JP7590882B2 - 回転電機システム - Google Patents

Description

本発明は、回転電機と、該回転電機を収納したハウジングとを備える回転電機システムに関する。

回転電機は、回転軸を含み且つ永久磁石を保持したロータと、電磁コイルを含むステータとを備えるものとして周知である。特許文献１の図１に示されるように、回転軸は、ステータを収納したハウジングに対し、ベアリングを介して回転可能に支持される。なお、回転電機は、ロータの回転に伴って電磁コイルに発生した電流を取り出す場合には発電機となり、一方、電磁コイルに通電を行った際にロータと一体的に回転する回転軸から動力を得る場合にはモータとなる。

いずれにおいても、ハウジングには、該回転電機と電力を授受する外部機器を電気的に接続するためのコネクタが設けられる（特許文献２参照）。電磁コイルやコネクタ中の端子に電流が流れると、これらは熱を帯びる。この熱に起因して、電気エネルギから熱エネルギへの変換、又はその逆の変換効率が低下する。特許文献１、２には、このような不都合を回避するための冷却構造が提案されている。

ところで、回転電機には、回転軸の回転速度や回転角度、回転数等の回転パラメータを検出するための回転パラメータ検出器や、ステータの電磁コイルの温度を測定するための温度測定器等が付設される。電磁コイルや端子が熱を帯びると回転パラメータ検出器や温度測定器等に影響が及び、検出結果や測定結果が不正確となる懸念がある。特許文献１、２に開示されるような冷却構造によれば、この懸念が払拭されるとも考えられる。

特開２０１６－１７４４４３号公報 特開２０１６－５９１３３号公報

回転軸をハウジングに支持するベアリングとして、潤滑油で潤滑されるものを採用することがある。例えば、潤滑油がオイルミストやジェット流として供給される形式のベアリングであると、潤滑油がベアリングから漏洩して回転パラメータ検出器や温度測定器を汚す懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、回転パラメータ検出器や温度測定器、さらには、外部機器を接続するための電気端子部等が潤滑油で汚れる懸念を払拭し得るとともに、耐久性や信頼性に優れた回転電機システムを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、回転軸を含むロータと、電磁コイルを含むステータとを有する回転電機と、前記回転電機を収納するハウジングと、前記回転軸を前記ハウジングに回転可能に支持する第１ベアリング及び第２ベアリングとを備える回転電機システムにおいて、
前記ハウジングの外部に設けられ、気体を供給する気体供給源と、
前記回転電機と外部機器との間で電力を授受するための電気端子部を収納するとともに、前記ハウジングの側壁に設けられた端子用ケーシングとを備え、
前記端子用ケーシング及び前記ハウジングに、前記気体供給源から供給された前記気体が流通する流通路が、前記端子用ケーシングを上流側、前記ハウジングを下流側として形成され、
前記ハウジング内の前記流通路に、前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングが配設されている回転電機システムが提供される。

本発明によれば、電気端子部を収納する端子用ケーシングと、回転電機を収納するハウジングとが個別に設けられる。このため、ハウジング内の回転電機に発生した熱や振動の影響が、端子用ケーシング内の電気端子部に及ぶことは困難である。換言すれば、電気端子部が熱や振動から保護される。しかも、電気端子部、回転電機、第１ベアリング及び第２ベアリングは、端子用ケーシングを経てハウジングに流通する気体によって速やかに冷却される。

このような理由から、回転電機システムの出力制御等に熱の影響が及ぶことが回避される。従って、回転電機システムの信頼性が向上する。また、第１ベアリング及び第２ベアリングでは、潤滑油で冷却されることによって焼き付きが起こり難くなる。これにより、回転電機システムが耐久性に優れたものとなる。

本発明の実施の形態に係る回転電機システムの概略全体斜視図である。 前記回転電機システムにおける気体の流通経路を併せて示した概略側面断面図である。 図２の要部拡大図である。 図３とは別の箇所の要部拡大図である。 図２からキャップカバーを取り外した状態を示す概略側面断面図である。 図５から、回転パラメータ検出器を構成するレゾルバステータを保持したレゾルバホルダを取り外した状態を示す概略側面断面図である。 図６から大キャップナットを取り外した状態を示す概略側面断面図である。 図７から回転キャップを取り外した状態を示す概略側面断面図である。 図８から内側軸を外側軸から離脱させた状態を示す概略側面断面図である。

以下、本発明に係る回転電機システムにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における「左」、「右」、「下」及び「上」は、図２～図９における左方、右方、下方及び上方を指称するが、これは説明を簡素化して理解を容易にするための便宜的なものであり、回転電機システムを実使用する際の姿勢を特定するものではない。

図１及び図２は、それぞれ、本実施の形態に係る回転電機システム１０の概略全体斜視図、概略側面断面図である。この回転電機システム１０は、回転電機１２（例えば、発電機）と、該回転電機１２を収納したハウジング１４とを備える。

ハウジング１４は、略円筒形状をなし且つ両端が開放端であるメインハウジング１６と、該メインハウジング１６の左端に連結される第１サブハウジング１８と、右端に連結される第２サブハウジング２０とを有する。この中のメインハウジング１６の側壁には、端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４がメインハウジング１６と一体的に設けられている。また、第１サブハウジング１８に検出器用保持部材としてのレゾルバホルダ２６が連結されるとともに、該レゾルバホルダ２６にキャップカバー２８がネジ止めされる。これらについては後述する。

回転電機１２につき詳述する。回転電機１２は、ロータ３０と、該ロータ３０の外周側を囲繞するステータ３２とを備える。

ロータ３０は、内側軸３４が中空筒状の外側軸３６に挿入されることで構成された回転軸４０を含む。具体的には、外側軸３６は、略円筒形状をなす中空体であり、且つその両端は、開口した開放端である。すなわち、外側軸３６は、左開口端４２ａ（図３参照）、右開口端４２ｂ（図４参照）を有する。

一方の内側軸３４は外側軸３６に比して長尺であり、直径が最小である円柱部４４と、該円柱部４４の左方に連なるとともに該円柱部４４に比して大径な左端部４６ａ（図３参照）と、該円柱部４４の右方に連なるとともに該円柱部４４に比して大径で且つ左端部４６ａに比して小径な右端部４６ｂ（図４参照）とを有する。この中の左端部４６ａの一部は、外側軸３６の左開口端４２ａから突出して露呈し、後述する突出先端１０４となる。なお、右端部４６ｂは、外側軸３６の右開口端４２ｂから若干奥まった位置となる。

図３に詳細を示すように、内側軸３４の左端部４６ａには、左方から右方に向かって第１外ネジ部４８、鍔部５０、ストッパ部５２、第２外ネジ部５４がこの順序で設けられている。第１外ネジ部４８、鍔部５０、ストッパ部５２、第２外ネジ部５４の外径は、この順序で大きくなる。第２外ネジ部５４の外径は外側軸３６の内径に比して大に設定されており、このため、第２外ネジ部５４の右端は、外側軸３６の左開口端４２ａの縁部に堰き止められる。これにより、内側軸３４の外側軸３６内への挿入が阻止される。

鍔部５０にはレゾルバロータ５６が装着されるとともに、第１外ネジ部４８に小キャップナット５８が螺合される。レゾルバロータ５６は、右端がストッパ部５２に堰き止められるとともに左端が小キャップナット５８で押圧されることにより、鍔部５０に位置決め固定される。また、第２外ネジ部５４には大キャップナット６０が螺合される。大キャップナット６０のスカート部は、外側軸３６の左開口端４２ａの外周壁を覆う。これにより、内側軸３４の左端部４６ａが外側軸３６の左開口端４２ａに拘束される。なお、第１外ネジ部４８及び第２外ネジ部５４はいわゆる逆ネジである。従って、小キャップナット５８及び大キャップナット６０は、螺合時には反時計回りに回転される。また、小キャップナット５８及び大キャップナット６０のネジ山の一部を変形させることにより、小キャップナット５８及び大キャップナット６０が螺合時よりも弛緩することが防止される。

図４に示すように、内側軸３４の右端部４６ｂには、ボルト受孔６２が左端部４６ａ側に向かって延在するように形成される。ボルト受孔６２の内周壁に雌ネジ部が刻設されていることは勿論である。また、外側軸３６の右開口端４２ｂの外周壁に刻設されたネジ部には、該右開口端４２ｂと右端部４６ｂを連結するためのボルト受キャップ６４を構成する円筒体６６が螺合される。円筒体６６の右端開口には、該円筒体６６とともにボルト受キャップ６４を構成するディスク体６８が設けられる。ディスク体６８には挿通孔７０が形成されており、該挿通孔７０に、締結ボルト７２の小径な胴部が通される。

締結ボルト７２は、胴部に形成されたネジ部がボルト受孔６２の前記雌ネジ部に螺合されるとともに、大径な頭部がディスク体６８に堰き止められる。これにより、外側軸３６の右開口端４２ｂと内側軸３４の右端部４６ｂとが、ボルト受キャップ６４及び締結ボルト７２を介して互いに連結されるに至る。このことと、内側軸３４の左端部４６ａが外側軸３６の左開口端４２ａに拘束されていることから、内側軸３４と外側軸３６が一体的に回転することが可能となっている。なお、締結ボルト７２もいわゆる逆ネジである。

ボルト受キャップ６４には、駆動力伝達軸部７８を有する回転キャップ８０が連結される。すなわち、円筒体６６の右端には、複数個の螺合穴８１が形成された第１外フランジ８２が設けられる。一方、回転キャップ８０の左端には、第１外フランジ８２と略同径の第２外フランジ８４が設けられる。第２外フランジ８４には、螺合穴８１と同一個数及び同一位相で通過孔８５が形成されている。通過孔８５を通った連結ボルト８６のネジ部が前記螺合穴８１に螺合されることにより、円筒体６６に対して回転キャップ８０が連結される。

駆動力伝達軸部７８には、回転体である所定の部材（図示せず）が取り付けられる。内側軸３４と外側軸３６が一体的に回転することに伴い、ボルト受キャップ６４及び回転キャップ８０も一体的に回転する。その結果として、駆動力伝達軸部７８に取り付けられた前記所定の部材が回転軸４０と同時に回転するに至る。

図２に示すように、外側軸３６の長手方向略中間部は外径が最大に設定されており、この大径な部位に、複数個の永久磁石８８が磁石ホルダ９０によって保持されている。隣接する永久磁石８８同士は、所定間隔で互いに離間するとともに、互いに異なる極性が外周側を臨む向きとされている。個々の永久磁石８８は、回転軸４０が回転することに伴って、回転軸４０の回転中心を中心として周回する。

回転軸４０の左端（第１端部）は、第１ベアリング９２を介して第１サブハウジング１８に回転可能に支持される。また、回転軸４０の右端（第２端部）は、第２ベアリング９４を介して第２サブハウジング２０に回転可能に支持される。ここで、図２に示されるように、本実施の形態では、第１ベアリング９２は外側軸３６と第１サブハウジング１８との間に介装され、第２ベアリング９４は外側軸３６と第２サブハウジング２０との間に介装される。

すなわち、第１サブハウジング１８は、メインハウジング１６に向かって突出し且つ略円柱形状をなす円柱状突部９６を有し、該円柱状突部９６に第１軸挿通孔９８が形成される。第１ベアリング９２は、この第１軸挿通孔９８内に設けられる。

第１軸挿通孔９８の左方開口は、該第１軸挿通孔９８に連なる第２軸挿通孔１００が形成された円板部材１０２によって閉塞される。なお、外側軸３６の左開口端４２ａの外周壁と、第１軸挿通孔９８、第２軸挿通孔１００の各内周壁とは互いに離間している。また、大キャップナット６０のスカート部は、円板部材１０２の左端面に対して若干離間する。

回転軸４０の左端部先端は、第１ベアリング９２の内孔に通され、第１軸挿通孔９８及び第２軸挿通孔１００を通過して、第１サブハウジング１８の外部に突出するように露呈する。以下、回転軸４０の、第１ベアリング９２の左端から突出した部位を突出先端と指称し、その参照符号を１０４とする。突出先端１０４には、内側軸３４の左端部４６ａの中、第１外ネジ部４８、鍔部５０、ストッパ部５２、第２外ネジ部５４が含まれる（図３参照）。

一方、第２サブハウジング２０には、第２ベアリング９４が設けられる第３軸挿通孔１０６が形成される（図４参照）。回転軸４０の右端は、第２ベアリング９４の内孔に通されて第３軸挿通孔１０６から若干突出する。この突出した右端に、上記したように、ボルト受キャップ６４を介して回転キャップ８０が設けられる。

第３軸挿通孔１０６には、第２ベアリング９４の抜け止めとなる第１ストッパ部材１０８ａ、第２ストッパ部材１０８ｂ、ベアリングカバー１０９のスカート部が挿入されている。第１ストッパ部材１０８ａは、ボルト受キャップ６４を構成する円筒体６６の左端に囲繞された第２ストッパ部材１０８ｂによって抜け止めされる。また、ベアリングカバー１０９は貫通孔１１０が形成された中空体であり、円筒体６６は貫通孔１１０に挿入されている。円筒体６６の外周壁と、貫通孔１１０の内周壁とは互いに離間している。

図２に示すように、第１軸挿通孔９８及び第３軸挿通孔１０６は、メインハウジング１６の内部空間である収納室１１４（後述）に連通する。このため、第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４は、収納室１１４に曝されている。なお、第２軸挿通孔１００が第１軸挿通孔９８を介して収納室１１４に連通することは勿論である。

本実施の形態において、第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４は、ジェット流状で供給された潤滑油によって潤滑及び冷却される、いわゆるジェット給油式のものである。なお、特にこれに限定されるものではなく、オイルミストが噴霧される噴霧潤滑式や、循環給油式のものであってもよい。このような潤滑方式のベアリングは公知であり、従って、詳細な図示及び説明は省略する。

上記のロータ３０とともに回転電機１２を構成するステータ３２は、電磁コイル１１６と、該電磁コイル１１６が巻回された複数個の絶縁基材１１８とを有する。この中の電磁コイル１１６は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルの３種類を有する。すなわち、回転電機１２が発電機である場合、該回転電機１２はいわゆる三相電源である。なお、複数個の絶縁基材１１８は円環形状に配列されており、これにより、ステータ３２に内孔が形成される。

ステータ３２は、メインハウジング１６に形成された収納室１１４に収納される。ここで、メインハウジング１６と第２サブハウジング２０との間にはステータホルダ１２０が介装される。該ステータホルダ１２０に形成された円環状凹部１２２には、ステータ３２を構成する絶縁基材１１８が係合される。この係合により、ステータ３２が位置決め固定される。ステータホルダ１２０は樹脂材等の絶縁体であることが好ましいが、金属材等の導電体であってもよい。さらに、ステータ３２の内孔には、その左方開口から前記円柱状突部９６が進入する。

収納室１１４の内壁と電磁コイル１１６は、若干離間している。この離間により、メインハウジング１６と電磁コイル１１６が電気的に絶縁される。

なお、円柱状突部９６の外周壁と絶縁基材１１８との間、永久磁石８８の外壁と電磁コイル１１６の内壁との間には、両者が若干離間することでクリアランスが形成されている。後述するように、このクリアランスは、気体であるエアが流通する流通路の一部となる。

第１サブハウジング１８は、円環形状に突出する円環状凸部１２４を有する。円環状凸部１２４の内方は、中空凹部１２６となっている。内側軸３４の左端部４６ａを構成する突出先端１０４は、中空凹部１２６に進入している。

円環状凸部１２４には、レゾルバステータ１３０を保持したレゾルバホルダ２６が設けられる。すなわち、レゾルバホルダ２６は、直径方向外方に向かって突出したフランジ状ストッパ１３２を有する。このフランジ状ストッパ１３２は円環状凸部１２４よりも大径に設定されており、従って、レゾルバホルダ２６は、フランジ状ストッパ１３２が円環状凸部１２４に当接することで位置決めされる。レゾルバホルダ２６は、この状態で、例えば、取付ボルト（図示せず）等を介して第１サブハウジング１８に連結される。

レゾルバホルダ２６には、フランジ状ストッパ１３２を境に、左方に臨む小円筒部１３４と、右方に臨み前記小円筒部１３４に比して大径で且つ短尺な大円筒部１３６とが設けられる。小円筒部１３４の底壁部には保持孔１３８が形成されており、該保持孔１３８にその右端が嵌合されることで、レゾルバステータ１３０が保持されている。大円筒部１３６が中空凹部１２６に進入するとともにフランジ状ストッパ１３２が円環状凸部１２４に当接したとき、レゾルバステータ１３０の内孔には、内側軸３４の左端部４６ａの鍔部５０に保持されたレゾルバロータ５６が位置する。これらレゾルバステータ１３０とレゾルバロータ５６は、回転パラメータ検出器としてのレゾルバ１４０を構成する。本実施の形態では、レゾルバ１４０によって回転角度を検出する場合を例示する。

フランジ状ストッパ１３２に形成された嵌合孔１４２には、受信器用コネクタ１４４が嵌合されている。レゾルバステータ１３０と受信器用コネクタ１４４は、信号線１４６を介して電気的に接続されている。なお、受信器用コネクタ１４４には、レゾルバ１４０が発した信号を受信する受信器（図示せず）の受信器側コネクタが挿入される。受信器用コネクタ１４４と受信器側コネクタを介して、レゾルバ１４０と受信器が電気的に接続される。

小円筒部１３４には、複数個のタブ部１４８が放射状に連なる。図２には、その中の１個が示されている。さらに、小円筒部１３４には、該小円筒部１３４の左方開口を閉塞するとともに内側軸３４の左端部４６ａを遮蔽するキャップカバー２８が被せられる。キャップカバー２８は、タブ部１４８に対し、連結ボルト１５０を介して連結される。

上記したように、メインハウジング１６の左端近傍の側壁には、端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４が一体的に設けられる。この中、測定器用ケーシング２４には、温度測定器であるサーミスタ１５２が収納されている。特に図示はしていないが、サーミスタ１５２の測定端子は測定器用ケーシング２４から引き出され、電磁コイル１１６に接続されている。測定器用ケーシング２４からは、サーミスタ１５２に接続されたハーネス１５４が外部に引き出される。

測定器用ケーシング２４に隣接する端子用ケーシング２２には、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルの各末端に電気的に接続されたＵ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃが収納される。換言すれば、端子用ケーシング２２は、回転電機１２に対して電気的に接続される外部機器が電気的に接続される外部機器接続用コネクタであり、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃは、外部機器に電力を供給する電気端子部である。なお、測定器用ケーシング２４の内部空間と端子用ケーシング２２の内部空間は、図示しない連通孔を介して連通している。

図１に示すように、メインハウジング１６の外側壁には、メインハウジング１６の長手方向（図２における左右方向）に沿って延在する中空管部１５８ａ～１５８ｃが形成される。中空管部１５８ａは測定器用ケーシング２４に連なり、中空管部１５８ｂ、１５８ｃは端子用ケーシング２２に連なる。

中空管部１５８ａ～１５８ｃには、エアポンプ１６０が接続される。エアポンプ１６０は、大気等を吸引することで得られたエアを、中空管部１５８ａ～１５８ｃに供給する。すなわち、エアポンプ１６０は気体供給源である。また、中空管部１５８ａ～１５８ｃは、エアの流通路の一部である。なお、エアは、中空管部１５８ａ～１５８ｃに個別に供給すればよい。又は、中空管部１５８ａから中空管部１５８ｂを経て中空管部１５８ｃに供給する等、順序立てて供給するようにしてもよい。

図２に示すように、端子用ケーシング２２の内部空間は収納室１１４に連通している。従って、端子用ケーシング２２の内部空間に流入したエアは、収納室１１４に流通して第１ベアリング９２、第２ベアリング９４に接触することが可能である。

本実施の形態に係る回転電機システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。なお、以下では、回転電機１２が発電機である場合を例示する。

回転電機システム１０は、例えば、内燃機関に組み込まれるとともに、上記したように、駆動力伝達軸部７８に所定の部材が取り付けられる。また、端子用ケーシング２２内のＵ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃに対し、外部機器の接続端子が接続される。内燃機関が運転されるとき、エアポンプ１６０により大気が吸引され、図示しない中継管を介して中空管部１５８ａ～１５８ｃに導入される。なお、該エアポンプ１６０は、内燃機関に対してもエアを供給する。このように、エアポンプ１６０は、内燃機関用のエア供給源を兼ねる。

中空管部１５８ａを流通したエアは、図１に示すように測定器用ケーシング２４の内部空間に流入する。これにより、測定器用ケーシング２４内にエアカーテンが形成される。余剰のエアは、前記連通孔を介して端子用ケーシング２２の中空内部（内部空間）に流入する。この余剰のエアと、中空管部１５８ｂ、１５８ｃを流通して端子用ケーシング２２の内部空間に流入したエアとにより、端子用ケーシング２２内にエアカーテンが形成される。

端子用ケーシング２２内の余剰のエアは、図２に示すように、メインハウジング１６に形成された収納室１１４に流入する。ここで、端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４がメインハウジング１６の左方に配設されていることから、エアは、収納室１１４の左端から流入する。エアは、その後、ステータ３２の内孔、すなわち、円柱状突部９６の外周壁と絶縁基材１１８との間のクリアランスに先ず進入する。

エアの一部は、その後、第１軸挿通孔９８側に向かう。また、残部は、永久磁石８８の外壁と電磁コイル１１６の内壁との間のクリアランス、換言すれば、収納室１１４に沿って、第３軸挿通孔１０６側に向かって流通する。このように、エアは、左端（第１端）の第１軸挿通孔９８に向かう分と、右端（第２端）の第３軸挿通孔１０６に向かう分とに分岐する。なお、上記から諒解される通り、エアの流通路は、端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４の内部空間を上流側とし、メインハウジング１６の収納室１１４を下流側とする。

第１軸挿通孔９８側に流通したエアは、第１軸挿通孔９８内に配設された第１ベアリング９２を通過する。その後、該エアは、外側軸３６の左開口端４２ａの外周壁と、第１軸挿通孔９８、第２軸挿通孔１００の各内周壁との間を通過し、大キャップナット６０のスカート部と円板部材１０２との間の間隙を経て中空凹部１２６から大気に排出される。一方、第３軸挿通孔１０６側に流通したエアは、第３軸挿通孔１０６内に配設された第２ベアリング９４を通過した後、円筒体６６の外周壁と、ベアリングカバー１０９の貫通孔１１０の内周壁との間を通過する。エアは、さらに、該貫通孔１１０の右開口から、潤滑油とともに図示しないオイルタンクに排出される。又は、ブリーザを介して排気するようにしてもよい。

内燃機関が運転されるときには、回転軸４０に取り付けられた前記所定の部材が回転する。これに追従し、回転軸４０が一体的に回転する。所定の部材及び回転軸４０の回転方向は、小キャップナット５８、大キャップナット６０及び締結ボルト７２の螺合時の回転方向と逆の時計回り方向であることが好ましい。この場合、回転軸４０の回転中に小キャップナット５８、大キャップナット６０及び締結ボルト７２が弛緩することが回避されるからである。なお、小キャップナット５８や大キャップナット６０に、弛緩を防止するための機構を予め設けておくようにしてもよい。

ここで、回転軸４０を回転可能にハウジング１４に支持する第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４には、潤滑油がジェット流として供給される。これにより第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４が潤滑油で冷却されるので、これら第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４に焼き付きが発生することを抑制することができる。なお、上記したように、回転電機システム１０には、端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４の内部空間を上流側、第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４を下流側とする流通路が形成されている。また、該流通路にはラビリンスシール構造が設けられており、エアは、このラビリンスシール構造を経由するように流通する。このため、潤滑油が端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４の内部空間に進入することは困難である。

しかも、端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４の内部空間には、エアによるエアカーテンが形成されている。従って、仮に潤滑油が端子用ケーシング２２及び測定器用ケーシング２４の内部空間に進入したとしても、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃや、サーミスタ１５２等に潤滑油が付着することが抑制される。以上のような理由から、外部機器が電気的に接続される電気端子部や、測定器（サーミスタ１５２）等が潤滑油で汚れることを有効に回避することができる。

加えて、回転電機システム１０では、第１ベアリング９２、第２ベアリング９４を通過したエアがハウジング１４の外部に排出されるように流通する。このため、第１ベアリング９２や第２ベアリング９４から潤滑油が漏洩したとしても、潤滑油はエアに同伴されてハウジング１４の外部に排出される。従って、漏洩した潤滑油がロータ３０側に向かうことや、ロータ３０内に残留することを回避することができる。

回転軸４０が回転することに伴い、外側軸３６の大径な部位に保持された複数個の永久磁石８８が周回する。これにより、永久磁石８８に対向する電磁コイル１１６（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）に電流が誘起される。この電流が、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃを介して、外部機器を付勢する電力として取り出される。

電磁コイル１１６は、電流が流れることに伴って発熱する。ここで、ステータ３２の左端には、分岐される前のエアが接触する。また、ステータ３２の外壁及び内壁には、長手方向に沿って、収納室１１４を経て第３軸挿通孔１０６に向かうエアが接触する。すなわち、ステータ３２には、左端に対して十分な量のエアが接触するとともに、外壁及び内壁の全体にわたって、分岐後のエアが接触する。従って、電磁コイル１１６を含むステータ３２が、エアによって速やかに冷却される。

また、本実施の形態では、回転電機１２を収納するハウジング１４（メインハウジング１６）と、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃを収納する端子用ケーシング２２とを個別に設けている。このため、メインハウジング１６内のステータ３２に発生した熱の影響が、端子用ケーシング２２内のＵ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃに及び難い。なお、外部機器の端子が接続されていることから、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃも発熱する。しかしながら、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃは、端子用ケーシング２２に供給されたエアによって速やかに冷却される。

このように、エアは、回転電機システム１０における発熱箇所を冷却する役割も兼ねる。そして、電気端子部（Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃ）や電磁コイル１１６等が冷却されることから、回転電機システム１０の出力制御等に熱の影響が及ぶことが回避される。その結果として、回転電機システム１０の信頼性が向上する。

さらに、回転電機１２を収納するメインハウジング１６と、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃを収納する端子用ケーシング２２とを個別に設けていることから、回転電機１２と電気端子部が互いに離間する。このため、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃが、ロータ３０が回転することに伴って発生する振動の影響を受け難い。換言すれば、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃが振動から保護される。また、上記したように、第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４では、エアによって焼き付きの発生が抑制される。従って、回転電機システム１０が耐久性に優れたものとなる。

回転軸４０が回転する最中、該回転軸４０の回転角度（回転パラメータ）がレゾルバ１４０によって検出される。具体的には、回転軸４０と一体的に、内側軸３４の左端部４６ａに外嵌されたレゾルバロータ５６が回転する。これによりレゾルバステータ１３０に発生した電気信号が、受信器用コネクタ１４４に電気的に接続された受信器に伝達される。電気信号を読み取った受信器は、該電気信号に基づいて回転軸４０の回転角度を算出し、その結果を図示しない制御装置等に送る。制御装置等は、この回転角度に基づき、演算によって回転数を求める。

レゾルバ１４０は、回転軸４０の、ハウジング１４から露呈した突出先端１０４に配設されている。従って、レゾルバ１４０には、ハウジング１４内のステータ３２の電磁コイル１１６に発生した熱や、ロータ３０の回転に伴って発生した振動の影響が及び難い。加えて、回転軸４０を支持する第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４は、ハウジング１４内に設けられている。従って、第１ベアリング９２や第２ベアリング９４が振動することは、ハウジング１４によって抑制される。このことも、振動の影響がレゾルバ１４０に及ぶことを困難にする。

以上のように、熱や振動が伝達されることが抑制されることにより、レゾルバ１４０による回転角度の検出結果が正確となる。また、レゾルバ１４０の寿命も長期化する。

回転電機システム１０の使用が長期間にわたった後等、レゾルバ１４０や回転電機１２に対してメンテナンスが必要となったときには、以下のようにして回転軸４０をハウジング１４内から取り出せばよい。すなわち、先ず、図５に示すように、連結ボルト１５０を弛緩してキャップカバー２８をレゾルバホルダ２６から取り外す。次に、前記取付ボルトを弛緩すれば、レゾルバホルダ２６が第１サブハウジング１８の拘束から解放される。従って、図６に示すように、レゾルバホルダ２６を第１サブハウジング１８から離脱させることができる。この離脱により、小キャップナット５８及びレゾルバロータ５６が露呈する。

レゾルバ１４０を交換することが必要な場合、この状態で、小キャップナット５８を弛緩してレゾルバステータ１３０をレゾルバホルダ２６から取り外したり、又は、レゾルバロータ５６を内側軸３４から取り外したり等すればよい。このように、回転軸４０の、第１ベアリング９２を越えてメインハウジング１６から露呈する突出先端１０４にレゾルバ１４０を配設したことにより、レゾルバ１４０に対してメンテナンスを施すことが容易となる。

内側軸３４を外側軸３６から引き出すことが必要な場合には、さらに、図７に示すように、大キャップナット６０を弛緩して内側軸３４の左端部４６ａから離脱させる。その結果、内側軸３４の左端部４６ａが、外側軸３６の左開口端４２ａの拘束から解放される。その一方で、連結ボルト８６、を弛緩し、図８に示すように、回転キャップ８０を円筒体６６から離脱させる。さらに、締結ボルト７２を弛緩して該締結ボルト７２及びディスク体６８を円筒体６６から離脱させることにより、外側軸３６の右開口端４２ｂと内側軸３４の右端部４６ｂとの連結が解除される。なお、図８に示す作業を先に行い、その後、図５～図７に示す作業を順次行うようにしてもよい。

以上の作業の結果、内側軸３４が外側軸３６の拘束から解放される。従って、外側軸３６の左開口端４２ａから露呈した内側軸３４の左端部４６ａを引っ張ることにより、図９に示すように、内側軸３４が外側軸３６から引き出される。

例えば、レゾルバ１４０を内径及び外径が一層大きなものに取り替える場合には、内側軸３４を、左端部４６ａの直径が一層大きなものに交換すればよい。なお、１本の中実回転軸を採用した場合、レゾルバ１４０を内径及び外径が大きなものに取り替えることに対応するべく中実回転軸を大径なものに交換すると、該中実回転軸を第１ベアリング９２ないし第２ベアリング９４に通すことが困難となることがあり得る。このことから諒解されるように、回転軸４０を外側軸３６と内側軸３４で構成するとともに、外側軸３６を第１ベアリング９２及び第２ベアリング９４に通し、且つ内側軸３４の、外側軸３６から露呈した部位にレゾルバロータ５６を配設することにより、内側軸３４を交換することで、内径及び外径が様々なレゾルバ１４０に対応することが可能となる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、回転電機システム１０は、内燃機関に組み込まれるもの以外であってもよい。そして、この実施の形態では、圧縮していないエアを例示しているが、圧縮されたエアを供給するようにしても差し支えはない。また、エアポンプからのエアを供給することに代替し、内燃機関からのエア又は圧縮エアを供給するようにしてもよい。さらに、気体はエアに特に限定されるものではなく、窒素等の不活性ガスであってもよい。

また、この実施の形態では、回転パラメータ検出器としてレゾルバ１４０を採用しているが、ホール素子を含む検出器を採用することも可能である。

さらに、気体を、測定器用ケーシング２４の内部空間に流通させた後に端子用ケーシング２２の内部空間に流通させるようにしてもよい。又は、測定器用ケーシング２４と端子用ケーシング２２に気体を個別に供給するとともに、各ケーシング２２、２４の内部空間を流通した気体を個別に収納室１１４に流通させるようにしてもよい。

さらにまた、回転電機システム１０を構成する回転電機１２は、電磁コイル１１６に通電がなされることによって回転軸４０が回転するモータであってもよい。この場合、Ｕ相端子１５６ａ、Ｖ相端子１５６ｂ、Ｗ相端子１５６ｃは、外部機器から電力を受領する電気端子部となる。なお、駆動力伝達軸部７８に取り付けられる所定の部材の好適な例としては、ドライブシャフト等が挙げられる。

１０…回転電機システム １２…回転電機
１４…ハウジング １６…メインハウジング
１８…第１サブハウジング ２０…第２サブハウジング
２２…端子用ケーシング ２４…測定器用ケーシング
２６…レゾルバホルダ ２８…キャップカバー
３０…ロータ ３２…ステータ
３４…内側軸 ３６…外側軸
４０…回転軸 ５６…レゾルバロータ
５８…小キャップナット ６０…大キャップナット
６２…ボルト受孔 ６４…ボルト受キャップ
６６…円筒体 ６８…ディスク体
７２…締結ボルト ７８…駆動力伝達軸部
８０…回転キャップ ８８…永久磁石
９２…第１ベアリング ９４…第２ベアリング
９８…第１軸挿通孔 １００…第２軸挿通孔
１０４…突出先端 １０６…第３軸挿通孔
１１０…貫通孔 １１４…収納室
１１６…電磁コイル １１８…絶縁基材
１３０…レゾルバステータ １４０…レゾルバ
１４４…受信器用コネクタ １５２…サーミスタ
１５６ａ…Ｕ相端子 １５６ｂ…Ｖ相端子
１５６ｃ…Ｗ相端子 １５８ａ～１５８ｃ…中空管部
１６０…エアポンプ

Claims (3)

1. 回転軸を含むロータと、電磁コイルを含むステータとを有する回転電機と、前記回転電機を収納するハウジングと、前記回転軸を前記ハウジングに回転可能に支持する第１ベアリング及び第２ベアリングとを備える回転電機システムにおいて、
   前記ハウジングの外部に設けられ、気体を供給する気体供給源と、
   前記回転電機と外部機器との間で電力を授受するための電気端子部を収納するとともに、前記ハウジングの側壁に設けられた端子用ケーシングと、
   前記回転軸に設けられた円筒体と、
   前記ハウジングに設けられて前記ハウジングからの前記第２ベアリングの抜け止めとなるベアリングカバーと、
   を備え、
   前記ベアリングカバーは貫通孔を有し、前記円筒体は、前記円筒体の外周壁と前記貫通孔の内周壁とが互いに離間するように、前記貫通孔に挿入され、
   前記端子用ケーシング及び前記ハウジングに、前記気体供給源から供給された前記気体が流通する流通路が、前記端子用ケーシングを上流側、前記ハウジングを下流側として形成され、
   前記ハウジング内の前記流通路に、前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングが配設され、
   前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングは、潤滑油によって潤滑されるものであり、
   前記ハウジング内の前記流通路において、前記端子用ケーシングの前記流通路からの前記気体の流入箇所は、前記ハウジングの軸線方向において前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングの間に位置し、
   前記ハウジング内において、前記気体が前記第１ベアリング及び前記第２ベアリングに到達する前に前記気体が分岐するとともに、前記気体から分岐した一部が第１気流を形成し且つ前記ハウジング内で前記気体から分岐した別の一部が第２気流を形成し、
   前記第１気流が前記ハウジング内から前記ハウジング外に向かうように移動して前記第１ベアリングに供給されるとともに、前記第２気流が前記第１気流と反対方向において前記ハウジング内から前記ハウジング外に向かうように移動し、前記ステータと前記ロータとの間を通過して前記第２ベアリングに供給され、
   前記第１ベアリングに供給された前記第１気流は、前記第２ベアリング側に向かうことなく前記ハウジング外に排出され、且つ前記第２ベアリングに供給された前記第２気流は、前記第１ベアリング側に向かうことなく前記ハウジング外に排出され、
   前記第２ベアリングに供給された前記第２気流は、前記円筒体の外周壁と前記ベアリングカバーの前記貫通孔の内周壁との間を通過して、前記ハウジングの外部に排出される回転電機システム。
2. 請求項１記載の回転電機システムにおいて、前記気体が、前記ハウジング内で前記ステータの外壁に接触した後に前記第１気流と前記第２気流とに分岐される回転電機システム。
3. 請求項１又は２記載の回転電機システムにおいて、前記回転軸が、中空筒状の外側軸と、前記外側軸に比して長尺であり且つ該外側軸の内部に挿抜可能に挿入される内側軸とを有し、前記内側軸の一端部が前記外側軸から露呈する回転電機システム。

Images