(57)【要約】【課題】ロータのステータに対する回転位置を検出するために用いるセンサを、ギヤハウジングに収容される制御基板に設け、さらなる小型化を実現する。【解決手段】回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内への延出部分に回転軸用磁石３４（第１磁石，第２磁石）を設けるとともに、ギヤハウジング４１内の制御基板６０に回転軸用磁石３４と対向するよう各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃ（第１センサ，第２センサ）を設けた。各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃにより回転軸３３ｂのステータ３２に対する回転位置、つまりロータ３３のステータ３２に対する回転位置を検出するようにし、さらに、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃにより回転軸３３ｂの回転数を検出するようにした。【選択図】図３
2013223317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動駆動するブラシレスワイパモータであって、
コイルが巻装されたステータと、
永久磁石および回転軸を備えたロータと、
前記回転軸の回転を外部に出力する出力軸と、
前記出力軸を回転自在に支持するギヤハウジングと、
前記ギヤハウジング内に設けられる制御基板と、
前記回転軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の前記ステータに対する回転位置を検出するために用いられる第１磁石と、
前記第１磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第１磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第１センサと、
前記回転軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の回転数を検出するために用いられる第２磁石と、
前記第２磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第２磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第２センサと、
前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記出力軸の前記ギヤハウジングに対する回転位置を検出するために用いられる第３磁石と、
前記第３磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第３磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第３センサと、
を有することを特徴とするブラシレスワイパモータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスワイパモータにおいて、前記第１磁石と前記第２磁石とを共通の磁石で形成し、前記第１センサと前記第２センサとを共通のセンサで形成したことを特徴とするブラシレスワイパモータ。
【請求項３】
請求項１または２記載のブラシレスワイパモータにおいて、前記永久磁石および前記第１，第２磁石は、それぞれ前記回転軸の周方向に向けて交互に極性が並ぶよう着磁され、前記永久磁石の極性と前記第１，第２磁石の極性とを、前記回転軸の軸方向に向けて整合させたことを特徴とするブラシレスワイパモータ。
【請求項４】
請求項３記載のブラシレスワイパモータにおいて、前記第１，第２磁石の極数を、前記永久磁石の極数の整数倍に設定したことを特徴とするブラシレスワイパモータ。
【請求項５】
ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動駆動するブラシレスワイパモータであって、
コイルが巻装されたステータと、
永久磁石および回転軸を備えたロータと、
前記回転軸の回転を外部に出力する出力軸と、
前記出力軸を回転自在に支持するギヤハウジングと、
前記ギヤハウジング内に設けられる制御基板と、
前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の前記ステータに対する回転位置を検出するために用いられる第１磁石と、
前記第１磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第１磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第１センサと、
前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の回転数を検出するために用いられる第２磁石と、
前記第２磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第２磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第２センサと、
前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記出力軸の前記ギヤハウジングに対する回転位置を検出するために用いられる第３磁石と、
前記第３磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第３磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第３センサと、
を有することを特徴とするブラシレスワイパモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動駆動するブラシレスワイパモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両には、ウィンドシールドに付着した雨水や埃等を払拭するためのワイパ装置が搭載されている。ワイパ装置は、ウィンドシールド上を揺動運動するワイパ部材と、当該ワイパ部材を揺動運動させるためのワイパモータとを備えている。そして、操作者により車室内に設けられたワイパスイッチをオン操作することでワイパモータは回転駆動され、これによりワイパ部材がウィンドシールド上で往復払拭動作して付着物を払拭するようになっている。
【０００３】
このようなワイパ装置に用いられるワイパモータとしては、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された電動モータ（ワイパモータ）は、アマチュア軸（回転軸）を有するモータ部を備え、アマチュア軸には整流子が一体に設けられている。整流子には一対のブラシが摺接するようになっており、このように特許文献１におけるワイパモータはブラシ付きのワイパモータとなっている。モータ部には減速機構部が接続され、当該減速機構部を形成するギヤケース（ギヤハウジング）の内部には、ウォームおよびウォームホイールよりなる減速機が収容されている。
【０００４】
また、ギヤケースの内部には制御基板が収容され、当該制御基板には、第１磁気センサおよび第２磁気センサが実装されている。そして、第１磁気センサは、アマチュア軸に固定されたリング状マグネットの磁極の変化を検出し、アマチュア軸の回転数を検出するために用いられる。一方、第２磁気センサは、ウォームホイールの回転中心部分に固定されたセンサマグネットの磁極の変化を検出し、出力軸の回転位置を検出するために用いられる。
【０００５】
このようなブラシ付きのワイパモータにおいては、ブラシの温度上昇に伴い、ワイパモータの出力が低下する等の出力制限が掛かることがあり、これはワイパモータの動作を不安定にする原因となる。また、ブラシの整流子に対する摺接音が比較的大きいため、静粛性が要求される高級車等への搭載には防音対策を講じる必要がある。さらには、各ブラシの周辺には、ブラシノイズを除去するための電子部品（コンデンサやチョークコイル等）を配置する必要があるため、ワイパモータの小型化には限界があり、軽自動車等の小型車両への搭載性が低くなる等の問題を生じ得る。
【０００６】
そこで、このような問題を解決すべく、ブラシを備えないブラシレスワイパモータを採用することが考えられる。ブラシを備えないモータ（ブラシレスモータ）としては、例えば、特許文献２に記載された技術が知られている。特許文献２に記載されたブラシレスモータは、所謂インナロータ形のブラシレスモータであり、ハウジングの内周に固定子巻線（コイル）が巻装された固定子（ステータ）を固定し、当該固定子の内側にはメインマグネット（永久磁石）を有する回転子（ロータ）が回転自在に設けられている。また、回転子の回転中心に固定された回転軸には、回転子の固定子に対する回転位置を検出するために用いるサブマグネットが設けられ、当該サブマグネットは、エンドブラケットに固定されたモータキバンの各ホール素子と対向するようになっている。これにより、各ホール素子からの電気信号に基づき固定子巻線への駆動電流を順次切り替えていくことで、回転子が回転駆動されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２５５２０号公報（図１）
【特許文献２】特開平０６−１０５５２１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１に記載されたモータ部（ブラシ付き）に替えて、上述の特許文献２に記載されたブラシレスモータを、単純に採用した場合には、回転軸の軸方向に沿うブラシ部周辺の厚み寸法（特許文献１）と、回転軸の軸方向に沿うサブマグネット周辺の厚み寸法（特許文献２）とが、略同じ厚み寸法のため、ワイパモータのさらなる小型化が困難となる。そこで、ワイパモータをさらに小型化するために、ブラシレスモータの構造およびギヤハウジングに収容される制御基板の構造を根本的に見直す必要が生じていた。
【０００９】
本発明の目的は、ロータのステータに対する回転位置を検出するために用いるセンサを、ギヤハウジングに収容される制御基板に設け、さらなる小型化を実現し得るブラシレスワイパモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のブラシレスワイパモータは、ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動駆動するブラシレスワイパモータであって、コイルが巻装されたステータと、永久磁石および回転軸を備えたロータと、前記回転軸の回転を外部に出力する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支持するギヤハウジングと、前記ギヤハウジング内に設けられる制御基板と、前記回転軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の前記ステータに対する回転位置を検出するために用いられる第１磁石と、前記第１磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第１磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第１センサと、前記回転軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の回転数を検出するために用いられる第２磁石と、前記第２磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第２磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第２センサと、前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記出力軸の前記ギヤハウジングに対する回転位置を検出するために用いられる第３磁石と、前記第３磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第３磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第３センサと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のブラシレスワイパモータは、前記第１磁石と前記第２磁石とを共通の磁石で形成し、前記第１センサと前記第２センサとを共通のセンサで形成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明のブラシレスワイパモータは、前記永久磁石および前記第１，第２磁石は、それぞれ前記回転軸の周方向に向けて交互に極性が並ぶよう着磁され、前記永久磁石の極性と前記第１，第２磁石の極性とを、前記回転軸の軸方向に向けて整合させたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のブラシレスワイパモータは、前記第１，第２磁石の極数を、前記永久磁石の極数の整数倍に設定したことを特徴とする。
【００１４】
本発明のブラシレスワイパモータは、ウィンドシールドに付着した付着物を払拭するワイパ部材を揺動駆動するブラシレスワイパモータであって、コイルが巻装されたステータと、永久磁石および回転軸を備えたロータと、前記回転軸の回転を外部に出力する出力軸と、前記出力軸を回転自在に支持するギヤハウジングと、前記ギヤハウジング内に設けられる制御基板と、前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の前記ステータに対する回転位置を検出するために用いられる第１磁石と、前記第１磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第１磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第１センサと、前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記回転軸の回転数を検出するために用いられる第２磁石と、前記第２磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第２磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第２センサと、前記出力軸の前記ギヤハウジング内への延出部分に一体に設けられ、前記出力軸の前記ギヤハウジングに対する回転位置を検出するために用いられる第３磁石と、前記第３磁石と対向するよう前記制御基板に設けられ、前記第３磁石の相対回転に伴い電気信号を発生する第３センサと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のブラシレスワイパモータによれば、回転軸のギヤハウジング内への延出部分に第１磁石を設けるとともに、ギヤハウジング内の制御基板に第１磁石と対向するよう第１センサを設け、第１センサにより回転軸のステータに対する回転位置、つまりロータのステータに対する回転位置を検出するようにする。これにより、ロータの回転位置を検出する第１センサと、回転軸の回転数を検出する第２センサと、出力軸のギヤハウジングに対する回転位置を検出する第３センサとを、制御基板に集約して設けることができる。したがって、ブラシレスワイパモータのロータ寄りに第１センサを設ける必要が無くなるので、ブラシレスワイパモータの回転軸の軸方向に沿う寸法を短縮してさらなる小型化を実現できる。
【００１６】
本発明のブラシレスワイパモータによれば、第１磁石と第２磁石とを共通の磁石で形成し、第１センサと第２センサとを共通のセンサで形成することもでき、この場合、磁石の個数およびセンサの個数を削減して、ブラシレスワイパモータの低コスト化と軽量化とを実現できる。
【００１７】
本発明のブラシレスワイパモータによれば、永久磁石および第１，第２磁石は、それぞれ回転軸の周方向に向けて交互に極性が並ぶよう着磁され、永久磁石の極性と第１，第２磁石の極性とを、回転軸の軸方向に向けて整合させることもでき、この場合、ロータのステータに対する回転位置の検出と、これに基づくロータの制御とを簡素化することが可能となる。
【００１８】
本発明のブラシレスワイパモータによれば、第１，第２磁石の極数を、永久磁石の極数の整数倍に設定することもでき、この場合、ロータのステータに対する回転位置の検出精度を向上させて、ロータの制御をより精度良く行うことが可能となる。
【００１９】
本発明のブラシレスワイパモータによれば、出力軸のギヤハウジング内への延出部分に第１磁石，第２磁石，第３磁石を設け、これらの第１磁石，第２磁石，第３磁石と対向するよう第１センサ，第２センサ，第３センサを制御基板に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るワイパモータを備えたワイパ装置を示す車両への搭載図である。
【図２】図１のワイパモータを示す外観図である。
【図３】図２のギヤハウジングからギヤカバーを取り外した状態の底面図である。
【図４】ロータおよび回転軸の詳細構造を説明する説明図である。
【図５】（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図，（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図，（ｃ）は回転軸用磁石の変形例を示す断面図である。
【図６】ワイパモータの電気系統を説明するブロック図である。
【図７】各ホールＩＣからの電気信号の出力状態を示すパルス波形図である。
【図８】第２実施の形態に係るワイパモータの図３に対応した底面図である。
【図９】図８のワイパモータの電気系統を説明するブロック図である。
【図１０】各ホールＩＣおよびＭＲセンサからの電気信号の出力状態を示すパルス波形図である。
【図１１】第３実施の形態に係るワイパモータの図３に対応した底面図である。
【図１２】図１１のワイパモータの電気系統を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第１実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るワイパモータを備えたワイパ装置を示す車両への搭載図を、図２は図１のワイパモータを示す外観図を、図３は図２のギヤハウジングからギヤカバーを取り外した状態の底面図を、図４はロータおよび回転軸の詳細構造を説明する説明図を、図５（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図，（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図，（ｃ）は回転軸用磁石の変形例を示す断面図を、図６はワイパモータの電気系統を説明するブロック図をそれぞれ表している。
【００２３】
図１に示すように、自動車等の車両１０にはウィンドシールドとしてのフロントガラス１１が設けられ、当該フロントガラス１１に近接するようにして車両１０にはワイパ装置１２が搭載されている。そして、ワイパ装置１２は、車室内のワイパスイッチ（図示せず）をオン操作することで作動し、これによりフロントガラス１１に付着した付着物を払拭するようになっている。
【００２４】
ワイパ装置１２は、ワイパモータ（ブラシレスワイパモータ）２０と、当該ワイパモータ２０の揺動運動を各ピボット軸１３ａ，１３ｂに伝達する動力伝達機構１４と、基端側が各ピボット軸１３ａ，１３ｂにそれぞれ固定されて、先端側が各ピボット軸１３ａ，１３ｂの揺動運動によりフロントガラス１１上で往復払拭動作する一対のワイパ部材１５ａ，１５ｂとを備えている。各ワイパ部材１５ａ，１５ｂは、それぞれ運転席側および助手席側に対応して設けられ、各ワイパ部材１５ａ，１５ｂは、それぞれワイパアーム１６ａ，１６ｂと、各ワイパアーム１６ａ，１６ｂに装着されたワイパブレード１７ａ，１７ｂとから構成されている。
【００２５】
そして、ワイパモータ２０を回転駆動することで、ワイパモータ２０の揺動運動が動力伝達機構１４を介して各ピボット軸１３ａ，１３ｂに伝達され、これにより各ピボット軸１３ａ，１３ｂが揺動運動するようになる。このようにしてワイパモータ２０の駆動力が各ワイパ部材１５ａ，１５ｂに伝達されて、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂによりフロントガラス１１の各払拭範囲１１ａ，１１ｂ内に付着した付着物が払拭される。
【００２６】
図２，３に示すように、ワイパモータ２０は、モータ部３０と減速機構部４０とを備えている。モータ部３０は、鋼板をプレス加工等することにより有底筒状に形成されたヨーク３１を備え、当該ヨーク３１の内部には、環状に形成されたステータ３２が固定されている。ステータ３２には、図６に示すように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相（３相）のコイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃが、スター結線の巻き方で巻装されている。
【００２７】
図３に示すように、ステータ３２の内側には、所定の隙間（エアギャップ）を介してロータ３３が回転自在に設けられている。ロータ３３は、図４に示すように、複数の鋼板を積層することにより略円柱形状に形成されている。ロータ３３の内部には、図５（ａ）の網掛け部分に示すように、その軸方向に延びるようにして複数の板状の永久磁石３３ａ（本実施の形態においては６極）が埋設されており、各永久磁石３３ａは、ロータ３３の周方向に沿って極性が交互に並ぶよう等間隔（６０°間隔）で設けられている。このように、ワイパモータ２０は、ロータ３３の内部に複数の永久磁石３３ａを埋設したＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）構造のブラシレスモータを採用している。ただし、本発明においては、ＩＰＭ構造のブラシレスモータに限らず、ロータの外周表面に複数の永久磁石を貼り付けたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）構造のブラシレスモータにも適用できる。
【００２８】
ロータ３３の回転中心には、回転軸３３ｂが貫通して固定されている。回転軸３３ｂの基端側（図３中上側）は、ヨーク３１の底部に設けられた軸受（図示せず）によって回転自在に支持され、回転軸３３ｂの先端側（図３中下側）は、減速機構部４０を形成するギヤハウジング４１の内部にまで延在されている。回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内への延在部分、つまり回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内に位置する先端側および略中央部分は、ギヤハウジング４１に設けられた一対の軸受（図示せず）によってそれぞれ回転自在に支持されている。
【００２９】
回転軸３３ｂの先端側には、減速機構５０を形成するウォーム５１が一体に設けられている。また、回転軸３３ｂのウォーム５１とロータ３３との間でウォーム５１寄りの部分には、環状に形成された回転軸用磁石３４が一体に設けられている。回転軸用磁石３４は、回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内への延在部分に設けられ、回転軸３３ｂの周方向に沿うようＮ極とＳ極とが交互に並ぶよう複数の永久磁石３４ａ（図中網掛け部参照）を備えている。各永久磁石３４ａの極数は、図５（ｂ）に示すように、ロータ３３の内部の各永久磁石３３ａと同様に６極となり、回転軸用磁石３４の周方向に沿って互いに等間隔（６０°間隔）で設けられている。ここで、回転軸用磁石３４は、本発明における第１磁石および第２磁石を構成している。つまり、本実施の形態においては、第１磁石と第２磁石とを共通の１つの回転軸用磁石３４で形成するようにしている。
【００３０】
回転軸用磁石３４は、回転軸３３ｂの回転数を検出するために用いられるのに加えて（本発明の第２磁石としての機能）、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置を、回転軸３３ｂを介して検出するために用いられる（本発明の第１磁石としての機能）。したがって、回転軸３３ｂのステータ３２に対する回転位置と、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置とが、その回転方向に向けて同じ位置関係となるよう、図５（ａ），（ｂ）に示すように、各永久磁石３３ａ（ロータ３３側）の極性と、各永久磁石３４ａ（回転軸用磁石３４側）の極性とを、回転軸３３ｂの軸方向に向けて整合させている。つまり、例えば、基準位置Ｃに対して３０°の位置にＳ極の永久磁石３３ａ，３４ａが位置するよう、回転軸用磁石３４を回転軸３３ｂに固定するようにする。このように互いに極性を一致させることで、ロータ３３の回転位置を検出する際に、極性の位相ズレ等を補正するための補正制御が不要となり、ひいてはワイパモータ２０の制御の複雑化を回避できるようにしている。
【００３１】
なお、回転軸用磁石３４の各永久磁石３４ａの極数は、図５（ｂ）に示すように、ロータ３３の各永久磁石３３ａの極数と同じ極数（６極）に設定しなくても良く、例えば、図５（ｃ）に示すように各永久磁石３４ａを１２極（各永久磁石３３ａの２倍の極数）に設定することもできる。要は、ロータ３３の回転に伴う各永久磁石３３ａおよび各永久磁石３４ａの出現タイミングが同期するようにすれば良く、したがって各永久磁石３４ａの極数は、各永久磁石３３ａの極数の整数倍（１倍，２倍，３倍，４倍，・・・）に設定すれば良い。各永久磁石３４ａの極数を各永久磁石３３ａの極数の２倍以上に増やすことで、各永久磁石３４ａの極性の変化を検出するために用いる各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃ（図３参照）からの電気信号（パルス信号）を細分化することができる。これにより、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置の検出精度を向上させ、よりきめ細かなロータ３３の制御が可能となる。
【００３２】
図２，３に示すように、減速機構部４０は、アルミ製のギヤハウジング４１と、ギヤハウジング４１の開口部４１ａ（図３中手前側）を閉塞するプラスチック製のギヤカバー４２とを備えている。ギヤハウジング４１には、図示しない締結部材（固定ネジ等）を介してヨーク３１が固定され、これによりモータ部３０と減速機構部４０とが一体化され、回転軸３３ｂに設けたウォーム５１と回転軸用磁石３４とがギヤハウジング４１内に配置されるようになっている。
【００３３】
ギヤハウジング４１の内部には、ウォームホイール５２（詳細図示せず）が回転自在に設けられている。ウォームホイール５２は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）プラスチック等の樹脂材料により円盤状に形成され、その外周部分にはギヤ歯５２ａ（詳細図示せず）が形成されている。ウォームホイール５２のギヤ歯５２ａには、ウォーム５１が噛み合わされており、ウォームホイール５２はウォーム５１とともに減速機構５０を構成している。
【００３４】
ウォームホイール５２の回転中心には、出力軸５２ｂの基端側が固定されており、出力軸５２ｂはギヤハウジング４１のボス部４１ｂに、軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されている。出力軸５２ｂの先端側はギヤハウジング４１の外部に延ばされており、当該出力軸５２ｂの先端部分には、図１に示すように動力伝達機構１４が固定されている。これにより、回転軸３３ｂの回転数がウォーム５１およびウォームホイール５２（減速機構５０）を介して減速され、この減速されて高トルク化された出力が、出力軸５２ｂを介して動力伝達機構１４に出力されるようになっている。
【００３５】
ウォームホイール５２の回転中心には、図３に示すように、環状の出力軸用磁石５３（第３磁石）が設けられ、当該出力軸用磁石５３は、出力軸５２ｂの基端側の周囲を取り囲むようにして、ウォームホイール５２を介して出力軸５２ｂに一体に固定されている。つまり、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１内への延出部分には、出力軸用磁石５３が一体に設けられることになる。ただし、出力軸用磁石５３は、ウォームホイール５２を貫通する出力軸５２ｂに直接固定することもできる。
【００３６】
出力軸用磁石５３は、その周方向に沿う略２７０°の範囲がＳ極に着磁され、その他の略９０°の範囲がＮ極に着磁されている。ここで、出力軸用磁石５３は、本発明における第３磁石を構成しており、当該出力軸用磁石５３は、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１に対する回転位置を検出するために用いられる。
【００３７】
ギヤハウジング４１の開口部４１ａは、ギヤハウジング４１の内部にウォームホイール５２等の構成部品を収容するために形成され、当該開口部４１ａは、図２に示すようにギヤカバー４２によって閉塞されている。ギヤハウジング４１とギヤカバー４２との間にはシール部材（図示せず）が設けられ、これによりギヤハウジング４１とギヤカバー４２との間から減速機構部４０の内部に雨水等が浸入するのを防止している。ギヤカバー４２の内側には、図２，３に示すように制御基板６０が装着されており、当該制御基板６０には、ギヤカバー４２に設けたコネクタ接続部（図示せず）に接続される車両１０側の外部コネクタ（図示せず）を介して、外部電源６４およびワイパスイッチ６７（図６参照）が電気的に接続されている。
【００３８】
制御基板６０はギヤハウジング４１内に設けられ、図６に示すように、制御基板６０には、インバータ回路６１，制御回路６２，ＰＷＭ信号発生回路６３が実装されている。インバータ回路６１には、車両１０に搭載される車載バッテリ等の外部電源６４が電気的に接続され、さらにＵ相，Ｖ相，Ｗ相よりなる各コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃが電気的に接続されている。インバータ回路６１は、ＦＥＴ等の半導体素子よりなる複数のスイッチング素子を備え、これらのスイッチング素子は、外部電源６４の正極にそれぞれ接続され、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応した３つの正極側スイッチング素子（図示せず）と、外部電源６４の負極にそれぞれ接続され、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に対応した３つの負極側スイッチング素子（図示せず）とから構成されている。
【００３９】
制御回路６２は、インバータ回路６１に電気的に接続され、インバータ回路６１に設けられた各スイッチング素子のオン／オフを制御するようになっている。ここで、制御回路６２は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等（図示せず）を備えた公知のマイクロコンピュータによって構成されている。
【００４０】
ＰＷＭ信号発生回路６３は、インバータ回路６１の各スイッチング素子を断続的にオン／オフ制御するためのデューティ比を決定し、このデューティ比信号を制御回路６２に送出するようになっている。これにより、インバータ回路６１の各スイッチング素子が別個にオンされる割合が調整されて、各コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃに供給される駆動電流の大きさが制御されるようになっている。
【００４１】
制御基板６０には、さらに、３つの回転軸用ホールＩＣ（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）６５ａ，６５ｂ，６５ｃおよび、２つの出力軸用ホールＩＣ（Ａ相，Ｂ相）６６ａ，６６ｂが実装されている。各ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃ，６６ａ，６６ｂは、何れも同じ構成のものを用いており、極性の変化（Ｎ極からＳ極への変化またはＳ極からＮ極への変化）によりスイッチング動作を行い、パルス信号（矩形波信号）を発生するよう構成されている（図７参照）。つまり、各ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃ，６６ａ，６６ｂは、磁石とセットで用いられる非接触型のセンサとなっている。
【００４２】
各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃは、図３に示すように、制御基板６０の回転軸用磁石３４と対向する部位に設けられている。具体的には、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃは、回転軸用磁石３４の外周面（側面）と対向するようそれぞれ等間隔で並んで制御基板６０に設けられている。これにより、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃは、回転軸用磁石３４の回転に伴って、所定の位相差でパルス信号（電気信号）を順次発生するようになっている（図７参照）。
【００４３】
ここで、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃは、本発明における第１センサおよび第２センサを構成している。つまり、本実施の形態においては、第１センサと第２センサとを共通の各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃで形成するようにしている。なお、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置を検出するためには、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃの出力であるＵ相，Ｖ相，Ｗ相を全て使用する（本発明の第１センサとしての機能）。一方、回転軸３３ｂの回転数を検出するためには、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃの出力であるＵ相，Ｖ相，Ｗ相のうちの少なくとも２つ（Ｕ相とＶ相またはＵ相とＷ相またはＶ相とＷ相）を使用する（本発明の第２センサとしての機能）。
【００４４】
各出力軸用ホールＩＣ６６ａ，６６ｂは、図３に示すように、制御基板６０の出力軸用磁石５３と対向する部位に設けられている。具体的には、各出力軸用ホールＩＣ６６ａ，６６ｂは、出力軸用磁石５３の上面（環状面）と対向し、かつ出力軸用磁石５３の周方向に沿って所定間隔（略９０°間隔）となるよう制御基板６０に設けられている。これにより、各出力軸用ホールＩＣ６６ａ，６６ｂは、出力軸用磁石５３の回転に伴って、所定の位相差でパルス信号（電気信号）を順次発生するようになっている（図７参照）。ここで、各出力軸用ホールＩＣ６６ａ，６６ｂは、本発明における第３センサを構成している
図６に示すように、制御回路６２には、車両１０の車室内に設けられたワイパスイッチ６７が電気的に接続されており、当該ワイパスイッチ６７の操作信号は制御回路６２に入力されるようになっている。ここで、ワイパスイッチ６７の操作信号としては、操作者によるワイパスイッチ６７の操作状態により異なり、例えば、高速払拭操作信号（High），低速払拭操作信号（Low），間欠払拭操作信号（Int）等が挙げられる。
【００４５】
次に、以上のように形成したワイパモータ２０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。図７は各ホールＩＣからの電気信号の出力状態を示すパルス波形図を表している。
【００４６】
図７の「Ｕ相パルス」は回転軸用ホールＩＣ６５ａの出力波形を、「Ｖ相パルス」は回転軸用ホールＩＣ６５ｂの出力波形を、「Ｗ相パルス」は回転軸用ホールＩＣ６５ｃの出力波形をそれぞれ表している。また、「Ａ相パルス」は出力軸用ホールＩＣ６６ａの出力波形を、「Ｂ相パルス」は出力軸用ホールＩＣ６６ｂの出力波形をそれぞれ表している。さらに、図７の符号「Ｈ」はホールＩＣがオンにスイッチング動作した状態を、符号「Ｌ」はホールＩＣがオフにスイッチング動作した状態を表している。
【００４７】
操作者によりワイパスイッチ６７が操作されて、ワイパモータ２０が回転駆動されると（0sec）、ステータ３２に巻装された各コイル３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対して、外部電源６４からインバータ回路６１を介して順次駆動電流が供給される。これにより、ロータ３３が所定の回転数で回転して、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂがフロントガラス１１上の下反転位置（停止位置）から上反転位置に向けて払拭動作を開始する（図１参照）。ここで、ロータ３３の回転数、つまり各ワイパブレード１７ａ，１７ｂの払拭速度は、ワイパスイッチ６７からの操作信号（HighまたはLowまたはInt）によって決定される。
【００４８】
ワイパモータ２０が回転駆動されてロータ３３がステータ３２に対して回転すると、当該ロータ３３の回転に伴って、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃからは所定の位相差でかつ比較的短い間隔のパルス信号が順次出力される（0sec〜）。そして、これらのＵ相，Ｖ相，Ｗ相よりなるパルス信号の出現タイミングおよび発生回数は、それぞれ制御回路６２に入力されるとともに記憶される。制御回路６２は、各パルス信号（３つ）に基づいて、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置を検出しつつ、インバータ回路６１に設けた各スイッチング素子のオン／オフを制御し、ワイパモータ２０を回転駆動する。また、制御回路６２は、各パルス信号のうちの２つに基づいて回転軸３３ｂの回転数を検出し、これにより、ワイパスイッチ６７からの操作信号に見合った回転数となるようワイパモータ２０を回転駆動する。
【００４９】
ワイパモータ２０が回転駆動されてウォームホイール５２および出力軸５２ｂが回転すると、当該ウォームホイール５２（出力軸５２ｂ）の回転に伴って、各出力軸用ホールＩＣ６６ａ，６６ｂからは所定の位相差でかつ比較的長い間隔のパルス信号が順次出力される（0sec〜）。そして、これらのＡ相，Ｂ相よりなるパルス信号の出現タイミングおよび発生回数は、それぞれ制御回路６２に入力されるとともに記憶される。制御回路６２は、各パルス信号に基づいて、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１に対する回転位置を検出し、これにより各ワイパブレード１７ａ，１７ｂのフロントガラス１１に対する位置を検出する。そして、制御回路６２は、インバータ回路６１に設けた各スイッチング素子のオン／オフを制御してワイパモータ２０を回転駆動することで、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂをフロントガラス１１上の所定位置で停止させたり反転動作させたりする。
【００５０】
ここで、図７に示すように、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂは、0sec〜2.0secの間でフロントガラス１１上を一往復するようになっている。つまり、0sec〜1.0secの間で各ワイパブレード１７ａ，１７ｂは上反転位置に向けて移動し、その後1.0secの部分でワイパモータ２０が正転駆動から逆転駆動に反転動作され、それ以降は1.0sec〜2.0secの間で各ワイパブレード１７ａ，１７ｂは下反転位置に向けて移動する。したがって、図７の反転位置矢印に示すように、当該部分（1.0secの部分）を境界として、各パルス信号が図中左右側で鏡像対象となっている。
【００５１】
以上詳述したように、第１実施の形態に係るワイパモータ２０によれば、回転軸３３ｂのギヤハウジング４１内への延出部分に回転軸用磁石３４（第１磁石，第２磁石）を設けるとともに、ギヤハウジング４１内の制御基板６０に回転軸用磁石３４と対向するよう各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃ（第１センサ，第２センサ）を設けた。各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃにより回転軸３３ｂのステータ３２に対する回転位置、つまりロータ３３のステータ３２に対する回転位置を検出するようにし、さらに、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃにより回転軸３３ｂの回転数を検出するようにした。
【００５２】
これにより、ロータ３３の回転位置および回転軸３３ｂの回転数を検出する各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃ（兼用）と、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１に対する回転位置を検出する各出力軸用ホールＩＣ６６ａ，６６ｂとを、制御基板６０に集約して設けることができる。したがって、ワイパモータ２０のロータ３３寄りにロータ３３の回転位置を検出するセンサ（本発明で言う第１センサ）を設ける必要が無くなるので、ワイパモータ２０の回転軸３３ｂの軸方向に沿う寸法を短縮してさらなる小型化を実現できる。
【００５３】
また、第１実施の形態に係るワイパモータ２０によれば、ロータ３３の回転位置を検出するための磁石とセンサ（第１磁石／第１センサ），回転軸３３ｂの回転数を検出するための磁石とセンサ（第２磁石／第２センサ）を、各回転軸用ホールＩＣ６５ａ〜６５ｃと回転軸用磁石３４とで共通化して形成したので、磁石の個数およびセンサの個数を削減することができ、ワイパモータ２０の低コスト化と軽量化とを実現できる。
【００５４】
さらに、第１実施の形態に係るワイパモータ２０によれば、ロータ３３の各永久磁石３３ａおよび回転軸用磁石３４の各永久磁石３４ａは、それぞれ回転軸３３ｂの周方向に向けて交互に極性が並ぶよう着磁され、各永久磁石３３ａの極性と各永久磁石３４ａの極性とを、回転軸３３ｂの軸方向に向けて整合したので、ロータ３３のステータ３２に対する回転位置の検出と、これに基づくロータ３３の制御とを簡素化することができる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
図８は第２実施の形態に係るワイパモータの図３に対応した底面図を、図９は図８のワイパモータの電気系統を説明するブロック図を、図１０は各ホールＩＣおよびＭＲセンサからの電気信号の出力状態を示すパルス波形図をそれぞれ表している。
【００５７】
第２実施の形態の形態に係るワイパモータ７０は、第１実施の形態に係るワイパモータ２０に比して、第３磁石の形状と第３センサの種類とが異なっている。
【００５８】
図８に示すように、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１内への延出部分には、ウォームホイール５２を介してタブレット状の出力軸用磁石７１（第３磁石）が設けられ、当該出力軸用磁石７１は、出力軸５２ｂと一体に回転するようになっている。出力軸用磁石７１は、その周方向に沿う略１８０°の範囲がＳ極に着磁され、その他の略１８０°の範囲がＮ極に着磁されている。
【００５９】
制御基板６０の出力軸用磁石７１との対向部位には、磁気抵抗素子よりなるＭＲセンサ（第３センサ）７２が設けられている。ＭＲセンサ７２は、図９に示すように制御回路６２に電気的に接続されており、ＭＲセンサ７２からの電気信号である出力電圧は、制御回路６２に入力されるようになっている。ＭＲセンサ７２は、当該ＭＲセンサ７２と対向する出力軸用磁石７１の回転に伴う磁束の向きの変化により抵抗値が変化し、これにより図１０に示すように出力電圧（0〜500mV）が略リニアに変化するようになっている。具体的には、各ワイパブレード１７ａ，１７ｂの反転位置である1.0secの時点で出力電圧が最大値となるよう、ＭＲセンサ７２は設定されている。これにより、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１に対する回転位置（絶対位置）を検出できるようにしている。
【００６０】
以上のように形成した第２実施の形態に係るワイパモータ７０においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第２実施の形態においては、出力軸用磁石７１をタブレット状として、第１実施の形態の出力軸用磁石５３に比してより小型軽量化を図っている。また、１つのＭＲセンサ７２により第３センサを構成できるので、制御基板６０上において、ＭＲセンサ７２を含む電子部品の実装を簡素化することができる。さらに、ＭＲセンサ７２は、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１に対する絶対位置を検出するので、制御回路６２において位置検出のための演算処理を省略することができる。
【００６１】
次に、本発明の第３実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１１は第３実施の形態に係るワイパモータの図３に対応した底面図を、図１２は図１１のワイパモータの電気系統を説明するブロック図をそれぞれ表している。
【００６３】
第３実施の形態の形態に係るワイパモータ８０は、第１実施の形態に係るワイパモータ２０に比して、本発明における第１磁石，第２磁石，第３磁石を共通化して一の磁石で形成するとともに、本発明における第１センサ，第２センサ，第３センサを共通化して一のセンサで形成した点が異なっている。
【００６４】
図１１に示すように、出力軸５２ｂのギヤハウジング４１内への延出部分には、ウォームホイール５２を介してタブレット状の出力軸用磁石８１（第１磁石，第２磁石，第３磁石）が設けられ、当該出力軸用磁石８１は、出力軸５２ｂと一体に回転するようになっている。出力軸用磁石８１は、その周方向に沿う略１８０°の範囲がＳ極に着磁され、その他の略１８０°の範囲がＮ極に着磁されている。
【００６５】
制御基板６０の出力軸用磁石８１との対向部位には、出力軸５２ｂの回転に伴って、擬似的に得られるＵ相，Ｖ相，Ｗ相に相当するパルス信号（３種）と、上述した第２実施の形態に係るＭＲセンサ７２（図８参照）と同様の電気信号とを出力し得る磁気式のロータリエンコーダ８２（第１センサ，第２センサ，第３センサ）が設けられている。ロータリエンコーダ８２は、図１２に示すように制御回路６２に電気的に接続されており、ロータリエンコーダ８２からの電気信号であるパルス信号および出力電圧は、制御回路６２に入力されるようになっている。
【００６６】
ここで、ロータリエンコーダ８２からの電気信号は、図１０と同様の電気信号となっている。また、第３実施の形態に係るワイパモータ８０においては、回転軸３３ｂの回転状態（回転数や回転位置）を、第１実施の形態や第２実施の形態のように直接検知することはしないが、ウォームホイール５２の回転により擬似的に得られるＵ相，Ｖ相，Ｗ相に相当するパルス信号（３種）から、制御回路６２によって回転軸３３ｂの回転状態を推定するようにしている。
【００６７】
以上のように形成した第３実施の形態に係るワイパモータ８０においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第３実施の形態においては、一の出力軸用磁石８１および一のロータリエンコーダ８２のみを備えるので、ワイパモータ８０のさらなる小型軽量化が可能となる。また、ワイパモータ８０の制御ロジックをより簡素化することが可能となる。
【００６８】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本発明における第１磁石，第２磁石，第３磁石は、上記各実施の形態のように共通化せずに別体としても良い。また、本発明における第１センサ，第２センサ，第３センサについても、上記各実施の形態のように共通化せずに別体としても良い。さらに、ワイパ装置１２は、フロントガラス１１に限らずリヤガラス（図示せず）を払拭するものであっても良い。また、ワイパ装置１２は、図１に示すように出力軸５２ｂに動力伝達機構１４を介してワイパアーム１６ａ，１６ｂが連結されているが、出力軸に直接ワイパアームが連結されている構造であっても良い。さらに、図１に示すワイパ装置１２は、２本のワイパアーム１６ａ，１６ｂを単独のワイパモータ２０により駆動する構成であるが、２本のワイパアームを、それぞれ個別のワイパモータにより駆動する構成であっても良い。また、ステータ３２に巻装されるコイルの数や、ロータ３３に埋設される永久磁石の数は、任意に変更可能である。さらに、ステータ３２の内側にロータ３３を回転自在に配置したインナロータ形のブラシレスモータに限らず、ステータの外側にロータを配置したアウタロータ形のブラシレスモータにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０    車両
１１    フロントガラス（ウィンドシールド）
１１ａ，１１ｂ    払拭範囲
１２    ワイパ装置
１３ａ，１３ｂ    ピボット軸
１４    動力伝達機構
１５ａ，１５ｂ    ワイパ部材
１６ａ，１６ｂ    ワイパアーム
１７ａ，１７ｂ    ワイパブレード
２０    ワイパモータ（ブラシレスワイパモータ）
３０    モータ部
３１    ヨーク
３２    ステータ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ    コイル
３３    ロータ
３３ａ    永久磁石
３３ｂ    回転軸
３４    回転軸用磁石（第１磁石，第２磁石）
３４ａ    永久磁石
４０    減速機構部
４１    ギヤハウジング
４１ａ    開口部
４１ｂ    ボス部
４２    ギヤカバー
５０    減速機構
５１    ウォーム
５２    ウォームホイール
５２ａ    ギヤ歯
５２ｂ    出力軸
５３    出力軸用磁石（第３磁石）
６０    制御基板
６１    インバータ回路
６２    制御回路
６３    ＰＷＭ信号発生回路
６４    外部電源
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ    回転軸用ホールＩＣ（第１センサ，第２センサ）
６６ａ，６６ｂ    出力軸用ホールＩＣ（第３センサ）
６７    ワイパスイッチ
７０    ワイパモータ
７１    出力軸用磁石
７２    ＭＲセンサ
８０    ワイパモータ
８１    出力軸用磁石（第１磁石，第２磁石，第３磁石）
８２    ロータリエンコーダ（第１センサ，第２センサ，第３センサ）
【図１】
2013223317.tif 000003
【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】
2013223317.tif 000008
【図７】
2013223317.tif 000009
【図８】
2013223317.tif 000010
【図９】
2013223317.tif 000011
【図１０】
2013223317.tif 000012
【図１１】
2013223317.tif 000013
【図１２】
2013223317.tif 000014