JP2012246905A

JP2012246905A - スタータ

Info

Publication number: JP2012246905A
Application number: JP2011121789A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Shoko; 洋一昌子
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-13
Also published as: DE102012104454A1; CN102810945A; US20120306217A1; CN102810945B

Abstract

【課題】モータ４から発生するノイズの抑制効果を向上できるノイズ抑制装置７を備えたスタータを提供する。
【解決手段】電磁スイッチのＭ端子ボルトとモータリード線との間に追加インダクタンス分となる導体部品１４が挿入され、この導体部品１４の両端（Ａ点、Ｂ点）とアース間にコンデンサＣ１、Ｃ２を含むノイズ抑制装置７が接続されている。ノイズ抑制装置７のノイズ低減効果は、スタータ等価回路のインピーダンスとノイズ抑制装置７のインピーダンスとの比になる。つまり、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小さい程、ノイズ低減効果が大きくなる。よって、Ｍ端子ボルトとモータリード線２との間に追加インダクタンス分となる導体部品１４を挿入したことで、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るのでノイズ低減効果が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータから発生するノイズを低減するためのノイズ抑制装置を備えたスタータに関する。

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

ノイズ対策に使用されるコンデンサは、「周波数が高い交流ほど通しやすい」という性質を利用しているが、どんな交流電流でも同じように流すわけではなく、自己共振周波数と呼ばれる周波数以上の高周波領域では、コンデンサが持っているインダクタンス成分（等価直列インダクタンス）による影響が顕在化するため、コンデンサのインピーダンスが大きくなる。このため、特許文献１に開示されたコンデンサ回路では、ある周波数以上の高周波領域において、ノイズ抑制効果が減少するという問題があった。
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、モータから発生するノイズの抑制効果を向上できるノイズ抑制装置を備えたスタータを提供することにある。

（請求項１に係る発明）
本発明は、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と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、電源ラインとアース間に挿入される少なくとも一つのコンデンサを含むノイズ抑制装置とを備えるスタータであって、モータ側の端子ボルトとモータリード線との間にインダクタンス分となる導体部品が挿入され、ノイズ抑制装置に含まれる少なくとも一つのコンデンサは、モータ側の端子ボルトに接続される導体部品の一端とアース間に挿入されていることを特徴とする。

ノイズ低減効果は、スタータ等価回路のインピーダンスと、ノイズ抑制装置のインピーダンスとの比による。つまり、スタータ等価回路のインピーダンスに対し、ノイズ抑制装置のインピーダンスが小さい程、ノイズ低減効果が大きくなる。
本発明では、モータの電源ラインに追加インダクタンス分となる導体部品を挿入したことにより、スタータ等価回路のインピーダンスが増大している。その結果、スタータ等価回路のインピーダンスに対し、少なくとも一つのコンデンサを含むノイズ抑制装置のインピーダンスが相対的に小さくなるので、ノイズ低減効果が向上する。

（請求項２に係る発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、ノイズ抑制装置に含まれるコンデンサは、モータ側の端子ボルトに接続される導体部品の一端とアース間に挿入される第１のコンデンサと、モータリード線が接続される導体部品の他端とアース間に挿入される第２のコンデンサとを有し、第１のコンデンサと第２のコンデンサのうち、一方は低周波のノイズを低減できる大容量のコンデンサであり、他方は高周波のノイズを低減できる小容量のコンデンサであることを特徴とする。

本発明のノイズ抑制装置は、低周波ノイズを低減できる大容量のコンデンサと、高周波ノイズを低減できる小容量のコンデンサとを備えているので、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。なお、低周波ノイズとは、例えば、ＡＭ放送で使用されている電波周波数帯域（例えば、５２２〜１６０２ｋＨｚ）において問題となるノイズであり、高周波ノイズとは、ＦＭ放送で使用されている電波周波数帯域（例えば、７６〜１０８ＭＨｚ）において問題となるノイズである。
従って、低周波ノイズを低減できる一方のコンデンサは、例えば、数十μＦ単位の容量を有し、高周波ノイズを低減できる他方のコンデンサは、例えば、数ｎＦ単位の容量を有していることが望ましい。

（請求項３に係る発明）
請求項２に記載したスタータにおいて、第１のコンデンサと第２のコンデンサの少なくとも一方には、抵抗体が直列に接続されていることを特徴とする。
容量の異なるコンデンサを並列に接続すると、それぞれの自己共振点の中間の周波数においてインダクタとキャパシタの並列共振回路となり、***振と呼ばれる現象が発生する。この場合、ノイズ抑制装置のインピーダンスが悪化（上昇）して減衰特性が低下する恐れがある。
これに対し、本発明では、第１のコンデンサと第２のコンデンサの少なくとも一方に抵抗体を直列接続したことにより、並列共振時の合成インピーダンスを低下させることができ、並列共振によってノイズ抑制装置の減衰特性が低下することを抑制できる。

（請求項４に係る発明）
請求項１〜３に記載した何れか一つのスタータにおいて、導体部品は、一端側が円筒状に設けられて、その内周に雌ねじ部が形成され、他端側が棒状に設けられて、その外周に雄ねじ部が形成されており、モータ側の端子ボルトに雌ねじ部を結合して取り付けられ、雄ねじ部にモータリード線が接続されていることを特徴とする。
上記の構成では、導体部品の一端側に雌ねじ部を形成しているので、その雌ねじ部をモータ側の端子ボルトにねじ結合することで、導体部品をモータ側の端子ボルトに容易に取り付けることができる。さらに、導体部品の他端側に雄ねじ部を形成しているので、モータリード線をモータ側の端子ボルトに接続する場合と同様に、導体部品の雄ねじ部にモータリード線を接続することができる。

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、ノイズ抑制装置を備えたスタータの一例を説明する。
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、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***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。また、２個のコンデンサＣ２は、互いのリード端子Ｃ１ｔ、Ｃ２ｔが向かい合う様に配置されている。
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、溶接あるいは半田付けにより接続される。

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に記載したスタータ１は、電磁スイッチ６のＭ端子ボルト１１とモータリード線２との間に追加インダクタンス分となる導体部品１４が挿入され、この導体部品１４の両端（図１のＡ点、Ｂ点）とアース間にコンデンサＣ１、Ｃ２を含むノイズ抑制装置７が接続されている。
ノイズ抑制装置７のノイズ低減効果は、スタータ等価回路のインピーダンスとノイズ抑制装置７のインピーダンスとの比になる。つまり、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小さい程、ノイズ低減効果が大きくなる。
よって、実施例１に示すスタータ１では、電磁スイッチ６のＭ端子ボルト１１とモータリード線２との間に追加インダクタンス分となる導体部品１４を挿入したことで、スタータ等価回路のインピーダンスが大きくなる。その結果、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るのでノイズ低減効果が向上する。

また、追加インダクタンス分となる導体部品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る。また、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。
さらに、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。

また、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。
なお、低周波ノイズとは、例えば、ＡＭ放送で使用されている電波周波数帯域において問題となるノイズであり、高周波ノイズとは、ＦＭ放送で使用されている電波周波数帯域において問題となるノイズである。
実施例１に記載したノイズ抑制装置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の他端とアース間にコンデンサＣ１を接続し、Ｍ端子ボルト１１に接続される導体部品１４の一端とアース間に２個のコンデンサＣ２を並列に接続しているが、どちらか一方のコンデンサのみを、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）とアース間に挿入した構成でも良い。
また、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バッテリ側の端子ボルト
１１Ｍ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
Ｃ１コンデンサ（第１のコンデンサまたは第２のコンデンサ）
Ｃ２コンデンサ（第１のコンデンサまたは第２のコンデンサ）
Ｒ抵抗体

Claims

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、
前記電源ラインとアース間に挿入される少なくとも一つのコンデンサを含むノイズ抑制装置とを備えるスタータであって、
前記モータ側の端子ボルトと前記モータリード線との間にインダクタンス分となる導体部品が挿入され、
前記ノイズ抑制装置に含まれる少なくとも一つのコンデンサは、前記モータ側の端子ボルトに接続される前記導体部品の一端とアース間に挿入されていることを特徴とするスタータ。
請求項１に記載したスタータにおいて、
前記ノイズ抑制装置に含まれる前記コンデンサは、
前記モータ側の端子ボルトに接続される前記導体部品の一端とアース間に挿入される第１のコンデンサと、
前記モータリード線が接続される前記導体部品の他端とアース間に挿入される第２のコンデンサとを有し、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサのうち、一方は低周波のノイズを低減できる大容量のコンデンサであり、他方は高周波のノイズを低減できる小容量のコンデンサであることを特徴とするスタータ。
請求項２に記載したスタータにおいて、
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの少なくとも一方には、抵抗体が直列に接続されていることを特徴とするスタータ。
請求項１〜３に記載した何れか一つのスタータにおいて、
前記導体部品は、一端側が円筒状に設けられて、その内周に雌ねじ部が形成され、他端側が棒状に設けられて、その外周に雄ねじ部が形成されており、前記モータ側の端子ボルトに前記雌ねじ部を結合して取り付けられ、前記雄ねじ部に前記モータリード線が接続されていることを特徴とするスタータ。