(57)【要約】【課題】スリップリングとブラシとの摺動部分への異物の侵入を抑制しつつ、ブラシの温度を減少させ、ブラシの長寿命化を図ることができる車両用回転電機を得ること。【解決手段】本発明の車両用回転電機１は、スリップリング４１の周りをスリップリングケース５１で覆い、該スリップリングケース５１内でスリップリング４１にブラシ５３を摺接させるブラシ装置５を有するものであり、スリップリング４１と一体に回転して前記スリップリングケース５１内の空気を攪拌する攪拌手段６０、７０を備える。【選択図】図２
2011250636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と一体に回転するスリップリングの周りをスリップリングケースで覆い、該スリップリングケース内でスリップリングにブラシを摺接させるブラシ装置を有する車両用回転電機であって、
前記回転子と一体に回転して前記スリップリングケース内の空気を攪拌する攪拌手段を備えることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
前記回転子のシャフトを回転可能に支持する軸受の内輪と外輪との隙間を被覆する軸受カバーを備え、
前記攪拌手段は、前記軸受カバーに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
【請求項３】
前記軸受カバーは、前記回転子のシャフトに外嵌される円環部と、該円環部の軸方向一方側の端部から径方向外側に向かって延出するフランジ部を有し、
前記攪拌手段は、前記フランジ部のフランジ面から前記円環部の軸方向他方側に向かって突出するように形成されたフィン部を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用回転電機。
【請求項４】
前記フィン部は、周方向に所定間隔を有して配置されるように複数設けられており、径方向に対して一方の回転方向に傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用回転電機。
【請求項５】
前記軸受カバーは、前記回転子のシャフトに外嵌される円環部と、該円環部の軸方向一方側の端部から径方向外側に向かって延出するフランジ部を有し、
前記攪拌手段は、前記フランジ部のフランジ面から前記円環部の軸方向他方側に向かって突出するように形成された突部を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用回転電機。
【請求項６】
前記突部は、周方向に所定間隔を有して配置されるように複数設けられており、周方向一方側に移行するにしたがって漸次軸方向他方側に移行する登り傾斜面と、該登り傾斜面から周方向一方側に移行するにしたがって漸次軸方向一方側に移行する下り傾斜面とを組み合わせた山形形状を有していることを特徴とする請求項５に記載の車両用回転電機。
【請求項７】
前記攪拌手段は、前記スリップリングの一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用回転電機。
【請求項８】
前記スリップリングは、略円柱形状の胴部と、該胴部に圧入されて前記胴部の軸方向に互いに離間して配置された第１リング部および第２リング部とを有し、
前記攪拌手段は、前記胴部の前記第１リング部と第２リング部の間で前記胴部の外周面から径方向外側に向かって突出するフィン部を有することを特徴とする請求項７に記載の車両用回転電機。
【請求項９】
前記フィン部は、前記胴部の外周面から放射状に突出するように前記胴部の周方向に所定間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項８に記載の車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用回転電機に係り、特に車両走行時（エンジン始動時）に発電機として動作する車両用回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用交流発電機は、ブラシを保持してスリップリングに摺接させるブラシ装置を備えている。ブラシ装置は、スリップリングの周りを覆うスリップリングケースを有しており、スリップリングケースには、スリップリングケース内のブラシの摩耗粉を外に排出するための開口部が穿設されている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７４８５４号公報
【特許文献２】特開平９−１８２３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、スリップリングケースに開口部が設けられていると、開口部からスリップリングケース内に水や油、埃等の異物が侵入し易く、このような異物がスリップリングの表面に付着した場合に、ブラシが異常磨耗して、ブラシの寿命低下、発電効率低下を招くという問題が生じるおそれがある。
【０００５】
したがって、耐環境性能を上げたいという要望があるが、スリップリング周りの密閉度を高めると、ブラシ温度が過度に上昇してブラシ寿命への影響が問題となる。
【０００６】
図７は、ブラシ温度とブラシ摩耗量の関係を示すグラフである。図７に示すように、ブラシ温度が上昇して所定温度を超えると、ブラシ摩耗量が急激に増大する傾向を示しており、ブラシ温度の上昇を抑制することが望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題に対し、スリップリングとブラシとの摺動部分への異物の侵入を抑制しつつ、ブラシの温度を減少させ、ブラシの長寿命化を図ることができる車両用回転電機を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の車両用回転電機は、スリップリングの周りをスリップリングケースで覆い、該スリップリングケース内でスリップリングにブラシを摺接させるブラシ装置を有する車両用回転電機であって、スリップリングと一体に回転して前記スリップリングケース内の空気を攪拌する攪拌手段を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、攪拌手段によってスリップリングケース内の空気を積極的に撹拌するので、ブラシ温度を減少させて、ブラシの長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施の形態における車両用回転電機の全体構成を示す断面図。
【図２】第１実施の形態における車両用回転電機の要部を拡大して示す断面図。
【図３】第１実施の形態における軸受カバーの一例を示す図。
【図４】第１実施の形態における軸受カバーの他の一例を示す図。
【図５】第２実施の形態における車両用回転電機の要部を拡大して示す断面図。
【図６】第２実施の形態におけるスリップリングを示す斜視図。
【図７】ブラシ温度とブラシ摩耗量の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施の形態＞
図１は、第１実施の形態における車両用回転電機の全体構成を示す断面図、図２は、図１に示す車両用回転電機の要部を拡大して示す断面図である。
【００１２】
車両用回転電機１は、ハウジング２、固定子３、回転子４、ブラシ装置５等によって構成されている。
【００１３】
ハウジング２は、互いに対向して配設されるリアブラケット１１とフロントブラケット２１を有している。リアブラケット１１とフロントブラケット２１は、互いに対向する椀形状を有しており、積層電磁鋼板と銅線からなる固定子３を、リアブラケット１１とフロントブラケット２１との間に挟み込むように配設される。各ブラケット１１、２１と固定子３は、互いに嵌合されてボルト（図示せず）により締結されて固定される。
【００１４】
リアブラケット１１は、外気を吸排気するための通風孔１２、１３を軸方向及び径方向に複数個備えている。リアブラケット１１の中央部内側には、リア側軸受３２を収容するための有底円筒型のリア側軸受収容部１４がリアブラケット１１と一体に形成されており、シャフト３１を通すための貫通孔１５がリア側軸受収容部１４の底壁面１４ａに穿設されている。
【００１５】
底壁面１４ａには、貫通孔１５よりも径方向外側位置に、リア側軸受収容部１４とリアブラケット１１外側との間を連通する排出孔１６が設けられている。排出孔１６は、ブラシ装置５内で回転中に発生するブラシ５３の磨耗粉を、貫通孔１５を介してリア側軸受収容部１４内に流入させ、リア側軸受収容部１４からリアブラケット１１の外側に排出できるように形成されている。本実施の形態では、シャフト３１が水平に延在し、かつ排出孔１６がシャフト３１の中心よりも下側である地面側に位置するように、ハウジング２が固定される。
【００１６】
フロントブラケット２１は、外気を排気するための通風孔２２、２３を軸方向及び径方向に複数個備えており、リアブラケット１１の通風孔１２、１３から吸気された冷却風を、固定子３と回転子４の間を通して通風孔２２、２３から排出させるようになっている。フロントブラケット２１は、リアブラケット１１と同様に、フロントブラケット２１の内側中央部に、フロント側軸受３３を収容するための円筒型のフロント側軸受収容部２４がフロントブラケット２１と一体に形成されており、シャフト３１を通すための貫通孔２５が穿設されている。
【００１７】
回転子４は、シャフト３１に一体に回転可能に固着されており、固定子３との間に微小空間を保持するように配設されている。回転子４は、バッテリから供給された電流をブラシ５３、およびスリップリング４１を介して磁束を発生させる界磁巻線１０を備えており、発生した磁束により各回転子鉄心４ａ、４ｂがそれぞれＮ極、Ｓ極に着磁される。
【００１８】
回転子４は、Ｖベルト（図示せず）を介してエンジンの回転トルクをプーリ６に伝達して回転され、発生した回転磁束によって固定子３の固定子巻線に起電力を発生させる。この起電力は交流であり、整流器７によって直流電流に整流され、バッテリを充電または電気負荷に供給される。また、回転子４の軸方向端面には遠心ファン８ａ、８ｂが固着されており、通風手段として備えられている。
【００１９】
遠心ファン８ａは、回転子４が回転すると、リアカバー９に形成されている通風孔を通して外気を車両用回転電機１の内部に流入させ、その経路途中にあるブラシ装置５と整流器７を冷却する。そして、リアブラケット１１の通風孔１２を通して外気をハウジング２内に流入させ、リアブラケット１１の通風孔１３を通して外部に排出させ、その経路途中にある固定子の固定子巻線を冷却する。
【００２０】
遠心ファン８ｂは、回転子４が回転すると、フロントブラケット２１の通風孔２３を通して外気をハウジング２内に流入させ、フロントブラケット２１の通風孔２２を通して外部に排出させ、その経路途中にある固定子の固定子巻き線を冷却する。
【００２１】
また、遠心ファン８ｂは、リアブラケット１１の通風孔１２を通してハウジング２内に流入した外気を、固定子３と回転子４との間に通過させて、フロントブラケット２１の通風孔２２を通して外部に排出させ、回転子４を冷却する。
【００２２】
シャフト３１は、リア側軸受３２とフロント側軸受３３によって、リアブラケット１１とフロントブラケット２１にそれぞれ回転自在に支持されている。シャフト３１のフロント側にはプーリ６が連結され、シャフト３１のリア側にはスリップリング４１が固定されている。
【００２３】
リア側軸受３２は、内輪と外輪との間がシールされた、いわゆるシールドベアリングであり、リア側軸受収容部１４の底壁面１４ａとの間に所定の間隙を有して配置されるように、リア側軸受収容部１４に取り付けられている。
【００２４】
したがって、リア側軸受収容部１４内には、図２に示すように、リア側軸受３２によって閉塞された室内空間部１７であって、貫通孔１５とシャフト３１との間に形成される隙間を介してブラシ装置５のスリップリングケース５１内に連通し、また、排出孔１６を介してリアブラケット１１の外部に連通する室内空間部１７が形成される。
【００２５】
シャフト３１のリア側軸受３２よりも突出した部位には、軸受カバー３４が取り付けられている。軸受カバー３４は、シャフト３１とリア側軸受３２との隙間、あるいは、リア側軸受３２の内輪３２ａと外輪３２ｂとの隙間を被覆して、これらの隙間にブラシ５３の摩耗粉が侵入するのを防ぐためのものであり、シャフト３１に圧入されて設けられている。そして、この軸受カバー３４に、スリップリングケース５１内の空気を攪拌する攪拌手段６０が設けられている。攪拌手段６０の詳細な構成については後述する。
【００２６】
スリップリング４１は、リアブラケット１１の貫通穴１５を通過してリアブラケット１１の外側に延出するシャフト３１の延出部に設けられており、界磁巻線１０にブラシ５３を介して電流を供給するための第１リング部４１−１と第２リング部４１−２を備えている。第１リング部４１−１と第２リング部４１−２は、銅などの導電性金属材料によって構成されており、軸方向に所定間隔をおいて対をなすように２つが並べて配設されている。
【００２７】
ブラシ装置５は、スリップリング４１の周りを覆うように配設される有底筒状のスリップリングケース５１と、スリップリングケース５１からスリップリングケース５１の軸方向に直交する方向に延設されたブラシホルダ５２とが一体に樹脂成形されて構成されており、リアブラケット１１の外側に取り付けられる。
【００２８】
ブラシホルダ５２には、２本のブラシ５３−１、５３−２が保持されている。ブラシ５３−１、５３−２は、スリップリング４１の軸方向に互いに離間して配設されており、スプリング５５を介してスリップリング４１の第１リング４１−１と第２リング４１−２にそれぞれ押圧されて、摺接するように支持されている。
【００２９】
ブラシ装置５は、リアブラケット１１に固定されており、接続部分からの異物の侵入を防止するため、ブラシホルダ５２とリアブラケット１１のリア側軸受収容部１４との間にパッキン５４を設けて密閉している。スリップリングケース５１の内部は、貫通孔１５を介してリア側軸受収容部１４の室内空間部１７に連通している。
【００３０】
ブラシ装置５の外側には、リアカバー９が取り付けられており、ブラシ装置５および整流器７を外方から覆っている。リアカバー９には、複数個の通風孔が形成されており、遠心ファン８ａ、８ｂにより、リアカバー９内に外気を流入させて、ブラシ装置５および整流器７を冷却することができるようになっている。
【００３１】
次に、本実施の形態における攪拌手段６０の構成について図３および図４を用いて詳細に説明する。
【００３２】
攪拌手段６０は、本実施の形態では、軸受カバー３４に設けられている。
図３は、軸受カバーの一例を示す図であり、図４は、軸受カバーの他の一例を示す図である。図３（ａ）、図４（ａ）は正面図、図３（ｂ）、図４（ｂ）は斜視図である。
【００３３】
図３に示す軸受カバー３４Ａは、図３（ｂ）に示すように、円環部３５と、フランジ部３６と、攪拌手段６０を有している。円環部３５は、シャフト３１に圧入されて外嵌される内径を有し、シャフト３１の軸方向に沿って所定の高さ幅を有する円環形状を有している。
【００３４】
フランジ部３６は、円環部３５の軸方向一方側の端部から径方向外側に向かって延出する形状を有しており、リア側軸受３２の側面に当接して配置されることによって、リア側軸受３２の内輪３２ａと外輪３２ｂとの間の隙間、より詳しくは、内輪３２ａあるいは外輪３２ｂとこれらのいずれか一方に設けられたシール（図示せず）との間の隙間を覆う大きさを有している。
【００３５】
攪拌手段６０は、フランジ部３６のフランジ面から円環部３５の軸方向他方側に向かって突出するように形成されたフィン部６１を有している。フィン部６１は、図３（ａ）に示すように、周方向に所定間隔を有して配置されるように複数設けられており、径方向に対して一方の回転方向（本実施例では時計回り）に傾斜するように形成されている。
【００３６】
フィン部６１は、軸受カバー３４がシャフト３１と一体に回転されることによって、シャフト３１の軸方向に沿って移動する空気の流れと、径方向に沿って移動する空気の流れを生成することができる。
【００３７】
図４に示す軸受カバー３４Ｂは、図４（ｂ）に示すように、円環部３５と、フランジ部３６と、攪拌手段６０を有している。
【００３８】
攪拌手段６０は、フランジ部３６のフランジ面から円環部３５の軸方向他方側に向かって突出するように形成された突部６２を有している。突部６２は、図４（ａ）に示すように、周方向に所定間隔を有して配置されるように複数設けられており、周方向一方側（例えば時計回り）に移行するにしたがって漸次軸方向他方側に移行する登り傾斜面６２ａと、登り傾斜面６２ａから周方向一方側に移行するにしたがって漸次軸方向一方側に移行する下り傾斜面６２ｂとを組み合わせた山形形状を有している。
【００３９】
突部６２は、軸受カバー３４がシャフト３１と一体に回転されることによって、シャフト３１の軸方向に沿って移動する空気の流れと、径方向に沿って移動する空気の流れを生成することができる。
【００４０】
軸受カバー３４Ａ、３４Ｂは、シャフト３１と一体に回転することにより、リア側軸受収容部１４内から貫通孔１５を通過してスリップリングケース５１内に空気を流れ込ませ、スリップリングケース５１内の空気を攪拌することができ、ブラシ装置５のブラシ５３を冷却することができる。
【００４１】
したがって、スリップリングケース５１に開口穴を設けることなく、ブラシ装置５のブラシ５３を冷却することができる。したがって、スリップリングケース５１内に異物が侵入するのを防ぐと共に、ブラシ温度の過度な上昇を防ぐことができ、異物や高温によるブラシ５３の異常摩耗を防止できる。
【００４２】
そして、スリップリングケース５１内の空気を再び貫通孔１５を通過してリア側軸受収容部１４に戻し、径方向外側に向かって放出させる空気の流れによって、スリップリングケース５１内の摩耗粉を、リア側軸受収容部１４の室内空間部１７内に移動させることができる。
【００４３】
排出孔１６は、地面側に配置されているので、室内空間部１７内に移動させた摩耗粉を、室内空間部１７からリアブラケット１１の外部に積極的に排出させることができる。排出孔１６は、スリップリングケース５１内と外部との間を連通する唯一の部分であるので、従来のように複数の開口穴が設けられて空気が流れる通路の入口と出口を構成するようなものと比較して、異物が侵入し難く、例えば水没したときにもスリップリングケース５１内に水が侵入するのを有効に防ぐことができる。
【００４４】
本実施の形態では、軸受カバー３４Ａ、３４Ｂは、金属製材料によって構成されているが、樹脂製材料によって構成してもよい。特に、図４に示す軸受カバー３４Ｂを金属製材料によって構成する場合には、プレス成形によって製造することができ、低コストで容易に生産できる。
【００４５】
軸受カバー３４の形状は、上記した２つの例に限定されるものではない。軸受カバー３４の形状は、シャフト３１と一体に回転することにより、リア側軸受収容部１４内から貫通孔１５を通過してスリップリングケース５１内に空気を流れ込ませて、スリップリングケース５１内の空気を攪拌することができる形状であればよく、例えば、フランジ部３６に切り欠き等を設けてフィン部６１や突部６２を形成してもよい。
【００４６】
＜第２実施の形態＞
次に、本発明の第２実施の形態について図５および図６を用いて以下に説明する。
本実施の形態において特徴的なことは、スリップリング４１の第１リング部４１−１と第２リング部４１−２の間に攪拌手段７０を設けたことである。なお、従来と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００４７】
スリップリング４１は、図５および図６に示すように、界磁巻線１０にブラシ５３を介して電流を供給するための第１リング部４１−１と、第２リング部４１−２を備えている。第１リング部４１−１と、第２リング部４１−２は、銅などの導電性金属材料によって構成された所定の肉厚を有する円管形状を有しており、合成樹脂製材料からなる胴部４２に圧入されて、リード線４４、４５にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４８】
胴部４２は、略円柱形状を有し、その中心にはシャフト３１の延出部を挿入して一体に回転可能に嵌合される貫通孔４２ａが穿設されている。胴部４２には、第１リング部４１−１と第２リング部４１−２との間に位置するように、攪拌手段７０が設けられている。攪拌手段７０は、胴部４２の外周面から放射状に突出するように周方向に所定間隔をおいて配置された複数のフィン部７１を有している。
【００４９】
胴部４２と各フィン部７１は、例えば射出成形によって一体に成形される。そして、胴部４２の軸方向両側から第１リング部４１−１と第２リング部４１−２を圧入することによって、スリップリング４１が組み立てられる。
【００５０】
フィン部７１は、胴部４２の軸方向に沿って所定幅を有し、第１リング部４１−１および第２リング部４１−２よりも若干径方向外側に突出する高さを有するフィン形状を有しており、胴部４２がシャフト３１と一体に回転されることによって、胴部４２の周りを移動する空気の流れを生成する。
【００５１】
したがって、スリップリングケース５１内の空気を攪拌することができ、ブラシ装置５のブラシ５３を冷却することができる。したがって、スリップリングケース５１内に異物が侵入するのを防ぐと共に、ブラシ温度の過度な上昇を防ぐことができ、異物や高温によるブラシ５３の異常摩耗を防止できる。
【００５２】
そして、スリップリングケース５１内の空気を、貫通孔１５を通過してリア側軸受収容部１４に流入させ、径方向外側に向かって放出させる空気の流れによって、スリップリングケース５１内の摩耗粉を、リア側軸受収容部１４の室内空間部１７内に移動させることができ、室内空間部１７内から排気孔１６を通過させてリアブラケット１１の外部に排出させることができる。
【００５３】
本実施の形態では、フィン部７１は胴部４２に一体形成された場合を例に説明したが、胴部４２と同一材料もしくは別材料を用いて別体に形成して、胴部４２に一体に回転可能に取り付ける構成としてもよい。また、フィン部７１の形状も、上記した実施の形態に限定されるものではなく、スリップリングケース５１内の空気を攪拌することができるものであればよく、例えば胴部４２の軸方向に対して傾斜した形状としてもよい。
【００５４】
なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、例えば、第１実施の形態の攪拌手段６０と第２実施の形態の攪拌手段７０の両方を備える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…車両用回転電機
２…ハウジング
３…固定子
４…回転子
５…ブラシ装置
１１…リアブラケット
１４…リア側軸受収容部
１５…貫通孔
１６…排出孔
３１…シャフト
３２…リア側軸受
３４…軸受カバー
４１…スリップリング
５１…スリップリングケース
５３…ブラシ
６０、７０…攪拌手段
６１、７１…フィン部
６２…突部
【図１】
2011250636.tif 000003
【図２】
2011250636.tif 000004
【図３】
2011250636.tif 000005
【図４】
2011250636.tif 000006
【図５】
2011250636.tif 000007
【図６】
2011250636.tif 000008
【図７】
2011250636.tif 000009