JP2005027440A - Rotor of rotating electric machine and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To weld a pair of rotating shafts which constitute the rotor of a generator, and the main body of the rotor with each other in high strength with accuracy. <P>SOLUTION: The rotor 15 of the generator is equipped with a pair of shafts 22, a pipe-shaped rotor main body 27, a pair of discoid plate 25 caught between the shaft 22 and the rotor main body 27, and a permanent magnet 28 housed in the rotor main body 27. The inner end of the shaft 22 and the outer end of the rotor main body 27 are engaged with the periphery of the plate 25 via steps A and B, respectively, and the shaft 22 and the rotor main body 27 are welded with each other with the periphery of the plate 25 as a liner. Consequently, the accuracy in assembly of the rotor 15 can be raised by accurately positioning the plate 25, the shaft 22, and the rotor main body 27 on an axis, and further it can prevent the permanent magnet 28 from being melted and alloyed by the heat of welding, thereby securing the strength of welding. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の部材を溶接により組み立てた回転電機のロータと、その回転電機のロータの製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
定置型のガスタービンエンジンによって駆動される発電機のロータを、前後の回転軸の間に固定された磁石ホルダの外周部に複数の永久磁石を支持して構成したものが、下記特許文献1により公知である。
【0003】
また一対の外殻構成体と仕切壁とを溶接して圧力容器を製造する際に、一対の外殻構成体の接続部の内側に位置する仕切壁の外周部を溶接の裏当金として利用するものが、下記特許文献2により公知である。
【0004】
【特許文献1】
特許第3030689号公報
【特許文献2】
特開平11−190495号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発電機のロータのシャフトを中ぐりして軽量化を図るために、そのロータを、内部に永久磁石を収納するロータ本体と、ロータ本体の両端に溶接される一対のシャフトとに分割して構成することが考えられる。この場合、ロータ本体および一対のシャフトを溶接する際の位置決めを精密に行わないと、ロータ本体の軸線およびシャフトの軸線がずれてしまい、ロータの回転時に振動が発生する可能性がある。また前記溶接を行うときにロータ本体の内部に収納された永久磁石が溶接の熱で溶融すると、ロータ本体およびシャフトと、それらと異材質の永久磁石とが混合して合金化してしまい、溶接部の強度が低下する可能性がある。
【0006】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転電機のロータを構成する一対の回転軸およびロータ本体を高精度かつ高強度に溶接することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、相互に対向する内端部が環状に形成された第1、第2シャフトと、パイプ状のロータ本体と、第1、第2シャフトの内端部とロータ本体の両外端部間に挟まれる円板状の第1、第2プレートと、第1、第2シャフト、ロータ本体および第1、第2プレートと異なる材質で構成されてロータ本体の内部に収納される被収納部材とを備えた回転電機のロータであって、第1プレートに第1シャフトの内端部およびロータ本体の一方の外端部をそれぞれ段部を介して嵌合させ、第1シャフトとロータ本体とを第1プレートの外周面を裏当金として溶接するとともに、第2プレートに第2シャフトの内端部およびロータ本体の他方の外端部をそれぞれ段部を介して嵌合させ、第2シャフトとロータ本体とを第2プレートの外周面を裏当金として溶接したことを特徴とする回転電機のロータが提案される。
【0008】
上記構成によれば、第1、第2プレートに第1、第2シャフトの内端部およびロータ本体の両外端部をそれぞれ段部を介して嵌合させるので、第1、第2プレートを介して第1、第2シャフトおよびロータ本体を軸線上に精度良く位置決めし、ロータの組立精度を高めることができる。また第1、第2シャフトとロータ本体とを第1、第2プレートの外周面を裏当金として溶接するので、溶接の熱で被収納部材が溶けて第1、第2シャフト、ロータ本体および第1、第2プレートと合金化するのを防止し、溶接の強度を確保することができる。
【0009】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、第1、第2シャフトの内部を中ぐりし、その開口を第1、第2プレートで閉塞して中空部を形成したことを特徴とする回転電機のロータが提案される。
【0010】
上記構成によれば、第1、第2シャフトの内部を中ぐりして第1、第2プレートとの間に中空部を形成したので、ロータを軽量化して高速回転を可能にすることができる。
【0011】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、被収納部材は永久磁石であることを特徴とする回転電機のロータが提案される。
【0012】
上記構成によれば、被収納部材が永久磁石であるので、溶接時に永久磁石が溶融して第1、第2シャフト、第1、第2プレートおよびロータ本体と合金化するのを防止することができる。
【0013】
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記回転電機はガスタービンエンジンにより駆動される発電機であることを特徴とする回転電機のロータが提案される。
【0014】
上記構成によれば、発電機のロータの軸線の精度が高まるので、発電機をガスタービンエンジンで駆動してロータを高速回転させても振動の発生を抑制することができる。
【0015】
また請求項5に記載された発明によれば、相互に対向する内端部が環状に形成された第1、第2シャフトと、パイプ状のロータ本体と、第1、第2シャフトの内端部とロータ本体の両外端部間に挟まれる円板状の第1、第2プレートと、第1、第2シャフト、ロータ本体および第1、第2プレートと異なる材質で構成されてロータ本体の内部に収納される被収納部材とを備えた回転電機のロータの製造方法であって、第1プレートに第1シャフトの内端部およびロータ本体の一方の外端部を嵌合させる工程と、第2プレートに第2シャフトの内端部およびロータ本体の他方の外端部を嵌合させる工程と、第1シャフトとロータ本体との間に形成された間隙を第1プレートの外周面を裏当金として溶接する工程と、第2シャフトとロータ本体との間に形成された間隙を第2プレートの外周面を裏当金として溶接する工程とを含むことを特徴とする回転電機のロータの製造方法が提案される。
【0016】
上記構成によれば、第1、第2プレートに第1、第2シャフトの内端部およびロータ本体の両外端部を嵌合させ、第1、第2シャフトとロータ本体との間に形成された間隙を第1、第2プレートの外周面を裏当金として溶接するので、溶接の熱で被収納部材が溶けて第1、第2シャフト、ロータ本体および第1、第2プレートと合金化するのを防止して溶接の強度を確保することができる。更に、第1、第2シャフトおよびロータ本体の溶接時の歪みを前記間隙により吸収できるため、溶接時に発生していた歪みを溶接後の加工で取り除くために予め付けていた余分の肉厚を第1、第2プレートやロータ本体からなくし、加工工数を減らすことができる。
【0017】
また請求項6に記載された発明によれば、請求項5の構成に加えて、被収納部材は永久磁石であることを特徴とする回転電機のロータの製造方法が提案される。
【0018】
上記構成によれば、被収納部材が永久磁石であるので、溶接時に永久磁石が溶融して第1、第2シャフト、第1、第2プレートおよびロータ本体と合金化するのを防止することができる。
【0019】
尚、実施例の永久磁石28は本発明の被収納部材に対応し、実施例の発電機Gは本発明の回転電機に対応する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0021】
図1〜図4は本発明の一実施例を示すもので、図1は発電機の縦断面図、図2は発電機のロータの縦断面図、図3は図2の3部拡大図、図4は溶接工程前の前記図3に対応する図である。
【0022】
図1に示すように、ガスタービンエンジンによって駆動される発電機Gは、一端が開口したケーシング11と、ケーシング11の開口を閉塞してボルト12…で固定されるエンドカバー13とを備えており、ケーシング11の内部にステータ14およびロータ15が収納される。
【0023】
ケーシング11の内周面にボルト16…で固定されたステータ14は、多数の鋼板を積層したステータコア17と、ステータコア17の周囲にボビン18を介して巻回したコイル19とを備えており、コイル19にはハーネス20を介して給電される。
【0024】
図2を併せて参照すると明らかなように、ステータ14の内部に配置されたロータ15は、軸線L方向外側の小径部22aがエンドカバー13にローラベアリング21を介して支持された第1シャフト22と、軸線L方向外側の小径部24aがケーシング11にボールベアリング23を介して支持された第2シャフト24と、第1シャフト22の軸線L方向内側に形成された環状の大径部22bに結合された円板状の第1プレート25と、第2シャフト24の軸線L方向内側に形成された環状の大径部24bに結合された円板状の第2プレート26と、第1プレート25および第2プレート26に軸線L方向両外端部を結合されたパイプ状のロータ本体27と、ロータ本体27の内面に固定された複数の永久磁石28…とを備える。
【0025】
第1、第2シャフト22,24の大径部22b,24bの内側は中ぐりされており、その開口を第1、第2プレート25,26で閉塞することにより、第1、第2シャフト22,24に中空部22d,24dが形成される。第1、第2シャフト22,24に中空部22d,24dを形成したことで、ロータ15を軽量化して高速回転を可能にすることができる。
【0026】
第1シャフト22は大径部22bの中心から軸線L方向に突出するパイプ状の支持部22cを備えており、その外周面に第1プレート25の開口25a、永久磁石28…の内周面および第2プレート26の開口26aが支持される。従って、永久磁石28…はロータ本体27、第1プレート25、第2プレート26および第1シャフト22の支持部22cによって区画された空間に収納される。ロータ本体27の外周面は、コイル19の径方向内側を囲むパイプ状のコイルカバー29の内周面に僅かなエアギャップを介して対向する。
【0027】
図4から明らかなように、第1プレート25の軸線L方向外側面に形成した環状の段部Aに第1シャフト22の大径部22bの内周が嵌合して位置決めされ、またロータ本体27の一方の軸線L方向外端部に形成した環状の段部Bに第1プレート25の軸線L方向内側面が嵌合して位置決めされる。前記二つ段部A,Bの位置決め作用により、第1シャフト22およびロータ本体27が軸線L上に精密に位置決めされる。また第1プレート25の外周部の厚さtをプラス公差に設定し、ロータ本体27の段部Bの深さdをマイナス公差に設定することにより、第1シャフト22の端面およびロータ本体27の端面間に数十μmの間隙αが形成されており、この間隙αの底部は第1プレート25の外周面に臨んでいる。
【0028】
しかして、図3に示すように、前記間隙αをレーザー溶接することで、第1シャフト22、ロータ本体27および第1プレート25を一体化する。このとき、間隙αの底部を塞ぐ第1プレート25の外周面が裏当金として機能することで溶接ビード30が永久磁石28…に達するのを防止することができる。これにより、例えばインコネルよりなる第1シャフト22、ロータ本体27および第1プレート25に対して、異種材料の永久磁石28…が合金化して溶接強度が低下するのを防止することができる。
【0029】
以上、第1シャフト22、ロータ本体27および第1プレート25の溶接について説明したが、第2シャフト24、ロータ本体27および第2プレート26の溶接についても、その構造および作用は実質的に同じである。
【0030】
以上のように、第1シャフト22およびロータ本体27を第1プレート25に段部A,Bを介して嵌合させ、かつ第2シャフト24およびロータ本体27を第2プレート26に段部A,Bを介して嵌合させるので、第1シャフト22、ロータ本体27および第2シャフト24を軸線L上に精密に位置決めし、ロータ15の回転時のバランスを高めることができる。これにより、高回転のガスタービンエンジンEで駆動される発電機Gのロータ15の回転時の振動の発生を効果的に防止することができる。また溶接部に予め間隙αを形成しておくことにより、第1、第2シャフト22,24およびロータ本体27の溶接時の歪みを前記間隙αにより吸収できる。従来は溶接時に発生していた歪みを溶接後の加工で取り除くために第1、第2プレート25,26やロータ本体27に余分の肉厚を予め付けていたが、本実施例では前記間隙αによって余分の肉厚を予め付ける必要がなくなり、その分だけ加工工数を減らすことができる。
【0031】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0032】
例えば、実施例では発電機Gのロータ15を例示したが、本発明は電動機のロータに対しても適用することができる。
【0033】
また実施例では発電機Gをガスタービンエンジンで駆動しているが、他の任意の駆動源で発電機Gを駆動することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、 第1、第2プレートに第1、第2シャフトの内端部およびロータ本体の両外端部をそれぞれ段部を介して嵌合させるので、第1、第2プレートを介して第1、第2シャフトおよびロータ本体を軸線上に精度良く位置決めし、ロータの組立精度を高めることができる。また第1、第2シャフトとロータ本体とを第1、第2プレートの外周面を裏当金として溶接するので、溶接の熱で被収納部材が溶けて第1、第2シャフト、ロータ本体および第1、第2プレートと合金化するのを防止し、溶接の強度を確保することができる。
【0035】
また請求項2に記載された発明によれば、第1、第2シャフトの内部を中ぐりして第1、第2プレートとの間に中空部を形成したので、ロータを軽量化して高速回転を可能にすることができる。
【0036】
また請求項3に記載された発明によれば、被収納部材が永久磁石であるので、溶接時に永久磁石が溶融して第1、第2シャフト、第1、第2プレートおよびロータ本体と合金化するのを防止することができる。
【0037】
また請求項4に記載された発明によれば、発電機のロータの軸線の精度が高まるので、発電機をガスタービンエンジンで駆動してロータを高速回転させても振動の発生を抑制することができる。
【0038】
また請求項5に記載された発明によれば、第1、第2プレートに第1、第2シャフトの内端部およびロータ本体の両外端部を嵌合させ、第1、第2シャフトとロータ本体との間に形成された間隙を第1、第2プレートの外周面を裏当金として溶接するので、溶接の熱で被収納部材が溶けて第1、第2シャフト、ロータ本体および第1、第2プレートと合金化するのを防止して溶接の強度を確保することができる。更に、第1、第2シャフトおよびロータ本体の溶接時の歪みを前記間隙により吸収できるため、溶接時に発生していた歪みを溶接後の加工で取り除くために予め付けていた余分の肉厚を第1、第2プレートやロータ本体からなくし、加工工数を減らすことができる。
【0039】
また請求項6に記載された発明によれば、被収納部材が永久磁石であるので、溶接時に永久磁石が溶融して第1、第2シャフト、第1、第2プレートおよびロータ本体と合金化するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発電機の縦断面図
【図2】発電機のロータの縦断面図
【図3】図2の3部拡大図
【図4】溶接工程前の前記図3に対応する図
【符号の説明】
22 第1シャフト
22d 中空部
24 第2シャフト
24d 中空部
25 第1プレート
26 第2プレート
27 ロータ本体
28 永久磁石(被収納部材)
A 段部
B 段部
G 発電機(回転電機)
α 間隙
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine in which a plurality of members are assembled by welding, and a method for manufacturing the rotor of the rotating electrical machine.
[0002]
[Prior art]
According to the following Patent Document 1, a rotor of a generator driven by a stationary gas turbine engine is configured by supporting a plurality of permanent magnets on the outer periphery of a magnet holder fixed between front and rear rotating shafts. It is known.
[0003]
Also, when manufacturing a pressure vessel by welding a pair of outer shell components and a partition wall, the outer periphery of the partition wall located inside the connecting portion of the pair of outer shell components is used as a backing metal for welding. This is known from Patent Document 2 below.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3030689 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-190495
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to reduce the weight by boring the shaft of the rotor of the generator, the rotor is divided into a rotor body that houses a permanent magnet inside and a pair of shafts that are welded to both ends of the rotor body. It is conceivable to configure. In this case, if the positioning when welding the rotor main body and the pair of shafts is not performed accurately, the axis of the rotor main body and the axis of the shaft are shifted, and vibration may occur when the rotor rotates. Further, when the permanent magnet housed in the rotor body is melted by the heat of welding when the welding is performed, the rotor body and the shaft and the permanent magnets of different materials are mixed and alloyed to form a welded portion. There is a possibility that the strength of the material will decrease.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to weld a pair of rotating shafts and a rotor body constituting a rotor of a rotating electrical machine with high accuracy and high strength.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, first and second shafts having inner ends facing each other formed in an annular shape, a pipe-shaped rotor body, and a first The disc-shaped first and second plates sandwiched between the inner end portion of the second shaft and the outer end portions of the rotor body are different from the first and second shafts, the rotor body, and the first and second plates. A rotor of a rotating electrical machine comprising a member to be stored that is made of a material and is stored inside the rotor body, wherein the inner end portion of the first shaft and one outer end portion of the rotor body are respectively disposed on the first plate. The first shaft and the rotor body are welded with the outer peripheral surface of the first plate as a backing metal, and the second plate is connected to the inner end of the second shaft and the other outer side of the rotor body. The end portions are fitted through the stepped portions, respectively, and the second shaft is The rotor of the rotating electrical machine, characterized in that the bets and the rotor body were welded to the outer peripheral surface of the second plate as backing metal is proposed.
[0008]
According to the above configuration, the inner ends of the first and second shafts and the outer ends of the rotor main body are fitted to the first and second plates via the stepped portions, respectively. Thus, the first and second shafts and the rotor main body can be accurately positioned on the axis, and the assembly accuracy of the rotor can be improved. Further, since the first and second shafts and the rotor body are welded with the outer peripheral surfaces of the first and second plates as backing metal, the member to be accommodated is melted by the heat of welding, and the first, second shaft, rotor body, and It is possible to prevent alloying with the first and second plates and to secure the welding strength.
[0009]
According to the invention described in claim 2, in addition to the structure of claim 1, the interiors of the first and second shafts are bored, and the openings are closed by the first and second plates. A rotor of a rotating electrical machine characterized by forming the above is proposed.
[0010]
According to the above configuration, since the hollow portions are formed between the first and second plates by boring the insides of the first and second shafts, it is possible to reduce the weight of the rotor and enable high-speed rotation. .
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, a rotor for a rotating electrical machine is proposed in which the member to be stored is a permanent magnet.
[0012]
According to the above configuration, since the member to be stored is a permanent magnet, it is possible to prevent the permanent magnet from melting and alloying with the first, second shaft, first, second plate, and rotor body during welding. it can.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to third aspects, the rotating electrical machine is a generator driven by a gas turbine engine. A rotor of a rotating electric machine is proposed.
[0014]
According to the above configuration, since the accuracy of the axis of the rotor of the generator is increased, the generation of vibration can be suppressed even if the generator is driven by the gas turbine engine and the rotor is rotated at a high speed.
[0015]
According to the fifth aspect of the present invention, the first and second shafts, the pipe-shaped rotor main body, and the inner ends of the first and second shafts, the inner ends facing each other are formed in an annular shape. The rotor main body is made of a material different from the disc-shaped first and second plates and the first and second shafts, the rotor main body, and the first and second plates sandwiched between the outer end portions of the rotor portion and the rotor main body. A rotor for a rotating electrical machine having a member to be stored therein, the step of fitting the inner end of the first shaft and one outer end of the rotor body into the first plate; A step of fitting the inner end portion of the second shaft and the other outer end portion of the rotor body to the second plate, and a gap formed between the first shaft and the rotor body on the outer peripheral surface of the first plate. A process of welding as a backing metal, a second shaft and a rotor body The rotor manufacturing method of the rotary electric machine, which comprises a step of welding the formed gap the outer circumferential surface of the second plate as backing metal while is proposed.
[0016]
According to the above configuration, the inner ends of the first and second shafts and the outer ends of the rotor body are fitted to the first and second plates, and formed between the first and second shafts and the rotor body. Since the gaps are welded with the outer peripheral surfaces of the first and second plates as backing metal, the member to be accommodated is melted by the heat of welding, and the first and second shafts, the rotor body, and the first and second plates are alloyed. The strength of welding can be ensured by preventing the deformation. Furthermore, since the distortion during welding of the first and second shafts and the rotor body can be absorbed by the gap, the extra thickness previously added to remove the distortion generated during welding in the processing after welding is increased. 1. It can be eliminated from the second plate and the rotor body, and the number of processing steps can be reduced.
[0017]
According to the sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, a method for manufacturing a rotor of a rotating electrical machine is proposed in which the member to be stored is a permanent magnet.
[0018]
According to the above configuration, since the member to be stored is a permanent magnet, it is possible to prevent the permanent magnet from melting and alloying with the first, second shaft, first, second plate, and rotor body during welding. it can.
[0019]
In addition, the permanent magnet 28 of an Example respond | corresponds to the to-be-stored member of this invention, and the generator G of an Example respond | corresponds to the rotary electric machine of this invention.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0021]
1 to 4 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a generator, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a rotor of the generator, FIG. 3 is an enlarged view of a part 3 in FIG. FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 before the welding process.
[0022]
As shown in FIG. 1, a generator G driven by a gas turbine engine includes a casing 11 with one end opened, and an end cover 13 that closes the opening of the casing 11 and is fixed with bolts 12. The stator 14 and the rotor 15 are accommodated in the casing 11.
[0023]
The stator 14 fixed to the inner peripheral surface of the casing 11 with bolts 16... Includes a stator core 17 in which a large number of steel plates are laminated, and a coil 19 wound around the stator core 17 via a bobbin 18. Power is supplied to 19 through a harness 20.
[0024]
As is clear from FIG. 2, the rotor 15 disposed inside the stator 14 includes a first shaft 22 in which a small-diameter portion 22 a outside the axis L direction is supported by the end cover 13 via a roller bearing 21. The small-diameter portion 24a outside the axis L direction is coupled to the second shaft 24 supported by the casing 11 via the ball bearing 23, and the annular large-diameter portion 22b formed inside the first shaft 22 in the axis L direction. The disc-shaped first plate 25, the disc-shaped second plate 26 coupled to the annular large-diameter portion 24b formed on the inner side in the axis L direction of the second shaft 24, the first plate 25, and A pipe-shaped rotor main body 27 having both outer ends in the axis L direction coupled to the second plate 26, and a plurality of permanent magnets 28 fixed to the inner surface of the rotor main body 27 are provided.
[0025]
The insides of the large-diameter portions 22b and 24b of the first and second shafts 22 and 24 are bored, and the first and second shafts 22 are closed by closing the openings with the first and second plates 25 and 26. , 24 are formed with hollow portions 22d, 24d. By forming the hollow portions 22d and 24d in the first and second shafts 22 and 24, the rotor 15 can be reduced in weight and can be rotated at high speed.
[0026]
The first shaft 22 includes a pipe-like support portion 22c protruding in the direction of the axis L from the center of the large-diameter portion 22b. The outer periphery of the first shaft 22 includes the opening 25a of the first plate 25, the inner periphery of the permanent magnets 28, and so on. The opening 26a of the second plate 26 is supported. Therefore, the permanent magnets 28 are accommodated in a space defined by the rotor body 27, the first plate 25, the second plate 26, and the support portion 22c of the first shaft 22. The outer peripheral surface of the rotor body 27 is opposed to the inner peripheral surface of a pipe-shaped coil cover 29 surrounding the inner side in the radial direction of the coil 19 with a slight air gap.
[0027]
As is apparent from FIG. 4, the inner periphery of the large-diameter portion 22b of the first shaft 22 is fitted and positioned on the annular step A formed on the outer surface of the first plate 25 in the axis L direction, and the rotor body The inner surface of the first plate 25 in the direction of the axis L is fitted and positioned on the annular step B formed at the outer end of the one of the axes L in the direction of the axis L. The first shaft 22 and the rotor body 27 are precisely positioned on the axis L by the positioning action of the two step portions A and B. Further, by setting the thickness t of the outer peripheral portion of the first plate 25 to a plus tolerance and setting the depth d of the stepped portion B of the rotor body 27 to a minus tolerance, the end surface of the first shaft 22 and the rotor body 27 A gap α of several tens of μm is formed between the end faces, and the bottom of the gap α faces the outer peripheral surface of the first plate 25.
[0028]
As shown in FIG. 3, the first shaft 22, the rotor body 27, and the first plate 25 are integrated by laser welding the gap α. At this time, the outer peripheral surface of the first plate 25 that closes the bottom of the gap α functions as a backing metal, so that the weld beads 30 can be prevented from reaching the permanent magnets 28. Accordingly, it is possible to prevent the permanent magnets 28 made of different materials from being alloyed with respect to the first shaft 22, the rotor main body 27, and the first plate 25 made of, for example, Inconel, thereby reducing the welding strength.
[0029]
The welding of the first shaft 22, the rotor main body 27, and the first plate 25 has been described above, but the structure and operation of the second shaft 24, the rotor main body 27, and the second plate 26 are substantially the same. is there.
[0030]
As described above, the first shaft 22 and the rotor main body 27 are fitted to the first plate 25 through the step portions A and B, and the second shaft 24 and the rotor main body 27 are connected to the second plate 26 at the step portions A and B. Since the fitting is performed via B, the first shaft 22, the rotor main body 27, and the second shaft 24 can be precisely positioned on the axis L, and the balance during rotation of the rotor 15 can be increased. Thereby, generation | occurrence | production of the vibration at the time of rotation of the rotor 15 of the generator G driven with the gas turbine engine E of high rotation can be prevented effectively. In addition, by forming a gap α in the welded portion in advance, distortion during welding of the first and second shafts 22 and 24 and the rotor body 27 can be absorbed by the gap α. Conventionally, in order to remove distortion generated during welding in the post-welding process, an extra thickness is previously added to the first and second plates 25 and 26 and the rotor body 27. Therefore, it is not necessary to add an extra thickness in advance, and the number of processing steps can be reduced accordingly.
[0031]
Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0032]
For example, in the embodiment, the rotor 15 of the generator G is illustrated, but the present invention can also be applied to a rotor of an electric motor.
[0033]
In the embodiment, the generator G is driven by the gas turbine engine. However, the generator G can be driven by another arbitrary drive source.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the inner ends of the first and second shafts and the outer ends of the rotor body are fitted to the first and second plates via the stepped portions, respectively. Therefore, the first and second shafts and the rotor body can be accurately positioned on the axis via the first and second plates, and the assembly accuracy of the rotor can be increased. Further, since the first and second shafts and the rotor body are welded with the outer peripheral surfaces of the first and second plates as backing metal, the member to be accommodated is melted by the heat of welding, and the first, second shaft, rotor body, and It is possible to prevent alloying with the first and second plates and to secure the welding strength.
[0035]
According to the invention described in claim 2, since the hollow portions are formed between the first and second plates by boring the insides of the first and second shafts, the rotor is reduced in weight and rotated at a high speed. Can be made possible.
[0036]
According to the invention described in claim 3, since the member to be stored is a permanent magnet, the permanent magnet is melted during welding and alloyed with the first, second shaft, first, second plate and rotor body. Can be prevented.
[0037]
Further, according to the invention described in claim 4, since the accuracy of the axis of the rotor of the generator is increased, generation of vibration can be suppressed even when the generator is driven by a gas turbine engine and the rotor is rotated at a high speed. it can.
[0038]
According to the invention described in claim 5, the inner ends of the first and second shafts and both outer ends of the rotor body are fitted to the first and second plates, and the first and second shafts Since the gap formed between the rotor body and the outer peripheral surface of the first and second plates is welded to the backing metal, the member to be accommodated is melted by the heat of welding, and the first, second shaft, rotor body and first 1. It is possible to prevent the alloying with the second plate and to secure the welding strength. Furthermore, since the distortion during welding of the first and second shafts and the rotor body can be absorbed by the gap, the extra thickness previously added to remove the distortion generated during welding in the processing after welding is increased. 1. It can be eliminated from the second plate and the rotor body, and the number of processing steps can be reduced.
[0039]
According to the invention described in claim 6, since the member to be stored is a permanent magnet, the permanent magnet is melted at the time of welding and alloyed with the first, second shaft, first, second plate and rotor body. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
1 is a longitudinal sectional view of a generator. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a rotor of a generator. FIG. 3 is an enlarged view of a part 3 in FIG. 2. FIG. 4 is a view corresponding to FIG. Explanation of]
22 1st shaft 22d hollow part 24 2nd shaft 24d hollow part 25 1st plate 26 2nd plate 27 Rotor main body 28 Permanent magnet (member to be stored)
A Step B Step D G Generator (Rotating electric machine)
α gap

Claims (6)

相互に対向する内端部が環状に形成された第1、第2シャフト(22,24)と、パイプ状のロータ本体(27)と、第1、第2シャフト(22,24)の内端部とロータ本体(27)の両外端部間に挟まれる円板状の第1、第2プレート(25,26)と、第1、第2シャフト(22,24)、ロータ本体(27)および第1、第2プレート(25,26)と異なる材質で構成されてロータ本体(27)の内部に収納される被収納部材(28)とを備えた回転電機のロータであって、
第1プレート(25)に第1シャフト(22)の内端部およびロータ本体(27)の一方の外端部をそれぞれ段部(A,B)を介して嵌合させ、第1シャフト(22)とロータ本体(27)とを第1プレート(25)の外周面を裏当金として溶接するとともに、第2プレート(26)に第2シャフト(24)の内端部およびロータ本体(27)の他方の外端部をそれぞれ段部(A,B)を介して嵌合させ、第2シャフト(24)とロータ本体(27)とを第2プレート(26)の外周面を裏当金として溶接したことを特徴とする回転電機のロータ。
Inner ends of the first and second shafts (22, 24), the pipe-shaped rotor body (27), and the first and second shafts (22, 24) having inner ends facing each other in an annular shape. Disk-shaped first and second plates (25, 26), first and second shafts (22, 24), and rotor body (27) sandwiched between the outer end portions of the rotor portion and the rotor body (27). And a rotor of a rotating electrical machine including a member to be stored (28) configured of a material different from that of the first and second plates (25, 26) and stored in the rotor body (27),
The inner end of the first shaft (22) and one outer end of the rotor body (27) are fitted to the first plate (25) via the stepped portions (A, B), respectively, and the first shaft (22 ) And the rotor body (27) are welded with the outer peripheral surface of the first plate (25) as a backing metal, and the inner end of the second shaft (24) and the rotor body (27) are attached to the second plate (26). The other outer end portions of the second plate (26) and the rotor body (27) are fitted with the outer peripheral surface of the second plate (26) as a backing metal. A rotor of a rotating electrical machine characterized by welding.
第1、第2シャフト(22,24)の内部を中ぐりし、その開口を第1、第2プレート(25,26)で閉塞して中空部(22d,24d)を形成したことを特徴とする、請求項1に記載の回転電機のロータ。The inside of the first and second shafts (22, 24) is bored, and the openings are closed by the first and second plates (25, 26) to form hollow portions (22d, 24d). The rotor of the rotating electrical machine according to claim 1. 被収納部材は永久磁石(28)であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の回転電機のロータ。The rotor of a rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the member to be stored is a permanent magnet (28). 前記回転電機はガスタービンエンジンにより駆動される発電機(G)であることを特徴とする、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の回転電機のロータ。The rotor of a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotating electrical machine is a generator (G) driven by a gas turbine engine. 相互に対向する内端部が環状に形成された第1、第2シャフト(22,24)と、パイプ状のロータ本体(27)と、第1、第2シャフト(22,24)の内端部とロータ本体(27)の両外端部間に挟まれる円板状の第1、第2プレート(25,26)と、第1、第2シャフト(22,24)、ロータ本体(27)および第1、第2プレート(25,26)と異なる材質で構成されてロータ本体(27)の内部に収納される被収納部材(28)とを備えた回転電機のロータの製造方法であって、
第1プレート(25)に第1シャフト(22)の内端部およびロータ本体(27)の一方の外端部を嵌合させる工程と、
第2プレート(26)に第2シャフト(24)の内端部およびロータ本体(27)の他方の外端部を嵌合させる工程と、
第1シャフト(22)とロータ本体(27)との間に形成された間隙(α)を第1プレート(25)の外周面を裏当金として溶接する工程と、
第2シャフト(24)とロータ本体(27)との間に形成された間隙(α)を第2プレート(26)の外周面を裏当金として溶接する工程と、
を含むことを特徴とする回転電機のロータの製造方法。
Inner ends of the first and second shafts (22, 24), the pipe-shaped rotor body (27), and the first and second shafts (22, 24) having inner ends facing each other in an annular shape. Disk-shaped first and second plates (25, 26), first and second shafts (22, 24), and rotor body (27) sandwiched between the outer end portions of the rotor portion and the rotor body (27). And a method of manufacturing a rotor of a rotating electrical machine including a member to be housed (28) that is made of a material different from that of the first and second plates (25, 26) and is housed in the rotor body (27). ,
Fitting the inner end of the first shaft (22) and one outer end of the rotor body (27) to the first plate (25);
Fitting the inner end of the second shaft (24) and the other outer end of the rotor body (27) to the second plate (26);
Welding a gap (α) formed between the first shaft (22) and the rotor body (27) with the outer peripheral surface of the first plate (25) as a backing metal;
Welding a gap (α) formed between the second shaft (24) and the rotor body (27) with the outer peripheral surface of the second plate (26) as a backing metal;
The manufacturing method of the rotor of the rotary electric machine characterized by including these.
被収納部材は永久磁石(28)であることを特徴とする、請求項5に記載の回転電機のロータの製造方法。The method for manufacturing a rotor of a rotating electric machine according to claim 5, wherein the member to be stored is a permanent magnet (28).
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