JP5979924B2 - ワイパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石を取り付けたロータと、電機子コイルが設けられたステータとを有するワイパ装置に関する。

従来、ロータの回転速度を切り替え可能なモータとしては、例えば、自動車等のワイパモータが知られている。このワイパモータは、運転者のスイッチング操作により、回転速度を低速または高速に切り替えることができる。このような速度切り替え可能なワイパモータの一例が、特許文献１、２に記載されている。

特許文献１に記載されたワイパモータは、ケースと、ケース内に収容されたマグネットと、ケースの内部に回転自在に設けられ、かつ、コイルが巻き付けられた電機子と、電機子とともに一体回転するシャフトと、シャフトに設けられた整流子と、整流子に接触する高速運転用ブラシ及び低速運転用ブラシとを有している。そして、運転者がワイパスイッチを低速運転側に操作した場合は、低速運転用ブラシに電流が流れてシャフトが低速で回転する。一方、運転者がワイパスイッチを高速運転側に操作した場合は、高速運転用ブラシに電流が流れてシャフトが高速で回転する。

ところで、ブラシを有するワイパモータは、ブラシの温度上昇により、モータ出力が制限されるという問題、ブラシを配置するためのスペースが必要であるという問題、ブラシの摺動音等、ブラシに起因するノイズが発生する問題等を抱えている。

一方、特許文献２に記載されたモータは、ヨークハウジングの内面に固定され、かつ、複数の巻き線が巻かれた円環状のステータと、ステータの内側に回転可能に配置され、かつ、回転軸を有するロータと、回転軸に設けられた磁石とを有する。この特許文献２に記載されたモータにおいては、複数の巻き線に位相の異なる励磁電流が供給されて回転磁界が発生し、ロータが回転する。この特許文献２に記載されたモータはブラシが存在しないため、ブラシ付きモータ特有の問題は生じない。

特開２００７−２０２３９１号公報 特開２０１０−９３９７７号公報

しかしながら、特許文献２に記載されているようなブラシレスモータにおいては、ロータの回転位置を検出するために専用の位置検出センサ、例えば、ホールＩＣ、リングマグネット等を設けなければならず、部品点数が増加してコスト高になるという問題があった。

本発明の目的は、ロータの回転位置を検出するために、専用の位置検出センサを設ける必要のないワイパ装置を提供することにある。

本発明のワイパ装置は、電機子コイルに電流が供給されて回転磁界を形成するステータと、永久磁石を有し、かつ、前記回転磁界により回転するロータとを備えたブラシレスモータと、前記ロータに動力伝達可能に接続され、かつ、車両のガラスを払拭するワイパアームと、を有するワイパ装置であって、弱め界磁制御を行って前記ロータの回転数を制御する第１回転数制御部と、この第１回転数制御部が弱め界磁制御を行って前記ロータの回転数を制御する際に、前記電機子コイルに生じる誘起電圧に基づいて、前記ロータの回転位置を推定する回転位置推定部とを備え、前記ロータの動力を動作部材に伝達する動力伝達経路に減速機構が設けられており、この減速機構は、入力回転速度に対して出力回転速度を減速するように構成され、前記電機子コイルに流れる電流の向きを切り替えることにより、前記ロータを正逆に回転させる回転方向制御部を備え、前記第１回転数制御部及び前記回転位置推定部を有する制御基板が設けられており、前記減速機構及び前記制御基板は、共通のハウジング内に収容され、前記ワイパアームの払拭動作を制御するモードとして、予め定められた低速で前記ワイパアームを動作させる低速払拭モードと、この低速払拭モードよりも高速で前記ワイパアームを動作させる高速払拭モードとを有し、前記低速払拭モードが選択されると、設定特性以下の範囲で前記ロータの回転数及びトルクを変化させ、前記低速払拭モードで要求される前記ロータの回転数及びトルクを得るとともに、前記高速払拭モードが選択されると、前記第１回転数制御部は、弱め界磁制御を行って前記ロータの回転数を上昇させることにより、前記設定特性を超える範囲で前記ロータの回転数及びトルクを変化させ、前記高速払拭モード要求される前記ロータの回転数及びトルクを得ることを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記減速機構は、前記入力回転速度に対して減速される出力軸を有し、前記出力軸の回転数または絶対位置の少なくとも一方を検出する出力軸センサが設けられており、前記回転位置推定部は、前記出力軸センサにより検出される前記出力軸の回転数に基づいて、前記ロータの回転位置を推定する制御を行うことを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記ブラシレスモータは、前記電機子コイルに電流を流すオン状態と流さないオフ状態とを切り替える機能と、前記弱め界磁制御を行なわずに前記電機子コイルに電流を流すオンの割合であるデューティ比を制御することにより、前記ロータの回転数を制御する機能とを備えた第２回転数制御部を有しており、さらに、第２回転数制御部は、前記低速払拭モードが選択されたときに、前記弱め界磁制御を行わずに前記デューティ比を制御することにより、前記ロータの回転数を制御する機能を備えていることを特徴とする。

本発明のワイパ装置は、前記ロータと一体回転するセンサマグネットと、前記ロータが回転したときに前記センサマグネットの磁極の変化に応じてオン・オフ信号を出力するスイッチング素子とを備え、前記第１回転数制御部は、前記弱め界磁制御を行うときに、前記スイッチング素子のオン・オフ信号に基づいて前記ロータの回転数を検出する制御を行うとともに、前記電機子コイルへの通電タイミングを電気角で３０度進角させることにより、前記ロータの回転数を制御する機能を有することを特徴とする。

本発明（請求項１）によれば、弱め界磁制御を行ってロータの回転数を制御する際に、電機子コイルに生じる誘起電圧に基づいて、ロータの回転位置を推定することができる。したがって、ロータの回転位置を検出するために専用のセンサを設ける必要がなく、ブラシレスモータにおける部品点数の低減及び製造コストの低減を図ることができる。

本発明（請求項１）によれば、弱め界磁制御を行ってロータの回転数を制御することに加えて、減速機構の減速比を設定することができる。
本発明によれば、電機子コイルに流れる電流の向きを切り替えることにより、ロータを正逆回転させることができる。本発明によれば、減速機構及び制御基板は、共通のハウジング内に収容されているため、ブラシレスモータを小型化することができ、対象物にブラシレスモータを取り付ける際のレイアウト性が向上する。本発明によれば、ブラシレスモータのロータの動力をワイパアームに伝達して、ワイパアームを動作させることにより、車両のガラスを払拭することができる。
本発明によれば、ブラシレスモータが、低速払拭モードに対応するモータ特性が設定されているときに、弱め界磁制御を行ってロータの回転数を上昇させることにより、高速払拭モードで要求されるロータの回転数及びトルクを得ることができる。したがって、ブラシレスモータの消費電力を低減させて、モータ効率を向上することができる。

本発明（請求項２）によれば、出力軸の回転数に基づいて、ロータの回転位置を推定することができる。

本発明（請求項３）によれば、低速払拭モードが選択されたときは、弱め界磁制御を行わずに、デューティ比を制御することにより、ロータの回転数を制御することができる。

本発明（請求項４）によれば、弱め界磁制御を行うときに、スイッチング素子のオン・オフ信号に基づいてロータの回転数を検出するとともに、電機子コイルへの通電タイミングを電気角で３０度進角させることにより、ロータの回転数を制御することができる。

本発明のブラシレスモータを、車両のワイパ装置に適用した例を示す概略図である。 本発明のブラシレスモータを示す外観図である。 本発明のブラシレスモータであり、アンダーカバーを取り外した状態の底面図である。 本発明のブラシレスモータの制御系統を示す模式図である。 本発明のブラシレスモータの特性の一例を示す線図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示された車両１０はフロントガラス１１を有している。また、車両１０は、フロントガラス１１を払拭するワイパ装置１２を有している。ワイパ装置１２は、ピボット軸１３を中心として揺動するワイパアーム１４と、ピボット軸１５を中心として揺動するワイパアーム１６とを有する。ワイパアーム１４の自由端にはワイパブレード１７が取り付けられており、ワイパアーム１６の自由端にはワイパブレード１８が取り付けられている。また、ワイパ装置１２は、ワイパアーム１４,１６を駆動する動力源としてブラシレスモータ１９を有している。ブラシレスモータ１９の動力は、レバー、リンク等により構成された動力伝達機構２０を経由して、ワイパアーム１４，１６に個別に伝達されるように構成されている。

ブラシレスモータ１９は、図２、図３、図４に示すように構成されている。本実施形態におけるブラシレスモータ１９は、一例として３相４極形のものが挙げられている。ブラシレスモータ１９は、ステータ２１及びロータ２２を有する。また、ブラシレスモータ１９は、有底円筒形状のケース２３を有しており、ケース２３の内周にステータ２１が固定して設けられている。ステータ２１は、図４に示すように、３相、具体的には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。図３のように、ロータ２２はステータ２１の内側に設けられている。ロータ２２は、回転軸２２ａと、回転軸２２ａに取り付けた４極の永久磁石２２ｂとを有する。なお、便宜上、図４では回転軸２２ａを省略している。ケース２３内には複数の軸受（図示せず）が設けられており、回転軸２２ａは、複数の軸受により回転可能に支持されている。

また、ブラシレスモータ１９は、中空のフレーム２４を有しており、フレーム２４及びケース２３は、図示しない締結部材により固定されている。回転軸２２ａは、長さ方向の略半分はケース２３の内部に配置されており、残りの略半分はフレーム２４内に配置されている。回転軸２２ａのうちフレーム２４内に配置された部分の外周には、ウォーム２２ｃが形成されている。フレーム２４内にはウォームホイール２５が設けられている。このウォームホイール２５の外周にはギヤ２５ａが形成されており、ギヤ２５ａとウォーム２２ｃとが噛合されている。さらに、回転軸２２ａのうちフレーム２４内に配置された箇所には、センサマグネット３８が取り付けられている。センサマグネット３８は、回転軸２２ａと一体回転する。センサマグネット３８は、回転軸２２ａの円周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように着磁されている。

また、ウォームホイール２５は、出力軸２６と一体回転するように構成されている。ウォーム２２ｃ及びギヤ２５ａは、本実施形態における減速機構２７を構成している。この減速機構２７の減速比は、ロータ２２の動力を出力軸２６に伝達する際に、ロータ２２の回転速度よりも出力軸２６の回転速度を低速とするものである。さらに、図２において、フレーム２４の上部には、図示しない軸孔が設けられている。出力軸２６におけるウォームホイール２５が固定された端部とは反対側の端部は、フレーム２４の軸孔を経由して外部に露出している。出力軸２６におけるフレーム２４の外部に露出した部分には、図１のように動力伝達機構２０が連結されている。

フレーム２４における軸孔とは反対側の部分には開口部２４ａが設けられている。この開口部２４ａは、フレーム２４の内部にウォームホイール２５等を取り付けるために形成されたものである。また、開口部２４ａを塞ぐアンダーカバー２８が設けられている。アンダーカバー２８はトレイ形状を有しており、そのアンダーカバー２８とフレーム２４とにより取り囲まれた空間に、制御基板２９が設けられている。図２においては、制御基板２９がアンダーカバー２８に取り付けられた例が示されている。

この制御基板２９には、ブラシレスモータ１９を制御する駆動装置３３が、図４のように設けられている。駆動装置３３は、各電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対する通電を制御するインバータ回路３０を有する。インバータ回路３０は、図示しない端子に接続されている。また、フレーム２４にはコネクタ（図示せず)が設けられており、外部電源３１に接続された電線のソケット（図示せず)をコネクタに装着することにより、外部電源３１とインバータ回路３０とが接続される。外部電源３１は、車両１０に搭載されたバッテリまたはキャパシタ等である。

また、インバータ回路３０は、外部電源３１と電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃとを接続及び遮断するスイッチング素子３０ａを備えている。このスイッチング素子３０ａは、例えば、ＦＥＴ等の半導体素子により構成されている。より具体的には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応し、外部電源３１の正極に接続される３つの正極側のスイッチング素子と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応し、外部電源３１の負極側に接続される３つのスイッチング素子とを含む。さらに、インバータ回路３０には、スイッチング素子３０ａのオン及びオフを切り替え制御する機能を有する制御回路（コンロトーラ)３２が接続されている。

この制御回路３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えた公知のマイクロコンピュータである。また、駆動装置３３は、ＰＷＭ信号発生回路３４を有しており、ＰＷＭ信号発生回路３４の信号は、制御回路３２に入力されるように構成されている。この制御回路３２は、３つの負極側スイッチング素子を制御する駆動信号を出力し、その駆動信号にＰＷＭ信号が重畳される。つまり、３つの負極側スイッチング素子は、ＰＷＭ制御により駆動されて各電通区間において断続的にオンされる。そして、３つの負極側スイッチング素子が別個にオンされる割合、すなわち、デューティ比を制御することにより、各電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに供給する電流値が制御されるように構成されている。さらに、制御回路３２は、ブラシレスモータ１９の起動時に実行する制御のデータ、プログラム等を記憶している。ブラシレスモータ１９の起動時とは、停止しているブラシレスモータ１９を回転させる初期のことである。

さらにまた、各電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの非結線端には、誘起電圧検出部３５が接続されている。誘起電圧検出部３５は、ロータ２２の回転に伴い各電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに生じる誘起電圧を検出するセンサであり、誘起電圧検出部３５の検出信号は、制御回路３２に入力される。制御回路３２は、誘起電圧検出部３５から入力される検出信号に基づいて、ロータ２２の回転位置（回転方向の位相）を推定する処理を行う。

さらに、本実施形態におけるブラシレスモータ１９は、スイッチング素子３０ａのオン及びオフを切り替え制御して、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対する通電の向きを反転させることにより、ロータ２２を正逆に回転させることが可能である。スイッチング素子３０ａがオンされると、外部電源３１と各電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃとが接続され、スイッチング素子３０ａがオフされると、外部電源３１と各電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃとが遮断される。

さらに、フレーム２４の内部には、出力軸２６の回転数または絶対位置の少なくとも一方を検出する出力軸センサ３６が設けられている。絶対位置とは、基準位置に対する出力軸２６の回転角度を意味する。基準位置は、３６０度の範囲内のうち、任意の位置に定めればよい。この出力軸センサ３６の検出信号は、制御回路３２に入力されるようになっている。さらに、制御基板２９にはホールＩＣ３９が取り付けられている。ホールＩＣ３９は、センサマグネット３８と非接触で対向して固定されている。ホールＩＣ３９は、ロータ２２の回転に伴い、センサマグネット３８の磁極の変化によりスイッチング動作し、スイッチング信号（オン・オフ信号）を発生する。制御回路３２は、ホールＩＣ３９のスイッチング信号に基づいて、ロータ２２の回転数（回転速度）を検出することができる。さらに、車両１０の室内にはワイパスイッチ３７が設けられており、ワイパスイッチ３７の操作信号が、制御回路３２に入力されるように構成されている。

ワイパ装置１２においては、降雨量、降雪量等の条件に基づいて、ワイパアーム１４，１６の払拭速度を切り替えることができる。例えば、降雨量、降雪量が少ないときは、運転者がワイパスイッチ３７を操作して、ワイパアーム１４，１６を予め定められた低速で動作させる低速払拭モードを選択することができる。これに対して、降雨量、降雪量が多いときには、運転者がワイパスイッチ３７を操作して、ワイパアーム１４，１６を、前記低速よりも高速で動作させる高速払拭モードを選択することができる。このため、制御回路３２には、低速払拭モード及び高速払拭モードについて、スイッチング素子３０ａを制御するパターン、データ、演算式等が予め記憶されている。

本実施形態におけるブラシレスモータ１９の制御を説明する。ワイパスイッチ３７が操作されて低速モードが選択されているとき、誘起電圧検出部３５の検出信号は、制御回路３２に入力される。制御回路３２は、誘起電圧検出部３５の検出信号に基づいて、ロータ２２の回転位置（回転方向の角度)を推定し、ロータ２２の回転位置に基づいた通電制御を行う。つまり、各相の正極側スイッチング素子を電気角で１２０度ずつ順次オンするとともに、正極側スイッチング素子とは異なる相の負極側スイッチング素子を電気角で１２０度ずつ順次オンして、各相の電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対する通電を切り替えて相電流を転流させる。

上記の制御が繰り返されるとステータ２１により回転磁界が形成され、ロータ２２が回転する。また、ブラシレスモータ１９は、電流値が高くなることに伴い回転数が上昇する特性を有する。さらに、ブラシレスモータ１９は、回転数が上昇することに伴いトルクが低下する特性を有する。低速払拭モードが選択されているときは、弱め界磁制御を行うことなく、デューティ比の制御を行うことにより、ロータ２２の実回転数を要求されている回転数に近づけることができる。

一方、高速払拭モードが選択されたときは、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに供給する電流値を変えることなく、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃへの通電タイミングを、低速払拭モードが選択されているときに比べて進み位相とする弱め界磁制御を行う。弱め界磁制御では、低速払拭モードが選択されているときに比べて、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃへの通電タイミングが電気角で３０度進角される。弱め界磁制御は、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに電流を供給することにより形成される磁界を、なるべく弱くする制御である。この弱め界磁制御を行うと、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに生じる逆起電力が減少し、ロータ２２の回転数が上昇する。

図５は、ブラシレスモータ１９の特性を示す線図である。図５においては、縦軸にブラシレスモータ１９の回転数が示され、横軸にブラシレスモータ１９のトルクが示されている。また、図５に示された破線は、低速払拭モードに対応する低速用特性の一例であり、図５に示された実線は、高速払拭モードに対応する高速用特性の一例である。

本実施形態のブラシレスモータ１９は、その定格を設定するにあたり、図５の低速用特性に対応する回転数及びトルクを得ることができるように、例えば実線で示す位置に設定特性が存在している。このため、ワイパスイッチ３７の操作により低速払拭モードが選択されているときは、設定特性以下の範囲内で、要求されている回転数及びトルクを得ることができる。

これに対して、ワイパスイッチ３７の操作により高速払拭モードが選択されて、要求されるトルク及び回転数が設定特性を超えたときは、制御回路３２が弱め界磁制御を実行することにより、設定特性を超える回転数及びトルクの範囲を得ることができる。これにより、ブラシレスモータ１９の特性は、見かけ上、二点鎖線で示す位置にあることと同等となる。そして、電流値を変えずにブラシレスモータ１９の回転数を上昇させて、トルクを上昇させることができるということは、トルク定数が相対的に大きくなることを意味する。言い換えれば、本実施形態のブラシレスモータ１９は、より少ない消費電力でなるべく高トルクを発生することができ、モータ効率が向上する。

一般的に、車両用のワイパ装置は、低速払拭モードの方が高速払拭モードよりも、使用頻度が高い。このため、本実施形態のブラシレスモータ１９をワイパ装置１２に用いると、低速払拭モードが選択されたときに、消費電力を低減する効果が大きい。また、本実施形態のブラシレスモータ１９は、設計上、高速払拭モードを基準として定格を決定する必要がなくなり、ブラシレスモータ１９の体格をなるべく小さくすることができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１９は、弱め界磁制御を行うときに、誘起電圧検出部３５の検出信号に基づいて、ロータ２２の回転位置を推定することができる。さらに、誘起電圧検出部３５の検出信号に代えて、出力軸センサ３６の検出信号、及び減速機構２７の減速比に基づいて、ロータ２２の回転位置を推定することもできる。このように、本実施形態のブラシレスモータ１９は、予め設けられている誘起電圧検出部３５、出力軸センサ３６を利用して、ロータ２２の回転位置を推定することができる。つまり、本実施形態のブラシレスモータ１９は、ロータ２２の回転位置を検出するセンサを専用で設ける必要がない、センサレス構造である。したがって、ブラシレスモータ１９の部品点数及び製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態のブラシレスモータ１９は、弱め界磁制御を行うことにより、高速用特性に対応する回転数及びトルクを得ることができるとともに、減速機構２７が設けられている。したがって、ブラシレスモータ１９は、ワイパ装置１２のワイパアーム１４，１６の作動条件に適した特性、つまり、回転数、トルクとなるように、減速機構２７の減速比を設定することができる。減速機構２７の減速比は、出力軸２６の回転数をロータ２２の回転数で除算した値であり、減速機構２７の減速比を大きくするほど、出力軸２６の回転数が低下する。

さらにまた、本実施形態のブラシレスモータ１９は、ロータ２２の回転位置の推定結果に基づいて、ブラシレスモータ１９の正逆転時における進角制御を最適化することができる。さらにまた、本実施形態のブラシレスモータ１９は、ブラシ、コミュテータ（整流子)等が設けられていないため、ブラシとコミュテータとの摺動によるフリクショントルクの発生もなく、モータの効率低下を防止できる。さらに、本実施形態のブラシレスモータ１９は、ブラシがあることに起因するノイズの発生をも防止できる。

さらにまた、本実施形態のブラシレスモータ１９は、制御基板２９及び減速機構２７が、共にフレーム２４及びアンダーカバー２８により取り囲まれた空間内に配置された構造、つまり、機電一体の構造である。したがって、ブラシレスモータ１９全体をコンパクトに構成することができ、車体へブラシレスモータ１９を取り付ける際のレイアウト性が向上する。

さらにまた、本実施形態のブラシレスモータ１９は、弱め界磁制御を行うときに、制御回路３２は、ホールＩＣ３９のオン・オフ信号に基づいてロータ２２の回転数を検出する制御を行うとともに、電機子コイル２１ａ，２１ｂ，２１ｃへの通電タイミングを電気角で３０度進角させることにより、ロータ２２の回転数を制御する機能を有する。

ここで、本実施形態において説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、制御回路３２を有する駆動装置３３が、本発明の第１回転数制御部及び第２回転数制御部及び回転位置推定部及び回転方向制御部に相当し、フレーム２４及びアンダーカバー２８が、本発明のハウジングに相当し、フロントガラス１１が、本発明のガラスに相当し、ワイパアーム１４,１６が、本発明の動作部材に相当し、ホールＩＣ３９が、本発明のスイッチング素子に相当する。さらに、図５において回転数及びトルクで表された特性が、本発明におけるブラシレスモータの特性に相当する。

本発明は上記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、ワイパ装置１２は、フロントガラス１１に限らずリヤガラスを払拭するものであってもよい。また、図１に示すワイパ装置１２は、出力軸２６に動力伝達機構２０を介してワイパアーム１４,１６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よい。また、図１に示すワイパ装置１２は、２本のワイパアーム１４，１６を単独のブラシレスモータ１９により駆動する構成であるが、２本のワイパアームを、それぞれ別個のブラシレスモータにより駆動する構成であってもよい。また、本実施形態のブラシレスモータは、永久磁石を鉄心に埋め込んだ構造のＩＰＭ（Interior Permanent Magnet ）型モータであってもよい。さらに、ワイパスイッチにより選択されるモードは、低速払拭モード及び高速払拭モードの２種類に限らず、３種類以上あってもよい。さらにまた、電機子コイルの数、永久磁石の数は任意に変更可能である。

さらにまた、本発明のブラシレスモータは、ステータの内側にロータが配置されたインナロータ形のブラシレスモータ、またはステータの外側にロータが配置されたアウタロータ形のブラシレスモータのいずれにも適用可能である。さらに、本実施形態のブラシレスモータは、車両に設けられる利便快適系装置、例えば、パワースライドドア装置、サンルーフ装置、パワーウィンド装置等において、ドア、ルーフ、ガラス等の動作部材を動作させる動力源として用いることもできる。

１０ 車両
１１ フロントガラス
１２ ワイパ装置
１３，１５ ピボット軸
１４，１６ ワイパアーム
１７，１８ ワイパブレード
１９ ブラシレスモータ
２０ 動力伝達機構
２１ ステータ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 電機子コイル
２２ ロータ
２２ａ 回転軸
２２ｂ 永久磁石
２２ｃ ウォーム
２３ ケース
２４ フレーム
２４ａ 開口部
２５ ウォームホイール
２５ａ ギヤ
２６ 出力軸
２７ 減速機構
２８ アンダーカバー
２９ 制御基板
３０ インバータ回路
３０ａ スイッチング素子
３１ 外部電源
３２ 制御回路
３３ 駆動装置
３４ ＰＷＭ信号発生回路
３５ 誘起電圧検出部
３６ 出力軸センサ
３７ ワイパスイッチ
３８ センサマグネット
３９ ホールＩＣ

Claims (4)

1. 電機子コイルに電流が供給されて回転磁界を形成するステータと、永久磁石を有し、かつ、前記回転磁界により回転するロータとを備えたブラシレスモータと、
   前記ロータに動力伝達可能に接続され、かつ、車両のガラスを払拭するワイパアームと、
   を有するワイパ装置であって、
   弱め界磁制御を行って前記ロータの回転数を制御する第１回転数制御部と、
   この第１回転数制御部が弱め界磁制御を行って前記ロータの回転数を制御する際に、前記電機子コイルに生じる誘起電圧に基づいて、前記ロータの回転位置を推定する回転位置推定部とを備え、
   前記ロータの動力を動作部材に伝達する動力伝達経路に減速機構が設けられており、この減速機構は、入力回転速度に対して出力回転速度を減速するように構成され、
   前記電機子コイルに流れる電流の向きを切り替えることにより、前記ロータを正逆に回転させる回転方向制御部を備え、
   前記第１回転数制御部及び前記回転位置推定部を有する制御基板が設けられており、前記減速機構及び前記制御基板は、共通のハウジング内に収容され、
   前記ワイパアームの払拭動作を制御するモードとして、予め定められた低速で前記ワイパアームを動作させる低速払拭モードと、この低速払拭モードよりも高速で前記ワイパアームを動作させる高速払拭モードとを有し、
   前記低速払拭モードが選択されると、設定特性以下の範囲で前記ロータの回転数及びトルクを変化させ、前記低速モードで要求される前記ロータの回転数及びトルクを得るとともに、
   前記高速払拭モードが選択されると、前記第１回転数制御部は、弱め界磁制御を行って前記ロータの回転数を上昇させることにより、前記設定特性を超える範囲で前記ロータの回転数及びトルクを変化させ、前記高速モードで要求される前記ロータの回転数及びトルクを得ることを特徴とするワイパ装置。
2. 請求項１記載のワイパ装置において、前記減速機構は、前記入力回転速度に対して減速される出力軸を有し、前記出力軸の回転数または絶対位置の少なくとも一方を検出する出力軸センサが設けられており、
   前記回転位置推定部は、前記出力軸センサにより検出される前記出力軸の回転数に基づいて、前記ロータの回転位置を推定する制御を行うことを特徴とするワイパ装置。
3. 請求項１記載のワイパ装置において、前記ブラシレスモータは、前記電機子コイルに電流を流すオン状態と流さないオフ状態とを切り替える機能と、前記弱め界磁制御を行なわずに前記電機子コイルに電流を流すオンの割合であるデューティ比を制御することにより、前記ロータの回転数を制御する機能とを備えた第２回転数制御部を有しており、さらに、第２回転数制御部は、前記低速払拭モードが選択されたときに、前記弱め界磁制御を行わずに前記デューティ比を制御することにより、前記ロータの回転数を制御する機能を備えていることを特徴とするワイパ装置。
4. 請求項１記載のワイパ装置において、前記ロータと一体回転するセンサマグネットと、前記ロータが回転したときに前記センサマグネットの磁極の変化に応じてオン・オフ信号を出力するスイッチング素子とを備え、
   前記第１回転数制御部は、前記弱め界磁制御を行うときに、前記スイッチング素子のオン・オフ信号に基づいて前記ロータの回転数を検出する制御を行うとともに、前記電機子コイルへの通電タイミングを電気角で３０度進角させることにより、前記ロータの回転数を制御する機能を有することを特徴とするワイパ装置。

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