(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線形誘導電動機の集電装置に使用されるスリップリングであって、
該スリップリングは、
フランジ部を有するスリーブと、
該スリーブの軸方向に沿って交互に配置された複数の導電リングおよび複数の絶縁リングと、からなるリング部と、
該リング部をその軸方向に沿って貫通する複数の連結部と、を備えており、
該連結部は、
前記絶縁リングを貫通する筒状部材と、
該筒状部材内に配置された軸部材と、
前記筒状部材と前記軸部材の間の空間に充填された絶縁性材料と、を備えており、
その一端部または両端部が絶縁性材料によって被覆されている
ことを特徴とする巻線形誘導電動機のスリップリング。
【請求項２】
前記軸部材が、
その軸方向の中間部に雄ネジ部を備えており、
該雄ネジ部が、
前記複数の導電リングのうち、一つの導電リングに設けられた雌ネジ部に螺合している
ことを特徴とする請求項１記載の巻線形誘導電動機のスリップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線形誘導電動機のスリップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械装置等を駆動する電動機には一般に誘導電動機が用いられ、この誘導電動機はかご形誘導電動機と巻線形誘導電動機に大別される。巻線形誘導電動機は、液体抵抗器を用いて、回転子の２次巻線抵抗値を可変して回転速度を可変できるという利点があり、従来から機械装置等の駆動装置として使用されている。
【０００３】
かかる巻線形誘導電動機の集電装置は、２次巻線に接続されたスリップリングと、集電装置のケースなどに固定され外部電源等と連結されたブラシを備えている。そして、スリップリングとブラシの接触によって、外部電源等から２次巻線に対する電力の供給や、２次巻線で発生した電力の外部への供給が行われる。
【０００４】
かかる集電装置では、固定されたブラシと回転するスリップリングが接触する構造となっているので、両者間には摩擦が発生している。このため、ブラシとしてカーボン製のブラシを使用した場合には、スリップリングとの摩擦によってブラシの摩耗粉が発生する。摩耗粉はカーボンであるので、かかる摩耗粉がスリップリング内に堆積した場合、スリップリング同士を短絡する可能性があり、かかる短絡が発生すればスリップリングが焼損してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで、ブラシとスリップリングを有する集電装置において、摩耗粉による短絡を防止する技術が開発されている（特許文献１等）。
【０００６】
特許文献１には、同軸上に配された複数のスリップリングを締結して構成されるスリップリング組立体において、スリップリングと略同径の円環板をスリップリングの間に介在させたスリップリング組立体が開示されている。そして、特許文献１には、円環板を設けたことによって、スリップリング同士の間にブラシの磨耗粉が堆積する部分がなくなるので、清掃等の保守が簡単になると共に、スリップリング間の短絡事故を防止することができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２４９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の技術では、スリップリング間へのブラシの磨耗粉の堆積に起因する短絡は防止できる。しかし、磨耗粉は集電装置のケース内を飛散するので、スリップリングの端部にも磨耗粉は堆積する。すると、特許文献１の技術では、スリップリングの端部に磨耗粉が堆積することまでは防止できない。
【０００９】
スリップリングは、通常、集電装置のケースに設けられた点検用の開口等を開けて、エアーブロー等の手段で定期的に掃除される。このため、定期点検の際に、スリップリング端部の磨耗粉も除去すれば、スリップリング端部への磨耗粉の堆積は防止できる可能性がある。
【００１０】
しかし、スリップリングの端部は、通常、点検用の開口からは視認することは難しく、また、集電装置のケース内においてスリップリングの端部を覆っている部分には十分なスペースがない。このため、スリップリングの端部の磨耗粉を十分に除去できない場合には、残った磨耗粉が長期的に堆積し、リードボルト相互（電気的な相間）の絶縁が低下して短絡する可能性がある。そして、リードボルト間で短絡が生じれば、スリップリングが焼損する可能性がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑み、端部における短絡を防止して焼損を防ぐことができる巻線形誘導電動機のスリップリング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】
【００１２】
第１発明の巻線形誘導電動機のスリップリングは、巻線形誘導電動機の集電装置に使用されるスリップリングであって、該スリップリングは、フランジ部を有するスリーブと、該スリーブの軸方向に沿って交互に配置された複数の導電リングおよび複数の絶縁リングと、からなるリング部と、該リング部をその軸方向に沿って貫通する複数の連結部と、を備えており、該連結部は、前記絶縁リングを貫通する筒状部材と、
該筒状部材内に配置された軸部材と、前記筒状部材と前記軸部材の間の空間に充填された絶縁性材料と、を備えており、その一端部または両端部が絶縁性材料によって被覆されていることを特徴とする。
第２発明の巻線形誘導電動機のスリップリングは、第１発明において、前記軸部材が、その軸方向の中間部に雄ネジ部を備えており、該雄ネジ部が、前記複数の導電リングのうち、一つの導電リングに設けられた雌ネジ部に螺合していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、連結部の一端部または両端部が絶縁性材料によって被覆されているので、導電性の粉体などがリング部の端部に堆積しても、リング部の端部において短絡が生じることを抑制することができる。したがって、短絡に起因するスリップリングの焼損等が生じることを防ぐことができる。しかも、筒状部材と軸部材との間に絶縁性材料が充填されているので、軸部材とリング部との間における短絡も防止できる。
第２発明によれば、軸部材と導電リングを確実かつ簡単に連結できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の巻線形誘導電動機のスリップリング１０の概略説明図であって、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線矢視図である。
【図２】（Ａ）図１のＩＩＡ−Ｏ―ＩＩＡ’概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ１−Ｏ１−Ｏ２―Ａ２線断面図である。
【図３】（Ａ）はスリーブ１１の概略説明図であり、（Ｂ）は絶縁リング１３Ａ〜１３Ｄの表面図であり、（Ｃ）は導電リング１２Ａ〜１２Ｃの表面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の巻線形誘導電動機のスリップリングは、巻線形誘導電動機の集電装置に使用されるスリップリングであって、端部における短絡を防止できるようにしたことに特徴を有している。
【００１６】
本発明の巻線形誘導電動機のスリップリングが採用される電動機はとくに限定されない。例えば、ファンやミル、クレーンなどの駆動源として使用される巻線形誘導電動機の集電装置に使用することができる。とくに、ブラシの摩耗粉が多い場合や、スリップリング両端部のブラシ粉を掃除しづらい筐体を有する電動機の集電装置に使用することができる。
以下では、３相交流の電動機に採用された場合を代表として説明する。
【００１７】
（本実施形態の巻線形誘導電動機のスリップリング１０）
図１および図２に示すように、本実施形態の巻線形誘導電動機のスリップリング１０（以下単にスリップリング１０という場合がある）は、電動機の主軸Ａに取り付けられるものであり、主軸Ａに設けられている２次巻線と外部と接続されたブラシＢとを電気的接続するものである。
【００１８】
スリップリング１０は、電動機の主軸Ａに取り付けられるスリーブ１１を備えている。このスリーブ１１は、主軸Ａが挿通される筒状部１１ａと、筒状部１１ａの一端に設けられたフランジ部１１ｆと、を備えている（図３（Ａ）参照）。そして、スリーブ１１は、主軸Ａとともに回転するように、筒状部１１ａに主軸Ａを挿通した状態でキーなどによって固定できるようになっている。
【００１９】
このスリーブ１１には、導電性のリング（導電リング１２Ａ〜１２Ｃ）と、絶縁性のリング（絶縁リング１３Ａ〜Ｄ）と、が交互に固定されている。なお、この導電リング１２Ａ〜１２Ｃと絶縁リング１３Ａ〜Ｄが、特許請求の範囲にいうリング部に相当する。
【００２０】
導電リング１２Ａ〜１２Ｃは同じ構造を有するものであり、表面から見た形状が図３（Ｃ）に示す構造となっている。この導電リング１２Ａ〜１２Ｃには、２つの雌ネジ孔１２ｎからなる雌ネジ孔部１２Ｎと、２つの貫通孔１２ｈからなる２つの貫通孔部１２Ｈと、が設けられている。４つの貫通孔１２ｈは、２つの雌ネジ孔１２ｎよりも直径が大きい孔である。２つの雌ネジ孔１２ｎと４つの貫通孔１２ｈは、その中心が導電リング１２Ａ〜１２Ｃの中心に対して回転対称となるように設けられている。そして、雌ネジ孔部１２Ｎと貫通孔部１２Ｈが、等角度間隔（図３（Ｃ）では１２０°間隔）で形成されている。そして、導電リング１２Ａ〜１２Ｃは、雌ネジ孔部１２Ｎが、他の導電リングに形成されている雌ネジ孔部１２Ｎと異なる位置に配置されるように、スリーブ１１の筒状部１１ａに固定されている。具体的には、雌ネジ孔部１２Ｎ同士が、主軸Ａの中心軸周りに互いに１２０°ずれた状態となるように配設されている。
【００２１】
なお、図２（Ａ）に示すように、スリーブ１１が導電性部材によって形成されている場合には、導電リング１２Ａ〜１２Ｃとスリーブ１１の筒状部１１ａとの間を絶縁する絶縁スリーブ１１ｓが配置される。
【００２２】
また、図１および図２に示すように、スリーブ１１のフランジ部１１ｆと導電リング１２Ａの間、隣接する導電リング１２Ａ〜１２Ｃの間、および、導電リング１２Ｃの外方には、絶縁リング１３Ａ〜Ｄが設けられている。絶縁リング１３Ａ〜Ｄは、表面から見た形状が同じ形状に形成されている（図３（Ｂ）参照）。具体的には、絶縁リング１３Ａ〜Ｄには、直径が貫通孔１２ｈよりも若干大きい２つの貫通孔１３ｈからなる３つの貫通孔部１３Ｈが設けられている。絶縁リング１３Ａ〜Ｄの３つの貫通孔部１３Ｈは、導電リング１２Ａ〜１２Ｃとともに絶縁リング１３Ａ〜Ｄをスリーブ１１の筒状部１１ａに取り付けたときに、導電リング１２Ａ〜１２Ｃの雌ネジ孔部１２Ｎおよび２つの貫通孔部１２Ｈと対応する位置に形成されている。つまり、６つの貫通孔１３ｈは、その中心が絶縁リング１３Ａ〜Ｄの中心に対して回転対称となるように設けられている。また、６つの貫通孔１３ｈは、その中心から絶縁リング１３Ａ〜Ｄの中心までの距離Ｌ２が、上述した導電リング１２Ａ〜１２Ｃの中心から２つの雌ネジ孔１２ｎおよび４つの貫通孔１２ｈまでの距離Ｌ１と同じ長さになるように設けられている。そして、絶縁リング１３Ａ〜Ｄの３つの貫通孔部１３Ｈは、絶縁リング１３Ａ〜Ｄの中心に対して等角度間隔（図３（Ｂ）では１２０°間隔）で形成されている。
【００２３】
なお、図３（Ａ）に示すように、スリーブ１１のフランジ部１１ｆにも、絶縁リング１３Ａ〜Ｄと同様に、直径が雌ネジ孔１２ｎよりも大きい２つの貫通孔１１ｈからなる３つの貫通孔部１１Ｈが設けられている。
【００２４】
そして、図１および図２に示すように、導電リング１２Ａ〜１２Ｃと絶縁リング１３Ａ〜Ｄが交互にスリーブ１１の筒状部１１ａに取り付けられているので、スリップリング１０には、フランジ部１１ｆから絶縁リング１３Ｄまで貫通する貫通通路が形成されている。
【００２５】
具体的には、スリーブ１１のフランジ１１ｆから順に、絶縁リング１３Ａ、導電リング１２Ａ、絶縁リング１３Ｂ、導電リング１２Ｂ、絶縁リング１３Ｃ、導電リング１２Ｃ、絶縁リング１３Ｄ、の順で、スリーブ１１の筒状部１１ａに挿通されている。また、導電リング１２Ａ〜１２Ｃの雌ネジ孔部１２Ｎおよび２つの貫通孔部１２Ｈと、絶縁リング１３Ａ〜Ｄの３つの貫通孔部１３Ｈが対応する位置に配置されている。しかも、導電リング１２Ａ〜１２Ｃは、雌ネジ孔部１２Ｎ同士が、スリーブ１１の軸方向（つまり主軸Ａの軸方向）から見た時に、互いに重ならないように配置されている。したがって、スリップリング１０には、フランジ部１１ｆから絶縁リング１３Ｄまで貫通する貫通通路が６本設けられており、いずれの貫通通路も、雌ネジ孔部１２Ｎの位置で直径が最も小さくなっている。
【００２６】
そして、図２に示すように、上述した貫通通路には、連結部１５Ａ〜１５Ｃの軸部材１６Ａ〜１６Ｃが配設されている。この軸部材１６Ａ〜１６Ｃは、導電性を有する素材によって形成されたものであり、その外面に雄ネジが形成されたものである。この軸部材１６Ａ〜１６Ｃは、上述した貫通通路に挿通されており、貫通通路における導電リング１２Ａ〜１２Ｃとそれぞれ電気的に接続されている。
【００２７】
具体的には、軸部材１６Ａ〜１６Ｃは、貫通通路に位置する導電リング１２Ａ〜１２Ｃの雌ネジ孔１２ｎと螺合している。例えば、導電リング１２Ａの雌ネジ孔１２ｈが配置されている貫通通路では、軸部材１６Ａは導電リング１２Ａの雌ネジ孔１２ｈに螺合している（図２参照）。また、導電リング１２Ｂの雌ネジ孔１２ｈが配置されている貫通通路では軸部材１６Ｂ、導電リング１２Ｃの雌ネジ孔１２ｈが配置されている貫通通路では軸部材１６Ｃが、それぞれ導電リング１２Ｂ，１２Ｃの雌ネジ孔１２ｈに螺合している。
【００２８】
そして、軸部材１６Ａ〜１６Ｃは、導線によって、電動機の３つの２次巻線とそれぞれ電気的に接続されている。
【００２９】
上記のごとき構造であるので、導電リング１２Ａ〜１２Ｃの外面にカーボンなどによって形成された導電性ブラシＢ１〜Ｂ３を接触させて、導電性ブラシＢ１〜Ｂ３間に電圧を印加すれば、主軸Ａを回転させることができる。しかも、主軸Ａが回転しても、主軸Ａとともに導電リング１２Ａ〜１２Ｃや軸部材１６Ａ〜１６Ｃが回転するので、導電リング１２Ａ〜１２Ｃや軸部材１６Ａ〜１６Ｃと３つの２次巻線との接続は維持することができる。
【００３０】
（連結部１５Ａ〜Ｃ）
かかる構造を有する本実施形態の巻線形誘導電動機のスリップリング１０では、上述したように、連結部１５Ａ〜Ｃの軸部材１６Ａ〜１６Ｃが、導電リング１２Ａ〜１２Ｃのうちいずれか一つの導電リング１２とは電気的に連結される一方、他の導電リング１２とは電気的に絶縁された状態で取り付けられる。具体的には、連結部１５Ａの軸部材１６Ａは、導電リング１２Ａと連結されるが、導電リング１２Ｂ，１２Ｃとは絶縁された状態に維持される。また、連結部１５Ｂの軸部材１６Ｂは、導電リング１２Ｂと連結されるが、導電リング１２Ａ，１２Ｃとは絶縁された状態に維持され、連結部１５Ｃの軸部材１６Ｃは、導電リング１２Ｃと連結されるが、導電リング１２Ａ，１２Ｂとは絶縁された状態に維持される。
【００３１】
そして、本実施形態の巻線形誘導電動機のスリップリング１０では、連結部１５Ａ〜Ｃの軸部材１６Ａ〜１６Ｃが、連結される導電リング１２（軸部材１６Ａであれば導電リング１２Ａ）以外の導電リング１２（軸部材１６Ａであれば導電リング１２Ｂ，Ｃ）との絶縁状態を確実に維持でき、しかも、軸部材１６Ａ〜１６Ｃ同士の絶縁も維持できる構造にしたことに特徴を有している。
【００３２】
以下、連結部１５Ａ〜１５Ｃの構造を説明するが、連結部１５Ａ〜１５Ｃは、軸部材１６Ａが連結される導電リング１２Ａ〜１２Ｃが異なる以外は実質的に同じ構造である。したがって、以下では、連結部１５Ａの構造を代表として説明する。
【００３３】
図２に示すように、スリップリング１０の貫通通路において、絶縁リング１３Ａの貫通孔１３ｈには、連結部１５Ａの有底筒状部材１７が設けられている。この有底筒状部材１７は、絶縁性材料によって形成されたものであり、その外径が絶縁リング１３Ａの貫通孔１３ｈの内径とほぼ同じ大きさ、つまり、導電リング１２Ａの貫通孔１２ｈよりも若干大きくなるように形成されている。この有底筒状部材１７は、その長さが絶縁リング１３Ａの厚さ（図２では左右方向の長さ）よりも長くなっており、スリーブ１１のフランジ１１ｆよりも外方に突出している。しかも、この有底筒状部材１７の一端（図２では右端）に設けられた底ｂには、軸部材１６Ａを挿通できる孔が形成されている。このため、軸部材１６Ａの一端部が有底筒状部材１７の底ｂよりも外方に突出している。
【００３４】
一方、スリップリング１０の貫通通路において、絶縁リング１３Ｂ〜Ｄの貫通孔１３ｈには、連結部１５Ａの筒状部材１８が設けられている。この筒状部材１８は、絶縁性材料によって形成されたものであり、その外径が筒状部材１７とほぼ同じ大きさに形成されている。しかも、筒状部材１８は、その長さが絶縁リング１３Ｂ〜Ｄとほぼ同じ長さに形成されている。そして、軸部材１６Ａの他端部は、絶縁リング１３Ｄの貫通孔１３ｈに設けられている筒状部材１８の端面、言い換えれば、絶縁リング１３Ｄの端面よりも外方に突出している。
【００３５】
図２に示すように、軸部材１６Ａの両端部において、絶縁リング１３Ｄや有底筒状部材１７の底ｂよりも突出している部分には、それぞれナット部材１９が螺合している。このため、２つのナット部材１９を締め付けることによって、導電リング１２Ａ〜Ｃは、筒状部材１７と筒状部材１８に挟まれた状態で連結されている。
【００３６】
具体的には、軸部材１６Ａの一端に螺合しているナット部材１９によって、有底筒状部材１７の底ｂが軸部材１６Ａの他端に向けて押圧される。また、軸部材１６Ａの他端に螺合しているナット部材１９によって、筒状部材１８の端面が直接またはワッシャー等を介して軸部材１６Ａの一端に向けて押圧される。したがって、両ナット部材１９によって押圧された筒状部材１７と筒状部材１８によってに挟まれた状態で導電リング１２Ａ〜Ｃが連結される。
【００３７】
そして、軸部材１６Ａの他端（つまり、スリップリング１０の他端、図１、図２では左端）は、ナット部材１９および軸部材１６Ａの他端が露出しないように、絶縁性材料３０によって被覆されている。つまり、絶縁リング１３Ｄの端面には、導電リング１２Ａと電気的に接続された部分は露出していない状態になる。
【００３８】
すると、絶縁リング１３Ｄの端面に導電性の粉体などが堆積しても、絶縁リング１３Ｄの端面において、導電リング１２Ａと電気的に接続された軸部材１６Ａが導電性を有する他の部品（例えば、軸部材１６Ｂ，Ｃなど）との間で短絡が生じることを抑制することができる。
【００３９】
同様に、他の連結部１５Ｂ，Ｃでも、軸部材１６Ｂ，Ｃやナット部材１９が絶縁性材料３０によって被覆されていれば、他の部品との間で短絡が生じることを抑制することができる。
【００４０】
したがって、本実施形態の巻線形誘導電動機のスリップリング１０では、その軸端部における短絡に起因するスリップリング１０の焼損等が生じることを防ぐことができる。
【００４１】
なお、軸部材１６Ａ〜１６Ｂの端部やナット部材１９を被覆する絶縁性材料３０はとくに限定されない。例えば、ワニスやエピフォーム（製品名）等を使用することができる。
【００４２】
（絶縁性材料の充填）
また、図２に示すように、絶縁性材料３０を、軸部材１６Ａ〜Ｃと、有底筒状部材１７および筒状部材１８の間に充填してもよい。すると、有底筒状部材１７や筒状部材１８内の空間に導電性の粉等が侵入することを防止できるので、有底筒状部材１７や筒状部材１８の内部おいて、軸部材１６Ａ〜Ｃと導電リング１２Ａ〜１２ｃが短絡することも防止できる。
【００４３】
（軸部材１６Ａ〜Ｃと導電リング１２Ａ〜１２Ｃの連結）
上記例では、軸部材１６Ａ〜Ｃと導電リング１２Ａ〜１２Ｃを、雄ネジ部と雌ネジ孔をと螺合することによって連結した。しかし、軸部材１６Ａ〜Ｃと導電リング１２Ａ〜１２Ｃを連結する方法は、上記方法に限定されない。両者間を電気的に連結でき、しかも、軸部材１６Ａ〜Ｃの軸方向から力が加わっても、軸部材１６Ａ〜Ｃが導電リング１２Ａ〜１２Ｃから抜け落ちないように連結されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の巻線形誘導電動機のスリップリングは、ファンやミル、クレーンなどの駆動源として使用される巻線形誘導電動機の集電装置に適している。
【符号の説明】
【００４５】
１０      スリップリング
１１      スリーブ
１２      導電リング
１２ｎ    雌ネジ部
１２ｈ    貫通孔
１３      絶縁リング
１３ｈ    貫通孔
１５      連結部
１６      軸部材
１７      有底筒状部材
１８      筒状部材
１９      ナット部材
３０      絶縁性材料
【図１】
0006610437.tif 000002
【図２】
0006610437.tif 000003
【図３】
0006610437.tif 000004