JP2013514750A

JP2013514750A - ノイズ除去フィルタを備える電気モータ

Info

Publication number: JP2013514750A
Application number: JP2012543544A
Authority: JP
Inventors: ニコルステファン; コプフフランク; アイトヘアローラント
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2013-04-25
Also published as: WO2011072915A1; EP2513928A1; CN102667981A; DE102009054717A1

Abstract

自動車にて使用するための電気モータ（１１０）は、給電線（１３０）とコンデンサ（１４０）とを含む。コンデンサは、電気モータのケーシングの貫通部に収容されていて、給電線（１３０）とケーシング（１２０）とに接続されている。貫通部にはさらに別の１つのコンデンサが収容されており、これらのコンデンサは互いに電気的に並列に接続されている。

Description

先行技術
電気モータが動作中に高周波のノイズを放出する傾向にあり、このノイズがワイヤレスにも電気モータの給電線に沿っても伝播し、他の機器の機能を阻害し得るということは公知である。例えば自動車ではファンモータが動作中に高周波のノイズを放出することがあり、このノイズは自動車のラジオのスピーカを通して可聴となるか、または自動車のビデオ装置のディスプレイにて可視となる。

放出されるノイズ信号は通常は広帯域であり、このノイズを抑制するには有利には電気モータの近くに配置されているフィルタが必要である。従来技術から、電気モータのノイズを除去するための種々異なるフィルタが公知である。

本発明の課題は、自動車にて使用するためのノイズ除去フィルタを備える電気モータを改善することである。

発明の概要
本発明の課題は、請求項１に記載の特徴を備えた電気モータによって解決される。従属請求項は、有利な実施形態を表している。

本発明によれば、自動車にて使用するための電気モータは給電線と貫通コンデンサとを含む。貫通コンデンサは電気モータのケーシングの貫通部の領域に収容されており、種々異なる周波数のノイズ信号をフィルタリングするために少なくとも２つのコンデンサを含み、これら２つのコンデンサは互いに電気的に並列に接続されており、給電線とケーシングとに接続されている。

各コンデンサは、電気モータの給電線に発生する、所定の帯域幅にある所定の周波数のノイズ信号をフィルタリングすることができる。電気的に並列なコンデンサを相応に容量設定することにより、複数の個々のコンデンサの制限されたフィルタ作用を、１つの貫通コンデンサ全体の１つの広帯域のフィルタ作用に統合することができる。さらに個々のコンデンサのフィルタ作用は、電気モータのノイズ信号の既知のスペクトルに依存して容量設定することができ、例えば固定的に設定された回転数が選択可能に複数ある場合には、これらの回転数ないしこれらの回転数の高調波に相当する周波数に依存して容量設定することができる。これによって、自動車の電気モータで使用するために扱いやすいノイズ除去フィルタが得られる。

貫通部は、ケーシングにてワイヤレスに伝播するノイズ信号を抑制するよう構成することができ、このようしてコンデンサにおいてノイズ信号が通過しないようになる。このために貫通部は例えば管形に構成することができる。

コンデンサは給電線に沿って順次貫通部の中に配置することができ、これらのコンデンサの少なくとも１つは給電線を放射方向に取り囲んでいる。このようにして、機械的には直列に接続されていて電気的には並列に接続されている複数のコンデンサを備える、１つの貫通コンデンサが形成される。このような貫通コンデンサは簡単に取り付けることが可能であり、電気モータの収容能力に良好に適合させることができる。

１つの実施形態においては、複数のコンデンサが共通の１つのコンデンサケーシングの中に収容されている。この場合コンデンサケーシングは貫通部の中に収容されている。これによって電気モータの取り付け時にコンデンサを個々に貫通部に挿入する必要がなくなり、一体的なモジュールとして使用することができるので、製品コストを節約することが可能となる。

電気モータのケーシングは、貫通部の領域にて、ケーシングと電気的に接続された保持エレメントを有することができ、保持エレメントの中にはコンデンサが導電性に収容されている。このようにして、貫通コンデンサとして構成されていない低コストなコンデンサを使用することができる。

保持エレメントは管またはバネを含み、有利には電気モータの軸方向の端部に配置することができる。

以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図1は、電気モータの概略図である。図２は、図１の貫通コンデンサの電気接続図である。図３は、図２のコンデンサの減衰の推移を示す図である。図４は、図１および図２の貫通コンデンサの機械構造を示す図である。図５は、図１および図２の貫通コンデンサの機械構造の別の実施形態を示す図である。図６は、図１の電気モータの貫通部における貫通コンデンサの機械構造の実施形態を示す図である。

図１は、自動車１０５における電気モータ１１０の概略図を示す。電気モータ１１０はケーシング１２０と、給電線１３０と、ケーシング１２０を通って貫通部１５０に収容された貫通コンデンサ１４０とを含む。電気モータ１１０は、ブラシを備えた直流モータである。電気モータ１１０の第１接続端子は、ケーシング１２０と電気的に接続されている。電気モータ１１０の第２接続端子は、ケーシング１２０の内部にて給電線１３０を介して貫通コンデンサ１４０に接続されている。ケーシング１２０の外側では、給電線１３０が貫通コンデンサ１４０からさらに延びている。

択一的実施形態においては、多極および／またはブラシレスの電気モータ１１０を使用することもできる。電気モータ１１０のブラシないし接続端子は必ずしもケーシング１２０に接続する必要はない。別の実施形態においては、電気モータ１１０の複数ないし全ての接続端子が、貫通コンデンサ１４０を用いて、または、専用の貫通コンデンサなしで、ケーシング１２０の外側へと導かれている。１つの実施形態においては、ケーシング１２０が、自動車１０５の車両アースおよび／または供給電圧の負極と接続されている。貫通部１５０は、ケーシング１２０を通る開口部と、有利には貫通コンデンサ１４０を耐高周波にケーシング１２０と接続する手段、例えば導電管とを含む。

電気モータ１１０の導電性のケーシング１２０はファラデーケージとして機能し、とりわけ電磁両立性（ＥＭＣ）の目的で電気モータ１１０の電磁波を封じ込めるために使用される。貫通コンデンサ１４０は、給電線１３０に関して典型的にはゼロまたはほぼゼロのオーム抵抗を有する。さらに貫通コンデンサ１４０は、給電線１３０とケーシング１２０の間で所定の容量を提供する。

図２は、図１による貫通コンデンサ１４０の電気接続図である。第１コンデンサ２１０、第２コンデンサ２２０、第３コンデンサ２３０が、コンデンサケーシング２４０の中に収容されている。コンデンサケーシング２４０およびコンデンサ２１０〜２３０を通って水平に給電線１３０が延びている。図示した貫通コンデンサ１４０の電気接続図は、給電線１３０によって伝送される電流が、連続した給電線１３０に沿って障害なく貫通コンデンサ１４０を通過できる様子を明示している。コンデンサ２１０〜２３０の容量は、それぞれ給電線１３０の一部分と、コンデンサケーシング２４０に電気的に接続された対向電極との間に形成されている。別の機器においてノイズを引き起こし得る、給電線１３０とコンデンサケーシング２４０との間の高周波電圧は、コンデンサ２１０〜２３０を介して除去され、この際各コンデンサ２１０〜２３０の容量は、それぞれ比較的狭帯域の減衰された電圧周波数領域に割り当てられている。

図３は、図２のコンデンサ２１０〜２３０の減衰曲線を示す図である。水平方向に周波数がプロットされており、垂直方向に減衰がプロットされている。高い減衰値は、相応の周波数を有する電圧の強い減衰ないし抑制に相当する。減衰曲線３１０，３２０，３３０は、図２のコンデンサ２１０，２２０，２３０に割り当てられている。各減衰曲線３１０〜３３０はそれぞれ比較的狭帯域であり、すなわち各コンデンサ２１０〜２３０が、それぞれ比較的狭い周波数領域内の信号のみを減衰できるということを意味している。コンデンサ２１０〜２３０を相応に容量設定することにより、水平方向における減衰曲線３１０〜３３０の相対位置に影響を与えることができる。本発明の１つの実施形態においては、コンデンサ２１０〜２３０は、減衰曲線３１０〜３３０が、これらの減衰曲線を合計して、１つの貫通コンデンサ１４０全体に相当するただ１つの比較的狭帯域の減衰曲線を形成するように設定されている。

図４は、図１および図２の貫通コンデンサ１４０の機械構造を示す図である。コンデンサ２１０，２２０，２３０はそれぞれ実質的に円筒形に形成されており、給電線１３０に同軸に配置されている。給電線は、各コンデンサ２１０〜２３０の内部において続いているか、または、それぞれコンデンサ２１０〜２３０の導体部材と接続することができる。各コンデンサ２１０は導電性のスリーブを含むことができ、該導電性スリーブは、絶縁体を用いて給電線ないし導体部材の周囲に同軸に配置されている。このようなスリーブと給電線１３０の間の距離、スリーブないしスリーブの領域にある給電線１３０の表面積、ならびに絶縁体の誘電率が、コンデンサの容量を決定している。有利には貫通コンデンサ１４０の外径は約４ｍｍから１５ｍｍの範囲にあり、殊に６ｍｍから１０ｍｍの範囲にある。コンデンサ２１０〜２３０の通常の容量は、５ｎＦから１２００ｎＦの範囲にある。

明瞭化のためにコンデンサ２１０〜２３０および給電線１３０を管４１０から分解して図示している。管４１０は矢印で示すようにコンデンサ２１０〜２３０を収容している。組み立てられた状態においては、コンデンサ２１０〜２３０の外側表面が管４１０と導電性に接続されている。これにより全体として、図１および図２の完成した貫通コンデンサ１４０が形成される。別の１つの実施形態においては、管４１０の代わりに、例えば平坦な薄板バネ、渦巻きバネ、または導体からなるメッシュスリーブのような、別の保持体を使用することも可能である。

図５は、図１および図２の貫通コンデンサ１４０の機械構造の別の実施形態を示す図である。この実施形態においては、コンデンサ２１０〜２３０はコンデンサケーシング２４０の中に配置されている。図４の実施形態に相応して、図２にも図示したように、それぞれ給電線２３０とコンデンサケーシング２４０との間にコンデンサ２１０〜２３０の容量が存在する。任意の構造および形状のコンデンサを使用することができ、例えばフィルムコンデンサ、ＭＰコンデンサ、プラスチックコンデンサ、電解質コンデンサ等を使用することができる。したがって個々のコンデンサ２１０〜２３０の軸に沿った構造は維持する必要がなく、コンデンサ２１０〜２３０は任意の方法でコンデンサケーシング２４０の中に配置することができる。図５に図示した貫通コンデンサ１４０の機械構造は、機能的に図４に図示した構造の小型化およびカプセル化に相当し、例えば、内部で使用されているただ１つの容量値を備える貫通コンデンサから既知の寸法で製造することができる。コンデンサケーシング２４０には外側に縁部５１０を設けて、図１の貫通部１５０のような開口部における貫通コンデンサ１４０の軸方向の動きを制限することができる。図５の貫通コンデンサ１４０のコンデンサケーシング２４０に、例えばフランジ、クランプ、穿孔、曲縁部、はんだ付け縁部、クリップ収容部、リベットヘッド等のような別の固定エレメントを設けることも可能である。

図６は、図１の電気モータ１１０の貫通部１５０における貫通コンデンサ１４０の機械構造の実施形態を示す図である。図１の電気モータ１１０のケーシング１２０の軸に沿った部分が垂直方向に伸長している。ケーシング１２０の上側の端面には、図５に図示した形状の第１貫通コンデンサ１４０が軸方向に嵌め込まれている。貫通部１５０は、ここではケーシング１２０に設けられたコンデンサケーシング２４０に適合する開口部から形成されている。図５に関連して上に説明したように、第１貫通コンデンサ１４０は任意の公知技術によってケーシング１２０と接続することができる。接続の際には、貫通コンデンサ１４０とケーシング１２０の間の電気コンタクトが良好になるよう考慮し、さらにその接続が電磁放射を通過させないようにすると有利である。最も有利な接続方法ははんだ付けを含む。

図４に図示した形状の第２貫通コンデンサ１４０が、ケーシング１２０の外側において、ケーシング１２０の軸に沿った伸長方向に平行に延びている。貫通部１５０はここでは適合する開口部の他に、図４で図示した貫通コンデンサ１４０の管４１０も含む。この管４１０は下側端部に約９０°の角度に屈曲された屈曲部を有し、この屈曲部の端部において管４１０は例えばはんだ付けまたは溶接によってケーシング４２０と接続されている。図示していない択一的な実施形態においては、第２貫通コンデンサ１４０をケーシング１２０の内側にも延在させることができる。管４１０の屈曲は必ずしも必要なわけではなく、主に構造スペースの節約のために実施されている。第３貫通コンデンサ１４０は、ケーシング１２０に対して放射方向に伸長している。この第３貫通コンデンサ１４０に対応する貫通部１５０は、ケーシング１２０に設けられた開口部の他にバネクリップ６１０も含む。実質的に円筒形のコンデンサ２１０，２２０はバネクリップ６１０によって収容され、このバネクリップ６１０は、例えばはんだ付けまたは溶接のような任意の方法によってケーシング１２０と接続されている。

図６に図示した全ての貫通コンデンサ１４０の実施形態は、ケーシング１２０の内側と外側の間に延在しており、ケーシング１２０と電気的に接続されている。フィルタリング品質を良好にするために、貫通コンデンサ１４０とケーシングとの間の電気接続をできるだけ接続領域全体に設けることが重要である。例えばこれらの貫通コンデンサ１４０のうちの１つの貫通部１５０の領域にケーシング１２０の隙間が残っている場合には、この隙間を通って電磁干渉放射がケーシング１２０から脱出して、貫通コンデンサ１４０のフィルタリングをすり抜けることがある。

本発明によれば、自動車における電気モータのノイズ除去を簡単化かつ小型化することができ、複数のコンデンサ２１０〜２３０を適切に容量設定することによって、電気モータ１１０のノイズ周波数における所与のスペクトルを所期のように克服することができる。

Claims

給電線（１３０）と貫通コンデンサ（１４０）とを備える、自動車（１０５）にて使用するための電気モータ（１１０）であって、
前記貫通コンデンサ（１４０）は、前記電気モータ（１１０）のケーシング（１２０）の貫通部（１５０）の領域に収容されていて、前記給電線（１３０）と前記ケーシング（１２０）とに接続されている、
電気モータ（１１０）において、
前記貫通コンデンサ（１４０）は、異なる周波数のノイズ信号をフィルタリングするために、互いに電気的に並列に接続された少なくとも２つのコンデンサ（２１０−２３０）を含む、
ことを特徴とする電気モータ（１１０）。
前記コンデンサ（２１０−２３０）は、前記給電線（１３０）に沿って順次前記貫通部（１５０）の中に配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の電気モータ（１１０）。
少なくとも１つのコンデンサ（２１０−２３０）は、前記給電線（１３０）を放射方向に取り囲んでいる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の電気モータ（１１０）。
複数の前記コンデンサ（２１０−２３０）は、共通の１つのコンデンサケーシング（２４０）の中に配置されており、
前記コンデンサケーシング（２４０）は、前記貫通部（１５０）の中に収容されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電気モータ（１１０）。
前記ケーシング（１２０）は、前記貫通部（１５０）の領域にて、前記ケーシング（１２０）に電気的に接続された保持エレメント（４１０、６１０）を有し、
前記保持エレメント（４１０、６１０）の中に、前記コンデンサが導電性に収容されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の電気モータ（１１０）。
前記保持エレメントは管（４１０）を含む、
ことを特徴とする請求項５記載の電気モータ（１１０）。
前記保持エレメントは薄板バネ（６１０）を含む、
ことを特徴とする請求項５記載の電気モータ（１１０）。
前記保持エレメント（４１０、６１０）は、前記電気モータ（１１０）の軸方向の端部に配置されている、
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項記載の電気モータ（１１０）。
前記保持エレメント（４１０、６１０）は、前記自動車（１０５）の車両アースに電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項記載の電気モータ（１１０）。
前記電気モータ（１１０）の前記ケーシング（１２０）は、前記自動車（１０５）の車両アースに電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の電気モータ（１１０）。