(57)【要約】【課題】スリップリングと回転子とを電気的に接続する接続導体が設けられる回転シャフトにおける表面強度の低下の低減を図る回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１０１は、入力軸４０と、回転磁界を発生可能な第一コイル１２を有し且つ入力軸４０に一体回転可能に設けられる第一ロータ１０と、入力軸４０に設けられるスリップリング７０と、入力軸４０の内部に設けられ且つスリップリング７０を第一ロータ１０の第一コイル１２に電気的に接続する導体棒９０とを備える。【選択図】図１
2014003808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、
回転磁界を発生可能な導体を有し、前記回転シャフトに一体回転可能に設けられる回転子と、
前記回転シャフトに設けられるスリップリングと、
前記回転シャフトの内部に設けられ、前記スリップリングを前記回転子の前記導体に電気的に接続する接続導体と
を備える回転電機。
【請求項２】
前記スリップリングは、導電性を有する複数のスリップリング導体を有し、
前記接続導体は、前記スリップリング導体それぞれに対して設けられ、
複数の前記接続導体は、前記回転シャフトの軸方向に垂直な断面上で、均等分布して配置される請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記スリップリングは、前記スリップリング導体のそれぞれと交互に配置される複数の絶縁体と、前記スリップリング導体とを積層配置して有し、
前記接続導体はそれぞれ、前記スリップリング導体及び前記絶縁体を貫通して突出する端部に、スリップリング締結具を有し、
前記スリップリング締結具は、前記スリップリング導体及び前記絶縁体を前記回転シャフトに固定する請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記接続導体それぞれに連結されて前記回転シャフトの外部に延び、前記回転子の前記導体と電気的に接続される接続端子をさらに備え、
前記接続端子は、前記接続導体それぞれに連結され、前記回転シャフトの内部から外部に径方向に突出する端子体と、
前記端子体を前記回転シャフトから電気的に絶縁する絶縁部材と、
前記端子体、前記絶縁部材及び前記回転シャフトの間を封止する端子シール材と
を有する請求項２または３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記接続導体と前記回転シャフトとの間を充填する絶縁材を前記回転シャフトの内部にさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機において、回転シャフトに一体に回転するように設けられたスリップリングを介して回転電機の外部との間で電力の需給が行われ、さらに、スリップリングは、回転シャフトを介して、回転シャフトと共に回転する回転子に電力を供給する、又は電磁誘導によって回転子に発生した電流を受け取るように構成されたものがある。そして、このスリップリングには、接点であるブラシが常に接触状態を維持するように設けられ、ブラシに電気的に接続された外部のインバータ、バッテリ等の装置は、ブラシ及びスリップリングを介して回転子との間で連続して電力の需給を行うことができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転シャフトである入力軸に一体的に固着された円筒状の第１ロータと、第１ロータの外周部に第１ロータと同軸上に回転自在に支持される第２ロータと、第２ロータの外周部に対向するように配置され且つハウジングに固定されたステータとが設けられ、さらに、入力軸において第１ロータから離れた位置にスリップリングが設けられた構成が記載されている。また、第１ロータ及びステータには、外部からの給電により回転磁界を形成する巻線が設けられている。スリップリングは、スリップリングから第１ロータの外周まで引き出されたリード線を介して、第１ロータの巻線に電気的に接続されている。リード線は、入力軸内に埋め込まれ、このときモールド等の絶縁部が設けられることによって入力軸と絶縁される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５６０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、第２ロータは、ロータフレーム及びベアリングを介して、車両に固定された外部フレームに回転可能に設けられ、第１ロータは、入力軸及び別のベアリングを介して、第２ロータのロータフレームに回転可能に設けられている。さらに、上記の別のベアリングは、入力軸において、第１ロータとスリップリングとの間のリード線が埋め込まれた部位の外周面に配置されている。
しかしながら、入力軸の外周面において、リード線が埋め込まれた部位には、モールド等からなる絶縁部が露出しており、この部位の表面の強度が低くなっている。このため、ベアリングの支持面の強度が低下するという問題が発生する。さらに、リード線に大電流を流す必要がある場合、リード線が太くなり、入力軸の外周面に露出する絶縁部の面積が増加するため、入力軸におけるベアリングの支持面の強度がさらに低下する。
【０００６】
この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、スリップリングと回転子とを電気的に接続するリード線等の接続導体が設けられる入力軸（回転シャフト）における表面強度の低下の低減を図る回転電機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】
上記の課題を解決するために、この発明に係る回転電機は、回転シャフトと、回転磁界を発生可能な導体を有し、回転シャフトに一体回転可能に設けられる回転子と、回転シャフトに設けられるスリップリングと、回転シャフトの内部に設けられ、スリップリングを回転子の導体に電気的に接続する接続導体とを備える。
【０００８】
スリップリングは、導電性を有する複数のスリップリング導体を有し、接続導体は、スリップリング導体それぞれに対して設けられ、複数の接続導体は、回転シャフトの軸方向に垂直な断面上で、均等分布して配置されてもよい。
スリップリングは、スリップリング導体のそれぞれと交互に配置される複数の絶縁体と、スリップリング導体とを積層配置して有し、接続導体はそれぞれ、スリップリング導体及び絶縁体を貫通して突出する端部に、スリップリング締結具を有し、スリップリング締結具は、スリップリング導体及び絶縁体を回転シャフトに固定してもよい。
【０００９】
上記回転電機は、接続導体それぞれに連結されて回転シャフトの外部に延び、回転子の導体と電気的に接続される接続端子をさらに備え、接続端子は、接続導体それぞれに連結され、回転シャフトの内部から外部に径方向に突出する端子体と、端子体を回転シャフトから電気的に絶縁する絶縁部材と、端子体、絶縁部材及び回転シャフトの間を封止する端子シール材とを有してもよい。
また、上記回転電機は、接続導体と回転シャフトとの間を充填する絶縁材を回転シャフトの内部にさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る回転電機によれば、スリップリングと回転子とを電気的に接続する接続導体が設けられる回転シャフトにおける表面強度の低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態に係る回転電機の構成を示す模式断面側面図である。
【図２】図１のコイル端子及びその周辺を拡大した模式断面側面図である。
【図３】図１のスリップリング及びその周辺を拡大した模式断面側面図である。
【図４】樹脂リングの斜視図である。
【図５】スリップリング及び樹脂の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態
この発明の実施の形態に係る回転電機１０１を、エンジンを備えるハイブリッド自動車に搭載されるダブルロータ型の回転電機として説明する。
【００１３】
図１を参照すると、回転電機１０１は、筐体１を有している。筐体１は、第一ロータ１０、第二ロータ２０及びステータ３０を内部に含むと共に、底部１ａに第一ロータ１０等を冷却するオイル６を貯留するように構成されている。さらに、筐体１の内部には、鉛直方向に延在する皿状のセンタハウジング２が締結具によって取付、固定されている。
ここで、第一ロータ１０は回転子を構成している。
【００１４】
また、回転電機１０１は、筐体１及びセンタハウジング２を貫通して両端部が外部に延びる金属製の入力軸４０を有している。そして、入力軸４０は、筐体１の内部において、底部１ａに貯留されたオイル６の上方に配置されている。さらに、筐体１から突出する入力軸４０の一方の端部４０ｂは、図示しないエンジンに機械的に連結されている。一方、筐体１から突出する入力軸４０の他方の端部４０ｃには、スリップリング７０が一体回転するように取り付けられている。
ここで、入力軸４０は、回転シャフトを構成している。
【００１５】
さらに、回転電機１０１は、筐体１から突出するスリップリング７０を覆うカバー３を有している。カバー３は、筐体１に固定され、上方の一部に開口部３ａを有している。スリップリング７０の一部が、開口部３ａから突出し、上方に設けられた接点であるブラシ４と接触している。よって、スリップリング７０は、入力軸４０と共に回転しても常にブラシ４と接触すると共に、ブラシ４を介して図示しないインバータに電気的に接続され、インバータとの間で三相交流電流の需給を行うことができる。
【００１６】
ここで、入力軸４０から筐体１の底部１ａに貯留されたオイル６に向かう方向を下方と呼び、その反対方向を上方と呼ぶ。回転電機１０１は、オイル６を貯留した底部１ａを下方に位置させて自動車に搭載される。
【００１７】
さらに、入力軸４０は、筐体１における入力軸４０の端部４０ｂが貫通する部位に設けられたベアリング４２、筐体１における入力軸４０がスリップリング７０側に貫通する部位に設けられたベアリング４３、及びセンタハウジング２における入力軸４０が貫通する部位に設けられたベアリング４４を介して、筐体１及びセンタハウジング２によって回転自在に支持されている。そして、入力軸４０と筐体１との間は、端部４０ｂ側では環状のシールリング４５によって水密に封止され、スリップリング７０側では環状のシールリング４６によって水密に封止されている。
【００１８】
また、入力軸４０は、その内部に、軸方向に延在するオイル供給路４１を有している。オイル供給路４１は、後述する第一ロータ１０が取り付けられる部位における入力軸４０の外周面４０ａに開口する複数のオイル供給穴４１ａと、入力軸４０の端部４０ｂ側でセンタハウジング２と筐体１との間における入力軸４０の外周面４０ａに開口する複数のオイル受入穴４１ｂとを、径方向に延在させて有している。
さらに、入力軸４０の外周面４０ａには、オイル受入穴４１ｂの開口部を覆うようにして連結装置５１が設けられている。連結装置５１は、入力軸４０が相対回転できるように取り付けられている。また、連結装置５１には、オイル供給管５２の一端が接続されている。オイル供給管５２の他端には、オイルポンプ５３が接続され、オイルポンプ５３は、筐体１の底部１ａのオイル６中に配置されている。
【００１９】
よって、オイル６は、オイルポンプ５３により圧送されることによって、オイル供給管５２、連結装置５１及びオイル受入穴４１ｂを順次通り、オイル供給路４１内に送られる。さらに、オイル６は、オイルポンプ５３の圧送圧力と入力軸４０が回転する際の遠心力との作用によって、オイル供給路４１内からオイル供給穴４１ａに送られ、入力軸４０の外周面４０ａと後述する第一ロータ１０の第一コア１１との間に供給され、電流が流れることによって発熱する後述する第一ロータ１０の第一コイル１２と共に昇温する第一コア１１を冷却する。
【００２０】
また、回転電機１０１は、入力軸４０におけるオイル供給穴４１ａが形成された部位の周囲を囲むようにして設けられた円筒状の第一ロータ１０を、筐体１内におけるセンタハウジング２のスリップリング７０側に有している。
第一ロータ１０は、入力軸４０の外周面４０ａの周囲を囲み且つ外周面４０ａに対して相対回転できないように固定された円筒状の第一コア１１と、第一コア１１の外周面１１ａ近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれる共に第一コア１１の両端部から突出する巻線である第一コイル１２とを有している。第一コア１１は、鉄等の磁性体から形成されている。
ここで、第一コイル１２は、回転子の導体を構成している。
【００２１】
また、回転電機１０１は、第一ロータ１０の径方向外側周囲を囲むようにして設けられた円筒状の第二ロータ２０を、筐体１内におけるセンタハウジング２のスリップリング７０側に有している。
第二ロータ２０は、第一ロータ１０の第一コア１１の外周面１１ａを囲み且つ第一コア１１に対して相対回転可能に設けられた円筒状の第二コア２１と、第一コア１１の外周面１１ａに対向する第二コア２１の内周面２１ａ近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれた第一永久磁石２２と、内周面２１ａに対向する第二コア２１の外周面２１ｂ近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれた第二永久磁石２３とを有している。第二コア２１は、鉄等の磁性体から形成されている。
【００２２】
さらに、回転電機１０１は、入力軸４０及び第一ロータ１０の周囲を囲み且つ第二ロータ２０を第二コア２１の両端部から挟持し支持するように設けられた略有底円筒状の第二ロータブラケット２４及び２５を、筐体１内におけるセンタハウジング２のスリップリング７０側に有している。第二ロータブラケット２４及び２５は、第二ロータ２０と共に、その内部に第一ロータ１０を含む第一ロータ収容空間２８を形成し、第一ロータ１０をその外部から遮断している。
第二ロータブラケット２４は、第二コア２１のスリップリング７０側に配置され、第二ロータブラケット２５は、第二コア２１のセンタハウジング２側に配置されている。第二ロータブラケット２４及び２５は、締結具２６によって一緒に第二コア２１に連結、固定されている。
【００２３】
第二ロータブラケット２４は、その内側の入力軸４０が貫通する部位にベアリング２７を有している。これにより、第二ロータブラケット２４は、ベアリング２７を介して入力軸４０によって相対回転自在に支持されている。
第二ロータブラケット２５は、第一ロータ１０とセンタハウジング２との間に配置されると共に入力軸４０の周囲を囲むようにして設けられた略円筒状の出力軸６０に、締結具６１で一体に連結されている。
【００２４】
出力軸６０は、ベアリング６２を介して入力軸４０によって相対回転自在に支持されている。そして、第二ロータブラケット２５も、出力軸６０及びベアリング６２を介して入力軸４０によって相対回転自在に支持されている。
また、第二ロータブラケット２５及び出力軸６０とセンタハウジング２との間において、出力軸６０の外周面６０ａには、ピニオンギヤ５が、スプライン係合、キー嵌合等で連結されて設けられている。ピニオンギヤ５は、出力軸６０と一体となって、入力軸４０の周りを回転することができる。
【００２５】
よって、第二ロータ２０、第二ロータブラケット２４及び２５、出力軸６０並びにピニオンギヤ５は、一体となって、入力軸４０に対してその周りを相対回転することができる。
なお、ピニオンギヤ５は、図示しないデファレンシャル等を介して自動車の車輪と機械的に連結されたドリブンギヤと、ギヤ係合している。これにより、第二ロータ２０の回転駆動力は、自動車の車輪に伝達しこれらを駆動する。
【００２６】
また、回転電機１０１は、第二ロータ２０の径方向外側周囲を囲むようにして設けられた円筒状のステータ３０を、筐体１に固定した状態で筐体１内におけるセンタハウジング２のスリップリング７０側に有している。
ステータ３０は、第二ロータ２０の第二コア２１の外周面２１ｂを囲み且つ第二コア２１が相対回転可能であるように設けられた円筒状のステータコア３１と、第二コア２１の外周面２１ｂに対向するステータコア３１の内周面近傍に周方向に沿って環状に埋め込まれる共にステータコア３１の両端部から突出するステータコイル３２とを有している。ステータコア３１は、鉄等の磁性体から形成されている。ステータコイル３２は、筐体１の外部に設けられた図示しないインバータと電気的に接続され、インバータとの間で三相交流電流の需給を行うことができる。
【００２７】
また、入力軸４０には、端部４０ｃから端部４０ｂに向かって、入力軸４０を同軸とする円筒状の凹部４０ｄが形成されている。凹部４０ｄは、オイル供給路４１と連通せずに軸方向に隣り合って配置されている。さらに、凹部４０ｄを形成する入力軸４０の円筒状の側壁４０ｅを凹部４０ｄから入力軸４０の外周面４０ａに向かって径方向に貫通する３つの貫通穴４０ｆが、周方向に等間隔に形成されている。各貫通穴４０ｆには、コイル端子８０の端子体８１が挿入されている。
【００２８】
コイル端子８０の各端子体８１は、第一ロータ１０のスリップリング７０側において、第二ロータブラケット２４と第一ロータ１０との間で入力軸４０の外周面４０ａから外部に突出し、第一ロータ１０の第一コイル１２にリード８６によって電気的に接続されている。また、各端子体８１は、凹部４０ｄ内では、外部から凹部４０ｄ内に延びる３つの導体棒９０（図３参照）のそれぞれと連結されている。さらに、凹部４０ｄ内には、樹脂９４が充填されており、端子体８１及び導体棒９０は、樹脂９４によって入力軸４０に対して電気的に絶縁されると共に、他の端子体８１及び導体棒９０に対して電気的に絶縁される。そして、入力軸４０及び樹脂９４から突出する導体棒９０にスリップリング７０が取り付けられている。
ここで、導体棒９０は接続導体を構成し、コイル端子８０は接続端子を構成し、樹脂９４は絶縁材を構成している。
【００２９】
ここで、コイル端子８０の構成の詳細を説明する。
図２を参照すると、コイル端子８０は、略ボルト状の形状をした金属製の端子体８１と、端子体８１に取り付けられる環付端子８２と、環付端子８２を端子体８１に固定するナットからなる締結具８３と、端子体８１及び入力軸４０の外周面４０ａの間に設けられる円筒状の絶縁リング８４とを有している。端子体８１は、円柱状の本体部８１ａと、本体部８１ａの上部に一体に形成され且つ本体部８１ａよりも径方向に拡大した六角柱状のストッパ部８１ｂと、ストッパ部８１ｂから上方に一体に突出し且つ外周面にねじ山が形成された雄ねじ部８１ｃとによって構成されている。本体部８１ａでは、ストッパ部８１ｂと反対側の外周下部の一部が切り欠かれ、外周面の一部に平坦な受面８１ｄが形成されている。さらに、本体部８１ａには、受面８１ｄからその円柱軸に垂直な方向に延びる雌ねじ穴８１ｅが形成されている。そして、端子体８１は、雌ねじ穴８１ｅが形成された下部側から入力軸４０の貫通穴４０ｆに挿入される。
【００３０】
また、絶縁リング８４は、入力軸４０の外周面４０ａを周方向に囲むようにして取り付けられ、端子体８１のストッパ部８１ｂと外周面４０ａとの間に挟まれている。絶縁リング８４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。
図４をあわせて参照すると、絶縁リング８４には、その外周面８４ａから内周面８４ｂに部材を貫通する３つの挿入穴８４ｃが、周方向に等間隔に形成されている。絶縁リング８４は、挿入穴８４ｃの位置が入力軸４０の貫通穴４０ｆと整合するため、挿入穴８４ｃを貫通穴４０ｆに位置合わせして配置される。
なお、絶縁リング８４の内周面８４ｂ及び各挿入穴８４ｃの内周面には、水密性を有する端子シール材８４ｄが付着されている。
【００３１】
そして、端子体８１は、本体部８１ａの周囲に整合する形状を有する円筒状の絶縁カラー８５が本体部８１ａに取り付けられた状態で、絶縁リング８４の挿入穴８４ｃ及び入力軸４０の貫通穴４０ｆに挿入される。さらに、挿入穴８４ｃよりも径方向寸法が大きいストッパ部８１ｂが絶縁リング８４に当接するまで端子体８１は、挿入される。
凹部４０ｄ内に位置する端子体８１の雌ねじ穴８１ｅには、凹部４０ｄ内に挿入される導体棒９０の一端に形成された雄ねじ９０ａが螺合される。このとき、螺合した導体棒９０は、入力軸４０の側壁４０ｅと接触せずに間隙をあけた状態に位置する。さらに、周方向に均等配置された３つの貫通穴４０ｆから凹部４０ｄ内に延びる各端子体８１に連結された導体棒９０は、凹部４０ｄ及び入力軸４０の円筒軸に垂直な断面において、その中心から均等に分布させて等分配置される、つまり凹部４０ｄ及び入力軸４０の断面の中心を中心とする同一円周上に等間隔に配置される。
【００３２】
なお、絶縁カラー８５は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から形成され、端子体８１に密着するように嵌め込む又は巻き付けて装着されてもよく、端子体８１に塗布されて硬化する又は接着剤接合されることによって装着されてもよい。また、導体棒９０は、金属等の導電性を有する材料から形成されている。
【００３３】
挿入穴８４ｃ及び貫通穴４０ｆに挿入された端子体８１は、入力軸４０の側壁４０ｅとの間に介在する絶縁カラー８５によって、導電性を有する入力軸４０から電気的に絶縁される。
さらに、絶縁リング８４の挿入穴８４ｃ及び端子体８１の本体部８１ａの間に介在する絶縁カラー８５と、挿入穴８４ｃとの間は、端子シール材８４ｄによって水密に封止される。そして、絶縁カラー８５の内周面８４ｂと入力軸４０の外周面４０ａとの間も、端子シール材８４ｄによって水密に封止される。よって、第一ロータ１０と入力軸４０との間を流通したのち第一ロータ収容空間２８に流出したオイルが、端子体８１及び絶縁リング８４の間、並びに、絶縁リング８４及び入力軸４０の間から、導体棒９０の周囲に侵入してスリップリング７０（図１参照）に侵入することが防がれる。
ここで、絶縁リング８４及び絶縁カラー８５は、絶縁部材を構成している。
【００３４】
また、互いにねじ結合によって連結された端子体８１及び導体棒９０は、凹部４０ｄ内に溶解状態の液状の樹脂９４が流し込まれ硬化することによって、凹部４０ｄ内で固定される。さらに、導体棒９０は、入力軸４０の側壁４０ｅとの間に介在する硬化した樹脂９４によって、入力軸４０に対して電気的に絶縁される共に、樹脂９４によって他の導体棒９０に対して電気的に絶縁される。
入力軸４０に固定された端子体８１の雄ねじ部８１ｃには、環付端子８２が取り付けられ、環付端子８２は、雄ねじ部８１ｃに螺合する締結具８３によって固定される。固定された環付端子８２からリード８６が引き出され、リード８６は、第一ロータ１０の第一コイル１２に電気的に接続される。
【００３５】
さらに、スリップリング７０の構成の詳細を説明する。
図３及び図５をあわせて参照すると、入力軸４０の端部４０ｃから３つの導体棒９０つまり第一導体棒９１、第二導体棒９２及び第三導体棒９３が突出している。導体棒９１〜９３は、３つの同径の円板状をしたスリップリング板７１〜７３に挿通されると共に、スリップリング板７１〜７３の間にスリップリング板と交互に積層配置され且つスリップリング板７１〜７３よりも大径である同径円板状の絶縁円盤７４〜７６に挿通される。そして、第一導体棒９１は、第一スリップリング板７１と電気的に接続され、第二導体棒９２は、第二スリップリング板７２と電気的に接続され、第三導体棒９３は、第三スリップリング板７３と電気的に接続されるように構成されている。
【００３６】
なお、スリップリング板７１〜７３は、金属等の導電性を有する材料から形成され、絶縁円盤７４〜７６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、スリップリング板７１〜７３は、スリップリング導体を構成し、絶縁円盤７４〜７６は、絶縁体を構成している。
【００３７】
まず、第一導体棒９１、第二導体棒９２及び第三導体棒９３には、第一絶縁円盤７４が取り付けられ、次いで、第一スリップリング板７１が取り付けられる。
このとき、第二導体棒９２の外周面９２ｃ及び第三導体棒９３の外周面９３ｃにそれぞれ外側から、筒状の絶縁管７１ｃがはめ込まれる。絶縁管７１ｃは、第一絶縁円盤７４及び第一スリップリング板７１の厚さを合わせた長さを有しており、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。
【００３８】
さらに、第一絶縁円盤７４に形成された２つの大径貫通穴７４ａに、絶縁管７１ｃと共に第二導体棒９２及び第三導体棒９３が通され、第一絶縁円盤７４に形成された１つの小径貫通穴７４ｂに第一導体棒９１が通され、第一絶縁円盤７４を入力軸４０の端部４０ｃに当接させる。なお、大径貫通穴７４ａは、絶縁管７１ｃの外径に整合する内径を有し、小径貫通穴７４ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有している。そして、大径貫通穴７４ａ及び小径貫通穴７４ｂは、導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。
【００３９】
次いで、第一スリップリング板７１に形成された２つの大径貫通穴７１ａに、絶縁管７１ｃと共に第二導体棒９２及び第三導体棒９３が通され、第一絶縁円盤７４に形成された１つの小径貫通穴７１ｂに第一導体棒９１が通され、第一スリップリング板７１を第一絶縁円盤７４に当接させる。なお、大径貫通穴７１ａは、絶縁管７１ｃの外径に整合する内径を有し、小径貫通穴７１ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有している。そして、大径貫通穴７１ａ及び小径貫通穴７１ｂは、導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。
よって、絶縁管７１ｃは、第一絶縁円盤７４及び第一スリップリング板７１と、第二導体棒９２及び第三導体棒９３との間に介在して、これらの間を電気的に絶縁し、第一導体棒９１が第一スリップリング板７１に接触して電気的に接続される。さらに、第一スリップリング板７１は、第一絶縁円盤７４によって入力軸４０に対して電気的に絶縁される。
【００４０】
次に、導体棒９１〜９３に、第二絶縁円盤７５が取り付けられたのち、第二スリップリング板７２が取り付けられる。
このとき、第一導体棒９１の外周面９１ｃ及び第三導体棒９３の外周面９３ｃにそれぞれ外側から、第二絶縁円盤７５及び第二スリップリング板７２の厚さを合わせた長さを有し且つ樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から形成された筒状の絶縁管７２ｃがはめ込まれる。
【００４１】
さらに、第二絶縁円盤７５において、２つの大径貫通穴７５ａに、絶縁管７２ｃと共に第一導体棒９１及び第三導体棒９３が通され、１つの小径貫通穴７５ｂに第二導体棒９２が通され、第二絶縁円盤７５を第一スリップリング板７１に当接させる。なお、大径貫通穴７５ａは、絶縁管７２ｃの外径に整合する内径を有し、小径貫通穴７５ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有し、各貫通穴７５ａ及び７５ｂは導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。
【００４２】
次いで、第二スリップリング板７２において、２つの大径貫通穴７２ａに、絶縁管７２ｃと共に第一導体棒９１及び第三導体棒９３が通され、１つの小径貫通穴７２ｂに第二導体棒９２が通され、第二スリップリング板７２を第二絶縁円盤７５に当接させる。なお、大径貫通穴７２ａは、絶縁管７２ｃの外径に整合する内径を有し、小径貫通穴７２ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有し、各貫通穴７２ａ及び７２ｂは導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。
これにより、第二絶縁円盤７５及び第二スリップリング板７２と、第一導体棒９１及び第三導体棒９３とが絶縁管７２ｃによって電気的に絶縁され、第二導体棒９２が第二スリップリング板７２に接触して電気的に接続される。さらに、第二スリップリング板７２は、第二絶縁円盤７５によって第一スリップリング板７１に対して電気的に絶縁される。
【００４３】
また次に、導体棒９１〜９３に、第三絶縁円盤７６が取り付けられたのち、第三スリップリング板７３が取り付けられる。
このとき、第一導体棒９１の外周面９１ｃ及び第二導体棒９２の外周面９２ｃにそれぞれ外側から、第三絶縁円盤７６及び第三スリップリング板７３の厚さを合わせた長さを有し且つ樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から形成された筒状の絶縁管７３ｃがはめ込まれる。
【００４４】
さらに、第三絶縁円盤７６において、２つの大径貫通穴７６ａに、絶縁管７３ｃと共に第一導体棒９１及び第二導体棒９２が通され、１つの小径貫通穴７６ｂに第三導体棒９３が通され、第三絶縁円盤７６を第二スリップリング板７２に当接させる。なお、大径貫通穴７６ａは、絶縁管７３ｃの外径に整合する内径を有し、小径貫通穴７６ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有し、各貫通穴７６ａ及び７６ｂは導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。
【００４５】
次いで、第三スリップリング板７３において、２つの大径貫通穴７３ａに、絶縁管７３ｃと共に第一導体棒９１及び第二導体棒９２が通され、１つの小径貫通穴７３ｂに第三導体棒９３が通され、第三スリップリング板７３を第三絶縁円盤７６に当接させる。なお、大径貫通穴７３ａは、絶縁管７３ｃの外径に整合する内径を有し、小径貫通穴７３ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有し、各貫通穴７３ａ及び７３ｂは導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。
これにより、第三絶縁円盤７６及び第三スリップリング板７３と、第一導体棒９１及び第二導体棒９２とが絶縁管７３ｃによって電気的に絶縁され、第三導体棒９３が第三スリップリング板７３に接触して電気的に接続される。さらに、第三スリップリング板７３は、第三絶縁円盤７６によって第二スリップリング板７２に対して電気的に絶縁される。
【００４６】
最後に、絶縁円盤７４〜７６と同径の円板状をした端部絶縁円盤７７が、導体棒９１〜９３に取り付けられる。
端部絶縁円盤７７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。さらに、端部絶縁円盤７７には、３つの締結具凹部７７ａと、各締結具凹部７７ａから延びて端部絶縁円盤７７を軸方向に貫通する貫通穴７７ｂとが、形成されている。貫通穴７７ｂは、導体棒９１〜９３の外径に整合する内径を有すると共に、導体棒９１〜９３と整合する位置に形成されている。締結具凹部７７ａは、後述するスリップリング締結具９５を締め付けできるように、貫通穴７７ｂよりも大径に形成されている。
【００４７】
そして、端部絶縁円盤７７において、３つの貫通穴７７ｂに導体棒９１〜９３が通され、端部絶縁円盤７７を第三スリップリング板７３に当接させる。さらに、端部絶縁円盤７７の締結具凹部７７ａ内に突出する導体棒９１〜９３の端部の雄ねじ９１ｂ〜９３ｂに、ナット状のスリップリング締結具９５を締めつける。これにより、スリップリング板７１〜７３、絶縁円盤７４〜７６、及び端部絶縁円盤７７が、入力軸４０に固定される。なお、各貫通穴７７ｂの内周面には水密性を有する導体棒シール材７７ｄが付着され、導体棒シール材７７ｄは、各貫通穴７７ｂと導体棒９１〜９３との間を水密に封止する。つまり、導体棒シール材７７ｄは、締結具凹部７７ａから、導体棒９１〜９３、絶縁管７１ｃ〜７３ｃ及びスリップリング板７１〜７３の間にオイル等の液体が侵入し、侵入した液体を介して、互いに絶縁されるべき導体棒９１〜９３及びスリップリング板７１〜７３が電気的に接触することを防ぐ。なお、スリップリング締結具９５は、金属製で樹脂製でもよい。スリップリング締結具９５が樹脂製の場合、端部絶縁円盤７７を省略することもできる。
【００４８】
さらに、入力軸４０に固定されたスリップリング板７１〜７３それぞれに対して、ブラシ４が接触配置される。このとき、絶縁円盤７４〜７６及び端部絶縁円盤７７の径がスリップリング板７１〜７３の径よりも大きいため、各スリップリング板７１〜７３に接触しているブラシ４が、隣接するスリップリング板と接触することが防がれる。
また、上述のような構成から、樹脂９４の凹部４０ｄへの充填は、スリップリング７０を構成するスリップリング板７１〜７３、絶縁円盤７４〜７６、及び端部絶縁円盤７７の取付後に行ってもよく、又は取付前に行ってもよい。
【００４９】
よって、スリップリング７０では、第一スリップリング板７１及びこれと電気的に接続される第一導体棒９１と、第二スリップリング板７２及びこれと電気的に接続される第二導体棒９２と、第三スリップリング板７３及びこれと電気的に接続される第三導体棒９３とが、互いに電気的に絶縁される。そして、スリップリング板７１〜７３に三相交流電圧を印加すると、第一ロータ１０の第一コイル１２（図１参照）に三相交流電圧が印加される。また、第一ロータ１０と第二ロータ２０（図１参照）との間に回転差が生じることによって、第二ロータ２０の第一永久磁石２２（図１参照）と第一コイル１２との間の電磁誘導で第一コイル１２に誘導電流が発生すると、誘導電流は、スリップリング板７１〜７３から、ブラシ４に接続されたインバータ等に三相交流電流として供給される。
【００５０】
このように、この発明の実施の形態に係る回転電機１０１は、入力軸４０と、回転磁界を発生可能な第一コイル１２を有し且つ入力軸４０に一体回転可能に設けられる第一ロータ１０と、入力軸４０に設けられるスリップリング７０と、入力軸４０の内部に設けられ且つスリップリング７０を第一ロータ１０の第一コイル１２に電気的に接続する導体棒９０とを備える。
【００５１】
これによって、導体棒９０が入力軸の４０の内部に配置されるため、ベアリング２７、４２、４３、４４及び６２によって支持される入力軸４０の外周面４０ａに対して、導体棒９０がもたらす表面強度の低下を低減することができる。また、導体棒９０が入力軸の４０の内部に配置されることによって、導体棒９０の太さが入力軸４０の外周面４０ａの表面強度に与える影響が抑えられるため、第一ロータ１０の第一コイル１２に流す電流値の大きさに対して、導体棒９０の太さつまり許容電流値を対応させることが容易になる。さらに、導体棒９０が入力軸の４０の内部に配置されることによって、第一ロータ１０を冷却するオイル等の冷却液と導体棒９０とが接触することが防がれ、それにより、オイル環境を避けたいスリップリング７０へ導体棒９０をつたってオイルが侵入することを防ぐことが可能になる。
【００５２】
また、回転電機１０１において、スリップリング７０は、導電性を有する複数のスリップリング板７１〜７３を有する。さらに、導体棒９１〜９３は、スリップリング板７１〜７３それぞれに対して設けられる。そして、複数の導体棒９１〜９３は、入力軸４０の軸方向に垂直な断面上で、均等分布して配置される。これによって、導体棒９１〜９３の周囲を囲む入力軸４０の厚さが均等化されるため、入力軸４０の外周面４０ａにおける表面強度を均等化することができる。さらに、導体棒９１〜９３が均等分布することによって、回転時の入力軸４０に作用する偏心荷重を低減することができ、それにより、第一ロータ１０の回転を振動が低減された円滑なものにすることができ、高回転化を可能にする。
【００５３】
また、回転電機１０１において、スリップリング７０は、スリップリング板７１〜７３のそれぞれと交互に配置される複数の絶縁円盤７４〜７６と、スリップリング板７１〜７３とを積層配置して有する。さらに、導体棒９１〜９３はそれぞれ、スリップリング板７１〜７３及び絶縁円盤７４〜７６を貫通して突出する端部の雄ねじ９１ｂ〜９３ｂに、スリップリング締結具９５を有し、スリップリング締結具９５は、スリップリング板７１〜７３及び絶縁円盤７４〜７６を入力軸４０に固定する。
【００５４】
これによって、入力軸４０から突出する導体棒９１〜９３に、スリップリング板７１〜７３及び絶縁円盤７４〜７６を交互に取り付け、スリップリング締結具９５で固定することによって、スリップリング７０を組み立てることができるため、組立を簡易にすることができる。また、入力軸４０の軸方向に垂直な断面上で均等分布され且つ入力軸４０から延びる導体棒９１〜９３に、絶縁円盤７４〜７６及びスリップリング板７１〜７３を取り付ける構成とすると、スリップリング７０においても、回転時の偏心荷重を低減するように構成することができる。これにより、スリップリング７０を、回転時の振動が低減された円滑なものにすることができ、高回転化が可能になる。
【００５５】
また、回転電機１０１は、導体棒９１〜９３それぞれに連結されて入力軸４０の外部に延び且つ第一ロータ１０の第一コイル１２と電気的に接続されるコイル端子８０を備える。さらに、コイル端子８０は、導体棒９１〜９３それぞれに連結され且つ入力軸４０の内部から外部に径方向に突出する端子体８１と、端子体８１を入力軸４０から電気的に絶縁する絶縁リング８４及び絶縁カラー８５と、端子体８１、絶縁リング８４、絶縁カラー８５及び入力軸４０の間を封止する端子シール材８４ｄとを有する。これにより、絶縁リング８４及び絶縁カラー８５によって、コイル端子８０を入力軸４０から電気的に絶縁することが可能になる。さらに、端子シール材８４ｄによって、絶縁リング８４、絶縁カラー８５及び入力軸４０の間を通って第一ロータ１０冷却用のオイルが入力軸４０内部に侵入することが防がれ、それにより、導体棒９１〜９３をつたってスリップリング７０にオイルが侵入することが防がれる。
【００５６】
また、回転電機１０１は、導体棒９１〜９３と入力軸４０との間を充填する樹脂９４を入力軸４０の内部に備える。これによって、導体棒９１〜９３と入力軸４０との間、及び、導体棒９１〜９３同士の間を樹脂９４によって確実に電気的に絶縁することができる。
【００５７】
また、実施の形態の回転電機１０１では、複数の導体棒９０は、入力軸４０の軸方向に垂直な断面において、この断面の中心を中心とする同一円周上に配置されていたが、これに限定されるものでない。導体棒９０は、入力軸４０の軸方向に垂直な断面において、均等に配置されていればよい。これによって、回転時に入力軸４０に偏心荷重が作用するのを防ぎ、回転を円滑及び高速化することができる。
また、実施の形態の回転電機１０１では、樹脂９４は、入力軸４０の凹部４０ｄ内に溶解した状態で注入した後に硬化させる構成としていたが、これに限定されるものでない。導体棒９１〜９３及びコイル端子８０を挿入する穴が予め形成された円柱状の硬化樹脂を、凹部４０ｄ内に挿入するようにしてもよい。
【００５８】
また、実施の形態の回転電機１０１では、端子シール材８４ｄは、絶縁リング８４の内周面８４ｂ及び各挿入穴８４ｃの内周面に設けられていたが、これに限定されるものでない。絶縁カラー８５が、実施の形態のように端子体８１の本体部８１ａに密着されておらず、本体部８１ａの外側に単に嵌められているに過ぎない場合には、絶縁カラー８５と本体部８１ａとの間にも端子シール材８４ｄを設けてもよい。
また、実施の形態の回転電機１０１では、界磁として第一永久磁石２２及び第二永久磁石２３を使用していたが、これに限定されるものでなく、電磁石であってもよい。
また、実施の形態の回転電機１０１は、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く、少なくとも１つのロータがあればよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  第一ロータ（回転子）、１２  第一コイル（導体）、４０  入力軸（回転シャフト）、７０  スリップリング、７１〜７３  スリップリング板（スリップリング導体）、７４〜７６  絶縁円盤（絶縁体）、８０  コイル端子（接続端子）、８１  端子体、８４  絶縁リング（絶縁部材）、８４ｄ  端子シール材、８５  絶縁カラー（絶縁部材）、９０，９１〜９３  導体棒（接続導体）、９４  樹脂（絶縁材）、９５  スリップリング締結具、１０１  回転電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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