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JP6852876B2 - Rotating machine - Google Patents
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JP6852876B2 - Rotating machine - Google Patents

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Description

本発明は、シャフトに接続された回転子が固定子に対して回転する回転電機に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine in which a rotor connected to a shaft rotates with respect to a stator.

従来、回転電機の動作中に発生する電磁ノイズを低減する技術が知られている。
例えば特許文献1に開示された回転電機は、給電用ターミナルの延出部の中途位置から分岐した分岐部を有しており、分岐部は、外表面と隣接する絶縁層と、絶縁層と隣接する導電層とから形成されている。絶縁層及び導電層により構成されるコンデンサによって、給電用ターミナルから伝搬される高周波ノイズを抑制している。
Conventionally, a technique for reducing electromagnetic noise generated during the operation of a rotary electric machine has been known.
For example, the rotary electric machine disclosed in Patent Document 1 has a branch portion branched from the intermediate position of the extension portion of the power supply terminal, and the branch portion has an insulating layer adjacent to the outer surface and an insulating layer adjacent to the insulating layer. It is formed from a conductive layer to be formed. A capacitor composed of an insulating layer and a conductive layer suppresses high-frequency noise propagated from the power supply terminal.

特開2016−5397号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-5397

特許文献1の従来技術は、給電用ターミナルから放射源へのノイズ伝搬量を低減するものであり、放射源から外部へのノイズ放射量を低減するものではない。したがって、放射源であるシャフトに伝搬されたノイズの放射を低減することはできない。
本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、放射源であるシャフトからのノイズ放射量を低減する回転電機を提供することにある。
The prior art of Patent Document 1 reduces the amount of noise propagation from the power supply terminal to the radiation source, and does not reduce the amount of noise radiation from the radiation source to the outside. Therefore, it is not possible to reduce the radiation of noise propagated to the shaft, which is the radiation source.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary electric machine that reduces the amount of noise emitted from a shaft which is a radiation source.

本発明の回転電機は、回転軸であるシャフト(501−504)と、シャフトに接続された回転子(40)と、固定子(30)と、ハウジング(20)と、電機子コイル(42)と、界磁発生源(31、32)と、を備える。
固定子は、回転子と相互作用し、回転子に回転力を発生させる。
ハウジングは、回転子及び固定子を収容し、または、回転子を収容しつつ固定子として機能する。
電機子コイルは、回転子または固定子の一方に巻回され、電源から通電される。
界磁発生源は、固定子または回転子の他方に設けられ、電機子コイルに界磁を与える。
The rotary electric machine of the present invention includes a shaft (501-504) which is a rotating shaft, a rotor (40) connected to the shaft, a stator (30), a housing (20), and an armature coil (42). And a field generation source (31, 32).
The stator interacts with the rotor to generate a rotational force in the rotor.
The housing accommodates the rotor and stator, or functions as a stator while accommodating the rotor.
The armature coil is wound around either a rotor or a stator and is energized from a power source.
The field source is provided on the other side of the stator or rotor to provide a field to the armature coil.

シャフトは、導電性の軸心(54)、一層以上の導電層(51、52)及び二つの導通部(55、56)を有する。
一層以上の導電層は、軸心の径方向外側を囲み、一つ以上の環状分断部(71、72)によって軸方向に分割されている。
二つの導通部は、環状分断部に対し一方及び他方の端部側に設けられ、各導電層及び軸心の間を導通させる。
The shaft has a conductive axis (54), one or more conductive layers (51, 52) and two conductive portions (55, 56).
The one or more conductive layers surround the radial outer side of the axis and are axially divided by one or more annularly divided portions (71, 72).
The two conductive portions are provided on one end side and the other end portion side with respect to the annular divided portion, and conduct between each conductive layer and the axial center.

本発明では、シャフトに伝搬されたノイズ電流は、環状分断部を起点として、一層以上の導電層及び軸心の複数の経路に分かれて一方の端部及び他方の端部に向かって流れ、両端部側の導通部で合流する。このとき、互いに逆方向のノイズ電流が打ち消し合うため、外部へ放射されるノイズが低減される。これにより、放射ノイズによる周辺機器への電波障害の影響を低減することができる。 In the present invention, the noise current propagated to the shaft is divided into a plurality of paths of one or more conductive layers and the axial center from the annular division portion, and flows toward one end portion and the other end portion, and both ends. It merges at the conductive part on the part side. At this time, since the noise currents in opposite directions cancel each other out, the noise radiated to the outside is reduced. This makes it possible to reduce the influence of radio interference on peripheral devices due to radiation noise.

また、シャフトの軸方向における一つ以上の環状分断部、並びに、シャフトの径方向における導電層同士の間、及び、導電層と軸心との間(61、62)には、絶縁材が充填されている。ここで、「絶縁材」とは、抵抗が無限大Ωであるものに限らず、当該技術分野で一般に絶縁材として解釈される、例えば抵抗が数MΩ以上の高抵抗材を含む。
これにより、ノイズ電流経路間の絶縁性を確保しつつ、導電層及び軸心を安定的に保持することができる。
Further , one or more annular division portions in the axial direction of the shaft, between the conductive layers in the radial direction of the shaft, and between the conductive layers and the axial center (61, 62) are filled with an insulating material. Has been done. Here, the "insulating material" is not limited to a material having an infinite resistance of Ω, and includes, for example, a high resistance material having a resistance of several MΩ or more, which is generally interpreted as an insulating material in the art.
As a result, the conductive layer and the axial center can be stably maintained while ensuring the insulation between the noise and current paths.

本発明の回転電機は、特にブラシ付きDCモータに適用されることが好ましい。その場合、回転電機は、シャフトに固定される複数の整流子片を含む整流子(43)と、ハウジングに保持され、回転子の回転時に整流子に摺接される一対以上のブラシ(33、34)と、をさらに備え、ブラシと整流子との接触により電機子コイルに流れる電流の向きが切り替わる。
ブラシ付きモータでは、ブラシと整流子との接触により発生する火花がノイズ源となるため、放射ノイズの低減効果が特に有効に発揮される。
The rotary electric machine of the present invention is particularly preferably applied to a brushed DC motor. In that case, the rotating electric machine has a commutator (43) including a plurality of commutator pieces fixed to the shaft, and a pair or more brushes (33,) held in the housing and slidably contacted with the commutator when the rotor rotates. 34), and the direction of the current flowing through the armature coil is switched by the contact between the brush and the commutator.
In a brushed motor, the spark generated by the contact between the brush and the commutator becomes a noise source, so that the effect of reducing radiation noise is particularly effective.

また、この回転電機では、一つ以上の環状分断部は、シャフトの軸方向において、整流子または回転子に対応する範囲に位置していることが好ましい。これにより、ノイズ電流が多く伝搬される位置に環状分断部を効果的に配置することができる。 Further, in this rotary electric machine, it is preferable that one or more annular split portions are located in a range corresponding to the commutator or the rotor in the axial direction of the shaft. As a result, the annular division portion can be effectively arranged at a position where a large amount of noise current is propagated.

導通部は、各導電層及び軸心に当接する金属部材で構成されてもよい。
また、導通部において、各導電層及び軸心は溶着状態となっていてもよい。
The conductive portion may be composed of each conductive layer and a metal member that abuts on the axis.
Further, in the conductive portion, each conductive layer and the axial center may be in a welded state.

第1実施形態の回転電機の軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the rotary electric machine of 1st Embodiment. 図1の回転電機のII方向矢視図である。It is the II direction arrow view of the rotary electric machine of FIG. 図1の回転電機の模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the rotary electric machine of FIG. 第1実施形態のシャフトの正面図であり、且つ、金属部材で構成された導通部が圧入された形態を示す部分断面図である。It is a front view of the shaft of 1st Embodiment, and is a partial cross-sectional view which shows the form in which the conductive part made of a metal member is press-fitted. 第1実施形態のシャフト(導通部において導電層及び軸心が溶着状態となっている形態)の軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the shaft of 1st Embodiment (a form in which a conductive layer and an axial center are in a welded state in a conductive part). (a)第1実施形態及び(b)比較例の作用効果を示す図である。It is a figure which shows the action effect of (a) 1st Embodiment and (b) comparative example. 第2実施形態のシャフトの軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the shaft of 2nd Embodiment. 第3実施形態のシャフトの軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the shaft of 3rd Embodiment. 第4実施形態のシャフトの軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of the shaft of 4th Embodiment.

以下、回転電機の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態の回転電機について、図1〜図6を参照して説明する。
最初に回転電機の全体構成について図1〜図3を参照する。本実施形態の回転電機10はブラシ付きDCモータであり、ハウジング20、固定子30、界磁発生源31、32、ブラシ33、34、回転子40、電機子コイル42、整流子43、及び、シャフト501等を備える。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the rotary electric machine will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
The rotary electric machine of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
First, refer to FIGS. 1 to 3 for the overall configuration of the rotary electric machine. The rotary electric machine 10 of the present embodiment is a DC motor with a brush, and includes a housing 20, a stator 30, field generators 31, 32, brushes 33, 34, a rotor 40, an armature coil 42, a commutator 43, and the like. A shaft 501 or the like is provided.

以下、説明の便宜上、図1の上側を「上」、図1の下側を「下」と表す。ただし、現実の回転電機10は、鉛直方向に限らず、水平方向又は斜め方向に設置されてもよい。
また、図3は、ブラシ付きDCモータの動作原理を表す模式的な径方向断面図であり、図1の正確な断面を示すものではない。例えば、図3では、回転子40を簡略化し、三箇所のティース41に電機子コイル42が巻回された構成として示している。
Hereinafter, for convenience of explanation, the upper side of FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side of FIG. 1 is referred to as “lower”. However, the actual rotary electric machine 10 is not limited to the vertical direction, and may be installed in the horizontal direction or the diagonal direction.
Further, FIG. 3 is a schematic radial cross-sectional view showing the operating principle of the brushed DC motor, and does not show the exact cross section of FIG. 1. For example, in FIG. 3, the rotor 40 is simplified and shown as a configuration in which an armature coil 42 is wound around three teeth 41.

ハウジング20は、界磁発生源ケース21及びブラシホルダ22を含み、回転電機10の外郭をなす。ハウジング20の下部を構成する界磁発生源ケース21は、筒の内壁に界磁発生源31、32が固定されており、界磁発生源31、32の内側に回転子40を収容する。界磁発生源31、32は、典型的には、N極及びS極の永久磁石で構成され、電機子コイル42に界磁を与える。
回転子40は、回転軸であるシャフト501に接続されている。電機子コイル42は、回転子40に巻回され、電源から通電される。
The housing 20 includes a field source case 21 and a brush holder 22, and forms an outer shell of the rotary electric machine 10. In the field generation source case 21 constituting the lower part of the housing 20, the field generation sources 31 and 32 are fixed to the inner wall of the cylinder, and the rotor 40 is housed inside the field generation sources 31 and 32. The field generation sources 31 and 32 are typically composed of N-pole and S-pole permanent magnets to provide a field to the armature coil 42.
The rotor 40 is connected to a shaft 501, which is a rotation shaft. The armature coil 42 is wound around the rotor 40 and is energized from a power source.

図1の構成では、界磁発生源31、32が固定されるハウジング20が、回転子40を収容しつつ、「回転子40と相互作用し、回転子40に回転力を発生させる固定子30」としても機能している。ただし、他の実施形態では、ハウジング20とは独立した固定子30が設けられてもよい。
整流子43は、シャフト501に固定される複数の整流子片を含む。図3には、整流子が3つの整流子片を含む形態を例示する。
In the configuration of FIG. 1, the housing 20 to which the field generation sources 31 and 32 are fixed accommodates the rotor 40 and "interacts with the rotor 40 to generate a rotational force in the rotor 40. It also functions as. However, in other embodiments, the stator 30 may be provided independently of the housing 20.
The commutator 43 includes a plurality of commutator pieces fixed to the shaft 501. FIG. 3 illustrates a form in which the commutator includes three commutator pieces.

ハウジング20の上部を構成するブラシホルダ22は、界磁発生源ケース21の開口を覆う蓋として機能しつつ、内側に一対のブラシ33、34を保持する。また、外部の直流電源に接続される正負の電極35、36が設けられる。一対のブラシ33、34は、それぞれ正負の電極35、36に接続され、互いに対向して配置される。ブラシ33、34は、回転子40の回転時に整流子43に摺接される。なお、ブラシ33、34は、二対以上設けられてもよい。 The brush holder 22 constituting the upper part of the housing 20 holds a pair of brushes 33 and 34 inside while functioning as a lid covering the opening of the field source case 21. Further, positive and negative electrodes 35 and 36 connected to an external DC power supply are provided. The pair of brushes 33 and 34 are connected to the positive and negative electrodes 35 and 36, respectively, and are arranged so as to face each other. The brushes 33 and 34 are in sliding contact with the commutator 43 when the rotor 40 rotates. Two or more pairs of brushes 33 and 34 may be provided.

回転電機10は、ブラシ33、34と整流子43との接触により電機子コイル42に流れる電流の向きが切り替わることにより、回転子40が固定子30に対して連続的に回転する。このようなブラシ付きDCモータの動作原理は周知技術であるため、詳しい説明を省略する。 In the rotary electric machine 10, the rotor 40 rotates continuously with respect to the stator 30 by switching the direction of the current flowing through the armature coil 42 due to the contact between the brushes 33 and 34 and the commutator 43. Since the operating principle of such a brushed DC motor is a well-known technique, detailed description thereof will be omitted.

ところで、特許文献1(特開2016−5397号公報)等に記載されているように、回転電機の動作により発生する電磁ノイズが周辺機器に電波障害をもたらす場合がある。特にブラシ付きモータでは、ブラシ33、34と整流子43との接触により発生する火花がノイズ源となるため、ブラシレスモータ等に比べ、この問題の解決がより求められる。
ノイズの低減に関し、特許文献1の従来技術では、給電用ターミナルとハウジングとの間でコンデンサを構成することにより放射源へのノイズ伝搬量を低減している。
By the way, as described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-5397) and the like, electromagnetic noise generated by the operation of a rotary electric machine may cause radio interference to peripheral devices. In particular, in a brushed motor, sparks generated by contact between the brushes 33 and 34 and the commutator 43 become a noise source, so that a solution to this problem is required more than in a brushless motor or the like.
Regarding noise reduction, in the prior art of Patent Document 1, the amount of noise propagated to the radiation source is reduced by forming a capacitor between the power feeding terminal and the housing.

それに対し本実施形態では、外部へのノイズ放射源が主にシャフトである点に着目し、シャフトからのノイズ放射量、特に高周波ノイズの放射量を低減することを目的とする。
回転電機のシャフトは、回転軸としての強度を確保するため、一般に金属、つまり導電体で形成されている。理論的には樹脂やセラミック等の非導電体でシャフトを形成すればノイズの低減に有利であるが、強度確保の観点から現実的でない。そこで、回転軸としての強度を確保しつつノイズ放射量を低減するためのシャフトの特徴的な構成を提案する。
図1において整流子43の位置に破線で示したシャフト501の環状分断部71がその特徴的構成を示す部分である。
On the other hand, in the present embodiment, focusing on the fact that the noise radiation source to the outside is mainly the shaft, it is an object of the present invention to reduce the noise radiation amount from the shaft, particularly the high frequency noise radiation amount.
The shaft of a rotary electric machine is generally made of metal, that is, a conductor in order to secure the strength as a rotary shaft. Theoretically, forming the shaft with a non-conductive material such as resin or ceramic is advantageous in reducing noise, but it is not realistic from the viewpoint of ensuring strength. Therefore, we propose a characteristic configuration of the shaft to reduce the amount of noise radiation while ensuring the strength of the rotating shaft.
In FIG. 1, the annular split portion 71 of the shaft 501 shown by the broken line at the position of the commutator 43 is a portion showing its characteristic configuration.

以下、各本実施形態のシャフトの構成について詳しく説明する。各実施形態のシャフト符号として、「50」に続く3桁目に実施形態の番号を付す。
まず、図4、図5を参照し、第1実施形態のシャフト501の構成を説明する。説明の便宜上、図4、図5の上側に記されるシャフト501の端部を上端部といい、同じく下側に記される端部を下端部という。
Hereinafter, the configuration of the shaft of each of the present embodiments will be described in detail. As the shaft code of each embodiment, the number of the embodiment is assigned to the third digit following "50".
First, the configuration of the shaft 501 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. For convenience of explanation, the end portion of the shaft 501 shown on the upper side of FIGS. 4 and 5 is referred to as an upper end portion, and the end portion also shown on the lower side is referred to as a lower end portion.

シャフト501は、中心軸Qを有する円筒状を呈し、金属製で導電性の導電層51、軸心54、及び、二つの導通部55、56と、絶縁材としての樹脂が充填された環状分断部71及び絶縁層61とを有する。つまり、第一実施形態のシャフト501は、軸心54を一つの層とみなすと、一層の導電層51と軸心54とからなる二層構造となっている。
本明細書において「絶縁材」とは、抵抗が無限大Ωであるものに限らず、当該技術分野で一般に絶縁材として解釈される、例えば抵抗が数MΩ以上の高抵抗材を含む。
The shaft 501 has a cylindrical shape having a central axis Q, and is made of metal and has a conductive layer 51, a shaft center 54, two conductive portions 55 and 56, and an annular division filled with a resin as an insulating material. It has a portion 71 and an insulating layer 61. That is, the shaft 501 of the first embodiment has a two-layer structure including one conductive layer 51 and the axial center 54 when the axial center 54 is regarded as one layer.
As used herein, the term "insulating material" is not limited to a material having an infinite resistance of Ω, but includes a high resistance material having a resistance of several MΩ or more, which is generally interpreted as an insulating material in the art.

軸心54は、軸方向に分割されることなく、一体の中実円筒状に形成されている。
導電層51は、軸心54の径方向外側を囲み、シャフト501の最外層をなす。導電層51は、軸方向の途中に設けられた環状分断部71によって二つの導電層要素511、512に分割されている。なお、環状分断部71の位置は軸方向の中間に限らず、二つの導電層要素511、512の長さが不均等であってもよい。
径方向における導電層51と軸心54との間には樹脂が充填され、絶縁層61が形成されている。
The axial center 54 is formed in an integral solid cylindrical shape without being divided in the axial direction.
The conductive layer 51 surrounds the radial outside of the axis 54 and forms the outermost layer of the shaft 501. The conductive layer 51 is divided into two conductive layer elements 511 and 512 by an annular dividing portion 71 provided in the middle of the axial direction. The position of the annular dividing portion 71 is not limited to the middle in the axial direction, and the lengths of the two conductive layer elements 511 and 512 may be uneven.
A resin is filled between the conductive layer 51 and the axial center 54 in the radial direction to form an insulating layer 61.

導通部55は、シャフト501の上端部において、上端部側の導電層要素511と軸心54との間を導通させる。導通部56は、シャフト501の下端部において、下端部側の導電層要素512と軸心54との間を導通させる。
図4の部分断面図に示すように、導通部55、56は、例えば端部にインローが形成された軸心54の外壁と導電層51の内壁との間に圧入され、それらに当接するリング状の金属部材で構成されてもよい。
また、図5に示すように、導電層51及び軸心54の端面に当接する金属部材がレーザ溶接、電気溶接等によって溶着されてもよく、導電層51及び軸心54自体が互いに溶着されてもよい。これらの場合を含めて、製品としてのシャフト501の状態を、「導電層51及び軸心54が溶着状態となっている」と表す。
The conductive portion 55 conducts the upper end portion of the shaft 501 between the conductive layer element 511 on the upper end portion side and the axial center 54. The conductive portion 56 conducts the lower end portion of the shaft 501 between the conductive layer element 512 on the lower end portion side and the axial center 54.
As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 4, the conductive portions 55 and 56 are rings that are press-fitted between the outer wall of the axial center 54 and the inner wall of the conductive layer 51, for example, having an inlay formed at the end portion, and abut against them. It may be composed of a metal member having a shape.
Further, as shown in FIG. 5, the metal member in contact with the end faces of the conductive layer 51 and the axial center 54 may be welded by laser welding, electric welding, or the like, and the conductive layer 51 and the axial center 54 themselves are welded to each other. May be good. Including these cases, the state of the shaft 501 as a product is expressed as "the conductive layer 51 and the axial center 54 are in a welded state".

なお、シャフト501の具体的な設計では、シャフト全長L、シャフト外径φD、導電層51の厚さTm、絶縁層61の厚さTp、環状分断部71の幅W等のパラメータを適合させるように設定することが好ましい。
次に図6を参照し、本実施形態のシャフト501による作用効果を比較例と対比しつつ説明する。図6(a)には本実施形態のシャフト501について、図6(b)には比較例のシャフト509について、それぞれ、ノイズ源からシャフトに伝搬されたノイズ電流により発生する放射ノイズの大きさを模式的に示す。
In the specific design of the shaft 501, parameters such as the total length of the shaft L, the outer diameter of the shaft φD, the thickness Tm of the conductive layer 51, the thickness Tp of the insulating layer 61, and the width W of the annular divided portion 71 are matched. It is preferable to set to.
Next, with reference to FIG. 6, the action and effect of the shaft 501 of the present embodiment will be described in comparison with the comparative example. FIG. 6A shows the shaft 501 of the present embodiment, and FIG. 6B shows the magnitude of radiated noise generated by the noise current propagated from the noise source to the shaft for the shaft 509 of the comparative example. Shown schematically.

図6(b)に示す比較例のシャフト509は、金属製の中実円筒である。ノイズ源からシャフト509の軸方向中間部に伝搬されたノイズ電流は、円筒側面に沿って一方の端部595及び他方の端部596に流れ、これに伴ってノイズが外部に放射される。太実線で図示されるノイズ電流及び放射ノイズは、電流及びノイズの大きさが比較的大きいことを意味する。これにより、周辺機器に電波障害をもたらすおそれがある。 The shaft 509 of the comparative example shown in FIG. 6B is a solid metal cylinder. The noise current propagated from the noise source to the axial middle portion of the shaft 509 flows along the side surface of the cylinder to one end 595 and the other end 596, and the noise is radiated to the outside accordingly. The noise current and radiated noise shown by the thick solid line mean that the magnitude of the current and noise is relatively large. This may cause radio interference to peripheral devices.

一方、図6(a)に示す本実施形態のシャフト501は、径方向において導電層51及び軸心54の二層構造であり、且つ、導電層51は環状分断部71により軸方向に分割されている。ノイズ源からシャフト501の軸方向中間部に伝搬されたノイズ電流は、環状分断部71を起点として導電層51及び軸心54の二つの経路に分かれて一方の端部及び他方の端部に向かって流れ、両端部の導通部55、56で合流する。E1部、E2部に示すように、このとき、互いに逆方向のノイズ電流が打ち消し合うため、外部へ放射されるノイズが低減される。細破線で図示されるノイズ電流及び放射ノイズは、電流及びノイズの大きさが比較的小さいことを意味する。これにより、周辺機器への電波障害の影響を低減することができる。 On the other hand, the shaft 501 of the present embodiment shown in FIG. 6A has a two-layer structure of a conductive layer 51 and an axial center 54 in the radial direction, and the conductive layer 51 is axially divided by an annular dividing portion 71. ing. The noise current propagated from the noise source to the axial intermediate portion of the shaft 501 is divided into two paths of the conductive layer 51 and the axial center 54 starting from the annular dividing portion 71 and heading toward one end and the other end. It flows and merges at the conductive portions 55 and 56 at both ends. As shown in parts E1 and E2, at this time, noise currents in opposite directions cancel each other out, so that noise radiated to the outside is reduced. The noise current and radiated noise illustrated by the dashed line mean that the magnitude of the current and noise is relatively small. As a result, the influence of radio interference on peripheral devices can be reduced.

本実施形態のように回転電機10がブラシ付きモータである場合、ブラシ33、34と整流子43との接触により発生する火花がノイズ源となるため、放射ノイズの低減効果が特に有効に発揮される。また、環状分断部71は、図1に示すように、シャフト501の軸方向において、整流子43に対応する範囲に位置していることが効果的である。これにより、ノイズ電流が多く伝搬される位置に環状分断部71を効果的に配置することができる。或いは、環状分断部71は、シャフト501の軸方向において、回転子40に対応する範囲に位置するようにしてもよい。 When the rotary electric machine 10 is a motor with a brush as in the present embodiment, the spark generated by the contact between the brushes 33 and 34 and the commutator 43 becomes a noise source, so that the effect of reducing radiation noise is particularly effectively exhibited. To. Further, as shown in FIG. 1, it is effective that the annular dividing portion 71 is located in a range corresponding to the commutator 43 in the axial direction of the shaft 501. As a result, the annular division portion 71 can be effectively arranged at a position where a large amount of noise current is propagated. Alternatively, the annular dividing portion 71 may be located in a range corresponding to the rotor 40 in the axial direction of the shaft 501.

本実施形態では、シャフト501の全体積のうち大部分が金属製の導電層51及び軸心54で構成されていることにより、回転軸としての強度を確保することができる。また、導電層51及び軸心54に分散して流れるノイズ電流が末端の導通部55、56で逆方向に合流して打ち消し合うことにより、放射ノイズを好適に低減することができる。 In the present embodiment, since most of the total product of the shaft 501 is composed of the conductive layer 51 made of metal and the shaft center 54, the strength as a rotating shaft can be ensured. Further, the noise current dispersed in the conductive layer 51 and the axial center 54 merges in the opposite directions at the conductive portions 55 and 56 at the ends and cancels each other, whereby the radiated noise can be suitably reduced.

さらに本実施形態では、環状分断部71、及び、導電層51と軸心54との間に絶縁材である樹脂が充填されていることにより、ノイズ電流経路間の絶縁性を確保しつつ、導電層51及び軸心54を安定的に保持することができる。また、インサート成形等の工法により、容易に製造することができる。 Further, in the present embodiment, the annular dividing portion 71 and the conductive layer 51 and the axial center 54 are filled with a resin as an insulating material, so that the insulating property between the noise current paths is ensured and the conductive layer is conducted. The layer 51 and the axial center 54 can be stably held. In addition, it can be easily manufactured by a method such as insert molding.

次に、第2、第3、第4実施形態のシャフトの構成について、第1実施形態の図5に対応する軸方向断面図である図7、図8、図9を参照して説明する。以下の実施形態の説明で、第1実施形態と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
なお、各実施形態の導通部55、56の構成は、第1実施形態で説明した圧入又は溶着のいずれの構成を採用してもよい。
Next, the configuration of the shaft of the second, third, and fourth embodiments will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9, which are axial cross-sectional views corresponding to FIG. 5 of the first embodiment. In the following description of the embodiment, substantially the same configuration as that of the first embodiment is designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
As the configuration of the conductive portions 55 and 56 of each embodiment, either the press-fitting or welding configuration described in the first embodiment may be adopted.

(第2実施形態)
図7に示す第2実施形態のシャフト502は、径方向の最外層である導電層51と軸心54との間に別の導電層52を有し、三層構造をなす。ここで、導電層51を「第一導電層51」とし、中間層である導電層52を「第二導電層52」とする。第一導電層51は、環状分断部71によって二つの導電層要素511、512に分割されている。同様に第二導電層52は、環状分断部72によって二つの導電層要素521、522に分割されている。径方向における第一導電層51と第二導電層52との間、及び、第二導電層52と軸心54との間にはそれぞれ樹脂が充填され、第一絶縁層61及び第二絶縁層62が形成されている。両端部の導通部55、56は、全ての導電層51、52及び軸心54の間を導通させる。
(Second Embodiment)
The shaft 502 of the second embodiment shown in FIG. 7 has another conductive layer 52 between the conductive layer 51, which is the outermost layer in the radial direction, and the axial center 54, and has a three-layer structure. Here, the conductive layer 51 is referred to as a "first conductive layer 51", and the conductive layer 52 which is an intermediate layer is referred to as a "second conductive layer 52". The first conductive layer 51 is divided into two conductive layer elements 511 and 512 by the annular dividing portion 71. Similarly, the second conductive layer 52 is divided into two conductive layer elements 521 and 522 by the annular dividing portion 72. Resin is filled between the first conductive layer 51 and the second conductive layer 52 in the radial direction and between the second conductive layer 52 and the axial center 54, respectively, and the first insulating layer 61 and the second insulating layer are filled with resin, respectively. 62 is formed. The conductive portions 55 and 56 at both ends conduct conduction between all the conductive layers 51 and 52 and the axial center 54.

第2実施形態の変形例として、三層の導電層と軸心54とからなる四層構造、或いは、更に多くの導電層からなる多層構造のシャフトとしてもよい。
例えばシャフトの径が比較的太い場合、軸心54の外側に二層以上の導電層を設けることにより、一層当たりの断面積を小さくし、ノイズ電流を分散させやすくなる。
As a modification of the second embodiment, a shaft having a four-layer structure including three conductive layers and a shaft center 54, or a shaft having a multi-layer structure including more conductive layers may be used.
For example, when the diameter of the shaft is relatively large, by providing two or more conductive layers on the outside of the shaft center 54, the cross-sectional area per layer can be reduced and the noise current can be easily dispersed.

(第3実施形態)
図8に示す第3実施形態のシャフト503は、導通部55、56よりも軸方向の端部側に、それぞれ、導電層要素511、512から延長する延長導電部57、58が設けられている。延長導電部57、58の内側には、樹脂が充填された末端絶縁部67、68が形成されている。
(Third Embodiment)
The shaft 503 of the third embodiment shown in FIG. 8 is provided with extended conductive portions 57 and 58 extending from the conductive layer elements 511 and 512, respectively, on the end side in the axial direction with respect to the conductive portions 55 and 56. .. Inside the extended conductive portions 57 and 58, terminal insulating portions 67 and 68 filled with resin are formed.

このように、導通部55、56の一方又は両方は、軸方向の端部に限らず、環状分断部71に対し端部側であれば、シャフト端部以外の位置に設けられてもよい。また、導通部55、56よりも端部側に延長導電部57、58を設けず、シャフトの断面全体を樹脂で充填してもよい。 As described above, one or both of the conductive portions 55 and 56 is not limited to the end portion in the axial direction, and may be provided at a position other than the shaft end portion as long as it is on the end portion side with respect to the annular divided portion 71. Further, the entire cross section of the shaft may be filled with resin without providing the extension conductive portions 57 and 58 on the end side of the conductive portions 55 and 56.

(第4実施形態)
図9に示す第4実施形態のシャフト504は、導電層51が軸方向の二箇所の環状分断部711、712によって三つの導電層要素511、512、513に分割されている。中間の導電層要素513は、環状分断部711、712に充填された樹脂により保持されている。一方の導通部55は、環状分断部711に対し上端部側に設けられており、他方の導通部56は、環状分断部712に対し下端部側に設けられている。
このように、導電層51は、軸方向の二箇所以上で環状分断部によって分割されてもよい。また、第2実施形態との組み合わせとして、二層以上の導電層がそれぞれ二箇所以上で環状分断部によって分割されてもよい。
(Fourth Embodiment)
In the shaft 504 of the fourth embodiment shown in FIG. 9, the conductive layer 51 is divided into three conductive layer elements 511, 512, and 513 by two annular division portions 711 and 712 in the axial direction. The intermediate conductive layer element 513 is held by the resin filled in the annular divided portions 711 and 712. One conducting portion 55 is provided on the upper end side with respect to the annular dividing portion 711, and the other conducting portion 56 is provided on the lower end side with respect to the annular dividing portion 712.
In this way, the conductive layer 51 may be divided by the annular dividing portion at two or more points in the axial direction. Further, as a combination with the second embodiment, two or more conductive layers may be divided by an annular dividing portion at two or more places, respectively.

(その他の実施形態)
(a)環状分断部、導電層同士の間、及び、導電層と軸心との間に充填される絶縁材として、樹脂に代えてセラミック等を用いてもよい。また、導電層の保持が可能であれば、空気層によって絶縁機能を確保してもよい。
(Other embodiments)
(A) Ceramic or the like may be used instead of the resin as the insulating material to be filled in the annular divided portion, between the conductive layers, and between the conductive layer and the axis. The holding of the conductive layer is possible, it may ensure insulation function by air layers.

(b)本発明の回転電機は、上記実施形態に示したブラシ付きDCモータに限らない。例えば、固定子に巻回された多相コイルへの通電を順次切り替えることにより、永久磁石(界磁発生源)が設けられた回転子が固定子の内側を回転するブラシレスモータ等に適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(B) The rotary electric machine of the present invention is not limited to the brushed DC motor shown in the above embodiment. For example, a rotor provided with a permanent magnet (field generation source) is applied to a brushless motor or the like that rotates inside the stator by sequentially switching the energization of a multi-phase coil wound around the stator. May be good.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the invention.

10・・・回転電機、
20・・・ハウジング、
30・・・固定子、 31、32・・・界磁発生源、 33、34・・・ブラシ、
42・・・電機子コイル、 43・・・整流子、
501−504・・・シャフト、
51、52・・・導電層、 54・・・軸心、 55、56・・・導通部、
61、62・・・絶縁層、
71、72・・・環状分断部。
10 ... Rotating machine,
20 ... Housing,
30 ... Stator, 31, 32 ... Field source, 33, 34 ... Brush,
42 ... armature coil, 43 ... commutator,
501-504 ... Shaft,
51, 52 ... conductive layer, 54 ... axis, 55, 56 ... conductive part,
61, 62 ... Insulation layer,
71, 72 ... Circular division.

Claims (5)

回転軸であるシャフト(501−504)と、
前記シャフトに接続された回転子(40)と、
前記回転子と相互作用し、前記回転子に回転力を発生させる固定子(30)と、
前記回転子及び前記固定子を収容し、または、前記回転子を収容しつつ前記固定子として機能するハウジング(20)と、
前記回転子または前記固定子の一方に巻回され、電源から通電される電機子コイル(42)と、
前記固定子または前記回転子の他方に設けられ、前記電機子コイルに界磁を与える界磁発生源(31、32)と、
を備え、
前記シャフトは、
導電性の軸心(54)、前記軸心の径方向外側を囲み、一つ以上の環状分断部(71、72)によって軸方向に分割された一層以上の導電層(51、52)、及び、前記環状分断部に対し一方及び他方の端部側に設けられ、各前記導電層及び前記軸心の間を導通させる二つの導通部(55、56)を有し、
前記シャフトの軸方向における一つ以上の前記環状分断部、並びに、前記シャフトの径方向における前記導電層同士の間、及び、前記導電層と前記軸心との間には、絶縁材(61、62)が充填されている回転電機。
A shaft (501-504), which is a rotating shaft, and
The rotor (40) connected to the shaft and
A stator (30) that interacts with the rotor and generates a rotational force in the rotor,
A housing (20) that accommodates the rotor and the stator, or that accommodates the rotor and functions as the stator.
An armature coil (42) wound around one of the rotor and the stator and energized from a power source, and an armature coil (42).
A field generator (31, 32) provided on the other side of the stator or the rotor and giving a field to the armature coil, and
With
The shaft
A conductive axial center (54), one or more conductive layers (51, 52) that surround the radial outer side of the axial center and are axially divided by one or more annular divisions (71, 72), and the one with respect to the annular segmented portion and provided on the other end side, have a two conduction portions (55, 56) for conduction between each said conductive layer and said axis,
An insulating material (61,) is provided between one or more of the annular dividing portions in the axial direction of the shaft, the conductive layers in the radial direction of the shaft, and between the conductive layer and the axial center. A rotary electric machine filled with 62).
前記シャフトに固定される複数の整流子片を含む整流子(43)と、
前記ハウジングに保持され、前記回転子の回転時に前記整流子に摺接される一対以上のブラシ(33、34)と、
をさらに備え、
前記ブラシと前記整流子との接触により前記電機子コイルに流れる電流の向きが切り替わる請求項に記載の回転電機。
A commutator (43) including a plurality of commutator pieces fixed to the shaft, and a commutator (43).
A pair or more of brushes (33, 34) held in the housing and slidably contacted with the commutator during rotation of the rotor.
With more
The rotary electric machine according to claim 1 , wherein the direction of the current flowing through the armature coil is switched by the contact between the brush and the commutator.
一つ以上の前記環状分断部は、前記シャフトの軸方向において、前記整流子または前記回転子に対応する範囲に位置している請求項に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to claim 2 , wherein one or more of the annular dividing portions are located in a range corresponding to the commutator or the rotor in the axial direction of the shaft. 前記導通部は、各前記導電層及び前記軸心に当接する金属部材で構成されている請求項1〜のいずれか一項に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the conductive portion is composed of each of the conductive layers and a metal member that abuts on the axis. 前記導通部において、各前記導電層及び前記軸心は溶着状態となっている請求項1〜のいずれか一項に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3 , wherein each of the conductive layers and the axial center is in a welded state in the conductive portion.
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