JP6548464B2 - ブラシ付き回転電機 - Google Patents
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Description
この課題を解消するために、上述した従来技術においては、ブラシとモーターケースとの間、または、ブラシに接続されたワイヤハーネスとモーターケースとの間にチップコンデンサを接続している。この構成により、従来技術によるブラシ付きモーターにおいては、チップコンデンサのノイズ成分のバイパス作用によって、ブラシまたはワイヤハーネスから発生したノイズを除去している。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブラシ装置から発生したノイズの低減効果に優れたブラシ付き回転電機を提供することにある。
この構成によれば、ワイヤハーネスは、電力を供給する導線と、絶縁材により形成され、導線を被覆した絶縁層と、導電材料により形成され、絶縁層を覆った導電層とを有し、導電層をハウジングに接地する接地体を備えている。これにより、チップコンデンサを使用せずに、導線と絶縁層と導電層とにより、ブラシに接続された導線の周囲に、インダクタンス成分を含まないコンデンサを形成することができる。したがって、ブラシにノイズが発生した場合、ノイズがコンデンサを介してハウジングに流入するため、ブラシ装置から発生したノイズの低減効果を増大させることができる。
また、ブラシ装置は、一方の底部の内側表面に取り付けられ、接地体は、一方の底部の内側表面に円筒部とは別に立設されるとともに、導電層が当接する導電性のショートバーを含んでいる。これにより、簡単な構成によって、導電層をハウジングに接地することができ、製造の容易な回転電機にすることができる。また、一方の底部の内側表面上の任意の位置において、導電層をハウジングに接地させることができる。
この構成によれば、ワイヤハーネスは、電力を供給する導線と、絶縁材により形成され、導線を被覆した絶縁層と、導電材料により形成され、絶縁層を覆った導電層とを有し、導電層をハウジングに接地する接地体を備えている。これにより、チップコンデンサを使用せずに、導線と絶縁層と導電層とにより、ブラシに接続された導線の周囲に、インダクタンス成分を含まないコンデンサを形成することができる。したがって、ブラシにノイズが発生した場合、ノイズがコンデンサを介してハウジングに流入するため、ブラシ装置から発生したノイズの低減効果を増大させることができる。
この構成によれば、ブラシ装置は、一方の底部の内側表面に取り付けられ、接地体は、一方の底部の内側表面から軸方向に突出し、導電層が当接する接地壁を含んでいる。これにより、一方の底部の内側表面に別部材からなるショートバーを設けることなく、導電層をハウジングに接地することができる。したがって、製造の容易な回転電機にすることができる。また、構成する部品点数を低減し、低コストの回転電機にすることができる。 この構成によれば、一方の底部の内側表面から突出し、接地壁とともに、導電層を挟持するガイド壁を有している。これにより、導電層が接地壁とガイド壁との間で保持され、導電層の確実な接地を可能にすることができる。
図1乃至図6Aに基づき、本発明の実施形態1によるブラシ付きDCモーター1(ブラシ付き回転電機に該当し、以下、DCモーター1と言う)について説明する。本実施形態におけるDCモーター1は、車載装置の駆動用、家庭用電機の駆動用、一般産業用機械の駆動用等、あらゆる用途に使用することが可能である。図1に示したように、回転軸φは、ローターシャフト43の回転中心を示しており、以下、説明中において、回転軸φを単に回転軸といい、回転軸φが延びた方向を回転軸方向という。また、回転軸方向において、図1の左方をDCモーター1の後方とし、反対側(図1において右方)をDCモーター1の前方として説明する。また、DCモーター1の外周からローターシャフト43に近づく方向を半径方向内方といい、その逆の方向を半径方向外方という。
一方、ハウジングカバー22は、導電性を有した金属材料により平板状に形成されている。モーターケース21の閉端部21bとハウジングカバー22は底部に該当し、側部21aの両端部を閉塞している。また、ハウジングカバー22は一方の底部に該当する。ハウジングカバー22の前面22a(底部の内周面に該当する)をモーターケース21のフランジ部21cに当接させた状態で、フランジ部21cおよびハウジングカバー22に貫通させた締付ボルト23を、固定ナット24に締め付ける。これによって、モーターケース21とハウジングカバー22とが一体化される。
モーターケース21の閉端部21bには、第1軸受41が嵌着されている。また、ハウジングカバー22の中央部には、第2軸受42が固定されている。ハウジング2には、第1軸受41および第2軸受42を介して、ローターシャフト43が、回転軸を中心に回転可能に取り付けられている。第1軸受41、第2軸受42およびローターシャフト43によって、シャフト構造体4が形成されている。
ローターシャフト43には、コンミテータ6(整流子に該当する)が取り付けられている。コンミテータ6は、ローターシャフト43の外周面43aに固定され、ローターシャフト43と一体回転可能に形成されている。コンミテータ6の外周面6aには、導体により形成され、回転軸を中心として円周上に配置された複数のセグメント61が形成されている。
図2に示すように、ハウジングカバー22の前面22aには、一対のハーネス保持部22cが立設されており、各々のワイヤハーネス74は、ハーネス保持部22cを介して、ハウジング2外に引き出されている。
以下、図6A乃至図7Bに基づき、本実施形態のDCモーター1によるノイズ低減方法について、従来技術と比較して説明する。図6Aに示したように、直流電源Bと接続されたワイヤハーネス74の芯線74aは、ブラシ72およびコンミテータ6のセグメント61を介して、ローターコイル52と接続される。ワイヤハーネス74の芯線74a自体には、互いに並列に接続された導体インダクターLhと導体コンデンサC1とが含まれている。また、前述したように、芯線74aとハウジング2との間には、芯線74a、被覆74bおよびスリーブ74cにより形成された、直列のインダクタンス成分を含まないバイパスコンデンサC2が形成されている。
これに対し、導体インダクターLhのインピーダンスが増大するため、ノイズの高周波成分は、導体インダクターLhを流れることはない。また、ノイズの高周波成分が、バイパスコンデンサC2に流入するため、導体コンデンサC1を流れる高周波成分も低減される(図6Bにおいて、細い矢印にて示す)。
図7Bに示したように、ブラシ72にノイズが発生した場合、ノイズの高周波成分に対して、付加インダクターL22のインピーダンスが増大するため、チップコンデンサCCに流れるノイズの高周波成分は制限される(図7Bにおいて、細い矢印にて示す)。これに対し、導体コンデンサC1のインピーダンスは、導体インダクターLhのインピーダンスよりも低いため、ノイズの高周波成分は、導体コンデンサC1を通って直流電源Bに接続される端子へと流入する(図7Bにおいて、太い矢印にて示す)。したがって、芯線74aにチップコンデンサCCが接続された場合、ノイズの高周波成分を十分に除去することは困難である。
本実施形態によれば、ワイヤハーネス74は、電力を供給する芯線74aと、絶縁材により形成され、芯線74aを被覆した被覆74bと、導電材料により形成され、被覆74bを覆ったスリーブ74cとを有している。そして、スリーブ74cは、ショートバー8によって、ハウジング2に接地されている。これにより、チップコンデンサを使用せずに、芯線74aと被覆74bとスリーブ74cとにより、ブラシ72に接続された芯線74aの周囲に、インダクタンス成分を含まないバイパスコンデンサC2を形成することができる。したがって、ブラシ72にノイズが発生した場合、ノイズがバイパスコンデンサC2を介してハウジング2に流入するため、ブラシ装置7から発生したノイズの低減効果を増大させることができる。
また、チップコンデンサを使用せずに、芯線74aの周囲にバイパスコンデンサC2を形成することができるため、DCモーター1中において、ブラシ装置7を小型化することができる。
また、チップコンデンサを使用しないため、半田付けや基板への取り付けを行う必要が無く、製造の容易なDCモーター1にすることができる。
また、ブラシ72の周囲を絶縁層および導線層で覆って接地する場合と異なり、芯線74aを覆う被覆74bとスリーブ74cの長さを調整することにより、コンデンサの容量を容易に調整することができる。
また、本実施形態においては、ブラシ72の周囲を絶縁層および導電層で覆った場合のように、ブラシ72がコンミテータ6の外周面6aと摺動摩耗して短くなり、バイパスコンデンサの容量が低減するような恐れがない。
図8に基づき、本発明の実施形態2によるDCモーター1について説明する。図8に示したように、本実施形態におけるワイヤハーネス74は、ブラシ72から引き出された後、ハウジング2の外周縁に向けて湾曲している。ワイヤハーネス74のスリーブ74cは、上記湾曲した部位において、モーターケース21の内周面21d(接地体、接地壁に該当する)に当接している。ハウジング2の全体からすれば、モーターケース21の内周面21dは、ハウジングカバー22の前面22aから前方へと突出し、ハウジングカバー22が延びる方向(図8において、紙面が延びる方向)に延在していると言える。
本実施形態によれば、スリーブ74cは、ハウジングカバー22が延びる方向に延在したモーターケース21の内周面21dに当接している。これにより、ハウジングカバー22の前面22aにショートバー8を設けることなく、スリーブ74cをハウジング2に接地することができる。したがって、製造の容易なDCモーター1にすることができる。また、構成する部品点数を低減し、低コストのDCモーター1にすることができる。
また、スリーブ74cをハウジング2に接地するための接地壁を、モーターケース21の内周面21dとしたことにより、新たな構成を設けることなく、現有の部材を使用してスリーブ74cを接地することができるため、いっそう、低コストのDCモーター1にすることができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明において、ノイズ低減効果を増大させるため、ワイヤハーネス74の芯線74aのうち、ブラシ72の近傍に位置する部位を、被覆74bおよびスリーブ74cで覆って接地することが望ましい。
また、本発明は、ローター5が回転されることにより、ブラシ72間に電力を発生させる発電機にも適用可能である。
また、本発明は、発電機と電動機の2つの機能を併せ持つ電動発電機にも適用可能である。
Claims (5)
- 円筒部(21a)および該円筒部の両端部を閉塞する底部(21b、22)を有したハウジング(2)と、
前記円筒部の内周面(21d)に固定されたステーター(3)と、
前記ハウジングに対し、回転軸(φ)を中心に回転可能に取り付けられたローターシャフト(43)と、
前記ステーターに対して半径方向に対向するように、前記ローターシャフトに取り付けられたローター(5)と、
前記ローターシャフトの外周面(43a)に取り付けられた整流子(6)と、
前記ハウジングに対し、前記回転軸に向けて往復動可能に取り付けられ、前記整流子の外周面(6a)と摺接する複数のブラシ(72)および各々の前記ブラシに接続されたワイヤハーネス(74)を含んだブラシ装置(7)と、
を備えたブラシ付き回転電機(1)であって、
前記ワイヤハーネスは、
電力を供給する導線(74a)と、
絶縁材により形成され、前記導線を被覆した絶縁層(74b)と、
導電材料により形成され、前記絶縁層を覆った導電層(74c)と、
を有し、
前記導電層を前記ハウジングに接地する接地体を備え、
前記ブラシ装置は、
一方の前記底部(22)の内側表面(22a)に取り付けられ、
前記接地体は、
前記一方の前記底部の前記内側表面に前記円筒部とは別に立設されるとともに、前記導電層が当接する導電性のショートバー(8)を含んでいるブラシ付き回転電機。 - 前記ショートバーは、前記一方の前記底部とは別部材からなり、前記一方の前記底部に固定されている請求項1に記載のブラシ付き回転電機。
- 前記ショートバーは、ピン部材である請求項1または2に記載のブラシ付き回転電機。
- 円筒部(21a)および該円筒部の両端部を閉塞する底部(21b、22)を有したハウジング(2)と、
前記円筒部の内周面(21d)に固定されたステーター(3)と、
前記ハウジングに対し、回転軸(φ)を中心に回転可能に取り付けられたローターシャフト(43)と、
前記ステーターに対して半径方向に対向するように、前記ローターシャフトに取り付けられたローター(5)と、
前記ローターシャフトの外周面(43a)に取り付けられた整流子(6)と、
前記ハウジングに対し、前記回転軸に向けて往復動可能に取り付けられ、前記整流子の外周面(6a)と摺接する複数のブラシ(72)および各々の前記ブラシに接続されたワイヤハーネス(74)を含んだブラシ装置(7)と、
を備えたブラシ付き回転電機(1)であって、
前記ワイヤハーネスは、
電力を供給する導線(74a)と、
絶縁材により形成され、前記導線を被覆した絶縁層(74b)と、
導電材料により形成され、前記絶縁層を覆った導電層(74c)と、
を有し、
前記導電層を前記ハウジングに接地する接地体を備え、
前記ブラシ装置は、
一方の前記底部(22)の内側表面(22a)に取り付けられ、
前記接地体は、
前記一方の前記底部の前記内側表面から軸方向に突出し、前記導電層が当接する接地壁(21d)を含み、
前記一方の前記底部の前記内側表面から突出し、前記接地壁とともに前記導電層を挟持するガイド壁(22d)を有しているブラシ付き回転電機。 - 前記接地壁は、
前記円筒部の前記内周面である請求項4に記載のブラシ付き回転電機。
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