JP6755210B2

JP6755210B2 - ブラシモータ、及びワイパー装置

Info

Publication number: JP6755210B2
Application number: JP2017056938A
Authority: JP
Inventors: 哲神田; 健二安本
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP2018160984A

Description

本発明は、ブラシモータ、及びワイパー装置に関する。

車両のワイパー装置の作動速度は、高速と低速とに切り替え可能となっている（例えば、特許文献１）。このようなワイパー装置の作動速度の切り替えは、ワイパー装置に用いられるブラシモータの回転速度を切り替えることにより実現されている。

通常、ブラシモータの回転速度の切り替えは、電機子の通電角を制御することにより実施される。そのため、この種のブラシモータは、ワイパー装置の作動速度に対応した通電角が得られる位置に配置された高速用のブラシと低速用のブラシの２種類のブラシを備えている。また、ブラシモータには、過電流が流れた場合のモータ保護のために、ブラシの入力側または出力側近傍にサーキットブレーカを設けている。

特開２００１−２６８８５２号公報

ただし、従来のフロントワイパーモータでは、低速用のブラシを作動させる場合においても高速用のブラシがセグメントに摺接するため、磁気音やＥＭＣノイズが発生する可能性がある。この問題を解決するために、ブラシモータの回転速度の切り換えをＰＷＭ制御で行う方法が考えられる。この方法により、高速用のブラシを削減することができるため、磁気音やＥＭＣノイズの発生を防止することができる。

ここで、上述のＰＷＭ制御を行う構成において、モータ保護の対策を行うには、低速の場合と高速の場合とのそれぞれの場合における電流保護が必要となる。しかしながら、サーキットブレーカは、一つの過電流に対して過電流保護を行う。そのため、従来のように、ブラシの入力側または出力側近傍にサーキットブレーカを配置してしまうと、低速の場合と高速の場合とのそれぞれの場合において、過電流保護を行うことができない。したがって、低速の場合と高速の場合とのそれぞれの場合の過電流保護を行うには、電流センサなどの高価なＩＣを用いる必要があり、高コストである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、低コストで低速の場合と高速の場合とのそれぞれの場合において、過電流保護を行うことができるブラシモータ、及びワイパー装置を提供することである。

本発明の一態様は、回転電機子と、前記回転電機子に備えられた整流子と、前記整流子と接触する二つのブラシと、を備えるモータ本体部を有し、前記モータ本体部を一方向に回転させるブラシモータであって、電源から供給される駆動電流をＰＷＭ制御し、前記ＰＷＭ制御した前記駆動電流を前記モータ本体部に出力することで、前記モータ本体部を二種類以上の回転速度で駆動可能なドライバＩＣと、前記電源から前記ドライバＩＣに接続可能な複数の電流経路と、前記複数の電流経路の各々に設けられ、それぞれ異なる電流定格のサーキットブレーカと、を備え、外部スイッチにより、前記電源から前記ドライバＩＣに前記駆動電流が流れる有効経路を、前記複数の電流経路の間で切り替え可能である、ブラシモータ。

本発明の一態様は、上述のブラシモータであって、前記複数の電流経路には、それぞれ電流値の異なる前記駆動電流が流れる。

本発明の一態様は、上述のブラシモータであって、前記電源からの駆動電流がそれぞれ入力される複数の端子をさらに備え、前記複数の電流経路とは、前記複数の端子と、前記ドライバＩＣとの間をそれぞれ電気的に接続する経路である。

本発明の一態様は、上述のブラシモータであって、前記ブラシモータは４極以上の磁極を有し、前記回転電機子は均圧線を有し、前記二つのブラシは第１のブラシ及び第２のブラシであり、前記ドライバＩＣは、前記ドライバＩＣの外部から供給される電圧信号により、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に印加する電圧パルスのデューティを選択するデューティ制御部と、前記デューティ制御部から供給される選択されたデューティに応じて、当該デューティのパルス列であるＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部と、前記第１のブラシ及び前記第２のブラシの何れかと前記電源及びグランドの何れかとの間に接続されており、前記ＰＷＭ信号によりオンオフし、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に前記電源の電圧を前記電圧パルスとして印加する駆動トランジスタと、を備える。

本発明の一態様は、ワイパーアームを往復駆動するためのワイパーモータと、電源から供給される駆動電流をＰＷＭ制御し、前記ＰＷＭ制御した駆動電流を前記ワイパーモータに出力するドライバＩＣと、前記電源から前記ドライバＩＣに接続可能な複数の電流経路と、前記電源から前記ドライバＩＣに駆動電流が流れる有効経路を、前記複数の電流経路の間で切り替え可能なスイッチ部と、前記複数の電流経路の各々に設けられ、それぞれ異なる電流定格のサーキットブレーカと、を備えるワイパー装置である。

本発明の一態様は、上述のワイパー装置であって、前記ワイパーモータは、回転電機子と、前記回転電機子に備えられた整流子と、前記整流子と接触する二つのブラシと、備える。

本発明の一態様は、上述のワイパー装置であって、前記ワイパーモータは４極以上の磁極を有し、前記回転電機子は均圧線を有し、前記二つのブラシは第１のブラシ及び第２のブラシであり、前記ドライバＩＣは、前記ドライバＩＣの外部から供給される電圧信号により、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に印加する電圧パルスのデューティを選択するデューティ制御部と、前記デューティ制御部から供給される選択されたデューティに応じて、当該デューティのパルス列であるＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部と、前記第１のブラシ及び前記第２のブラシの何れかと前記電源及びグランドの何れかとの間に接続されており、前記ＰＷＭ信号によりオンオフし、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に前記電源の電圧を前記電圧パルスとして印加する駆動トランジスタと、を備える。

以上説明したように、本発明によれば、低コストで低速の場合と高速の場合とのそれぞれの場合において、過電流保護を行うことができる。

本発明の一実施形態に係るブラシモータの外観図である。本発明の一実施形態に係るブラシモータ１００を用いたワイパー装置Ａの概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る制御ＩＣ１２及びサーキットブレーカの配置図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下、本発明の一実施形態に係るブラシモータを、図面を用いて説明する。

ブラシモータ１００は、一方向の回転力を発生させる（一方向に回転する）磁極が４極以上の多極のモータである。本実施形態において、ブラシモータ１００は、例えば、車両のフロントワイパー装置の動力となる回転力を発生させるための多極、例えば磁極が４極の直流モータであるものとする。ただし、ブラシモータ１００は、多極の直流モータであれば任意であり、その用途も車両のフロントワイパー装置に限らず、任意の装置の動力を発生させるために使用可能である。

図１に示すように、ブラシモータ１００は、モータ部Ｍ及び減速機構部Ｇを備える。
モータ部Ｍには、一方向の回転力を発生させるモータ本体部１１０が内蔵されている。
具体的には、モータ部Ｍのハウジング部ＭＨには、モータ本体部１１０が収容されている。
モータ本体部１１０は、４極以上の磁極からなる界磁部（図示なし）、均圧線（図示なし）を有する回転電機子（図示なし）、及び二つのブラシ（図示なし）を備える。均圧線を用いたことによりブラシの数が削減され、モータ本体部１１０のレイアウト性が向上する。したがって、ブラシモータ１００の磁極の多極化を図りつつ、ブラシモータ１００を小型化、ひいてはワイパー装置Ａを小型化することができる。
界磁部は、ハウジング部ＭＨに固定されている。回転電機子は、整流子を備えている。
二つのブラシは第１のブラシ及び第２のブラシであり、上記整流子と接触するように配置されている。

減速機構部Ｇは、モータ本体部１１０の回転電機子の回転数を所望の回転数に減速するためのものである。減速機構部Ｇのハウジング部ＧＨには、モータ本体部１１０の回転軸（回転電機子のシャフト）と結合されたウォームギアや、このウォームギアと連結されたウォームホイールギア等が収容されている。
減速機構部Ｇにより減速された回転は、減速機構部Ｇから延出した出力軸Ｑから取り出される。なお、図１では示されていないが、出力軸Ｑには、モータ本体部１１０が発生させた一方向の回転を、ワイパー（ワイパーブレードと示す場合もある）がウインドシールドを払拭するための往復駆動に対応した正方向（例えば、時計回り方向）と逆方向（例えば、反時計回り方向）の二方向の回転に変換するためのリンク機構等が取り付けられる。

図２は、本実施形態に係るブラシモータ１００を用いたワイパー装置Ａの概略構成の一例を示す図である。

ワイパー装置Ａは、自装置に設けられたワイパーモータ（モータ本体部１１０）を駆動することで、ワイパーアームをフロントガラス上における所定の範囲内で揺動動作させ、フロントガラスに付着した埃や雨滴等を払拭する。本実施形態に係るワイパー装置Ａは、ワイパーモータを低速で駆動することでワイパーブレードを低速で動作させる低速作動モードと、ワイパーモータを高速で駆動することでワイパーブレードを高速で動作させる高速作動モードとを備える。以下に、本実施形態に係るワイパー装置Ａの具体的な構成について、図面を用いて説明する。

ワイパー装置Ａは、ブラシモータ１００、ワイパスイッチ２００、及びスイッチ部２０１，２０２を備える。このワイパー装置Ａは、運転者によりイグニッションスイッチ３０１をオンされることにより電源３００の電力を、スイッチ部２０１，２０２を介してブラシモータ１００に供給することができる。ここで、電源３００とは、例えば、バッテリである。

ワイパスイッチ２００は、車両の車室内（図示せず）に設けられている。
ワイパスイッチ２００は、ワイパーアームを揺動動作させるスイッチである。
具体的には、ワイパスイッチ２００は、ワイパーアームを低速（例えば、予め設定された速度）で動作させる低速作動モード、ワイパーアームを低速作動モードより高速で動作させる高速作動モード、及びワイパーアームの揺動動作を停止させる停止モードの各々のモードに切り換え可能である。ここで、ワイパーアームの駆動源は、ワイパーモータであるモータ本体部１１０である。したがって、ワイパスイッチ２００は、モータ本体部１１０を低速で回転させる低速作動モード、モータ本体部１１０を低速作動モードより高速で回転させる高速作動モード、及びモータ本体部１１０の回転動作を停止させる停止モードの各々モードに切り換え可能である。

このワイパスイッチ２００は、スイッチ部２０１、及びスイッチ部２０２のそれぞれに接続されている。ワイパスイッチ２００は、操作者の操作に基づいて、スイッチ部２０１、及びスイッチ部２０２のそれぞれを、オン状態又はオフ状態に制御する。

スイッチ部２０１は、一端がイグニッションスイッチ３０１を介して電源３００の出力端子に接続され、他端がブラシモータ１００に接続されている。例えば、スイッチ部２０１は、低速モード用のスイッチである。
スイッチ部２０１は、ワイパスイッチ２００からオン状態に操作されることで、電源３００からの駆動電流Ｉ_Ｌがブラシモータ１００に供給される。

スイッチ部２０２は、一端がイグニッションスイッチ３０１を介して電源３００の出力端子に接続され、他端がブラシモータ１００に接続されている。例えば、スイッチ部２０２は、高速モード用のスイッチである。
スイッチ部２０２は、ワイパスイッチ２００からオン状態に操作されることで、電源３００からの駆動電流Ｉ_Ｈがブラシモータ１００に供給される。

なお、スイッチ部２０１がオン状態である場合には、スイッチ部２０２がオフ状態になる。一方、スイッチ部２０２がオン状態である場合には、スイッチ部２０１がオフ状態になる。

ブラシモータ１００は、コネクタ１０、複数のサーキットブレーカ１１（１１−１，１１−２）、制御ＩＣ１２、駆動トランジスタ１５、リレープレート２０、及びモータ本体部１１０を備える。

コネクタ１０は、複数の入力端子１０１〜１０５を備える。
入力端子１０１は、イグニッションスイッチ３０１を介して電源３００の出力端子に電気的に接続される。また、入力端子１０１は、リレープレート２０のブレーキ接点Ｂに接続される。

入力端子１０２は、スイッチ部２０１に接続される。入力端子１０２は、電源３００から駆動電流Ｉ_Ｌがスイッチ部２０１を介して入力する入力端子である。すなわち、イグニッションスイッチ３０１がオン状態であり、且つスイッチ部２０１がオン状態に操作された場合には、電源３００からの駆動電流Ｉ_Ｌが入力端子１０２に入力する。そして、入力端子１０２に入力した駆動電流Ｉ_Ｌは、サーキットブレーカ１１−１を介して制御ＩＣ１２の入力端子１２１に供給される。

入力端子１０３は、スイッチ部２０２に接続される。入力端子１０３は、電源３００から駆動電流Ｉ_Ｈがスイッチ部２０２を介して入力する入力端子である。すなわち、イグニッションスイッチ３０１がオン状態であり、且つスイッチ部２０２がオン状態に操作された場合には、電源３００からの駆動電流Ｉ_Ｈが入力端子１０３に入力する。そして、入力端子１０３に入力した駆動電流Ｉ_Ｈは、サーキットブレーカ１１−２を介して制御ＩＣ１２の入力端子１２２に供給される。

入力端子１０４は、リレープレート２０のスタート接点Ｓに接続される。
入力端子１０５は、グランド端子である。

サーキットブレーカ１１−１は、入力端子１０２と制御ＩＣ１２の入力端子１２１との間に接続される。すなわち、サーキットブレーカ１１−１は、入力端子１０２に入力した駆動電流Ｉ_ＬがドライバＩＣ１２に供給される電流経路に設けられる。

サーキットブレーカ１１−２は、入力端子１０３と制御ＩＣ１２の入力端子１２２との間に接続される。すなわち、サーキットブレーカ１１−２は、入力端子１０３に入力した駆動電流Ｉ_ＨがドライバＩＣ１２に供給される電流経路に設けられる。
このサーキットブレーカ１１−１と、サーキットブレーカ１１−２とは、それぞれ異なる電流定格のサーキットブレーカである。すなわち、サーキットブレーカ１１−１は、低速作動モードにおける電流保護用のサーキットブレーカである。一方、サーキットブレーカ１１−２は、高速作動モードにおける電流保護用のサーキットブレーカである。したがって、サーキットブレーカ１１−１の電流定格は、サーキットブレーカ１１−２の電流定格よりも低く設定される。

制御ＩＣ１２は、電源３００から供給される駆動電流Ｉ_Ｌ，Ｉ_ＨをＰＷＭ制御し、そのＰＷＭ制御した駆動電流Ｉ_Ｌ，Ｉ_Ｈをモータ本体部１１０に出力することで、モータ本体部１１０の回転電機子を二種類以上の回転速度で駆動させることができる。すなわち、制御ＩＣ１２は、低速作動モードにおいて、電源３００から供給される駆動電流Ｉ_ＬをＰＷＭ制御し、そのＰＷＭ制御した駆動電流Ｉ_Ｌをモータ本体部１１０に出力することで、モータ本体部１１０の回転電機子を低速で駆動させる。一方、制御ＩＣ１２は、高速作動モードにおいて、電源３００から供給される駆動電流Ｉ_ＨをＰＷＭ制御し、そのＰＷＭ制御した駆動電流Ｉ_Ｈをモータ本体部１１０に出力することで、モータ本体部１１０の回転電機子を高速で駆動させる。なお、この制御ＩＣ１２は、ディスクリートで形成されている。

制御ＩＣ１２は、入力端子１２１，１２２、ダイオード１３、制御部１４、駆動トランジスタ１５、及びダイオード１６を備える。

入力端子１２１からモータ本体部１１０に向かう駆動電流Ｉ_Ｌの電流経路と、入力端子１２２からモータ本体部１１０に向かう駆動電流Ｉ_Ｈの電流経路と、はノードＮで合流し、インダクタＬ１を介してモータ本体部１１０に接続される。

制御部１４は、入力部１４１（デューティ制御部）、記憶部１４２、信号処理部１４３（ＰＷＭ信号生成部）、駆動部１４４、及び過熱検知部１４５を備える。なお、図３は、本発明の一実施形態に係る制御ＩＣ１２及びサーキットブレーカの配置図である。

入力部１４１は、入力端子１２１及び入力端子１２２のそれぞれに電気的に接続される。具体的には、入力部１４１は、入力端子１２１とノードＮとの間の電流経路に接続される。また、入力部１４１は、入力端子１２２とノードＮとの間の電流経路に接続される。

入力部１４１は、入力端子１２１からの電圧信号を検出すると、操作者により低速作動モードが選択されたと判定する。そして、入力部１４１は、低速作動モードにおける電圧パルスのデューティ比Ｄ_Ｌを選択し、信号処理部１４３に供給する。入力端子１２１からの電圧信号とは、入力端子１２１に印加された電圧であって、スイッチ部２０１がオン状態であることを示す。

一方、入力部１４１は、入力端子１２２からの電圧信号を検出すると、操作者により高速作動モードが選択されたと判定する。そして、入力部１４１は、高速作動モードにおける電圧パルスのデューティ比Ｄ_Ｈを選択し、信号処理部１４３に供給する。入力端子１２２からの電圧信号とは、入力端子１２２に印加された電圧であって、スイッチ部２０２がオン状態であることを示す。
このように、上記電圧信号は、ワイパー装置Ａにおけるワイパスイッチ２００の状態に対応して、制御ＩＣ１２に出力される信号である。

信号処理部１４３は、低速作動信号が入力されると、低速作動モードにおけるデューティ比Ｄ_Ｌのパルス列であるＰＷＭ信号を生成し、駆動部１４４に対して出力する。一方、信号処理部１４３は、高速作動信号が入力されると、高速作動モードにおけるデューティ比Ｄ_Ｈのパルス列であるＰＷＭ信号を生成し、駆動部１４４に対して出力する。なお、低速作動モードのデューティ比と、高速作動モードのデューティ比とは、予め設定され、記憶部１４２に格納されている。

上記ＰＷＭ信号のデューティ比は、モータ本体部１１０の特性要件に応じて設定される。例えば、モータ本体部１１０を高速で作動させる場合、上記ＰＷＭ信号のデューティ比は１００パーセントに設定され、モータ本体部１１０を低速で作動させる場合、上記ＰＷＭ信号のデューティ比は７０パーセントに設定される。ただし、この例に限定されず、上記ＰＷＭ信号のデューティ比は任意に設定し得る。すなわち、本実施形態においては、高速作動及び低速作動のいずれかの作動速度とするための電圧を、モータ本体部１１０に対して印加するようにデューティを、それぞれのモータ本体部１１０の特性に対応して予め設定しておく。なお、このデューティ比の値を変更するには、書き換え用の外部装置を入力端子１２３に接続する。これにより、記憶部１４２に格納されているデューティ比の値を書き換えることができる。

駆動部１４４は、信号処理部１４３から供給されるＰＷＭ信号におけるパルスの電力増幅を行い、駆動トランジスタ１５に対して出力する。例えば、上記ＰＷＭ信号におけるパルスのハイレベルの区間において、駆動トランジスタ１５がオン状態に駆動され、上記ＰＷＭ信号におけるパルスのローレベルの区間において、駆動トランジスタ１５がオフ状態に駆動される。
駆動部１４４は、デューティ比Ｄ_ＬのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ１５に出力することで、低速作動モードにおいて、駆動電流Ｉ_Ｌをモータ本体部１１０の第１のブラシと第２のブラシとの間に印加する。
一方、駆動部１４４は、デューティ比Ｄ_ＨのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ１５に出力することで、高速作動モードにおいて、駆動電流Ｉ_Ｈをモータ本体部１１０の第１のブラシと第２のブラシとの間に出力する。

過熱検知部１４５は、制御ＩＣ１２内の温度を監視しており、その温度が閾値を超えた場合に、その旨を知らせる信号を信号処理部１４３に出力する。制御ＩＣ１２は、その信号を取得した場合には、例えば、ＰＷＭ信号の出力を停止する。

駆動トランジスタ１５は、モータ本体部１１０の回転電機子の整流子に対し、ブラシを介して印加される電圧を発生させ、上記回転電機子の巻線を通電する。本実施形態では、駆動トランジスタ１５は、ｎチャネル型パワーＦＥＴ(Field Effective Transistor)である。また、駆動トランジスタ１５として、ｎチャネル型パワーＦＥＴではなく、バイポーラトランジスタを用いてもよい。

ダイオード１６は、モータ本体部１１０の回転を停止させる際に発生するエネルギーを消費させることにより、モータ本体部１１０を保護する。

リレープレート２０は、ワイパー装置Ａのワイパーブレードの往復運動の始点と終点のタイミングを得るための要素である。リレープレート２０は、減速機構部Ｇのハウジング部ＧＨの内部に備えられ、モータ本体部１１０の作動に連動して回転する。ここで、ブレーキ接点Ｂは、ワイパー装置Ａを制動するためのタイミングを発生させる接点である（スノークラッチ機能有り）。また、スタート接点Ｓは、ワイパー装置Ａを作動させるためのタイミングを発生させる接点である。ブレーキ接点Ｂおよびスタート接点Ｓは、モータ本体部１１０の回転角に応じてグランドＥと電気的に接続される。したがって各接点がグランド電位になるタイミングから、ワイパー装置Ａの制動のタイミングと作動のタイミングを把握することができる。なお、リレープレート２０は、公知の技術を利用して実現することができる要素である。

以下に、本実施形態に係るワイパー装置Ａの動作について説明する。
車両の使用者がワイパー装置Ａのワイパスイッチ２００を、停止状態から高速作動あるいは低速作動のいずれかの作動モードに設定すると、電源３００の電圧が入力端子１０２または入力端子１０３に入力される。具体的には、車両の使用者がワイパー装置Ａのワイパスイッチ２００を、停止状態から低速作動モードに設定すると、電源３００の電圧が入力端子１０２を介して入力端子１２１に入力される。一方、車両の使用者がワイパー装置Ａのワイパスイッチ２００を、停止状態から高速作動モードに設定すると、電源３００の電圧が入力端子１０３を介して入力端子１２２に入力される。

したがって、制御ＩＣ１２は、入力端子１２１及び入力端子１２２のうち、どちらの端子に電圧が印加されたのか判別することで、低速作動モードと高速作動モードのうち、どちらのモードでモータ本体部１１０を回転させるかを判定する。
制御ＩＣ１２は、入力端子１２１に電圧が印加された場合には、低速作動モードでモータ本体部１１０を回転させると判定する。したがって、制御ＩＣ１２は、デューティ比Ｄ_ＬのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ１５に出力する。これにより、モータ本体部１１０は、低速作動モードの回転速度で回転する。
一方、制御ＩＣ１２は、入力端子１２２に電圧が印加された場合には、高速作動モードでモータ本体部１１０を回転させると判定する。したがって、制御ＩＣ１２は、デューティ比Ｄ_ＨのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ１５に出力する。これにより、モータ本体部１１０は、高速作動モードの回転速度で回転する。

ここで、デューティ比Ｄ_ＬのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ１５に出力されると、駆動電流Ｉ_Ｌがモータ本体部１１０に供給される。この場合の駆動電流Ｉ_Ｌの電流経路（以下、「第１の電流経路」という。）は、電源３００、スイッチ部２０１、入力端子１０２、入力端子１２１、ノードＮ、インダクタＬ１，インダクタＬ２、モータ本体部１１０、インダクタＬ３、駆動トランジスタ１５である。そして、サーキットブレーカ１１−１は、入力端子１０２と入力端子１２１との間の第１の電流経路に設けられている。これにより、サーキットブレーカ１１−１は、駆動電流Ｉ_Ｌの過電流を防止することができる。

一方、デューティ比Ｄ_ＨのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ１５に出力されると、駆動電流Ｉ_Ｈがモータ本体部１１０に供給される。この場合の駆動電流Ｉ_Ｈの電流経路（以下、「第２の電流経路」という。）は、電源３００、スイッチ部２０２、入力端子１０３、入力端子１２２、ノードＮ、インダクタＬ１，インダクタＬ２、モータ本体部１１０、インダクタＬ３、駆動トランジスタ１５である。そして、サーキットブレーカ１１−２は、入力端子１０３と入力端子１２２との間の第２の電流経路に設けられている。これにより、サーキットブレーカ１１−２は、駆動電流Ｉ_Ｈの過電流を防止することができる。
この第１の電流経路と第２の電流経路とは、ワイパスイッチ２００により切り替え可能である。

なお、サーキットブレーカ１１−１は、駆動電流Ｉ_Ｌの過電流を防止することができれば、どこに設けられていてもよい。すなわち、サーキットブレーカ１１−１は、第１の電流経路において、スイッチ部２０１からノードＮまでの経路において設けられていればよい。ただし、制御ＩＣ１２内において、サーキットブレーカ１１−１を設けることは、現実的ではない。そのため、サーキットブレーカ１１−１は、第１の電流経路において、スイッチ部２０１から入力端子１２１までの経路において設けられていればよい。

一方、サーキットブレーカ１１−２は、駆動電流Ｉ_Ｈの過電流を防止することができれば、どこに設けられていてもよい。すなわち、サーキットブレーカ１１−２は、第２の電流経路において、スイッチ部２０２からノードＮまでの経路において設けられていればよい。ただし、制御ＩＣ１２内において、サーキットブレーカ１１−２を設けることは、現実的ではない。そのため、サーキットブレーカ１１−２は、第２の電流経路において、スイッチ部２０２から入力端子１２２までの経路において設けられていればよい。
このスイッチ部２０２から入力端子１２２までの電流経路と、スイッチ部２０２から入力端子１２２までの経路と、は、電源３００からドライバＩＣに接続可能な電流経路である。そして、ワイパスイッチ２００により、電源３００からドライバＩＣ１２に駆動電流が流れる有効経路を、複数の電流経路（スイッチ部２０１から入力端子１２１までの電流経路と、スイッチ部２０２から入力端子１２２までの経路）の間で切り替える。

上述したように、本実施形態に係るブラシモータ１００は、回転電機子と、その回転電機子に備えられた整流子と、その整流子と接触する二つのブラシと、備えるモータ本体部１１０を有し、モータ本体部１１０を一方向に回転させる。そして、ブラシモータ１００は、電源３００から供給される駆動電流をＰＷＭ制御し、そのＰＷＭ制御した駆動電流をモータ本体部１１０に出力することで、モータ本体部１１０を二種類以上の回転速度で駆動可能なドライバＩＣ１２と、電源３００からドライバＩＣ１２に接続可能な複数の電流経路と、各電流経路に設けられ、それぞれ異なる電流定格のサーキットブレーカ１１と、を備え、外部スイッチにより、電源３００からドライバＩＣに駆動電流が流れる有効経路を、複数の電流経路の間で切り替え可能である。これにより、低コストで低速の場合と高速の場合とのそれぞれの場合において、過電流保護を行うことができる。

本実施形態に係るワイパー装置Ａは、雨が小降りになったり、車速が上がり、ワイパーブレードへの負荷が高負荷になっても、作動し続けられ、ブレードが凍結や積雪で拘束された場合には、過電流が流れる為、電流保護としてサーキットブレーカ１１が働く。これを低速作動、高速作動のそれぞれのモードを独立して制御することで各モードの特性を最大限に引き出せる。この制御は従来基板回路を背負ったモータでは基板上に電流センサを設けて独立制御するが、本発明では、基板を使わずに、ＰＷＭ制御ができる制御ＩＣ１２とサーキットブレーカ１１の組合わせで安価に設定することができる。

なお、本実施形態に係るブラシモータ１００は、ＰＷＭ制御によるモータ本体部１１０の作動速度の制御を行うので、従来のように高速用と低速用の各々のブラシを設け、作動速度によりこれら高速用及び低速用の各々のブラシの切り替えを行う必要がない。このため、作動速度に応じた複数のブラシの個数を備える必要がなくなる。したがって、例えば、高速用のブラシを省くことが可能となり、高速用のブラシを備えることによる騒音の増加、整流子の寿命低下、効率低下等の不都合を解消することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、本実施形態では低速作動モードおよび高速作動モードの２種類の作動モードについて記載したが、他の作動モードを追加しても良い。その場合には、作動モードの数に応じた端子および電流経路と、各作動モードにより流れる電流に応じたサーキットブレーカとを増設すればよい。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

Ａワイパー装置
１０コネクタ
１１サーキットブレーカ
１２制御ＩＣ
１５駆動トランジスタ
２０リレープレート
１００ブラシモータ
１１０モータ本体部

Claims

回転電機子と、前記回転電機子に備えられた整流子と、前記整流子と接触する二つのブラシと、を備えるモータ本体部を有し、前記モータ本体部を一方向に回転させるブラシモータであって、
電源から供給される駆動電流をＰＷＭ制御し、前記ＰＷＭ制御した前記駆動電流を前記モータ本体部に出力することで、前記モータ本体部を二種類以上の回転速度で駆動可能なドライバＩＣと、
前記電源から前記ドライバＩＣに接続可能な複数の電流経路と、
前記複数の電流経路の各々に設けられ、それぞれ異なる電流定格のサーキットブレーカと、
を備え、
外部スイッチにより、前記電源から前記ドライバＩＣに前記駆動電流が流れる有効経路を、前記複数の電流経路の間で切り替え可能である、ブラシモータ。
前記複数の電流経路には、それぞれ電流値の異なる前記駆動電流が流れる請求項１に記載のブラシモータ。
前記電源からの駆動電流がそれぞれ入力される複数の端子をさらに備え、
前記複数の電流経路とは、前記複数の端子と、前記ドライバＩＣとの間をそれぞれ電気的に接続する経路である、請求項１又は請求項２に記載のブラシモータ。
前記ブラシモータは４極以上の磁極を有し、
前記回転電機子は均圧線を有し、
前記二つのブラシは第１のブラシ及び第２のブラシであり、
前記ドライバＩＣは、
前記ドライバＩＣの外部から供給される電圧信号により、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に印加する電圧パルスのデューティを選択するデューティ制御部と、
前記デューティ制御部から供給される選択されたデューティに応じて、当該デューティのパルス列であるＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部と、
前記第１のブラシ及び前記第２のブラシの何れかと前記電源及びグランドの何れかとの間に接続されており、前記ＰＷＭ信号によりオンオフし、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に前記電源の電圧を前記電圧パルスとして印加する駆動トランジスタと
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のブラシモータ。
ワイパーアームを往復駆動するためのワイパーモータと、
電源から供給される駆動電流をＰＷＭ制御し、前記ＰＷＭ制御した駆動電流を前記ワイパーモータに出力するドライバＩＣと、
前記電源から前記ドライバＩＣに接続可能な複数の電流経路と、
前記電源から前記ドライバＩＣに駆動電流が流れる有効経路を、前記複数の電流経路の間で切り替え可能なスイッチ部と、
前記複数の電流経路の各々に設けられ、それぞれ異なる電流定格のサーキットブレーカと、
を備えるワイパー装置。
前記ワイパーモータは、
回転電機子と、
前記回転電機子に備えられた整流子と、
前記整流子と接触する二つのブラシと、
備えることを特徴とする請求項５に記載のワイパー装置。
前記ワイパーモータは４極以上の磁極を有し、
前記回転電機子は均圧線を有し、
前記二つのブラシは第１のブラシ及び第２のブラシであり、
前記ドライバＩＣは、
前記ドライバＩＣの外部から供給される電圧信号により、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に印加する電圧パルスのデューティを選択するデューティ制御部と、
前記デューティ制御部から供給される選択されたデューティに応じて、当該デューティのパルス列であるＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部と、
前記第１のブラシ及び前記第２のブラシの何れかと前記電源及びグランドの何れかとの間に接続されており、前記ＰＷＭ信号によりオンオフし、前記第１のブラシと前記第２のブラシとの間に前記電源の電圧を前記電圧パルスとして印加する駆動トランジスタと
を備えることを特徴とする請求項６に記載のワイパー装置。