(57)【要約】【課題】出力軸に対して相対的に往復移動する短絡リングが動作不良を生じたことを検出し、ロックするのを未然に防止する。【解決手段】ローラ１４を取り付けたクランク１３を昇降自在に構成し、短絡リングに動作不良が生じた場合に、短絡リングと一体に動く枠体からの反作用の力で持ち上がるクランク１３の上昇をリミットスイッチ２１で検出し、出力軸と短絡リングとの間に潤滑油を供給するようにする。【選択図】　図１
2004048916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸に、当該出力軸と一体に回転しかつ軸方向へスライド自在な短絡リングを設け、当該短絡リングにはスイッチを設ける一方、当該スイッチと軸心方向で対向する位置にブラシを固定して設け、
前記短絡リングの回転を保持した状態で前記短絡リングを前記出力軸の軸心方向へ移動させるために、枠体の一端を回動軸を介して回動自在に支持すると共に、当該枠体を係合手段を介して前記短絡リングに係合させ、前記枠体の他端には前記回動軸と略平行な溝を設ける一方、前記出力軸と略直角な回転軸の端部に設けたクランクの先端に凸部を設け、当該凸部を前記溝に遊嵌して集電装置を構成した巻線形回転電動機において、
前記回転軸を前記回転軸の軸心方向へ移動自在に設け、前記回転軸が前記回転軸の軸心方向へ移動したことを検出する第一検出手段を設けたことを特徴とする巻線形回転電動機。
【請求項２】
出力軸に、当該出力軸と一体に回転しかつ軸方向へスライド自在な短絡リングを設け、当該短絡リングにはスイッチを設ける一方、当該スイッチと軸心方向で対向する位置にブラシを固定して設け、
前記短絡リングの回転を保持した状態で前記短絡リングを前記出力軸の軸心方向へ移動させるために、枠体の一端を回動軸を介して回動自在に支持すると共に、当該枠体を係合手段を介して前記短絡リングに係合させ、前記枠体の他端には前記回動軸と略平行な溝を設ける一方、前記出力軸と略直角な回転軸の端部に設けたクランクの先端に凸部を設け、当該凸部を前記溝に遊嵌して集電装置を構成した巻線形回転電動機において、
前記回動軸を支持する軸受部材を前記回転軸の軸心方向へ移動自在に設け、当該軸受部材の変位を検出する第二検出手段を設けたことを特徴とする巻線形回転電動機。
【請求項３】
前記第一検出手段または前記第二検出手段として、前記クランクまたは前記軸受部材の移動を検出するリミットスイッチを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の巻線形回転電動機。
【請求項４】
前記第一検出手段または前記第二検出手段として、前記クランクまたは前記軸受部材の移動を検出する光検出器を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の巻線形回転電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は巻線形回転電動機に関し、集電装置への潤滑油の補給時期を検出するものである。
【０００２】
【従来の技術】
巻線形回転電動機においては、回転する回転子に設けられた回路と、回転しない固定部分に設けられた二次回路とが電気的に接続されたり、遮断されたりする。回転する部分と固定された部分との電気的な接続・遮断を行うため、ブラシを用いた集電装置が用いられる。
【０００３】
集電装置の構造を図６に示す。
【０００４】
図示しない巻線形回転電動機の出力軸１には、出力軸１と一体に回転しかつ軸方向へスライド自在な短絡リング２が、図示しないキーを介して設けられている。一方、短絡リング２の近傍には一対の支持ロッド３を介してブラシホルダ４が支持され、ブラシホルダ４には回転する短絡リング２に設けられたスイッチ２ａ（図７参照）に当接するブラシ５が設けられている。このブラシ５には図示しない二次回路が接続されている。そして、短絡リング２を軸方向へスライドさせてブラシ５に接触・離反させることにより、回転子と二次回路とを接続したり遮断したりするために、短絡リング２を軸方向へ往復移動させるための操作手段６が設けられている。
【０００５】
操作手段６は、短絡リング２を軸方向へ一定量だけ往復可能にする揺動手段７と、駆動手段８とで構成される。揺動手段７は回動軸９を中心として回動自在な枠体１０の内側に一対のローラ１１を設け、当該一対のローラ１１を短絡リング２の外周溝２ｂに遊嵌して係合手段を構成したものである。駆動手段８は、枠体１０の上面に設けられるとともに出力軸１と直角な溝１５を有するチャンネル１６と、回転軸１２の下端にクランク１３を介して設けられるとともに下方へ突出するローラ（凸部）１４と、回転軸１２の上端にウォーム１７，ホィール１８を介して連動連結されたモータ１９とで構成される。
【０００６】
モータ１９の回転がウォーム１７，ホィール１８を介して回転軸１２に伝わり、ローラ１４が円を描くと、図７に示すように枠体１０が回動軸９を中心として往復回動する。すると、出力軸１と共に回転しながらスライド自在な短絡リング２は、一対のローラ１１からの力の作用を受けるので、短絡リング２は軸方向へ往復移動し、スイッチ２ａがブラシ５に接触したり離れたりする。つまり、モータ１９を回転することにより、巻線形回転電動機の回転子と二次回路とを接続したり、遮断したりする。
【０００７】
ここで、出力軸１に対して短絡リング２が往復移動することにより、両者の間に介在する潤滑油が短絡リング２によって軸方向へ掻き集められ、集められた潤滑油が回転による遠心力で飛散する。このため、潤滑油は必要最小限しか塗布されない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、潤滑油が不足して円滑に回らないと、短絡リング２の動きが鈍くなり、出力軸１に対して短絡リング２がロックする。図６のモータ１９が通電中に停止して初めて不具合を認識し、渦電流が流れたことが、過去に最も多かった。このような状態では、出力軸１には、短絡リング２のかじった跡が残り、その後に潤滑油を補充しても動作が円滑に行われず、その後は前記と同様の短絡リング２がロックする事故が多発する。
【０００９】
一方、潤滑油の飛散を防止するために出力軸１と短絡リング２との間にシールを設けることも考えられるが、出力軸１と短絡リング２とを一体に回転させるためのキーが必須のためにシールに切欠きが必要となり、大型の高速の巻線形回転電動機には対応できない。
【００１０】
そこで本発明は、斯かる課題を解決した巻線形回転電動機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明の構成は、出力軸に、当該出力軸と一体に回転しかつ軸方向へスライド自在な短絡リングを設け、当該短絡リングにはスイッチを設ける一方、当該スイッチと軸心方向で対向する位置にブラシを固定して設け、前記短絡リングの回転を保持した状態で前記短絡リングを前記出力軸の軸心方向へ移動させるために、枠体の一端を回動軸を介して回動自在に支持すると共に、当該枠体を係合手段を介して前記短絡リングに係合させ、前記枠体の他端には前記回動軸と略平行な溝を設ける一方、前記出力軸と略直角な回転軸の端部に設けたクランクの先端に凸部を設け、当該凸部を前記溝に遊嵌して集電装置を構成した巻線形回転電動機において、前記回転軸を前記回転軸の軸心方向へ移動自在に設け、前記回転軸が前記回転軸の軸心方向へ移動したことを検出する第一検出手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
出力軸に対して短絡リングの動作不良が生じた場合は、枠体も動作不良となってクランクの凸部から枠体の溝に作用する力に対して反作用の力が枠体から凸部に加わり、回転軸の軸心方向へクランクが移動するので、この移動を第一検出器で検出することで動作不良を検出し、潤滑油を供給する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による巻線形回転電動機の実施の形態を説明する。
【００１４】
（ａ）実施の形態１
まず、実施の形態１を図１，図５に基づいて説明する。
【００１５】
図５において、回動軸９を中心として回動自在な枠体１０は、回転運動するローラ１４により、左右へ揺動する。このとき、短絡リング２が出力軸１に対してスライドしなくなってロックした場合を想定すると、回転運動しようとしてチャンネル１６に作用するローラ１４は逆にチャンネル１６から反作用の力を受ける。このときの反作用の力は、チャンネル１６からローラ１４を駆動すると想定した場合の力の方向と同じになる。
【００１６】
図５の実線の位置にあった枠体１０が反時計方向へ回動しようとした場合は、チャンネル１６からローラ１４へ作用する力Ｆの方向は回動軸９を中心とする円の接線方向となり、枠体１０に対して直角となる。力Ｆを水平方向と鉛直方向とに分解すると、ローラ１４を回転運動させるための力であるＦｘとローラ１４を押し上げる力であるＦｙとになる。
【００１７】
つまり、Ｆｘ，Ｆｙの力が、チャンネル１６から反作用の力としてローラ１４へ作用することになる。Ｆｙの力が現実に作用することの証として、短絡リング２がロックしたときには、クランク１３が上方へ押し返されることがわかっている。本発明では、Ｆｘ，Ｆｙの力による変位のうちの、Ｆｙの力による変位を検出することにより、潤滑油が不足状態であることを検出するようにしたものである。また、クランク１３の変位の検出を可能にするため、回転軸１２は鉛直方向へ、ある程度移動自在に構成した。
【００１８】
図１に示すように、回転軸１２の軸心方向へのクランク１３の移動を検出するためのリミットスイッチ（第一検出手段）２１が、図示しない固定部に固定されている。そして、リミットスイッチ２１のドグ２１ａがクランク１３の上面に当接している。リミットスイッチ２１は、作業者が常駐する位置に配置された図示しない警報手段に接続されている。警報手段としては、視覚に訴える表示器や、聴覚に訴える警報器や、これらの双方を組み合わせたものが考えられる。
【００１９】
図５において、出力軸１と短絡リング２との間の潤滑油が不足することにより短絡リング２が出力軸１に対して動作不良を起こした場合は、枠体１０の動作も不良になり、動作不良の枠体１０に対してローラ１４が円運動をしようとしてローラ１４からチャンネル１６に駆動力が作用する。チャンネル１６も動作不良の状態なので、チャンネル１６からローラ１４へ、反作用の力Ｆが作用する。つまり、反作用の力Ｆを分解した力Ｆｘと力Ｆｙとが作用する。そして、力Ｆｙによりクランク１３が上昇するので、リミットスイッチ２１がこれを検出し、警報手段が警報を発する。警報が発せられたら、致命的な故障になる手前の、動作不良の初期の段階で、なるべく早めに潤滑油を供給する。これにより、ごく少量の潤滑油しか供給しない供給状態での、潤滑油の管理が適正な状態で維持される。
【００２０】
（ｂ）実施の形態２
次に、実施の形態２を図２に基づいて説明する。
【００２１】
この実施の形態２は、クランク１３の上昇の検出を光検出器（第一検出手段）で行うようにしたものである。図２のように発光部２２と受光部２３とがクランク１３を挟んだ位置に設けられ、発光部２２から受光部２３へ向う光２４がクランク１３の上面の近傍を通るように設定されている。
【００２２】
斯かる巻線形回転電動機では、短絡リング２が出力軸１に対して動作不良を生じたことによりクランク１３が上昇すると、上昇したクランク１３が光２４を遮光することによりクランク１３の上昇を検出し、前記のように警報手段が警報を発する。
【００２３】
その他の構成，作用は実施の形態１と同じなので、説明を省略する。
【００２４】
（ｃ）実施の形態３
次に、実施の形態３を図３に基づいて説明する。
【００２５】
この実施の形態３も、クランク１３の上昇の検出を光検出器（第一検出手段）で行うようにしたものである。図３のようにレーザ式発光部２５がクランク１３の上方に設けられ、レーザ式発光部２５から出た光２６がクランク１３の上面へ向うように設定されている。
【００２６】
斯かる巻線形回転電動機でも、短絡リング２が出力軸１に対して動作不良を生じることにより、クランク１３が上昇する。レーザ式発光部２５は、クランク１３の上面へレーザ光を発射し、レーザ光が戻ってくるまでの時間を測定してレーザ式発光部２５とクランク１３の上面との距離を測定する。そして、レーザ式発光部２５とクランク１３の上面との距離が小さくなると、前記のように警報手段が警報を発する。
【００２７】
その他の構成，作用は実施の形態２と同じなので、説明を省略する。
【００２８】
（ｄ）実施の形態４
最後に、実施の形態４を図４に基づいて説明する。
【００２９】
この実施の形態４は、クランク１３の上昇の検出に代えて、枠体１０の下降をリミットスイッチで検出するようにしたものである。図５において、枠体１０から上方へ反作用の力Ｆｙが作用する際には、回動軸９は反作用の力として下方への力−Ｆｙを受けることになる。従って、回転軸１２が鉛直上方へ移動しないように拘束する一方、回動軸９を上下方向へ移動自在に設けておき、回動軸９の下方への移動を検出することによっても、短絡リング２の動作不良を検出できることになる。
【００３０】
ここでは、図４のように前記回動軸９を一端に支持する支持部材２７の他端の下部を支持軸２８を介して回動自在に支持する一方、支持部材２７の他端の上部をバネ定数の大きいバネ２９を介して鉛直面に結合し、リミットスイッチ（第二検出手段）３０を設けると共にそのドグ３０ａを支持部材２７の一端の下面に当接させたものである。
【００３１】
斯かる巻線形回転電動機では、短絡リング２が出力軸１に対して動作不良を生じたことにより回動軸９が下降すると、下降した回動軸９を支持する支持部材２７が支持軸２８を中心として反時計方向へ回動する。これをリミットスイッチ３０が検出し、前記のように警報手段が警報を発する。
【００３２】
その他の構成，作用は実施の形態１と同じなので、説明を省略する。
【００３３】
なお、実施の形態４においても、実施の形態２，３で用いた光検出器を第二検出手段として用いて回動軸９の下降を検出するようにしても良い。また、係合手段として、短絡リングに円周溝を、枠体にローラを設けたが、短絡リングの外周にに単一の畝状突起を形成し、枠体には畝状突起を挟む一対の突出部を設けるようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１〜４に係る巻線形回転電動機によれば、クランクの上昇または回動軸の下降を検出して短絡リングがロックする手前の状態での動作不良を検出して警報器を動作させるので、その後に潤滑油を供給して短絡リングのロックを未然に防止し、ごく少量の潤滑油しか供給しない供給状態での、潤滑油の管理を適正な状態に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巻線形回転電動機の実施の形態１の要部を示す構成図。
【図２】本発明による巻線形回転電動機の実施の形態２の要部を示す構成図。
【図３】本発明による巻線形回転電動機の実施の形態３の要部を示す構成図。
【図４】本発明による巻線形回転電動機の実施の形態４の要部を示す構成図。
【図５】本発明による巻線形回転電動機の実施の形態１〜４の原理を説明する構成図。
【図６】従来の巻線形回転電動機の集電装置の構成図。
【図７】従来の巻線形回転電動機の集電装置の要部の構成図。
【符号の説明】
１…出力軸
２…短絡リング
２ｂ…円周溝
９…回動軸
１０…枠体
１１，１４…ローラ
１３…クランク
１６…チャンネル
２１，３０…リミットスイッチ
２２…発光器
２３…受光器
２５…レーザ式発光器
【図１】
2004048916.tif 000003
【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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【図７】
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