）の前記タブ部材（１５）は前記支持リング（１１）に向けて延在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の整流子。
4. 前記金属セグメント（１２）は、前記タブ部材（１５）と共に工具で加工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整流子。
5. 前記タブ部材（１５）は、金属被覆されたプラスチック材料からなり、前記金属セグメント（１２）にはんだ付け又は溶接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整流子。
6. 複数のコンデンサ（２０）が複数の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５までのいずれか一項に記載の整流子。
7. 請求項１から６までのいずれか一項による整流子を受けるように適合された支持部と、
   整流子セグメントと接触状態になるように適合された少なくとも２つのブラシとを備え、前記支持部が前記ブラシの間に連結されたフィルタに取付けられていない、電動モータ用整流子ハウジング。

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