JPWO2004032309A1

JPWO2004032309A1 - 車両用回転電機

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Publication number: JPWO2004032309A1
Application number: JP2004541198A
Authority: JP
Inventors: 啓人伊藤; 柏原　利昭; 利昭柏原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: US20060152103A1; WO2004032309A1; JP4177331B2; US7358640B2; CN1306687C; EP1551094B1; EP1551094A4; CN1628407A; EP1551094A1

Abstract

本発明は、ブラシ摩耗限界の検出信頼性を高めるとともに、安定したブラシ摩耗限界の検出表示を行わせることができる車両用回転電機を得るものである。その構成は、ブラシが摩耗して所定長さに達したときブラシを付勢するコイルバネと接触してブラシ摩耗限界を検知する検出ターミナルと、検出ターミナルからの出力と閾値とを比較し、該出力が一旦閾値を超えるとＯＮ状態（ブラシ摩耗限界検知状態）となり、以降ＯＮ状態を維持するように構成された判定回路とを備えている。これにより、振動やノイズなどにより検出ターミナルの出力が変動しても、判定回路のＯＮ状態は維持されるので、検出ターミナルの出力の変動に起因するブラシ摩耗限界の誤検出が防止される。

Description

この発明は、乗用車、トラック、電車等の車両に搭載される回転電機に関し、特に回転電機に実装されるブラシの摩耗限界を検出する制御装置に関するものである。

図１１は例えば特開昭５７−１０１５４９号公報に記載された従来の車両用交流発電機を搭載した車両の電気回路を説明する回路図、図１２は従来の車両用交流発電機における給電機構部の構造を示す断面図である。
従来の車両用交流発電機においては、キースイッチ１０５が閉成されると、電流が、蓄電池１０４からキースイッチ１０５、正極ブラシ１０９、界磁巻線（回転子巻線）１０２および負極ブラシ１１０を介して発電制御装置１０８に流れる。そして、界磁巻線１０２がこの電流により直流励磁される。
この状態において、回転子がエンジンの回転により回転駆動されると、回転磁界が電機子巻線（固定子巻線）１０１に与えられ、電機子巻線１０１に起電力が発生する。この交流の起電力が三相全波整流器１０３により直流に整流され、蓄電池１０４の充電に供せられる。また、この交流の起電力が補助整流器１０７により直流に整流され、界磁巻線１０２に供せられる。そして、回転子の回転速度が上昇すると、発電制御装置１０８は、蓄電池１０４の電圧が一定となるように界磁巻線１０２に流れる電流を制御する。
ここで、正極ブラシ１０９は、図１２に示されるように、ブラシホルダ１２５内に収納され、コイルバネ１２６の付勢力により外部に押し出されるようになっている。なお、図示していないが、負極ブラシ１１０も同様にブラシホルダ１２５内に収納されている。これにより、正極ブラシ１０９および負極ブラシ１１０は、コイルバネ１２６の付勢力により、回転子の回転に連動して回転する被給電部としてのスリップリング（図示せず）に摺接し、その先端部が徐々に摩耗する。そして、電流は、正極ブラシ１０９、スリップリング、界磁巻線１０２およびスリップリングを介して負極ブラシ１１０に流れる。
また、投光器１１３および受光器１１４が、正極ブラシ１０９を挟んで相対するようにブラシホルダ１２５に配設されている。投光器１１３および受光器１１４は、例えば発光ダイオードおよびフォトトランジスタで構成され、正極ブラシ１０９の許容押出限界位置に対応して、ブラシホルダ１２５に相対して配設されている。
そこで、通常状態においては、正極ブラシ１０９が投光器１１３と受光器１１４との間に存在し、受光器１１４は投光器１１３からの光を受光しない。そして、正極ブラシ１０９が摩耗限界まで摩耗すると、受光器１１４は投光器１１３からの光を受光し、電流が流れる。この電流がトランジスタ１１５によって増幅され、ツェナーダイオード１１８で定電圧が得られるようにされる。この定電圧が無安定マルチバイブレータ１１２に印加され、無安定マルチバイブレータ１１２が低周波発振動作する。そして、無安定マルチバイブレータ１１２の出力状態がローレベルにある間は、中性点１１１からダイオード１１９および抵抗１２４を介してトランジスタ１１６をＯＮ状態としていた電流が抵抗１２３を介して無安定マルチバイブレータ１１２に流入するので、トランジスタ１１６は無安定マルチバイブレータ１１２のローレベルおよびハイレベルの出力状態に応じてＯＮ／ＯＦＦの状態におかれる。そして、トランジスタ１１６がＯＮのときにトランジスタ１１７がＯＦＦとなり、トランジスタ１１６がＯＦＦのときにトランジスタ１１７がＯＮとなる。さらに、トランジスタ１１７がＯＮの状態におかれている間、表示灯１０６が点灯される。
つまり、正極ブラシ１０９が摩耗限界まで摩耗すると、無安定マルチバイブレータ１１２が低周波発振動作し、表示灯１０６が周期点滅状態（摩耗限界検知表示状態）となる。そこで、搭乗者が表示灯１０６の周期点滅を確認することで、正極ブラシ１０９が摩耗限界まで摩耗していることを認識でき、ブラシ交換を行うことができる。なお、投光器１１３および受光器１１４が負極ブラシ１１０を挟んで相対するようにブラシホルダ１２５に配設されていれば、負極ブラシ１１０の摩耗限界を検出することになる。なお、正極ブラシ１０９および負極ブラシ１１０の何れかが摩耗限界に達し、界磁巻線１０２への電流供給が行われなくなると、発電が停止される。
しかしながら、従来の車両用交流発電機においては、車両運転時、スリップリングが回転しており、正極および負極ブラシ１０９、１１０は常に振動・変動を受け続けている。そして、スリップリングの真円度が悪化していると、正極および負極ブラシ１０９、１１０の振動・変動がさらに大きくなる。また、ノイズ等の影響があり、受光器１１４の検出出力が変動する。そのため、ブラシ１０９、１１０が摩耗限界に達する以前に摩耗限界検知表示状態となったり、ブラシ１０９、１１０が摩耗限界に達しても摩耗限界検知表示状態とならないといった誤動作が発生し、ブラシの摩耗限界検知の信頼性が低下してしまうという不具合があった。
また、従来の車両用交流発電機においては、ツェナーダイオード１１８による定電圧が無安定マルチバイブレータ１１２の動作電源に用いられている。そして、受光器１１４に流れる電流はブラシの振動等の影響により著しく低下する場合がある。つまり、受光器１１４から無安定マルチバイブレータ１１２への給電信頼性が低い。この無安定マルチバイブレータ１１２のパルス波形の振幅は動作電源に依存するので、受光器１１４に流れる電流が低下すれば、そのパルス波形の振幅が低下し、トランジスタ１１６、１１７の動作および表示灯１０６の点灯に支障をきたすことになる。そこで、ブラシの摩耗限界を正常に検知しても、表示灯１０６の駆動電力が不足してしまい、表示灯１０６の周期点滅が確認しにくくなるという不具合もあった。
さらに、従来の車両用交流発電機においては、ブラシの摩耗限界の検出・表示回路が、発電制御装置１０８から独立して構成されているので、部品点数およびコストを増大させてしまうという不具合もあった。

本発明は、ブラシの摩耗限界を検知する検知部の出力をモニターし、該出力が閾値を一旦超えるとブラシ摩耗限界を検出して、該ブラシ摩耗限界の検出状態をホールドするように判定回路を構成し、ブラシの振動・変動やノイズの影響に起因する誤動作をなくし、ブラシ摩耗限界の検出信頼性を高めるとともに、表示の駆動電力不足をなくし、安定したブラシ摩耗限界の検出表示を行わせることができる車両用回転電機を得るものである。
本発明による車両用回転電機は、励磁電流が印加されて磁束を発生する界磁巻線、該磁束により着磁される複数の磁極および該界磁巻線に電気的に接続された被給電部を有する回転子と、ブラシおよび該ブラシを上記被給電部に当接するように付勢するコイルバネを有する給電機構部と、上記ブラシが摩耗して所定長さに達したことを検知するブラシ摩耗限界検知部と、上記ブラシ摩耗限界検知部からの出力をモニターし、該出力が設定値を超えた時点でブラシ摩耗限界検出状態となり、以降該出力と該設定値との大小関係に拘わらず、上記ブラシ摩耗限界検出状態を保持するように構成されたブラシ摩耗限界検出手段とを備えている。

図１はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機を示す縦断面図である。
図２はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシ周りを示す斜視図である。
図３はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機を搭載した車両の電気回路を説明する回路図である。
図４はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載される発電制御装置の制御部を示すブロック図である。
図５はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路を示す回路図である。
図６はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路におけるブラシ摩耗限界以前の電圧比較器の出力波形を示す図である。
図７はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシ摩耗限界以前の表示灯点灯用のトランジスタのスイッチング特性を示す図である。
図８はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路におけるブラシ摩耗限界時の入力波形を示す図である。
図９はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路におけるブラシ摩耗限界時の電圧比較器の出力波形を示す図である。
図１０はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシ摩耗限界時の表示灯点灯用のトランジスタのスイッチング特性を示す図である。
図１１は従来の車両用交流発電機を搭載した車両の電気回路を説明する回路図である。
図１２は従来の車両用交流発電機における給電機構部の構造を示す断面図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態
図１はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシ周りを示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機を搭載した車両の電気回路を説明する回路図、図４はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載される発電制御装置の制御部を示すブロック図、図５はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路を示す回路図、図６はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路におけるブラシ摩耗限界以前の電圧比較器の出力波形を示す図、図７はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシ摩耗限界以前の表示灯点灯用のトランジスタのスイッチング特性を示す図、図８はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路におけるブラシ摩耗限界時の入力波形を示す図、図９はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機に搭載されるブラシ摩耗限界検出回路におけるブラシ摩耗限界時の電圧比較器の出力波形を示す図、図１０はこの発明の実施の形態に係る車両用交流発電機におけるブラシ摩耗限界時の表示灯点灯用のトランジスタのスイッチング特性を示す図である。
この車両用交流発電機は、図１に示されるように、ランドル型の回転子７がアルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたケース３内にシャフト６を介して回転自在に装着され、固定子８が回転子７の外周側を覆うようにケース３の内壁面に固着されて構成されている。
シャフト６は、フロントブラケット１およびリヤブラケット２に回転可能に支持されている。このシャフト６の一端にはプーリ４が固着され、エンジンの回転トルクをベルト（図示せず）を介してシャフト６に伝達できるようになっている。また、回転子７に電流を供給する被給電部としての一対のスリップリング９がシャフト６の他端部に軸心方向に離間して、シャフト６と共に回転可能に配設されている。
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、この界磁巻線１３を覆うように設けられ、界磁巻線１３で発生された磁束によって磁極が形成される第１および第２のポールコア２０、２１とから構成される。第１のポールコア２０は、鉄製で、先細り形状の第１の爪状磁極２２がそれぞれその先細り方向を軸心方向に一致させて、外周縁部に周方向に等角ピッチで形成されている。同様に、第２のポールコア２１は、鉄製で、先細り形状の第２の爪状磁極２３がそれぞれその先細り方向を軸心方向に一致させて、外周縁部に周方向に等角ピッチで形成されている。そして、第１および第２のポールコア２０、２１が、第１および第２の爪状磁極２２、２３をかみ合わせるように対向してシャフト６に固着されている。さらに、ファン５が第１および第２のポールコア２０、２１の端面にそれぞれ固定されている。また、一対のスリップリング９が界磁巻線１３を介して電気的に直列に接続されている。
固定子８は、円筒状の固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５に巻装された３相の固定子巻線１６とを備えている。
整流器１２は、固定子８で生じた交流を直流に整流するためのもので、図３に示されるように、プラス側ダイオードｄ_１とマイナス側ダイオードｄ_２とを直列に接続してなるダイオード対が並列に４対接続されて構成され、ケース３内に装着されている。
発電制御装置１８は固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するもので、ヒートシンク１７に固着されている。
給電機構部１９は、一対のブラシ１０がコイルバネ１１によりスリップリング９側に付勢されてブラシホルダ２４に収納され、リードワイヤ１４が各ブラシ１０の頭部に接続されて、構成されている。そして、ブラシ摩耗限界検知部としての検出ターミナル２５が、図２に示されるように、ブラシ１０が摩耗限界まで摩耗したときに、コイルバネ１１に電気的に接するように、ブラシホルダ２４に装着されている。なお、図２では、説明の便宜上、長さの異なるブラシ１０、即ち初期状態のブラシ１０と摩耗限界状態のブラシ１０とを示しているが、本来の使用状態では、一対のブラシ１０は同等に摩耗する。
ついで、この車両用交流発電機の動作を図３に基づいて説明する。
まず、キースイッチ３５をキーに差し込み、キースイッチ３５を回すことで、スタータ（図示せず）を駆動し、エンジンが駆動される。
そして、電流がバッテリ３６からブラシ１０およびスリップリング９を介して界磁巻線１３に供給され、磁束が発生される。この磁束により、第１のポールコア２０の第１の爪状磁極２２がＮ極に着磁され、第２のポールコア２１の第２の爪状磁極２３がＳ極に着磁される。一方、エンジンの回転トルクがベルト（図示せず）およびプーリ４を介してシャフト６に伝達され、回転子７が回転される。そこで、固定子巻線１６に回転磁界が与えられ、回転子巻線１６に起電力が発生する。この交流の起電力が整流器１２を通って直流に整流され、バッテリ３６に充電され、電気負荷３８に供給される。
ここで、発電制御装置１８は、図４に示されるように、第１乃至第４の制御部３１乃至３４からなる集積回路３０を備えている。
そして、第１の制御部３１は、無発電の状態を検知する手段であり、Ｐ端子を介して固定子巻線１６の相電圧をモニターし、相電圧が０Ｖの時にトランジスタ２９をＯＮして表示灯３７を点灯させる。これにより、搭乗者は、発電機が無発電状態であること、即ちエンジンが停止していることを確認できる。
また、第２の制御部３２は、過電圧の状態を検知する手段であり、Ｂ端子を介して整流器１２の出力電圧をモニターし、その出力電圧が第２の設定電圧を超えているか否かを判断し、その出力電圧が第２の設定電圧を超えている場合にトランジスタ２９をＯＮして表示灯３７を点灯させる。これにより、搭乗者は、運転車両の異常（過電圧）を確認できる。
また、第３の制御部３３は、ブラシ摩耗限界検出手段であり、Ｑ端子を介して検出ターミナル２５の電圧をモニターし、その電圧が閾値を超えているか否かを判断し、その電圧が閾値を超えている場合にトランジスタ２９をＯＮ／ＯＦＦして表示灯３７を点滅させる。これにより、搭乗者は、ブラシ１０の摩耗限界を確認できる。
さらに、第４の制御部３４は、固定子８の出力電圧を一定に制御する制御手段であり、Ｂ端子を介して整流器１２の出力電圧をモニターし、その出力電圧が第１の設定電圧未満の場合にトランジスタ２８をＯＮし、第１の設定電圧以上となった場合にトランジスタ２８をオフして界磁巻線１３への通電を制御している。これにより、整流器１２の出力電圧が一定となるように制御される。
つぎに、第３の制御部３３によるブラシ摩耗限界の検出動作について図５乃至図１１を参照しつつ説明する。
第３の制御部３３は、図５に示されるように、検知部４１の電圧に基づいてブラシの摩耗限界を判定する判定回路４２と、判定回路４２がブラシの摩耗限界を判定したときに表示灯３７を点滅表示させる発振回路４３とを備えている。この判定回路４２には、単電源の電圧比較器ＣＯＭ１が用いられている。そして、検知部４１はＱ端子を介して検出ターミナル２５に接続され、出力部４４はトランジスタ２９のベースに接続されている。なお、図５において、Ｑ１−Ｑ２３はトランジスタ、ｒ１−ｒ１９、Ｒ４は抵抗、Ｃ１はコンデンサ、５１−５８は定電流源、ＣＯＭ１、ＣＯＭ２は電圧比較器である。
ブラシ１０の摩耗限界以前においては、検出ターミナル２５はコイルバネ１１と非接触状態にある。そして、ブラシ１０の摩耗限界時には、検出ターミナル２５はコイルバネ１１と接触状態となる。この時、検出ターミナル２５の電圧は、図８に示されるように、車両の振動やスリップリング９の真円度の悪化の影響により変動している。
この検出ターミナル２５の電圧がＱ端子を介して検知部４１に入力される。検知部４１への入力電圧が所定の電圧値（閾値：Ｅ_０）未満であると、トランジスタＱ１はＯＦＦとなる。これにより、ＣＯＭ１のプラス側入力（Ａ１の電位）がマイナス側入力（Ａ２の電位）より小さく、ＣＯＭ１がＯＦＦ状態となる。つまり、トランジスタＱ３、Ｑ５がＯＦＦとなり、トランジスタＱ４、Ｑ６がＯＮとなる。そこで、トランジスタＱ８、Ｑ７がＯＮして、ＣＯＭ１の出力（Ａ３の電位）が図６に示されるようにＬＯＷとなる。これにより、トランジスタＱ９がＯＦＦとなり、判定回路４２の出力（Ａ４の電位）はＨＩＧＨとなる。その結果、トランジスタＱ１９がＯＮとなる。
そして、検知部４１への入力電圧が所定の電圧値（閾値：Ｅ_０）を超えると、トランジスタＱ１がＯＮする。これにより、ＣＯＭ１のプラス側入力（Ａ１の電位）がマイナス側入力（Ａ２の電位）より大きくなり、ＣＯＭ１がＯＮ動作する。つまり、トランジスタＱ３、Ｑ５がＯＮし、トランジスタＱ４、Ｑ６がＯＦＦとなる。そこで、トランジスタＱ８、Ｑ７がＯＦＦとなり、ＣＯＭ１の出力（Ａ３の電位）が図９に示されるようにＨＩＧＨとなる。これにより、トランジスタＱ９がＯＮとなり、判定回路４２の出力（Ａ４の電位）はＬＯＷとなる。その結果、トランジスタＱ１９がＯＦＦとなる。この時、トランジスタＱ２がＯＮし、トランジスタＱ１のＯＮ／ＯＦＦに拘わらず、即ち検知部４１への入力電圧の大きさに拘わらず、トランジスタＱ３、Ｑ５がＯＮし、ＣＯＭ１のＯＮ状態が保持される。つまり、ブラシ摩耗限界検知状態が保持される。
一方、発振回路４３においては、ＣＯＭ２のプラス側入力（Ｂ１の電位）がマイナス側入力（Ｂ２の電位）より大きい場合、ＣＯＭ２がＯＮ動作する。つまり、トランジスタＱ１１、Ｑ１３がＯＦＦし、トランジスタＱ１２、Ｑ１４がＯＮして、ＣＯＭ２の出力（Ｂ３の電位）がＨＩＧＨとなる。これにより、トランジスタＱ１８がＯＮとなる。この時、トランジスタＱ１０もＯＮとなり、コンデンサＣ１が抵抗Ｒ４を介して放電される。そして、コンデンサＣ１の電位が徐々に下がり、ＣＯＭ２のプラス側入力（Ｂ１の電位）が低下する。そして、ＣＯＭ２のプラス側入力（Ｂ１の電位）がマイナス側入力（Ｂ２の電位）より小さくなると、ＣＯＭ２がＯＦＦとなる。つまり、トランジスタＱ１１、Ｑ１３がＯＮし、トランジスタＱ１２、Ｑ１４がＯＦＦとなる。そこで、トランジスタＱ１５、Ｑ１６がＯＮして、ＣＯＭ２の出力（Ｂ３の電位）がＬＯＷとなる。この時、トランジスタＱ１８がＯＦＦとなる。同時に、トランジスタＱ１０がＯＦＦとなり、コンデンサＣ１の充電が開始される。そして、コンデンサＣ１の電位が上昇し、ＣＯＭ２のプラス側入力（Ｂ１の電位）がマイナス側入力（Ｂ２の電位）より大きくなると、ＣＯＭ２がＯＮ動作する。
このようにして、トランジスタＱ１８が、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１との時定数で設定される周期で、ＯＮ／ＯＦＦ動作することになる。
そこで、トランジスタＱ１９がＯＦＦ状態の時に、トランジスタＱ１８がＯＮ／ＯＦＦ動作することにより、トランジスタＱ２３がＯＮ／ＯＦＦ動作する。これにより、出力部４４からＯＮ／ＯＦＦ信号が出力され、トランジスタ２９が図１０に示されるようにＯＮ／ＯＦＦ動作して表示灯３７が点滅表示される。
一方、トランジスタＱ１９がＯＮ状態の時に、トランジスタＱ１８がＯＮ／ＯＦＦ動作しても、トランジスタＱ２３のＯＦＦ状態が保持される。これにより、出力部４４からＯＦＦ信号が出力され、トランジスタ２９が図７に示されるようにＯＦＦ状態となり、表示灯３７が消灯される。
この表示灯３７の点滅表示は、回路内の電源がＯＦＦするまで、即ちキースイッチ３５がＯＦＦされるまで続けられる。そのため、キースイッチ３５がＯＦＦの時は表示灯３７の点滅表示は行われず、再びキースイッチ３５をＯＮすれば、表示灯３７の点滅表示が再開される。そして、搭乗者が、表示灯３７の点滅表示を目視確認することで、ブラシ１０の摩耗限界を認識する。そこで、キースイッチ３５をＯＦＦしてエンジンの回転を止め、バッテリ３６のマイナス側の配線を外して、ブラシ１０の交換が行われる。そして、ブラシ１０の交換後、キースイッチ３５をＯＮさせると、コイルバネ１１と検出ターミナル２５とが非接触状態であるため、表示灯３７の点滅表示が解除される。
このように、この発明においては、検知部４１の入力電圧が閾値（Ｅ_０）を超えた時点で電圧比較器ＣＯＭ１をＯＮ状態とし、同時に、電圧比較器ＣＯＭ１のＯＮ状態を保持するように判定回路４２を構成している。つまり、判定回路４２は、一旦ブラシ１０が摩耗限界に達したと判定すれば、その判定結果を維持するように構成されている。そこで、ブラシ１０の摩耗限界時に、即ち検出ターミナル２５がコイルバネ１１に接触している時に、車両の振動やスリップリング９の真円度の悪化の影響により検出ターミナル２５の電位が変動しても、ブラシの摩耗限界検知の判定が変わることはなく、検出信頼性が向上される。同様に、外部からのノイズに対する耐性が強くなり、検出信頼性が向上される。
また、判定回路４２に、プラス側入力とマイナス側入力との大小関係に基づいてＯＮ動作する電圧比較器ＣＯＭ１を用いているので、外部からのノイズに対する耐性が強くなり、検出信頼性が向上される。
また、表示灯３７を点灯または点滅させるためのトランジスタ２９が直接発電制御装置１８からの出力によって動作されるので、トランジスタ２９を動作させるための回路が集積回路内に構成されており、部品点数の削減が図られ、コスト低減効果がある。さらに、集積回路３０が表示灯３７の点滅機構を有しているので、同様に、部品点数の削減が図られ、コスト低減効果がある。
従来装置では、ブラシ摩耗限界の検知部（受光部１１４）からの入力を表示灯１０６の表示回路（無安定マルチバイブレータ１１２）の電源電圧としているので、検知部からの入力が振動等の影響により変動し、表示灯１０６の駆動電力が不足し、表示灯１０６の周期点滅が確認しにくくなるという不具合が発生していた。しかし、本願では、表示灯３７を点滅させるための発信回路４３の電源電圧は、バッテリ３６から定電圧回路を介して供給されるので、その発振動作は、ブラシ摩耗限界の検知部からの入力に依存せず、安定したものとなり、上記不具合は発生しない。
また、ブラシ摩耗限界を検知する第３の制御部３３が、発電機の無発電の状態を検知する第１の制御部３１、発電機の過電圧の状態を検知する第２の制御部３２および発電機の出力電圧を一定に制御する第４の制御部３４とともに、一つの集積回路３０に構成されているので、部品点数が削減され、コストを低減することができる。
また、ブラシ摩耗限界が表示灯３７の点滅表示で報知され、無発電および過電圧の状態が表示灯３７の点灯表示で報知されるように構成されているので、搭乗者がブラシ摩耗限界と、無発電および過電圧の状態とを容易に識別できる。
なお、上記実施の形態では、判定回路４２と発振回路４３とが独立して動作するように構成するものとしているが、判定回路４２のＣＯＭ１の出力を発振回路４３に直列に接続するようにしても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態において、コンデンサを検知部４１とトランジスタＱ１のベースとの間に挿入すれば、ノイズの耐性を高めることができる。
また、上記実施の形態では、発電制御機能（第４の制御部３４）および診断機能（第１および第２の制御部３１、３２）を有する発電制御装置１８にブラシ摩耗限界を警報する機能（第３の制御部３３）を付加するものとして説明しているが、発電制御機能のみを有する発電制御装置にブラシ摩耗限界を警報する機能を付加してもよいことはいうまでもないことである。
また、上記実施の形態では言及していないが、摩耗限界に対して所定の残寸法が残るようにブラシ１０の摩耗限界を報知するようにすることが望ましい。これにより、表示灯３７の点滅表示が開始されてから所定の距離の通常走行が可能となり、ブラシの交換前に、発電機が無発電状態となるようなことが未然に防止される。
また、上記実施の形態では、判定回路４２が検出ターミナル２５の電圧に基づいてブラシ摩耗限界を判定するものとしているが、判定回路４２が検出ターミナル２５に流れる電流に基づいてブラシ摩耗限界を判定するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、ブラシ摩耗限界検知部が検出ターミナル２５とコイルバネ１１との接触によりブラシ１０の摩耗限界を検知するように構成されているものとして説明しているが、ブラシ摩耗限界検知部は、この構成に限定されるものではなく、例えば、投光器と受光器とを用い、受光器の投光器からの光の授受によりブラシ１０の摩耗限界を検知する構成でもよい。
また、上記実施の形態では、車両用交流発電機に適用するものとして説明しているが、本発明は、交流発電機に限らず、交流電動機、交流発電電動機等の回転電機に適用できることはいうまでもないことである。

以上のように、本発明に係る回転電機は、ブラシの摩耗限界の検知を高信頼性で、かつ、安価に実現できるので、自動車等の車両に搭載される回転電機として有用である。

Claims

励磁電流が印加されて磁束を発生する界磁巻線、該磁束により着磁される複数の磁極および該界磁巻線に電気的に接続された被給電部を有する回転子と、ブラシおよび該ブラシを上記被給電部に当接するように付勢するコイルバネを有する給電機構部と、上記ブラシが摩耗して所定長さに達したことを検知するブラシ摩耗限界検知部と、上記ブラシ摩耗限界検知部からの出力をモニターし、該出力が設定値を超えた時点でブラシ摩耗限界検出状態となり、以降該出力と該設定値との大小関係に拘わらず、上記ブラシ摩耗限界検出状態を保持するように構成されたブラシ摩耗限界検出手段とを備えた車両用回転電機。
上記回転子の回転に伴って回転磁界が与えられて起電力を発生する固定子巻線を有する固定子と、上記固定子の出力電圧を一定に制御する制御手段とを備え、上記ブラシ摩耗限界検出手段と上記制御手段とが同一の集積回路に構成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用回転電機。
上記固定子の出力電圧をモニターし、無発電および過電圧の状態の少なくとも一方の状態を検知する手段を備え、上記無発電および過電圧の状態の少なくとも一方の状態を検知する手段が上記集積回路内に構成されていることを特徴とする請求項２記載の車両用回転電機。
表示灯を備え、上記表示灯は、上記ブラシ摩耗限界検出手段がブラシ摩耗限界を検出したときに点滅表示され、上記無発電および過電圧の少なくとも一方の状態を検知する手段が無発電および過電圧の少なくとも一方の状態を検知したときに点灯表示されるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の車両用回転電機。