JP2016063627A

JP2016063627A - 回転電機

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Publication number: JP2016063627A
Application number: JP2014189840A
Authority: JP
Inventors: 友紀廣瀬; Tomonori Hirose
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-18
Also published as: CN105449917A; JP6405823B2

Abstract

【課題】シャフトのバランス精度の向上が図れる回転電機を提供する。
【解決手段】ハウジング２内に設けられたシャフト３を軸周り方向に回転させるモータ部４と、シャフト３を軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部５と、を備え、シャフト３は、軸線方向において分離可能に連結された第一シャフト部３Ａ及び第二シャフト部３Ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャフトを回転させる回転電機に関する。

従来、シャフトを高速で回転させるために、シャフトを軸周り方向に回転させるモータ部と、シャフトを軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部と、備えた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２１７１６７号公報

このような回転電機では、モータ部及びスピンドル部のハウジングにシャフトを挿入する必要がある。しかしながら、シャフトの出力軸部が拡径化していると、モータ部及びスピンドル部のハウジングにシャフトを挿入する方向が限られる。その結果、モータ部及びスピンドル部におけるシャフトのバランス調整を適切に行えない可能性がある。

そこで、本発明は、シャフトのバランス精度の向上が図れる回転電機を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る回転電機は、ハウジング内に設けられたシャフトを軸周り方向に回転させるモータ部と、シャフトを軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部と、を備え、シャフトは、軸線方向において分離可能に連結された第一シャフト部及び第二シャフト部を有する。

一実施形態として、モータ部及びスピンドル部は、シャフトの軸方向に配列されており、シャフトは、モータ部を構成するモータ軸部と、スピンドル部を構成するスピンドル軸部と、スピンドル軸部からモータ軸部の反対側に延びる出力軸部と、を有し、第一シャフト部は、モータ軸部及びスピンドル軸部を含み、第二シャフト部は、出力軸部を含んでもよい。

一実施形態として、モータ部及びスピンドル部は、シャフトの軸方向に配列されており、シャフトは、モータ部を構成するモータ軸部と、スピンドル部を構成するスピンドル軸部と、スピンドル部からモータ部の反対側に延びる出力軸部と、を有し、第一シャフト部は、モータ軸部を含み、第二シャフト部は、スピンドル軸部及び出力軸部を含んでもよい。

一実施形態として、第一シャフト部と第二シャフト部とは、テーパ嵌合により連結されていてもよい。

一実施形態として、スピンドル部は、ハウジングに取り付けられた外輪と、スピンドル軸部に取り付けられた内輪と、を含む軸受を有しており、第一シャフト部には、第二シャフト部側の先端部に、内輪を締め付けて軸受に予圧を与える予圧部が形成されていてもよい。

一実施形態として、第一シャフト部と第二シャフト部とは、ねじ嵌合により連結されていてもよい。

一実施形態として、シャフトは、第一シャフト部と第二シャフト部とを調芯するためのガイド部を有してもよい。

一実施形態として、ガイド部は、第二シャフト部の第一シャフト部側の先端部に設けられた凸部と、第一シャフト部の第二シャフト部側の先端部に設けられて凸部が嵌め込まれる凹部と、を有してもよい。

本発明によれば、シャフトのバランス精度の向上が図れる。

第１の実施形態に係る回転電機を示す断面図である。シャフトの分解図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。第２の実施形態に係る回転電機を示す断面図である。シャフトの分解図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。第３の実施形態に係る回転電機を示す断面図である。シャフトの分解図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。比較例の回転電機を示す断面図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。回転電機の組み付け方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る回転電機について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る回転電機１は、ハウジング２内に設けられたシャフト３を高速で回転させるための装置である。回転電機１は、ハウジング２内に設けられたシャフト３を軸周り方向に回転させるモータ部４と、シャフト３を軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部５と、を備える。モータ部４とスピンドル部５とは、シャフト３の軸方向に配列されている。

シャフト３は、円形断面に形成された長尺の棒状部材であり、中心軸線周りに回転する部材である。シャフト３は、モータ部４を構成するモータ軸部３１と、スピンドル部５を構成するスピンドル軸部３２と、スピンドル軸部３２からモータ軸部３１の反対側に延びて図示しない冶具等に接続される出力軸部３３と、を有する。なお、シャフト３の軸線方向において、出力軸部３３側を負荷側、出力軸部３３の反対側を反負荷側という。

モータ部４は、ハウジング２側に固定されるステータ４１と、モータ軸部３１側に固定されるロータ４２と、ハウジング２に対してモータ軸部３１を回転自在に支持する第一軸受４３と、を備える。

第一軸受４３は、モータ軸部３１の反負荷側の先端部を、ハウジング２に対して回転自在に支持している。そして、モータ部４では、ステータ４１に電力が供給されると、ロータ４２に回転力が発生して、ハウジング２に対してモータ軸部３１が軸周り方向に回転する。

モータ軸部３１の反負荷側の端部近傍には、シャフト３の回転数を検出するセンサ６が取り付けられている。センサ６は、ハウジング２に取り付けられたカバー７により覆われている。

スピンドル部５は、第二軸受５１と、第三軸受５２と、間座５３と、外輪側予圧ナット５４と、内輪側予圧ナット５５と、を備える。第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３は、一組の軸受５６を構成する。

第二軸受５１は、ハウジング２に対して、スピンドル軸部３２の負荷側の端部を回転自在に支持する。第二軸受５１は、外輪５１Ａと、内輪５１Ｂと、玉５１Ｃと、を有する。外輪５１Ａは、ハウジング２の内周面側に配置されている。内輪５１Ｂは、モータ軸部３１側に配置されている。玉５１Ｃは、外輪５１Ａと内輪５１Ｂの間に挿入されている。

第三軸受５２は、ハウジング２に対して、スピンドル軸部３２の反負荷側の端部を回転自在に支持する。第三軸受５２は、外輪５２Ａと、内輪５２Ｂと、玉５２Ｃと、を有する。外輪５２Ａは、ハウジング２の内周面側に配置されている。内輪５２Ｂは、モータ軸部３１側に配置されている。玉５２Ｃは、外輪５２Ａと内輪５２Ｂの間に挿入されている。

間座５３は、外輪側間座５３Ａと、内輪側間座５３Ｂと、を有する。外輪側間座５３Ａ及び内輪側間座５３Ｂは、予め寸法調整されている。そして、外輪側間座５３Ａは、外輪５１Ａと外輪５２Ａとの間に配置されて、外輪５１Ａと外輪５２Ａとを離間した状態に保持する。内輪側間座５３Ｂは、内輪５１Ｂと内輪５２Ｂとの間に配置されて、内輪５１Ｂと内輪５２Ｂとを離間した状態に保持する。

外輪側予圧ナット５４は、軸受５６に所定の予圧がかかるように軸受５６を規定の位置に固定するための部材である。外輪側予圧ナット５４は、ハウジング２の内周面に負荷側からねじ込まれて、既定の位置に固定される。これにより、外輪５１Ａの負荷側の位置が固定される。

内輪側予圧ナット５５は、軸受５６に所定の予圧がかかるように軸受５６を規定の位置に固定するための部材である。内輪側予圧ナット５５は、スピンドル軸部３２の負荷側の端部に負荷側からねじ込まれて、既定の位置に固定される。これにより、内輪５１Ｂの負荷側の位置が固定される。

ハウジング２は、主にモータ部４を構成するモータハウジング部２１と、主にスピンドル部５を構成するスピンドルハウジング部２２と、を有する。なお、図面では、スピンドルハウジングはスピンドル部５とモータ部４の一部とを構成している。モータハウジング部２１とスピンドルハウジング部２２とは、分離可能に連結されている。スピンドルハウジング部２２には、外輪５２Ａを反負荷側から支持する外輪支持部２３が形成されている。外輪支持部２３は、予圧ナットとして機能する。つまり、外輪支持部２３は、スピンドル部５の反負荷側の端部において、スピンドルハウジング部２２の内周面からスピンドル軸部３２の半径方向内側に延びている。そして、外輪支持部２３が反負荷側から外輪５２Ａに当接されることで、外輪５２Ａの反負荷側の位置が固定される。なお、スピンドルハウジング部２２内のスピンドル軸部３２が挿入される空間の径は、出力軸部３３の外径及びロータ４２を取り付けた状態のモータ軸部３１の外径よりも小さい。

図２は、シャフトの分解図である。図１及び図２に示すように、シャフト３は、第一シャフト部３Ａと、第二シャフト部３Ｂと、を有する。第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとは、シャフト３の軸線方向において分離可能に連結されている。つまり、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとは、独立した別部材である。そして、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとが連結されることで、一本のシャフト３が構成される。

第一シャフト部３Ａは、シャフト３のうち、モータ軸部３１とスピンドル軸部３２とを含む。第二シャフト部３Ｂは、シャフト３のうち、出力軸部３３を含む。つまり、シャフト３は、スピンドル軸部３２と出力軸部３３との間で、分離可能に連結されている。

第一シャフト部３Ａの負荷側の先端部には、連結凸部３５と、ボルトＢがねじ込まれるボルト穴３６と、が形成されている。連結凸部３５は、第一シャフト部３Ａの中心軸線を中心とした先細りのテーパ状に形成されている。ボルト穴３６は、第一シャフト部３Ａの半径方向中央部に形成されている。第二シャフト部３Ｂの反負荷側の先端部には、連結凸部３５が挿入される連結凹部３７と、ボルトＢが挿入される貫通孔３８と、が形成されている。連結凹部３７は、第一シャフト部３Ａの中心軸線を中心とした逆テーパ状に形成されている。このため、連結凸部３５を連結凹部３７に挿入することで、連結凸部３５と連結凹部３７とのテーパ嵌合により、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとが調芯される。また、ボルトＢを貫通孔３８に挿入してボルト穴３６にねじ込むことで、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとが連結されて一体化される。

スピンドル軸部３２には、第二軸受５１の内輪５１Ｂを反負荷側から支持する内輪支持部３４が形成されている。内輪支持部３４は、予圧ナットとして機能する。つまり、内輪支持部３４は、スピンドル部５の反負荷側の端部において、スピンドル軸部３２の外周面からスピンドル軸部３２の半径方向外側に延びている。そして、内輪支持部３４が反負荷側から内輪５２Ｂに当接されることで、内輪５２Ｂの反負荷側の位置が固定される。

出力軸部３３は、ハウジング２から突出している。出力軸部３３は、図示しない冶具等の接続を可能とするため、大径化されている。出力軸部３３は、スピンドルハウジング部２２内のスピンドル軸部３２が挿入される空間の径よりも、大きな径を有する。つまり、出力軸部３３の外径は、少なくともスピンドル部５においてスピンドルハウジング部２２内を通すことができない寸法となっている。

次に、図３〜図５も参照して、回転電機１の組み付け方法について説明する。図３〜図５は、回転電機の組み付け方法を説明するための図である。

まず、図３に示すように、第一シャフト部３Ａのモータ軸部３１にロータ４２を固定する（ロータ固定工程）。そして、このロータ固定工程において、ロータ４２の取り付け位置等を調整することで、モータ軸部３１のバランス調整を行う。なお、バランス調整は、バランス取りともいい、例えば、回転バランスの測定を行い、この測定結果に基づいて回転バランスが所定の範囲となるように、各部材の配置等を調整することをいう。

ロータ固定工程が終了すると、次に、図４に示すように、スピンドル部５を組み付ける（スピンドル部組み付け工程）。スピンドル部組み付け工程では、まず、スピンドルハウジング部２２に、第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３を取り付ける。次に、ロータ４２が固定された第一シャフト部３Ａを、反負荷側からスピンドルハウジング部２２内に挿入する。そして、スピンドル軸部３２を、内輪５１Ｂ、内輪側間座５３Ｂ及び内輪５２Ｂの内側に挿入する。次に、外輪側予圧ナット５４を、スピンドルハウジング部２２の内周面にねじ込んで既定の位置に固定する。次に、内輪側予圧ナット５５を、スピンドル軸部３２の外周面にねじ込んで既定の位置に固定する。これにより、軸受５６が規定の位置に固定されて、軸受５６全体に所定の予圧がかかる。そして、このスピンドル部組み付け工程において、第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３の取り付け位置、内輪側予圧ナット５５及び外輪側予圧ナット５４のねじ込み量等を調整することで、スピンドル軸部３２のバランス調整を行う。以上により、スピンドル部組み付け工程が終了する。

スピンドル部組み付け工程が終了すると、次に、図５に示すように、モータ部４を組み付ける（モータ部組み付け工程）。モータ部組み付け工程では、まず、モータハウジング部２１の内周面にステータ４１を固定し、モータ軸部３１に第一軸受４３を取り付ける。なお、モータハウジング部２１に対するステータ４１の取り付けは、モータ部組み付け工程よりも前の工程において行っていてもよい。次に、第一シャフト部３Ａを、負荷側からモータハウジング部２１内に挿入する。そして、モータ軸部３１をステータ４１の内側に挿入する。次に、モータハウジング部２１とスピンドルハウジング部２２とを連結する。以上により、モータ部組み付け工程が終了する。

モータ部組み付け工程が終了すると、次に、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとを連結する（シャフト連結工程）。シャフト連結工程では、まず、連結凹部３７に連結凸部３５を挿入する。これにより、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとが調芯される。次に、ボルトＢを、貫通孔３８に通して、ボルト穴３６にねじ込む。以上により、シャフト連結工程が終了する。

シャフト連結工程が終了すると、次に、図１に示すように、モータ軸部３１の反負荷側の端部近傍に、センサ６を取り付ける（センサ取り付け工程）。そして、カバー７をハウジング２に取り付けて、センサ６をカバー７で覆う。以上により、センサ取り付け工程が終了する。

ここで、シャフトが一本の部材で構成されている比較例について説明する。

図１８は、比較例の回転電機を示す断面図である。図１８に示すように、比較例の回転電機３０１では、本実施形態に係る回転電機１と同様に、スピンドルハウジング部３２２内のスピンドル軸部３３２が挿入される空間の径は、出力軸部３３３の外径及びロータ４２を取り付けた状態のモータ軸部３３１の外径よりも小さい。しかしながら、比較例の回転電機３０１は、本実施形態に係る回転電機１と異なり、シャフト３０３が一本の部材で構成されている。このため、比較例の回転電機３０１では、反負荷側からシャフト３０３をスピンドルハウジング部３２２内に挿入することができない。また、モータ軸部３３１にロータ４２を取り付けた状態では、負荷側からシャフト３０３をスピンドルハウジング部３２２内に挿入することができない。

そこで、比較例の回転電機３０１を組み付ける際は、まず、図１９に示すように、シャフト３０３を、負荷側からスピンドルハウジング部３２２内に挿入して、スピンドル部３０５を組み付ける（スピンドル組み付け工程）。次に、図２０に示すように、スピンドル組み付け工程を経たのちに、シャフト３０３のモータ軸部３３１にロータ４２を固定する（ロータ固定工程）。次に、図２１に示すように、シャフト３０３を、負荷側からモータハウジング部３２１内に挿入して、モータ部３０４を組み付ける（モータ部組み付け工程）。

このように、比較例の回転電機３０１では、モータハウジング部３２１及びスピンドルハウジング部３２２に対するシャフト３０３の挿入方向が限定される。そして、スピンドル部３０５が組み付けられた状態で、モータ軸部３３１のバランス調整を行わなければならない。このため、比較例の回転電機３０１では、シャフト３０３のバランス調整を高精度に行えない可能性がある。

これに対し、本実施形態に係る回転電機１では、シャフト３が、軸線方向において第一シャフト部３Ａ及び第二シャフト部３Ｂが分離可能に連結されて成る。このため、比較例の回転電機３０１のようにシャフト３０３が一本の部材で構成されている場合に比べて、ハウジング２に対するシャフト３の挿入方向の制限が少なくなる。これにより、シャフト３のバランス調整を行う際にシャフト３に組み付けられる部材を少なくすることができる。また、シャフト３を分離した状態で、シャフト３の各部位のバランス調整を行うことができる。その結果、シャフト３のバランス精度の向上を図ることができる。

具体的には、シャフト３が、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとの二部材を有するとともに、スピンドル軸部３２と出力軸部３３との間で分離可能に連結されている。このため、反負荷側からスピンドルハウジング部２２にスピンドル軸部３２を挿入することができる。このため、モータ軸部３１にロータ４２を固定した後に、スピンドル部５を組み付けることができる。これにより、スピンドル軸部３２にスピンドル部５を組み付ける前に、モータ軸部３１のバランス調整をすることができる。しかも、大径化する傾向にある出力軸部３３を分離させた状態で、モータ軸部３１及びスピンドル軸部３２のバランス調整をすることができる。その結果、シャフト３のバランス精度の向上を更に図ることができる。

また、回転電機１では、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとがテーパ嵌合により連結されている。このため、別部材である第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとの連結により、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとを調芯することができる。なお、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとを調芯するとは、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとの中心軸を合わせることをいう。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であるが、シャフトの分割位置が第１の実施形態と相違する。このため、以下の説明では、第１の実施形態と相違する事項のみを説明し、第１の実施形態と同様の説明を省略する。

図６は、第２の実施形態に係る回転電機を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態に係る回転電機１０１は、ハウジング１０２内に設けられたシャフト１０３を高速で回転させるための装置である。回転電機１０１は、ハウジング１０２内に設けられたシャフト１０３を軸周り方向に回転させるモータ部１０４と、シャフト１０３を軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部１０５と、センサ６と、カバー７と、を備える。モータ部１０４とスピンドル部１０５とは、シャフト１０３の軸方向に配列されている。

シャフト１０３は、円形断面に形成された長尺の棒状部材であり、中心軸線周りに回転する部材である。シャフト１０３は、モータ部１０４を構成するモータ軸部１３１と、スピンドル部１０５を構成するスピンドル軸部１３２と、スピンドル軸部１３２からモータ軸部１３１の反対側（負荷側）に延びて図示しない冶具等に接続される出力軸部１３３と、を有する。

モータ部１０４は、ステータ４１と、ロータ４２と、第一軸受４３と、を備える。

スピンドル部１０５は、第二軸受５１と、第三軸受５２と、間座５３と、外輪側予圧ナット１５４と、内輪側予圧ナット１５５と、を備える。第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３は、一組の軸受５６を構成する。

外輪側予圧ナット１５４は、軸受５６に所定の予圧がかかるように軸受５６を規定の位置に固定するための部材である。外輪側予圧ナット１５４は、ハウジング２の内周面に負荷側からねじ込まれて、既定の位置に固定される。これにより、外輪５１Ａの負荷側の位置が固定される。

内輪側予圧ナット１５５は、軸受５６に所定の予圧がかかるように軸受５６を規定の位置に固定するための部材である。内輪側予圧ナット１５５は、スピンドル軸部１３２の反負荷側の端部に反負荷側からねじ込こまれて、既定の位置に固定される。これにより、内輪５２Ｂの反負荷側の位置が固定される。

ハウジング１０２は、モータ部１０４を構成するモータハウジング部１２１と、スピンドル部１０５を構成するスピンドルハウジング部１２２と、を有する。モータハウジング部１２１とスピンドルハウジング部１２２とは、分離可能に連結されている。スピンドルハウジング部１２２には、外輪５２Ａを反負荷側から支持する外輪支持部１２３が形成されている。外輪支持部１２３は、予圧ナットとして機能する。つまり、外輪支持部１２３は、スピンドル部１０５の反負荷側の端部において、スピンドルハウジング部１２２の内周面からスピンドル軸部１３２の半径方向内側に延びている。そして、外輪支持部１２３が反負荷側から外輪５２Ａに当接されることで、外輪５２Ａの反負荷側の位置が固定される。なお、スピンドルハウジング部１２２内のスピンドル軸部１３２が挿入される空間の径は、出力軸部１３３の外径及びロータ４２を取り付けた状態のモータ軸部１３１の外径よりも小さい。

図７は、シャフトの分解図である。図６及び図７に示すように、シャフト１０３は、第一シャフト部１０３Ａと、第二シャフト部１０３Ｂと、を有する。第一シャフト部１０３Ａと第二シャフト部１０３Ｂとは、シャフト１０３の軸線方向において分離可能に連結されている。つまり、第一シャフト部１０３Ａと第二シャフト部１０３Ｂとは、独立した別部材である。そして、第一シャフト部１０３Ａと第二シャフト部１０３Ｂとが連結されることで、一本のシャフト１０３が構成される。

第一シャフト部１０３Ａは、シャフト１０３のうち、モータ軸部１３１を含む。第二シャフト部１０３Ｂは、シャフト１０３のうち、スピンドル軸部１３２と出力軸部１３３とを含む。つまり、シャフト１０３は、モータ軸部１３１とスピンドル軸部１３２との間で、分離可能に連結されている。第一シャフト部１０３Ａの負荷側の先端部には、第１の実施形態の連結凸部３５及びボルト穴３６と同様の連結凸部１３５及びボルト穴１３６が形成されている。第二シャフト部１０３Ｂの反負荷側の先端部には、第１の実施形態の連結凹部３７及び貫通孔３８と同様の連結凹部１３７及び貫通孔１３８が形成されている。

スピンドル軸部１３２には、内輪５２Ｂを負荷側から支持する内輪支持部１３４が形成されている。内輪支持部１３４は、予圧ナットとして機能する。つまり、内輪支持部１３４は、スピンドル部１０５の負荷側の端部において、スピンドル軸部１３２の外周面からスピンドル軸部１３２の半径方向外側に延びている。そして、内輪支持部１３４が負荷側から内輪５１Ｂに当接されることで、内輪５１Ｂの負荷側の位置が固定される。

出力軸部１３３は、ハウジング１０２から突出している。出力軸部１３３は、図示しない冶具等の接続を可能とするため、大径化されている。出力軸部１３３は、スピンドルハウジング部１２２内のスピンドル軸部１３２が挿入される空間の径よりも、大きな径を有する。つまり、出力軸部１３３の外径は、少なくともスピンドル部１０５においてスピンドルハウジング部１２２内を通すことができない寸法となっている。

次に、図８〜図１１も参照して、回転電機１の組み付け方法について説明する。図８〜図１１は、回転電機の組み付け方法を説明するための図である。

まず、図８に示すように、第一シャフト部１０３Ａのモータ軸部１３１にロータ４２を固定する（ロータ固定工程）。そして、このロータ固定工程において、ロータ４２の取り付け位置等を調整することで、モータ軸部１３１のバランス調整を行う。

また、ロータ固定工程とは別に、図９に示すように、スピンドル部１０５を組み付ける（スピンドル部組み付け工程）。なお、ロータ固定工程とスピンドル部組付け工程は、何れを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。スピンドル部組み付け工程では、まず、スピンドルハウジング部１２２に、第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３を取り付ける。次に、外輪側予圧ナット１５４をスピンドルハウジング部１２２の内周面にねじ込んで、既定の位置に固定する。次に、第二シャフト部１０３Ｂを、負荷側からスピンドルハウジング部１２２内に挿入する。そして、スピンドル軸部１３２を、内輪５１Ｂ、内輪側間座５３Ｂ及び内輪５２Ｂの内側に挿入する。次に、内輪側予圧ナット１５５をスピンドル軸部１３２の外周面にねじ込んで、既定の位置に固定する。これにより、軸受５６が規定の位置に固定されて、軸受５６全体に所定の予圧がかかる。そして、このスピンドル部組み付け工程において、第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３の取り付け位置、内輪側予圧ナット１５５及び外輪側予圧ナット１５４のねじ込み量等を調整することで、スピンドル軸部１３２のバランス調整を行う。以上により、スピンドル部組み付け工程が終了する。

スピンドル部組み付け工程が終了すると、次に、図１０に示すように、第一シャフト部１０３Ａと第二シャフト部１０３Ｂとを連結する（シャフト連結工程）。シャフト連結工程では、まず、連結凹部１３７に連結凸部１３５を挿入する。これにより、第一シャフト部１０３Ａと第二シャフト部１０３Ｂとが調芯される。次に、ボルトＢを、貫通孔１３８に通して、ボルト穴１３６にねじ込む。以上により、シャフト連結工程が終了する。

シャフト連結工程が終了すると、次に、図１０及び図１１に示すように、モータ部１０４を組み付ける（モータ部組み付け工程）。モータ部組み付け工程では、まず、モータハウジング部１２１の内周面にステータ４１を固定し、モータ軸部１３１に第一軸受４３を取り付ける。なお、モータハウジング部１２１に対するステータ４１の取り付けは、モータ部組み付け工程よりも前の工程において行っていてもよい。次に、第二シャフト部１０３Ｂが連結された第一シャフト部１０３Ａを、負荷側からモータハウジング部１２１内に挿入する。そして、モータ軸部１３１を、ステータ４１の内側に挿入する。次に、モータハウジング部１２１とスピンドルハウジング部１２２とを連結する。以上により、モータ部組み付け工程が終了する。

モータ部組み付け工程が終了すると、次に、図６に示すように、モータ軸部１３１の反負荷側の端部近傍に、センサ６を取り付ける（センサ取り付け工程）。そして、カバー７をハウジング１０２に取り付けて、センサ６をカバー７で覆う。以上により、センサ取り付け工程が終了する。

このように、本実施形態に係る回転電機１０１では、シャフト１０３が、第一シャフト部１０３Ａと第二シャフト部１０３Ｂとにより、モータ軸部１３１とスピンドル軸部１３２との間で分離可能に連結されている。このため、モータ軸部１３１及びスピンドル軸部１３２に対して、互いに独立した状態でバランス調整を行うことができる。その結果、シャフト３のバランス精度の向上を更に図ることができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、基本的に第２の実施形態と同様であるが、第一シャフト部に内輪側予圧ナットの機能を持たせている点と、第一シャフト部と第二シャフト部との連結構造と、が第１の実施形態と相違する。このため、以下の説明では、第２の実施形態と相違する事項のみを説明し、第２の実施形態と同様の説明を省略する。

図１２は、第３の実施形態に係る回転電機を示す断面図である。図１２に示すように、本実施形態に係る回転電機２０１は、ハウジング１０２内に設けられたシャフト２０３を高速で回転させるための装置である。回転電機２０１は、ハウジング１０２内に設けられたシャフト２０３を軸周り方向に回転させるモータ部２０４と、シャフト２０３を軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部２０５と、センサ６と、カバー７と、を備える。モータ部２０４とスピンドル部２０５とは、シャフト２０３の軸方向に配列されている。

シャフト２０３は、円形断面に形成された長尺の棒状部材であり、中心軸線周りに回転する部材である。シャフト２０３は、モータ部２０４を構成するモータ軸部２３１と、スピンドル部２０５を構成するスピンドル軸部２３２と、スピンドル軸部２３２からモータ軸部２３１の反対側（負荷側）に延びて図示しない冶具等に接続される出力軸部２３３と、を有する。

モータ部２０４は、ステータ４１と、ロータ４２と、第一軸受４３と、を備える。

スピンドル部２０５は、第二軸受５１と、第三軸受５２と、間座５３と、外輪側予圧ナット１５４と、を備える。第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３は、一組の軸受５６を構成する。なお、スピンドル部２０５は、第２の実施形態の内輪側予圧ナット１５５を備えていない。

ハウジング１０２は、モータ部２０４を構成するモータハウジング部１２１と、スピンドル部２０５を構成するスピンドルハウジング部１２２と、を有する。なお、スピンドルハウジング部１２２内のスピンドル軸部１３２が挿入される空間の径は、出力軸部２３３の外径及びロータ４２を取り付けた状態のモータ軸部２３１の外径よりも小さい。

図１３は、シャフトの分解図である。図１２及び図１３に示すように、シャフト２０３は、第一シャフト部２０３Ａと、第二シャフト部２０３Ｂと、を有する。第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとは、シャフト２０３の軸線方向において分離可能に連結されている。つまり、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとは、独立した別部材である。そして、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとが連結されることで、一本のシャフト２０３が構成される。

第一シャフト部２０３Ａは、シャフト２０３のうち、モータ軸部２３１を含む。第二シャフト部２０３Ｂは、シャフト２０３のうち、スピンドル軸部２３２と出力軸部２３３とを含む。つまり、シャフト２０３は、第２の実施形態と同様に、モータ軸部２３１とスピンドル軸部２３２との間で、分離可能に連結されている。

第二シャフト部２０３Ｂの反負荷側の先端部には、雄ネジ部２３４と、雄ネジ部２３４の先端側（反負荷側）に位置する凸部２３５と、が形成されている。雄ネジ部２３４は、第一シャフト部２０３Ａと連結するための部位である。雄ネジ部２３４は、第二シャフト部２０３Ｂの中心軸線を中心とした円柱状に形成されており、その外周面に、雄ネジが形成されている。凸部２３５は、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとの調芯を行うためのガイド部である。凸部２３５は、雄ネジ部２３４よりも径が小さくなっており、第二シャフト部２０３Ｂの中心軸線を中心とした円柱状に形成されている。

第一シャフト部２０３Ａの負荷側の先端部には、凹部２３６と、凹部２３６の先端側（負荷側）に位置する雌ネジ部２３７と、が形成されている。凹部２３６は、凸部２３５が嵌め込まれることで、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとの調芯を行うためのガイド部である。凹部２３６は、第一シャフト部２０３Ａの中心軸線を中心とした円柱状の空間を形成している。凹部２３６の内径は、凸部２３５の外径とほぼ同じ寸法となっている。例えば、凹部２３６の内径は、凸部２３５の外径と同じ又は凸部２３５の外径よりも僅かに小さい寸法とすることができる。雌ネジ部２３７は、第二シャフト部２０３Ｂと連結するための部位である。雌ネジ部２３７は、第一シャフト部２０３Ａの中心軸線を中心とした円柱状の空間を形成している。雌ネジ部２３７の内周面には、第二シャフト部２０３Ｂの雄ネジ部２３４が捩じ込まれる雌ネジが形成されている。

このため、凸部２３５を凹部２３６に嵌め込むことで、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとが調芯される。また、雄ネジ部２３４を雌ネジ部２３７にねじ込むネジ嵌合により、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとが連結されて一体化される。

雄ネジ部２３４、凸部２３５、凹部２３６及び雌ネジ部２３７は、第一シャフト部３Ａと第二シャフト部３Ｂとを連結した際に、シャフト２０３の軸線方向において、第一シャフト部２０３Ａの負荷側の先端が内輪５２Ｂに到達する寸法となっている。そして、第一シャフト部２０３Ａの負荷側の先端部に、内輪５２Ｂを反負荷側から支持する予圧部２３８が形成されている。予圧部２３８は、予圧ナットとして機能する。つまり、予圧部２３８は、第一シャフト部２０３Ａの負荷側の端部において、第一シャフト部２０３Ａの半径方向外側に延びている（大径化されている）。予圧部２３８は、雄ネジ部２３４が雌ネジ部２３７にねじ込まれることで、既定の位置に固定される。そして、予圧部２３８が反負荷側から内輪５２Ｂに当接されることで、内輪５２Ｂの反負荷側の位置が固定される。

スピンドル軸部２３２には、内輪５１Ｂを負荷側から支持する内輪支持部２３９が形成されている。内輪支持部２３９は、予圧ナットとして機能する。つまり、内輪支持部２３９は、スピンドル部２０５の負荷側の端部において、スピンドル軸部２３２の外周面からスピンドル軸部２３２の半径方向外側に延びている。そして、内輪支持部２３９が負荷側から内輪５１Ｂに当接されることで、内輪５１Ｂの負荷側の位置が固定される。

出力軸部２３３は、ハウジング１０２から突出している。出力軸部２３３は、図示しない冶具等の接続を可能とするため、大径化されている。出力軸部２３３は、ハウジング１０２内のスピンドル軸部２３２が挿入される空間の径よりも、大きな径を有する。つまり、出力軸部２３３の外径は、少なくともスピンドル部２０５においてハウジング１０２内を通すことができない寸法となっている。

次に、図１４〜図１７も参照して、回転電機２０１の組み付け方法について説明する。図１４〜図１７は、回転電機の組み付け方法を説明するための図である。

まず、図１４に示すように、第一シャフト部２０３Ａのモータ軸部２３１にロータ４２を固定する（ロータ固定工程）。そして、このロータ固定工程において、ロータ４２の取り付け位置等を調整することで、モータ軸部２３１のバランス調整を行う。

また、ロータ固定工程とは別に、図１５に示すように、スピンドル部２０５を組み付ける（スピンドル部組み付け工程）。なお、ロータ固定工程とスピンドル部組付け工程は、何れを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。スピンドル部組み付け工程では、まず、スピンドルハウジング部１２２に、第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３を取り付ける。次に、外輪側予圧ナット１５４を、スピンドルハウジング部１２２の内周面にねじ込んで既定の位置に固定する。次に、第二シャフト部２０３Ｂを、負荷側からスピンドルハウジング部１２２内に挿入する。そして、スピンドル軸部２３２を、内輪５１Ｂ、内輪側間座５３Ｂ及び内輪５２Ｂの内側に挿入する。そして、このスピンドル部組み付け工程において、第二軸受５１、第三軸受５２及び間座５３の取り付け位置、外輪側予圧ナット１５４のねじ込み量等を調整することで、スピンドル軸部２３２のバランス調整を行う。以上により、スピンドル部組み付け工程が終了する。

スピンドル部組み付け工程が終了すると、次に、図１６に示すように、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとを連結する（シャフト連結工程）。シャフト連結工程では、まず、雄ネジ部２３４を雌ネジ部２３７にねじ込み、凸部２３５を凹部２３６に嵌め込む。これにより、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとの調芯と、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとの連結と、が行われる。このとき、雄ネジ部２３４を雌ネジ部２３７にねじ込むことで、予圧部２３８が規定の位置に固定される。これにより、軸受５６全体に所定の予圧がかかる。以上により、シャフト連結工程が終了する。

シャフト連結工程が終了すると、次に、図１７に示すように、第２の実施形態と同様のモータ部組み付け工程を行う。

モータ部組み付け工程が終了すると、次に、図１２に示すように、第２の実施形態と同様のセンサ取り付け工程を行う。

このように、本実施形態に係る回転電機２０１では、第一シャフト部２０３Ａに内輪側予圧ナットの機能を持たせている。このため、部品点数の増加を抑制しつつ、シャフト３のバランス精度の向上を図ることができる。

また、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとがねじ嵌合により連結されている。このため、第二シャフト部２０３Ｂに対して第一シャフト部２０３Ａを軸周り方向に回転させることで、第一シャフト部２０３Ａを負荷側に移動させることができる。これにより、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとを連結することで、予圧ナットとして機能する予圧部２３８を規定の位置に固定させて、軸受５６全体に所定の予圧を与えることができる。

また、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとを調芯するためのガイド部を有することで、第一シャフト部２０３Ａと第二シャフト部２０３Ｂとを容易に調芯することができる。この場合、凸部２３５と凹部２３６とによりガイド部を構成することで、簡易的にガイド部を形成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、シャフトを第一シャフト部と第二シャフト部とに二分割された部材として説明したが、３以上に分割されていてもよい。この場合、例えば、モータ軸部と、スピンドル軸部と、出力軸部と、に分割することができる。

また、第１〜第３の実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、第１及び第２の実施形態における第一シャフト部と第二シャフト部とのテーパ嵌合と、第３の実施形態における第一シャフト部と第二シャフト部とののねじ嵌合を、互いに入れ替えてもよい。

１…回転電機、２…ハウジング、３…シャフト、３Ａ…第一シャフト部、３Ｂ…第二シャフト部、４…モータ部、５…スピンドル部、６…センサ、７…カバー、２１…モータハウジング部、２２…スピンドルハウジング部、２３…外輪支持部、３１…モータ軸部、３２…スピンドル軸部、３３…出力軸部、３４…内輪支持部、３５…連結凸部、３６…ボルト穴、３７…連結凹部、３８…貫通孔、４１…ステータ、４２…ロータ、４３…第一軸受、５１…第二軸受、５１Ａ…外輪、５１Ｂ…内輪、５１Ｃ…玉、５２…第三軸受、５２Ａ…外輪、５２Ｂ…内輪、５２Ｃ…玉、５３…間座、５３Ａ…外輪側間座、５３Ｂ…内輪側間座、５４…外輪側予圧ナット、５５…内輪側予圧ナット、５６…軸受、１０１…回転電機、１０２…ハウジング、１０３…シャフト、１０３Ａ…第一シャフト部、１０３Ｂ…第二シャフト部、１０４…モータ部、１０５…スピンドル部、１２１…モータハウジング部、１２２…スピンドルハウジング部、１２３…外輪支持部、１３１…モータ軸部、１３２…スピンドル軸部、１３３…出力軸部、１３４…内輪支持部、１３５…連結凸部、１３６…ボルト穴、１３７…連結凹部、１３８…貫通孔、１５４…外輪側予圧ナット、１５５…内輪側予圧ナット、２０１…回転電機、２０３…シャフト、２０３Ａ…第一シャフト部、２０３Ｂ…第二シャフト部、２０４…モータ部、２０５…スピンドル部、２３１…モータ軸部、２３２…スピンドル軸部、２３３…出力軸部、２３４…雄ネジ部、２３５…凸部、２３６…凹部、２３７…雌ネジ部、２３８…予圧部、２３９…内輪支持部、３０１…回転電機、３０３…シャフト、３０４…モータ部、３０５…スピンドル部、３２１…モータハウジング部、３２２…スピンドルハウジング部、３３１…モータ軸部、３３３…出力軸部、Ｂ…ボルト。

Claims

ハウジング内に設けられたシャフトを軸周り方向に回転させるモータ部と、
前記シャフトを軸周り方向に回転自在に支持するスピンドル部と、
を備え、
前記シャフトは、軸線方向において分離可能に連結された第一シャフト部及び第二シャフト部を有する、
回転電機。
前記モータ部及び前記スピンドル部は、前記シャフトの軸方向に配列されており、
前記シャフトは、
前記モータ部を構成するモータ軸部と、
前記スピンドル部を構成するスピンドル軸部と、
前記スピンドル軸部から前記モータ軸部の反対側に延びる出力軸部と、を有し、
前記第一シャフト部は、前記モータ軸部及び前記スピンドル軸部を含み、
前記第二シャフト部は、前記出力軸部を含む、
請求項１に記載の回転電機。
前記モータ部及び前記スピンドル部は、前記シャフトの軸方向に配列されており、
前記シャフトは、
前記モータ部を構成するモータ軸部と、
前記スピンドル部を構成するスピンドル軸部と、
前記スピンドル部から前記モータ部の反対側に延びる出力軸部と、を有し、
前記第一シャフト部は、前記モータ軸部を含み、
前記第二シャフト部は、前記スピンドル軸部及び前記出力軸部を含む、
請求項１に記載の回転電機。
前記第一シャフト部と前記第二シャフト部とは、テーパ嵌合により連結されている、
請求項２又は３に記載の回転電機。
前記スピンドル部は、前記ハウジングに取り付けられた外輪と、前記スピンドル軸部に取り付けられた内輪と、を含む軸受を有しており、
前記第一シャフト部には、前記第二シャフト部側の先端部に、前記内輪を締め付けて前記軸受に予圧を与える予圧部が形成されている、
請求項３に記載の回転電機。
前記第一シャフト部と前記第二シャフト部とは、ねじ嵌合により連結されている、
請求項５に記載の回転電機。
前記シャフトは、前記第一シャフト部と前記第二シャフト部とを調芯するためのガイド部を有する、
請求項５又は６に記載の回転電機。
前記ガイド部は、
前記第二シャフト部の前記第一シャフト部側の先端部に設けられた凸部と、
前記第一シャフト部の前記第二シャフト部側の先端部に設けられて前記凸部が嵌め込まれる凹部と、を有する、
請求項７に記載の回転電機。