回転電機
【課題】スリップリングとブラシの摺動部に発生した磨耗粉の再付着によりブラシやスリップリングに異常磨耗が発生するのを防止する。
【解決手段】気流制御板９７ｕ−１がスリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の位置で保持板１０１−１に保持されている。スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部に発生した摩耗粉は、気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散するが、気流制御板９７ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−１で捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。
【解決手段】気流制御板９７ｕ−１がスリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の位置で保持板１０１−１に保持されている。スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部に発生した摩耗粉は、気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散するが、気流制御板９７ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−１で捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特に、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転電機を備える動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第２ロータと、第２ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第１ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第１インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第２インバータと、を備える。特許文献１においては、第１ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第１ロータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって第２ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、第２インバータを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力の授受が可能になるため、第２インバータにより第１ロータの巻線の電力を制御することで、駆動軸の回転速度を制御することができる。その場合において、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも高いときは、第１ロータの巻線の発電電力が第２インバータを介してバッテリー側へ供給され、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも低いときは、バッテリーの電力が第２インバータを介して第１ロータの巻線に供給される。さらに、ステータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリー側から第１インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第２ロータに動力を発生させて駆動軸を駆動することができるため、第１インバータによりステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動軸に伝達されるトルクを制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５６０１０号公報
【特許文献２】特開平９−１８２３５３号公報
【特許文献３】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献４】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、スリップリングとブラシの電気的接触を安定化させるためには、複数のブラシがスリップリングの外周面をそれぞれ異なる周方向位置で押圧することで、複数のブラシからスリップリングに作用する押圧力を平衡化させることが望ましい。ただし、スリップリングがブラシに対し摺動しながら回転する際には、スリップリングとブラシの摺動部に磨耗粉が発生し、摺動部に発生した磨耗粉が、スリップリングの回転に伴って発生する気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散する。スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部に発生した磨耗粉が、スリップリングの回転に伴う気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散して、スリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部に噛み込んで再付着すると、ブラシやスリップリングに異常磨耗が発生しやすくなり、スリップリングとブラシの電気的接触不良を招きやすくなる。
【０００５】
特許文献２の交流発電機においては、冷却ファンの回転に伴って発生する負圧によりスリップリングとブラシの摺動部に発生した磨耗粉の排出を図っている。しかし、吸入口である開口部は、スリップリングよりも大径の位置に大きな開口面積をもって配置されており、吸入抵抗が低いため、スリップリングの側を通過する空気量が少なくなり、磨耗粉の排出に十分な空気量を得ることが困難となる。また、冷却ファンの回転による損失が発生する。
【０００６】
本発明は、スリップリングとブラシの摺動部に発生した磨耗粉の再付着によりブラシやスリップリングに異常磨耗が発生するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る回転電機は、回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、回転軸に取り付けられ、回転子導体に電気的に接続されたスリップリングと、スリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて保持部材に保持された複数のブラシであって、その各々がスリップリングの外周面に電気的に接触する複数のブラシと、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ間の位置で保持部材に保持され、スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を捕捉面で捕捉してスリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部への付着を防止するための摩耗粉捕捉部材と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
本発明の一態様では、摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向後側のブラシより前記スリップリング回転方向前側のブラシに近い位置で保持部材に保持されていることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向前側のブラシより前記スリップリング回転方向後側のブラシに近い位置で保持部材に保持されていることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、保持部材は、ブラシ及び摩耗粉捕捉部材より回転軸方向の一方側に配置され、摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜していることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、複数のスリップリングが回転軸方向に関して互いに間隔をおいて回転軸に取り付けられ、前記複数のブラシと前記摩耗粉捕捉部材が各スリップリング毎に対応して設けられ、保持部材とスリップリングが回転軸方向に関してその一方側から他方側にかけて交互に配置され、各摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜しており、回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、当該保持部材に対して回転軸方向の一方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉された摩耗粉を回転軸方向の他方側へ排出するための摩耗粉排出口が当該捕捉面に臨んで形成されていることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、回転軸方向に関して摩耗粉排出口の形成された保持部材を挟んで隣接する摩耗粉捕捉部材の一方側が他方側よりスリップリング回転方向後側に配置され、保持部材の摩耗粉排出口を通って回転軸方向の他方側へ排出された磨耗粉が、当該保持部材に対して回転軸方向の他方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉されることが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、通風口がスリップリング周方向に関して前記スリップリング回転方向後側のブラシと摩耗粉排出口との間の位置に形成されていることが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、前記回転子導体が配設された回転子である第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、をさらに備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ間の位置で保持された摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉して、スリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部への付着を防止することができるので、ブラシやスリップリングに異常磨耗が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１９】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る回転電機１０を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と駆動軸３７（車輪３８）との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機（機械式変速機）４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられ、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００２０】
回転電機１０は、ケースハウジングに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、スリップリング９５及びブラシ９６と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４（第１回転軸）に取り付けられ、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、入力軸３４（第１ロータ２８）にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４（第２回転軸）に取り付けられ、出力軸２４は変速機４４を介して駆動軸３７と機械的に連結されていることで、駆動軸３７（車輪３８）には出力軸２４（第２ロータ１８）からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００２１】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２２】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２３】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２４】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２５】
クラッチ４８は、エンジン３６と変速機４４との間に、回転電機１０（入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８）に対し並列に設けられている。クラッチ４８の係合／解放により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ４８を係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ４８を解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８は、例えば油圧や電磁力を利用して係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで締結力を調整することもできる。
【００２６】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ４０は、蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２７】
スリップリング９５は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８と間隔をおいて入力軸３４に取り付けられていることで、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線３０の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ９６は、スリップリング９５に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング９５は、ブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接触を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、インバータ４１と電気的に接続されている。インバータ４１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４１は、蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２８】
スリップリング９５及びブラシ９６のより詳細な構成例を図５，６に示す。図５，６に示す例では、ロータ巻線３０の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）毎に対応して設けられた複数のスリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗがロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）入力軸３４に取り付けられ、各スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗ毎に対応して設けられた複数のブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗがブラシケース１００内に収容されている。ブラシケース１００は、ロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配置された複数の電気絶縁性の保持板１０１−１〜１０１−４と、各保持板１０１−１〜１０１−４の外周に接合され、ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの外周囲を取り囲む電気絶縁性の周壁１０２とを含んで構成される。保持板１０１−１〜１０１−４とスリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗがロータ回転軸方向に関して交互に配置され、ロータ回転軸方向の一方側（図５の右側）から他方側（図５の左側）にかけて、保持板１０１−１、スリップリング９５ｕ、保持板１０１−２、スリップリング９５ｖ、保持板１０１−３、スリップリング９５ｗ、保持板１０１−４の順に配置されている。以下の説明において、複数（３つ）のブラシ９６ｕを区別する必要があるときは、以降９６ｕ−１，９６ｕ−２，９６ｕ−３の符号を用いて説明する。
【００２９】
図６に示すように、スリップリング９５ｕの外周には、複数のブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３がスリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配列され、各ブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３がスリップリング９５ｕの外周面に電気的に接触する。ブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３は、ロータ回転軸方向の一方側に隣接して配置された保持板１０１−１に保持されている。複数のブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３がスリップリング９５ｕの外周面をそれぞれ異なる周方向位置で押圧することで、複数のブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３からスリップリング９５ｕに作用する押圧力の平衡化を図ることが可能となり、スリップリング９５ｕとブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３との電気的接触を安定化させることが可能となる。同様に、スリップリング９５ｖの外周には、複数のブラシ９６ｖがスリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配列され、各ブラシ９６ｖがスリップリング９５ｖの外周面に電気的に接触し、スリップリング９５ｗの外周には、複数のブラシ９６ｗがスリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配列され、各ブラシ９６ｗがスリップリング９５ｗの外周面に電気的に接触する。ブラシ９６ｖはロータ回転軸方向の一方側に隣接して配置された保持板１０１−２に保持され、ブラシ９６ｗはロータ回転軸方向の一方側に隣接して配置された保持板１０１−３に保持されている。図５，６に示す例では、スリップリング周方向に関する各ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの位置は互いに一致している。
【００３０】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４０での電力変換を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４１での電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、クラッチ４８の係合／解放を切り替えることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。
【００３１】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からインバータ４０を介してステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができ、ステータ１６及び出力側ロータ１８を同期電動機（ＰＭモータ部）として機能させることができる。さらに、出力側ロータ１８の動力をステータ巻線２０の電力に変換してインバータ４０を介して蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができる。
【００３２】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。
【００３３】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（電磁カップリングトルク）を発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。
【００３５】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ４８が解放されている状態で、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線３０の誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから駆動軸３７（車輪３８）へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３６】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、インバータ４１からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３７】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３８】
また、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することで、ロータ巻線３０に交流電流が流れず入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用しなくても、エンジン３６からの動力をクラッチ４８を介して駆動軸３７（車輪３８）へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のすべりに伴ってロータ巻線３０に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることが可能となる。
【００３９】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してステータ巻線２０へ供給するように、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、駆動軸３７（車輪３８）を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。なお、ＥＶ走行を行う場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。
【００４０】
また、エンジン３６を始動する場合は、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してスリップリング９５及びブラシ９６を介してロータ巻線３０へ供給するように、インバータ４１のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０への供給電力を用いてエンジン３６のクランキングを行うことができる。エンジン３６のクランキングの際には、入力側ロータ２８の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によりエンジン３６に繋がる入力側ロータ２８にトルクを作用させるが、出力側ロータ１８もその反力トルクを受けることになる。そのため、ＥＶ走行時にエンジン３６を始動する場合は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給して出力側ロータ１８にこの反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力を用いて出力側ロータ１８を回転駆動することができる。なお、エンジン３６を始動する場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。
【００４１】
本実施形態において、エンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する際には、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗがブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗに対し摺動しながら回転することで、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗとブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの摺動部に磨耗粉が発生する。摺動部に発生した磨耗粉は、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗの回転に伴って発生する気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散する（入力軸３４及びスリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗの回転方向を図６の矢印Ａに示す）。図５，６に示す構成例において、スリップリング回転方向後側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部に発生した磨耗粉が、スリップリング９５ｕの回転に伴う気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散して、スリップリング回転方向前側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−２）とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着すると、ブラシ９６ｕ−２やスリップリング９５ｕに異常磨耗が発生しやすくなり、ブラシ９６ｕ−２とスリップリング９５ｕの電気的接触不良を招きやすくなる。
【００４２】
これに対して本実施形態では、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗとブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を捕捉するための摩耗粉捕捉部材として、複数の電気絶縁性の気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗが設けられている。以下の説明において、複数（３つ）の気流制御板９７ｕを区別する必要があるときは、以降９７ｕ−１，９７ｕ−２，９７ｕ−３の符号を用いて説明する。図５，６に示すように、気流制御板９７ｕ−１は、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の位置で保持板１０１−１に保持され、気流制御板９７ｕ−ｍ（ｍは２または３）は、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の位置で保持板１０１−１に保持されている。図５，６に示す例では、気流制御板９７ｕ−１は、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１のうち、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３よりスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１に近い位置で保持板１０１−１に保持され、気流制御板９７ｕ−ｍは、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍのうち、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）よりスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍに近い位置で保持板１０１−１に保持されている。各気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３（スリップリング回転方向後側の捕捉面９９ｕ−１〜９９ｕ−３）は、径方向の両端部より中央部がスリップリング回転方向前側へ窪んだ状態で湾曲して形成されている。各気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３の径方向内側の端部は、スリップリング９５ｕの外周面と接触しない程度の微小空隙をあけてスリップリング９５ｕの外周面に近接配置されている。図５，６に示す例では、ブラシ９６ｕ及び気流制御板９７ｕの個数がそれぞれ３つであるが、ブラシ９６ｕ及び気流制御板９７ｕの個数は任意に設定することが可能である。
【００４３】
同様に、気流制御板９７ｖがスリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｖ間の位置（スリップリング回転方向前側に隣接するブラシ９６ｖに近い位置）で保持板１０１−２に保持され、気流制御板９７ｗがスリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｗ間の位置（スリップリング回転方向前側に隣接するブラシ９６ｗに近い位置）で保持板１０１−３に保持されている。そして、各気流制御板９７ｖ，９７ｗ（スリップリング回転方向後側の捕捉面９９ｖ，９９ｗ）は、径方向の両端部より中央部がスリップリング回転方向前側へ窪んだ状態で湾曲して形成され、各気流制御板９７ｖ，９７ｗの径方向内側の端部は、スリップリング９５ｖ，９５ｗの外周面と接触しない程度の微小空隙をあけてスリップリング９５ｖ，９５ｗの外周面に近接配置されている。図５，６に示す例では、スリップリング周方向に関する各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの位置は互いに一致している。
【００４４】
図５，６に示す構成例では、スリップリング９５ｕの外周囲には、スリップリング９５ｕの回転に伴って気流が発生するが、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図６の矢印Ｂに示すように、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−１により妨げられ、捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、径方向外側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部に発生した摩耗粉は、気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散するが、気流制御板９７ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−１で捕捉される。これによって、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉が、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流についても、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−ｍにより妨げられ、捕捉面９９ｕ−ｍに沿って曲げられることで、径方向外側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−ｍで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍとスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの異常磨耗を防止することができるとともに、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの電気的接触不良を防止することができる。その結果、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの磨耗量を低減することができ、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの耐久性を向上させることができる。さらに、気流制御板９７ｕにより気流を制御することで、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの冷却効果も得ることができる。なお、スリップリング回転方向前側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−ｍ）とスリップリング９５ｕの摺動部への摩耗粉の再付着をより確実に防止するためには、気流制御板９７ｕ−ｍをブラシ９６ｕ−ｍのスリップリング回転方向後側に極力近接させて配置することが好ましい。
【００４６】
同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｖ，９９ｗで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。なお、気流制御板９７ｖ，９７ｗについても、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部への摩耗粉の再付着をより確実に防止するためには、スリップリング回転方向前側に隣接するブラシ９６ｖ，９６ｗに極力近接させて配置することが好ましい。
【００４７】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【００４８】
図７，８に示す構成例では、図５，６に示す構成例と比較して、気流制御板９７ｕ−１は、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１のうち、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１よりスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３に近い位置で保持板１０１−１に保持され、気流制御板９７ｕ−ｍ（ｍは２または３）は、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍのうち、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍよりスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）に近い位置で保持板１０１−１に保持されている。同様に、気流制御板９７ｖがスリップリング回転方向後側に隣接するブラシ９６ｖに近い位置で保持板１０１−２に保持され、気流制御板９７ｗがスリップリング回転方向後側に隣接するブラシ９６ｗに近い位置で保持板１０１−３に保持されている。図７，８に示す例でも、スリップリング周方向に関する各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの位置は互いに一致している。
【００４９】
図７，８に示す構成例でも、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図８の矢印Ｂに示すように、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−１により妨げられ、捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、径方向外側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−１で捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流についても、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−ｍにより妨げられるため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−ｍで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍとスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｖ，９９ｗで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。なお、スリップリング回転方向後側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−（ｍ−１））とスリップリング９５ｕの摺動部から飛散した摩耗粉をより確実に捕捉するためには、気流制御板９７ｕ−ｍをブラシ９６ｕ−（ｍ−１）のスリップリング回転方向前側に極力近接させて配置することが好ましく、気流制御板９７ｖ，９７ｗについても、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から飛散した摩耗粉をより確実に捕捉するためには、スリップリング回転方向後側に隣接するブラシ９６ｖ，９６ｗに極力近接させて配置することが好ましい。
【００５０】
また、図９，１０に示す構成例では、図５，６に示す構成例と比較して、各気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３（捕捉面９９ｕ−１〜９９ｕ−３）は、ロータ回転軸方向に対してその一方側（図９の右側）から他方側（図９の左側）にかけてスリップリング回転方向へ傾斜して形成されている。同様に、各気流制御板９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｖ，９９ｗ）も、ロータ回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜して形成されている。図９，１０に示す例では、スリップリング周方向に関する各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの位置は互いに一致しており、各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗ）のロータ回転軸方向に対する傾斜角度は互いに等しい。気流制御板（例えば気流制御板９７ｕ−ｍ）については、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）よりスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍに近い位置に配置することも可能であるし、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍよりスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）に近い位置に配置することも可能である（気流制御板９７ｖ，９７ｗについても同様である）。
【００５１】
図９，１０に示す構成例によれば、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図９，１０の矢印Ｂに示すように、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−１により妨げられ、捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、ロータ回転軸方向の他方側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられて捕捉され、捕捉面９９ｕ−１に沿って移動することで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に対してロータ回転軸方向の他方側にずれた位置に堆積する。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流も、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って曲げられるため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って移動することで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍとスリップリング９５ｕの摺動部に対してロータ回転軸方向の他方側にずれた位置に堆積する。同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗの捕捉面９９ｖ，９９ｗに沿って移動して、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に対してロータ回転軸方向の他方側にずれた位置に堆積することで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。
【００５２】
また、図１１，１２に示す構成例では、図９，１０に示す構成例と比較して、スリップリング９５ｕに対してロータ回転軸方向の他方側（図１１の左側）に隣接する保持部材１０１−２には、ロータ回転軸方向の一方側（図１１の右側）に隣接する気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３の捕捉面９９ｕ−１〜９９ｕ−３に臨んで、摩耗粉排出口１０２ｕ−１〜１０２ｕ−３がそれぞれ形成されている。同様に、スリップリング９５ｖに対してロータ回転軸方向の他方側に隣接する保持部材１０１−３には、ロータ回転軸方向の一方側に隣接する気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに臨んで摩耗粉排出口１０２ｖが形成され、スリップリング９５ｗに対してロータ回転軸方向の他方側に隣接する保持部材１０１−４には、ロータ回転軸方向の一方側に隣接する気流制御板９７ｗの捕捉面９９ｗに臨んで摩耗粉排出口１０２ｗが形成されている。さらに、保持部材１０１−２には、通風口１０３ｕ−１がスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３と摩耗粉排出口１０２ｕ−１との間の位置に形成され、通風口１０３ｕ−ｍ（ｍは２または３）がスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）と摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍとの間の位置に形成されている。同様に、保持部材１０１−３には、通風口１０３ｖがスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖと摩耗粉排出口１０２ｖとの間の位置に形成され、保持部材１０１−４には、通風口１０３ｗがスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｗと摩耗粉排出口１０２ｗとの間の位置に形成されている。図１１，１２に示す例では、スリップリング周方向に関する各摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗの位置は互いに一致しており、スリップリング周方向に関する各通風口１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗの位置は互いに一致している。このように、ロータ回転軸方向に関して最も一方側（図１１の右側）のスリップリング９５ｕより他方側（図１１の左側）に配置された保持部材１０１−２〜１０１−４には、摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗが、回転軸方向の一方側に隣接する気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗに臨んでそれぞれ形成され、通風口１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗが、スリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗと摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗとの間の位置にそれぞれ形成されている。
【００５３】
図１１，１２に示す構成例によれば、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図１１，１２の矢印Ｂに示すように、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、ロータ回転軸方向の他方側（摩耗粉排出口１０２ｕ−１側）への速度成分が増加し、捕捉面９９ｕ−１に臨む摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通過する。その際には、図１１，１２の矢印Ｂに示すように、通風口１０３ｗ，１０３ｖ，１０３ｕ−１を通って気流が導入される。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出される。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流も、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍ側へ曲げられ、捕捉面９９ｕ−ｍに臨む摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通過するため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出される。その際には、通風口１０３ｗ，１０３ｖ，１０３ｕ−ｍを通って気流が導入される。同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗの捕捉面９９ｖ，９９ｗに沿って移動して、捕捉面９９ｖ，９９ｗに臨む摩耗粉排出口１０２ｖ，１０２ｗを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。その際には、図１１の矢印Ｂに示すように、通風口１０３ｗ，１０３ｖを通って気流が導入される。
【００５４】
また、図１３〜１６に示す構成例では、図１１，１２に示す構成例と比較して、各ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗがスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置されている。より具体的には、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−２を挟んで隣接するブラシ９６ｕ，９６ｖのうち、一方側（図１３の右側）に位置するブラシ９６ｕが他方側（図１３の左側）に位置するブラシ９６ｖよりスリップリング回転方向後側に配置され、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−３を挟んで隣接するブラシ９６ｖ，９６ｗのうち、一方側に位置するブラシ９６ｖが他方側に位置するブラシ９６ｗよりスリップリング回転方向後側に配置されている。そして、各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗ）がスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置され、各摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗもスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置されている。より具体的には、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−２を挟んで隣接する気流制御板９７ｕ，９７ｖ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ）のうち、一方側に位置する気流制御板９７ｕ（捕捉面９９ｕ）が他方側に位置する気流制御板９７ｖ（捕捉面９９ｖ）よりスリップリング回転方向後側に配置され、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−３を挟んで隣接する気流制御板９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｖ，９９ｗ）のうち、一方側に位置する気流制御板９７ｖ（捕捉面９９ｖ）が他方側に位置する気流制御板９７ｗ（捕捉面９９ｗ）よりスリップリング回転方向後側に配置されている。そして、各摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗが各捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗに臨んで配置されるように、摩耗粉排出口１０２ｕが摩耗粉排出口１０２ｖよりスリップリング回転方向後側に配置され、摩耗粉排出口１０２ｖが摩耗粉排出口１０２ｗよりスリップリング回転方向後側に配置されている。さらに、各通風口１０３ｕ，１０３ｗ，１０３ｖもスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置されており、通風口１０３ｕが通風口１０３ｖよりスリップリング回転方向後側に配置され、通風口１０３ｖが通風口１０３ｗよりスリップリング回転方向後側に配置されている。このように、ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗ、気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗ）、摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ、及び通風口１０３ｕ，１０３ｗ，１０３ｖは、回転軸方向に関して他方側に配置されたものほど、スリップリング回転方向前側に配置されている。
【００５５】
図１３〜１６に示す構成例によれば、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図１３，１４の矢印Ｂに示すように、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って摩耗粉排出口１０２ｕ−１側へ曲げられることで、摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通過し、さらに、気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに沿って流れる。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出され、さらに、保持部材１０１−２に対して回転軸方向の他方側に隣接する気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖで再捕捉される。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流も、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍ側へ曲げられ、摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通過して気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに沿って流れるため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出され、気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖで再捕捉される。
【００５６】
さらに、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖとスリップリング９５ｖの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、図１３，１５の矢印Ｂに示すように、摩耗粉排出口１０２ｕ−１〜１０２ｕ−３のいずれかを通過した摩耗粉とともに、気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｖを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出され、保持部材１０１−３に対して回転軸方向の他方側に隣接する気流制御板９７ｗの捕捉面９９ｗで再捕捉される。さらに、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｗとスリップリング９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、図１３，１６の矢印Ｂに示すように、摩耗粉排出口１０２ｖを通過した摩耗粉とともに、気流制御板９７ｗの捕捉面９９ｗに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｗを通ってロータ回転軸方向の他方側（ブラシケース１００外部）へ排出される。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができ、摩耗粉を効率よくブラシケース１００外部へ排出することができる。
【００５７】
本実施形態では、回転電機１０の入力軸３４と出力軸２４とを入れ替えることもでき、第２ロータ１８を入力軸３４に機械的に連結し、第１ロータ２８を出力軸２４に機械的に連結することもできる。すなわち、第２ロータ１８がエンジン３６に機械的に連結され、第１ロータ２８が車輪３８に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン３６からの動力が入力軸３４に連結された第２ロータ１８に伝達され、出力軸２４に連結された第１ロータ２８からの動力が車輪３８に伝達されるため、第２ロータ１８が入力側ロータとなり、第１ロータ２８が出力側ロータとなる。
【００５８】
また、本実施形態の構成は、ステータ１６が省略され、ロータ巻線３０が配設された第１ロータ２８と第２ロータ１８との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、第２ロータ１８が省略され、ステータ１６とロータ巻線３０が配設された第１ロータ２８との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、スリップリング９５及びブラシ９６を介してロータ巻線３０に直流電流が流れる回転電機に対しても適用可能であり、その場合は、スリップリング９５及びブラシ９６がそれぞれ２つずつ設けられる。このように、本実施形態の構成は、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に対して適用可能である。
【００５９】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 回転電機、１６ ステータ、１８ 第２ロータ（出力側ロータ）、２０ ステータ巻線、２４ 出力軸、２８ 第１ロータ（入力側ロータ）、３０ ロータ巻線、３２，３３ 永久磁石、３４ 入力軸、３６ エンジン、３７ 駆動軸、３８ 車輪、４０，４１ インバータ、４２ 蓄電装置、４４ 変速機、４８ クラッチ、５０ 電子制御ユニット、９５（９５ｕ，９５ｖ，９５ｗ） スリップリング、９６（９６ｕ−１，９６ｕ−２，９６ｕ−３，９６ｖ，９６ｗ） ブラシ、９７ｕ−１，９７ｕ−２，９７ｕ−３，９７ｖ，９７ｗ 気流制御板、９９ｕ−１，９９ｕ−２，９９ｕ−３，９９ｖ，９９ｗ 捕捉面、１００ ブラシケース、１０１−１〜１０１−４ 保持板、１０２ｕ−１，１０２ｕ−２，１０２ｕ−３，１０２ｖ，１０２ｗ 摩耗粉排出口、１０３ｕ−１，１０３ｕ−２，１０３ｕ−３，１０３ｖ，１０３ｗ 通風口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特に、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回転電機を備える動力伝達装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１による動力伝達装置は、巻線が配設されエンジンに機械的に連結された第１ロータと、第１ロータの巻線と電磁気的に結合する磁石が配設され駆動軸に機械的に連結された第２ロータと、第２ロータの磁石と電磁気的に結合する巻線が配設されたステータと、第１ロータの巻線と電気的に接続されたスリップリングと、スリップリングと電気的に接触するブラシと、バッテリーとステータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第１インバータと、スリップリング及びブラシを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力を授受可能に制御する第２インバータと、を備える。特許文献１においては、第１ロータに伝達されたエンジンからの動力は、第１ロータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって第２ロータに伝達されるため、エンジンの動力により駆動軸を駆動することができる。さらに、第２インバータを介してバッテリーと第１ロータの巻線との間で電力の授受が可能になるため、第２インバータにより第１ロータの巻線の電力を制御することで、駆動軸の回転速度を制御することができる。その場合において、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも高いときは、第１ロータの巻線の発電電力が第２インバータを介してバッテリー側へ供給され、第１ロータの回転速度が第２ロータの回転速度よりも低いときは、バッテリーの電力が第２インバータを介して第１ロータの巻線に供給される。さらに、ステータの巻線と第２ロータの磁石との電磁気結合によって、バッテリー側から第１インバータを介してステータの巻線に供給された電力を用いて第２ロータに動力を発生させて駆動軸を駆動することができるため、第１インバータによりステータの巻線への電力供給を制御することで、駆動軸に伝達されるトルクを制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５６０１０号公報
【特許文献２】特開平９−１８２３５３号公報
【特許文献３】特開２００９−７３４７２号公報
【特許文献４】特開２００９−２７４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、スリップリングとブラシの電気的接触を安定化させるためには、複数のブラシがスリップリングの外周面をそれぞれ異なる周方向位置で押圧することで、複数のブラシからスリップリングに作用する押圧力を平衡化させることが望ましい。ただし、スリップリングがブラシに対し摺動しながら回転する際には、スリップリングとブラシの摺動部に磨耗粉が発生し、摺動部に発生した磨耗粉が、スリップリングの回転に伴って発生する気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散する。スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部に発生した磨耗粉が、スリップリングの回転に伴う気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散して、スリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部に噛み込んで再付着すると、ブラシやスリップリングに異常磨耗が発生しやすくなり、スリップリングとブラシの電気的接触不良を招きやすくなる。
【０００５】
特許文献２の交流発電機においては、冷却ファンの回転に伴って発生する負圧によりスリップリングとブラシの摺動部に発生した磨耗粉の排出を図っている。しかし、吸入口である開口部は、スリップリングよりも大径の位置に大きな開口面積をもって配置されており、吸入抵抗が低いため、スリップリングの側を通過する空気量が少なくなり、磨耗粉の排出に十分な空気量を得ることが困難となる。また、冷却ファンの回転による損失が発生する。
【０００６】
本発明は、スリップリングとブラシの摺動部に発生した磨耗粉の再付着によりブラシやスリップリングに異常磨耗が発生するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る回転電機は、回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、回転軸に取り付けられ、回転子導体に電気的に接続されたスリップリングと、スリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて保持部材に保持された複数のブラシであって、その各々がスリップリングの外周面に電気的に接触する複数のブラシと、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ間の位置で保持部材に保持され、スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を捕捉面で捕捉してスリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部への付着を防止するための摩耗粉捕捉部材と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
本発明の一態様では、摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向後側のブラシより前記スリップリング回転方向前側のブラシに近い位置で保持部材に保持されていることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向前側のブラシより前記スリップリング回転方向後側のブラシに近い位置で保持部材に保持されていることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、保持部材は、ブラシ及び摩耗粉捕捉部材より回転軸方向の一方側に配置され、摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜していることが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、複数のスリップリングが回転軸方向に関して互いに間隔をおいて回転軸に取り付けられ、前記複数のブラシと前記摩耗粉捕捉部材が各スリップリング毎に対応して設けられ、保持部材とスリップリングが回転軸方向に関してその一方側から他方側にかけて交互に配置され、各摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜しており、回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、当該保持部材に対して回転軸方向の一方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉された摩耗粉を回転軸方向の他方側へ排出するための摩耗粉排出口が当該捕捉面に臨んで形成されていることが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、回転軸方向に関して摩耗粉排出口の形成された保持部材を挟んで隣接する摩耗粉捕捉部材の一方側が他方側よりスリップリング回転方向後側に配置され、保持部材の摩耗粉排出口を通って回転軸方向の他方側へ排出された磨耗粉が、当該保持部材に対して回転軸方向の他方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉されることが好適である。
【００１４】
本発明の一態様では、回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、通風口がスリップリング周方向に関して前記スリップリング回転方向後側のブラシと摩耗粉排出口との間の位置に形成されていることが好適である。
【００１５】
本発明の一態様では、交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、前記回転子導体が配設された回転子である第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、をさらに備えることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ間の位置で保持された摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉して、スリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部への付着を防止することができるので、ブラシやスリップリングに異常磨耗が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る回転電機を備えるハイブリッド駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図４】入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６の構成例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る回転電機の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１９】
図１〜３は、本発明の実施形態に係る回転電機１０を備えるハイブリッド駆動装置の構成の概略を示す図であり、図１は全体構成の概略を示し、図２，３は回転電機１０の構成の概略を示す。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置は、動力（機械的動力）を発生可能な原動機として設けられたエンジン（内燃機関）３６と、エンジン３６と駆動軸３７（車輪３８）との間に設けられ、変速比の変更が可能な変速機（機械式変速機）４４と、エンジン３６と変速機４４との間に設けられ、動力（機械的動力）の発生及び発電が可能な回転電機１０と、を備える。なお、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置については、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。
【００２０】
回転電機１０は、ケースハウジングに固定されたステータ１６と、ステータ１６に対し相対回転可能な第１ロータ２８と、ロータ回転軸と直交する径方向においてステータ１６及び第１ロータ２８と所定の空隙を空けて対向し、ステータ１６及び第１ロータ２８に対し相対回転可能な第２ロータ１８と、スリップリング９５及びブラシ９６と、を有する。ステータ１６は、第１ロータ２８より径方向外側の位置に第１ロータ２８と間隔を空けて配置されており、第２ロータ１８は、径方向においてステータ１６と第１ロータ２８との間の位置に配置されている。つまり、第１ロータ２８は第２ロータ１８より径方向内側の位置で第２ロータ１８と対向配置されており、ステータ１６は第２ロータ１８より径方向外側の位置で第２ロータ１８と対向配置されている。第１ロータ２８は回転電機１０の入力軸３４（第１回転軸）に取り付けられ、入力軸３４はエンジン３６と機械的に連結されていることで、入力軸３４（第１ロータ２８）にはエンジン３６からの動力が伝達される。一方、第２ロータ１８は回転電機１０の出力軸２４（第２回転軸）に取り付けられ、出力軸２４は変速機４４を介して駆動軸３７と機械的に連結されていることで、駆動軸３７（車輪３８）には出力軸２４（第２ロータ１８）からの動力が変速機４４で変速されてから伝達される。なお、以下の説明では、第１ロータ２８を入力側ロータとし、第２ロータ１８を出力側ロータとする。
【００２１】
入力側ロータ２８は、ロータコア（第１回転子鉄心）５２と、ロータコア５２にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のロータ巻線３０と、を含む。複数相のロータ巻線３０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ロータ巻線３０は、ロータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２２】
ステータ１６は、ステータコア（固定子鉄心）５１と、ステータコア５１にその周方向に沿って配設された複数相（例えば３相）のステータ巻線２０と、を含む。複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生することができる。
【００２３】
出力側ロータ１８は、ロータコア（第２回転子鉄心）５３と、ロータコア５３にその周方向に沿って配設され界磁束を発生する永久磁石３２，３３と、を含む。永久磁石３２は、ロータコア５３の外周部にステータ１６（ステータコア５１）と対向して配設されており、永久磁石３３は、ロータコア５３の内周部に入力側ロータ２８（ロータコア５２）と対向して配設されている。ここでは、永久磁石３２，３３を一体化することも可能である。
【００２４】
入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６のより詳細な構成例を図４に示す。図４に示す例では、入力側ロータ２８、出力側ロータ１８、及びステータ１６が同心円状に配置されている。ステータ１６のステータコア５１には、径方向内側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５１ａがステータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ステータ巻線２０がこれらのティース５１ａに巻回されていることで、磁極が構成される。入力側ロータ２８のロータコア５２には、径方向外側へ（出力側ロータ１８へ向けて）突出した複数のティース５２ａがロータ周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各ロータ巻線３０がこれらのティース５２ａに巻回されていることで、磁極が構成される。ステータ１６のティース５１ａと出力側ロータ１８の永久磁石３２とが出力側ロータ１８の回転中心軸（入力側ロータ２８の回転中心軸と一致する）に直交する径方向に対向配置されており、入力側ロータ２８のティース５２ａと出力側ロータ１８の永久磁石３３とがこの径方向に対向配置されている。ステータ巻線２０の巻回軸及びロータ巻線３０の巻回軸は、この径方向（入力側ロータ２８と出力側ロータ１８が対向する方向）に一致している。永久磁石３２，３３はロータ周方向に間隔をおいて配列されており、さらに、永久磁石３２はロータコア５３内にＶ字状に埋設されている。ただし、永久磁石３２，３３については、出力側ロータ１８の表面（外周面または内周面）に露出していてもよいし、出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されていてもよい。
【００２５】
クラッチ４８は、エンジン３６と変速機４４との間に、回転電機１０（入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８）に対し並列に設けられている。クラッチ４８の係合／解放により、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を選択的に行うことが可能である。クラッチ４８を係合させて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に係合させることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とが一体となって等しい回転速度で回転する。一方、クラッチ４８を解放して、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合を解除することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転速度差が許容される。ここでのクラッチ４８は、例えば油圧や電磁力を利用して係合／解放を切り替えることが可能であり、さらに、クラッチ４８に供給する油圧力や電磁力を調整することで締結力を調整することもできる。
【００２６】
直流電源として設けられた充放電可能な蓄電装置４２は、例えば二次電池により構成することができ、電気エネルギーを蓄える。インバータ４０は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ステータ巻線２０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４０は、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を直流に変換して、電気エネルギーを蓄電装置４２に回収する方向の電力変換も可能である。このように、インバータ４０は、蓄電装置４２とステータ巻線２０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２７】
スリップリング９５は、ロータ回転軸方向に関して入力側ロータ２８と間隔をおいて入力軸３４に取り付けられていることで、入力側ロータ２８と機械的に連結されており、さらに、ロータ巻線３０の各相と電気的に接続されている。回転が固定されたブラシ９６は、スリップリング９５に押し付けられて電気的に接触する。スリップリング９５は、ブラシ９６に対し摺動しながら（ブラシ９６との電気的接触を維持しながら）、入力側ロータ２８とともに回転する。ブラシ９６は、インバータ４１と電気的に接続されている。インバータ４１は、スイッチング素子と、スイッチング素子に対し逆並列接続されたダイオード（整流素子）とを備える公知の構成により実現可能であり、スイッチング素子のスイッチング動作により蓄電装置４２からの直流電力を交流（例えば３相交流）に変換して、ブラシ９６及びスリップリング９５を介してロータ巻線３０の各相に供給することが可能である。さらに、インバータ４１は、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を直流に変換する方向の電力変換も可能である。その際には、ロータ巻線３０の交流電力がスリップリング９５及びブラシ９６により取り出され、この取り出された交流電力がインバータ４１で直流に変換される。インバータ４１で直流に変換された電力は、インバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０の各相へ供給可能である。つまり、インバータ４０は、インバータ４１からの直流電力と蓄電装置４２からの直流電力とのいずれか（少なくとも一方）を交流に変換してステータ巻線２０の各相へ供給することが可能である。また、インバータ４１で直流に変換された電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、インバータ４１は、蓄電装置４２及びインバータ４０のいずれかとロータ巻線３０との間で双方向の電力変換を行うことが可能である。
【００２８】
スリップリング９５及びブラシ９６のより詳細な構成例を図５，６に示す。図５，６に示す例では、ロータ巻線３０の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）毎に対応して設けられた複数のスリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗがロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）入力軸３４に取り付けられ、各スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗ毎に対応して設けられた複数のブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗがブラシケース１００内に収容されている。ブラシケース１００は、ロータ回転軸方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配置された複数の電気絶縁性の保持板１０１−１〜１０１−４と、各保持板１０１−１〜１０１−４の外周に接合され、ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの外周囲を取り囲む電気絶縁性の周壁１０２とを含んで構成される。保持板１０１−１〜１０１−４とスリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗがロータ回転軸方向に関して交互に配置され、ロータ回転軸方向の一方側（図５の右側）から他方側（図５の左側）にかけて、保持板１０１−１、スリップリング９５ｕ、保持板１０１−２、スリップリング９５ｖ、保持板１０１−３、スリップリング９５ｗ、保持板１０１−４の順に配置されている。以下の説明において、複数（３つ）のブラシ９６ｕを区別する必要があるときは、以降９６ｕ−１，９６ｕ−２，９６ｕ−３の符号を用いて説明する。
【００２９】
図６に示すように、スリップリング９５ｕの外周には、複数のブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３がスリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配列され、各ブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３がスリップリング９５ｕの外周面に電気的に接触する。ブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３は、ロータ回転軸方向の一方側に隣接して配置された保持板１０１−１に保持されている。複数のブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３がスリップリング９５ｕの外周面をそれぞれ異なる周方向位置で押圧することで、複数のブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３からスリップリング９５ｕに作用する押圧力の平衡化を図ることが可能となり、スリップリング９５ｕとブラシ９６ｕ−１〜９６ｕ−３との電気的接触を安定化させることが可能となる。同様に、スリップリング９５ｖの外周には、複数のブラシ９６ｖがスリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配列され、各ブラシ９６ｖがスリップリング９５ｖの外周面に電気的に接触し、スリップリング９５ｗの外周には、複数のブラシ９６ｗがスリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて（等間隔で）配列され、各ブラシ９６ｗがスリップリング９５ｗの外周面に電気的に接触する。ブラシ９６ｖはロータ回転軸方向の一方側に隣接して配置された保持板１０１−２に保持され、ブラシ９６ｗはロータ回転軸方向の一方側に隣接して配置された保持板１０１−３に保持されている。図５，６に示す例では、スリップリング周方向に関する各ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの位置は互いに一致している。
【００３０】
電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４０での電力変換を制御することで、ステータ巻線２０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子のスイッチング動作を制御してインバータ４１での電力変換を制御することで、ロータ巻線３０の各相に流れる交流電流を制御する。そして、電子制御ユニット５０は、クラッチ４８の係合／解放を切り替えることで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との機械的係合／その解除を切り替える制御も行う。さらに、電子制御ユニット５０は、エンジン３６の運転状態の制御、及び変速機４４の変速比の制御も行う。
【００３１】
インバータ４０のスイッチング動作により複数相のステータ巻線２０に複数相（例えば３相）の交流電流が流れることで、ステータ巻線２０は、ステータ周方向に回転する回転磁界を発生する。そして、ステータ巻線２０で発生した回転磁界と永久磁石３２で発生した界磁束との電磁気相互作用（吸引及び反発作用）により、出力側ロータ１８にトルク（磁石トルク）を作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。つまり、蓄電装置４２からインバータ４０を介してステータ巻線２０に供給された電力を出力側ロータ１８の動力（機械的動力）に変換することができ、ステータ１６及び出力側ロータ１８を同期電動機（ＰＭモータ部）として機能させることができる。さらに、出力側ロータ１８の動力をステータ巻線２０の電力に変換してインバータ４０を介して蓄電装置４２に回収することも可能である。このように、ステータ１６のステータ巻線２０と出力側ロータ１８の永久磁石３２とが電磁気的に結合されていることで、ステータ巻線２０で発生する回転磁界を出力側ロータ１８に作用させて、ステータ１６と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）を作用させることができる。さらに、例えば図４に示すように、永久磁石３２間に突極部として磁性体（強磁性体）がステータ１６（ティース５１ａ）と対向して配置されている例や、永久磁石３２が出力側ロータ１８内（ロータコア５３内）に埋設されている例では、ステータ１６の発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、磁石トルクに加えてリラクタンストルクもステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用する。電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作により例えばステータ巻線２０に流す交流電流の振幅や位相角を制御することで、ステータ１６と出力側ロータ１８との間に作用するトルクを制御することができる。
【００３２】
また、入力側ロータ２８が出力側ロータ１８に対し相対回転して入力側ロータ２８（ロータ巻線３０）と出力側ロータ１８（永久磁石３３）との間に回転差が生じるのに伴ってロータ巻線３０に誘導起電力が発生し、この誘導起電力に起因してロータ巻線３０に誘導電流（交流電流）が流れることで回転磁界が生じる。そして、ロータ巻線３０の誘導電流により生じる回転磁界と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にトルクを作用させることができ、出力側ロータ１８を回転駆動することができる。このように、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３とが電磁気的に結合されていることで、ロータ巻線３０で発生する回転磁界が出力側ロータ１８に作用するのに応じて、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（磁石トルク）が作用する。そのため、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間で動力（機械的動力）を伝達することができ、入力側ロータ２８及び出力側ロータ１８を誘導電磁カップリング部として機能させることができる。
【００３３】
ロータ巻線３０の誘導電流により入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルク（電磁カップリングトルク）を発生させる際には、電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。その際には、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング動作によりロータ巻線３０に流れる交流電流を制御することで、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間に作用する電磁カップリングトルクを制御することができる。一方、電子制御ユニット５０は、インバータ４１のスイッチング素子をオフ状態に維持してスイッチング動作を停止させることで、ロータ巻線３０に誘導電流が流れなくなり、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクは作用しなくなる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の動作について説明する。
【００３５】
エンジン３６が動力を発生している場合は、エンジン３６の動力が入力側ロータ２８に伝達され、入力側ロータ２８がエンジン回転方向に回転駆動する。クラッチ４８が解放されている状態で、入力側ロータ２８の回転速度が出力側ロータ１８の回転速度より高くなると、ロータ巻線３０に誘導起電力が発生する。電子制御ユニット５０は、ロータ巻線３０に誘導電流が流れるのを許容するように、インバータ４１のスイッチング動作を行う。これによって、ロータ巻線３０の誘導電流と永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用により入力側ロータ２８から出力側ロータ１８にエンジン回転方向の電磁カップリングトルクが作用して出力側ロータ１８がエンジン回転方向に回転駆動する。このように、入力側ロータ２８に伝達されたエンジン３６からの動力は、入力側ロータ２８のロータ巻線３０と出力側ロータ１８の永久磁石３３との電磁気結合によって、出力側ロータ１８へ伝達される。出力側ロータ１８に伝達された動力は、変速機４４で変速されてから駆動軸３７（車輪３８）へ伝達されることで、車両の前進駆動等、負荷の正転駆動に用いられる。したがって、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動することができ、車両を前進方向に駆動することができる。さらに、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との回転差を許容することができるため、車輪３８の回転が停止してもエンジン３６がストールすることはない。そのため、回転電機１０を発進装置として機能させることができ、摩擦クラッチやトルクコンバータ等の発進装置を別に設ける必要がなくなる。
【００３６】
さらに、ロータ巻線３０に発生した交流電力は、スリップリング９５及びブラシ９６を介して取り出される。取り出された交流電力はインバータ４１で直流に変換される。そして、インバータ４０のスイッチング動作により、インバータ４１からの直流電力がインバータ４０で交流に変換されてからステータ巻線２０に供給されることで、ステータ巻線２０に交流電流が流れ、ステータ１６に回転磁界が形成される。このステータ１６の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３２の界磁束との電磁気相互作用によっても、出力側ロータ１８にエンジン回転方向のトルクを作用させることができる。これによって、出力側ロータ１８のエンジン回転方向のトルクを増幅させるトルク増幅機能を実現することができる。また、インバータ４１からの直流電力を蓄電装置４２に回収することも可能である。
【００３７】
さらに、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、エンジン３６の動力を用いて車輪３８を正転方向に回転駆動するとともに、ステータ巻線２０への供給電力を用いて発生させた出力側ロータ１８の動力により車輪３８の正転方向の回転駆動をアシストすることができる。また、負荷の減速運転時には、電子制御ユニット５０は、ステータ巻線２０から蓄電装置４２へ電力回収するようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の動力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によってステータ巻線２０の電力に変換して蓄電装置４２に回収することができる。
【００３８】
また、クラッチ４８を係合して入力側ロータ２８と出力側ロータ１８とを機械的に連結することで、ロータ巻線３０に交流電流が流れず入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間にトルクが作用しなくても、エンジン３６からの動力をクラッチ４８を介して駆動軸３７（車輪３８）へ伝達することができる。これによって、入力側ロータ２８と出力側ロータ１８との間のすべりに伴ってロータ巻線３０に誘導電流が流れることで生じるジュール損失を抑えることが可能となる。
【００３９】
また、エンジン３６の動力を用いずに回転電機１０の動力を用いて負荷を駆動する（車輪３８を回転駆動する）ＥＶ（Electric Vehicle）走行を行う場合は、電子制御ユニット５０は、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、負荷の駆動制御を行う。例えば、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力を交流に変換してステータ巻線２０へ供給するように、インバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力をステータ巻線２０と永久磁石３２との電磁気結合によって出力側ロータ１８の動力に変換し、駆動軸３７（車輪３８）を回転駆動する。このように、エンジン３６が動力を発生していなくても、ステータ巻線２０への電力供給により車輪３８を回転駆動することができる。なお、ＥＶ走行を行う場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。
【００４０】
また、エンジン３６を始動する場合は、電子制御ユニット５０は、蓄電装置４２からの直流電力をインバータ４１で交流に変換してスリップリング９５及びブラシ９６を介してロータ巻線３０へ供給するように、インバータ４１のスイッチング動作を制御することで、ロータ巻線３０への供給電力を用いてエンジン３６のクランキングを行うことができる。エンジン３６のクランキングの際には、入力側ロータ２８の回転磁界と出力側ロータ１８の永久磁石３３の界磁束との電磁気相互作用によりエンジン３６に繋がる入力側ロータ２８にトルクを作用させるが、出力側ロータ１８もその反力トルクを受けることになる。そのため、ＥＶ走行時にエンジン３６を始動する場合は、蓄電装置４２からステータ巻線２０へ電力供給して出力側ロータ１８にこの反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ４０のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線２０への供給電力を用いて出力側ロータ１８を回転駆動することができる。なお、エンジン３６を始動する場合は、クラッチ４８を解放状態に制御する。
【００４１】
本実施形態において、エンジン３６の動力を車輪３８へ伝達する際には、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗがブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗに対し摺動しながら回転することで、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗとブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの摺動部に磨耗粉が発生する。摺動部に発生した磨耗粉は、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗの回転に伴って発生する気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散する（入力軸３４及びスリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗの回転方向を図６の矢印Ａに示す）。図５，６に示す構成例において、スリップリング回転方向後側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部に発生した磨耗粉が、スリップリング９５ｕの回転に伴う気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散して、スリップリング回転方向前側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−２）とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着すると、ブラシ９６ｕ−２やスリップリング９５ｕに異常磨耗が発生しやすくなり、ブラシ９６ｕ−２とスリップリング９５ｕの電気的接触不良を招きやすくなる。
【００４２】
これに対して本実施形態では、スリップリング９５ｕ，９５ｖ，９５ｗとブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を捕捉するための摩耗粉捕捉部材として、複数の電気絶縁性の気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗが設けられている。以下の説明において、複数（３つ）の気流制御板９７ｕを区別する必要があるときは、以降９７ｕ−１，９７ｕ−２，９７ｕ−３の符号を用いて説明する。図５，６に示すように、気流制御板９７ｕ−１は、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の位置で保持板１０１−１に保持され、気流制御板９７ｕ−ｍ（ｍは２または３）は、スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の位置で保持板１０１−１に保持されている。図５，６に示す例では、気流制御板９７ｕ−１は、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１のうち、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３よりスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１に近い位置で保持板１０１−１に保持され、気流制御板９７ｕ−ｍは、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍのうち、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）よりスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍに近い位置で保持板１０１−１に保持されている。各気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３（スリップリング回転方向後側の捕捉面９９ｕ−１〜９９ｕ−３）は、径方向の両端部より中央部がスリップリング回転方向前側へ窪んだ状態で湾曲して形成されている。各気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３の径方向内側の端部は、スリップリング９５ｕの外周面と接触しない程度の微小空隙をあけてスリップリング９５ｕの外周面に近接配置されている。図５，６に示す例では、ブラシ９６ｕ及び気流制御板９７ｕの個数がそれぞれ３つであるが、ブラシ９６ｕ及び気流制御板９７ｕの個数は任意に設定することが可能である。
【００４３】
同様に、気流制御板９７ｖがスリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｖ間の位置（スリップリング回転方向前側に隣接するブラシ９６ｖに近い位置）で保持板１０１−２に保持され、気流制御板９７ｗがスリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ９６ｗ間の位置（スリップリング回転方向前側に隣接するブラシ９６ｗに近い位置）で保持板１０１−３に保持されている。そして、各気流制御板９７ｖ，９７ｗ（スリップリング回転方向後側の捕捉面９９ｖ，９９ｗ）は、径方向の両端部より中央部がスリップリング回転方向前側へ窪んだ状態で湾曲して形成され、各気流制御板９７ｖ，９７ｗの径方向内側の端部は、スリップリング９５ｖ，９５ｗの外周面と接触しない程度の微小空隙をあけてスリップリング９５ｖ，９５ｗの外周面に近接配置されている。図５，６に示す例では、スリップリング周方向に関する各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの位置は互いに一致している。
【００４４】
図５，６に示す構成例では、スリップリング９５ｕの外周囲には、スリップリング９５ｕの回転に伴って気流が発生するが、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図６の矢印Ｂに示すように、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−１により妨げられ、捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、径方向外側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部に発生した摩耗粉は、気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散するが、気流制御板９７ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−１で捕捉される。これによって、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉が、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流についても、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−ｍにより妨げられ、捕捉面９９ｕ−ｍに沿って曲げられることで、径方向外側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−ｍで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍとスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの異常磨耗を防止することができるとともに、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの電気的接触不良を防止することができる。その結果、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの磨耗量を低減することができ、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの耐久性を向上させることができる。さらに、気流制御板９７ｕにより気流を制御することで、ブラシ９６ｕとスリップリング９５ｕの冷却効果も得ることができる。なお、スリップリング回転方向前側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−ｍ）とスリップリング９５ｕの摺動部への摩耗粉の再付着をより確実に防止するためには、気流制御板９７ｕ−ｍをブラシ９６ｕ−ｍのスリップリング回転方向後側に極力近接させて配置することが好ましい。
【００４６】
同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｖ，９９ｗで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。なお、気流制御板９７ｖ，９７ｗについても、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部への摩耗粉の再付着をより確実に防止するためには、スリップリング回転方向前側に隣接するブラシ９６ｖ，９６ｗに極力近接させて配置することが好ましい。
【００４７】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【００４８】
図７，８に示す構成例では、図５，６に示す構成例と比較して、気流制御板９７ｕ−１は、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１のうち、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１よりスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３に近い位置で保持板１０１−１に保持され、気流制御板９７ｕ−ｍ（ｍは２または３）は、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍのうち、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍよりスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）に近い位置で保持板１０１−１に保持されている。同様に、気流制御板９７ｖがスリップリング回転方向後側に隣接するブラシ９６ｖに近い位置で保持板１０１−２に保持され、気流制御板９７ｗがスリップリング回転方向後側に隣接するブラシ９６ｗに近い位置で保持板１０１−３に保持されている。図７，８に示す例でも、スリップリング周方向に関する各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの位置は互いに一致している。
【００４９】
図７，８に示す構成例でも、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図８の矢印Ｂに示すように、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−１により妨げられ、捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、径方向外側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−１で捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流についても、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−ｍにより妨げられるため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｕ−ｍで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍとスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗによりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられ、捕捉面９９ｖ，９９ｗで捕捉されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。なお、スリップリング回転方向後側のブラシ（例えばブラシ９６ｕ−（ｍ−１））とスリップリング９５ｕの摺動部から飛散した摩耗粉をより確実に捕捉するためには、気流制御板９７ｕ−ｍをブラシ９６ｕ−（ｍ−１）のスリップリング回転方向前側に極力近接させて配置することが好ましく、気流制御板９７ｖ，９７ｗについても、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から飛散した摩耗粉をより確実に捕捉するためには、スリップリング回転方向後側に隣接するブラシ９６ｖ，９６ｗに極力近接させて配置することが好ましい。
【００５０】
また、図９，１０に示す構成例では、図５，６に示す構成例と比較して、各気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３（捕捉面９９ｕ−１〜９９ｕ−３）は、ロータ回転軸方向に対してその一方側（図９の右側）から他方側（図９の左側）にかけてスリップリング回転方向へ傾斜して形成されている。同様に、各気流制御板９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｖ，９９ｗ）も、ロータ回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜して形成されている。図９，１０に示す例では、スリップリング周方向に関する各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの位置は互いに一致しており、各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗ）のロータ回転軸方向に対する傾斜角度は互いに等しい。気流制御板（例えば気流制御板９７ｕ−ｍ）については、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）よりスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍに近い位置に配置することも可能であるし、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍよりスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）に近い位置に配置することも可能である（気流制御板９７ｖ，９７ｗについても同様である）。
【００５１】
図９，１０に示す構成例によれば、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図９，１０の矢印Ｂに示すように、スリップリング回転方向の速度成分が気流制御板９７ｕ−１により妨げられ、捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、ロータ回転軸方向の他方側への速度成分が増加する。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１によりスリップリング回転方向前側への飛散が妨げられて捕捉され、捕捉面９９ｕ−１に沿って移動することで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に対してロータ回転軸方向の他方側にずれた位置に堆積する。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流も、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って曲げられるため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って移動することで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−ｍとスリップリング９５ｕの摺動部に対してロータ回転軸方向の他方側にずれた位置に堆積する。同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗの捕捉面９９ｖ，９９ｗに沿って移動して、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に対してロータ回転軸方向の他方側にずれた位置に堆積することで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。
【００５２】
また、図１１，１２に示す構成例では、図９，１０に示す構成例と比較して、スリップリング９５ｕに対してロータ回転軸方向の他方側（図１１の左側）に隣接する保持部材１０１−２には、ロータ回転軸方向の一方側（図１１の右側）に隣接する気流制御板９７ｕ−１〜９７ｕ−３の捕捉面９９ｕ−１〜９９ｕ−３に臨んで、摩耗粉排出口１０２ｕ−１〜１０２ｕ−３がそれぞれ形成されている。同様に、スリップリング９５ｖに対してロータ回転軸方向の他方側に隣接する保持部材１０１−３には、ロータ回転軸方向の一方側に隣接する気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに臨んで摩耗粉排出口１０２ｖが形成され、スリップリング９５ｗに対してロータ回転軸方向の他方側に隣接する保持部材１０１−４には、ロータ回転軸方向の一方側に隣接する気流制御板９７ｗの捕捉面９９ｗに臨んで摩耗粉排出口１０２ｗが形成されている。さらに、保持部材１０１−２には、通風口１０３ｕ−１がスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３と摩耗粉排出口１０２ｕ−１との間の位置に形成され、通風口１０３ｕ−ｍ（ｍは２または３）がスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）と摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍとの間の位置に形成されている。同様に、保持部材１０１−３には、通風口１０３ｖがスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖと摩耗粉排出口１０２ｖとの間の位置に形成され、保持部材１０１−４には、通風口１０３ｗがスリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｗと摩耗粉排出口１０２ｗとの間の位置に形成されている。図１１，１２に示す例では、スリップリング周方向に関する各摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗの位置は互いに一致しており、スリップリング周方向に関する各通風口１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗの位置は互いに一致している。このように、ロータ回転軸方向に関して最も一方側（図１１の右側）のスリップリング９５ｕより他方側（図１１の左側）に配置された保持部材１０１−２〜１０１−４には、摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗが、回転軸方向の一方側に隣接する気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗの捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗに臨んでそれぞれ形成され、通風口１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗが、スリップリング周方向に関してスリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗと摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗとの間の位置にそれぞれ形成されている。
【００５３】
図１１，１２に示す構成例によれば、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図１１，１２の矢印Ｂに示すように、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って曲げられることで、ロータ回転軸方向の他方側（摩耗粉排出口１０２ｕ−１側）への速度成分が増加し、捕捉面９９ｕ−１に臨む摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通過する。その際には、図１１，１２の矢印Ｂに示すように、通風口１０３ｗ，１０３ｖ，１０３ｕ−１を通って気流が導入される。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出される。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流も、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍ側へ曲げられ、捕捉面９９ｕ−ｍに臨む摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通過するため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出される。その際には、通風口１０３ｗ，１０３ｖ，１０３ｕ−ｍを通って気流が導入される。同様に、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｖ，９７ｗの捕捉面９９ｖ，９９ｗに沿って移動して、捕捉面９９ｖ，９９ｗに臨む摩耗粉排出口１０２ｖ，１０２ｗを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出されることで、スリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。その際には、図１１の矢印Ｂに示すように、通風口１０３ｗ，１０３ｖを通って気流が導入される。
【００５４】
また、図１３〜１６に示す構成例では、図１１，１２に示す構成例と比較して、各ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗがスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置されている。より具体的には、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−２を挟んで隣接するブラシ９６ｕ，９６ｖのうち、一方側（図１３の右側）に位置するブラシ９６ｕが他方側（図１３の左側）に位置するブラシ９６ｖよりスリップリング回転方向後側に配置され、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−３を挟んで隣接するブラシ９６ｖ，９６ｗのうち、一方側に位置するブラシ９６ｖが他方側に位置するブラシ９６ｗよりスリップリング回転方向後側に配置されている。そして、各気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗ）がスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置され、各摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗもスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置されている。より具体的には、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−２を挟んで隣接する気流制御板９７ｕ，９７ｖ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ）のうち、一方側に位置する気流制御板９７ｕ（捕捉面９９ｕ）が他方側に位置する気流制御板９７ｖ（捕捉面９９ｖ）よりスリップリング回転方向後側に配置され、ロータ回転軸方向に関して保持部材１０１−３を挟んで隣接する気流制御板９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｖ，９９ｗ）のうち、一方側に位置する気流制御板９７ｖ（捕捉面９９ｖ）が他方側に位置する気流制御板９７ｗ（捕捉面９９ｗ）よりスリップリング回転方向後側に配置されている。そして、各摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗが各捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗに臨んで配置されるように、摩耗粉排出口１０２ｕが摩耗粉排出口１０２ｖよりスリップリング回転方向後側に配置され、摩耗粉排出口１０２ｖが摩耗粉排出口１０２ｗよりスリップリング回転方向後側に配置されている。さらに、各通風口１０３ｕ，１０３ｗ，１０３ｖもスリップリング周方向に関する位置を互いにずらして配置されており、通風口１０３ｕが通風口１０３ｖよりスリップリング回転方向後側に配置され、通風口１０３ｖが通風口１０３ｗよりスリップリング回転方向後側に配置されている。このように、ブラシ９６ｕ，９６ｖ，９６ｗ、気流制御板９７ｕ，９７ｖ，９７ｗ（捕捉面９９ｕ，９９ｖ，９９ｗ）、摩耗粉排出口１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ、及び通風口１０３ｕ，１０３ｗ，１０３ｖは、回転軸方向に関して他方側に配置されたものほど、スリップリング回転方向前側に配置されている。
【００５５】
図１３〜１６に示す構成例によれば、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−３，９６ｕ−１間の気流については、図１３，１４の矢印Ｂに示すように、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って摩耗粉排出口１０２ｕ−１側へ曲げられることで、摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通過し、さらに、気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに沿って流れる。そのため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−３とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−１の捕捉面９９ｕ−１に沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−１を通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出され、さらに、保持部材１０１−２に対して回転軸方向の他方側に隣接する気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖで再捕捉される。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｕ−１とスリップリング９５ｕの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができる。そして、スリップリング周方向に隣接するブラシ９６ｕ−（ｍ−１），９６ｕ−ｍ間の気流も、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍ側へ曲げられ、摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通過して気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに沿って流れるため、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｕ−（ｍ−１）とスリップリング９５ｕの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、気流制御板９７ｕ−ｍの捕捉面９９ｕ−ｍに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｕ−ｍを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出され、気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖで再捕捉される。
【００５６】
さらに、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｖとスリップリング９５ｖの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、図１３，１５の矢印Ｂに示すように、摩耗粉排出口１０２ｕ−１〜１０２ｕ−３のいずれかを通過した摩耗粉とともに、気流制御板９７ｖの捕捉面９９ｖに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｖを通ってロータ回転軸方向の他方側へ排出され、保持部材１０１−３に対して回転軸方向の他方側に隣接する気流制御板９７ｗの捕捉面９９ｗで再捕捉される。さらに、スリップリング回転方向後側のブラシ９６ｗとスリップリング９５ｗの摺動部から気流に乗ってスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉は、図１３，１６の矢印Ｂに示すように、摩耗粉排出口１０２ｖを通過した摩耗粉とともに、気流制御板９７ｗの捕捉面９９ｗに沿って移動して、摩耗粉排出口１０２ｗを通ってロータ回転軸方向の他方側（ブラシケース１００外部）へ排出される。これによって、スリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉がスリップリング回転方向前側のブラシ９６ｖ，９６ｗとスリップリング９５ｖ，９５ｗの摺動部に噛み込んで再付着するのを防止することができ、摩耗粉を効率よくブラシケース１００外部へ排出することができる。
【００５７】
本実施形態では、回転電機１０の入力軸３４と出力軸２４とを入れ替えることもでき、第２ロータ１８を入力軸３４に機械的に連結し、第１ロータ２８を出力軸２４に機械的に連結することもできる。すなわち、第２ロータ１８がエンジン３６に機械的に連結され、第１ロータ２８が車輪３８に機械的に連結されていてもよい。この場合は、エンジン３６からの動力が入力軸３４に連結された第２ロータ１８に伝達され、出力軸２４に連結された第１ロータ２８からの動力が車輪３８に伝達されるため、第２ロータ１８が入力側ロータとなり、第１ロータ２８が出力側ロータとなる。
【００５８】
また、本実施形態の構成は、ステータ１６が省略され、ロータ巻線３０が配設された第１ロータ２８と第２ロータ１８との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、第２ロータ１８が省略され、ステータ１６とロータ巻線３０が配設された第１ロータ２８との間にトルクが作用する回転電機に対しても適用可能である。また、本実施形態の構成は、スリップリング９５及びブラシ９６を介してロータ巻線３０に直流電流が流れる回転電機に対しても適用可能であり、その場合は、スリップリング９５及びブラシ９６がそれぞれ２つずつ設けられる。このように、本実施形態の構成は、回転子に回転子導体が配設され、スリップリング及びブラシを介して回転子導体に電流が流れる回転電機に対して適用可能である。
【００５９】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 回転電機、１６ ステータ、１８ 第２ロータ（出力側ロータ）、２０ ステータ巻線、２４ 出力軸、２８ 第１ロータ（入力側ロータ）、３０ ロータ巻線、３２，３３ 永久磁石、３４ 入力軸、３６ エンジン、３７ 駆動軸、３８ 車輪、４０，４１ インバータ、４２ 蓄電装置、４４ 変速機、４８ クラッチ、５０ 電子制御ユニット、９５（９５ｕ，９５ｖ，９５ｗ） スリップリング、９６（９６ｕ−１，９６ｕ−２，９６ｕ−３，９６ｖ，９６ｗ） ブラシ、９７ｕ−１，９７ｕ−２，９７ｕ−３，９７ｖ，９７ｗ 気流制御板、９９ｕ−１，９９ｕ−２，９９ｕ−３，９９ｖ，９９ｗ 捕捉面、１００ ブラシケース、１０１−１〜１０１−４ 保持板、１０２ｕ−１，１０２ｕ−２，１０２ｕ−３，１０２ｖ，１０２ｗ 摩耗粉排出口、１０３ｕ−１，１０３ｕ−２，１０３ｕ−３，１０３ｖ，１０３ｗ 通風口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、
回転軸に取り付けられ、回転子導体に電気的に接続されたスリップリングと、
スリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて保持部材に保持された複数のブラシであって、その各々がスリップリングの外周面に電気的に接触する複数のブラシと、
スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ間の位置で保持部材に保持され、スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を捕捉面で捕捉してスリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部への付着を防止するための摩耗粉捕捉部材と、
を備える、回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向後側のブラシより前記スリップリング回転方向前側のブラシに近い位置で保持部材に保持されている、回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機であって、
摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向前側のブラシより前記スリップリング回転方向後側のブラシに近い位置で保持部材に保持されている、回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機であって、
保持部材は、ブラシ及び摩耗粉捕捉部材より回転軸方向の一方側に配置され、
摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜している、回転電機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機であって、
複数のスリップリングが回転軸方向に関して互いに間隔をおいて回転軸に取り付けられ、
前記複数のブラシと前記摩耗粉捕捉部材が各スリップリング毎に対応して設けられ、
保持部材とスリップリングが回転軸方向に関してその一方側から他方側にかけて交互に配置され、
各摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜しており、
回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、当該保持部材に対して回転軸方向の一方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉された摩耗粉を回転軸方向の他方側へ排出するための摩耗粉排出口が当該捕捉面に臨んで形成されている、回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機であって、
回転軸方向に関して摩耗粉排出口の形成された保持部材を挟んで隣接する摩耗粉捕捉部材の一方側が他方側よりスリップリング回転方向後側に配置され、
保持部材の摩耗粉排出口を通って回転軸方向の他方側へ排出された磨耗粉が、当該保持部材に対して回転軸方向の他方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉される、回転電機。
【請求項７】
請求項５または６に記載の回転電機であって、
回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、通風口がスリップリング周方向に関して前記スリップリング回転方向後側のブラシと摩耗粉排出口との間の位置に形成されている、回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の回転電機であって、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
前記回転子導体が配設された回転子である第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
をさらに備える、回転電機。
【請求項１】
回転軸に取り付けられ、回転子導体が配設された回転子と、
回転軸に取り付けられ、回転子導体に電気的に接続されたスリップリングと、
スリップリング周方向に関して互いに間隔をおいて保持部材に保持された複数のブラシであって、その各々がスリップリングの外周面に電気的に接触する複数のブラシと、
スリップリング周方向に関して互いに隣接するブラシ間の位置で保持部材に保持され、スリップリング回転方向後側のブラシとスリップリングの摺動部からスリップリング回転方向前側へ飛散した摩耗粉を捕捉面で捕捉してスリップリング回転方向前側のブラシとスリップリングの摺動部への付着を防止するための摩耗粉捕捉部材と、
を備える、回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、
摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向後側のブラシより前記スリップリング回転方向前側のブラシに近い位置で保持部材に保持されている、回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機であって、
摩耗粉捕捉部材は、前記スリップリング回転方向前側のブラシより前記スリップリング回転方向後側のブラシに近い位置で保持部材に保持されている、回転電機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機であって、
保持部材は、ブラシ及び摩耗粉捕捉部材より回転軸方向の一方側に配置され、
摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜している、回転電機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１に記載の回転電機であって、
複数のスリップリングが回転軸方向に関して互いに間隔をおいて回転軸に取り付けられ、
前記複数のブラシと前記摩耗粉捕捉部材が各スリップリング毎に対応して設けられ、
保持部材とスリップリングが回転軸方向に関してその一方側から他方側にかけて交互に配置され、
各摩耗粉捕捉部材の捕捉面は、回転軸方向に対してその一方側から他方側にかけてスリップリング回転方向へ傾斜しており、
回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、当該保持部材に対して回転軸方向の一方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉された摩耗粉を回転軸方向の他方側へ排出するための摩耗粉排出口が当該捕捉面に臨んで形成されている、回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機であって、
回転軸方向に関して摩耗粉排出口の形成された保持部材を挟んで隣接する摩耗粉捕捉部材の一方側が他方側よりスリップリング回転方向後側に配置され、
保持部材の摩耗粉排出口を通って回転軸方向の他方側へ排出された磨耗粉が、当該保持部材に対して回転軸方向の他方側に隣接する摩耗粉捕捉部材の捕捉面で捕捉される、回転電機。
【請求項７】
請求項５または６に記載の回転電機であって、
回転軸方向に関して最も一方側のスリップリングより他方側に配置された保持部材には、通風口がスリップリング周方向に関して前記スリップリング回転方向後側のブラシと摩耗粉排出口との間の位置に形成されている、回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の回転電機であって、
交流電流が流れることで回転磁界を発生可能な固定子導体が配設された固定子と、
前記回転子導体が配設された回転子である第１回転子に対し相対回転可能であり、回転子導体に交流電流が流れることで発生した回転磁界が作用するのに応じて第１回転子との間にトルクが作用し、固定子導体で発生した回転磁界が作用するのに応じて固定子との間にトルクが作用する第２回転子と、
をさらに備える、回転電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２２２８４３（Ｐ２０１２−２２２８４３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２４９４（Ｐ２０１１−８２４９４）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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