(57)【要約】【課題】スリップリングに対するブラシの浮きを防止した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１１の外表面１１ｂ上に供給された冷却媒体は、スリップリング１１の回転にともない、ブラシ１２とスリップリング１１との間に流入する。冷却媒体は、ブラシ１２とスリップリング１１との摺動面を冷却しながら、その一部が貫通孔２１を通って、回転軸４の内部の略円柱形状の軸内通路１０内に流入する。冷却媒体が貫通孔２１を流通することによりブラシ１２がスリップリング１１に吸い付けられるので、冷却媒体がブラシ１２とスリップリング１１との間の摺動面に流入しても、スリップリング１１に対するブラシ１２の浮きを防止することができる。【選択図】図２
2017017940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体回転する少なくとも１つのスリップリングと、
該スリップリングに対して摺動するブラシと
を備え、
前記回転軸は中空構造に形成され、
前記回転軸の内部には、軸内通路が設けられ、
前記スリップリングには、前記ブラシが接する前記スリップリングの外表面に開口するとともに前記回転軸の内表面に開口して、前記軸内通路に連通する貫通孔が設けられ、
前記回転軸の端部には、前記貫通孔を介して前記軸内通路に導入される冷却媒体を前記回転軸の外部に排出する排出口が設けられ、
前記軸内通路には、前記回転軸が回転することにより、前記貫通孔を介して前記軸内通路に冷却媒体を導入するとともに前記排出口に向かって冷却媒体を排出するフィンが設けられているスリップリング機構。
【請求項２】
前記スリップリングは、前記軸内通路に露出するとともに、前記軸内通路の一部を構成する、請求項１に記載のスリップリング機構。
【請求項３】
前記スリップリングは、前記軸内通路に全体が露出するとともに、前記軸内通路の一部を構成し、
前記軸内通路のうち、前記スリップリングが構成する前記軸内通路以外の部分に前記フィンが設けられる、請求項２に記載のスリップリング機構。
【請求項４】
前記回転軸には、前記スリップリング以外の部分に、前記回転軸の外表面に開口すると共に前記回転軸の内表面に開口して、前記軸内通路に連通する第２貫通孔が設けられ、該第２貫通孔の内径は、前記貫通孔の内径よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスリップリング機構。
【請求項５】
前記フィンと前記回転軸との間には、該回転軸の軸方向に延びる補強部材が設けられている、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機のロータに電力を供給するためのスリップリング機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転電機は一般的に、ケーシングに固定されたステータと、ステータに対して相対回転可能なロータと、ロータに電力を供給するスリップリング機構とを有している。スリップリング機構は通常、複数の極から構成されており、各極は、回転軸の外周に設けられたスリップリングと、スリップリングに押し付けられるように設けられたブラシと、ブラシを固定するブラシホルダとから構成されている。ブラシを介してスリップリングに電力を給電することやブラシとスリップリングとの摩擦により、スリップリングやブラシが発熱するので、各極を冷却する必要がある。特許文献１に記載のスリップリング機構では、磨耗粉の飛散を抑制するとともにスリップリング及びブラシの冷却効率を向上させるために、フッ素系液体が封入された収容室内にスリップリング及びブラシを収容している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８３５５９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、特許文献１に記載のスリップリング機構では、ブラシとスリップリングとの間に液膜を生じやすくなる。ブラシとスリップリングとの間に液膜が生じると、液膜圧力によりスリップリングに対するブラシの浮きが発生し、ブラシとスリップリングとの接触がなくなってしまう。そうすると、ブラシとスリップリングとの間でアーク放電が発生してブラシの摩耗が促進され、スリップリングを流れる電流が成り行きになることにより回転電機の制御が困難になるといった問題点があった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、スリップリングに対するブラシの浮きを防止した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】
【０００６】
この発明に係るスリップリング機構は、回転軸と一体回転する少なくとも１つのスリップリングと、スリップリングに対して摺動するブラシとを備え、回転軸は中空構造に形成され、回転軸の内部には、軸内通路が設けられ、スリップリングには、ブラシが接するスリップリングの外表面に開口して、軸内通路に連通するとともに回転軸の内表面に開口する貫通孔が設けられ、回転軸の端部には、貫通孔を介して軸内通路に導入される冷却媒体を回転軸の外部に排出する排出口が設けられ、軸内通路には、回転軸が回転することにより、貫通孔を介して軸内通路に冷却媒体を導入するとともに排出口に向かって冷却媒体を排出するフィンが設けられている。
スリップリングは、軸内通路に露出するとともに、軸内通路の一部を構成してもよい。
スリップリングは、軸内通路に全体が露出するとともに、軸内通路の一部を構成し、軸内通路のうち、スリップリングが構成する軸内通路以外の部分にフィンが設けられてもよい。
回転軸には、スリップリング以外の部分に、回転軸の外表面に開口すると共に回転軸の内表面に開口して、軸内通路に連通する第２貫通孔が設けられ、第２貫通孔の内径は、貫通孔の内径よりも大きくてもよい。
フィンと回転軸との間には、回転軸の軸方向に延びる補強部材が設けられてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、スリップリングに、ブラシが接する外表面に開口するとともに回転軸の内表面に開口する貫通孔を設けることにより、ブラシとスリップリングとの間の冷却媒体が貫通孔を通って回転軸の内部に流入し、それによりブラシがスリップリングに吸い付けられるので、スリップリングに対するブラシの浮きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態に係るスリップリング機構の断面図である。
【図２】この実施の形態に係るスリップリング機構における１組のブラシ及びスリップリングの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態に係るスリップリング機構の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
図１に示されるように、スリップリング機構１は、図示しないロータのブラケット２に設けられている。ブラケット２は、略円柱形状の構造体３と、円筒形状の回転軸４とを備えている。スリップリング機構１は、回転軸４と一体回転可能に設けられたリング状の３つのスリップリング１１と、各スリップリング１１に接するように設けられたブラシ１２とを備えている。
【００１０】
回転軸４の内表面４ａには、樹脂製の略円筒形状の土台部分１４ｂの内表面に形成された樹脂製の螺旋状のフィン１４ａが設けられている。フィン１４ａは、内表面４ａ全体に設けられているのではなく、土台部分１４ｂに部分的に開口した窓部１３が形成された部分以外に形成されている。窓部１３からは、内表面４ａが露出している。窓部１３から露出した内表面４ａの一部からは、スリップリング１１の内表面１１ａの一部が露出している。露出した内表面１１ａは、回転軸４の内表面４ａの一部を構成する。土台部分１４ｂの一端は構造体３に固定されており、他端は、回転軸４の端部に開口した排出口４ｃに位置している。
【００１１】
スリップリング１１には、その内表面１１ａ及び外表面１１ｂのそれぞれに開口した複数の貫通孔２１が形成されている。回転軸４には、構造体３と回転軸４との接続部分付近に、回転軸４の内表面４ａ及び外表面４ｂのそれぞれに開口した第２貫通孔２２が形成されている。第２貫通孔２２の内径は、貫通孔２１の内径よりも大きい。この実施の形態では、第２貫通孔２２は１つであるが、複数設けられていてもよい。また、設ける位置も、スリップリング１１以外の部分であればどこでもよい。
【００１２】
次に、この発明の実施の形態に係るスリップリング機構１の動作について説明する。
図示しないロータが回転すると、ロータとともにブラケット２も回転し、その結果回転軸４も回転する。回転軸４が回転するとスリップリング１１も回転するが、ブラシ１２は回転軸４とともに回転しないので、ブラシ１２はスリップリング１１に対して摺動する、すなわち、ブラシ１２とスリップリング１１とが接触しながらスリップリング１１のみ回転する。すると、ブラシ１２とスリップリング１１との間の摺動面で摩擦熱が発生し、ブラシ１２及びスリップリング１１の温度が上温する。そこで、ブラシ１２及びスリップリング１１を冷却するために、オイル等の冷却媒体がスリップリング１１の外表面１１ｂ上に供給される。
【００１３】
図２に示されるように、スリップリング１１の外表面１１ｂ上に供給された冷却媒体は、スリップリング１１の回転にともない、ブラシ１２とスリップリング１１との間に流入する。冷却媒体は、ブラシ１２とスリップリング１１との摺動面を冷却しながら、その一部が貫通孔２１を通って、回転軸４の内部の略円柱形状の軸内通路１０内に流入する。冷却媒体が貫通孔２１を流通することによりブラシ１２がスリップリング１１に吸い付けられるので、冷却媒体がブラシ１２とスリップリング１１との間の摺動面に流入しても、スリップリング１１に対するブラシ１２の浮きを防止することができる。
【００１４】
ただし、貫通孔２１の内径が小さい場合には、冷却媒体が貫通孔２１内で滞留してしまい、軸内通路１０へ流入しなくなってしまう場合がある。この場合には、スリップリング１１に対するブラシ１２の浮きが発生するおそれがある。しかしながら、この実施の形態では、図１に示されるように、回転軸４の内表面４ａに螺旋状のフィン１４ａが設けられているので、貫通孔２１を通って内表面４ａの開口から流出した冷却媒体は、回転軸４の回転にともないフィン１４ａに沿って排出口４ｃに向かって移動する。これにより、冷却媒体が貫通孔２１を流通することが促進され、冷却媒体の貫通孔２１内の滞留が防止される。排出口４ｃに至った冷却媒体は、排出口４ｃを介して軸内通路１０から排出される。
【００１５】
尚、フィン１４ａが提供する効果と同じ効果を得るために、回転軸４の外部から排出口４ｃを介して、軸内通路１０内の冷却媒体を吸引する装置を設けることもできるが、この場合には、当該装置の分だけスリップリング機構が大型化してしまう。これに対し、この実施の形態に係るスリップリング機構１では、回転軸４の内部にフィン１４ａが設けられることにより、スリップリング機構１がコンパクトになる。
【００１６】
また、図示しないロータが回転する際、第２貫通孔２２を介して冷却媒体が軸内通路１０内に流入する。第２貫通孔２２を介して軸内通路１０内に流入した冷却媒体も、同様の原理で排出口４ｃに向かって移動するが、窓部１３を介して軸内通路１０に露出するスリップリング１１に接触する。この接触によりスリップリング１１が冷却されるので、スリップリング１１の冷却が促進される。
【００１７】
このように、スリップリング１１に、ブラシ１２が接する外表面１１ｂに開口するとともに回転軸４の内表面４ａに開口する貫通孔２１を設けることにより、ブラシ１２とスリップリング１１との間の冷却媒体が貫通孔２１を通って回転軸４の内部に流入し、それによりブラシ１２がスリップリング１１に吸い付けられるので、スリップリング１１に対するブラシ１２の浮きを防止することができる。
【００１８】
この実施の形態では、スリップリング１１は３つ設けられていたが、３つに限定するものではない。１つのみ設けられてもいいし、２つあるいは４つ以上設けられていてもよい。ただし、スリップリング１１の数がいくつであっても、各スリップリングにはブラシが接するように設けられる。
【００１９】
この実施の形態では、スリップリング１１の一部が内表面４ａから露出して回転軸４の内表面４ａの一部を構成していた、すなわちスリップリング１１の一部が軸内通路１０に露出し軸内通路１０の一部を構成していたが、この形態に限定するものではない。スリップリング１１の内表面１１ａすべてが内表面４ａから露出していてもよい。この場合には、土台部分１４ｂの内表面に形成されたフィン１４ａは、隣り合うスリップリング１１，１１間にのみ設けられる。ただし、スリップリング１１が１つのみ設けられている場合には、スリップリング１１以外の部分にフィン１４ａが設けられる。これにより、スリップリング１１の冷却がさらに促進される。また、スリップリング１１の冷却効率は低下するものの、スリップリング１１が内表面４ａから露出していなくてもよい。ただし、この場合には、貫通孔２１を流入した冷却媒体が軸内通路１０内へ流入できるように、貫通孔２１は、スリップリング１１の内表面１１ａの開口からさらに、回転軸４の内表面４ａに向かって延びて内表面４ａにおいて開口する構成を有する必要がある。
【００２０】
この実施の形態では、フィン１４ａ及び土台部分１４ｂは樹脂製であったが、スリップリング１１間の絶縁を確保できるのであれば、金属製であってもよい。また、フィン１４ａ及び土台部分１４ｂの強度を補強するために、図３に示されるように、土台部分１４ｂ内に埋め込まれるように、金属製の補強部材３０を設けてもよい。補強部材３０は、一端が構造体３に固定され、他端が土台部分１４ｂの端部から突出するように設けられている。ただし、他端は、土台部分１４ｂの端部で終端していてもよし、土台部分１４ｂの端部よりも構造体３側で終端していてもよい。また、補強部材３０は、土台部分１４ｂ内に埋め込まれる形態に限定するものではなく、フィン１４ａと土台部分１４ｂとの間に設けられてもよく、スリップリング１１間の絶縁を確保できるのであれば、土台部分１４ｂと内表面４ａとの間に設けられてもよい。すなわち、補強部材３０は、フィン１４ａと回転軸４との間に設けてもよい。
【００２１】
この実施の形態では、フィン１４ａは螺旋状に設けられていたが、この形態に限定するものではない。フィン１４ａが排出口４ｃに向かって傾いて設けられていれば、冷却媒体は、回転軸４の回転にともないフィン１４ａに沿って排出口４ｃに向かって移動することができる。
【００２２】
この実施の形態では、スリップリング１１の外表面１１ｂ上に冷却媒体が供給されているが、この形態に限定するものではない。特許文献１に記載された発明と同様に、スリップリング１１及びブラシ１２が冷却媒体内に位置していてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  スリップリング機構、４  回転軸、４ａ  （回転軸の）内表面、４ｂ  （回転軸の）外表面、４ｃ  排出口、１０  軸内通路、１１  スリップリング、１１ａ  （スリップリングの）内表面、１１ｂ  （スリップリングの）外表面、１２  ブラシ、１４ａ  フィン、２１  貫通孔、２２  第２貫通孔、３０  補強部材。
【図１】
2017017940.tif 000003
【図２】
2017017940.tif 000004
【図３】
2017017940.tif 000005