JP2014239598A - Rotor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層鋼板からなるロータコアに形成された貫通穴に中空のシャフトが挿入されたロータアッシーを冷却することにより、シャフトとロータコアとを互いに固定するうえで好適なロータ製造装置に関する。 The present invention relates to a rotor manufacturing apparatus suitable for fixing a shaft and a rotor core to each other by cooling a rotor assembly in which a hollow shaft is inserted into a through hole formed in a rotor core made of laminated steel plates.
従来、モータの構成部品を冷却する製造装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この製造装置は、送風ファンを備えている。送風ファンは、モータ構成部品の表面に向けてミストを吹き付ける。ミストが吹き付けられると、モータ構成部品は、ミストの気化熱により均一かつ効率的に冷却される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a manufacturing apparatus that cools motor components is known (see, for example, Patent Document 1). This manufacturing apparatus includes a blower fan. The blower fan blows mist toward the surface of the motor component. When the mist is sprayed, the motor components are uniformly and efficiently cooled by the heat of vaporization of the mist.
ところで、モータの構成部品としては、積層鋼板からなるロータコアに形成された貫通穴に中空のシャフトが挿入されたロータアッシーがある。ロータアッシーの製造段階では、まず、ロータコアの加熱により貫通穴の径が大きくされた後にその貫通穴にシャフトが挿入され、その後、ロータアッシーの冷却によって貫通穴の径が小さくされることによりシャフトとロータコアとが互いに固定される。このロータアッシーの冷却が、上記特許文献1記載の技術の如く、送風ファンによるロータアッシー表面へのミスト吹き付けにより実現されるものとすると、冷却時間は短くなるが、ミストの種類によってはロータアッシーに錆が発生する可能性がある。これに対処するため、錆が発生しないミストを採用することも考えられるが、この様なミストはコスト面で不利である。 Incidentally, as a component of the motor, there is a rotor assembly in which a hollow shaft is inserted into a through hole formed in a rotor core made of laminated steel plates. In the manufacturing stage of the rotor assembly, first, the diameter of the through hole is increased by heating the rotor core, and then the shaft is inserted into the through hole, and then the diameter of the through hole is decreased by cooling the rotor assembly. The rotor core is fixed to each other. If the cooling of the rotor assembly is realized by blowing mist onto the rotor assembly surface by a blower fan as in the technique described in Patent Document 1, the cooling time is shortened, but depending on the type of mist, the rotor assembly Rust may occur. In order to cope with this, it is possible to adopt a mist that does not generate rust, but such a mist is disadvantageous in terms of cost.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ロータアッシーの効率的な冷却を錆の発生を抑制しつつ行うことが可能なロータ製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a rotor manufacturing apparatus capable of efficiently cooling a rotor assembly while suppressing generation of rust.
上記の目的は、積層鋼板からなるロータコアに形成された貫通穴に中空のシャフトが挿入されたロータアッシーを冷却することにより、前記シャフトと前記ロータコアとを互いに固定するロータ製造装置であって、前記シャフトの中空穴内に挿入配置され、該シャフトの、前記ロータコアと径方向で対向する内面に向けて冷却媒体としての気体を供給する内側冷却治具と、前記ロータコアの外側に配置され、該ロータコアの外面に向けて冷却媒体としての気体を供給する外側冷却治具と、を備えるロータ製造装置により達成される。 The above object is a rotor manufacturing apparatus for fixing the shaft and the rotor core to each other by cooling a rotor assembly in which a hollow shaft is inserted into a through hole formed in a rotor core made of a laminated steel plate, An inner cooling jig that is inserted into a hollow hole of the shaft and supplies a gas as a cooling medium toward an inner surface of the shaft that is radially opposed to the rotor core; and an outer cooling jig that is disposed outside the rotor core. And an outer cooling jig for supplying a gas as a cooling medium toward the outer surface.
本発明によれば、ロータアッシーの効率的な冷却を錆の発生を抑制しつつ行うことができる。 According to the present invention, efficient cooling of the rotor assembly can be performed while suppressing the generation of rust.
以下、図面を用いて、本発明に係るロータ製造装置の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of a rotor manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例であるロータ製造装置10の構成図を示す。図2は、本実施例のロータ製造装置10により製造されるロータアッシー12の構成図を示す。また、図3は、本実施例のロータ製造装置10が備える2つの冷却治具14,16の構成図を示す。尚、図3(A)には一方の冷却治具12の構成図を、また、図3(B)には他方の冷却治具14の構成図を、それぞれ示す。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a
本実施例において、ロータ製造装置10は、例えば三相交流モータなどの回転電機に用いられるロータアッシー12を製造する装置である。ロータアッシー12は、ステータに対して軸回りに回転可能な部材である。ロータアッシー12は、軸方向に延びるシャフト20と、シャフト20の外周側に配設されるロータコア22と、を有している。シャフト20は、軸方向に貫通する中空穴24を有する中空状に形成される円筒部材である。また、ロータコア22は、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板が軸方向に積層されることにより形成される部材である。
In this embodiment, the
ロータコア22の軸中心には、シャフト20が挿入される円状の貫通穴26が形成されている。貫通穴26は、ロータコア22の各電磁鋼板の軸中心に開いている。貫通穴26は、常温においてシャフト20の外径と略同じ径を有している。シャフト20は、ロータコア22の貫通穴26に挿入される。ロータアッシー12は、シャフト20がロータコア22の貫通穴26に挿入された状態でシャフト20とロータコア22とが互いに固定されることによりシャフト20とロータコア22とが一体化するように組み立てられる。
A circular through
ロータアッシー12におけるシャフト20とロータコア22との固定は、ロータコア22が加熱されることにより貫通穴26の径が大きくされた後にその貫通穴24にシャフト20が挿入され、その後、貫通穴26にシャフト20が挿入されたロータコア22の冷却によって貫通穴26の径が小さくされることにより実現される。
The
ロータ製造装置10は、ロータコア22の貫通穴26にシャフト20が挿入されたロータアッシー12を冷却する冷却治具14,16を備えている。冷却治具14,16は、ロータアッシー12を冷却することによりシャフト20とロータコア22とを互いに固定する役割を有している。
The
冷却治具14は、ロータアッシー12を内周側から冷却する内側冷却治具である。以下、冷却治具14を内側冷却治具14と称す。内側冷却治具14は、ロータアッシー12の製造時においてシャフト20の中空穴24内に挿入配置される丸棒状に形成された部材である。内側冷却治具14は、軸方向に直線状に延びる円筒状に形成された例えば銅製の配管30と、配管30の壁面に開いたエア吹き出し孔32と、を有している。
The
配管30は、シャフト20の中空穴24の内径よりも小さいその外径を有するように構成されている。エア吹き出し孔32は、配管30に複数設けられている。エア吹き出し孔32は、配管30の壁面に、ロータ軸回りにおいて所定角度(例えば90°)ごとに形成されていると共に、軸方向所定間隔で形成されている。
The
内側冷却治具14には、ロータアッシー12を冷却するための圧縮エアが供給される。内側冷却治具14に供給される圧縮エアの温度は、大気温度(常温)よりも低い温度に設定されている。圧縮エアは、内側冷却治具14に対して直線状の配管30の一方側から他方側に向けて供給される。圧縮エアの一部は、配管30内を流通する過程でその配管30の内部からエア吹き出し孔32を介して配管30の外部へ吐出される。エア吹き出し孔32から吐出した圧縮エアは、エア圧開放されてシャフト20の中空穴24内の内面(具体的には、シャフト20の、少なくともロータコア22と径方向で対向する内面)に吹き付けられる。
The
冷却治具16は、ロータアッシー12を外周側から冷却する外側冷却治具である。以下、冷却治具16を外側冷却治具16と称す。外側冷却治具16は、ロータアッシー12の製造時においてロータコア22の外周側に配置される螺旋状に形成された部材である。外側冷却治具16は、ロータ軸回りに螺旋状に延びる円筒状に形成された例えば銅製の配管34と、配管34の壁面に開いたエア吹き出し孔36と、を有している。
The
配管34は、ロータコア22の外周に沿ってそのロータコア22を外周側から取り囲むように螺旋状に形成されている。エア吹き出し孔36は、配管34に複数設けられている。エア吹き出し孔36は、配管34の壁面に、ロータ軸回りにおいて所定角度(例えば、45°)ごとに形成されている。エア吹き出し孔36は、配管34の、ロータコア22に臨むロータ軸側の面に形成されており、螺旋中心に向くように配管34に設けられている。
The
外側冷却治具16には、ロータアッシー12を冷却するための圧縮エアが供給される。外側冷却治具16に供給される圧縮エアの温度は、大気温度(常温)よりも低い温度に設定されている。圧縮エアは、外側冷却治具16に対して螺旋状の配管34の一方側から他方側に向けて供給される。圧縮エアの一部は、配管34内を流通する過程でその配管34の内部からエア吹き出し孔36を介して配管34の外部へ吐出される。エア吹き出し孔36から吐出した圧縮エアは、エア圧開放されてロータコア22の外周面に吹き付けられる。外側冷却治具16は、ロータコア22の外周面略全周に亘ってエアを供給する。
The
次に、図4及び図5を参照して、本実施例のロータ製造装置10によりロータアッシー12を製造する製造手順について説明する。
Next, with reference to FIG.4 and FIG.5, the manufacturing procedure which manufactures the
図4及び図5はそれぞれ、本実施例のロータ製造装置10が備える冷却治具14,16によるロータアッシー12の冷却手法を説明するための図を示す。尚、図4にはロータ軸に対して平行に切断した際の断面図を、また、図5にはロータ軸に対して垂直に切断した際の断面図を、それぞれ示す。
4 and 5 are views for explaining a cooling method of the
本実施例においては、ロータアッシー12の製造過程で、まず、そのロータアッシー12を構成するロータコア22が、大気温度(常温)よりも高い所定温度まで加熱される。ロータコア22が加熱されると、そのロータコア22の軸中心に形成されている貫通穴26の径が常温下での径に比べて大きくなる。
In this embodiment, in the manufacturing process of the
上記の如くロータコア22の加熱により貫通穴26の径が大きくされた後、その貫通穴26にシャフト20が挿入される。シャフト20の外径は、常温においてロータコア22の貫通穴26の径と略同じであるが、上記の如くロータコア22の加熱により貫通穴26の径が大きくされていれば、その貫通穴26へのシャフト20の挿入が容易となる。
As described above, after the diameter of the through
ロータコア22の貫通穴26にシャフト20が挿入されると、次に、そのロータコア22の貫通穴26にシャフト20が挿入されたロータアッシー12に対して、ロータ製造装置10の冷却治具14,16が配置される。具体的には、内側冷却治具14がシャフト20の中空穴24内に挿入配置されると共に、外側冷却治具16がロータコア22の外周側に配置される。
When the
また、ロータアッシー12は、ロータ軸が鉛直方向に向くようにロータ製造装置10に対してセットされると共に、内側冷却治具14は、エア入口がロータ軸方向の上方側に位置しかつエア出口がロータ軸方向の下方側に位置するように配置され、かつ、外側冷却治具16は、エア入口がロータ軸方向の上方側に位置しかつエア出口がロータ軸方向の下方側に位置するように配置される。
The
上記の如く冷却治具14,16がロータコア22の貫通穴26にシャフト20が挿入されたロータアッシー12に対して配置されると、次に、冷却治具14,16それぞれのエア入口から圧縮エア(気体)が供給される。かかる圧縮エアの供給がなされると、その圧縮エアが冷却治具14,16の配管30,34内を流通する。
When the cooling jigs 14 and 16 are arranged with respect to the
圧縮エアが内側冷却治具14の配管30内を流通する過程で、その圧縮エアの一部が図4及び図5に矢印で示す如く、エア吹き出し孔32から配管30の外部に吐出される。圧縮エアがエア吹き出し孔32から配管30の外部に吐出されると、その圧縮エアがエア圧開放されてシャフト20の中空穴24内の内面に吹き付けられる。圧縮エアの温度は、大気温度(常温)よりも低い。このため、かかる吹き付けが行われると、ロータアッシー12がシャフト20の中空穴24内の内面側から冷却される。
In the process in which the compressed air flows through the
また、圧縮エアが外側冷却治具16の配管34内を流通する過程で、その圧縮エアの一部が図4及び図5に矢印で示す如く、エア吹き出し孔36から配管34の外部に吐出される。圧縮エアがエア吹き出し孔36から配管34の外部に吐出されると、その圧縮エアがエア圧開放されてロータコア22の外周面に吹き付けられる。圧縮エアの温度は、大気温度(常温)よりも低い。このため、かかる吹き付けが行われると、ロータアッシー12がロータコア22の外面側から冷却される。
Further, in the process in which the compressed air circulates in the
このように、ロータアッシー12がシャフト20の内面側及びロータコア22の外面側から冷却されると、その冷却の実施前後で、ロータコア22の軸中心に形成されている貫通穴26の径が小さくなる。貫通穴26の径が小さくなると、その貫通穴26に挿入されているシャフト20がロータコア22に固定される。従って、本実施例のロータ製造装置10によれば、加熱後に貫通穴26にシャフト20が挿入されたロータコア22を、冷却治具14,16を用いて冷却することにより、シャフト20とロータコア22とを互いに固定したロータアッシー12を製造することができる。
As described above, when the
ロータアッシー12の内径側(すなわち、シャフト20の中空穴24内やロータコア22の内面側)は、ロータアッシー12の外径側(すなわち、ロータコア22の外面側)に比べて熱が蓄積し易い部位である。このため、ロータアッシー12の冷却が外側冷却治具16を用いて外径側からだけで行われると、ロータアッシー12が冷却され難くなり、その冷却時間が長時間となるおそれがある。
The portion on the inner diameter side of the rotor assembly 12 (that is, the inside of the
これに対して、本実施例のロータ製造装置10においては、シャフト20とロータコア22とを互いに固定するためのロータアッシー12の冷却が、ロータコア22の外周側に配置された外側冷却治具16を用いてロータコア22の外面側から行われると共に、同時に、シャフト20の中空穴24内に挿入配置された内側冷却治具14を用いてシャフト20の内面側から行われる。
On the other hand, in the
この点、本実施例のロータ製造装置10によれば、ロータアッシー12の冷却をロータコア22の外面側からだけでなくシャフト20の中空穴24内からも行うことができるので、ロータアッシー12の効果的な冷却を実現することができる。従って、本実施例のロータ製造装置10によれば、ロータアッシー12の冷却をロータコア22の外面側からだけで行うものに比べて、シャフト20とロータコア22とを互いに固定するために必要なロータアッシー12を冷却する冷却時間を短縮させることができる。
In this regard, according to the
ところで、圧縮エアが内側冷却治具14の配管30内又は外側冷却治具16の配管34内を流通する過程でエア吹き出し孔32,36から吐出される圧縮エアの圧力は、配管30,34の最上流側のエア吹き出し孔32,36から最下流側のエア吹き出し孔32,36にかけて順に低下する。エア吹き出し孔32,36から吐出される圧縮エアの圧力が低いと、圧縮エアがシャフト20の中空穴24内の内面に吹き付けられる力が小さいので、ロータアッシー12の軸方向下部側ほど冷却性能が低下してしまう。
By the way, the pressure of the compressed air discharged from the air blowing holes 32 and 36 in the process in which the compressed air flows through the
これに対して、本実施例のロータ製造装置10においては、上記の如く、ロータアッシー12が、ロータ軸が鉛直方向に向くようにロータ製造装置10に対してセットされると共に、内側冷却治具14が、エア入口がロータ軸方向の上部側に位置しかつエア出口がロータ軸方向の下部側に位置するように配置され、かつ、外側冷却治具16が、エア入口がロータ軸方向の上部側に位置しかつエア出口がロータ軸方向の下部側に位置するように配置される。
On the other hand, in the
かかる構造において、冷却治具14,16のエア吹き出し孔32,36から吐出された圧縮エアは、ロータアッシー12のシャフト20内面及びロータコア22の外面に当たった後、重力作用によりその面に沿ってロータ軸方向下方側へ流れる。この場合は、ロータアッシー12の、エア吹き出し孔32,36から吐出される圧縮エアの圧力が低い配管下流側に対向する軸方向下部側に、そのエア吹き出し孔32,36から直接にエアが供給されると共に、更に、重力作用によって軸方向上部側から側面に沿って流れるエアが供給される。このため、本実施例のロータ製造装置10によれば、冷却治具14,16のエア吹き出し孔32,36から吐出される圧縮エアの圧力が配管下流側のエア吹き出し孔32,36ほど低くても、ロータアッシー12の軸方向下部側に対する冷却性能が低下するのを抑制することができる。
In such a structure, the compressed air discharged from the air blowing holes 32 and 36 of the cooling jigs 14 and 16 strikes the inner surface of the
また、本実施例のロータ製造装置10において、冷却治具14,16において使用されるロータアッシー(少なくともロータコア22)を冷却する冷却媒体は、圧縮エアであるので、ロータアッシー12を冷却・製造するうえで、ミストを含む液体は使用されない。このため、本実施例によれば、ロータアッシー12を冷却・製造するうえでの防錆性を確保することができる。
Further, in the
更に、本実施例のロータ製造装置10において、シャフト20の中空穴24側から冷却する内側冷却治具14は、ロータ軸方向に直線状に延びており、ロータ軸方向の一方側のエア入口から他方側のエア出口に向けて圧縮エアを供給する配管30からなるものである。また、ロータアッシー12を外周側から冷却する外側冷却治具16は、ロータコア22の外周側に配置されるロータ軸回りに螺旋状に延びており、ロータ軸方向の一方側のエア入口から他方側のエア出口に向けて圧縮エアを供給する配管34からなるものである。
Furthermore, in the
このため、本実施例によれば、ロータアッシー12に向けて圧縮エアを供給する設備の簡素化を図ることができ、ロータアッシー12を冷却する装置の肥大化・複雑化を防止することができる。
For this reason, according to the present embodiment, it is possible to simplify the facility for supplying the compressed air toward the
尚、上記の実施例においては、エア吹き出し孔32,36が特許請求の範囲に記載した「孔」に、大気温度よりも温度の低い圧縮エアが特許請求の範囲に記載した「冷却媒体」及び「気体」に、それぞれ相当している。 In the above embodiment, the air blowing holes 32 and 36 are the “holes” recited in the claims, and the compressed air having a temperature lower than the atmospheric temperature is the “cooling medium” and the claims. Each corresponds to “gas”.
ところで、上記の実施例においては、ロータアッシー12を外周側から冷却する外側冷却治具16が、ロータコア22の外周側に配置されるロータ軸回りに螺旋状に延びる一本の部材である。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、外側冷却治具16として、ロータ軸方向に直線状に延びる部材を複数用意して、その各部材をロータ軸回りにおいて所定角度ごとに配置するものとしてもよい。
By the way, in the above embodiment, the
また、上記の実施例においては、外側冷却治具16に、ロータコア22の外面に圧縮エアを吹き出すエア吹き出し孔36が形成されるが、このエア吹き出し孔36は、圧縮エアがロータ軸に対して直交する方向(すなわち、水平方向)に吐出されるように螺旋状の配管34に設けられていてもよいし、また、圧縮エアがロータ軸に対してエア入口側からエア出口側へ向けて斜め方向(すなわち、水平に対して斜め下方)に吐出されるように螺旋状の配管34に設けられていてもよい。
Further, in the above embodiment, the
図6に示す如く、エア吹き出し孔36からの圧縮エアがロータ軸に対してエア入口側からエア出口側へ向けて斜め方向に吐出される構造においては、エア吹き出し孔36からロータコア22の外周面に吹き付けられた圧縮エアの、そのロータコア22の外周面に沿ったロータ軸方向(具体的には、エア入口側からエア出口側への軸方向)への流れ(図6において破線矢印で示す。)が形成され易くなる。このため、かかる変形例によれば、外側冷却治具16のエア吹き出し孔36から吐出される圧縮エアの圧力が配管下流側のエア吹き出し孔36ほど低くても、ロータアッシー12の軸方向下部側に対する冷却性能が低下するのを抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 6, in a structure in which compressed air from the
また、上記の実施例においては、外側冷却治具16の配管34にエア吹き出し孔36をロータ軸周りにおいて所定角度(例えば45°)ごとに形成すると共に、内側冷却治具14の配管30にエア吹き出し孔32をロータ軸回りにおいて所定角度(例えば90°)ごとに形成することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、外側冷却治具16のエア吹き出し孔36と内側冷却治具14のエア吹き出し孔32とを、ロータ軸回りにおいて同じ角度ごとに形成することとしてもよいし、また、異なる角度ごとに形成することとしてもよい。また、内側冷却治具14のエア吹き出し孔32をロータ軸方向に所定間隔で形成することとすればよく、シャフト20の中空穴24内の内面をロータ軸回りに均一に冷却することができれば、内側冷却治具14のエア吹き出し孔32をロータ軸回り方向に唯一つだけ形成することとしてもよい。
In the above embodiment, the air blowing holes 36 are formed in the
更に、上記の実施例においては、ロータアッシー12を、ロータ軸が鉛直方向に向くようにロータ製造装置10に対してセットすると共に、冷却治具14,16を、エア入口がロータ軸方向の上方側に位置しかつエア出口がロータ軸方向の下方側に位置するように配置することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ロータアッシー12を、ロータ軸方向が水平方向に向くようにロータ製造装置10に対してセットすることとしてもよい。また、冷却治具14,16を、エア入口がロータ軸方向の下方側に位置しかつエア出口がロータ軸方向の上方側に位置するように配置することとしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
10 ロータ製造装置
12 ロータアッシー
14 内側冷却治具
16 外側冷却治具
20 シャフト
22 ロータコア
24 中空穴
30,34 配管
32,36 エア吹き出し孔
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記シャフトの中空穴内に挿入配置され、該シャフトの、前記ロータコアと径方向で対向する内面に向けて冷却媒体としての気体を供給する内側冷却治具と、
前記ロータコアの外側に配置され、該ロータコアの外面に向けて冷却媒体としての気体を供給する外側冷却治具と、
を備えることを特徴とするロータ製造装置。 A rotor manufacturing apparatus for fixing the shaft and the rotor core to each other by cooling a rotor assembly in which a hollow shaft is inserted into a through hole formed in a rotor core made of laminated steel plates,
An inner cooling jig that is inserted into a hollow hole of the shaft and supplies a gas as a cooling medium toward an inner surface of the shaft facing the rotor core in a radial direction;
An outer cooling jig that is disposed outside the rotor core and supplies a gas as a cooling medium toward the outer surface of the rotor core;
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Cited By (1)
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