JP2012249496A - スタータ用のノイズ抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度条件が厳しい環境での使用に耐えることができ、且つ、複数のコンデンサＣ２を効率良く、安価に組み立てることができるノイズ抑制装置７を提供する。
【解決手段】ノイズ抑制装置７は、電磁スイッチのＭ端子ボルトに分岐配線を介して接続される第２のプラス電極１９と、モータのエンドフレームにスクリュで固定されるアース電極２０との間に２個のコンデンサＣ２が並列に配置されている。この２個のコンデンサＣ２は、コンデンサ本体に対し同一方向に取り出された２本のリード端子Ｃ２ｔを持ち、第２のプラス電極１９およびアース電極２０を挟んで互いのリード端子Ｃ２ｔが向かい合う方向に配置されている。これにより、２個のコンデンサＣ２の各リード端子Ｃ２ｔは、第２のプラス電極１９およびアース電極２０に対し、合計４個所の接合個所を１回の溶接工程で接合することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータの回転時に発生するノイズを低減するスタータ用のノイズ抑制装置に関する。

近年、車両より排出される二酸化炭素の低減および燃費向上のために、例えば、交差点で信号停止した際に、エンジンへの燃料供給をカットしてエンジンを自動的に停止させる機能（アイドリングストップ機能とも呼ばれる）を搭載した車両が増加している。
同機能によってエンジンが停止した後、ユーザが発進操作を行うと、ＥＣＵの指令によりスタータが作動してエンジンを自動的に再始動させる。
ところで、整流子モータを使用するスタータでは、モータの回転時に整流子とブラシとの間で火花が発生し、この火花がノイズの原因となってラジオ等の機器に雑音が発生するため、ユーザに不快感を与えることがある。
このような問題に対し、特許文献１では、少なくとも一つのコンデンサをモータと並列に接続したコンデンサ回路を設けることで、モータから発生するノイズを抑制する技術が開示されている。

独国特許出願公開第１０２００８００１５７０号明細書

ところが、特許文献１に記載されたコンデンサ回路は、コンデンサを電極に半田付けしているため、温度条件が厳しい環境で使用されることがあるスタータでは、はんだ熱疲労によりクラックが入り、ノイズ抑制装置自体の機能不良になる可能性がある。
また、ノイズ抑制装置の性能を高めるために、容量の大きなコンデンサを必要とする場合は、複数のコンデンサを回路に組み込む必要があるため、工数に時間が掛かり、効率良く、安価に組み立てることが求められている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、温度条件が厳しい環境での使用に耐えることができ、且つ、複数のコンデンサを効率良く、安価に組み立てることができるスタータ用のノイズ抑制装置を提供することにある。

（請求項１に係る発明）
本発明のノイズ抑制装置は、モータリード線を介して電源ラインに接続され、この電源ラインを通じてバッテリより電力の供給を受けて回転力を発生するモータと、バッテリ側の端子ボルトとモータ側の端子ボルトを介して電源ラインに接続される電気接点を有し、ソレノイドのオン／オフ動作に連動して電気接点を開閉する電磁スイッチとを備えるスタータに用いられるもので、分岐配線を介して電源ラインに接続されるプラス電極と、モータのボディを介してアースに接続されるアース電極と、プラス電極とアース電極との間に並列接続される２個のコンデンサと、プラス電極およびアース電極をインサート固定すると共に、２個のコンデンサを収容する樹脂製のパッケージとを有し、２個のコンデンサは、それぞれ、コンデンサ本体に対し同一方向に取り出された２本のリード端子を有し、プラス電極およびアース電極を挟んで互いのリード端子が向かい合う方向に配置され、且つ、プラス電極およびアース電極に対してリード端子が溶接によって接合されていることを特徴とする。

本発明のノイズ抑制装置は、コンデンサのリード端子をプラス電極およびアース電極に半田付けではなく、溶接によって接合しているので、温度条件が厳しい環境で使用されることがあるスタータに用いた場合でも、リード端子の接合部にクラック等が入ることはなく、厳しい冷熱環境にも耐えることができる。
また、２個のコンデンサは、プラス電極およびアース電極を挟んで、互いのリード端子が向かい合う方向に配置されるので、プラス電極に接続されるリード端子の接合個所と、アース電極に接続されるリード端子の接合個所とを近接できる。これにより、合計４個所の接合個所を１回の溶接工程で行うことが可能であり、製造効率の向上および低コスト化を図ることができる。

（請求項２に係る発明）
請求項１に記載したスタータ用のノイズ抑制装置において、プラス電極は、分岐配線を介してモータ側の端子ボルトに接続され、アース電極は、スクリュによってモータのエンドフレームに固定されていることを特徴とする。
上記の構成では、ノイズ源であるモータの近くにノイズ抑制装置を配置でき、且つ、アース電極をスクリュによってモータのエンドフレームに固定することでアース線を短くできるので、ノイズ抑制に効果的である。

スタータのモータ回路図である。 ノイズ抑制装置の平面図である。 スタータの側面図である。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、スタータに用いられるノイズ抑制装置の一例を説明する。
スタータ１は、図３に示す様に、モータリード線２を介して電源ライン（図１参照）に接続され、バッテリ３より電力の供給を受けて回転力を発生するモータ４と、このモータ４の回転力をエンジンのリングギヤ（図示せず）に伝達するピニオン５と、モータ４への通電電流を断続する電磁スイッチ６等より構成され、モータ４の回転時に発生するノイズを低減できるノイズ抑制装置７を備えている。
モータ４は、磁気回路を形成するヨークの内周に複数の永久磁石または界磁巻線を配置して構成される界磁と、この界磁の内周に回転自在に配置され、且つ、整流子を備えた電機子と、この電機子の回転に伴って整流子の外周上を摺動するブラシ８（図１参照）等を有する周知の整流子電動機である。

電磁スイッチ６は、内蔵するコイルへの通電によって電磁石を形成し、その電磁石の吸引力によってプランジャを吸引するソレノイドを有し、このソレノイドのオン／オフ動作、すなわち、コイルの励磁／非励磁に応じてメイン接点９を開閉する。
メイン接点９は、図３に示すバッテリ側の端子ボルト１０とモータ側の端子ボルト（以下、Ｍ端子ボルト１１と呼ぶ）を介して電源ラインに接続される一組の固定接点１２（図１参照）と、プランジャの動きに連動して一組の固定接点１２間を電気的に断続する可動接点１３（図１参照）とで構成され、この可動接点１３が一組の固定接点１２に当接して一組の固定接点１２間が導通することでメイン接点９が閉成し、可動接点１３が一組の固定接点１２から離れることでメイン接点９が開成する。

本実施例のスタータ１は、図１に示す様に、モータ４の電源ラインにインダクタンス分となる導体部品１４が追加挿入されている。導体部品１４は、例えば鉄製であり、一端側が円筒状に設けられて、その内周に雌ねじ部１４ａが形成され、他端側が棒状に設けられて、その外周に雄ねじ部１４ｂが形成されている。この導体部品１４は、図３に示す様に、Ｍ端子ボルト１１に雌ねじ部１４ａを結合して取り付けられ、且つ、雄ねじ部１４ｂにモータリード線２が接続されている。すなわち、Ｍ端子ボルト１１とモータリード線２との間に導体部品１４が挿入されている。

なお、導体部品１４の雄ねじ部１４ｂに接続されるモータリード線２の端部には、リング状のターミナル２ａが設けられており、このターミナル２ａを雄ねじ部１４ｂの外周に嵌合した後、雄ねじ部１４ｂにナット１５を結合して締め付けることにより固定される。また、モータリード線２の反ターミナル側の端部は、モータ４の内部でプラス側のブラシ８に接続される。あるいは、モータ４の界磁に巻線を使用する場合は、その界磁巻線にモータリード線２を接続する構成でも良い。

次に、本発明に係るノイズ抑制装置７について説明する。
ノイズ抑制装置７は、図１に示す様に、モータリード線２が接続される導体部品１４の他端（図中Ａ点）とアース間に挿入されるコンデンサＣ１と、このコンデンサＣ１と直列に接続される抵抗体Ｒと、Ｍ端子ボルト１１に接続される導体部品１４の一端（図中Ｂ点）とアース間に並列に挿入される２個のコンデンサＣ２とを備える。
コンデンサＣ１は、例えば、４．７ｎＦの容量を有し、主にＦＭ放送で使用される電波周波数帯域において問題となる高周波ノイズを低減するために使用される。
２個のコンデンサＣ２は、例えば、それぞれ１０μＦの容量を有し、主にＡＭ放送で使用される電波周波数帯域において問題となる低周波ノイズを低減するために使用される。

抵抗体Ｒは、並列共振によりノイズ抑制装置７の減衰特性が低下することを抑制するために使用される。つまり、容量が異なるコンデンサを並列接続すると、それぞれの自己共振点の中間の周波数で反共振が発生して特性が劣化し、ノイズ抑制装置７の減衰特性が低下する恐れがある。そこで、並列共振周波数における不要な並列共振を抑制するために、コンデンサＣ１と直列に抵抗体Ｒを接続している。
なお、抵抗体Ｒの抵抗値は、並列共振を抑制するために必要な抵抗値から、コンデンサＣ１、Ｃ２の各ＥＳＲ（等価直列抵抗）と配線等の抵抗分の合計を差し引いた値となる。並列共振を抑制するために必要な抵抗値は、コンデンサＣ１、Ｃ２の各ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）の合計と並列共振回路に含まれる全てのインダクタンス成分とを足し合わせた合計インダクタンスと、コンデンサＣ１、Ｃ２の合成容量を基に算出できる。

上記のコンデンサＣ１、抵抗体Ｒ、および、２個のコンデンサＣ２は、図２に示すように、樹脂製のパッケージ１６に組み込まれている。
なお、コンデンサＣ１、Ｃ２は、例えば、セラミックコンデンサであり、それぞれ、２本のリード端子Ｃ１ｔ、Ｃ２ｔを持ち、この２本のリード端子Ｃ１ｔ、Ｃ２ｔがコンデンサ本体に対し同一方向に取り出されている。
抵抗体Ｒは、２本のリード端子Ｒｔを持ち、この２本のリード端子Ｒｔが抵抗体本体の両端より互いに反対方向へ取り出されている。

パッケージ１６には、抵抗体Ｒの一方のリード端子Ｒｔが接続される第１のプラス電極１７と、抵抗体Ｒの他方のリード端子ＲｔとコンデンサＣ１の一方のリード端子Ｃ１ｔとを接続する内部電極１８と、２個のコンデンサＣ２のそれぞれ一方のリード端子Ｃ２ｔが接続される第２のプラス電極１９と、コンデンサＣ１の他方のリード端子Ｃ１ｔおよび２個のコンデンサＣ２のそれぞれ他方のリード端子Ｃ２ｔが接続されるアース電極２０とがインサート固定されている。
上記のコンデンサＣ１、Ｃ２、および、抵抗体Ｒの各リード端子Ｃ１ｔ、Ｃ２ｔ、Ｒｔは、それぞれ対応する電極１７〜２０に対して溶接により接合されている。

なお、本発明に係る２個のコンデンサＣ２は、図２に示す様に、第２のプラス電極１９およびアース電極２０を挟んで互いのリード端子Ｃ２ｔが向かい合う方向に配置され、第２のプラス電極１９に接続されるリード端子Ｃ２ｔの接合個所と、アース電極２０に接続されるリード端子Ｃ２ｔの接合個所とが近接している。これにより、２個のコンデンサＣ２の各リード端子Ｃ２ｔは、第２のプラス電極１９およびアース電極２０に対し、合計４個所の接合個所を１回の溶接工程で接合することができる。

コンデンサＣ１、Ｃ２、および、抵抗体Ｒが組み込まれたパッケージ１６の表面は、コンデンサＣ１、Ｃ２、および、抵抗体Ｒの各リード端子Ｃ１ｔ、Ｃ２ｔ、Ｒｔを、それぞれ対応する電極１７〜２０に接続した後、蓋体によって密閉されている。
第１のプラス電極１７は、分岐配線２１（図３参照）を介して、図１のＡ点に接続され、第２のプラス電極１９は、分岐配線２２（図３参照）を介して、図１のＢ点に接続される。また、アース電極２０は、図３に示す様に、スクリュ２３によりモータ４の後端を覆うエンドフレーム２４に固定される。

分岐配線２１の反電極側の端部は、リング状のターミナル２１ａが設けられ、図３に示す様に、このターミナル２１ａを導体部品１４の雄ねじ部１４ｂに嵌合して、雄ねじ部１４ｂに結合されるナット２５の締め付け力によって固定される。
分岐配線２２の反電極側の端部は、図３に示す様に、Ｍ端子ボルト１１に連結される連結プレート２６に対しスクリュ２７によって締め付け固定されている。
なお、図１に示すＬ１は分岐配線２１に含まれるインダクタンス成分、Ｌ２は分岐配線２２に含まれるインダクタンス成分、Ｌ３、Ｌ４はノイズ抑制装置７の各電極１８、１９、２０に含まれるインダクタンス成分である。

（実施例１の作用および効果）
実施例１に記載したノイズ抑制装置７は、コンデンサＣ２のリード端子Ｃ２ｔを第２のプラス電極１９およびアース電極２０に半田付けではなく、溶接によって接合しているので、温度条件が厳しい環境で使用されることがあるスタータ１に用いた場合でも、リード端子Ｃ２ｔの接合部にクラック等が入ることはなく、厳しい冷熱環境にも耐えることができる。また、２個のコンデンサＣ２は、第２のプラス電極１９およびアース電極２０を挟んで、互いのリード端子Ｃ２ｔが向かい合う方向に配置されるので、第２のプラス電極１９に接続されるリード端子Ｃ２ｔの接合個所と、アース電極２０に接続されるリード端子Ｃ２ｔの接合個所とを近接できる。これにより、合計４個所の接合個所を１回の溶接工程で行うことができるので、製造効率が良く、安価に組み立てることが可能である。

さらに、ノイズ抑制装置７は、電磁スイッチ６のＭ端子ボルト１１に取り付けられる導体部品１４の両端とアース間に接続されるので、ノイズ源であるモータ４の近くに配置できる。また、アース電極２０をスクリュ２３によってモータ４のエンドフレーム２４に固定することで、アース線を短くできるので、効率良くノイズを低減できる。
また、実施例１では、モータ４の電源ラインに追加インダクタンス分となる導体部品１４を挿入しているので、スタータ等価回路のインピーダンスに対し、ノイズ抑制装置７のインピーダンスが相対的に小さくなり、ノイズ低減効果が向上する。

さらに、導体部品１４は、一端側に雌ねじ部１４ａが形成され、その雌ねじ部１４ａをＭ端子ボルト１１にねじ結合することでＭ端子ボルト１１に容易に取り付けることができ、且つ、導体部品１４の他端側に雄ねじ部１４ｂを形成しているので、モータリード線２をＭ端子ボルト１１に接続する場合と同様に、導体部品１４の雄ねじ部１４ｂにモータリード線２のターミナル２ａを嵌合してナット１５を締め付けることにより容易に接続できる。また、スタータ１をエンジンルーム内に設置する際に、Ｍ端子ボルト１１の周辺には比較的スペースに余裕があるため、Ｍ端子ボルト１１に導体部品１４を取り付けた場合でも、エンジン周辺に配置される補機類、給排気管、ケーブル等と干渉することはなく、搭載面で有利である。

本実施例のノイズ抑制装置７は、モータリード線２が接続される導体部品１４の他端（図１のＡ点）とアース間に高周波ノイズを低減できる小容量のコンデンサＣ１を挿入し、Ｍ端子ボルト１１に接続される導体部品１４の一端（図１のＢ点）とアース間に低周波ノイズを低減できる大容量のコンデンサＣ２を２個並列に挿入しているので、より広い周波数領域においてノイズ低減効果を得ることができる。
また、ノイズ抑制装置７は、コンデンサＣ１と直列に抵抗体Ｒを接続しているので、並列共振時の合成インピーダンスを低減でき、並列共振よって減衰特性が低下することを抑制できる。

（変形例）
実施例１に記載したスタータ１は、電磁スイッチ６のＭ端子ボルト１１に追加インダクタンス分となる導体部品１４を取り付け、その導体部品１４の雄ねじ部１４ｂにモータリード線２を接続しているが、導体部品１４が無い場合、つまり、Ｍ端子ボルト１１にモータリード線２が直接に接続されるスタータ１に対しても、本発明のノイズ抑制装置７を適用することができる。この場合、ノイズ抑制装置７は、実施例１に記載したコンデンサＣ１はなく、本発明に係る２個のコンデンサＣ２をモータ４の電源ラインとアース間に並列に接続した構成となる。

実施例１では、第２のプラス電極１９およびアース電極極２０に対する２個のコンデンサＣ２の配置を特定している、つまり、第２のプラス電極１９およびアース電極極２０を挟んで互いのリード端子Ｃ２ｔが向かい合う方向に配置されることを記載しているが、同様に配置される２個のコンデンサＣ２を複数組み設けることもできる。
実施例１では、コンデンサＣ１と直列に抵抗体Ｒを接続しているが、２個のコンデンサＣ２と直列に抵抗体Ｒを接続しても良い。
なお、実施例１では、コンデンサＣ１の容量を４．７ｎＦ、コンデンサＣ２の容量を１０μＦと記載したが、これらの数値は、あくまでも一例であり、適宜に設定できることは言うまでもない。

１ スタータ
２ モータリード線
３ バッテリ
４ モータ
６ 電磁スイッチ
７ ノイズ抑制装置
９ メイン接点（電気接点）
１０ バッテリ側端子ボルト
１１ Ｍ端子ボルト（モータ側の端子ボルト）
１４ 導体部品
１４ａ 導体部品の雌ねじ部
１４ｂ 導体部品の雄ねじ部
１６ パッケージ
１９ 第２のプラス電極（プラス電極）
２０ アース電極
２２ 分岐配線
２３ スクリュ
２４ モータのエンドフレーム
Ｃ２ コンデンサ

Claims (2)

1. モータリード線を介して電源ラインに接続され、この電源ラインを通じてバッテリより電力の供給を受けて回転力を発生するモータと、バッテリ側の端子ボルトとモータ側の端子ボルトを介して前記電源ラインに接続される電気接点を有し、ソレノイドのオン／オフ動作に連動して前記電気接点を開閉する電磁スイッチとを備えるスタータに用いられるノイズ抑制装置であって、
   前記ノイズ抑制装置は、
   分岐配線を介して前記電源ラインに接続されるプラス電極と、
   前記モータのボディを介してアースに接続されるアース電極と、
   前記プラス電極と前記アース電極との間に並列接続される２個のコンデンサと、
   前記プラス電極および前記アース電極をインサート固定すると共に、前記２個のコンデンサを収容する樹脂製のパッケージとを有し、
   前記２個のコンデンサは、それぞれ、コンデンサ本体に対し同一方向に取り出された２本のリード端子を有し、前記プラス電極および前記アース電極を挟んで互いの前記リード端子が向かい合う方向に配置され、且つ、前記プラス電極および前記アース電極に対して前記リード端子が溶接によって接合されていることを特徴とするスタータ用のノイズ抑制装置。
2. 請求項１に記載したスタータ用のノイズ抑制装置において、
   前記プラス電極は、前記分岐配線を介して前記モータ側の端子ボルトに接続され、
   前記アース電極は、スクリュによって前記モータのエンドフレームに固定されていることを特徴とするスタータ用のノイズ抑制装置。

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