CN110098701A

CN110098701A - 4极2电刷马达

Info

Publication number: CN110098701A
Application number: CN201910086021.2A
Authority: CN
Inventors: 远藤秀雄; 佐藤荣治; 柳沼真一; 武田弘基; 大庭毅; 井上浩一
Original assignee: HOKUSHIBA ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: HOKUSHIBA ELECTRIC CO Ltd; Kitashiba Electric Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-08-06
Also published as: JP2019134594A

Abstract

本发明提供一种电动马达，能够有效地降低在4极马达中容易产生的传导发射。该电动马达的特征在于，将与整流子(40)对置的一对电刷(50、50)的周向的厚度d设置成窄幅，以缩短一对电刷(50、50)均与邻接的两个整流子片(41)电连接的非通电线圈产生时间。

Description

4极2电刷马达

[技术领域]

本发明涉及下述一种电动马达，其具备：在筒状的框架的内表面的周向上以磁极不同的方式交替地固定的4极的永久磁铁；以旋转自如的方式被支承在该框架内的旋转轴；固定在该旋转轴上的铁芯；在该铁芯上形成的多个铁芯槽；在该多个铁芯槽之间卷绕的线圈；固定在该旋转轴上且在周向上排列有导电材料构成的整流子(commutator)片并将该整流子片与该线圈电连接而成的整流子以及在该整流子的表面滑动的一对电刷。

[背景技术]

以往，作为这种电动马达，存在在圆筒形的框架上相对地设置有两个永久磁铁的2极马达以及四个永久磁铁相向地设置的4极马达。已知在对2极马达与4极马达进行比较时，4极马达比2极马达更容易产生振动和噪音。

另外，根据本申请发明者的试验研究，得出了以下见解：在4极马达中特别容易产生辐射发射和传导发射中的传导发射，因而需要改善电磁兼容性(EMC)。

作为电动马达中的EMC对策，如下述专利文献1中所示，存在通过改善马达壳体与端盖的安装状态来改善辐射发射的对策，但对于传导发射没有有效的对策，因而被期望开发一种对传导发射有效的对策。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本特开2010-130898号公报

[发明内容]

发明要解决的课题

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够有效地降低在4极马达中容易产生的传导放射的电动马达。

用于解决课题的手段

本发明的4极2电刷马达具备：在筒状的框架的内表面的周向上以磁极不同的方式交替地固定的4极的永久磁铁；以旋转自如的方式被支承在该框架内的旋转轴；被固定在该旋转轴上的铁芯；在该铁芯上形成的多个铁芯槽；在该多个铁芯槽之间卷绕的线圈；固定在该旋转轴上且在周向上排列有导电材料构成的整流子片并将该整流子片与该线圈电连接而成的整流子；在该整流子的表面滑动的一对电刷；以及将应成为等电位的该整流子片连接的均压机构，该4极2电刷马达的特征在于，

将与所述整流子对置的该一对电刷的周向的厚度设置成窄幅，以缩短所述一对电刷均与邻接的两个所述整流子片电连接的非通电线圈产生时间。

在此，本申请的发明者通过深入研究，得出了传导发射起因于电刷与整流子之间的切换(Switching)的这一见解。

本发明的4极2电刷马达基于上述见解而完成，通过将与所述整流子对置的该一对电刷的周向的厚度设置成窄幅来缩短所述一对电刷均与邻接的两个所述整流子片电连接的非通电线圈产生时间，能够抑制在成为电噪声的原因的非通电线圈中流动的反电动势等，从而能够有效地降低传导发射。

这样，本发明的4极2电刷马达能够有效地降低在4极马达中容易产生的传导发射。

本发明的4极2电刷电动马达的特征在于，在所述铁芯槽的数量为14且所述整流子片的数量为14的情况下，使用该整流子片的周向的厚度X，并利用Y＝kX(0.63≤k≤0.73)的关系式来决定与所述整流子对置的所述一对电刷的周向的厚度Y。或者，本发明的4极2电刷电动马达的特征在于，使用该整流子片的周向的厚度X，并利用Y＝0.68X的关系式决定与所述整流子对置的所述一对电刷的周向的厚度Y。

根据本发明的4极2电刷电动马达，使用该整流子片的周向的厚度X，并利用Y＝0.68X的关系式来决定与整流子对置的所述一对电刷的周向的厚度Y，从而能够在实测值中有效地降低传导发射。

这样，本发明的4极2电刷马达能够实际有效地降低容易在4极马达中产生的传导发射。

[附图说明]

图1是表示本实施方式的4极2电刷电动马达的说明图。

图2A是表示图1的4极2电刷电动马达的特性的说明图。

图2B是表示图1的4极2电刷电动马达的特性的说明图。

图3A是表示图1的4极2电刷电动马达的变更后的特性的说明图。

图3B是表示图1的4极2电刷电动马达的变更后的特性的说明图。

[具体实施方式]

参照图1，对本实施方式的电动马达的结构进行说明。

本实施方式的电动马达1是所谓的4极2电刷电动马达。

具体而言，马达1具备：在筒状的框架10的内表面的周向上以磁极不同的方式交替地固定的4极的永久磁铁11；以旋转自如的方式被支承在框架10内的旋转轴20；固定于旋转轴20的铁芯30；整流子40；在整流子的表面上滑动的一对电刷50；以及支承一对电刷50的电刷保持件60。

如图1的局部分解图所示，铁芯30形成有多个铁芯槽31(铁芯槽的数量为14个)。并且，在多个铁芯槽31之间卷绕有线圈32。

如图1的局部分解图所示，在整流子40中，在周向上排列由导电材料构成的整流子片41(整流子片的数量为14)，整流子片41与线圈32电连接。

而且，整流子片41通过作为均压机构的均压线(省略图示)而使应成为等电位的整流子片41彼此电连接。需要说明的是，均压机构并不限于均压线，只要使得应成为等电位的整流子片41彼此电连接，也可以将线圈彼此连接。

电刷保持体60是合成树脂制的保持体，具备中空圆形的环状框61和从环状框61呈放射状地向例如4个方向(90度间隔)延伸的脚部62。

在环状框61上设置有一对电刷摇移器(brush rocker)63，该一对电刷摇移器63是倾斜的筒状的部件，内置并支承一对电刷50。一对电刷摇移器63之间所成的角α通常为90度。

电刷50被未图示的施力机构(例如，螺旋弹簧)向周向内侧施力，与整流子片41对置的电刷50的滑动面51被按压于整流子片41。另外，电刷50在与滑动面51相反的一侧连接有从电刷摇移器63的切口导出的尾线(pigtail line)52，并经由尾线52与作为连接端子的连接器部(省略图示)电连接。

另外，脚部62经由防振橡胶与端盖的内侧面、框架10等嵌合。

在通过上述方式构成的电动马达1中，如图2A中模式性地示出的那样，当固定于旋转轴20的整流子40旋转时，如图中的箭头所示，整流子片41相对于一对电刷50、50移动。

这时，一对电刷50、50与整流子片41的电连接关系伴随整流子片41的移动，如图中的I～IV的方式发生变化。

在I状态下，在一对电刷50中的一方(图中上侧)的电刷50处于开始横跨下一个整流子片41的状态、即横跨邻接的整流子片41、41的状态。另一方面，另一方(图中下侧)的电刷50成为(跨越结束)仅与一个整流子片41连接的状态。

在II状态下，与I状态同样，一对电刷50中的一方(图中上侧)的电刷50处于还横跨邻接的整流子片41、41的状态。另一方面，另一方(图中下侧)的电刷50成为(在跨越下一个整流子片41的近前处)仅与一个整流子片41连接的状态。

并且，在III状态中，一对电刷50中的一方(图中上侧)的电刷50处于(跨越即将结束之前)还横跨邻接的整流子片41、41的状态。另一方面，另一方(图中下侧)的电刷50处于开始跨越下一个整流子片41的状态、即横跨邻接的整流子片41、41的状态。

接着，在IV状态中，一对电刷50中的一方(图中上侧)的电刷50成为跨越结束且仅与一个整流子片41连接的状态。另一方面，另一方(图中下侧)的电刷50处于横跨邻接的整流子片41、41的状态。

在V状态下，与IV状态同样，一对电刷50中的一方(图中上侧)的电刷50成为仅与一个整流子片41连接的状态。另一方面，另一方(图中下侧)的电刷50处于横跨邻接的整流子片41、41的状态。

然后，在VI状态下，一对电刷50中的一方(图中上侧)的电刷50处于(将要跨越下一个整流子41片)仍与一个整流子片41连接的状态。另一方面，另一方(图中下侧)的电刷50处于(跨越即将结束之前)仍跨越在邻接的整流子片41、41上的状态。

此时的电流波形如图2B所示。在图2B中，下侧的波形是图2A所示的一相的电流波形，上侧的波形是包含了该一相的电流波形的重叠了所有相的电流波形的线圈整体的电流波形。

在下侧的一相的电流波形中，在从III状态到IV状态的过程中、也即在电刷50中的一方电刷50处于横跨邻接的整流子片41、41的状态且另一方的电刷50也处于横跨邻接的整流子片41、41的状态下，线圈成为非通电状态的非通电线圈状态。

而且，非通电线圈在磁场通过时在线圈中产生反电动势，在IV状态下，一方的电刷50在变化成为仅与一个整流子片41连接的状态时的换流发生时被放电而成为过冲。

通过本申请的发明人的深入研究，得出了如下见解：传导发射起因于电刷与整流子之间的切换(Switching)、更详细而言是指该换流时的过冲或下冲(下一次换流时)。

基于上述见解，本实施方式的电动马达的与整流子40对置的一对电刷的周向的厚度d(参照图1)被设置成窄幅，以缩短一对电刷50均与邻接的两个整流子片41电连接的非通电线圈产生时间。另外，与此相应地将电刷摇移器63的周向的厚度设置成窄幅。

这样，通过将一对电刷50的周向的厚度设置成窄幅，能够缩短非通电线圈产生时间，抑制构成电噪声的原因的非通电线圈中流动的反电动势等。由此，能够有效地降低该反电动势在换流时作为过冲或下冲而放电从而产生的传导发射。

更具体而言，如图3A所示，将使本实施方式的电刷50的周向的厚度d(mm)在2.0mm～5.5mm的范围内变化时的电流有效值(A)的变化示于图3B。

如图3B所示，使刷50的周向的厚度d(mm)在2.0mm～5.5mm的范围内变化时的电流有效值(A)在电刷厚度d为3.5mm时为极小。

在此，本实施方式的整流子片41的周向的厚度为5.16mm，若将该厚度设定成1时，则电流有效值成为极小的电刷厚度d的3.5mm成为0.68。从这里可以确认，使用整流子片41的周向的厚度X，并通过Y＝0.68X的关系式来决定一对电刷50的周向的厚度Y，由此，在实测值中，能够有效地降低传导发射。

需要说明的是，也可以对作为此处的系数(k)的0.68设置大致±0.05的调整量，在实测值中搜索能够最有效地降低传导发射的电刷厚度。

如上述详细说明，根据本实施方式的4极2刷电动马达，能够实际有效地降低在4极马达中容易产生的传导发射。

[符号说明]

1…马达、10…框架、20…旋转轴、30…铁芯、31…铁芯槽、32…线圈、40…整流子、41…整流子片、50…电刷、51…滑动面、52…尾线、60…电刷保持体、61…环状框、62…脚部、63…电刷摇移器、α…一对电刷之间所成的角、d…电刷厚度。

Claims

1.一种4极2电刷马达，其具备：

在筒状的框架的内表面的周向上以磁极不同的方式交替地固定的4极的永久磁铁；

以旋转自如的方式被支承在该框架内的旋转轴；

被固定在该旋转轴上的铁芯；

在该铁芯上形成的多个铁芯槽；

在该多个铁芯槽之间卷绕的线圈；

固定在该旋转轴上且在周向上排列有导电材料构成的整流子片并将该整流子片与该线圈电连接而成的整流子；

在该整流子的表面滑动的一对电刷；以及

将应成为等电位的该整流子片连接的均压机构，

所述4极2电刷马达的特征在于，

2.根据权利要求1所述的4极2电刷马达，其特征在于，

在所述铁芯槽的数量为14且所述整流子片的数量为14的情况下，使用该整流子片的周向的厚度X，并利用Y＝kX的关系式来决定与所述整流子对置的所述一对电刷的周向的厚度Y，其中，0.63≤k≤0.73。

3.根据权利要求1所述的4极2电刷马达，其特征在于，

在所述铁芯槽的数量为14且所述整流子片的数量为14的情况下，使用该整流子片的周向的厚度X，并利用Y＝0.68X的关系式决定与所述整流子对置的所述一对电刷的周向的厚度Y。