JP4380393B2 - Brush state judgment device for motor - Google Patents
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Description
本発明は、モータの整流子に当接するブラシの状態を判断するモータ用ブラシ状態判断装置に係り、例えばブラシの摩耗状態を判断することができるモータ用ブラシ状態判断装置に関する。 The present invention relates to a motor brush state determination device that determines the state of a brush that is in contact with a commutator of a motor, and more particularly to a motor brush state determination device that can determine the wear state of a brush.
電機子の巻線に供給する電流の方向を切り換えるための整流子と、この整流子に電流を供給する給電用ブラシとを備える一般的な直流モータは、簡単な構成で理想的な特性を実現することができ、また製造コストが比較的安価であることから、車両等の装置類に広く使用されている。 A general DC motor that has a commutator for switching the direction of the current supplied to the armature winding and a power supply brush that supplies current to the commutator achieves ideal characteristics with a simple configuration. Since the manufacturing cost is relatively low, it is widely used in devices such as vehicles.
整流子は、給電用ブラシが当接した状態のまま電機子とともに回転するので、モータ駆動時には、回転する整流子上を給電用ブラシが摺動するようにして移動することとなる。この時、給電用ブラシは、所定量の圧力がかけられた状態で整流子と当接しているので、整流子の回転にともなって徐々に摩耗していく。特に、整流子が回転すると、整流子と給電用ブラシとの間で火花や熱が発生することがあり、そのような場合には給電用ブラシの摩耗は更に増進されることとなる。 Since the commutator rotates together with the armature while the power supply brush is in contact with the commutator, when the motor is driven, the power supply brush slides on the rotating commutator. At this time, since the power supply brush is in contact with the commutator in a state where a predetermined amount of pressure is applied, the brush gradually wears as the commutator rotates. In particular, when the commutator rotates, sparks and heat may be generated between the commutator and the power supply brush. In such a case, wear of the power supply brush is further increased.
給電用ブラシを整流子に対して適切な状態で当接させるために、給電用ブラシの摩耗の状態を監視する技術が従来から提案されている。例えば、ブラシの寿命を、ハウジングに形成された開口から視覚で測定する手法が提案されている(特許文献1参照)。また、整流子用ブラシに通常のリード線とは別に摩耗限界検知用リード線を埋め込んで、この摩耗限界検知用リード線の絶縁状態に基づいてブラシの摩耗を検出する技術が提案されている(特許文献2参照)。
上述のような視覚により給電用ブラシの寿命を判定する手法は、給電用ブラシの寿命判定を常時行うことが難しく、判定者によって寿命判定の結果にバラツキが生じうる。また、整流子用ブラシに摩耗限界検知用リード線を埋め込んでブラシの摩耗を検出するためには、ブラシに摩耗限界検知用リード線を埋め込む加工が必要となるため、一般的に使用されている整流子用ブラシを用いることができず、必ずしも簡単に実現することができるとは言えない。 In the method of determining the life of the power supply brush visually as described above, it is difficult to always perform the life determination of the power supply brush, and the result of the life determination by the determiner may vary. Further, in order to embed the wear limit detection lead wire in the commutator brush and detect the wear of the brush, it is necessary to embed the wear limit detection lead wire in the brush. A commutator brush cannot be used, and cannot always be realized easily.
そのため、給電用ブラシの寿命判定を正確に随時行うことができる簡単な技術の開発が望まれていた。 Therefore, it has been desired to develop a simple technique capable of accurately determining the life of the power supply brush at any time.
本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの整流子に対する給電用ブラシの接触状態を正確に判断して、この給電用ブラシの摩耗による寿命を精度良く推定する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to accurately determine the contact state of the power supply brush with respect to the motor commutator and accurately estimate the life due to wear of the power supply brush. To provide technology.
本発明の一態様は、モータが有するブラシの状態を判断するモータ用ブラシ状態判断装置に関する。このモータ用ブラシ状態判断装置は、回転可能な整流子と、前記整流子に当接し、前記整流子に電流を流す機能を有する給電用ブラシと、前記整流子に当接し、前記整流子の回転による摩耗の速度が前記給電用ブラシの摩耗の速度より大きく、前記整流子の回転によってもたらされる摩耗により前記給電用ブラシに先行して限界摩耗量に到達する摩耗特性を有する摩耗判定用ブラシと、前記整流子の回転によってもたらされる前記摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かを検出する摩耗検出手段と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a brush state determination device for a motor that determines a state of a brush included in a motor. The brush state determination device for a motor includes a rotatable commutator, a power supply brush that contacts the commutator and has a function of flowing a current to the commutator, and contacts the commutator, and rotates the commutator. greater than the speed of wear of the wear rate is the power supply brushes that by the wear determination brush having a wear characteristic that reaches the limit amount of wear prior to the power supply brushes due to wear caused by the rotation of the commutator And a wear detecting means for detecting whether or not the wear amount of the wear determining brush caused by the rotation of the commutator has reached a limit wear amount .
このモータ用ブラシ状態判断装置では、整流子の回転によってもたらされる摩耗特性に関して、給電用ブラシと摩耗判定用ブラシとは異なる性質を有している。従って、摩耗検出手段によって検出される摩耗判定用ブラシの摩耗特性関連量から、給電用ブラシの摩耗状態を推定、判断することが可能となる。ここでいう「摩耗特性」とは、摩耗に関連する状態量全般を含むものであり、例えば摩耗量や、摩耗に伴って変化しうる電気抵抗値に関連する状態量を含む。 In this motor brush state determination device, the power supply brush and the wear determination brush have different properties with respect to the wear characteristics brought about by the rotation of the commutator. Accordingly, it is possible to estimate and determine the wear state of the power supply brush from the wear characteristic related amount of the wear determination brush detected by the wear detection means. The “abrasion characteristic” herein includes all state quantities related to wear, and includes, for example, a wear quantity and a state quantity related to an electrical resistance value that can change with wear.
このモータ用ブラシ状態判断装置によれば、摩耗判定用ブラシは給電用ブラシに先行して限界摩耗量に到達し、この摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かは摩耗検出手段によって検出される。従って、摩耗判定用ブラシが限界摩耗量に到達したことが摩耗検出手段によって検出された時点で、整流子との当接状態を維持している給電用ブラシの状態を推定、判断することが可能となる。 According to this brush state determination device for a motor, the wear determination brush reaches the limit wear amount before the power supply brush, and whether the wear amount of the wear determination brush reaches the limit wear amount is determined by wear. It is detected by the detection means. Therefore, it is possible to estimate and determine the state of the power supply brush that is in contact with the commutator when the wear detection means detects that the wear determination brush has reached the limit wear amount. It becomes.
ここでいう「限界摩耗量」は、整流子との適切な当接状態を保持することができなくなる限界の摩耗量を指し、例えば、整流子に接触するブラシ断面積、整流子と有効に接触可能なブラシ長さ、整流子に対する押圧力、単位長さあたりの電気抵抗値である比抵抗値、モータ駆動時の発熱温度、等のようにブラシの摩耗量に影響を及ぼしうる様々な要素によって決定される。この限界摩耗量は、給電用ブラシおよび摩耗判定用ブラシのそれぞれについて決定されうる。 The “limit wear amount” here refers to a limit wear amount at which an appropriate contact state with the commutator cannot be maintained. For example, a brush cross-sectional area in contact with the commutator, and effective contact with the commutator. Depending on various factors that can affect the amount of wear on the brush, such as possible brush length, pressing force against the commutator, specific resistance value which is the electrical resistance value per unit length, heat generation temperature when driving the motor, etc. It is determined. This limit wear amount can be determined for each of the power supply brush and the wear determination brush.
前記摩耗検出手段の検出結果に基づいて、前記給電用ブラシの摩耗状態を判定する摩耗状態判定手段を更に備えていてもよい。前記摩耗検出手段の検出結果に基づいて、前記給電用ブラシの摩耗状態を判定する摩耗状態判定手段を更に備えていてもよい。この場合、整流子との当接状態を維持している状態の給電用ブラシの摩耗状態が摩耗状態判定手段によって判定される。 The apparatus may further include a wear state determination unit that determines a wear state of the power supply brush based on a detection result of the wear detection unit. The apparatus may further include a wear state determination unit that determines a wear state of the power supply brush based on a detection result of the wear detection unit. In this case, the wear state of the power supply brush in a state where the contact state with the commutator is maintained is determined by the wear state determination means.
前記摩耗状態判定手段は、前記摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達したことを前記摩耗検出手段が検出すると、前記摩耗検出手段が前記給電用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に近づいていると判定するようにすることもできる。この場合、摩耗判定用ブラシの摩耗量から、当接状態を維持している状態の給電用ブラシと限界摩耗量との関係を判定することができる。 When the wear detection means detects that the wear amount of the wear determination brush has reached the limit wear amount, the wear detection means causes the wear detection means to bring the wear amount of the power supply brush close to the limit wear amount. It can also be determined that it is. In this case, it is possible to determine the relationship between the power supply brush in a state where the contact state is maintained and the limit wear amount from the wear amount of the wear determination brush.
前記摩耗判定用ブラシは、前記給電用ブラシの機能を有していてもよい。この場合、摩耗判定用ブラシを給電用ブラシとしても活用することができるので、モータの性能の応用範囲を広げることが可能である。 The wear determination brush may have the function of the power supply brush. In this case, since the wear determination brush can be used as a power supply brush, the application range of the motor performance can be expanded.
前記給電用ブラシは、陽極ブラシと陰極ブラシとを含み、前記摩耗判定用ブラシは、前記陽極ブラシの機能を有していてもよい。この場合、摩耗判定用ブラシを陽極ブラシとして活用することができ、モータの性能の応用範囲を広げることが可能である。 The power supply brush may include an anode brush and a cathode brush, and the wear determination brush may have the function of the anode brush. In this case, the wear determination brush can be used as an anode brush, and the application range of the performance of the motor can be expanded.
前記給電用ブラシの前記陽極ブラシおよび陰極ブラシは、前記整流子を低回転モードで回転させる際に、前記整流子に電流を流し、前記摩耗判定用ブラシおよび前記給電用ブラシの陰極ブラシは、前記整流子を高回転モードで回転させる際に、前記整流子に電流を流してもよい。この場合、高回転モードでは、前記給電用ブラシに先行して限界摩耗量に到達する摩耗判定用ブラシが、整流子に電流を流すための陽極ブラシとして活用される。従って、火花等によって摩耗が助長されやすい傾向をもつ高回転モードのブラシ特性に、摩耗判定用ブラシを比較的容易に適応させることが可能である。 The anode brush and cathode brush of the power supply brush pass current to the commutator when rotating the commutator in a low rotation mode, and the wear determination brush and the cathode brush of the power supply brush are When the commutator is rotated in the high rotation mode, a current may be passed through the commutator. In this case, in the high rotation mode, the wear determination brush that reaches the limit wear amount prior to the power supply brush is used as an anode brush for flowing a current through the commutator. Therefore, it is possible to relatively easily adapt the wear determination brush to the high-rotation mode brush characteristics in which wear tends to be promoted by sparks or the like.
なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。 A combination of the above-described elements as appropriate can also be included in the scope of the invention for which protection by patent is sought by this patent application.
本発明のモータ用ブラシ状態判断装置によれば、給電用ブラシと摩耗判定用ブラシとが異なる摩耗特性を有することを利用して、摩耗判定用ブラシの摩耗特性関連量の検出結果から給電用ブラシの摩耗状態を推定、判断することが可能である。そのため、モータの整流子に対する給電用ブラシの接触状態を正確に判断して、この給電用ブラシの摩耗による寿命を精度良く推定することが可能となる。 According to the motor brush state determination device of the present invention, the power supply brush is determined from the detection result of the wear characteristic related amount of the wear determination brush by utilizing the fact that the power supply brush and the wear determination brush have different wear characteristics. It is possible to estimate and judge the wear state. Therefore, it is possible to accurately determine the contact state of the power supply brush with the commutator of the motor and accurately estimate the life due to wear of the power supply brush.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。本実施の形態におけるモータは、高回転モードおよび低回転モードを適宜切り換えることができるいわゆる二重系の直流モータであり、様々な装置類に用いられうる。例えば車両において、ワイパーを駆動させたり、制御ブレーキ装置のポンプを駆動させたりする場合に、本実施の形態のモータを好適に使用することができる。以下、所望の油圧を生じさせて適切な制動力を発生させる制御ブレーキ装置の直流モータに対して適用されるモータ用ブラシ状態判断装置について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The motor in the present embodiment is a so-called dual DC motor that can appropriately switch between a high rotation mode and a low rotation mode, and can be used in various devices. For example, in the vehicle, when the wiper is driven or the pump of the control brake device is driven, the motor of the present embodiment can be suitably used. Hereinafter, a brush state determination device for a motor applied to a DC motor of a control brake device that generates a desired hydraulic pressure and generates an appropriate braking force will be described.
図1は、本実施の形態におけるモータMの整流子12および給電用ブラシ14の構成を図示したものである。
FIG. 1 illustrates the configuration of the
モータMは、電機子の巻線(図示せず)とともに回転可能な整流子12と、整流子12に当接してこの整流子12に電流を流す給電用ブラシ14と、を備える。
The motor M includes a
給電用ブラシ14は、陽極ブラシ16と陰極ブラシ18とを含んで構成されている。陽極ブラシ16は、電機子の巻線および整流子12を低回転モードで回転させる際に、この整流子12および巻線に電流を供給する低回転側陽極ブラシ20と、電機子の巻線および整流子12を高回転モードで回転させる際に、この整流子12および巻線に電流を供給する高回転側陽極ブラシ22と、を有する。高回転側陽極ブラシ22、低回転側陽極ブラシ20、および陰極ブラシ18の各々は、整流子12を中心に所定の角度をもって配置されており、整流子12との接触位置に関して高回転側陽極ブラシ22および陰極ブラシ18が位相角θ1、低回転側陽極ブラシ20および陰極ブラシ18が位相角θ2をもつように配置されている。この位相角θ1、θ2の大きさは、電機子の巻線および整流子12の回転駆動状態を決定する要因の一つである。
The
高回転側陽極ブラシ22は、整流子12の回転によってもたらされる摩耗により、低回転側陽極ブラシ20および陰極ブラシ18に先行して、ブラシの長さ方向に関する摩耗量が限界摩耗量に到達するように形成されている。具体的には、整流子12に接触するブラシ断面積、整流子12と有効に接触可能なブラシ長さ、整流子12に対する押圧力、単位長さあたりの電気抵抗値であって電流密度を左右する比抵抗値、モータMの駆動時の発熱温度、等のようにブラシの摩耗量に影響を及ぼしうる様々な要素を調節して、整流子12の回転によってもたらされる摩耗量に関し、高回転側陽極ブラシ22が低回転側陽極ブラシ20よりも常に先行するように形成される。同様にして、陰極ブラシ18は、整流子12の回転によってもたらされる摩耗により、高回転側陽極ブラシ22および低回転側陽極ブラシ20よりも遅れて限界摩耗量に到達するように形成される。
The high rotation-
上記の高回転側陽極ブラシ22は、後述するように、本発明の給電用ブラシ14として機能するとともに摩擦判定用ブラシとしても機能する。
As will be described later, the high-rotation-
図2は、本実施の形態のモータ用ブラシ状態判断装置の電気的な構成が示されており、給電用ブラシ14の摩耗状態の判定に関する部分が図示されている。
FIG. 2 shows an electrical configuration of the motor brush state determination device of the present embodiment, and shows a portion related to determination of the wear state of the
モータ用ブラシ状態判断装置は、モータMの高回転側陽極ブラシ22に電流を供給する高回転側電流端子B1と、低回転側陽極ブラシ20に電流を供給する低回転側電流端子B2と、電圧計が取り付けられたモータ回転テスト端子MTTと、を有している。高回転側電流端子B1は、コイルLを介して高回転側陽極ブラシ22に接続される。低回転側電流端子B2は低回転側陽極ブラシ20に接続される。モータ回転テスト端子MTTは、第1抵抗R1を介して高回転側陽極ブラシ22に接続され、また、第2抵抗R2を介して低回転側陽極ブラシ20に接続される。陰極ブラシ18は接地されている。高回転側電流端子B1と接地電位の間には第1容量C1が設けられ、低回転側電流端子B2と接地電位の間には第2容量C2が設けられる。なお、第1容量C1および第2容量C2は、例えばコンデンサによって構成される。
The motor brush state determination device includes a high rotation side current terminal B1 that supplies current to the high rotation
上述のような電気回路を構成する各部品は、必要に応じた特性を有している。例えば、第1容量C1、第2容量C2、およびコイルLは、電磁的なノイズ成分等を取り除いて、図2に示す電気回路を安定に働かせるように機能する。このため、電流の高周波ノイズは、第1容量C1あるいは第2容量C2によって抑制され、また過渡的に大きく変化する電圧が加えられた場合には、コイルLが抵抗として働いて電圧変化の影響が抑えられる。また、抵抗R1および抵抗R2は、モータM自体が有する電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有しており、高回転側電流端子B1あるいは低回転側電流端子B2とモータ回転テスト端子MTTとの短絡を防止して、モータ回転テスト端子MTTに過大な電流が逆流してしまうことを防いでいる。 Each component constituting the electric circuit as described above has characteristics as required. For example, the first capacitor C1, the second capacitor C2, and the coil L function to remove the electromagnetic noise component and the like so that the electric circuit shown in FIG. 2 operates stably. For this reason, the high frequency noise of the current is suppressed by the first capacitor C1 or the second capacitor C2, and when a voltage that changes greatly in a transient manner is applied, the coil L acts as a resistor and the influence of the voltage change is exerted. It can be suppressed. The resistors R1 and R2 have an electric resistance larger than that of the motor M itself, and short circuit between the high rotation side current terminal B1 or the low rotation side current terminal B2 and the motor rotation test terminal MTT. This prevents the excessive current from flowing back to the motor rotation test terminal MTT.
高回転側電流端子B1および低回転側電流端子B2の各々には、電流の供給をON−OFFするスイッチ装置(図示せず)が接続されており、このスイッチ装置はモータMの回転モードに応じて制御されている。 Each of the high rotation side current terminal B1 and the low rotation side current terminal B2 is connected to a switch device (not shown) for turning on and off the current supply, and this switch device corresponds to the rotation mode of the motor M. Are controlled.
電圧計は、モータ回転テスト端子MTTにおける電圧を検知して、その検知結果を電子制御装置(以下、「ECU」と表記する)に送るようになっている。 The voltmeter detects the voltage at the motor rotation test terminal MTT and sends the detection result to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”).
図3は、本実施の形態のECU24の機能ブロック図であって、給電用ブラシ14の摩耗状態の判定に関する部分が図示されている。
FIG. 3 is a functional block diagram of the
ECU24は、電圧計25の検知結果に基づいて、整流子12の回転によってもたらされる高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かを検出する限界摩耗検出部26と、限界摩耗検出部26における検出結果に基づいて給電用ブラシ14の摩耗状態を判定する摩耗状態判定部28と、摩耗状態判定部28の判定結果に基づいて警報装置を作動させるか否かを判断する警報作動判断部30と、を有する。
The
限界摩耗検出部26は、電圧計25の検知結果に基づいて、モータ回転テスト端子MTTの電圧変化から電機子の巻線および整流子12が正常に回転しているか否かを検知し、電機子の巻線および整流子12が正常に回転していない場合には、高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したと判断する。
Based on the detection result of the
摩耗状態判定部28は、高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したことを限界摩耗検出部26が検出すると、給電用ブラシ14のうち低回転側陽極ブラシ20の摩耗量が限界摩耗量に近づいていると判定する。
When the
警報作動判断部30は、低回転側陽極ブラシ20の摩耗量が限界摩耗量に近づいていると摩耗状態判定部28において判定された場合に、警報装置を作動させて警報音や警報画面等を介し車両ドライバー等の注意を喚起する。
When the wear
次に、上述のような構成を有する本実施の形態のモータ用ブラシ状態判断装置の作用について説明する。 Next, the operation of the brush state determination device for motor of the present embodiment having the above-described configuration will be described.
モータMを高回転で駆動させる高回転モードでは、高回転側陽極ブラシ22および陰極ブラシ18によって整流子12に電流が流される。すなわち、図2に示す高回転側電流端子B1からコイルLおよび高回転側陽極ブラシ22を介して整流子12および電機子の巻線に電流が供給され、陰極ブラシ18からグラウンド端子GNDに電流が流される。また、モータMを低回転で駆動させる低回転モードでは、低回転側陽極ブラシ20および陰極ブラシ18によって整流子12に電流が流される。すなわち、図2に示す低回転側電流端子B2から低回転側陽極ブラシ20を介して整流子12および電機子の巻線に電流が供給され、陰極ブラシ18からグラウンド端子GNDに電流が流される。
In the high rotation mode in which the motor M is driven at a high rotation, a current flows through the
この高回転モードおよび低回転モードのいずれのモードにおいても、高回転側陽極ブラシ22、低回転側陽極ブラシ20、および陰極ブラシ18は、整流子12に対し押し当てられるようにして当接している。従って、モータMの駆動時において、高回転側陽極ブラシ22、低回転側陽極ブラシ20、および陰極ブラシ18の各々は回転している整流子12との間で常に摩耗して、磨り減っている。
In both the high rotation mode and the low rotation mode, the high rotation
図4は、高回転側陽極ブラシ22、低回転側陽極ブラシ20、および陰極ブラシ18のブラシ摩耗量と、モータMの作動時間との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the brush wear amount of the high rotation
高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が低回転側陽極ブラシ20の摩耗量よりも常に大きくなるように、また、高回転側陽極ブラシ22および低回転側陽極ブラシ20の摩耗量が陰極ブラシ18の摩耗量よりも常に大きくなるように、給電用ブラシ14は形成されている。従って、高回転側陽極ブラシ22は低回転側陽極ブラシ20に先行して限界摩耗量に到達し、陰極ブラシ18は最後に限界摩耗量に到達する。このため、高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達した時点では、低回転側陽極ブラシ20および陰極ブラシ18の摩耗量は限界摩耗量にまだ到達していないことを推定することができるとともに、低回転側陽極ブラシ20の摩耗量が限界摩耗量に近づいていることを推定することができる。
The wear amount of the high rotation
本実施の形態では、高回転側陽極ブラシ22の摩耗状態の判定は、車両エンジン始動時に行われる車両システムのイニシャルチェックの一つとして以下のようにして行われる。
In the present embodiment, the determination of the wear state of the high rotation
まず、図2示す高回転側電流端子B1に接続されているスイッチ装置(図示せず)をON状態にするとともに、低回転側電流端子B2に接続されているスイッチ装置(図示せず)をOFF状態にして、高回転側陽極ブラシ22および陰極ブラシ18によって整流子12および電機子の巻線に電流を供給させるようにする。
First, the switch device (not shown) connected to the high rotation side current terminal B1 shown in FIG. 2 is turned on, and the switch device (not shown) connected to the low rotation side current terminal B2 is turned off. In this state, current is supplied to the
この時、高回転側陽極ブラシ22が限界摩耗量に到達しておらず、高回転側陽極ブラシ22が整流子12に対して適切に接触している場合には、モータ回転テスト端子MTTにおける電圧は次のように変化する。高回転側電流端子B1に接続されているスイッチ装置をON状態にした直後は、電機子の巻線および整流子12は回転しておらず、モータMに逆起電力は生じていない。このため、モータ回転テスト端子MTTにおける電位状態は、グラウンド電位に近接した状態となる。そして、高回転側電流端子B1、モータM、およびグラウンド端子GNDの間で電流が徐々に流れるにしたがって、モータMの電機子の巻線および整流子12は徐々に回転し、モータMには電機子の巻線の回転状態に応じた安定した逆起電力が生じる。このモータMにおける逆起電力の発生に伴って、モータ回転テスト端子MTTにおける電位は、グラウンド電位から徐々に上昇することとなる。
At this time, when the high rotation
一方、高回転側陽極ブラシ22が限界摩耗量に到達し、高回転側陽極ブラシ22が整流子12に対して適切に接触していない場合には、モータ回転テスト端子MTTにおける電圧は次のように変化する。高回転側電流端子B1に接続されているスイッチ装置をON状態にした直後は、上述と同様にモータMに逆起電力は生じていない状態であるため、モータ回転テスト端子MTTの電位は、グラウンド電位に近接した状態となる。そして、その後も、高回転側陽極ブラシ22と整流子12とが適切に接触していないので、高回転側電流端子B1、モータM、およびグラウンド端子GNDの間では電流が適切に流れない。そのため、モータMの電機子の巻線および整流子12の回転は不安定なものになり、モータMでは逆起電力が生じなかったり、逆起電力が生じたとしても一定なものにはならなかったりする。従って、この場合のモータ回転テスト端子MTTにおける電圧変化は、高回転側陽極ブラシ22が整流子12に対して適切に接触している場合とは異なる挙動を示し、一定なものとはならない。
On the other hand, when the high rotation
モータ回転テスト端子MTTにおける電圧変化は、電圧計25によって検知され、ECU24に送られる。そして、上述のようなモータ回転テスト端子MTTにおける電圧変化の違いから、高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かがECU24の限界摩耗検出部26によって判定される。高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したことが限界摩耗検出部26によって検出されると、低回転側陽極ブラシ20の摩耗量が限界摩耗量に近づいていると摩耗状態判定部28によって判断され、警報装置が警報作動判断部30によって作動させられる。これにより、車両ドライバー等は、低回転側陽極ブラシ20が限界摩耗量に到達する前に、低回転側陽極ブラシ20の摩耗状態を認識することができ、安定した車両走行を確保することができる。
The voltage change at the motor rotation test terminal MTT is detected by the
以上説明したように本実施の形態によれば、高回転側陽極ブラシ22、低回転側陽極ブラシ20、および陰極ブラシ18の摩耗速度に明確な差を設けて、摩耗順位をつけることにより、摩耗速度の速いブラシの摩耗状態から他のブラシの摩耗状態を推定することが可能である。具体的には、「摩耗速度が早い高回転側陽極ブラシ22が限界摩耗量に到達した時点では、低回転側陽極ブラシ20および陰極ブラシ18は整流子12に対する接触状態を維持しているが、低回転側陽極ブラシ20の摩耗量は限界摩耗量に近い」ということを推定することができる。このように本実施の形態によれば、整流子12に対する低回転側陽極ブラシ20の接触状態を正確に判断して、低回転側陽極ブラシ20の摩耗状態を精度良く推定することが可能である。特に、整流子12と給電用ブラシ14との当接が適切に保持されなくなる前に、給電用ブラシ14の状態を判定することができるので、モータMの回転性能を効果的に維持することができる。また、本実施の形態のモータ用ブラシ状態判断装置は、従来から使用されているブラシを組み合わせることによって構成されており、簡単に実現することができるとともに構造を簡素化することも可能である。
As described above, according to the present embodiment, the wear rate is determined by providing a clear difference in the wear rates of the high rotation
また、摩耗判定用ブラシとして2重系の陽極ブラシ16のうち高回転側陽極ブラシ22を用いることにより、高回転側陽極ブラシ22が限界摩耗量に到達した場合であっても、陽極ブラシ16として低回転側陽極ブラシ20が整流子12に対して適切に接触した状態を保持する。そのため、低回転側陽極ブラシ20を主電源系のブラシに設定し、モータMの通常駆動時には低回転側陽極ブラシ20および陰極ブラシ18が用いられるようにすることで、モータMの回転性能を確保することができる。
Moreover, even if the high rotation
高回転側陽極ブラシ22は、整流子12との間における火花等の電磁的なノイズが低回転側陽極ブラシ20よりも発生しやすく、摩耗が促進される傾向がある。従って、高回転側陽極ブラシ22は、摩耗速度を比較的早く設定する必要がある摩耗判定用ブラシとして好適に用いることができる。
The high-rotation-
給電用ブラシ14のうち陰極ブラシ18の摩耗速度が最も遅くなるように設定することによって、高回転側陽極ブラシ22および低回転側陽極ブラシ20の両者が限界摩耗量に万が一到達してしまった場合であっても、グラウンド端子GNDにつながる陰極ブラシ18が整流子12に対して適切に接触している状態が確保される。これにより、意図しない電流がモータMに流れ込んだとしても、この電流は陰極ブラシ18によってグラウンドに逃がされるので、安全性が確保されることとなる。
When the wear rate of the
次に、本実施の形態の一変形例について説明する。 Next, a modification of the present embodiment will be described.
上述の実施の形態では、給電用ブラシ14のうち高回転側陽極ブラシ22を摩耗判定用ブラシとして使用したが、給電用ブラシ14とは別個に摩耗判定用ブラシを設けることも可能である。
In the above-described embodiment, the high-rotation-
図5は、本実施の形態の一変形例におけるモータMの整流子12および給電用ブラシ14の構成を図示したものである。
FIG. 5 illustrates the configuration of the
本変形例におけるモータMは、給電用ブラシ14が一対の陽極ブラシ16および陰極ブラシ18によって構成されており、いわゆる一重系の直流モータである。摩耗判定用ブラシとして機能する検査用ブラシ32が整流子12に当接するようにして設けられている。陽極ブラシ16、陰極ブラシ18、および検査用ブラシ32の各々は整流子12を中心に所定の角度をもって配置されており、整流子12との接触位置に関して、陽極ブラシ16および陰極ブラシ18が位相角θ4、検査用ブラシ32および陰極ブラシ18が位相角θ3をもつように配置されている。
The motor M in this modification is a so-called single-system DC motor in which the
検査用ブラシ32は、整流子12の回転によってもたらされる摩耗により、長さ方向の摩耗量が陽極ブラシ16および陰極ブラシ18に先行して限界摩耗量に到達する。具体的には、整流子12の回転によってもたらされる摩耗量が、陽極ブラシ16の摩耗量よりも大きくなるように形成されており、検査用ブラシ32の摩耗量が陽極ブラシ16の摩耗量よりも常に先行するように形成される。同様にして、陰極ブラシ18は、整流子12の回転によってもたらされる摩耗により、検査用ブラシ32および陽極ブラシ16よりも遅く限界摩耗量に到達するように形成されている。
The amount of wear in the length direction of the
本変形例のような一重系のモータMにおいても、摩耗判定用ブラシとして機能する検査用ブラシ32が給電用ブラシ14よりも早く限界摩耗量に到達するので、検査用ブラシ32の摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かに基づいて、給電用ブラシ14の摩耗状態を精度良く判定することができる。
Even in the single motor M as in this modification, the
すなわち、検査用ブラシ32が整流子12に対して電気的に適切に接続されているか否かが、上述と同様にモータMにおける逆起電力に起因する電圧変化に基づいて確認される。そして、ECU24の限界摩耗検出部26において、電機子の巻線および整流子12が正常に回転しているか否かが検知され、電機子の巻線および整流子12が正常に回転していない場合には、高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したと判断される。そして、高回転側陽極ブラシ22の摩耗量が限界摩耗量に到達したことが検出されると、給電用ブラシ14のうち低回転側陽極ブラシ20の摩耗量が限界摩耗量に近づいていると摩耗状態判定部28において判定され、警報作動判断部30によって警報装置が作動させられる。
That is, whether or not the
上述のように本変形例においても、摩耗速度が速い検査用ブラシ32の摩耗状態から給電用ブラシ14の摩耗状態を精度良く推定することが可能であり、検査用ブラシ32が限界摩耗量に到達した時点では「陽極ブラシ16は、整流子12に対する接触状態を維持しているが、摩耗量が限界摩耗量に近い」ということを推定することができる。
As described above, also in this modification, it is possible to accurately estimate the wear state of the
また、本変形例のモータ用ブラシ状態判断装置は、従来の給電用ブラシ14に摩耗判定用ブラシとして検査用ブラシ32を組み合わせることによって構成されており、簡単に実現することができるとともに構造を簡素化することも可能である。
Further, the motor brush state determination device of the present modification is configured by combining the
本発明は、上述の実施の形態および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and such modifications have been added. Embodiments can also be included in the scope of the present invention.
例えば、上述の実施の形態および変形例では、車両エンジン始動時に行われる車両システムのイニシャルチェックの一つとして給電用ブラシ14の摩耗状態の判断が行われているが、これに限定されるものではなく、車両ドライバー等からの指示に応じて上述のような給電用ブラシ14の摩耗状態の判断を行うことも可能である。
For example, in the above-described embodiment and modification, the wear state of the
また、摩耗判定用ブラシが限界摩耗量に到達したか否かの判断は、上述のものに限定されない。例えば、摩耗判定用ブラシの摩耗量に応じた電気抵抗値の変化を検出し、この検出値に基づいて摩耗判定用ブラシの摩耗量を推定し、摩耗判定用ブラシが限界摩耗量に到達したか否かを判断することも可能である。また、摩耗判定用ブラシを、摩耗量が限界摩耗量に到達する直前に電気抵抗値を大きく変化するように形成して、この電気抵抗値の変化を検知することにより、摩耗判定用ブラシが限界摩耗量に到達したか否かを判断することも可能である。 Further, the determination of whether or not the wear determination brush has reached the limit wear amount is not limited to the above. For example, the change of the electrical resistance value corresponding to the wear amount of the wear determination brush is detected, the wear amount of the wear determination brush is estimated based on this detection value, and the wear determination brush has reached the limit wear amount. It is also possible to determine whether or not. In addition, the wear determination brush is formed so that the electric resistance value changes greatly immediately before the wear amount reaches the limit wear amount, and the change in the electric resistance value is detected, so that the wear determination brush is limited. It is also possible to determine whether the wear amount has been reached.
また、上述の実施の形態および変形例では、摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かの検出、および、給電用ブラシ14の摩耗状態の判定がECU24において行われる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、その目的を達成することができる任意の手段を用いることが可能である。例えば、摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達して、摩耗判定用ブラシが整流子12に対して適切に接触しなくなった時点でランプを点灯させるような電気回路を用いることによって、摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かを検出し、車両ドライバー等に知らせることも可能である。
Further, in the above-described embodiment and modification, the
10 モータ、 12 整流子、 14 給電用ブラシ、 16 陽極ブラシ、 18 陰極ブラシ、 20 低回転側陽極ブラシ、 22 高回転側陽極ブラシ、 24 ECU、 26 限界摩耗検出部、 28 摩耗状態判定部、 30 警報作動判断部、 32 検査用ブラシ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor, 12 Commutator, 14 Feeding brush, 16 Anode brush, 18 Cathode brush, 20 Low rotation side anode brush, 22 High rotation side anode brush, 24 ECU, 26 Limit wear detection part, 28 Wear state determination part, 30 Alarm activation judgment part, 32 Inspection brush
Claims (7)
前記整流子に当接し、前記整流子に電流を流す機能を有する給電用ブラシと、
前記整流子に当接し、前記整流子の回転による摩耗の速度が前記給電用ブラシの摩耗の速度より大きく、前記整流子の回転によってもたらされる摩耗により前記給電用ブラシに先行して限界摩耗量に到達する摩耗特性を有する摩耗判定用ブラシと、
前記整流子の回転によってもたらされる前記摩耗判定用ブラシの摩耗量が限界摩耗量に到達したか否かを検出する摩耗検出手段と、を備えることを特徴とするモータ用ブラシ状態判断装置。 A rotatable commutator,
A brush for power supply that contacts the commutator and has a function of passing a current through the commutator;
Abutting said commutator, greater than the speed of wear of the wear rate is the power supply brushes that by the rotation of the commutator, a limit wear prior to the power supply brushes due to wear caused by the rotation of the commutator A brush for wear determination having wear characteristics reaching the amount ;
A brush state determination device for a motor, comprising: wear detection means for detecting whether or not the wear amount of the wear determination brush brought about by rotation of the commutator has reached a limit wear amount .
前記摩耗判定用ブラシは、前記陽極ブラシの機能を有することを特徴とする請求項4に記載のモータ用ブラシ状態判断装置。 The power supply brush includes an anode brush and a cathode brush,
The said brush for abrasion determination has a function of the said anode brush, The brush state determination apparatus for motors of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
前記摩耗判定用ブラシおよび前記給電用ブラシの陰極ブラシは、前記整流子を高回転モードで回転させる際に、前記整流子に電流を流すことを特徴とする請求項5に記載のモータ用ブラシ状態判断装置。 The anode brush and cathode brush of the power supply brush pass a current through the commutator when rotating the commutator in a low rotation mode,
6. The motor brush state according to claim 5 , wherein the wear determination brush and the cathode brush of the power supply brush pass a current through the commutator when the commutator is rotated in a high rotation mode. Judgment device.
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JP2003125561A (en) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Minebea Co Ltd | Dynamo-electric machine brush with wear recognition line |
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