JP2007068366A - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】
電気的接点であるブラシ，スリップリング部と、回転位置検出装置を、実使用環境下での水やほこり等異物から保護する。
【解決手段】
第３のブラケット１８（３１）に回転位置検出装置の固定部１６を保持し、かつスリップリング１０，１１とブラシ８，９との接触部を円周方向から二重に取り囲むようにブラシホルダ１４に保護壁１５，２４を設け、保護壁１５と第２及び第３のブラケット１３，
１８との間にパッキンを配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用回転電機に関する。

車両用回転電機としては、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１には、フレームの後端に形成され、外部から遮断された同じ空間内部に、ロータコイルに接続されたスリップリングと、このスリップリングに電流を供給するブラシと、このブラシを保持するホルダと、ロータの回転位置検出装置を収納し、それらを泥などの侵入物から保護している。特許文献１のように、スリップリング，ブラシ，ブラシホルダ及び回転位置検出装置を空間内部に配置する場合、通常、ブラシには、ブラシホルダからゴム製のグロメットを介して空間の外部に引き出された電線を介して車載電源から電流が供給される。このようにすることにより、空間内部を外部から遮断したまま、ブラシに電流を供給できる。また、車両側のハーネスとブラシホルダに接続された電線との接続は、コネクタを用いて接続するのが一般的である。

特開２００４−４８９０７号公報

背景技術のように、同じ空間内部にスリップリング，ブラシ，ブラシホルダ及び位置検出装置を配置して、それらを外部から遮断する回転電機において、例えばブラシの長さを長くして、その寿命延長を考えた場合、ブラシの長尺化によるブラシホルダの大型化によって空間自体が過大となり、回転電機の大きさや質量が増したり、冷却用換気窓の配置に制約が発生したりする。

また、ブラシホルダにコネクタを一体成形して部品点数を減らすことを考えた場合、グロメットの採用では、一体化されたコネクタを構成する樹脂の長期使用による劣化によって、ブラシホルダと樹脂部に隙間が発生し、外部との遮断が不完全になることも考えられる。

さらに、例えば半導体部品で構成され、ロータコイルに供給される電流を制御する制御装置を、ブラシホルダと一体化されたケースの中に装着して回転電機に内蔵する場合、冷却が必要なその制御装置を、ブラシとスリップリング接触部及び回転位置検出装置と同じ、外部と遮断された空間に配置することができない。

このようなことから、スリップリング，ブラシ及び回転位置検出装置を外部から遮断するにあたっては、他の構成に制約を与えたり、他の構成から制約を受けたりすることがなく、容易かつ確実に外部との遮断が可能な保護構造が望まれていた。

一方、ブラシとスリップリングの摩耗を考えた場合、完全に密閉してしまい外気の循環がなくなると摩耗が促進されてしまうという不都合が有り、更に通常の摩耗状態で発生した摩耗粉が電気的な極性の異なるブラシ同士、又はスリップリング同士を短絡させない様、排除する必要も有る。

本発明は、他の構成に制約を与えたり、他の構成から制約を受けたりすることなく、スリップリング，ブラシ及び回転位置検出装置を、外部からの水分の浸入による錆や埃等の異物から容易かつ確実に保護することができる車両用回転電機を提供する。

ここに、本発明は、回転子を回転可能に保持するベアリングを保持したブラシホルダ全体ではなく、ブラシとスリップリングとが接触する部分及び回転位置検出装置を外部から遮断するようにしたことを特徴とする。

具体的に第１及び第２のブラケットとは別に第３のブラケットを具備し、この第３のブラケットをブラシホルダが固定される第２のブラケットに固定し、スリップリングとブラシの接触部を周方向から取り囲むように、ブラシホルダに保護壁を形成し、この保護壁と第２及び第３のブラケットの間に出来る間隙をシール部材により塞ぎ、回転位置検出装置の固定部を第３のブラケットに保持している。

このような本発明の保護構造によれば、第３のブラケットに回転位置検出装置を固定することにより、スリップリングとブラシの接触部分を保護壁によって部分的に囲うことができるので、例えばブラシの長尺化によるブラシホルダの大型化やブラシホルダとコネクタの一体化など、他の構成に制約を与えたり、他の構成から制約を受けたりすることなく、スリップリング，ブラシ及び回転位置検出装置を容易かつ確実に外部から遮断できる。

従って、本発明によれば、他の構成に制約を与えたり、他の構成から制約を受けたりすることなく、スリップリング，ブラシ及び回転位置検出装置を、外部からの水分の浸入による錆や埃等の異物から容易かつ確実に保護できる。

本発明によれば、他の構成に制約を与えたり、他の構成から制約を受けたりすることなく、スリップリング，ブラシ及び回転位置検出装置を、外部からの水分の浸入による錆や埃等の異物から容易かつ確実に保護できるので、車両への搭載性を向上させた信頼性の高い車両用回転電機を提供できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下の説明では、本発明を、内燃機関であるエンジンに電動力を与えて、それを始動又は加速アシストし、車載バッテリの充電が必要な時にはエンジンの回転力を受けて発電する車両用回転電機に採用した場合を例に挙げて説明する。

本実施例の車両用回転電機は車載バッテリを電源とするものであって、車載バッテリから供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置から駆動される。

図１乃至図３は、本実施例の車両用回転電機の構成を示す。回転子２はベアリング３，４によって回転可能に保持されプーリ１がベルト（図示せず）を介して車両側(エンジン)の駆動力を受けることにより固定子５の内部で回転する。ここで、回転子２は、複数の爪部を備えた一対の爪形磁極６，７と、シャフト（回転軸）のプーリ１側とは反対側端部に設けられたスリップリング１０，１１と、爪形磁極６，７に巻かれた界磁巻線(図示省略)とを備えている。

スリップリング１０，１１は界磁巻線と電気的に接続されている。スリップリング１０，１１にブラシ８，９が摺動接触することにより、界磁巻線に電流を供給して励磁することができ、爪形磁極６，７をＮ，Ｓ極に磁化することができる。爪形磁極６の爪部と爪形磁極７の爪部は、周方向に交互に配置されている。これにより、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に配置される。

固定子５は、固定子鉄心５ａとこれに巻かれた固定子巻線５ｂを備えたものであり、第１及び第２のブラケット１２，１３によって軸方向両側から挟み込まれることにより保持されている。

プーリ１側のベアリング３は、プーリ１側の第１のブラケット１２に装着されている。もう１つのベアリング４はプーリ１側とは反対側の第２のブラケット１３に装着されている。

ブラシ８，９はブラシホルダ１４に固定されている。ブラシホルダ１４は、スリップリング１０，１１の円周方向全周にわたりスリップリング１０，１１を取り囲む保護壁１５を持っている。

回転位置検出装置は、回転子２の磁極位置を検出するためのセンサであり、固定部１６と回転部１７で構成されている。固定部１６はブラシホルダ１４を取り囲むような第３のブラケット１８にボルトで固定されている。回転部１７は回転子２のスリップリング１０，１１よりも軸方向外側に延長したシャフト上にナットで固定されている。

第３のブラケット１８は、第２のブラケット１３の円周方向の位置決めのために、位置決嵌合部１９によって、第２のブラケットに精密に嵌合されている。これにより、固定子５と回転位置検出装置の固定部１６との中心軸を一致させている。従って、回転子２に固定された回転位置検出装置の回転部１７と固定部１６の中心軸は一致する。

ブラシホルダ１４に設けられた保護壁１５と第２のブラケット１３の隙間には円環状のパッキン２０が配置されている。同様にブラシホルダの保護壁１５と第３のブラケット
１８の隙間にも円環状のパッキン２１が配置されている。これにより、電気的な接点であるブラシ８，９とスリップリング１０，１１を保護している。

第３のブラケット１８のスリップリング１０，１１側とは反対側の開口部には、カバー２２が配置されている。カバー２２は第３のブラケット１８にボルト等（図示せず）で固定され、さらにシール剤を第３のブラケット１８とカバー２２の接触部に塗布してから固定している。これにより回転位置検出装置部，スリップリング１０，１１及びブラシ８，９を１つの外部から遮断された空間に配置でき、これらを、車両用回転電機を車載した際に起こる被水やほこりなどの異物から保護できる。

尚、ブラシ８，９，スリップリング１０，１１については、摩耗寿命向上のために、外気と完全密閉することは通常行わない。そこで保護壁の一部とすなわち、当該回転機を使用する際に地面方向となる位置に、切り欠き２３を設けることで、外部と呼吸させている。ただし切り欠き２３の存在により水や異物の浸入が容易になってしまうので、保護壁
１５の内側に更にもう１つ、スリップリング１０，１１を円周方向から取り囲むような保護壁２４を設けることで、切り欠きから進入した水や異物を内側の保護壁２４で防御することができる。一方、外気は切り欠き２３を通過した後、ブラシホルダ１４に設けられた孔２５を通過して、第２のブラケット１３と、ブラシホルダ１４の比較的内側の保護壁
２４の隙間が保護壁２４に、切り欠き２３とは異なる位置に設けられた切り欠き２３ａを通って、ブラシ８，９とスリップリング１０，１１との摺動部に到達、換気が可能となる。ここで実施例では２３と２３ａを当該回転機の軸方向に異なる位置に配置しているが径方向に異なる位置に配置しても良い。但し出来る限り車載された際の他方向に配置される事が望ましい。またブラシとスリップリングの摩耗粉は切り欠き２３，２３ａや孔２５や第２のブラケット１３とブラシホルダ１４の比較的内側の保護壁２４の隙間を通って、外部に排出される。

さらに、内側の保護壁２４のブラシホルダ１４の回転位置検出装置側に、保護壁２４からシャフトに向って径方向内側に延びる防粉壁２６を作ることで、円孔部の内径を出来るだけ小さくし、ブラシ８，９が摩耗した際に発生する摩耗粉が、回転位置検出装置の固定部１６の巻線部に付着して短絡することを避けるようにしている。

ブラシホルダ１４にはコネクタ２７が一体に設けられ、車両側（車載バッテリ）から、制御された界磁電流の供給を受けている。

尚、符号３３は、レゾルバなどの回転位置検出装置のコネクタであり、このコネクタを介して回転位置検出装置の出力信号が、車両用回転電機の制御装置であるインバータ装置に出力される。また、符号３４は、インバータ装置から延びるハーネス３６と、３相の固定子巻線５ｂから延びる引出線３７とを接続する接続端子３５が収納された端子箱である。端子箱３４は、端子ケース３８と、その開口部を覆う金属製（非磁性）カバー３９から構成されており、第２のブラケット１３に固定されている。回転子２（爪形磁性６，７）の軸方向両端面には、冷却用として外気を導入し、排出するための冷却ファン４０，４１が設けられている。

第３のブラケット１８には、当該回転機が使用される際に地面と近い方向に、中に逆止弁を持つパイプ２８を装着しており、回転位置検出装置の固定部１６で結露等発生した場合の水抜き穴と、ブラシ８，９、スリップリング１０，１１を含めた、１つの空間の換気のための役割を果たしている。

本実施例によれば、第３のブラケット１８と、保護壁１５と、第２のブラケット１３によって、外部と遮断された空間を形成し、そこに、ブラシ８，９とスリップリング１０，１１との接触部及び回転位置検出装置を配置しているので、ブラシホルダ１４がブラシ８，９の長尺化によって大型しても、また、ブラシホルダ１４にコネクタ２７が一体に設けられても、お互いに制約を受けることがない。

図４に別の実施例を示す。前例と同様の部分には同符号を付し、その説明を省略する。

本実施例では、界磁電流を制御する制御装置２９を備え、これをブラシホルダ１４と一体化している。ここで、制御装置２９は、半導体で構成された電子部品が含まれているため、発熱を冷却するための冷却フィン３０を外側に設けている。第３のブラケット３１には、外気を導入することでこのフィン部に有効冷却できるような換気窓３２を設けている。

このように、本実施例によれば、前例と同様に、第３のブラケット３１と、保護壁１５と、第２のブラケット１３によって、外部と遮断された空間を形成し、そこに、ブラシ８，９とスリップリング１０，１１との接触部及び回転位置検出装置を配置しているので、ブラシホルダ１４に界磁電流の制御装置２９を一体に設けられても、お互いに制約を受けることがない。

以上説明した２つの実施例によれば、スリップリング１０，１１側端部に回転位置検出装置を配置する回転機において、回転子２を回転可能に保持する２つのベアリングを保持するための第１及び第２のブラケット１２，１３とは別の第３のブラケット１８を備え、第３のブラケット１８に位置回転検出装置の固定部を保持し、スリップリング１０，１１の外周側に、ブラシ８，９を保持するブラシホルダ１４と一体化となった保護壁１５及び２４を全周に渡り配置したので、スリップリング１０，１１とブラシ８，９の保護を容易かつ確実に実施することが可能な信頼性の高い回転機を供給することが可能である。

また、以上説明した２つの実施例によれば、ブラシホルダ１４や回転位置検出装置を組み立てる際、第１のブラケット１２，固定子５，回転子２，第２のブラケット１３，ブラシホルダ１４，第３のブラケット１８（３１）を当該回転機の回転軸と同一方向からその順に積み上げていくことが可能であり、生産性を向上することも可能となる。

本発明の第１実施例である車両用回転電機の構成を示す断面図。 図１の分解斜視図。 図１のリア側平面図であって、カバー２２を取り除いた状態を示す。 本発明の第２実施例である車両用回転電機の構成を示す分解斜視図。

符号の説明

１…プーリ、２…回転子、３，４…ベアリング、５…固定子、６，７…爪形磁極、８，９…ブラシ、１０，１１…スリップリング、１２…第１のブラケット、１３…第２のブラケット、１４…ブラシホルダ、１５，２４…保護壁、１６…回転位置検出装置の固定部、１７…回転位置固定装置の回転部、１８，３１…第３のブラケット、１９…位置決嵌合部、２０，２１…パッキン、２２…カバー、２３…切り欠き、２５…孔、２６…防粉壁、
２７…コネクタ、２８…逆止弁付パイプ、２９…制御装置、３０…冷却フィン、３２…換気窓。

Claims (9)

1. 固定子巻線が巻かれた固定子鉄心を備えた固定子と、
   磁極鉄心、この磁極鉄心に巻かれた界磁巻線及びこの界磁巻線に電気的に接続されたスリップリングを備えたものであって、前記固定子に空隙を介して対向配置され、かつ回転位置検出装置の回転部が固定され回転子と、
   前記固定子鉄心の一方端を固定すると共に、前記回転子の回転軸を回転可能に支承する第１のベアリングを保持する第１のブラケットと、
   前記固定子鉄心の他方端を固定すると共に、前記回転子の回転軸を回転可能に支承する第２のベアリングを保持する第２のブラケットと、
   前記スリップリングに接触するブラシを保持するブラシホルダと、
   前記第２のブラケットに固定され、軸方向に開放された部分を持つ第３のブラケットとを備え、
   前記ブラシホルダは、前記第２のブラケットに固定され、
   前記第３のブラケットには前記回転位置検出装置の固定部が保持され、
   前記ブラシホルダには前記スリップリングと前記ブラシの接触部を円周方向から取り囲むように保護壁が形成され、
   前記第３のブラケットの前記第２のブラケット側とは反対側の開口部は蓋部材によって蓋され、
   前記ブラシホルダに設けられた前記保護壁と前記第２のブラケットとの間及び前記ブラシホルダの前記保護壁と前記第３のブラケットとの間には、その間隙を塞ぐ部材が設けられていることを特徴とする車両用回転電機。
2. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記ブラシホルダには、前記界磁巻線に供給する界磁電流を制御する制御装置が一体化されていることを特徴とする車両用回転電機。
3. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記第２のブラケットには、前記固定子への電力供給或いは、前記固定子からの電力取り出しを行うための装置が配置されていることを特徴とする車両用回転電機。
4. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記第２及び第３のブラケットには、前記回転子の回転軸と前記回転位置検出装置の固定部との中心軸が前記第２及び第３のブラケットの嵌合により合致するように、位置決め嵌合部が設けられていることを特徴とする車両用回転電機。
5. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記第３のブラケットには、前記ブラシと前記スリップリングとの接触部及び回転位置検出装置が配置された空間とは別の空間と、外部とを連続させるための孔が設けられていることを特徴とする車両用回転電機。
6. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記保護壁は径方向に複数存在し、
   各々の保護壁には切り欠き又は穴が設けられていることを特徴とする車両用回転電機。
7. 請求項６記載の車両用回転電機において、
   前記切り欠き又は穴は互いに異なる位置に形成されていることを特徴とする車両用回転電機。
8. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記第３のブラケットには、前記スリップリングと前記ブラシとの接触部及び前記回転位置検出装置が配置される空間と外部とを接続するための孔が設けられていることを特徴とする車両用回転電機。
9. 請求項１記載の車両用回転電機において、
   前記保護壁の回転位置検出装置側には前記回転子の中心軸方向に向って延びる壁が形成されていることを特徴とする車両用回転電機。
   

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