JPWO2019180921A1 - ブラシ付き回転電機 - Google Patents

Abstract

発熱部品冷却流路および軸受冷却流路は、流路カバーをリアブラケット兼冷却器の回転子部側に取り付けて構成され、前記軸受冷却流路は、回転軸の周方向に沿った円弧状の流路であり、前記回転軸の軸方向における前記軸受冷却流路の配置領域が、前記回転軸の軸方向におけるリア軸受の配置領域の少なくとも一部と重なるように配置され、前記発熱部品冷却流路は、前記回転軸の軸方向から見て、前記発熱部品の配置領域の少なくとも一部と重なるように配置され、固定子鉄心は、前記リアブラケット兼冷却器を介して前記発熱部品冷却流路に接続されている。

Description

この発明は、ブラシ付き回転機部と電力変換装置とを備えたブラシ付き回転電機に関し、特に、電力変換装置の発熱部品、ブラシおよびブラシを設置している側の軸受の冷却構造に関するものである。

発熱部品を備えた回転電機では、発熱部品を冷却する冷却構造を備えていた。例えば、特許文献１に記載の車両用交流発電機では、有底円筒状のハウジングと、ハウジングの開口を閉じるように設置されたフロントブラケットと、ハウジングの底部とフロントブラケットとに装着された軸受に支持された回転軸に固着されて、ハウジング内に収容された回転子と、ハウジングの円筒部に収容保持されて、回転子の外径側に設置された固定子と、回転軸のハウジングの底部からの突出部に設けられたスリップリングに摺接可能に取り付けられたブラシと、ブラシを覆うようにハウジングに固定されたリアブラケットと、を備えていた。ハウジングの円筒部と底部とに設けられた流路となる溝を、ハウジングのフロントブラケットと反対側からリアプレートで蓋をすることで、密閉流路が構成されていた。そして、発熱部品であるダイオード、ＩＣレギュレータが、リアプレートのリアブラケット側に固定されていた。さらに、固定子巻線とハウジングとの間に良熱伝導体が充填されていた。

特許文献１に記載の車両用交流発電機では、ハウジングとリアプレートとで構成される密閉流路に冷却水を流すことで、固定子巻線、ダイオード、ＩＣレギュレータを冷却していた。

特開２００３−３２４８７３号公報

特許文献１に記載の車両用交流発電機では、固定子の外側に位置しているハウジングの円筒部に流路が設けられているので、発電機の径方向寸法が大型化する。そこで、近年の小型化の要求から、ハウジングの円筒部に設けられた流路の径方向寸法を大きくすることが困難であった。
また、ダイオード、ＩＣレギュレータなどの発熱部品を冷却する流路が、ハウジングの底部とリアプレートとで構成されていた。そこで、ハウジングの円筒部に設けられた流路から分岐してハウジングの底部に設けられた流路に冷却水を流す場合は、両流路に流れる冷却水の流れを均一にするためには、分岐部が複雑な形状となってしまう。また、両流路を直列に繋げた場合、流路長が長くなり圧力損失が大きくなり、高効率で発熱部品を冷却できなくなる。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型で高効率に発熱部品を冷却できるブラシ付き回転電機を提供する。

この発明に係るブラシ付き回転電機は、回転機部と、前記回転機部のリア側に配置された電力変換装置と、前記回転機部および前記電力変換装置の間に配置された冷却部と、を備える。前記回転機部は、椀状に形成され、フロント側嵌合部が開口縁部に形成され、フロント軸受が軸心位置に装着されたフロントブラケットと、椀状に形成され、リア側嵌合部が開口縁部に形成され、リア軸受が軸心位置に装着されたリアブラケット兼冷却器と、回転子鉄心、前記回転子鉄心の軸心位置に挿入されて前記回転子鉄心と一体に構成された回転軸、および前記回転子鉄心に装着された界磁巻線を備え、前記回転軸が前記フロント軸受および前記リア軸受に支持されて、回転可能に配置された回転子部と、固定子鉄心、および前記固定子鉄心に装着された固定子巻線を備え、前記固定子鉄心の両端部の外周縁部が前記フロント側嵌合部および前記リア側嵌合部に嵌合された状態で、前記回転軸の軸方向の両側から、前記フロントブラケットおよび前記リアブラケット兼冷却器により加圧挟持されて、前記回転子部を取り囲むように前記回転子部と同軸に配置された固定子部と、を備える。前記電力変換装置は、前記リアブラケット兼冷却器の前記回転子部と反対側の面に取り付けられる１つ以上の発熱部品、前記回転軸の前記リア軸受からの突出部に装着されたスリップリング、前記スリップリングの外周側に設置されたブラシホルダ、前記スリップリングに接するように前記ブラシホルダに保持されたブラシ、および前記リアブラケット兼冷却器に取り付けられて、前記発熱部品、前記ブラシおよび前記ブラシホルダを覆う電力変換装置カバーを備える。前記冷却部は、流路カバーを前記リアブラケット兼冷却器の前記回転子部側に取り付けて構成される発熱部品冷却流路および軸受冷却流路を備える。前記流路カバーは、前記リア側嵌合部の内径以下、かつ前記回転軸の外径より大きい寸法を有し、前記軸受冷却流路は、前記回転軸の周方向に沿った円弧状の流路であり、前記回転軸の軸方向における前記軸受冷却流路の配置領域が、前記回転軸の軸方向における前記リア軸受の配置領域の少なくとも一部と重なるように配置され、前記発熱部品冷却流路は、前記回転軸の軸方向から見て、前記発熱部品の配置領域の少なくとも一部と重なるように配置されている。

この発明によれば、固定子部の外径側に冷却流路を構成する必要がなくなり、径方向寸法の小型化が図られる。また、冷却流路の流路構造を簡単な構造で構成でき、圧力損失を抑制できるので、高効率で発熱部品を冷却できる。

この発明の実施の形態１に係るブラシ付き回転電機を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るブラシ付き回転電機を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 この発明の実施の形態２に係るブラシ付き回転電機を示す断面図である。 図４のＢ部における拡大断面図である。 この発明の実施の形態３に係るブラシ付き回転電機を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態３に係るブラシ付き回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係るブラシ付き回転電機を示す要部拡大断面図である。 この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第１の実施態様を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第２の実施態様を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第３の実施態様を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第４の実施態様を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係るブラシ付き回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態７に係るブラシ付き回転電機の要部を示す拡大断面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明によってこの発明の形態が限定されるものではない。また、明細書に記されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載によって形態が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るブラシ付き回転電機を示す斜視図、図２は、この発明の実施の形態１に係るブラシ付き回転電機を示す分解斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

図１において、ブラシ付き回転電機１は、回転機部２と、電力変換装置３と、冷却部４と、を備えている。図示していないが、回転機部２は、プーリ２６に接続されたギア装置又は内燃機関を駆動する、あるいは駆動を補助するモータ、又はギア装置又は内燃機関によって駆動される発電機として動作する。電力変換装置３は、回転機部２を制御するためのインバータ、又は回転機部２により発電された電力を変換するコンバータとして動作する。

回転機部２は、図２および図３に示されるように、回転子部６と、回転子部６を取り囲む固定子部９と、回転子部６および固定子部９を保持するフロントブラケット１３およびリアブラケット兼冷却器１４と、を有する。

フロントブラケット１３は、アルミニウムなどの金属材料を鋳造、ダイカストなどにより椀状に作製されている。フロント軸受１１が、フロントブラケット１３の軸心位置に装着されている。さらに、フロント側嵌合部３１が、フロントブラケット１３の開口縁部に形成されている。フロント側嵌合部３１は、回転軸５の軸方向と直交する平坦面からなる円環状の軸方向嵌合面３１ａと、回転軸５の軸心を中心とする円筒面からなる円筒状の径方向嵌合面３１ｂと、を備える。

リアブラケット兼冷却器１４は、アルミニウムなどの金属材料を鋳造、ダイカストなどにより椀状に作製されている。リア軸受１２が、リアブラケット兼冷却器１４の軸心位置に装着されている。さらに、リア側嵌合部３２が、リアブラケット兼冷却器１４の開口縁部に形成されている。リア側嵌合部３２は、回転軸５の軸方向と直交する平坦面からなる円環状の軸方向嵌合面３２ａと、回転軸５の軸心を中心とする円筒面からなる円筒状の径方向嵌合面３２ｂと、を備える。

固定子部９は、円環状の固定子鉄心９ａと、固定子鉄心９ａに装着された固定子巻線１０と、を有する。固定子巻線１０の巻線露出部１０ａが、固定子鉄心９ａの両端部から露出している。固定子部９は、固定子鉄心９ａの軸方向の両端部の外周縁部がフロント側嵌合部３１とリア側嵌合部３２とに嵌合された状態で、軸方向の両側から、フロントブラケット１３とリアブラケット兼冷却器１４とにより加圧挟持されて、保持されている。このとき、固定子鉄心９ａの両端面の外周縁部は、軸方向の両側から、軸方向嵌合面３１ａ，３２ａにより加圧挟持される。また、固定子鉄心９ａの外周面の両端縁部は、径方向嵌合面３１ｂ，３２ｂに嵌合し、径方向の位置決めがなされている。

回転子部６は、回転子鉄心６ａと、回転子鉄心６ａに巻かれた界磁巻線７と、回転子部６の軸心位置に挿入されて、回転子鉄心６ａに共周り可能に固着された回転軸５と、を有する。回転軸５の両端は、それぞれ、フロントブラケット１３に装着されたフロント軸受１１と、リアブラケット兼冷却器１４に装着されたリア軸受１２と、に回転可能に支持されている。これにより、回転子部６は、固定子部９の内径側に、固定子部９に対して空隙部を介して同軸に配置されている。また、回転軸５のフロント側端部には、プーリ２６が取り付けられている。さらに、回転子鉄心６ａのフロント側の軸方向端面には、回転軸５によって駆動されて冷却風を発生させるフロントファン８が取り付けられている。フロントファン８の回転を動力として空気を吸気する吸気孔１３ａが、フロントブラケット１３のフロントファン８に対向する面に形成されている。また、空気を排気するための排気孔１３ｂが、フロントブラケット１３のフロントファン８の径方向外側の部位に形成されている。

回転軸５は、リアブラケット兼冷却器１４から回転子鉄心６ａとは反対側に突出している。この回転軸５の突出部には、スリップリング２９が装着されている。このスリップリング２９は、界磁巻線７に電流を供給するためのものである。ブラシ１７は、ブラシホルダ１８に保持されて、スリップリング２９に摺接可能な状態で接触している。

電力変換装置３は、基板１６と、発熱部品１５と、を備えている。発熱部品１５は、回転機部２のリアブラケット兼冷却器１４の回転子鉄心６ａと反対側の面に取り付けられており、バスバなどを介して基板１６に電気的に接続されている。また、基板１６は、ブラシ１７にも電気的に接続されている。これにより、外部の電源から供給された交流が、発熱部品１５により直流に変換されて、ブラシ１７に供給される。さらに、基板１６、発熱部品１５、ブラシ１７、およびブラシホルダ１８を覆うように、電力変換装置カバー１９がリアブラケット兼冷却器１４に取り付けられる。

ここで、発熱部品１５は、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子、平滑コンデンサ、ノイズ除去用コイル、電源リレーなどであり、基板１６に電気的に接続されて、インバータ回路、コンバータ回路などの所望の回路が構成される。

冷却部４は、リアブラケット兼冷却器１４と、流路カバー２０と、流路入口２７ａと、流路出口２７ｂと、を備えている。流路カバー２０は、リアブラケット兼冷却器１４と同様に、良熱伝導材であるアルミニウムなどの金属で作製される。流路カバー２０は、リアブラケット兼冷却器１４のリア側嵌合部３２の内径Ｄ１以下、回転軸５の外径Ｄ２より大きい寸法を有している。流路を形成する溝が、リアブラケット兼冷却器１４の回転子部６側の面に形成されている。流路を形成する溝は、流路カバー２０をリアブラケット兼冷却器１４に取り付けることにより閉じられ、冷却流路が構成される。冷却流路は、回転軸５の軸方向から見て、発熱部品１５の一部あるいは全部と対向する位置に設けられた発熱部品冷却流路２１と、径方向から見て、リア軸受１２の一部あるいは全部が対向する位置に設けられた軸受冷却流路２２と、を備えている。軸受冷却流路２２は、回転軸５の円周方向に沿った円弧状の流路であり、発熱部品冷却流路２１の内径側に、発熱部品冷却流路２１に連なって設けられている。すなわち、発熱部品冷却流路２１と軸受冷却流路２２とは、一体構造となっている。

このように構成されたブラシ付き回転電機１では、回転子部６が回転駆動されると、フロントファン８が回転子部６に連動して回転する。これにより、空気が、吸気孔１３ａを介してフロントブラケット１３内に吸入される。フロントブラケット１３内に吸入された空気は、軸方向に流れて回転子鉄心６ａに至り、フロントファン８により径方向外方に曲げられ、排気孔１３ｂから外部に排出される。このとき、フロントブラケット１３は、空気が吸気孔１３ａを流れることにより冷却される。これにより、フロント軸受１１が冷却される。また、固定子鉄心９ａのフロント側、および固定子巻線１０のフロント側の巻線露出部１０ａが、フロントファン８により遠心方向に曲げられて排気孔１３ｂから外部に排気される空気の流れに曝され、冷却される。

また、液冷媒としての冷却水が、流路入口２７ａから発熱部品冷却流路２１に供給され、発熱部品冷却流路２１および軸受冷却流路２２を流通した後、流路出口２７ｂから排出される。冷却水が発熱部品冷却流路２１を流れることにより、リアブラケット兼冷却器１４に取り付けられている発熱部品１５が冷却される。また、冷却水が軸受冷却流路２２を流れることにより、リア軸受１２が冷却される。リア軸受１２が冷却されることにより、リア軸受１２の温度が下がり、回転軸５が間接的に冷却される。回転軸５が冷却されることにより、回転軸５の端部に取り付けられたスリップリング２９を介してブラシ１７が冷却される。さらに、冷却水が発熱部品冷却流路２１と軸受冷却流路２２とを流れることにより、リアブラケット兼冷却器１４が冷却される。これにより、リアブラケット兼冷却器１４に嵌合されている固定子鉄心９ａが冷却され、固定子巻線１０が冷却される。

実施の形態１によれば、リアブラケット兼冷却器１４がリア側嵌合部３２を介して固定子鉄心９ａに接している。そこで、固定子巻線１０での発熱は、固定子鉄心９ａを介してリアブラケット兼冷却器１４に伝達され、発熱部品冷却流路２１を流通する冷却水に放熱される。これにより、固定子部９の外径側に流路を設ける必要がなくなり、ブラシ付き回転電機１の径方向寸法の小型化が図られる。また、冷却流路がリアブラケット兼冷却器１４に形成される発熱部品冷却流路２１と軸受冷却流路２２だけとなる。これにより、流路構造を簡単な構造で構成でき、圧力損失を抑制できるので、高効率で発熱部品１５を冷却できる。

発熱部品冷却流路２１と軸受冷却流路２２とが一体構造となっている。これにより、流路が１系統だけとなり、流路構造を簡単な構造で構成でき、圧力損失を抑制できる。また、流路構成が簡易となるので、製造、加工、組み立てに関わる制約を抑制しやすくなる。

なお、上記実施の形態１では、発熱部品冷却流路２１と軸受冷却流路２２とが一体構造となっているが、発熱部品冷却流路２１と軸受冷却流路２２とは、それぞれ別々の流路入口および流路出口を持った別体の流路であってもよいし、流路入口および流路出口を共通として並列に構成された流路となっていてもよい。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係るブラシ付き回転電機を示す断面図、図５は、図４のＢ部における拡大断面図である。なお、図４は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図に相当する断面図である。

ここで、実施の形態２は、流路の構成のみが上記実施の形態１と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

図４および図５において、発熱部品冷却流路２１の回転軸５の軸方向に沿う最大寸法Ｈ１よりも、軸受冷却流路２２Ａの回転軸５の軸方向に沿う最大寸法Ｈ２のほうが長くなっている。つまり、発熱部品冷却流路２１の内径側に、発熱部品冷却流路２１に連なって設けられている軸受冷却流路２２Ａが、発熱部品冷却流路２１より固定子鉄心９ａと反対側に延びている。

このように構成されたブラシ付き回転電機１Ａでは、リア軸受１２に対向する軸受冷却流路２２Ａの領域の回転軸５の軸方向長さが長くなる。これにより、リア軸受１２をより効率よく冷却することができ、さらにその先にあるブラシ１７も効率よく冷却することができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係るブラシ付き回転電機を示す分解斜視図、図７は、この発明の実施の形態３に係るブラシ付き回転電機を示す断面図である。なお、図７は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図に相当する断面図である。

ここで、実施の形態３は、流路カバー２０と固定子巻線１０との間の構成のみが実施の形態２と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

図６および図７において、放熱部材２３が、流路カバー２０と固定子巻線１０におけるリア側の巻線露出部１０ａとの間に、流路カバー２０と巻線露出部１０ａとに接して配置されている。なお、放熱部材２３には、グリース、樹脂材料などの、空気より高熱伝導な材料が用いられるが、液状の材料、シート状の材料、熱硬化性の材料など種々の形態をとり得る。

このように構成されたブラシ付き回転電機１Ｂでは、放熱部材２３が、流路カバー２０と固定子巻線１０におけるリア側の巻線露出部１０ａとの間に、流路カバー２０と巻線露出部１０ａとに接して配置されている。そこで、固定子巻線１０のリア側にある巻線露出部１０ａでの発熱が、放熱部材２３と流路カバー２０を介して発熱部品冷却流路２１を流れる冷却水に伝達される。これにより、固定子巻線１０が、より効率よく冷却される。

なお、上記実施の形態３では、上記実施の形態２によるブラシ付き回転電機１Ａに放熱部材２３を配置しているが、上記実施の形態１によるブラシ付き回転電機１に放熱部材２３を配置しても、同様の効果が得られる。

実施の形態４
図８は、この発明の実施の形態４に係るブラシ付き回転電機を示す要部拡大断面図である。なお、図８は、図７におけるＣ部に相当する要部な面図である。

ここで、実施の形態４は、流路カバー２０およびリアブラケット兼冷却器１４の回転軸５の軸方向寸法のみが上記実施の形態３と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

図８において、リアブラケット兼冷却器１４の発熱部品１５を取り付ける部分の軸方向寸法Ｔ１が、流路カバー２０の軸方向寸法Ｔ２よりも大きくなっている。

このように構成されたブラシ付き回転電機において、寸法Ｔ１を大きし、発熱部品１５（発熱体）と発熱部品冷却流路２１（放熱器）との間のリアブラケット兼冷却器１４における厚肉部分をヒートスプレッダとして作用させる。これにより、発熱部品１５から発熱部品冷却流路２１までのリアブラケット兼冷却器１４の肉厚部における熱密度を小さくすることができ、発熱部品１５がより効率よく冷却される。

また、寸法Ｔ２を小さくしているので、寸法Ｌを小さくことができる。これにより、ブラシ付き回転電機を軸方向に小型化することができる。また、流路カバー２０を薄い板材で構成できるので、鋳造、ダイカストなどの金型で成型するものよりも簡易に板金などにより製作でき、部品コストを低減することができる。

なお、上記実施の形態４では、上記実施の形態３によるブラシ付き回転電機において、流路カバー２０およびリアブラケット兼冷却器１４の軸方向寸法を変えているが、上記実施の形態１，２によるブラシ付き回転電機において、流路カバー２０およびリアブラケット兼冷却器１４の軸方向寸法を同様に変えても、同様の効果が得られる。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機を示す断面図、図１０は、この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第１の実施態様を示す断面図、図１１は、この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第２の実施態様を示す断面図、図１２は、この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第３の実施態様を示す断面図、図１３は、この発明の実施の形態５に係るブラシ付き回転電機の第４の実施態様を示す断面図である。なお、図９から図１３は、図７におけるＥ−Ｅ矢視断面図に相当する断面図である。

ここで、実施の形態５では、発熱部品冷却流路２１の構成のみが上記実施の形態３と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

図９において、発熱部品取り付け部１５ａが、リアブラケット兼冷却器１４の発熱部品冷却流路２１と反対側の面に、互いに離間して、周方向に配列されている。発熱部品取り付け部１５ａは、リアブラケット兼冷却器１４の発熱部品冷却流路２１と反対側の面の、発熱部品１５が取り付けられている領域である。直線状の放熱フィン２４が、リアブラケット兼冷却器１４の発熱部品冷却流路２１側の面の、少なくとも発熱部品取り付け部１５ａに対向する領域に、互いに径方向に離間して、平行に複数本設けられている。

このように構成されたブラシ付き回転電機では、放熱フィン２４を設けることにより、発熱部品冷却流路２１内における放熱面積が増大される。これにより、発熱部品１５での発熱の放熱が促進され、発熱部品１５をより効率よく冷却することができる。

なお、実施の形態５では、図９に示されるように、直線状の放熱フィン２４が、リアブラケット兼冷却器１４の発熱部品冷却流路２１側の面の発熱部品取り付け部１５ａに対向する領域のそれぞれに、互いに径方向に離間して平行に複数本設けられているが、放熱フィンの形状、配置は、これに限定されない。例えば、図１０に示されるように、円弧状の放熱フィン２４ａが、リアブラケット兼冷却器１４の発熱部品冷却流路２１側の面に、発熱部品取り付け部１５ａに対向する領域を含めて、流路入口２７ａから流路出口２７ｂに至るように、同心状に複数本設けられてもよい。複数本の放熱フィン２４ａは、発熱部品冷却流路２１内を流れる冷却水の流れ方向に沿うように設けられている。これにより、冷却水は、複数の放熱フィン２４ａに沿って発熱部品冷却流路２１を流路入口２７ａから流路出口２７ｂに向かって円滑に流通する。

また、図１１に示されるように、放熱フィンは、同心状に複数本設けられた円弧状の放熱フィン２４ａを、分離部３０で、周方向に複数に分離して構成された放熱フィン２４ｂでもよい。この場合、流路入口２７ａから流路出口２７ｂに至る放熱フィン２４ｂは、分離部３０で周方向に複数に分離されているので、流路の圧力損失を低減することができる。また、前縁効果により、より効率よく発熱部品１５を冷却することができる。

さらに、放熱フィンの形状は、直線状、円弧状に限定されず、図１２に示されるように、丸ピン形状の放熱フィン２４ｃでもよく、図１３に示されるように、四角柱形状の放熱フィン２４ｄでもよい。また、図示されていないが、放熱フィンの形状は、五角柱、六角柱などの多角形断面の柱形状でもよい。このような断面円形、断面多角形の柱状の放熱フィンを複数設けた場合、前縁効果により、冷却水の流れ方向に沿うストレート形状又は円弧形状の放熱フィンを複数設ける場合に比べ、より効率よく発熱部品１５を冷却することができる。

なお、上記実施の形態５では、上記実施の形態３によるブラシ付き回転電機において、放熱フィンの形状、配置を変えているが、上記実施の形態１，２，４によるブラシ付き回転電機において、放熱フィンの形状、配置を同様に変えても、同様の効果が得られる。

実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６に係るブラシ付き回転電機を示す断面図である。なお、図１４は、図７におけるＥ−Ｅ矢視断面に相当する断面図である。

ここで、実施の形態６では、軸受冷却流路２２の構成のみが実施の形態３と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

図１４において、円弧状の軸受放熱フィン２５が、軸受冷却流路２２内に冷却水の流れ方向に沿うように設けられている。軸受冷却流路２２が、軸受放熱フィン２５により、径方向に２分されている。

このように構成されたブラシ付き回転電機では、軸受冷却流路２２が、軸受放熱フィン２５により、径方向に２分されているので、軸受冷却流路２２の径方向寸法が小さくなり、主要長さ（代表長さとも言う）が小さくなる。これにより、軸受冷却流路２２における冷却水の流速が速くなり、より効率よく発熱部品１５を冷却することができる。

なお、上記実施の形態６では、上記実施の形態３によるブラシ付き回転電機において、軸受冷却流路内に軸受放熱フィンを配置しているが、上記実施の形態２，４，５によるブラシ付き回転電機において、軸受冷却流路内に軸受放熱フィンを配置しても、同様の効果が得られる。

実施の形態７．
図１５は、この発明の実施の形態７に係るブラシ付き回転電機の要部を示す拡大断面図である。なお、図１５は、図７の領域Ｆにおける拡大断面図に相当する拡大断面図である。

ここで、実施の形態７は、リアブラケット兼冷却器１４と電力変換装置カバー１９とにより構成される空間に樹脂部材２８が充填されている構成のみが実施の形態３と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

図１５において、樹脂部材２８が、リアブラケット兼冷却器１４と電力変換装置カバー１９とにより構成される空間内に、当該空間の全領域を満たすように充填されている。樹脂部材２８は、熱伝導率が空気より大きい絶縁性樹脂材料により構成されている。

このように構成されたブラシ付き回転電機では、ブラシホルダ１８とリアブラケット兼冷却器１４とが、空気より熱伝導率が大きい樹脂部材２８を介して連結されている。そこで、ブラシ１７がスリップリング２９上を摺動することにより発生する熱、およびブラシ１７に通電されることにより発生する熱が、ブラシホルダ１８および樹脂部材２８を介してリアブラケット兼冷却器１４に速やかに伝達され、発熱部品冷却流路２１内を流れる冷却水に放熱される。これにより、ブラシ１７が効率よく冷却される。

また、発熱部品１５とリアブラケット兼冷却器１４とが、樹脂部材２８を介して連結されている。そこで、発熱部品１５から発熱部材取り付け部１５ａを介してリアブラケット兼冷却器１４に至る放熱経路に加えて、発熱部品１５から樹脂部材２８を介してリアブラケット兼冷却器１４に至る放熱経路が構成される。これにより、発熱部品１５もより効率よく冷却される。

なお、上記実施の形態７では、樹脂部材２８が、リアブラケット兼冷却器１４と電力変換装置カバー１９との間の空間に、空間の全領域を満たすように充填されているが、樹脂部材２８は、少なくともブラシホルダ１８とリアブラケット兼冷却器１４とを連結していれば、当該空間の一部だけに充填されてもよい。

また、上記実施の形態７では、上記実施の形態３によるブラシ付き回転電機において、電力変換装置カバー１９内に樹脂部材を充填しているが、上記実施の形態１，２，４，５，６によるブラシ付き回転電機において、電力変換装置カバー１９内に樹脂部材を充填しても、同様の効果が得られる。

以上、この発明の形態について説明したが、上記の各図は一例を示したものであり、この発明は以下に説明するように種々の形態を採り得る。

発熱部品の数は、各図で示した数に限るものではなく、１個以上あれば、いくつ取り付けられていてもよい。

また、各図では、冷却水が円周方向に流れる冷却流路を示したが、例えば、冷却流路は、直線流路と直角曲げ流路の組み合わせや、直線流路とＵターン流路の組み合わせなど、種々の形態を採り得る。そして、それらの形態にあわせて放熱フィンあるいは軸受放熱フィンの形態を変えてもよい。

また、放熱フィンおよび軸受放熱フィンの数は、図示した数に限定するものではなく、１個以上あれば何個付けてもよい。

また、発熱部品冷却流路と軸受冷却流路に流れる液冷媒は、水に限定されるものではなく、不凍液や油などでもよい。

また、図９から図１４に示した流路入口２７ａおよび流路出口２７ｂは、周方向の外側を向いているが、これに限定されるものではなく、軸方向に向くように取り付け構造を適宜変更してもよく、取り付け位置関係も直近で隣接していなくてもよい。

また、上記各実施の形態１〜７において、それぞれ別の実施の形態として説明したが、各実施の形態の特徴的な構成を適宜組み合わせてブラシ付き回転電機を構成してもよい。

１ ブラシ付き回転電機、２ 回転機部、３ 電力変換装置、４ 冷却部、５ 回転軸、６ 回転子部、６ａ 回転子鉄心、７ 界磁巻線、８ フロントファン、９ 固定子部、９ａ 固定子鉄心、１０ 固定子巻線、１０ａ 巻線露出部、１１ フロント軸受、１２ リア軸受、１３ フロントブラケット、１３ａ 吸気孔、１３ｂ 排気孔、１４ リアブラケット兼冷却器、１５ 発熱部品、１５ａ 発熱部品取り付け部、１７ ブラシ、１８ ブラシホルダ、１９ 電力変換装置カバー、２０ 流路カバー、２１ 発熱部品冷却流路、２２，２２Ａ 軸受冷却流路、２３ 放熱部材、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 放熱フィン、２５ 軸受放熱フィン、２７ａ 流路入口、２７ｂ 流路出口、２８ 樹脂部材、２９ スリップリング。

Claims (11)

1. 回転機部と、前記回転機部のリア側に配置された電力変換装置と、前記回転機部および前記電力変換装置の間に配置された冷却部と、を備え、
   前記回転機部は、
   椀状に形成され、フロント側嵌合部が開口縁部に形成され、フロント軸受が軸心位置に装着されたフロントブラケットと、
   椀状に形成され、リア側嵌合部が開口縁部に形成され、リア軸受が軸心位置に装着されたリアブラケット兼冷却器と、
   回転子鉄心、前記回転子鉄心の軸心位置に挿入されて前記回転子鉄心と一体に構成された回転軸、および前記回転子鉄心に装着された界磁巻線を備え、前記回転軸が前記フロント軸受および前記リア軸受に支持されて、回転可能に配置された回転子部と、
   固定子鉄心、および前記固定子鉄心に装着された固定子巻線を備え、前記固定子鉄心の両端部の外周縁部が前記フロント側嵌合部および前記リア側嵌合部に嵌合された状態で、前記回転軸の軸方向の両側から、前記フロントブラケットおよび前記リアブラケット兼冷却器により加圧挟持されて、前記回転子部を取り囲むように前記回転子部と同軸に配置された固定子部と、を備え、
   前記電力変換装置は、
   前記リアブラケット兼冷却器の前記回転子部と反対側の面に取り付けられる１つ以上の発熱部品、前記回転軸の前記リア軸受からの突出部に装着されたスリップリング、前記スリップリングの外周側に設置されたブラシホルダ、前記スリップリングに接するように前記ブラシホルダに保持されたブラシ、および前記リアブラケット兼冷却器に取り付けられて、前記発熱部品、前記ブラシおよび前記ブラシホルダを覆う電力変換装置カバーを備え、
   前記冷却部は、
   流路カバーを前記リアブラケット兼冷却器の前記回転子部側に取り付けて構成される発熱部品冷却流路および軸受冷却流路を備える、ブラシ付き回転電機において、
   前記流路カバーは、前記リア側嵌合部の内径以下、かつ前記回転軸の外径より大きい寸法を有し、
   前記軸受冷却流路は、前記回転軸の周方向に沿った円弧状の流路であり、前記回転軸の軸方向における前記軸受冷却流路の配置領域が、前記回転軸の軸方向における前記リア軸受の配置領域の少なくとも一部と重なるように配置され、
   前記発熱部品冷却流路は、前記回転軸の軸方向から見て、前記発熱部品の配置領域の少なくとも一部と重なるように配置されているブラシ付き回転電機。
2. 前記発熱部品冷却流路と前記軸受冷却流路とは、一体構造である請求項１記載のブラシ付き回転電機。
3. 前記軸受冷却流路の前記回転軸の軸方向に沿う流路最大寸法が、前記発熱部品冷却流路の前記回転軸の軸方向に沿う流路最大寸法より長い請求項１又は請求項２記載のブラシ付き回転電機。
4. 前記固定子巻線の前記固定子鉄心から露出している巻線露出部が、放熱部材を介して前記流路カバーに接している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシ付き回転電機。
5. 前記リアブラケット兼冷却器の前記発熱部品が取り付けられている発熱部品取り付け部の前記回転軸の軸方向の寸法は、前記流路カバーの前記回転軸の軸方向の寸法よりも大きい請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のブラシ付き回転電機。
6. 放熱フィンが、前記回転軸の軸方向から見て、前記リアブラケット兼冷却器の前記発熱部品冷却流路を構成する面の、少なくとも前記発熱部品と重なる領域に、液冷媒の流れ方向に沿うように形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のブラシ付き回転電機。
7. 前記放熱フィンは、液冷媒が流れる方向において１箇所以上で途切れている請求項６記載のブラシ付き回転電機。
8. 前記放熱フィンは、柱状のピンフィンである請求項６記載のブラシ付き回転電機。
9. 軸受放熱フィンが、前記リアブラケット兼冷却器の前記軸受冷却流路を構成する面に、液冷媒の流れ方向に沿うように形成されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のブラシ付き回転電機。
10. 樹脂部材が、前記リアブラケット兼冷却器と前記電力変換装置カバーとにより構成される空間に、前記ブラシホルダと前記リアブラケット兼冷却器とを連結するように充填されている請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のブラシ付き回転電機。
11. 前記回転子鉄心のフロント側端面に固着されたフロントファンと、
    前記フロントブラケットの前記回転子部に対向する部位に形成された吸気孔と、
    前記フロントブラケットの前記フロントファンの径方向外方の部位に形成された排気孔と、をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のブラシ付き回転電機。

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