WO2012077227A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2012077227A1
WO2012077227A1 PCT/JP2010/072230 JP2010072230W WO2012077227A1 WO 2012077227 A1 WO2012077227 A1 WO 2012077227A1 JP 2010072230 W JP2010072230 W JP 2010072230W WO 2012077227 A1 WO2012077227 A1 WO 2012077227A1
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brush
wear amount
temperature
wear
rotor
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PCT/JP2010/072230
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English (en)
French (fr)
Inventor
前田　直秀
藤田　暢彦
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
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    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/58—Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
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    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine such as a generator motor mounted on an automobile or the like.
  • a rotating electrical machine such as a generator is slidably pressed and arranged on a stator having an armature winding, a rotor having a field winding, and a slip ring provided at an end of the field winding. And a brush for supplying the exciting current from the battery to the field winding.
  • the brush When the brush is worn and the energization between the brush and the slip ring is cut off, the power supply from the battery to the field winding is stopped, and the rotating electrical machine becomes inoperable. In this case, replacement of the brush is essential for restarting the operation of the rotating electrical machine. If the rotating electric machine becomes inoperable while the apparatus on which the rotating electric machine is mounted is operating, the apparatus itself may break down. In particular, when the rotating electrical machine is mounted on a vehicle, if the operation of the rotating electrical machine is stopped due to wear of the brush, the vehicle may be seriously damaged.
  • the life of the brush which is derived in view of the amount of wear of the brush according to the expected usage time of the rotating electrical machine, is determined so that the abnormal operation stop of the rotating electrical machine due to brush wear does not occur. It is set long enough for the performance guarantee period.
  • a conventional brush wear detection device for a generator for a vehicle includes a current detection circuit for detecting a current value flowing in the field winding of the generator via the brush of the generator, and an output voltage for detecting an output voltage value of the generator.
  • a detection circuit and a brush wear determination circuit that determines the wear state of the brush based on the current value detected by the current detection circuit or the output voltage value detected by the output voltage detection circuit (see, for example, Patent Document 1).
  • the brush includes a pair of brushes (+) and a brush ( ⁇ ), and each of the pair of brushes is biased so as to be pressed against the slip ring by a coil spring.
  • a conventional brush wear detection device for a vehicular generator detects an initial excitation current flowing in a field winding at the start of engine rotation, and determines the wear state of the brush based on the initial excitation current. ing.
  • the brush wear determination circuit can warn that the brush has reached the wear limit from the determination result of the brush wear determination circuit, so that the energization between the brush and the slip ring is interrupted. Therefore, it was possible to replace the brush, and the abnormal operation stop of the conventional vehicle generator due to the wear of the brush was avoided.
  • the conventional rotary motor brush monitoring device includes a current-corresponding wear amount calculating means for obtaining a brush wear amount with respect to an armature current detection value or a physical detection value correlated with the armature current based on a characteristic of current versus wear amount.
  • a rotational speed corresponding wear amount calculating means for obtaining a brush wear amount with respect to an armature rotational speed detection value or a physical detection amount correlated with the armature rotational speed based on the characteristics of the rotational speed versus the wear amount, and these calculating means When the cumulative wear amount obtained by cumulatively adding the brush wear amount calculated in (1) exceeds the wear limit, a warning is issued (see, for example, Patent Document 2).
  • the conventional servo motor brush wear management device includes a start-up counter that counts the number of start-up times of the servo motor with brush and an operation time counter that counts the operation time of the servo motor with brush. In addition to calculating one of the activation number counter and the operation time counter, the other is calculated, and a warning is issued when it is determined that the brush has reached the end of its life from the calculated amount of wear of the brush (for example, Patent Document 3).
  • the conventional brush monitoring device for a rotary motor described in Patent Document 1 determines the brush wear state based on the current value detected by the current detection circuit or the output voltage value detected by the output voltage detection circuit.
  • the amount of brush wear it is not possible to reflect the variation in the degree of wear of the brush due to the temperature variation of the brush, and it is not possible to obtain an accurate amount of brush wear. Also, since the amount of brush wear is determined each time the engine is started, the amount of brush wear cannot be determined while the engine is running after the engine is started. If the conventional rotating electric machine continues to operate for a long time continuously, the operation may be stopped due to a brush failure.
  • the degree of brush wear depends on the temperature of the brush. That is, the amount of wear per unit sliding distance with respect to the brush slip ring is a function of the temperature of the brush.
  • the total wear amount of the brush is obtained by integrating the product of the wear amount per unit sliding distance of the brush according to the temperature of the brush and the sliding distance of the brush with respect to the slip ring.
  • the temperature change of the brush according to the armature rotation speed and the temperature change of the brush according to the armature current are related to each other.
  • the wear amount of the brush is obtained based on the number of times the conventional servo motor is activated and the operation time.
  • a conventional servo motor performs positioning control of a machining table or the like and linear direction or circular arc complementary control. If a conventional servo motor is installed under a stable temperature condition, the amount of wear of the brush can be determined approximately accurately. However, if the conventional servo motor is installed under unstable temperature conditions, When calculating the amount of wear of the brush, it is impossible to reflect the fluctuation of the progress rate of the brush wear accompanying the change in the temperature of the brush, and the accurate amount of wear of the brush cannot be obtained.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and can calculate the amount of wear of the brush regardless of whether or not the internal combustion engine that transmits torque to and from the rotating shaft operates.
  • An object of the present invention is to obtain a rotating electrical machine capable of accurately calculating a wear amount of a brush by accurately reflecting a temperature change.
  • a rotating electrical machine includes a housing, a field winding, a rotor fixed coaxially to a rotating shaft that is rotatably supported by the housing, an armature winding, and the rotor.
  • a stator fixed to the housing so as to surround, a slip ring fixed to the rotating shaft 7, a brush disposed at a position in contact with the slip ring, a biasing means for biasing the brush to the slip ring, and a brush Temperature information acquisition means for acquiring information on the temperature of the rotation, rotation information acquisition means for acquiring information on the rotation angle of the rotating shaft, and temperature information including output information of the temperature information acquisition means, and acquiring the temperature of the brush
  • the brush temperature is a variable, and the product of the value determined according to the brush temperature and the rotation speed of the rotor is defined as the amount of wear per unit sliding distance of the brush.
  • a wear amount calculating unit for calculating the total wear amount of the brush on the basis of immediately after the start of use to a value obtained by integrating over time
  • the wear amount calculation unit acquires the temperature of the brush based on the temperature information including the output information of the temperature information acquisition means, and the value of the wear amount function according to the brush temperature and the rotor
  • the total wear amount of the brush is calculated based on the value obtained by integrating the product of the rotation speed over the period from the start of use of the brush to the present time, so the brush wear can be detected in real time regardless of the operation of the rotating electrical machine system.
  • the amount of wear of the brush can be accurately calculated by accurately reflecting the temperature change of the brush.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a generator motor system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. It is a flowchart explaining calculation of the abrasion amount of the brush by the generator motor which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a generator motor according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of the brush and thermometer of the generator motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a generator motor 1A as a rotating electric machine has a rotating electric machine main body 2 and a control unit 40 that is attached to the rotating electric machine main body 2 integrally.
  • the rotating electrical machine main body 2 is rotated around an axis by extending both ends of the housing 3 including brackets 4A and 4B integrated with bolts 9 and bearings 5 and 6 supported by the housing 3 from the housing 3.
  • a rotating shaft 7 that is freely supported, a rotor 10 that is coaxially fixed to the rotating shaft 7 in the housing 3 and rotates together with the rotating shaft 7, and an inner periphery of the housing 3 so as to surround the outer peripheral side of the rotor 10.
  • a stator 15 fixed to the surface, a rotation sensor 28 attached to one end of the rotation shaft 7 and serving as rotation information acquisition means for acquiring information on the rotation angle of the rotation shaft 7 (rotor 10); It is fixed to the other end and connected to an internal combustion engine such as an engine via a belt (not shown).
  • a resolver can be used for the rotation sensor 28, for example.
  • the rotating electrical machine body 2 is fixed to the rotating shaft 7 on one side in the axial direction of the rotating shaft 7 of the rotor 10 and fans 18a and 18b attached to both side surfaces of the rotating shaft 7 of the rotor 10 in the axial direction. And a slip ring 21 for supplying a current to the rotor 10. Further, the rotating electrical machine main body 2 has a pair of brushes 24 arranged at positions in contact with the outer peripheral surface of the slip ring 21 and a pair of springs 26 as urging means for urging the pair of brushes 24 to the slip ring 21. As shown in FIG.
  • thermometer 29a as a temperature information acquisition means embedded in the brush 24 to obtain information on the temperature of the brush 24, and a current flowing through the brush 24, in other words, a field current are obtained.
  • a current detection element (not shown) is provided as current information acquisition means for measuring.
  • the control unit 40 includes three power circuit modules 50A, a field circuit module 50B, a power circuit module 50A and a field circuit module 50B, a heat sink 30 supported by the housing 3, a circuit control unit described below, and And a control board 60 having a control unit including a wear amount calculation unit.
  • the control unit includes a CPU, a RAM, a ROM storing various control programs, and the like, and realizes the functions of the circuit control unit and the wear amount calculation unit.
  • Each power circuit module 50 ⁇ / b> A has a switching element (not shown) that turns ON / OFF the current supplied to the stator 15.
  • the field circuit module 50 ⁇ / b> B includes a switching element (not shown) that turns ON / OFF the current supplied to the rotor 10.
  • the circuit control unit is configured to output control signals for switching elements of the power circuit module 50A and the field circuit module 50B to control the power circuit module 50A and the field circuit module 50B.
  • the housing 3 has a substantially hollow cylindrical shape in which a hole that communicates the inside and the outside is formed at the center of both ends in the axial direction.
  • the bearings 5 and 6 are coaxially mounted in the housing 3 and support the rotating shaft 7.
  • the rotor 10 is provided so as to cover the field winding 11 that generates a magnetic flux when an electric current is passed, and a pair of magnetic poles formed by the magnetic flux generated in the field winding 11.
  • a pole core body 12 is provided.
  • the pair of pole core bodies 12 is made of, for example, iron, and each has, for example, eight claw-shaped magnetic poles protruding in the axial direction at an equiangular pitch in the circumferential direction on the outer peripheral edge, and rotates so as to engage the claw-shaped magnetic poles. It is fixed to the shaft 7.
  • the stator 15 includes a stator core 16 and an armature winding 17 wound around the stator core 16.
  • the armature winding 17 is constituted by a three-phase AC winding composed of a Y connection.
  • the heat sink 30 includes a flat plate-shaped base plate 31 and a plurality of cooling fins 32 extending from the back surface of the base plate 31.
  • the length of the cooling fin 32 extending from a partial range of the base plate 31 in the circumferential direction is shorter than the length of the other cooling fins 32.
  • the heat sink 30 is in a state in which the cooling fin 32 is directed to the fan 18a on one side in the axial direction of the rotor 10, the axis of the base plate 31 is aligned with the axis of the rotary shaft 7, and one end of the rotary shaft 7 is inserted. And is fixed in the housing 3.
  • the power circuit module 50A and the field circuit module 50B are attached to the front surface of the base plate 31.
  • control board 60, the power circuit module 50A, and the field circuit module 50B are connected via the relay board 65 and the connector 67. Thereby, the circuit control part of the control board 60 can output a control signal to the power circuit module 50A and the field circuit module 50B.
  • the end portions of the lead wires 92 of the three-phase AC windings constituting the armature winding 17 are electrically connected to the power circuit module 50 ⁇ / b> A via the relay base 91 and the connection terminal 90.
  • the brush 24 and the field circuit module 50B are electrically connected via a connection terminal (not shown).
  • the brush unit 23 has a box-shaped brush holder 25 which has an opening on one side and a predetermined depth in a direction perpendicular to the opening surface, and each of the brush units 23 extends in the depth direction by extending one end from the opening of the brush holder 25.
  • a brush 24 accommodated in the brush holder 25 in parallel with each other and a spring 26 as a biasing means for biasing the other end of the brush 24 in a direction extending from the brush holder 25 are provided.
  • the brush 24 is made of graphite and copper as main materials.
  • the spring 26 is contracted between the bottom of the brush holder 25 and the brush 24.
  • the brush unit 23 is arranged using a space secured by shortening the extending portion of the cooling fin 32 from the base plate 31. At this time, the brush unit 23 houses the brush holder 25 so that the opening of the brush holder 25 faces the slip ring 21 and the end of the brush 24 extending from the opening of the brush holder 25 contacts the slip ring 21. 3 is fixedly arranged. As a result, the brush 24 is urged against the slip ring 21 by the urging force of the spring 26, and one end of the brush 24 contacts the slip ring 21 in a pressurized state.
  • the air vent 3a is formed at a predetermined portion of the outer peripheral portion of the housing 3 that is positioned outside the heat sink 30, the brush unit 23, and the one fan 18a.
  • the side away from the fan 18a is an intake portion
  • the side close to the fan 18a is an exhaust portion.
  • the air sucked from the intake portion passes through the cooling fins 31 while taking heat from the heat sink 30, and is then led to the center side of the fan 18a, and then led to the outer peripheral portion of the fan 18a along the surface of the fan 18a. Exhausted from the exhaust.
  • control unit 40 is provided with a connector 79 for communicating with an external control device (not shown).
  • the external control device has a function of transmitting control commands for the power circuit module 50A and the field circuit module 50B.
  • a connector (not shown) is provided at the end of the signal output cable of the external control device, and the connector and the connector 79 are fitted to each other so that signals can be exchanged between the external control device and the control board 60. It has become.
  • FIG. 3 is a system configuration diagram of the generator motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the system of the generator motor 1 ⁇ / b> A includes an armature winding 17 including a Y-connected three-phase AC winding, a field winding 11, and currents of the armature winding 17 and the field winding 11.
  • a circuit control unit 62 that outputs a control signal for control, and a wear amount calculation unit 63 that calculates the wear amount of the brush 24, and a control unit 61 incorporated in the control board 60 are provided.
  • the system of the generator motor 1A is connected to the armature winding 17, and supplies power to the armature winding 17 in accordance with a control signal output from the circuit control unit 62, and outputs from the armature winding 17.
  • An inverter unit 100 that rectifies current, a field circuit unit 110 that supplies power to the field winding 11 according to a control signal from the circuit control unit 62, and an armature winding 17 via the inverter unit 100.
  • the battery 120 is charged with the power supplied from the battery.
  • the system of the generator motor 1A includes a current detection element 13 that detects a current flowing through a brush (not shown), in other words, a current flowing through the field winding 11.
  • the inverter unit 100 is configured by connecting in parallel three power circuit units 101 each having a switching element 103 and a diode 104 constituting a power circuit module 50A.
  • Each power circuit unit 101 includes an upper arm 102a and a lower arm 102b.
  • Each of the upper arm 102a and the lower arm 102b is configured by connecting the switching element 103 and the diode 104 constituting the power circuit module 50A in parallel.
  • the upper arm 103a and the lower arm 103b are connected so that the switching element 103 is in series.
  • the upper arm 103 a is connected to the high potential side of the battery 120
  • the lower arm 103 b is connected to the low potential side of the battery 120.
  • a connection portion (intermediate potential terminal) between the upper arm 103a and the lower arm 103b of each power circuit unit 101 and a coil end of each phase winding of the armature winding 17 are connected via wiring. Further, the terminal of the switching element 103 for controlling ON / OFF of switching and the circuit control unit 62 are electrically connected.
  • the field circuit unit 110 is configured by connecting a switching element 103 and a diode 104 constituting the field circuit module 50B in series.
  • the switching element 103 is connected to the high potential side of the battery 120, and the diode 104 is connected to the low potential side of the battery 120. Further, the current detection element 13 and the field winding 11 connected in series are connected in parallel to the diode 104.
  • a terminal of the switching element 103 for controlling ON / OFF of switching and the circuit control unit 62 are electrically connected.
  • the power circuit unit 101 performs ON / OFF of energization between the battery 120 and the armature winding 17 of the stator 15, and the field circuit unit 110 includes the field winding of the battery 120 and the rotor 10. 11 is turned ON / OFF.
  • the current detection element 13 is connected to the control unit 61 so that the wear amount calculation unit 63 can recognize the magnitude of the field current based on the output of the current detection element 13. Yes.
  • the battery 120 has a built-in output voltage acquisition means (not shown) for detecting the output voltage (voltage between the input and output terminals), and the output voltage information output terminal of the battery 120 is connected to the control unit 61. Has been. The wear amount calculation unit 63 can recognize the output voltage of the battery 120.
  • thermometer 29a is electrically connected to the wear amount calculation unit 63, and information on the thermometer 29a is input to the wear amount calculation unit 63.
  • the wear amount calculation unit 63 recognizes the output of the thermometer 29a as it is as the temperature of the brush 24.
  • the rotation sensor 28 is electrically connected to the wear amount calculation unit 63, and information regarding the rotation angle of the rotating shaft 7 is input to the wear amount calculation unit 63.
  • the wear amount calculation unit 63 can calculate the rotation speed of the rotation shaft 7, in other words, the rotation speed of the rotor 10 from the time change of the rotation angle of the rotation shaft 7.
  • the external control apparatus 130 and the control part 61 are connected so that communication is possible.
  • the generator motor 1A configured as described above has both functions of the motor and the generator. First, the operation as an electric motor will be described.
  • DC power is supplied from the battery 120 to the inverter unit 100.
  • the circuit control unit 62 that has received a command from the external control device 130 performs ON / OFF control of the switching element 103 of each inverter unit 100, and the DC current input from the battery 120 to the inverter unit 100 is converted into a three-phase AC current. To the armature winding 17.
  • a rotating magnetic field is generated around the field winding 11 to which a current corresponding to a control signal from the circuit control unit 62 is supplied, and the rotor 10 (see FIG. 1) is rotated.
  • the rotational force of the rotor 10 is transmitted from the pulley 8 (see FIG. 1) to the engine via a belt (not shown) to start the engine.
  • the circuit control unit 62 performs switching control of the switching element 103 configuring the field circuit unit 110 so that a field current according to the output of the battery 120 flows in accordance with a command from the external control device 130.
  • the circuit control unit 62 reads the interphase voltage, and controls the switching element 103 so as to switch the switching element 103 of the power circuit unit 101 to OFF, for example, when the rated voltage of the battery 120 is exceeded. Thereby, the three-phase AC power induced in the armature winding 17 is converted (rectified) into DC power, and the battery 120 is charged by this DC power.
  • the generator motor 1 ⁇ / b> A needs to excite the rotor 10 by flowing a field current during operation, the battery 120 is always applied to the field winding 11 via the brush 24 and the slip ring 21. A field current is supplied. Accordingly, the temperature of the brush 24 is increased by the field current. At this time, as the temperature of the brush 24 becomes higher, the graphite and copper particles constituting the brush 24 are more easily peeled off, so that the amount of the graphite and copper particles on the surface of the brush 24 in contact with the slip ring 21 increases.
  • the generator motor 1A calculates the wear amount of the brush 24 based on the temperature of the brush 24 and the rotation speed of the rotor 10.
  • the amount of wear per unit sliding distance of the brush 24 with respect to the slip ring 21 varies depending on the temperature of the brush 24, which is known in advance.
  • a function (wear amount function) f ( ⁇ ) representing the wear amount (unit slide wear amount) of the brush 24 per unit sliding distance with respect to the slip ring is defined as a function of the temperature ⁇ of the brush 24, and the wear amount calculating unit. 63.
  • Equation 1 corresponds to a value obtained by integrating ⁇ DN (t) from time 0 to the current time.
  • the total wear amount F of the brush 24 is expressed by the following formula 2 where ⁇ (t) is the temperature of the brush 24 at each time.
  • the total wear amount F of the brush 24 is obtained by using the product including the value determined according to the temperature of the brush 24 of the wear amount function and the rotation speed of the rotor 10 when the temperature of the brush 24 is recognized. It is calculated by integrating over the time t from the start to the present.
  • the wear amount calculation unit 63 is configured to calculate the total wear amount F of the brush 24 based on Equation 2.
  • the wear amount calculation unit 63 grasps the temperature of the brush 24 measured in real time, employs a unit sliding wear amount corresponding to the temperature of the brush 24, and calculates the total wear amount of the brush 24. Accordingly, the calculated total wear amount F of the brush 24 appropriately reflects the temperature change of the brush 2, and the total wear amount F calculated by the wear amount calculation unit 63 is based on the actual wear amount of the brush 24. And an accurate value with little error.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the calculation operation of the brush wear amount by the wear amount calculation unit of the generator motor according to the first embodiment of the present invention.
  • steps 101 to 106 are referred to as S101 to S106 for convenience of explanation.
  • a new generator motor 1A is prepared as an initial state. That is, it is assumed that the brush 24 of the brush 24 unit is not worn, and the initial value of the total wear amount Fn is stored as 0 in the storage area in the wear amount calculation unit 63.
  • the wear amount calculation unit 63 reads various outputs such as the output of the input thermometer 29 a and the output of the rotation sensor 28.
  • the wear amount calculation unit 63 inputs the output value of the thermometer 29a to the wear amount function f ( ⁇ (t)) and corresponds to the output of the thermometer 29a, in other words, the current brush 24.
  • the value of the wear amount function (unit sliding wear amount) determined according to the temperature is calculated.
  • the wear amount calculation unit 63 determines whether or not the value of Fn is greater than the limit wear amount Flim of the brush 24. Note that the limit wear amount Flim of the brush 24 does not mean that the function of the brush 24 is lost, but is set as a reference value that the replacement time of the brush 24 has come.
  • step 105 If the wear amount calculation unit 63 determines in step 105 that Fn is not greater than Flim, it returns to step 102, and if it is determined that Fn is greater than Flim, it issues a warning to the external control device 130 (step 106). .
  • a product such as a vehicle on which the generator motor 1A is mounted is provided with a notification means for notifying that the wear of the brush 24 has reached the wear limit.
  • the external control device 130 controls the notification means to notify the warning that the brush 24 has reached the wear limit.
  • the wear amount calculation unit 63 is a value determined according to the temperature of the brush 24 of the wear amount function defined as the wear amount per unit sliding distance of the brush. And the product including the rotation speed of the rotor 10 is integrated over the period from the start of use of the brush 24 to the present time to calculate the total wear amount of the brush 24. Therefore, according to the generator motor 1A, it is possible to calculate the wear of the brush 24 in real time during operation of the system, and to accurately calculate the amount of wear of the brush 24, the temperature change of the brush 24 is accurately reflected. Is done. Thereby, the total wear amount of the brush 24 is accurately calculated, and it is possible to warn at an appropriate time that the total wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount. That is, it is possible to avoid unnecessarily damaging the generator motor.
  • Embodiment 2 The configuration of the generator motor according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the wear amount calculator 63 calculates the total wear amount of the brush 24 in consideration of the field current If (t) in addition to the temperature ⁇ (t) and the rotation speed N (t) measured by the thermometer 29a. calculate.
  • thermometer 29 a the part of the brush 24 whose temperature is measured by the thermometer 29 a is separated from the sliding surface of the brush 24 with respect to the slip ring 21. Therefore, the temperature measured by the thermometer 29a cannot follow the actual temperature of the sliding surface of the brush 24 to be worn, and the actual temperature of the sliding surface of the brush 24 to be worn and the temperature measured by the thermometer 29a. There is a temperature difference between
  • thermometer 29a It is possible to correct the temperature difference between the temperature measured by the thermometer 29a and the actual temperature of the sliding surface of the brush 24 in accordance with the magnitude of the field current.
  • the temperature of the surface can be estimated more accurately than that measured by the thermometer 29a alone.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the temperature ⁇ (t) of the sliding surface of the brush 24 at time t based on the temperature ⁇ (t) measured by the thermometer 29a and the field current If (t). . That is, the wear amount function f ( ⁇ (t)) is defined as a function of the temperature ⁇ (t) measured by the thermometer 29a and the field current If (t), and the total wear amount F of the brush 24 is defined as By calculating from the following Equation 3, the total wear amount of the brush 24 can be calculated more accurately.
  • the wear amount calculation unit 63 takes into account the magnitude of the field current If, and the temperature difference between the temperature ⁇ measured by the thermometer 29a and the actual temperature of the sliding surface of the brush 24 is Corrections are made in the decreasing direction. For this reason, in the generator motor of the second embodiment, it is possible to estimate the total wear amount of the brush 24 more accurately as compared with the case where the temperature of the thermometer 29a is regarded as the temperature of the sliding surface of the brush 24. Therefore, according to the generator motor of the second embodiment, it becomes possible to warn at a more appropriate time that the total wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount, and unnecessarily damage the generator motor. Can be avoided.
  • the total wear amount of the brush 24 is calculated using the field current If directly detected by the current detection element 13 as the current information acquisition unit.
  • the field current If is Regardless of what is detected by the current detection element 13, the wear amount calculation unit 63 may calculate the field current by calculation. That is, the wear amount calculation unit 63 may also serve as the current information acquisition unit.
  • the wear amount calculation unit 63 is obtained based on the output voltage of the battery 120 and the DUTY ratio of the field circuit unit 110 described below.
  • the circuit control unit 62 periodically turns on / off the switching element 103 in the field circuit unit 110 to control the field current to a predetermined current.
  • the DUTY ratio of the field circuit unit 110 is defined by the ratio of the time during which the switching element 103 is ON with respect to the cycle at which the switching element 103 is turned ON / OFF. Thereby, the voltage applied to the brush 24 can be calculated from the output voltage of the battery 120 and the DUTY ratio of the field circuit unit 110.
  • the resistance value of the brush 24 can be calculated based on the length and temperature of the brush 24. Since the length of the brush 24 can be calculated based on the total amount of wear of the brush 2 so far, the wear amount calculating unit 63 can calculate the field current by calculating the resistance value of the brush 24. it can. The wear amount calculation unit 63 calculates the total current of the brush 24 from the unit sliding wear amount obtained by substituting the field current derived in this way into the field current value which is a variable of the wear amount function f, as described above. By calculating the wear amount, the total wear amount of the brush 24 can be accurately estimated.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a generator motor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the generator motor 1B is configured in the same manner as the generator motor 1A except that the thermometer 29a is omitted and the thermometer 29b is attached to the outer surface of the brush holder 25.
  • the wear amount of the brush 24 is deeply related to the temperature of the brush 24 as described above.
  • the correlation between the temperature measured by the thermometer 29b attached to the brush holder 25 and the actual temperature of the sliding surface of the brush 24 is that the generator motor 1B is stable if the field current and the rotational speed of the rotor 10 are stable. Since the structure of is known, it can be estimated.
  • the thermometer 29b is arranged at a location different from the brush 24, the temperature measured by the thermometer 29b cannot follow the actual temperature of the sliding surface of the brush 24, and the sliding surface of the brush 24 to be worn. There is a temperature difference between the actual temperature of and the temperature measured by the thermometer 29b.
  • the temperature ⁇ of the brush 24 is ⁇ ( ⁇ ) as a function of the temperature ⁇ , the field current If, and the rotation speed N. (T), field current If (t), N (t)). That is, the wear amount function ( ⁇ (t)) is a function having the temperature ⁇ (t), the field current If (t), and the rotation speed N (t) as variables.
  • the temperature ⁇ of the brush 24 incorporates a coefficient that complements the correlation between the temperature measured by the thermometer 29b and the temperature of the sliding surface of the brush 24.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the temperature ⁇ (t) of the brush 24 predicted in real time from information on the sequentially input temperature ⁇ (t), field current If (t), and rotation speed N (t). From the wear amount function f ( ⁇ (t)) corresponding to the temperature ⁇ (t) of the brush 24 and the rotational speed N (t), the total wear amount F of the brush 24 is calculated based on the following formula 4. Can do.
  • the wear amount calculation unit 63 obtains the total wear amount Fn of the brush 24 in the same manner as described with reference to the flowchart of FIG. 4 above, and whether or not the total wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount. Whether or not to issue an alarm according to the determination result.
  • the wear amount calculation unit 63 compares the calculated total wear amount Fn of the brush 24 with the limit wear amount Flim, and if it is determined that Fn is greater than Flim, it issues a warning to the external control device 130.
  • the brush 24 is based on the temperature measured by the thermometer 29b provided at a predetermined portion of the generator motor 1B outside the brush 24, the field current, and the rotational speed of the rotor 10. And the product of the wear amount function defining the wear amount per unit sliding distance of the brush 24 according to the estimated temperature of the brush 24 and a value including the rotation speed of the rotor is started to operate the brush 24.
  • the total wear amount of the brush 24 is calculated by integrating over the time from the current time to the present time.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the amount of wear of the brush 24 by accurately reflecting the temperature of the brush 24 predicted from the output of the thermometer 29b, the field current, and the rotation speed of the rotor 10. The amount of wear of the brush 24 can be accurately calculated. This makes it possible to warn at an appropriate time that the wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount.
  • thermometer 29a when the temperature of the brush 24 is directly measured by the thermometer 29a as in the generator motor 1A, it is necessary to embed the thermometer 29b in the brush 24.
  • the temperature of the brush 24 becomes very high. Since it is necessary to use the thermometer 29a having a very high temperature in the measurement range, it is necessary to use an expensive thermometer. Further, since the thermometer 29a is attached to the inside of the brush 24, there are many dimensional restrictions, and the manufacturing process for incorporating the thermometer into the brush 24 becomes complicated.
  • thermometer 29b is provided in the brush holder 25 outside the brush 24, the measurement temperature required for the thermometer 29b is lower than that in which the thermometer is directly attached to the brush 24. Therefore, it becomes possible to cope with the inexpensive thermometer 29b, and the manufacturing cost can be reduced.
  • thermometer 29b is attached to the brush holder 25, the temperature measured by the thermometer 29b follows the temperature change of the brush 29b without much delay, so the temperature of the brush 24 is output from the thermometer 29b. It is possible to reduce the error when obtaining based on the above.
  • thermometer 29b is described as being provided on the outer surface of the brush holder 25.
  • the thermometer 29b is attached to any predetermined part of the components of the generator motor 1B other than the brush 24. Even in this case, the same effect as described above can be obtained.
  • thermometer may be attached to a component that is easily damaged thermally and requires thermal protection.
  • the temperature measurement used for heating protection of the components and the temperature measurement used for estimating the wear amount of the brush 24 can be performed with one thermometer, and the cost of the entire generator motor 1B can be reduced.
  • thermometer 29b may be attached to the housing 3 so as to be able to detect the temperature of the air sucked from the intake portion side of the ventilation port 3a.
  • the temperature of the air taken in often has a large relationship with the temperature of each component of the generator motor, and the thermometer 29b is not only used for calculating the wear amount of the brush 24 but also for overheating protection of various components. Can also be used. Therefore, the one thermometer 29b can be used for an application for providing the generator motor with various functions, and the functionality of the generator motor can be improved while suppressing the cost.
  • the wear amount function is described as a function that uses the measurement temperature of the thermometer 29a, the field current, and the rotation speed of the rotor 10 as variables. Two of the measured temperature 29a and the rotational speed of the rotor 10 may be variables.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the product of the value of the wear amount function corresponding to the output of the thermometer 29a and the output of the rotation sensor 28 and the value including the rotation speed of the rotor 10 immediately after the start of use of the brush 24.
  • the total wear amount of the brush 24 may be calculated by integrating over the time until. However, the total wear amount of the brush 24 can be calculated more accurately by including the field current in the variable of the wear amount function.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the configuration of the generator motor according to Embodiment 4 of the present invention is the same as that of generator motor 1A.
  • the resistance between each brush 24 and the slip ring 21 varies depending on the pressure between the contact surfaces of the brush 24 and the slip ring 21, and the higher the pressure between the contact surfaces of the brush 24 and the slip ring 21, the higher the brush.
  • the resistance between 24 and the slip ring 21 is reduced. For this reason, as the brush 24 becomes shorter, the spring 26 extends and the urging force of the spring 26 decreases, so the pressure between the contact surfaces of the brush 24 and the slip ring 21 decreases, so Resistance increases.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the voltage applied to the brush 24 using the output voltage of the battery 120 and the DUTY ratio of the field circuit, and from the calculated voltage and the field current detected by the current detection element 13, The resistance value of the brush 24 is calculated.
  • the resistance value of the brush 24 calculated by the wear amount calculation unit 63 is set as an electrical quantity converted resistance value.
  • the wear amount calculation unit 63 stores a resistance value at a predetermined temperature when the brush 24 is manufactured (before use).
  • the resistance value of the brush 24 varies depending on the temperature of the brush 24. Even when the brush 24 is worn, the wear amount calculation unit 63 knows the length of the brush 24 after wear from the total wear amount of the brush 24. Therefore, the wear amount calculation unit 63 determines the predetermined temperature from the resistance value of the brush 24 measured before use. It is also possible to calculate the resistance value when the current brush 24 is placed in the environment.
  • the resistance value calculated from the total wear amount of the brush 24 and the resistance value of the brush 24 before wear will be referred to as a wear amount converted resistance value.
  • the wear amount calculation unit 63 When calculating the wear amount of the brush 24 per unit slide of the brush 24, the wear amount calculation unit 63 reflects the comparison result between the electricity amount converted resistance value and the wear amount converted resistance value in the wear amount function, and the brush amount By calculating the total wear amount of 24, the wear amount per unit slide of the brush 24 can be calculated more accurately.
  • the wear amount calculation unit 63 obtains the total wear amount Fn of the brush 24 in the same manner as described with reference to the flowchart of FIG. 4 above, and whether or not the total wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount. Whether or not to issue an alarm according to the determination result.
  • the wear amount calculation unit 63 is calculated based on the information on the total wear amount so far and the resistance value of the brush 24 at a predetermined temperature before wear. It is possible to accurately estimate the current temperature of the brush 24 by comparing the resistance conversion value calculated from the wear conversion resistance value, the output voltage of the battery 120, and the DUTY of the field circuit unit 110. It becomes possible. Therefore, the generator motor of the fourth embodiment can calculate the total wear amount of the brush 24 more accurately than that of the first embodiment. This makes it possible to warn at an even more appropriate time that the wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount, and to avoid unnecessarily damaging the generator motor.
  • FIG. 6 is a system configuration diagram of a generator motor according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the generator motor 1 ⁇ / b> C has a pressure sensor 35 as an urging force detection means for measuring the urging force of the spring 26.
  • the pressure sensor 35 is interposed between the other end of the spring 26 whose one end is in contact with the brush 24 and the brush holder 25, and the other end of the spring 26 presses the brush holder 25. Detect the pressure to perform.
  • the force with which the other end of the spring 26 urges the brush holder 25 corresponds to the force with which one end of the spring 26 urges the brush 24.
  • the pressure sensor 35 is connected to the wear amount calculation unit 63, and the wear amount calculation unit 63 can read the output of the pressure sensor 35.
  • the wear amount calculation unit 63 of the generator motor 1C calculates the wear amount of the brush 24 by the wear amount calculation unit 63 of the generator motor 1C.
  • the progressing speed of wear of the brush 24 increases as the biasing force of the spring 26 pressing the brush 24 against the slip ring 21 increases.
  • the spring 26 that has been contracted expands, so that the urging force of the spring 26 decreases, and the progress of wear of the brush 24 becomes slow.
  • the total wear amount F of the brush 24 is expressed by the following formula 5.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the product of the value of the wear amount function determined according to the information including the output of the pressure sensor 35 and the output of the thermometer 29a and the value including the rotation speed of the rotor 10 immediately after the use of the brush 24 is started.
  • the total wear amount of the brush 24 is calculated by accumulating over a period of time until the present time.
  • the wear amount calculation unit 63 obtains the total wear amount Fn of the brush 24 in the same manner as described with reference to the flowchart of FIG. 4 above, and whether or not the total wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount. Whether or not to issue an alarm according to the determination result.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the total wear amount F of the brush 24 in consideration of not only the temperature of the brush 24 but also the urging force of the spring 26, the calculated brush The amount of wear 24 is smaller in error than the actual amount of wear of the brush 24. For this reason, since the wear amount calculation unit 63 can issue an alarm that the wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount at a more appropriate time, it is possible to avoid unnecessarily damaging the generator motor.
  • the urging force detection means has been described as being the pressure sensor 35, but the urging force detection means may also serve as the wear amount calculation unit 63. That is, the ROM of the wear amount calculation unit 63 stores the spring constant of the spring 26 and the amount of contraction of the spring 26 in the initial state.
  • the urging force of the spring 26 can be calculated from the spring constant and the amount of contraction of the spring 26. Although the amount of contraction of the spring 26 changes according to the total amount of wear of the brush 24, the amount of shortening of the length of the brush 24 is known from the total amount of wear of the brush 24. The amount of contraction of the spring 26 according to the amount of wear can be calculated. That is, the wear amount calculation unit 63 can calculate the urging force of the spring 26 in real time.
  • the function of the wear amount calculation unit 63 that calculates the biasing force P (t) of the spring 26 by calculation as the biasing force detection means the biasing force P (t) of the spring 26 is detected by the pressure sensor 35. The same effect as that of calculation can be obtained.
  • FIG. 7 is a system configuration diagram of a generator motor according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the generator motor 1 ⁇ / b> D has a hygrometer 38 that measures the humidity of the atmosphere in the same environment as the atmosphere around the slip ring 21.
  • Other configurations are the same as those of the generator motor 1A.
  • the magnitude of friction between the brush 24 and the slip ring 21 varies depending on the state of the water film formed on the surface of the slip phosphorus and the sliding surface of the brush 24 by the water vapor in the atmosphere. As the humidity increases, the water film becomes thicker, so the friction between the brush 24 and the slip ring 21 becomes smaller, and the brush 24 becomes slippery. When the humidity decreases, the water film becomes thinner. The friction between 21 becomes large and the brush 24 becomes difficult to slip.
  • the wear amount calculation unit 63 obtains the total wear amount of the brush 24 by reflecting the humidity H (t) measured by the hygrometer 38 in the calculation of the wear amount of the brush 24. That is, the wear amount function f is prepared as a function having the temperature ⁇ (t) output from the thermometer 29a and the humidity H (t) output from the hygrometer 38 as variables.
  • a coefficient h (t) representing the degree of change in the wear rate of the brush 24 corresponding to the change in humidity is defined.
  • the total wear amount F of the brush 24 is expressed by the following formula 6.
  • the wear amount calculator 63 calculates the product of the value of the wear amount function determined according to the information including the output of the hygrometer 38 and the output of the thermometer 29a and the value including the rotation speed of the rotor 10 immediately after the use of the brush 24 is started.
  • the total wear amount F of the brush 24 is calculated by accumulating over a period from the current time to the present time.
  • the wear amount calculation unit 63 obtains the total wear amount Fn of the brush 24 in the same manner as described with reference to the flowchart of FIG. 4 above, and whether or not the total wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount. It is determined whether or not to issue an alarm according to the determination result.
  • the wear amount calculation unit 63 calculates the total wear amount F of the brush 24 in consideration of not only the temperature of the brush 24 but also the humidity, the calculated total wear amount of the brush 24 is calculated. Is a small error with respect to the actual total wear amount of the brush 24. For this reason, the wear amount calculation unit 63 can issue an alarm that the wear amount of the brush 24 has reached the limit wear amount at a more appropriate time, thereby avoiding unnecessary damage to the generator motor.
  • the wear amount function f is described as having the temperature ⁇ measured by the thermometer 29a and the humidity H (t) measured by the hygrometer 38 as variables, but is not limited thereto.
  • the wear amount function f having the measurement pressure P (t) of the pressure sensor 35 as a variable and the wear amount function having the rotation speed N (t) of the rotor 10 as a variable. May be used.
  • the rotating electric machine is described as being a generator motor.
  • the rotating electric machine may be an electric motor or a generator having the same configuration as the generator motor.

Landscapes

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Abstract

　回転電機は、ハウジングと、ハウジングに回転可能に支持された回転軸に同軸に固定される回転子と、回転子を囲繞するようにハウジングに固定される固定子と、回転軸に固定されるスリップリングと、ブラシと、ブラシをスリップリングに付勢する付勢手段と、ブラシの温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、回転軸の回転角度に関する情報を取得する回転情報取得手段と、温度情報取得手段の出力情報を含む温度情報に基づいて上記ブラシの温度を取得するとともに、ブラシの温度を変数とし、ブラシの単位摺動距離当たりの摩耗量として定義される摩耗量関数のブラシの温度に応じた値と回転子の回転速度を含む値の積をブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算してブラシの総摩耗量を演算する摩耗量演算部とを備えている。

Description

回転電機
　本発明は、例えば、自動車等に搭載される発電電動機などの回転電機に関するものである。
　例えば、発電機などの回転電機は、電機子巻線を有する固定子、界磁巻線を有する回転子、及び界磁巻線の端部に設けられたスリップリングに摺動可能に圧接配置され、バッテリからの励磁電流を界磁巻線に供給するためのブラシとを備えている。
　ブラシが摩耗されてブラシとスリップリングとの通電が遮断されるとバッテリから界磁巻線への電力供給が停止し、回転電機は運転不能となる。この場合、回転電機の運転再開には、ブラシの交換が必須となる。
　回転電機を搭載する装置が稼働しているときに、回転電機が運転不能となると、装置自体が故障してしまう場合がある。特に回転電機が、車両に搭載されている場合には、ブラシの摩耗により回転電機の運転が停止してしまうと、車両に対して、深刻な損傷を負わせることもある。
　このため、ブラシの摩耗に起因した回転電機の異常な運転停止が発生しないように、予想される回転電機の使用時間に応じたブラシの摩耗量を鑑みて導き出されるブラシの寿命が、回転電機の性能保証期間に対して十分に長く設定されている。
　しかし、ブラシの寿命を長くするのには、ブラシの長さを長くする必要があるブラシの長さを長くすると、回転電機を大型化してコストの増加を招いてしまう。
　上記の問題を鑑み、ブラシの摩耗量を推定してブラシの交換時期の到来を警告する装置を備える各種回転電機が提案されている。
　従来の車両用発電機のブラシ摩耗検出装置は、発電機のブラシを介して発電機の界磁巻線に流れる電流値を検出する電流検出回路と、発電機の出力電圧値を検出する出力電圧検出回路と、電流検出回路が検出する電流値あるいは出力電圧検出回路が検出する出力電圧値に基づいてブラシの摩耗状態を判定するブラシ摩耗判定回路とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
　ブラシは、一対のブラシ（+）とブラシ（-）とを備え、一対のブラシのそれぞれは、コイルばねによりスリップリングに押し付けられるように付勢されている。
　従来の車両用発電機のブラシ摩耗検出装置は、エンジンの回転始動時に、界磁巻線に流れる初期励磁電流を検知し、この初期励磁電流に基づいて、ブラシの摩耗状態を判定するようになっている。
　従来の車両用発電機のブラシ摩耗検出装置では、ブラシ摩耗判定回路の判定結果から、ブラシが摩耗限界に達したことを警告することができるので、ブラシとスリップリングとの通電が遮断される前にブラシを交換することが可能になり、ブラシの摩耗に起因した従来の車両用発電機の異常な運転停止が回避されていた。
　また、従来の回転電動機のブラシ監視装置は、電機子電流検出値又は電機子電流と相関のある物理的検出値に対するブラシ摩耗量を電流対摩耗量の特性に基づき求める電流対応摩耗量演算手段と、電機子回転数検出値又は電機子回転数と相関のある物理的検出量に対するブラシ摩耗量を回転数対摩耗量の特性に基づき求める回転数対応摩耗量演算手段とを備え、これらの演算手段で演算されたブラシ摩耗量を累積加算した累積摩耗量が、摩耗限界を超過したときに警告を発するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
　従来の回転電動機のブラシ監視装置では、累積摩耗量が、摩耗限界を超過したときに警告が発せられるので、ブラシとスリップリングとの通電が遮断される前にブラシを交換することが可能になり、ブラシの摩耗に起因した従来の回転電動機の異常な運転停止が回避されていた。
　また、従来のサーボモータのブラシ摩耗管理装置は、ブラシ付サーボモータの起動回数を計数する起動回数カウンタと、ブラシ付サーボモータの運転時間を計数する運転時間カウンタとを備え、ブラシの摩耗量を、起動回数カウンタ及び運転時間カウンタの一方だけでなく、他方も考慮して算出し、算出したブラシの摩耗量からブラシが寿命に達したと判断すると警告を発するように構成されている（例えば、特許文献３）。
　従来のサーボモータのブラシ摩耗管理装置では、ブラシが寿命に達したと判断されると警告を発するようになっているので、ブラシとスリップリングとの通電が遮断される前にブラシを交換することが可能になり、ブラシの摩耗に起因した従来のサーボモータの異常な運転停止が回避されていた。
特開２００５－１６８２１４号公報 特開平６－１４１５１３号公報 特開昭６２－１５５７４４号公報
　ブラシの摩耗の進度は、ブラシの温度により異なり、主にブラシの温度が上昇するほどスリップリングとブラシとの摩擦によりブラシが摩耗しやすいことは、周知である。
　特許文献１に記載の従来の回転電動機のブラシ監視装置は、電流検出回路が検出する電流値あるいは出力電圧検出回路が検出する出力電圧値に基づいてブラシの摩耗状態を判定するので、ブラシの摩耗量の算出時にブラシの温度変動に伴うブラシの摩耗の進度の変動を反映しきれず、正確なブラシの摩耗量を求めることが出来ない。また、エンジンの始動ごとにブラシの摩耗量を判定するため、エンジンが始動された後、エンジンの稼働中は、ブラシの摩耗量を判定できないので、エンジンの稼働中にブラシが摩耗限界に達しても警告できず、従来の回転電機が連続して長時間運転し続ける場合には、ブラシの不具合により運転が停止してしまう場合がある。
　特許文献２に記載の従来の回転電動機のブラシ監視装置では、電機子電流に応じたブラシ摩耗量と、電機子回転数の応じたブラシ摩耗量とを別々に求めて足し合わせている。
　上述したように、ブラシの摩耗の進度は、ブラシの温度により左右される。即ち、ブラシのスリップリングに対する単位摺動距離当たりの摩耗量は、ブラシの温度の関数となる。そして、ブラシの温度に応じたブラシの単位摺動距離当たりの摩耗量とスリップリングに対するブラシの摺動距離との積を積算したものが、ブラシの総摩耗量となる。
　このとき、電機子回転数に応じたブラシの温度変化と電機子電流に応じたブラシの温度変化が、互いに関わりあっている。
　このため、電機子電流に応じたブラシ摩耗量と、電機子回転数に応じたブラシ摩耗量とを別々に求めて足し合わせてブラシの総摩耗量を演算する従来の回転電動機のブラシ監視装置では、ブラシの温度変化にともなうブラシの摩耗量の変化分が正確に反映されず、ブラシの摩耗量を正確に求めることができない。
　特許文献３に記載の従来のサーボモータのブラシ摩耗管理装置では、従来のサーボモータの起動回数と運転時間に基づいてブラシの摩耗量を求めるものである。
　例えば、従来のサーボモータは、加工テーブル等の位置決め制御や直線方向または円弧の補完制御を行うものである。従来のサーボモータが安定した温度条件下に設置されていれば、ブラシの摩耗量をおおよそ正確に求めることができる。しかし、従来のサーボモータが、不安定な温度条件下に設置されている場合には、
ブラシの摩耗量の算出時にブラシの温度変化に伴うブラシの摩耗の進行速度の変動を反映しきれず、正確なブラシの摩耗量を求めることはできない。
　この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、回転軸との間でトルクを伝達する内燃機関の稼働の有無によらずにブラシの摩耗量を演算可能であり、かつブラシの温度変化を正確に反映させて精度よくブラシの摩耗量を演算することができる回転電機を得ることを目的とする。
　この発明に係る回転電機は、ハウジングと、界磁巻線を有し、ハウジングに回転可能に支持された回転軸に同軸に固定される回転子と、電機子巻線を有し、回転子を囲繞するようにハウジングに固定される固定子と、回転軸７に固定されるスリップリングと、スリップリングに接する位置に配置されるブラシと、ブラシをスリップリングに付勢する付勢手段と、ブラシの温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、回転軸の回転角度に関する情報を取得する回転情報取得手段と、温度情報取得手段の出力情報を含む温度情報に基づいてブラシの温度を取得するとともに、ブラシの温度を変数とし、ブラシの単位摺動距離当たりの摩耗量として定義される摩耗量関数のブラシの温度に応じて決まる値と回転子の回転速度との積をブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算した値に基づいてブラシの総摩耗量を演算する摩耗量演算部とを備えている。
　この発明の回転電機によれば、摩耗量演算部が温度情報取得手段の出力情報を含む温度情報に基づいてブラシの温度を取得し、ブラシの温度に応じた摩耗量関数の値と回転子の回転速度との積をブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算した値に基づいてブラシの総摩耗量を演算するので、回転電機のシステムの稼働中に関係なくブラシの摩耗をリアルタイムに演算することが可能であり、かつブラシの温度変化を正確に反映させて、ブラシの摩耗量を正確に演算することができる。
この発明の実施の形態１に係る発電電動機の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る発電電動機のブラシ及び温度計の要部破断断面図である。 この発明の実施の形態１に係る発電電動機システム構成図である。 この発明の実施の形態１に係る発電電動機によるブラシの摩耗量の計算について説明するフロー図である。 この発明の実施の形態３に係る発電電動機の断面図である。 この発明の実施の形態５に係る発電電動機のシステム構成図である。 この発明の実施の形態６に係る発電電動機のシステム構成図である。
　以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る発電電動機の断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る発電電動機のブラシ及び温度計の要部破断断面図である。
　図１において、回転電機としての発電電動機１Ａは、回転電機本体２と、回転電機本体２に一体に取り付けられる制御ユニット４０とを有する。
　回転電機本体２は、ボルト９を用いて一体化されたブラケット４Ａ，４Ｂからなるハウジング３と、ハウジング３に支持された軸受け５，６に、両端をハウジング３から延出させて軸まわりに回転自在に支持された回転軸７と、ハウジング３内で回転軸７に同軸に固定されて回転軸７とともに回転する回転子１０と、回転子１０の外周側を囲繞するようにハウジング３の内周面に固定された固定子１５と、回転軸７の一端に取り付けられ、回転軸７（回転子１０）の回転角度に関する情報を取得する回転情報取得手段としての回転センサ２８と、回転軸７の他端に固定されて図示しないベルトを介してエンジンなどの内燃機関に接続され、回転軸７のトルクを内燃機関に伝達したり、内燃機関のトルクを回転軸７に伝達したりするためのプーリ８とを備える。
　回転センサ２８には、例えばレゾルバなどを用いることができる。
　また、回転電機本体２は、回転子１０の回転軸７の軸方向の両側面に取り付けられるファン１８ａ，１８ｂと、回転子１０の回転軸７の軸方向の一側で回転軸７に固定され、回転子１０に電流を供給するスリップリング２１とを備えている。さらに、回転電機本体２は、スリップリング２１の外周面に接する位置に配置される一対のブラシ２４、及び一対のブラシ２４をスリップリング２１に付勢する付勢手段としての一対のスプリング２６を有するブラシユニット２３と、図２に示されるように、ブラシ２４に埋設されてブラシ２４の温度に関する情報を得る温度情報取得手段としての温度計２９ａと、ブラシ２４を流れる電流、言い換えれば界磁電流を測定する電流情報取得手段としての電流検出素子（図示せず）を備えている。
　制御ユニット４０は、３つのパワー回路モジュール５０Ａと、界磁回路モジュール５０Ｂと、パワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂが取り付けられ、ハウジング３に支持されるヒートシンク３０と、後述の回路制御部及び摩耗量演算部からなる制御部を有する制御基板６０とを備えている。
　なお、制御部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及び各種制御プログラムが格納されたＲＯＭなどにより構成され、回路制御部および摩耗量演算部の各機能を実現している。
　各パワー回路モジュール５０Ａは、固定子１５に供給する電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子（図示せず）を有している。
　また、界磁回路モジュール５０Ｂは、回転子１０に供給する電流をＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子（図示せず）を有している。
　回路制御部は、パワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂのスイッチング素子の制御信号を出力してパワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂを制御するように構成されている。
　ハウジング３は、軸方向の両端の中央部に内外を連通する穴が形成された概略中空の円柱状をなす。そして、軸受け５，６がハウジング３内に同軸に取り付けられ、回転軸７を支持している。
　回転子１０は、電流が流されて磁束を発生する界磁巻線１１と、界磁巻線１１を覆うように設けられ、界磁巻線１１に発生した磁束によって磁極が形成される一対のポールコア体１２とを備えている。一対のポールコア体１２は、例えば、鉄製で、それぞれ、例えば８つの爪状磁極が外周縁に周方向に等角ピッチで軸方向に突設され、爪状磁極をかみ合わせるように対向して回転軸７に固定されている。
　固定子１５は、固定子コア１６と、固定子コア１６に巻装された電機子巻線１７とを備えている。電機子巻線１７は、Ｙ結線からなる３相交流巻線により構成されている。
　ヒートシンク３０は、平板リング状のベースプレート３１、及びベースプレート３１の裏面から延出される複数の冷却フィン３２を備えている。ベースプレート３１の周方向の一部の範囲から延出される冷却フィン３２の長さは、他の冷却フィン３２の長さより短くなっている。そして、ヒートシンク３０は、回転子１０の軸方向の一側のファン１８ａに冷却フィン３２を向け、ベースプレート３１の軸心を回転軸７の軸心に一致させて回転軸７の一端側が挿通した状態でハウジング３内に固定されている。そして、パワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂがベースプレート３１のおもて面に取り付けられている。
　また、制御基板６０とパワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂとが、中継基板６５及びコネクタ６７を介して接続されている。これにより、制御基板６０の回路制御部が、制御信号をパワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂに出力可能になっている。
　また、電機子巻線１７を構成する各３相交流巻線の口出し線９２の端部が中継ベース９１及び接続ターミナル９０を介してパワー回路モジュール５０Ａに電気的に接続されている。
　また、ブラシ２４と界磁回路モジュール５０Ｂとが、図示しない接続ターミナルを介して電気的に接続されている。
　ブラシユニット２３は、一面が開口し、当該開口面に直交する方向に所定の奥行きを有する箱状のブラシホルダ２５と、それぞれが一端部をブラシホルダ２５の開口から延出させて奥行き方向に延在するように、互いに平行にブラシホルダ２５に収納されたブラシ２４と、ブラシ２４の他端部をブラシホルダ２５から延出する方向に付勢する付勢手段としてスプリング２６とを備えている。
　ブラシ２４は黒鉛と銅を主材料として作製されている。
　また、スプリング２６は、ブラシホルダ２５の底部とブラシ２４との間に縮設されている。
　ブラシユニット２３は、ベースプレート３１からの冷却フィン３２の延出部を短くして確保したスペースを利用して配置されている。このとき、ブラシユニット２３は、ブラシホルダ２５の開口部をスリップリング２１に向け、ブラシホルダ２５の開口部から延出されるブラシ２４の端部が、スリップリング２１に接するようにブラシホルダ２５をハウジング３に固定して配置されている。これにより、ブラシ２４が、スプリング２６の付勢力によりスリップリング２１に付勢されて、ブラシ２４の一端部がスリップリング２１に加圧状態に当接する。
　また、通風口３ａが、おおよそヒートシンク３０、ブラシユニット２３、及び一方のファン１８ａの外側に位置するハウジング３の外周部の所定部位に形成されている。通風口３ａのうち、ファン１８ａと離れた側が吸気部となり、ファン１８ａに近い側が排気部となっている。吸気部から吸入された空気は、ヒートシンク３０の熱を奪いつつ冷却フィン３１を通過した後、ファン１８ａの中心側に導かれ、次いで、ファン１８ａの表面に沿ってファン１８ａの外周部に導かれて排気部から排出される。
　また、制御ユニット４０には、図示しない外部制御装置と通信を行うためのコネクタ７９が設けられている。外部制御装置は、パワー回路モジュール５０Ａ及び界磁回路モジュール５０Ｂの制御指令を送信する機能を有している。そして、外部制御装置の信号出力ケーブルの端部には、図示しないコネクタが設けられ、当該コネクタとコネクタ７９とが嵌合され、外部制御装置と制御基板６０との間で信号の授受が可能になっている。
　次いで、発電電動機１Ａのシステム構成について図面を参照しつつ説明する。
　図３はこの発明の実施の形態１に係る発電電動機のシステム構成図である。
　図３において、発電電動機１Ａのシステムは、Ｙ結線された３相交流巻線からなる電機子巻線１７と、界磁巻線１１と、電機子巻線１７と界磁巻線１１の電流を制御するための制御信号を出力する回路制御部６２、及びブラシ２４の摩耗量を演算する摩耗量演算部６３を備え、制御基板６０に組み込まれた制御部６１とを備えている。
　また、発電電動機１Ａのシステムは、電機子巻線１７に接続され、回路制御部６２から出力される制御信号に応じて電機子巻線１７に電力を供給したり、電機子巻線１７の出力電流を整流したりするインバータユニット１００と、回路制御部６２からの制御信号に応じて界磁巻線１１に電力を供給する界磁回路部１１０と、インバータユニット１００を介して電機子巻線１７から供給される電力により充電されるバッテリ１２０とを備える。
　さらに、発電電動機１Ａのシステムは、図示しないブラシを流れる電流、言い換えれば、界磁巻線１１に流れる電流を検出する電流検出素子１３を備えている。
　インバータユニット１００は、パワー回路モジュール５０Ａを構成するスイッチング素子１０３及びダイオード１０４を有するパワー回路部１０１を３つ並列に接続して構成される。
　各パワー回路部１０１は、上アーム１０２ａ及び下アーム１０２ｂにより構成されている。
　そして、上アーム１０２ａ及び下アーム１０２ｂのそれぞれは、パワー回路モジュール５０Ａを構成するスイッチング素子１０３及びダイオード１０４を並列に接続したもので構成されている。
　上アーム１０３ａと下アーム１０３ｂは、スイッチング素子１０３が直列となるように接続されている。このとき、上アーム１０３ａが、バッテリ１２０の高電位側に接続され、下アーム１０３ｂがバッテリ１２０の低電位側に接続されている。
　各パワー回路部１０１の上アーム１０３ａ及び下アーム１０３ｂの接続部（中間電位端子）と電機子巻線１７の各相巻線のコイルエンドとが、配線を介して接続されている。また、スイッチングのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのスイッチング素子１０３の端子と回路制御部６２とが電気的に接続されている。
　また、界磁回路部１１０は、界磁回路モジュール５０Ｂを構成するスイッチング素子１０３とダイオード１０４を直列に接続したもので構成されている。そして、バッテリ１２０の高電位側にスイッチング素子１０３が接続され、バッテリ１２０の低電位側にダイオード１０４が接続されている。また、直列に接続された電流検出素子１３及び界磁巻線１１がダイオード１０４に並列に接続されている。スイッチングのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのスイッチング素子１０３の端子と回路制御部６２とが電気的に接続されている。
　パワー回路部１０１及び界磁回路部１１０のスイッチング素子１０３のＯＮ／ＯＦＦに応じて、固定子１５及び回転子１０からバッテリ１２０またはバッテリ１２０から固定子１５及び回転子１０への電力供給のＯＮ／ＯＦＦが切り替わる。
　即ち、パワー回路部１０１は、バッテリ１２０と固定子１５の電機子巻線１７との間の通電のＯＮ／ＯＦＦを行い、界磁回路部１１０は、バッテリ１２０と回転子１０の界磁巻線１１との間の通電のＯＮ／ＯＦＦを行う。
　また、詳細には図示しないが、電流検出素子１３は、制御部６１に接続され、摩耗量演算部６３が、電流検出素子１３の出力に基づいて界磁電流の大きさを認識可能になっている。
　また、バッテリ１２０には、出力電圧（入出力端子間の電圧）を検出するための図示しない出力電圧取得手段が内蔵されており、バッテリ１２０の出力電圧情報出力用の端子が制御部６１に接続されている。そして、摩耗量演算部６３が、バッテリ１２０の出力電圧を認識可能になっている。
　また、温度計２９ａが、摩耗量演算部６３に電気的に接続され、摩耗量演算部６３には、温度計２９ａの情報が入力される。摩耗量演算部６３は温度計２９ａの出力をそのままブラシ２４の温度として認識する。
　また、回転センサ２８が、摩耗量演算部６３に電気的に接続され、摩耗量演算部６３には、回転軸７の回転角度に関する情報が入力される。そして、摩耗量演算部６３は、回転軸７の回転角度の時間変化から回転軸７の回転速度、言い換えれば回転子１０の回転速度を演算可能である。
　また、外部制御装置１３０と制御部６１とが通信可能に接続されている。
　以上のように構成された発電電動機１Ａでは、電動機と発電機の両方の機能を併せ持つ。
　まず、電動機としての動作を説明する。図示しないエンジンの始動時には、直流電力がバッテリ１２０からインバータユニット１００に供給される。外部制御装置１３０から指令を受けた回路制御部６２が、各インバータユニット１００のスイッチング素子１０３をＯＮ／ＯＦＦ制御し、バッテリ１２０からインバータユニット１００に入力された直流電流が３相交流電流に変換されて電機子巻線１７に供給される。
　また、回路制御部６２の制御信号に応じた電流が供給されている界磁巻線１１の周囲に回転磁界が発生し、回転子１０（図１参照）が回転される。回転子１０の回転力が、プーリ８（図１参照）から図示しないベルトを介してエンジンに伝達されてエンジンが始動される。
　次いで、発電機としての動作を説明する。
　回路制御部６２が、外部制御装置１３０からの指令に従って、バッテリ１２０の出力に応じた界磁電流が流れるように界磁回路部１１０を構成するスイッチング素子１０３のスイッチング制御を行う。
　エンジンが始動されると、エンジンの回転力が図示しないクランク軸、ベルト及びプーリ８を介して回転軸７に伝達される。これにより、回転子１０が回転され、電機子巻線１７に３相交流電圧が誘起される。
　また、回路制御部６２が相間電圧を読み取り、例えば、バッテリ１２０の定格電圧を超えた場合に、パワー回路部１０１のスイッチング素子１０３をＯＦＦに切り替えるようにスイッチング素子１０３の制御を行う。
　これにより、電機子巻線１７に誘起された３相交流電力が直流電力に変換され（整流され）、この直流電力によりバッテリ１２０が充電される。
　以上のように、発電電動機１Ａでは、運転時に界磁電流を流して回転子１０を励磁する必要があるため、バッテリ１２０は、常時、ブラシ２４及びスリップリング２１を介して界磁巻線１１に界磁電流を供給している。従って、ブラシ２４の温度が界磁電流によって高温になる。このとき、ブラシ２４の温度が高温になるほどブラシ２４を構成する黒鉛や銅の粒子が剥がれやすくなるので、スリップリング２１と接触するブラシ２４の表面の黒鉛や銅の粒子の離脱量が多くなる。
　発電電動機１Ａは、ブラシ２４の温度と回転子１０の回転速度に基づいてブラシ２４の摩耗量を計算する。
　ここで、スリップリング２１に対するブラシ２４の単位摺動距離当たりの摩耗量は、ブラシ２４の温度によって変動し、これは予め既知である。
　スリップリングに対する単位摺動距離当たりのブラシ２４の摩耗量（単位摺動摩耗量）を表す関数（摩耗量関数）ｆ（θ）が、ブラシ２４の温度θの関数として定義されて摩耗量演算部６３に格納されている。
　スリップリング２１の直径をＤ、時間ｔでの回転速度（ｒ／ｍｉｎ）をＮ（ｔ）とすると、ブラシ２４のスリップリング２１に対する合計の摺動距離Ｌは以下の数１により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　数１は、πＤＮ（ｔ）を、時間ｔが０から現在の時間に至るまで積分した値に相当する。
　また、ブラシ２４の総摩耗量Ｆは、各時間でのブラシ２４の温度をθ（ｔ）としたとき、以下の数２により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　このように、ブラシ２４の総摩耗量Ｆは、摩耗量関数のブラシ２４の温度に応じて決まる値とブラシ２４の温度を認定したときの回転子１０の回転速度を含む積をブラシ２４の使用開始直後から現在までの時間ｔに亘り積算して演算される。
　そして、摩耗量演算部６３は、数２に基づいて、ブラシ２４の総摩耗量Ｆを演算するように構成されている。
　摩耗量演算部６３は、リアルタイムに測定されるブラシ２４の温度を把握し、ブラシ２４の温度に応じた単位摺動摩耗量を採用して、ブラシ２４の総摩耗量を演算する。従って、演算されたブラシ２４の総摩耗量Ｆには、ブラシ２の温度変化が適切に反映され、摩耗量演算部６３により演算される総摩耗量Ｆは、実際のブラシ２４の摩耗量に対して誤差の少ない正確な値となる。
　次いで、摩耗量演算部６３によるブラシ２４の総摩耗量Ｆの演算動作について図面を参照しつつ説明する。
　図４はこの発明の実施の形態１に係る発電電動機の摩耗量演算部によるブラシの摩耗量の演算動作を説明するフロー図である。
　なお、図４では説明の便宜上、ステップ１０１～ステップ１０６をＳ１０１～Ｓ１０６と記載する。
　初期状態として、発電電動機１Ａは新規のものが用意されているものとする。即ち、ブラシ２４ユニットのブラシ２４は摩耗されていないものとし、摩耗量演算部６３内の記憶領域には、総摩耗量Ｆｎの初期値が０として格納されている。
　図４のステップ１０１では、摩耗量演算部６３は、入力される温度計２９ａの出力、回転センサ２８の出力など、各種出力を読み取る。
　ステップ１０２で、摩耗量演算部６３は、摩耗量関数ｆ（θ（ｔ））に、温度計２９ａの出力値を入力し、温度計２９ａの出力に対応する、言い換えれば、現在のブラシ２４の温度に応じて決まる摩耗量関数の値（単位摺動摩耗量）を計算する。
　さらに、ステップ１０３で、摩耗量演算部６３は、単位摺動摩耗量ｆ（θ（ｔ））と回転軸７の現在の回転速度Ｎ（ｔ）（ｒ／ｍｉｎ）から、単位時間当たりのブラシ２４の摩耗量ｆ（θ（ｔ））×πＤＮ（ｔ）を計算する。
　さらに、ステップ１０４で、摩耗量演算部６３は、計算した単位時間当たりのブラシ２４の摩耗量を、現在のＦｎの値に加えた結果を新たにＦｎとする。即ち、Ｆｎ＝Ｆｎ＋ｆ（θ（ｔ））×πＤＮ（ｔ）の演算を行う。なお、この計算は、単位時間が経過するごとに連続して行われる。
　次いで、ステップ１０５で、摩耗量演算部６３は、Ｆｎの値が、ブラシ２４の限界摩耗量Ｆｌｉｍより大きくなったか否かを判定する。
　なお、ブラシ２４の限界摩耗量Ｆｌｉｍは、ブラシ２４の機能を失われるものを意味するものではなく、ブラシ２４の交換時期の到来したことの目安値として設定される。
　ステップ１０５で、摩耗量演算部６３は、ＦｎがＦｌｉｍより大きくなっていないと判断すると、ステップ１０２に戻り、ＦｎがＦｌｉｍより大きくなったと判断すると、外部制御装置１３０に警告を発する（ステップ１０６）。
　詳細には、図示しないが、発電電動機１Ａが搭載される車両などの製品には、ブラシ２４の摩耗が摩耗限界になったことを報知するための報知手段が設けられている。外部制御装置１３０は、Ｆｎ＞Ｆｌｉｍの警告を受信すると、報知手段を制御して、ブラシ２４が摩耗限界に達したことの警告を報知するようになっている。
　この実施の形態１に係る発電電動機１Ａによれば、摩耗量演算部６３が、ブラシの単位摺動距離当たりの摩耗量として定義される摩耗量関数のブラシ２４の温度に応じて決定される値と回転子１０の回転速度を含む積をブラシ２４の使用開始直後から現在までの時間に亘って積算してブラシ２４の総摩耗量を演算している。
　従って、発電電動機１Ａによれば、システムの稼働中にブラシ２４の摩耗をリアルタイムに演算することが可能であり、かつブラシ２４の摩耗量を演算するのに、ブラシ２４の温度変化が正確に反映される。これにより、ブラシ２４の総摩耗量が正確に演算され、ブラシ２４の総摩耗量が限界摩耗量に達したことを適切な時期に警報できるようになる。つまり、不必要に発電電動機を損傷させることを回避できる。
　実施の形態２．
　この実施の形態２に係る発電電動機の構成は、実施の形態１と同様である。
　摩耗量演算部６３によるブラシ２４の総摩耗量の演算動作について説明する。
　摩耗量演算部６３は、ブラシ２４の総摩耗量を計算するのに、温度計２９ａが測定した温度τ（ｔ）、回転速度Ｎ（ｔ）の他、界磁電流Ｉｆ（ｔ）を鑑みて計算する。
　ここで、温度計２９ａにより温度を測定されるブラシ２４の部位は、スリップリング２１に対するブラシ２４の摺動面から離れている。このため、摩耗されるブラシ２４の摺動面の実際の温度に温度計２９ａが測定する温度が追随出来ず、摩耗されるブラシ２４の摺動面の実際の温度と温度計２９ａが測定する温度との間に温度差が生じる。
　界磁電流の大きさに応じて、温度計２９ａが測定する温度とブラシ２４の摺動面の実際の温度との温度差が小さくなる方向に補正することは可能であり、ブラシ２４の摺動面の温度を、温度計２９ａのみで測定するものに比べてより正確に推定することが可能である。
　摩耗量演算部６３は、時間ｔでのブラシ２４の摺動面の温度θ（ｔ）を、温度計２９ａにより測定された温度τ（ｔ）と界磁電流Ｉｆ（ｔ）に基づいて演算する。即ち、摩耗量関数ｆ（θ（ｔ））を、温度計２９ａにより測定された温度τ（ｔ）と界磁電流Ｉｆ（ｔ）の関数として定義しておき、ブラシ２４の総摩耗量Ｆを以下の数３から算出することで、ブラシ２４の総摩耗量の計算をより正確に行うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　これは、温度計２９ａの出力、及び回転センサ２８の出力に応じた摩耗量関数の値と回転子１０の回転速度を含む値の積をブラシの稼働開始から現在までの時間に亘って積算してブラシ２４の総摩耗量を演算することに相当している。
　この実施の形態２によれば、摩耗量演算部６３が、界磁電流Ｉｆの大きさも鑑みて、温度計２９ａが測定する温度τとブラシ２４の摺動面の実際の温度との温度差が小さくなる方向に補正している。このため、実施の形態２の発電電動機では、温度計２９ａの温度をブラシ２４の摺動面の温度として見なすものに比べ、より正確にブラシ２４の総摩耗量を推定することが可能である。従って、この実施の形態２の発電電動機によれば、ブラシ２４の総摩耗量が限界摩耗量に達したことをより一層適切な時期に警報できるようになり、不必要に発電電動機を損傷させることを回避できる。
　なお、以上の説明では、電流情報取得手段としての電流検出素子１３により直接検出される界磁電流Ｉｆを用いて、ブラシ２４の総摩耗量を計算するものとして説明したが、界磁電流Ｉｆは、電流検出素子１３により検出するものによらず、摩耗量演算部６３が演算により界磁電流を求めるものでもよい。即ち、電流情報取得手段は摩耗量演算部６３が兼ねてもよい。
　摩耗量演算部６３は、バッテリ１２０の出力電圧と以下に説明する界磁回路部１１０のＤＵＴＹ比に基づいて求める。回路制御部６２は、界磁回路部１１０内のスイッチング素子１０３を周期的にＯＮ／ＯＦＦして、界磁電流を所定の電流に制御している。界磁回路部１１０のＤＵＴＹ比は、スイッチング素子１０３をＯＮ／ＯＦＦする周期に対して、スイッチング素子１０３がＯＮとなっている時間の割合で定義される。
　これにより、バッテリ１２０の出力電圧と界磁回路部１１０のＤＵＴＹ比からブラシ２４に印加される電圧を演算することが可能である。
　ブラシ２４の抵抗値は、ブラシ２４の長さと温度に基づいて演算可能である。ブラシ２４の長さは、これまでのブラシ２の総摩耗量に基づいて演算可能であるので、摩耗量演算部６３は、ブラシ２４の抵抗値を演算して、界磁電流を演算することができる。
　摩耗量演算部６３は、このように導出した界磁電流を、上記と同様に、摩耗量関数ｆの変数となっている界磁電流の値に代入した単位摺動摩耗量からブラシ２４の総摩耗量を演算することで、ブラシ２４の総摩耗量を正確に推定することが可能となる。
　実施の形態３．
　図５はこの発明の実施の形態３に係る発電電動機の断面図である。
　なお、図５において、上記実施の形態１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
　図５において、発電電動機１Ｂは、温度計２９ａが省略され、温度計２９ｂがブラシホルダ２５の外面に取り付けられている他は発電電動機１Ａと同様に構成されている。
　まず、ブラシ２４の摩耗量は、上述の通りブラシ２４の温度と深く関係する。ブラシホルダ２５に取り付けた温度計２９ｂが測定する温度とブラシ２４の摺動面の実際の温度との相関関係は、界磁電流や回転子１０の回転速度が安定していれば、発電電動機１Ｂの構造が既知であるので推定可能である。一方、温度計２９ｂがブラシ２４と異なる箇所に配置されているので、ブラシ２４の摺動面の実際の温度に温度計２９ｂが測定する温度が追随出来ず、摩耗されるブラシ２４の摺動面の実際の温度と温度計２９ｂが測定する温度との間に温度差が生じる。
　以上をふまえ、摩耗量演算部６３によるブラシ２４の摩耗量の演算動作について説明する。
　温度計２９ｂが測定する温度とブラシ２４の摺動面の実際の温度との相関関係のみならず、界磁電流と回転速度を考慮することで、リアルタイムに、ブラシ２４の温度を推定することは可能である。
　温度計２９ｂにより測定される温度をτ（ｔ）、界磁電流をＩｆ（ｔ）とすると、ブラシ２４の温度θは、温度τ、界磁電流Ｉｆ、回転速度Ｎの関数として、θ（τ（ｔ）、界磁電流Ｉｆ（ｔ）、Ｎ（ｔ））と表すことができる。即ち、摩耗量関数（θ（ｔ））は、温度τ（ｔ）、界磁電流Ｉｆ（ｔ）、及び回転速度Ｎ（ｔ）を変数とする関数となる。
　なお、ブラシ２４の温度θには、温度計２９ｂが測定する温度とブラシ２４の摺動面の温度との相関関係を補完する係数が組み込まれている。
　摩耗量演算部６３は、逐次入力される温度τ（ｔ）、界磁電流Ｉｆ（ｔ）、回転速度Ｎ（ｔ）の情報からリアルタイムに予測されるブラシ２４の温度θ（ｔ）を演算し、ブラシ２４の温度θ（ｔ）に応じた摩耗量関数ｆ（θ（ｔ））と回転速度Ｎ（ｔ）とから、ブラシ２４の総摩耗量Ｆを以下の数４に基づいて演算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　なお、摩耗量演算部６３は、上記で図４のフロー図を用いて説明したのと同様にブラシ２４の総摩耗量Ｆｎを求め、ブラシ２４の総摩耗量が限界摩耗量に達したか否かを判断し、判断結果により警報を出すか否かを判断する。
　従って、摩耗量演算部６３は、求めたブラシ２４の総摩耗量Ｆｎと限界摩耗量Ｆｌｉｍとを比較し、ＦｎがＦｌｉｍより大きくなったと判断すると、外部制御装置１３０に警告を発する。
　この実施の形態３によれば、ブラシ２４の外部の発電電動機１Ｂの所定部位に設けられた温度計２９ｂが測定される温度と、界磁電流と、回転子１０の回転速度に基づいてブラシ２４の温度を推定し、推定したブラシ２４の温度に応じたブラシ２４の単位摺動距離当たりの摩耗量を定義する摩耗量関数と回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシ２４の稼働開始から現在までの時間に亘って積算してブラシ２４の総摩耗量を演算している。
　摩耗量演算部６３が、温度計２９ｂの出力と、界磁電流と、回転子１０の回転速度から予測されるブラシ２４の温度を的確に反映してブラシ２４の摩耗量を演算しているので、ブラシ２４の摩耗量を正確に演算することができる。これにより、ブラシ２４の摩耗量が限界摩耗量に達したことを適切な時期に警報できるようになる。
　また、発電電動機１Ａのように、ブラシ２４の温度を温度計２９ａで直接測定する場合、ブラシ２４に温度計２９ｂを埋設するなどする必要がある。発電電動機１Ａの動作中では、常時ブラシ２４に界磁電流が流れるので、ブラシ２４の温度が非常に高温となる。非常に高温な温度を測定範囲に有する温度計２９ａを用いる必要があることから、高価な温度計を用いる必要ある。また、温度計２９ａが、ブラシ２４の内部に取り付けられるために、寸法的にも制約が多く、ブラシ２４に温度計を組みこむ製造工程が複雑となる。
　一方、発電電動機１Ｂでは、温度計２９ｂをブラシ２４の外部のブラシホルダ２５に設ける構成としたため、ブラシ２４に温度計を直接取り付けるものに比べて、温度計２９ｂに要求される測定温度が低下するので、安価な温度計２９ｂで対応可能となり、製造コストを削減できる。
　また、温度計２９ｂがブラシホルダ２５に取り付けることで、温度計２９ｂにより測定される温度は、ブラシ２９ｂの温度変化に対して大きく遅れることなく追従するので、ブラシ２４の温度を温度計２９ｂの出力に基づいて求めるときの誤差を小さくできる。
　なお、この実施の形態３では、温度計２９ｂはブラシホルダ２５の外面に設けられるものとして説明したが、温度計２９ｂは、ブラシ２４以外の発電電動機１Ｂの構成部品のいずれの所定部位に取り付けられていても上記と同様の効果が得られる。
　例えば、温度計は、熱的に損傷されやすく、熱的に保護を必要とする部品に取り付けてもよい。この場合、部品の加熱保護に用いるための温度測定と、ブラシ２４の摩耗量推定に用いるための温度測定を一つの温度計で行うことができ、発電電動機１Ｂ全体のコストを削減できる。
　また、温度計２９ｂは、通風口３ａの吸気部側から吸入される空気の温度を検出可能にハウジング３に取り付けてもよい。吸気される空気の温度は、発電電動機の各部品の温度と大きく関係することが多く、温度計２９ｂは、ブラシ２４の摩耗量の演算用に用いられるだけでなく、様々の部品の過熱保護用などにも利用できる。従って、一つの温度計２９ｂを発電電動機に多様な機能をもたせるための用途に用いることができ、コストを抑制しつつ発電電動機の機能性の向上を実現できる。
　なお、この実施の形態３では、摩耗量関数は、温度計２９ａの測定温度、界磁電流、及び回転子１０の回転速度を変数とする関数で定義するものとして説明したが、例えば、温度計２９ａの測定温度と回転子１０の回転速度の２つを変数としてもよい。この場合、摩耗量演算部６３は、温度計２９ａの出力と回転センサ２８の出力に応じた摩耗量関数の値と回転子１０の回転速度を含む値の積をブラシ２４の使用開始直後から現在までの時間に亘って積算してブラシ２４の総摩耗量を演算すればよい。
　但し、界磁電流を摩耗量関数の変数に含めることで、一層ブラシ２４の総摩耗量を精度よく演算できる。
　実施の形態４．
　この発明の実施の形態４に係る発電電動機の構成は発電電動機１Ａと同様に構成されている。
　次いで、発電電動機の摩耗量演算部６３によるブラシ２４の摩耗量の演算について説明する。
　ここで、各ブラシ２４とスリップリング２１との間の抵抗は、ブラシ２４とスリップリング２１の接触面間の圧力により変化し、ブラシ２４とスリップリング２１の接触面間の圧力が高い方がブラシ２４とスリップリング２１との間の抵抗は小さくなる。このため、ブラシ２４が短くなるほど、スプリング２６が伸びて、スプリング２６の付勢力が低下するので、ブラシ２４とスリップリング２１の接触面間の圧力が低下し、ブラシ２４とスリップリング２１の間の抵抗が大きくなる。
　摩耗量演算部６３は、バッテリ１２０の出力電圧と界磁回路のＤＵＴＹ比を用いてブラシ２４に印加される電圧を演算し、演算した電圧と電流検出素子１３が検出する界磁電流とから、ブラシ２４の抵抗値を演算するように構成されている。以下、この手法で、摩耗量演算部６３により演算されたブラシ２４の抵抗値を電気量換算抵抗値とする。
　また、摩耗量演算部６３には、ブラシ２４の製造時（使用前）の所定温度での抵抗値が格納されている。ブラシ２４の抵抗値は、ブラシ２４の温度に応じて変動するものである。摩耗量演算部６３は、ブラシ２４が摩耗された場合でも、ブラシ２４の総摩耗量から摩耗後のブラシ２４の長さが分かるので、使用前に測定したブラシ２４の抵抗値から、所定温度の環境下に現状のブラシ２４が置かれたときの抵抗値を演算することも可能である。以下、ブラシ２４の総摩耗量と摩耗前のブラシ２４の抵抗値とから演算される抵抗値を摩耗量換算抵抗値とする。
　摩耗量演算部６３は、ブラシ２４の単位摺動当たりのブラシ２４の摩耗量を計算する際、電気量換算抵抗値と摩耗量換算抵抗値の比較結果を、摩耗量関数に反映させて、ブラシ２４の総摩耗量を演算することで、ブラシ２４の単位摺動当たりの摩耗量の計算をより正確に行うことができる。
　なお、摩耗量演算部６３は、上記で図４のフロー図を用いて説明したのと同様にブラシ２４の総摩耗量Ｆｎを求め、ブラシ２４の総摩耗量が限界摩耗量に達したか否かを判断し、判断結果により警報を出すか否かを判断する。
　以上のように、この実施の形態４の発電電動機によれば、摩耗量演算部６３は、これまでの総摩耗量と摩耗前の所定温度でのブラシ２４の抵抗値の情報に基づいて演算される摩耗量換算抵抗値とバッテリ１２０の出力電圧と界磁回路部１１０のＤＵＴＹとから演算される電気量換算抵抗値とを比較することで、現状のブラシ２４の温度を精度よく推定することが可能になる。
　従って、この実施の形態４の発電電動機は、ブラシ２４の総摩耗量の計算を実施の形態１のものに比べてより正確に行うことができる。これにより、ブラシ２４の摩耗量が限界摩耗量に達したことを、より一層適切な時期に警報できるようになり、不必要に発電電動機を損傷させることを回避できる。
　実施の形態５．
　図６はこの発明の実施の形態５に係る発電電動機のシステム構成図である。
　なお、図６において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
　図６において、発電電動機１Ｃは、スプリング２６の付勢力を測定するための付勢力検出手段としての圧力センサ３５を有している。
　詳細には図示しないが、圧力センサ３５は、例えば、ブラシ２４に一端が当接されるスプリング２６の他端とブラシホルダ２５の間に介装され、スプリング２６の他端がブラシホルダ２５を押圧する圧力を検出する。
　スプリング２６の他端がブラシホルダ２５を付勢する力は、スプリング２６の一端がブラシ２４を付勢する力に相当する。
　そして、圧力センサ３５は、摩耗量演算部６３に接続され、摩耗量演算部６３は圧力センサ３５の出力を読み取り可能である。
　次いで、発電電動機１Ｃの摩耗量演算部６３によるブラシ２４の摩耗量の演算について説明する。
　ここで、ブラシ２４の摩耗の進行速度は、ブラシ２４をスリップリング２１に押し付けるスプリング２６の付勢力が大きいほど早い。ブラシ２４の摩耗が進むにつれて、縮設されていたスプリング２６が伸長するので、スプリング２６の付勢力が低下し、ブラシ２４の摩耗の進行速度は遅くなる。
　そこで、摩耗量演算部６３では、スプリング２６の付勢力Ｐ（ｔ）をブラシ２４の摩耗量の計算に反映させてブラシ２４の総摩耗量を求める。即ち、摩耗量関数ｆを温度計２９ａに測定された温度τ（ｔ）とスプリング２６の付勢力Ｐ（ｔ）の関数としてブラシ２４の摩耗量を計算する。
　例えば、スプリング２６の付勢力Ｐ（ｔ）の低下に応じたブラシ２４の摩耗速度の遅速化の度合いを示す係数ｐ（ｔ）を定義しておく。このとき、摩耗量関数ｆ（θ（ｔ），Ｐ（ｔ））＝ｆ（θ（ｔ））×ｐ（ｔ）とすることができる。
　そして、ブラシ２４の総摩耗量Ｆは、以下の数５により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　即ち、摩耗量演算部６３は、圧力センサ３５の出力と温度計２９ａの出力を含む情報応じて決まる摩耗量関数の値と回転子１０の回転速度を含む値の積をブラシ２４の使用開始直後から現在までの時間に亘って積算してブラシ２４の総摩耗量を演算する。
　なお、摩耗量演算部６３は、上記で図４のフロー図を用いて説明したのと同様にブラシ２４の総摩耗量Ｆｎを求め、ブラシ２４の総摩耗量が限界摩耗量に達したか否かを判断し、判断結果により警報を出すか否かを判断する。
　以上のように、摩耗量演算部６３が、ブラシ２４の総摩耗量Ｆを演算するのに、ブラシ２４の温度だけでなくスプリング２６の付勢力を考慮に入れて演算するので、演算されたブラシ２４の摩耗量は、現実のブラシ２４の摩耗量に対して誤差の小さいものとなる。
　このため、摩耗量演算部６３は、より適切な時期に、ブラシ２４の摩耗量が限界摩耗量に達したことの警報をできるので、不必要に発電電動機を損傷させることを回避できる。
　なお、付勢力検出手段は、圧力センサ３５であるものとして説明したが、付勢力検出手段は摩耗量演算部６３が兼ねていてもよい。
　即ち、摩耗量演算部６３のＲＯＭには、スプリング２６のばね定数と初期状態のスプリング２６の縮み量が格納されている。
　スプリング２６の付勢力は、ばね定数とスプリング２６の縮み量とから演算することが可能である。スプリング２６の縮み量は、ブラシ２４の総摩耗量に応じて変化するが、ブラシ２４の総摩耗量からブラシ２４の長さの短縮量が分かるので、摩耗量演算部６３は、ブラシ２４の総摩耗量に応じたスプリング２６の縮み量を演算可能である。即ち、摩耗量演算部６３は、リアルタイムにスプリング２６の付勢力を演算できる。
　以上のように、計算によりスプリング２６の付勢力Ｐ（ｔ）を演算する摩耗量演算部６３の機能を付勢力検出手段として用いることで、圧力センサ３５によりスプリング２６の付勢力Ｐ（ｔ）を演算するものと同様の効果が得られる。
　実施の形態６．
　図７はこの発明の実施の形態６に係る発電電動機のシステム構成図である。
　なお、図７において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
　図７において、発電電動機１Ｄは、スリップリング２１の周囲の大気と同じ環境下にある大気の湿度を測定する湿度計３８を有している。
　他の構成は、発電電動機１Ａと同様に構成されている。
　大気中の水蒸気がスリップリンの表面及びブラシ２４の摺動面に作る水膜の状態に応じてブラシ２４とスリップリング２１の間の摩擦の大きさが変動する。
　湿度が高くなると、水膜が厚くなるので、ブラシ２４とスリップリング２１の間の摩擦が小さくなって、ブラシ２４が滑りやすくなり、湿度が低くなると水膜が薄くなるので、ブラシ２４とスリップリング２１の間の摩擦が大きくなって、ブラシ２４が滑りにくくなる。
　例えば、夏と冬の間で湿度の変化が大きい日本で、発電電動機を用いる場合、夏と冬とで顕著にブラシ２４の摩耗量が異なる。
　そこで、摩耗量演算部６３では、湿度計３８が測定する湿度Ｈ（ｔ）をブラシ２４の摩耗量の計算に反映させてブラシ２４の総摩耗量を求める。即ち、摩耗量関数ｆは温度計２９ａが出力する温度τ（ｔ）と湿度計３８が出力する湿度Ｈ（ｔ）を変数に有する関数として用意する。
　例えば、湿度の変化に対応するブラシ２４の摩耗速度の変化の度合いを表す係数ｈ（ｔ）を定義しておく。このとき、このとき、摩耗量関数ｆ（θ（ｔ），Ｈ（ｔ））＝ｆ（θ（ｔ））×ｈ（ｔ）とすることができる。
　そして、ブラシ２４の総摩耗量Ｆは、以下の数６により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　即ち、摩耗量演算部６３は、湿度計３８の出力と温度計２９ａの出力を含む情報応じて決まる摩耗量関数の値と回転子１０の回転速度を含む値の積をブラシ２４の使用開始直後から現在までの時間に亘って積算してブラシ２４の総摩耗量Ｆを演算する。
　なお、摩耗量演算部６３は、上記で図４のフロー図を用いて説明したのと同様にブラシ２４の総摩耗量Ｆｎを求め、ブラシ２４の総摩耗量が限界摩耗量に達したか否かを判断し、判断結果により警報を出すか否かを判断している。
　以上のように摩耗量演算部６３が、ブラシ２４の総摩耗量Ｆを演算するのに、ブラシ２４の温度だけでなく湿度を考慮に入れて演算するので、演算されたブラシ２４の総摩耗量は、現実のブラシ２４の総摩耗量に対して誤差の小さいものとなる。
　このため、摩耗量演算部６３は、より一層適切な時期に、ブラシ２４の摩耗量が限界摩耗量に達したことの警報をでき、これにより不必要に発電電動機を損傷させることを回避できる。
　なお、実施の形態６において、摩耗量関数ｆは、温度計２９ａが測定した温度τ及び湿度計３８が測定した湿度Ｈ（ｔ）を変数に有するものとして説明したがこのものに限定されず、これらの変数に加え、実施の形態４と同様、圧力センサ３５の測定圧力Ｐ（ｔ）を変数に有する摩耗量関数ｆや、回転子１０の回転速度Ｎ（ｔ）を変数に有する摩耗量関数を用いてもよい。
　また、各実施の形態では、回転電機は発電電動機であるものとして説明したが、回転電機は発電電動機と同様の構成を有する電動機や発電機であってもよい。
　３　ハウジング、７　回転軸、１０　回転子、１１　界磁巻線、１３　電流検出素子（電流情報取得手段）、１５　固定子、１７　電機子巻線、２１　スリップリング、２４　ブラシ、２５　ブラシホルダ、２６　スプリング（付勢手段）、２８　回転センサ（回転情報取得手段）、２９ａ，２９ｂ　温度計、３５　圧力センサ（付勢力検出手）、３８　湿度計、６２　回路制御部、６３　摩耗量演算部、１０１　パワー回路部、１１０　界磁回路部、１２０　バッテリ。

Claims (10)

  1. 　ハウジングと、
    　界磁巻線を有し、上記ハウジングに回転可能に支持された回転軸に同軸に固定される回転子と、
    　電機子巻線を有し、上記回転子を囲繞するように上記ハウジングに固定される固定子と、
    　上記回転軸に固定されるスリップリングと、
    　上記スリップリングに接する位置に配置されるブラシと、
    　上記ブラシを上記スリップリングに付勢する付勢手段と、
    　上記ブラシの温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、
    　上記回転軸の回転角度に関する情報を取得する回転情報取得手段と、
    　上記温度情報取得手段の出力情報を含む温度情報に基づいて上記ブラシの温度を取得するとともに、上記ブラシの温度を変数とし、上記ブラシの単位摺動距離当たりの摩耗量として定義される摩耗量関数の上記ブラシの温度に応じた値と上記回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算して上記ブラシの総摩耗量を演算する摩耗量演算部と
    を備えていることを特徴とする回転電機。
  2. 　上記摩耗量関数が、上記回転子の回転速度を変数に含む関数として定義され、
    　上記摩耗量演算部は、上記温度情報取得手段と上記回転情報取得手段の出力に応じた上記摩耗量関数の値と上記回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算して上記ブラシの総摩耗量を演算することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  3. 　上記界磁巻線に流れる界磁電流の情報を取得する電流情報取得手段を備え、
    　上記摩耗量関数が、上記界磁電流を変数に含む関数として定義され、
    　上記摩耗量演算部は上記温度情報取得手段と上記電流情報取得手段の出力に応じた上記摩耗量関数の値と上記回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算して上記ブラシの総摩耗量を演算することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  4. 　上記界磁巻線に流れる界磁電流の情報を取得する電流情報取得手段を備え、
    　上記摩耗量関数が、上記界磁電流及び上記回転子の回転速度を変数とする関数として定義され、
    　上記摩耗量演算部は、上記温度情報取得手段、上記電流情報取得手段、及び上記回転情報取得手段の出力に応じた上記摩耗量関数と上記回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算して上記ブラシの総摩耗量を演算することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  5. 　バッテリと、
    　上記バッテリと上記界磁巻線との間の通電のＯＮ／ＯＦＦを行う界磁回路部と、
    　上記バッテリと上記電機子巻線との間の通電のＯＮ／ＯＦＦを行うパワー回路部と、
    　上記パワー回路部及び界磁回路部を制御する回路制御部と
    を備え、
    　上記摩耗量演算部が、上記電流情報取得手段を兼ね、上記バッテリの出力電圧と界磁回路部のＤＵＴＹに基づいて上記界磁電流の大きさの情報を取得することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回転電機。
  6. 　上記温度情報取得手段は、上記ブラシの外部の所定部の温度を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
  7. 　上記ブラシを支持するブラシホルダを備え、
    　上記温度情報取得手段は、上記ブラシホルダの温度を測定することを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
  8. 　上記摩耗量演算部は、上記バッテリの出力電圧と界磁回路部のＤＵＴＹに基づいて上記ブラシに印加される電圧を演算し、演算した上記電圧と上記電流情報取得手段により測定される界磁電流とから上記ブラシの抵抗値を電気量換算抵抗値として演算するとともに、上記ブラシの総摩耗量から上記ブラシの現在の長さを演算し、摩耗される前に測定された上記ブラシの抵抗値の情報に基づいて、現在の上記ブラシの抵抗値を摩耗量換算抵抗値として演算し、上記電気量換算抵抗値と摩耗量換算抵抗値との比較結果を上記ブラシの摩耗量の計算に反映させて上記ブラシの総摩耗量を計算することを特徴とする請求項３、請求項４、請求項６、及び請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
  9. 　上記付勢手段の付勢力を得るための付勢力検出手段を有し、
    　上記摩耗量関数が、上記付勢力検出手段が取得する付勢力を変数に含む関数として定義され、
    　上記摩耗量演算部は、上記付勢手段検出手段の出力を含む情報に応じた上記摩耗量関数の値と上記回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算して上記ブラシの総摩耗量を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
  10. 　上記スリップリングの周囲の大気と同じ環境下にある大気の湿度を測定する湿度計を備え、
    　上記摩耗量関数が、上記スリップリングの周囲の大気と同じ環境下にある大気の湿度を変数に含む関数として定義され、
    　上記摩耗量演算部は、上記湿度計の出力情報を含む情報に応じた上記摩耗量関数の値と上記回転子の回転速度を含む値の積を上記ブラシの使用開始直後から現在までの時間に亘って積算して上記ブラシの総摩耗量を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の回転電機。
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