(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けられる導電性のスリップリングと、
回転するスリップリングに押し付けられて電気的に接触するブラシと、
筐体部に取り付けられ、スリップリングに対するブラシの押付力を与える押付機構と、
を備え、
押付機構は、
スリップリングにブラシを電気的に接触させる駆動時のときの押付力と、スリップリングにブラシを電気的に接触させる必要がない非通電時のときの押付力とを切り替え、非通電時の押付力を駆動時の押付力よりも小さくし、非通電時において、ブラシを小さな押付力の状態でスリップリングに接触したままとする切替手段を含むことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
押付機構は、
回転中心周りに揺動してブラシに一方端が接触する揺動部材と、
揺動部材の一方端と回転中心との間に設定された力点に先端部が接触し、力点の位置に応じて揺動部材の一方端においてブラシに対する押付力を与える押付付勢体と、
非通電時に、押付付勢体をブラシに対し相対的に移動させ、揺動部材上の力点の位置を変更して、変更前に比較してブラシに対する押付力をより小さく変更する力点変更手段と、
を含むことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
押付機構は、
大きな付勢力を発生し、他方端が固定端である第１付勢手段と、
小さな付勢力を発生し、一方端がブラシに接触する第２付勢手段と、
第１付勢手段と第２付勢手段との間に配置され、自由状態と切替力印加状態とを取りえる中間部材であって、
駆動時には切替力を印加せずに自由状態とすることで、第１付勢手段の付勢力と第２付録手段の付勢力とを直列的に作用させ、これによって第１付勢手段の大きなバネ定数による付勢力を小さなバネ定数の第２付勢手段に伝達し、主として第１付勢手段の付勢力をブラシの押付力とし、
非通電時には切替力を印加してその切替力を第１付勢手段に与えることで、第１付勢手段の付勢力を受けとめ、主として第２付勢手段の付勢力をブラシの押付力とすることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機において、
押付機構は、
２つのブラシを１組とし、各組に対応する２つの押付付勢体のそれぞれを回転軸の周方向に沿って向かい合わせて配置することで、２つの押付付勢体の周方向付勢力を相殺することを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、回転軸に設けられる導電性のスリップリングと、スリップリングに押し付けられて電気的に接触するブラシとを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のコイルに通電を行う方式として、回転軸に設けられる整流子と呼ばれるスリップリングと、固定側に設けられるブラシとを用いる方式がある。この場合に、回転するスリップリングとブラシとは摩擦接触によって電気的に導通するので、回転軸の回転に伴ってブラシとスリップリングが摩耗する。例えば、銅等の金属でスリップリングを構成し、カーボンを含む材料でブラシを構成すると、主にブラシの方が回転電機の作動と共に摩耗する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＤＣモータのブラシホルダー装置について、駆動軸に嵌挿される整流子に、ホルダに保持されるブラシがスプリングで押圧されることで、整流子にブラシが接触摺動し、ブラシから整流子を介して電機子に電流を流すことが述べられ、この場合、ブラシが常に整流子と接触摺動しているので、その摩耗を早め寿命が短くなる不具合があることが述べられている。
【０００４】
そして、ここでは、ブラシを押圧する手段として形状記憶素材製のバネ体を用い、このバネ体を加熱する加熱手段を介して、所定モード運転時にはバネ体を所定温度以上に加熱してブラシを整流子から離すように制御することが開示されている。
【０００５】
なお、これとは別に、手動でブラシをスリップリングから切り離すことを可能とするスリップリングブラシリフターと呼ばれるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３００７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、スリップリングとブラシとは接触によって電気的に接続されるので、ブラシが摩耗する。ブラシが摩耗するとブラシの寿命を短くするので、これを抑制することが望まれる。そのためには、従来技術のように、ブラシとスリップリングから切り離して接触しないようにして、不必要にブラシが摩耗しないようにすることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、ブラシがスリップリングから完全に離れた状態を設けると、駆動時に再びブラシをスリップリングに接触させる際に、衝撃による破壊の恐れがあるほか、意図せずに電流が印加されたときに放電を生じて損傷を引き起こす恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、ブラシのスリップリングに対する押付力を駆動時に対して非通電時において小さくすることを可能とする回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機は、回転軸に設けられる導電性のスリップリングと、回転するスリップリングに押し付けられて電気的に接触するブラシと、筐体部に取り付けられ、スリップリングに対するブラシの押付力を与える押付機構と、を備え、押付機構は、スリップリングにブラシを電気的に接触させる駆動時のときの押付力と、スリップリングにブラシを電気的に接触させる必要がない非通電時のときの押付力とを切り替え、非通電時の押付力を駆動時の押付力よりも小さくし、非通電時において、ブラシを小さな押付力の状態でスリップリングに接触したままとする切替手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機において、押付機構は、回転中心周りに揺動してブラシに一方端が接触する揺動部材と、揺動部材の一方端と回転中心との間に設定された力点に先端部が接触し、力点の位置に応じて揺動部材の一方端においてブラシに対する押付力を与える押付付勢体と、非通電時に、押付付勢体をブラシに対し相対的に移動させ、揺動部材上の力点の位置を変更して、変更前に比較してブラシに対する押付力をより小さく変更する力点変更手段と、を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る回転電機において、押付機構は、大きなバネ定数を有し、他方端が固定端である第１付勢手段と、小さなバネ定数を有し、一方端がブラシに接触する第２付勢手段と、第１付勢手段と第２付勢手段との間に配置され、自由状態と切替力印加状態とを取りえる中間部材であって、駆動時には切替力を印加せずに自由状態とすることで、第１付勢手段の付勢力と第２付録手段の付勢力とを直列的に作用させ、これによって第１付勢手段の大きなバネ定数による付勢力を小さなバネ定数の第２付勢手段に伝達し、主として第１付勢手段の付勢力をブラシの押付力とし、非通電時には切替力を印加してその切替力を第１付勢手段に与えることで、第１付勢手段の付勢力を受けとめ、主として第２付勢手段の付勢力をブラシの押付力とすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る回転電機において、押付機構は、２つのブラシを１組とし、各組に対応する２つの押付付勢体のそれぞれを回転軸の周方向に沿って向かい合わせて配置することで、２つの押付付勢体の周方向付勢力を相殺することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成により、回転電機における押付機構は、スリップリングにブラシを電気的に接触させる駆動時のときの押付力と、スリップリングにブラシを電気的に接触させる必要がない非通電時のときの押付力とを切り替え、非通電時の押付力を駆動時の押付力よりも小さくし、非通電時において、ブラシを小さな押付力の状態でスリップリングに接触したままとする切替手段を含む。ブラシのスリップリングに対する押付力を駆動時に対して非通電時において小さくすることができる。
【００１５】
また、回転電機において、押付機構は、回転中心周りに揺動してブラシに一方端が接触する揺動部材と、揺動部材の一方端と回転中心との間に設定された力点に先端部が接触し、力点の位置に応じて揺動部材の一方端においてブラシに対する押付力を与える押付付勢体と、非通電時に、押付付勢体をブラシに対し相対的に移動させ、揺動部材上の力点の位置を変更して、変更前に比較してブラシに対する押付力をより小さく変更する力点変更手段を含む。
【００１６】
したがって、押付付勢体をブラシに対し相対的に移動させる簡単な構成を設けることで、ブラシのスリップリングに対する押付力を駆動時に対して非通電時において小さくすることができる。
【００１７】
また、回転電機において、押付機構は、大きなバネ定数を有し、他方端が固定端である第１付勢手段と、小さなバネ定数を有し、一方端がブラシに接触する第２付勢手段と、第１付勢手段と第２付勢手段との間に配置され、自由状態と切替力印加状態とを取りえる中間部材を含む。そして、中間部材は、駆動時には切替力を印加せずに自由状態とすることで、第１付勢手段の付勢力と第２付録手段の付勢力とを直列的に作用させ、これによって第１付勢手段の大きなバネ定数による付勢力を小さなバネ定数の第２付勢手段に伝達し、主として第１付勢手段の付勢力をブラシの押付力とし、非通電時には切替力を印加してその切替力を第１付勢手段に与えることで、第１付勢手段の付勢力を受けとめ、主として第２付勢手段の付勢力をブラシの押付力とする。
【００１８】
したがって、中間部材を自由状態から切替力印加状態に切り替える簡単な構成を設けることで、ブラシのスリップリングに対する押付力を駆動時に対して非通電時において小さくすることができる。
【００１９】
また、回転電機において、押付機構は、２つのブラシを１組とし、各組に対応する２つ押付付勢体のそれぞれを回転軸の周方向に沿って向かい合わせて配置することで、２つの押付付勢体の周方向付勢力を相殺する。これによって、例えば、押付付勢体を取り付ける筐体等に押付付勢体の周方向付勢力が反力として掛けられることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるスリップリングとブラシが用いられる回転電機を含むハイブリッド駆動システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、スリップリングとブラシ部の様子を示す図である。
【図３】図２において、ブラシが摩耗したときの様子を説明する図である。
【図４】図２において、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図５】図３において、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図６】図２と図３において、ブラシの摩耗に応じて変化する様子を説明する模式図である。
【図７】図４と図５において、非通電時の際の処理の様子を説明する模式図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、周方向の付勢力を抑制する構成の例を説明する図である。
【図９】図８について、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、押付付勢体としてコイルバネを用いる構成の例を説明する図である。
【図１１】図１０について、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、押付付勢体としてコイルバネを用いる構成の他の例を説明する図である。
【図１３】図１２について、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図１４】他の実施の形態において、スリップリングとブラシ部の様子を示す図である。
【図１５】図１４において、ブラシが摩耗したときの様子を説明する図である。
【図１６】図１４において、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図１７】図１５において、非通電時の際の処理の様子を説明する図である。
【図１８】他の実施形態における押付圧発生の様子を説明する模式図である。
【図１９】他の実施形態において、駆動時と非通電時との間の押付力の変化を説明する図である。
【図２０】図１４と図１５において、ブラシの摩耗に応じて変化する様子を説明する模式図である。
【図２１】図１６と図１７において、非通電時の際の処理の様子を説明する模式図である。
【図２２】他の実施形態において、代替的な構成の例の１つ目を説明する図である。
【図２３】他の実施形態において、代替的な構成の例の２つ目を説明する図である。
【図２４】他の実施形態において、代替的な構成の例の３つ目を説明する図である。
【図２５】他の実施形態において、代替的な構成の例の４つ目を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、回転電機として、ステータと、永久磁石ロータと、巻線ロータとを備え、永久磁石と巻線ロータとの間にクラッチが設けられ、巻線ロータの回転軸の一方側がエンジンに接続され、永久磁石ロータが変速機に接続される動力伝達機構を説明するが、これ以外の構造であっても、スリップリングとブラシとが用いられる回転電機であればよい。また、以下で述べる材質、形状、寸法等は説明のための例示であり、回転電機の仕様等に適合するように適宜変更が可能である。
【００２２】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２３】
図１は、スリップリングとブラシが用いられるハイブリッド駆動システム１０の構成を説明する図である。このハイブリッド駆動システム１０は車両の駆動に用いられるもので、エンジン１２と変速機１４との間に動力伝達機構としての回転電機２０が設けられる。変速機１４の先は、車輪１６に接続される。
【００２４】
回転電機２０は、３相信号で作動し、回転軸２２と、ロータ巻線２５が巻回され回転軸２２周りに回転可能な巻線ロータ２４と、永久磁石が取り付けられ回転軸２２周りに回転可能な永久磁石ロータ２６と、永久磁石ロータ２６の外周側に配置され回転電機筐体部に固定されるステータ２８とを含む。そして、回転軸２２には、スリップリング３０が取り付けられ、このスリップリング３０に押し付けられるようにブラシ部３２が設けられる。スリップリング３０とブラシ部３２は、３相信号のそれぞれに対応し、３つの電気的に分離された部分を有する構成となっている。３相に対応する３つのスリップリング３０のそれぞれは、巻線ロータ２４の巻線であるロータ巻線２５における３相巻線のそれぞれに接続される。
【００２５】
ハイブリッド駆動システム１０は、電源回路部として、ブラシ部３２から取り出される３相信号を直流に整流する整流器６０と、整流器６０の出力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の正極母線と負極母線に両端子が接続されるものとして、バッテリ６４と、インバータ６６と、クランキング用インバータ６８を含んで構成される。また、図１には図示されていないが、ハイブリッド駆動システム１０を構成する各要素の作動を全体として制御する制御部を含んで構成される。
【００２６】
かかるハイブリッド駆動システム１０の動作は以下の通りである。図１の構成において、エンジン１２の動力により回転軸２２を介して巻線ロータ２４が回転駆動され、巻線ロータ２４の回転速度が永久磁石ロータ２６の回転速度よりも高くなると、巻線ロータ２４の巻線であるロータ巻線２５に誘起起電力が発生する。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の出力電圧がバッテリ６４の電圧よりも高くなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ６２の昇圧比を制御することで、ロータ巻線２５に誘導電流が流れ、巻線ロータ２４と永久磁石ロータ２６との間にトルクが作用して永久磁石ロータ２６が回転駆動される。
【００２７】
このパワー伝達経路は、エンジン１２の機械的動力によるものであるので、これを機械パスと呼ぶことができる。巻線ロータ２４と永久磁石ロータ２６との間に作用するトルクは、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の昇圧比、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を構成するスイッチング素子のデューティ比により制御可能である。上記構成によって、巻線ロータ２４と永久磁石ロータ２６との回転差を許容できるため、車輪１６の回転が停止してもエンジン１２がストールすることがなく、いわゆるトルクコンバータとしての機能を実現できる。
【００２８】
さらに、ロータ巻線２５に発生した３相交流電力は、スリップリング３０とブラシ部３２を介して取り出される。取り出された交流電力は、整流器６０で直流に整流され、整流された直流電力はＤＣ／ＤＣコンバータ６２で昇圧される。そしてＤＣ／ＤＣコンバータ６２からの直流電力がインバータ６６によって再び３相交流に変換されてからステータ２８の巻線であるステータ巻線２９に供給されることで、ステータ２８と永久磁石ロータ２６との間にトルクが作用する。このパワー経路は、電力によるものであるので、これを電気パスと呼ぶことができる。
【００２９】
また、バッテリ６４からステータ巻線２９へ電力供給を行うようにインバータ６６のスイッチング動作を制御して、ステータ２８と永久磁石ロータ２６との間にトルクを作用させることで、エンジン１２が動力を発生していなくても、永久磁石ロータ２６を回転駆動させることができる。すなわち、いわゆるＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）走行を行うことができる。
【００３０】
また、バッテリ６４からの電力を用いてクランキング用インバータ６８によって３相信号を生成し、ブラシ部３２とスリップリング３０を介して巻線ロータ２４のロータ巻線２５に駆動電流を供給することができる。これによって永久磁石ロータ２６と巻線ロータ２４との間にトルクを発生させ、エンジン１２を起動させることができる。すなわち、クランキング機能を持たせることができる。さらに、クラッチ１８を切断することで、巻線ロータ２４のロータ巻線２５に発生する電力を取り出すことができる。すなわち、発電機としての機能を持たせることができる。
【００３１】
上記のように、図１で説明した回転電機２０は、トルク増幅機能を有するトルクコンバータとしての機能、エンジン直結駆動機能、モータとして用いてハイブリッド走行とＥＶ走行を可能とする機能、エンジン始動のクランキング機能、発電機としての機能等を車両の運転状況に合わせ選択的に用いることができる多機能の動力伝達機構である。
【００３２】
次に、この回転電機２０におけるスリップリング３０とブラシ部３２の詳細について説明する。ここで、ブラシ部３２は、上記のように、スリップリング３０と接触することで、例えばロータ巻線２５に発生した３相交流信号を取り出して整流器６０に供給する作用を行い、あるいは、クランキング用インバータ６８によって生成された３相信号を巻線ロータ２４のロータ巻線２５に供給する作用を行う。すなわち、回転電機２０の駆動時には、ブラシ部３２はスリップリング３０と接触して電気信号を伝達する機能を有する。
ブラシ部３２は、スリップリング３０との接触に関し、２つの機能を有することが好ましい。１つは、回転するスリップリング３０に接触することでブラシ部３２は摩耗するが、摩耗してもスリップリング３０との間の電気的接触を十分に行えることが好ましい。換言すれば、摩耗してもスリップリング３０に対する押付力の変化が小さいことが好ましい。もう１つは、不必要に摩耗しないように、ハイブリッド駆動システム１０の制御においてブラシ部３２とスリップリング３０との間が非通電時であるときは、スリップリング３０に対する押付力を小さくすることが好ましい。
【００３３】
以下で述べる構成は、この２つの機能を効果的に有するブラシ部に関するものである。すなわち、駆動時においてブラシ部３２が摩耗してもスリップリング３０に対する押付力の変化を小さく抑制でき、また、非通電時には、駆動時における押付力よりも小さな押付力でスリップリング３０に接触を維持する。
【００３４】
図２は、スリップリング３０とブラシ部３２の様子を示す図である。なお、スリップリング３０は、３相信号に対応して３つ並列に回転軸に設けられ、それらの間は絶縁材料の環状部材で仕切られており、ブラシ部３２もそれぞれのスリップリング３０に対応して設けられる。これらは各相について、いずれも同様の構成であるので、以下ではその中の１つに代表させて、スリップリング３０とブラシ部３２について説明する。
【００３５】
スリップリング３０は、回転電機２０の回転軸２２に回転止めされて固定され、回転軸２２と一体的に回転する金属製のリングである。スリップリング３０は図示されていない引出配線によって、回転電機２０の巻線ロータ２４の対応する相のロータ巻線２５のそれぞれに接続される。
【００３６】
かかるスリップリング３０としては、例えば、純銅製の材料を加工してリング状としたものを用いることができる。なお、３つのリングを互いに電気的に絶縁して並列に整列配置するには、絶縁材料と一体成形する方法を用いることができる。
【００３７】
ブラシ部３２は、ブラシ３３と、押付機構４０と、ブラシ筐体部３６と、外部リング３７とを含んで構成される。ブラシ筐体部３６は、図２に示されるように円環状の部材で、回転電機２０の筐体に固定して取り付けられ、外部リング３７はブラシ筐体部３６の外周に回転可能に設けられる。ブラシ筐体部３６と外部リング３７は、ブラシ３３と押付機構４０とを保持する機能を有する。また、ブラシ筐体部３６と外部リング３７の相対的な回転によって、ブラシ３３のスリップリング３０への押付力を変更する機能を有するが、その詳細については後述する。
【００３８】
ブラシ３３は、回転軸２２と共に回転するスリップリング３０に押し付けられて電気的に接触する導電性の摺動部材である。ブラシ３３は、上記のように、３つのスリップリング３０のそれぞれに対応して３系統に電気的に分離して設けられる。図２では、１つの相のスリップリング３０に対応して４つのブラシ３３が設けられる様子が示されているが、勿論１つでもよく、２つ、あるいは４以上であってもよい。１つのスリップリング３０に対して複数のブラシを周方向に沿って均等間隔で配置することで、スリップリング３０に対する摺動負荷を均等化することができる。
【００３９】
複数のブラシ３３は、適当な引出線を用いて各相ごとにまとめられ、図１で説明したように、整流器６０、クランキング用インバータ６８に接続される。かかるブラシ３３としては、例えば銅入りのカーボンを材料として、金型等を用いて所定の形状に成形したものを用いることができる。
【００４０】
ブラシ３３は、スリップリング３０と摺動することで次第に摩耗するので、回転電機２０の設計寿命を考慮して、その寿命の最後のときでも十分な高さ寸法となるように、初期高さ寸法が設定される。例えば、設計寿命の期間において、約１５ｍｍ程度摩耗することが予測されるときは、スリップリング３０に接触するときの回転軸２２を中心として径方向に沿った寸法を高さ寸法として、初期高さ寸法を約２０ｍｍ程度とすることができる。図２で示すブラシ３３は、摩耗がまだ始まっていない状態の初期高さ寸法を有するものとして示されている。摩耗が進んでくると、この初期高さ寸法から高さが低くなってくるが、この摩耗が進んできた状態については、後述のように、ブラシ３４として符号によって区別するものとする。
【００４１】
押付機構４０は、上記のようにブラシ筐体部３６と外部リングとに取り付けられ、スリップリング３０に対するブラシ３３の押付力を与える機構である。ブラシ３３の押付力は、スリップリング３０とブラシ３３の材料、回転電機２０の回転軸２２の回転速度等によって適当に設定されるが、一例を上げると、全部のスリップリング３０に対する全体の押付力の合計が約数１０Ｎ程度となるように設定することができる。
【００４２】
押付機構４０は、揺動部材４２と、押付付勢体５２と、外部リング３７とを含んで構成されている。ここで、揺動部材４２は、ブラシ筐体部３６に取り付けられ、押付付勢体５２は外部リング３７に取り付けられる。
【００４３】
揺動部材４２は、回転中心４８周りに揺動してブラシ３３に一方端が接触する細長いアーム状部材である。図２ではブラシ３３に接触する作用点４６が示されている。この作用点４６において、揺動部材４２がブラシ３３に押し付けられて、ブラシ３３のスリップリング３０に対する押付力が供給される。回転中心４８は、例えば、揺動部材４２に回転穴を設け、ブラシ筐体部３６に固定された軸に回転自在に回転穴を挿入する構成とすることができる。勿論、揺動部材４２に軸を設け、ブラシ筐体部３６に軸受穴を設けるものとしてもよい。
【００４４】
押付付勢体５２は、適当な形状に形成された板バネであって、先端部５７が揺動部材４２に接触し、根元部５８が外部リング３７に固定されることで、揺動部材４２に力を与える弾性付勢部材である。すなわち、揺動部材４２の一方端の作用点４６と回転中心４８との間に設定された力点５０に先端部５７が接触し、力点５０の位置に応じて揺動部材４２の一方端の作用点４６においてブラシ３３に対する押付力を与える機能を有する。
【００４５】
外部リング３７は、円環状部材であるブラシ筐体部３６の外周に回転自在に設けられるリング部材である。外部リング３７は、ハイブリッド駆動システム１０の制御において、駆動時と非通電時との区別に応じて、ブラシ筐体部３６に対し、回転位置が変更される。
【００４６】
ブラシ筐体部３６には、ブラシ３３と揺動部材４２とが取り付けられるので、外部リング３７をブラシ筐体部３６に対し回転することで、ブラシ３３の位置に対し、外部リング３７はその相対位置が変更される。その変更は、駆動時と非通電時の区別の検出に応じて自動的に行うものとすることができる。外部リング３７のブラシ筐体部３６に対する相対的移動の駆動は、適当なアクチュエータによって行うものとできる。
【００４７】
上記のように、押付付勢体５２の根元部５８は外部リング３７に固定されるので、外部リング３７をブラシ筐体部３６に対し回転することで、押付付勢体５２をブラシ３３および揺動部材４２に対し相対的に移動させることができる。これによって、非通電時に、押付付勢体５２をブラシ３３および揺動部材４２に対し相対的に移動させ、揺動部材４２上の力点５０の位置を変更して、変更前に比較してブラシ３３に対する押付力をより小さく変更することができる。その意味で、外部リング３７は、力点変更手段である。
【００４８】
上記のように、図２は、ブラシ３３が摩耗していない初期高さを有している初期状態で、駆動時のときの様子を示しているが、図３は、駆動によって初期状態が経過して、摩耗したブラシ３４となった経時状態のときの様子を示す図である。図４は、図２の初期高さの状態に対応して、非通電時のときの様子を示し、図５は、図３の摩耗が進展した経時状態に対応して、非通電時のときの様子を示す図である。
【００４９】
図３に示されるように、摩耗が進展した経時状態における駆動時では、外部リング３７は駆動時に対応した回転位置のままであるので、図２に対し、力点５０は変更されない。摩耗したブラシ３４の高さに応じて、押付付勢体５２の先端部５７の位置が径方向に移動するだけである。
【００５０】
図４、図５では非通電時であるので、外部リング３７がブラシ筐体部３６に対し駆動時の状態から回転する。図４、図５の例では、この回転がθとして紙面上で反時計方向回転として示されている。したがって、押付付勢体５２の先端部５７が揺動部材４２の回転中心４８の側に移動し、力点５１が揺動部材４２上で変更される。回転中心４８を支点とする揺動部材４２における力についてのレバー比を考えると、（力点５１−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値が（力点５０−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値よりも小さくなる。これによって、力点５１の変更前に比較して、ブラシ３３に対する押付力をより小さく変更することができる。
【００５１】
図４と図５とは、初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４の相違があるが、これらについて、力点５１は同じである。摩耗したブラシ３４の高さに応じて、押付付勢体５２の先端部５７の位置が径方向に移動するだけである。
【００５２】
図６、図７は、図２から図５におけるブラシ押付力の様子を説明するための模式図である。図６は、駆動時において、初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４のそれぞれについての押付力の様子を示し、図７は、非通電時において、初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４のそれぞれについての押付力の様子を示す。
【００５３】
図６の駆動時においては、初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４のそれぞれに対応して、揺動部材４３，４４と、押付付勢体５３，５４の様子が示されている。いずれの場合でも、力点５０は変更されない。ここでは、初期高さのブラシ３３に揺動部材４３が作用点４６で接触し、その揺動部材４３の力点５０に押付付勢体５３の先端部５７が接触し、これによって、ブラシ３３に押付力Ｆ1が印加される。同様に、摩耗したブラシ３４に揺動部材４４が作用点４６で接触し、その揺動部材４４の力点５０に押付付勢体５４の先端部５７が接触し、これによって、ブラシ３３に押付力Ｆ2が印加される。
【００５４】
揺動部材４３，４４において、作用点４６と力点５０の実際の位置はほとんど変化せず、回転中心４８は一定である。相違するのは、ブラシ３３，３４の高さの相違に応じて
、力点５０に接触する押付付勢体５３，５４の撓み量が異なることである。この撓み量の相違によって、押付勢体５３，５４がその先端部５７において発生する付勢力が異なってくる。
【００５５】
初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４について、スリップリング３０に対する押付力Ｆ1，Ｆ2の変化を少なくするには、押付勢体５３，５４がその先端部５７において発生する付勢力の相違を少なくするように、初期状態の押付付勢体５４の形状等を工夫する。例えば、押付付勢体５４の根元部５８から先端部５７までの距離を、ブラシ３３の想定摩耗量に比して十分大きく設定する。また、押付付勢体５４のバネ定数を想定摩耗量に対応する適当な値に設定する。
【００５６】
例えば、（力点５０−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値を１／２とし、押付付勢体５３の先端部５７に発生する付勢力を９．８Ｎと設定すると、初期高さのブラシ３３のときのスリップリング３０に対する押付力Ｆ1を４．９Ｎとできる。そして、想定摩耗量＝５ｍｍとすると、押付付勢体５４の先端部５７は２．５ｍｍ撓み量が少なくなる。このとき、スリップリング３０に対する押付力Ｆ2を４．９Ｎから１０％減の４．４Ｎに収めたいとすると、押付付勢体の先端部５７に発生する付勢力を８．８Ｎとなるように、押付付勢体５４の寸法、形状、バネ定数を設定すればよい。このようにして、初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４について、スリップリング３０に対する押付力Ｆ1，Ｆ2の変化を少なくすることができる。
【００５７】
図７の非通電時においては、初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４のそれぞれに対応して、揺動部材４３，４４と、押付付勢体５５，５６の様子が示されている。揺動部材４３，４４は図６で説明した状態と同じであるが、押付付勢体５５，５６は、その先端部５７が揺動部材４３，４４と接触する力点５１が、図６の場合の力点５０に比較して、より回転中心４８の方に移動されている。この力点５１の変更は、押付付勢体５５，５６の根元部５８が外部リング３７の回転移動に応じて行われる。
【００５８】
初期高さのブラシ３３と、摩耗したブラシ３４のいずれの場合でも、力点５１は変更されない。ここでは、初期高さのブラシ３３に揺動部材４３が作用点４６で接触し、その揺動部材４３の力点５１に押付付勢体５３の先端部５７が接触し、これによって、ブラシ３３に押付力Ｆ3が印加される。同様に、摩耗したブラシ３４に揺動部材４４が作用点４６で接触し、その揺動部材４４の力点５１に押付付勢体５４の先端部５７が接触し、これによって、ブラシ３３に押付力Ｆ4が印加される。
【００５９】
図６で説明したのと同様に、揺動部材４３，４４において、作用点４６と力点５１の実際の位置はほとんど変化せず、回転中心４８は一定である。相違するのは、ブラシ３３，３４の高さの相違に応じて、力点５１に接触する押付付勢体５５，５６の撓み量が異なることである。この撓み量の相違によって、押付勢体５３，５４がその先端部５７において発生する付勢力が異なり、押付力Ｆ3，Ｆ4が相違してくるが、図６で説明したように、その相違を小さく抑制することができる。
【００６０】
図７では、力点５１が回転中心４８の側に移動するので、（力点５１−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値を、（力点５０−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値より小さくできる。上記の例で、（力点５０−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値を１／２としたが、（力点５１−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値を１／１０程度に小さくすることができる。
【００６１】
これによって、例えば、非通電時の押付力Ｆ3，Ｆ4を、図６で説明した駆動時の押付力Ｆ1，Ｆ2に比べ、１／５の大きさにすることができる。すなわち、上記の例で、駆動時の押付力Ｆ1を４．９Ｎ、Ｆ2を４．４Ｎとすれば、非通電時の押付力Ｆ3を０．９８Ｎ、Ｆ4を０．８８Ｎとできる。このように、外部リング３７をブラシ筐体部３６に対し移動することで、非通電時において、ブラシ３３，３４を小さな押付力の状態でスリップリング３０に接触したままとできる。これによって、不必要なブラシ摩耗を抑制でき、また、ブラシ３３，３４とスリップリング３０とを完全に離すことで生じ得る放電損傷、再接触の際の衝撃損傷等を防止することができる。
【００６２】
図８、図９は、板バネである押付付勢体の取付方向を対向させることで、バネ反力の回転方向成分を相殺する構成の例を説明する図である。図８は、駆動時の状態について、１つの図を分けて、初期高さのブラシ３３の初期状態と、摩耗したブラシ３４の経時状態とを示した図である。図９は、非通電時の状態について、図８と同様に、１つの図を分けて、初期高さのブラシ３３の初期状態と、摩耗したブラシ３４の経時状態とを示した図である。
【００６３】
これらの図に示されるように、２つのブラシを１組とし、各組に対応する２つの押付付勢体のそれぞれを回転軸の周方向に沿って向かい合わせて配置することで、２つの押付付勢体の周方向付勢力を相殺することができる。例えば、図８においては、押付付勢体８０は、図２、図３で説明した押付付勢体５２と、これと根元部５８を共通にして、周方向に反対側に延びる別の押付付勢体８２とが１組とされている。周方向、つまり回転方向に対し、相互に反対方向に延びる押付付勢体５２と押付付勢体８２とは、それぞれの根元部５８が外部リング３７に共通固定されるので、これらの付勢力の周方向成分は、互いに逆方向となる。これによって、外部リング３７に対するバネ反力の周方向成分を相殺することができる。
【００６４】
図８と図９とは、揺動部材４２上の力点の位置が相違するが、上記のバネ反力の周方向成分の相殺効果は同様に発揮される。
【００６５】
上記では、押付付勢体を板バネとして説明したが、これをコイルバネ等の他の弾性付勢手段に代えることもできる。図１０から図１３は、押付付勢体をコイルバネとしたときの構成の例を説明する図である。図１０、図１１は、揺動部材４２を介してブラシ３３，３４と反対側に向かい合うようにコイルバネである押付付勢体８４を配置した構成例である。図１２、図１３は、揺動部材に対してブラシ３３，３４と同じ側にコイルバネである押付付勢体９２を配置した構成例である。これらにおいて、押付付勢体８４，９２は、それぞれ外部リング３７に取り付けられる。
【００６６】
図８、図９と同様に、図１０、図１２においても、駆動時の状態について、１つの図を分けて、初期高さのブラシ３３の初期状態と、摩耗したブラシ３４の経時状態とが示されている。図１１、図１３も同様に、非通電時の状態について、１つの図を分けて、初期高さのブラシ３３の初期状態と、摩耗したブラシ３４の経時状態とが示されている。
【００６７】
図１０の駆動時においては、揺動部材４２を介してブラシ３３，３４と反対側に向かい合うようにコイルバネである押付付勢体８４が配置されるので、力点５０が揺動部材４２の作用点４６と一致している。もっとも、図６で説明したように、力点５０と作用点４６とを異なる位置として、（力点５０−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値を適当に設定するものとしてもよい。
【００６８】
これに対し、図１１の非通電時においては、力点５１が、揺動部材４２の回転中心４８の側に移動される。したがって、図７で説明したのと同様に、（力点５１−回転中心４８）／（作用点４６−回転中心４８）の値を適当に小さな値とすることで、非通電時におけるブラシ３３，３４のスリップリング３０に対する押付力を駆動時の押付力に比較して小さな値とすることができる。
【００６９】
図１２、図１３は、揺動部材に対してブラシ３３，３４と同じ側にコイルバネである押付付勢体９２を配置する場合の構成例を説明する図であるが、ここでは、揺動部材８６として、図１０、図１１と同様の揺動部材４２と、回転中心４８を介して揺動部材４２と反対側に延びる別の揺動部材８８とが一体化したものが用いられる。そして、押付付勢体９２は、この揺動部材８８のブラシ３３，３４と同じ側に配置される。
【００７０】
図１２に示される駆動時においては、押付付勢体９２の力点９０は揺動部材８８上に設定される。ブラシ３３，３４に対する作用点４６は揺動部材４２上である。したがって、（力点９０−回転中心４８）／（回転中心４８−作用点４６）の値によって、ブラシ３３，３４のスリップリング３０に対する押付力を定めることができる。そして、図６で説明したのと同様に、押付付勢体９２のバネ定数等を適当に設定することで、初期高さのブラシ３３の場合の押付力と摩耗したブラシ３４の場合の押付力との差を小さくすることができる。
【００７１】
図１３に示される非通電時においては、外部リング３７をブラシ筐体部３６に対し回転することで、力点９１を回転中心４８の側に移動させる。これによって、非通電時におけるブラシ３３，３４のスリップリング３０に対する押付力を駆動時における押付力よりも小さくすることができる。すなわち、（力点９１−回転中心４８）／（回転中心４８−作用点４６）の値を、（力点９０−回転中心４８）／（回転中心４８−作用点４６）の値に比べ小さく設定することで、非通電時の押付力を駆動時における押付力よりも小さくすることができる。
【００７２】
上記の図２から図１３の構成においては、ブラシに揺動部材を介して押付付勢体によって付勢力を与えている。そして、揺動部材上の押付付勢体の力点の位置を変更することで、ブラシのスリップリングに対する押付力を変更するものとして説明した。次に説明する構成は、付勢力の異なる２つの付勢手段を共にブラシに作用するように配置し、２つの付勢手段の間に配置された中間部材によって、２つの付勢手段の中のいずれか一方を剛体状態化させて、他の一方が主としてブラシの押付力を供給するものである。
【００７３】
図１４は、２つの付勢手段と中間部材とを用いる構成において、スリップリング３０とブラシ部１３２の様子を示す図である。なお、図１４は、ブラシ３３が初期高さを有する初期状態であって、ハイブリッド駆動システム１０が駆動時のときの様子が示されている。摩耗したブラシ３４、ハイブリッド駆動システム１０が非通電時のときの様子については、後述の図１５から図１７において説明する。
【００７４】
ブラシ部１３２は、ブラシ３３と、押付機構１４０と、ブラシ筐体部１３６とを含んで構成される。ブラシ筐体部１３６は、円環状の部材で、回転電機２０の筐体に固定して取り付けられる。図１４では、ブラシ筐体部１３６として、特に、付勢手段の取付部が示されている。
【００７５】
押付機構１４０は、第１付勢手段としてのバネＡ１４１と、第２付勢手段としてのバネＢ１４６と、バネＡ１４１とバネＢ１４６との間に設けられる中間部材１５０とを含んで構成される。
【００７６】
バネＡは、大きな付勢力を発生する弾性付勢手段で、他方端がブラシ筐体部１３６の取付部に固定される固定端で、一方端は中間部材１５０の他方側の面に接続される。バネＡ１４１のバネ定数は、単独で発生できる付勢力が、ブラシ３３のスリップリング３０に対する駆動時における押付力となるように設定される。
【００７７】
バネＢは、小さな付勢力を発生する弾性付勢手段で、一方端がブラシ３３に接触し、他方端は中間部材１５０の一方側の面に接続される。バネＢ１４６のバネ定数は、単独で発生できる付勢力が、ブラシ３３のスリップリング３０に対する非通電時における押付力となるものとして設定される。非通電時における押付力は、例えば、駆動時における押付力の１／５程度とすることができる。もっとも、駆動時における押付力に対する比をこれ以外のものとして設定することもできる。
【００７８】
中間部材１５０は、バネＡ１４１とバネＢ１４６との間に配置され、自由状態と切替力印加状態とを取りえるレバー状の部材である。自由状態は、ハイブリッド駆動システム１０が駆動時のとき、切替力印加状態は、ハイブリッド駆動システム１０が非通電時のときにそれぞれ取られる。自由状態と切替力印加状態との間の切替は、ハイブリッド駆動システム１０が駆動時か非通電時かを検出して、自動的に行うものとすることができる。切替力印加は、適当なアクチュエータ等を用いて行うものとすることができる。なお、図１４の場合は、ハイブリッド駆動システム１０が駆動時であるので、中間部材１５０は自由状態に設定される。
【００７９】
中間部材１５０は、切替力が印加される力印加部１５２と、回転中心１５４を介して力印加部１５２と反対側に延びてバネＡ１４１とバネＢ１４６の間に配置される作用部１５６とを含んで構成される。回転中心１５４は、例えば、中間部材１５０に回転穴を設け、ブラシ筐体部１３６に固定された軸に回転自在に回転穴を挿入する構成とすることができる。勿論、中間部材１５０に軸を設け、ブラシ筐体部１３６に軸受穴を設けるものとしてもよい。
【００８０】
上記のように、バネＡ１４１のバネ定数は、単独で発生できる付勢力が、ブラシ３３のスリップリング３０に対する駆動時における押付力となるように設定され、バネＢ１４６のバネ定数は、単独で発生できる付勢力が、ブラシ３３のスリップリング３０に対する非通電時における押付力となるものとして設定される。そして、非通電時における押付力は、例えば、駆動時における押付力の１／５程度とされるので、中間部材１５０が自由状態に設定されるときは、バネＢ１４６は、バネＡ１４１の大きな付勢力によってブラシ３３側に押し付けられ、最小長さとなっている。
【００８１】
つまり、中間部材１５０が自由状態に設定されるときは、バネＢ１４６は、事実上、剛体状態化され、ブラシ３３には、バネＡ１４１の付勢力がバネＢ１４６を介してそのまま伝達される。このように、ブラシ３３には、主としてバネＡ１４１の付勢力が印加される。ここで、上記のように、バネＡ１４１の単独での付勢力は、ブラシ３３のスリップリング３０に対する駆動時における押付力となるように設定されている。このようにして、図１４の場合には、押付機構１４０によって、ブラシ３３からスリップリング３０に対し、駆動時における押付力が印加されることになる。
【００８２】
図１５は、駆動によって初期状態が経過して、摩耗したブラシ３４となった経時状態のときの様子を示す図である。ここでは、駆動時のときの様子が示されているので、中間部材１５０は自由状態に設定されている。ここでは、ブラシ３４が摩耗して初期高さから低くなっているので、ブラシ筐体部１３６の取付部とブラシ３４の上面との間の距離が広がる。この場合でも、中間部材１５０が自由状態に設定されているので、バネＢ１４６は、バネＡ１４１の大きな付勢力によってブラシ３３側に押し付けられ、最小長さとなっている。したがって、ブラシ筐体部１３６の取付部とブラシ３４の上面との間の距離の広がりは、そのまま、全長が伸びたバネＡ１４２によって吸収されることになる。
【００８３】
この場合でも、バネＢ１４６は、事実上、剛体状態化されているので、ブラシ３４には、バネＡ１４２の付勢力がそのまま印加される。バネＡ１４２は、図１４で説明したバネＡ１４１よりも全長が長いので、バネＡ１４２の付勢力は、バネＡ１４１の付勢力よりも小さくなる。その差を小さくする工夫については後述する。
【００８４】
図１６、図１７は、非通電時における様子を説明する図である。図１６は図１４に対応し、初期高さを有するブラシ３３の場合を説明する図であり、図１７は図１５に対応し、摩耗したブラシ３４の場合を説明する図である。これらにおいては、いずれも中間部材１５０が切替力印加状態とされる。すなわち、これらにおいて、中間部材１５０の力印加部１５２において、切替力Ｆが印加される。
【００８５】
切替力Ｆの大きさは、中間部材１５０の作用部１５６においてバネＡ１４３に働く力が、図１４で説明したバネＡ１４１の単独での付勢力に対して、十分に大きな値となるように設定される。すなわち、中間部材１５０に切替力Ｆが印加されると、作用部１５６においてバネＡ１４３は十分に圧縮されて、最小長さとなって剛体状態化される。バネＡ１４３が単独で発生しえる付勢力は、中間部材１５０の作用部１５６によって受け止められ、遮断されて、バネＢ１４７には影響を及ぼさない。
【００８６】
つまり、中間部材１５０が切替力印加状態に設定されるときは、バネＡ１４３は、事実上、剛体状態化され、ブラシ３３には、主としてバネＢ１４７の付勢力がそのまま印加される。上記のように、バネＢ１４７の単独での付勢力は、ブラシ３３のスリップリング３０に対する非通電時における押付力となるように設定されている。このようにして、図１６の場合には、ブラシ３３からスリップリング３０に対し、非通電時における押付力が印加されることになる。
【００８７】
図１７は、駆動によって初期状態が経過して、摩耗したブラシ３４となった経時状態のときの様子を示す図である。ここでは、非通電時のときの様子が示されているので、中間部材１５０は切替力印加状態に設定されている。ここでは、ブラシ３４が摩耗して初期高さから低くなっているので、ブラシ筐体部１３６の取付部とブラシ３４の上面との間の距離が広がる。この場合でも、中間部材１５０が切替力印加状態に設定されているので、バネＡ１４３は、中間部材１５０の作用部１５６によってブラシ筐体部１３６の取付部側に押し付けられ、最小長さとなっている。したがって、ブラシ筐体部１３６の取付部とブラシ３４の上面との間の距離の広がりは、そのまま、全長が伸びたバネＢ１４８によって吸収されることになる。
【００８８】
この場合でも、バネＡ１４３は、事実上、剛体状態化されているので、ブラシ３４には、バネＢ１４８の付勢力がそのまま印加される。バネＢ１４８は、図１６で説明したバネＢ１４７よりも全長が長いので、バネＢ１４８の付勢力は、バネＢ１４７の付勢力よりも小さくなる。その差を小さくする工夫については後述する。
【００８９】
図１８は、ブラシ３３のスリップリング３０に対する押付力発生の様子を説明する模式図である。ここでは、中間部材１５０について、力印加部１５２から回転中心１５４までの長さをＬ１とし、回転中心１５４から作用部１５６のバネＡ１２０、バネＢ１２２の接続箇所までの距離をＬ２としてある。そして、作用部１５６の上面側とブラシ筐体部１３６の取付部との間においてバネＡ１２０が発生する付勢力をＦａとし、作用部１５６の下面側とブラシ３３の接触面との間においてバネＢ１２２が発生する付勢力をＦｂとして示してある。
【００９０】
この状態において、バネＡ１２０とバネＢ１２２が接続される作用部１５６における力の釣り合いを考えると、Ｆａ＝Ｆｂ＋Ｆ（Ｌ１／Ｌ２）となる。
【００９１】
ここで、バネＢ１２２の特性として、バネＢ１２２の圧縮ひずみ量とＦｂとの関係は、図１９に示されるようになる。すなわち、バネＢ１２２が強制的に圧縮されて最小長さとなるときは剛体状態化されるので、バネＢ１２２には、バネＡ１２０の大きな押付力がそのまま現れる。この状態は、中間部材１５０が自由状態、すなわち切替力Ｆが非印加時のときである。バネＢ１２２が強制的に圧縮されないときは、バネＢ１２２のバネ定数に応じた圧縮ひずみとＦｂの関係になる。この状態は中間部材１５０が切替力印加状態、すなわち、切替力Ｆが印加時のときである。
【００９２】
つまり、中間部材１５０が自由状態で、切替力Ｆが非印加時のときは、Ｆ＝０であるので、力の釣り合いから、Ｆａ＝Ｆｂとなる。すなわち、バネＢ１２２には、バネＡ１２０の付勢力Ｆａがそのまま伝達されて、ブラシ３３にそのＦａが印加されることになる。このとき、バネＢ１２２は最小長さとなって、大きな付勢力を伝達している。
【００９３】
中間部材１５０が切替力印加状態、すなわち、切替力Ｆが印加時には、Ｆｂ＝Ｆａ−Ｆ（Ｌ１／Ｌ２）となり、さらに、バネＢ１２２の付勢力ＦｂがＦａに比べ十分に小さい場合には、Ｆａは近似的にＦ（Ｌ１／Ｌ２）となる。つまり、Ｆａは、中間部材１５０の作用部１５６に発生する力Ｆ（Ｌ１／Ｌ２）によって受け止められバネＢ１２２に対し遮断される。このようにして、ブラシ３３には、バネＢ１２２の小さな力Ｆｂのみが印加されることになる。
【００９４】
図２０と図２１は、実際の場合に分けて上記の状態を詳細に説明する図である。図２０は、ハイブリッド駆動システム１０が駆動時で、中間部材１５０が自由状態に設定されている場合、図２１はハイブリッド駆動システム１０が非通電時で、中間部材１５０の力印加部１５２に切替力Ｆが印加されている場合をそれぞれ示す図である。これらの図において、初期高さを有するブラシ３３と、摩耗したブラシ３４について、それぞれ対応する状態が示されている。
【００９５】
図２０は、駆動時であって、中間部材１５０が自由状態である場合である。この場合、中間部材１５０は回転中心１５４の周りに自由に回転できる。したがって、中間部材１５０の作用部１５６に働くバネＡ１４１の付勢力とバネＢ１４６の付勢力の大小に応じて、中間部材１５０は回転中心１５４の周りに回転することになる。上記のように、バネＡ１４１が単独で発生できる付勢力は、バネＢ１４６が単独で発生できる付勢力よりも大きく、例えば、５倍以上大きい。この場合には、中間部材１５０は、その作用部１５６がブラシ３３側に移動するように回転する。
【００９６】
換言すれば、バネＢ１４６がバネＡ１４１によって圧縮され、最小長さまで短くなって剛体状態化する。このようにして、力印加部１５２に切替力Ｆが印加されずに自由状態であるときには、バネＢ１４６にはバネＡ１４１の付勢力Ｆａが伝達され、主としてバネＡ１４１の付勢力がブラシ３３に印加される。バネＡ１４１が単独で発生する付勢力は、駆動時における押付力に設定されるので、この場合、ブラシ３３からスリップリング３０に対し、駆動時における押付力が印加されることになる。
【００９７】
摩耗したブラシ３４の場合でも、中間部材１５０が自由状態のときには、バネＢ１４６がバネＡ１４１によって圧縮され、最小長さまで短くなって剛体状態化する。摩耗によってブラシ３４の高さが低くなった分だけ、ブラシ筐体部１３６の取付部とブラシ３４との間の距離は広がるが、その広がった分は、全長が伸びたバネＡ１４２によって吸収される。したがって、バネＡ１４２とバネＡ１４１の全長の差だけ、バネＡ１４２の付勢力が小さくなり、その分、ブラシ３４からスリップリング３０に対する押付力が小さくなる。
【００９８】
この場合に、図６で説明したのと同様に、押付力の変化が予め定めた範囲に入るように、バネＡ１４１，１４２の自然長、バネ定数等を設定することができる。例えば、図６の例のように、ブラシ３４が初期高さから５ｍｍ摩耗したときに、押付力の変化を１０％程度とするように、バネＡ１４１，１４２の自然長、バネ定数等を設定することができる。
【００９９】
図２１は、非通電時で、中間部材１５０の力印加部１５２に切替力Ｆが印加される場合である。このとき、作用部１５６のバネＡ１４３、バネＢ１４７の接続箇所においては、Ｆ（Ｌ１／Ｌ２）の力が発生する。ここで、Ｆ（Ｌ１／Ｌ２）の大きさは、バネＡ１４３が単独で発生する付勢力に比べ十分大きくなるように設定される。この場合には、切替力Ｆによって、中間部材１５０は、その作用部１５６がブラシ筐体部１３６の取付部側に移動するように、強制的に回転される。
【０１００】
換言すれば、バネＡ１４３がＦ（Ｌ１／Ｌ２）の力によって圧縮され、最小長さまで短くなって剛体状態化する。このようにして、力印加部１５２に切替力Ｆが印加されるときには、バネＡ１４３の付勢力が作用部１５６によって受け止められて遮断され、主としてバネＢ１４７の付勢力がブラシ３３に印加される。バネＢ１４７が単独で発生する付勢力は、非通電時における押付力に設定されるので、この場合、ブラシ３３からスリップリング３０に対し、非通電時における押付力が印加されることになる。
【０１０１】
摩耗したブラシ３４の場合でも、中間部材１５０に切替力Ｆが印加されるときには、バネＡ１４３がＦ（Ｌ１／Ｌ２）の力によって圧縮され、最小長さまで短くなって剛体状態化する。摩耗によってブラシ３４の高さが低くなった分だけ、ブラシ筐体部１３６の取付部とブラシ３４との間の距離は広がるが、その広がった分は、全長が伸びたバネＢ１４８によって吸収される。したがって、バネＢ１４７とバネＢ１４８の全長の差だけ、バネＢ１４８の付勢力が小さくなり、その分、ブラシ３４からスリップリング３０に対する押付力が小さくなる。
【０１０２】
この場合にも、図２０で説明したのと同様に、押付力の変化が予め定めた範囲に入るように、バネＢ１４７，１４８の自然長、バネ定数等を設定することができる。すなわち、図２０の場合と同様に、ブラシ３４が初期高さから５ｍｍ摩耗したときに、押付力の変化を１０％程度とするように、バネＢ１４７，１４８の自然長、バネ定数等を設定することができる。
【０１０３】
図２２から図２５は、代替的な構成の例を説明する図である。図２２は、バネＡ１４１を中間部材１５０の力印加部１５２の側に配置した構成を示す図である。この構成では、ブラシ３３の上に２つのバネを直列的に積み上げる必要がなくなり、スペース的にコンパクトな構成とすることが可能となる。図２３は、中間部材１５１を折り曲げた形状とする構成を示す図である。このように中間部材１５１の形状を工夫することで、バネの配置、力印加部１５３の位置等を調整することが可能となる。
【０１０４】
図２４は、バネＡ１４４を圧縮バネでなく引張バネとする構成を示す図である。このようにすることで、引張バネ特有の初期荷重を利用することが可能となり、自然長の短いバネを使用しても摩耗による押付力の減少をより少なくすることが可能となる。
【０１０５】
図２５は、付勢力の小さいバネＢ１４９が最小長さになる前に、付勢力の大きなバネＡ１４１の付勢力をブラシ３３の側に伝達する構成を示す図である。ある程度バネＢ１４９が圧縮された状態で中間部材１５０を介してバネＡ１４１の付勢力が伝達されることにより、バネの選定の自由度を拡大することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係る回転電機の構成は、ブラシとスリップリングを用いて信号を伝達する構成を用いる場合に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  ハイブリッド駆動システム、１２  エンジン、１４  変速機、１６  車輪、１８  クラッチ、２０  回転電機、２２  回転軸、２４  巻線ロータ、２５  ロータ巻線、２６  永久磁石ロータ、２８  ステータ、２９  ステータ巻線、３０  スリップリング、３２，１３２  ブラシ部、３３，３４  ブラシ、３６，１３６  ブラシ筐体部、３７  外部リング、４０，１４０  押付機構、４２，４３，４４，８６，８８  揺動部材、４６  作用点、４８，１５４  回転中心、５０，５１，９０，９１  力点、５２，５３，５４，５５，５６，８０，８２，８４，９２  押付付勢体、５７  先端部、５８  根元部、６０  整流器、６２  コンバータ、６４  バッテリ、６６  インバータ、６８  クランキング用インバータ、１５０，１５１  中間部材、１５２，１５３  力印加部、１５６  作用部、１２０，１４１，１４２，１４３  バネＡ、１２２，１４６，１４７，１４８，１４９  バネＢ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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