JP2015180153A - Dynamo-electric device - Google Patents

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富永 聡
Satoshi Tominaga
聡 富永
村上 新
Arata Murakami
新 村上
渡辺 隆男
Takao Watanabe
隆男 渡辺
浅海 周
Shu Asaumi
周 浅海
清 上辻
Kiyoshi Kamitsuji
清 上辻
修士 湯本
Shuji Yumoto
修士 湯本
弘文 藤原
Hirofumi Fujiwara
弘文 藤原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamo-electric device in which readhesion of abrasion powder, separated from one phase, to other phases can be suppressed.SOLUTION: An electric motor 1A includes a rotating shaft 2, and a brush device 3A including a U-phase, a V-phase and a W-phase arranged in the direction of the axis Ax of the rotating shaft 2. A slip ring cover 7A provided in the brush device 3A has air introduction parts 12u, 12v, 12w introducing air to the inside, and air exhaust parts 13u, 13v, 13w provided at positions different from each other, with regard to the direction of the axis Ax, so as to correspond with respective phases. In a state arranged so that the rotating shaft 2 becomes horizontal, the air introduction parts 12u, 12v, 12w are arranged vertically above the axis Ax, and the air exhaust parts 13u, 13v, 13w are arranged vertically below the axis Ax, respectively.

Description

本発明は、回転軸と、この回転軸の軸線の方向に並べられた少なくとも3つの相を含むブラシ装置とを備えた回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine including a rotating shaft and a brush device including at least three phases arranged in the direction of the axis of the rotating shaft.

ブラシ装置を覆うスリップリングカバー内に空気を流入させる複数の通気口が形成されるとともに、各通気口の開度を調整するシャッタが設けられた三相モータが知られている(特許文献1)。この三相モータには、各相を均等に冷却するため、各相を仕切る仕切板と、仕切板に空気を案内する導風板とが設けられている。   A three-phase motor is known in which a plurality of vents for allowing air to flow into a slip ring cover covering the brush device are formed and a shutter for adjusting the opening degree of each vent is provided (Patent Document 1). . This three-phase motor is provided with a partition plate that partitions each phase and an air guide plate that guides air to the partition plate in order to cool each phase equally.

実開昭60−153656号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-153656

特許文献1の三相モータは、各相の冷却は可能であるが、各相のスリップリングとブラシとの摩擦によって発生したブラシの摩耗粉の除去が難しい。また、ある相から離脱した摩耗粉が別の相に移動して再付着する可能性がある。摩耗粉が再付着すると摩耗粉が再付着した相におけるブラシの摩耗を促進させる原因となる。   Although the three-phase motor of Patent Document 1 can cool each phase, it is difficult to remove brush abrasion powder generated by friction between the slip ring and the brush of each phase. Further, there is a possibility that the wear powder detached from one phase moves to another phase and reattaches. When the wear powder is reattached, it causes the brush wear in the phase where the wear powder is reattached.

そこで、本発明は、ある相から離脱した摩耗粉が他の相に再付着することを抑制可能な回転電機を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the rotary electric machine which can suppress that the abrasion powder which detach | leaved from a certain phase adheres to another phase again.

本発明の回転電機は、回転軸と、前記回転軸の軸線の方向に並べられ、少なくとも3つの相を含む複数の相を有し前記回転軸の外周に設けられたブラシ装置とを備え、前記ブラシ装置は、前記相毎に設けられたブラシと、前記ブラシと接触しながら前記回転軸と一体に回転し、前記相毎に設けられたスリップリングと、前記ブラシ及び前記スリップリングを覆うスリップリングカバーと、を有し、前記スリップリングカバーは、空気を内部に導く空気導入部と、前記相毎に対応するとともに、前記回転軸の前記軸線の方向に関して互いに異なる位置に設けられ、空気を外部へ排出する空気排出部と、を有し、前記回転軸が水平になるように配置された状態で、前記空気導入部が前記回転軸の前記軸線よりも鉛直上方に、前記空気排出部が前記回転軸の前記軸線よりも鉛直下方に、それぞれ配置されているものである(請求項1)。   The rotating electrical machine of the present invention includes a rotating shaft and a brush device that is arranged in the direction of the axis of the rotating shaft and has a plurality of phases including at least three phases, and is provided on the outer periphery of the rotating shaft, The brush device includes a brush provided for each phase, a slip ring provided for each phase that rotates integrally with the rotating shaft while contacting the brush, and a slip ring that covers the brush and the slip ring. The slip ring cover is provided for each phase, and is provided at different positions with respect to the direction of the axis of the rotary shaft to allow air to flow outside. An air discharge portion that discharges to a position where the rotation shaft is disposed horizontally, and the air introduction portion is vertically above the axis of the rotation shaft, and the air discharge portion is the Vertically below the axis of the rotating shaft, in which are arranged, respectively (claim 1).

この回転電機によれば、相毎に設けられた空気排出部によって相毎の独立排気が可能になる。また、各空気排出部が鉛直下方に設けられているので、各相で発生した摩耗粉も相毎に独立して排出される。したがって、ある相から離脱した摩耗粉が他の相に再付着することを抑制できる。   According to this rotating electrical machine, independent exhaust for each phase becomes possible by the air discharge portion provided for each phase. Moreover, since each air discharge part is provided vertically downward, the abrasion powder which generate | occur | produced in each phase is discharged | emitted independently for every phase. Therefore, it can suppress that the abrasion powder detached from one phase reattaches to the other phase.

本発明の回転電機の一態様として、前記空気導入部は、前記相毎に対応するとともに、前記回転軸の前記軸線の方向に関して互いに異なる位置に設けられてもよい(請求項2)。この態様によれば、相毎に独立して空気を流入させることができる。   As an aspect of the rotating electrical machine of the present invention, the air introduction section may correspond to each phase and may be provided at different positions with respect to the direction of the axis of the rotation shaft. According to this aspect, air can be allowed to flow independently for each phase.

本発明の回転電機の一態様として、前記空気排出部は、前記回転軸の前記軸線と平行な直線上に配置されてもよい(請求項3)。この態様によれば、各空気排出部が直線上に配置されるため、スリップリングカバーに空気排出部を設けるための加工が容易になる。その結果、加工費のコストダウンを期待できる。また、各相を流れる空気の流量の相毎の偏りを低減することができる。   As one aspect of the rotating electrical machine of the present invention, the air discharge part may be arranged on a straight line parallel to the axis of the rotating shaft. According to this aspect, since each air discharge part is arrange | positioned on a straight line, the process for providing an air discharge part in a slip ring cover becomes easy. As a result, a reduction in processing costs can be expected. Moreover, the deviation for each phase of the flow rate of the air flowing through each phase can be reduced.

本発明の回転電機の一態様として、前記複数の相には、前記空気導入部から前記空気排出部までの前記回転軸の前記軸線を中心とした周方向の経路が時計回りと反時計回りとの間で相違する特定の相が含まれ、前記特定の相に対応する前記空気導入部は、前記回転軸の前記軸線に向かう半径方向に対して前記経路が長い側に開口方向が傾いていてもよい(請求項4)。この態様によれば、空気導入部から空気排出部までの回転軸の軸線を中心とした周方向の経路が長い側に空気導入部の開口方向が傾いているため、この経路が短い側よりも長い側に空気が流れやすくなる。これにより、この経路が短い側と長い側との間の流量差を低減することができるので、特定の相に対する冷却が周方向に関して不均一になることを抑制できる。   As one aspect of the rotating electrical machine of the present invention, the plurality of phases include a clockwise path and a counterclockwise path around the axis of the rotating shaft from the air introduction section to the air discharge section. The air introduction portion corresponding to the specific phase has an opening direction inclined to the side where the path is long with respect to the radial direction toward the axis of the rotation shaft. (Claim 4). According to this aspect, since the opening direction of the air introduction part is inclined to the long side of the circumferential path centering on the axis of the rotation axis from the air introduction part to the air discharge part, this path is shorter than the short side. Air becomes easy to flow on the long side. Thereby, since the flow rate difference between the short side and the long side of this path can be reduced, it is possible to prevent the cooling for a specific phase from becoming uneven in the circumferential direction.

本発明の回転電機の一態様として、前記ブラシ装置は、前記複数の相のうち互いに隣り合う2つの相の間に設けられ、半径方向に拡がる絶縁部材を更に有してもよい(請求項5)。この態様によれば、隣り合う2つの相の間隔を近づけても絶縁部材によって絶縁性を確保できるので、絶縁部材が存在しない場合よりも各相の間隔を小さくできる。これにより、回転電機の回転軸の軸線の方向に関する寸法を短縮できる。しかも、絶縁部材が半径方向に拡がることによって各相が空間的に仕切られるため、空気導入部から空気排出部に至る流路の相毎の独立性が向上する。   As one aspect of the rotating electrical machine of the present invention, the brush device may further include an insulating member that is provided between two adjacent phases among the plurality of phases and extends in the radial direction. ). According to this aspect, since the insulating property can be ensured by the insulating member even if the interval between two adjacent phases is made closer, the interval between each phase can be made smaller than when no insulating member is present. Thereby, the dimension regarding the direction of the axis line of the rotating shaft of a rotary electric machine can be shortened. And since each phase is spatially partitioned when an insulating member spreads to a radial direction, the independence for every phase of the flow path from an air introduction part to an air discharge part improves.

本発明の回転電機の一態様として、前記複数の相は3つの相であってもよい(請求項6)。複数の相が3つの相である場合においては、前記3つの相のうち、2つの相に挟まれる相に対応する前記空気導入部の開口面積は、残りの相に対応する前記空気導入部の開口面積よりも大きくてもよい(請求項7)。また、前記3つの相のうち、2つの相に挟まれる相に対応する前記空気排出部の開口面積は、残りの相に対応する前記空気排出部の開口面積よりも大きくてもよい(請求項8)。3つの相のうち、2つの相に挟まれる相は熱が逃げ難く高温になりやすい。これらの態様によれば、2つの相に挟まれる相に対応する空気導入部又は空気排出部の開口面積が残りの相に対応する空気導入部又は空気排出部の開口面積よりも大きいので、2つの相に挟まれる相への空気の流量が他の相への空気の流量よりも大きくなる。これにより、3つの相の温度のバランスを均一化できるため、温度に依存するブラシの摩耗量及びブラシの寿命を相毎に平準化できる。   As one aspect of the rotating electrical machine of the present invention, the plurality of phases may be three phases. In the case where the plurality of phases are three phases, the opening area of the air introduction portion corresponding to the phase sandwiched between two phases among the three phases is that of the air introduction portion corresponding to the remaining phases. It may be larger than the opening area. Moreover, the opening area of the air discharge part corresponding to the phase sandwiched between two phases among the three phases may be larger than the opening area of the air discharge part corresponding to the remaining phase. 8). Of the three phases, the phase sandwiched between the two phases is difficult for heat to escape and tends to be hot. According to these aspects, since the opening area of the air introduction part or the air discharge part corresponding to the phase sandwiched between the two phases is larger than the opening area of the air introduction part or the air discharge part corresponding to the remaining phase, 2 The flow rate of air to the phase sandwiched between the two phases is greater than the flow rate of air to the other phase. Thereby, since the balance of the temperature of three phases can be equalize | homogenized, the abrasion amount of the brush and the lifetime of a brush depending on temperature can be equalized for every phase.

以上説明したように、本発明の回転電機によれば、相毎に設けられた空気排出部によって相毎の独立排気が可能になるとともに、各相で発生した摩耗粉も相毎に独立して排出される。これにより、ある相から離脱した摩耗粉が他の相に再付着することを抑制できる。   As described above, according to the rotating electrical machine of the present invention, independent exhaust for each phase is enabled by the air discharge portion provided for each phase, and wear powder generated in each phase is also independent for each phase. Discharged. Thereby, it can suppress that the abrasion powder which detach | leaved from a certain phase reattaches to another phase.

本発明の第1の形態に係る電気モータを、内部構造を省略して回転軸の軸線方向から見た状態を模式的に示した図。The figure which showed typically the state which abbreviate | omitted the internal structure and looked at the electric motor which concerns on the 1st form of this invention from the axial direction of the rotating shaft. 図1のII-II線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the II-II line | wire of FIG. 図1のIII-III線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the III-III line of FIG. 図1のIV-IV線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the IV-IV line | wire of FIG. 本発明の第2の形態に係る電気モータを、内部構造を省略して回転軸の軸線方向から見た状態を模式的に示した図。The figure which showed typically the state which abbreviate | omitted the internal structure and looked at the electric motor which concerns on the 2nd form of this invention from the axial direction of the rotating shaft. 図5のVI-VI線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the VI-VI line of FIG. 図5のVII-VII線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the VII-VII line of FIG. 図5のVIII-VIII線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the VIII-VIII line of FIG. 図8のIX-IX線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the IX-IX line of FIG. 図7のX-X線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the XX line of FIG. 本発明の第3の形態に係る電気モータを、内部構造を省略して回転軸の軸線方向から見た状態を模式的に示した図。The figure which showed typically the state which abbreviate | omitted the internal structure and looked at the electric motor which concerns on the 3rd form of this invention from the axial direction of the rotating shaft. 図11のXII-XII線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the XII-XII line | wire of FIG. 図11のXIII-XIII線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the XIII-XIII line | wire of FIG. 図11のXIV-XIV線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the XIV-XIV line | wire of FIG. 図14のXV-XV線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the XV-XV line | wire of FIG. 図13のXVI-XVI線に関する断面を模式的に示した図。The figure which showed typically the cross section regarding the XVI-XVI line | wire of FIG. 本発明の第4の形態に係る電気モータの概略を示した図。The figure which showed the outline of the electric motor which concerns on the 4th form of this invention. 本発明の第5の形態に係る電気モータの概略を示した図。The figure which showed the outline of the electric motor which concerns on the 5th form of this invention.

(第1の形態)
図1〜図4にその一部が示された回転電機としての三相交流式の電気モータ1Aは自動車等の車両の駆動装置(不図示)に組み込まれる。電気モータ1Aは、回転軸2と、回転軸2の外周に設けられ、不図示のロータに電力供給を行うための3相交流式のブラシ装置3Aと、回転軸2を支持するとともにブラシ装置3Aが収容されるハウジング4とを備えている。
(First form)
A three-phase AC electric motor 1 </ b> A as a rotating electric machine, a part of which is shown in FIGS. 1 to 4, is incorporated in a driving device (not shown) of a vehicle such as an automobile. The electric motor 1A is provided on the outer periphery of the rotating shaft 2 and the rotating shaft 2, and supports a rotating shaft 2 and a brush device 3A for supporting the rotating shaft 2 and supplying a power to a rotor (not shown). And a housing 4 in which is housed.

回転軸2は、インナ軸2Aと、インナ軸2Aの外周に装着されたアウタ軸2Bとが組み合わされて構成されている。インナ軸2Aには、軸線Axに沿って形成された軸心通路2aと軸心通路2aと連通し半径方向に延びてインナ軸2Aの外周に開口する連通路2bとが形成されている。インナ軸2Aとアウタ軸2Bとの間には軸線Ax方向に延びる円筒状の円筒通路2cが形成され、この円筒通路2cは連通路2bに連通している。そのため、軸心通路2aにオイルが供給されることによって連通路2bを介して円筒通路2cにオイルが導かれてブラシ装置3Aが冷却される。   The rotating shaft 2 is configured by combining an inner shaft 2A and an outer shaft 2B mounted on the outer periphery of the inner shaft 2A. The inner shaft 2A is formed with an axial passage 2a formed along the axis Ax and a communication passage 2b that communicates with the axial passage 2a and extends in the radial direction and opens to the outer periphery of the inner shaft 2A. A cylindrical cylindrical passage 2c extending in the direction of the axis Ax is formed between the inner shaft 2A and the outer shaft 2B, and the cylindrical passage 2c communicates with the communication passage 2b. Therefore, when oil is supplied to the axial passage 2a, the oil is guided to the cylindrical passage 2c through the communication passage 2b, and the brush device 3A is cooled.

ブラシ装置3AはU相、V相及びW相を含み、これら3つのU相、V相及びW相は回転軸2の軸線Axの方向に並べられている。ブラシ装置3Aは、相毎に設けられたブラシ5と、ブラシ5と接触しながら回転軸2と一体に回転し、相毎に設けられたスリップリング6と、ブラシ5及びスリップリング6を覆うスリップリングカバー7Aとを有する。ブラシ5は、相毎に設けられたブラシ保持プレート8にて保持されている。各ブラシ保持プレート8は半径方向外側に拡がる中空円板状に形成されている。各ブラシ保持プレート8により各相が空間的に区画される。各ブラシ保持プレート8には、スリップリング6にブラシ5が押し付けられるようにブラシ5を保持する不図示のブラシホルダが設けられている。スリップリング6は、絶縁材料で構成された樹脂部材9に一部が埋め込まれた状態で回転軸2の外周に固定されている。ブラシ保持プレート8とスリップリング6との間隔及びブラシ保持プレート8とスリップリングカバー7Aとの間隔は可能な限り小さく設定されている。これにより、軸線Axの方向に空気が流れ難くなるため、ある相で発生した摩耗粉が他の相に移動することを抑制できる。   The brush device 3A includes a U phase, a V phase, and a W phase, and these three U phase, V phase, and W phase are arranged in the direction of the axis Ax of the rotating shaft 2. The brush device 3 </ b> A rotates integrally with the rotating shaft 2 while being in contact with the brush 5, the slip ring 6 provided for each phase, and the slip covering the brush 5 and the slip ring 6. And a ring cover 7A. The brush 5 is held by a brush holding plate 8 provided for each phase. Each brush holding plate 8 is formed in the shape of a hollow disk extending outward in the radial direction. Each phase is spatially partitioned by each brush holding plate 8. Each brush holding plate 8 is provided with a brush holder (not shown) that holds the brush 5 so that the brush 5 is pressed against the slip ring 6. The slip ring 6 is fixed to the outer periphery of the rotating shaft 2 in a state where a part thereof is embedded in a resin member 9 made of an insulating material. The distance between the brush holding plate 8 and the slip ring 6 and the distance between the brush holding plate 8 and the slip ring cover 7A are set as small as possible. Thereby, since it becomes difficult for air to flow in the direction of the axis Ax, it is possible to suppress wear powder generated in a certain phase from moving to another phase.

スリップリングカバー7Aの外周はハウジング4にて覆われている。スリップリングカバー7Aとハウジング4との間にはブラシ装置3Aに空気を供給するための空気流入路10u、10v、10wと、ブラシ装置3Aから空気を排出するための空気流出路11u、11v、11wとが形成されている。図1〜図4から明らかなように、本形態においては空気流入路10u、10v、10w及び空気流出路11u、11v、11wは相毎に設けられている。   The outer periphery of the slip ring cover 7 </ b> A is covered with the housing 4. Between the slip ring cover 7A and the housing 4, air inflow passages 10u, 10v, 10w for supplying air to the brush device 3A and air outflow passages 11u, 11v, 11w for discharging air from the brush device 3A are provided. And are formed. As apparent from FIGS. 1 to 4, in this embodiment, the air inflow passages 10u, 10v, 10w and the air outflow passages 11u, 11v, 11w are provided for each phase.

図1及び図4に示すように、U相用の空気流入路10uは、スリップリングカバー7Aに形成されその内部に空気を導く空気導入部12uを含む。空気導入部12uはU相に対応するようにU相の外周に位置し、スリップリングカバー7Aを半径方向に貫く貫通孔としてスリップリングカバー7Aに形成されている。同様に、図1及び図2に示すように、V相用の空気流入路10vはV相の外周に位置し、スリップリングカバー7Aを半径方向に貫く貫通孔として形成された空気導入部12vを含む。また、図1及び図3に示すように、W相用の空気流入路10wはW相の外周に位置し、スリップリングカバー7Aを半径方向に貫く貫通孔として形成された空気導入部12wを含む。   As shown in FIGS. 1 and 4, the U-phase air inflow passage 10 u includes an air introduction portion 12 u that is formed in the slip ring cover 7 </ b> A and guides air therein. The air introduction part 12u is located on the outer periphery of the U phase so as to correspond to the U phase, and is formed in the slip ring cover 7A as a through hole penetrating the slip ring cover 7A in the radial direction. Similarly, as shown in FIGS. 1 and 2, the V-phase air inflow passage 10v is located on the outer periphery of the V-phase and includes an air introduction portion 12v formed as a through-hole penetrating the slip ring cover 7A in the radial direction. Including. As shown in FIGS. 1 and 3, the W-phase air inflow path 10w is located on the outer periphery of the W-phase, and includes an air introduction portion 12w formed as a through-hole penetrating the slip ring cover 7A in the radial direction. .

図1及び図4に示すように、U相用の空気流出路11uは、スリップリングカバー7Aに形成され空気を外部へ排出する空気排出部13uを含む。空気排出部13uはU相に対応するようにU相の外周に位置し、スリップリングカバー7Aを半径方向に貫く貫通孔としてスリップリングカバー7Aに形成されている。同様に、図1及び図2に示すように、V相用の空気流出路11vはV相の外周に位置し、スリップリングカバー7Aを半径方向に貫く貫通孔として形成された空気排出部13vを含む。また、図1及び図3に示すように、W相用の空気流出路11wはW相の外周に位置し、スリップリングカバー7Aを半径方向に貫く貫通孔として形成された空気排出部13wを含む。   As shown in FIGS. 1 and 4, the U-phase air outflow passage 11 u includes an air discharge portion 13 u formed in the slip ring cover 7 </ b> A to discharge air to the outside. The air discharge portion 13u is located on the outer periphery of the U phase so as to correspond to the U phase, and is formed in the slip ring cover 7A as a through hole penetrating the slip ring cover 7A in the radial direction. Similarly, as shown in FIGS. 1 and 2, the V-phase air outflow passage 11v is located on the outer periphery of the V-phase and includes an air discharge portion 13v formed as a through-hole penetrating the slip ring cover 7A in the radial direction. Including. As shown in FIGS. 1 and 3, the W-phase air outflow passage 11w is located on the outer periphery of the W-phase and includes an air discharge portion 13w formed as a through-hole penetrating the slip ring cover 7A in the radial direction. .

空気導入部12u、12v、12wは相毎に対応するように軸線Axの方向に関して互いに異なる位置に設けられている。そして、空気排出部13u、13v、13wも相毎に対応するように軸線Axの方向に関して互いに異なる位置に設けられている。そのため、図2〜図4の矢印で示したように、相毎に独立して空気を流入及び排出できる。また、図1〜図4に示したように電気モータ1Aの回転軸2が水平に配置された状態で、空気導入部12u、12v、12wは軸線Axよりも鉛直上方に、空気排出部13u、13v、13wは軸線Axよりも鉛直下方にそれぞれ配置されている。空気排出部13u、13v、13wが鉛直下方に設けられているので、空気が相毎に独立して排出されるとともに、各相で発生した摩耗粉も相毎に独立して排出される。したがって、ある相から離脱した摩耗粉が他の相に再付着することを抑制できる。   The air introduction parts 12u, 12v, 12w are provided at different positions with respect to the direction of the axis Ax so as to correspond to each phase. The air discharge portions 13u, 13v, and 13w are also provided at different positions with respect to the direction of the axis Ax so as to correspond to each phase. Therefore, as shown by the arrows in FIGS. 2 to 4, air can be introduced and discharged independently for each phase. In addition, as shown in FIGS. 1 to 4, in a state where the rotating shaft 2 of the electric motor 1 </ b> A is horizontally arranged, the air introduction parts 12 u, 12 v, 12 w are vertically above the axis Ax, the air discharge part 13 u, 13v and 13w are arranged vertically below the axis Ax. Since the air discharge portions 13u, 13v, and 13w are provided vertically downward, air is discharged independently for each phase, and wear powder generated in each phase is also discharged independently for each phase. Therefore, it can suppress that the abrasion powder detached from one phase reattaches to the other phase.

図2〜図4に示されているように、V相用の空気導入部12vの開口面積は、U相用の空気導入部12uの開口面積及びW相用の空気導入部12wの開口面積のいずれよりも大きい。また、V相用の空気排出部13vの開口面積は、U相用の空気排出部13uの開口面積及びW相用の空気排出部13wの開口面積のいずれよりも大きい。U相、V相及びW相のうち、U相とW相とに挟まれるV相は、熱が逃げ難く高温になりやすい。本形態によれば、V相用の空気導入部12v及び空気排出部13vの開口面積が上記のように設定されているので、高温になりやすいV相への空気の流量が他の相への空気の流量よりも大きくなる。これにより、3つの相の温度のバランスを均一化できるため、温度に依存するブラシの摩耗量及びブラシの寿命を相毎に平準化できる。   As shown in FIGS. 2 to 4, the opening area of the V-phase air introduction part 12v is the opening area of the U-phase air introduction part 12u and the opening area of the W-phase air introduction part 12w. Greater than either. Further, the opening area of the V-phase air discharge portion 13v is larger than both the opening area of the U-phase air discharge portion 13u and the opening area of the W-phase air discharge portion 13w. Of the U phase, the V phase, and the W phase, the V phase sandwiched between the U phase and the W phase is difficult to escape from heat and is likely to be at a high temperature. According to this embodiment, since the opening areas of the V-phase air introduction part 12v and the air discharge part 13v are set as described above, the flow rate of air to the V-phase, which is likely to become high temperature, is reduced to other phases. It becomes larger than the air flow rate. Thereby, since the balance of the temperature of three phases can be equalize | homogenized, the abrasion amount of the brush and the lifetime of a brush depending on temperature can be equalized for every phase.

本形態では、W相よりもU相の方が高温になりやすい傾向があるため、U相用の空気導入部12uの開口面積がW相用の空気導入部12uよりも大きく設定されるとともに、U相用の空気排出部13uの開口面積がW相用の空気排出部13wの開口面積よりも大きく設定されている。つまり、本形態は、各相の温度の高低に対応するように、各相の空気導入部12u、12v、12wの開口面積が設定されるとともに、各相の空気排出部13u、13v、13wの開口面積が設定されている。そのため、ブラシの摩耗量及びブラシの寿命の平準化がより向上する。   In this embodiment, since the U phase tends to be hotter than the W phase, the opening area of the U-phase air inlet 12u is set larger than the W-phase air inlet 12u, The opening area of the U-phase air discharge part 13u is set larger than the opening area of the W-phase air discharge part 13w. That is, in this embodiment, the opening areas of the air introduction parts 12u, 12v, 12w of each phase are set so as to correspond to the temperature of each phase, and the air discharge parts 13u, 13v, 13w of each phase are set. The opening area is set. Therefore, leveling of the brush wear amount and brush life is further improved.

また、本形態では、空気導入部12u、12v、12wの開口面積と空気排出部13u、13v、13wの開口面積とを同じ相で比べた場合、空気排出部13u、13v、13wの開口面積が空気導入部12u、12v、12wの開口面積よりも大きく設定されている。これにより、各相で発生した摩耗粉によって空気排出部13u、13v、13wが詰まり難くなり、摩耗粉の効果的な排出が可能になる。   Further, in this embodiment, when the opening area of the air introduction parts 12u, 12v, 12w and the opening area of the air discharge parts 13u, 13v, 13w are compared in the same phase, the opening area of the air discharge parts 13u, 13v, 13w is It is set larger than the opening area of the air introduction parts 12u, 12v, 12w. This makes it difficult for the air discharge portions 13u, 13v, 13w to be clogged by the wear powder generated in each phase, and enables effective discharge of the wear powder.

(第2の形態)
次に、図5〜図10を参照しながら本発明の第2の形態を説明する。第2の形態に係る電気モータ1Bは、スリップリングカバー7Bを含むブラシ装置3Bの構成を除き第1の形態と同じである。以下、第1の形態と共通の構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。
(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electric motor 1B according to the second embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration of the brush device 3B including the slip ring cover 7B. Hereinafter, the same reference numerals are attached to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

ブラシ装置3Bはスリップリングカバー7B及びハウジング4によって形成される空気流出路21の構成が第1の形態のブラシ装置3Aと異なっている。すなわち、空気流出路21はU相、V相及びW相に対して共通に設けられている。空気流出路21は軸線Axの方向に延びている。空気流出路21は、相毎に対応するように軸線Axの方向に関して互いに異なる位置に設けられた空気排出部23u、23v、23wを含んでいる。U相用の空気排出部23uはU相の外周に、V相の空気排出部23vはV相の外周に、W相の空気排出部23wはW相の外周にそれぞれ位置し、これらの空気排出部23u、23v、23wは軸線Axと平行な直線La上に配置されている。そして、各空気排出部23u、23v、23wの開口面積は同一である。   The brush device 3B is different from the brush device 3A of the first embodiment in the configuration of the air outflow passage 21 formed by the slip ring cover 7B and the housing 4. That is, the air outflow path 21 is provided in common for the U phase, the V phase, and the W phase. The air outflow passage 21 extends in the direction of the axis Ax. The air outflow path 21 includes air discharge portions 23u, 23v, and 23w provided at different positions with respect to the direction of the axis Ax so as to correspond to each phase. The U-phase air discharge portion 23u is located on the outer periphery of the U-phase, the V-phase air discharge portion 23v is located on the outer periphery of the V-phase, and the W-phase air discharge portion 23w is located on the outer periphery of the W-phase. The parts 23u, 23v, 23w are arranged on a straight line La parallel to the axis Ax. And the opening area of each air discharge part 23u, 23v, 23w is the same.

本形態は空気流出路21がU相、V相及びW相に対して共通に設けられている。このため、図8及び図9に示すように、U相については、空気導入部12uから空気排出部23uまでの軸線Axを中心とした周方向の経路が時計回りと反時計回りとの間で相違する。すなわち、U相については時計回りの経路が反時計回りの経路よりも長い。したがって、仮に、空気導入部12uの開口方向が軸線Axに向かう半径方向に設定されると、時計回りの経路には空気が流れ難くなる。そのため、本形態においては、その経路が長い側に空気導入部12uの開口方向が傾けられている。また、同様の理由から、図7及び図10に示すように、上記経路が時計回りと反時計回りとの間で相違するW相についても、空気導入部12wの開口方向も経路が長い側に傾けられている。このような開口方向の傾きにより、U相及びW相において経路が短い側よりも長い側に空気が流れやすくなるので、経路が短い側と長い側との間の流量差を低減することができる。したがって、U相及びW相に対する冷却が周方向に関して不均一になることを抑制できる。U相及びW相は、本発明に係る特定の相に該当する。   In this embodiment, the air outflow passage 21 is provided in common for the U phase, the V phase, and the W phase. For this reason, as shown in FIGS. 8 and 9, for the U phase, the circumferential path from the air introduction part 12u to the air discharge part 23u centering on the axis Ax is between clockwise and counterclockwise. Is different. That is, for the U phase, the clockwise path is longer than the counterclockwise path. Therefore, if the opening direction of the air introduction part 12u is set to the radial direction toward the axis Ax, it becomes difficult for air to flow through the clockwise path. Therefore, in this embodiment, the opening direction of the air introduction part 12u is inclined to the side where the path is long. For the same reason, as shown in FIG. 7 and FIG. 10, the opening direction of the air introduction part 12 w is also on the longer path side for the W phase where the path differs between clockwise and counterclockwise. Tilted. Such inclination of the opening direction makes it easier for air to flow to the longer side of the U phase and W phase than to the shorter path side, so that the flow rate difference between the shorter path side and the longer side can be reduced. . Therefore, it can suppress that the cooling with respect to U phase and W phase becomes non-uniform | heterogenous regarding the circumferential direction. The U phase and the W phase correspond to specific phases according to the present invention.

本形態によれば、各相に共通の空気流出路21が設けられているため、相毎に空気流出路を設ける場合よりも加工数を低減できる。また、各空気排出部23u、23v、23wが直線La上に配置されるため、スリップリングカバー7Bに空気排出部23u、23v、23wを設けるための加工が容易になる。その結果、加工費のコストダウンを期待できる。また、各相を流れる空気の流量の相毎の偏りを低減することができる。   According to this embodiment, since the common air outflow path 21 is provided for each phase, the number of processes can be reduced as compared with the case where an air outflow path is provided for each phase. Moreover, since each air discharge part 23u, 23v, 23w is arrange | positioned on the straight line La, the process for providing air discharge part 23u, 23v, 23w in the slip ring cover 7B becomes easy. As a result, a reduction in processing costs can be expected. Moreover, the deviation for each phase of the flow rate of the air flowing through each phase can be reduced.

(第3の形態)
次に、図11〜図16を参照しながら本発明の第3の形態を説明する。第3の形態に係る電気モータ1Cは、スリップリングカバー7Cを含むブラシ装置3Cの構成を除き第1の形態と同じである。以下、第1の形態と共通の構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。
(Third form)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electric motor 1C according to the third embodiment is the same as the first embodiment except for the configuration of the brush device 3C including the slip ring cover 7C. Hereinafter, the same reference numerals are attached to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

ブラシ装置3Cはスリップリングカバー7C及びハウジング4によって形成される空気流入路30の構成が第1の形態のブラシ装置3Aと異なっている。すなわち、空気流入路30はU相、V相及びW相に対して共通に設けられている。空気流入路30は軸線Axの方向に延びている。空気流入路30は、相毎に対応するように軸線Axの方向に関して互いに異なる位置に設けられた空気導入部32u、32v、32wを含んでいる。U相用の空気導入部32uはU相の外周に、V相の空気導入部32vはV相の外周に、W相の空気導入部32wはW相の外周にそれぞれ位置し、これらの空気導入部32u、32v、32wは軸線Axと平行な直線Lb上に配置されている。また、V相の温度が最も高温になりやすいことを考慮して、V相用の空気導入部32vの開口面積は、U相の空気導入部32u及びW相の空気導入部32wの開口面積よりも大きく設定されている。   The brush device 3C is different from the brush device 3A of the first embodiment in the configuration of the air inflow path 30 formed by the slip ring cover 7C and the housing 4. That is, the air inflow path 30 is provided in common for the U phase, the V phase, and the W phase. The air inflow path 30 extends in the direction of the axis Ax. The air inflow path 30 includes air introducing portions 32u, 32v, and 32w provided at different positions with respect to the direction of the axis Ax so as to correspond to each phase. The U-phase air introduction part 32u is located on the outer periphery of the U-phase, the V-phase air introduction part 32v is located on the outer periphery of the V-phase, and the W-phase air introduction part 32w is located on the outer periphery of the W-phase. The parts 32u, 32v, 32w are disposed on a straight line Lb parallel to the axis Ax. In consideration of the fact that the temperature of the V phase tends to be the highest, the opening area of the V phase air introduction part 32v is larger than the opening area of the U phase air introduction part 32u and the W phase air introduction part 32w. Is also set larger.

本形態は空気流入路30がU相、V相及びW相に対して共通に設けられている。このため、図14及び図15に示すように、U相については、空気導入部32uから空気排出部13uまでの軸線Axを中心とした周方向の経路が時計回りと反時計回りとの間で相違する。すなわち、U相については反時計回りの経路が時計回りの経路よりも長い。したがって、仮に、空気導入部32uの開口方向が軸線Axに向かう半径方向に設定されると、反時計回りの経路には空気が流れ難くなる。そのため、本形態においては、その経路が長い側に空気導入部32uの開口方向が傾けられている。また、同様の理由から、図13及び図16に示すように、経路が時計回りと反時計回りとの間で相違するW相についても、空気導入部32wの開口方向も経路が長い側に傾けられている。したがって、本形態は第2の形態と同じ効果を得ることができ、U相及びW相は本発明に係る特定の相に該当する。   In this embodiment, the air inflow passage 30 is provided in common for the U phase, the V phase, and the W phase. For this reason, as shown in FIGS. 14 and 15, for the U phase, the circumferential path centering on the axis Ax from the air introduction part 32u to the air discharge part 13u is between clockwise and counterclockwise. Is different. That is, for the U phase, the counterclockwise path is longer than the clockwise path. Therefore, if the opening direction of the air introduction portion 32u is set in the radial direction toward the axis Ax, it is difficult for air to flow through the counterclockwise path. Therefore, in this embodiment, the opening direction of the air introduction part 32u is inclined to the side where the path is long. For the same reason, as shown in FIG. 13 and FIG. 16, the opening direction of the air introduction part 32 w is also inclined to the longer path side for the W phase whose path is different between clockwise and counterclockwise. It has been. Therefore, this form can acquire the same effect as a 2nd form, and U phase and W phase correspond to the specific phase concerning the present invention.

(第4の形態)
次に、図17を参照しながら、本発明の第4の形態を説明する。第4の形態は、上述した第1〜第3の形態に適用された形態として実施できる。図17には第1の形態に適用された形態が示されている。第1の形態と共通の構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。
(4th form)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The 4th form can be implemented as a form applied to the 1st-3rd form mentioned above. FIG. 17 shows a form applied to the first form. The same reference numerals are attached to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

第4の形態に係る電気モータ1Dは、U相とV相との間及びV相とW相との間のそれぞれに、軸線Axから離れるように半径方向に拡がる絶縁部材としての絶縁プレート40が設けられている。絶縁プレート40は中空円板状に構成されていて、その中央部40aは樹脂部材9に固定されている。絶縁プレート40の外周縁40bは適切なクリアランスが確保された状態でスリップリングカバー7Aに接近している。   In the electric motor 1D according to the fourth embodiment, an insulating plate 40 as an insulating member that extends radially away from the axis Ax is provided between the U phase and the V phase and between the V phase and the W phase. Is provided. The insulating plate 40 is formed in a hollow disk shape, and its central portion 40 a is fixed to the resin member 9. The outer peripheral edge 40b of the insulating plate 40 is close to the slip ring cover 7A with an appropriate clearance secured.

本形態によれば、隣り合うU相とV相との間隔及び隣り合うV相とW相との間隔をそれぞれ近づけても絶縁プレート40によって絶縁性を確保できるので、絶縁プレート40が存在しない場合よりもこれらの間隔を小さくできる。これにより、絶縁プレート40が存在しない場合比べて軸線Axの方向に関する寸法を短縮できる。しかも、絶縁プレート40が半径方向に拡がることによって各相が空間的に仕切られるため、空気導入部12u、12v、12wから空気排出部13u、13v、13wに至る流路の相毎の独立性が向上する。   According to this embodiment, even if the distance between the adjacent U phase and the V phase and the distance between the adjacent V phase and the W phase are close to each other, insulation can be ensured by the insulating plate 40, so that the insulating plate 40 does not exist These intervals can be made smaller. Thereby, the dimension regarding the direction of the axis line Ax can be shortened compared with the case where the insulating plate 40 does not exist. In addition, since each phase is spatially partitioned by the expansion of the insulating plate 40 in the radial direction, the independence for each phase of the flow path from the air inlets 12u, 12v, 12w to the air outlets 13u, 13v, 13w is achieved. improves.

(第5の形態)
次に、図18を参照しながら、本発明の第5の形態を説明する。第5の形態は、上述した第1〜第4の形態に適用された形態として実施できる。図18には第1の形態に適用された形態が示されている。第1の形態と共通の構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。
(5th form)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth mode can be implemented as a mode applied to the first to fourth modes described above. FIG. 18 shows a form applied to the first form. The same reference numerals are attached to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

第5の形態に係る電気モータ1Eは、回転軸2を経由したオイルによる冷却方法に特徴を有する。上述したように、V相はU相とW相とに挟まれるため高温になりやすい。電気モータ1Eは、回転軸2に形成された連通路2bの開口位置がV相に対応する位置に設定されており、かつV相の空気導入部12vの開口面積が他の相の空気導入部12u、12wの開口面積よりも大きく設定されている。これにより、オイルによる冷却と空気による冷却との相互作用により、効率的でかつ各相で均一な冷却が可能となる。   The electric motor 1 </ b> E according to the fifth embodiment is characterized by a cooling method using oil via the rotating shaft 2. As described above, since the V phase is sandwiched between the U phase and the W phase, the temperature tends to be high. In the electric motor 1E, the opening position of the communication path 2b formed in the rotating shaft 2 is set to a position corresponding to the V phase, and the opening area of the V phase air introducing portion 12v is the air introducing portion of the other phase. The opening area is set larger than 12u and 12w. Thus, efficient and uniform cooling can be achieved in each phase by the interaction between cooling with oil and cooling with air.

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態では、回転電機の一例として電気モータを例示したが、回転電機としては、回転軸に設けられたロータとの間で通電を必要とする各種の電気モータ、発電機、モータ・ジェネレータ等であってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. In each of the above embodiments, an electric motor is illustrated as an example of a rotating electrical machine. However, as the rotating electrical machine, various electric motors, generators, motors / generators, and the like that require energization with a rotor provided on a rotating shaft. It may be.

上記各形態では、各相に対応する位置に空気導入部が設けられているが、空気導入部が軸線よりも鉛直上方に位置する限りにおいて、空気導入部の個数及び位置は任意である。例えば、各相に跨る大きさを有する単一の空気導入部をスリップリングカバーに形成する形態で実施することも可能である。   In each of the above embodiments, the air introduction part is provided at a position corresponding to each phase. However, as long as the air introduction part is located vertically above the axis, the number and position of the air introduction parts are arbitrary. For example, it is also possible to implement in a form in which a single air introduction part having a size straddling each phase is formed in the slip ring cover.

上記各形態では、回転軸にオイルを供給することによる冷却も実施しているが、オイルによる冷却は必須ではない。オイルによる冷却を実施しない形態で本発明を実施することも可能である。   In each of the above embodiments, cooling is also performed by supplying oil to the rotating shaft, but cooling with oil is not essential. It is also possible to implement the present invention in a form in which cooling with oil is not performed.

上記各形態では、3つの相を有する回転電機の一例として電気モータを例示したが、本発明は3つ以上であれば相の個数に制限されない。本発明は3つ以上の相、例えば3N個(Nは1以上の自然数)の相を有する電気モータ、発電機、モータ・ジェネレータ等の回転電機に適用して実施できる。絶縁部材としての絶縁プレートは、3つ以上の複数の相のうちの互いに隣り合う2つの相の間にそれぞれ設けることも可能である。   In each of the above embodiments, an electric motor is illustrated as an example of a rotating electrical machine having three phases, but the present invention is not limited to the number of phases as long as there are three or more. The present invention can be applied to a rotating electrical machine such as an electric motor, a generator, and a motor / generator having three or more phases, for example, 3N (N is a natural number of 1 or more) phases. The insulating plate as the insulating member can be provided between two adjacent phases among the three or more phases.

1A〜1E 電気モータ(回転電機)
2 回転軸
3A〜3C ブラシ装置
5 ブラシ
6 スリップリング
7A〜7C スリップリングカバー
12u、12v、12w、32u、32v、32w 空気導入部
13u、13v、13w、23u、23v、23w 空気排出部
40 絶縁プレート(絶縁部材)
Ax 軸線
La、Lb 直線
1A to 1E Electric motor (Rotating electric machine)
2 Rotating shafts 3A to 3C Brush device 5 Brush 6 Slip ring 7A to 7C Slip ring cover 12u, 12v, 12w, 32u, 32v, 32w Air introduction part 13u, 13v, 13w, 23u, 23v, 23w Air discharge part 40 Insulating plate (Insulating material)
Ax Axis La, Lb straight line

Claims (8)

回転軸と、前記回転軸の軸線の方向に並べられ、少なくとも3つの相を含む複数の相を有し前記回転軸の外周に設けられたブラシ装置とを備え、
前記ブラシ装置は、前記相毎に設けられたブラシと、前記ブラシと接触しながら前記回転軸と一体に回転し、前記相毎に設けられたスリップリングと、前記ブラシ及び前記スリップリングを覆うスリップリングカバーと、を有し、
前記スリップリングカバーは、空気を内部に導く空気導入部と、前記相毎に対応するとともに、前記回転軸の前記軸線の方向に関して互いに異なる位置に設けられ、空気を外部へ排出する空気排出部と、を有し、
前記回転軸が水平になるように配置された状態で、前記空気導入部が前記回転軸の前記軸線よりも鉛直上方に、前記空気排出部が前記回転軸の前記軸線よりも鉛直下方に、それぞれ配置されていることを特徴とする回転電機。
A rotating shaft and a brush device arranged in the direction of the axis of the rotating shaft and having a plurality of phases including at least three phases and provided on the outer periphery of the rotating shaft;
The brush device includes a brush provided for each phase, a slip ring provided for each phase, and a slip covering the brush and the slip ring. A ring cover,
The slip ring cover includes an air introduction part that guides air to the inside, an air discharge part that corresponds to each phase and that is provided at different positions with respect to the direction of the axis of the rotating shaft, and discharges air to the outside. Have
In a state where the rotating shaft is arranged horizontally, the air introduction portion is vertically above the axis of the rotating shaft, and the air discharge portion is vertically below the axis of the rotating shaft, respectively. A rotating electric machine characterized by being arranged.
前記空気導入部は、前記相毎に対応するとともに、前記回転軸の前記軸線の方向に関して互いに異なる位置に設けられている請求項1に記載の回転電機。   2. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the air introduction section corresponds to each phase and is provided at different positions with respect to the direction of the axis of the rotating shaft. 前記空気排出部は、前記回転軸の前記軸線と平行な直線上に配置されている請求項1又は2に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the air discharge unit is disposed on a straight line parallel to the axis of the rotating shaft. 前記複数の相には、前記空気導入部から前記空気排出部までの前記回転軸の前記軸線を中心とした周方向の経路が時計回りと反時計回りとの間で相違する特定の相が含まれ、
前記特定の相に対応する前記空気導入部は、前記回転軸の前記軸線に向かう半径方向に対して前記経路が長い側に開口方向が傾いている請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機。
The plurality of phases includes a specific phase in which a circumferential path around the axis of the rotation shaft from the air introduction part to the air discharge part is different between clockwise and counterclockwise. And
The said air introduction part corresponding to the said specific phase has an opening direction inclined in the side where the said path | route is long with respect to the radial direction which goes to the said axial line of the said rotating shaft. Rotating electric machine.
前記ブラシ装置は、前記複数の相のうち互いに隣り合う2つの相の間に設けられ、半径方向に拡がる絶縁部材を更に有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転電機。   5. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the brush device further includes an insulating member that is provided between two adjacent phases among the plurality of phases and extends in a radial direction. 前記複数の相は3つの相である請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of phases are three phases. 前記3つの相のうち、2つの相に挟まれる相に対応する前記空気導入部の開口面積は、残りの相に対応する前記空気導入部の開口面積よりも大きい請求項6に記載の回転電機。   The rotating electrical machine according to claim 6, wherein an opening area of the air introduction part corresponding to a phase sandwiched between two phases among the three phases is larger than an opening area of the air introduction part corresponding to the remaining phase. . 前記3つの相のうち、2つの相に挟まれる相に対応する前記空気排出部の開口面積は、残りの相に対応する前記空気排出部の開口面積よりも大きい請求項6又は7に記載の回転電機。   The opening area of the air discharge part corresponding to the phase sandwiched between two phases among the three phases is larger than the opening area of the air discharge part corresponding to the remaining phase. Rotating electric machine.
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