JP6145688B2 - 巻線形電動機の集電装置取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、巻線形電動機の集電装置取付構造に関するものである。

従来、巻線形電動機の集電装置は、回転子のシャフトの一端に装備され、仕様により電動ブラシ引上げ装置有り又は電動ブラシ引上げ装置無しの構造のものがある。
巻線形電動機が大型の立形電動機である場合には、輸送限界や、建屋の搬入口高さの制限があるため、集電装置を全て分解した状態で現地へ運び、現地で組み立てを行う場合がある。このような場合、電動機側のシャフトと集電装置側のシャフトとを別体として形成する、ツナギシャフト構造が採用される（例えば、特許文献１，２等参照）。

実開昭６２−１１１７７２号公報 特開２００７−２８８８４９号公報

しかしながら、巻線形電動機から集電装置へつながる二次配線（三相の内部リードコイル）がシャフトの内部を通して配線されているため、電動機と集電装置とを分解する場合には、二次配線がばらけてしまい、該二次配線の保護が困難であるという問題があった。
また、電動機と集電装置との分解、再組立に、多くの費用と時間を費やしてしまうという問題があった。

このようなことから本発明は、取り扱いが容易な巻線形電動機の集電装置取付構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造は、巻線形電動機のシャフトの一端に集電装置のツナギシャフトの一端を着脱可能に連結するとともに、前記シャフトの中空部に挿通される電動機側二次配線に前記ツナギシャフトの中空部に挿通される集電装置側二次配線を着脱可能に接続してなる巻線形電動機の集電装置取付構造であって、
前記シャフトの一端に径方向外側に向かって延びる電動機側フランジを設けるとともに前記電動機側二次配線の一端を径方向外側に延ばした状態で電動機側フランジ表面に固定し、
前記ツナギシャフトの一端に径方向外側に向かって延びる集電装置側フランジを設けるとともに前記集電装置側二次配線の一端を集電装置側フランジ表面に径方向外側に延ばした状態で固定し、
前記集電装置側二次配線と前記電動機側二次配線との電気的な接続を行うように設けられた前記電動機側二次配線又は前記集電装置側二次配線の一端を断面視矩形状に成形してなるナイフ部、及び、前記ナイフ部に嵌合するように前記集電装置側二次配線又は前記電動機側二次配線の一端を断面視コ字状に成形してなるスイッチ部と、前記電動機側フランジと前記集電装置側フランジとを着脱可能に締結する絶縁ボルトを設け、
前記ナイフ部は、前記電動機側フランジ表面又は前記集電装置側フランジ表面のうち当該ナイフ部が成形されている側のフランジ表面に対して平行な断面視矩形状になっており、前記スイッチ部は、前記集電装置側フランジ表面又は前記電動機側フランジ表面のうち当該スイッチ部が成形されている側のフランジ表面に対して平行な嵌めこみ凹部となる断面視コ字状になっていることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造は、第１の発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造において、前記集電装置が、前記ツナギシャフトを前記集電装置のフレームに着脱可能に固定するツナギシャフト固定手段を備えることを特徴とする。

上述した本発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造によれば、輸送限界や、建屋の搬入口高さの制限があっても、集電装置の分解組立作業を容易に行うことが可能となる。
また、集電装置の分解時に、二次配線（内部リードコイル）が損傷することを防ぐことができる。
さらに、分解組立作業費用を低減でき、集電装置部品の交換も容易になる。

本発明の実施形態に係る巻線形電動機の集電装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る巻線形電動機の集電装置取付構造を示す部分断面図である。 図３（ａ）は本発明の実施例１に係る巻線形電動機の集電装置取付構造の一部を示す断面図、図３（ｂ）は本発明の実施例１に係る巻線形電動機の集電装置取付構造の一部を示す側面図である。 図４（ａ）は本発明の実施例２に係る巻線形電動機の集電装置取付構造の一部を示す側面図、図４（ｂ）は本発明の実施例２に係る巻線形電動機の集電装置取付構造の電動機側外観を示す説明図、図４（ｃ）は本発明の実施例２に係る巻線形電動機の集電装置取付構造の集電装置側外観を示す説明図である。

以下、図１及び図２を用いて本発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造の一実施形態を説明する。

図１に示すように、本実施形態において集電装置１０は、ツナギシャフト１１と、複数（図１では、三相に対応して三つ）の環状のスリップリング１２と、複数（図１では、三相に対応して三つ）のブラシ１３とが、集電装置側フレーム１６の内部に一体的に収納された構成となっている。

ツナギシャフト１１は、集電装置側フレーム１６の内部に回転自在に収納されている。このツナギシャフト１１は、後述する巻線形電動機２０のシャフト２１に連結固定される。ツナギシャフト１１には、中空部１１ａと、巻線形電動機２０側の端部を径方向外側に延設してなる集電装置側フランジ１１ｂとが形成されている。

中空部１１ａには複数（三相に対応して三本）の集電装置側二次配線（内部リードコイル）１７が挿通されている（なお、図１，図２では２本の集電装置側二次配線のみが図示されている）。
これら集電装置側二次配線１７の一端は、集電装置側フランジ１１ｂの開口部側の表面（図１では、集電装置側フランジ１１ｂの開口部側の表面に設けられた凹部）に、該フランジ１１ｂに沿って径方向外側へ向かって延びるように固定され、他端はツナギシャフト１１の上部に固定されている。

スリップリング１２はスリーブ１８を介してツナギシャフト１１に固定され、ツナギシャフト１１と一体的に回転するように構成されている。
ブラシ１３は集電装置側フレーム１６に配置された非回転の部材であり、ツナギシャフト１１と一体的に回転するスリップリング１２に摺接するように配置されている。
例えば、集電端子３１から二次ダクト３０、端子１４，１５を介して供給される電気エネルギー等は、スリップリング１２とブラシ１３とが摺接することにより巻線形電動機２０に供給される。なお端子１４，１５以外に図示していない端子がある。つまり三相に対応して合計で３個の端子が備えられている。

また、集電装置側フレーム１６には、巻線形電動機２０側の端部であって集電装置側フランジ１１ｂに対向する位置に、ツナギシャフト固定部１６ａが設けられている。
ツナギシャフト固定部１６ａに対してジャッキボルト（以下、ツナギシャフト固定ジャッキボルトという）１９が進退移動することにより、ツナギシャフト１１の集電装置側フランジ１１ｂが着脱可能に固定される。
つまり、集電装置側フランジ１１ｂの外周面には挿通穴１１ｃが径方向に沿い形成されており、ツナギシャフト固定ジャッキボルト１９が、集電装置側フランジ１１ｂの挿通穴１１ｃに挿入されることにより、ツナギシャフト１１が、集電装置側フレーム１６のツナギシャフト固定部１６ａに固定される。ツナギシャフト固定ジャッキボルト１９を、集電装置側フランジ１１ｂの挿通穴１１ｃから引き抜くと、ツナギシャフト１１は、集電装置側フレーム１６のツナギシャフト固定部１６ａによる固定から解放される。

従って、該集電装置１０の輸送時等には、集電装置側フレーム１６のツナギシャフト固定部１６ａとツナギシャフト１１の集電装置側フランジ１１ｂとを、ツナギシャフト固定ジャッキボルト１９により固定することにより、集電装置１０を一体的に輸送することができる。

また、図２に示すように、本実施形態において巻線形電動機２０は、電動機側フレーム２２内に、上部軸受２３及び下部軸受２４を介して回転自在に支持されるシャフト２１と、シャフト２１の外周部に固定された回転子２５と、回転子２５の外周部にエアギャップを介して対向配置され、電動機側フレーム２２に固定された固定子２６とを備えて構成されている。

シャフト２１には、中空部２１ａと、集電装置１０側の端部を径方向外側に延設してなる電動機側フランジ２１ｂとが形成されている。

中空部２１ａには複数（三相に対応して三本）の電動機側二次配線（内部リードコイル）２９が挿通されている（なお、図１，図２では２本の電動機側二次配線のみが図示されている）。
これら電動機側二次配線２９の一端は、電動機側フランジ２１ｂの開口部側の表面（図２では、電動機側フランジ２１ｂの開口部側の表面に設けられた凹部）に、該電動機側フランジ２１ｂに沿って径方向外側へ延びるように固定され、他端はシャフト２１の中空部から引き出されて回転子２５に固定されている。
なお、集電装置側二次配線１７の一端と電動機側二次配線２９の一端とは、集電装置１０と巻線形電動機２０とを連結する際に相互に重なり合うようにその周方向の位置を設定するものとする。

回転子２５は、シャフト２１に一体的に固定される回転子鉄心２５ａと、回転子鉄心２５ａに巻回された回転子巻線２５ｂとを備えている。固定子２６は電動機側フレーム２２に固定される固定子鉄心２６ａと、固定子鉄心２６ａに巻回される固定子巻線２６ｂとを備えている。

また、上部軸受２３、下部軸受２４は、それぞれ電動機側フレーム２２の開口部に設けられる上部ブラケット２７、下部ブラケット２８に固定されている。

このように構成される本実施形態に係る巻線形電動機の集電装置取付構造においては、集電装置１０を巻線形電動機２０に組み付ける場合には、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とが重なり合うように、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとを後で詳述する連結手段により連結する。これにより、ツナギシャフト１１とシャフト２１との連結、及び、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９との電気的な接続を行うことができる。
その後、ツナギシャフト固定ジャッキボルト１９による集電装置側フレーム１６とツナギシャフト１１との固定状態を解除することで、組立が完了する。

また、集電装置１０を巻線形電動機２０から取り外す（分解する）場合には、ツナギシャフト固定ジャッキボルト１９をツナギシャフト１１の挿通穴１１ｃに挿入することにより、集電装置側フレーム１６とツナギシャフト１１とを固定した後、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９との電気的な接続、及び、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとの連結を解除することで、分解が完了する。

以上に説明したように、本実施形態に係る巻線形電動機の集電装置取付構造によれば、集電装置１０を巻線形電動機２０に対して一体的に連結又は分解することができるため、輸送限界や、建屋の搬入口高さの制限があっても、集電装置の分離・組立が容易になり作業性を大幅に向上させることができる。

また、集電装置１０をユニット化したことにより、集電装置１０を分解する必要がないため二次配線１７，２９が損傷するおそれがなくなるとともに、分解組立作業に係る費用を低減することができる。さらに、集電装置部品の交換が容易になる。

なお、上述した実施形態においては、一例として、集電装置１０が電動ブラシ引上げ装置を備える例を示したが、本発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造は、上述した実施形態に限定されるものではなく、電動ブラシ引上げ装置無しの構造のものに適用しても同様の作用効果が得られることは言うまでもない。

図３を用いて本発明の実施例１に係る巻線形電動機の集電装置取付構造について説明する（なお図３では、三相の３本の二次側配線のうち、２本のみを図示している）。
本実施例は、上述した実施形態において集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とが重なり合うように、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとを連結する連結手段として、図３に示す絶縁ボルト３２を用いる例である。
その他の構成は上述した実施形態と同様であるため、以下では、図１及び図２に示した部材と同一の部材については、重複する説明は適宜省略し、異なる点を中心に説明する。

図３に示すように、本実施例に係る巻線形電動機の集電装置取付構造において、集電装置１０と巻線形電動機２０とは、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂ、及び、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９を、絶縁ボルト３２によって締結することにより連結されている。

より詳しくは、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とが重なり合った状態となるように集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとの位置を調整し、この状態で絶縁ボルト３２により固定することにより、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とを電気的に接続するとともに、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとを連結・固定している。
なお、集電装置側二次配線１７及び電動機側二次配線２９の周囲には絶縁材３３を設けるものとする。

上述した本実施例に係る巻線形電動機の集電装置取付構造によれば、絶縁ボルト３２を締結するだけで集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとの連結、及び、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９との電気的な接続を行うことができるため、集電装置１０を巻線形電動機２０から分解する作業、又は、集電装置１０を巻線形電動機２０に連結する組立作業を円滑に行うことができる。

図４を用いて本発明の実施例２に係る巻線形電動機の集電装置取付構造について説明する。本実施例は、上述した実施形態において集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とが重なり合うように集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとを連結する連結手段として、図４に示す絶縁ボルト３２と、スイッチ及びナイフによるはめ込み式の固定手段とを用いる例である。
その他の構成は上述した実施形態と同様であるため、以下では、図１及び図２に示した部材と同一の部材については、重複する説明を適宜省略し、異なる点を中心に説明する。

図４に示すように、本実施例に係る巻線形電動機の集電装置取付構造において、集電装置１０と巻線形電動機２０とは、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとを絶縁ボルト３２によって固定する一方、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とをスイッチ、ナイフによるはめ込み式の固定手段により電気的に接続している。

より詳しくは、集電装置側二次配線１７の上記一端側の端部をナイフ部として断面視矩形状に成形する一方、電動機側二次配線２９の上記一端側の端部をスイッチ部として断面視コ字形状に成形している。
そして、電動機側二次配線２９の凹部（スイッチ）２９ａに、矩形状の集電装置側二次配線（ナイフ）１７をはめ込むことで、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とを電気的に接続・固定し、更に、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとを絶縁ボルト３２によって固定している。なお、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とのつなぎ部分には絶縁材３３を設けるものとする。

上述した本実施例に係る巻線形電動機の集電装置取付構造によれば、電動機側二次配線２９に集電装置側二次配線１７をはめ込むことで集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９とを電気的に接続することができるため、集電装置１０を巻線形電動機２０から分離する、又は、集電装置１０を巻線形電動機２０に連結する作業をより円滑に行うことができる。
更に、フランジ１１ｂ，２１ｂを固定・締め付けしている絶縁ボルト３２の締め込みが、仮に若干緩んだとしても、電動機側二次配線２９の凹部（スイッチ）２９ａに矩形状の集電装置側二次配線（ナイフ）１７がはめ込まれているため、電動機側二次配線２９と集電装置側二次配線１７との電気的な接続を確保し続けることができ、信頼性が向上する。

なお、本発明に係る巻線形電動機の集電装置取付構造において、連結手段は上述した実施例１又は実施例２に示した例に限定されるものではなく、例えば、集電装置側二次配線１７の上記一端側の端部をスイッチ部として断面視コ字形状に成形する一方、電動機側二次配線２９の上記一端側の端部をナイフ部として断面視矩形状に成形するなど、集電装置側フランジ１１ｂと電動機側フランジ２１ｂとの接続、及び、集電装置側二次配線１７と電動機側二次配線２９との電気的な接続を行うことができればよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、巻線形電動機の集電装置取付構造に利用して好適なものである。

１０ 集電装置
１１ ツナギシャフト
１１ａ 中空部
１１ｂ 集電装置側フランジ
１１ｃ 挿通穴
１２ スリップリング
１３ ブラシ
１４，１５ 端子
１６ 集電装置側フレーム
１７ 集電装置側二次配線
１８ スリーブ
１９ ツナギシャフト固定ジャッキボルト
２０ 巻線形電動機
２１ シャフト
２１ａ 中空部
２１ｂ 電動機側フランジ
２２ 電動機側フレーム
２３，２４ 軸受
２５ 回転子
２６ 固定子
２７，２８ ブラケット
２９ 電動機側二次配線
３０ 二次ダクト
３１ 集電端子
３２ 絶縁ボルト
３３ 絶縁材

Claims (2)

1. 巻線形電動機のシャフトの一端に集電装置のツナギシャフトの一端を着脱可能に連結するとともに、前記シャフトの中空部に挿通される電動機側二次配線に前記ツナギシャフトの中空部に挿通される集電装置側二次配線を着脱可能に接続してなる巻線形電動機の集電装置取付構造であって、
   前記シャフトの一端に径方向外側に向かって延びる電動機側フランジを設けるとともに前記電動機側二次配線の一端を径方向外側に延ばした状態で電動機側フランジ表面に固定し、
   前記ツナギシャフトの一端に径方向外側に向かって延びる集電装置側フランジを設けるとともに前記集電装置側二次配線の一端を集電装置側フランジ表面に径方向外側に延ばした状態で固定し、
   前記集電装置側二次配線と前記電動機側二次配線との電気的な接続を行うように設けられた前記電動機側二次配線又は前記集電装置側二次配線の一端を断面視矩形状に成形してなるナイフ部、及び、前記ナイフ部に嵌合するように前記集電装置側二次配線又は前記電動機側二次配線の一端を断面視コ字状に成形してなるスイッチ部と、前記電動機側フランジと前記集電装置側フランジとを着脱可能に締結する絶縁ボルトを設け、
   前記ナイフ部は、前記電動機側フランジ表面又は前記集電装置側フランジ表面のうち当該ナイフ部が成形されている側のフランジ表面に対して平行な断面視矩形状になっており、前記スイッチ部は、前記集電装置側フランジ表面又は前記電動機側フランジ表面のうち当該スイッチ部が成形されている側のフランジ表面に対して平行な嵌めこみ凹部となる断面視コ字状になっていることを特徴とする巻線形電動機の集電装置取付構造。
2. 前記集電装置が、前記ツナギシャフトを前記集電装置のフレームに着脱可能に固定するツナギシャフト固定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の巻線形電動機の集電装置取付構造。

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