(57)【要約】【課題】部品点数や、部品加工を増やすことなく、モータハウジングの内部に堆積したブラシ摩耗粉による絶縁抵抗の低下を防止できるモータを提供することを目的とする。【解決手段】ロータ１８に摺接して磨耗粉４０を発生可能であるとともに電源１２からの電力をコイル１４へ供給する対の電極１３と、を有するモータ１０と、モータ１０の回転駆動を入力信号に応じて正転又は逆転させる通常の制御を行う制御装置５０と、対の電極１３間の電圧Ｖｍを検出する電圧検出部３０と、電圧検出部３０が検出した電圧Ｖｍに基づき、異常兆候ありの状態を判定する判定部５０と、判定部５０が、異常兆候ありと判定した場合には、モータ１０の回転駆動を通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御を行う磨耗粉拡散部５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを備えてモータハウジング内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに摺接して磨耗粉を発生可能であるとともに電源からの電力を前記コイルへ供給する対の電極と、を有するモータと、
前記モータの回転駆動を入力信号に応じて正転又は逆転させる通常の制御を行う制御装置と、
前記対の電極間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電圧に基づき、異常兆候ありの状態を判定する判定部と、
前記判定部が、前記異常兆候ありと判定した場合には、前記モータの回転駆動を前記通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御を行う磨耗粉拡散部と、を備えるモータ。
【請求項２】
前記ロータと前記電極とが摺接する摺接部が、前記モータハウジング内の下方部位に配設され、前記摺接部よりも下方の前記モータハウジングに形成され、前記磨耗粉を前記モータハウジングから排出する排出口をさらに備える請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータには、ブラシモータ、ブラシレスモータ、ステッピングモータ等がある。ブラシモータは、コイルを備えてモータハウジング内に回転可能に配設されたロータに、ロータと摺接する摺接部を介して電源からの電力が前記コイルへ供給される。ブラシモータは、モータの駆動に伴って、整流子とブラシとが摺接する摺接部からブラシの摩耗粉が発生することとなる。この摩耗粉は導電性を有するため、モータハウジング内に堆積すると、摩耗粉を介して、ブラシとモータハウジングとの間で絶縁抵抗が低下し、ショート（短絡）が発生する虞が生じる。従来、磨耗粉による絶縁抵抗の低下を防止するために、ロータシャフトとともに回転し、磨耗粉がモータハウジングの内壁に付着することを防止する磨耗粉付着防止手段（隔離シート、除去ブラシ、送風ファン）を設けたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また、回転子内を周方向に捩れて形成した空気通路の吹き出し口がブラシに対面して、磨耗粉の吹き飛ばしを良好にしたものが知られている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３-３３３８０６号公報
【特許文献２】特開平８-２１４４８１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に記載された技術では、磨耗粉付着防止手段として、隔離シート、又は除去ブラシ、あるいは送風ファンを設ける必要があり、部品点数が増加する。
【０００６】
また、特許文献２に記載された技術では、回転子内に周方向に捩れた空気通路を設けなければならず、特別に部品加工が必要となる。
【０００７】
本発明は、こうした事情に鑑み案出されたものであり、部品点数や、部品加工を増やすことなく、モータハウジングの内部に堆積した摩耗粉による絶縁抵抗の低下を防止できるモータ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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係るモータは、コイルを備えてモータハウジング内に回転可能に配設されたロータと、前記ロータに摺接して磨耗粉を発生可能であるとともに電源からの電力を前記コイルへ供給する対の電極と、を有するモータと、前記モータの回転駆動を入力信号に応じて正転又は逆転させる通常の制御を行う制御装置と、前記対の電極間の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出した電圧に基づき、異常兆候ありの状態を判定する判定部と、前記判定部が、前記異常兆候ありと判定した場合には、前記モータの回転駆動を前記通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御を行う磨耗粉拡散部と、を備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
これによれば、異常兆候ありと判定された場合には、磨耗粉拡散部により、モータの回転駆動は、通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御が行われて、モータには、通常の制御とは異なる挙動である振動が発生する。この振動が、ロータと電極とが摺接している部分を介して、電極へ伝えられる。その結果、電極とロータとが摺接することにより生じ、絶縁抵抗を低下させる様にモータハウジングの内部に密度を増す様に堆積する磨耗粉が、この振動にて、振り払われる。従って、ブラシモータの絶縁抵抗の低下の防止を、部品点数や、部品加工を増やすことなく達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態におけるモータを概念的に示す模式図である。
【図２】図１に示すモータの縦断面図である。
【図３】図１に示すモータ端子間電圧検出部の電圧特性図である。
【図４】図１に示す制御装置で実行されるフローチャートである。
【図５】モータの通常の制御における正転の場合の電流波形を示す図である。
【図６】モータの通常の制御におけるにおける逆転の場合の電流波形を示す図である。
【図７】磨耗粉拡散部による磨耗粉拡散制御における電流波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態におけるブラシモータ１０（モータに相当する）を図１に基づいて説明する。ブラシモータ１０は、具体的には、車両用としては、自動制御式マニュアルトランスミッションのシフトセレクタ駆動装置、ウインドレギュレータ、パワーシート、電動パワステアリング装置、エアコンブロア、ワイパー装置等の動力源に用いられている。ブラシモータ１０は、制御装置５０に送信された入力信号１１に基づいて、制御装置５０が、バッテリー１２（電源に相当する）からの電力を一対のブラシ１３（電極に相当する）を介して、ブラシモータ１０のコイル１４（図２示）へ給電することにより、ブラシモータ１０は回転する。ブラシモータ１０の回転方向（正転、逆転）の切替えは、一対のブラシ１３の極性の切替えにて行うことができる。
【００１２】
図２に示す如く、ブラシモータ１０は、金属製ケース１５（モータハウジングに相当する）とカバー１６にて形成したケーシング１７の内部には、ロータ１８が設けられる。金属製ケース１５は、アース（接地）されている。ロータ１８は、軸受１９、２０にて回転自在に支持されている。ロータ１８は、コイル１４が巻き回されている。ロータ１８の軸方向の金属ケース１５側には、整流子２１が固定されており、整流子２１は、ロータ１８とともに回転する。整流子２１とコイル１４とは、電気的に接続されている。
【００１３】
カバー１６には、コイル１４の外周面と対向するように磁石からなるステータ２２が、固定されている。金属製ケース１５の内部には、ブラシホルダ２３が設けられ、ブラシホルダ２３は、一対のブラシ１３の複数組を、周方向に沿って所定の間隔を隔てて配置する。各ブラシ１３は、整流子２１の外周面に当接するように、バネ（図示略）により整流子２１の軸心、即ちロータ１８の軸心に向けて付勢されている。ブラシ１３は、黒鉛を主成分とした材質にて形成されている。
【００１４】
図１に示すモータ端子間電圧検出部３０（電圧検出部に相当する）は、ブラシモータ１０におけるモータ端子間即ち一対のブラシ１３間の電圧Ｖｍを検出する。検出結果の電圧Ｖｍは、制御装置５０に送信される。制御装置５０は、図３に示す如く、この電圧Ｖｍに基づいて、ブラシモータ１０の状態を判別する。
【００１５】
図３に示す如く、モータ端子間即ち一対のブラシ１３間の電圧Ｖｍは、ブラシモータ１０の状態に応じて変化する。電圧Ｖｍは、モータ端子間即ち一対のブラシ１３間が、オープン（断線）した場合は、バッテリー１２の電圧即ち電源電圧へと正常時よりも上昇し、又、ショート（短絡）した場合は、ゼロ電位となり、正常時よりも下降する。ブラシモータ１０の状態は、電圧Ｖｍの値に基づいて、ブラシモータ１０が正常の状態である領域Ａ（正常）と、ブラシモータ１０がショート（短絡）した状態である領域Ｃ（ショート）と、領域Ａ（正常）と領域Ｃとの中間であるモータ１０がショートの兆候あり（異常兆候ありに相当する）の状態である領域Ｂ（ショートの兆候あり）と、ブラシモータ１０がオープン（断線）した状態である領域Ｅ（オープン）、領域Ａ（正常）と領域Ｅ（オープン）の中間であるモータ１０がオープンの兆候ありの状態である領域Ｄ（オープンの兆候あり）と、５つの領域Ａ〜Ｅの状態に判別され、ブラシモータ１０の異常を検知できる。なお、ショートは、電気的に接続される短絡の意味で用いる。
【００１６】
ブラシモータ１０は、例えば、自動制御式マニュアルトランスミッションのシフトセレクタ駆動装置の動力源として用いられる場合、図２に示す如く、ケーシング１７の金属製ケース１５を下側にし、カバー１６側を上方に向けて傾斜して設けられる。金属製ケース１５の底部には、ロータ１８の一端側で、金属製ケース１５の外部へと延在した連結部１８ａには、自動制御式マニュアルトランスミッションのシフトセレクタ装置のシフトセレクト軸（図示略）が連結される。ブラシモータ１０は、回転トルクによってシフトセレクト軸をその軸まわりに回転させたり（シフトレバーにシフト動作を行わせたり）、回転トルクによってシフトセレクト軸を軸方向に移動させたり（シフトレバーにセレクト動作を行わせたり）する。
【００１７】
ブラシモータ１０のロータ１８の回転に伴い、ブラシ１３と整流子２１とが摺接する摺接部２４は、図２に示す如く、金属ケース１５内の下方部位に配設される。摺接部２４よりも下方の金属ケース１５に、磨耗粉４０を金属ケース１５から排出する排出口１５ａが形成される。摺接部２４よりも下方の金属ケース１５に設けられた排出口１５ａは、ブラシ１３と整流子２１との摺接により生じて金属製ケース１５の内部に堆積した磨耗粉４０を、金属製ケース１５の外方へ排出する。
【００１８】
次に、ブラシモータ１０の通常の制御における作動について説明する。入力信号１１に基づき、制御装置５０は、バッテリー１２から各組の一対のブラシ１３に通電すると、ブラシ１３から整流子２１を介して、ロータ１８のコイル１４に電流が流れる。これにより、ブラシモータ１０は回転する。通常の制御では、図５に示す如くブラシモータ１０を正転させる場合、あるいは図６に示す如く逆転させる場合でも、通電時間は、所定時間ｔａ、例えば５秒間である。この通電時間は、正転と逆転とも厳密に同一である必要はないが、略同様な通電時間となるのが、一般的である。
【００１９】
ブラシモータ１０のロータ１８の回転に伴い、ブラシ１３が、整流子２１の外周面を摺接することにより、導電性を有する磨耗粉４０が発生する。この磨耗粉４０は、ブラシ１３と整流子１９との摺接部周囲から、ブラシ１３，１３間、ブラシ１３と金属製ケース１５との内面間と、それら各間における磨耗粉４０の密度を増す様に即ち絶縁抵抗を低下させる様に金属製ケース１５の内部に堆積する。その結果、磨耗粉４０によりブラシモータ１０の絶縁抵抗が低下してショートし易い状態となり即ちショートの兆候がありの状態が生ずる様になるため、モータ端子間電圧Ｖｍは、図３に示す如く、領域Ａ（正常）と領域Ｂ（ショートの兆候あり）との境界である閾値Ｖｂよりも低下し閾値Ｖｃよりは低くない領域Ｂ（ショート兆候あり）に相当する値へと領域Ａ（正常）から変化する。
【００２０】
制御装置５０（判定部）は、モータ端子間電圧Ｖｍに基づいて、領域Ｂであるショート兆候ありの状態を判定する。制御装置５０（判定部）が、ショート兆候ありの状態を判定した場合には、制御装置５０（磨耗粉拡散部）は、通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御が行われる。その結果、ブラシモータ１０には、通常の制御とは異なる挙動である振動が発生する。この振動が、ロータ１８とブラシ１３とが摺接している部分を介して、ブラシ１３へ伝えられる。その結果、ブラシ１３とロータ１８とが摺接することにより生じ、絶縁抵抗を低下させる様に密度を増して金属製ケース１５の内部であるブラシ１３，１３間やブラシ１３と金属製ケース１５との内面間に堆積する磨耗粉が、この振動にて、振り払われる。
【００２１】
制御装置５０（磨耗粉拡散部）が行う通常の制御とは異なる正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御は、例えば、図７に示す如く、一対のブラシ１３に、正方向と逆方向の電流を設定時間ｔ１（ｔ１＜ｔａ）の期間内に、正方向の電流の１回当たり通電時間ｔｂ（ｔｂ＜ｔａ）と逆方向の１回当たり通電時間ｔｂを複数回繰り返して通電する。通電時間ｔｂは、例えば５０ミリ秒間である。これにより、ブラシモータ１０は、正転及び逆転を繰り返す。なお、図７には、正方向の電流の１回当たり通電時間と逆方向の１回当たり通電時間とは、ともに同一の時間ｔｂであることを示しているが、必ずしも、同一であることを限定されるものではない。また、正方向と逆方向の通電の順序は、何れを先とするかは、限定されるものではない。
【００２２】
制御装置５０（磨耗粉拡散部）が行う通常の制御とは異なる正転及び逆転の繰り返しをすることにより磨耗粉を拡散させる（振り払う）磨耗粉拡散制御により、ブラシモータ１０は、設定時間ｔ１の期間内に正転及び逆転を複数回繰り返すことにより、ロータ１８に通常の制御とは異なる挙動である振動が発生する。この振動が、ロータ１８とブラシ１３とが摺接している部分を介して、ブラシ１３へ伝えられる。その結果、ブラシ１３とロータ１８とが摺接することにより生じ、ブラシ１３、１３間、ブラシ１３と金属製ケース１５との内面間における絶縁抵抗を低下させる様に密度を増して金属製ケース１５との内部に堆積する磨耗粉が、この振動にて、振り払われる。振り払われた磨耗粉４０は、金属製ケース１５の内部から、排出口１５ａを通り金属製ケース１５の外方へ排出される。
【００２３】
次に、図４に示すフローチャートを用いて、制御装置（磨耗粉拡散部）５０が実行する磨耗粉拡散制御について説明する。制御装置５０は、エンジンの始動、例えば、イグニッションキー(図示略)が、ＯＦＦからＯＮに切り換わると、図４に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する。なお、制御装置５０は、エンジンの停止直後、例えば、イグニッションキー(図示略) が、ＯＮからＯＦＦに切り換わると、図４に示すフローチャートに対応するプログラムの実行を開始する様にすることもできる。
【００２４】
ステップＳ１において、制御装置５０（判定部）が、「ショート兆候あり」と判断した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）（モータ端子間電圧Ｖｍが、図３の領域Ｂ内）、ステップＳ２に進む。ステップＳ１において、制御装置５０（判定部）が、「ショート兆候あり」でないと判断した場合には（Ｓ１：ＮＯ）（モータ端子間電圧Ｖｍが、図３の領域Ｂ外）、本フローチャートを一旦終了させる。
【００２５】
次に、ステップＳ２において、制御装置５０（磨耗粉拡散部）は、ブラシモータ１０における通常の制御とは異なる前述した「磨耗粉拡散制御」にて、ブラシモータ１０を回転駆動する。この磨耗粉拡散制御により、金属製ケース１５内に堆積した磨耗粉４０は振り払われ、排出口１５ａを通り、金属製ケース１５の外方へ排出される。
【００２６】
次に、ステップＳ３において、制御装置５０（判定部）が、「ショート兆候あり」と判断した場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）（モータ端子間電圧Ｖｍが、図３の領域Ｂ内）、ステップＳ４に進む。ステップＳ３において、制御装置５０（判定部）が、「ショート兆候あり」でないと判断した場合には（Ｓ１：ＮＯ）（モータ端子間電圧Ｖｍが、図３の領域Ｂ外）、本フローチャートを一旦終了させる。
【００２７】
次に、ステップＳ４において、制御装置５０は、ブラシモータ１０のショートの兆候ありの状態が継続するため、「ユーザ警告」を行い、ＥＮＤに進む。ユーザ警告は、警告灯、ブザー等を用いて、ユーザである運転者等に警告することができる。そして、この様に、ブラシモータ１０は、磨耗粉４０が拡散された等、制御装置５０（判定部）が、モータ間端子電圧Ｖｍが、図３に示す領域Ａ（正常）内であると判断した場合に、ブラシモータ１０は、入力信号１１に基づいて通常の制御が行われる。
【００２８】
上述のように、本発明の実施形態のモータによれば、コイル１４を備えてモータハウジング１５内に回転可能に配設されたロータ１８と、ロータ１８に摺接して磨耗粉を発生可能であるとともに電源１２からの電力をコイル１４へ供給する対の電極１３と、を有するモータ１０と、モータ１０の回転駆動を入力信号に応じて正転又は逆転させる通常の制御を行う制御装置５０と、対の電極１３間の電圧Ｖｍを検出する電圧検出部３０と、電圧検出部３０が検出した電圧Ｖｍに基づき、異常兆候ありの状態を判定する判定部５０と、判定部５０が、異常兆候ありと判定した場合には、モータ１０の回転駆動を通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返しをする磨耗粉拡散制御を行う磨耗粉拡散部５０とを備える。これにより、異常兆候ありと判定された場合には、磨耗粉拡散部５０により、モータ１０の回転駆動は、通常の制御とは異なり、正転及び逆転の繰り返をする磨耗粉拡散制御が行われて、モータ１０には、通常の制御とは異なる挙動である振動が発生する。この振動が、ロータ１８と電極１３とが摺接している部分を介して、電極１３へ伝えられる。その結果、電極１３とロータ１８とが摺接することにより生じ、絶縁抵抗を低下させる様にモータハウジングの内部に密度を増して堆積する磨耗粉が、この振動にて、振り払われる。従って、モータ１０の絶縁抵抗の低下の防止を、部品点数や、部品加工を増やすことなく達成できる。
【００２９】
上述のように、本発明の実施形態のモータによれば、ロータ１８と電極１３とが摺接する摺接部２４が、モータハウジング１５内の下方部位に配設され、摺接部２４よりも下方のモータハウジング１５に形成され、磨耗粉４０をモータハウジング１５から排出する排出口１５ａをさらに備える。これにより、モータハウジング１５の内部に堆積して、磨耗粉拡散制御にて振り払われた磨耗粉４０を、排出口１５ａから、モータハウジング１５の外方へ排出できる。
【００３０】
なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ブラシモータ（モータ）、１１…入力信号、１２…バッテリー（直流電源）、１３…ブラシ、１４…コイル、１５…金属製ケース（モータハウジング）、１５ａ…排出口、１８…ロータ、２１…整流子、３０…モータ端子間電圧検出部、４０…磨耗粉、５０…制御装置（判定部、磨耗粉拡散部）
【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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