JP2011205815A - Rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently execute cooling of slip rings and brushes without increasing the size of a configuration of a rotary electric machine.SOLUTION: Each air-blowing blade 100 is erected on each bus bar 99u, 99v, and 99w for electrically connecting each slip ring 97u, 97v, and 97w with each rotor winding 30. Cooling air is generated by air-blowing blades 100 during rotation of an input shaft 34. The cooling air is blown against the slip rings 97 and brushes 98 to cool the slip rings 97u, 97v, and 97w and the brushes 98u, 98v, and 98w.

Description

本発明は、回転電機に関し、特に、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly, to a rotating electrical machine in which a rotor conductor is disposed in a rotor and current flows through the rotor conductor via a slip ring and a brush.

この種の回転電機を備える動力伝達装置の関連技術が下記特許文献1に開示されている。特許文献1による動力伝達装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第1ロータと、第1ロータの巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第2ロータと、第2ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第1ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第1インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第1ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第2インバータと、を備える。特許文献1においては、第1ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第1ロータの巻線と第2ロータの磁石との電磁気結合によって第2ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、第2インバータを介してバッテリーと第1ロータの巻線との間で電力の授受が可能になるため、第2インバータにより第1ロータの巻線の電力を制御することで、駆動軸の回転速度を制御することができる。その場合において、第1ロータの回転速度が第2ロータの回転速度よりも高いときは、第1ロータの巻線の発電電力が第2インバータを介してバッテリー側へ供給され、第1ロータの回転速度が第2ロータの回転速度よりも低いときは、バッテリーの電力が第2インバータを介して第1ロータの巻線に供給される。さらに、ステータの巻線と第2ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリー側から第1インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第2ロータに動力を発生させて駆動軸を駆動することができるため、第1インバータによりステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動軸に伝達されるトルクを制御することができる。   The related art of a power transmission device provided with this type of rotating electrical machine is disclosed in Patent Document 1 below. The power transmission device according to Patent Document 1 includes a first rotor in which windings are disposed and mechanically coupled to an engine, and a magnet that is electromagnetically coupled to the windings of the first rotor and is mechanically disposed on a drive shaft. A second rotor coupled to the stator, a stator provided with a winding electromagnetically coupled to the magnet of the second rotor, a slip ring electrically connected to the winding of the first rotor, and a slip ring; A brush that is in electrical contact, a first inverter that is controlled so as to be able to transfer power between the battery and the stator winding, and a power between the battery and the first rotor via the slip ring and the brush. And a second inverter that is controlled so as to be able to transmit and receive. In Patent Document 1, the power from the engine transmitted to the first rotor is transmitted to the second rotor by electromagnetic coupling between the windings of the first rotor and the magnets of the second rotor. The shaft can be driven. Furthermore, since power can be transferred between the battery and the winding of the first rotor via the second inverter, by controlling the power of the winding of the first rotor by the second inverter, The rotation speed can be controlled. In this case, when the rotation speed of the first rotor is higher than the rotation speed of the second rotor, the generated power of the winding of the first rotor is supplied to the battery side via the second inverter, and the rotation of the first rotor When the speed is lower than the rotational speed of the second rotor, the battery power is supplied to the windings of the first rotor via the second inverter. Further, the electromagnetic coupling between the stator winding and the magnet of the second rotor causes the second rotor to generate power using the electric power supplied from the battery side to the stator winding via the first inverter. Therefore, the torque transmitted to the drive shaft can be controlled by controlling the power supply to the stator winding by the first inverter.

特開平9−56010号公報JP-A-9-56010 特開2009−177993号公報JP 2009-177993 A 特開2008−259346号公報JP 2008-259346 A 特開2009−73472号公報JP 2009-73472 A 特開2009−274536号公報JP 2009-274536 A

特許文献1において、第1ロータと第2ロータとの間に作用するトルクによりエンジンの動力を駆動軸へ伝達する際には、スリップリング及びブラシを介して第1ロータの巻線に交流電流が流れることで、スリップリングやブラシが発熱する。また、第1ロータの回転時にスリップリングがブラシに対して摺動することで生じる摩擦熱によっても、スリップリングやブラシが発熱する。そこで、スリップリングやブラシの過熱を防止するために、スリップリングやブラシの冷却・放熱を行うことが望ましい。ただし、スリップリングやブラシの冷却・放熱を行うための装置を別途設けると、回転電機の構成が大型化する。   In Patent Document 1, when the engine power is transmitted to the drive shaft by the torque acting between the first rotor and the second rotor, an alternating current is applied to the winding of the first rotor via the slip ring and the brush. The slip ring and brush generate heat by flowing. Also, the slip ring and the brush generate heat due to frictional heat generated when the slip ring slides on the brush when the first rotor rotates. Therefore, in order to prevent the slip ring and the brush from overheating, it is desirable to cool and dissipate the slip ring and the brush. However, if a device for cooling and radiating the slip ring and the brush is separately provided, the configuration of the rotating electrical machine becomes large.

特許文献2の交流発電機においては、ブラシホルダに外気を導入するための通気穴を設け、ブラシの摺動部を通気穴からの外気によって冷却するとともに、ブラシの磨耗粉を排除している。しかし、特許文献2においては、ブラシの冷却の際には、スリップリングが回転することで生じる風量に頼っており、効率的に冷却を行うためには冷却用の装置が別途必要となる。   In the AC generator of Patent Document 2, a ventilation hole for introducing outside air is provided in the brush holder, the sliding portion of the brush is cooled by outside air from the ventilation hole, and the abrasion powder of the brush is excluded. However, in patent document 2, when cooling a brush, it relies on the air volume which arises when a slip ring rotates, and in order to cool efficiently, the apparatus for cooling is needed separately.

また、特許文献3の交流発電機においては、回転軸における一対のスリップリングの間の位置に、軸方向に沿って延在する凸部を形成している。凸部の回転により、スリップリング下側の吸入側開口部から導入された冷却用の空気がスリップリング回転方向に沿って流れ、スリップリング下側の排出側開口部から排出される。しかし、特許文献3においては、軸径が小さく十分な風量が望めない上、導入された冷却用の空気が主にスリップリング下側を流れるため、スリップリングとブラシの摺動部に効率的に空気の流れが発生しにくい。   Moreover, in the alternating current generator of patent document 3, the convex part extended along an axial direction is formed in the position between a pair of slip rings in a rotating shaft. By the rotation of the convex portion, the cooling air introduced from the suction side opening below the slip ring flows along the slip ring rotation direction and is discharged from the discharge side opening below the slip ring. However, in Patent Document 3, since the shaft diameter is small and a sufficient air volume cannot be expected, the introduced cooling air mainly flows under the slip ring. Air flow is unlikely to occur.

本発明は、回転電機の構成の大型化を招くことなく、スリップリングやブラシの冷却を効率的に行うことを目的とする。   An object of the present invention is to efficiently cool a slip ring and a brush without causing an increase in the size of a rotating electrical machine.

本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。   The rotating electrical machine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.

本発明に係る回転電機は、回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、を備え、回転軸の回転時に冷却風をスリップリングとブラシの少なくとも一方へ送るための送風用羽根がブスバーに設けられていることを要旨とする。   A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor attached to a rotating shaft and provided with a rotor conductor, a slip ring attached to the rotating shaft and in electrical contact with a brush, a slip ring and a rotor conductor, And a bus ring for electrically connecting the bus bar, and a fan blade for supplying cooling air to at least one of the slip ring and the brush when the rotary shaft rotates. It is a summary.

本発明によれば、回転軸の回転時に送風用羽根で発生させた冷却風をスリップリングとブラシの少なくとも一方へ送ることで、スリップリングとブラシの少なくとも一方の冷却を行うことができる。その際には、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーを利用して送風用羽根を設置して冷却の役割を持たせているため、スリップリング周辺の空間が狭い場合であっても、送風用羽根を設置することが可能であり、回転電機の構成の大型化を招くこともない。さらに、送風用羽根をスリップリングとブラシの少なくとも一方に近接配置することが容易となり、スリップリングとブラシの少なくとも一方の冷却を効率的に行うことができる。   According to the present invention, it is possible to cool at least one of the slip ring and the brush by sending the cooling air generated by the blowing blade during rotation of the rotating shaft to at least one of the slip ring and the brush. In that case, if the space around the slip ring is narrow because the air blowing blade is installed by using the bus bar to electrically connect the slip ring and the rotor conductor Even so, it is possible to install a blowing blade, which does not lead to an increase in the size of the rotating electrical machine. Furthermore, it becomes easy to dispose the blowing blade close to at least one of the slip ring and the brush, and at least one of the slip ring and the brush can be efficiently cooled.

また、本発明に係る回転電機は、回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、を備え、ブスバーに冷却用フィンが設けられていることを要旨とする。   A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor attached to a rotating shaft and provided with a rotor conductor, a slip ring attached to the rotating shaft and in electrical contact with a brush, a slip ring and a rotor. And a slip ring module member having a bus bar for electrically connecting the conductor, and the cooling bar is provided on the bus bar.

本発明によれば、スリップリングに発生した熱がブスバーに設けられた冷却用フィンに伝わり、冷却用フィンから放熱されることで、スリップリングの冷却を行うことができる。その際には、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーを利用して冷却用フィンを設置して冷却の役割を持たせているため、スリップリング周辺の空間が狭い場合であっても、冷却用フィンを設置することが可能であり、回転電機の構成の大型化を招くこともない。さらに、冷却用フィンをスリップリングに近接配置することが容易となり、スリップリングの冷却を効率的に行うことができる。   According to the present invention, the heat generated in the slip ring is transmitted to the cooling fin provided in the bus bar and is radiated from the cooling fin, whereby the slip ring can be cooled. In that case, if the space around the slip ring is narrow because the cooling fins are installed by using the bus bar to electrically connect the slip ring and the rotor conductor Even so, it is possible to install cooling fins, which does not lead to an increase in the size of the rotating electrical machine. Furthermore, it becomes easy to dispose the cooling fin close to the slip ring, and the slip ring can be cooled efficiently.

本発明の一態様では、冷却用フィンは、スリップリング周方向に対して回転軸方向に傾斜してブスバーに設けられていることが好適である。   In one aspect of the present invention, the cooling fin is preferably provided on the bus bar so as to be inclined in the rotation axis direction with respect to the slip ring circumferential direction.

本発明の一態様では、スリップリングモジュール部材においては、回転軸に取り付けられた絶縁部材の外周にスリップリングが取り付けられ、ブスバーが絶縁部材の内部を通って絶縁部材の外部に露出しており、絶縁部材に、スリップリング及びブスバーに面する通風路が形成されていることが好適である。   In one aspect of the present invention, in the slip ring module member, the slip ring is attached to the outer periphery of the insulating member attached to the rotating shaft, and the bus bar is exposed to the outside of the insulating member through the inside of the insulating member, It is preferable that a ventilation path facing the slip ring and the bus bar is formed in the insulating member.

本発明の一態様では、冷却用フィンは、スリップリング周方向に沿ってブスバーに設けられていることが好適である。   In one aspect of the present invention, the cooling fin is preferably provided on the bus bar along the circumferential direction of the slip ring.

本発明の一態様では、ブスバーがスリップリング周方向に沿って湾曲していることが好適である。   In one embodiment of the present invention, the bus bar is preferably curved along the circumferential direction of the slip ring.

また、本発明に係る回転電機は、回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、を備え、ブスバーがスリップリング周方向に沿って湾曲していることを要旨とする。   A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor attached to a rotating shaft and provided with a rotor conductor, a slip ring attached to the rotating shaft and in electrical contact with a brush, a slip ring and a rotor. A slip ring module member having a bus bar for electrically connecting the conductor, and the bus bar is curved along the circumferential direction of the slip ring.

本発明によれば、ブスバーがスリップリング周方向に沿って湾曲していることで、スリップリングモジュールを大型化させることなく、ブスバーの表面積及び熱容量を効率的に増加させることができ、放熱性を向上させることができる。したがって、回転電機の構成の大型化を招くことなく、スリップリングの冷却を効率的に行うことができる。   According to the present invention, since the bus bar is curved along the circumferential direction of the slip ring, the surface area and the heat capacity of the bus bar can be increased efficiently without increasing the size of the slip ring module, and the heat dissipation is improved. Can be improved. Therefore, the slip ring can be efficiently cooled without increasing the size of the rotating electrical machine.

本発明の一態様では、スリップリングモジュール部材においては、複数のブスバーの各々が複数のスリップリングの各々とそれぞれ電気的に接続され、複数のブスバーが、スリップリング周方向に沿って互いに電気的に絶縁される微小間隔をおいて配置されていることが好適である。   In one aspect of the present invention, in the slip ring module member, each of the plurality of bus bars is electrically connected to each of the plurality of slip rings, and the plurality of bus bars are electrically connected to each other along the slip ring circumferential direction. It is preferable that they are arranged at a minute interval to be insulated.

本発明の一態様では、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、前記回転子導体が配設された回転子である第1回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第1回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第2回転子と、をさらに備えることが好適である。   In one aspect of the present invention, a stator provided with a stator conductor capable of generating a rotating magnetic field when an alternating current flows, and a first rotor that is a rotor provided with the rotor conductor are provided. Relative rotation is possible, torque acts between the first rotor and the rotating magnetic field generated by the stator conductor in response to the rotating magnetic field generated by the alternating current flowing through the rotor conductor. It is preferable to further include a second rotor in which torque acts between the stator and the stator.

以上説明したように、本発明によれば、回転電機の構成の大型化を招くことなく、スリップリングやブラシの冷却を効率的に行うことができる。   As described above, according to the present invention, the slip ring and the brush can be efficiently cooled without increasing the size of the rotating electric machine.

本発明の実施形態に係る回転電機を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a hybrid drive device provided with the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an input side rotor 28, an output side rotor 18, and a stator 16. 本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the other schematic structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1〜3は、本発明の実施形態に係る回転電機10を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図1は全体構成の概略を示し、図2,3は回転電機10の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力(機械的動力)を発生可能な原動機として設けられたエンジン(内燃機関)36と、エンジン36と駆動軸37(車輪38)との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機(機械式変速機)44と、エンジン36と変速機44との間に設けられた回転電機10と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。   1-3 is a figure which shows the outline of a structure of a hybrid drive device provided with the rotary electric machine 10 which concerns on embodiment of this invention, FIG. 1 shows the outline of the whole structure, FIG. The outline of a structure is shown. The hybrid drive device according to the present embodiment is provided between an engine (internal combustion engine) 36 provided as a prime mover capable of generating power (mechanical power), and between the engine 36 and a drive shaft 37 (wheels 38). A transmission (mechanical transmission) 44 capable of changing the transmission gear ratio, and a rotating electrical machine 10 provided between the engine 36 and the transmission 44 are provided. In addition, about the hybrid drive device which concerns on this embodiment, it can be used as a power output device for driving a vehicle, for example.

回転電機10は、ケースハウジングに固定されたステータ16と、ステータ16に対し相対回転可能な第1ロータ28と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ16及び第1ロータ28と所定の空隙を空けて対向し、ステータ16及び第1ロータ28に対し相対回転可能な第2ロータ18と、スリップリングモジュール95及びブラシモジュール96と、を有する。ステータ16は、第1ロータ28より径方向外側の位置に第1ロータ28と間隔を空けて配置されており、第2ロータ18は、径方向においてステータ16と第1ロータ28との間の位置に配置されている。つまり、第1ロータ28は第2ロータ18より径方向内側の位置で第2ロータ18と対向配置されており、ステータ16は第2ロータ18より径方向外側の位置で第2ロータ18と対向配置されている。第1ロータ28は回転電機10の入力軸34(第1回転軸)に取り付けられ、入力軸34はエンジン36と機械的に連結されていることで、入力軸34(第1ロータ28)にはエンジン36からの動力が伝達される。一方、第2ロータ18は回転電機10の出力軸24(第2回転軸)に取り付けられ、出力軸24は変速機44を介して駆動軸37と機械的に連結されていることで、駆動軸37(車輪38)には出力軸24(第2ロータ18)からの動力が変速機44で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第1ロータ28を入力側ロータとし、第2ロータ18を出力側ロータとする。   The rotating electrical machine 10 includes a stator 16 fixed to the case housing, a first rotor 28 that can rotate relative to the stator 16, and a predetermined gap between the stator 16 and the first rotor 28 in a radial direction orthogonal to the rotor rotation axis. The second rotor 18 that faces the stator 16 and the first rotor 28 and is opposed to the first rotor 28, the slip ring module 95, and the brush module 96 are provided. The stator 16 is disposed at a position radially outward from the first rotor 28 and spaced from the first rotor 28, and the second rotor 18 is positioned between the stator 16 and the first rotor 28 in the radial direction. Is arranged. That is, the first rotor 28 is disposed opposite to the second rotor 18 at a position radially inward of the second rotor 18, and the stator 16 is disposed opposite to the second rotor 18 at a position radially outward from the second rotor 18. Has been. The first rotor 28 is attached to the input shaft 34 (first rotation shaft) of the rotating electrical machine 10, and the input shaft 34 is mechanically connected to the engine 36, so that the input shaft 34 (first rotor 28) Power from the engine 36 is transmitted. On the other hand, the second rotor 18 is attached to the output shaft 24 (second rotational shaft) of the rotating electrical machine 10, and the output shaft 24 is mechanically connected to the drive shaft 37 via the transmission 44, so that the drive shaft Power from the output shaft 24 (second rotor 18) is transmitted to the wheel 37 (wheel 38) after being shifted by the transmission 44. In the following description, the first rotor 28 is an input side rotor, and the second rotor 18 is an output side rotor.

入力側ロータ28は、ロータコア(第1回転子鉄心)52と、ロータコア52にその周方向に沿って配設された複数相(例えば3相)のロータ巻線30と、を含む。複数相のロータ巻線30に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ロータ巻線30は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。   The input-side rotor 28 includes a rotor core (first rotor core) 52 and a plurality of (for example, three-phase) rotor windings 30 disposed on the rotor core 52 along the circumferential direction thereof. When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of rotor windings 30, the rotor windings 30 can generate a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the rotor.

ステータ16は、ステータコア(固定子鉄心)51と、ステータコア51にその周方向に沿って配設された複数相(例えば3相)のステータ巻線20と、を含む。複数相のステータ巻線20に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ステータ巻線20は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。   The stator 16 includes a stator core (stator core) 51 and a plurality of (for example, three-phase) stator windings 20 disposed on the stator core 51 along the circumferential direction thereof. When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of stator windings 20, the stator windings 20 can generate a rotating magnetic field that rotates in the stator circumferential direction.

出力側ロータ18は、ロータコア(第2回転子鉄心)53と、ロータコア53にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石32,33と、を含む。永久磁石32は、ロータコア53の外周部にステータ16(ステータコア51)と対向して配設されており、永久磁石33は、ロータコア53の内周部に入力側ロータ28(ロータコア52)と対向して配設されている。ここでは、永久磁石32,33を一体化することも可能である。   The output-side rotor 18 includes a rotor core (second rotor core) 53 and permanent magnets 32 and 33 that are disposed on the rotor core 53 along the circumferential direction thereof and generate a field magnetic flux. The permanent magnet 32 is disposed on the outer peripheral portion of the rotor core 53 so as to face the stator 16 (stator core 51), and the permanent magnet 33 is opposed to the input-side rotor 28 (rotor core 52) on the inner peripheral portion of the rotor core 53. Arranged. Here, the permanent magnets 32 and 33 can also be integrated.

入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16のより詳細な構成例を図4に示す。図4に示す例では、入力側ロータ28、出力側ロータ18、及びステータ16が同心円状に配置されている。ステータ16のステータコア51には、径方向内側へ(出力側ロータ18へ向けて)突出した複数のティース51aがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線20がこれらのティース51aに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ28のロータコア52には、径方向外側へ(出力側ロータ18へ向けて)突出した複数のティース52aがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線30がこれらのティース52aに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ16のティース51aと出力側ロータ18の永久磁石32とが出力側ロータ18の回転中心軸(入力側ロータ28の回転中心軸と一致する)に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ28のティース52aと出力側ロータ18の永久磁石33とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線20の巻回軸及びロータ巻線30の巻回軸は、この径方向(入力側ロータ28と出力側ロータ18が対向する方向)に一致している。永久磁石32,33はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石32はロータコア53内にV字状に埋設されている。ただし、永久磁石32,33については、出力側ロータ18の表面(外周面または内周面)に露出していてもよいし、出力側ロータ18内(ロータコア53内)に埋設されていてもよい。   A more detailed configuration example of the input side rotor 28, the output side rotor 18, and the stator 16 is shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, the input side rotor 28, the output side rotor 18, and the stator 16 are arranged concentrically. In the stator core 51 of the stator 16, a plurality of teeth 51 a protruding radially inward (toward the output-side rotor 18) are arranged at intervals along the circumferential direction of the stator. The magnetic pole is configured by being wound around the teeth 51a. A plurality of teeth 52a protruding radially outward (toward the output-side rotor 18) are arranged on the rotor core 52 of the input-side rotor 28 at intervals along the circumferential direction of the rotor. Is wound around these teeth 52a, thereby forming a magnetic pole. The teeth 51a of the stator 16 and the permanent magnets 32 of the output-side rotor 18 are opposed to each other in the radial direction perpendicular to the rotation center axis of the output-side rotor 18 (which coincides with the rotation center axis of the input-side rotor 28). The teeth 52a of the side rotor 28 and the permanent magnets 33 of the output side rotor 18 are arranged to face each other in the radial direction. The winding axis of the stator winding 20 and the winding axis of the rotor winding 30 coincide with this radial direction (the direction in which the input side rotor 28 and the output side rotor 18 face each other). The permanent magnets 32 and 33 are arranged at intervals in the circumferential direction of the rotor, and the permanent magnet 32 is embedded in the rotor core 53 in a V shape. However, the permanent magnets 32 and 33 may be exposed on the surface (outer peripheral surface or inner peripheral surface) of the output-side rotor 18 or may be embedded in the output-side rotor 18 (in the rotor core 53). .

クラッチ48は、エンジン36と変速機44との間に、回転電機10(入力側ロータ28及び出力側ロータ18)に対し並列に設けられている。クラッチ48の係合/解放により、入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合/その解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ48を係合させて、入力側ロータ28と出力側ロータ18とを機械的に係合させることで、入力側ロータ28と出力側ロータ18とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ48を解放して、入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合を解除することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ48は、例えば油圧や電磁力を利用して係合/解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ48に供給する油圧力や電磁力を調整することで締結力を調整することもできる。   The clutch 48 is provided in parallel with the rotating electrical machine 10 (the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18) between the engine 36 and the transmission 44. By engaging / disengaging the clutch 48, mechanical engagement / disengagement between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 can be selectively performed. By engaging the clutch 48 and mechanically engaging the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 are integrally rotated at the same rotational speed. On the other hand, by releasing the clutch 48 and releasing the mechanical engagement between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, a difference in rotational speed between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 is allowed. The clutch 48 here can be switched between engagement and disengagement using, for example, hydraulic pressure or electromagnetic force, and further adjusts the fastening force by adjusting the hydraulic pressure or electromagnetic force supplied to the clutch 48. You can also.

スリップリングモジュール95は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ28と間隔をおいて入力軸34に取り付けられ、入力側ロータ28と機械的に連結されている。スリップリングモジュール95は、ロータ巻線30の各相と電気的に接続されたスリップリング97を有する。回転が固定されたブラシモジュール96は、スリップリング97に押し付けられて電気的に接触するブラシ98を有する。スリップリングモジュール95は、スリップリング97がブラシ98に対し摺動しながら(ブラシ98との電気的接触を維持しながら)、入力側ロータ28とともに回転する。   The slip ring module 95 is attached to the input shaft 34 at a distance from the input side rotor 28 in the rotor rotation axis direction, and is mechanically coupled to the input side rotor 28. The slip ring module 95 has a slip ring 97 electrically connected to each phase of the rotor winding 30. The rotation-fixed brush module 96 has a brush 98 that is pressed against the slip ring 97 to make electrical contact. The slip ring module 95 rotates with the input side rotor 28 while the slip ring 97 slides on the brush 98 (while maintaining electrical contact with the brush 98).

直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置42は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ40は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード(整流素子)とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置42からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ステータ巻線20の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ40は、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置42に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ40は、蓄電装置42とステータ巻線20との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。   The chargeable / dischargeable power storage device 42 provided as a direct current power source can be constituted by a secondary battery, for example, and stores electrical energy. The inverter 40 can be realized by a known configuration including a switching element and a diode (rectifier element) connected in reverse parallel to the switching element. The inverter 40 converts the DC power from the power storage device 42 to AC ( For example, it can be converted into a three-phase alternating current) and supplied to each phase of the stator winding 20. Furthermore, the inverter 40 can also convert power in a direction in which alternating current flowing in each phase of the stator winding 20 is converted into direct current and electric energy is collected in the power storage device 42. Thus, the inverter 40 can perform bidirectional power conversion between the power storage device 42 and the stator winding 20.

整流器93は、ブラシ98と電気的に接続されており、スリップリング97及びブラシ98により取り出されたロータ巻線30からの交流電力をダイオード(整流素子)により整流して直流に変換する。昇圧コンバータ(DC−DCコンバータ)94は、スイッチング素子及びダイオード(整流素子)を備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により整流器93で整流された直流電力を昇圧(電圧変換)して出力する。昇圧コンバータ94で昇圧(電圧変換)された直流電力は、インバータ40で交流に変換されてからステータ巻線20の各相へ供給可能である。つまり、インバータ40は、昇圧コンバータ94で昇圧された直流電力と蓄電装置42からの直流電力とのいずれか(少なくとも一方)を交流に変換してステータ巻線20の各相へ供給することが可能である。そのため、ロータ巻線30とステータ巻線20との間で電力変換を行うことが可能である。また、昇圧コンバータ94で昇圧された直流電力を蓄電装置42に回収することも可能である。ここでの整流器93は、スリップリング97側から昇圧コンバータ94側への一方向のみの電力変換を行い、昇圧コンバータ94は、整流器93側から蓄電装置42側(あるいはインバータ40側)への一方向のみの電力変換を行う。そのため、整流器93及び昇圧コンバータ94は、ロータ巻線30側から蓄電装置42側(あるいはインバータ40側)への一方向のみの電力変換を行う。なお、昇圧コンバータ94の代わりに、DC−DCコンバータとして降圧コンバータや昇降圧コンバータを設けることも可能である。   The rectifier 93 is electrically connected to the brush 98, and rectifies the AC power from the rotor winding 30 taken out by the slip ring 97 and the brush 98 with a diode (rectifier element) and converts it into DC. The step-up converter (DC-DC converter) 94 can be realized by a known configuration including a switching element and a diode (rectifier element), and boosts (voltage conversion) DC power rectified by the rectifier 93 by the switching operation of the switching element. And output. The DC power boosted (voltage converted) by the boost converter 94 can be supplied to each phase of the stator winding 20 after being converted to AC by the inverter 40. That is, inverter 40 can convert either (at least one) of the DC power boosted by boost converter 94 and the DC power from power storage device 42 to AC and supply it to each phase of stator winding 20. It is. Therefore, power conversion can be performed between the rotor winding 30 and the stator winding 20. Further, the DC power boosted by the boost converter 94 can be recovered by the power storage device 42. Here, the rectifier 93 performs power conversion only in one direction from the slip ring 97 side to the boost converter 94 side, and the boost converter 94 is unidirectional from the rectifier 93 side to the power storage device 42 side (or the inverter 40 side). Only perform power conversion. Therefore, rectifier 93 and boost converter 94 perform power conversion in only one direction from rotor winding 30 side to power storage device 42 side (or inverter 40 side). Instead of the step-up converter 94, a step-down converter or a step-up / step-down converter can be provided as a DC-DC converter.

インバータ41は、ブラシ98と電気的に接続されており、整流器93及び昇圧コンバータ94に対し並列に設けられている。インバータ41は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード(整流素子)とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置42からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ブラシ98及びスリップリング97を介してロータ巻線30の各相に供給することが可能である。   The inverter 41 is electrically connected to the brush 98 and is provided in parallel with the rectifier 93 and the boost converter 94. The inverter 41 can be realized by a known configuration including a switching element and a diode (rectifier element) connected in reverse parallel to the switching element. The inverter 41 converts DC power from the power storage device 42 to AC ( For example, it can be converted into a three-phase alternating current) and supplied to each phase of the rotor winding 30 via the brush 98 and the slip ring 97.

電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット50は、昇圧コンバータ94のスイッチング素子をスイッチング動作するときのデューティ比を制御することで、昇圧コンバータ94での昇圧比(電圧変換比)を制御して、ロータ巻線30の各相に流れる交流電流を制御する。また、電子制御ユニット50は、インバータ41のスイッチング素子のスイッチング動作を制御することによっても、ロータ巻線30の各相に流れる交流電流を制御することが可能である。そして、電子制御ユニット50は、クラッチ48の係合/解放を切り替えることで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との機械的係合/その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット50は、エンジン36の運転状態の制御、及び変速機44の変速比の制御も行う。   The electronic control unit 50 controls the alternating current flowing through each phase of the stator winding 20 by controlling the switching operation of the switching element of the inverter 40. The electronic control unit 50 controls the boost ratio (voltage conversion ratio) in the boost converter 94 by controlling the duty ratio when the switching element of the boost converter 94 is switched. The alternating current flowing in each phase is controlled. The electronic control unit 50 can also control the alternating current flowing in each phase of the rotor winding 30 by controlling the switching operation of the switching element of the inverter 41. The electronic control unit 50 also performs control for switching mechanical engagement / release of the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by switching engagement / release of the clutch 48. Furthermore, the electronic control unit 50 also controls the operating state of the engine 36 and the speed ratio of the transmission 44.

インバータ40のスイッチング動作により複数相のステータ巻線20に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ステータ巻線20は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線20で発生した回転磁界と永久磁石32で発生した界磁束との電磁気相互作用(吸引及び反発作用)により、出力側ロータ18にトルク(磁石トルク)を作用させることができ、出力側ロータ18を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置42からステータ巻線20に供給された電力を出力側ロータ18の動力(機械的動力)に変換することができ、ステータ16及び出力側ロータ18を同期電動機(PMモータ部)として機能させることができる。さらに、インバータ40は、ステータ巻線20の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置42に回収する方向の変換も可能である。その場合は、出力側ロータ18の動力がステータ巻線20の電力に変換されて蓄電装置42に回収される。このように、ステータ16のステータ巻線20と出力側ロータ18の永久磁石32とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線20で発生する回転磁界を出力側ロータ18に作用させて、ステータ16と出力側ロータ18との間にトルク(磁石トルク)を作用させることができる。さらに、例えば図4に示すように、永久磁石32間に突極部として磁性体(強磁性体)がステータ16(ティース51a)と対向して配置されている例や、永久磁石32が出力側ロータ18内(ロータコア53内)に埋設されている例では、ステータ16の発生する回転磁界が出力側ロータ18に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ16と出力側ロータ18との間に作用する。電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作により例えばステータ巻線20に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ16と出力側ロータ18との間に作用するトルクを制御することができる。   When a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of stator windings 20 by the switching operation of the inverter 40, the stator windings 20 generate a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the stator. The torque (magnet torque) can be applied to the output-side rotor 18 by electromagnetic interaction (attraction and repulsion) between the rotating magnetic field generated in the stator winding 20 and the field magnetic flux generated in the permanent magnet 32. The output side rotor 18 can be rotationally driven. That is, the electric power supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20 can be converted into the power (mechanical power) of the output-side rotor 18, and the stator 16 and the output-side rotor 18 are used as a synchronous motor (PM motor unit). Can function. Further, the inverter 40 can also convert the alternating current flowing in each phase of the stator winding 20 into a direct current and recover the electric energy in the power storage device 42. In that case, the motive power of the output-side rotor 18 is converted into the electric power of the stator winding 20 and recovered by the power storage device 42. As described above, the stator winding 20 of the stator 16 and the permanent magnet 32 of the output side rotor 18 are electromagnetically coupled, so that the rotating magnetic field generated in the stator winding 20 is applied to the output side rotor 18. A torque (magnet torque) can be applied between the stator 16 and the output-side rotor 18. Further, for example, as shown in FIG. 4, an example in which a magnetic material (ferromagnetic material) is disposed between the permanent magnets 32 as salient pole portions facing the stator 16 (tooth 51a), or the permanent magnet 32 is on the output side. In the example embedded in the rotor 18 (in the rotor core 53), the reluctance torque in addition to the magnet torque is also applied to the stator 16 and the output side rotor in response to the rotating magnetic field generated by the stator 16 acting on the output side rotor 18. 18 to act. The electronic control unit 50 controls the torque acting between the stator 16 and the output-side rotor 18 by controlling the amplitude and phase angle of the alternating current flowing through the stator winding 20 by the switching operation of the inverter 40, for example. Can do.

また、入力側ロータ28が出力側ロータ18に対し相対回転して入力側ロータ28(ロータ巻線30)と出力側ロータ18(永久磁石33)との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線30に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線30に誘導電流(交流電流)が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線30の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石33の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ18にトルクを作用させることができ、出力側ロータ18を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ28のロータ巻線30と出力側ロータ18の永久磁石33とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線30で発生する回転磁界が出力側ロータ18に作用するのに応じて、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルク(磁石トルク)が作用する。そのため、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間で動力(機械的動力)を伝達することができ、入力側ロータ28及び出力側ロータ18を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。   Further, as the input side rotor 28 rotates relative to the output side rotor 18, a rotation difference is generated between the input side rotor 28 (rotor winding 30) and the output side rotor 18 (permanent magnet 33). An induced electromotive force is generated in the winding 30, and an induced current (alternating current) flows in the rotor winding 30 due to the induced electromotive force, thereby generating a rotating magnetic field. The torque can be applied to the output-side rotor 18 by the electromagnetic interaction between the rotating magnetic field generated by the induced current of the rotor winding 30 and the field flux of the permanent magnet 33, and the output-side rotor 18 is driven to rotate. Can do. As described above, the rotor winding 30 of the input-side rotor 28 and the permanent magnet 33 of the output-side rotor 18 are electromagnetically coupled, so that the rotating magnetic field generated in the rotor winding 30 acts on the output-side rotor 18. As a result, torque (magnet torque) acts between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18. Therefore, power (mechanical power) can be transmitted between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18, and the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 can function as an induction electromagnetic coupling unit.

ロータ巻線30の誘導電流により入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルク(以下、電磁カップリングトルクとする)を発生させる際には、電子制御ユニット50は、昇圧コンバータ94の出力電圧が蓄電装置42の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ94での昇圧比を制御する。これによって、昇圧コンバータ94から蓄電装置42とインバータ40間の配線へ電流が流れ、ロータ巻線30に誘導電流が流れるため、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に電磁カップリングトルクが作用する。その際には、電子制御ユニット50は、昇圧コンバータ94での昇圧比の制御によりロータ巻線30に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる(特許文献4,5も参照されたい)。一方、電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作を行わない状態で昇圧コンバータ94の出力電圧が蓄電装置42の電圧よりも低くなるように昇圧コンバータ94での昇圧比を制御することで、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に回転差が生じてもロータ巻線30に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に電磁カップリングトルクは作用しなくなる。また、昇圧コンバータ94内のスイッチング素子をオフ状態に維持して昇圧コンバータ94による昇圧(電圧変換)を停止させることによっても、ロータ巻線30に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に電磁カップリングトルクは作用しなくなる。   When generating torque (hereinafter referred to as electromagnetic coupling torque) between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 by the induced current of the rotor winding 30, the electronic control unit 50 outputs the output of the boost converter 94. The boost ratio in boost converter 94 is controlled so that the voltage is higher than the voltage of power storage device 42. As a result, a current flows from the boost converter 94 to the wiring between the power storage device 42 and the inverter 40, and an induced current flows through the rotor winding 30. Works. In that case, the electronic control unit 50 acts between the input-side rotor 28 and the output-side rotor 18 by controlling the alternating current flowing through the rotor winding 30 by controlling the boost ratio in the boost converter 94. The electromagnetic coupling torque can be controlled (see also Patent Documents 4 and 5). On the other hand, the electronic control unit 50 controls the boost ratio in the boost converter 94 so that the output voltage of the boost converter 94 is lower than the voltage of the power storage device 42 in a state where the switching operation of the inverter 40 is not performed. Even if a rotational difference occurs between the side rotor 28 and the output side rotor 18, no induced current flows through the rotor winding 30, and no electromagnetic coupling torque acts between the input side rotor 28 and the output side rotor 18. . Also, by stopping the boosting (voltage conversion) by the boost converter 94 while maintaining the switching element in the boost converter 94 in the off state, the induced current does not flow through the rotor winding 30, and the input side rotor 28 and the output side The electromagnetic coupling torque does not act between the rotor 18 and the rotor 18.

また、インバータ41のスイッチング動作により複数相のロータ巻線30に複数相(例えば3相)の交流電流が流れることで、ロータ巻線30は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ロータ巻線30で発生した回転磁界と永久磁石33で発生した界磁束との電磁気相互作用(吸引及び反発作用)により、入力側ロータ28にトルク(磁石トルク)を作用させることができ、入力側ロータ28を回転駆動することができる。一方、インバータ41のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線30に交流電流が流れなくなり、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルクは作用しなくなる。このように、整流器93と昇圧コンバータ94とインバータ41とを含んで、スリップリング97及びブラシ98を介してロータ巻線30に交流電流が流れるのを許容または阻止するための駆動回路を構成することができる。   In addition, when a plurality of phases (for example, three phases) of alternating current flows through the plurality of phases of the rotor winding 30 by the switching operation of the inverter 41, the rotor winding 30 generates a rotating magnetic field that rotates in the circumferential direction of the rotor. The torque (magnet torque) can be applied to the input-side rotor 28 by electromagnetic interaction (attraction and repulsion) between the rotating magnetic field generated in the rotor winding 30 and the field magnetic flux generated in the permanent magnet 33. The input side rotor 28 can be rotationally driven. On the other hand, by maintaining the switching element of the inverter 41 in the OFF state and stopping the switching operation, no AC current flows through the rotor winding 30, and torque acts between the input side rotor 28 and the output side rotor 18. Disappear. In this manner, a drive circuit including the rectifier 93, the step-up converter 94, and the inverter 41 is configured to allow or prevent an alternating current from flowing through the rotor winding 30 via the slip ring 97 and the brush 98. Can do.

次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。   Next, the operation of the hybrid drive device according to this embodiment will be described.

エンジン36が動力を発生している場合は、エンジン36の動力が入力側ロータ28に伝達され、入力側ロータ28がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ48が解放されている状態で、入力側ロータ28の回転速度が出力側ロータ18の回転速度より高くなると、ロータ巻線30に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット50は、昇圧コンバータ94の出力電圧が蓄電装置42の電圧よりも高くなるように昇圧コンバータ94での昇圧比を制御することで、スリップリング97及びブラシ98を介してロータ巻線30に誘導電流(交流電流)が流れ、この誘導電流と永久磁石33の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ28から出力側ロータ18にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ18がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ28に伝達されたエンジン36からの動力は、入力側ロータ28のロータ巻線30と出力側ロータ18の永久磁石33との電磁気結合によって、出力側ロータ18へ伝達される。出力側ロータ18に伝達された動力は、変速機44で変速されてから駆動軸37(車輪38)へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン36の動力を用いて車輪38を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ28と出力側ロータ18との回転差を許容することができるため、車輪38の回転が停止してもエンジン36がストールすることはない。そのため、回転電機10を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。   When the engine 36 is generating power, the power of the engine 36 is transmitted to the input side rotor 28, and the input side rotor 28 is rotationally driven in the engine rotation direction. When the rotational speed of the input side rotor 28 becomes higher than the rotational speed of the output side rotor 18 in a state where the clutch 48 is released, an induced electromotive force is generated in the rotor winding 30. The electronic control unit 50 controls the boost ratio in the boost converter 94 so that the output voltage of the boost converter 94 is higher than the voltage of the power storage device 42, so that the rotor winding 30 is connected via the slip ring 97 and the brush 98. Induced current (alternating current) flows, and electromagnetic coupling torque in the rotational direction of the engine acts on the output side rotor 18 from the input side rotor 28 by the electromagnetic interaction between the induced current and the field flux of the permanent magnet 33. The rotor 18 is rotationally driven in the engine rotation direction. Thus, the power from the engine 36 transmitted to the input side rotor 28 is transmitted to the output side rotor 18 by electromagnetic coupling between the rotor winding 30 of the input side rotor 28 and the permanent magnet 33 of the output side rotor 18. The The power transmitted to the output side rotor 18 is transmitted to the drive shaft 37 (wheels 38) after being shifted by the transmission 44, and used for forward driving of the load such as forward drive of the vehicle. Therefore, the wheel 38 can be rotationally driven in the forward direction using the power of the engine 36, and the vehicle can be driven in the forward direction. Further, since the rotation difference between the input side rotor 28 and the output side rotor 18 can be allowed, the engine 36 does not stall even if the rotation of the wheels 38 is stopped. Therefore, the rotating electrical machine 10 can function as a starting device, and there is no need to separately provide a starting device such as a friction clutch or a torque converter.

さらに、ロータ巻線30に発生した交流電力は、スリップリング97及びブラシ98を介して取り出される。取り出された交流電力は整流器93で直流に整流され、整流された直流電力は昇圧コンバータ94で昇圧される。そして、昇圧コンバータ94からの直流電力がインバータ40で交流に変換されてからステータ巻線20に供給されることで、ステータ16に回転磁界が形成される。このステータ16の回転磁界と出力側ロータ18の永久磁石32の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ18にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ18のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、昇圧コンバータ94からの直流電力を蓄電装置42に回収することも可能である。なお、昇圧コンバータ94のスイッチング動作を行うときは、インバータ41のスイッチング動作を行わない。   Further, AC power generated in the rotor winding 30 is taken out via the slip ring 97 and the brush 98. The extracted AC power is rectified to DC by a rectifier 93, and the rectified DC power is boosted by a boost converter 94. Then, the DC power from the boost converter 94 is converted into AC by the inverter 40 and then supplied to the stator winding 20, whereby a rotating magnetic field is formed in the stator 16. The torque in the engine rotation direction can be applied to the output side rotor 18 also by the electromagnetic interaction between the rotating magnetic field of the stator 16 and the field flux of the permanent magnet 32 of the output side rotor 18. As a result, a torque amplification function for amplifying the torque of the output side rotor 18 in the engine rotation direction can be realized. It is also possible to collect DC power from boost converter 94 in power storage device 42. Note that when the switching operation of the boost converter 94 is performed, the switching operation of the inverter 41 is not performed.

さらに、蓄電装置42からステータ巻線20へ電力供給するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、エンジン36の動力を用いて車輪38を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線20への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ18の動力により車輪38の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット50は、ステータ巻線20から蓄電装置42へ電力回収するようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線20と永久磁石32との電磁気結合によってステータ巻線20の電力に変換して蓄電装置42に回収することができる。   Further, by controlling the switching operation of the inverter 40 so that electric power is supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20, the wheel 38 is rotated in the normal rotation direction using the power of the engine 36, and the stator winding 20. The rotational drive of the wheel 38 in the forward rotation direction can be assisted by the power of the output-side rotor 18 generated using the power supplied to the wheel. Further, at the time of load deceleration operation, the electronic control unit 50 controls the switching operation of the inverter 40 so that power is recovered from the stator winding 20 to the power storage device 42, so that the load power is transmitted to the stator winding 20 and the permanent magnet. The electric power of the stator winding 20 can be converted by the electromagnetic coupling with 32 and recovered in the power storage device 42.

また、クラッチ48を係合して入力側ロータ28と出力側ロータ18とを機械的に連結することで、ロータ巻線30に交流電流が流れず入力側ロータ28と出力側ロータ18との間にトルクが作用しなくても、エンジン36からの動力をクラッチ48を介して車輪38へ伝達することができ、エンジン36の動力を用いて車輪38を車両を前進方向に駆動することができる。   Further, by engaging the clutch 48 and mechanically connecting the input side rotor 28 and the output side rotor 18, an alternating current does not flow through the rotor winding 30, and the input side rotor 28 and the output side rotor 18 are not connected. Even if no torque acts on the vehicle, the power from the engine 36 can be transmitted to the wheel 38 via the clutch 48, and the vehicle can be driven in the forward direction using the power of the engine 36.

また、エンジン36の動力を用いずに回転電機10の動力を用いて負荷を駆動する(車輪38を回転駆動する)EV(Electric Vehicle)走行を行う場合は、電子制御ユニット50は、インバータ40のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット50は、蓄電装置42からの直流電力を交流に変換してステータ巻線20へ供給するように、インバータ40のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20への供給電力をステータ巻線20と永久磁石32との電磁気結合によって出力側ロータ18の動力に変換し、駆動軸37(車輪38)を回転駆動する。このように、エンジン36が動力を発生していなくても、ステータ巻線20への電力供給により車輪38を回転駆動することができる。なお、EV走行を行う場合は、クラッチ48を解放状態に制御する。   In addition, when EV (Electric Vehicle) traveling is performed by driving the load using the power of the rotating electrical machine 10 without using the power of the engine 36 (rotating the wheel 38), the electronic control unit 50 By controlling the switching operation, drive control of the load is performed. For example, the electronic control unit 50 controls the switching operation of the inverter 40 so that the DC power from the power storage device 42 is converted into AC and supplied to the stator winding 20, thereby supplying power to the stator winding 20. Is converted into power of the output-side rotor 18 by electromagnetic coupling between the stator winding 20 and the permanent magnet 32, and the drive shaft 37 (wheel 38) is rotationally driven. Thus, even if the engine 36 is not generating power, the wheels 38 can be rotationally driven by supplying power to the stator winding 20. In addition, when performing EV traveling, the clutch 48 is controlled to a released state.

また、エンジン36を始動する場合は、電子制御ユニット50は、蓄電装置42からの直流電力をインバータ41で交流に変換してスリップリング97及びブラシ98を介してロータ巻線30へ供給するように、インバータ41のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線30への供給電力を用いてエンジン36のクランキングを行うことができる。このように、ロータ巻線30には、エンジン36を始動するための交流電力が供給される。エンジン36のクランキングの際には、入力側ロータ28の回転磁界と出力側ロータ18の永久磁石33の界磁束との電磁気相互作用によりエンジン36に繋がる入力側ロータ28にトルクを作用させるが、出力側ロータ18もその反力トルクを受けることになる。そのため、EV走行時にエンジン36を始動する場合は、蓄電装置42からステータ巻線20へ電力供給して出力側ロータ18にこの反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ40のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線20への供給電力を用いて出力側ロータ18を回転駆動することができる。なお、エンジン36を始動する場合は、クラッチ48を解放状態に制御する。また、インバータ41のスイッチング動作を行うときは、昇圧コンバータ94のスイッチング動作を行わない。   When starting the engine 36, the electronic control unit 50 converts the DC power from the power storage device 42 into AC by the inverter 41 and supplies it to the rotor winding 30 via the slip ring 97 and the brush 98. By controlling the switching operation of the inverter 41, the engine 36 can be cranked using the power supplied to the rotor winding 30. In this way, AC power for starting the engine 36 is supplied to the rotor winding 30. During cranking of the engine 36, torque is applied to the input-side rotor 28 connected to the engine 36 by electromagnetic interaction between the rotating magnetic field of the input-side rotor 28 and the field flux of the permanent magnet 33 of the output-side rotor 18. The output side rotor 18 also receives the reaction torque. Therefore, when starting the engine 36 during EV traveling, the switching operation of the inverter 40 is controlled so that electric power is supplied from the power storage device 42 to the stator winding 20 and the torque that cancels the reaction torque is applied to the output-side rotor 18. As a result, the output-side rotor 18 can be rotationally driven using the power supplied to the stator winding 20. In addition, when starting the engine 36, the clutch 48 is controlled to a released state. Further, when the switching operation of the inverter 41 is performed, the switching operation of the boost converter 94 is not performed.

本実施形態において、入力側ロータ28と出力側ロータ18との間に作用するトルクによりエンジン36の動力を車輪38へ伝達する際には、スリップリング97及びブラシ98を介してロータ巻線30に交流電流が流れることで、スリップリング97やブラシ98が発熱する。また、入力側ロータ28の回転時にスリップリング97がブラシ98に対して摺動することで生じる摩擦熱によっても、スリップリング97やブラシ98が発熱する。そこで、スリップリング97やブラシ98の過熱を防止するために、スリップリング97やブラシ98の冷却・放熱を行うことが望ましい。以下、そのための構成例について説明する。   In the present embodiment, when the power of the engine 36 is transmitted to the wheel 38 by the torque acting between the input side rotor 28 and the output side rotor 18, the rotor winding 30 is passed through the slip ring 97 and the brush 98. As the alternating current flows, the slip ring 97 and the brush 98 generate heat. Further, the slip ring 97 and the brush 98 also generate heat due to frictional heat generated when the slip ring 97 slides on the brush 98 when the input side rotor 28 rotates. Therefore, in order to prevent the slip ring 97 and the brush 98 from overheating, it is desirable to cool and dissipate the slip ring 97 and the brush 98. Hereinafter, a configuration example for that purpose will be described.

図5,6は、スリップリングモジュール95及びブラシモジュール96の構成例を示す図であり、図5はロータ回転軸方向から見た図を示し、図6はロータ回転軸方向に垂直な方向から見た図を示す。スリップリングモジュール95は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ28と間隔をおいて入力軸34に取り付けられている。スリップリングモジュール95は、入力軸34の外周に取り付けられた樹脂等による略円筒形状の絶縁部材90と、絶縁部材90の外周に取り付けられ、ブラシ98と電気的に接触するスリップリング97と、絶縁部材90の内部にロータ回転軸方向に沿って設けられ、スリップリング97とロータ巻線30とを電気的に接続するためのブスバー99と、を有する。ロータ巻線30がu相ロータ巻線とv相ロータ巻線とw相ロータ巻線とによる3相巻線である例では、ロータ巻線30の各相毎に対応して設けられたスリップリング97u,97v,97wが、ロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて配置されている。そして、ロータ巻線30の各相毎に対応して設けられたブスバー99u,99v,99wが、スリップリング周方向(回転方向)に関して互いに間隔をおいて配置され、スリップリング97u,97v,97wとそれぞれ電気的に接続されている。入力軸34には配線穴78u,78v,78wが形成されており、u相ロータ巻線30に電気的に接続された電気的配線79u、v相ロータ巻線30に電気的に接続された電気的配線79v、及びw相ロータ巻線30に電気的に接続された電気的配線79wが、配線穴78u,78v,78wを通ってブスバー99u,99v,99wとそれぞれ電気的に接続されている。ブスバー99u,99v,99wは、絶縁部材90の内部を通って絶縁部材90の外部に露出しており、この露出した部分99a,99b,99cにて電気的配線79u,79v,79wとそれぞれ電気的に接続されている。これによって、スリップリング97u,97v,97wとロータ巻線30の各相がブスバー99u,99v,99wを介して電気的に接続される。ただし、図6では、説明の便宜上、ブスバー99u,99vにおける絶縁部材90の内部に埋設された部分も図示している。スリップリング97u,97v,97w及びブスバー99u,99v,99wの材料については、例えば銅等の電気伝導率、熱伝導率の良い金属が主成分として使用される。   5 and 6 are diagrams showing configuration examples of the slip ring module 95 and the brush module 96. FIG. 5 is a view seen from the rotor rotation axis direction, and FIG. 6 is a view perpendicular to the rotor rotation axis direction. The figure is shown. The slip ring module 95 is attached to the input shaft 34 at a distance from the input side rotor 28 in the rotor rotation axis direction. The slip ring module 95 includes a substantially cylindrical insulating member 90 made of resin or the like attached to the outer periphery of the input shaft 34, and a slip ring 97 attached to the outer periphery of the insulating member 90 and electrically contacting the brush 98. The member 90 is provided along the rotor rotation axis direction, and has a bus bar 99 for electrically connecting the slip ring 97 and the rotor winding 30. In the example in which the rotor winding 30 is a three-phase winding composed of a u-phase rotor winding, a v-phase rotor winding, and a w-phase rotor winding, a slip ring provided corresponding to each phase of the rotor winding 30 97u, 97v, and 97w are arrange | positioned mutually spaced apart regarding the rotor rotating shaft direction. The bus bars 99u, 99v, 99w provided corresponding to the respective phases of the rotor winding 30 are spaced from each other in the slip ring circumferential direction (rotation direction), and the slip rings 97u, 97v, 97w Each is electrically connected. Wiring holes 78 u, 78 v, 78 w are formed in the input shaft 34. Electric wiring 79 u electrically connected to the u-phase rotor winding 30 and electricity connected to the v-phase rotor winding 30. The electrical wiring 79v and the electrical wiring 79w electrically connected to the w-phase rotor winding 30 are electrically connected to the bus bars 99u, 99v, and 99w through the wiring holes 78u, 78v, and 78w, respectively. The bus bars 99u, 99v, and 99w are exposed to the outside of the insulating member 90 through the inside of the insulating member 90. The exposed portions 99a, 99b, and 99c are electrically connected to the electrical wirings 79u, 79v, and 79w, respectively. It is connected to the. As a result, the phases of the slip rings 97u, 97v, 97w and the rotor winding 30 are electrically connected via the bus bars 99u, 99v, 99w. However, in FIG. 6, for the sake of convenience of explanation, portions embedded in the insulating member 90 in the bus bars 99u and 99v are also illustrated. As for the materials of the slip rings 97u, 97v, 97w and the bus bars 99u, 99v, 99w, for example, a metal having good electrical conductivity and thermal conductivity such as copper is used as a main component.

ブラシモジュール96は、ロータ巻線30の各相毎に対応して設けられ、整流器93及びインバータ41と電気的に接続されたブラシ98u,98v,98wと、ブラシ98u,98v,98wを保持するブラシホルダ88u,88v,88wと、ブラシ98u,98v,98wの放熱を行うための放熱板89u,89v,89wと、を有する。ブラシ98u,98v,98wは、ロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて配置されており、スリップリング97u,97v,97wとそれぞれ電気的に接触する。図5,6では、図示を省略しているが、複数のブラシモジュール96をスリップリング周方向(回転方向)に関して互いに間隔をおいて配置することも可能である。ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ28とスリップリングモジュール95との間の位置には、ステータ16が固定されたケースハウジング80が位置しており、このケースハウジング80によりスリップリングモジュール95と入力側ロータ28が互いに仕切られる。入力軸34は、オイルシール等のシール部材84を介してケースハウジング80に回転可能に支持されている。ブラシモジュール96は、ケースハウジング80に取り付けられている。   The brush module 96 is provided corresponding to each phase of the rotor winding 30, and brushes 98 u, 98 v, 98 w electrically connected to the rectifier 93 and the inverter 41, and a brush that holds the brushes 98 u, 98 v, 98 w. It has holders 88u, 88v, 88w and heat radiating plates 89u, 89v, 89w for radiating heat from the brushes 98u, 98v, 98w. The brushes 98u, 98v, and 98w are spaced apart from each other in the rotor rotation axis direction, and are in electrical contact with the slip rings 97u, 97v, and 97w, respectively. Although not shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of brush modules 96 may be arranged at intervals with respect to the slip ring circumferential direction (rotation direction). A case housing 80 to which the stator 16 is fixed is located between the input side rotor 28 and the slip ring module 95 with respect to the rotor rotation axis direction. The case housing 80 allows the slip ring module 95 and the input side rotor to be located. 28 are separated from each other. The input shaft 34 is rotatably supported by the case housing 80 via a seal member 84 such as an oil seal. The brush module 96 is attached to the case housing 80.

本実施形態では、各ブスバー99u,99v,99wのロータ径方向外側の面に、送風用羽根100が立設されている。各送風用羽根100の立設方向は、ロータ径方向と一致(あるいはほぼ一致)している。送風用羽根100は、各ブスバー99u,99v,99wにおける絶縁部材外部に露出した部分99a,99b,99cに設けられており、ロータ回転軸方向に関してスリップリング97uと近接して対向配置されている。各送風用羽根100は、入力軸34の回転時にロータ回転軸方向に関してブラシ98u,98v,98wと対向可能となるように、ロータ径方向に関してスリップリング97u,97v,97wの外周より外側に張り出して形成されている。各送風用羽根100は、スリップリング周方向(回転方向)に対してロータ回転軸方向に傾斜した方向に沿って形成されている。送風用羽根100の材料については、ブスバー99u,99v,99wと同じ材料、例えば銅等の金属を主成分として使用することもできるし、ブスバー99u,99v,99wと異なる材料を使用することもできる。   In the present embodiment, air blowing blades 100 are erected on the outer surface of each bus bar 99u, 99v, 99w in the rotor radial direction. The erection direction of each blowing blade 100 coincides (or substantially coincides) with the rotor radial direction. The blower blades 100 are provided in portions 99a, 99b, and 99c exposed to the outside of the insulating members in the respective bus bars 99u, 99v, and 99w, and are disposed in close proximity to the slip ring 97u in the rotor rotation axis direction. Each blowing blade 100 projects outward from the outer periphery of the slip ring 97u, 97v, 97w in the rotor radial direction so that it can face the brushes 98u, 98v, 98w in the rotor rotational axis direction when the input shaft 34 rotates. Is formed. Each blower blade 100 is formed along a direction inclined in the rotor rotation axis direction with respect to the slip ring circumferential direction (rotation direction). About the material of the ventilation blade | wing 100, the same material as bus bar 99u, 99v, 99w, for example, metals, such as copper, can also be used as a main component, and a different material from bus bar 99u, 99v, 99w can also be used. .

入力軸34(入力側ロータ28)の回転時には、送風用羽根100がスリップリングモジュール95とともに回転することで冷却風が発生し、図6の矢印Aに示すように、送風用羽根100で発生した冷却風がスリップリング97u,97v,97wに送られて接触する。これによって、スリップリング97u,97v,97wの冷却が行われる。送風用羽根100で発生した冷却風は、ブラシ98u,98v,98wにも送られて接触することで、ブラシ98u,98v,98wの冷却も行われる。さらに、送風用羽根100で発生した冷却風がスリップリング97u,97v,97wとブラシ98u,98v,98wの摺動部に送られることで、スリップリング97u,97v,97wがブラシ98u,98v,98wに対して摺動する際に発生したブラシ98u,98v,98wの磨耗粉の除去も行うことができる。スリップリング97u,97v,97wやブラシ98u,98v,98wに送られた冷却風(空気)は、図6の矢印Bに示すように、スリップリング97u,97v,97w間の空間、ブラシ98u,98v,98w間の空間を通って流れる。   When the input shaft 34 (input-side rotor 28) rotates, cooling air is generated by the rotation of the blowing blade 100 together with the slip ring module 95, and is generated by the blowing blade 100 as shown by an arrow A in FIG. Cooling air is sent to and contacts the slip rings 97u, 97v, 97w. As a result, the slip rings 97u, 97v, 97w are cooled. The cooling air generated by the blowing blades 100 is also sent to and contacted with the brushes 98u, 98v, 98w, so that the brushes 98u, 98v, 98w are also cooled. Further, the cooling air generated by the blowing blade 100 is sent to the sliding portions of the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w, so that the slip rings 97u, 97v, 97w are brushes 98u, 98v, 98w. It is also possible to remove the abrasion powder of the brushes 98u, 98v, 98w generated when sliding with respect to. The cooling air (air) sent to the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w is the space between the slip rings 97u, 97v, 97w, the brushes 98u, 98v, as shown by the arrow B in FIG. , Flows through the space between 98w.

このように、図5,6に示す構成例によれば、入力軸34の回転時に送風用羽根100で発生させた冷却風をスリップリング97及びブラシ98に吹き当てることで、スリップリング97及びブラシ98の冷却を行うことができる。その際には、スリップリング97とロータ巻線30との電気的接続を行うためのブスバー99を利用して送風用羽根100を設置して冷却の役割を持たせているため、スリップリング97周辺の空間が狭い場合であっても、送風用羽根100を設置することが可能である。その結果、回転電機10のロータ回転軸方向長さの増加を招くこともなく、回転電機10の構成の大型化を招くこともない。さらに、送風用羽根100をスリップリング97及びブラシ98に近接配置することが容易となり、スリップリング97及びブラシ98の冷却を効率的に行うことができるとともに、ブラシ98の磨耗粉の除去も効率的に行うことができる。   As described above, according to the configuration example shown in FIGS. 5 and 6, the cooling air generated by the blower blade 100 during the rotation of the input shaft 34 is blown against the slip ring 97 and the brush 98. 98 cooling can be performed. At that time, since the air blowing blade 100 is installed by using the bus bar 99 for electrical connection between the slip ring 97 and the rotor winding 30 and has a role of cooling, the periphery of the slip ring 97 Even if the space is small, it is possible to install the blowing blade 100. As a result, the length of the rotating electrical machine 10 in the rotor rotation axis direction is not increased, and the configuration of the rotating electrical machine 10 is not increased in size. Furthermore, it becomes easy to dispose the air blowing blade 100 close to the slip ring 97 and the brush 98, the cooling of the slip ring 97 and the brush 98 can be efficiently performed, and the removal of wear powder of the brush 98 is also efficient. Can be done.

なお、図5,6に示す構成例では、入力軸34の回転時に送風用羽根100で発生させた冷却風を、スリップリング97及びブラシ98のうち、スリップリング97のみへ送るように送風用羽根100を設置することも可能である。また、入力軸34の回転時に送風用羽根100で発生させた冷却風を、スリップリング97及びブラシ98のうち、ブラシ98のみへ送るように送風用羽根100を設置することも可能である。   In the configuration example shown in FIGS. 5 and 6, the cooling blade generated by the blowing blade 100 when the input shaft 34 rotates is sent to only the slip ring 97 out of the slip ring 97 and the brush 98. It is also possible to install 100. It is also possible to install the blowing blade 100 so that the cooling air generated by the blowing blade 100 during rotation of the input shaft 34 is sent only to the brush 98 of the slip ring 97 and the brush 98.

次に、スリップリングモジュール95及びブラシモジュール96の他の構成例について説明する。   Next, another configuration example of the slip ring module 95 and the brush module 96 will be described.

本実施形態では、例えば図7,8に示すように、絶縁部材90の外周部に、通風路91u,91v,91wをロータ回転軸方向に沿って形成することもできる。各通風路91u,91v,91wは、ロータ回転軸方向に関してスリップリング97uより送風用羽根100側の位置で絶縁部材90の外部と連通する。さらに、各通風路91u,91v,91wは、ロータ回転軸方向に関してスリップリング97u,97v間の位置で絶縁部材90の外部(スリップリング97u,97v間の空間)と連通し、各通風路91v,91wは、ロータ回転軸方向に関してスリップリング97v,97w間の位置で絶縁部材90の外部(スリップリング97v,97w間の空間)と連通する。通風路91uは、ブスバー99u及びスリップリング97u,97vに面するように形成され、通風路91vは、ブスバー99v及びスリップリング97u,97v,97wに面するように形成され、通風路91wは、ブスバー99w及びスリップリング97u,97v,97wに面するように形成されている。   In the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 7 and 8, ventilation paths 91 u, 91 v, 91 w can be formed in the outer peripheral portion of the insulating member 90 along the rotor rotation axis direction. Each ventilation path 91u, 91v, 91w communicates with the outside of the insulating member 90 at a position closer to the blowing blade 100 than the slip ring 97u in the rotor rotation axis direction. Further, each ventilation path 91u, 91v, 91w communicates with the outside of the insulating member 90 (a space between the slip rings 97u, 97v) at a position between the slip rings 97u, 97v with respect to the rotor rotation axis direction. 91w communicates with the outside of the insulating member 90 (the space between the slip rings 97v and 97w) at a position between the slip rings 97v and 97w in the rotor rotation axis direction. The ventilation path 91u is formed so as to face the bus bar 99u and the slip rings 97u, 97v, the ventilation path 91v is formed so as to face the bus bar 99v and the slip rings 97u, 97v, 97w, and the ventilation path 91w is defined as the bus bar. 99w and slip rings 97u, 97v, 97w are formed to face.

図7,8に示す構成例では、入力軸34(入力側ロータ28)の回転時に送風用羽根100で発生した冷却風は、図8の矢印Aに示すように、通風路91u,91v,91w内に流入してブスバー99u,99v,99w及びスリップリング97u,97v,97wと接触する。これによって、ブスバー99u,99v,99w及びスリップリング97u,97v,97wの冷却が行われる。通風路91u,91v,91w内に送られた冷却風は、図8の矢印Bに示すように、スリップリング97u,97v,97w間の空間、ブラシ98u,98v,98w間の空間を通って排出される。   In the configuration example shown in FIGS. 7 and 8, the cooling air generated by the air blowing blades 100 during rotation of the input shaft 34 (input-side rotor 28) is sent through the ventilation paths 91u, 91v, 91w as shown by the arrow A in FIG. It flows in and contacts the bus bars 99u, 99v, 99w and the slip rings 97u, 97v, 97w. Thereby, the bus bars 99u, 99v, 99w and the slip rings 97u, 97v, 97w are cooled. The cooling air sent into the air passages 91u, 91v, 91w is discharged through the space between the slip rings 97u, 97v, 97w and the space between the brushes 98u, 98v, 98w as shown by the arrow B in FIG. Is done.

このように、図7,8に示す構成例によれば、入力軸34の回転時に送風用羽根100で発生させた冷却風を、スリップリング97内側の通風路91u,91v,91wを通してスリップリング97間の空間から排出することで、スリップリング97及びブラシ98の冷却効果をさらに高めることができるとともに、ブラシ98の磨耗粉の除去効果もさらに高めることができる。   As described above, according to the configuration example shown in FIGS. 7 and 8, the cooling air generated by the blower blade 100 during the rotation of the input shaft 34 is passed through the ventilation passages 91 u, 91 v, 91 w inside the slip ring 97. By discharging from the space between them, the cooling effect of the slip ring 97 and the brush 98 can be further enhanced, and the effect of removing the abrasion powder of the brush 98 can be further enhanced.

また、図9,10に示す構成例では、各ブスバー99u,99v,99wのロータ径方向外側の面に、複数の冷却用フィン110が立設されている。各冷却用フィン110の立設方向は、ロータ径方向と一致(あるいはほぼ一致)している。冷却用フィン110は、各ブスバー99u,99v,99wにおける絶縁部材外部に露出した部分99a,99b,99cに設けられている。図9,10に示す例では、入力軸34(入力側ロータ28)の回転時に冷却用フィン110の回転抵抗による損失(風損)が抑制されるように、各冷却用フィン110がスリップリング周方向(回転方向)に沿って形成されている。冷却用フィン110の材料については、ブスバー99u,99v,99wと同じ材料、例えば銅等の金属を主成分として使用することが可能である。ただし、冷却用フィン110の材料として、ブスバー99u,99v,99wより熱伝導率の高い材料を使用することも可能である。   In the configuration example shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of cooling fins 110 are erected on the outer surface of each bus bar 99u, 99v, 99w in the rotor radial direction. The standing direction of each cooling fin 110 coincides (or substantially coincides) with the rotor radial direction. The cooling fin 110 is provided in the portions 99a, 99b, and 99c exposed to the outside of the insulating member in the bus bars 99u, 99v, and 99w. In the example shown in FIGS. 9 and 10, each cooling fin 110 has a slip ring circumference so that a loss (windage loss) due to the rotational resistance of the cooling fin 110 is suppressed when the input shaft 34 (input-side rotor 28) rotates. It is formed along the direction (rotation direction). As for the material of the cooling fin 110, the same material as the bus bars 99u, 99v, 99w, for example, a metal such as copper can be used as a main component. However, a material having higher thermal conductivity than the bus bars 99u, 99v, and 99w can be used as the material of the cooling fin 110.

図9,10に示す構成例において、スリップリング97u,97v,97wに発生した熱は、ブスバー99u,99v,99wに設けられた冷却用フィン110に伝わり、表面積の大きい冷却用フィン110から外部へ放熱される。これによって、スリップリング97u,97v,97wの冷却が行われる。さらに、スリップリング97u,97v,97wと接触するブラシ98u,98v,98wの冷却も行われる。その際には、スリップリング97u,97v,97wとロータ巻線30との電気的接続を行うためのブスバー99u,99v,99wを利用して冷却用フィン110を設置して冷却の役割を持たせているため、スリップリング97u,97v,97w周辺の空間が狭い場合であっても、冷却用フィン110を設置することが可能である。その結果、回転電機10のロータ回転軸方向長さの増加を招くこともなく、回転電機10の構成の大型化を招くこともない。さらに、冷却用フィン110をスリップリング97u,97v,97wに近接配置することが容易となり、スリップリング97u,97v,97w及びブラシ98u,98v,98wの冷却を効率的に行うことができる。   9 and 10, heat generated in the slip rings 97u, 97v, and 97w is transmitted to the cooling fins 110 provided on the bus bars 99u, 99v, and 99w, and the cooling fins 110 having a large surface area to the outside. Heat is dissipated. As a result, the slip rings 97u, 97v, 97w are cooled. Further, the brushes 98u, 98v, and 98w that are in contact with the slip rings 97u, 97v, and 97w are also cooled. In that case, the cooling fin 110 is installed using the bus bars 99u, 99v, and 99w for electrical connection between the slip rings 97u, 97v, and 97w and the rotor winding 30 to have a role of cooling. Therefore, even if the space around the slip rings 97u, 97v, 97w is narrow, the cooling fin 110 can be installed. As a result, the length of the rotating electrical machine 10 in the rotor rotation axis direction is not increased, and the configuration of the rotating electrical machine 10 is not increased in size. Furthermore, it becomes easy to dispose the cooling fin 110 close to the slip rings 97u, 97v, 97w, and the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w can be efficiently cooled.

なお、各冷却用フィン110については、例えば図11,12に示すように、スリップリング周方向(回転方向)に対してロータ回転軸方向に傾斜した方向に沿って形成することも可能である。この構成例では、入力軸34(入力側ロータ28)の回転時に、冷却用フィン110の回転抵抗による損失(風損)が発生するものの、図5,6に示す構成例と同様に、各冷却用フィン110がスリップリングモジュール95とともに回転することで冷却風が発生し、各冷却用フィン110で発生した冷却風がスリップリング97u,97v,97wに送られることによっても、スリップリング97u,97v,97wの冷却が行われる。各冷却用フィン110で発生した冷却風は、ブラシ98u,98v,98wにも送られることで、ブラシ98u,98v,98wの冷却も行われる。さらに、各冷却用フィン110で発生した冷却風がスリップリング97u,97v,97wとブラシ98u,98v,98wの摺動部に送られることで、スリップリング97u,97v,97wがブラシ98u,98v,98wに対して摺動する際に発生したブラシ98u,98v,98wの磨耗粉の除去も行うことができる。このように、図11,12に示す構成例では、各冷却用フィン110を送風用羽根としても機能させることができ、これによって、スリップリング97u,97v,97w及びブラシ98u,98v,98wの冷却効果をさらに高めることができる。その際には、例えば図7,8に示すような通風路91u,91v,91wを絶縁部材90に形成して、各冷却用フィン110で発生した冷却風を通風路91u,91v,91w内に送るようにすることも可能である。   Each cooling fin 110 can also be formed along a direction inclined in the rotor rotation axis direction with respect to the slip ring circumferential direction (rotation direction) as shown in FIGS. In this configuration example, when the input shaft 34 (input-side rotor 28) rotates, a loss (windage loss) due to the rotational resistance of the cooling fin 110 occurs. However, as in the configuration example shown in FIGS. The cooling fins 110 rotate together with the slip ring module 95 to generate cooling air, and the cooling air generated by the cooling fins 110 is sent to the slip rings 97u, 97v, 97w. 97w of cooling is performed. The cooling air generated in each cooling fin 110 is also sent to the brushes 98u, 98v, 98w, so that the brushes 98u, 98v, 98w are also cooled. Further, the cooling air generated in each cooling fin 110 is sent to the sliding portions of the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w, so that the slip rings 97u, 97v, 97w are brushes 98u, 98v, The abrasion powder of the brushes 98u, 98v, 98w generated when sliding with respect to 98w can also be removed. Thus, in the configuration examples shown in FIGS. 11 and 12, each cooling fin 110 can also function as a blowing blade, thereby cooling the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w. The effect can be further enhanced. In that case, for example, air passages 91u, 91v, 91w as shown in FIGS. 7 and 8 are formed in the insulating member 90, and the cooling air generated in each cooling fin 110 is placed in the air passages 91u, 91v, 91w. It is also possible to send it.

また、図13,14に示す構成例では、複数のブスバー99u,99v,99wがスリップリング周方向(回転方向)に沿って湾曲している。複数のブスバー99u,99v,99wは、スリップリング周方向(回転方向)に沿って互いに電気的に絶縁される微小間隔をおいて配置されている。スリップリング97u,97v,97wに発生した熱は、ブスバー99u,99v,99wに伝わり、絶縁部材外部に露出した部分99a,99b,99cから外部へ放熱される。これによって、スリップリング97u,97v,97wの冷却が行われる。さらに、スリップリング97u,97v,97wと接触するブラシ98u,98v,98wの冷却も行われる。その際には、ブスバー99u,99v,99wをスリップリング周方向に沿って湾曲させることで、スリップリングモジュール95を大型化させることなく、ブスバー99u,99v,99wの表面積及び熱容量を効率的に増加させることができ、放熱性を向上させることができる。したがって、回転電機10の構成の大型化を招くことなく、スリップリング97u,97v,97w及びブラシ98u,98v,98wの冷却を効率的に行うことができる。   13 and 14, the plurality of bus bars 99u, 99v, and 99w are curved along the slip ring circumferential direction (rotation direction). The plurality of bus bars 99u, 99v, 99w are arranged at a minute interval that is electrically insulated from each other along the circumferential direction (rotational direction) of the slip ring. The heat generated in the slip rings 97u, 97v, 97w is transmitted to the bus bars 99u, 99v, 99w, and is radiated to the outside from the portions 99a, 99b, 99c exposed to the outside of the insulating member. As a result, the slip rings 97u, 97v, 97w are cooled. Further, the brushes 98u, 98v, and 98w that are in contact with the slip rings 97u, 97v, and 97w are also cooled. In that case, the bus bars 99u, 99v, 99w are curved along the circumferential direction of the slip ring, thereby efficiently increasing the surface area and heat capacity of the bus bars 99u, 99v, 99w without increasing the size of the slip ring module 95. The heat dissipation can be improved. Therefore, the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w can be efficiently cooled without increasing the size of the rotating electrical machine 10.

また、図15,16に示す構成例では、図13,14に示す構成例と比較して、スリップリング周方向(回転方向)に沿って湾曲したブスバー99u,99v,99wのロータ径方向外側の面に、複数の冷却用フィン110が立設されている。図15,16に示す例では、各冷却用フィン110がスリップリング周方向(回転方向)に対してロータ回転軸方向に傾斜した方向に沿って形成されている。そのため、各冷却用フィン110がスリップリングモジュール95とともに回転することで冷却風が発生し、各冷却用フィン110が送風用羽根としても機能する。ただし、入力軸34の回転時に冷却用フィン110の回転抵抗による損失(風損)が抑制されるように、各冷却用フィン110をスリップリング周方向に沿って形成することも可能である。また、スリップリング周方向に沿って湾曲したブスバー99u,99v,99wに、送風用羽根100を立設することも可能である。図15,16に示す構成例によれば、スリップリング97u,97v,97w及びブラシ98u,98v,98wの冷却効果をさらに高めることができる。   Further, in the configuration example shown in FIGS. 15 and 16, compared to the configuration example shown in FIGS. 13 and 14, the bus bars 99 u, 99 v, 99 w curved along the circumferential direction (rotation direction) of the slip ring are on the outer side in the rotor radial direction. A plurality of cooling fins 110 are erected on the surface. In the example shown in FIGS. 15 and 16, each cooling fin 110 is formed along a direction inclined in the rotor rotation axis direction with respect to the slip ring circumferential direction (rotation direction). Therefore, each cooling fin 110 rotates together with the slip ring module 95 to generate cooling air, and each cooling fin 110 also functions as a blowing blade. However, it is also possible to form each cooling fin 110 along the circumferential direction of the slip ring so that loss (windage loss) due to rotational resistance of the cooling fin 110 is suppressed when the input shaft 34 rotates. Moreover, it is also possible to erect the blowing blades 100 on the bus bars 99u, 99v, 99w curved along the circumferential direction of the slip ring. 15 and 16, the cooling effect of the slip rings 97u, 97v, 97w and the brushes 98u, 98v, 98w can be further enhanced.

本実施形態では、回転電機10の入力軸34と出力軸24とを入れ替えることもでき、第2ロータ18を入力軸34に機械的に連結し、第1ロータ28を出力軸24に機械的に連結することもできる。すなわち、第2ロータ18がエンジン36に機械的に連結され、第1ロータ28が車輪38に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン36からの動力が入力軸34に連結された第2ロータ18に伝達され、出力軸24に連結された第1ロータ28からの動力が車輪38に伝達されるため、第2ロータ18が入力側ロータとなり、第1ロータ28が出力側ロータとなる。   In the present embodiment, the input shaft 34 and the output shaft 24 of the rotating electrical machine 10 can be interchanged, the second rotor 18 is mechanically connected to the input shaft 34, and the first rotor 28 is mechanically connected to the output shaft 24. It can also be linked. That is, the second rotor 18 may be mechanically connected to the engine 36 and the first rotor 28 may be mechanically connected to the wheels 38. In this case, the power from the engine 36 is transmitted to the second rotor 18 connected to the input shaft 34, and the power from the first rotor 28 connected to the output shaft 24 is transmitted to the wheels 38. The rotor 18 becomes an input side rotor, and the first rotor 28 becomes an output side rotor.

また、本実施形態の構成は、ステータ16が省略され、ロータ巻線30が配設された第1ロータ28と第2ロータ18との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、第2ロータ18が省略され、ステータ16とロータ巻線30が配設された第1ロータ28との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、スリップリング97及びブラシ98を介してロータ巻線30に直流電流が流れる回転電機に対しても適用可能であり、その場合は、スリップリング97、ブラシ98、及びブスバー99がそれぞれ2つずつ設けられる。このように、本実施形態の構成は、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に対して適用可能である。   The configuration of the present embodiment is also applicable to a rotating electrical machine in which the stator 16 is omitted and torque acts between the first rotor 28 and the second rotor 18 in which the rotor winding 30 is disposed. is there. The configuration of the present embodiment is also applicable to a rotating electrical machine in which the second rotor 18 is omitted and torque acts between the stator 16 and the first rotor 28 in which the rotor winding 30 is disposed. is there. The configuration of the present embodiment is also applicable to a rotating electrical machine in which a direct current flows through the rotor winding 30 via the slip ring 97 and the brush 98. In this case, the slip ring 97, the brush 98, and Two bus bars 99 are provided. As described above, the configuration of the present embodiment is applicable to a rotating electrical machine in which a rotor conductor is disposed in a rotor and a current flows through the rotor conductor via a slip ring and a brush.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.

10 回転電機、16 ステータ、18 第2ロータ(出力側ロータ)、20 ステータ巻線、24 出力軸、28 第1ロータ(入力側ロータ)、30 ロータ巻線、32,33 永久磁石、34 入力軸、36 エンジン、37 駆動軸、38 車輪、40,41 インバータ、42 蓄電装置、44 変速機、48 クラッチ、50 電子制御ユニット、78u,78v,78w 配線穴、79u,79v,79w 電気的配線、80 ケースハウジング、84 シール部材、90 絶縁部材、91u,91v,91w 通風路、93 整流器、94 昇圧コンバータ(DC−DCコンバータ)、95 スリップリングモジュール、96 ブラシモジュール、97u,97v,97w スリップリング、98u,98v,98w ブラシ、99u,99v,99w ブスバー、100 送風用羽根、110 冷却用フィン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 16 Stator, 18 2nd rotor (output side rotor), 20 Stator winding, 24 Output shaft, 28 1st rotor (input side rotor), 30 Rotor winding, 32, 33 Permanent magnet, 34 Input shaft , 36 engine, 37 drive shaft, 38 wheels, 40, 41 inverter, 42 power storage device, 44 transmission, 48 clutch, 50 electronic control unit, 78u, 78v, 78w wiring hole, 79u, 79v, 79w electrical wiring, 80 Case housing, 84 Seal member, 90 Insulating member, 91u, 91v, 91w Ventilation path, 93 Rectifier, 94 Boost converter (DC-DC converter), 95 Slip ring module, 96 Brush module, 97u, 97v, 97w Slip ring, 98u , 98v, 98w brush, 99u, 99v, 99w bus bar, 100 air blowing blades, 110 cooling fins.

Claims (9)

回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、
回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、
を備え、
回転軸の回転時に冷却風をスリップリングとブラシの少なくとも一方へ送るための送風用羽根がブスバーに設けられている、回転電機。
A rotor attached to a rotating shaft and provided with a rotor conductor;
A slip ring module member having a slip ring attached to the rotary shaft and in electrical contact with the brush, and a bus bar for electrically connecting the slip ring and the rotor conductor;
With
A rotating electrical machine in which a bus blade is provided with a blowing blade for sending cooling air to at least one of a slip ring and a brush during rotation of a rotating shaft.
回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、
回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、
を備え、
ブスバーに冷却用フィンが設けられている、回転電機。
A rotor attached to a rotating shaft and provided with a rotor conductor;
A slip ring module member having a slip ring attached to the rotary shaft and in electrical contact with the brush, and a bus bar for electrically connecting the slip ring and the rotor conductor;
With
A rotating electrical machine in which a bus bar is provided with cooling fins.
請求項2に記載の回転電機であって、
冷却用フィンは、スリップリング周方向に対して回転軸方向に傾斜してブスバーに設けられている、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 2,
The cooling fin is a rotating electrical machine that is provided in the bus bar so as to be inclined in the rotational axis direction with respect to the slip ring circumferential direction.
請求項1または3に記載の回転電機であって、
スリップリングモジュール部材においては、回転軸に取り付けられた絶縁部材の外周にスリップリングが取り付けられ、ブスバーが絶縁部材の内部を通って絶縁部材の外部に露出しており、
絶縁部材に、スリップリング及びブスバーに面する通風路が形成されている、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 1 or 3,
In the slip ring module member, the slip ring is attached to the outer periphery of the insulating member attached to the rotating shaft, and the bus bar is exposed to the outside of the insulating member through the inside of the insulating member,
A rotating electrical machine in which a ventilation path facing a slip ring and a bus bar is formed in an insulating member.
請求項2に記載の回転電機であって、
冷却用フィンは、スリップリング周方向に沿ってブスバーに設けられている、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 2,
The cooling fin is a rotating electrical machine provided on the bus bar along the circumferential direction of the slip ring.
請求項1〜5のいずれか1に記載の回転電機であって、
ブスバーがスリップリング周方向に沿って湾曲している、回転電機。
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
A rotating electrical machine in which the bus bar is curved along the circumferential direction of the slip ring.
回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、
回転軸に取り付けられ、ブラシと電気的に接触するスリップリングと、スリップリングと回転子導体とを電気的に接続するためのブスバーと、を有するスリップリングモジュール部材と、
を備え、
ブスバーがスリップリング周方向に沿って湾曲している、回転電機。
A rotor attached to a rotating shaft and provided with a rotor conductor;
A slip ring module member having a slip ring attached to the rotary shaft and in electrical contact with the brush, and a bus bar for electrically connecting the slip ring and the rotor conductor;
With
A rotating electrical machine in which the bus bar is curved along the circumferential direction of the slip ring.
請求項7に記載の回転電機であって、
スリップリングモジュール部材においては、複数のブスバーの各々が複数のスリップリングの各々とそれぞれ電気的に接続され、
複数のブスバーが、スリップリング周方向に沿って互いに電気的に絶縁される微小間隔をおいて配置されている、回転電機。
The rotating electrical machine according to claim 7,
In the slip ring module member, each of the plurality of bus bars is electrically connected to each of the plurality of slip rings,
A rotating electrical machine in which a plurality of bus bars are arranged at a minute interval that are electrically insulated from each other along the circumferential direction of the slip ring.
請求項1〜8のいずれか1に記載の回転電機であって、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
前記回転子導体が配設された回転子である第1回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第1回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第2回転子と、
をさらに備える、回転電機。
The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8,
A stator provided with a stator conductor capable of generating a rotating magnetic field when an alternating current flows;
The first rotor can be rotated relative to the first rotor, which is a rotor provided with the rotor conductor, and a rotating magnetic field generated by an alternating current flowing through the rotor conductor acts. A second rotor in which a torque acts between the stator and the stator in response to a rotating magnetic field generated in the stator conductor;
The rotating electrical machine further comprising:
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