JP6413747B2

JP6413747B2 - 回転電機

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Publication number: JP6413747B2
Application number: JP2014257225A
Authority: JP
Inventors: 栄石田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: JP2016119760A

Description

本発明は、回転軸をアースする機構を備える回転電機に関する。

電動車両の駆動用モータとして適用される回転電機は、ブラシレスモータである。このブラシレスモータは、インバータなどのスイッチング素子でステータコイルの電流を制御して固定鉄心の磁極を切り替え、永久磁石の入ったロータを駆動させる。そして、ブラシレスモータは、摺接部材となるブラシを設けないことによって回転抵抗を軽減するだけでなく、摩耗したブラシを交換する等のブラシに関するメンテナンスを不要にすることを利点としている。

ところが、電動車両に搭載される回転電機は、駆動するために電力が供給される、または、バッテリを充電するために回転力が加えられるなど、ステータコイルに電流が流れることによって回転軸が誘起され、ノイズ（いわゆるラジオノイズ）が発生することが知られている。

特許文献１では、このノイズを除去するために、接地された摺接部材をモータの回転軸に接触させている。この摺接部材は、グラファイト、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を含む焼結金属、耐摩耗性金属などから構成された導電性部材とし、回転軸の端部の外周面に摺接するように配置され、もしくは、回転軸の端面に接するように配置され、スプリングで押し当てられている。

特開２０００−２４４１８０号公報

しかしながら、特許文献１のようにアースとなる摺接部材（ブラシ）を回転軸に押し当てるようにすると、摺接部材が摩耗することによって摩耗粉が発生する。この摩耗粉は、導電性であるため、回転電機の内部に飛散すると、ロータのベアリングやステータコイルあるいはレゾルバなどの電子部品に付着し、悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本発明は、回転軸に接触させるブラシの摩耗粉を内部に飛散させない機構を有した回転電機を提供する。

本発明に係る一実施形態の回転電機は、ブラシと収納部とを備える。ブラシは、ロータシャフトの端部をハウジングに対して電気的に接続する。収納部は、ロータシャフトの回転中心線を中心とするブラシの外周にロータシャフト側から延びた第１の部材およびハウジング側から延びた第２の部材をラビリンス構造に遊嵌させて形成される。

このとき、第１の部材は、ロータシャフトの回転中心線に同心の第１の円筒壁を有し、第２の部材は、ロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁の外周側に遊嵌する第２の円筒壁を有する。または、第１の部材は、ロータシャフトの回転中心線に同心の第１の円筒壁を有し、第２の部材は、ロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁の内周側に遊嵌する第２の円筒壁を有する。または、第１の部材は、ロータシャフトの回転中心線に同心の複数の第１の円筒壁を有し、第２の部材は、ロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁に平行にかつ半径方向に交互に遊嵌して配置される少なくとも１つの第２の円筒壁を有してもよい。

そして、第１の円筒壁及び第２の円筒壁は、ブラシの先端をロータシャフトの回転中心線に垂直に通る面を横切ってそれぞれ延びていることが好ましい。また、第１の円筒壁は、ロータシャフトの端部に回転中心線に沿って一体に形成された凹部の外周壁であってもよい。第１の円筒壁及び第２の円筒壁は、ロータシャフトの回転中心線に沿う方向に少なくともブラシが配置された範囲にわたる外周で互いに遊嵌していることも好ましい。

また、第１の部材と前記ロータシャフトの端部との間にレゾルバをさらに有し、第１の円筒壁及び第２の円筒壁は、レゾルバのステータよりもロータシャフトの回転中心線寄りに位置するとよい。

また、第１の部材は、ロータシャフトの回転中心線を中心に半径方向に外側へ広がる外周フランジを有し、第２の部材は、ロータシャフトの回転中心線を中心に半径方向に内側へ外周フランジに平行に延びて外周フランジに対してブラシと反対側に配置される内周フランジを有していてもよい。このとき、第１の部材は、ロータシャフトの回転中心線に沿う方向に複数の外周フランジを有し、第２の部材は、ロータシャフトの回転中心線に沿う方向に少なくとも１つの内周フランジを外周フランジに対して交互に有していることも好ましい。

また、ブラシは、ロータシャフトの回転中心線上のハウジングに固定され、ロータシャフトの端面に接触するか、あるいは、ブラシは、ロータシャフトの端部に固定され、ハウジングに接触する。

本発明に係る一実施形態の回転電機によれば、ロータシャフトの端部をハウジングに対して電気的に接続するブラシを取り囲う収納部を有し、この収納部がラビリンス構造に配置される第１の部材と第２の部材とで形成される。したがって、回転電機が運転されてロータシャフトが回転しブラシが経年的に摩耗することで生じる摩耗粉は、第１の部材と第２の部材とで形成された収納部の内部に溜り、回転電機の内部へ飛散されない。

また、第１の部材がロータシャフトの回転中心線に同心の第１の円筒壁を有し、第２の部材がロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁の外周側に遊嵌する第２の円筒壁を有する発明の回転電機、または、第１の部材がロータシャフトの回転中心線に同心の第１の円筒壁を有し、第１の部材がロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁の内周側に遊嵌する第２の円筒壁を有する発明の回転電機によれば、回転電機をロータシャフトの回転中心線に沿って組み立てる際に、第１の部材および第２の部材をロータシャフトの端部に組み込みやすい。

さらに、第１の部材がロータシャフトの回転中心線に同心の複数の第１の円筒壁を有し、第２に部材がロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁に平行にかつ半径方向に交互に遊嵌して配置される少なくとも１つの第２の円筒壁を有している発明の回転電機によれば、第１の部材と第１の部材の間のラビリンス構造がさらに複雑化し、より確実に収納部の外へ摩耗粉が放出されることを防止できる。

ブラシの先端をロータシャフトの回転中心線に垂直に通る面を横切って第１の円筒壁及び第２の円筒壁がそれぞれ延びている発明の回転電機、または、第１の円筒壁及び第２の円筒壁がロータシャフトの回転中心線に沿う方向に少なくともブラシが配置された範囲にわたる外周で互いに遊嵌している発明の回転電機によれば、ブラシの先端が経年的に摩耗することによって発生する摩耗粉が内周側に位置する第１の円筒壁または第２の円筒壁によって確実に捕集されるとともに、摩耗粉が収納部の外へ放出されるまでに少なくとも第１の円筒壁および第２の円筒壁のそれぞれを迂回するように第１の円筒壁と第２の円筒壁との間に作られるラビリンス構造の経路を通過しなければならないため、収納部の外へ摩耗粉が放出されることを確実に防止できる。

また、第１の円筒壁がロータシャフトの端部に回転中心線に沿って一体に形成された凹部の外周壁である発明の回転電機によれば、ロータシャフトと一体に第１の円筒壁が加工されるので、組立公差に伴う芯振れを無くすことができる。

第１の部材とロータシャフトの端部との間にレゾルバをさらに備え、第１の円筒壁及び第１の円筒壁がレゾルバのステータよりもロータシャフトの回転中心線寄りに位置する発明の回転電機によれば、ステータに捲回されたコイルがレゾルバのロータよりもロータシャフトの回転中心線に沿う方向に突出している場合でも、第１の部材および第２の部材を回転中心線に沿う方向に嵩張らせずにブラシを回転電機に組み込むことができる。

さらに、第１の部材がロータシャフトの回転中心線を中心に半径方向に外側へ広がる外周フランジを有し、第２の部材がロータシャフトの回転中心を中心に半径方向に内側へ外周フランジに平行に延びて外周フランジに対してブラシと反対側に配置される内周フランジを有している発明の回転電機によれば、ブラシが摩耗することで生じる摩耗粉が外周フランジの縁及び内周フランジの縁をそれぞれ迂回するようにラビリンス構造を通過しなければならないため、収納部から回転電機のロータ側に摩耗粉が放出されることを防止できる。このとき、第１の部材がロータシャフトの中心線に沿う方向に複数の外周フランジを有し、第２の部材がロータシャフトの回転中心線に沿う方向に少なくとも１つの内周フランジを外周フランジに対して交互に有している発明の回転電機によれば、ラビリンス構造が複雑化するので、回転電機の内部へ摩耗粉が放出されることを確実に防止できる。

ブラシがロータシャフトの回転中心線上のハウジングに固定され、ロータシャフトの端面に接触する発明の回転電機、または、ブラシがロータシャフトの端部に固定されハウジングに接触する発明の回転電機によれば、回転中心線上に配置されることで、ブラシの先端部における相対的な摩擦が軽減される。

本発明に係る第１の実施形態の回転電機を模式的に示す断面図。図１の回転電機のレゾルバ及びアース機構の周辺を拡大した断面図。本発明に係る第２の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。本発明に係る第３の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。本発明に係る第４の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。本発明に係る第５の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。本発明に係る第６の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。本発明に係る第７の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。本発明に係る第８の実施形態の回転電機のアース機構の断面図。

本発明に係る第１の実施形態の回転電機１について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示す回転電機１は、ハウジング２の中にロータ３とステータ４とを備え、例えば駆動用モータとして電動車両に搭載されるいわゆるブラシレスモータである。ロータ３は、回転軸となるロータシャフト３１と、そのロータシャフト３１の胴部に圧入して装着される積層鉄心３２と、積層鉄心３２に組み込まれる永久磁石３３と、を備える。ロータシャフト３１の両端は、ベアリング３４を介してハウジング２に保持されている。ステータ４は、ロータ３に対してわずかな隙間を設けてハウジング２の中に固定された積層鉄心４１と、この積層鉄心４１に巻かれたコイル４２とを備える。コイル４２に流れる電流によって、ステータ４の積層鉄心４１に複数の磁極が形成される。回転電機１は、ロータ３の回転角度を検出するレゾルバ５をロータ３の端部にさらに備える。回転電機１は、レゾルバ５によって検出されるロータ３の回転角度を基に、コイル４２に流れる電流をインバータなどのスイッチング回路（あるいはスイッチング素子）によって制御されることで、ロータ３を回転させる。

ステータ４の外周面に密着するハウジング２は、ウォータジャケット２１を内蔵しており、コイル４２に流れる電流によって発生する熱を除去する。回転電機１は、ロータ３に回転力を加えられることで発電することもできる。回転電機１は、ステータ４に発生させる磁場の変化によって、ロータ３内に渦電流を発生してしまう。この渦電流がノイズとなって放出されないように、回転電機１は、ロータシャフト３１をアースするアース機構７を、ロータシャフト３１の端部３１１に備えている。

図１及び図２にしめすように、アース機構７は、レゾルバ５が設置された側のロータシャフト３１の端部３１１に配置される。ハウジング２は、ロータシャフト３１の連結側と反対側に回転中心線に沿う方向に外側から内側に向かって凹むように形成された凹部２２を有している。レゾルバ５は、この凹部２２にハウジング２の外側から組み付けられている。レゾルバ５に塵埃や水分などがかからないように、ハウジング２の外面に沿ってカバー２３が取り付けられている。アース機構７は、このカバー２３とレゾルバ５の間に設置される。レゾルバ５は、回転電機１のロータ３とステータ４と同様に、ロータシャフト３１に固定されるロータ５１とハウジング２に固定されるステータ５２を有している。

本実施形態のアース機構７は、図２に示すように、少なくともブラシ７０と収納部７１とを備える。ブラシ７０は、ロータシャフト３１の端部３１１をハウジング２に対して電気的に接続する。第１の実施形態では、ブラシ７０は、レゾルバ５のロータ５１が取り付けられたロータシャフト３１の端部３１１に回転中心線に沿う方向に、すなわちロータシャフト３１の端面３１１Ａに接触するように、ロータシャフト３１の端部３１１を覆って取り付けられるカバー２３の内面側に固定されている。収納部７１は、ロータシャフト３１の回転中心線を中心とするブラシ７０の外周を取り囲むように、ロータシャフト３１側から延びた第１の部材７２及びハウジング２側から延びた第２の部材７３を有している。

第１の部材７２と第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に遊嵌するラビリンス構造に配置されている。第１の実施形態では、図２に示すように、第１の部材７２は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心の第１の円筒壁７２１を有し、第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心で、第１の円筒壁７２１の外周側に遊嵌する第２の円筒壁７３１を有している。つまり、第１の部材７２は、ロータシャフト３１の端面３１１Ａに取り付けられ、カバー２３に向かって開口したカップであり、第２の部材７３は、カバー２３に取り付けられ、ロータシャフト３１に向かって開口したカップである。そして、収納部７１は、第１の部材７２の外周に隙間を有して第２の部材７３が遊嵌していることで、第１の円筒壁７２１と第２の円筒壁７３１との間が、ラビリンス構造に形成される。

また、第１の部材７２の第１の円筒壁７２１及び第２の部材７３の第２の円筒壁７３１は、レゾルバ５のステータ５２に対してロータシャフト３１の回転中心線寄りに位置するように形成されている。レゾルバ５のステータ５２は、捲回されるコイルなどのために、レゾルバ５のロータ５１よりも回転中心線に沿う方向に寸法が大きいものもある。したがって、レゾルバ５のロータ５１の外径よりも、第１の部材７２の第１の円筒壁７２１及び第２の部材７３の第２の円筒壁７３１を小さくすることで、回転中心線に沿う方向に回転電機１の寸法を大きくすることなく、アース機構７を設置することができる。

なお、本実施形態では、第２の円筒壁７３１の外径は、レゾルバ５のステータ５２の内径よりもやや大きいが、レゾルバのステータ５２に対して第２の部材７３の第２の円筒壁７３１が相対的に動くことはない。したがって、互いに絶縁された状態が確保されていれば、第２の円筒壁７３１がレゾルバ５のステータ５２に触れていてもかまわない。

以上のように構成された第１の実施形態の回転電機１は、電動車両などに搭載される場合、電動車両の耐用年数に等しい期間、ほぼメンテナンスをしなくてもよいことが望ましい。回転電機１が運転されロータ３が回転すると、アース機構７のブラシ７０は、ロータシャフト３１の端面３１１Ａに接触しているので、経年的に摩耗し、摩耗粉を発生させる。アース機構７のブラシ７０は、収納部７１によって外周が囲われているので、摩耗粉は、収納部７１に溜る。このとき、ロータシャフト３１の回転中心線に対して最内周に配置される第１の部材７２の第１の円筒壁７２１は、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に対して垂直に通る面Ａを横切ってロータシャフト３１の端部３１１からカバー２３に向かって延びているので、ブラシ７０の先端が摩耗することによって生じる摩耗粉は、第１の部材７２の内面に確実に捕えられる。

また、第１の部材７２の第１の円筒壁７２１と第２の部材７３の第２の円筒壁７３１とが隙間を有して回転中心線に沿う方向に遊嵌したラビリンス構造を形成しているので、収納部７１の外へ摩耗粉が放出されることが防止される。その結果、摩耗粉がレゾルバ５やベアリング３４を通してハウジングの内部へ拡散されることが防止される。

以下に本発明に係る第２から第８の実施形態の回転電機１を説明する。第２から第８の実施形態の回転電機１において、第１の実施形態の回転電機１と異なる点は、アース機構７に関する構成である。第２から第８の実施形態の回転電機１において第１の実施形態の回転電機１と同じ機能を有する構成は、各実施形態の説明において同じ符号を付し、その詳細な説明については第１の実施形態の対応する記載を参酌することとする。

本発明に係る第２の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図３を参照して説明する。図３に示すアース機構７において、第１の部材７２は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心の第１の円筒壁７２１を有し、第２の部材７３は、ロータシャフトの回転中心線に同心で第１の円筒壁７２１の内周側に遊嵌する第２の円筒壁７３１を有している。つまり、カップ形状の第１の部材７２に対して同じくカップ形状の第２の部材７３が内側に入るように遊嵌している。第１の円筒壁７２１は、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に垂直に通る面Ａを横切って、ロータシャフト３１の端部３１１からカバー２３に向かって延びている。また、第２の円筒壁７３１は、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に垂直に通る面Ａを横切って、カバー２３からロータシャフト３１の端部３１１に向かって延びている。そして、第１の円筒壁７２１及び第２の円筒壁７３１は、ロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向にすくなくともブラシが配置された範囲にわたる外周で互いに遊嵌している。

以上のように構成された第２の実施形態の回転電機１によれば、アース機構７のブラシ７０が摩耗することによって生じる摩耗粉を確実に収納部７１の内部に捕集する。したがって、摩耗粉がハウジング２の内部に飛散することを防止できる。また、第２の実施形態の収納部７１は、第１の部材７２の第１の円筒壁７２１が第２の部材７３の第２の円筒壁７３１の外側に位置している。すなわち、収納部７１のラビリンス構造の外部に通じる開口端は、カバー２３側に向いているので、摩耗粉がラビリンス構造を通り抜けても、レゾルバ５の方へ放出されない。第２の部材７３の第２の円筒壁７３１は、ロータシャフト３１の回転中心線に対して最内周に配置されるので、ブラシ７０の摩耗粉は、第２の円筒壁７３１の内面に捕集される。メンテナンスの際にカバー２３を外す場合、第２の部材７３も同時に取り外されるので、摩耗粉をカバー２３とともに除去することができる。また、摩耗粉をこぼすことがあっても、ラビリンス構造に配置された第１の部材７２が第２の部材７３の外周に配置されているので、摩耗粉は第１の円筒壁７２１内に留まる。

本発明に係る第３の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図４を参照して説明する。図４に示すアース機構７において、第１の部材７２は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心の第１の円筒壁７２１を１つ有し、第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心で第１の円筒壁７２１に平行にかつ半径方向に交互に遊嵌して配置される少なくとも１つの第２の円筒壁７３１を有している。本実施形態の場合、第２の円筒壁７３１は、２つ設けられている。つまり、ロータシャフト３１の回転中心線を中心に内側から順に、第２の円筒壁７３１、第１の円筒壁７２１、第２の円筒壁７３１と交互に配置され、これらがロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に遊嵌したラビリンス構造をなす。

第１の円筒壁７２１及び２つの第２の円筒壁７３１は、いずれもロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向にすくなくともブラシが配置される範囲にわたる外周で互いに遊嵌しているとともに、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に垂直に通る面Ａを横切ってそれぞれ延びている。

以上のように構成された第３の実施形態の回転電機１によれば、ブラシ７０の先端から生じた摩耗粉は、第１の円筒壁７２１及び第２の円筒壁７３１に沿ってそれぞれ第１の部材７２および第２の部材７３の先端まで迂回するようにラビリンス構造を通らない限り、収納部７１の外へ排出されない。したがって、第１の実施形態及び第２の実施形態の場合よりも確実に摩耗粉を収納部７１内部に留めることができる。

本発明に係る第４の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図５を参照して説明する。図５に示すアース機構７において、第１の部材７２は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心の複数、本実施形態では２つの第１の円筒壁７２１を有し、第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心で第１の円筒壁７２１に平行かつ半径方向に交互に遊嵌して配置される少なくとも１つ、本実施形態では２つの第２の円筒壁７３１を有している。つまり、ロータシャフト３１の回転中心線を中心に内側から順に、第１の円筒壁７２１、第２の円筒壁７３１、第１の円筒壁７２１と交互に配置され、これらがロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に遊嵌したラビリンス構造をなす。

２つの第１の円筒壁７２１及び１つの第２の円筒壁７３１は、いずれもロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に少なくともブラシ７０が配置される範囲にわたる外周で互いに遊嵌しているとともに、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に垂直に通る面Ａを横切ってそれぞれ延びている。つまり、カップ形状の第１の部材７２及び第２の部材７３がロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に交互に遊嵌している。また、ブラシ７０の先端は、最内周に配置されるカップとなる第１の部材７２の奥側に配置される。

以上のように構成された第４の実施形態の回転電機１によれば、ブラシ７０の先端から生じた摩耗粉が収納部７１の外へ放出されるためには、第１の円筒壁７２１及び第２の円筒壁７３１に沿ってそれぞれ第１の部材７２及び第２の部材７３の先端まで迂回するようにラビリンス構造を通らなければならない。このとき、ブラシ７０の先端は、カップ形状の第１の部材７２の奥側に配置される。したがって、発生した摩耗粉は、最内周の第１の円筒壁７２１、中間の第２の円筒壁７３１、最外周の第１の円筒壁７２１をロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向にそれぞれほぼ全長にわたって移動しない限り、収納部７１から外へ放出されることはない。つまり、ラビリンス構造に沿って移動経路が長くなるため、摩耗粉が放出されにくくなる。したがって、第３の実施形態と同様に、第１の実施形態及び第２の実施形態の場合よりも確実に、摩耗粉を収納部７１内部に留めることができる。また。収納部７１の外部に通じるラビリンス構造の開口端は、第２の実施形態と同様に、カバー２３側に向けられているので、摩耗粉がラビリンス構造を通り抜けても、レゾルバ５の方へ放出されない。

本発明に係る第５の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図６を参照して説明する。図６に示すアース機構７において、第１の部材７２及び第２の部材７３は、第３の実施形態と同様に配置され、収納部７１のラビリンス構造を形成している。第５の実施形態では、ブラシ７０が取り付けられている位置が他の実施形態と異なっており、ブラシ７０は、ロータシャフト３１の端部３１１に固定され、ハウジング２に電気的に接続されたカバー２３に先端を接触させている。ロータシャフト３１の端部３１１には、レゾルバ５のロータ５１をロータシャフト３１に固定するためのボルトが取り付けられているが、第５の実施形態では、このボルトの頭部にブラシが取り付けられており、ロータ３とともに、すなわち第１の部材７２とともに回転する。

また、第４の実施形態と同様に、カップ形状の第１の部材７２及び第２の部材７３がロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に交互に遊嵌しており、最内周のカップである第２の部材７３の奥側にブラシ７０の先端が配置される。

以上のように構成された第５の実施形態の回転電機１によれば、第４の実施形態と同様に、カップ形状の第２の部材７３の奥側にブラシ７０の先端が配置されるので、発生した摩耗粉が、最内周の第２の円筒壁７３１、中間の第１の円筒壁７２１、最外周の第２の円筒壁７３１をロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向にそれぞれほぼ全長にわたって移動しない限り、収納部７１の外部に放出されない。つまり、ラビリンス構造に沿って移動経路が長くなるため、摩耗粉は放出されにくい。

本発明に係る第６の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図７を参照して説明する。図７に示すアース機構７において、ロータシャフト３１の端部３１１に設けられる第１の部材７２の第１の円筒壁７２１は、ロータシャフト３１の端部３１１に回転中心線に沿って一体に形成された凹部の外周壁である。第２の部材７３は、第１の実施形態の場合と同様に、カバー２３側からロータシャフト３１側へ延びる第２の円筒壁７３１を有している。第２の円筒壁７３１は、ロータシャフト３１の端部３１１に形成された凹部の外周壁である第１の円筒壁７２１の外周側に遊嵌する。第２の円筒壁７３１は、ブラシ７０の先端をロータシャフトの回転中心線に垂直に通る面Ａを横切って延びており、かつ、ロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向にすくなくともブラシ７０が配置された範囲にわたる外周で第１の円筒壁７２１と遊嵌した状態である。

以上のように構成された第６の実施形態の回転電機１によれば、他の実施形態の場合と同様に、収納部７１がラビリンス構造を有しているため、ブラシ７０の摩耗粉は収納部７１に捕集される。また、第１の部材７２は、ロータシャフト３１の端部３１１に一体に形成される。第１の部材７２は、ロータ３とともに回転されるため、第１の部材７２が別部材であると組立作業における位置決め精度や回転されたときの重量バランス精度が要求される。第６の実施形態の場合、ロータシャフト３１の端部３１１に凹部を加工することによって作られるため、第１の部材７２を組み付けるためのアラインメント作業が簡略化され、回転電機１の組立作業が容易になる。

本発明に係る第７の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図８を参照して説明する。図８に示すアース機構７において、第１の部材７２の第１の円筒壁７２１は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心に複数、本実施形態では２つ設けられる。内周側の第１の円筒壁７２１は、ロータシャフト３１の端部３１１に回転中心線に沿って一体に形成された凹部の外周壁である。また、外周側の第１の円筒壁７２１は、ロータシャフト３１の端部３１１の外周面に形成された雄ネジに対して螺合する雌ネジを有しており、第１の円筒壁７２１の外周面に平行にカバー２３に向かって延びている。この外周側の第１の円筒壁７２１は、レゾルバ５のロータ５１をロータシャフト３１の端部３１１に固定するためにロータシャフト３１の端部３１１に締め付けられるナット３５を兼ねている。

第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心で第１の円筒壁７２１に平行にかつ半径方向に交互に遊嵌して配置される少なくとも１つの第２の円筒壁７３１を有している。第７の実施形態の場合、第２の円筒壁７３１は、１つであるので、ロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に２つの第１の円筒壁７２１の間に挿入されている。これにより、収納部７１は、ロータシャフト３１の回転中心線を中心に内側から順に、第１の円筒壁７２１、第２の円筒壁７３１、第１の円筒壁７２１と交互に配置され、これらがロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に遊嵌したラビリンス構造をなす。

２つの第１の円筒壁７２１及び１つの第２の円筒壁７３１は、いずれもロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に少なくともブラシ７０が配置される範囲にわたる外周で交互に遊嵌しているとともに、第１の円筒壁７２１及び第２の円筒壁７３１は、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に対して垂直に通る面Ａを横切ってそれぞれ延びている。ブラシ７０の先端は、第１の部材７２、すなわち、ロータシャフト３１の端部３１１に形成された凹部の奥側に配置される。

以上のように構成された第７の実施形態の回転電機１によれば、ブラシ７０の先端から生じた摩耗粉が収納部７１の外へ放出されるためには、第１の円筒壁７２１及び第２の円筒壁７３１に沿ってそれぞれ第１の部材７２及び第２の部材７３の先端まで迂回するようにラビリンス構造を通らなければならない。このとき、ブラシ７０の先端は、ロータシャフト３１の端部３１１に第１の部材７２として形成された凹部の奥側に配置される。したがって、発生した摩耗粉は、最内周の第１の円筒壁７２１、中間の第２の円筒壁７３１、最外周の第１の円筒壁７２１をロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向にそれぞれほぼ全長にわたって移動しない限り、収納部７１から外へ放出されることはない。つまりラビリンス構造に沿って移動経路が長くなるため、摩耗粉が放出されにくくなる。したがって、第３から第５の実施形態と同様に、摩耗粉を収納部７１に留めることができる。

また、第４の実施形態と同様に、収納部７１の外部に通じるラビリンス構造の開口端は、カバー２３側に向けられているので、摩耗粉がラビリンス構造を通り抜けても、レゾルバ５の方へ放出されない。

第６の実施形態と同様に、第１の部材７２の第１の円筒壁７２１は、回転側であり、最内周の第１の円筒壁７２１だけでなく、最外周の第１の円筒壁７２１も機械加工によって作られ、ロータシャフト３１の回転中心線を中心とするネジによって取り付けられるので、第６の実施形態と同様に、第１の部材７２を組み付けるためのアラインメント作業が簡略化され、回転電機１の組立作業が容易になる。

本発明に係る第８の実施形態の回転電機１のアース機構７について、図９を参照して説明する。第８の実施形態のアース機構７は、図９に示すように、収納部７１のラビリンス構造をロータシャフト３１の回転中心線から半径方向に広がるフランジによって構成している点が第１から第７の実施形態の場合とは異なっている。

収納部７１は、ロータシャフト３１側から延びた第１の部材７２とハウジング２側から延びた第２の部材７３とをラビリンス構造に遊嵌させて作られる。図９に示すアース機構７では、ハウジング２側となるカバー２３にブラシ７０が固定されている。ブラシ７０は、ロータシャフト３１の回転中心線に沿って端部３１１に向かって延び、接触することで、ロータシャフト３１の端部３１１をハウジング２に電気的に接続する。

第１の部材７２は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心にブラシ７０の外周を囲うように延びた第１の円筒壁７２１と、この第１の円筒壁７２１からロータシャフトの回転中心線を中心に半径方向に外側へ広がる外周フランジ７２２とを備える。第１の円筒壁７２１は、ブラシ７０の先端をロータシャフト３１の回転中心線に垂直に通る面Ａを越える長さを有している。また外周フランジ７２２は、レゾルバ５のステータ５２の外径とほぼ同じかそれを越える位置まで広がっている。第１の部材７２は、ロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に複数の、第８の実施形態では２つの、外周フランジ７２２を有している。

第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に同心に外周フランジ７２２の外縁のさらに外側に位置する第２の円筒壁７３１と、この第２の円筒壁７３１からロータシャフト３１の回転中心線を中心に半径方向に内側に向かって延びた内周フランジ７３２と、を有している。また、第２の部材７３は、ロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向に複数の、第８の実施形態では２つの内周フランジ７３２を有している。各内周フランジ７３２は、ロータシャフト３１の回転中心線に沿って外周フランジ７２２と交互に配置される。そして、少なくとも１つの内周フランジ７３２は、外周フランジ７２２に対してブラシ７０と反対側に配置される。第８の実施形態では、２つの外周フランジ７２２に対して２つの内周フランジ７３２を有しており、それぞれブラシ７０と反対側に配置される。したがって、ロータシャフト３１の回転中心線に沿ってレゾルバ５側から順に、内周フランジ７３２、外周フランジ７２２、内周フランジ７３２、外周フランジ７２２と交互に配置されている。第２の部材７３は、レゾルバ５のステータ５２の外周側に位置するハウジング２に固定される。

さらに、第８の実施形態では、アース機構７は、ハウジング２の一部であるカバー２３に固定され、第２の部材７３の第２の円筒壁７３１の外周に遊嵌する第３の部材７４を有している。第３の部材７４は、ブラシ７０が固定されたベース７４１と、ロータシャフト３１の回転中心線を中心に半径方向へ外周フランジに対面して拡がるディスク部７４２と、このディスク部７４２の外周縁から第２の円筒壁７３１の外周を囲うようにロータシャフト３１の回転中心線に沿う方向延びた外筒部７４３とを有している。なお、この第３の部材７４は、回転電機１のハウジング２の内部に対してブラシ７０を隔離する収納部７１となる領域を凹部２２内において縮小するために、第１の部材７２および第２の部材７３に対してラビリンス構造と同じ隙間を有して遊嵌される。したがって、ブラシ７０の摩耗粉をレゾルバ５やロータ３のベアリング３４を通ってハウジング２の内部に拡散されないために必ず必要な部材ではない。

以上の構造を有したアース機構７は、以下の手順で組み立てられる。まず、レゾルバ５に面した内周フランジ７３２をハウジング２の凹部２２に装着し、次にレゾルバ５寄りの外周フランジ７２２をロータシャフト３１に装着する。そして２つ目の内周フランジ７３２を先に装着した内周フランジ７３２に重なるように装着してハウジング２に固定する。２つ目の外周フランジ７２２を同じく先に装着した外周フランジ７２２に重なるように装着し、レゾルバ５のロータ５１とともにロータシャフト３１の端部３１１に固定する。外周フランジ７２２は、複数組み合わされることで第１の部材７２を構成し、内周フランジ７３２は、複数組み合わされることで第２の部材７３を構成する。内周フランジ７３２及び外周フランジ７２２を組み合わせる際は、位置決めピンを利用することでアラインメントの作業性を確保する。最後に、ブラシ７０及び第３の部材７４が取り付けられたカバー２３をハウジング２の凹部２２に装着する。これにより、ブラシ７０を格納する収納部７１がハウジング２とロータ３の間にラビリンス構造を介して形成される。なお、第３の部材７４は、カバー２３に取り付けず、ハウジング２の凹部２２の内面に固定できるようにしてもよい。例えば、外筒部７４３をレゾルバ５側に延ばし、第２の部材７３（内周フランジ７３２）を固定するのと同じ部分、またはその近傍に固定してもよい。

以上のように構成された第８の実施形態の回転電機１によれば、ブラシ７０を格納するラビリンス構造を有した収納部７１は、カバー２３を装着する前にラビリンス構造の収納部７１として第１の部材７２と第２の部材７３を組みたてることができるので、ラビリンス構造の各隙間を精度よく管理しながら組み立てることができるだけでなく、組み立てられたラビリンス構造部分の動作確認も行える。また、ブラシ７０を交換する必要が生じた場合にもラビリンス構造を形成する第１の部材７２及び第２の部材７３を分解する必要が無いため、ブラシ７０の交換も簡単に行うことができる。

以上、本発明に係る回転電機１について、８つの実施形態を説明した。これらの実施形態は、発明をわかりやすくするために一例を示したに過ぎない。したがって、これらの実施形態に発明を限定することを意図したものではない。本発明は、他の様々な形で実施されることが可能であり、発明の用紙を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更をすることが可能である。上述の各実施形態及びその変形例は、発明の範囲に含まれるとともに特許請求の範囲に記載された発明に対しそれらの均等の範囲を含むものである。

１…回転電機、２…ハウジング、３１…ロータシャフト、５…レゾルバ、７０…ブラシ、７１…収納部、７２…第１の部材、７２１…第１の円筒壁、７２２…外周フランジ、７３…第２の部材、７３１…第２の円筒壁、７３２…内周フランジ、Ａ…（ブラシの先端をロータシャフトの回転中心線に垂直に通る）面。

Claims

ロータシャフトの端部をハウジングに対して電気的に接続するブラシと、
前記ロータシャフトの回転中心線を中心とする前記ブラシの外周に、前記ロータシャフト側から延びた第１の部材及び前記ハウジング側から延びた第２の部材をラビリンス構造に遊嵌させた収納部と、を備える
ことを特徴とする回転電機。
前記第１の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に同心の第１の円筒壁を有し、
前記第２の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に同心で前記第１の円筒壁の外周側に遊嵌する第２の円筒壁を有する
ことを特徴とする請求項１に記載された回転電機。
前記第１の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に同心の第１の円筒壁を有し、
前記第２の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に同心で前記第１の円筒壁の内周側に遊嵌する第２の円筒壁を有する
ことを特徴とする請求項１に記載された回転電機。
前記第１の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に同心の複数の第１の円筒壁を有し、
前記第２の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に同心で前記第１の円筒壁に平行にかつ半径方向に交互に遊嵌して配置される少なくとも１つの第２の円筒壁を有する
ことを特徴とする請求項１に記載された回転電機。
前記第１の円筒壁および前記第２の円筒壁は、前記ブラシの先端を前記ロータシャフトの回転中心線に垂直に通る面を横切って延びている
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載された回転電機。
前記第１の円筒壁は、前記ロータシャフトの端部に回転中心線に沿って一体に形成された凹部の外周壁を含む
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載された回転電機。
前記第１の円筒壁および前記第２の円筒壁は、前記ロータシャフトの回転中心線に沿う方向に少なくとも前記ブラシが配置された範囲にわたる外周で互いに遊嵌している
ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載された回転電機。
前記第１の部材と前記ロータシャフトの端部との間にレゾルバをさらに有し、
前記第１の円筒壁及び前記第２の円筒壁は、前記レゾルバのステータよりも前記ロータシャフトの回転中心線寄りに位置する
ことを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載された回転電機。
前記第１の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線を中心に半径方向に外側へ広がる外周フランジを有し、
前記第２の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線を中心に半径方向に内側へ前記外周フランジに平行に延びて前記外周フランジに対して前記ブラシと反対側に配置される内周フランジを有する
ことを特徴とする請求項１に記載された回転電機。
前記第１の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に沿う方向に複数の前記外周フランジを有し、
前記第２の部材は、前記ロータシャフトの回転中心線に沿う方向に少なくとも１つの前記内周フランジを前記外周フランジに対して交互に有している
ことを特徴とする請求項９に記載された回転電機。
前記ブラシは、前記ロータシャフトの回転中心線上の前記ハウジングに固定され、前記ロータシャフトの端面に接触する
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載された回転電機。
前記ブラシは、前記ロータシャフトの端部に固定され、前記ハウジングに接触する
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載された回転電機。