JP7027811B2 - ブラシユニット及び回転電機 - Google Patents

Description

ブラシユニット及び回転電機に関するものである。

従来、巻線界磁型のモータ（回転電機）には、界磁巻線へ電力を供給するため、ブラシ及びブラシを保持するブラシホルダを有するブラシユニットが設けられている（例えば、特許文献１）。このブラシユニットにおいて、ブラシは、バネなどの弾性部材によって、界磁巻線と電気的に接続されているスリップリングへ付勢され、摺動可能に当接している。スリップリングは、モータの回転軸の外周に設けられており、回転軸と共に回転するように構成されている。このため、スリップリングが回転軸と共に回転すると、ブラシは、スリップリングに対して摺動することとなる。その際、ブラシ摩耗粉が発生し、ブラシホルダ内に蓄積してしまう可能性がある。

そこで、特許文献１に記載のモータでは、回転位置センサとスリップリングとの間に、ファンを設けることにより、ブラシホルダ内において空気の流れを促し、ブラシ摩耗粉が蓄積することを抑制している。

特開２０１０－６３２５０号公報

ところで、特許文献１に記載の発明では、回転軸の軸方向においてブラシホルダの端部に設けられ、軸方向に開口する通気孔を介して、空気を軸方向に流入及び流出させている。このため、通気孔付近においては、空気の流れを作れるものの、通気孔から離れた奥側において、十分な空気の流れを作ることができなかった。すなわち、奥側においてブラシ摩耗粉が蓄積される可能性があった。

本発明は、上記実情に鑑み、ブラシホルダ内のブラシ摩耗粉を排出する排出性能を向上させたブラシユニット及び回転電機を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、回転電機に用いられるブラシユニットにおいて、前記回転電機の回転軸の外周に設けられたスリップリングに対して摺動可能に当接するブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダと、を備え、前記ブラシホルダは、前記回転軸の一部をその内部に収容した状態で、前記スリップリングの外周を覆うように構成されており、前記ブラシホルダには、前記回転軸の軸方向に開口する第１通気孔と、前記回転軸の径方向に開口する第２通気孔とが設けられていることを要旨とする。

これにより、回転軸が回転すると、回転軸の径方向に開口する第２通気孔から空気が流入し、回転軸及びスリップリングの回転に伴ってブラシホルダ内に空気が流入する。その際、回転軸の外周、すなわち、スリップリングの外周を巻き込むように空気が流れるので、第１通気孔及び第２通気孔から離れた奥側においても空気の流れを作ることができる。そして、回転軸の軸方向に開口する第１通気孔から空気が排出され、それと共に、ブラシ摩耗粉も外部に排出可能となる。これにより、通気孔から離れた奥側においても、十分な空気の流れを作ることができ、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる。

第２の発明では、前記ブラシホルダは、前記軸方向に沿って設けられた筒状の外壁部と、前記スリップリングよりも前記径方向の外側であって、且つ、前記外壁部よりも前記径方向の内側において前記外壁部に沿って設けられる内壁部と、を備え、前記第２通気孔は、前記外壁部に設けられており、前記内壁部は、前記回転軸の周方向の一部であって、且つ、前記径方向において前記第２通気孔の内側に配置されていることを要旨とする。

第２通気孔の内側に内壁部を設けた。これにより、外壁部と内壁部との間の隙間からブラシホルダ内部へ空気を流入させる一方で、ブラシホルダの径方向外部から水滴やほこりなどが第２通気孔を介して浸入することを抑制できる。なお、水滴がブラシホルダ内部に浸入すると、ブラシ摩耗粉が固まり、排出しにくくなる場合や、ショートする可能性がある。

上記構成により、第２通気孔や外壁部と内壁部との間の隙間を大きくして、空気の流れをよくすることも可能となる。すなわち、空気の流れを良くして、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる。また、水滴が浸入することを防止し、ブラシ摩耗粉の排出性能が低下することを抑制できる。

第３の発明では、前記回転軸の周方向における前記内壁部の両端部である第１端部及び第２端部は、それぞれ前記径方向において前記外壁部と重複しているとともに、前記第１端部及び前記第２端部は、それぞれ前記外壁部から離間していることを要旨とする。

このように構成したことにより、第２通気孔から径方向に沿って流入した空気を、内壁部の両端と外壁部により形成された周方向の通路を介して、周方向に沿ってブラシホルダ内に流入させることができる。その一方で、水滴等をブラシホルダ内に浸入しにくくすることができる。また、内壁部の両端における隙間から空気を流入させるため、大量の空気をブラシホルダ内に流入させやすくなる。

第４の発明では、前記周方向において前記内壁部が設けられていない範囲において、前記回転軸の回転方向は、前記第１端部側から前記第２端部側に向かう方向であり、前記第１端部と前記外壁部との間における前記径方向の距離は、前記第２端部と前記外壁部との間における前記径方向の距離よりも長いことを要旨とする。

上記構成では、第１端部と外壁部との間における距離は、第２端部と外壁部との間における距離よりも長くなっているため、空気が第１端部側から流入しやすく、第２端部側から流出しにくくなっている。このため、回転軸の回転方向が、第１端部側から第２端部側に向かう方向である場合、空気を、ブラシホルダ内に効率的に流入させることができる。したがって、ブラシホルダ内の空気を、第１通気孔側から流出させやすくなっており、ブラシホルダ内の奥側におけるブラシ摩耗粉を効率よく排出させることができる。

第５の発明では、前記回転軸の周方向における前記内壁部の両端部である第１端部及び第２端部のうち、前記第１端部は、前記外壁部から離間しており、前記周方向において前記内壁部が設けられていない範囲において、前記回転軸の回転方向は、前記第１端部側から前記第２端部側に向かう方向であることを要旨とする。

このように構成したことにより、回転軸の回転に伴い、第１端部と外壁部との隙間を介して、内部に空気を引き込むような空気の流れが作られ、第１通気孔から軸方向に沿って空気が排出されるようになる。このため、空気の流れが良くなり、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる。

第６の発明では、前記回転軸の周方向において、前記内壁部が設けられている範囲は、前記内壁部が設けられていない範囲よりも小さいことを要旨とする。

上記構成にしたことにより、内壁部が設けられている範囲を、内壁部が設けられていない範囲よりも大きくした場合と比較して、内壁部と外壁部との隙間から流入した空気を、回転軸により還流させやすい。これにより、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上させることができる。

第７の発明では、前記第１通気孔は、前記回転軸が挿通されるように構成されており、前記回転軸が挿通された状態において、前記回転軸から前記第１通気孔の縁までの間における前記径方向の距離は、前記内壁部と前記外壁部との間における前記径方向の距離と比較して、短くなっており、前記第２通気孔は、前記軸方向に沿って形成されており、前記軸方向における前記第２通気孔の長さは、前記周方向における前記第１通気孔の縁の長さと比較して、長いことを要旨とする。

これにより、内壁部と外壁部との間における隙間によって形成される空気の流入口が大きくなる一方、第１通気孔によって形成される流出口が小さくなる。このため、ブラシホルダ内部を通過する空気の流速を早くすることができ、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上させることができる。

第８の発明では、前記回転電機は、車両に用いられるものであり、前記回転電機が前記車両に搭載された場合、前記ブラシホルダの前記第２通気孔は、前記ブラシホルダの下側に配置されることを要旨とする。

ブラシホルダの外部から第２通気孔を介して水滴が浸入することを抑制することができる。

第９の発明では、前記スリップリングの外周を覆う前記ブラシホルダの外壁部には、前記軸方向における前記第２通気孔の縁に沿って、前記径方向の外側に突出する突出部が設けられていることを要旨とする。

突出部によって、ブラシホルダの外壁部を伝わって、第２通気孔から水滴が浸入することを抑制することができる。

第１０の発明では、前記スリップリングの外周を覆う前記ブラシホルダの外壁部には、前記回転軸の周方向に沿って、前記径方向の外側に突出するフランジ部が設けられており、前記フランジ部は、前記軸方向において、前記第１通気孔側の端部に設けられていることを要旨とする。

ブラシホルダの外壁部を伝わって、第１通気孔から水滴が浸入することを抑制することができる。

第１１の発明では、前記回転電機には、前記回転電機の外部に向かって空気が流れる通風路が設けられており、前記ブラシホルダは、前記第１通気孔が当該通風路に連通するように配置されることを要旨とする。

これにより、ブラシ摩耗粉を回転電機の外部に排出しやすくなる。

第１２の発明では、前記回転軸には、前記軸方向に空気の流れを作るファンが設けられており、前記第１通気孔は、前記回転軸に沿って形成されていることを要旨とする。

ファンにより、第１通気孔から空気が流れるように、空気の流れを作りやすくなり、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上させることができる。

第１３の発明では、前記回転電機には、前記ブラシホルダを覆うカバー部材が設けられており、前記ブラシホルダは、前記軸方向において、前記第１通気孔と前記カバー部材とが重なるように配置され、且つ、前記径方向において、前記スリップリングの外周を覆う前記ブラシホルダの外壁部と前記カバー部材とが重なるように配置されることを要旨とする。

カバー部材により、水滴が第１通気孔を介してブラシホルダ内に浸入すること抑制することができる。

第１４の発明は、巻線界磁型の回転電機であって、界磁巻線と、前記回転電機の回転軸の外周に設けられ、前記回転電機の界磁巻線に接続されるスリップリングと、前記ブラシユニットと、を備えたことを要旨とする。

通気孔から離れた奥側においても、十分な空気の流れを作ることができ、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる回転電機を提供できる。

回転電機の断面図。 収容ケースの断面図。 ブラシユニットの縦断面図。 ブラシユニットを示す平面図。 ブラシユニットを示す側面図。 ブラシホルダの一部横断面図。 ブラシユニットの上下方向を示す図。 別例におけるブラシユニットを示す図。 別例におけるブラシユニットを示す図。 別例におけるブラシユニットを示す図。 別例におけるブラシユニットを示す図。 別例における回転軸を示す図。 別例におけるブラシユニットを示す図。

以下、実施形態について図面に基づき説明を行う。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。本実施形態に係る回転電機は、車両に搭載されるものである。

図１に示す回転電機は、モータ１０と、モータ１０を制御する制御装置２０と、を有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。以下、単にＩＳＧ１００と示す。モータ１０は、巻線界磁型のものであり、具体的には３相巻線を有する巻線界磁型同期機である。ＩＳＧ１００は、エンジンのクランク軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸に駆動力（回転力）を付与する力行機能とを備えている。

モータ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１に固定される固定子１２と、固定子１２に対して回転する回転子１３と、回転子１３が固定される回転軸１４と、を備える。以下、本実施形態において、軸方向とは、回転軸１４の軸方向のことを示し（図において矢印Ｙ１で示す）、径方向とは、回転軸１４の径方向のことを示す（図において矢印Ｙ２で示す）。また、周方向とは、回転軸１４の周方向のことを示す（図において矢印Ｙ３で示す）。

ハウジング１１は、円筒形状に形成されており、その軸心が回転軸１４と同軸となっている。ハウジング１１の軸方向外側（図１では、上側）に、制御装置２０が固定されている。その一方で、ハウジング１１内には、固定子１２及び回転子１３等が収容されている。

固定子１２は、ハウジング１１の軸方向略中央において、ハウジング１１の内周に沿って円筒状に設けられており、ハウジング１１に固定されている。固定子１２は、磁気回路の一部を構成するものであり、固定子コア１２ａと、電機子巻線１２ｂとを備える。

固定子コア１２ａは、磁性体によって円環状に形成されており、その軸心が回転軸１４と同軸となっている。固定子コア１２ａは、電機子巻線１２ｂを保持する。なお、固定子コア１２ａは、電機子巻線１２ｂを収容する複数のスロットを備えており、電機子巻線１２ｂは、当該スロットに収容され保持されている。

電機子巻線１２ｂは、２組のＹ結線された３相巻線により構成されている。そして、電機子巻線１２ｂは、電力（交流電力）が供給されることで磁束を発生する。また、電機子巻線１２ｂは、回転子１３が発生する磁束と鎖交することで電力（交流電力）を発生する。

回転子１３は、磁気回路の一部を構成するものであり、磁性体からなる回転子コア１３ａと、回転子コア１３ａに保持される界磁巻線１３ｂを備える。

回転子コア１３ａは、いわゆるランデル型ポールコアであり、円環状の中空部を備え、当該中空部に界磁巻線１３ｂが収容されている。回転子コア１３ａは、その外周面を、固定子コア１２ａの内周面と離間させた状態で対向するように配置されている。また、回転子コア１３ａには、回転軸１４が挿通され、回転軸１４と一体回転するように回転軸１４に固定されている。

界磁巻線１３ｂは、直流電力が供給されることで磁束を発生し、回転子コア１３ａの外周面に磁極を形成する。これにより、固定子１２に交流電力が供給されている場合には、固定子１２が発生する磁束と鎖交し、回転子１３が回転することとなる。また、回転子１３が回転することにより、固定子１２の電機子巻線１２ｂに交流電力を発生させることとなる。

回転軸１４は、ハウジング１１に設けられた軸受１１ａを介して、ハウジング１１に回転可能に支持されている。回転軸１４には、その軸方向中央部分において回転子１３が固定されている。また、軸方向において、回転軸１４の両端部は、ハウジング１１から突出しており、制御装置２０とは反対側の端部は、エンジンのクランク軸や車軸等に連結される。

また、軸方向において、回転軸１４の端部（制御装置２０側の端部）は、制御装置２０内に挿入されている。当該回転軸１４の端部には、後述するブラシ５１と接触し、ブラシ５１から供給される直流電力を界磁巻線１３ｂに供給するスリップリング１４ａが設けられている。スリップリング１４ａは、金属によって円筒状に形成されている。スリップリング１４ａは、回転軸１４の外周面に絶縁体１４ｂを介して固定される。そして、図示しない配線を介してスリップリング１４ａは、界磁巻線１３ｂに接続されている。

また、回転軸１４の先端（制御装置２０側の先端）には、磁石９１が配置されている。この磁石９１は、収容ケース３０を挟んで、回転センサ９２と対向している。この回転センサ９２は、制御基板４０のモータ１０側に搭載されている。制御基板４０は、回転センサ９２及び磁石９１を利用して回転軸１４の回転角を検出可能に構成されている。検出された回転角に関する情報は、制御基板４０に入力される。制御基板４０のマイコンは、この回転角に関する情報を利用して、モータ１０の制御などを行う。

次に、制御装置２０について説明する。前述したように、制御装置２０は、モータ１０のハウジング１１の軸方向外側に固定されている。

この制御装置２０は、外部（例えばバッテリ）からの電力を変換し、モータ１０に供給して駆動力を発生させる機能と、モータ１０からの電力を変換して外部に電力を供給する機能を有している。そして、制御装置２０は、収容ケース３０と、制御基板４０と、ブラシユニット５０等を備えている。

図１に示すように、収容ケース３０は、軸方向において、モータ１０のハウジング１１の端部に固定されている。図１及び図２に示すように、収容ケース３０には、軸方向において、ハウジング１１の反対側（反モータ１０側）に開口する収容凹部３１が形成されており、当該収容凹部３１に、制御基板４０や、各種スイッチング素子などが収容されている。

制御基板４０には、複数の制御素子が搭載されている。例えば、界磁巻線１３ｂへの直流電力を供給又は供給遮断を切り替える界磁用スイッチング素子が搭載されている。また、各種スイッチング素子を制御するマイコン、ＲＯＭ、ＲＡＭなどが搭載されている。制御基板４０は、バスバーなどの配線を介して、電機子用スイッチング素子４１等と接続されている。マイコンは、電機子用スイッチング素子４１を利用して、電機子巻線１２ｂの通電制御を行う。

収容凹部３１内に、制御基板４０等が収容された状態で、絶縁性の樹脂材が領域（制御基板４０が収容される領域）に充填されることにより、樹脂層３１ａが設けられている。また、収容凹部３１の底部３１ｂには、ヒートシンク３２が設けられている。この収容凹部３１の開口部は、蓋部材３３により覆われている。

収容ケース３０のハウジング１１側の端面には、軸方向に沿ってハウジング１１側に突出する円弧状の係合部３５が形成されている。係合部３５は、ハウジング１１の軸方向に沿って収容ケース３０側に突出する被係合部１１ｂに対して、径方向に係合するように形成されている。そして、収容ケース３０は、係合部３５と被係合部１１ｂが係合された状態で、ネジ３６などによってハウジング１１に固定されている。

図１に示すように、収容ケース３０がハウジング１１に固定されている状態で、収容ケース３０と、ハウジング１１との間には、空間が形成されている。この空間に、ブラシユニット５０が配置されている。このブラシユニット５０は、ネジ等を介して、収容ケース３０に固定されている。

ブラシユニット５０は、スリップリング１４ａの外周と接触するブラシ５１と、ブラシ５１を保持するブラシホルダ５２を備える。ブラシ５１は、スリップリング１４ａの外周と接触し、且つ、摺動可能となるようにブラシホルダ５２により固定されている。また、ブラシ５１は、ブラシホルダ５２に設けられた弾性部材としてのバネ５３により、回転軸１４側に押圧されている。

そして、ブラシ５１は、図示しない配線を介して制御基板４０と接続されており、制御基板４０から電力が供給されるように構成されている。そして、ブラシ５１は、スリップリング１４ａを介して当該電力を界磁巻線１３ｂに供給可能に構成されていれる。

次に図３～６に基づき、ブラシホルダ５２について詳しく説明する。図３に示すように、ブラシホルダ５２は、ブラシ５１を保持するブラシ保持部６０と、収容部７０を備えている。収容部７０は、回転軸１４の一部をその内部に収容している。

より詳しくは、図３に示すように、収容部７０は、ハウジング１１から制御基板４０側に突出する回転軸１４の一部、及び当該回転軸１４に固定されたスリップリング１４ａを覆うように、回転軸１４の軸方向に沿って筒状に形成されている。すなわち、ブラシホルダ５２は、ハウジング１１から軸方向に突出している回転軸１４の一部をその内部に収容した状態で、スリップリング１４ａの外周を覆うように構成されている。また、図４及び図５に示すように、ブラシ保持部６０は、収容部７０の径方向外側において、箱型に形成されており、収容部７０に一体的に固定されている。

ところで、ブラシ５１は、天然黒鉛に銅粉を含有し、フェノール樹脂などを結合材として金属黒鉛である。このため、ブラシ５１は、スリップリング１４ａに対して摺動すると、ブラシ摩耗粉が発生する。ブラシ摩耗粉は、動作不良の原因となりうるため、ＩＳＧ１００の外部に排出される必要がある。そこで、ブラシホルダ５２（より詳しくは、収容部７０）には、回転軸１４の軸方向に開口する第１通気孔８１と、回転軸１４の径方向に開口する第２通気孔８２とが設けられている。以下、詳しく説明する。

図３に示すように、ブラシホルダ５２の収容部７０は、軸方向において反モータ側の端部（以下、上端部７１と示す）と、モータ側の端部（以下、下端部７２と示す）と、軸方向に沿って上端部７１と下端部７２とを繋ぐように設けられた筒状の外壁部７３と、を備えている。

そして、図３及ぶ図４に示すように、上端部７１には、軸方向に沿って開口する第１通気孔８１が設けられている。この第１通気孔８１は、回転軸１４を中心として、略円形となるように形成されている。したがって、上端部７１は、略円環状に形成されている。また、図３に示すように、第１通気孔８１には、回転軸１４が挿通されるようになっている。そして、回転軸１４の先端（より詳しくは、磁石９１）が、軸方向において収容部７０の外部に突出するように構成されている。

また、第１通気孔８１に回転軸１４が挿通された状態において、回転軸１４と第１通気孔８１の縁との間に隙間が形成されるように、第１通気孔８１は、回転軸１４よりも大きく形成されている。なお、下端部７２も上端部７１と同様に略円環状に形成されている。そして、下端部７２に形成された貫通孔を介して、回転軸１４が挿通されている。

また、図１に示すように、ＩＳＧ１００には、ＩＳＧ１００の外部に向かって空気が流れる通風路１０１が設けられており、ブラシホルダ５２は、第１通気孔８１が当該通風路１０１に連通するように配置されている。なお、図１において、破線の矢印Ｙ１０により、ブラシホルダ５２の第１通気孔８１から外部までの空気の流れを示す。図１では図示していないが、ハウジング１１には、空気の通り口となる孔部が複数設けられている。

また、図１に示すように、収容ケース３０のモータ１０（ブラシユニット５０）側の端面には、モータ１０側に開口する凹部３７が設けられている。そして、制御装置２０がハウジング１１に固定された場合、ブラシユニット５０は、その凹部３７により上端部７１が覆われるようになっている。その際、凹部３７は、制御装置２０がハウジング１１に固定された場合、軸方向において、ブラシユニット５０と所定間隔を空けて離間するように配置されている。また、凹部３７の側壁３７ａは、制御装置２０がハウジング１１に固定された場合、軸方向において、ブラシユニット５０の上端部７１よりもモータ１０側にその先端が配置されるように構成されている。このため、収容ケース３０は、カバー部材に相当する。

そして、図３及び図４に示すように、外壁部７３には、径方向外側に開口する第２通気孔８２が設けられている。より詳しくは、回転軸１４を中心として、ブラシ保持部６０とは反対側（周方向において１８０度離れた位置）、つまり、ブラシ５１とは反対側に、第２通気孔８２が設けられている。第２通気孔８２は、周方向において外壁部７３の一部に設けられている。より具体的には、第２通気孔８２は、回転軸１４を中心として、周方向において１８０度未満の範囲で設けられている。

また、図３及び図５に示すように、第２通気孔８２は、軸方向にそって、縦長に設けられている。より詳しくは、第２通気孔８２は、収容部７０の上端部７１から、軸方向においてスリップリング１４ａの全体に亘って設けられている。つまり、軸方向において、第２通気孔８２は、スリップリング１４ａよりもモータ１０側に至るまで設けられている。

ところで、第２通気孔８２を介してブラシホルダ５２内に水滴などが浸入すると、蓄積されたブラシ摩耗粉が固まり、排出されにくくなる可能性がある。また、ショートの原因にもなり得る。

そこで、図４及び図６に示すように、ブラシホルダ５２の収容部７０には、回転軸１４（スリップリング１４ａ）よりも径方向の外側であって、且つ、外壁部７３よりも径方向の内側において内壁部７４が設けられている。そして、この内壁部７４が、外壁部７３の第２通気孔８２よりも径方向の内側に配置されている。

図６に示すように、この内壁部７４は、外壁部７３に沿って設けられており、軸方向から見た場合、円弧状となっている。つまり、内壁部７４は、回転軸の周方向の一部に設けられている。より詳しくは、内壁部７４は、回転軸１４を中心として、周方向において１８０度未満の範囲であって、第２通気孔８２よりも大きい範囲で設けられている。また、図６に示すように、回転軸１４の周方向において、内壁部７４が設けられている範囲Ｗ１は、内壁部７４が設けられていない範囲Ｗ２よりも小さくなっている。

また、回転軸１４の周方向における内壁部７４の両端部である第１端部７４ａ及び第２端部７４ｂは、それぞれ径方向において外壁部７３と重複している。すなわち、内壁部７４は、径方向において第２通気孔８２の全体と重複するように設けられている。そして、第１端部７４ａ及び第２端部７４ｂは、それぞれ外壁部７３から離間しており、外壁部７３と内壁部７４との間に周方向に沿って空気が出入りする隙間が形成されている。

図３に示すように、この内壁部７４は、下端部７２に立設されており、軸方向に沿って上端部７１に至るまで延びるように形成されている。なお、図４に示すように、上端部７１において、内壁部７４と外壁部７３との間（径方向における間）には、隙間が形成されている。

このような内壁部７４を設けることにより、第２通気孔８２を介してブラシホルダ５２の外部から水滴などが浸入することを抑制することができる。それと共に、内壁部７４と外壁部７３との間における隙間（周方向に開口する隙間）から、第２通気孔８２を介して流入した空気をブラシホルダ５２に導くことができる。

また、第１通気孔８１の開口面積は、内壁部７４と外壁部７３との間における隙間（周方向に開口する隙間）の開口面積、及び第２通気孔８２の開口面積よりも小さく形成されている。

より詳しく説明すると、図４に示すように、第１通気孔８１に回転軸１４が挿通された状態において、回転軸１４の外周から第１通気孔８１の縁までの間における径方向の距離ｄ１は、内壁部７４と外壁部７３との間における径方向の距離ｄ２と比較して、短くなっている。また、図５に示すように、軸方向における第２通気孔８２の長さｄ３は、周方向における第１通気孔８１の縁の長さと比較して、長くなっている。なお、第１通気孔８１の開口面積は、内壁部７４と外壁部７３との間における隙間の開口面積より小さくなるのであれば、距離ｄ１が、距離ｄ２よりも長くなってもよい。同様に、軸方向における第２通気孔８２の長さｄ３は、周方向における第１通気孔８１の縁の長さと比較して短くなってもよい。

また、図４に示すように、外壁部７３には、軸方向における第２通気孔８２の縁に沿って、径方向の外側に突出する突出部７５が設けられている。すなわち、突出部７５は、収容部７０の上端部７１から下端部７２に至るまで軸方向に沿って設けられており、外壁部７３から径方向外側に突出するように形成されている。

また、図７に示すように、第２通気孔８２は、車両にＩＳＧ１００が搭載（固定）された場合、ブラシホルダ５２の下側に配置されるようになっている。つまり、ブラシユニット５０は、車両にＩＳＧ１００が搭載（固定）された場合、回転軸１４が水平方向と平行となるように配置され、かつ、第２通気孔８２が水平面（回転軸１４）よりも下側となるように配置される。なお、図７において、水平面を破線で示す。

次に、回転軸１４が回転した際における空気の流れについて説明する。回転軸１４の回転方向は、図４における矢印Ｙ１１が示すように、内壁部７４が設けられていない範囲Ｗ２において、第１端部７４ａ側から、第２端部７４ｂ側に向かう方向となっている。このため、回転軸１４の回転に伴って空気の流れができ、第２通気孔８２から流入した空気が、第１端部７４ａと外壁部７３との間の隙間を介して、ブラシホルダ５２に引き込まれて流入する。ブラシホルダ５２内の空気は、回転軸１４の回転に伴ってスリップリング１４ａの周りを流れる。その際、ブラシホルダ５２内のブラシ摩耗粉、例えば、スリップリング１４ａとブラシ５１との当接箇所に蓄積されたブラシ摩耗粉は、空気の流れに従って、回転軸１４の周りを回転することとなる。

そして、ブラシホルダ５２内の空気は、第１通気孔８１を介して、ブラシホルダ５２の外部に排出される。その際、空気と共に、ブラシ摩耗粉も排出される。ブラシホルダ５２の外部に排出された空気及びブラシ摩耗粉は、通風路１０１を流れて、ＩＳＧ１００の外部に排出される。なお、下端部７２側に設けられた貫通孔は、ハウジング１１により閉塞されているため、当該貫通孔を介して、空気が流出し、ブラシ摩耗粉が排出されることはない。

また、第１通気孔８１の開口面積は、第１端部７４ａと外壁部７３との間の隙間における開口面積（及び第２通気孔８２の開口面積）よりも狭い。このため、回転軸１４の回転に伴い、内壁部７４と外壁部７３との間の隙間から空気が大量に流入すると、第１通気孔８１から排出される空気の流速が早くなる。このため、より効率的にブラシ摩耗粉を排出することが可能となる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

ブラシホルダ５２には、回転軸１４の軸方向に開口する第１通気孔８１と、回転軸１４の径方向に開口する第２通気孔８２とが設けられている。これにより、回転軸１４が回転すると、回転軸１４の径方向に開口する第２通気孔８２から空気が流入し、回転軸１４及びスリップリング１４ａの回転に伴ってブラシホルダ５２内において空気が流れる。その際、回転軸１４の外周、すなわち、スリップリング１４ａの外周を巻き込むように空気が流れるので、第１通気孔８１及び第２通気孔８２から離れた奥側においても空気の流れを作ることができる。そして、回転軸１４の軸方向に開口する第１通気孔８１から空気が排出され、それと共に、ブラシ摩耗粉も外部に排出可能となる。これにより、通気孔から離れた奥側においても、十分な空気の流れを作ることができ、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる。

第２通気孔８２の内側に内壁部７４を設けた。これにより、外壁部７３と内壁部７４との間の隙間からブラシホルダ５２の内部へ空気を流入させる一方で、ブラシホルダ５２の外部から水滴やほこりなどが第２通気孔８２を介して浸入することを抑制できる。つまり、ブラシ摩耗粉の排出性能が低下することを抑制できる。また、内壁部７４を設けて水滴などの浸入を抑制するため、第２通気孔８２や、外壁部７３と内壁部７４との間の隙間を大きくして、空気の流れをよくすることも可能となる。すなわち、空気の流れを良くして、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる。

内壁部７４の第１端部７４ａ及び第２端部７４ｂを、外壁部７３から離間するように構成した。このように構成したことにより、第２通気孔８２から径方向に沿って流入した空気を、内壁部７４の第１端部７４ａと外壁部７３により形成された周方向の通路を介して、周方向に沿ってブラシホルダ内に流入させることができる。また、回転軸１４の回転に伴ってブラシホルダ５２内の空気が回転する際、第２端部７４ｂと外壁部７３との隙間からも空気をブラシホルダ５２内に流入させることができる。また、回転軸１４の回転に伴ってブラシホルダ５２内の空気が第２端部７４ｂと外壁部７３との隙間から流出しても、内壁部７４の外側を通過させて、第１端部７４ａ側から再び内部に流入させることができる。これにより、大量の空気をブラシホルダ５２内に流入させやすくなる。

周方向において、内壁部７４が設けられていない範囲Ｗ２を、内壁部７４が設けられている範囲Ｗ１よりも大きくした。これにより、内壁部７４が設けられている範囲Ｗ１を、内壁部７４が設けられていない範囲Ｗ２よりも大きくした場合と比較して、内壁部７４と外壁部７３との隙間から流入した空気を、回転軸１４の回転により還流させやすい。このため、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上させることができる。

回転軸１４の外周から第１通気孔８１の縁までの間における径方向の距離ｄ１を、内壁部７４と外壁部７３との間における径方向の距離ｄ２と比較して、短くしている。また、軸方向における第２通気孔８２の長さｄ３を、周方向における第１通気孔８１の縁の長さと比較して、長くしている。すなわち、第１通気孔８１の開口面積を、内壁部７４と外壁部７３との間における隙間の開口面積、及び第２通気孔８２の開口面積よりも小さく形成している。これにより、内壁部７４と外壁部７３との間における隙間によって形成される空気の流入口が大きくなる一方、第１通気孔８１によって形成される流出口が小さくなる。このため、ブラシホルダ５２の内部を通過する空気の流速を早くすることができ、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上させることができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

上記実施形態では、界磁巻線側のモータ１０であるならば、モータ１０の構成はこれに限らない。

上記実施形態において、図８に示すように、第１端部７４ａと外壁部７３との間における径方向の距離ｄ１１を、第２端部７４ｂと外壁部７３との間における径方向の距離ｄ１２よりも長くしてもよい。このようにすることにより、回転軸１４の回転に伴って、ブラシホルダ５２内で空気が回転した場合、空気が第１端部７４ａ側から流入しやすく、第２端部７４ｂ側から流出しにくくなっている。このため、ブラシホルダ５２内の空気を、第１通気孔８１側から流出させやすくなっている。したがって、ブラシホルダ５２内の奥側におけるブラシ摩耗粉を効率よく排出させることができる。

上記実施形態において、図９及び図１０に示すように、外壁部７３に、回転軸１４の周方向に沿って、径方向の外側に突出するフランジ部７７を設けてもよい。このフランジ部７７は、軸方向において、外壁部７３のいずれの場所に設けてもよいが、図９及び図１０に示すように、軸方向において、第１通気孔８１が設けられている上端部７１側の端部付近に設けられることが望ましい。

また、図１１に示すように、車両にＩＳＧ１００が搭載された場合に、回転軸１４を基準として、外壁部７３の上側から下側に亘ってフランジ部７７が形成されていることが望ましい。その際、第２通気孔８２付近までフランジ部７７が形成されていることがより望ましい。このようなフランジ部７７を設けることにより、ブラシホルダ５２の外壁部７３を伝わって、第１通気孔８１から水滴が浸入することを抑制することができる。図１１において、水平面を破線で示す。

上記実施形態において、図１２に示すように、回転軸１４に、軸方向に空気の流れを作るファン７８を設けてもよい。その際、第１通気孔８１は、回転軸１４に沿って形成されていることが望ましい。このファン７８により、第１通気孔８１から空気が流れるように、空気の流れを作りやすくなり、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上させることができる。

上記実施形態において、図１３に示すように、第２端部７４ｂと外壁部７３とを繋げてもよい。このようにしても、回転軸１４の回転方向は、矢印Ｙ１１の方向となっているため、回転軸１４の回転に伴い、第１端部７４ａと外壁部７３との隙間を介して、ブラシホルダ５２内部に空気を引き込むような空気の流れが作られる。このため、効率的にブラシホルダ５２内に空気を流入させることができる。それに伴って、第１通気孔８１から軸方向に沿って空気が排出させることができる。したがって、空気の流れが良くなり、ブラシ摩耗粉の排出性能を向上することができる。なお、回転軸１４の回転方向は、内壁部７４が設けられていない範囲Ｗ２において、回転軸１４の回転方向は、第１端部７４ａ側から第２端部７４ｂ側に向かう方向となっている。

上記実施形態において、ＩＳＧ１００が車両に搭載された場合に、ブラシホルダ５２の第２通気孔８２が、ブラシホルダ５２の下側に配置されていなくてもよい。

上記実施形態において、第２通気孔８２の縁に突出部７５を設けなくてもよい。

上記実施形態において、外壁部７３の第２通気孔８２が、収容ケース３０などの外部部材により覆われており、外部からの水滴などの浸入が抑制されているのであれば、内壁部７４を設けなくてもよい。

１４…回転軸、１４ａ…スリップリング、５０…ブラシユニット、５１…ブラシ、５２…ブラシホルダ、８１…第１通気孔、８２…第２通気孔、１００…ＩＳＧ。

Claims (12)

1. 回転電機（１００）に用いられるブラシユニット（５０）において、
   前記回転電機の回転軸（１４）の外周に設けられたスリップリング（１４ａ）に対して摺動可能に当接するブラシ（５１）と、
   前記ブラシを保持するブラシホルダ（５２）と、を備え、
   前記ブラシホルダは、前記回転軸の一部をその内部に収容した状態で、前記スリップリングの外周を覆うように構成されており、
   前記ブラシホルダには、前記回転軸の軸方向に開口する第１通気孔（８１）と、前記回転軸の径方向に開口する第２通気孔（８２）とが設けられており、
   前記ブラシホルダは、
   前記軸方向に沿って設けられた筒状の外壁部（７３）と、
   前記スリップリングよりも前記径方向の外側であって、且つ、前記外壁部よりも前記径方向の内側において前記外壁部に沿って設けられる内壁部（７４）と、を備え、
   前記第２通気孔は、前記外壁部に設けられており、
   前記内壁部は、前記回転軸の周方向の一部であって、且つ、前記径方向において前記第２通気孔の内側に配置されており、
   前記回転軸の周方向における前記内壁部の両端部である第１端部（７４ａ）及び第２端部（７４ｂ）は、それぞれ前記径方向において前記外壁部と重複しているとともに、前記第１端部及び前記第２端部は、それぞれ前記外壁部から離間しており、
   前記周方向において前記内壁部が設けられていない範囲（Ｗ２）において、前記回転軸の回転方向は、前記第１端部側から前記第２端部側に向かう方向（Ｙ１１）であり、
   前記第１端部と前記外壁部との間における前記径方向の距離（ｄ１１）は、前記第２端部と前記外壁部との間における前記径方向の距離（ｄ１２）よりも長いブラシユニット。
2. 前記第１通気孔は、前記回転軸が挿通されるように構成されており、
   前記回転軸が挿通された状態において、前記回転軸から前記第１通気孔の縁までの間における前記径方向の距離（ｄ１）は、前記内壁部と前記外壁部との間における前記径方向の距離（ｄ２）と比較して、短くなっており、
   前記第２通気孔は、前記軸方向に沿って形成されており、前記軸方向における前記第２通気孔の長さ（ｄ３）は、前記周方向における前記第１通気孔の縁の長さと比較して、長い請求項１に記載のブラシユニット。
3. 回転電機（１００）に用いられるブラシユニット（５０）において、
   前記回転電機の回転軸（１４）の外周に設けられたスリップリング（１４ａ）に対して摺動可能に当接するブラシ（５１）と、
   前記ブラシを保持するブラシホルダ（５２）と、を備え、
   前記ブラシホルダは、前記回転軸の一部をその内部に収容した状態で、前記スリップリングの外周を覆うように構成されており、
   前記ブラシホルダには、前記回転軸の軸方向に開口する第１通気孔（８１）と、前記回転軸の径方向に開口する第２通気孔（８２）とが設けられており、
   前記ブラシホルダは、
   前記軸方向に沿って設けられた筒状の外壁部（７３）と、
   前記スリップリングよりも前記径方向の外側であって、且つ、前記外壁部よりも前記径方向の内側において前記外壁部に沿って設けられる内壁部（７４）と、を備え、
   前記第２通気孔は、前記外壁部に設けられており、
   前記内壁部は、前記回転軸の周方向の一部であって、且つ、前記径方向において前記第２通気孔の内側に配置されており、
   前記第１通気孔は、前記回転軸が挿通されるように構成されており、
   前記回転軸が挿通された状態において、前記回転軸から前記第１通気孔の縁までの間における前記径方向の距離（ｄ１）は、前記内壁部と前記外壁部との間における前記径方向の距離（ｄ２）と比較して、短くなっており、
   前記第２通気孔は、前記軸方向に沿って形成されており、前記軸方向における前記第２通気孔の長さ（ｄ３）は、前記周方向における前記第１通気孔の縁の長さと比較して、長いブラシユニット。
4. 前記回転軸の周方向における前記内壁部の両端部である第１端部及び第２端部のうち、前記第１端部は、前記外壁部から離間しており、
   前記周方向において前記内壁部が設けられていない範囲（Ｗ２）において、前記回転軸の回転方向は、前記第１端部側から前記第２端部側に向かう方向（Ｙ１１）である請求項３に記載のブラシユニット。
5. 前記回転軸の周方向において、前記内壁部が設けられている範囲（Ｗ１）は、前記内壁部が設けられていない範囲よりも小さい請求項１～４のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
6. 前記回転電機は、車両に用いられるものであり、前記回転電機が前記車両に搭載された場合、前記ブラシホルダの前記第２通気孔は、前記ブラシホルダの下側に配置される請求項１～５のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
7. 前記スリップリングの外周を覆う前記ブラシホルダの外壁部には、前記軸方向における前記第２通気孔の縁に沿って、前記径方向の外側に突出する突出部（７５）が設けられている請求項１～６のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
8. 前記スリップリングの外周を覆う前記ブラシホルダの外壁部には、前記回転軸の周方向に沿って、前記径方向の外側に突出するフランジ部（７７）が設けられており、
   前記フランジ部は、前記軸方向において、前記第１通気孔側の端部に設けられている請求項１～７のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
9. 前記回転電機には、前記回転電機の外部に向かって空気が流れる通風路（１０１）が設けられており、前記ブラシホルダは、前記第１通気孔が当該通風路に連通するように配置される請求項１～８のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
10. 前記回転軸には、前記軸方向に空気の流れを作るファン（７８）が設けられており、
    前記第１通気孔は、前記回転軸に沿って形成されている請求項１～９のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
11. 前記回転電機には、前記ブラシホルダを覆うカバー部材（３０）が設けられており、
    前記ブラシホルダは、前記軸方向において、前記第１通気孔と前記カバー部材とが重なるように配置され、且つ、前記径方向において、前記スリップリングの外周を覆う前記ブラシホルダの外壁部と前記カバー部材とが重なるように配置される請求項１～１０のうちいずれか１項に記載のブラシユニット。
12. 巻線界磁型の回転電機（１００）であって、
    界磁巻線と、
    前記回転電機の回転軸（１４）の外周に設けられ、前記回転電機の界磁巻線に接続されるスリップリング（１４ａ）と、
    請求項１～１１のうちいずれか１項に記載のブラシユニット（５０）と、を備えた回転電機。

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