(57)【要約】【課題】ハウジングの内部に冷却用気体を導入及び排出させてブラシを冷却し且つその構造を簡易にしたスリップリング機構を提供する。【解決手段】スリップリング機構２００は、ブラシ２２及びスリップリング２１を含むスリップリング構造部２０と、スリップリング構造部２０の収容空間Ａを形成するモータカバー２及びエンドカバー３０と、スリップリング構造部２０の周囲を囲むようにしてエンドカバー３０から収容空間Ａ内に延出し且つ収容空間Ａを部分的に仕切るガイド部材３２とを備える。ガイド部材３２は、収容空間Ａを仕切ることによって、スリップリング構造部２０を含む内側空間部Ａ１と、ガイド部材３２を挟んで内側空間部Ａ１に隣接して位置し且つ内側空間部Ａ１に連通する外側空間部Ａ２とを形成する。エンドカバー３０は、内側空間部Ａ１を外部に連通する第一流路３８と、外側空間部Ａ２を外部に連通する第二流路３９とを含む。【選択図】図１
2015130756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ及び回転しつつ前記ブラシと接触するスリップリングを含むスリップリング構造部と、
前記スリップリング構造部を収容する収容空間を含むハウジングと、
前記スリップリング構造部の周囲を囲むようにして前記ハウジングから前記収容空間内に延出し、前記収容空間を部分的に仕切る仕切壁と
を備え、
前記仕切壁は、前記収容空間を仕切ることによって、前記スリップリング構造部を含む第一空間部と、前記仕切壁を挟んで前記第一空間部に隣接して位置し且つ前記第一空間部に連通する第二空間部とを形成し、
前記ハウジングは、前記第一空間部を前記ハウジングの外部に連通する第一流路と、前記第二空間部を前記ハウジングの外部に連通する第二流路とを含み、
前記第一流路、前記第一空間部、前記第二空間部及び前記第二流路には、前記ブラシの冷却用気体が流通可能であるスリップリング機構。
【請求項２】
前記仕切壁は、前記スリップリングの回転中心軸方向に延び且つ一端で開放した筒状の形状を有する請求項１に記載のスリップリング機構。
【請求項３】
前記スリップリング構造部は、前記スリップリングの径方向に延在し且つ前記ブラシを支持する支持部材を有し、
前記仕切壁は、少なくとも前記支持部材を前記スリップリングの回転中心軸側の内側に含む請求項１または２に記載のスリップリング機構。
【請求項４】
前記第一流路及び前記第二流路は、前記仕切壁が延出する前記ハウジングの壁部で前記収容空間内に開口する請求項１〜３のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【請求項５】
前記第一流路及び前記第二流路は、前記仕切壁の延在方向に対して側方に向かって前記ハウジングの外部に開口する請求項１〜４のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【請求項６】
前記第一流路は、前記ハウジングの外部から前記第一空間部内への前記冷却用気体の導入路であり、
前記第二流路は、前記第二空間部内から前記ハウジングの外部への前記冷却用気体の導出路である請求項１〜５のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【請求項７】
前記仕切壁は、前記スリップリングの回転中心軸方向に延び且つ一端で開放した筒状の形状を有し、
前記第一流路は、前記仕切壁が延出する前記ハウジングの壁部で前記スリップリングの回転中心軸の周囲を囲むように前記収容空間内に溝状に開口する第一溝状部を含み、且つ前記第一溝状部の重力方向下方側を前記ハウジングの外部に連通し、
前記第二流路は、前記仕切壁が延出する前記ハウジングの壁部で前記第一溝状部の周囲を囲むように前記収容空間内に溝状に開口する第二溝状部を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシに回転しつつ接触するスリップリングを備えるスリップリング機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば回転電機では、回転シャフトと共に回転するスリップリングに、外部のインバータ、バッテリ等の電気機器と電気的に接続されたブラシを接触させることによって、外部との間で電力の需給が行われる。ブラシは、電流が流れることによって発熱するほか、回転するスリップリングに対して押圧された状態で摺動するため、摩擦によっても発熱する。しかしながら、ブラシは、その温度が所定の温度以上に上昇すると、耐摩耗性を急激に大きく低下させ摩耗量を劇的に増加させるため、その耐久性が著しく低下する。このため、ブラシを冷却する技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、スリップリング及びブラシによって通電を行うスリップリング機構を備えた車両搭載用の充電発電機が記載されている。この充電発電機は、車両前方に向けて設けられた冷却風導入路を介して車両走行風を冷却風として内部に導入するように構成されている。さらに、この充電発電機では、その後端に設けた吸気カバー内に隔壁が設けられ、この隔壁によって、冷却風を必要箇所に案内する複数の分流路が区画形成されている。そして、分流路は、冷却風導入路に連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
充電発電機すなわちオルタネータでは、冷却風を排出するために、複数のスリット状の開口が、そのハウジングに周方向に沿って形成されている。このため、ハウジングは、オープンボディの形態を呈している。一方、モータの機能を有するような回転電機では、ブラシの摺動部に侵入することでブラシの摩耗を促進する水や埃の侵入を防ぐために、スリップリング機構のハウジングを密閉構造にする必要がある。このため、このような回転電機のスリップリング機構では、密閉構造のハウジングに対して冷却風の導入及び排出が可能な構造が要求される。さらに、コストを上昇させる複雑な構造を伴わないことも要求される。
【０００６】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、密閉構造を有するハウジングの内部に冷却風（冷却用気体）を導入及び排出させることによってブラシを冷却することができ且つその構造を簡易にしたスリップリング機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係るスリップリング機構は、ブラシ及び回転しつつブラシと接触するスリップリングを含むスリップリング構造部と、スリップリング構造部を収容する収容空間を含むハウジングと、スリップリング構造部の周囲を囲むようにしてハウジングから収容空間内に延出し、収容空間を部分的に仕切る仕切壁とを備え、仕切壁は、収容空間を仕切ることによって、スリップリング構造部を含む第一空間部と、仕切壁を挟んで第一空間部に隣接して位置し且つ第一空間部に連通する第二空間部とを形成し、ハウジングは、第一空間部をハウジングの外部に連通する第一流路と、第二空間部をハウジングの外部に連通する第二流路とを含み、第一流路、第一空間部、第二空間部及び第二流路には、ブラシの冷却用気体が流通可能である。
【０００８】
仕切壁は、スリップリングの回転中心軸方向に延び且つ一端で開放した筒状の形状を有してよい。
スリップリング構造部は、スリップリングの径方向に延在し且つブラシを支持する支持部材を有し、仕切壁は、少なくとも支持部材をスリップリングの回転中心軸側の内側に含んでよい。
第一流路及び第二流路は、仕切壁が延出するハウジングの壁部で収容空間内に開口してよい。
第一流路及び第二流路は、仕切壁の延在方向に対して側方に向かってハウジングの外部に開口してよい。
第一流路は、ハウジングの外部から第一空間部内への冷却用気体の導入路であり、第二流路は、第二空間部内からハウジングの外部への冷却用気体の導出路であってよい。
仕切壁は、スリップリングの回転中心軸方向に延び且つ一端で開放した筒状の形状を有し、第一流路は、仕切壁が延出するハウジングの壁部でスリップリングの回転中心軸の周囲を囲むように収容空間内に溝状に開口する第一溝状部を含み、且つ第一溝状部の重力方向下方側をハウジングの外部に連通し、第二流路は、仕切壁が延出するハウジングの壁部で第一溝状部の周囲を囲むように収容空間内に溝状に開口する第二溝状部を含んでよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るスリップリング機構によれば、密閉構造を有するハウジングの内部に冷却用気体を導入及び排出させることによってブラシを冷却することができると共にその構造を簡易にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係るスリップリング機構を備える回転電機の構成を示す模式断面側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１の回転電機のエンドカバーの詳細を示す斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面で切断したエンドカバーの斜視図である。
【図５】図１の回転電機のガイド部材をスリップリング構造部を含む形態で示す斜視図である。
【図６】図５のガイド部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
まず、この発明の実施の形態に係るスリップリング機構２００を含む回転電機１００の構成を説明する。
【００１２】
図１を参照すると、回転電機１００は、三相交流電力が印加されるダブルロータ型の回転電機を構成している。回転電機１００は、円筒状のモータハウジング１と、モータハウジング１の開口端部１ａに設けられた筒状のモータカバー２とを備えている。
モータカバー２は、モータハウジング１の開口端部１ａに固定され且つ開口端部１ａの径方向に延在する円環板状の円環部２ｃと、モータハウジング１よりも小さい径を有し且つ円環部２ｃからモータハウジング１内に延在する略円筒状の小径筒部２ｂと、小径筒部２ｂよりも大きい内径を有し且つ円環部２ｃから小径筒部２ｂと反対側に延在する大径筒部２ａとを備えている。
大径筒部２ａは、その内側に円錐台形状の大径空間部２ａ１を区画形成している。小径筒部２ｂは、その内側に、大径空間部２ａ１に連通し且つ円柱状をした小径空間部２ｂ１を区画形成し、その外側とモータハウジング１との間に、円筒状の外周空間部２ｂ２を区画形成している。
【００１３】
さらに、回転電機１００は、大径空間部２ａ１から小径空間部２ｂ１を通ってモータハウジング１内に延在する金属製の回転シャフト３と、回転シャフト３の端部３ａに一体に連結された金属製の第一ロータ支持部材４とを備えている。第一ロータ支持部材４は、大径空間部２ａ１と反対側の端部３ａで回転シャフト３に同軸に配置されて連結されている。
モータカバー２の小径筒部２ｂの円筒軸方向端部の近傍では、小径筒部２ｂの内周面と回転シャフト３の外周面との間に環状のシール部材６が設けられている。シール部材６は、小径筒部２ｂ及び回転シャフト３の間を気密に封止し、小径空間部２ｂ１をモータハウジング１の内部に対して封止する。
【００１４】
第一ロータ支持部材４は、回転シャフト３と反対側に突出する円筒状の入力軸部４ａと、外周空間部２ｂ２内でモータカバー２の小径筒部２ｂを外側から囲むように延在する円筒状のロータ支持部４ｂとを一体に含んでいる。入力軸部４ａは、その内側にエンジン等の駆動装置の回転軸が嵌合挿入されることで駆動装置の回転駆動力が伝達されるように構成されている。ロータ支持部４ｂは、その外周に設けられる円筒状の第一ロータ１１を支持し一体に回転する。なお、第一ロータ１１は、その内部に、周方向に沿って配置された三相のコイル１１ａを含んでいる。
【００１５】
ロータ支持部４ｂは、その外周側で、外周空間部２ｂ２内に設けられたボールベアリング７を介してモータカバー２の円環部２ｃによって回転自在に支持されている。このため、回転シャフト３、第一ロータ支持部材４及び第一ロータ１１は、回転シャフト３の回転中心軸を中心としてモータカバー２及びモータハウジング１に対して一体に回転することができる。
【００１６】
さらに、外周空間部２ｂ２内では、第一ロータ１１の外周を囲むようにして円筒状の第二ロータ１２が設けられている。第二ロータ１２は、その内部に、周方向に沿って配置された永久磁石１２ａを有している。
第二ロータ１２は、その円筒軸方向の両側から第二ロータ１２を挟むように設けられた有底円筒状の第二ロータ支持部材５によって支持されている。第二ロータ支持部材５は、第二ロータ１２を円筒軸方向の両側から挟んで支持する筒部５ａと、入力軸部４ａの外側で回転中心軸に垂直な径方向に延在する円環板状の円環部５ｂとを一体に含んでいる。よって、第二ロータ支持部材５は、第一ロータ１１及び第一ロータ支持部材４を外周側で囲むように延在している。
【００１７】
筒部５ａは、その外周側で、外周空間部２ｂ２内に設けられたボールベアリング８を介してモータカバー２の円環部２ｃによって回転自在に支持されている。円環部５ｂは、その内周側で、入力軸部４ａの外周面に設けられたボールベアリング９を介して、入力軸部４ａつまり第一ロータ支持部材４及び回転シャフト３によって相対回転自在に支持されている。さらに、円環部５ｂの中心から入力軸部４ａの延在方向と同方向に延びる円筒状の出力軸部５ｃが一体に形成されている。出力軸部５ｃは、入力軸部４ａ及び回転シャフト３と同軸に配置されている。
よって、第二ロータ１２及び第二ロータ支持部材５は、第一ロータ１１に対して外側で一体に相対回転することができる。そして、第二ロータ支持部材５の出力軸部５ｃは、その外周面に形成されたギヤ歯に係合する機構に回転駆動力を出力することができる。
【００１８】
また、外周空間部２ｂ２内では、第二ロータ１２の外周を囲むようにして円筒状のステータ１３が設けられている。ステータ１３は、モータハウジング１に固定されている。さらに、ステータ１３は、その内部に、周方向に沿って配置された図示しない三相のコイルを含んでいる。
従って、回転電機１００は、第一ロータ１１、第二ロータ１２及びステータ１３を備えたダブルロータ型の回転電機を構成している。
【００１９】
図１、図３及び図４をあわせて参照すると、モータカバー２の大径筒部２ａの開口端部２ａ２は、回転シャフト３の回転中心軸に垂直な径方向に延在する円板状のエンドカバー３０によって気密に閉じられている。
エンドカバー３０の中心には、回転センサ３１が埋め込まれ、この回転センサ３１の中心開口に回転シャフト３の端部３ｂが嵌入している。さらに、エンドカバー３０の径方向側方には、端子３１ａが突出しており、この端子３１ａは、エンドカバー３０内部を通るケーブル３１ｂを介して回転センサ３１に電気的に接続されている。回転センサ３１は、回転シャフト３の回転角度を検知し、検知した回転角度を端子３１ａに接続された機器に出力する。回転センサ３１として、レゾルバ等を用いることができる。
【００２０】
図１を参照すると、エンドカバー３０及びシール部材６によって気密に封止されたモータカバー２の大径空間部２ａ１及び小径空間部２ｂ１は、１つの収容空間Ａを形成する。そして、この収容空間Ａ内には、回転シャフト３の外周を囲むようにしてスリップリング機構２００のスリップリング構造部２０が設けられている。
ここで、モータカバー２及びエンドカバー３０は、スリップリング機構２００のハウジングを構成している。
【００２１】
図１、図２及び図５をあわせて参照すると、スリップリング構造部２０は、回転シャフト３の外周を囲む輪状をした３つのスリップリング２１と、スリップリング２１のそれぞれに接触し且つ導電性を有する複数のブラシ２２とを含んでいる。３つのスリップリング２１は、回転シャフト３の回転中心軸方向に沿って一列に並んで配置されている。そして、各スリップリング２１に対して、３つのブラシ２２が配設されている。
【００２２】
さらに、スリップリング構造部２０は、ブラシ２２それぞれを内部で摺動可能に保持するブラシホルダ２３と、ブラシホルダ２３がその表面２４ａ上に固定される円環板状のベースプレート２４と、ベースプレート２４の表面２４ａ上に固定されてブラシ２２それぞれをスリップリング２１に向かって押圧する巻きバネ２５と、ベースプレート２４の表面２４ａ上に固定されてブラシ２２それぞれと電気的に接続された端子２６とを含んでいる。
３つのベースプレート２４が、各スリップリング２１の外周側且つ近傍で、回転シャフト３の回転中心軸方向と垂直な方向に沿って配設されている。各ベースプレート２４には、３つのブラシホルダ２３、３つの巻きバネ２５及び３つの端子２６が設けられている。そして、端子２６には、インバータ、バッテリ等の電気機器が電気的に接続される。
ここで、ベースプレート２４は、支持部材を構成している。
【００２３】
また、回転シャフト３の外周面は、樹脂等からなる円筒状の絶縁部材２７によって覆われている。各スリップリング２１は、絶縁部材２７に埋め込まれ、絶縁部材２７の外周面からその外周面を露出させて突出している。そして、各スリップリング２１は、絶縁部材２７によって、回転シャフト３及び他のスリップリング２１から絶縁されている。
さらに、絶縁部材２７の内部には、回転シャフト３の回転中心軸方向に沿って延在する３つのバスバー２８が埋め込まれている。３つのバスバー２８は、絶縁部材２７によって互いから及び回転シャフト３から絶縁され、互いに異なる１つのスリップリング２１にのみ電気的に接続されている。各バスバー２８は、周囲が絶縁部材２７によって囲まれた状態で、第一ロータ支持部材４を貫通して入力軸部４ａの近傍に突出している。この各バスバー２８の突出部分は、第一ロータ１１の互いに異なる各相のコイル１１ａに電気的に接続されている。
【００２４】
ここで、シール部材６は、スリップリング２１よりも径方向外方に位置している。さらに、小径筒部２ｂから径方向内側に向かって突出する環状の隔壁２ｄが、ベースプレート２４と平行に延在している。そして、隔壁２ｄ及び絶縁部材２７は、シール部材６に最も近い位置にあるベースプレート２４及びブラシ２２からシール部材６に向かって、収容空間Ａの断面積を小さく絞っている。
【００２５】
図１、図５及び図６をあわせて参照すると、収容空間Ａ内において、エンドカバー３０の内表面３０ａから３つのベースプレート２４にわたって延在する略円筒状のガイド部材３２が設けられている。ガイド部材３２は、大径空間部２ａ１の内周面２ａ１ａに沿う外形を有し且つ回転シャフト３の回転中心軸方向に沿って延在する大径部３２ａと、小径空間部２ｂ１の内周面２ｂ１ａに沿う外形を有し且つ回転シャフト３の回転中心軸方向に沿って延在する小径部３２ｂとによって構成されている。大径部３２ａは、その開放端部３２ａ１で内表面３０ａに対して環状のシール材３３を間に挟んで気密に取り付けられ、小径部３２ｂは、３つのベースプレート２４全体を外周側から囲むように延在しその開放端部３２ｂ１で開口し、開放端部３２ｂ１は、回転シャフト３の回転中心軸方向で隔壁２ｄから離れて位置している。そして、３つのベースプレート２４それぞれの外周部分が小径部３２ｂに固定されている。ここで、ガイド部材３２は、仕切壁を構成している。
【００２６】
よって、ガイド部材３２は、収容空間Ａを、３つのベースプレート２４を含み且つ回転シャフト３を中心におく円筒状の内側空間部Ａ１と、ガイド部材３２を挟んで内側空間部Ａ１と反対側の外周側に位置すると共に内側空間部Ａ１に小径部３２ｂの開放端部３２ｂ１位置で連通する円筒状の外側空間部Ａ２とに区分する。ガイド部材３２は、エンドカバー３０側において、内側空間部Ａ１と外側空間部Ａ２とを遮断している。ここで、内側空間部Ａ１は第一空間部を構成し、外側空間部Ａ２は第二空間部を構成している。
そして、スリップリング構造部２０、モータカバー２、エンドカバー３０及びガイド部材３２は、スリップリング機構２００を構成している。
【００２７】
図１、図３及び図４をあわせて参照すると、エンドカバー３０の内表面３０ａ上には、回転センサ３１から間隔をあけ且つ回転センサ３１を外側から囲むように円弧状に延在する第一円弧状溝３４が形成されている。第一円弧状溝３４は、エンドカバー３０に埋め込まれたケーブル３１ｂと干渉する部位を円形溝から取り除いた形状を有している。さらに、第一円弧状溝３４は、回転シャフト３の回転中心軸方向でみたとき、好ましくはブラシ２２よりも径方向外側に位置し、より好ましくは、図１に示すようにガイド部材３２の小径部３２ｂよりも径方向外側に位置している。また、エンドカバー３０の内部では、第一円弧状溝３４から径方向外側に向かって延在して外部に開口する第一連通路３６が形成されている。そして、第一円弧状溝３４の全体は、内側空間部Ａ１に連通する。ここで、第一円弧状溝３４及び第一連通路３６は、内側空間部Ａ１を回転電機１００の外部に連通する第一流路３８を形成し、第一円弧状溝３４は、第一流路の第一溝状部を構成している。
【００２８】
また、エンドカバー３０の内表面３０ａ上には、第一円弧状溝３４から間隔をあけ且つ第一円弧状溝３４を外側から囲むように円弧状に延在する第二円弧状溝３５が形成されている。第二円弧状溝３５は、ケーブル３１ｂ及び第一連通路３６と干渉する部位を円形溝から取り除いた形状を有している。さらに、第二円弧状溝３５は、回転シャフト３の回転中心軸方向でみたとき、図１に示すようにモータカバー２の小径筒部２ｂよりも径方向外側に位置していることが好ましい。また、エンドカバー３０の内部では、第二円弧状溝３５から径方向外側に向かって第一連通路３６と反対方向に延在して外部に開口する第二連通路３７が形成されている。そして、第二円弧状溝３５の全体は、外側空間部Ａ２に連通する。ここで、第二円弧状溝３５及び第二連通路３７は、外側空間部Ａ２を回転電機１００の外部に連通する第二流路３９を形成し、第二円弧状溝３５は、第二流路の第二溝状部を構成している。
【００２９】
なお、本実施の形態では、第一流路３８が冷却用気体である空気の導入路を構成し、第二流路３９が空気の導出路を構成し、第一連通路３６には、ブロアファン等の送風装置４０が接続される。そして、上述のように構成された第一流路３８及び第二流路３９では、第一連通路３６が、第二連通路３７よりも重力方向下方に配置され、さらに、第一円弧状溝３４の重力方向下部側に配置されると共に重力方向下部側で第一円弧状溝３４に連通する。一方、第二連通路３７は、第二円弧状溝３５の重力方向上部側に配置されると共に重力方向上部側で第二円弧状溝３５に連通する。
【００３０】
次いで、この発明の実施の形態に係る回転電機１００の動作を説明する。
図１、図３及び図５をあわせて参照すると、回転電機１００において、図示しない電気機器から端子２６を介して各ブラシ２２に三相交流電流が供給されると、供給された電流は、各スリップリング２１及び各バスバー２８を通って、第一ロータ１１のコイル１１ａに供給される。コイル１１ａを流れる電流は回転磁界を発生し、この回転磁界が第二ロータ１２の永久磁石１２ａに生じさせる電動トルクによって、第二ロータ１２が回転駆動される。これにより、第二ロータ１２は出力軸部５ｃに機械的に接続された機構を回転駆動する。
【００３１】
また、回転シャフト３が入力軸部４ａを介して図示しない駆動装置から回転駆動力を受けると第一ロータ１１と共に回転し、それに伴い、第一ロータ１１のコイル１１ａには、第二ロータ１２の永久磁石１２ａが発生する磁界の作用によって誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、各バスバー２８及び各スリップリング２１を通って、各ブラシ２２に供給され、さらにブラシ２２に電気的に接続された電気機器に供給される。
【００３２】
上述のようにスリップリング２１及びブラシ２２の間で電流が流れ、スリップリング２１が回転シャフト３と共に回転すると、ブラシ２２は、内部を流れる電流によって発熱すると共に、スリップリング２１との間の摩擦によって発熱する。このため、送風装置４０が起動され、冷却用気体である外気による冷却風がエンドカバー３０の第一連通路３６に強制的に送られる。
第一連通路３６内の冷却風は、第一円弧状溝３４内に流入し、第一円弧状溝３４内を流れつつ内側空間部Ａ１内に流入する。このとき、冷却風は、第一円弧状溝３４全体から流出することで内側空間部Ａ１の径方向断面全体にわたって流入し、その流入方向も第一円弧状溝３４の開口方向である回転シャフト３の回転中心軸方向に沿う向きとなる。
【００３３】
内側空間部Ａ１内の冷却風は、ガイド部材３２に案内されてその延在方向である回転シャフト３の回転中心軸方向に沿って隔壁２ｄに向かって流れ、この過程では、冷却風は、各ベースプレート２４の内周縁２４ｂと回転シャフト３の絶縁部材２７及びスリップリング２１との間を通って流れる。
冷却風は、ベースプレート２４の内周縁２４ｂと絶縁部材２７及びスリップリング２１との間に流入する過程でその流路断面を大きく減少させて流速を大幅に増加させ、スリップリング２１とブラシ２２との接触箇所に吹き付ける。
【００３４】
外部から内側空間部Ａ１に導入された新鮮な冷却風は、熱交換を行っておらず低温であり且つ高い流速を有するため、ブラシ２２を効果的に冷却する共に摺動する過程で発生したブラシ２２の摩耗粉を吹き飛ばす。
３つのベースプレート２４を通過した冷却風は、ガイド部材３２の内部から外部に流出し、隔壁２ｄに衝突して径方向外側に方向を変えた後、さらにエンドカバー３０に向かうように方向を変える。つまり、冷却風は、隔壁２ｄに衝突することによってその方向を１８０°変える。
これにより、冷却風は、ガイド部材３２の外側の外側空間部Ａ２内をガイド部材３２に沿って流れ、第二円弧状溝３５内に流入したのち、第二連通路３７内に集約されて、外部に流出する。
【００３５】
このとき、隔壁２ｄに最も近い位置のベースプレート２４を通過後に流路断面積を急激に増大させるため、冷却風は、その流速を大幅に低下させて隔壁２ｄに向かって流れる。このため、冷却風の大部分は、隔壁２ｄ及び絶縁部材２７の間の狭い隙間内に流入せずに隔壁２ｄ上に沿って径方向外側に向かって流れる。そして、この冷却風は、吹き飛ばしたブラシ２２の摩耗粉を伴って、収容空間Ａの外部に流出する。これにより、シール部材６への摩耗粉の侵入が抑えられ、シール部材６の封止性能を高く維持することができる。
上述より、内側空間部Ａ１及び外側空間部Ａ２は回転シャフト３の回転中心軸方向に沿った一方通行の冷却風の往復流路を形成し、この往復流路は、ガイド部材３２を挟んで折り返された形状を有する。
【００３６】
このように、この発明の実施の形態に係るスリップリング機構２００は、ブラシ２２及びスリップリング２１を含むスリップリング構造部２０と、スリップリング構造部２０を収容する収容空間Ａを含むモータカバー２及びエンドカバー３０と、スリップリング構造部２０の周囲を囲むようにしてエンドカバー３０から収容空間Ａ内に延出し且つ収容空間Ａを部分的に仕切るガイド部材３２とを備える。そして、ガイド部材３２は、収容空間Ａを仕切ることによって、スリップリング構造部２０を含む内側空間部Ａ１と、ガイド部材３２を挟んで内側空間部Ａ１に隣接して位置し且つ内側空間部Ａ１に連通する外側空間部Ａ２とを形成する。さらに、エンドカバー３０は、内側空間部Ａ１をエンドカバー３０の外部に連通する第一流路３８と、外側空間部Ａ２をエンドカバー３０の外部に連通する第二流路３９とを含む。なお、第一流路３８、内側空間部Ａ１、外側空間部Ａ２及び第二流路３９には、ブラシ２２の冷却用気体である冷却風が流通可能である。
【００３７】
このとき、冷却風は、第一流路３８から収容空間Ａ内に導入されると、内側空間部Ａ１、外側空間部Ａ２及び第二流路３９を順次通り、外部に排出される。一方、冷却風は、第二流路３９から収容空間Ａ内に導入されると、外側空間部Ａ２、内側空間部Ａ１及び第一流路３８を順次通り、外部に排出される。これにより、密閉された収容空間Ａ内には、ガイド部材３２の内外に沿って往復する一方通行の冷却風の往復流路が形成される。よって、内側空間部Ａ１及び外側空間部Ａ２内では、冷却風の流れは乱流化されずに整流され、この整流された冷却風は、ブラシ２２に吹きつけて、ブラシ２２を効果的に冷却すると共にブラシ２２の摩耗粉を効果的に除去することができる。さらに、内側空間部Ａ１及び外側空間部Ａ２では、ブラシ２２に吹きつける冷却風と、ブラシ２２と熱交換を行った後の冷却風とが混合されないため、ブラシ２２に低い温度の冷却風を吹き付けることができると共に、除去した摩耗粉がブラシ２２に再付着したり周辺で滞留することを防ぐことができる。また、上述の冷却風を流通させる構造は、ガイド部材３２、第一流路３８及び第二流路３９をエンドカバー３０に設けただけのものであるため、簡易な構造であり、製造も容易である。
【００３８】
また、実施の形態に係るスリップリング機構２００において、ガイド部材３２は、スリップリング２１の回転中心軸方向に延び且つ一つの端部３２ｂ１で開放した筒状の形状を有している。このとき、ガイド部材３２は、内側空間部Ａ１内において、スリップリング２１及び回転シャフト３の回転中心軸方向に沿って流れるように冷却風を案内する。よって、冷却風は、スリップリング２１の側方から全体に吹きつけてスリップリング２１及びブラシ２２を効果的に冷却すると共に、ブラシ２２とスリップリング２１との間のブラシ摩耗粉を効果的に除去することができる。
さらに、実施の形態に係るスリップリング機構２００では、エンドカバー３０における第一流路３８の第一円弧状溝３４は、回転シャフト３の回転中心軸方向でみたとき、ブラシ２２よりも径方向外側に位置し、より好ましくは、ガイド部材３２の小径部３２ｂよりも径方向外側に位置している。ブラシ２２の摩耗粉は重力方向の下方にたまり易い、すなわち、小径部３２ｂの底部にたまり易い。このため、第一円弧状溝３４から流入した冷却風は、小径部３２ｂの底部上の摩耗粉を効果的に除去することができる。
【００３９】
また、実施の形態に係るスリップリング機構２００において、スリップリング構造部２０は、スリップリング２１の径方向に延在し且つブラシ２２を支持するベースプレート２４を有し、ガイド部材３２は、少なくともベースプレート２４をスリップリング２１の回転中心軸側の内側に含む。これにより、ガイド部材３２は、回転シャフト３の回転中心軸方向、つまりスリップリング２１の回転中心軸方向に流れる冷却風の行き先を遮るように延在するベースプレート２４に冷却風が衝突しても、冷却風を外部に拡散させずにその内部に流すことができる。
【００４０】
また、実施の形態に係るスリップリング機構２００において、第一流路３８及び第二流路３９は、ガイド部材３２が延出するエンドカバー３０で収容空間Ａ内に開口する。よって、エンドカバー３０を加工するのみで第一流路３８及び第二流路３９を形成することができるため、第一流路３８及び第二流路３９の設置が容易になる。さらに、様々なスリップリング機構に対応して簡易な加工で第一流路３８及び第二流路３９を設けることができ、汎用性が向上する。
【００４１】
また、実施の形態に係るスリップリング機構２００において、第一流路３８の第一連通路３６及び第二流路３９の第二連通路３７は、ガイド部材３２の延在方向に対して側方に向かってエンドカバー３０の外部に開口する。これにより、スリップリング２１及び回転シャフト３の回転中心軸方向でのスリップリング機構２００の長さの増加を抑えることができる。よって、このようなスリップリング機構２００を備える回転電機１００は、車載時などでの省スペース化に貢献することができる。
【００４２】
また、実施の形態に係るスリップリング機構２００において、第一流路３８は、エンドカバー３０の外部から内側空間部Ａ１内への冷却用気体の導入路であり、第二流路３９は、外側空間部Ａ２内からエンドカバー３０の外部への冷却用気体の導出路である。このとき、内側空間部Ａ１内には、収容空間Ａ内で熱交換をまだ行っていない新鮮な冷却風が常に導入されるため、ブラシ２２は、温度が低い冷却風によって効果的に冷却されると共に摩耗粉が除去される。さらに、第一流路３８つまり第一円弧状溝３４の位置及び開口方向を調節することによって内側空間部Ａ１への冷却風の流入位置・方向を調節することもでき、それによって、冷却風をブラシ２２に効率的に吹きつけることができる。また、冷却風によってブラシ２２から除去された摩耗粉が重力の作用によって落下する場合、冷却風によって落下した摩耗粉を移動させることで内側空間部Ａ１の外側且つ下方に位置する外側空間部Ａ２の底部にさらに落下させることができる。このため、ブラシ２２を含む内側空間部Ａ１に滞留する摩耗粉を低減することができる。
さらに、実施の形態に係るスリップリング機構２００では、エンドカバー３０における第二流路３９の第二円弧状溝３５は、回転シャフト３の回転中心軸方向でみたとき、モータカバー２の小径筒部２ｂよりも径方向外側に位置している。外側空間部Ａ２の底部に落下した摩耗粉は、冷却風によって移動させられてより低くなったモータカバー２の大径筒部２ａの底部に落下し、第二円弧状溝３５から外部に排出されることになる。
【００４３】
また、実施の形態に係るスリップリング機構２００において、第一流路３８は、ガイド部材３２が延出するエンドカバー３０でスリップリング２１の回転中心軸の周囲を囲むように収容空間Ａ内に溝状に開口する第一円弧状溝３４を含み、且つ第一円弧状溝３４の重力方向下方側をエンドカバー３０の外部に連通し、第二流路３９は、エンドカバー６０で第一円弧状溝３４の周囲を囲むように収容空間Ａ内に溝状に開口する第二円弧状溝３５を含む。このとき、第一円弧状溝３４を通じてエンドカバー３０から内側空間部Ａ１の全体に対して冷却風を流入又は流出させることができると共に、第二円弧状溝３５を通じてエンドカバー３０から外側空間部Ａ２の全体に対して冷却風を流出又は流入させることができる。さらに、第一流路３８が第一円弧状溝３４の下方側を外部に連通するため、ガイド部材３２内の重力方向底部では、冷却風の流速が高くなる。このため、重力の作用によってガイド部材３２内の底部に落下するブラシ２２の摩耗粉が、効率的に除去される。
【００４４】
また、実施の形態のスリップリング機構２００では、第一流路３８が冷却用気体の導入路を構成し、第二流路３９が冷却用気体の導出路を構成していたが、逆であってもよい。すなわち、第一流路３８が導出路を構成し、第二流路３９が導入路を構成してもよい。このとき、冷却風は、外側空間部Ａ２を通過すると、その行き先を完全に遮る隔壁２ｄに衝突して方向を変え、隔壁２ｄ上に沿って流れた後、さらに方向を変えて回転シャフト３の絶縁部材２７に沿って内側空間部Ａ１内を流れる。このため、隔壁２ｄ及び絶縁部材２７の間の隙間には、冷却風がほとんど侵入せず、さらに、侵入する冷却風はブラシ２２の摩耗粉を含まない。よって、シール部材６への摩耗粉の侵入を確実に防ぐことができる。
【００４５】
また、実施の形態のスリップリング機構２００では、ガイド部材３２は１つの部品として形成されていたが、これに限定されるものでなく、エンドカバー３０と一体成形されてもよい。
また、実施の形態のスリップリング機構２００では、ガイド部材３２はエンドカバー３０に取り付けられていたが、これに限定されるものでない。ガイド部材３２は、第一流路３８及び第二流路３９が収容空間Ａ内に開口する壁部に取り付けられればよく、エンドカバー３０と反対側の壁部に取り付けられてもよい。
【００４６】
また、実施の形態のスリップリング機構２００では、スリップリング構造部２０に３つのスリップリング２１が設けられていたが、これに限定されるものでなく、スリップリングは、２つ以下であっても、４つ以上であってもよい。さらに、各スリップリングに接触するブラシ２２も３つに限定されるものでなく、２つ以下であっても、４つ以上であってもよい。
また、実施の形態では、回転電機１００の第一ロータ１１及びステータ１３にコイルが設けられ、第二ロータ１２に永久磁石が設けられていたが、コイル及び永久磁石の配置構成は、これに限定されない。
また、実施の形態では、回転電機１００はダブルロータ型の回転電機であったが、これに限定されるものでなく、スリップリング及びブラシを備えるものであれば、ロータの数を限定しない。
【符号の説明】
【００４７】
２  モータカバー（ハウジング）、２０  スリップリング構造部、２１  スリップリング、２２  ブラシ、２４  ベースプレート（支持部材）、３０  エンドカバー（ハウジング、ハウジングの壁部）、３２  ガイド部材（仕切壁）、３４  第一円弧状溝（第一溝状部）、３５  第二円弧状溝（第二溝状部）、３６  第一連通路、３７  第二連通路、３８  第一流路、３９  第二流路、１００  回転電機、２００  スリップリング機構、Ａ  収容空間、Ａ１  内側空間部（第一空間部）、Ａ２  外側空間部（第二空間部）。
【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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