JP2019187031A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な構造にならずに回転振動を容易に低減することができる回転電機の回転子を提供する。【解決手段】回転電機の回転子５は、ハブ５１、リング５３、及びハブ５１とリング５３とを接続している３個以上の半径部材５５を備えている。ハブ５１は、回転軸に接続されている。リング５３は、ハブ５１の外側に配置され、環状に形成されている。半径部材５５の一端部はハブ５１に接続され、半径部材５５の他端部はリング５３に接続されている。半径部材５５における前記一端部と前記他端部との間の長さは、調整可能である。【選択図】図２

Description

この発明は、電気エネルギーと回転エネルギーとの変換を行う回転電機の回転子に関するものである。

近年、高層ビルの需要増加に伴い、高速回転時にも振動が少ない巻き上げ機用回転電機が必要とされている。回転電機の回転振動を低減する技術として、回転軸の傾きを調整する方法が考案されている。それに関する従来技術として、回転軸を保持したハブにおいて、ハブの回転軸取付部を保持している調整用部材を押圧して変形させ、傾いている回転軸を調整するという回転電機が開示されている。

特開２００３−３２２１６９号公報

しかしながら、上記従来技術では、回転軸の傾きの調整を可能にする調整用部材を備える必要がある。また、調整用部材を押圧して変形させる作業を繰り返す必要があるので、軸心の調整は容易ではなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。具体的には、軸心調整用の部材の追加を必要とする複雑な構造にならずに、回転振動を容易に低減できる回転電機の回転子を提供することにある。

本発明の回転電機の回転子は、回転軸に接続されるハブ、ハブの外側にあって環状に形成されているリング、及びハブとリングとを接続する３個以上の半径部材を備えており、３個以上の半径部材の長さが調整可能にされているものである。

本発明による回転電機の回転子の半径部材の長さが調整可能であることにより、回転子の調心が可能である。したがって、軸心位置を容易に調整できる。その結果、回転電機の回転振動を低減することができる。

本発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図である。 図１の回転電機の回転子を示す正面図である。 図２の半径部材５５の要部を示す拡大図である。 半径部材の要部を示した拡大断面図である。 半径部材の基準部、及び表示部を示した拡大図である。 回転子の振動状態を示した模式図である。 回転子の調心方法を示すフローチャートである。 調整部材と外側半径部を接続する組立段階を示す図である。 半径部材が１５個設けられている回転子を示す正面図である。 本発明の実施の形態２による回転子を示す斜視図である。 実施の形態２における変形例である、半径部材のハブ外面の軸方向取付位置が、回転子の軸方向外側にずれている回転子を示した斜視図である。 図１２の回転子を示す断面図である。 本発明の実施の形態３による回転子を示す斜視図である。 図１３のリング要素同士の接続状態を示した図である。 本発明の実施の形態４による回転子の半径部材を示す拡大図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図である。図１において、回転電機は、中空のハウジング１、ハウジング１に支持されている複数のベアリング２、複数のベアリング２に回転可能に支持されている回転軸３、ハウジング１の内部に収容されている固定子４、及び回転軸３の一端部に固定されている回転子５を有している。

ハウジング１は、中空の有底筒状の本体１１と、円形の端板１２とを備えている。本体１１の開口されている一端側には、端板１２がはめ込まれている。端板１２の中心部には、貫通穴が形成されている。貫通穴の周縁には、円筒部１２１が端板１２と一体的に設けられている。ハウジング１は、固定子４、ベアリング２、回転軸３、及び回転子５を内部に収容している。

ベアリング２は、端板１２の中心部に設けられた貫通穴に収容されている。また、ベアリング２は、円筒部１２１の内周面に嵌められている。ベアリング２は、例えば円筒ころベアリングである。

回転軸３は、ベアリング２の内側を貫通している。これにより、回転軸３は、端板１２の円筒部１２１にベアリング２を介して回転可能に支持されている。回転軸３の一端部は、テーパ状に形成されている。また、回転軸３の一端部には、回り止めの突起３１が形成されている。

固定子４は、固定子鉄心４１と固定子巻線４３とを備えている。固定子鉄心４１は、円筒状に形成された磁性体である。また、固定子鉄心４１は、ハウジング１の本体１１の内側に配置されている。固定子鉄心４１の外周面は、ハウジング１の本体１１の内周面に接触している。固定子鉄心４１の内周面には、固定子鉄心４１の中心軸に沿った複数のスロットが周方向へ等間隔に設けられている。

固定子巻線４３は、複数のスロットに収容された状態で固定子鉄心４１に設けられている。固定子４は、固定子巻線４３に電流が流れると、回転子５を回転させる磁界を発生する。

回転子５は、固定子４の内側に配置されている。また、回転子５は、回転軸３の一端部に固定されている。固定子巻線４３への給電によって固定子４が磁界を発生すると、回転軸３及び回転子５が固定子４に対して回転軸３の軸線を中心として一体に回転する。

図２は、図１の回転子５を示す正面図である。回転子５は、回転軸３に固定されているハブ５１、ハブ５１の外側にあり、環状に形成されているリング５３、及びハブ５１とリング５３とを接続している３個以上の半径部材５５を備えている。ハブ５１には各半径部材５５の一端部が接続され、リング５３には各半径部材５５の他端部が接続されている。図２の実施例では、ハブ５１と、ハブ５１に接続されている３個の半径部材５５とで、ハブセット５０が構成されている。

ハブ５１は、中心部に中心穴５１１が形成された円筒部材である。ハブ５１は、中心穴５１１で回転軸３に固定される。中心穴５１１は、回転軸３の一端部の形状に合わせてテーパ状に形成されている。中心穴５１１の内周面の周方向の一部には、凹部５１２が設けられている。中心穴５１１には、回転軸３の突起３１とハブ５１の凹部５１２とが嵌まり合った状態で回転軸３の一端部が挿入されている。それにより、ハブ５１は、回転軸３に回り止めされる。

リング５３は、ハブ５１を囲む環状の磁性体である。リング５３は、鋳造で形成されている。なお、リング５３は、大径の鉄製パイプから加工されてもよい。また、リング５３は、細長い鉄の平板を円形になるように加熱成形加工し、平板の端部同士を溶接されて、形成されてもよい。さらに、リング５３は、複数の円弧形状の鋼板片の端部同士を、溶接、カシメ、接着の何れかで接合して形成されてもよい。また、リング５３は、鉄の塊から削り出して形成されてもよい。

リング５３の外面には、複数の磁石６が設けられている。複数の磁石６は、リング５３の周方向へ並んでいる。各磁石６は、リング５３の外面に設けられた複数の磁石溝にそれぞれ嵌っている。また、各磁石６は、永久磁石である。すなわち、回転子５は、永久磁石型回転子である。

図３は、図２の半径部材５５の要部を示す拡大図である。各半径部材５５は、ハブ５１に接続された内側半径部５５１と、リング５３に接続された外側半径部５５２と、内側半径部５５１と外側半径部５５２との間にある調整部５５３とを複数の部材として有している。

ハブ５１の外面には、半径部材５５の内側半径部５５１を固定するための図示しない３個以上の固定穴が周方向へ等間隔に設けられている。ハブ５１の外面に設けられた固定穴の数は、半径部材５５の数と同数である。内側半径部５５１の一端部５５１ａは、ハブ５１の固定穴に挿入された状態でハブ５１の外面に固定されている。ハブ５１の固定穴の外面上の角部は、応力低減のために面取りされていてもよい。この例では、内側半径部５５１の一端部５５１ａがハブ５１の固定穴に溶接固定されている。なお、内側半径部５５１の一端部５５１ａを溶接でなく接着剤を用いてハブ５１に固定してもよい。また、ねじ部を設けた内側半径部５５１の一端部５５１ａを、ねじ部を設けた固定穴にねじ込んで、内側半径部５５１の一端部５５１ａをハブ５１に固定してもよい。

各内側半径部５５１は、ハブ５１の外面に周方向へ互いに間隔をあけて設けられている。この例では、各内側半径部５５１がハブ５１の外面に周方向へ等間隔に設けられている。また、各内側半径部５５１は、内側半径部５５１の他端部５５１ｂをハブ５１の径方向外側に向けて配置されている。すなわち、各内側半径部５５１は、ハブ５１の外面の全周に亘って放射状に設けられている。内側半径部５５１の他端部５５１ｂには、後述する雄ねじ部５５１ｅ（図４参照）が設けられている。

リング５３の内面には、半径部材５５の外側半径部５５２を固定するための図示しない３個以上の固定穴が周方向へ等間隔に設けられている。リング５３の内面に設けられた固定穴の数は、半径部材５５の数と同数である。外側半径部５５２の他端部５５２ｂは、図３に示すように、リング５３の固定穴に挿入された状態でリング５３の内面に固定されている。リング５３の固定穴の内周面上の角部は、応力低減のために面取りされていてもよい。この例では、外側半径部５５２の他端部５５２ｂがリング５３の固定穴に溶接固定されている。なお、外側半径部５５２の他端部５５２ｂをリング５３に接着剤を用いて固定してもよい。

各外側半径部５５２は、リング５３の内面に周方向へ互いに間隔をあけて設けられている。この例では、各外側半径部５５２がリング５３の内面に周方向へ等間隔に設けられている。また、各外側半径部５５２は、外側半径部５５２の一端部５５２ａをリング５３の径方向内側に向けて配置されている。すなわち、各外側半径部５５２は、リング５３の内面の全周に亘って、リング５３の回転中心に向けて延びるように設けられている。

図４は、図３の半径部材５５の要部を示す断面図である。調整部５５３は、底部５５３ｃを有する有底円筒部材である。調整部５５３の一端部５５３ａは、内側半径部５５１に接続されている。調整部５５３の他端部５５３ｂは、外側半径部５５２に接続されている。調整部５５３の内面には、雌ねじ部５５３ｉが設けられている。調整部５５３の他端部５５３ｂには、底部５５３ｃが設けられている。底部５５３ｃは、他端部５５３ｂの最端部にはなく、他端部５５３ｂにおいて、一端部５５３ａ側にオフセットされて配置されている。すなわち、調整部５５３の他端部５５３ｂには、中空円筒部分の端部と底部５５３ｃとにより、凹部５５３ｄが形成されている。調整部５５３の内面のうち、凹部５５３ｄの内面の範囲には、雌ねじ部５５３ｉは設けられていない。

調整部５５３の他端部５５３ｂは、外側半径部５５２の一端部５５２ａが凹部５５３ｄに嵌め込まれた状態で外側半径部５５２に接続されている。すなわち、調整部５５３に形成された凹部５５３ｄの内面は、外側半径部５５２の一端部５５２ａと接触している。調整部５５３の一端部５５３ａは、内側半径部５５１の雄ねじ部５５１ｅと調整部５５３の雌ねじ部５５３ｉとが噛み合わされた状態で内側半径部５５１に接続されている。すなわち、内側半径部５５１の雄ねじ部５５１ｅは、調整部５５３の雌ねじ部５５３ｉにねじ込まれている。

ハブ５１の外面上の固定穴、及びリング５３の内面上の固定穴のそれぞれの周方向位置は、一致している。すなわち、半径部材５５は、ハブ５１の回転中心からリング５３の固定穴に向けて、一直線状になるように配置されている。

図５は、半径部材の要部を示した拡大図である。調整部５５３は、表示部５５３ｆと窓部５５３ｇとを有している。表示部５５３ｆは、後述する基準部の半径部材の長手方向における位置を示す表示部である。すなわち、表示部５５３ｆは、調整部５５３の表面にける、調整部５５３の長手方向に延びて配置されている目盛である。目盛は、例えば１ｍｍごとに設けられる。表示部５５３ｆは、さらに目盛に対応する数字を含んでもよい。窓部５５３ｇは、調整部５５３の長手方向に延びて配置されている切り欠き穴である。窓部５５３ｇは、細長い長方形状である。表示部５５３ｆと窓部５５３ｇとは、互いに隣接して平行に配置されている。

一方、内側半径部５５１は、他端部５５１ｂの雄ねじ部５５１ｅの表面に設けられた基準部５５１ｃを有している。基準部５５１ｃは、互いに接続される複数の部材の接続長さに関する位置基準を示している。すなわち、内側半径部５５１の長手方向位置を示すための目印である。内側半径部５５１に設けられた基準部５５１ｃは、調整部５５３に設けられた窓部５５３ｇを通して見ることができる。それにより、基準部５５１ｃの位置を確認することができる。半径部材５５の長さの調整は、表示部５５３ｆの目盛に対する基準部５５１ｃの位置を確認しながら行われる。表示部５５３ｆ、窓部５５３ｇ及び基準部５５１ｃは、半径部材５５の長さ調整の目安に用いられる。

調整部５５３の外周面には、工具が接続できる工具接続部５５３ｅが設けられている。調整部５５３に接続する工具は、調整部５５３を回転させることができる工具であればよい。調整部５５３に接続する工具は、例えば、六角ボルトを回す際に用いるスパナである。この例では、工具接続部５５３ｅの断面が正六角形形状に形成されている。すなわち、工具接続部５５３ｅは、スパナがかかるナットと同じ断面形状に形成されている。

半径部材５５の長さを調整するには、工具接続部５５３ｅに嵌めたスパナにより、調整部５５３を内側半径部５５１に対して回転させる。それにより、内側半径部５５１に対する調整部５５３の位置が半径部材５５の長手方向について調整される。その結果、半径部材５５の長さが調整される。

内側半径部５５１は、ロック部である固定用ナット５５４を有している。固定用ナット５５４の内面には、雌ねじ部が設けられている。固定用ナット５５４の雌ねじ部は、内側半径部５５１の雄ねじ部５５１eに噛み合っている。固定用ナット５５４は、調整部５５３の一端部５５３ａに接触した状態で内側半径部５５１に締め付けられている。固定用ナット５５４は、調整部５５３が内側半径部５５１に対して移動することがないように固定する。固定用ナット５５４を有する構造は、多くの機械装置で用いられている、いわゆるダブルナットによる緩み止め構造である。

調整部５５３を回転させて長さ調整をする場合は、固定用ナット５５４を回転させて、内側半径部５５１の雄ねじ５５１ｅ上を、径方向内側に移動させる。そうすることで、固定用ナット５５４が調整部５５３から離れ、固定用ナット５５４と調整部５５３の一端部５５３ａとの間に、隙間ができる。その状態で、調整部５５３を回転させることが可能となる。調整部５５３を回転させて半径部材５５の長さ調整をした後、固定用ナット５５４を回転させる。そして、固定用ナット５５４を一端部５５３ａに接する位置まで移動させる。固定用ナット５５４が調整部５５３に接していることにより、調整部５５３が回転することが妨げられる。その結果、半径部材５５の全長が、意図せず変わってしまうことが防止される。すなわち、ロック部は半径部材５５の一の端部と他の端部との間の長さを維持する。

次に、回転振動と半径部材５５の周方向位置との関係を説明する。図６は、回転子が回転している時に発生する回転振動の例を示す模式図である。リング５３自身の重量分布が回転軸３に対して非対称となっている場合、すなわち不釣合い量がある場合、その量に相当する遠心力が生じる。遠心力は、回転電機を振動させる起振力となり、大きな振動及び騒音が発生する。振動には、振幅の節６１の部分と振幅の腹６２の部分とがある。回転バランスが取れている場合には、基本波成分の振動６３のみが現れる。しかし、回転時の不釣合い量があると回転振動が現れる。図６では、回転３次振動６４が発生している場合を例として示している。半径部材５５を周方向に等間隔に配置することで、振幅の節６１及び振幅の腹６２のそれぞれの周方向位置に一致させて半径部材５５を配置することができる。この構造により、半径方向ひずみが小さい回転子５、すなわち、真円度が高い回転子５を作ることができる。回転子５の半径部材５５の長さを調整することにより、リング５３とハブ５１との間隔を調整できる。

半径部材５５の個数は、回転振動をできるだけ低減するために、回転子５の振動モードに応じて決定する。半径部材５５の個数は、回転子５の回転振動の振幅が大きくなる振動モードの次数を２倍にした数の約数以外の数にする。例えば、３次の振動モードの場合、振動モードの２倍の数は６である。また、６の約数は１、２、３、及び６である。したがって、３次の振動モードの場合、半径部材５５の個数を１個、２個、３個、及び６個以外とする。

図６には、半径部材５５を５個設けた実施例を示している。図６では、５個設けた場合の半径部材５５の位置６６が二重丸で示されている。５個の半径部材５５は、周方向に等間隔で配置されている。その場合、５個の半径部材５５の１個は、節６１の部分に設置されるが、それ以外の４個の半径部材５５は、振幅の腹６２又は腹６２に近い部位、すなわち振動しない節６１以外の部位に設けられる。その結果、大きくひずむ部分を調整できるので、振動抑制の効果がある。

また、図６には、半径部材５５の個数を６個設けた場合の半径部材５５の位置６５が丸で示されている。６個の半径部材５５は、周方向に等間隔に配置されていることで、節６１のみを支持している。そのため、半径部材５５の個数が６個の場合では、振動の節６１以外の位置でリングを押さえることによる振動抑制効果が得られにくい。なお、半径部材５５の個数が７個以上では、半径部材５５が５個以下の場合より短い間隔で配置される。半径部材５５が５個の場合と比べて、節６１以外の場所により多く配置できることで、半径部材５５が５個の場合と同等以上に振動抑制の効果がある。

回転電機では、回転子５の極数と固定子４のスロット数との組み合わせによって、振幅が大きくなる次数の振動モードが決定される。例えば、３２極３６スロットの組み合わせであれば、４次の振動モードが発生しやすい。よって、半径部材５５の個数は、回転子５の極数と固定子４のスロット数との組み合わせに応じて決定すればよい。また、低次の振動モードと高次の振動モードとでは、高次の振動モードほど振動の振幅は小さくなる。したがって、複数の振動モードを考えた場合、高次の振動モードの振動より、低次の振動モードの振動を低減するように半径部材５５の個数を決定する。すなわち、例えば、５次の振動モード、又は６次の振動モードより、３次の振動モード、又は４次の振動モードを重視して半径部材５５の個数を決定する。以上のことより、４次の振動モードの振動を低減するために、回転子５は半径部材５５を３個備えることができる。又は、３次の振動モードの振動を低減するために、回転子５は半径部材５５を４個備えることができる。

本発明の回転子の調心方法を説明する。図７は、本発明の回転子５の調心方法を示したフローチャートである。
半径部材５５の接合工程（Ｓ１）
まず、半径部材５５をハブ５１及びリング５３と接合する。図８は、半径部材５５により、ハブ５１とリング５３とを接続する前の状態の回転子５の要部を示す拡大図である。接合の準備として、調整部５５３の雌ねじ部５５３ｉに内側半径部５５１の雄ねじ部５５１ｅをはめ込み、調整部５５３と内側半径部５５１とを一体化する。調整部５５３と一体化した内側半径部５５１の一端部５５１ａを、ハブ５１の固定穴に固定する。同様の作業を全ての固定穴に対して行う。また、外側半径部５５２の全ての他端部５５２ｂについても、リング５３の固定穴に固定する。

半径部材５５の仮止工程（Ｓ２）
次に、内側半径部５５１の雄ねじ部５５１ｅに嵌め込んだ調整部５５３を回転させながら、径方向外側にずらしていく。すなわち、一体化した内側半径部５５１と調整部５５３との全長を、調整部５５３を回転させることによって、外側半径部５５２に向かって伸ばしていく。調整部５５３の他端部５５３ｂの凹部５５３ｄが、外側半径部５５２の一端部５５２ａを収容し、一端部５５２ａが他端部５５３ｂの底部５５３ｃに接するまで、調整部５５３を回転させる。一端部５５２ａが底部５５３ｃに接したら、仮止めする。同様の作業を全ての半径部材５５について行う。

心振れの調査工程（Ｓ３）
全ての半径部材５５が仮止めされた回転子５の心振れを調査する。
調整部５５３に設けられた表示部５５３ｆ及び窓部５５３ｇ、並びに内側半径部５５１に設けられた基準部５５１ｃを用いて、半径部材５５の長さを測定する。測定は、ダイヤルゲージを用いてもよい。全ての半径部材５５について調査を行う。その他の調査方法として、３方向において測定可能な振動計を回転電機に取り付け、３方向の振動レベルを計測してもよい。又は、回転電機の運転音を聴診することによる回転騒音の騒音レベルによる判断でもよい。上記何れか一つ又は複数の調査方法により調査を行って、心振れ状態を把握する。

半径部材５５の調整工程（Ｓ４）
回転子の心振れ状態に応じて、半径部材５５を調整する。測定した各々の半径部材５５の長さ、又はｘｙｚ方向すなわち上下左右前後方向の３方向における振動レベルの結果を考慮して、半径部材５５の長さを調整する。長さ調整は、調整部５５３の工具接続部５５３ｅに工具を接続して、調整部５５３を回転させて行う。半径部材５５の長さを調整したら、再度心振れを調査する。心振れが許容レベル以下になるまで、心振れの調査工程（Ｓ３）及び半径部材５５の調整工程（Ｓ４）を繰り返す。心振れが許容レベル以下になったら、心振れ調整を終了する。

実施の形態１の回転子５によれば、回転子５の半径部材５５の長さを調整可能とすることができる。そのことにより、回転子５の調心が可能である。したがって、軸心位置を容易に調整できる。また、本発明の回転子５は、回転軸の傾きの調整を可能にする調整用部材を備える必要がない。その結果、軸心調整用の部材の追加を必要とする複雑な構造にならずに、回転電機の回転振動を容易に低減することができる。

なお、上記の例では、回転子５における半径部材５５の数が３個となっている。しかし、回転子５における半径部材５５の数を４つ以上にしてもよい。例えば、図９に示すように、回転子５における半径部材５５の数を１５個にしてもよい。半径部材５５の数を４つ以上にすれば、半径部材５５の数を３つにした場合よりも、周方向における短い間隔で半径部材５５を配置できる。したがって心振れの調整をより細かくすることができる。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２による回転子の斜視図である。実施の形態２の回転子５Ａでは、ハブ５１が回転子５の軸方向に２列設けられている。それに伴い、半径部材５５は、各々のハブ５１ごとに設けられている。その他の点は、実施の形態１と同じである。以下の説明では、実施の形態１と同じ部材には、同じ符号を用いる。

実施の形態２では、実施の形態１と同様の構成のハブセット５０が回転子５Ａの軸方向に２列設けられている。すなわち、ハブ５１、及びハブ５１の外面に設けられている３個の半径部材５５を有するハブセット５０が、軸方向に２列配置されている。軸方向に２列並んでいる半径部材５５の外側半径部５５２の全ての他端部５５２ｂは、１つのリング５３に接続している。２列配置されている半径部材５５のリング５３における軸方向取付位置は、半径部材５５が固定されているそれぞれのハブ５１の軸方向取付位置と同じである。すなわち、１つのハブ５１に設けられている半径部材５５は、ハブ５１の半径部材５５の取付位置から、径方向外方に向かって回転軸３の軸線に対し直角に延びている。リング５３の内面には、半径部材５５の軸方向の列の数だけ、半径部材５５の軸方向の取付位置の列がある。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような回転子５Ａでは、ハブ５１と半径部材５５との組み合わせからなるハブセット５０が軸方向に２列設けられている。このため、回転軸３の傾きを小さくすることができる。例えば、たわみやすい長い回転軸３の場合に、回転軸３のたわみを小さくすることができる。したがって、回転軸３の長さに応じて、ハブセット５０を３つ以上にすることもできる。従って、回転電機の回転振動をさらに確実に低減することができる。

なお、図１０の実施例では、２列の半径部材５５は、同じ周方向位置に配置されている。ハブセット５０における３個の半径部材５５の周方向位置は、軸方向に配置されたハブセット５０ごとに異なっていてもよい。

また、上記の例では、リング５３の軸方向の範囲内に２個のハブ５１が配置されている。しかし、２個のハブ５１のそれぞれの一部がリング５３の軸方向の範囲から軸方向外側へ出ていてもよい。図１１は、ハブ５１の外面に対する半径部材５５の軸方向取付位置がリング５３の軸方向の範囲から軸方向外側にずれている場合の回転子５Ｂを示す斜視図である。また、図１２は、図１１の回転子５Ｂを示す断面図である。図１１及び図１２のリング５３は、図１１の実施例のリング５３と同じである。

図１１及び図１２の２つのハブ５１は、間隔をあけて軸方向に配置されている。そのため、回転子５Ｂの軸方向に並ぶ２列のハブセット５０のうちの、最も軸方向外側に配置されているハブセット５０では、半径部材５５のハブ５１の外面の軸方向取付位置がリング５３の軸方向の範囲から回転子５Ｂの軸方向外側にずれている。図１２において、最も軸方向外側に配置されているハブセット５０の外面は、リング５３の側面を示すＡ面より、それぞれ外側に位置している。また、回転子５Ｂの軸方向に並ぶ２列のハブセット５０のうちの、最も軸方向外側に配置されているハブセット５０では、各半径部材５５がリング５３からハブ５１に向かって回転子５の軸方向外側へ回転軸２の軸線に対して傾斜している。

このように、ハブ５１の外面における半径部材５５の軸方向取付位置がリング５３の軸方向の範囲から軸方向外側にずれていることで、回転軸３におけるハブ５１の位置範囲を広げることができる。したがって、回転軸３の傾きを広い範囲で調整することができる。

また、リング５３の内面における半径部材５５の軸方向の取付位置の列は、ハブセット５０ごとにそれぞれ設けられていなくてもよい。２つのハブセット５０の半径部材５５の列を、まとめてリング５３の内面５３１における軸方向の一列に固定してもよい。この場合は、リング５３の軸方向寸法に制約がある場合でも、２列のハブ５１に対応できる。

また、回転子５Ａの軸方向に並べるハブセット５０の列の数を２列としたが、ハブセット５０の列の数を３列以上にしてもよい。このようにすれば、回転軸３の軸線に対してリング５３をさらに確実に傾きにくくすることができ、回転電機の回転振動をさらに確実に低減することができる。

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３である回転子５Ｃの斜視図である。実施の形態３の回転子５Ｃは、回転子５Ｃのリング５７が、複数のリング要素５７１から構成されている。その他の点は、実施の形態１と同じである。実施の形態１と同じ部材には、同じ符号を用いて説明する。

図１３の実施例では、リング５７は、リング５７を等分して分割された５つのリング要素５７１から構成されている。また、図１４は、互いに接続されているリング要素５７１の端部に関する図１３のＢ部の拡大図である。５つのリング要素５７１のそれぞれの端部同士が接合されて、環状のリング５７を構成している。リング要素５７１の互いに隣接するそれぞれの端部には、補完して接合し合い、抜けにくい形状の連結凹部５７１ａと、連結凸部５７１ｂとが形成されている。隣接するリング要素５７１の連結凹部５７１ａと、連結凸部５７１ｂとが接合され、環状のリング５７が構成されている。連結凹部５７１ａと、連結凸部５７１ｂとは、溶接又は接着で固定されている。

互いに接合する端部を凹部形状と凸部形状とすることにより、接合部間において周方向に引っ張る荷重がかかった時に抜けない接合形状にできる。その結果、接合部の接合強度を高くすることができる。また、部品を小さくかつ軽く作ることができるため、部品の運搬が容易である。また、部品が小さいため、狭い機械室での脱着作業が容易である。また、修理したい部分のみを部分的に取り外すことができる。

１つのリング要素５７１について、１つ以上の半径部材５５を配置するようにする。リング５７の剛性を高めるためには、リング要素５７１の１つについて、２つ以上の半径部材５５を配置することが望ましい。１つのリング要素５７１に半径部材５５が２個以上配置されている場合、調心がしやすくなる。

接合部の凹凸形状は、リング要素５７１同士が周方向に互いに離れる方向の荷重がかかった時に、抜けにくい形状の組み合わせになっていればよい。

リング５７を構成するリング要素５７１の数は、５つ以外でもよい。リング５７の分割数は、回転共振しない分割数を選択するようにする。また、リング要素５７１の長さは、リング５７の周方向長さを等しく分割した長さでなくてもよい。

実施の形態４．
図１５は、本発明の実施の形態４である回転子５Ｄの要部拡大図である。実施の形態４の回転子５Ｄは、半径部材５８が内側半径部と調整部とから構成されており、外側半径部がない点が実施の形態１と異なっている。その他の点は、実施の形態１と同じである。以下の説明では、実施の形態１と同じ部材には、同じ符号を用いる。

実施の形態４による半径部材５８は、内側半径部５８１と調整部５８３とのみから構成されており、実施の形態１にある外側半径部５５２は設けられてはいない。内側半径部５８１は、実施の形態１の場合に対し、長さのみが異なっている。また調整部５８３は、実施の形態１の場合に対し、長さと外側である他端部５８３ｂの先端形状が異なっている。調整部５８３の他端部５８３ｂには、調整部５８３の直径より小さな直径に形成された先端部５８５が設けられている（図示せず）。リング５３の内面には、半径部材５５の外側半径部５５２を固定するための複数の固定穴（図示せず）が、一定間隔で設けられている。この固定穴の内周面上の角部は、応力低減のために面取りされていてもよい。固定穴には、調整部５８３の先端部５８５が挿入される。先端部５８５はリング５３の固定穴に挿入されるが、固定されない。すなわち、先端部５８５はリング５３の固定穴に挿入されることで位置決めされるが、調整部５８３は回転自在に保持されている。

半径部材５８の長さ調整の際には、実施の形態１の場合と同じように、調整部５８３を回転させて行う。調整部５８３を内側半径部５８１に対し径方向外側に移動する方向に回転させると、調整部５８３の先端部５８５がリング５３の内面に接近する方向に動く。固定穴には、先端部５８５のみが挿入される。先端部５８５より直径が太い先端部５８５以外の調整部５５３は挿入されない。なお、先端部５８５は先が細く、根元が太くなるテーパ状に形成されている。これは、固定穴の加工位置ずれ、又は調整部５８３の形状ばらつきがあった時に、先端部５８５が固定穴に挿入できないということを防止するためである。

リング５３の固定穴及び内面と接触する調整部５８３の先端部５８５の外面は、調整部５８３の先端部５８５以外の部位よりも表面が滑らかに形成されていてもよい。又、調整部５８３の先端部５８５と接触するリング５３の固定穴及び内面は、リング５３の固定穴及び内面以外の部位よりも表面が滑らかに形成されていてもよい。表面が滑らかとは、摩擦係数が小さい、又は表面粗さが小さいことを意味する。接触部位同士の少なくとも一方が滑らかであることで、接触部位同士が接触した状態で調整部５８３を回転させた時に、少ない回転抵抗で調整部５８３を回転させることができる。そのため、半径部材５８の長さ調整が容易にできる。
なお、実施の形態１におけるロック部５５４は、実施の形態４においても設定可能である。

また、実施の形態４における半径部材５８は、内側半径部５８１と調整部５８３とのみから構成されており、外側半径部５５２は設けられてはいない。これを、外側半径部５８２と調整部５８３とのみを設け、内側半径部５８１は設けないとすることも可能である。この場合、外側半径部５８２の他端部５８２ｂは、リング５３の内面に設けられた複数の固定穴（図示せず）に、挿入される。そして、他端部５８２ｂはリング５３に固定される。一方、ハブ５１の外面には、複数の固定穴（図示せず）が設けられる。固定穴には、調整部５８３の一端部に形成された先端部が挿入される。先端部はリング５３の固定穴に挿入されるが、固定されない。すなわち、先端部はリング５３の固定穴に挿入されることで位置決めされるが、調整部５８３は回転自在に保持されている。この場合の半径部材の長さ調整方法は、実施の形態１の場合と同じように、調整部５８３を回転させて行う。

また、上記各実施の形態では、回転子が永久磁石型回転子であるが、回転子の形式は、永久磁石型回転子に限定されない。図示はしないが、回転子鉄心の外径側に等間隔に設けられた回転子のスロットに銅バーを挿入した回転子でもよい。又は、アルミニウムにより鋳造された回転子のスロットを導体で充填し、ロータ端面に設けた短絡環にて回転子スロットに充填された導体同士を短絡させてできるかご型回転子でもよい。又は、回転子鉄心の外径側に等間隔に設けられたスロットに絶縁された導線を巻回した巻線型回転子でもよい。又は、回転子の鉄心に固定子と同数の突極性を持たせ、リラクタンスの差により発生するトルクで回転するリラクタンス型回転子でもよい。

また、上記各実施の形態では、図１において、回転軸３の支持が片側のみであることが示されている。しかし、回転軸３は、回転軸３の両側で支持されている構造でもよい。

また、上記各実施の形態では、調整部５５３に設けられた表示部５５３ｆ及び窓部５５３ｇ、並びに内側半径部５５１に設けられた基準部５５１ｃを用いることにより、半径部材５５の長さ調整をする。この構造に対し、窓部を省略し、調整部５５３に基準部、内側半径部５５１に表示部を設けてもよい。この場合、他端部５５１ｂの雄ねじ部５５１ｅにおけるねじ山の１つ１つが表示部となる。一方、調整部５５３の一端部５５３ａの端面が基準部となる。すなわち、内側半径部５５１と調整部５５３とが接続されている状態で、調整部５５３の一端部５５３ａの端面に位置する雄ねじ部５５１ｅのねじ位置を読み取ることで、半径部材５５の長さを確認する。なお、他端部５５１ｂの雄ねじ部５５１ｅのねじ山を読みやすいように、一定数のネジ山ごとに雄ねじ部５５１ｅにマーキングしてもよい。

本発明の実施の形態及び実施例は、単に例示であって本発明を何ら制限するものではない。本発明の範囲は、上記の実施例における説明ではなく、請求の範囲によって示される。また、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

３ 回転軸、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 回転子、５０ ハブセット、５１ ハブ、５３，５７ リング、５５，５８ 半径部材、５５１ 内側半径部、５５１ａ 一端部、５５１ｂ 他端部、５５１ｃ，５５３ｈ 基準部、５５１ｅ 雄ねじ部、５５２ 外側半径部、５５２ａ 一端部、５５２ｂ 他端部、５５３ 調整部、５５３ａ 一端部、５５３ｂ 他端部、５５３ｄ，５５３ｆ 表示部、５５３ｉ 雌ねじ部、５５４ ロック部、５７１ リング要素。

Claims (9)

1. 回転軸に接続されているハブ、
   前記ハブの外側にあり、環状に形成されているリング、及び
   一端部が前記ハブに接続され、他端部が前記リングに接続されて、前記ハブと前記リングとを接続している３個以上の半径部材、
   を備え、
   前記半径部材における前記一端部と前記他端部との間の長さは、調整可能である回転電機の回転子。
2. 前記半径部材は、互いに接続される複数の部材を含み、前記複数の部材は互いに接続するねじ部が少なくとも１組設けられており、前記半径部材の長さは、前記互いに接続するねじ部の接続長さを変更することにより調整される請求項１に記載の回転電機の回転子。
3. 前記半径部材は、前記ハブと前記リングとの間において周方向に等間隔に配置されている請求項１又は２に記載の回転電機の回転子。
4. 前記ハブと前記ハブに接続される前記３個以上の半径部材とから構成されるハブセットが、回転軸方向に複数配置されている請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機の回転子。
5. 複数の前記ハブセットのうちの、回転軸方向において最も外側に位置する２つのハブセットの各々では、前記半径部材が前記リングから前記ハブに向かって軸方向外側へ前記回転軸の軸線に対して傾斜している請求項４に記載の回転電機の回転子。
6. 前記リングは、複数のリング要素の端部同士を連結して構成されている請求項１から５の何れか一項に記載の回転電機の回転子。
7. 前記半径部材は、前記複数のリング要素のそれぞれに１つ以上接続されている請求項６に記載の回転電機の回転子。
8. 前記半径部材は、前記一端部と前記他端部との間の長さを維持するロック部を含む請求項１から７の何れか一項に記載の回転電機の回転子。
9. 前記半径部材は、互いに接続される複数の部材の接続長さに関する位置基準を示す基準部、及び前記基準部の前記半径部材の長手方向における位置を示す表示部を有し、
   前記基準部は前記互いに接続される複数の部材のうちの一方の部材に設けられ、
   前記表示部は前記互いに接続される複数の部材のうちの他方の部材に設けられている請求項２から８の何れか一項に記載の回転電機の回転子。

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