JP2007152517A - Rotor heating device and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機用ロータを製造する際の焼きばめ工程における加熱装置と焼きばめ方法に関する。 The present invention relates to a heating device and a shrink-fitting method in a shrink-fitting process when manufacturing a rotor for an electric motor.
従来、ロータと駆動軸を焼きばめする際、図3に示すように、ロータ外周部に加熱コイルを配置した加熱装置を使用し、ロータを加熱、拡径し、駆動軸をロータ内径に挿入し、ついで冷却する方法が一般的である(例えば、特許文献1参照)。図3において、1はロータ、2はロータ鉄心、3はロータ鉄心内径、4はエンドリング、5は加熱コイルであり、加熱コイル5に電流を流し、誘導加熱の原理により、ロータ鉄心内径3が常温の駆動軸の太さより太くなるまで加熱、拡径し、駆動軸をロータ鉄心内径3に挿入し、ついで冷却することによりロータ鉄心内径は縮径し、ロータ1と駆動軸は焼きばめ固定される。
また、図4に示すように、加熱した油中にロータを浸した状態でロータを加熱、拡径し、駆動軸をロータ内径に挿入して駆動軸がロータと略同一温度になるまで油中に保持し、ついで冷却する方法をとっている例もある(例えば、特許文献2参照)。図4において、6は駆動軸、7は容器、8は油、9は台、10はヒータである。容器7内の油8をヒータ10によって所定の温度まで加熱、保持した状態で、油中にある台9の上にロータ1を置き、ロータ鉄心内径3が常温の駆動軸6の太さより太くなるまで加熱、拡径し、駆動軸6をロータ鉄心内径3に挿入し、さらに、駆動軸6の温度がロータ1の温度と略同一温度になるまで保持した後、油の加熱保持を止め、常温まで油中で冷却することにより、ロータ1と駆動軸6は焼きばめ固定される。
Conventionally, when shrink-fitting the rotor and drive shaft, as shown in FIG. 3, a heating device having a heating coil arranged on the outer periphery of the rotor is used to heat and expand the rotor, and the drive shaft is inserted into the rotor inner diameter. Then, a cooling method is generally used (see, for example, Patent Document 1). In FIG. 3, 1 is a rotor, 2 is a rotor iron core, 3 is an inner diameter of the rotor core, 4 is an end ring, 5 is a heating coil, a current is passed through the heating coil 5, and the rotor iron
Further, as shown in FIG. 4, the rotor is heated and expanded in a state where the rotor is immersed in heated oil, and the drive shaft is inserted into the rotor inner diameter until the drive shaft reaches substantially the same temperature as the rotor. There is also an example in which a method of holding and then cooling is used (for example, see Patent Document 2). In FIG. 4, 6 is a drive shaft, 7 is a container, 8 is oil, 9 is a table, and 10 is a heater. In a state where the
このように、従来、ロータ外周部に配置した加熱コイルによりロータを加熱し、駆動軸を挿入、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法、あるいは、加熱した油中にロータを浸してロータを加熱し、駆動軸を挿入し、駆動軸の温度がロータの温度と略同一になった後、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法がとられていた。
ところが、従来のロータ外周部に配置した加熱コイルによりロータを加熱し、駆動軸を挿入、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法では、図5に示すように、焼きばめ部において、ロータ冷却時のロータの収縮による径方向の力30、軸方向の力31、径方向の力30により生じる軸方向の力32と駆動軸自体の熱膨張による軸方向の力33が複合し、軸方向の力34となって駆動軸に作用する。特にロータ端面部に近いほどこの力は大きい。また、この力は、焼きばめ部の周方向全体に均一に生じることはほとんど無く、周方向において、不均一になると考えられる。この場合、軸方向の軸長の変化が周方向で不均一となり、その結果、焼きばめ後に駆動軸が大きく曲がるという問題を生じ、曲がり修正のために多大な時間を要するという問題があった。
However, in the conventional method in which the rotor is heated by a heating coil disposed on the outer periphery of the rotor, the drive shaft is inserted and cooled, and the rotor and the drive shaft are fixed by shrink fitting, as shown in FIG. In this section, the
また、加熱した油中にロータを浸してロータを加熱し、駆動軸を挿入し、駆動軸の温度がロータの温度と略同一になった後、冷却してロータと駆動軸を焼きばめ固定するという方法では、駆動軸の温度がロータの温度と略同一になる過程では前記駆動軸自体の熱膨脹による軸方向の力33が駆動軸に作用するものの、冷却を開始する前には、すでに、ロータと駆動軸は概一体化されており、駆動軸に対して、ロータの収縮による前記径方向の力30、前記軸方向の力31、前記径方向の力により生じる軸方向の力32はほとんど生じないことになる。したがって、前記軸方向の力34も小さくなり、焼きばめ後においても駆動軸が大きく曲がるという問題は生じ難くなる。しかしながら、この方法においては、駆動軸は、油からの伝熱により加熱されており、ロータ温度と略同一温度に達するまでにはかなりの時間を要し、また、ロータを油中に浸すため、ロータが積層鉄心で構成されている場合、鉄心間に油が浸透するが、焼きばめ後にロータにマグネットを接着固定する場合などには、浸透した油はほぼ完全に除去することが必要となり、そのために多大な時間を要するという問題もあった。
In addition, the rotor is immersed in heated oil to heat the rotor, the drive shaft is inserted, and after the temperature of the drive shaft becomes substantially the same as the rotor temperature, it is cooled and the rotor and the drive shaft are fixed by shrinkage fitting. In the method, the
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータと駆動軸を焼きばめ固定する場合において、駆動軸が大きく曲がることを防止するとともに、油などの加熱源を使用せず、ロータおよび駆動軸の加熱に要する時間を短くすることができる加熱装置および焼きばめ方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and when the rotor and the drive shaft are shrink-fitted and fixed, the drive shaft is prevented from being greatly bent and a heating source such as oil is not used. An object of the present invention is to provide a heating device and a shrink-fitting method that can shorten the time required for heating the rotor and the drive shaft.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたものである。
請求項1に記載の発明は、駆動力を伝達する駆動軸にロータを焼きばめ固定するに際し、前記ロータの外周部に設けたロータ加熱コイルと、前記ロータ加熱コイルに印加するロータ加熱用の高周波電源とを有するロータ加熱装置において、
前記駆動軸の前記ロータが勘合する部位の両端にこれを誘導加熱する駆動軸加熱コイルおよび駆動軸加熱用の高周波電源を配置したものである。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
According to the first aspect of the present invention, when the rotor is shrink-fitted and fixed to the drive shaft for transmitting the driving force, the rotor heating coil provided on the outer peripheral portion of the rotor and the rotor heating coil applied to the rotor heating coil are provided. In a rotor heating device having a high frequency power source,
A drive shaft heating coil for inductively heating the drive shaft and a high frequency power source for driving shaft heating are disposed at both ends of a portion of the drive shaft that engages with the rotor.
また、請求項2に記載の発明は、ロータの外周部に配置したロータ加熱コイルによって前記ロータを誘導加熱する工程と、所定の温度に加熱した前記ロータに対し駆動軸を挿入する工程と、前記ロータおよび前記駆動軸を冷却して駆動軸とロータとを焼きばめ固定する工程とからなるロータの製造方法において、前記駆動軸を挿入する工程の後段に、前記ロータの温度を保持しながら前記駆動軸を駆動軸の外周部に配置した駆動軸加熱コイルによって前記ロータの温度と略同一の温度まで加熱する工程を備えたものである。
The invention according to
請求項1に記載の発明によると、ロータを誘導加熱する加熱コイルおよび電源とは別に、駆動軸を誘導加熱する駆動軸加熱コイルおよび駆動軸用の高周波電源を配置したので、ロータを所定温度まで加熱、保持し、駆動軸を挿入した後、駆動軸単体の急速加熱により、短時間で駆動軸の温度をロータの温度と略同一温度まであげることができ、ロータと駆動軸が概一体となった状態から冷却することができ、冷却過程において、駆動軸を大きく曲げようとする力を軽減することができる。そのため、曲がりの少ない駆動軸を得ることができ、曲がり修正をするための時間を不要とすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the drive shaft heating coil for induction heating the drive shaft and the high frequency power source for the drive shaft are arranged separately from the heating coil and power source for induction heating of the rotor. After heating, holding, and inserting the drive shaft, rapid heating of the drive shaft alone can raise the temperature of the drive shaft to approximately the same temperature as the rotor temperature in a short time, and the rotor and drive shaft are almost integrated. In this case, the force to bend the drive shaft greatly can be reduced during the cooling process. Therefore, a drive shaft with less bending can be obtained, and time for correcting the bending can be eliminated.
また、請求項2に記載の発明によると、前記駆動軸を挿入する工程の後段に、前記ロータの温度を保持しながら前記駆動軸をその外周部に配置した加熱コイルによって前記ロータの温度と略同一の温度まで加熱する工程を備えたので、冷却過程において、駆動軸を大きく曲げようとする力を軽減することができ、そのため、曲がりの少ない駆動軸を得ることができ、曲がり修正をするための時間を不要にすることができる。 According to the second aspect of the present invention, after the step of inserting the drive shaft, the temperature of the rotor is substantially reduced by a heating coil in which the drive shaft is disposed on the outer periphery while maintaining the temperature of the rotor. Because it has the process of heating to the same temperature, the force to bend the drive shaft greatly during the cooling process can be reduced, so that a drive shaft with less bending can be obtained and the bending can be corrected Time can be eliminated.
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1の加熱装置の構成と焼きばめ時のロータおよび駆動軸の位置関係を示す断面図である。
以下、図中同一または相当部分には同一の符号を付して説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the heating device according to the first embodiment of the present invention and the positional relationship between the rotor and the drive shaft during shrink fitting.
Hereinafter, the same or corresponding parts in the drawings will be described with the same reference numerals.
図1において、1はロータ、3はロータ鉄心内径、4はエンドリング、6は駆動軸、20はロータ加熱コイル、21a、21bは駆動軸加熱コイル、22は絶縁体、23はロータ加熱ブロック、24a、24bは駆動軸加熱ブロック、25はロータ加熱用の高周波電源、26は駆動軸加熱用の高周波電源、27はロータ1の温度計測用の放射温度計、28は駆動軸の温度計測用の放射温度計となっている。ロータ加熱コイル20と駆動軸加熱コイル21a、21bは、それぞれ表面が絶縁処理され、所定回数、環状に巻回されており、断熱性を有する絶縁体によって保持された1つずつのブロックになっている。また、各ブロック内のコイルと電源端子を切り離さずに、各ブロックを、ある程度自由に動かすことができるように、コイルと電源端子の間はケーブルで接続された構造となっている。また、ロータ1の温度計測用の放射温度計27はロータ加熱ブロック23に、駆動軸の温度計測用の放射温度計28は、駆動軸加熱ブロック24aまたは24bに、それぞれ、取り付け穴を介してセットされている。
In FIG. 1, 1 is a rotor, 3 is an inner diameter of a rotor core, 4 is an end ring, 6 is a drive shaft, 20 is a rotor heating coil, 21a and 21b are drive shaft heating coils, 22 is an insulator, 23 is a rotor heating block, 24a and 24b are drive shaft heating blocks, 25 is a high-frequency power source for heating the rotor, 26 is a high-frequency power source for heating the drive shaft, 27 is a radiation thermometer for measuring the temperature of the
つぎに、本実施例の動作について説明する。
(1)まず、駆動軸加熱ブロック24bの上にロータ加熱ブロック23をほぼ同心となるように重ね置く。
(2)ついでロータ1をロータ加熱ブロック23内のロータ加熱コイル20の内側部に、ロータ加熱コイル20とほぼ同心となるようにセットする。
(3)さらに、ロータ加熱ブロック23の上に駆動軸加熱ブロック24aをほぼ同心となるように重ねて置く。
(4)ロータ加熱コイル20に通電し、ロータ1を加熱する。
(5)ロータ1が所定の温度になった状態で、ロータ加熱用の高周波電源25の出力をロータ1の温度計測用の放射温度計27からのフィードバック信号により制御し、ロータ1の温度を保持し、
(6)駆動軸6をロータ鉄心内径3に挿入する。
(7)駆動軸加熱コイル21a、21bに通電し、駆動軸6の温度をロータ1の温度と略同一になるまであげる。
(8)その後、ロータ加熱コイル20、駆動軸加熱コイル21aおよび21bへの通電を止め、ロータ1および駆動軸6を冷却して、焼きばめ固定する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
(1) First, the
(2) Next, the rotor 1 is set inside the
(3) Further, the drive
(4) Energize the
(5) With the rotor 1 at a predetermined temperature, the output of the high-
(6) The
(7) Energize the drive
(8) Thereafter, energization of the
実施例1ではこのように、ロータ1は、駆動軸6を挿入する前から冷却を始める前までの間、温度保持されており、しかもロータ鉄心内径3に挿入された駆動軸6は高周波加熱により急速加熱されるため、駆動軸6の挿入直後でも、駆動軸6から奪われるロータ1の熱量は、従来方法に比べ大幅に少なく、若干、温度が低下した後でも、ロータ1の温度は、すぐに所定の保持温度まで回復する。つまり、ロータ1は、ほとんど熱収縮しない。さらに、その後、駆動軸6は、ロータ1の温度と略同一温度まで加熱され、ロータ1と駆動軸6は概一体の単体部品に近い状態になった後、冷却されるため、駆動軸6には、ロータ1の収縮による力がほとんど生じない。その結果、駆動軸6を大きく曲げる原因となる力は軽減されるため、焼きばめ固定後においても、曲がりの少ない駆動軸6を得ることができ、曲がりを修正する手間が発生しない。
図2に同一のロータと駆動軸を使用し、従来方法と本方法を適用した場合の駆動軸の曲がり量を測定した結果を示すが、本方法の適用により駆動軸の曲がり量が大きく減少していることが明らかである。また、加熱手段として油などの液体を使用していないため、焼きばめ固定後に、油などの除去が不要であり、余分な手間を掛ける必要がない。
In the first embodiment, as described above, the temperature of the rotor 1 is maintained from before the
Fig. 2 shows the results of measuring the amount of bending of the drive shaft when the same rotor and drive shaft are used and the conventional method and this method are applied. The application of this method greatly reduces the amount of bending of the drive shaft. It is clear that Further, since no liquid such as oil is used as the heating means, it is not necessary to remove the oil after fixing by shrink fitting, and there is no need to take extra time.
1 ロータ
2 ロータ鉄心
3 ロータ鉄心内径
4 エンドリング
5 加熱コイル
6 駆動軸
7 容器
8 油
9 台
10 ヒータ
20 ロータ加熱コイル
21、21a、21b 駆動軸加熱コイル
22 絶縁体
23 ロータ加熱ブロック
24a、24b 駆動軸加熱ブロック
25、26 高周波電源
27、28 放射温度計
30 ロータの収縮による径方向の力
31 ロータの収縮による軸方向の力
32 ロータの収縮による径方向の力によって生じる軸方向の力
33 駆動軸の熱膨脹による軸方向の力
34 駆動軸の軸方向に生じる複合力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記駆動軸の前記ロータが勘合する部位の両端にこれを誘導加熱する駆動軸加熱コイルおよび駆動軸加熱用の高周波電源を配置したことを特徴とするロータ加熱装置。 In a rotor heating apparatus having a rotor heating coil provided on an outer peripheral portion of the rotor and a high-frequency power source for rotor heating applied to the rotor heating coil when the rotor is shrink-fitted and fixed to a drive shaft for transmitting a driving force ,
A rotor heating apparatus, wherein a drive shaft heating coil for induction heating and a high frequency power source for driving shaft heating are disposed at both ends of a portion of the drive shaft that engages with the rotor.
前記駆動軸を挿入する工程の後段に、前記ロータの温度を保持しながら前記駆動軸を駆動軸の外周部に配置した駆動軸加熱コイルによって前記ロータの温度と略同一の温度まで加熱する工程を備えたことを特徴とするロータの製造方法。 A step of inductively heating the rotor by a rotor heating coil disposed on an outer periphery of the rotor; a step of inserting a drive shaft into the rotor heated to a predetermined temperature; and the drive shaft by cooling the rotor and the drive shaft And a method of manufacturing a rotor comprising a step of shrink-fitting and fixing a rotor,
Subsequent to the step of inserting the drive shaft, a step of heating the drive shaft to a temperature substantially equal to the temperature of the rotor by a drive shaft heating coil disposed on the outer periphery of the drive shaft while maintaining the temperature of the rotor. A method for manufacturing a rotor, comprising:
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