JP2022170792A - 整流子付き直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンブラシと整流子の間等で発生する電磁ノイズの外部への伝導・放射を良好に制御することができる整流子付きモータを提供する。【解決手段】整流子１９に接続された電気雑音防止素子とを備えた直流モータ１０であって、整流子１９は、複数の整流子セグメントの延長細片部と絶縁性筒体部２４と整流子１９の外側端面により、凹部状の素子収容空間を構成する。素子収容空間において、電気雑音防止素子の複数の電極のいずれか１つと、延長細片部のいずれか１つとが半田溶接による溶融部により、各々一体に結合する。整流子１９、カーボンブラシ２２、ブラシホルダ２１、及び電気雑音防止素子は、エンドキャップ２０の内側に配置され、エンドキャップ２０の外周面の全体に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の電動アクチュエータ等に使用される小型の整流子付き直流モータに係り、特に、安価で、かつ、通信機器に悪影響を与える電気ノイズを低減できる整流子付き直流モータに関する。

小型の整流子を備える直流モータは、ブラシレスモータ等他のモータと比較して、安価で、かつ、大きなトルク、印加電圧の変化に対するリニアな回転特性、入力電流に対する出力トルクの直線性など、制御用モータとして優れた回転特性を有している。
しかし、機械的接点としてのカーボンブラシと整流子があるため、整流時にカーボンブラシと整流子の間で火花放電が発生すると同時に電磁ノイズが伝導・放射されるという欠点がある。

特許文献１には、モータケースの一部を構成するギアハウジングの外周面を覆う導電層を設け、回転電機から発せられる放射ノイズをこの導電性の被覆層により遮断し、放射ノイズの量を低減させる発明が開示されている。被覆層として、例えば、銅とニッケルの複層構造からなるメッキ層を、無電解メッキによって形成することが記載されている。
また、特許文献２には、ブラシホルダにＥＭＣ性能の向上手段としてチョークコイルやノイズキラーコンデンサが接続されたモータ装置において、一枚の金属片で、ノイズの発生源であるブラシ収容部とターミナル収容部を外部から部分的に覆うことで、電磁波の放出を防ぐ発明が開示されている。

さらに、特許文献３には、合成樹脂を材料とする減速機ハウジングの表面に導電性金属によるメッキ処理を施すことにより、電磁ノイズ発生源である給電手段としてのブラシホルダや制御回路等を導電性金属によってシールドする発明が開示されている。この構成により、ブラシホルダや制御回路等において発生する電磁ノイズがシールドされる。

特開２００１－３５２７０６号公報 特開２０１８－１２１４２０号公報 特開２０１７－２８８３９号公報

また、昨今の１ＧＨｚを超える高周波数帯域の無線機器類の普及に対し適当な電磁両立性（ＥＭＣ）の要求事項を十分に確保し、高周波帯域の電磁ノイズの外部への放射を抑制することが要求されている。
この電磁ノイズを抑制するために設けられるＥＭＣ回路が、新たな電磁ノイズ源となる。そのため、整流子を備える直流モータで発生する電磁ノイズの周波数は、低周波領域から１ＧＨｚを超える高周波数帯域迄の広い範囲に及んでいる。
しかしながら、電動モータが小型になるとエンドキャップの表面に搭載できるコンデンサの大きさが限定されるため、カーボンブラシと整流子間の間で発生する火花放電を除去するためのコンデンサだけでは、３０ＭＨｚ以下の低い周波数帯域の伝導・放射ノイズの対策が不十分であった。

特に、自動車という限られた空間においては、各装備品の設置自由度には自ずと限界があり、モータと通信機器の受信部としてのセンサやアンテナとの間の距離を十分にとることは容易ではない。したがって、電動モータから発生する伝導・放射ノイズレベルは小さいほど望ましく、自動車の電動アクチュエータ等に使用されるモータの近傍にアンテナ等の受信部を設置する機会が増加するにつれ、コンパクトで、より伝導・放射ノイズの少ないモータが求められている。

特許文献１に開示されている発明によれば、回転電機のギアハウジングの外面全体を被覆層で覆っているだけである。このような構成では、電磁ノイズをある程度は遮断できるが、全ての周波数帯域について遮断するのは困難であり、電磁両立性（ＥＭＣ）の要求事項を確保するには十分でない。
特許文献２に開示されている発明も、減速機ハウジングの表面の全体に導電性金属によるメッキ処理を施している。このような構成では、電磁ノイズをある程度は遮断できるが、全ての周波数帯域について遮断するのは困難であり、電磁両立性（ＥＭＣ）の要求事項を確保するには十分でない。また、減速機ハウジングの表面に導電性金属によるメッキ処理を施すことは、導電性金属を形成するため導電性材料の量が多くなり、製造コストが嵩んでしまうことになる。

特許文献３に開示されている発明によれば、一枚の金属片で、ノイズの発生源であるブラシ収容部とターミナル収容部を外部から部分的に覆うことで、電磁波の放出を防いでいる。金属片が覆われた部分においては電磁ノイズを遮断することができるが、金属片とブラシ収容部との隙間、金属片とターミナル収容部との隙間から電磁ノイズが漏れてくる。この金属片とノイズ発生源との隙間をできる限りなくすため、特許文献３の発明では、金属片を複雑に折り曲げている。しかし、一体化された複雑な形状の金属片でノイズの発生源を覆うため、ブラシ収容部とターミナル収容部のサイズが大きくなる。さらに、金属薄板の原板からの金属片の取数の効率が悪く、複雑に折り曲げている工程数も多くなるため、金属片の製造コストが嵩んでしまうという課題がある。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、カーボンブラシと整流子の間で発生する火花放電と同時に発生する、低周波領域から１ＧＨｚを超える高周波数帯域までの広範囲の電磁ノイズの、外部への伝導・放射を十分に抑制することができる、小型で安価な整流子付き直流モータ提供することを目的とする。

本発明の整流子付き直流モータは、
モータケース内に回転自在に支持された回転軸と、
前記モータケースに固定された非導電性樹脂製のエンドキャップと、
前記回転軸に固定され、複数の整流子セグメントが電機子巻線と接続される整流子と、
前記整流子に摺接するカーボンブラシと、
前記エンドキャップに保持されたブラシホルダと、
前記整流子に接続された電気雑音防止素子とを備えた直流モータであって、
前記整流子は、
絶縁材料からなり、内側端面及び外側端面を有する円筒状の絶縁性筒体部と、
導電性材料からなり、前記絶縁性筒体部の外周に離間して固定された複数の整流子セグメントとを有し、
前記各整流子セグメントは、前記絶縁性筒体部の前記内側端面の外周側に対応する位置に、電機子巻線との接続部を有しているものにおいて、
前記各整流子セグメントには、前記外側端面の外周側に対応する位置において、前記外側端面から前記回転軸と同じ方向で外側に伸び、かつ前記整流子セグメントの円周方向の長さよりも短い幅で、延長細片部が一体に設けられており、
前記複数の整流子セグメントの前記延長細片部と、前記絶縁性筒体部と前記整流子の前記外側端面により、凹部状の素子収容空間を構成しており、
前記電気雑音防止素子は、複数の電極を有し、
前記素子収容空間において、前記電気雑音防止素子の前記複数の電極のいずれか１つと、前記延長細片部のいずれか１つとが半田溶接による溶融部により、各々一体に結合されており、
前記整流子、前記カーボンブラシ、前記ブラシホルダ、及び前記電気雑音防止素子は、前記エンドキャップの内側に配置され、
前記エンドキャップの外周面の全体に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、電磁ノイズの発生源である整流子の端面に設けた素子収容空間内に電気雑音防止素子を接続し、さらに、電磁ノイズの発生源に近いエンドキャップの外周面に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を設けることにより、放射ノイズを遮断し、放射ノイズの量を抑制することができる。

本発明の第１の実施例になる、伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を備えた、整流子付き直流モータの縦断面図である。 図１の直流モータにおける、整流子と、電気雑音防止素子としてのリング状バリスタとの関係を示す、斜視図である。 図２に示したリング状バリスタ付き整流子の縦断面図である。 第１の実施例における、電気雑音防止素子が組み込まれたエンドキャップの内部の構成を示す、エンドキャップ正面図である。 第１の実施例における、電機子巻線、リング状バリスタ付き整流子、及びＥＭＣ回路の電気的接続の関係を示す回路図である。 第１の実施例における、電磁シールド層を有するエンドキャプの、内周面及び外周面を示す、斜視図である。 第１の実施例における、電磁シールド層を有するエンドキャプの、外観を示す、斜視図である。 第１の実施例による、電磁ノイズの低減の効果について説明する図である。 本発明の第２の実施例になる、伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を備えた、整流子付き直流モータの縦断面図である。 図８の直流モータにおける、整流子と、電気雑音防止素子としてのリングコンデンサとの関係を示す、斜視図である。 第２の実施例における、リングコンデンサ付き整流子の正面図である。 第２の実施例における、電機子巻線とリングコンデンサ付き整流子との電気的接続の関係を示す回路図である。 第２の実施例における、電磁シールド層を有するエンドキャプの、外観を示す、斜視図である。 本発明の第３の実施例になる、エンドキャップの外周面とエンコーダキャップ内周面に導電性の被覆層を備えた整流子付き直流モータを、分解して示す縦断面図である。 図１２に示した直流モータの、エンドキャップとロータリーエンコーダ部分の拡大縦断面図である。 第３の実施例における、電機子巻線とリング状バリスタ付き整流子、及び、ロータリーエンコーダの電気的接続の関係を示す回路図である。

以下、本発明に係る伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を備えた、整流子付き直流モータの実施形態を、図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の第１の実施例として、電気雑音防止素子としてリング状バリスタ付き整流子を備える、直流モータの実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例になる、伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を備えた、整流子付き直流モータの縦断面図である。直流モータ１０のモータケース１１は、その一端が開口したカップ状をした鉄等の金属製のケースである。このモータケース１１の開口側に固定されたエンドプレート１３の内側には、絶縁性樹脂製でカップ型のエンドキャップ２０が固定されている。
モータケース１１には、直流モータのステータを構成するマグネット１２が固定されている。直流モータのロータを構成する電機子巻線１７及び積層鉄心１８が回転軸１６と一体に形成され、この回転軸は軸受１４，１５を介して、モータケース１１及びエンドプレート１３に回転自在に支持されている。積層鉄心１８は円周方向に多極に分極され、各鉄心に夫々電機子巻線１７が巻回され、それらの端部は整流子１９に接続されている。

直流モータ１０はさらに、回転軸１６に固定された整流子１９に摺接する一対のカーボンブラシ２２と、エンドキャップ２０に保持されたブラシホルダ２１とを備えている。エンドキャップ２０の半径方向外縁付近には、ピグテール２３ａを介して各々カーボンブラシ２２に接続された給電用のターミナルが設けられており、このターミナルは、エンドプレート１３の外側に伸びるターミナル端子２３を有している。整流子１９にはリング状バリスタ２５が一体に固定され、リング状バリスタ付き整流子を構成している。

カップ型のエンドキャップ２０の外周面及び内周面の各面には、各々電磁シールド層２０２、２０４が、伝導・放射ノイズ防止用の被覆層として設けられている。
被覆層として、例えば、無電解銅メッキ上に無電解ニッケルメッキを施し、銅とニッケルの複層構造からなるメッキ層を形成する。もしくは、電解銅メッキ上に電解ニッケルメッキを施しても良い。

エンドキャップ２０は合成樹脂製（例えば、ガラスファイバー４０％入りPPS、PA）の非導電性材料であり、エンドキャップの表面には導電性金属による電磁波被覆層が形成されている。なお、電磁波被覆層の加工段階では、電源端子部、カーボンブラシ摺動部、カーボンブラシスプリング等には、適時マスキングが施され、非導電性の機能を損なわないようして、エンドキャップの表面に電磁波被覆層が形成される。

エンドキャップは、その外側の表面に施した導電性の被覆層の部分が、アース機能を兼ねる筒状の金属フレーム、すなわち、モータケース１１の一端の開口内に篏合される。これにより、モータケースの一部を構成するエンドキャップの外側もしくは内外周面を導電層で覆うことで、筒状の金属フレームと合わせてモータケースの略外周面全体が導電体で覆われた形となっている。このように、電磁シールド層２０２、２０４は、素材の異なる複数の金属層から形成されるため、それぞれの素材の特徴によって電磁ノイズの外部への放射をより良好に抑制することができる。

図２は、図１の直流モータにおける、整流子と、電気雑音防止素子としてのリング状バリスタとの関係を示す、斜視図である。また、図３は、図２に示したリング状バリスタ付き整流子の縦断面図である。
整流子１９は、樹脂製の絶縁性筒体部２４の外周に固定された複数、本実施例では５個の、銅製の整流子セグメント１９０を有している。各整流子セグメント１９０の一端には、軸方向に伸びる延長細片部１９１が設けられ、これら延長細片部１９１の内側に、リング状バリスタ２５を収容する凹部状の素子収容空間２８が形成されている。各整流子セグメント１９０の他端には電機子巻線接続片１９２が設けられている。各整流子セグメント間にはセグメント間ギャップ１９３がある。

リング状バリスタ２５は、リング状のバリスタ本体と、このバリスタ本体のリングの外周の表面部に等間隔に設けられた帯状の複数の銅電極２５１とを有する。バリスタ本体は、非直線性抵抗特性を持つ半導体セラミックスで構成されている。各銅電極２５１は整流子セグメント１９０に対応して、バリスタ本体の外周面に設けられており、本実施例では５個の銅電極がある。
素子収容空間２８において、リング状バリスタ２５の複数の銅電極２５１いずれか１つと、延長細片部１９１のいずれか１つとが半田溶接による溶融部３００を介して、各々一体に結合されている。
本実施例に使用するリング状バリスタは、結晶粒子を調整することによりセラミック自体の機械的強度も高いものを使用する。電機子コイル側にリング状バリスタを取り付けるのに比べると、半径のサイズが１／２程度と小型になるので、モータの回転に伴う振動への耐性は高くなる。

本実施例では、絶縁性筒体部２４の反電機子巻線側端面を外側端面２４１、電機子巻線側端面を内側端面２４２と定義する。換言すると、整流子１９の外側端面に設けられた素子収容空間２８は、絶縁性筒体部２４の外側端面２４１と各整流子セグメント１９０の延長細片部１９１とによって囲まれた空間である。

本実施例では、整流子セグメント１９０の円周方向の幅に対して、延長細片部１９１の幅を狭くすることで、素子収容空間２８の隙間を大きくし、外部に対して大きく開いた空間としている。一例として、整流子１９の直径が５ｍｍ、整流子セグメントが５個の場合、各整流子セグメントの円周方向の幅は４ｍｍであるのに対し、延長細片部１９１の円周方向の幅は０．９ｍｍである。この場合、各延長細片部１９１の円周方向の幅は、各整流子セグメント１９０の円周方向の幅の約１／４である。延長細片部１９１の円周方向の幅は、整流子１９の直径や整流子セグメントの数によっても変化する。しかし、実用上、比較的高速の回転に耐えるリング状バリスタの直径には制限があり、従って、モータの整流子１９の直径にも上限がある。そのため、実用上、各延長細片部１９１の円周方向の幅の総和は、整流子１９の外周の円周長さの１／３～１／５とするのが望ましい。
また、延長細片部の軸方向長さＬは、１．０ｍｍ～１．２ｍｍ程度であり、延長細片部の半径方向の厚みは、０．４ｍｍ～０．６ｍｍ程度である。
このように、延長細片部１９１の円周方向の幅が整流子セグメント１９０の円周方向の幅よりもかなり小さく、軸方向長さＬも短いため、素子収容空間２８は、隙間が大きく、外部に対して大きく開いた空間となっている。

本実施例によれば、リング状バリスタ２５は、複数の延長細片部１９１に固定されているため、各延長細片部の間は、外部空気層と直接、接触している。すなわち、リング状バリスタ自体が、整流子の整流子セグメントの内側の空間に封じ込まれたり、樹脂で一体化されたりしていない。また、リング状バリスタの片面、すなわち、絶縁性筒体部２４の外側端面２４１に面していない側の面を露出させることにより、放熱性を高めている。そのため、本実施例のリング状バリスタ２５は、温度上昇時の冷却特性が優れている。そのため、モータ駆動時の電流の転流による火花放電による温度変化で、複数部材の熱膨張率の違いにより、部材の繰返し変形が生じた場合でも、電気雑音防止素子の放熱特性を損なわず、電気雑音防止素子の破壊を防止することができる。
また、リング状バリスタ２５は、整流子セグメントの複数の延長細片部で支えられているので、ラジアル方向（遠心方向）に作用する力にも強い。

図４は、第１の実施例における、エンドキャップ２０の正面図である。カップ型のエンドキャップ２０の内部には、ＥＭＣ回路２７を構成するチョークコイル２７２（Ｌ１，Ｌ２）、コンデンサ２７４（Ｃ１，Ｃ２）、抵抗等が基板上に設けられている。このＥＭＣ回路２７を二重に囲むように、カップ型のエンドキャップ２０の外周面及び内周面の各面の全体に、各々電磁シールド層２０２、２０４が、伝導・放射ノイズ防止用の被覆層として設けられている。また、コンデンサ２７４のアース線２７４０は、エンドキャップ２０の外周面側のアース線溝２７４０Ｃ内において電磁シールド層２０２に接している。

図５は、本発明の一実施例における、ＥＭＣ回路２７の構成例を示す図である。このＥＭＣ回路２７は、ＩＣフィルタ回路を構成する、チョークコイル２７２（Ｌ１，Ｌ２）、コンデンサ２７４（Ｃ１，Ｃ２）、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient Thermal-Resistor）等の素子が基板上に実装された回路である。モータの端子間に接続されたＥＭＣ回路２７は、コモンモードノイズ対策及びディファレンシャルモードのノイズ対策として機能する。
モータの出力が大きくなると通電電流が増えるために、転流時のノイズが大きくなり、カーボンブラシや整流子の摺動面の寿命を延ばし、電気ノイズの発生を抑制する必要がある。本実施例では、電気雑音防止素子としてリング状バリスタ２５を実装する。放電しようとする電荷は、リング状バリスタ２５に蓄積されるので、火花放電や電気ノイズが低減される。すなわち、ＩＣフィルタ回路（ＥＭＣ回路）は、整流時にカーボンブラシと整流子の間で発生した電磁波を吸収する役割を担い、低周波帯域においてフィルタ効果が認められる。一方のリング状バリスタは、整流時にカーボンブラシと整流子の間で発生するサージによって生成されてジュール熱量をバリスタで消費することにより広い周波数帯域において電気ノイズを抑制する働きがある。

また、本実施例によれば、素子収容空間２８すなわちリング状の凹部を、カーボンブラシ摺動部の背面側空間に設けるため、整流子の半径方向の外側にリング状バリスタが露出せず、整流子の寸法、特に半径方向の寸法、を増大させることが無く、モータ本体の大型化を防ぐことができる。すなわち、モータ本体を半径方向に大型化させることなく素子収容空間を構成することができ、モータの電機子の質量バランスが均質となる。

図６Ａは、第１の実施例における、電磁シールド層を有するエンドキャプの、内周面及び外周面を示す、斜視図である。また、図６Ｂは、第１の実施例における、電磁シールド層を有するエンドキャプの、外観を示す、斜視図である。
本発明の実施例によれば、電気雑音防止素子としてのリング状バリスタやＥＭＣ回路２７を収容するカップ型のエンドキャップ２０の外周面及び内周面の各面の全体に各々電磁シールド層２０２、２０４を設けている。コンデンサ２７４のアース端子２７４０が保持されるアース線溝２７４０Ｃのメッキは、電磁シールド層２０２，２０４のメッキと同時に行う。非導通性樹脂を挟んで両面にメッキ層を設けることにより、内周面のメッキ層を通り抜けた電界成分や磁界成分を外側に設けたメッキ層で吸収し反射する。これにより、より高い電磁波シールドの効果が得られる。

整流子付き直流モータにおいて、一般的に筒状の金属フレームの開口部端部に、固定されたカーボンブラシを保持するエンドキャップは、非伝導性樹脂が採用されている。したがって、一般的にエンドキャップ自体としては電磁波に対するシールド効果は導通性のある金属より低く、電磁波シールドを施す場合には、火花放電と同時に発生する電磁ノイズを除去するためのコンデンサ２７４のアース端子２７４０を、金属製のモータケース１１と接続させる必要がある。

本発明の実施例によれば、電磁ノイズの発生源である整流子の端面に設けた素子収容空間内に電気雑音防止素子を接続し、さらに、電磁ノイズの発生源に近いエンドキャップの外周面に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を設けることにより、放射ノイズを遮断し、放射ノイズの量を抑制することができる。
すなわち、本実施例によれば、カーボンブラシと整流子間の間で発生する火花放電を除去するためのコンデンサのアース端子２７４０は、エンドキャップの外周面に設けたアース線溝２７４０Ｃに保持し、これを導電性の被覆層とアース機能を兼ねるモータケース１１の一端の開口内に篏合される。コンデンサ２７４のアース端子２７４０が、導電性の被覆層と金属製のモータケース１１とで挟持されるこれにより、アース機能が完全なものとなり、小型電動モータのカーボンブラシと整流子間の間で発生する火花放電から発生られる伝導ノイズを、確実に短絡することができる。

次に、図７を用いて、第１の実施例による電磁ノイズの低減の効果について説明する。
整流子付き直流モータは、整流子１９とカーボンブラシ２２とが主たるノイズ源であり、整流時に整流子とカーボンブラシの間で火花放電が発生すると同時に、電磁ノイズが伝導・放射され。このノイズ源により、電源ライン間には、ディファレンシャルモードノイズが発生し、ノイズ源が電源ラインに対して直列に入り電源電流と同じ方向に１０８MH以下のノイズ電流（伝導ノイズ：Cn１）が流れる。また、ノイズ源であるブラシと整流子から、コモンモードノイズとして、浮遊容量などを介して漏れたノイズ電流が、３０ＭＨｚ～２５００ＭＨｚの放射ノイズ（Ｒn１，Ｒn２）として、電源と基準接地（アース）間に発生する。
さらに、ＥＭＣ回路２７から、３０ＭＨｚ～２５００ＭＨｚの放射ノイズ（Ｒn３）が発生し、さらに、ＥＭＣ回路２７の後の配線と基準接地（アース）間に放射ノイズ（Ｒn４）が発生する。また、CLフィルタ回路で抑制できなかった１０８MH以下の伝導ノイズ（Cn２）が、自動車のECU（Electronic Control Unit）４００側に漏れ伝わる。

ＥＭＣ回路２７には、AM帯など、比較的低い周波数帯のノイズ対策として、コンデンサ（低周波数帯域用）、FM帯など比較的高い周波数帯のノイズ対策として、ＥＭＣ回路２７のコンデンサ（高周波数帯域用）やチョークコイル（インダクタンス）が設けられている。
また、リング状バリスタ２５は、サージ吸収効果とともに、低周波数帯域から高周波帯域までのノイズ抑制に効果がある。
ＥＭＣ回路２７とリング状バリスタ２５を併用し、電磁シールド付きのエンドキャップを設けることで、伝導ノイズCn１、Cn２や、放射ノイズＲn１～Ｒn４の各々に対して、優れたノイズ抑制効果が得られる。

特に、ノイズ源に近接して、コンミテータ端部内側の素子収容空間２８内にリング状バリスタ２５を設けているので、ノイズ源である整流子とブラシ間の火花放電や電磁放射を効率よく吸収でき、コンミテータ、ブラシ、ブラシホルダ等から空中に放射される放射ノイズを低減できる。
また、ノイズ源に近接してリング状バリスタ２５を設けているので、ノイズ抑制効果が大きく、リング状バリスタ自体を小型に構成できる。リング状バリスタ自体も放射ノイズ源となるが、リング状バリスタを小型にできるため、このリング状バリスタからの二次的な放射ノイズが少なくなる。
また、ノイズ源に近接して、コンミテータ端部内側の素子収容空間内にリング状バリスタ２５を設けているので、ＥＭＣ回路２７に流れ込むノイズレベルも低くなり、ＥＭＣ回路２７の構成部材の、Ｌ，Ｃ，Ｒの容量なども小さくて良い。また、Ｌ，Ｃ，Ｒのサイズも小さい部品を選択して構成することができる。
このように、ＥＭＣ回路２７の容量を小さくできるので、ＥＭＣ回路自体から発生する二次的な放射ノイズが少なくなる。
このように、リング状バリスタからの二次的な放射ノイズや、ＥＭＣ回路自体から発生する二次的な放射ノイズを少なくできるので、エンドキャップ内における放射ノイズレベルを下げることができる。
そのため、第１の実施例によれば、電磁シールド付きのエンドキャップにより、電磁放射を確実に遮蔽でき、外部に電磁ノイズが放射されるのを防止できる。

また、ＥＭＣ回路２７の容量を小さくできることは、回路基板の小型化にも繋がり、モータの体格も抑えることが可能となる。

さらに、本実施例では、整流子とカーボンブラシから発生する電磁ノイズの発生源により近いエンドキャップの内周面にもメッキ処理を施すため、コネクタに流れ込まずに放射したノイズをエンドキャップの内周面で遮断することができる。すなわち、エンドキャップの内周面の、カーボンブラシを保持する部分にも、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を設けることにより、ノイズ源により近いところで放射ノイズを遮断することが可能となり、ノイズの拡散を極力抑えることができる。これにより、導電性物質によるメッキ処理の範囲も少なくてすむので、材料コストを抑えることができる。

本実施例による伝導・放射ノイズの発生量が少ない小型電動モータは、自動車に搭載される通信機器への影響も少なく、その受信部近傍に配置される小型電動モータとしては好適である。そしてこれにより、伝導・放射ノイズが起因となる通信機器の誤動作が生じたりすることを防止することが可能になる。

次に、本発明の第２の実施例になる、直流モータの実施例について説明する。
図８は、本発明の第２の実施例になる、伝導・放射ノイズ防止用の被覆層を備えた、整流子付き直流モータの縦断面図である。図９は、整流子１９と、電気雑音防止素子としてのリングコンデンサ２６との関係を示す図である。
第２の実施例は、第１の実施例に対し、直流モータ１０のコンミテータ端部内側の素子収容空間２８内に、リングコンデンサ２６が設けられていることと、カップ型のエンドキャップ２０の外周面の全面に電磁シールド層２０２が設けられ、内周面には電磁シールド層が設けられていない点で、相違している。

すなわち、リングコンデンサ２６は、環状の基板、例えば環状プリント基板２６０と、この基板の一方の面上、ここでは表面（内側）に、等間隔に実装された複数個、本実施例では６個のコンデンサ２６２とを有する。環状プリント基板２６０は、例えば、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂をしみ込ませ熱硬化処理を施し板状にしたものである。すなわちFR（Flame Retardant）である。この環状プリント基板の裏面（外側）には、後述するように銅箔パターンが形成され、さらに、この環状プリント基板２６０の外周面２６３上で、各整流子セグメント１９０の延長細片部１９１に対応する位置には、外周面２６３を半径方向の内側に凹設した凹設外周部があり、ここに各コンデンサ２６２の第１の電極２６４が露出している。
絶縁性筒体部２４は、各整流子セグメント１９０が固定される筒体の本体部２４０と、この本体部２４０を回転軸１６に固定するための中空穴２４３を有している。
この各コンデンサの第１の電極２６４は、半田溶接による溶融部３００を介して、対応する整流子セグメント１９０の延長細片部１９１のいずれか１つに接続されている。この第１の電極２６４は、環状プリント基板２６０の外周面２６３の凹設外周部に露出して設けられているため、延長細片部１９１と第１の電極２６４との接続位置が安定した位置に保持され、かつ、延長細片部１９１の外径を整流子セグメント１９０の外径と同じにできる。また、外周面２６３の凹設外周部は、半田溶接の際の、位置決めの機能を有する。

本実施例では、絶縁性筒体部２４の反電機子巻線側端面を外側端面２４１、電機子巻線側端面を内側端面２４２と定義する。整流子１９の外側端面２４１の側には、この外側端面２４１と各整流子セグメント１９０の延長細片部１９１とによって囲まれた環状の凹部、すなわち素子収容空間２８がある。この素子収容空間２８内に、１つのリングコンデンサ２６が固定される。

図１０Ａは、第２の実施例における、リングコンデンサ付き整流子の正面図であり、図１０Ｂは、電機子巻線とリングコンデンサ付き整流子との電気的接続の関係を示す回路図である。
各銅箔パターン２９は、１つのリングが６個に分割された扇型に近いパターンであり、各コンデンサに対応して設けられている。
複数のコンデンサ２６２の各第１の電極２６４は、半田溶接により、整流子１９の各整流子セグメント１９０に接続されている。また、各コンデンサ２６２の第２の電極２６５は、各々対応する銅箔パターン２９に、各々接続されている。
図１１は、第２の実施例における、エンドキャプ２０の、外観を示す、斜視図である。エンドキャプ２０の外周面にのみ、電磁シールド層２０２が設けられている。

本発明の実施例によれば、電磁ノイズの発生源である整流子の端面に設けた素子収容空間内に電気雑音防止素子を接続し、さらに、電磁ノイズの発生源に近いエンドキャップの外周面に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の電磁シールド層２０２を設けることにより、放射ノイズを遮断し、放射ノイズの量を抑制することができる。
すなわち、リングコンデンサ２６は、整流時にカーボンブラシと整流子の間で発生するサージによって生成されてジュール熱量をコンデンサで消費することによりコンデンサが有する周波数特性に応じた周波数帯域において電気ノイズを抑制する働きがある。
また、エンドキャップの外周面の全体に施した電磁シールド層２０２は、コモンモードノイズ低減に効果がある。

本実施例では、リングコンデンサからの二次的な放射ノイズや、ＥＭＣ回路自体から発生する二次的な放射ノイズを少なくできるので、エンドキャップ内における放射ノイズレベルを下げることができる。そのため、電磁シールド付きのエンドキャップにより、電磁放射を確実に遮蔽でき、外部に電磁ノイズが放射されるのを防止できる。

次に、本発明の第３の実施例になる、直流モータの実施例について説明する。
図１２は、第になる、エンドキャップの外周面とエンコーダキャップの内周面に導電性の被覆層を備えた整流子付き直流モータ１０を、分解して示す縦断面図である。この直流モータ１０の基本的な構成は、図１に示したものと同じである。回転軸１６に固定された整流子１９には、リング状バリスタ２５が一体に固定され、リング状バリスタ付き整流子を構成している。
図１３は、図１２に示した直流モータ１０の、エンドキャップとロータリーエンコーダ部分の拡大縦断面図である。図１４は、第３の実施例における、電機子巻線とリング状バリスタ付き整流子、及び、ロータリーエンコーダの電気的接続の関係を示す回路図である。２５
第３の実施例では、整流子付き直流モータ１０のエンドキャップの外側にさらに、ロータリーエンコーダが設けられている。すなわち、回転軸１６の右端がエンドキャップ２０に設けた軸受けより軸支され、この回転軸１６の端面部に、一対のＮ極とＳ極を有する円板状のマグネット５１２が固定されている。エンドキャップ２０を覆うエンコーダキャップ５００の内側に、エンコーダ基板５１０が固定されている。このエンコーダ基板５１０上で、かつ、マグネット５１２に対向する位置には、磁気抵抗素子５１６で検知されるマグネット５１２の回転に伴い変化するアナログ信号を、デジタル信号に変換して出力する信号処理回路５１４が設けられている。磁気抵抗素子５１６からの信号を処理して回転軸１６の回転角度や回転方向の、例えばインクリメンタルの情報を生成するエンコーダ信号生成回路５３０は、エンコーダキャップ５００の外側に設けられている。このエンコーダ信号生成回路５３０は、エンコーダ基板５１０上に設けられていても良い。

エンコーダキャップ５００の内周面５２２には、導電性の電磁波被覆層が形成されている。また、エンドキャップ２０の外周面及び内周面の各面に、各々電磁シールド層２０２及び２０４が形成されている。さらに、エンドキャップ２０の外周面に設けられたアース端子２７４０ｄが、エンコーダキャップ５００の内周面５２２に接触するように構成されている。エンコーダキャップ５００内には、先の実施例に示したようなＥＭＣ回路２７が設けられている（図示略）。

コンミテータ端部内側の空間にリング状バリスタを設けているので、整流子とブラシ間の火花放電や電磁放射をかなり吸収できると共に、リング状バリスタがコンパクトになるので、これらから外部への放射は少なくなる。
さらに、エンドキャップの外周面及び内周面に導電性被覆層２０２、２０４を施し、ＥＭＣ回路２７を設けることにより、カーボンブラシから発生する電磁ノイズを遮断する。さらに、エンドキャップの外周面２０５とエンコーダキャップ５００の内周面を導電性被覆層で覆うことにより、エンドキャップの外側に設置されたエンコーダ基板５１０の表面から発生する電磁ノイズも遮断される。そして、ＥＭＣ回路にあるアース端子２７４０ｄとエンコーダキャップ５００の内周面５２２の導電性被覆層が接触することにより、アース機能が強化される。これにより、ＥＭＣ回路２７に組み込まれているCLフィルタ機能がより向上し、コモンモードノイズ低減の効果が認められる。

実施例１や実施例２に示した電磁波被覆を形成したエンドキャップ２０の外周面に、さらに、金属磁性体粉末を樹脂中に分散・混合し、シート化した複合磁性体を貼っても良い。これにより、電気雑音防止素子、例えばバリスタ、抵抗、および厚膜集積回路等で、昨今の１ＧＨｚを超える高周波ノイズを効果的に抑制することができる。また、実際に発生している放射ノイズの周波数帯域を測定した上で、電磁波吸収シートの対応周波数帯を選択することができる。
なお、電磁シールド層をエンドキャプの外周面に設けるか、内外周面に設けるかと、素子収容空間内に固定する電気雑音防止素子をリング状バリスタとするかリングコンデンサとするかは、用途に応じて、適宜組み合わせて採用すればよい。

１０ 直流モータ
１１ モータケース
１６ 回転軸
１７ 電機子巻線
１９ 整流子
１９０ 整流子セグメント
１９１ 延長細片部
２０ エンドキャップ
２２ カーボンブラシ
２４ 絶縁性筒体部
２４１ 外側端面
２５ リング状バリスタ
２６ リングコンデンサ
２７ ＥＭＣ回路
２７４ コンデンサ
２７４０Ｃ アース線溝
２８ 素子収容空間
２０２ 電磁シールド層
２０４ 電磁シールド層
３００ 半田溶接による溶融部
５００ エンコーダキャップ。

Claims (4)

1. モータケース内に回転自在に支持された回転軸と、
   前記モータケースに固定された非導電性樹脂製のエンドキャップと、
   前記回転軸に固定され、複数の整流子セグメントが電機子巻線と接続される整流子と、
   前記整流子に摺接するカーボンブラシと、
   前記エンドキャップに保持されたブラシホルダと、
   前記整流子に接続された電気雑音防止素子とを備えた直流モータであって、
   前記整流子は、
   絶縁材料からなり、内側端面及び外側端面を有する円筒状の絶縁性筒体部と、
   導電性材料からなり、前記絶縁性筒体部の外周に離間して固定された複数の整流子セグメントとを有し、
   前記各整流子セグメントは、前記絶縁性筒体部の前記内側端面の外周側に対応する位置に、前記電機子巻線との接続部を有しているものにおいて、
   前記各整流子セグメントには、前記外側端面の外周側に対応する位置において、前記外側端面から前記回転軸と同じ方向で外側に伸び、かつ前記整流子セグメントの円周方向の長さよりも短い幅で、延長細片部が一体に設けられており、
   前記複数の整流子セグメントの前記延長細片部と、前記絶縁性筒体部と前記整流子の前記外側端面により、凹部状の素子収容空間を構成しており、
   前記電気雑音防止素子は、複数の電極を有し、
   前記素子収容空間において、前記電気雑音防止素子の前記複数の電極のいずれか１つと、前記延長細片部のいずれか１つとが半田溶接による溶融部により、各々一体に結合されており、
   前記整流子、前記カーボンブラシ、前記ブラシホルダ、及び前記電気雑音防止素子は、前記エンドキャップの内側に配置され、
   前記エンドキャップの外周面の全体に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層が設けられていることを特徴とする小型直流モータ。
2. 請求項１に記載の直流モータにおいて、
   前記エンドキャップの内周面の全体に、導電性物質より形成された伝導・放射ノイズ防止用の被覆層が設けられていることを特徴とする小型直流モータ。
3. 請求項１に記載の直流モータにおいて、
   モータの端子間に接続されたＥＭＣ回路を備え、
   前記ＥＭＣ回路のコンデンサのアース端子が、前記エンドキャップの外周面に設けられたアース線溝に施した導電性の被覆層と、アース機能を兼ねる前記モータケースの一端の開口との間に挟持されて固定されていることを特徴とする小型直流モータ。
4. 請求項２に記載の直流モータにおいて、
   前記エンドキャップの外側に設けられたロータリーエンコーダを備え、
   前記エンドキャップを覆うエンコーダキャップの内側に、エンコーダ基板が固定され、
   前記エンコーダキャップの内周面には、導電性の電磁波被覆層が形成されていることを特徴とする小型直流モータ。

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