(57)【要約】【課題】既存の電気回路を用いてブラシの摩耗を検出することのできる回転電機のブラシ異常検出装置を提供する。【解決手段】ブラシ５ａが摩耗していくと、ブラシ５ａに固定された移動接点７ａはスリップリング４ａに近づいていき、やがて移動接点７ａはスリップリング４ａに接触する。この状態でスイッチ１０及びスイッチング素子Ｓ４をオンにすると、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、移動接点７ａ、スリップリング４ａ、ブラシ５ａ、出力端Ｐｕ、スイッチング素子Ｓ４を順次流れるようになる。すると、この電流を電流計１１が検出し、その検出値がＥＣＵ１３に伝送される。ＥＣＵ１３は、電流計１１が電流を検出したことに基づいて、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定し、警報装置１４を作動させる。【選択図】図１
2014079109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のブラシ異常検出装置であって、
前記回転電機の回転軸とともに回転するように設けられた少なくとも１つのスリップリングと、
該スリップリングに接するように設けられた少なくとも１つのブラシと、
該ブラシを介して前記回転電機に給電するバッテリと、
該バッテリと前記ブラシとの間に設けられ、複数のスイッチング素子を有するインバータと、
前記複数のスイッチング素子のいずれかを流れる電流を検出する少なくとも１つの電流計と、
前記ブラシの摩耗状態に基づいて、前記バッテリと、前記電流計で電流を検出できる前記スイッチング素子とを前記ブラシを介して電気的に接続する摩耗検知用接点と、
前記バッテリと前記摩耗検知用接点との間に設けられたスイッチと、
異常判定手段と
を備え、
該異常判定手段は、前記スイッチと、前記電流計で電流を検出できる前記スイッチング素子とをオンさせたときに、前記電流計が電流を検出した場合に前記ブラシの摩耗を検出する、回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項２】
前記摩耗検知用接点は、
固定接点と、
前記ブラシに固定されると共に前記ブラシの摩耗に伴い前記固定接点に向かって移動する移動接点と
を備える、請求項１に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項３】
前記固定接点は前記スリップリングである、請求項２に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項４】
前記ブラシを、
前記スイッチと電気的に接続された第１の部分と、
前記スリップリングと接する第２の部分と
に分離するように、前記ブラシに絶縁体が設けられ、
前記移動接点は前記第１の部分であり、前記ブラシが摩耗すると前記スリップリングによって前記絶縁体が破壊されて前記第１の部分が前記スリップリングに接触する、請求項３に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項５】
前記摩耗検知用接点は、
前記ブラシに固定された固定接点と、
前記ブラシの摩耗に伴い前記固定接点に向かって移動する移動接点と
を備え、
前記ブラシには、その表面に対して窪んだ切り欠き部が設けられ、
前記移動接点は、弾性部材によって前記表面に押し付けられた当接部材に固定され、
前記ブラシが摩耗して前記当接部材が前記切り欠き部に入り込むことによって、前記移動接点が前記固定接点に接触する、請求項１に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項６】
前記ブラシを複数備え、
前記スイッチと前記インバータとの間で、各ブラシの前記摩耗検知用接点が並列に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項７】
回転電機のブラシ異常検出装置であって、
前記回転電機の回転軸とともに回転するように設けられた少なくとも１つのスリップリングと、
該スリップリングに接するように設けられた少なくとも１つのブラシと、
電源と電流計とを含む異常判定用回路と、
該異常判定用回路に設けられ、前記ブラシの摩耗状態に基づいて接続される摩耗検知用接点と、
異常判定手段と
を備え、
前記摩耗検知用接点は、
固定接点と、
前記ブラシの摩耗に伴い前記固定接点に向かって移動する移動接点と
を備え、
前記ブラシには、その表面に対して窪んだ切り欠き部が設けられ、
前記移動接点は、弾性部材によって前記表面に押し付けられた当接部材に固定され、
前記異常判定手段は、前記ブラシが摩耗して前記当接部材が前記切り欠き部に入り込むことによって前記移動接点が前記固定接点に接触することで前記電流計が電流を検出した場合に前記ブラシの摩耗を検出する、回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項８】
前記ブラシを複数備え、
１つの前記異常判定用回路において、各ブラシの前記摩耗検知用接点が並列に設けられている、請求項７に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項９】
回転電機のブラシ異常検出装置であって、
前記回転電機の回転軸とともに回転するように設けられた少なくとも１つのスリップリングと、
該スリップリングに接するように設けられた少なくとも１つのブラシと、
該ブラシに固定された光ファイバーと、
該光ファイバーに光を入射させる発光部と、
前記光ファイバーを伝わった光を受光する受光部と、
異常判定手段と
を備え、
該異常判定手段は、前記ブラシが摩耗して前記スリップリングによって前記光ファイバーが破壊されることにより、前記光ファイバーを伝わる光を前記受光部が検出しなくなった場合に前記ブラシの摩耗を検出する、回転電機のブラシ異常検出装置。
【請求項１０】
前記ブラシを複数備え、
各ブラシに固定された光ファイバーは直列に接続されている、請求項９に記載の回転電機のブラシ異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機のブラシ異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転電機は一般的に、ケーシングに固定されたステータと、ステータに対して相対回転可能なロータと、ロータに電力を供給するブラシ装置とを有している。ブラシ装置は、回転軸の外周に設けられたスリップリングにブラシを押し付けるように構成されている。ブラシはブラシホルダに固定されているのに対しスリップリングは回転軸とともに回転するので、回転電機の稼働中、ブラシとスリップリングとは擦れ合うこととなる。ブラシは一般的にカーボン製であり、スリップリングは金属であるので、両者が擦れ合うことによりブラシが摩耗する。
【０００３】
ブラシが摩耗して摩耗限界に達するとブラシが導通しなくなってしまうため、適切なタイミングでブラシの摩耗を検出することが重要である。ブラシの摩耗を検出して警報を発するようにしたモータが特許文献１に記載されている。このモータでは、メインブラシよりも長さの短い第２ブラシを電気的に絶縁して一体的に設けるとともに、メインブラシが摩耗することによって第２ブラシがモータのコミュテータに接触したときにメインブラシが摩耗したと判定して警報を発するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６９４６０号公報
【発明の概要】
【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のモータでは、メインブラシの摩耗を検出して警報を発するための摩耗検出回路を別途設けなくてはならないといった問題点があった。また、摩耗検出回路を設けた場合には振動や電磁ノイズの影響を受けることがあった。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、既存の電気回路を用いてブラシの摩耗を検出することのできる回転電機のブラシ異常検出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】
この発明に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、回転電機の回転軸とともに回転するように設けられた少なくとも１つのスリップリングと、スリップリングに接するように設けられた少なくとも１つのブラシと、ブラシを介して回転電機に給電するバッテリと、バッテリとブラシとの間に設けられ、複数のスイッチング素子を有するインバータと、複数のスイッチング素子のいずれかを流れる電流を検出する少なくとも１つの電流計と、ブラシの摩耗状態に基づいて、バッテリと、電流計で電流を検出できるスイッチング素子とをブラシを介して電気的に接続する摩耗検知用接点と、バッテリと摩耗検知用接点との間に設けられたスイッチと、異常判定手段とを備え、異常判定手段は、スイッチと、電流計で電流を検出できるスイッチング素子とをオンさせたときに、電流計が電流を検出した場合にブラシの摩耗を検出する。
摩耗検知用接点は、固定接点と、ブラシに固定されると共にブラシの摩耗に伴いブラシと一緒に固定接点に向かって移動する移動接点とを備えてもよい。
固定接点はスリップリングであってもよい。
ブラシを、スイッチと電気的に接続された第１の部分と、スリップリングと接する第２の部分とに分離するように、ブラシに絶縁体が設けられ、移動接点は第１の部分であり、ブラシが摩耗するとスリップリングによって絶縁体が破壊されて第１の部分がスリップリングに接触してもよい。
摩耗検知用接点は、ブラシに固定された固定接点と、ブラシの摩耗に伴い固定接点に向かって移動する移動接点とを備え、ブラシには、その表面に対して窪んだ切り欠き部が設けられ、移動接点は、弾性部材によって表面に押し付けられた当接部材に固定され、ブラシが摩耗して当接部材が切り欠き部に入り込むことによって、移動接点が固定接点に接触してもよい。
ブラシを複数備え、スイッチとインバータとの間で、各ブラシの摩耗検知用接点を並列に設けてもよい。
【０００８】
また、この発明に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、回転電機の回転軸とともに回転するように設けられた少なくとも１つのスリップリングと、スリップリングに接するように設けられた少なくとも１つのブラシと、電源と電流計とを含む異常判定用回路と、異常判定用回路に設けられ、ブラシの摩耗状態に基づいて接続される摩耗検知用接点と、異常判定手段とを備え、摩耗検知用接点は、固定接点と、ブラシの摩耗に伴い固定接点に向かって移動する移動接点とを備え、ブラシには、その表面に対して窪んだ切り欠き部が設けられ、移動接点は、弾性部材によって表面に押し付けられた当接部材に固定され、異常判定手段は、ブラシが摩耗して当接部材が切り欠き部に入り込むことによって移動接点が固定接点に接触することで電流計が電流を検出した場合にブラシの摩耗を検出する。特許文献１に記載のモータでは、メインブラシが摩耗することによって第２ブラシがモータのコミュテータに近づくが、メインブラシの摩耗が限界に達していない場合でも、モータのシャフトの振動により第２ブラシがコミュテータに接触してしまい、誤ってブラシが摩耗したと検出してしまうという問題点があるが、この発明では、振動が原因で当接部材が切り欠き部に入り込むことはないので、誤ってブラシの摩耗を検出してしまうことを防止できる。
ブラシを複数備え、１つの異常判定用回路において、各ブラシの摩耗検知用接点を並列に設けてもよい。
【０００９】
さらに、この発明に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、回転電機の回転軸とともに回転するように設けられた少なくとも１つのスリップリングと、スリップリングに接するように設けられた少なくとも１つのブラシと、ブラシに固定された光ファイバーと、光ファイバーに光を入射させる発光部と、光ファイバーを伝わった光を受光する受光部と、異常判定手段とを備え、異常判定手段は、ブラシが摩耗してスリップリングによって光ファイバーが破壊されることにより、光ファイバーを伝わる光を受光部が検出しなくなった場合にブラシの摩耗を検出する。特許文献１に記載のモータでは、メインブラシの摩耗を検出して警報を発するための摩耗検出回路を別途設けているので、既存の電気回路の電磁ノイズの影響を受けるおそれがあるが、この発明によれば、ブラシの摩耗の検出に電気回路を用いないので、既存の電気回路の電磁ノイズの影響を排除することができる。
ブラシを複数備え、各ブラシに固定された光ファイバーは直列に接続されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、インバータに設けられた複数のスイッチング素子のいずれかを流れる電流を検出する電流計が電流を検出した場合にブラシの摩耗を検出することにより、既存の電気回路及び電流計を用いてブラシの摩耗を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図である。
【図２】実施の形態１に係る回転電機のブラシ異常検出装置におけるブラシ装置の変形例の概略図である。
【図３】実施の形態１に係る回転電機の内部の電気回路の一部を表す図である。
【図４】実施の形態２に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図である。
【図５】実施の形態３に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図である。
【図６】実施の形態４に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図である。
【図７】実施の形態５に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図である。
【図８】実施の形態６に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る回転電機のブラシ異常検出装置の概略図を示す。回転電機であるモータ１の回転軸２には、３つの極３ａ，３ｂ，３ｃからなるブラシ装置３が設けられている。極３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ、回転軸２に固定され回転軸２とともに回転可能な円環状のスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃと、スリップリング４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれに接触するように設けられたブラシ５ａ，５ｂ，５ｃとを有している。ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃにはそれぞれ、絶縁体６ａ，６ｂ，６ｃを介して移動接点７ａ，７ｂ，７ｃが固定されている。後述するように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗することにより、移動接点７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃに向かって移動し、やがて両者は接触するので、スリップリング４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれ、移動接点７ａ，７ｂ，７ｃに対する固定接点を構成し、移動接点７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれとスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれとは、摩耗検知用接点を構成する。
【００１３】
ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃはそれぞれ、インバータ８を介してバッテリ９に電気的に接続されている。インバータ８は、直列に接続された一対のスイッチング素子を三相分有しており、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がｕ相に相当し、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ５がｖ相に相当し、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ６がｗ相に相当する。ｕ相、ｖ相、ｗ相それぞれの出力端Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗはそれぞれ、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃと電気的に接続されている。出力端Ｐｕとブラシ５ａとの間には電流計１１が設けられ、出力端Ｐｗとブラシ５ｃとの間には電流計１２が設けられている。
【００１４】
バッテリ９は、導線１６を介してスイッチ１０と電気的に接続されている。スイッチ１０には導線１５の一端が接続され、導線１５の他端側は３つの導線１５ａ，１５ｂ，１５ｃに分岐し、これらが移動接点７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれに接続されている。すなわち、スイッチ１０は、バッテリ９と摩耗検知用接点との間に設けられている。この形態により、移動接点７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれとスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれとからなる各摩耗検知用接点は、スイッチ１０とインバータ８との間で並列に設けられている。
【００１５】
インバータ８と、バッテリ９と、スイッチ１０と、電流計１１，１２とはそれぞれ、制御装置であるＥＣＵ１３に電気的に接続されている。ＥＣＵ１３にはさらに、後述する動作によってブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの少なくともいずれかが摩耗したことを検知したときに、それを知らせるブザーやランプ等の警報装置１４が電気的に接続されている。ここで、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの少なくともいずれかが摩耗したか否かを判定する異常判定手段を構成する。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態１に係る回転電機のブラシ異常検出装置の動作について説明する。
バッテリ９からインバータ８へ給電が開始されてモータ１が起動されることをＥＣＵ１３が検知したら、ＥＣＵ１３は、スイッチ１０及びスイッチング素子Ｓ４をオンにする。ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれも摩耗してない場合には、移動接点７ａ，７ｂ，７ｃのいずれもスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃに接触していないので、スイッチ１０がオンとなっても移動接点７ａ，７ｂ，７ｃとスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃとの間で電流が流れず、電流計１１は電流を検知しない。この場合には、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれも摩耗してないと判定する。
【００１７】
これに対し、例えばブラシ５ａが摩耗していくと、スリップリング４ａからブラシ５ａの上面までの距離、すなわちブラシ５ａの高さが小さくなるので、ブラシ５ａに固定された移動接点７ａはスリップリング４ａに近づいていき、やがて移動接点７ａはスリップリング４ａに接触する。この状態でスイッチ１０及びスイッチング素子Ｓ４をオンにすると、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、移動接点７ａ、スリップリング４ａ、ブラシ５ａ、出力端Ｐｕ、スイッチング素子Ｓ４を順次流れるようになる。すると、この電流を電流計１１が検出し、その検出値がＥＣＵ１３に伝送される。ＥＣＵ１３は、電流計１１が電流を検出したことに基づいて、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定し、警報装置１４を作動させる。ここではブラシ５ａが摩耗したことを想定して説明しているが、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの各摩耗検知用接点は、スイッチ１０とインバータ８との間で並列に設けられているので、ＥＣＵ１３はブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれが摩耗したかを特定することはできず、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定することになる。続いて、ＥＣＵ１３は警報装置１４を作動させ、これにより、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したことを知らせる。ＥＣＵ１３によるブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗の判定が終了したら、速やかにＥＣＵ１３は、スイッチ１０をオフにし、バッテリ９からインバータ８を介して各ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃに電流が給電されてモータ１が起動する。尚、ブラシ５ｂ，５ｃが摩耗したときも同様の動作によって摩耗が判定される。
【００１８】
このように、インバータ８に設けられたスイッチング素子Ｓ４を流れる電流を検出する電流計１１が電流を検出した場合にブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出する。尚、電流計１１はインバータ８に既設されたものであり、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗したときに電流が流れる電気回路もインバータ８に既設されたものであるため、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出するための電流計及び電気回路を別途設けることが不要となる。従って、既存の電気回路を用いてブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出することができる。
【００１９】
実施の形態１では、スイッチング素子Ｓ４をオンにしたが、スイッチング素子Ｓ６をオンにしてもよい。この場合には、ブラシ５ａが摩耗して移動接点７ａがスリップリング４ａに接触すると、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、移動接点７ａ、スリップリング４ａ、ブラシ５ａ、出力端Ｐｗ、スイッチング素子Ｓ６を順次流れるようになり、この電流を電流計１２が検出する。すなわち、流れる電流を電流計で検出できるスイッチング素子をオンにすればよい。尚、電流計１１と同様に、電流計１２もインバータ８に既設されたものであるので、この場合でも、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出するための電流計及び電気回路を別途設けることが不要となる。また、出力端Ｐｖとブラシ５ｂとの間には電流計が設けられていないが、これは、電流計１１，１２による検出値に基づいてブラシ５ｂへの電流値が推測可能である。このため、２つの電流計を設ける個所は、出力端Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗのそれぞれとブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれとの間のいずれでもよい。また、出力端Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗのそれぞれとブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれとの間のいずれにも電流計を設けて３つの電流計としてもよい。
【００２０】
実施の形態１では、回転軸２に３つのスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃを設けると共にこれらに接するようにブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが設けられていたが、この形態に限定するものではない。図２に示されるように、回転軸２に１つのスリップリング４を設けると共にこれに接するようにブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが設けられた形態でもよい。図２においても、移動接点７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれとスリップリング４とからなる各摩耗検知用接点は、スイッチ１０とインバータ８（図１参照）との間で並列に設けられているので、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定されることになる。
【００２１】
実施の形態１において、図１及び２のいずれの形態も、各摩耗検知用接点は、スイッチ１０とインバータ８との間で並列に設けられていたが、この形態に限定するものではない。バッテリ９と移動接点７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれとを別々に電気的に接続し、それぞれにスイッチを設けて、それぞれのスイッチを順番にオンすることで、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのどれが摩耗したかを検知できるようにしてもよい。
【００２２】
実施の形態１では、モータ１の起動時に、スイッチ１０及びスイッチング素子Ｓ４をオンにした場合に、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、移動接点７ａ、スリップリング４ａ、ブラシ５ａ、出力端Ｐｕ、スイッチング素子Ｓ４を順次流れ、この電流を電流計１１が検出することにより、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出していたが、この形態に限定するものではない。モータ１の起動時に、スイッチ１０及びスイッチング素子Ｓ６をオンにしてもよい。この場合には、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、移動接点７ａ、スリップリング４ａを順次流れた後、モータ１の回転子１７内のコイルを流れ（図３参照）、さらにその後、スリップリング４ｃ、ブラシ５ｃ、出力端Ｐｗ、スイッチング素子Ｓ６を順次流れ、この電流を電流計１２が検出することにより、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出してもよい。いずれの場合でも、移動接点７ａがスリップリング４ａに接触することにより、バッテリ９と、スイッチング素子Ｓ４またはＳ６のいずれかとが、ブラシ５ａまたは５ｃを介して電気的に接続されることになる。
【００２３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る回転電機のブラシ異常検出装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、実施の形態１に対して、摩耗検知用接点の形態を変更したものである。
【００２４】
図４に示されるように、ブラシ５ａの内部には、薄い板状の絶縁体２０が設けられ、絶縁体２０は、ブラシ５ａを第１の部分２１及び第２の部分２２に分離している。第１の部分２１には、導線１５ａの端部１５ａ１が接続され、第２の部分２２は、スリップリング４ａに接している。絶縁体２０により、導線１５ａの端部１５ａ１とスリップリング４ａとは、電気的に絶縁されている。尚、図４には示されていないが、ブラシ５ｂ及び５ｃ（図１参照）もブラシ５ａと同様の形態を有している。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２５】
ブラシ５ａの第２の部分２２がスリップリング４ａに接しているので、第２の部分２２がスリップリング４ａとの擦れ合いで削れていくことにより、ブラシ５ａが摩耗していく。第２の部分２２が削れていくことに伴い、第１の部分２１及び絶縁体２０が徐々にスリップリング４ａに近づいていく。やがて、絶縁体２０がスリップリング４ａと接触するようになり、絶縁体２０とスリップリング４ａとが擦れ合って、絶縁体２０が破壊される。すると、第１の部分２１がスリップリング４ａに接触するようになる。この状態で、実施の形態１と同様の動作を行うと、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、第１の部分２１、スリップリング４ａ、第２の部分２２、出力端Ｐｕ、スイッチング素子Ｓ４（図１参照）を順次流れるようになるので、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定する。ブラシ５ｂ，５ｃが摩耗したときも同様の動作によって摩耗が判定される。尚、ブラシ５ａの摩耗により絶縁体２０が破壊されて第１の部分２１とスリップリング４ａとが接触するようになり、その結果、バッテリ９からの電流が上述のように流れるようになるので、第１の部分２１が移動接点を構成すると共にスリップリング４ａが固定接点を構成し、これらが摩耗検知用接点を構成する。
【００２６】
このように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃを、スイッチ１０と電気的に接続された第１の部分２１と、スリップリング４ａ，４ｂ，４ｃと接する第２の部分２２とに分離するように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃに絶縁体２０を設け、第１の部分２１とスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃとから摩耗検知用接点を構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る回転電機のブラシ異常検出装置について説明する。
この発明の実施の形態３に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、実施の形態１に対して、摩耗検知用接点の形態を変更したものである。
図５に示されるように、導電性材料からなる支持棒３６がブラシ５ａの上面５ａ１に設けられ、その先端に設けられた移動接点３７が上面５ａ１の外側に位置している。支持棒３６を介して、移動接点３７とブラシ５ａとが電気的に接続されている。移動接点３７の鉛直方向下方に向かって移動接点３７と所定距離だけ離れた位置に、固定接点３８が設けられている。固定接点３８は、スイッチ１０と電気的に接続されている。尚、図５には示されていないが、ブラシ５ｂ及び５ｃ（図１参照）もブラシ５ａと同様の形態を有している。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２８】
ブラシ５ａとスリップリング４ａとの擦れ合いによってブラシ５ａが摩耗しブラシ５ａの高さが小さくなるに伴い、移動接点３７は鉛直方向下方に向かって、すなわち固定接点３８に向かって徐々に移動し、やがて、移動接点３７と固定接点３８とが接触するようになる。この状態で、実施の形態１と同様の動作を行うと、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、固定接点３８、移動接点３７、ブラシ５ａ、出力端Ｐｕ、スイッチング素子Ｓ４（図１参照）を順次流れるようになるので、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定する。ブラシ５ｂ，５ｃが摩耗したときも同様の動作によって摩耗が判定される。
【００２９】
このように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの上面に設けられた導電性材料からなる支持棒３６の先端に当該上面の外側に位置するように設けられた移動接点３７と、移動接点３７の鉛直方向下方に向かって移動接点３７と所定距離だけ離れて設けられた固定接点３８とから摩耗検知用接点を構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
実施の形態３では、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの上面に支持棒３６を設けていたが、この形態に限定するものではない。移動接点３７の鉛直方向下方に向かって移動接点３７と所定距離だけ離れて固定接点３８を設けた形態であれば、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれに設けてもよい。例えば、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの側面に支持棒３６を設けてもよい。
【００３１】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る回転電機のブラシ異常検出装置について説明する。
この発明の実施の形態４に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、実施の形態１に対して、摩耗検知用接点の形態を変更したものである。
図６（ａ）に示されるように、ブラシ５ａの表面、例えば側面５ａ２に、側面５ａ２に対して窪んだ切り欠き部４０が形成されている。切り欠き部４０が形成された側面５ａ２に、弾性部材であるばね４１によって当接部材４２が当接されている。ブラシ５ａが摩耗する前には、当接部材４２は、切り欠き部４０に対して鉛直方向下方の位置に当接されている。ブラシ５ａには、導電性材料からなる支持棒４９が設けられ、支持棒４９の先端に固定接点４８が設けられている。支持棒４９を介して、固定接点４８とブラシ５ａとが電気的に接続されている。当接部材４２には、導線４５を介してスイッチ１０と電気的に接続された導電性材料からなる支持棒４６が固定されている。支持棒４６には移動接点４７が設けられ、移動接点４７は、固定接点４８に対して切り欠き部４０とは水平方向反対側に所定距離だけ離れて位置している。尚、図６（ａ）には示されていないが、ブラシ５ｂ及び５ｃ（図１参照）もブラシ５ａと同様の形態を有している。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００３２】
ブラシ５ａとスリップリング４ａとの擦れ合いによってブラシ５ａが摩耗しブラシ５ａの高さが小さくなるに伴い、切り欠き部４０が鉛直方向下方にずれていく。これに伴い、当接部材４２が側面５ａ２上をスライドし、やがて、図６（ｂ）に示されるように、当接部材４２が切り欠き部４０に入り込む。すると、当接部材４２と共に、当接部材４２に固定された支持棒４６と、支持棒４６に設けられた移動接点４７とが固定接点４８に向かって移動し、これにより、移動接点４７が固定接点４８に接触するようになる。この状態で、実施の形態１と同様の動作を行うと、バッテリ９からの電流が、スイッチ１０、移動接点４７、固定接点４８、ブラシ５ａ、出力端Ｐｕ、スイッチング素子Ｓ４（図１参照）を順次流れるようになるので、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定する。ブラシ５ｂ，５ｃが摩耗したときも同様の動作によって摩耗が判定される。
【００３３】
このように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの表面に対して窪んだ切り欠き部４０を設け、ばね４１によってブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの表面に押し付けられた当接部材４２に移動接点４７を設け、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗して当接部材４２が切り欠き部４０に入り込むことによって、移動接点４７が固定接点４８に接触するように摩耗検知用接点を構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態１及び３のように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗に伴い移動接点が固定接点に向かって徐々に近づく形態では、移動接点と固定接点との距離が短くなると、回転軸２の振動により瞬間的に両者が接触してしまい、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗の誤検出のおそれがあったが、実施の形態４では、当接部材４２が切り欠き部４０に入り込むことによって、移動接点４７が固定接点４８に向かって移動して両者が接触するので、回転軸２の振動の影響を受けにくくなり、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗の検出精度を向上することができる。
【００３４】
実施の形態４では、移動接点４７がスイッチ１０と電気的に接続されると共に固定接点４８がブラシ５ａ，５ｂ，５ｃと電気的に接続されていたが、この形態に限定するものではない。移動接点４７がブラシ５ａ，５ｂ，５ｃと電気的に接続されると共に固定接点４８がスイッチ１０と電気的に接続されてもよい。
【００３５】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る回転電機のブラシ異常検出装置について説明する。
この発明の実施の形態５に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、実施の形態４に対して、インバータ８に既設された電流計１１，１２を使用しないでブラシの摩耗を検出するようにしたものである。
図７に示されるように、ブラシ５ａの表面、例えば側面５ａ２に、側面５ａ２に対して窪んだ切り欠き部４０が形成されている。切り欠き部４０が形成された側面５ａ２に、弾性部材であるばね４１によって当接部材４２が当接されている。ブラシ５ａが摩耗する前には、当接部材４２は、切り欠き部４０に対して鉛直方向下方の位置に当接されている。ブラシ５ａには、絶縁性材料からなる支持棒５９が設けられ、支持棒５９の先端に固定接点４８が設けられている。当接部材４２には、導線４５を介してスイッチ１０と電気的に接続された導電性材料からなる支持棒４６が固定されている。支持棒４６には移動接点４７が設けられ、移動接点４７は、固定接点４８に対して切り欠き部４０とは水平方向反対側に所定距離だけ離れて位置している。尚、ブラシ５ｂ及び５ｃもブラシ５ａと同様の形態を有している。
【００３６】
ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃそれぞれの移動接点４７及び固定接点４８からなる各摩耗検知用接点が並列に配置された異常判定用回路５０が設けられている。異常判定用回路５０には、電源５１と、電流計５２とが設けられている。尚、電源５１としてバッテリ９（図６参照）を用いてもよく、バッテリ９とは別の電源を用いてもよい。電流計５２はＥＣＵ１３と電気的に接続されており、ＥＣＵ１３にはさらに、警報装置１４が電気的に接続されている。
【００３７】
ブラシ５ａとスリップリング４ａとの擦れ合いによってブラシ５ａが摩耗しブラシ５ａの高さが小さくなると、実施の形態４と同様の動作で当接部材４２が切り欠き部４０に入り込み、これによって、移動接点４７が固定接点４８に接触するようになる。すると、異常判定用回路５０に電流が流れるようになる。この電流を電流計５２が検出して、その検出値がＥＣＵ１３に伝送されることにより、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定し、警報装置１４を作動させる。ブラシ５ｂ，５ｃが摩耗したときも同様の動作によって摩耗が判定される。
【００３８】
このように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの表面に対して窪んだ切り欠き部４０を設け、ばね４１によってブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの表面に押し付けられた当接部材４２に移動接点４７を設け、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗して当接部材４２が切り欠き部４０に入り込むことによって、移動接点４７が固定接点４８に接触するように摩耗検知用接点を構成し、各摩耗検知用接点を並列に配置した異常判定用回路５０に流れる電流を、異常判定用回路５０に設けた電流計５２によって検出することにより、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出することができる。この実施の形態５においても、実施の形態４と同様に、回転軸２の振動の影響を受けにくいため、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗の検出精度を向上することができる。
【００３９】
実施の形態５では、１つの異常判定用回路５０に、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃそれぞれの摩耗検知用接点が並列に配置されていたが、この形態に限定するものではない。各ブラシの各摩耗検知用接点を１つ含む異常判定用回路を３つ設けてもよい。この場合には、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれが摩耗したかを特定することができる。
【００４０】
実施の形態５において、電源５１としてバッテリ９を用いる場合には、異常判定用回路５０にスイッチを設けることが好ましい。スイッチがない場合、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗して移動接点４７と固定接点４８とが接触すると、異常判定用回路５０に電流が流れ続けてしまい、モータ１への給電に支障がでる可能性がある。これに対し、異常判定用回路５０を流れるスイッチを設けておけば、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を確認する一瞬だけ、スイッチをオンにすればよいので、モータ１への給電についての支障を最小限に抑えることができる。
【００４１】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６に係る回転電機のブラシ異常検出装置について説明する。
この発明の実施の形態６に係る回転電機のブラシ異常検出装置は、ブラシに設けた光ファイバーを光が通るか否かによってブラシの摩耗を検出するようにしたものである。
図８に示されるように、回転軸２には、３つのスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃが設けられ、スリップリング４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれに接するようにブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている。ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部に、光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃが設けられている。光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、この順序で直列に接続されている。光ファイバー６０ａの端部には、光を発する発光部６１が設けられ、光ファイバー６０ｃの端部には、光ファイバー６０ｃを伝わる光を受光する受光部６２が設けられている。発光部６１及び受光部６２はそれぞれＥＣＵ１３と電気的に接続されており、ＥＣＵ１３にはさらに、警報装置１４が電気的に接続されている。
【００４２】
ブラシ５ａとスリップリング４ａとの擦れ合いによってブラシ５ａが摩耗しブラシ５ａの高さが小さくなると、ブラシ５ａの内部に設けられた光ファイバー６０ａが徐々にスリップリング４ａに近づいていく。やがて、光ファイバー６０ａがスリップリング４ａと接触するようになり、光ファイバー６０ａとスリップリング４ａとが擦れ合って、光ファイバー６０ａが破壊される。光ファイバー６０ａが破壊される前には、発光部６１から発せられた光は光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃを順次伝わり、その光を受光部６２が受光し、受光部６２が受光したことを表す信号がＥＣＵ１３に伝送される。この場合には、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれも摩耗していないと判定する。一方、上述のようにして光ファイバー６０ａが破壊されると、発光部６１から発せられた光は受光部６２まで到達しないので、受光部６２が光を受光しなかったことを表す信号がＥＣＵ１３に伝送されて、ＥＣＵ１３は、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが摩耗したと判定し、警報装置１４を作動させる。ブラシ５ｂ，５ｃが摩耗したときも同様の動作によって摩耗が判定される。
【００４３】
このように、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃに光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃを固定し、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗してスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃによって光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃが破壊されることにより、光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃを伝わる光を受光部６２が検出しなくなった場合にブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗を検出するので、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗の検出に電気回路を用いず、既存の電気回路の電磁ノイズの影響を排除することができる。その結果、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの摩耗の検出精度を向上することができる。
【００４４】
実施の形態６では、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの内部に光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃを固定していたが、この形態に限定するものではない。ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃの側面に固定しても、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃが摩耗して光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃとスリップリング４ａ，４ｂ，４ｃとが擦れ合って光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃが破壊されるようであればよい。
【００４５】
実施の形態６では、光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃが直列に接続されていたが、この形態に限定するものではない。光ファイバー６０ａ，６０ｂ，６０ｃのそれぞれの一端に発光部６１を設けると共に他端に受光部６２を設けてもよい。この場合には、ブラシ５ａ，５ｂ，５ｃのいずれが摩耗したかを特定することができる。
【００４６】
実施の形態１〜６では、三相交流モータを用いていたが、これに限定するものではない。単相交流モータでもよい。また、ブラシの数も３個に限定するものではなく、１個や２個の場合でも、４個以上の場合でもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  モータ（回転電機）、２  回転軸、４，４ａ，４ｂ，４ｃ  スリップリング（固定接点，摩耗検知用接点）、５ａ，５ｂ，５ｃ  ブラシ、５ａ２  （ブラシ５ａの）側面（表面）、７ａ，７ｂ，７ｃ，３７，４７  移動接点（摩耗検知用接点）、８  インバータ、９  バッテリ、１０  スイッチ、１１，１２  電流計、１３  ＥＣＵ（異常判定手段）、２１  （ブラシの）第１の部分（移動接点，摩耗検知用接点）、３８，４８  固定接点（摩耗検知用接点）、４０  切り欠き部、４１  ばね（弾性部材）、４２  当接部材、５０  異常判定用回路、５１  電源、５２  電流計、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ  光ファイバー、６１  発光部、６２  受光部、Ｓ１〜Ｓ６  スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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