JPH0398490A - 多ブラシモータの速度制御方法 - Google Patents
多ブラシモータの速度制御方法Info
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- JPH0398490A JPH0398490A JP23527689A JP23527689A JPH0398490A JP H0398490 A JPH0398490 A JP H0398490A JP 23527689 A JP23527689 A JP 23527689A JP 23527689 A JP23527689 A JP 23527689A JP H0398490 A JPH0398490 A JP H0398490A
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野Ｊ
本発明は多ブラシ直流モータの速度制御方法に関する．
「従来の技術』
多ブラシ直流モータは給電ブラシの切換えにより簡単に
高速回転が得られるので、自動車用ワイバモータやファ
ンモータ等に広く使用されている．従来のこの種のモー
タの速度制御方法は、単に給電するブラシを速度に対応
したそれぞれの専用のブラシに切換えるものであり、低
速運転時には低速用ブラシに、高速運転時には高速用ブ
ラシ（第３ブラシ）にバッテリからの電圧を印加給電し
速度を切換えるものであった． 「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記従来の方法では切換可能な速度の段
数に対応した数の高速ブラシを直流モータに設けなけれ
ばならない．たとえば、２速モータではコモンブラシを
含めて３つのブラシが必要であり、３速モータでは４つ
のブラシが必要になる．このため、切換速度の段数が増
加するとブラシを配設するためスペースが増え、部品点
数も増加するので、３速以上の速度切換が行える多速直
流モータを製作することは実用上困難であるという問題
点があった． 本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、ブラシ数以上の速度切換えを可能
とする多ブラシモータの速度制御方法を提供することに
ある． 「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、第ｌ図（ｂ）
に例示する様に、電気的中性軸近傍のコモンブラシ２及
び低速用ブラシ３の他に１又は２以上の高速用プラシ４
を有する多ブラシモータ１の速度制御方法において、前
記低速用ブラシ３又は高速用ブラシ４のうちの２以上の
ブラシを短絡接続し、該複数のブラシとコモンブラシ２
との間に電正を印加し給電する手段を備えることを特徴
とする多ブラシモータの速度制御方法が提供される．「
作用」 作用について、最も単純な３つのブラシを有するモータ
１を例に説明する．第１図（ａ）に示す様に、低速プラ
シ３を選択した場合はモータ１は基本速度（低速）で回
転し、その負荷トルクと回転数との関係は第２図に示す
Ｓ１の様になる．次に、第１図（ｃ）に示す様に高速ブ
ラシ４を選択した場合はモータ１は高速で回転し、その
負荷トルクと回転数との関係は第２図に示すＳ３の様に
なる．ここまでは従来の速度制御方法である．次に、第
１図（ｂ）に示す様に、高速プラシ３と低速ブラシ４を
短絡接続し、その２つのブラシ３．４とコモンブラシ２
との間にバッテリ６の電圧を印加すると、その回転数と
負荷トルクとの関係は第２図に破線で示すＳ２の様にな
り、軽負荷域で高速ブラシ４選択時の速度と低速ブラシ
３選択時の速度との中間速度を示す様になる．何故２つ
のブラシ３，４を短絡接続して電圧を印加給電するとこ
のような特性を生ずるかは必ずしも明確ではないが、次
のようではないかと考える．第３図に示す様に、無負荷
時には、低速ブラシ３と高速ブラシ４との間の電機子コ
イルｒ３に生ずる逆起電力により２つのブラシ３．４の
間に循環電流ｉが流れ、この循環電流１によるブレーキ
力により回転数が高速選択時より落ち中間速度を示す．
一方、拘束時には、低速ブラシ３と高速ブラシ４との間
の電機子コイルｒ３が短絡されているためバッテリ６か
ら見た電機子コイル抵抗値が減少し、より多くの′：４
１ｌ！子電流Ｉが流れてより大きな拘束トルクを生ずる
． 上記では最も単純な３ブラシモータ１について説明した
が、高速用ブラシを複数個有する多ブラシモータに拡張
し、２以上のブラシを短絡接続し電圧を印加した場合も
、低負荷域で中間速度を示すことが容易に類推できる． 「実施例』 本発明の実施例について図面で参照し説明する．第４図
は本発明を適用した５速切換のワイバモータ制御装置の
回路図である． ワイパモータ１０は図示しない減速機と一体となったモ
ータであり、ワイパの停止位置で図示の状態となるカム
スイッチ１７を有している．モータ本体１１はコモンブ
ラシ１２及び低速用ブラシ１３の他に２つの高速用ブラ
シ１４．１５を有する４１ラシのモータである．モータ
本体１１のコモンブラシ１２は接地ラインを経由してバ
ッテリ２０の負極に接続され、低速用プラシｌ３及び２
つの高速用ブラシ１４．１５は車室内に設けられるワイ
パスイッチ３０に接続され、バッテリ２０の正極との接
続が断続される． また、ワイパスイッチ３０を停止位置にすると、低速ブ
ラシ１３がカムスイッチ１７のコモン端子に接続され、
ワイパが停止位置に到着しカムスイッチ１７が図示の状
態になるまでバッテリ２０から低速用ブラシ１３に電圧
が印加給Ｔ４され低速回転する． ワイパスイッチ３０を第１速位置にすると、低速用ブラ
シ１３がバッテリ２０の正極に接続される．第２速位置
では低速用ブラシ１３と第１高速用ブラシ１４とがワイ
パスイッチ３０で短絡接続され、バッテリ２０の正極に
接続される。第３速位置では、第１高速用ブラシ１４の
みがバッデリ２０に接続される．第４速位置では、第１
高速用ブラシ１４及び第２高速用ブラシ１５がワイバス
イッチ３０で短絡接続され、バッテリ２０の＋Ｌ＆に接
続される．第５速位置では、第２高速用ブラシ１５のみ
がバッテリ２０に接続される．このように、本実施例で
は２つの高速用プラシ１４，ｌ５を有する多速モータ１
を用いて５段階の速度切換を行おうとしている． 第５図は上記の各ワ不パスイッチ位置におけるモータ本
体１１の負荷トルクと、回転数（Ｓｌ〜８５）及び電流
値（Ｉｔ〜Ｉ５）との閏係を実測した特性図である．こ
こで測定時のバッテリ電圧は１３．５Ｖである．また、
モータ１１の巻線は銅線を重ね巻きにて約５００回巻回
している．界磁磁束は約６Ｘ１０’マクスウェルである
．上記の条件にて実測された特性図から次のことが読取
れる． 無負荷を含めて軽負荷時には、２つのブラシを短絡接続
して同時給電した場合の回転数３２，Ｓ４は、各ブラシ
を単独で用いた場合の各速度の中間速度を示し、電流値
Ｉ２．１４は各ブラシを単独で用いた場合より大きな値
を示す．たとえば、低速用ブラシ１３と第１高速用ブラ
シ１４を短絡接続した第２速の回転数８２は、各ブラシ
１３．１４を単独で用いた第１速の回転数８１と第３速
の回転数８３との中間速度を示し、第２速の電流値Ｉ２
は第１速の電流値Ｉ１及び第３速の電流値Ｉ３のいずれ
よりも大きい．同様の関係が第１高速用ブラシ１４と第
２高速用ブラシ１５を短絡接続した第４速Ｓ４，１４と
各ブラシ１４．１５を単独で用いた第３速Ｓ３，Ｉ３及
び第５速Ｓ５，Ｉ５との間にも顕著に見られる． 次に、拘束時を含めて回転数の低い重負荷時には、２つ
のブラシを用いて短絡接続して同時給電した場合の方が
、各ブラシを単独で用いた場合より同じ回転数で高いト
ルクを示し、拘束トルクも高くなる．たとえば、同じ低
速の回転数であっても、第２速Ｓ２のトルクは第１速Ｓ
ｌ，第３速Ｓ３のいずれよりも大きく、拘束トルクも約
３１０ｋｇｆ−ａ−と最大の値を示す．第４速Ｓ４と第
３速Ｓ３及び第５速Ｓ５との間にも同様の傾向が見られ
る． 以上説明したように、本実施例では、従来は３段階にし
か速度切換ができなかった４ブラシの直流モータ１１を
用いて，５段階に速度を制御することができた．しかも
、そのための装置は掻く簡単なワイパスイッチ３０のみ
でよい． また、低速用ブラシ１３と第１高速用ブラシ１４の２つ
のブラシに同時に給電する第２速Ｓ２の拘束トルクが、
低速用ブラシ単体ｌ３に給電する場合より大きくなるの
で、負荷特性の向上が図れる利点がある． 前記実施例では４ブラシ直流モータ１１を５段階に速度
切換することとしたが、速度切換に用いられるブラシ１
３，１４．１５が３つであるから理論的には７段階まで
の速度切換が可能である．前記実施例に加えるブラシの
組合わせは、低速用ブラシ１３と第２高速用ブラシ１５
を短絡接続する組合わせと、低速用，第１及び第２高速
用の３つのブラシ１３，１４．１５を全て短絡接続し、
３本同時に給電する組合わせの２つである．一般に、ｎ
＋１本のブラシを有する多ブラシモータでは、速度切換
に用いられるブラシはｎ本であるから、ｌｌＣ ，＝
ｎ Ｉ／ （ｒ Ｉ（ｎ − ｒ ）！）として、Σ
ｌｌＣｒ ただし ．ＣＩ１＝１だけのブラシ
の組合わせが可能であり、本発明を適用することにより
それだけの段数の速度切換が可能になる． 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、速度切換に用いられる２
又はそれ以上のブラシを短絡接続し、その複数のブラシ
に同時給電して多ブラシモータを駆動するものであるか
ら、単一のブラシへの給電では得られない中間速度で多
ブラシモータを回転駆動することができるという効果が
ある．このため、ブラシの数以上の多段の速度切換が簡
単なスイッチ回路で可能になる． また、同時給電するブラシの組合わせによっては、低速
用ブラシに単独で給電する場合より大きな拘束トルクを
得られる場合があり、ワイパモータ等に適用した場合に
重要な負荷特性の向上を図ることができるという利点が
ある．
高速回転が得られるので、自動車用ワイバモータやファ
ンモータ等に広く使用されている．従来のこの種のモー
タの速度制御方法は、単に給電するブラシを速度に対応
したそれぞれの専用のブラシに切換えるものであり、低
速運転時には低速用ブラシに、高速運転時には高速用ブ
ラシ（第３ブラシ）にバッテリからの電圧を印加給電し
速度を切換えるものであった． 「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記従来の方法では切換可能な速度の段
数に対応した数の高速ブラシを直流モータに設けなけれ
ばならない．たとえば、２速モータではコモンブラシを
含めて３つのブラシが必要であり、３速モータでは４つ
のブラシが必要になる．このため、切換速度の段数が増
加するとブラシを配設するためスペースが増え、部品点
数も増加するので、３速以上の速度切換が行える多速直
流モータを製作することは実用上困難であるという問題
点があった． 本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、ブラシ数以上の速度切換えを可能
とする多ブラシモータの速度制御方法を提供することに
ある． 「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、第ｌ図（ｂ）
に例示する様に、電気的中性軸近傍のコモンブラシ２及
び低速用ブラシ３の他に１又は２以上の高速用プラシ４
を有する多ブラシモータ１の速度制御方法において、前
記低速用ブラシ３又は高速用ブラシ４のうちの２以上の
ブラシを短絡接続し、該複数のブラシとコモンブラシ２
との間に電正を印加し給電する手段を備えることを特徴
とする多ブラシモータの速度制御方法が提供される．「
作用」 作用について、最も単純な３つのブラシを有するモータ
１を例に説明する．第１図（ａ）に示す様に、低速プラ
シ３を選択した場合はモータ１は基本速度（低速）で回
転し、その負荷トルクと回転数との関係は第２図に示す
Ｓ１の様になる．次に、第１図（ｃ）に示す様に高速ブ
ラシ４を選択した場合はモータ１は高速で回転し、その
負荷トルクと回転数との関係は第２図に示すＳ３の様に
なる．ここまでは従来の速度制御方法である．次に、第
１図（ｂ）に示す様に、高速プラシ３と低速ブラシ４を
短絡接続し、その２つのブラシ３．４とコモンブラシ２
との間にバッテリ６の電圧を印加すると、その回転数と
負荷トルクとの関係は第２図に破線で示すＳ２の様にな
り、軽負荷域で高速ブラシ４選択時の速度と低速ブラシ
３選択時の速度との中間速度を示す様になる．何故２つ
のブラシ３，４を短絡接続して電圧を印加給電するとこ
のような特性を生ずるかは必ずしも明確ではないが、次
のようではないかと考える．第３図に示す様に、無負荷
時には、低速ブラシ３と高速ブラシ４との間の電機子コ
イルｒ３に生ずる逆起電力により２つのブラシ３．４の
間に循環電流ｉが流れ、この循環電流１によるブレーキ
力により回転数が高速選択時より落ち中間速度を示す．
一方、拘束時には、低速ブラシ３と高速ブラシ４との間
の電機子コイルｒ３が短絡されているためバッテリ６か
ら見た電機子コイル抵抗値が減少し、より多くの′：４
１ｌ！子電流Ｉが流れてより大きな拘束トルクを生ずる
． 上記では最も単純な３ブラシモータ１について説明した
が、高速用ブラシを複数個有する多ブラシモータに拡張
し、２以上のブラシを短絡接続し電圧を印加した場合も
、低負荷域で中間速度を示すことが容易に類推できる． 「実施例』 本発明の実施例について図面で参照し説明する．第４図
は本発明を適用した５速切換のワイバモータ制御装置の
回路図である． ワイパモータ１０は図示しない減速機と一体となったモ
ータであり、ワイパの停止位置で図示の状態となるカム
スイッチ１７を有している．モータ本体１１はコモンブ
ラシ１２及び低速用ブラシ１３の他に２つの高速用ブラ
シ１４．１５を有する４１ラシのモータである．モータ
本体１１のコモンブラシ１２は接地ラインを経由してバ
ッテリ２０の負極に接続され、低速用プラシｌ３及び２
つの高速用ブラシ１４．１５は車室内に設けられるワイ
パスイッチ３０に接続され、バッテリ２０の正極との接
続が断続される． また、ワイパスイッチ３０を停止位置にすると、低速ブ
ラシ１３がカムスイッチ１７のコモン端子に接続され、
ワイパが停止位置に到着しカムスイッチ１７が図示の状
態になるまでバッテリ２０から低速用ブラシ１３に電圧
が印加給Ｔ４され低速回転する． ワイパスイッチ３０を第１速位置にすると、低速用ブラ
シ１３がバッテリ２０の正極に接続される．第２速位置
では低速用ブラシ１３と第１高速用ブラシ１４とがワイ
パスイッチ３０で短絡接続され、バッテリ２０の正極に
接続される。第３速位置では、第１高速用ブラシ１４の
みがバッデリ２０に接続される．第４速位置では、第１
高速用ブラシ１４及び第２高速用ブラシ１５がワイバス
イッチ３０で短絡接続され、バッテリ２０の＋Ｌ＆に接
続される．第５速位置では、第２高速用ブラシ１５のみ
がバッテリ２０に接続される．このように、本実施例で
は２つの高速用プラシ１４，ｌ５を有する多速モータ１
を用いて５段階の速度切換を行おうとしている． 第５図は上記の各ワ不パスイッチ位置におけるモータ本
体１１の負荷トルクと、回転数（Ｓｌ〜８５）及び電流
値（Ｉｔ〜Ｉ５）との閏係を実測した特性図である．こ
こで測定時のバッテリ電圧は１３．５Ｖである．また、
モータ１１の巻線は銅線を重ね巻きにて約５００回巻回
している．界磁磁束は約６Ｘ１０’マクスウェルである
．上記の条件にて実測された特性図から次のことが読取
れる． 無負荷を含めて軽負荷時には、２つのブラシを短絡接続
して同時給電した場合の回転数３２，Ｓ４は、各ブラシ
を単独で用いた場合の各速度の中間速度を示し、電流値
Ｉ２．１４は各ブラシを単独で用いた場合より大きな値
を示す．たとえば、低速用ブラシ１３と第１高速用ブラ
シ１４を短絡接続した第２速の回転数８２は、各ブラシ
１３．１４を単独で用いた第１速の回転数８１と第３速
の回転数８３との中間速度を示し、第２速の電流値Ｉ２
は第１速の電流値Ｉ１及び第３速の電流値Ｉ３のいずれ
よりも大きい．同様の関係が第１高速用ブラシ１４と第
２高速用ブラシ１５を短絡接続した第４速Ｓ４，１４と
各ブラシ１４．１５を単独で用いた第３速Ｓ３，Ｉ３及
び第５速Ｓ５，Ｉ５との間にも顕著に見られる． 次に、拘束時を含めて回転数の低い重負荷時には、２つ
のブラシを用いて短絡接続して同時給電した場合の方が
、各ブラシを単独で用いた場合より同じ回転数で高いト
ルクを示し、拘束トルクも高くなる．たとえば、同じ低
速の回転数であっても、第２速Ｓ２のトルクは第１速Ｓ
ｌ，第３速Ｓ３のいずれよりも大きく、拘束トルクも約
３１０ｋｇｆ−ａ−と最大の値を示す．第４速Ｓ４と第
３速Ｓ３及び第５速Ｓ５との間にも同様の傾向が見られ
る． 以上説明したように、本実施例では、従来は３段階にし
か速度切換ができなかった４ブラシの直流モータ１１を
用いて，５段階に速度を制御することができた．しかも
、そのための装置は掻く簡単なワイパスイッチ３０のみ
でよい． また、低速用ブラシ１３と第１高速用ブラシ１４の２つ
のブラシに同時に給電する第２速Ｓ２の拘束トルクが、
低速用ブラシ単体ｌ３に給電する場合より大きくなるの
で、負荷特性の向上が図れる利点がある． 前記実施例では４ブラシ直流モータ１１を５段階に速度
切換することとしたが、速度切換に用いられるブラシ１
３，１４．１５が３つであるから理論的には７段階まで
の速度切換が可能である．前記実施例に加えるブラシの
組合わせは、低速用ブラシ１３と第２高速用ブラシ１５
を短絡接続する組合わせと、低速用，第１及び第２高速
用の３つのブラシ１３，１４．１５を全て短絡接続し、
３本同時に給電する組合わせの２つである．一般に、ｎ
＋１本のブラシを有する多ブラシモータでは、速度切換
に用いられるブラシはｎ本であるから、ｌｌＣ ，＝
ｎ Ｉ／ （ｒ Ｉ（ｎ − ｒ ）！）として、Σ
ｌｌＣｒ ただし ．ＣＩ１＝１だけのブラシ
の組合わせが可能であり、本発明を適用することにより
それだけの段数の速度切換が可能になる． 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、速度切換に用いられる２
又はそれ以上のブラシを短絡接続し、その複数のブラシ
に同時給電して多ブラシモータを駆動するものであるか
ら、単一のブラシへの給電では得られない中間速度で多
ブラシモータを回転駆動することができるという効果が
ある．このため、ブラシの数以上の多段の速度切換が簡
単なスイッチ回路で可能になる． また、同時給電するブラシの組合わせによっては、低速
用ブラシに単独で給電する場合より大きな拘束トルクを
得られる場合があり、ワイパモータ等に適用した場合に
重要な負荷特性の向上を図ることができるという利点が
ある．
図面は本発明の実施例を示し、第１図は３つのブラシを
有する多ブラシモータの速度制御を示す回路図、第２図
は特性図、第３図は等価回路図、第４図は４つのブラシ
を有するワイバモータの制御装置を示す回路図、１！５
図は実測した特性図である． １，１１．．．モータ、 ２．１２．．．コモ゛ンブ
ラシ、 ３．１３．．．低速用ブラシ、 ４，１４．．
．第１高速用ブラシ、 １５．．．第２高速用ブラシ、
３ ０ ．．．ワイバスイッチ．
有する多ブラシモータの速度制御を示す回路図、第２図
は特性図、第３図は等価回路図、第４図は４つのブラシ
を有するワイバモータの制御装置を示す回路図、１！５
図は実測した特性図である． １，１１．．．モータ、 ２．１２．．．コモ゛ンブ
ラシ、 ３．１３．．．低速用ブラシ、 ４，１４．．
．第１高速用ブラシ、 １５．．．第２高速用ブラシ、
３ ０ ．．．ワイバスイッチ．
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電気的中性軸近傍のコモンブラシ及び低速用ブラシの他
に１又は２以上の高速用ブラシを有する多ブラシモータ
の速度制御方法において、 前記低速用ブラシ又は高速用ブラシのうちの２以上のブ
ラシを短絡接続し、該複数のブラシとコモンブラシとの
間に電圧を印加し給電する手段を備えることを特徴とす
る多ブラシモータの速度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23527689A JPH0398490A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 多ブラシモータの速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23527689A JPH0398490A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 多ブラシモータの速度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0398490A true JPH0398490A (ja) | 1991-04-24 |
Family
ID=16983705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23527689A Pending JPH0398490A (ja) | 1989-09-11 | 1989-09-11 | 多ブラシモータの速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0398490A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009944A1 (en) * | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Itt Automotive Electrical Systems, Inc. | Windshield wiper system with soft wipe mode for high speed operation |
-
1989
- 1989-09-11 JP JP23527689A patent/JPH0398490A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996009944A1 (en) * | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Itt Automotive Electrical Systems, Inc. | Windshield wiper system with soft wipe mode for high speed operation |
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