(57)【要約】【課題】潤滑油がスリップリング及びブラシを収容する空間へ流入してブラシに付着するのを防ぐことが可能なスリップリング機構を提供する。【解決手段】スリップリング機構１００は、回転シャフト１と、回転シャフト１に設けられ一体に回転するスリップリング４１〜４３と、スリップリング４１〜４３に摺動しつつ接触するブラシ１１，２１，３１と、回転シャフト１、スリップリング４１〜４３及びブラシ１１，２１，３１を収容する空間５を含むハウジング２及びエンドプレート３と、回転シャフト１及びハウジング２の間に設けられ且つ空間５を封止するシール部材８と、シール部材８及びブラシ３１の間に設けられ且つ回転シャフト１と一体に回転するガイド部材５１とを備える。【選択図】図１
2015122926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、
前記回転シャフトに設けられ一体に回転するスリップリングと、
前記スリップリングに摺動しつつ接触するブラシと、
前記回転シャフト、前記スリップリング及び前記ブラシを収容する収容空間を含むケースと、
前記回転シャフト及び前記ケースの間に設けられ、前記収容空間を封止するシール部材と、
前記シール部材及び前記ブラシの間に設けられ、前記回転シャフトと一体に回転するガイド部材と
を備えるスリップリング機構。
【請求項２】
前記ガイド部材は、前記回転シャフトから前記回転シャフトにおける軸方向に垂直な径方向外側に向かって延在する請求項１に記載のスリップリング機構。
【請求項３】
前記ガイド部材は、前記シール部材よりも前記回転シャフトの径方向外側にわたって延在する請求項２に記載のスリップリング機構。
【請求項４】
前記収容空間内に設けられて前記スリップリング及び前記ブラシを囲み、前記ケースとの間に間隙を形成するカバーをさらに備え、
前記カバーは、前記ガイド部材に対向する位置に前記カバーの内部を前記間隙に連通する連通穴を有し、
前記ガイド部材は、前記間隙内に配置され、前記連通穴よりも前記回転シャフトの径方向外側にわたって延在する請求項２または３に記載のスリップリング機構。
【請求項５】
前記ガイド部材は、前記回転シャフトから遠位の端部を前記シール部材に近づけるように少なくとも一部で傾いている請求項１〜４のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【請求項６】
前記ガイド部材は、前記回転シャフトから前記回転シャフトの径方向外側に向かう方向に延在し且つ前記回転シャフトの軸方向に突出する帯状のリブを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【請求項７】
回転シャフトと、
前記回転シャフトに設けられ一体に回転するスリップリングと、
前記スリップリングに摺動しつつ接触するブラシと、
前記回転シャフト、前記スリップリング及び前記ブラシを収容する収容空間を含むケースと、
前記回転シャフト及び前記ケースの間に設けられ、前記収容空間を封止するシール部材と、
前記ケースに設けられ、前記シール部材及び前記ブラシの間を仕切るように延在するガイド部材と
を備えるスリップリング機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スリップリング機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機等の回転する回転体との間で電力の需給をするために、回転体と共に回転する回転シャフトにスリップリング機構が設けられる。スリップリング機構は、回転体に対して電力の需給を行う電気機器と電気的に接続されたブラシを、回転シャフトの外周に一体回転するように設けられたスリップリングに接触させる。スリップリングは、回転シャフトに埋め込まれた導体を介して回転体に電気的に接続される。そして、回転するスリップリングにブラシを接触させ続けることによって、電気機器と回転体との間で電力の需給が可能になる。
【０００３】
スリップリング機構では、接触面をスリップリングに対して摺動させるせいで昇温するブラシを冷却すると共に、ブラシの摩耗粉を接触面から除去してブラシの摩耗を低減するために、スリップリング機構を収容するケース内に通風される。一方、回転体が設けられた回転電機等では、回転シャフトの軸受及び摺動しつつ回転する部位の潤滑や、巻線を有して発熱する回転体の冷却のために、潤滑油が供給される。
この潤滑油がブラシにおけるスリップリングとの接触面に付着すると、ブラシが異常摩耗を起こし耐久性が低下する可能性がある。このため、スリップリング機構では、回転体が設けられた回転電機等からブラシへの潤滑油の流れを防ぐ措置がとられている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載される車両用交流発電機では、回転子の回転軸に一体に回転するように設けられたスリップリング及びスリップリングに摺動しつつ接触するブラシを収容する空間の気密性を高めるために、ゴム材料からなるシール部材が設けられている。このシール部材は、上記空間と、電機子巻線が巻き付けられた固定子及び固定子の内周側に配置されて界磁巻線が巻き付けられた回転子を収容する空間との間を封止する。そして、スリップリング及びブラシを収容する空間内には通気されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７７９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の構成では、シール部材と回転軸との間に、通気によって飛ばされたブラシの摩耗粉が侵入する可能性がある。また、回転子及び固定子を収容する空間内に供給される潤滑油がシール部材と回転軸との間に侵入する可能性もある。これら侵入した摩耗粉及び潤滑油は、混ざり合うことによって硬化し、シールの封止能力を低下させてしまう。これにより、スリップリング及びブラシを収容する空間に潤滑油が流入し、ブラシに付着するという問題が生じる。
【０００７】
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、潤滑油がスリップリング及びブラシを収容する空間へ流入してブラシに付着するのを防ぐことが可能なスリップリング機構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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係るスリップリング機構は、回転シャフトと、回転シャフトに設けられ一体に回転するスリップリングと、スリップリングに摺動しつつ接触するブラシと、回転シャフト、スリップリング及びブラシを収容する収容空間を含むケースと、回転シャフト及びケースの間に設けられ、収容空間を封止するシール部材と、シール部材及びブラシの間に設けられ、回転シャフトと一体に回転するガイド部材とを備える。
【０００９】
ガイド部材は、回転シャフトから回転シャフトにおける軸方向に垂直な径方向外側に向かって延在してもよい。さらに、ガイド部材は、シール部材よりも回転シャフトの径方向外側にわたって延在してもよい。
また、上記スリップリング機構は、収容空間内に設けられてスリップリング及びブラシを囲み、ケースとの間に間隙を形成するカバーをさらに備え、カバーは、ガイド部材に対向する位置にカバーの内部を間隙に連通する連通穴を有し、ガイド部材は、間隙内に配置され、連通穴よりも回転シャフトの径方向外側にわたって延在してもよい。
ガイド部材は、回転シャフトから遠位の端部をシール部材に近づけるように少なくとも一部で傾いていてもよい。
ガイド部材は、回転シャフトから回転シャフトの径方向外側に向かう方向に延在し且つ回転シャフトの軸方向に突出する帯状のリブを有していてもよい。
【００１０】
また、この発明に係るスリップリング機構は、回転シャフトと、回転シャフトに設けられ一体に回転するスリップリングと、スリップリングに摺動しつつ接触するブラシと、回転シャフト、スリップリング及びブラシを収容する収容空間を含むケースと、回転シャフト及びケースの間に設けられ、収容空間を封止するシール部材と、ケースに設けられ、シール部材及びブラシの間を仕切るように延在するガイド部材とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るスリップリング機構によれば、潤滑油がスリップリング及びブラシを収容する空間へ流入してブラシに付着するのを防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るスリップリング機構の構成を示す模式断面側面図である。
【図２】図１のスリップリング機構のガイド部材の変形例を拡大して示す模式断面側面図である。
【図３】図１のスリップリング機構のガイド部材の別の変形例を拡大して示す模式断面側面図である。
【図４】図１のスリップリング機構のガイド部材のさらに別の変形例を拡大して示す模式断面側面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、ガイド部材の平面図を示すものである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るスリップリング機構の構成を示す模式断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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１．
まず、この発明の実施の形態１に係るスリップリング機構１００の構成を説明する。なお、以下の実施の形態では、スリップリング機構１００は、モータ、発電機等の回転電機に取り付けられて回転電機に対して三相交流電力の需給を行うものとする。
【００１４】
図１を参照すると、スリップリング機構１００は、中空円筒状の金属製の回転シャフト１と、回転シャフト１の外周に設けられた３つのブラシ装置１０、２０及び３０とを備えている。ブラシ装置１０、２０及び３０は、回転シャフト１の軸方向に沿って並べられて互いに間隔をあけて配置されており、それぞれのブラシ１１、２１及び３１が図示しない外部の電気機器のＵ相、Ｖ相及びＷ相に接続されている。
【００１５】
スリップリング機構１００はさらに、回転シャフト１並びにブラシ装置１０、２０及び３０に沿うようにしてこれらを外側から囲むハウジング２と、回転シャフト１の端部１ａ側で開口するハウジング２の開口部２ａを閉鎖するエンドプレート３とを備えている。また、スリップリング機構１００は、ハウジング２及びエンドプレート３によって囲まれる空間５内に、有底円筒状のブラシカバー４を備えている。ブラシ装置１０、２０及び３０は、エンドプレート３から離れる方向に沿って、ブラシ装置１０、２０及び３０の順で配置されている。ここで、ハウジング２及びエンドプレート３はケースを構成し、空間５は収容空間を構成している。
【００１６】
ブラシカバー４は、ブラシ装置１０、２０及び３０の外周を囲む円筒状のカバー周壁４ａと、エンドプレート３側のカバー周壁４ａの開口端からカバー周壁４ａの径方向外側に延びる円環板状のカバーフランジ４ｃと、カバーフランジ４ｃと反対側でカバー周壁４ａの開口端から回転シャフト１に向かって延在する円板状のカバー底壁４ｂとを有している。カバー底壁４ｂは、エンドプレート３から最も遠くに位置するブラシ装置３０に対向し且つ回転シャフト１の軸方向に垂直に延在している。さらに、カバー底壁４ｂは、回転シャフト１よりも大径の底壁開口部４ｂ１を有し、回転シャフト１は、底壁開口部４ｂ１を貫通して延在している。カバーフランジ４ｃは、ブラシ装置１０側のエンドプレート３の内表面３ａ上に固定されており、それにより、ブラシカバー４はエンドプレート３に固定されている。そして、ブラシカバー４とエンドプレート３とによって囲まれるブラシ空間５ａ内に、ブラシ装置１０、２０及び３０並びに回転シャフト１の一部が収容されている。ここで、底壁開口部４ｂ１は、連通穴を構成している。
【００１７】
ハウジング２は、ブラシカバー４のカバー周壁４ａに間隔をあけて対向しつつブラシ装置１０、２０及び３０の外周及びカバー周壁４ａを囲む円筒状の第一周壁２ｂと、ブラシカバー４のカバー底壁４ｂと間隔をあけて対向しつつ第一周壁２ｂにおけるエンドプレート３と反対側の開口端から回転シャフト１に向かって延在する円環板状の端壁２ｃと、回転シャフト１と間隔をあけて対向しつつ端壁２ｃの径方向内側周縁から第一周壁２ｂと反対側に向かって延在する円筒状の第二周壁２ｄとを有している。さらに、ハウジング２は、ブラシカバー４のカバーフランジ４ｃと間隔をあけて対向しつつ第一周壁２ｂにおけるエンドプレート３側の開口端から第一周壁２ｂの径方向外側に向かって延在する円環板状のフランジ部２ｅと、フランジ部２ｅの径方向外側周縁からエンドプレート３側に向かって突出する円筒状の環状リブ２ｆとを有している。
【００１８】
そして、エンドプレート３は、環状リブ２ｆの内周面に整合する周縁を有しており、環状リブ２ｆの開口部２ａを閉鎖するようにして環状リブ２ｆに固定されている。さらに、エンドプレート３の周縁には、エンドプレート３を貫通する複数の排気孔３ｃが形成されている。
互いに間隔をあけて配置されたハウジング２とブラシカバー４との間には、間隙６が形成されており、この間隙６は通気通路を構成している。通気通路６は、端壁２ｃ及びカバー底壁４ｂの間の円筒状の第一通路部６ａ、第一周壁２ｂ及びカバー周壁４ａの間の円筒状の第二通路部６ｂ、並びに、フランジ部２ｅ及びカバーフランジ４ｃの間の円筒状の第三通路部６ｃによって構成されている。そして、第三通路部６ｃは、エンドプレート３の排気孔３ｃに連通している。
【００１９】
また、ハウジング２の第二周壁２ｄの内周面２ｄ１と内周面２ｄ１に対向する回転シャフト１の外周面１ｂ１との間には、軸受７が設けられており、回転シャフト１は、軸受７を介して第二周壁２ｄによって回転自在に支持されている。なお、第二周壁２ｄ側に延びる回転シャフト１の端部は、図示しない回転電機の回転子の回転軸に一体に回転するように連結されている。
【００２０】
さらに、回転シャフト１の外周面１ｂ１とハウジング２の第二周壁２ｄの内周面２ｄ１との間において、軸受７よりも端壁２ｃ側には、ゴムなどの弾性材料からなる環状のシール部材８が設けられている。シール部材８は、第二周壁２ｄの内周面２ｄ１に当接する基部８ａと、基部８ａから突出して回転シャフト１の外周面１ｂ１に当接するシールリップ部８ｂ及びダストリップ部８ｃとを含んでいる。基部８ａと、シールリップ部８ｂ及びダストリップ部８ｃとはそれぞれ、シール部材８の有する弾性によって、内周面２ｄ１並びに外周面１ｂ１に押し付けられている。シールリップ部８ｂは、ダストリップ部８ｃよりも軸受７側で外周面１ｂ１に当接するように配置されている。基部８ａは、シールリップ部８ｂ及びダストリップ部８ｃよりも大きい接触面積で内周面２ｄ１に接触して内周面２ｄ１との間を液密に封止している。シールリップ部８ｂは、回転する回転シャフト１の外周面１ｂ１に摺動しつつ接触して外周面１ｂ１との間を液密に封止する。ダストリップ部８ｃは、回転する回転シャフト１の外周面１ｂ１に摺動しつつ接触してブラシ空間５ａ及び通気通路６からシールリップ部８ｂ側へのブラシの摩耗粉などのダストの侵入を阻止する。
【００２１】
また、回転シャフト１では、ハウジング２の端壁２ｃよりもブラシ装置１０、２０及び３０側で外径が小さくなっており、この外径が小さい小径部１ｃの外周面１ｃ１上の全体は、円筒状の絶縁部材９ａによって被覆されている。絶縁部材９ａ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おり、回転シャフト１と一体に回転するように設けられている。そして、絶縁部材９ａは、回転シャフト１の一部を構成している。
さらに、絶縁部材９ａの外周面には、３つのスリップリング４１、４２及び４３が軸方向に沿って並べて埋め込まれている。スリップリング４１、４２及び４３はそれぞれ、導電性を有する金属等の材料から形成され、絶縁部材９ａから径方向に突出し、その外周面４１ａ、４２ａ及び４３ａをブラシ装置１０、２０及び３０のブラシ１１、２１及び３１に対向させるようにして、互いに間隔をあけて配置されている。
【００２２】
スリップリング４１、４２及び４３にはそれぞれ、１つのバスバー４４が導通できるように連結されている。各バスバー４４は、導電性を有する材料から形成されている。３つのバスバー４４は、絶縁部材９ａの内部で互いに周方向に間隔をあけて配置され、回転シャフト１の軸方向に沿って端部１ａと反対方向に向かって延在している。バスバー４４はそれぞれ、外周面１ｂ１を形成する回転シャフト１の大径部１ｂを軸方向に貫通して延在し、図示しない回転電機の回転子の巻線に電気的に接続されている。なお、回転電機は、巻線を含む回転子と、回転子の周りに永久磁石等の磁界発生源を含む固定子とを有している。
各バスバー４４は、大径部１ｂの内部では絶縁部材９ｂによって周囲が被覆されている。絶縁部材９ｂは、絶縁部材９ａと同一の材料から絶縁部材９ａと一体に形成されている。このため、各バスバー４４は、連結されたスリップリング４１、４２又は４３を除く２つのスリップリング、回転シャフト１、並びにその他外部から、絶縁部材９ａ及び９ｂによって電気的に絶縁されている。
【００２３】
また、ブラシ装置１０、２０及び３０はそれぞれ、角柱状のブラシ１１、２１及び３１の他に、円環板状のベースプレート１２、２２及び３２、並びに、角筒状のブラシホルダ１３、２３及び３３を有している。
【００２４】
ベースプレート１２、２２及び３２はそれぞれ、スリップリング４１、４２及び４３の外径よりも大きい径の円形開口部１２ａ、２２ａ及び３２ａをその中心に有している。さらに、ベースプレート１２、２２及び３２はそれぞれ、外周縁側に外周縁に沿って配置された複数の通風孔１２ｂ、２２ｂ及び３２ｂを有している。そして、ベースプレート１２、２２及び３２はそれぞれ、互いに間隔をあけ、その外周縁でブラシカバー４のカバー周壁４ａに固定されて回転シャフト１の軸方向に垂直に延在している。このとき、ベースプレート１２、２２及び３２はそれぞれ、開口部１２ａ、２２ａ及び３２ａの中心に絶縁部材９ａ及び回転シャフト１を通し、開口部１２ａ、２２ａ及び３２ａの周縁が絶縁部材９ａから間隔をあけて位置するように配置されている。
【００２５】
ベースプレート１２、２２及び３２のそれぞれには、エンドプレート３と反対側の表面上に、３つのブラシホルダ１３、２３及び３３がそれぞれ取り付けられている。３つのブラシホルダ１３は、スリップリング４１の外周面４１ａに対向する位置で、その軸方向を回転シャフト１の径方向として放射状に等間隔に配置されている。同様に、３つのブラシホルダ２３及び３つのブラシホルダ３３はそれぞれ、スリップリング４２及び４３の外周面４２ａ及び４３ａに対向する位置で、その軸方向を回転シャフト１の径方向として放射状に等間隔に配置されている。
ブラシホルダ１３、２３及び３３それぞれの内側にブラシ１１、１２及び１３が挿入されており、ブラシ１１、１２及び１３はそれぞれ、図示しない付勢手段によって、スリップリング４１、４２及び４３の外周面４１ａ、４２ａ及び４３ａに押し付けられている。
【００２６】
そして、エンドプレート３には、ブラシ１１との接触部であるスリップリング４１の外周面４１ａの位置に軸方向で相当する位置に、エンドプレート３を貫通する複数の通気孔３ｂが形成されている。さらに、ブラシカバー４のカバー底壁４ｂの底壁開口部４ｂ１は、スリップリング４１、４２及び４３の外径よりも大径で形成されている。このため、通気孔３ｂから空気が導入されると、導入された空気は、ベースプレート１２、２２及び３２と絶縁部材９ａとの間、並びに、ブラシ１１、１２及び１３の接触部の周囲を流れて、底壁開口部４ｂ１から通気通路６に流出することができる。
【００２７】
また、通気通路６内における底壁開口部４ｂ１とシール部材８との間には、これらと間隔をあけて円環板状のガイド部材５１が設けられている。ガイド部材５１は、本実施の形態では金属製であるが、樹脂などの他の材料から形成されてもよい。ガイド部材５１は、絶縁部材９ａの外周に整合する径の開口部５１ａを絶縁部材９ａに嵌合させ、さらに、シール部材８よりも軸方向に突出するように通気通路６内に突出する回転シャフト１の大径部１ｂの端部に、一体に回転するように固定されている。固定されたガイド部材５１は、回転シャフト１の軸方向に垂直に延在しており、底壁開口部４ｂ１及びシール部材８に対向してこれらを互いに遮ると共にブラシカバー４のカバー底壁４ｂ及びハウジング２の端壁２ｃと平行になっている。さらに、この固定されたガイド部材５１は、底壁開口部４ｂ１、シール部材８、並びに、スリップリング４１、４２及び４３の外周面４１ａ、４２ａ及び４３ａよりも回転シャフト１の径方向外側に突出している。このため、ガイド部材５１をブラシ装置１０、２０及び３０側から回転シャフト１の軸方向で見たとき、ガイド部材５１は、シール部材８の基部８ａよりも径方向外側にわたって延在し、シール部材８全体を覆っている。
【００２８】
次に、この発明の実施の形態１に係るスリップリング機構１００の動作を説明する。なお、本実施の形態では、スリップリング機構１００が取り付けられる回転電機が発電機として動作するものとして説明する。
【００２９】
図１を参照すると、スリップリング機構１００の回転シャフト１に連結された回転電機の回転子は、発電機の回転子を構成しており、この回転子の回転軸に外力が導入されて、回転子と共に回転シャフト１が回転駆動される。そして、回転シャフト１と共にスリップリング４１、４２及び４３とガイド部材５１とが回転シャフト１の中心軸を中心に回転駆動され、スリップリング４１、４２及び４３の外周面４１ａ、４２ａ及び４３ａはそれぞれ、ブラシ１１、１２及び１３に接触しつつ摺動する。このとき、回転電機では、回転に伴い変化する固定子の磁力発生源の磁界の影響によって、回転子の巻線に三相交流電流が発生する。発生した三相交流電流は、３つのバスバー４４を通ってスリップリング４１、４２及び４３に流れ、さらにスリップリング４１、４２及び４３のそれぞれからブラシ１１、１２及び１３に流れて、ブラシ１１、１２及び１３に電気的に接続された電気機器に流れる。
【００３０】
回転シャフト１が回転駆動されると、図示しない送気ファン等の空気供給手段によって、ハウジング２及びエンドプレート３の外部から、エンドプレート３の通気孔３ｂに冷却用の空気が強制的に供給される。
通気孔３ｂを通ってブラシ空間５ａ内に流入した空気のうちの一部がベースプレート１２と絶縁部材９ａとの間を通って、ブラシ１１及びスリップリング４１の接触部及びその周囲を流れ、接触部のブラシ１１の摩耗粉を吹き飛ばすと共にブラシ１１を冷却する。通気孔３ｂを通って流入した空気のうちのその他は、ベースプレート１２の通風孔１２ｂを通過し、ブラシ１１及びブラシ１１に接続された電力需給用のリード（図示せず）を冷却する。摩耗粉除去及びブラシ冷却後の上述の２つの空気の流れは、回転するスリップリング４１及び絶縁部材９ａが起こす気流によって、ベースプレート１２及び２２の間で混合され、そして、ベースプレート２２と絶縁部材９ａとの間及びベースプレート２２の通風孔２２ｂに再び分かれて流入し、ブラシ２１及びスリップリング４２の接触部の摩耗粉を吹き飛ばすと共にブラシ２１及びそのリードを冷却する。摩耗粉除去及びブラシ冷却後の２つの空気の流れは、同様に混合及び分離して、ベースプレート３２と絶縁部材９ａとの間及びベースプレート３２の通風孔３２ｂに流入し、ブラシ３１及びスリップリング４３の接触部の摩耗粉を吹き飛ばすと共にブラシ３１及びそのリードを冷却する。
【００３１】
ブラシ３１の摩耗粉の除去及び冷却後の空気は、ブラシカバー４の底壁開口部４ｂ１を通って通気通路６に流入する。流入空気は、底壁開口部４ｂ１に対向して位置するガイド部材５１に衝突して通気通路６に沿う径方向外側方向に流れの向きを変え、シール部材８へ流れることが阻止される。流れの向きを変えた空気は、通気通路６内に沿って流れ、エンドプレート３の排気孔３ｃからハウジング２の外部に排出される。このとき、ブラシ１１、２１及び３１の摩耗粉は、空気と共にハウジング２の外部に排出され、底壁開口部４ｂ１から流出する際も、ガイド部材５１によって阻止されてシール部材８に到達しない。また、ブラシ摩耗粉がガイド部材５１の表面に付着したとしても、回転シャフト１と共に回転するガイド部材５１上に生じる遠心力の作用によって、ガイド部材５１の径方向外側に向かって飛ばされるため、ガイド部材５１上及びその周辺に堆積しない。これにより、シール部材８の摺動部であるシールリップ部８ｂ及びダストリップ部８ｃに摩耗粉が付着することで、シールリップ部８ｂ及びダストリップ部８ｃが摩耗するのが防がれる。
【００３２】
また、ハウジング２内においてシール部材８よりも軸受７側には、軸受７の潤滑、巻線を有する回転子の冷却等のために、潤滑油が供給されており、供給された潤滑油はミスト状になって存在している。シール部材８は、このミスト状の潤滑油が、シール部材８に隣接する通気通路６及びブラシ空間５ａに流入するのを阻止する。しかしながら、温度変化や振動等の影響によって、潤滑油が、シール部材８の基部８ａとハウジング２の第二周壁２ｄの内周面２ｄ１との間、及び、シール部材８のシールリップ部８ｂと回転シャフト１の外周面１ｂ１との間から僅かに滲み出すことがある。この滲み出した潤滑油は、ガイド部材５１によって、ブラシカバー４の底壁開口部４ｂ１内に流入することが阻止される。さらに、滲み出した潤滑油がガイド部材５１に付着した場合、付着した潤滑油は、ガイド部材５１と共に回転することで作用する遠心力によって、ガイド部材５１の径方向外側に向かって通気通路６内に飛ばされ、流通空気と共にハウジング２の外部に排出される。そして、ガイド部材５１が、シール部材８よりも回転シャフト１の径方向外側に突出しているため、底壁開口部４ｂ１から流出する空気に含まれるブラシ摩耗粉が、シール部材８から滲み出してこれに付着している潤滑油に接触して混入することが防がれる。なお、潤滑油に摩耗粉が混入すると、潤滑油が硬化し、シール部材８の封止能力を低下させてしまう。
【００３３】
また、回転電機の回転子の回転軸への外力の導入が停止された後、空気供給手段によるエンドプレート３の通気孔３ｂへの送気が所定の時間継続される。これにより、ブラシ空間５ａ内及び通気通路６内に浮遊等して残留しているブラシ摩耗粉が、ハウジング２の外部に排出される。このとき、ガイド部材５１は回転していないが、流通する空気と共にブラシ摩耗粉がシール部材８に吹き付けられるのを防ぐ。
【００３４】
このように、この発明の実施の形態１に係るスリップリング機構１００は、回転シャフト１と、回転シャフト１に設けられ一体に回転するスリップリング４１〜４３と、スリップリング４１〜４３に摺動しつつ接触するブラシ１１〜３１と、回転シャフト１、スリップリング４１〜４３及びブラシ１１〜３１を収容する収容空間５を含むハウジング２及びエンドプレート３と、回転シャフト１及びハウジング２の間に設けられ、空間５を封止するシール部材８と、シール部材８及びブラシ３１の間に設けられ、回転シャフト１と一体に回転するガイド部材５１とを備える。
【００３５】
このとき、ブラシ１１〜３１を冷却し且つブラシ摩耗粉をブラシ１１〜３１とスリップリング４１〜４３との接触部から除去するために、空間５内に空気が導入された場合、ブラシ１１〜３１と接触した後の空気は、ガイド部材５１によって阻まれてシール部材８に吹き付けない。このため、ブラシから吹き飛ばされて空気と共に流れるブラシ摩耗粉は、シール部材８に接触するのが阻まれる。また、ガイド部材５１が回転シャフト１と共に回転するため、ブラシ摩耗粉がガイド部材５１の周辺に堆積することもない。よって、ブラシ摩耗粉が、シール部材８とハウジング２との間にも、シール部材８と回転シャフト１との間にも侵入することが阻止されるため、シール部材８の封止能力の耐久性を向上させることができ、潤滑油が空間５内に流入することを防ぐことが可能になる。
【００３６】
また、スリップリング機構１００において、ガイド部材５１は、回転シャフト１から回転シャフト１における軸方向に垂直な径方向外側に向かって延在している。さらに、ガイド部材５１は、シール部材８よりも回転シャフト１の径方向外側にわたって延在している。このとき、ブラシ摩耗粉が空気と共に、回転シャフト１とガイド部材５１との間を通って、ガイド部材５１の背部のシール部材８側に流入してしまうことを防ぐことができる。さらに、ブラシ摩耗粉が空気と共に、シール部材８とハウジング２との間、及び、シール部材８と回転シャフト１との間に直接吹き付けられないため、これらの間へのブラシ摩耗粉の侵入を確実に防ぐことができる。
【００３７】
また、スリップリング機構１００は、空間５内に設けられてスリップリング４１〜４３及びブラシ１１〜３１を囲み且つハウジング２との間に間隙として通気通路６を形成するブラシカバー４を備えている。そして、ブラシカバー４は、ガイド部材５１に対向する位置にブラシカバー４の内部を通気通路６に連通する底壁開口部４ｂ１を有し、ガイド部材５１は、通気通路６内に配置され、底壁開口部４ｂ１よりも回転シャフト１の径方向外側にわたって延在している。このとき、底壁開口部４ｂ１を通ってブラシカバー４内から通気通路６内に流出した空気は全て、ガイド部材５１に衝突する。このため、底壁開口部４ｂ１から流出した空気が、ハウジング２の端壁２ｃに直接衝突して向きを変えガイド部材５１の背部のシール部材８側に流入するのを防ぐことができる。
【００３８】
また、実施の形態１のスリップリング機構１００では、ガイド部材５１は、回転シャフト１の中心軸に垂直に延在していたが、これに限定されるものでない。
図２に示すガイド部材５２のように、ガイド部材は、回転シャフト１から遠位の端部５２ｃ１をシール部材８に近づけるように外周縁側の一部で傾いていてもよい。このとき、ガイド部材５２は、絶縁部材９ａの外周面に嵌合する開口部５２ａを有し且つ回転シャフト１の中心軸に垂直に延在する円環板状の本体部５２ｂと、本体部５２ｂから回転シャフト１に対して遠位方向に延び且つ遠位側端部５２ｃ１（外周縁部）がハウジング２の端壁２ｃに最も接近するように傾斜した円環板状の傾斜部５２ｃとによって、構成されている。そして、傾斜部５２ｃは、円錐台の傾斜面を形成するような形状を有している。これにより、ブラシカバー４の底壁開口部４ｂ１から流出してガイド部材５２に衝突したブラシ摩耗粉を含む空気が、遠位側端部５２ｃ１からガイド部材５２のシール部材８側に巻き込むことを防ぐことができる。なお、ガイド部材５２を、本体部５２ｂと傾斜部５２ｃとの間で屈折させるのではなく、本体部５２ｂから傾斜部５２ｃに沿うようにして部分的又は全体的に湾曲する形状としてもよい。
【００３９】
又は、図３に示すガイド部材５３のように、ガイド部材は、回転シャフト１から遠位の端部５３ｂをシール部材８に近づけるように全体的に傾いていてもよい。このとき、ガイド部材５３は、開口部５３ａで絶縁部材９ａの外周面に嵌合し、遠位側端部５３ｂ（外周縁部）がハウジング２の端壁２ｃに最も接近するように全体的に傾斜している。そして、ガイド部材５３は、円錐台の傾斜面を形成するような円環板状の形状を有している。これにより、ブラシカバー４の底壁開口部４ｂ１から流出してガイド部材５３に衝突したブラシ摩耗粉を含む空気が、遠位側端部５３ｂからガイド部材５２のシール部材８側に巻き込むことを防ぐことができる共に、衝突した空気を通気通路６に沿うように誘導することができる。
【００４０】
又は、図４及び図５に示すガイド部材５４のように、ガイド部材は、ガイド部材５１と同様の構成を有して開口部５４ａで絶縁部材９ａの外周面に嵌合する本体部５４ｂと、本体部５４ｂのブラシ３１側の表面から回転シャフト１の軸方向に突出する複数の帯状のリブ５４ｃとを有していてもよい。このとき、各リブ５４ｃは、絶縁部材９ａから回転シャフト１の径方向外側に向かう方向に放射状に延び、回転シャフト１及び本体部５４ｂの径方向に対して回転方向である周方向に同方向に傾斜している。これにより、ガイド部材５４が回転シャフト１と共に回転すると、ガイド部材５４のブラシ３１側では、回転シャフト１の周囲を旋回しつつ回転シャフト１から径方向外側に向かって流れる気流が発生するため、ブラシカバー４の底壁開口部４ｂ１から流出したブラシ摩耗粉を含む空気を、ガイド部材５４の周辺から径方向外側に向かって強制的に除去することができる。よって、ブラシ摩耗粉のシール部材８への侵入をより確実に防ぐことができる。
【００４１】
なお、リブ５４ｃは、１つ以上設けられればよい。
また、リブ５４ｃは、本体部５４ｂのシール部材８側の表面にも設けられてもよい。これにより、シール部材８を通って滲み出た潤滑油をガイド部材５４とハウジング２の端壁２ｃとの間から強制的に除去することができ、シール部材８周辺での硬化した潤滑油の発生を防ぐことができる。
また、リブ５４ｃは、図２及び図３のガイド部材５２及び５３に設けてもよい。
【００４２】
また、実施の形態１のスリップリング機構１００では、ガイド部材５１〜５４は、回転シャフト１と別の部材として形成されていたが、回転シャフト１と一体成形することによって形成されてもよい。そして、この場合、露出している絶縁部材９ａを回転シャフト１の内部に埋め込んでもよい。又は、ガイド部材５１〜５４は、絶縁部材９ａと一体成形されることによって形成されてもよい。
【００４３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るスリップリング機構２００は、実施の形態１に係るスリップリング機構１００において回転シャフト１に一体に回転するように設けられていた円環板状のガイド部材５１の替わりに、ハウジング２の第一周壁２ｂから回転シャフト１に向かって突出する環状の隔壁２ｇを設けたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図６を参照すると、スリップリング機構２００のハウジング２では、第一周壁２ｂ及び第二周壁２ｄが、これらの間に端壁２ｃを介することなく、同一の外径を有して連続して形成されている。
そして、ブラシカバー４のカバー底壁４ｂに対してエンドプレート３と反対側では、第一周壁２ｂの内周面２ｂ１から回転シャフト１に向かって突出し且つカバー底壁４ｂに対向するように延在する環状の隔壁２ｇが、第一周壁２ｂと一体成形されている。ここで、隔壁２ｇは、ガイド部材を構成している。
【００４５】
隔壁２ｇは、回転シャフト１の中心軸を含む回転シャフト１の径方向の断面で切断されたとき、つまり図６の紙面上に沿った断面で切断されたとき、台形状の断面を有している。つまり、隔壁２ｇは、回転シャフト１に対向する円筒状の内周面２ｇ１と、カバー底壁４ｂと間隔をあけて対向する環状の側面２ｇ２と、側面２ｇ２と対向し且つ回転シャフト１から離れるにしたがって側面２ｇ２からの距離が遠くなるように傾斜した環状の傾斜側面２ｇ３とを有している。さらに、隔壁２ｇは、内周面２ｇ１がカバー底壁４ｂの底壁開口部４ｂ１の周縁よりも回転シャフト１に近く位置するように、延在している。そして、側面２ｇ２及びブラシカバー４のカバー底壁４ｂは、これらの間に通気通路６の第一通路部６ａを形成する。
【００４６】
また、回転シャフト１において、小径部１ｃと大径部１ｂとの間に、中径部１ｄが形成されている。
大径部１ｂは、カバー底壁４ｂの底壁開口部４ｂ１の周縁の径よりも十分に大きい外径を有し、大径部１ｂの外周縁は、本実施の形態ではブラシ１１、１２及び１３よりも径方向外側に位置している。そして、大径部１ｂは、隔壁２ｇを挟んでブラシカバー４と反対側に位置している。
中径部１ｄは、小径部１ｃよりも大きい外径を有しており、具体的には、小径部１ｃを被覆する絶縁部材９ａと同一の外径を有している。そして、中径部１ｄは、隔壁２ｇと対向する位置に位置し、隔壁２ｇに対して間隔をあけている。
【００４７】
また、各バスバー４４は、小径部１ｃを被覆する絶縁部材９ａの内部、中径部１ｄの内部、及び大径部１ｂの内部を通って延在している。
絶縁部材９ｂは、中径部１ｄから大径部１ｂにわたって延在している。そして、絶縁部材９ｂは、中径部１ｄの表面に埋め込まれるように延在して各バスバー４４を被覆し、大径部１ｂを回転シャフト１の軸方向に沿って貫通するように延在して各バスバー４４を被覆している。さらに、絶縁部材９ｂの一部は、中径部１ｄの外周面１ｄ１上の一部を囲むように延在し、隔壁２ｇの傾斜側面２ｇ３に対して間隔をあけて対向している。これにより、絶縁部材９ｂ及び中径部１ｄは、隔壁２ｇの傾斜側面２ｇ３及び内周面２ｇ１との間に、第一通路部６ａを、大径部１ｂと第二周壁２ｄとの間の筒状の間隙７０に連通する連通路６０を形成する。連通路６０は、回転シャフト１を中心とし且つ中径部１ｄから大径部１ｂに向かって隔壁２ｇの傾斜側面２ｇ３及び内周面２ｇ１に沿ってテーパー状に拡径する筒状形状を有している。
【００４８】
また、間隙７０内には、環状のシール部材８が設けられている。シール部材８は、大径部１ｂと第二周壁２ｄとの間を液密に封止し、連通路６０つまり第一通路部６ａを、図示しない回転電機の内部に連通する間隙７０に対して封止する。そして、シール部材８は、ブラシ１１〜１３及び底壁開口部４ｂ１よりも回転シャフト１の径方向で外方に位置している。さらに、隔壁２ｇ、中径部１ｄ及び絶縁部材９ｂは、カバー底壁４ｂからシール部材８に向かって第一通路部６ａの径方向断面積を小さく絞っている。よって、隔壁２ｇは、底壁開口部４ｂ１つまりブラシ１１〜１３とシール部材８との間に延在してこれらを仕切っている。
【００４９】
さらに、間隙７０内において、シール部材８に対して連通路６０と反対側の位置に、軸受７が設けられている。軸受７は、第二周壁２ｄ上で大径部１ｂを回転自在に支持する。そして、シール部材８は、ブラシ摩耗粉等の異物の軸受７への侵入を阻止すると共に、回転電機及び軸受７の潤滑油等が間隙７０から連通路６０に侵入するのを阻止する。
【００５０】
上述の構成を有するスリップリング機構２００では、冷却用の空気の供給時、ブラシカバー４内のブラシ空間５ａを通りブラシカバー４の底壁開口部４ｂ１から通気通路６に流入した空気の多くは、隔壁２ｇに衝突して径方向外側に方向を変え、第一通路部６ａ、第二通路部６ｂ及び、第三通路部６ｃに順次沿って流れ、エンドプレート３の排気孔３ｃからハウジング２の外部に排出される。このとき、空気に含まれるブラシ摩耗粉のほとんどは、底壁開口部４ｂ１から流出した際、回転する回転シャフト１が起こす気流と隔壁２ｇとの作用によって連通路６０への侵入が阻止される。さらに、隔壁２ｇの内周面２ｇ１の位置にある連通路６０が第一通路部６ａに連通する部位に対して、シール部材８が径方向外側に位置するため、空気及びブラシ摩耗粉は、シール部材８に到達しにくい。このため、シール部材８へのブラシ摩耗粉の到達が阻止される。
なお、この発明の実施の形態２に係るスリップリング機構２００のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する
【００５１】
上述のように、実施の形態２に係るスリップリング機構２００では、隔壁２ｇが、ハウジング２に設けられてシール部材８及びブラシ３１の間を仕切るように延在するため、ブラシ空間５ａ内に導入されてブラシ１１〜３１と接触した後の空気は、隔壁２ｇによって阻まれてシール部材８にほとんど吹き付けない。このため、シール部材８に付着した潤滑油が、ブラシ３１の摩耗粉と混ざり合うことが防がれる。よって、実施の形態２におけるスリップリング機構２００によれば、上記実施の形態１のスリップリング機構１００と同様な効果が得られる。
また、実施の形態２のスリップリング機構２００では、隔壁２ｇは、ハウジング２と一体成形されていたが、これに限定されるものでなく、ハウジング２に取り付けられる別部品であってもよい。
【００５２】
また、実施の形態１及び２のスリップリング機構１００及び２００では、ベースプレート１２、２２及び３２それぞれの外周縁側に複数の通風孔１２ｂ、２２ｂ及び３２ｂが形成されていたが、通風孔１２ｂ、２２ｂ及び３２ｂはなくてもよい。これにより、ベースプレート１２、２２及び３２それぞれの開口部１２ａ、２２ａ及び３２ａを通る空気の流速が増大するため、ブラシ１１、１２及び１３の摩耗粉が効果的に除去されると共に、ブラシ１１、１２及び１３の摺動部が集中的に冷却される。
【符号の説明】
【００５３】
１  回転シャフト、２  ハウジング（ケース）、２ｇ  隔壁（ガイド部材）、３  エンドプレート（ケース）、４  ブラシカバー（カバー）、４ｂ１  底壁開口部（連通穴）、５  空間（収容空間）、６  通気通路（間隙）、８  シール部材、１１，２１，３１  ブラシ、４１，４２，４３  スリップリング、５１，５２，５３，５４  ガイド部材、５２ｃ１，５３ｂ  端部（遠位の端部）、５４ｃ  リブ、１００，２００  スリップリング機構。
【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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【図６】
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