(57)【要約】【課題】回転子の逆回転を回避又は抑制する技術を提供する。【解決手段】回転軸Ｑ方向に延在して回転軸方向の一方側の端部１２ｅにおいて回転軸Ｑ方向を軸とする螺条１２ｇを有するシャフト１２を、回転軸Ｑを中心とする回転を許しつつ回転軸Ｑ方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持するシャフト支持部１４と、螺条１２ｇに螺合締結／解脱し、回転軸Ｑ方向への移動を一定距離のみ許しつつシャフト支持部１４に対する回転軸Ｑを中心とする周方向の位置が固定される螺合体１６とを備える。【選択図】図２
2010288322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（Ｑ）方向に延在して前記回転軸方向の一方端（１２ｅ）において前記回転軸方向を軸とする螺条（１２ｇ，１２ｇＡ）を有するシャフト（１２，１２Ａ）を、前記回転軸を中心とする回転を許しつつ前記回転軸方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持するシャフト支持部（１４）と、
前記螺条に螺合締結／解脱し、前記回転軸方向への移動を一定距離のみ許しつつ前記シャフト支持部に対する前記回転軸を中心とする周方向の位置が固定される螺合体（１６，１６Ａ）と
を備える、軸受（１０，１０Ａ）。
【請求項２】
前記螺合体（１６，１６Ａ）が解脱した状態において、前記シャフト（１２，１２Ａ）に向けて前記螺合体を付勢する付勢部（１８）を有する、
請求項１記載の軸受（１０，１０Ａ）。
【請求項３】
前記螺合体（１６Ａ）は励磁コイル（１６２Ａ）を有し、
前記シャフト（１２Ａ）のうち前記螺条（１２ｇＡ）を呈する部位（１２２Ａ）は磁性体が採用され、
前記螺合体は前記励磁コイルの磁力によって前記部位へと向けて付勢される、
請求項１又は請求項２記載の軸受（１０Ａ）。
【請求項４】
回転軸（Ｑ）方向に延在するシャフト（１２）と、前記シャフトの軸受（１０，１０Ａ）とを含む回転機構であって、
前記シャフトは、前記回転軸方向の一方端において前記回転軸方向を中心とする螺条（１２ｇ）を有し、
前記軸受は、
前記シャフトを、前記回転軸を中心とする回転を許しつつ前記回転軸方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持するシャフト支持部（１４）と、
前記螺条に螺合締結／解脱し、前記回転軸方向への移動を一定距離のみ許しつつ前記軸受に対する前記回転軸を中心とする周方向の位置が固定される螺合体（１６，１６Ａ）とを備える、回転機構。
【請求項５】
回転電機（１００）のシャフト（１２，１２Ａ）であって、
前記回転電機の回転軸（Ｑ）方向に延在して前記回転軸方向の一方端において前記回転軸を軸とする螺条（１２ｇ，１２ｇＡ）を有するシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受、回転機構及び、シャフトに関し、特に回転電機に適用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、ハイブリッド電力供給システム９０を概念的に例示する図である。例えば、電気自動車や冷凍トレーラ等には、図７に示すようなハイブリッド電力供給システム９０が採用されている。なお、電気自動車については例えば下掲の特許文献１等に開示されている。
【０００３】
このようなハイブリッド電力供給システム９０では、スイッチ９１の全てを導通させ、スイッチ９２の全てを非導通とすることで、三相電源９３からの三相交流電力を負荷９４に供給する（このような接続関係での運転を「プラグイン運転」と称する）。また、スイッチ９１の全てを非導通とし、スイッチ９２の全てを導通させることで、発電機９５が発生させる三相交流電力を負荷９４に供給する（このような接続関係での運転を「通常運転」と称する）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラグイン運転時には、発電機９５が有する電機子巻線９６のインダクタンスを使ってコンバータ９７を運転する。コンバータ９７が駆動すると、電機子巻線９６に大きな電流が流れるため、ロータ９８が回転する場合がある。しかも通常運転時の回転方向とは逆方向に回転する場合がある。ロータ９８が逆回転すると、ハイブリッド電力供給システム９０がダメージを受ける可能性がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、回転子の逆回転を回避又は抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明に係る軸受の第１の態様は、回転軸（Ｑ）方向に延在して前記回転軸方向の一方端（１２ｅ）において前記回転軸方向を軸とする螺条（１２ｇ，１２ｇＡ）を有するシャフト（１２，１２Ａ）を、前記回転軸を中心とする回転を許しつつ前記回転軸方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持するシャフト支持部（１４）と、前記螺条に螺合締結／解脱し、前記回転軸方向への移動を一定距離のみ許しつつ前記シャフト支持部に対する前記回転軸を中心とする周方向の位置が固定される螺合体（１６，１６Ａ）とを備える、軸受（１０，１０Ａ）である。
【０００８】
本発明に係る軸受の第２の態様は、その第１の態様であって、前記螺合体（１６，１６Ａ）が解脱した状態において、前記シャフト（１２，１２Ａ）に向けて前記螺合体を付勢する付勢部（１８）を有する。
【０００９】
本発明に係る軸受の第３の態様は、その第１又は第２の態様であって、前記螺合体（１６Ａ）は励磁コイル（１６２Ａ）を有し、前記シャフト（１２Ａ）のうち前記螺条（１２ｇＡ）を呈する部位（１２２Ａ）は磁性体が採用され、前記螺合体は前記励磁コイルの磁力によって前記部位へと向けて付勢される。
【００１０】
本発明に係る回転機構の第１の態様は、回転軸（Ｑ）方向に延在するシャフト（１２）と、前記シャフトの軸受（１０，１０Ａ）とを含む回転機構であって、前記シャフトは、前記回転軸方向の一方端（１２ｅ）において前記回転軸方向を中心とする螺条（１２ｇ）を有し、前記軸受は、前記シャフトを、前記回転軸を中心とする回転を許しつつ前記回転軸方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持するシャフト支持部（１４）と、前記螺条に螺合締結／解脱し、前記回転軸方向への移動を一定距離のみ許しつつ前記軸受に対する前記回転軸を中心とする周方向の位置が固定される螺合体（１６，１６Ａ）とを備える、回転機構である。
【００１１】
本発明に係る回転シャフトの第１の態様は、回転電機（１００）のシャフト（１２，１２Ａ）であって、前記回転電機の回転軸（Ｑ）方向に延在して前記回転軸方向の一方端（１２ｅ）において前記回転軸を軸とする螺条（１２ｇ，１２ｇＡ）を有するシャフトである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る軸受の第１の態様によれば、シャフトが回転軸を中心とした一方向に回転することにより螺条が螺合体と螺合締結する。螺合体は螺条との螺合によって回転軸方向に移動するが、その移動は一定距離に限定され、かつシャフトも回転軸方向の位置が固定されているので、上記螺合締結により、シャフトが上記一方向に回転することが阻止される。よって、シャフトが意図しない方向に回転（逆回転）したときに螺合体が締結されるように螺合体を設けることで、逆回転防止に資する。しかも、シャフトが他方向に回転する場合には螺条が螺合体とは解脱するので、意図する方向にシャフトが回転（正回転）する場合、それが逆回転を防止した後であっても、シャフトの正回転を阻むことがない。
【００１３】
本発明に係る軸受の第２の態様によれば、シャフトがその螺条を螺合体と螺合する方向に回転した場合、螺合体を螺条に締結させやすい。もってシャフトが逆回転した場合に速やかに逆回転防止を図ることができる。
【００１４】
本発明に係る軸受の第３の態様によれば、シャフトが逆回転した場合に更に速やかに逆回転防止を図ることができる。
【００１５】
本発明に係る回転機構の第１の態様によれば、シャフトが回転軸を中心とした一方向に回転することにより螺条が螺合体と螺合締結する。螺合体は螺条との螺合によって回転軸方向に移動するが、その移動は一定距離に限定され、かつシャフトも回転軸方向の位置が固定されるので、上記螺合締結により、シャフトが一方向に回転することが阻止される。よって、シャフトが意図しない方向に回転（逆回転）したときに螺合体が締結されるように螺合体を設けることで、逆回転防止に資する。しかも、シャフトが他方向に回転する場合には螺条が螺合体とは解脱するので、意図する方向にシャフトが回転（正回転）する場合、それが逆回転を防止した後であっても、シャフトの正回転を阻むことがない。
【００１６】
本発明に係る回転電機のシャフトの第１の態様によれば、上述の軸受や回転電機の構成に資する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】回転電機を概念的に例示する断面図である。
【図２】実施例１に係る軸受の断面を例示する図である。
【図３】図２で示した軸受が逆回転した場合の断面を示す図である。
【図４】図３を軸方向の軸受側から見た図である。
【図５】実施例２に係る軸受の断面を例示する図である。
【図６】図４で示した軸受が逆回転した場合の断面を示す図である。
【図７】ハイブリッド電力供給システムを概念的に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図２を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。
【００１９】
〈実施例１〉
〈装置構成の概要〉
図１に示すように本発明の実施例１に係る軸受１０及び、軸受１０によって保持されるシャフト１２は、例えばアキシャルギャップ型の回転電機１００に採用される。回転電機１００は、シャフト１２に固定される界磁子たる回転子１１０と、回転子１１０と回転軸Ｑ方向に空隙を介して対向する電機子たる第１固定子１２０と、回転子１１０に対して第１固定子１２０と反対側で回転子１１０と対向する第２固定子１３０とを備えている。これら回転子１１０、第１固定子１２０及び第２固定子１３０はいずれも略円盤状を呈している。
【００２０】
回転子１１０はシャフト１２を中心として周方向に磁極が交番する永久磁石１１１を有し、永久磁石１１１の第１固定子１２０側には磁芯１１２を有している。これら永久磁石１１１及び磁芯１１２はホルダ１１３に保持されている。第１固定子１２０は回転子１１０と対向する側に電機子用磁芯１２１及び電機子巻線１２３を有している。ここで、電機子巻線１２３は図７に示された電機子巻線９６に相当する。また、第２固定子１３０は電機子巻線を有さない。
【００２１】
図２に示すように軸受１０は、シャフト１２を支持するシャフト支持部１４と、螺合体１６とを備えている。シャフト１２の一方側の端部は、シャフト支持部１４によって支持され、他方側の端部は軸受（図示省略）によって支持される。シャフト支持部１４は第１固定子１２０に固定される。
【００２２】
シャフト支持部１４はシャフト１２を、回転軸Ｑを中心とする回転を許しつつ回転軸Ｑ方向及びこれに直交する方向への位置を固定して支持する。具体例を挙げれば、シャフト支持部１４はシャフト１２の一方側の端部（課題を解決するための手段における「一方端」）１２ｅ及びその近傍のシャフト１２の周囲を覆う凹部１４ｃを呈しており、シャフト１２に緩やかに外嵌される。より具体的には、凹部１４ｃのうち、シャフト１２の当該一方側の側面１２ｆと対向するシャフト支持部１４の内壁１４ｉと、側面１２ｆとの間にはベアリングボール１３が設けられる。これによりシャフト支持部１４は、シャフト１２を回転自在に支持する。
【００２３】
シャフト１２の端部１２ｅと、凹部１４ｃの底面１４ｂとの間には、凹部１４ｃが呈する段差１４ｓによって規定される（シャフト１２の侵入を許さない）角柱状を呈する空間Ｓが設けられており、当該空間Ｓにおいて、回転子１１０（より詳しくはシャフト１２）の逆回転防止に資する回転機構を有する。なお、シャフト１２が凹部１４ｃに入る深さは、シャフト１２が呈する段差１２ｓによって規定されても良い。
【００２４】
〈回転機構〉
シャフト１２は、所定の回転軸Ｑ方向に延在し、回転軸Ｑ方向の一方側の端部１２ｅにおいて回転軸Ｑ方向を軸とする螺条を有している。具体例を挙げれば、シャフト１２は、回転軸Ｑを中心とする略円柱体形状を呈し、当該円柱体の一方側（シャフト支持部１４が設けられる側）の端部１２ｅにおいて、回転軸Ｑ方向に予め定められた深さだけ延在する雌ネジ部（課題を解決するための手段における「螺条」に相当）１２ｇを呈する。
【００２５】
端部１２ｅと底面１４ｂとの間に形成される空間Ｓには、螺合体１６が設けられる。シャフト１２の端部１２ｅが雌ネジ部１２ｇを呈するとき、螺合体１６は雌ネジ部１２ｇに螺合締結又は解脱する雄ネジが採用される（以下、「雄ネジ１６」と称する）。つまり、雄ネジ１６の径は雌ネジ部１２ｇの径と略等しく、雌ネジ部１２ｇのピッチと等しいピッチでネジ溝が形成されている。
【００２６】
図４に示すように雄ネジ１６のうち、底面１４ｂと対向する側の端部は、回転軸Ｑ方向を法線とする面内で空間Ｓが呈する矩形状と所定の空隙を介して対向する矩形の角柱体１６１を呈している。ここで、「所定の空隙」とは、角柱体１６１が回転軸Ｑを中心として空間Ｓの内部で回転するとき、その回転角が、予め定められた微少な角度以下に限定される程度の空隙を指す。なお、図２及び図３では雄ネジ１６については側面図で示している。
【００２７】
角柱体１６１を含む雄ネジ１６の回転軸Ｑ方向の長さは、空間Ｓの回転軸Ｑ方向の長さよりも短い。雄ネジ１６はシャフト１２が所望の方向に回転するときに雌ネジ部１２ｇから解脱し、シャフト１２が当該所望の方向と反対方向に回転するときに雌ネジ部１２ｇに螺合締結する。
【００２８】
底面１４ｂには、回転軸Ｑ方向に付勢する付勢部１８を備えられており、雄ネジ１６が雌ネジ部１２ｇから解脱した状態において、シャフト１２に向けて雄ネジ１６を付勢する。この付勢部１８によって、シャフト１２が逆回転をした場合には速やかに雌ネジ部１２ｇに雄ネジ１６が螺合締結を開始する。シャフト１２が所望の方向に正しく回転しているときには、雌ネジ部１２ｇと雄ネジ１６とが解脱するので、雄ネジ１６は雌ネジ部１２ｇから回転軸Ｑ方向に沿って雌ネジ部１２ｇから遠離る方向に付勢されていると把握できる。つまり、シャフト１２が正しく回転しているときに雄ネジ１６は、雌ネジ部１２ｇと付勢部１８とによって空間Ｓ内で微少に振動しながら略定位置に固定される。
【００２９】
なお、雄ネジ１６の回転軸Ｑ方向で角柱体１６１とは反対側には、回転軸Ｑを中心として雌ネジ部１２ｇの径よりも小さい所定長さの円柱体１６３が設けられる。また、雌ネジ部１２ｇには、円柱体１６３を緩やかに挿入可能な孔１２１が設けられる。円柱体１６３の一部は、雄ネジ１６が雌ネジ部１２ｇから完全に螺合が解脱した状態であっても、孔１２１内に保持される。もって、空間Ｓの内部で、雄ネジ１６の回転軸が、シャフト１２の回転軸Ｑ（すなわち雌ネジ部１２ｇの中心軸）から外れることを回避する。換言すれば、孔１２１と円柱体１６３とが雄ネジ１６の移動方向をガイドする。
【００３０】
本実施例においては、雌ネジ部１２ｇの深さを所定深さに限定している。そのため、シャフト１２が逆回転して雄ネジ１６が雌ネジ部１２ｇに螺合締結しても、雄ネジ１６の回転軸Ｑ方向の移動は一定距離に限定される。つまり、図３に示すように、雄ネジ１６の先端が雌ネジ部１２ｇの最奥部に達した時点で螺合締結は停止する。
【００３１】
角柱体１６１は、空間Ｓの内壁１４ｊ（内壁１４ｉよりも底面１４ｂ側の内壁）と所定の空隙を介して対向している。そのため、螺合締結が停止すると同時に、図４に示すように雄ネジ１６とシャフト支持部１４とが、より詳しくは雄ネジ１６が呈する角柱体１６１とシャフト支持部１４が呈する凹部１４ｃの内壁１４ｊとが固定される。つまりシャフト１２は、雌ネジ部１２ｇと雄ネジ１６とが螺合締結している範囲のみ逆回転するが、雌ネジ部１２ｇの最奥部に達した後は逆回転を停止させ、それ以上の逆回転を防止する。シャフト１２が逆回転して停止した後であっても、シャフト１２が正しい方向に回転した場合には、雌ネジ部１２ｇと雄ネジ１６とが解脱する方向に回転する。
【００３２】
〈実施例２〉
上記実施例１では、付勢部１８で付勢される雄ネジ１６が雌ネジ部１２ｇに螺合締結することによってシャフト１２の逆回転を抑止する態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは本発明の実施例２として、上記実施例１における雄ネジ１６を雌ネジ部１２ｇに付勢する他の機構を付加する態様について説明する。なお、特に断りのない限り、上記実施例１と同様の機能を有する構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図５に示すように本発明の実施例２に係る軸受１０Ａは、空間Ｓの内部に螺合体１６Ａを設けることによってシャフト１２Ａを保持しつつ、シャフト１２Ａの逆回転を抑止する。
【００３４】
シャフト１２Ａは上記実施例１のシャフト１２に雌ネジ部１２ｇを設けない代わりに螺条１２ｇＡを呈する雄ネジ１２２Ａを有する。雄ネジ１２２Ａには磁性体が採用され、シャフト１２Ａの端部１２ｅにおいて、回転軸Ｑを中心として回転軸Ｑ方向に突出して設けられる。雄ネジ１２２Ａの先端（端部１２ｅと反対側の端部）には、雄ネジ１２２Ａの径よりも小さい所定長さの円柱体１２４Ａが設けられる。円柱体１２４Ａは、上記実施例１の孔１２１に相当し、空間Ｓの内部で螺合体１６Ａの移動方向をガイドする。
【００３５】
螺合体１６Ａは空間Ｓの内壁１４ｊと所定の空隙を介して対向する略角柱体状を呈し、回転軸Ｑを中心とする略円形の貫通孔を呈する。つまり、螺合体１６Ａは回転軸Ｑを中心として環状を呈し、回転軸Ｑ方向を法線とする面内での外形は、同面内での空間Ｓの断面と所定の空隙を呈する略矩形を呈する。
【００３６】
螺合体１６Ａが呈する貫通孔は螺条１２ｇＡと螺合する雌ネジ部１６１Ａとして機能する。つまり、当該貫通孔の径は雄ネジ１２２Ａの径と略等しく、螺条１２ｇＡのピッチと等しいピッチでネジ溝が形成されている。
【００３７】
シャフト１２Ａの端部１２ｅと螺合体１６Ａとの間には、回転軸Ｑ方向と平行な方向に沿って付勢部１９を架設し、付勢部１９が螺合体１６Ａを底面１４ｂへと付勢しても良い。なお、以下において、付勢部１８と付勢部１９とを区別するためにそれぞれ「第１付勢部１８」、「第２付勢部１９」と称する。シャフト１２Ａが正しい方向に回転している場合には、螺合体１６Ａは第１付勢部１８と第２付勢部１９とによって空間Ｓ内で略定位置に固定される。
【００３８】
螺合体１６Ａは、励磁コイル１６２Ａを有している。具体的には例えば、励磁コイル１６２Ａは、回転軸Ｑに対して雌ネジ部１６１Ａの外側で、回転軸Ｑ方向に沿って設けられる。励磁コイル１６２Ａには、励磁コイル１６２Ａと雄ネジ１２２Ａとの間に互いに引き合う磁力が作用する方向に電流が流れる。
【００３９】
シャフト１２Ａが正しい方向に回転している場合には、雌ネジ部１６１Ａと螺条１２ｇＡとは螺合締結されないが、励磁コイル１６２Ａで生じる磁力によって螺合体１６Ａは、常に雄ネジ１２２Ａへと向けて付勢される。このように、第１付勢部１８と励磁コイル１６２Ａとが協働して螺合体１６Ａを雄ネジ１２２Ａへと向けて付勢することによりシャフト１２Ａが逆回転した場合には雌ネジ部１６１Ａと螺条１２ｇＡとが速やかに螺合締結する。もって、シャフト１２Ａの逆回転を速やかに抑止できる。なお、励磁コイル１６２Ａで生じる磁力のうち回転軸Ｑに向かうベクトルについては無視している。
【００４０】
〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施例においては、空間Ｓと、内壁１４ｊと対向する角柱体１６１又は螺合体１６Ａとが共に、回転軸Ｑ方向を法線とする面内で矩形を呈している態様について説明したが、多角形を呈していれば良い。また、上記実施例２では、励磁コイル１６２Ａと雄ネジ１２２Ａとの間に磁力が作用する態様について説明したが、底面１４ｂに磁性体を取付けて、当該磁性体と励磁コイル１６２Ａとの間に磁力が作用するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４１】
Ｑ  回転軸
１００  回転電機
１０，１０Ａ  軸受
１２，１２Ａ  シャフト
１２ｇ，１２ｇＡ  螺条
１２２Ａ  部位
１４  シャフト支持部
１６，１６Ａ  螺合体
１６２Ａ  励磁コイル
【図１】
2010288322.tif 000003
【図２】
2010288322.tif 000004
【図３】
2010288322.tif 000005
【図４】
2010288322.tif 000006
【図５】
2010288322.tif 000007
【図６】
2010288322.tif 000008
【図７】
2010288322.tif 000009