(57)【要約】【課題】組み付け後の調整作業を容易にするスリップリング構造を提供する。【解決手段】スリップリング構造２０は、共通する軸の周りに回転可能に設けられるスリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗを備える。また、スリップリング構造２０は、各相のスリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗにそれぞれ接続され、軸方向に延びるバスバー４０Ｕ，４０Ｖおよび４０Ｗを備える。軸方向位置の少なくとも１点において、軸方向の長さが短いバスバーほど、軸に垂直な断面による断面積が大きい。【選択図】図２
2014103759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通する軸の周りに回転可能に設けられる各相のスリップリングと、
各相の前記スリップリングにそれぞれ接続され、前記軸の方向に延びるバスバーと
を備え、
前記軸方向位置の少なくとも１点において、前記軸に垂直な断面による断面積は、前記軸方向の長さが短いバスバーほど大きい、スリップリング構造。
【請求項２】
前記軸方向の長さが短いバスバーほど、前記軸方向における単位長さ当たりの重量が大きい、請求項１に記載のスリップリング構造。
【請求項３】
各前記バスバーは板状部および棒部を備え、
前記板状部および前記棒部は軸方向に延び、
前記板状部は、対応する相のスリップリングに、対応する相の前記棒部を連結し、
前記棒部は、軸方向位置において前記スリップリングのいずれにも重ならない範囲に延在し、
前記軸方向の長さが短いバスバーほど、前記板状部の周方向寸法が大きく、
前記軸方向の長さが短いバスバーほど、前記棒部の径が大きい、請求項１または２に記載のスリップリング構造。
【請求項４】
各前記バスバーは、前記軸に垂直な平面による断面において前記軸を中心とする円周上に、周方向に等間隔に配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスリップリング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスリップリング構造に関し、とくにバスバーの形状に特徴を持つものに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転電機において、回転子と固定子との導電的接触を実現するためにスリップリングが用いられる。各相のスリップリングにはそれぞれバスバーが設けられるが、バスバーの長さは各相で異なるため、重量にも差が生じる。したがって、全相のスリップリングおよびバスバーを組み付け、そのままの構成で回転させたのでは動バランスが取れない。このため、組み付け後に調整を行う技術が知られている。たとえば、バスバーと一体に回転するシャフトの一部を削る方法や、おもりを追加して重量を増加させる方法がある。特許文献１には、回転子に「つけバランス材」を取り付けて重量を増加させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、組み付け後に調整作業が必要となるという問題があった。たとえば、シャフトの一部を削る方法や、おもりを追加する方法では、全体の形状が変わってしまう。また、調整代を見込んだ設計とすると全体の構成が大型化する。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、組み付け後の調整作業を容易にするかまたは不要とするスリップリング構造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】
【０００６】
上述の問題を解決するため、この発明に係るスリップリング構造は、共通する軸の周りに回転可能に設けられる各相のスリップリングと、各相のスリップリングにそれぞれ接続され、軸の方向に延びるバスバーとを備え、軸方向位置の少なくとも１点において、軸に垂直な断面による断面積は、軸方向の長さが短いバスバーほど大きい。
【０００７】
このような構成によれば、バスバーの長さの相違によって発生するアンバランスが、バスバーの太さの相違によって補償され、動バランスが改善される。
【０００８】
軸方向の長さが短いバスバーほど、軸方向における単位長さ当たりの重量が大きいものであってもよい。
各バスバーは板状部および棒部を備え、板状部および棒部は軸方向に延び、板状部は、対応する相のスリップリングに、対応する相の棒部を連結し、棒部は、軸方向位置においてスリップリングのいずれにも重ならない範囲に延在し、軸方向の長さが短いバスバーほど、板状部の周方向寸法が大きく、軸方向の長さが短いバスバーほど、棒部の径が大きいものであってもよい。
各バスバーは、軸に垂直な平面による断面において軸を中心とする円周上に、周方向に等間隔に配置されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のスリップリング構造によれば、バスバーの長さの相違によって発生するアンバランスが太さの相違によって補償され、動バランスが改善されるので、組み付け後の調整作業が容易または不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータの構成を示す図である。
【図２】図１のスリップリング構造の構成を示す図である。
【図３】組み付け後のスリップリング構造の構成を示す断面図である。
【図４】図３のスリップリング構造を図３の矢印ＩＶの方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係るモータ１０の構成の一部を示す。モータ１０は、３相交流用のモータであり、回転子を構成するシャフト１１およびスリップリング構造２０を備える。シャフト１１およびスリップリング構造２０は一体に回転可能である。スリップリング構造２０は、３相のスリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗを含む。シャフト１１と、スリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗとは共通の軸の周りに回転可能である。
【００１２】
スリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗは、図示しないブラシと接触し、ブラシを介して外部の構成要素（インバータ等）に電気的に接続され、３相交流電流の需給を行うことができる。なお、モータ１０においてスリップリング構造２０以外の構成（コイル等）については、当業者であれば適宜設計可能であるので説明を省略する。
【００１３】
図２にスリップリング構造２０の構成の一部を示す。スリップリング構造２０は、各相のスリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗと、各相のバスバー４０Ｕ，４０Ｖおよび４０Ｗとを備える。Ｕ相にはスリップリング３０Ｕおよびバスバー４０Ｕが対応し、Ｖ相にはスリップリング３０Ｖおよびバスバー４０Ｖが対応し、Ｗ相にはスリップリング３０Ｗおよびバスバー４０Ｗが対応する。以下同様に、構成要素の参照符号の末尾のアルファベット（Ｕ，ＶまたはＷ）は相を表すものとする。
【００１４】
スリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗは、軸を共通とし、軸方向において等間隔に配置される。
バスバー４０Ｗはスリップリング３０Ｗに接続される。バスバー４０Ｗは、板状部４１Ｗ、連結部４２Ｗ、円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗを備え、全体として軸方向に延びる。とくに、板状部４１Ｗ、円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗはそれぞれ軸方向に延びる。円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗを合わせて棒部と呼ぶ。
【００１５】
板状部４１Ｗは、厚さを持つ矩形または円筒面状の板状構造であり、連結部４２Ｗを介してスリップリング３０Ｗに棒部（この例ではとくに円柱部４３Ｗ）を連結する。円柱部４３Ｗは円柱状に形成される。準円柱部４４Ｗは、円柱部４３Ｗと等径の円柱において、軸と平行な平面により一部を削り取った形状（準円柱状）である。この平面と垂直に、準円柱部４４Ｗを貫通するネジ穴５１が設けられ、このネジ穴５１に、ネジ５０（図１参照）によって配線または他の導電部材が固定される。
【００１６】
円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗは、軸方向位置においてスリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗのいずれにも重ならない範囲に延在する。たとえば図２の例では、円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗはスリップリングのうち右端に配置されたスリップリング３０Ｕよりも右側に延びている。
【００１７】
円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗは、板状部４１Ｗと同じ周方向位置に、板状部４１Ｗよりも径方向外側に設けられる。連結部４２Ｗは径方向に所定の寸法を有し、板状部４１Ｗと円柱部４３Ｗとを連結する。
【００１８】
バスバー４０Ｕおよび４０Ｖも、上述のバスバー４０Ｗと同様の構成を有する。ただし、各相でスリップリングの軸方向位置が異なるため、軸方向に延びてスリップリングと接触する板状部の長さも、これに応じて各相で異なるものとなる。また、各相のバスバーの太さも異なる。このような各相間の相違点については後述する。
【００１９】
図３および図４を用いて、組み付け後のスリップリング構造２０の構成を説明する。
図３は、組み付け後のスリップリング構造２０の、図４のＩＩＩ−ＩＩＩの断面に沿った断面図である。図４は、スリップリング構造２０を図３の矢印ＩＶの方向から（すなわち軸方向において準円柱部側から）見た図である。
【００２０】
スリップリング構造２０は、金属の芯材５２と、絶縁のための絶縁樹脂５３とを備える。芯材５２と、各相のスリップリングおよびバスバーとは、絶縁樹脂５３によって絶縁される。スリップリング３０Ｗは、バスバー４０Ｗと接触し導通するが、絶縁樹脂５３によってスリップリング３０Ｖおよびスリップリング３０Ｕとは絶縁される。
【００２１】
各相のバスバーは、たとえば図３のバスバー４０Ｗのように、軸方向の一端は絶縁樹脂５３によって覆われ、他端は芯材５２を貫通して露出する。バスバー４０Ｗが芯材５２を貫通している部位において、その軸方向両側は、バスバー４０Ｗの周囲に設けられた絶縁カラー５４によって絶縁される。絶縁カラー５４はＯリング抜け止めとしても機能する。なお絶縁カラー５４は絶縁樹脂５３と一体に形成されてもよい。
【００２２】
本実施形態では、各相の板状部について、長さすなわち軸方向の寸法で見ると、図２に示すように板状部４１Ｗが最も長く、板状部４１Ｖが次いで長く、板状部４１Ｕは最も短い。また、各相の棒部（たとえば円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗとを合わせた部分）の長さは同じまたは実質的に同じとみなせる程度であるので、バスバー全体の長さも板状部の長さに応じて異なるものとなる。すなわち、バスバー４０Ｗが最も長く、バスバー４０Ｖが次いで長く、バスバー４０Ｕが最も短い。
【００２３】
各相の板状部の太さ（周方向または径方向の寸法）も、各相で異なる。本実施形態では、図２および図４に示すように、短いバスバーほど棒部の径が大きい。すなわち、円柱部４３Ｕおよび準円柱部４４Ｕの径ＲＵが最も大きく、円柱部４３Ｖおよび準円柱部４４Ｖの径ＲＶが次いで大きく、円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗの径ＲＷは最も小さい。
【００２４】
また、各相のバスバーの太さ（周方向または径方向の寸法）も、各相で異なる。図２の例では、各相の板状部の周方向寸法（幅）が異なっており、短いバスバーほど板状部の幅が大きい。すなわち、（図２からだけでは必ずしも明らかではないが）板状部４１Ｕが最も幅が広く、板状部４１Ｖが次いで幅が広く、板状部４１Ｗが最も幅が狭い。
【００２５】
このような構成により、軸方向の長さが短いバスバーほど、軸方向における単位長さ当たりの重量が大きくなっている。本実施形態では、バスバー４０Ｕ，４０Ｖおよび４０Ｗの重量はすべて等しい。ここで、スリップリング３０Ｕ，３０Ｖおよび３０Ｗはいずれも回転対称であるか、または回転対称とみなせるように構成し、かつ、バスバー４０Ｕ，４０Ｖおよび４０Ｗの重心はすべて回転軸から等距離にあるか、または等距離にあるとみなせるように構成すると、さらに各バスバーの重量を上記のように等しくすることにより、スリップリング構造２０が一体となって軸周りに回転した際に、動バランスを安定させることができる。また、本実施形態では、バスバー４０Ｕ，４０Ｖおよび４０Ｗは、軸に垂直な平面による断面において、軸を中心とする円周上に、周方向に等間隔に配置される。たとえば図４において、各バスバー（厳密には各バスバーの重心）は、軸周りに互いに１２０度の角度をなすよう配置される。このように構成することにより、動バランスをさらに安定させることができる。
【００２６】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係るスリップリング構造２０によれば、バスバーの長さの相違によって発生するアンバランスが、太さの相違によって補償され、動バランスが改善されるので、組み付け後の調整作業が容易または不要となる。また調整代も比較的小規模または不要となる。結果として、全体が小型化され、工数およびコストを削減できる。
【００２７】
上述の実施の形態１において、以下の変形を施すことが出来る。
棒部（たとえば円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗ）の形状は、円柱状または準円柱状でなくともよい。たとえば四角柱状または他の多角柱状であってもよく、他の断面を持つ形状であってもよい。どのような形状であっても、各相のバスバーの断面を、「径」に相当する寸法が定義できる形状であって相似または略相似形状となるよう構成すれば、短いバスバーほど棒部の径を大きくすることができる。たとえば、正四角柱状の棒部の場合には、断面の対角線の長さを径として定義することができる。
【００２８】
実施の形態１では、たとえばバスバー４０Ｗについて、板状部４１Ｗ、円柱部４３Ｗおよび準円柱部４４Ｗの軸に垂直な断面の形状は、いずれも断面の軸方向位置によらず一定である。変形例として、断面が軸方向位置に応じて変化する形状であってもよい。この場合、軸方向位置の少なくとも１点において、軸方向の長さが短いバスバーほど断面積が大きくなるよう構成すれば、動バランスをある程度改善することができる。
【００２９】
実施の形態１では、バスバー４０Ｕ，４０Ｖおよび４０Ｗの重量は等しいが、これは必ずしも等しくないものであってもよい。バスバー全体の重量に関わらず、短いバスバーほど単位長さ当たりの重量を大きくすることにより、従来のスリップリング構造に比較して動バランスをある程度改善することができる。
【００３０】
実施の形態１に係るスリップリング構造２０は３相交流用のものであるが、２相または４相以上のスリップリング構造も同様にして構成することができる。
【符号の説明】
【００３１】
２０  スリップリング構造、３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ  スリップリング、４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗ  バスバー、４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ  板状部、４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ  連結部、４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ  円柱部（棒部）、４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗ  準円柱部（棒部）、ＲＵ，ＲＶ，ＲＷ  径（棒部の径）。
【図１】
2014103759.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014103759.tif 000006