特開 2024-157053 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157053

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/16 20060101AFI20241029BHJP

【ＦＩ】

H02K5/16

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024143358

(22)【出願日】2024-08-23

(62)【分割の表示】P 2021114474の分割

【原出願日】2021-07-09

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大澤 優也

(57)【要約】

【課題】回転電機の外部の環境に対してアース部材を保護できる回転電機を得る。
【解決手段】回転電機１は、第１孔１１ｃａが設けられた筐体１１と、第１孔１１ｃａを通り筐体１１の内側と筐体１１の外側とに亘って延びたロータシャフト１４と、筐体１１の外側に位置して筐体１１に固定され、第１孔１１ｃａと並びロータシャフト１４が通った第２孔３０ｃを形成した内周面３０ｂを有し、内周面３０ｂに開口したアース部材収容室３０ｅと、アース部材収容室３０ｅに対して筐体１１側に位置し内周面３０ｂに開口し、潤滑剤５０を収容した潤滑剤収容室３０ｄと、が設けられたカバー３０Ａと、アース部材収容室３０ｅに収容され、ロータシャフト１４の外周面１４ａと接したアース部材３１と、を備える。潤滑剤５０は、カバー３０Ａとロータシャフト１４との間に介在する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１孔が設けられた筐体と、
前記第１孔を通り前記筐体の内側と前記筐体の外側とに亘って延びたロータシャフトと、
前記筐体の外側に位置して前記筐体に固定され、前記第１孔と並び前記ロータシャフトが通った第２孔、を形成した内周面を有し、前記内周面に開口したアース部材収容室と、前記アース部材収容室に対して前記筐体側に位置し前記内周面に開口し、潤滑剤を収容した潤滑剤収容室と、が設けられたカバーと、
前記アース部材収容室に収容され、前記ロータシャフトの外周面と接したアース部材と、
前記アース部材収容室に収容され、前記アース部材を弾性力によって前記外周面に押し付ける弾性部材と、
前記弾性力を調整する調整機構と、
を備え、
前記潤滑剤は、前記カバーと前記ロータシャフトとの間に介在した、
回転電機。

【請求項2】

前記調整機構は、
雌ネジ部が設けられ、前記アース部材収容室を塞いだ状態で前記カバーに固定されたベース部材と、
前記アース部材収容室に収容され、前記ロータシャフトの径方向に前記アース部材収容室内を移動可能な可動部材と、
前記雌ネジ部と結合した状態で前記可動部材と接し、前記可動部材の前記径方向の外側への移動を制限する雄ネジ部材と、
を有し、
前記弾性部材は、前記可動部材と前記アース部材との間に介在し、前記雄ネジ部材の前記径方向の位置に応じて、圧縮量が変化する、請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記アース部材は、接触部を有し、
前記カバーは、前記接触部に対して前記ロータシャフト側に位置し、前記接触部と接触することにより、前記弾性力に抗して、前記ロータシャフト側への前記アース部材の移動を制限するストッパを有した、請求項１または２に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、筐体の外部に設けられたアース部材をロータシャフトに接触させることにより、ロータシャフトに軸電圧が生じるのを抑制するよう構成された回転電機がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６２２７０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の回転電機では、回転電機の外部の環境に対してアース部材を保護できれば有益である。

【0005】

そこで、本発明の課題の一つは、回転電機の外部の環境に対してアース部材を保護できる回転電機を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の回転電機は、第１孔が設けられた筐体と、前記第１孔を通り前記筐体の内側と前記筐体の外側とに亘って延びたロータシャフトと、前記筐体の外側に位置して前記筐体に固定され、前記第１孔と並び前記ロータシャフトが通った第２孔、を形成した内周面を有し、前記内周面に開口したアース部材収容室と、前記アース部材収容室に対して前記筐体側に位置し前記内周面に開口し、潤滑剤を収容した潤滑剤収容室と、が設けられたカバーと、前記アース部材収容室に収容され、前記ロータシャフトの外周面と接したアース部材と、前記アース部材収容室に収容され、前記アース部材を弾性力によって前記外周面に押し付ける弾性部材と、前記弾性力を調整する調整機構と、を備え、前記潤滑剤は、前記カバーと前記ロータシャフトとの間に介在する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態の回転電機によれば、回転電機の外部の環境に対してアース部材を保護できる回転電機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態の回転電機を示す断面図であって、Ｙ－Ｚ平面での断面図である。

【図2】図２は、実施形態の回転電機の一部を示す断面図であって、Ｙ－Ｚ平面での断面図である。

【図3】図３は、実施形態の回転電機の一部を示す断面図であって、Ｘ－Ｚ平面での断面図である。

【図4】図４は、実施形態の回転電機におけるアース部材を示す正面図である。

【図5】図５は、実施形態の回転電機におけるアース部材を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成（技術的特徴）、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。

【0010】

なお、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0011】

図１は、実施形態の回転電機１を示す断面図であって、Ｙ－Ｚ平面での断面図である。回転電機１は、筐体１１と、回転子１２と、固定子１３と、一対の軸受１６Ａ，１６Ｂと、一対のカバー３０Ａ，３０Ｂと、を備える。

【0012】

以下の説明では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。Ｙ方向は、筐体１１の長手方向および回転子１２の回転中心軸Ａｘ１の軸方向に沿う。Ｘ方向は、筐体１１の短手方向および回転中心軸Ａｘ１の軸方向と直交する方向に沿う。Ｚ方向は、筐体１１の上下方向に沿う。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交する。

【0013】

回転子１２は、ロータシャフト１４と回転子鉄心１５とを有する。回転子１２は、回転中心軸Ａｘ１回りに回転可能である。

【0014】

ここで、回転中心軸Ａｘ１は、回転子１２のロータシャフト１４の中心軸（中心線）である。すなわち、回転中心軸Ａｘ１の軸方向、径方向、および周方向は、ロータシャフト１４の軸方向、径方向、および周方向と同じである。なお、以下の説明では、特に言及しない限り、軸方向、径方向、および周方向は、回転中心軸Ａｘ１の軸方向、径方向、および周方向、すなわちロータシャフト１４の軸方向、径方向、および周方向である。

【0015】

軸受１６Ａ，１６Ｂは、例えば、すべり軸受やころがり軸受等である。軸受１６Ａ，１６Ｂは、ロータシャフト１４を、筐体１１に対して回転中心軸Ａｘ１回りに回転可能な状態に、支持する。すなわち、ロータシャフト１４は、回転中心軸Ａｘ１回りに回転可能に二つの軸受１６Ａ，１６Ｂを介して筐体１１に支持されている。二つの軸受１６Ａ，１６Ｂは、軸方向において回転子鉄心１５の両側に位置している。すなわち、軸方向で二つの軸受１６Ａ，１６Ｂの間に回転子鉄心１５が位置している。

【0016】

固定子１３は、固定子鉄心１９と、固定子巻線２０と、を有する。固定子鉄心１９は、筐体１１に固定されている。すなわち、固定子１３は、筐体１１に固定されている。固定子鉄心１９は、径方向における回転子鉄心１５の外側に位置し、回転子鉄心１５を囲む円筒状に形成されている。固定子巻線２０は、軸方向に延びるように固定子鉄心１９の内周部１９ａに形成された複数のスロット（不図示）内を貫通して、固定子鉄心１９に固定されている。

【0017】

筐体１１は、箱型に形成されている。筐体１１は、例えば金属材料によって構成されている。筐体１１は、回転子１２のロータシャフト１４の一部および回転子鉄心１５と固定子１３と、を収容している。

【0018】

筐体１１は、一対の側壁１１ａや、二つの端壁１１ｃ，１１ｄ、底壁１１ｅ、天壁１１ｆ等の複数の壁を有している。

【0019】

一対の側壁１１ａは、Ｙ－Ｚ平面に平行であって、Ｘ方向に互いに離れて位置している。図１に図示の側壁１１ａは図中奥側に位置するものであって、この側壁１１ａと対をなす側壁（不図示）が図の手前に位置する。底壁１１ｅは、筐体１１の下端部を構成し、天壁１１ｆは、筐体１１の上端部を構成している。

【0020】

端壁１１ｃおよび端壁１１ｄは、いずれも、Ｘ－Ｚ平面に平行であって、軸方向（すなわちＹ方向）に間隔をあけて互いに平行に設けられている。

【0021】

底壁１１ｅおよび天壁１１ｆは、いずれも、Ｘ－Ｙ平面に平行であって、Ｚ方向（高さ方向）に間隔をあけて互いに平行に設けられている。

【0022】

端壁１１ｃ，１１ｄには、それぞれ、孔１１ｃａ，１１ｄａが設けられている。孔１１ｃａ，１１ｄａは、端壁１１ｃ，１１ｄを軸方向に貫通している。これらの孔１１ｃａ，１１ｄａに、ロータシャフト１４が入れられている。ロータシャフト１４は、孔１１ｃａ，１１ｄａを通り筐体１１の内側と筐体１１の外側とに亘って延びている。ロータシャフト１４の外周面１４ａは、端壁１１ｃ，１１ｄにおける孔１１ｃａ，１１ｄａを形成する面（筒面）と離間している。すなわち、端壁１１ｃ，１１ｄと、ロータシャフト１４の外周面１４ａとの間には隙間が設けられている。また、端壁１１ｃ，１１ｄに軸受１６Ａ，１６Ｂが設けられている。孔１１ｃａは、第１孔の一例である。

【0023】

カバー３０Ａ，３０Ｂは、端壁１１ｃ，１１ｄの外側に配置され、端壁１１ｃ，１１ｄに固定されている。カバー３０Ａ，３０Ｂは、端壁１１ｃ，１１ｄの孔１１ｃａ，１１ｄａからの筐体１１の内部への砂や、埃、水等の異物の進入を制限するものである。カバー３０Ａ，３０Ｂは、防砂環とも称される。

【0024】

図２は、実施形態の回転電機１の一部を示す断面図であって、Ｙ－Ｚ平面での断面図である。図３は、実施形態の回転電機の一部を示す断面図であって、Ｘ－Ｚ平面での断面図である。

【0025】

図２および図３に示すように、カバー３０Ａは、回転中心軸Ａｘ１回りの筒状（一例として、円筒状）に形成されている。カバー３０Ａは、外周面３０ａと、内周面３０ｂと、を有する。内周面３０ｂは、ロータシャフト１４の外周面１４ａと離間している。すなわち、内周面３０ｂとロータシャフト１４の外周面１４ａとの間には隙間Ｃ１が設けられている。なお、図２では、内周面３０ｂとロータシャフト１４の外周面１４ａとの間の隙間Ｃ１が一部だけ示されているが、隙間Ｃ１は、カバー３０Ａの軸方向の全域に設けられている。また、カバー３０Ａには、カバー３０Ａを軸方向に貫通した孔３０ｃが設けられている。孔３０ｃは、内周面３０ｂによって形成されている。孔３０ｃは、筐体１１の孔１１ｃａと軸方向に並び、筐体１１の孔１１ｃａと通じている。孔３０ｃには、ロータシャフト１４が入れられている。カバー３０Ａは、筐体１１の端壁１１ｃの外面１１ｇにボルト等の固定具４１によって固定されている。カバー３０Ａは、例えば、黄銅等の導電性材料によって構成されている。なお、カバー３０Ａの材料は上記に限定されない。

【0026】

また、図２に示すように、カバー３０Ａには、複数の潤滑剤収容室３０ｄと、アース部材収容室３０ｅと、が設けられている。アース部材収容室３０ｅは、収容室の一例である。

【0027】

潤滑剤収容室３０ｄは、内周面３０ｂに開口した凹部である。潤滑剤収容室３０ｄには、潤滑剤５０が収容されている。潤滑剤５０は、例えばグリスである。潤滑剤５０は、カバー３０Ａとロータシャフト１４との間に介在し、カバー３０Ａとロータシャフト１４との間の隙間Ｃ１を塞ぐ。潤滑剤収容室３０ｄは、グリス収容室とも称される。

【0028】

図３に示すように、アース部材収容室３０ｅは、カバー３０Ａを径方向に貫通した孔である。アース部材収容室３０ｅは、二つの固定具４１の間に配置されている。アース部材収容室３０ｅは、カバー３０Ａに設けられた筒面３０ｆによって形成されている。筒面３０ｆには、ストッパ３０ｇが設けられている。ストッパ３０ｇは、筒面３０ｆからアース部材収容室３０ｅの内方に向かって突出している。

【0029】

アース部材収容室３０ｅには、アース部材３１と、押圧部３２の一部と、が収容されている。アース部材３１は、押圧部３２によって、ロータシャフト１４の外周面１４ａに弾性的に押し付けられている。アース部材３１は、アースブラシとも称される。

【0030】

図４は、実施形態の回転電機１におけるアース部材３１を示す正面図である。図５は、実施形態の回転電機１におけるアース部材３１を示す側面図である。

【0031】

図４および図５に示すように、アース部材３１は、直方体状に形成されている。アース部材３１は、一対の側面３１ａ，３１ｂと、二つの端面３１ｃ，３１ｄと、底面３１ｅと、天面３１ｆと、を有する。アース部材３１は、例えば、カーボン等の導電性材料によって構成されている。なお、アース部材３１は、金属材料によって構成されていてもよい。アース部材３１は、ロータシャフト１４の外周面１４ａと筐体１１とを、カバー３０Ａを介して電気的に接続している。これにより、ロータシャフト１４は、筐体１１にアースされ、ロータシャフト１４に軸電圧（軸電流）が生じるのが抑制される。筐体１１は、グラウンド部材である。

【0032】

側面３１ａおよび側面３１ｂは、Ｘ方向に互いに離間して設けられている。側面３１ａは、Ｘ方向を向き、側面３１ｂは、Ｘ方向の反対方向を向く。

【0033】

端面３１ｃおよび端面３１ｄは、軸方向（すなわちＹ方向）に互いに離間して設けられている。端面３１ｃは、Ｙ方向を向き、端面３１ｄは、Ｙ方向の反対方向を向く。

【0034】

底面３１ｅおよび天面３１ｆは、Ｚ方向（高さ方向）に互いに離間して設けられている。底面３１ｅは、Ｚ方向の反対方向を向き、ロータシャフト１４の外周面１４ａと接触している。天面３１ｆは、Ｚ方向を向く。

【0035】

端面３１ｃ，３１ｄには、それぞれ、溝３１ｇが設けられている。溝３１ｇには、ストッパ３０ｇが入れられている。アース部材３１は、溝３１ｇを形成する面の一部である接触部３１ｈを有する。接触部３１ｈは、ストッパ３０ｇに対してロータシャフト１４とは反対側に位置する。換言すると、ストッパ３０ｇは、接触部３１ｈに対してロータシャフト１４側に位置する。アース部材３１が摩耗していない状態（初期状態）では、接触部３１ｈとストッパ３０ｇとは離間している。

【0036】

アース部材３１は、アース部材収容室３０ｅを径方向に移動可能に筒面３０ｆに支持されている。

【0037】

図３に示すように、押圧部３２は、弾性部材３３と、調整機構３４と、を有する。弾性部材３３は、アース部材収容室３０ｅに収容され、アース部材３１を弾性力によって外周面１４ａに押し付けている。弾性部材３３は、例えば、コイルばねや板ばね等である。なお、弾性部材３３は、上記に限定されない。また、図２では、弾性部材３３と調整機構３４の一部との図示が省略されている。

【0038】

調整機構３４は、アース部材３１に対する弾性部材３３の押圧力を調整するものである。調整機構３４は、ベース部材３５と、可動部材３６と、雄ネジ部材３７と、を有する。

【0039】

ベース部材３５は、カバー３０Ａの外周面３０ａに重ねられてアース部材収容室３０ｅを塞いだ状態でカバー３０Ａに固定さている。ベース部材３５には、雌ネジ部３５ａが設けられている。

【0040】

可動部材３６は、アース部材収容室３０に収容されている。可動部材３６は、アース部材収容室３０ｅ内を径方向に移動可能である。可動部材３６とアース部材３１との間に弾性部材３３が介在している。

【0041】

雄ネジ部材３７は、雌ネジ部３５ａと結合した状態で可動部材３６と接し、可動部材３６の径方向外側への移動を制限している。

【0042】

上記構成では、雄ネジ部材３７の径方向の位置（ねじ込み量）に応じて、弾性部材３３の圧縮量が変化する。すなわち、雄ネジ部材３７の径方向の位置を調整することにより、弾性部材３３の押圧力（弾性力）を調整することが可能である。雄ネジ部材３７をロータシャフト１４の外周面１４ａに近づけるほど弾性部材３３がより圧縮され、弾性部材３３の押圧力（弾性力）が増大する。

【0043】

上記構成では、アース部材３１に対してロータシャフト１４の外周面１４ａが摺動するのでアース部材３１が摩耗するが、アース部材３１は、弾性部材３３によって外周面１４ａに向けて弾性的に押し付けられているので、アース部材３１と外周面１４ａとの接触が維持される。

【0044】

アース部材３１が所定量摩耗すると、アース部材３１の接触部３１ｈが、ストッパ３０ｇと接触する。この状態では、ストッパ３０ｇは、弾性部材３３の弾性力に抗して、ロータシャフト１４側へのアース部材３１の移動を制限する。これにより、所定量摩耗したアース部材３１がアース部材収容室３０ｅから抜けるのが抑制される。

【0045】

図１に示されるカバー３０Ｂは、カバー３０Ａと同様の構成を有する。但し、カバー６０Ｂには、アース部材収容室３０ｅ、アース部材３１、および押圧部３２は設けられていない。なお、カバー３０Ｂに、カバー３０Ａと同様に、アース部材収容室３０ｅ、アース部材３１、および押圧部３２が設けられていてもよい。

【0046】

以上のように、本実施形態では、回転電機１は、筐体１１と、ロータシャフト１４と、カバー３０Ａと、アース部材３１と、を備える。筐体１１には、孔１１ｃａ（第１孔）が設けられている。ロータシャフト１４は、孔１１ｃａを通り筐体１１の内側と筐体１１の外側とに亘って延びている。カバー３０Ａは、筐体１１の外側に位置して筐体１１に固定されている。カバー３０Ａには、孔１１ｃａと並びロータシャフト１４が通った孔３０ｃ（第２孔）と、アース部材収容室３０ｅ（収容室）と、が設けられている。アース部材３１は、アース部材収容室３０ｅに収容され、ロータシャフト１４の外周面１４ａと接している。

【0047】

このような構成によれば、アース部材３１がカバー３０Ａのアース部材収容室３０ｅに収容されているので、回転電機１の外部の環境に対してアース部材３１を保護することができる。例えば、アース部材３１と回転電機１の外部の物との接触が抑制されるので、アース部材３１の損傷や脱落が抑制される。また、筐体１１に固定されたカバー３０Ａのアース部材収容室３０ｅにアース部材３１が収容されているので、アース部材３１を筐体１１に取り付けるための専用の構造が不要である。よって、回転電機１の部品点数を削減することができる。

【0048】

また、上記構成では、アース部材３１とロータシャフト１４の外周面１４ａとの接触部位が、カバー３０Ａによって覆われる。よって、アース部材３１とロータシャフト１４の外周面１４ａとの接触部位に汚れが付着するのが抑制される。これにより、汚れによるアース部材３１の摩耗を抑制することができる。よって、アース部材３１の長寿命化をすることができる。

【0049】

また、回転電機１は、アース部材収容室３０ｅに収容され、アース部材３１を外周面１４ａに押し付ける弾性部材３３を備える。

【0050】

このような構成によれば、弾性部材３３がアース部材収容室３０ｅに収容されているので、回転電機１の外部の環境に対して弾性部材３３を保護することができる。

【0051】

また、アース部材３１は、接触部３１ｈを有する。カバー３０Ａは、ストッパ３０ｇを有する。ストッパ３０ｇは、接触部３１ｈに対してロータシャフト１４側に位置し、接触部３１ｈと接触することにより、弾性部材３３の弾性力に抗して、ロータシャフト１４側へのアース部材３１の移動を制限する。

【0052】

このような構成によれば、カバー３０Ａがストッパ３０ｇを有しているので、カバー３０Ａとストッパ３０ｇとが別個に設けられた構成に比べて、回転電機１の構成を簡素化することができる。

【0053】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0054】

１…回転電機、１１…筐体、１１ｃａ…孔（第１孔）、１４…ロータシャフト、１４ａ…外周面、３０Ａ…カバー、３０ｂ…内周面、３０ｃ…孔（第２孔）、３０ｄ…潤滑剤収容室、３０ｅ…アース部材収容室（収容室）、３０ｇ…ストッパ、３１…アース部材、３１ｈ…接触部、３３…弾性部材、３４…調整機構、３５…ベース部材、３５ａ…雌ネジ部、３６…可動部材、３７…雄ネジ部材、５０…潤滑剤。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】