JP2018011384A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の回転電機は、ケースと、固定子と、回転子と、回転子側仕切り体と、ケース側仕切り体と、を持つ。固定子は、ケースに固定される。回転子は、ケースに軸受を介して回転軸線回りに回転自在に支持される。回転子側仕切り体は、回転子に設けられ、第1当接部を有する。ケース側仕切り体は、ケースに対して回転軸線方向に沿って移動可能に設けられ、第1当接部と接離可能な第2当接部を有する。そして、第1当接部と第2当接部とが離間した状態で、回転子が回転可能とされ、且つ第1当接部と第2当接部とが離間した状態および第1当接部と第2当接部とが当接した状態のそれぞれで、回転子側仕切り体とケース側仕切り体とにより、ラビリンス部を形成する。
【選択図】図1
Description
図1は、回転電機1の断面図であって、回転軸線C1を中心とした半分のみ示している。なお、回転軸線C1とは、後述の回転子6の回転軸線のことをいう。また、以下では、回転軸線C1に平行な方向を単に軸方向、この軸方向に直交する回転子6の径方向を単に径方向、軸方向および径方向に直交する回転子6の回転方向を周方向と称して説明する。
また、図2に示すように、フレーム7の底部7cには、開口部11よりも径方向外側に、複数のボルト挿通孔12が形成されている。これらボルト挿通孔12は、開口部11の周囲を取り囲むように、且つ周方向に等間隔で配置されている。また、各ボルト挿通孔12に隣接して押しボルト用雌ネジ部13が複数形成されている。これら押しボルト用雌ネジ部13は、後述のフレーム側仕切り体15を軸方向に移動させる際に用いられる(詳細は後述する)。
また、フレーム7の底部7cには、内面側の各ボルト挿通孔12よりもやや径方向内側に、略円筒状のフレーム側ガイド壁16が立設されている。このフレーム側ガイド壁16は、フレーム側仕切り体15の径方向の移動を規制すると共に、フレーム側仕切り体15の軸方向への移動をガイドするためのものである。フレーム側ガイド壁16の外周面16aは、軸方向に沿って平坦に形成されている。
同図に示すように、フレーム側仕切り体15は、鉄等の変形しにくい材料により形成されている。フレーム側仕切り体15は、フレーム側ガイド壁16に外嵌される略円環状のベース部17と、ベース部17の径方向略中央から径方向内側に至る間に突設された略円筒状の仕切り本体18と、仕切り本体18からベース部17とは反対側に向かって、且つ軸方向に沿って突出する2つの凸部21,22(長尺凸部21、短尺凸部22)と、が一体成形されたものである。
これら長尺凸部21および短尺凸部22は、後述の回転子側第1仕切り体85と共にラビリンス部89を形成する。長尺凸部21の軸方向への突出長さH1は、短尺凸部22の軸方向への突出長さH2よりも長く設定されている。また、長尺凸部21の径方向の肉厚T1は、短尺凸部22の径方向の肉厚T2よりも厚く設定されている。
フレーム側当接部23は、径方向内側に向かうに従って先細りとなるように、径方向に沿う断面が略三角形状に形成されている。換言すれば、フレーム側当接部23は、軸方向でベース部17とは反対側に向かって末広がりとなるように形成された傾斜面23aを有している。
また、ブラケット8の内面には、フレーム7の開口部7aにインロー嵌合されるインロー部32が突設されている。これにより、フレーム7に対するブラケット8の位置決めが行われる。
立上り部34cは、後述のブラケット側仕切り体38の径方向の移動を規制すると共に、ブラケット側仕切り体38の軸方向への移動をガイドするためのものである。立上り部34cの内周面34c1は、軸方向に沿って平坦に形成されている。
同図に示すように、平坦部34bには、複数のボルト挿通孔35が形成されている。これらボルト挿通孔35は、周方向に等間隔で配置されている。また、平坦部34bには、各ボルト挿通孔35に隣接する押しボルト用雌ネジ部36が複数形成されている。これら押しボルト用雌ネジ部36は、後述のブラケット側仕切り体38を移動させる際に用いられる(詳細は後述する)。
これら長尺凸部41および短尺凸部42は、後述の回転子側第2仕切り体91と共にラビリンス部95を形成する。なお、長尺凸部41および短尺凸部42の基本的構成は、上述のフレーム7側に設けられた長尺凸部41および短尺凸部42の構成と同様である。このため、長尺凸部41および短尺凸部42の構成についての詳細な説明は省略する。
さらに、固定子鉄心71の内周側には、複数のスロット(不図示)が周方向に沿って等間隔に形成されている。各スロットは、軸方向に沿って固定子鉄心71を貫通するように形成されている。このように形成された各スロットを介し、固定子鉄心71にコイル74が巻回されている。コイル74は、固定子鉄心71の軸方向一端および他端から軸方向に沿って突出するように設けられている。
第1軸受ハウジング52は、軸方向に沿って長い有底円筒状に形成されており、底部52aが軸方向内側に向くように開口部11に挿入されている。そして、第1軸受ハウジング52の底部52aに当接するように、第1軸受51が内嵌されている。
さらに、第1軸受ハウジング52の開口部52bの外周縁には、径方向外側に張り出すように外フランジ部55が設けられている。この外フランジ部55が、フレーム7の底部7cの外面に当接することにより、フレーム7に対する第1軸受ハウジング52の位置決めが行われる。そして、フレーム7の底部7cに、外フランジ部55が不図示のボルトによって締結固定される。これにより、フレーム7に第1軸受ユニット4が固定される。
また、第1軸受カバー53の軸方向外側の外周縁には、径方向外側に張り出す外フランジ部57が設けられている。この外フランジ部57が、第1軸受ハウジング52の軸方向外側に当接される。そして、第1軸受ハウジング52に、外フランジ部57が不図示のボルトによって締結固定される。
第2軸受ハウジング59には、軸方向外側の外周部に外フランジ部63が形成されていると共に、回転子6の後述する回転子シャフト81を挿通可能な挿通孔61が形成されている。また、第2軸受カバー60にも回転子シャフト81を挿通可能な挿通孔62が形成されている。これら挿通孔61,62に、それぞれ第2軸受58の軸方向への移動を規制するカラー61a,62aが設けられている。
このように構成された第1軸受ユニット4および第2軸受ユニット5に、回転子6が回転自在に支持されている。
また、回転子側第1仕切り体85の一端側で、且つ内周面には、複数の羽根86が周方向に等間隔で並んで設けられている。回転子6の回転時には、各羽根86によってケース2内に風が発生し、ケース2内が冷却される。
中間凸部88は、長尺凸部21と短尺凸部22との間に挿入されている。中間凸部88と長尺凸部21との間、および中間凸部88と長尺凸部21との間には、それぞれ微小隙間BS1が形成される。さらに、中間凸部88の突出高さは、この中間凸部88の先端とフレーム側仕切り体15の仕切り本体18との間に所定間隔S4が形成されるように設定されている。
そして、このように構成されたベース部87および中間凸部88と、フレーム側仕切り体15の仕切り本体18、長尺凸部21、および短尺凸部22とにより、ラビリンス部89が形成される。ラビリンス部89を形成することにより、ケース2内の固定子3側への塵埃の侵入が抑制される。
すなわち、回転子側第2仕切り体91は、回転子鉄心押さえ84から軸方向第2軸受ユニット5側に向かうに従って末広がりとなるように延出形成されており、その軸方向外側(第2軸受ユニット5側)の一端がブラケット側仕切り体38と軸方向でほぼ対向している。
中間凸部94は、ブラケット側仕切り体38の長尺凸部41と短尺凸部42との間に挿入されている。また、ブラケット側仕切り体38の長尺凸部41の突出長さは、中間凸部94の外周面全体を覆う長さに設定されている。
そして、このように構成されたベース部93および中間凸部94と、ブラケット側仕切り体38の長尺凸部41および短尺凸部42とにより、ラビリンス部95が形成される。
ここで、ブラケット側仕切り体38の短尺凸部42と回転子側第2仕切り体85のベース部93との間、ブラケット側仕切り体38の仕切り本体39と回転子側第2仕切り体85の中間凸部88との間、およびブラケット側当接部43の傾斜面43aと回転子側第2当接部96の傾斜面96aとの間は、それぞれ所定間隔だけ空いている。
まず、フレーム側仕切り体15を締結固定しているボルト14を取り外す。ここで、フレーム側仕切り体15は、嵌合部19がフレーム7の底部7cに形成されているフレーム側ガイド壁16に嵌合されている。このため、ボルト14を取り外しただけでは、フレーム側仕切り体15の位置がずれたり、フレーム7からフレーム側仕切り体15が脱落したりすることがない。
フレーム側仕切り体15の押しボルト用雌ネジ部13に対応する位置は、何ら形成されておらず平坦面とされている。このため、押しボルト用雌ネジ部13(図2参照)にボルト14を螺入していくと、ボルト14の先端がフレーム側仕切り体15を回転子鉄心82側へ押圧する。
ブラケット側仕切り体38の押しボルト用雌ネジ部36に対応する位置は、何ら形成されておらず平坦面とされている。このため、押しボルト用雌ネジ部36にボルト37を螺入していくと、ボルト37の先端がブラケット側仕切り体38を回転子鉄心82側へ押圧する。
この際、各々傾斜面23a,90a,43a,96a同士が当接するので、フレーム側当接部23およびブラケット側当接部43にかかる荷重は、軸方向と径方向とに分散される。このため、回転子6の位置が軸方向にずれたり径方向にずれたりすることがない。
同様に、第2軸受ユニット5を構成する第2軸受ハウジング59の外フランジ部63にも不図示の押しボルト用雌ネジ部が形成されている。このため、第2軸受ユニット5を取り外す際、押しボルト用雌ネジ部を利用することにより、ブラケット8から第2軸受ユニット5を容易に取り外すことができる。
各軸受ユニット4,5の取り付け作業は、上述の各軸受ユニット4,5の取り外し作業と逆になる。すなわち、まず、フレーム7に第1軸受ユニット4を取り付けると共に、ブラケット8に第2軸受ユニット5を取り付ける。この後、フレーム側仕切り体15を締結固定状態とすると共に、ブラケット側仕切り体38を締結固定状態とする。これにより、再び回転電機1を運転させることが可能になる。
また、回転電機1の保守作業時には、フレーム側仕切り体15およびブラケット側仕切り体38を、それぞれ軸方向内側(回転子鉄心82側)に押し込むことにより、各当接部23,43によって各当接部90,96(回転子6)を支持することができる。このため、回転電機1(ケース2)を分解することなく、保守作業を行うことができる。
したがって、回転電機1の保守作業時に回転子6を支持させる機構を別途設ける必要がない。つまり、フレーム側仕切り体15、ブラケット側仕切り体38、回転子側第1仕切り体85、および回転子側第2仕切り体91を利用して回転子6を支持させることができる。このため、保守作業の容易化を確保しつつ、回転電機1の材料コストを低減できる。
さらに、各当接部23,43によって、各当接部90,96(回転子6)を支持させている。このため、各ラビリンス部89,95を構成する長尺凸部21,41、短尺凸部22,42、中間凸部88,94が直接接触して損傷してしまうようなことがなく、確実に各ラビリンス部89,95の機能を満足させることができる。
このため、フレーム側当接部23の当接状態、およびブラケット側当接部43の当接状態であっても、各凸部21,41,22,42,88,94が接触してしまうことを防止できる。よって、確実に各ラビリンス部89,95の機能を満足させることができる。
次に、図5に基づいて、第2の実施形態について説明する。
図5は、第2の実施形態における回転電機201の断面図であって、前述の図1に対応している。なお、前述の第1の実施形態と同一態様には同一符号を付して説明を省略する。
図5に示すように、回転電機201の基本的構成は、以下の点で前述の第1の実施形態における回転電機1の基本的構成と同様である。
また、ブラケット側仕切り体238を軸方向内側(軸方向回転子鉄心82側)に押し込むと、回転子側第2仕切り体291の羽根292に形成されている傾斜面292aに、ブラケット側仕切り体238に形成されているブラケット側当接部243の傾斜面243aが当接される。当接した状態であっても、適正なラビリンス部95が形成される。
このため、各ラビリンス部89,95からできる限り離れた位置で回転子6を支持することができる。この結果、各ラビリンス部89,95を構成する長尺凸部21,41、短尺凸部22,42、および中間凸部88,94に、回転子6を支持する際にかかる荷重が伝達されてしまうことを極力抑制できる。よって、長尺凸部21,41、短尺凸部22,42、および中間凸部88,94が損傷してしまうことを、より確実に防止でき、各ラビリンス部89,95の機能を、より確実に満足させることができる。
次に、図6に基づいて、第3の実施形態について説明する。
図6は、第3の実施形態における回転電機301の断面図であって、前述の図1に対応している。
同図に示すように、第1の実施形態と第3の実施形態との相違点は、第1の実施形態のケース2の形状と第3の実施形態のケース302の形状とが異なる点にある。
より具体的には、ケース302を構成する略有底円筒状のフレーム307には、底部307cの径方向中央の大部分に、略有底円筒形状のボス部101が軸方向外側(回転子鉄心82とは反対側)に向かって突出形成されている。さらに、このボス部101の底部101aには、径方向中央の大部分に開口部102が形成されている。
次に、図7に基づいて、第4の実施形態について説明する。
図7は、第4の実施形態における回転電機401の断面図であって、前述の図1、図5に対応している。
同図に示すように、第2の実施形態と第4の実施形態との相違点は、第2の実施形態のケース2の形状と第4の実施形態のケース402の形状とが異なる点にある。すなわち、ケース402は、前述の第2の実施形態のケース2のように、固定子3が内嵌固定されるフレーム7を有しておらず、2つのブラケット408,409によって固定子3を挟持するようにして支持している。このように、第4の実施形態の回転電機401は、いわゆるフレームレス構造とされている。
なお、第4の実施形態の回転電機401に、第1の実施形態におけるフレーム側仕切り体15、および回転子側第1仕切り体85(図1参照)や、第2の実施形態におけるブラケット側仕切り体238、および回転子側第2仕切り体291を好適に用いることが可能である。
次に、図8に基づいて、第5の実施形態について説明する。
図8は、第5の実施形態における回転電機501の断面図であって、前述の図5、図6に対応している。
同図に示すように、第3の実施形態と第5の実施形態との相違点は、第3の実施形態では、保守作業時にそれぞれ当接部23,43,90,96同士を当接させて回転子6を支持するフレーム側仕切り体15、ブラケット側仕切り体38、回転子側第1仕切り体85、および回転子側第2仕切り体91を備えているのに対し、第5の実施形態では、保守作業時に回転子6側の羽根286,292を、それぞれフレーム側仕切り体215のフレーム側当接部223とブラケット側仕切り体238のブラケット側当接部243とにより支持する(図5参照)点にある。
このように構成した場合であっても、前述の第3の実施形態と同様の効果を奏する。
また、回転電機1〜501の保守作業時には、フレーム側仕切り体15,215およびブラケット側仕切り体38,238を、それぞれ軸方向内側に押し込むことにより、各当接部23,43,223,243によって各当接部90,96(羽根286,292)を支持することができる。このため、回転電機1〜501(ケース2)を分解することなく、保守作業を行うことができる。
したがって、回転電機1〜501の保守作業時に回転子6を支持させる機構を別途設ける必要がない。つまり、フレーム側仕切り体15,215、ブラケット側仕切り体38,238、回転子側第1仕切り体85,285、および回転子側第2仕切り体91,291を利用して回転子6を支持させることができる。このため、保守作業の容易化を確保しつつ、回転電機1〜501の材料コストを低減できる。
さらに、各当接部23,43,223,243によって、各当接部90,96(羽根286,292)を支持させている。このため、各ラビリンス部89,95を構成する長尺凸部21,41、短尺凸部22,42、中間凸部88,94が直接接触して損傷してしまうことを防止できる。よって、確実に各ラビリンス部89,95の機能を満足させることができる。
このため、フレーム側当接部23,223の当接状態、およびブラケット側当接部43,243の当接状態であっても、各凸部21,41,22,42,88,94が接触してしまうことを防止できる。よって、確実に各ラビリンス部89,95の機能を満足させることができる。
Claims (6)
- ケースと、
該ケースに固定される固定子と、
前記ケースに軸受を介して回転軸線回りに回転自在に支持される回転子と、
前記回転子に設けられ、第1当接部を有する回転子側仕切り体と、
前記ケースに対して前記回転軸線方向に沿って移動可能に設けられ、前記第1当接部と接離可能な第2当接部を有するケース側仕切り体と、
を備え、
前記第1当接部と前記第2当接部とが離間した状態で、前記回転子が回転可能とされ、且つ前記第1当接部と前記第2当接部とが離間した状態および前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した状態のそれぞれで、前記回転子側仕切り体と前記ケース側仕切り体とにより、ラビリンス部を形成する
回転電機。 - 前記第1当接部および前記第2当接部は、それぞれ前記回転軸線を中心とした円環状に形成され、
前記第1当接部の前記第2当接部との当接面は、前記回転軸線に対して斜めに形成されている
請求項1に記載の回転電機。 - 前記回転子は、
前記ケースに前記軸受を介して回転自在に支持される回転子シャフトと、
該回転子シャフトに外嵌固定される回転子鉄心と、
該回転子鉄心を前記回転軸線方向両側から押さえて保持する回転子鉄心押さえと、
を備え、
前記回転子鉄心押さえと前記回転子側仕切り体とが一体成形されている
請求項1または請求項2に記載の回転電機。 - 前記回転子側仕切り体は、前記ケース側仕切り体に向かって突出する第1凸部を有し、該第1凸部よりも前記回転軸線側に前記第1当接部が配置されており、
前記ケース側仕切り体は、前記回転子側仕切り体に向かって突出する第2凸部と、該第2凸部よりも前記回転軸線側に配置され、前記回転子側仕切り体に向かって突出する第3凸部と、を有し、該第3凸部よりも前記回転軸線側に前記第2当接部が配置されており、
前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した状態において、前記第2凸部と前記第3凸部との間に前記第1凸部が介在されている
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の回転電機。 - 前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した状態において、前記ケース側仕切り体に前記第1凸部が接触していないと共に、前記回転子側仕切り体に前記第2凸部および前記第3凸部が接触していない
請求項4に記載の回転電機。 - 前記回転子側仕切り体に冷却用の複数の羽根を設け、
前記第1当接部は、前記複数の羽根に設けられている
請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の回転電機。
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