WO2016013450A1

WO2016013450A1 - 回転電機

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Publication number: WO2016013450A1
Application number: PCT/JP2015/070136
Authority: WO
Inventors: 弘文藤原; 林　裕人; 浅海　周; 渡辺　隆男; 育充長田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JP6243812B2; JP2016025805A

Abstract

　回転電機（１００）のブラシアセンブリ（２０）は、モータカバー（３）の端部開口部（３ｂ１）を通ってスリップリング（３１）に着脱可能である。ブラシアセンブリ（２０）は、ブラシアセンブリ（２０）をモータカバー（３）に固定するボルト（３０）をアセンブリカバー（２１）の内側に有する。ボルト（３０）が螺合するモータカバー（３）の雌ねじ穴（３ｃ２）は、端部開口部（３ｂ１）を介してボルト（３０）の着脱が可能であるように、ブラシアセンブリ（２０）に対して端部開口部（３ｂ１）と反対側に位置する。

Description

回転電機

　本発明は、回転電機に係り、特にスリップリングを備える回転電機に関する。

　回転電機では、回転軸と共に回転するスリップリングに、外部のインバータ、バッテリ等の電気機器と電気的に接続されたブラシを接触させることによって、回転電機と電気機器との間で電力の需給が行われる。
　例えば特許文献１には、スリップリングと、ブラシと、ブラシを収容するブラシホルダと、ブラシホルダを支持するブラシホルダ支えとがコレクタカバー内に収容された回転電機が記載されている。コレクタカバー内では、軸方向に沿って回転軸に設けられた３つのスリップリングそれぞれに接触させるようにして、ブラシが配置されている。さらに、コレクタカバー内には、軸方向に沿って３つの仕切りがスリップリングに対向するように突出している。各仕切りには、絶縁板で製作された環状の絶縁支え板が取り付けられている。各絶縁支え板には、ブラシホルダ支えが取り付けられている。

特開平７－１５９１９号公報

　ブラシは、回転するスリップリングに対して押圧された状態でスリップリング上を摺動する。このため、ブラシは摩耗を生じ、時間の経過と共にブラシの交換が必要となる。回転電機は、車両に搭載されるトランスアスクルに組み込まれる場合がある。このような回転電機の場合、車両内の限られた狭いスペース内でブラシの交換作業を行う必要がある。しかしながら、特許文献１の回転電機のようにブラシがコレクタカバー内に収容されて複数の部材を用いて保持されている構成では、ブラシの交換作業が非常に困難なものになるという問題がある。

　本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、ブラシの交換を容易にする回転電機を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明に係る回転電機は、巻線を含む回転子と固定子とを備えた回転電機であって、回転子から延びる回転軸に軸方向に並んで配設され、回転軸と一体に回転可能である複数のスリップリングと、複数のスリップリングに接触するように配設される複数のブラシ、複数のスリップリングのそれぞれに対して配設され且つブラシを保持する複数のブラシベース、及び複数のブラシベースを内側で保持する筒状のアセンブリカバーを含むブラシアセンブリと、複数のスリップリング及びブラシアセンブリを収容する収容空間を共に形成するハウジング及びカバーとを備え、ハウジングは、上記回転軸の延びる方向に形成された開口部で開口し、カバーは、上記開口部を塞ぐようにハウジングに取り付けられ、ブラシアセンブリは、上記開口部を通って複数のスリップリングに着脱可能であり、ブラシアセンブリは、アセンブリカバーに係合し且つハウジングに形成されたねじ締結穴に螺合してブラシアセンブリをハウジングに固定するねじ締結部材を、アセンブリカバーの内側に有し、ねじ締結穴は、上記開口部を介してねじ締結部材の着脱が可能であるように、ブラシアセンブリに対して上記開口部と反対側に位置する。

　本発明に係る回転電機によれば、ブラシの交換を容易にすることが可能になる。

本発明の実施の形態に係る回転電機を示す模式的な斜視図である。図１の回転電機のエンドカバーを取り外した状態を示す斜視図である。図２の回転電機の回転軸に交換用ガイドを取り付けた状態を示す斜視図である。図３の回転電機のブラシアセンブリの取付用ボルトを取り外した状態を示す斜視図である。図４の回転電機のブラシアセンブリを交換用ガイド上に抜き出した状態を示す斜視図である。図５の回転電機のブラシアセンブリを交換用ガイドと共に取り出した状態を示す斜視図である。図１の回転電機の回転軸の中心軸を通る断面を方向ＶＩＩからみた断面側面図である。ブラシアセンブリの斜視図である。ブラシアセンブリの分解斜視図である。ブラシアセンブリを回転軸から交換用ガイド上に抜き出す過程を、図７と同様の断面側面図で示す図である。ブラシの変形例を図１０と同様の断面側面図で示す図である。図１１においてブラシアセンブリを回転軸に配置するとき及び回転軸から取り外すときの状態を示す断面側面図である。

　以下、本発明の実施の形態に係る回転電機１００について、添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、回転電機１００は、ハイブリッド自動車を稼働させるためのハイブリッドトランスアクスルに組み込まれるものとして説明する。

　図１及び図７に示すように、回転電機１００は、三相交流電力が印加されるダブルロータ型の回転電機を構成している。そして、回転電機１００は、ハイブリッドトランスアクスル２００の一部を構成している。
　回転電機１００は、金属製モータハウジング部２と金属製モータカバー３と金属製エンドカバー４とによって構成される回転電機ハウジング１を備えている。回転電機ハウジング１は、トランスアクスル２００のハウジングを兼ねている。ここで、モータカバー３はハウジングを構成し、エンドカバー４はカバーを構成している。

　モータハウジング部２は、円筒の上下に直方体状の箱を連結した形状を有しおり、円筒軸方向の一方の端部で開放している。モータカバー３は、上記端部の開口部を塞ぐようにモータハウジング部２に取り付けられる。モータカバー３の一部は、端部開口部３ｂ１で開口する筒状の形状を有している。エンドカバー４は、モータカバー３の端部開口部３ｂ１を塞ぐように、モータカバー３にボルト４ｄを用いて取り付けられる。モータカバー３の外側には、外部の電気機器に回転電機１００を電気的に接続するための外部端子３４が設けられている。
　モータハウジング部２、モータカバー３及びエンドカバー４は、これらが囲む内部にモータ収容空間５を区画形成している。

　モータカバー３は、板状のフランジ部３ａと、略円筒状の小径筒部３ｃと、略円筒状の大径筒部３ｂとを備えている。
　フランジ部３ａは、モータハウジング部２の端部の開口部に固定されてモータハウジング部２の円筒軸に垂直な方向に延在する。フランジ部３ａは、中心付近に円状の開口部３ａ１を有する。小径筒部３ｃは、モータ収容空間５内でフランジ部３ａに垂直に且つ開口部３ａ１から連続して延在する。大径筒部３ｂは、フランジ部３ａから小径筒部３ｃと反対側に且つ開口部３ａ１よりも径方向外側の位置から延在する。大径筒部３ｂの端部は、エンドカバー４によって塞がれる端部開口部３ｂ１を形成している。
　これにより、モータ収容空間５内において、大径筒部３ｂ及び小径筒部３ｃの内側には、大径筒部３ｂから小径筒部３ｃにわたって内径が段差状に減少するスリップリング機構収容空間６が区画形成される。

　さらに、回転電機１００は、金属製の回転軸７と金属製の第一ロータ支持部材８とを備えている。回転軸７は、スリップリング機構収容空間６内を大径筒部３ｂ及び小径筒部３ｃの円筒軸方向に沿って通りモータ収容空間５にまで延在する。第一ロータ支持部材８は、回転軸７におけるエンドカバー４と反対側の端部７ａに一体に回転可能であるように連結されている。第一ロータ支持部材８は、回転軸７と同軸上に配置されている。
　回転軸７のエンドカバー４側の端部７ｂの先端中央には、軸方向に沿って延在する雌ねじ穴７ｃが形成されている。

　小径筒部３ｃにおける大径筒部３ｂと反対側の端部の内周面と回転軸７の外周面との間の間隙は、環状のシール部材９によって気密に封止されている。
　さらに、スリップリング機構収容空間６内におけるシール部材９のエンドカバー４側の近傍では、小径筒部３ｃから回転軸７に向かって突出する環状の隔壁３ｃ１が、小径筒部３ｃに一体成形されている。隔壁３ｃ１には、周方向に沿って等間隔に配置された３つの雌ねじ穴３ｃ２が形成されている。各雌ねじ穴３ｃ２は、回転軸７の軸方向に沿って隔壁３ｃ１を貫通している。ここで、雌ねじ穴３ｃ２は、ねじ締結穴を構成している。

　第一ロータ支持部材８は、回転軸７と反対側に突出する円筒状の入力軸部８ａと、モータ収容空間５内で小径筒部３ｃを外側から囲むように延在する円筒状のロータ支持部８ｂとを、一体に含んでいる。入力軸部８ａは、その円筒の内側にエンジン等の駆動装置の回転軸が嵌合挿入されることで駆動装置の回転駆動力が伝達されるように構成されている。ロータ支持部８ｂは、その外周側に設けられる第一ロータ５１の円筒状の第一ロータコア５１ａを支持し第一ロータコア５１ａと一体に回転する。なお、第一ロータ５１は、第一ロータコア５１ａの内部に、周方向に沿って配置された三相巻線５１ｂを含んでいる。ここで、第一ロータ５１は回転子を構成している。

　ロータ支持部８ｂは、その外周側に設けられた内側ボールベアリング１０を介してモータカバー３のフランジ部３ａによって回転自在に支持されている。ここで、内側ボールベアリング１０は軸受を構成している。
　上述のような構成を有する回転軸７、第一ロータ支持部材８及び第一ロータ５１は、回転軸７の回転中心軸を中心として、回転電機ハウジング１に対して、一体に回転することができる。

　さらに、モータ収容空間５内では、第一ロータコア５１ａの外周を囲むようにして第二ロータ５２の円筒状の第二ロータコア５２ａが設けられている。第二ロータ５２は、第二ロータコア５２ａの内部に、周方向に沿って配置された永久磁石５２ｂを有している。
　第二ロータコア５２ａは、その円筒軸方向の両側に設けられた第二ロータ支持部材１１ａ及び１１ｂによって挟持されている。
　第二ロータ支持部材１１ｂは、筒状の形状を有している。第二ロータ支持部材１１ｂは、第二ロータコア５２ａに対してモータカバー３のフランジ部３ａ側に配置され、第二ロータコア５２ａに一体に回転可能であるように連結されている。そして、第二ロータ支持部材１１ｂは、その外周側に設けられた外側ボールベアリング１２を介してフランジ部３ａによって回転自在に支持されている。

　第二ロータ支持部材１１ａは、有底円筒状の形状を有している。第二ロータ支持部材１１ａは、第二ロータコア５２ａに対してフランジ部３ａと反対側に配置され、第二ロータ支持部材１１ｂと共に第二ロータコア５２ａと一体に回転可能であるように第二ロータコア５２ａに連結されている。そして、第二ロータ支持部材１１ａは、その内周側に設けられたボールベアリング１３を介して、入力軸部８ａの外周面によって回転自在に支持されている。さらに、第二ロータ支持部材１１ａは、その底部の中心に、入力軸部８ａと同方向に延びる円筒状の出力軸部１１ａ１を一体成形によって含んでいる。出力軸部１１ａ１は、入力軸部８ａ及び回転軸７と同軸に配置されている。

　よって、第二ロータ５２と第二ロータ支持部材１１ａ及び１１ｂとは一体となって、入力軸部８ａに対して、つまり、回転軸７及び第一ロータ５１に対して相対回転することができる。そして、第二ロータ支持部材１１ａの出力軸部１１ａ１は、出力軸部１１ａ１の外周面に形成されたギヤ歯に係合する車両の駆動機構等に、回転駆動力を出力することができる。

　また、モータ収容空間５内では、第二ロータコア５２ａの外周を囲むようにしてステータ５３の円筒状のステータコア５３ａが設けられている。ステータコア５３ａは、モータハウジング部２に固定されている。ステータ５３は、ステータコア５３ａの内部に、周方向に沿って配置された三相巻線５３ｂを含んでいる。ここで、ステータ５３は固定子を構成している。
　従って、回転電機１００は、第一ロータ５１、第二ロータ５２及びステータ５３を備えたダブルロータ型の回転電機を構成している。

　エンドカバー４の内側表面４ｃ上には、スリップリング機構収容空間６内に開口する内側円弧状溝４ａ１及び外側円弧状溝４ｂ１が、形成されている。内側円弧状溝４ａ１及び外側円弧状溝４ｂ１は、互いに間隔をあけて回転軸７の周囲を囲むようにして延在している。外側円弧状溝４ｂ１は、回転軸７の径方向で内側円弧状溝４ａ１を外側から囲むように延在している。内側円弧状溝４ａ１は、エンドカバー４の外側に形成された導入口４ａに連通し、外側円弧状溝４ｂ１は、エンドカバー４の外側に形成された導出口４ｂに連通している。導入口４ａは、図示しない送風装置に連通し、冷却用流体としての空気をスリップリング機構収容空間６内に供給できるように構成されている。導出口４ｂは、スリップリング機構収容空間６内の空気をスリップリング機構収容空間６の外部に放出できるように構成されている。

　さらに、エンドカバー４の内側表面４ｃ上において、内側円弧状溝４ａ１の径方向内側には、回転軸７の回転数を検知する回転センサ１４が、回転軸７を囲むように埋め込まれている。
　回転センサ１４は、エンドカバー４側の回転軸７の端部７ｂの先端付近に一体に回転するように取り付けられた円筒状のセンサ回転子１４ａと、エンドカバー４の内側表面４ｃ上にボルト等で固定された円筒状のセンサ固定子１４ｂとを含む。回転センサ１４では、センサ回転子１４ａの回転をセンサ固定子１４ｂが検出することによって、センサ回転子１４ａの回転数が検知される。回転センサ１４としては、レゾルバ、光学式または磁気式のエンコーダ等を使用することができる。

　スリップリング機構収容空間６内では、ブラシアセンブリ２０が、回転軸７の外周面を囲むように設けられている。ブラシアセンブリ２０は、スリップリング３１に取り付けられるように構成されている。そして、ブラシアセンブリ２０及びスリップリング３１は、回転電機１００の第一ロータ５１と回転電機１００の外部の電気機器とを電気的に接続するスリップリング機構を構成する。
　ブラシアセンブリ２０は、略円筒状のアセンブリカバー２１を含む。アセンブリカバー２１は、エンドカバー４の内側表面４ｃ上における内側円弧状溝４ａ１と外側円弧状溝４ｂ１との間の部位から回転軸７に沿って、回転軸７の外周面を囲むようにして延在している。アセンブリカバー２１は、大径筒部３ｂ及び小径筒部３ｃの内周面にそれぞれならうように延在する大径部２１ｂ及び小径部２１ａを含む。

　さらに、アセンブリカバー２１は、スリップリング機構収容空間６内で回転軸７の軸方向に沿った往復流路を形成する。この往復流路は、内側円弧状溝４ａ１から回転軸７とアセンブリカバー２１との間を通ってアセンブリカバー２１の外に出た後に向きを反転し、小径筒部３ｃ及び大径筒部３ｂとアセンブリカバー２１との間を通って外側円弧状溝４ｂ１に至る流路である。

　アセンブリカバー２１の小径部２１ａの内周側には、導電性を有する材料から形成された３つの輪状のスリップリング３１が、回転軸７の外周を囲むように設けられている。３つのスリップリング３１は、回転軸７の軸方向に沿って互いに間隔をあけて一列に配置されている。３つのスリップリング３１は、回転軸７の外周面を覆うように形成され且つ樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料からなる円筒状の絶縁部材３２に、埋め込まれている。３つのスリップリング３１は、絶縁部材３２によって互いに電気的に絶縁されている。３つのスリップリング３１は、それぞれの外周面を絶縁部材３２から露出させている。
　さらに、絶縁部材３２の内部には、回転軸７の軸方向に沿って延在する３つのスリップリング用バスバー３３が埋め込まれている。各スリップリング用バスバー３３は、絶縁部材３２によって互いから絶縁されている。各スリップリング用バスバー３３は、各スリップリング３１を第一ロータ５１の互いに異なる各相の巻線５１ｂに電気的に接続する。
　スリップリング３１及び絶縁部材３２それぞれの外径は、絶縁部材３２よりもエンドカバー４側に位置する回転軸７の端部７ｂの外径よりも大きくなっている。

　図７～図９をあわせて参照すると、ブラシアセンブリ２０は、スリップリング３１それぞれの露出した外周面に接触し且つ導電性を有する複数のブラシ２２を含んでいる。各スリップリング３１に対して、３つのブラシ２２が配設されている。
　さらに、ブラシアセンブリ２０は、金属等の導電性を有する材料から形成された３つの円環板状のベースリングプレート２３と、各ベースリングプレート２３の表面２３ａ上に固定された３つのブラシホルダ２４、３つの巻きバネ２５及び３つの電気接続部２６とを含んでいる。各ブラシホルダ２４は、金属等の導電性を有する材料から形成され、各ブラシ２２を内部で摺動可能に保持する。各巻きバネ２５は、各ブラシ２２をスリップリング３１に向かって押圧する。各電気接続部２６は、電線及び端子によって構成され、各ブラシ２２をベースリングプレート２３に電気的に接続する。各ベースリングプレート２３からは、一体成形されたバスバー２３ｂが突出している。バスバー２３ｂは、回転電機１００の外部の電気機器と電気的に接続されるように構成されている。ここで、ベースリングプレート２３は、ブラシベースを構成している。

　ブラシアセンブリ２０は、３つのベースリングプレート２３を、アセンブリカバー２１の円筒軸方向に沿って所定の間隔をあけて保持する３つの筒状のブラケット部材２７を含んでいる。ブラケット部材２７は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から形成されている。ここで、ブラケット部材２７は、保持部を構成している。
　ブラケット部材２７の筒状の外周面は、半長円形状の断面を有する第一外周面２７ａと、アセンブリカバー２１の小径部２１ａの内周面に整合する形状を有し且つ円弧状の断面を有する第二外周面２７ｂとによって形成されている。第一外周面２７ａには、周方向に延在し且つブラケット部材２７の軸方向に並ぶ３つの嵌合溝２７ａ１が、等間隔に形成されている。さらに、ブラケット部材２７には、軸方向の両端面２７ｃ及び２７ｄにわたって軸方向に沿ってブラケット部材２７を貫通するカラー２８が埋め込まれている。カラー２８は、軸方向の貫通穴２８ａが形成された金属製の円筒である。カラー２８は、両端面２７ｃ及び２７ｄから僅かに突出している。ここで、貫通穴２８ａは、挿通穴を構成している。

　各ベースリングプレート２３において、その外周縁から径方向内側に向かって窪む３つの凹部２３ｃが形成されている。３つの凹部２３ｃは、ベースリングプレート２３の周方向に沿って等間隔に配置されている。各凹部２３ｃは、ブラケット部材２７の嵌合溝２７ａ１内に嵌め込まれたときに嵌合溝２７ａ１に整合する形状を有している。よって、各ベースリングプレート２３の凹部２３ｃをそれぞれブラケット部材２７の嵌合溝２７ａ１内に嵌め込むことによって、３つのベースリングプレート２３は、互いに等しい間隔をあけた状態でブラケット部材２７に保持される。そして、ブラケット部材２７の軸方向で３つのベースリングプレート２３をみたとき、ベースリングプレート２３同士の間で３つのブラシホルダ２４は互いに重なるように位置している、つまり３つのベースリングプレート２３同士の間でブラシホルダ２４は一直線上に並ぶ。

　各ブラシホルダ２４におけるベースリングプレート２３と対向する部位には、この部位を貫通する第一固定バー挿入穴２４ａが形成されている。ベースリングプレート２３にも、第一固定バー挿入穴２４ａに対向する位置に図示しない挿入穴が貫通形成されている。各ブラシ２２にも、第二固定バー挿入穴２２ａが貫通形成されている。ブラシホルダ２４内の未使用のブラシ２２を、ベースリングプレート２３の中央に形成された貫通開口部２３ｄの内側に突出しないように径方向外側に向かって移動させたとき、第二固定バー挿入穴２２ａの位置が、第一固定バー挿入穴２４ａの位置及びベースリングプレート２３の挿入穴の位置に合致する。このため、各ブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａを第一固定バー挿入穴２４ａ及びベースリングプレート２３の挿入穴に位置合わせした状態にあるとき、棒状の３つの固定バー２９を、３つベースリングプレート２３の一列に並ぶブラシ２２及びブラシホルダ２４それぞれの挿入穴に挿入することができる。３つの固定バー２９の挿入によって、各ブラシ２２は、ベースリングプレート２３の貫通開口部２３ｄの内側に突出しないように保持される。

　図４にも示されるように、アセンブリカバー２１では、大径部２１ｂ側の小径部２１ａの端部において、径方向内側に向かって突出する３つの板状の固定リブ２１ｃが一体成形されている。３つの固定リブ２１ｃは、小径部２１ａの周方向に沿って等間隔に配置されている。さらに、各固定リブ２１ｃには、これを貫通する貫通穴２１ｃ１が形成されている。３つの貫通穴２１ｃ１は、ベースリングプレート２３と嵌合した３つのブラケット部材２７のカラー２８の貫通穴２８ａと整合する位置にある。
　図７～図９をあわせて参照すると、モータカバー３の隔壁３ｃ１に形成された３つの雌ねじ穴３ｃ２も、ベースリングプレート２３と嵌合した３つのブラケット部材２７のカラー２８の貫通穴２８ａと整合する位置にある。

　上述のようなブラシアセンブリ２０は、エンドカバー４が取り外された状態の回転電機１００のスリップリング機構収容空間６内に以下に説明するように配置、固定される。
　図７～図９をあわせて参照すると、まず、３つのベースリングプレート２３の凹部２３ｃをそれぞれブラケット部材２７の嵌合溝２７ａ１内に嵌め込んで、互いに等しい間隔をあけた状態で３つのベースリングプレート２３をブラケット部材２７で保持する。このとき、３つのベースリングプレート２３は、３つのバスバー２３ｂが放射状に位置するように配置される。

　ついで、３つのベースリングプレート２３がブラケット部材２７に組み付けられた組立体が、小径部２１ａ側からアセンブリカバー２１の小径部２１ａ内に挿入される。このとき、軸方向に沿って小径部２１ａに形成され且つ軸方向長さが互いに異なる３つのスリット２１ｄに、スリット２１ｄの軸方向長さとベースリングプレート２３からのバスバー２３ｂの突出位置とが対応するように位置合わせされて、３つのバスバー２３ｂが通される。その結果、各ブラケット部材２７のカラー２８の貫通穴２８ａがそれぞれ、アセンブリカバー２１の固定リブ２１ｃの貫通穴２１ｃ１の位置にくる。このとき、各ベースリングプレート２３の外周縁及び各ブラケット部材２７の第二外周面２７ｂは、小径部２１ａの内周面に整合し、それにより、３つのベースリングプレート２３及び３つのブラケット部材２７が、がたつきを生じることなく小径部２１ａ内で径方向に保持される。

　さらに、３つベースリングプレート２３の一列に並ぶブラシ２２及びブラシホルダ２４に対してそれぞれ、固定バー２９が、ブラシホルダ２４の第一固定バー挿入穴２４ａ、ブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａ及びベースリングプレート２３の図示しない挿入穴を通って挿入される。これにより、各ブラシ２２は、ベースリングプレート２３の貫通開口部２３ｄの内側に突出しないように保持される。

　ベースリングプレート２３及びブラケット部材２７が組み付けられたアセンブリカバー２１は、小径部２１ａ側から、各ベースリングプレート２３の貫通開口部２３ｄに回転軸７及びスリップリング３１を通すようにして、端部開口部３ｂ１を通ってスリップリング機構収容空間６内に挿入される。このとき、アセンブリカバー２１を回転させて、各ブラケット部材２７のカラー２８の貫通穴２８ａと、モータカバー３の隔壁３ｃ１の各雌ねじ穴３ｃ２とが位置合わせされる。さらに、各固定リブ２１ｃの貫通穴２１ｃ１から、各カラー２８の貫通穴２８ａを通って各雌ねじ穴３ｃ２にねじ締結部材であるボルト３０がねじ込まれ、それにより、アセンブリカバー２１及びブラケット部材２７、つまりブラシアセンブリ２０が、モータカバー３に固定される。

　ついで、固定バー２９が取り除かれ、それにより、巻きバネ２５の付勢力を受けるブラシ２２がそれぞれ、スリップリング３１に押しつけられる。
　さらに、図２もあわせて参照すると、外部端子３４からモータカバー３の大径筒部３ｂの内側に延びる３つの電線ケーブル３５が、３つのバスバー２３ｂに接続される。
　この結果、ブラシアセンブリ２０のスリップリング機構収容空間６内への配置及び固定が完了する。
　このように、ブラシアセンブリ２０は、第一ロータ５１、第二ロータ２２並びにこれらのボールベアリング１０及び１２の径方向内側に延在し且つ回転軸７に関して入力軸部８ａ及び出力軸部１１ａ１と反対側に配置される。

　ブラシアセンブリ２０の配置及び固定の完了後、ボルト４ｄを用いてエンドカバー４がモータカバー３に取り付けられる。このとき、エンドカバー４に固定された回転センサ１４のセンサ固定子１４ｂが、回転軸７に固定されたセンサ回転子１４ａを囲繞するように位置する。なお、センサ回転子１４ａの外径は、ブラシアセンブリ２０の取り付けの際に支障とならないように、スリップリング３１の外径以下とされ、より好ましくは絶縁部材３２の外径以下とされている。図１に示すように、回転センサ１４のセンサ固定子１４ｂから延びる端子１４ｃが、エンドカバー４の外側に設けられている。この端子１４ｃが、回転電機１００の図示しない制御装置に電気的に接続される。

　上述のように構成された回転電機１００は、以下のように動作する。
　図１及び図７をあわせて参照すると、回転電機１００の外部の図示しない電気機器が、回転電機１００の外部端子３４に電気的に接続されている。電気機器からブラシ２２に三相交流電流が供給されると、供給された電流は、スリップリング３１及びスリップリング用バスバー３３を通って第一ロータ５１の三相巻線５１ｂに供給される。そして、三相巻線５１ｂを流れる電流により発生する回転磁界が、永久磁石５２ｂに作用して第二ロータ５２を回転駆動し、それにより出力軸部１１ａ１が回転駆動される。
　一方、入力軸部８ａを介して回転軸７が回転駆動されると、第一ロータ５１が回転し、それに伴い、第一ロータ５１の三相巻線５１ｂに誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、スリップリング３１、ブラシ２２等を介して、回転電機１００の外部の電気機器に供給される。
　また、ステータ５３の三相巻線５３ｂに、回転電機１００の外部の電気機器から三相交流電流が供給されると、三相巻線５３ｂを流れる電流により発生する回転磁界が、永久磁石５２ｂに作用して第二ロータ５２を回転駆動し、それにより出力軸部１１ａ１が回転駆動される。

　上述のようにスリップリング３１上で摺動するブラシ２２は、摩耗するため、交換を受ける必要を生じる。この場合、ブラシ２２の交換は以下に説明するように実施される。
　図１及び図２をあわせて参照すると、ボルト４ｄが取り外されて、エンドカバー４がモータカバー３から取り外される。これにより、回転軸７と、図７に示す回転センサ１４のセンサ回転子１４ａとが、ブラシアセンブリ２０から突出する。さらに、モータカバー３の端部開口部３ｂ１を介して、各電線ケーブル３５が、ブラシアセンブリ２０のバスバー２３ｂから外される。

　次いで、図３及び図１０に示すように、有底円筒状の交換用ガイド４１が、回転軸７の端部７ｂ及びセンサ回転子１４ａを覆うように、回転軸７に取り付けられる。このとき、交換用ガイド４１の円筒部４１ａの端部開口部４１ａ１が、絶縁部材３２の軸方向端部３２ａに当接する。さらに、交換用ガイド４１の底部４１ｂの中央に形成された貫通穴４１ｃに固定用ボルト４２の雄ねじ部４２ａが挿入され、雄ねじ部４２ａが回転軸７の雌ねじ穴７ｃに螺合させられて締め付けられる。これにより、交換用ガイド４１が回転軸７に固定される。なお、センサ回転子１４ａの外径は、交換用ガイド４１の内径以下となっている。ここで、交換用ガイド４１はブラシガイド部材を構成し、固定用ボルト４２はガイド締結部材を構成している。

　絶縁部材３２の外周面には、端部３２ａと、スリップリング３１同士の間の部位とにそれぞれ、環状突起３２ｂ１、３２ｂ２及び３２ｂ３が周方向に形成されている。環状突起３２ｂ１、３２ｂ２及び３２ｂ３の外径は、スリップリング３１の外径と同等である。さらに、交換用ガイド４１の外径も、スリップリング３１の外径と同等である。

　さらに、図４に示すように、ブラシアセンブリ２０を固定しているボルト３０が取り外され、ついで図５及び図１０に示すように、ブラシアセンブリ２０が、回転軸７の軸方向に沿って引き出される。そして、巻きバネ２５の付勢力を受けてスリップリング３１に押し付けられている各ブラシ２２も、交換用ガイド４１上にまで回転軸７の軸方向に移動する。このとき、各ブラシ２２は、移動の過程において、いずれも外径が同等であるスリップリング３１、環状突起３２ｂ１，３２ｂ２，３２ｂ３及び交換用ガイド４１のいずれかの上に常に載っているため、付勢力を受けながらも径方向の移動を生じず且つ引っかかり等を生じることなく円滑に軸方向に移動することができる。

　すべてのブラシ２２が交換用ガイド４１上の載るまでブラシアセンブリ２０を移動させると、図６に示すように固定用ボルト４２が取り外され、ブラシアセンブリ２０が、交換用ガイド４１と一緒に回転軸７から完全に引き抜かれる。
　上述のように、ブラシ２２の交換のためのブラシアセンブリ２０の取り外しが、入力軸部８ａ及び出力軸部１１ａ１と反対側の障害物の少ないスペースで、容易に且つ円滑に実施される。

　上記で説明したように、本発明の実施の形態に係る回転電機１００は、三相巻線５１ｂを含む第一ロータ５１とステータ５３とを備える。この回転電機１００は、第一ロータ５１から延びる回転軸７に軸方向に並んで配設され且つ回転軸７と一体に回転可能である複数のスリップリング３１と、ブラシアセンブリ２０と、複数のスリップリング３１及びブラシアセンブリ２０を収容するスリップリング機構収容空間６を共に形成するモータカバー３及びエンドカバー４とを備える。ブラシアセンブリ２０は、複数のスリップリング３１に接触するように配設される複数のブラシ２２と、複数のスリップリング３１のそれぞれに対して配設され且つブラシ２２を保持する複数のベースリングプレート２３と、複数のベースリングプレート２３を内側で保持する筒状のアセンブリカバー２１とを含む。モータカバー３は、回転軸７の延びる方向となる端部７ｂ側に形成された端部開口部３ｂ１で開口する。エンドカバー４は、端部開口部３ｂ１を塞ぐようにモータカバー３に取り付けられる。ブラシアセンブリ２０は、端部開口部３ｂ１を通って複数のスリップリング３１に着脱可能である。ブラシアセンブリ２０は、アセンブリカバー２１に係合し且つモータカバー３に形成された雌ねじ穴３ｃ２に螺合してブラシアセンブリ２０をモータカバー３に固定するボルト３０を、アセンブリカバー２１の内側に有する。雌ねじ穴３ｃ２は、端部開口部３ｂ１を介してボルト３０の着脱が可能であるように、ブラシアセンブリ２０に対して端部開口部３ｂ１と反対側に位置する。端部開口部３ｂ１は、ブラシアセンブリ２０を軸方向に着脱可能な大きさの開口面積を有する。

　上記構成において、エンドカバー４が取り外されたモータカバー３の端部開口部３ｂ１を通じて、ブラシアセンブリ２０をスリップリング機構収容空間６内に挿入して回転軸７及びスリップリング３１にセットし、さらに端部開口部３ｂ１からボルト３０をアセンブリカバー２１及びモータカバー３の雌ねじ穴３ｃ２に締結することによって、ブラシアセンブリ２０を取り付けることができる。一方、エンドカバー４が取り外されたモータカバー３の端部開口部３ｂ１を通じて、ボルト３０を取り外し、さらにブラシアセンブリ２０を回転軸７から引き抜くことによって、ブラシアセンブリ２０を取り外すことができる。従って、回転電機１００に対して端部開口部３ｂ１からのアクセスのみによって、ブラシアセンブリ２０の着脱、つまりブラシ２２の着脱を容易に実施することが可能になる。

　また、回転電機１００において、ブラシアセンブリ２０は、回転軸７の軸方向に延在し且つ複数のベースリングプレート２３を回転軸７の軸方向に間隔をあけて保持する筒状のブラケット部材２７を、アセンブリカバー２１の内側に含む。ブラケット部材２７は、ボルト３０が挿通可能であり且つ回転軸７の軸方向に延在する貫通穴２８ａを有する。さらに、ブラケット部材２７は、アセンブリカバー２１に着脱可能に設けられる。ブラケット部材２７は、ベースリングプレート２３の外縁を係合させることによってベースリングプレート２３を保持する嵌合溝２７ａ１を有する。そして、ベースリングプレート２３が嵌合溝２７ａ１に係合したブラケット部材２７及びベースリングプレート２３による組立体は、アセンブリカバー２１に対して挿入及び取り出し可能であるように構成される。アセンブリカバー２１は、ブラケット部材２７とベースリングプレート２３とから構成される組立体を軸方向に挿入及び取り外し可能な大きさの開口面積の開口部を小径部２１ａの一端に有する。

　上記構成では、ブラケット部材２７は、ボルト３０が挿通されて締結されることによって、保持したベースリングプレート２３を固定することができる。ブラケット部材２７がベースリングプレート２３の保持及び固定の両方の機能を兼ねるため、部品点数の低減及び省スペース化が可能になる。さらに、ブラケット部材２７は、ベースリングプレート２３をブラケット部材２７に係合させることによって保持する構成を有するため、ベースリングプレート２３及びブラケット部材２７の構造が簡易になり、さらに互いの組み付けも容易になる。

　また、回転電機１００において、回転軸７は、スリップリング３１よりも端部開口部３ｂ１側に、スリップリング３１の外径よりも小さい外径をもつ端部７ｂを含む。端部７ｂは、端部７ｂの外周を囲んでスリップリング３１に隣り合って位置し且つスリップリング３１と同等の外径を有する筒状の交換用ガイド４１が、固定用ボルト４２を用いて取り付けられるように構成される。端部７ｂは、ブラシガイド部材としての交換用ガイド４１に覆われる外周面と、ガイド締結部材としての固定用ボルト４２を締結する締結穴である雌ねじ穴７ｃとを有する。上記構成において、交換用ガイド４１を回転軸７に取り付けることによって、スリップリング３１の外周面と回転軸７の外周面との間にある段差が解消される。よって、回転軸７からブラシアセンブリ２０を引き抜く際、巻きバネ２５によるスリップリング３１への付勢力を受けているブラシ２２が、段差に引っ掛かることなく円滑に移動することができる。

　さらに、回転電機１００は、回転軸７の端部７ｂに配設されたセンサ回転子１４ａと、エンドカバー４に配設されたセンサ固定子１４ｂとを有する回転センサ１４を備える。センサ回転子１４ａの外径は、交換用ガイド４１の内径以下である。上記構成によって、交換用ガイド４１の使用時にセンサ回転子１４ａを回転軸７から取り外す必要がないため、ブラシアセンブリ２０の取り外しが容易になる。

　さらに、回転電機１００は、回転軸７の周囲に形成されてスリップリング３１を支持すると共にスリップリング３１を他のスリップリング３１及び回転軸７から絶縁する絶縁部材３２を備える。絶縁部材３２は、スリップリング３１同士の間、及び、スリップリング３１と交換用ガイド４１との間に、回転軸７の径方向にスリップリング３１と同等の高さで突出する環状突起３２ｂ１、３２ｂ２及び３２ｂ３を含む。上記構成によって、回転軸７からブラシアセンブリ２０を引き抜く際、ブラシ２２が、スリップリング３１同士の間、及び、スリップリング３１と交換用ガイド４１との間で引っ掛かるのを、防ぐことができる。さらに、スリップリング３１と交換用ガイド４１との間に絶縁部材３２が介在することによって、交換用ガイド４１が接触してスリップリング３１が傷つくことが防がれる。

　また、回転電機１００では、第一ロータ５１は、三相巻線５１ｂが巻回される筒状の第一ロータコア５１ａを含み、ブラシアセンブリ２０は、第一ロータコア５１ａ及び第一ロータコア５１ａを回転自在に支持する内側ボールベアリング１０の径方向内側に延在する。上記構成によって、第一ロータコア５１ａ及び内側ボールベアリング１０が、ブラシアセンブリ２０の着脱の支障とならず、ブラシアセンブリ２０の円滑な着脱が可能になる。さらに、回転軸７方向の回転電機１００の長さを低減することができる。

　また、実施の形態に係る回転電機１００では、交換用ガイド４１は、ブラシアセンブリ２０の回転軸７からの取り外し時にのみ使用されていたが、回転軸７への取り付け時にも使用されてもよい。
　実施の形態に係る回転電機１００では、絶縁部材３２に回転軸７の周囲を囲繞するように環状突起３２ｂ１、３２ｂ２及び３２ｂ３が形成されていたが、これに限定されるものでない。環状突起３２ｂ１、３２ｂ２及び３２ｂ３を分割し、ブラシアセンブリ２０の取り外し時にブラシ２２が通過する場所にのみ突起があるようにしてもよい。

　また、実施の形態に係る回転電機１００において、図１１に示すように、ブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａを異形にしてもよい。ブラシホルダ２４内に配設されたブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａは、ベースリングプレート２３と反対側の部位であり且つ固定バー２９の外周面と整合する内周面を有する固定穴部２２ａ２を含む。さらに、上記第二固定バー挿入穴２２ａは、ベースリングプレート２３側で固定穴部２２ａ２に隣接する部位であり且つテーパ状の内周面を有する拡大穴部２２ａ１を含む。拡大穴部２２ａ１は、固定穴部２２ａ２からベースリングプレート２３に向かって、固定穴部２２ａ２の円形断面を徐々に拡大する形状を有している。具体的には、固定穴部２２ａ２の円形断面は、回転軸７及びスリップリング３１と反対方向に且つブラシホルダ２４内でのブラシ２２の摺動方向に沿って、長穴状の断面形状となるように徐々に拡大する。つまり、拡大穴部２２ａ１における回転軸７に向き合う部位は、回転軸７と平行に延在し、拡大穴部２２ａ１における回転軸７と反対側の部位は、固定穴部２２ａ２からベースリングプレート２３に向かって、回転軸７から離れるように傾斜している。

　上述のような構成を有する摩耗前のブラシ２２がブラシホルダ２４内に配設された状態のブラシアセンブリ２０を図７に示すスリップリング機構収容空間６内に配置する場合、図１２の「Ａ：配置時状態」に示すように、固定バー２９が、各ベースリングプレート２３の挿入穴２３ｅ、各ブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａ及び各ブラシホルダ２４の第一固定バー挿入穴２４ａに通される。これにより、各ブラシ２２が、スリップリング３１から離され且つ各ベースリングプレート２３及び各ブラシホルダ２４からも突出しない状態で保持される。よって、ブラシアセンブリ２０の回転軸７への配置時に、ブラシ２２がスリップリング３１等と干渉することがない。

　また、ブラシ２２が摩耗して交換する必要が生じた場合、図１２の「Ｂ：取外時状態」に示すように、アセンブリカバー２１の大径部２１ｂ側から、ベースリングプレート２３の挿入穴２３ｅ及びブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａに、固定バー２９が挿入される。なお、ブラシ２２が摩耗限界に達した場合でも、第二固定バー挿入穴２２ａの拡大穴部２２ａ１が挿入穴２３ｅに連通するように構成されている。そして、固定バー２９を第二固定バー挿入穴２２ａに挿入して拡大穴部２２ａ１の壁面に接触させつつ固定バー２９を押し込むことによって、固定バー２９が、巻きバネ２５の付勢力を受けているブラシ２２をスリップリング３１から離すように移動させる。さらに、固定バー２９が、固定穴部２２ａ２及びブラシホルダ２４の第一固定バー挿入穴２４ａ内に通されると、ブラシ２２をベースリングプレート２３及びブラシホルダ２４から突出しない状態で保持する。他のブラシ２２についても、第二固定バー挿入穴２２ａに固定バー２９が通ることによって、ベースリングプレート２３及びブラシホルダ２４から突出しない状態で、ブラシ２２が保持される。よって、ブラシアセンブリ２０の回転軸７からの取り外し時に、ブラシ２２がスリップリング３１等と干渉することがない。

　なお、上述のブラシアセンブリ２０の配置時及び取り外し時にブラシ２２とスリップリング３１との接触を防ぐためには、ブラシ２２の第二固定バー挿入穴２２ａにおいて、拡大穴部２２ａ１のみが設けられて固定穴部２２ａ２が設けられていなくてもよい。
　また、上述のブラシアセンブリ２０の配置時及び取り外し時において、交換用ガイド４１を用いてもよい。これにより、ブラシアセンブリ２０の付属物との接触によるセンサ回転子１４ａの損傷を防ぐことができる。

　また、実施の形態に係る回転電機１００では、第一ロータ５１及びステータ５３に巻線が設けられ、第二ロータ５２に永久磁石が設けられていたが、巻線及び永久磁石の配置構成は、これに限定されない。２つのロータの回転軸の少なくとも一方にスリップリングが設けられればよい。
　実施の形態に係る回転電機１００は、第一ロータ５１と第二ロータ５２とステータ５３とを備えるダブルロータ型の回転電機であったが、これに限定されるものでない。回転電機１００は、ステータ５３を備えずに、第一ロータ５１及び第二ロータ５２による２つのロータのみを備えるダブルロータ型モータであってもよい。或いは、ロータは１つであってもよい。回転電機は、ロータから延びる回転軸にスリップリングが設けられる構造であればよい。

　実施の形態に係る回転電機１００では、スリップリング機構収容空間６内に導入される冷却用流体として、気体である空気が用いられていたが、冷却用流体は、空気以外の気体であってもよく、液体であってもよい。冷却用流体として使用する液体は、導電性を有しない液体がより好ましい。
　実施の形態に係る回転電機１００は、ハイブリッドトランスアクスル２００に搭載されるとしたが、これに限定されるものでなく、いかなるものに搭載されてもよい。

Claims

　巻線を含む回転子と固定子とを備えた回転電機であって、
　前記回転子から延びる回転軸に軸方向に並んで配設され、前記回転軸と一体に回転可能である複数のスリップリングと、
　前記複数のスリップリングに接触するように配設される複数のブラシ、前記複数のスリップリングのそれぞれに対して配設され且つ前記ブラシを保持する複数のブラシベース、及び前記複数のブラシベースを内側で保持する筒状のアセンブリカバーを含むブラシアセンブリと、
　前記複数のスリップリング及び前記ブラシアセンブリを収容する収容空間を共に形成するハウジング及びカバーと
を備え、
　前記ハウジングは、前記回転軸の延びる方向に形成された開口部で開口し、
　前記カバーは、前記開口部を塞ぐように前記ハウジングに取り付けられ、
　前記ブラシアセンブリは、前記開口部を通って前記複数のスリップリングに着脱可能であり、
　前記ブラシアセンブリは、前記アセンブリカバーに係合し且つ前記ハウジングに形成されたねじ締結穴に螺合して前記ブラシアセンブリを前記ハウジングに固定するねじ締結部材を、前記アセンブリカバーの内側に有し、
　前記ねじ締結穴は、前記開口部を介して前記ねじ締結部材の着脱が可能であるように、前記ブラシアセンブリに対して前記開口部と反対側に位置する回転電機。
　前記ブラシアセンブリは、前記回転軸の軸方向に延在し且つ前記複数のブラシベースを前記回転軸の軸方向に間隔をあけて保持する筒状の保持部を、前記アセンブリカバーの内側に含み、
　前記保持部は、前記ねじ締結部材が挿通可能であり且つ前記回転軸の軸方向に延在する挿通穴を有する請求項１に記載の回転電機。
　前記保持部は、前記アセンブリカバーに着脱可能に設けられ、
　前記保持部は、前記ブラシベースの外縁を係合させることによって前記ブラシベースを保持する係合溝を有し、
　前記ブラシベースが前記係合溝に係合した前記保持部及び前記ブラシベースによる組立体は、前記アセンブリカバーに対して挿入及び取り出し可能であるように構成される請求項２に記載の回転電機。
　前記回転軸は、前記スリップリングよりも前記開口部側に、前記スリップリングの外径よりも小さい外径をもつ端部を含み、
　前記端部は、前記端部の外周を囲んで前記スリップリングに隣り合って位置し且つ前記スリップリングと同等の外径を有する筒状のブラシガイド部材がガイド締結部材を用いて取り付けられるように構成される請求項１～３のいずれか一項に記載の回転電機。
　前記回転軸の前記端部に配設されたセンサ回転子と、前記カバーに配設されたセンサ固定子とを有する回転センサをさらに備え、
　前記センサ回転子の外径は、前記ブラシガイド部材の内径以下である請求項４に記載の回転電機。
　前記回転軸の周囲に形成されて前記スリップリングを支持すると共に前記スリップリングを他の前記スリップリング及び前記回転軸から絶縁する絶縁部材をさらに備え、
　前記絶縁部材は、前記スリップリング同士の間、及び前記スリップリングと前記ブラシガイド部材との間に、前記回転軸の径方向に前記スリップリングと同等の高さで突出する突起を含む請求項４または５に記載の回転電機。
　前記ブラシ及び前記ブラシベースはそれぞれ、棒状体を挿入可能なブラシ穴及びベース穴を有し、
　前記ブラシ穴は、前記ブラシ穴及び前記ベース穴に前記棒状体が挿入された状態で前記ブラシを前記スリップリングから離して位置させるように構成されると共に、前記ブラシの摩耗前後で前記ベース穴に連通するように構成される請求項１～６のいずれか一項に記載の回転電機。
　前記回転子は、前記巻線が巻回される筒状のコアを含み、
　前記ブラシアセンブリは、前記コア及び前記コアを回転自在に支持する軸受の径方向内側に延在する請求項１～７のいずれか一項に記載の回転電機。