JP2015070720A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の摺動部において、回転軸方向に気流を送ることができるものを提供する。【解決手段】回転電機１０は、整流板６３を有する整流部材６０を備える。回転電機１０において、ブラシホルダ３０とスリップリング５０との間に整流板６３が配設される。整流板６３は、気流の内側経路９０と外側経路９１とを隔絶する。送風手段１２によって発生した気流は、小径部７２ｂとブラシホルダケース２０の内周面２２との間の空間を通って、ブラシホルダケース２０の内部に流入する（矢印Ｒ１およびＲ２）。気流は、外側経路９１（すなわち整流板６３の外径側）、接続経路９２、内側経路９０（すなわち整流板６３の内径側）をこの準に通過する。さらに気流は、隔壁６４の内側に達し（矢印Ｒ３）、通風孔７３を通過してブラシホルダケース２０の外部へと流出する（矢印Ｒ４およびＲ５）。【選択図】図２

Description

本発明は回転電機に関する。

ブラシとスリップリングとを接触させながら相対的に回転させる回転電機では、回転に伴って摺動部に摩耗粉が発生する場合がある。このような摩耗粉に対し、たとえばブラシホルダ上に整流板を設け、摩耗粉が摺動部に再付着することを防止する技術が知られている。このような構成の例は特許文献１に記載される。

特開２０１２−２２２８４３号公報

しかしながら、従来の構成では、摺動部において回転軸方向に気流を送ることができないという問題があった。

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、摺動部において回転軸方向に気流を送ることができる回転電機を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するため、この発明に係る回転電機は、筐体と、送風手段と、ブラシホルダケースと、ブラシホルダケースに保持されるブラシホルダと、ブラシホルダに保持されるブラシと、回転軸の周りに配置され、ブラシと接触するスリップリングと、ブラシホルダおよびスリップリングの間に、回転軸に沿って配設される整流板とを備える。

このような構成によれば、送風手段から整流板に沿って気流が送られる。

ブラシホルダは整流板保持部を備えてもよい。
ブラシホルダケースはカバーを備え、カバーの一部には整流板の内径側に導通する通風孔が設けられてもよい。
整流板は複数配設され、鉛直下方向に位置する整流板の厚さはより薄く形成されてもよい。

本発明に係る回転電機によれば、ブラシホルダとスリップリングとの間に、回転軸に沿って整流板が配設されるので、摺動部において回転軸方向に気流を送ることができる。

本発明の実施の形態１に係る回転電機の大まかな構成を示す図である。 図１の筐体の内部の構造を示す断面図である。 図１の筐体の内部の構造を示す部品展開斜視図である。 図２のブラシホルダおよび整流部材の詳細な形状を示す図である。 気流の経路を示す斜視断面図である。 気流の経路を示す、図５とは異なる断面による斜視断面図である。 実施の形態２に係る整流部材の形状を示す図である。

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、この発明の実施の形態に係る回転電機１０の大まかな構成を示す。回転電機１０は筐体１１および送風手段１２を備える。送風手段１２は、気流を発生させ、筐体１１に向けて送り込む機能を有する。なお、送風手段１２は筐体１１の内部に配置されてもよい。

図２および図３に、筐体１１の内部の構造を示す。図２は回転軸Ａを含む平面による断面図であり、図３は部品展開斜視図である。
回転電機１０は、筐体１１の内部に、ブラシホルダケース２０と、ブラシホルダ３０と、ブラシ４０（図２にのみ示す）と、スリップリング５０とを備える。ブラシホルダ３０はブラシホルダケース２０に保持され、ブラシ４０はブラシホルダ３０に保持される。スリップリング５０は、回転軸Ａの周りに配置される。

本実施形態では回転電機１０は三相のものであり、ブラシ４０およびスリップリング５０は各相について設けられる。各スリップリング５０は、対応する相のブラシ４０と接触して電気的に導通する。ここで、回転電機１０の動作に伴い、ブラシホルダ３０とスリップリング５０とが相対的に回転するので、ブラシホルダ３０に固定されたブラシ４０とスリップリング５０とは摺動部を構成することになり、この摺動部において摩耗粉が発生する。

スリップリング５０は、それぞれ対応する相のバスバー５１と接続される。また、各バスバー５１および各スリップリング５０は、絶縁部材５２によって互いに絶縁されつつ固定される。

また、回転電機１０は、送風手段１２によって発生する気流を導くための整流構造として、整流部材６０を備える。整流部材６０は絶縁材からなり、たとえば樹脂によって形成される。ブラシホルダ３０および整流部材６０は、図３および図６に示すように、螺合孔３１および螺合孔６１を介してブラシホルダケース２０に螺合部材８０が螺合することによって、ブラシホルダケース２０に締結され固定される。

ブラシホルダケース２０はカバー７０を備える。カバー７０には螺合孔７１が設けられ、この螺合孔７１と、ブラシホルダケース２０の螺合孔２１とに螺合部材８１（図２）が螺合することによって、カバー７０はブラシホルダケース２０に締結され固定される。なお、図示しないが、ブラシホルダケース２０において、カバー７０と反対側の端部は密封される。したがって、ブラシホルダケース２０の内部が外部と連通する空間は、カバー７０およびその周辺に限られることになる。

図４に、ブラシホルダ３０および整流部材６０の詳細な形状を示す。なお図４ではブラシホルダ３０は１つのみ示し、また螺合孔３１を形成する部分については図示を省略している。

整流部材６０は、支持部６２と、整流板６３と、隔壁６４とを備える。支持部６２は、整流部材６０を他の構造（本実施形態ではブラシホルダ３０およびブラシホルダケース２０）に固定するための支持構造であり、上述の螺合孔６１が設けられる。図４の例では、支持部６２は回転軸Ａと直交する平面をなす板状の部材を含む。

整流板６３は、整流部材６０周辺の気流を整えるための構造である。図４の例では３枚の整流板６３が設けられている。図４の例では、整流板６３は、支持部６２から回転軸Ａの方向に延びる板状態の構造であり、３枚の整流板６３が同一の円筒面においてそれぞれ異なる部分をなすように、同じ軸方向位置に、周方向に等間隔に設けられる。以下に説明するように、整流板６３は、ブラシホルダ３０およびスリップリング５０の間に、回転軸Ａに沿って配設される。

整流板６３は、所定の軸方向範囲に渡って、回転軸Ａと直交する平面による断面の形状が一定の範囲内に収まるよう形成される。図４の例では、整流板６３の全範囲に渡って断面形状が同一となっている。また、図４の例では、回転軸Ａと直交する平面による断面の形状は、すべての整流板６３について同一である。

整流板６３の内径側を構成する円筒面（内周面）の径は、スリップリング５０および絶縁部材５２の外径よりも大きく構成される。図２の例では、整流板６３の内周面と、スリップリング５０および絶縁部材５２の外周面との間に、気流が通過可能な内側経路９０が構成されている。

隔壁６４は、整流部材６０の周囲の気流経路を分離するための構造である。図４の例では、隔壁６４は、軸方向において、支持部６２に対して整流板６３と反対側に設けられる。隔壁６４は、周方向に連続する環状に形成され、軸方向に所定の寸法を有する。とくに、図４の例では、隔壁６４は、回転軸Ａを軸とする円筒面の一部をなす円筒面部６４ａと、円筒面部６４ａよりも径方向外側に延びる延長部６４ｂとを備える。

このような形状により、隔壁６４が延在する軸方向位置においては、隔壁６４の内径側の気流と、隔壁６４の外径側の気流とは、互いに隔絶される。ここで、隔壁６４の内径側とは、回転軸Ａにより近い位置を占める空間を意味し、たとえば図２の内側経路９０を含む。また、隔壁６４の外径側とは、回転軸Ａからより遠い位置を占める空間を意味し、たとえば図２の外側経路９１を含む。

また、隔壁６４の軸方向寸法は、図２に示すように、ブラシホルダケース２０の内周面に接触しないよう構成される。隔壁６４の軸方向端面と、これに対向するブラシホルダケース２０の内周面との間の空間すなわち接続経路９２を介して、内側経路９０と外側経路９１とが連通する。また、隔壁６４は、軸方向位置において、支持部６２から最も離れた位置にあるスリップリング５０の少なくとも一部と重複する。このように、内側経路９０は、いずれのスリップリング５０についても、少なくとも一部を覆うように形成される。

図４に示すように、ブラシホルダ３０はホルダ板３２を備える。ホルダ板３２は、回転軸Ａと直交する平面をなす板状の部材を含み、螺合孔３１（図３）を形成する部材が取り付けられる（この部材は図４には示さない）。ホルダ板３２は、内端面３３および外端面３４を有し、図２に示すように内端面３３がスリップリング５０および絶縁部材５２と対向するよう配置される（厳密には、ブラシ４０がスリップリング５０と対向するよう、内端面３３を含むブラシホルダ３０が配置される）。

内端面３３は、小径部３３ａと、切欠き部３３ｂと、小径部３３ａおよび切欠き部３３ｂの境界に設けられる整流板保持部３３ｃとを備える。小径部３３ａは、図４の例では円筒面の一部であり、スリップリング５０または絶縁部材５２と近接する位置に形成される。小径部３３ａの具体的な配置は当業者が適宜決定可能である。

切欠き部３３ｂは、小径部３３ａから外径側に向かって形成される空間を画定する。切欠き部３３ｂと、上述の整流板６３とは、互いに整合する位置に設けられ、また、回転軸Ａと直交する平面による断面の形状が互いに整合するよう形成される。すなわち、図４の例では、切欠き部３３ｂは周方向に等間隔に設けられ、その周方向幅は整流板６３の周方向幅と整合する。
整流板保持部３３ｃは、小径部３３ａの周方向両端から周方向に切欠き部３３ｂ側に伸びる突起として（言い換えると、切欠き部３３ｂの周方向両端から周方向に切欠き部３３ｂ側に折り返す突起として）形成される。

ブラシホルダ３０および整流部材６０は上記のように構成されているので、図４に示すようにブラシホルダ３０と整流部材６０とを適切な向きで同軸に配置し、軸方向に重なるように移動させると、整流板６３が切欠き部３３ｂに挿入され、整流板保持部３３ｃによって保持されることになる。

カバー７０は隔壁７２を備える。また、カバー７０の一部には通風孔７３が設けられる。隔壁７２には上述の螺合孔７１が形成される。図２に示すように、整流部材６０およびカバー７０がブラシホルダケース２０に固定された状態では、整流部材６０の隔壁６４の端面がカバー７０の隔壁７２に当接して気流の経路を塞ぐ（実用的には気密である必要はないが、気密としてもよい）。

通風孔７３は、整流板６３の内径側に導通する。また、通風孔７３は延長部６４ｂと整合する位置（たとえば、周方向位置において延長部６４ｂに含まれる範囲）に形成される。このため、気流が整流板６３側から隔壁６４の内径側に流入した場合、この気流は通風孔７３を介して外部に流出することになる。

また、カバー７０の隔壁７２は、ブラシホルダケース２０の内周面２２に接する大径部７２ａと、内周面２２とは隔たった位置に形成される小径部７２ｂとを含む。大径部７２ａは、周方向位置において通風孔７３と整合する位置（たとえば通風孔７３を含む範囲）に形成される。したがって、周方向位置を基準として表現すると、整流部材６０の延長部６４ｂと、カバー７０の大径部７２ａおよび通風孔７３とは互いに整合する位置に設けられ、また、カバー７０の小径部７２ｂは、隔壁６４の円筒面部６４ａと整合する位置に設けられる。この例では、３箇所に形成される小径部７２ｂが、円筒面部６４ａのうちそれぞれ異なる部分と整合する位置に配置される。

図５および図６に、上述の構成によって形成される気流の経路を示す。図５および図６は、図１の構成をそれぞれ異なる断面に沿って示した斜視断面図である。
送風手段１２によって発生した気流は、ブラシホルダケース２０の外部から、小径部７２ｂとブラシホルダケース２０の内周面２２との間の空間を通って、ブラシホルダケース２０の内部に流入する（矢印Ｒ１およびＲ２）。気流は、外側経路９１（すなわち整流板６３の外径側）、接続経路９２、内側経路９０（すなわち整流板６３の内径側）をこの準に通過する。さらに気流は、隔壁６４の内側に達し（矢印Ｒ３）、通風孔７３を通過してブラシホルダケース２０の外部へと流出する（矢印Ｒ４およびＲ５）。

以上説明するように、本発明の実施の形態１に係る回転電機１０によれば、ブラシホルダケース２０とスリップリング５０との間に、回転軸Ａに沿って整流板６３が配設されるので、摺動部において回転軸Ａの方向に気流を送ることができる。これによって、回転電機１０の摺動部に発生する摩耗粉を、通風孔７３を介してブラシホルダケース２０の外部に排出することができる。また、摺動部から摩耗粉が除去されることにより、さらなる摩耗を抑止することができる。

また、内側経路９０によりスリップリング５０の表面を気流が通過するので、摺動部を冷却することができる。

また、ブラシホルダ３０の整流板保持部３３ｃが整流板６３を保持するので、整流板６３（とくに支持部６２から離れた側の端部）が重力等により内径側にたわむことが抑止され、送風面積（たとえば内側経路９０の断面積）を維持できる。

また、整流板６３は軸方向に延びており、内側経路９０がいずれのスリップリング５０についても少なくとも一部を覆うように形成されるので、すべてのスリップリング５０について摩耗粉を除去することができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、整流板６３の位置に応じて形状を変化させるものである。
図７に、実施の形態２に係る整流部材１６０の構成を示す。この図には、回転軸と直交する断面による通風孔側から見た整流板１６３ａ〜１６３ｃの断面形状と、ブラシホルダ１３０、ブラシ１４０およびスリップリング５０の形状とが示されている。なおブラシホルダ１３０については、図示の便宜上ホルダ板を省略し（したがって内端面および外端面の形状は示されない）、ブラシ１４０を保持する部分のみ示している。

重力が働く向きを矢印Ｇで表す。摩耗粉は重力により鉛直下方向に移動する傾向があるので、鉛直方向の位置が低い場所においては、鉛直方向の位置が高い場所よりも、摩耗粉がより大量に存在する可能性がある。

図７に示すように、整流板１６３ｃ（またはその重心）は、整流板１６３ａおよび１６３ｂ（またはこれらの重心）よりも、低い位置にある。したがって、本実施形態では、整流板１６３ｃは、整流板１６３ａおよび１６３ｂよりも、摩耗粉がより大量に存在する領域に配置されているということができる。

整流板１６３ｃの厚さは、整流板１６３ａおよび１６３ｂの厚さよりも小さい。したがって、整流板１６３ｃに沿って形成される気流の経路の断面積は、整流板１６３ａまたは１６３ｂに沿って形成される気流の経路の断面積よりも大きくなる。図７の例では、整流板１６３ｃの内周面に沿って形成される内側経路１９０ｃの断面積は、整流板１６３ａの内周面に沿って形成される内側経路１９０ａの断面積および整流板１６３ｂの内周面に沿って形成される内側経路１９０ｂの断面積より大きい。さらに、整流板１６３ｃの外周面に沿って形成される外側経路１９１ｃの断面積は、整流板１６３ａの外周面に沿って形成される外側経路１９１ａの断面積および整流板１６３ｂの外周面に沿って形成される外側経路１９１ｂの断面積より大きい。

実施の形態２によれば、鉛直下方向に位置する整流板１６３ｃをより薄く形成し、気流の経路を広くしている。このため、摩耗粉がより大量に存在する領域に、より大量の気流を送ることができ、摩耗粉をより効率的に排出できる。

なお、図７の例では、整流板１６３ｃの横幅Ｄｃ（たとえば周方向寸法として定義可能である）は、整流板１６３ａの横幅Ｄａおよび整流板１６３ｂの横幅Ｄｂよりも大きく構成されている。このため、たとえば、厚みの減少にともなって内側経路１９０ｃと外側経路１９１ｃとが接する部分が大きくなり気流が漏れるという影響を抑制することができる。

実施の形態１では、気流の向きは図５および図６に示すとおりであるが、これは逆であってもよい。すなわち、気流は通風孔７３から隔壁６４の内側に流入し、内側経路９０、接続経路９２、外側経路９１をこの順に通過してもよい。

１０ 回転電機、１１ 筐体、１２ 送風手段、２０ ブラシホルダケース、３０，１３０ ブラシホルダ（３３ｃ 整流板保持部）、４０，１４０ ブラシ、５０ スリップリング、６０，１６０ 整流部材（６３，１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃ 整流板）、７０ カバー（７３ 通風孔）、９０，１９０ａ，１９０ｂ，１９０ｃ 内側経路、９１，１９１ａ，１９１ｂ，１９１ｃ 外側経路、９２ 接続経路、Ａ 回転軸。

Claims (4)

1. 筐体と、
   送風手段と、
   ブラシホルダケースと、
   前記ブラシホルダケースに保持されるブラシホルダと、
   前記ブラシホルダに保持されるブラシと、
   回転軸の周りに配置され、前記ブラシと接触するスリップリングと、
   前記ブラシホルダおよび前記スリップリングの間に、前記回転軸に沿って配設される整流板と
   を備える回転電機。
2. 前記ブラシホルダは整流板保持部を備える、請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ブラシホルダケースはカバーを備え、
   前記カバーの一部には前記整流板の内径側に導通する通風孔が設けられる、請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記整流板は複数配設され、鉛直下方向に位置する前記整流板の厚さはより薄く形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機。

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