JP2014520468A

JP2014520468A - 帯域減衰フィルタ

Info

Publication number: JP2014520468A
Application number: JP2014516336A
Authority: JP
Inventors: ピエール、ピラール
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2014-08-21
Also published as: WO2012175590A1; BR112013033195A2; KR20140043926A; EP2724452A1; CN103782492A; FR2977084B1; MX2014000098A; FR2977084A1; US20140139060A1

Abstract

ブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。このフィルタは、容量性インピーダンス（Ｃ１）／反応性インピーダンス（Ｌ１）を有しており、モータの正の電源入力（Ｍ＋）、モータの負の電源入力（Ｍ−）、およびバッテリの負の端子（Ｂ−）の間に接続されるように意図された少なくとも１つのガンマフィルタ（Ｇ）を備えている。容量性インピーダンス（Ｃ１）が、モータの負の電源入力（Ｍ−）とモータの正の電源入力（Ｍ＋）との間に接続されるように意図されている。反応性インピーダンス（Ｌ２）が設けられ、モータの正の電源入力（Ｍ＋）とバッテリの正の端子（Ｂ＋）との間に直列に接続されるように意図されている。自動車のフロントガラスのワイパモータへの適用。

Description

本発明は、ブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタに関する。

自動車の装備品に使用されるＤＣモータ、とりわけフロントガラスのワイパモータは、回転整流器を備えており、ブラシがこの回転整流器の扇形部分に接触して電機子へと電力を供給することで、モータが駆動される。

この形式のモータの動作時に、ブラシと整流器の一連の個別の扇形部分との間の接触により、ブラシの継続的な電気接触が回転整流器の個別の扇形部分の間で切り換わるときに、過渡のスイッチング現象が生じる。

これらの過渡現象が、とくには整流器の一連の扇形部分へのブラシの接触が切り換わるときに、きわめて高い周波数に大きな振幅の不規則な高調波周波数構造を有するインパルスとして分析することができる寄生の雑音および／または妨害を生じさせる。

この寄生の雑音および／または妨害は、自動車の電源および／または信号伝送ラインに沿って容易に広がる。

したがって、この寄生の雑音および／または妨害が、例えば車両のラジオ周波数受信機のオーディオ回路へと広がる場合に、車両のユーザの快適さにとって有害となるだけでなく、とりわけ速度および／または制動を制御する構成部品などの車両の作動部品の指令、制御、または調節の回線に沿って広がる場合に、車両の正しい動作にとって有害となり、車両の安全性に害を及ぼすことさえ考えられる。

さらに、この寄生の雑音および／または妨害は、今日の自動車が装備する車上のメモリおよび演算回路の正しい動作にとっても有害である。

この寄生の雑音および／または妨害の大きさを小さくするために使用される先行技術の技術的解決策のうちで、通常はインダクタンス／容量フィルタ系をモータの接続端子およびバッテリの電源端子の間に介装して備えているＥＭＣフィルタ（ＥＭＣは、ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ（電磁両立性）の略である）について言及することができる。

一般的に使用されるインダクタンス／容量の値に鑑み、この形式のフィルタは、おおむね１００ＭＨｚを下回る高調波成分を有する周波数について、寄生の雑音および／または妨害の適切な減衰を実現可能にする。

ＤＣモータにおいてブラシと整流器の扇形部分との間の接触によって生じる寄生の雑音および／または妨害を軽減または除去する試みにおいて、他の技術的解決策も提案されている。

それらの提案済みの技術的解決策のなかに、１つ以上のダイオードが追加された容量フィルタ型の回路が含まれる。追加されたダイオードは、寄生の雑音および／または妨害信号におけるパルスまたはスパイクを基本的に摘み取るという目的を有している。そのような技術的解決策は、例えば米国特許第３７３２２８５号明細書に記載されている。

欧州特許第３３６５３０号明細書に記載の技術的解決策など、別の技術的解決策は、例えばＨＦ回路を用いたＨＦ帯域フィルタ処理およびＬＦ回路を用いたＬＦ帯域フィルタ処理を提供することからなる。

この技術的解決策は、実現が複雑になると思われ、多数の回路を構築および設置する必要がある。

本発明の目的は、ＤＣモータの電磁放射をフィルタ処理するための先行技術の技術的解決策の欠点を、６０ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの間に含まれる周波数範囲の単一の帯域フィルタ処理構造を使用することによって克服することにある。

本発明の別の目的は、ブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタであって、現行のＥＭＣフィルタと完全に両立でき、したがって現行のＥＭＣフィルタに縦列に追加でき、さらには／あるいは現行のＥＭＣフィルタへと組み込むことができる帯域減衰／除去フィルタを提供することにある。

本発明の主題を形成するブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタは、より詳しくは、フロントガラスのワイパモータを目的とする。本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、容量性／反応性インピーダンスを有しており、モータの正の電源入力、モータの負の電源入力、およびバッテリの負の端子の間に接続されるように意図され、前記容量性インピーダンスが、モータの負の電源入力とモータの正の電源入力との間に接続されるように意図されている少なくとも１つのガンマフィルタと、モータの正の電源入力とバッテリの正の端子との間に直列に接続されるように意図された反応性インピーダンスと、を備えることを特徴とする。

本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、反応性インピーダンスが、６０ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの間に含まれる周波数帯において１００オームを超えるインピーダンスを有することを特徴とする。

また、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、容量性インピーダンスが、１ｐＦ〜５００ｎＦの間に含まれ、好ましくは５〜１０ｐＦの間に含まれる容量を有するコンデンサからなることを特徴とする。

また、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、反応性インピーダンスの空き端子にまたがるシャントとして接続された容量性インピーダンスをさらに備えており、前記ガンマフィルタからなる第１のガンマフィルタと、この第１のガンマフィルタに逆さまに取り付けられ、直列の反応性インピーダンスおよびシャントとして接続された容量性インピーダンスで形成される第２のガンマフィルタとで形成される対称な閉じたフィルタ処理セルが形成されていることを特徴とする。

また、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、シャントとして接続された容量性インピーダンスが、１ｐＦ〜５００ｎＦの間に含まれる容量を有する容量性インピーダンスからなることを特徴とする。

また、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、シャントとして接続された容量性インピーダンスが、直列に接続された第１のコンデンサおよび第２のコンデンサで形成され、これら第１および第２のコンデンサの中間点が、モータの接地電位へと接続されるように意図されていることを特徴とする。

本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、直列に接続された第１の容量および第２の容量が、同じ静電容量を有するコンデンサからなることを特徴とする。

本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、一特定の実施の形態によれば、このフィルタが、モータの正の電源端子および負の電源端子ならびにバッテリの正の電源端子および負の電源端子の間に接続され、この帯域減衰／除去フィルタが、モータへと組み込まれた電磁両立性フィルタと電源バッテリとの間に挿入されることを特徴とする。

本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、一好都合な実施の形態によれば、このフィルタが、電磁両立性フィルタのケーシングへと直接組み込まれていることを特徴とする。

本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、別の好都合な実施の形態によれば、このフィルタが、モータへと組み込まれた電磁両立性フィルタと電源バッテリとの間に後付けされることを特徴とする。

別の実施の形態によれば、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、少なくとも１つの反応性インピーダンスが、フェライトコア自己誘導コイルで構成されていることを特徴とする。

さらに別の実施の形態によれば、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、少なくとも１つのコンデンサが、セラミックコンデンサ型であることを特徴とする。

したがって、本発明による帯域減衰／除去フィルタを、自動車のブラシ付きＤＣモータの設備へと適用することができ、とりわけフロントガラスのワイパモータへと適用することができる。

したがって、さらに本発明は、上記定義のいずれかによる帯域減衰／除去フィルタを備えるブラシ付きＤＣモータを包含し、そのようなモータを自動車に使用し、とりわけフロントガラスのワイパモータとして使用することも包含する。

本発明の主題を形成するブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタを、本明細書を検討し、以下の図面を研究することによって、よりよく理解できるであろう。

本発明の主題によるブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタの電気配線図を例として示している。本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタの好ましく、限定されない別の形態を例として示している。本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタが存在しない伝統的な電磁両立性フィルタを備えるＤＣモータについて、モータの電源端子をまたいで測定される電源電圧の周波数スペクトルを例として示している。伝統的な電磁両立性フィルタだけでなく、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタも備えるＤＣモータについて、モータの電源端子をまたいで測定される電源電圧の周波数スペクトルを例として示している。

次に、本発明の主題を形成するブラシ付きＤＣモータの電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタを、図１と併せて説明する。

上述の図を参照すると、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタが、容量性インピーダンスＣ１／反応性インピーダンスＬ１を有しており、上述の図に示されるようにモータの負の電源入力Ｍ−と、モータの正の電源入力Ｍ＋と、バッテリの負の端子Ｂ−との間に接続されるように意図された少なくとも１つのガンマフィルタ（ギリシャ文字のΓに関連してそのように呼ばれ、Ｇで指し示されている）を備えている。したがって、容量性インピーダンスＣ１が、モータの正の電源入力Ｍ＋とモータの負の電源入力Ｍ−との間に並列に接続されるように意図され、反応性インピーダンスＬ１が、モータの負の電源入力Ｍ−とバッテリの負の端子Ｂ−との間に接続されるように意図されている。電磁両立性フィルタＦＥＭＣが、伝統的なやり方で、モータの正の電源端子Ｍ＋と、負の電源端子Ｍ−と、モータＭとの間に挿入された容量Ｃ０および２つの反応性インピーダンスＬ０１、Ｌ０２を備えている。

さらに、図１から見て取ることができるとおり、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタは、モータの正の電源入力Ｍ＋とバッテリの正の端子Ｂ＋との間に直列に接続されるように意図された反応性インピーダンスＬ２を備えている。

ガンマフィルタの概念は、慣例により、バッテリによってもたらされる電流Ｉの方向に関して定義され、容量性インピーダンスＣ１および反応性インピーダンスＬ１が、上述のガンマフィルタＧを構成すると見なされる。

反応性インピーダンスＬ２をバッテリの正の電源端子Ｂ＋を介して電源線に直列に追加することで、バッテリの正の端子Ｂ＋および負の端子Ｂ−へと接続された２つのモータ電源線の間で、整流器の扇形部分の間でのブラシの切り替わりの過渡のパルスの平均レベルの減衰を釣り合わせることができる。容量性インピーダンスＣ１が、パルスのピーク振幅を小さくすることを可能にし、したがってコモンモードフィルタの除去比が改善される。

本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタの１つの注目すべき特徴によれば、反応性インピーダンスＬ１およびＬ２が、好都合には、６０ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの間に含まれる周波数帯において１００オームを超えるインピーダンスを有する。容量性インピーダンスＣ１は、１ｐＦ〜５００ｎＦの間に含まれる容量を有するセラミックコンデンサ型のコンデンサで構成される。反応性インピーダンスＬ１およびＬ２は、好ましくは、フェライトコア自己誘導コイルで構成される。

次に、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタの好ましい実施の形態を、図２と併せて説明する。上述の図を参照すると、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタが、容量性インピーダンスＣ１に接続されていない、反応性インピーダンスＬ１およびＬ２の空き端子にまたがるシャントとして接続された容量性インピーダンスＣ２をさらに備えており、図１のガンマフィルタＧからなる第１のガンマフィルタＧ１と、第１のガンマフィルタＧ１に逆さま（ｔｏｐｔｏｔａｉｌ）に取り付けられ、直列の反応性インピーダンスＬ２と、シャントとして接続された容量性インピーダンスＣ２とで形成されている第２のガンマフィルタＧ２とで形成される対称な閉じたフィルタ処理セルが形成されている。

シャントとして接続された容量性インピーダンスＣ２は、５〜１０ｐＦの間に含まれる容量を有するセラミックコンデンサ型のコンデンサで構成されている。好ましくは、容量性インピーダンスＣ２は、直列に接続された第１のコンデンサＣ２１および第２のコンデンサＣ２２で形成され、その中間点がモータの接地電位へと接続されるように意図される。第１の容量性インピーダンスＣ２１および第２の容量性インピーダンスＣ２２は、同じ静電容量のセラミックコンデンサで構成される。

図２を参照すると、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタＦをもたらす対称な閉じた構造を構成する第１のガンマフィルタＧ１および第２のガンマフィルタＧ２が、モータの負の電源線Ｍ−、Ｂ−およびモータの正の電源線Ｍ＋、Ｂ＋のそれぞれに対して実質的に同じ役割を果たすことを、理解できるであろう。さらに、この対称な構造は、シャントとして接続された容量性インピーダンスＣ２の中間点を有する構造ゆえに、モータの接地電位に対しても対称である。この中間点をモータの接地電位に接続することで、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタのコモンモードの除去比を改善することができる。

電磁両立性フィルタＦＥＭＣを備える自動車のフロントガラスのワイパモータの形式のブラシ付きＤＣモータが引き起こす寄生の雑音または妨害について、本発明の主題による帯域除去フィルタＦが存在しない場合および存在する場合の減衰の比較評価を、図３および４に関連して述べる。

上述の図において、横軸の目盛りは、本発明の主題を形成する帯域除去フィルタＦの電磁放射の除去（または、減衰）の帯域である２００ＭＨｚから１ＧＨｚまでの周波数であり、縦軸の目盛りは、ｄＢμＶ／ｍであり、モータ供給電圧の振幅値を表している。両方の図において、記録された曲線Ｉは、振幅ピーク検出器によって測定された電界を表し、曲線ＩＩは、平均値検出器によって測定された電界を表しており、図３の場合には帯域減衰／除去フィルタＦが存在しておらず、図４の場合には帯域減衰／除去フィルタＦが存在している。図２に示されるとおりの帯域除去フィルタＦを挿入することで、曲線Ｉにおいて電界に関して検出される振幅のピーク値に、１０〜２５ｄＢμＶ／ｍ程度の低減が導入され、曲線ＩＩにおいてモータの回転に関連する平均振幅の寄生の雑音のスパイクがほぼ完全に除かれることを、見て取ることができる。

一般に、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタＦを、電磁両立性フィルタＦＥＭＣのケーシングへと直接組み込むことができ、したがって当初の部品として自動車に装着されるように意図された任意のモータに直接設置できることを、最後に示すことができる。対照的に、本発明の主題を形成する帯域減衰／除去フィルタＦは、すでに現役の既存の車両において、フロントガラスのワイパモータの形式のモータに、後付けとして、モータの正の電源端子Ｍ＋および負の電源端子Ｍ−ならびにバッテリの正の端子Ｂ＋および負の端子Ｂ−の間に挿入することも可能である。

Claims

ブラシ付きＤＣモータ（Ｍ）の電磁放射のための帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）であって、
容量性インピーダンス（Ｃ１）／反応性インピーダンス（Ｌ１）を有しており、モータの正の電源入力（Ｍ＋）、モータの負の電源入力（Ｍ−）、およびバッテリの負の端子（Ｂ−）の間に接続されるように意図され、前記容量性インピーダンス（Ｃ１）が、前記モータの負の電源入力（Ｍ−）と前記モータの正の電源入力（Ｍ＋）との間に接続されるように意図されているガンマフィルタ（Ｇ）と、
前記モータの正の電源入力（Ｍ＋）と前記バッテリの正の端子（Ｂ＋）との間に直列に接続されるように意図された反応性インピーダンス（Ｌ２）と、
を少なくとも備えることを特徴とする帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
前記反応性インピーダンス（Ｌ１、Ｌ２）が、６０ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの間に含まれる周波数帯において１００オームを超えるインピーダンスを有することを特徴とする請求項１に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
前記容量性インピーダンス（Ｃ１）が、１ｐＦ〜５００ｎＦの間に含まれる容量を有するコンデンサからなることを特徴とする請求項１または２に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
前記反応性インピーダンス（Ｌ１、Ｌ２）の空き端子にまたがるシャントとして接続された容量性インピーダンス（Ｃ２）をさらに備えており、
前記ガンマフィルタ（Ｇ）からなる第１のガンマフィルタ（Ｇ１）と、該第１のガンマフィルタ（Ｇ１）に逆さまに取り付けられ、前記直列の反応性インピーダンス（Ｌ２）および前記シャントとして接続された容量性インピーダンス（Ｃ２）で形成される第２のガンマフィルタ（Ｇ２）とで形成される対称な閉じたフィルタ処理セルが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
前記シャントとして接続された容量性インピーダンス（Ｃ２）が、１ｐＦ〜５００ｎＦの間に含まれ、好ましくは５〜１０ｐＦの間に含まれる容量を有する容量性インピーダンスからなることを特徴とする請求項４に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
前記シャントとして接続された容量性インピーダンス（Ｃ２）が、直列に接続された第１のコンデンサ（Ｃ２１）および第２のコンデンサ（Ｃ２２）で形成され、該第１および第２のコンデンサの中間点が、モータの接地電位へと接続されるように意図されていることを特徴とする請求項４または５に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
前記第１の容量（Ｃ２１）および前記第２の容量（Ｃ２２）が、同じ静電容量を有するコンデンサからなることを特徴とする請求項６に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
当該フィルタ（Ｆ）が、前記モータの正の電源端子（Ｍ＋）および負の電源端子（Ｍ−）ならびに前記バッテリの正の電源端子（Ｂ＋）および負の電源端子（Ｂ−）の間に接続され、
前記モータへと組み込まれた電磁両立性フィルタ（ＦＥＭＣ）と電源バッテリ（Ｂ）との間に挿入されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
当該フィルタ（Ｆ）が、前記電磁両立性フィルタ（ＦＥＭＣ）のケーシングへと直接組み込まれていることを特徴とする請求項７に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
当該フィルタ（Ｆ）が、前記モータへと組み込まれた前記電磁両立性フィルタ（ＦＥＭＣ）と前記電源バッテリとの間に後付けされることを特徴とする請求項７に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
少なくとも１つの反応性インピーダンス（Ｌ１、Ｌ２）が、フェライトコア自己誘導コイルで構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ２１、Ｃ２２）が、セラミックコンデンサ型であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）。
請求項１から１２のいずれか一項に記載の帯域減衰／除去フィルタ（Ｆ）を備えることを特徴とするブラシ付きＤＣモータ。
請求項１３に記載のブラシ付きＤＣモータを、自動車において、とりわけフロントガラスのワイパモータとして使用すること。