(57)【要約】【課題】  シンプルな構造で安価にＤＣモータの回転を制御することのできるＤＣモータ装置およびこれを備えた窓開閉装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明のＤＣモータ装置は、ＤＣモータ１と、ＤＣモータ１の正逆回転を切り換えるためのＨブリッジ回路２と、Ｈブリッジ回路２を介してＤＣモータ１への電流供給を行う電源部３と、Ｈブリッジ回路２の制御を行う制御部（マイクロプロセッサ４）とを具備し、制御部は、ＤＣモータ１の電極端子１５間における周期的に変動する電位差を検知するとともに、ＤＣモータ１が正回転しているときにＤＣモータ１の電極端子１５間における電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、ＤＣモータ１を停止または逆回転させるようにＨブリッジ回路２を制御するようになっている。【選択図】  図１
2010110084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータと、該ＤＣモータの正逆回転を切り換えるためのＨブリッジ回路と、該Ｈブリッジ回路を介して前記ＤＣモータへ電流供給を行う電源部と、前記Ｈブリッジ回路の制御を行う制御部とを具備し、該制御部は、前記ＤＣモータの電極端子間における周期的に変動する電位差を検知するとともに、前記ＤＣモータが正回転しているときに前記ＤＣモータの電極端子間における前記電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、前記ＤＣモータを停止または逆回転させるように前記Ｈブリッジ回路を制御することを特徴とするＤＣモータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＤＣモータ装置と、前記ＤＣモータの正逆回転により開閉する窓部材とを具備することを特徴とする窓開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーウィンドウや電動サンルーフ等の自動開閉動作を制御するためのＤＣモータ装置およびこれを備えた窓開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣモータは、電極間に電圧を印加して直流電流を供給するだけでモータを回転させることができ、印加電圧の制御によってモータの回転数が制御できるため、複雑な制御を必要としない機構に広く利用されている。例えば、自動車のパワーウィンドウの自動開閉機構として、ＤＣモータを含むＤＣモータ装置が自動車のドアに設置されている。
【０００３】
自動車のパワーウインドウの自動開閉機構に用いるＤＣモータ装置は、ドアに取り付けられたスイッチの操作により入力される操作信号を基にしてＤＣモータの正回転および逆回転のいずれかを選択制御するとともに、ウインドウガラスの全開時または全閉時にＤＣモータの回転を停止させる機能を備えている。さらに、パワーウインドウの自動開閉動作中に首や手が挟まれる等の場合にもＤＣモータの回転を停止させる機能を備えている。
【０００４】
このような機能を備えたパワーウィンドウの制御装置として、モータの動作に対応して繰り返しパルスを発生するパルス発生器を備え、パルスの周期を測定するものが提案されている（特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特許第３９１７８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のパワーウィンドウの制御装置は、モータの回転軸に取り付けられたギアの山を利用するか、またはホールＩＣとセンサ用マグネットを用いてモータの回転に基づく磁界の反転を検出するパルス発生器を備えるものであることから、コスト上昇につながってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シンプルな構造で安価にＤＣモータの回転を制御することのできるＤＣモータ装置およびこれを備えた窓開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ＤＣモータと、該ＤＣモータの正逆回転を切り換えるためのＨブリッジ回路と、該Ｈブリッジ回路を介して前記ＤＣモータへ電流供給を行う電源部と、前記Ｈブリッジ回路の制御を行う制御部とを具備し、該制御部は、前記ＤＣモータの電極端子間における周期的に変動する電位差を検知するとともに、前記ＤＣモータが正回転しているときに前記ＤＣモータの電極端子間における前記電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、前記ＤＣモータを停止または逆回転させるように前記Ｈブリッジ回路を制御することを特徴とするＤＣモータ装置である。
【０００８】
また本発明は、前記のＤＣモータ装置と、前記ＤＣモータの正逆回転により開閉する窓部材とを具備することを特徴とする窓開閉装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＤＣモータ装置によれば、ＤＣモータの電極端子間における周期的に変動する電位差を検知するとともに、ＤＣモータが正回転しているときにＤＣモータの電極端子間における電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、ＤＣモータを停止または逆回転させるようにＨブリッジ回路を制御することで、安価でシンプルな構造にもかかわらず、ＤＣモータの回転を制御することができる。
【００１０】
また本発明の窓開閉装置によれば、上記のＤＣモータ装置と、ＤＣモータの正逆回転により開閉する窓部材とを具備することから、窓に首や手が挟み込まれるのを防止する安価な窓開閉装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を図面に基いて説明する。
【００１２】
図１は本発明のＤＣモータ装置の概略説明図であり、図２は図１に示すＤＣモータの内部構造の説明図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明のＤＣモータ装置は、ＤＣモータ１と、ＤＣモータ１の正逆回転を切り換えるためのＨブリッジ回路２と、Ｈブリッジ回路２を介してＤＣモータ１へ電流供給を行う電源部３と、Ｈブリッジ回路２の制御を行うマイクロプロセッサ４（制御部）とを具備し、制御部は、ＤＣモータ１の電極端子１５間における周期的に変動する電位差を検知するとともに、ＤＣモータ１が正回転しているときにＤＣモータ１の電極端子１５間における電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、ＤＣモータ１を停止または逆回転させるようにＨブリッジ回路２を制御するようになっている。
【００１４】
ＤＣモータ１は、断面がほぼ円形のステーター１１と、ステーター１１の内壁に周方向に所定の間隔をおいて複数設けられた永久磁石１２と、ステーター１１の内部に正逆回転自在に設けられたローター１３と、ローター１３を構成する整流子１３１に接触するブラシ１４と、電極端子１５とを含んでいる。
【００１５】
ステーター１１は、永久磁石１２およびローター１３を内部に収容する筐体である。
【００１６】
永久磁石１２は、図２においてはステーター１１の内壁に１８０度の間隔をおいて２個設けられており、一方がＮ極永久磁石で他方がＳ極永久磁石となっている。
【００１７】
ローター１３は、回転軸１３２から半径方向に突出したきのこ状の突出部１３３が１２０度の間隔をおいて３個設けられ、それぞれの突出部１３３にはコイル１３４が巻かれているとともに、回転軸１３２には１２０度の間隔をおいて３個設けられた絶縁部１３５によって仕切られた整流子１３１が配置されている。そして、それぞれの突出部１３３に巻かれたコイル１３４と整流子１３１とが電気的に接続されており、それぞれの突出部１３３が電磁石を形成するようになっている。図２では、３個の突出部１３３のうちの２個がＮ極を形成し、残りがＳ極を形成している。
【００１８】
ブラシ１４は、ＤＣモータ１の電極端子１５によって保持されていて、整流子１３１と接触するように配置されている。
【００１９】
このような構成により、電極端子１５に直流電流が供給されると、永久磁石１２と電磁石となる突出部１３３との間に引力または斥力が発生して、ローター１３が回転するようになっている。
【００２０】
ここで、ＤＣモータ１のコイル１３４に電流が供給されると、電流によって磁界が発生するとともに、永久磁石１２と突出部１３３とが近づいたり離れたりすることが繰り返され、これによって周期的に誘導起電力が生じる。したがって、図３に示すように、ＤＣモータ１の電極端子１５間において、電位差が周期的に変動する。
【００２１】
ＤＣモータ１の電極端子１５には、ＤＣモータ１の正逆回転を切り換えるためのＨブリッジ回路２が電気的に接続されている。
【００２２】
Ｈブリッジ回路２は、４つの電界効果トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから構成されるスイッチング素子であり、マイクロプロセッサ４から供給される選択制御信号により、これら電界効果トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのオン／オフを選択制御するものである。具体的には、電界効果トランジスタ２ａ、２ｃのそれぞれのゲート電圧を論理ハイレベルにするとともに電界効果トランジスタ２ｂ、２ｄのそれぞれのゲート電圧を論理ローレベルにした場合には、図１においてＤＣモータ１を左から右へ通過する電流が供給されるようになる。また、電界効果トランジスタ２ｂ、２ｄのそれぞれのゲート電圧を論理ハイレベルにするとともに電界効果トランジスタ２ａ、２ｃのそれぞれのゲート電圧を論理ローレベルにした場合には、図１においてＤＣモータ１を右から左へ通過する電流が供給されるようになる。また、電界効果トランジスタ２ａ、２ｂのゲート電圧を同じにするとともに、電界効果トランジスタ２ｃ、２ｄのゲート電圧を同じにした場合には、ＤＣモータ１に電流が供給されないようになる。
【００２３】
電源部３はＨブリッジ回路２を介してＤＣモータ１への電流供給を行うものであり、上述のように電界効果トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのオン／オフ選択制御によって、電源部３から所望の経路をたどってＤＣモータ１に電流が供給される。なお、７はグランドであり、電源部３との関係でプラスとマイナスの両極を形成している。
【００２４】
マイクロプロセッサ４（制御部）は、ＤＣモータ１の電極端子１５間における周期的に変動する電位差を検知し、ＤＣモータ１が正回転しているときにＤＣモータ１の電極端子１５間における電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、Ｈブリッジ回路２の電界効果トランジスタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのオン／オフを選択制御する選択制御信号を送るようになっているものである。すなわち、図３に示すようにＤＣモータ１が正回転しているときに、図４に示すようにＤＣモータ１の電極端子１５間における電位差の変動の周期が変化したことを検知すると、ＤＣモータ１を停止または逆回転させるようにＨブリッジ回路２を制御するものである。なお、マイクロプロセッサ４は、上記の制御以外の機能もそなえているものである。
【００２５】
ここで、ＤＣモータ１が正回転しているときにＤＣモータ１の電極端子１５間における電位差の変動の周期が変化するとは、ＤＣモータ１に過剰な負荷がかかってローター１３の回転数が減少した場合である。例えば、ＤＣモータ装置がパワーウィンドウなどの窓開閉装置の一部として用いられ、窓の自動開閉中に首や手などの挟み込みがあった場合である。
【００２６】
本発明のＤＣモータ装置においては、電位差や電流の数値を検知しているのではなく、電位差の周期（周波数）の変化を検知しているものであるため、外付けの抵抗などを設ける必要はなく、安価でシンプルな構造にもかかわらず、ＤＣモータ１の回転を制御することができる。
【００２７】
なお、ＤＣモータ１の電極端子１５とマイクロプロセッサ４との間の電位差の変動の周期に関する情報が送られる経路には、図１に示すように差動増幅回路５が設けられているのが好ましい。
【００２８】
さらに、ＤＣモータ１の電極端子１５とマイクロプロセッサ４との間には、ブラシの摩擦やコイルの切り替わり等によるチャタリングのノイズを取り除くために、図１に示すようにローパスフィルタ６が設けられているのが好ましい。例えば、増幅された信号をモータ回転数（３，０００ｒｐｍＭＡＸ）から１６５Ｈｚ以上の周波数信号をローパスフィルタで遮断するようにする。これにより、ＤＣモータ１の回転によって本来生じる周期以上の周波数成分は取り除かれる。
【００２９】
その他、ＤＣモータ１の電極端子１５とマイクロプロセッサ４との間およびＨブリッジ回路２とマイクロプロセッサ４との間にデカップリング素子が搭載されているときには、マイクロプロセッサ４に侵入する電磁ノイズを少なくすることができ、マイクロプロセッサの動作が安定する。
【００３０】
また本発明は、上述のＤＣモータ装置と、ＤＣモータの正逆回転により開閉する窓部材とを具備する窓開閉装置であり（図示しない）、ＤＣモータの動力がギアおよびイコライザアームにより伝達されて、窓が開閉するようになっているものである。例えば、スイッチを離した状態でも、窓が自動的に上方への移動または下方への移動をし続ける機構の窓開閉装置に適しており、窓に首や手が挟み込まれるのを防止する安価な窓開閉装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のＤＣモータ装置の概略説明図である。
【図２】図１に示すＤＣモータの内部構造の説明図である。
【図３】ＤＣモータの電極端子間において、電位差が周期的に変動する状態示す説明図である。
【図４】ＤＣモータの電極端子間における電位差の変動の周期が変化した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・ＤＣモータ
１１・・・ステーター
１２・・・永久磁石
１３・・・ローター
１３１・・・整流子
１３２・・・回転軸
１３３・・・突出部
１３４・・・コイル
１３５・・・絶縁部
１４・・・ブラシ
１５・・・入出力電極
２・・・Ｈブリッジ回路
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ・・・電界効果トランジスタ
３・・・電源部
４・・・マイクロプロセッサ
５・・・差動増幅回路
６・・・ローパスフィルタ
７・・・グランド
【図１】
2010110084.tif 000003
【図２】
2010110084.tif 000004
【図３】
2010110084.tif 000005
【図４】
2010110084.tif 000006