JP2021175303A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、回転電機に関するものである。 The present application relates to a rotary electric machine.
近年、自動車などの車両に搭載される回転電機は、補助動力または発電機のように一方向に動力を伝えるものだけでなく、外部装置との間で双方向の動力伝達を可能とする用途が増えてきた。そのような用途では、急激なトルク変動といった現象が起こることがある。そのため、伝動ベルトを使用した回転電機で従来行われてきたプーリと回転軸との固定方法だけでは、回転ずれを生じるといった問題が出てきた。 In recent years, rotary electric machines mounted on vehicles such as automobiles have been used not only for transmitting power in one direction such as auxiliary power or generators, but also for bidirectional power transmission with an external device. It has increased. In such applications, phenomena such as sudden torque fluctuations may occur. Therefore, there has been a problem that a rotation deviation occurs only by the method of fixing the pulley and the rotating shaft, which has been conventionally performed in a rotating electric machine using a transmission belt.
回転電機のプーリを含めた構造は、特許文献1に示されている。特許文献1の回転電機は、回転軸の一方の自由端である伝動ベルト側において、ナットとともに回転軸に備えられる部品として、伝動ベルト側から順に、プーリ、軸受部品、回転軸に一体成形された鍔部を有している。回転軸の端部に設けられたネジ部とナットによって、被締結部品であるプーリと軸受部品とを、回転軸の鍔部との間で一体に締結する構造を有している。
The structure including the pulley of the rotary electric machine is shown in
特許文献1の回転電機は、回転軸の端部で被締結部品を締付けているナットの座面外径が、回転軸に備えられる被締結部品の座面径よりも大きい。そのため、ナットの締付けによりナットの座面と接する部分でプーリがたわむことによって、ナットの締付トルクから十分な軸力を得ることができない。従って、ナットを回転軸に締結した際の締付トルクが軸方向の押圧力である軸力としてうまく使えていないという問題があった。
In the rotary electric machine of
ナットの締付けによる回転軸にかかる軸方向の押圧力である軸力が、被締結部品であるプーリ、軸受部品、および回転軸に一体成形された鍔部に十分に伝わらない。プーリはこの軸力による摩擦力で、回転軸と一体となって回転するものである。そのため、プーリに過大な入力トルクが印加された場合には、軸力が低い部品間での回転ずれが発生し、ナットが緩み、プーリおよびナットの脱落につながるという問題があった。 The axial force, which is the axial pressing force applied to the rotating shaft due to the tightening of the nut, is not sufficiently transmitted to the pulleys to be fastened, the bearing parts, and the flange portion integrally formed with the rotating shaft. The pulley rotates integrally with the rotating shaft by the frictional force generated by this axial force. Therefore, when an excessive input torque is applied to the pulley, there is a problem that rotational deviation occurs between parts having a low axial force, the nut loosens, and the pulley and the nut fall off.
本願は、ナットの締付トルクを効率よく軸力として利用することで、被締結部品間での回動およびプーリの回転ずれを防止する構造を備えた回転電機を得ることを目的とする。 An object of the present application is to obtain a rotary electric machine having a structure for preventing rotation between parts to be fastened and rotation deviation of a pulley by efficiently using the tightening torque of a nut as an axial force.
本願に係わる回転電機は、伝動ベルトを介して外部装置と接続された回転電機であって、前記伝動ベルトに接続されるプーリと、径方向に張出した鍔部を有する回転軸と、前記鍔部との間で前記回転軸に通された前記回転軸の軸受の内輪と前記プーリのボス部とを、前記回転軸の端部に設けられたボルト部によって締め付けているナットと、を備え、前記ナットの座面外径寸法は、前記プーリの前記ボス部の外径寸法の±10%の範囲内であるようにしたものである。 The rotary electric machine according to the present application is a rotary electric machine connected to an external device via a transmission belt, and has a pulley connected to the transmission belt, a rotary shaft having a flange portion extending in the radial direction, and the flange portion. The inner ring of the bearing of the rotary shaft and the boss portion of the pulley, which are passed through the rotary shaft, are fastened by a bolt portion provided at the end of the rotary shaft. The bearing surface outer diameter dimension of the nut is set to be within ± 10% of the outer diameter dimension of the boss portion of the pulley.
本願の回転電機では、前記ナットの座面外径寸法を、前記プーリの前記ボス部の外径寸法の±10%の範囲内であるようにしたので、前記ナットの締付トルクを効率よく軸力として利用することができ、被締結部品間での回動およびプーリの回転ずれを防止することができる。 In the rotary electric machine of the present application, the seat surface outer diameter dimension of the nut is set to be within ± 10% of the outer diameter dimension of the boss portion of the pulley, so that the tightening torque of the nut can be efficiently adjusted. It can be used as a force and can prevent rotation between the parts to be fastened and rotation deviation of the pulley.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による回転電機の断面図を示す。本実施の形態1に係わる回転電機は、制御装置一体型の回転電機である。車両に搭載され、駆動の補助および発電に用いられる発電電動機を例として説明する。制御装置一体型の回転電機1は、回転電機本体1aと制御装置1bとを一体に備えている。回転電機本体1aは、界磁鉄心2、固定子3、フロントケース4、リヤケース5、フロント軸受7、リヤ軸受8、冷却ファン20、21、および回転軸22を備えている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a rotary electric machine according to the first embodiment. The rotary electric machine according to the first embodiment is a rotary electric machine integrated with a control device. A generator motor mounted on a vehicle and used for driving assistance and power generation will be described as an example. The rotary
固定子3には、固定子巻線3aが巻装されている。固定子3の内周側には、界磁鉄心2が設けられている。界磁鉄心2は、鉄心2bに界磁巻線2aが巻装されて構成されている。固定子3の軸方向の両端部には、フロントケース4およびリヤケース5が配置されている。フロントケース4およびリヤケース5は、一対のケースとして、固定子3を支持するように設けられている。
A
回転軸22の一端側である端部25において、フロントケース4から突出した回転軸22には、プーリ12が設けられている。プーリ12は、回転軸22の端部25に形成された雄ネジであるボルト部25aと、これに取付けられたナット14とにより、回転軸22に締結されている。従って、回転軸22の端部25には、プーリ12が、回転軸22と一体に回転可能となるように装着されている。
A
また、リヤケース5から突出した回転軸22の他方の端部26には、界磁鉄心2の回転状態を検出する回転位置検出センサ6が設けられている。さらに、回転軸22の端部26において、回転位置検出センサ6よりも外側には、界磁巻線2aに電流を供給するための一対のスリップリング13が設けられている。そして、リヤケース5の外側には、スリップリング13に摺接する一対のブラシ17が設けられている。ブラシ17は、ブラシホルダ16によって保持されている。
Further, a rotation
次に、制御装置1bについて説明する。制御装置1bは、図1には図示されていないパワー回路部と界磁回路部と制御回路部とを備えている。パワー回路部は、固定子巻線3aに電気的に接続されている。界磁回路部は、界磁巻線2aに電気的に接続されている。制御回路部は、パワー回路部および界磁回路部を制御している。
Next, the
次に、図1を用いて、制御装置一体型の回転電機1の動作について説明する。制御装置一体型の回転電機1は、車両の駆動の補助としての電動機の機能と、発電のための発電機の機能とを備えている。先ず、制御装置一体型の回転電機1が電動機として機能する場合を説明する。図示しない外部バッテリーからパワー回路部に供給された直流電力は、パワー回路部のオン/オフ制御によって3相交流電流に変換されて、固定子巻線3aに供給される。
Next, the operation of the rotary
また、外部バッテリーから供給された直流電力は、界磁回路部で調整されて界磁巻線2aに供給される。この供給によって、界磁巻線2aの周囲に回転磁界が生じ、その結果、界磁鉄心2が回転軸22と共に回転する。回転軸22の回転は、プーリ12から、図示しない伝動ベルトを介して、エンジンに伝達される。また、制御回路部は、図示しない外部機器および回転位置検出センサ6からの情報に基づいて、パワー回路部と界磁回路部とを制御する。
Further, the DC power supplied from the external battery is adjusted by the field circuit unit and supplied to the
次に、制御装置一体型の回転電機1が、発電機として機能する場合を説明する。エンジンが回転すると、エンジンの回転力が、伝動ベルトおよびプーリ12を介して回転軸22に伝達される。この結果、界磁鉄心2が回転して、固定子巻線3aに3相交流電力が励起される。そして、制御回路部は、パワー回路部のオン/オフを制御し、固定子巻線3aに励起された3相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は、外部バッテリーに供給され、充電される。
Next, a case where the rotary
次に回転軸22の端部25における構造について説明する。回転軸22には鍔部23を設けている。この鍔部23とナット14との間に被締結部品が設けられる。被締結部品としては、フロント軸受7の内輪7aと、プーリ12のボス部12aとがあり、ナット14の締付によって締結されている。
Next, the structure at the
図2は、本実施の形態1による回転電機1の回転軸22とその周辺部を拡大した断面図である。ナット14の座面の外径をXとし、プーリ12のボス部12aの外径をYとする。YはXと等しいもしくは±10%の外径寸法の範囲内で構成されている。このように外形寸法を揃えた結果、ナット14の締付トルクを効率よく軸力として利用することができる。この軸力によって、プーリ12のボス部12aとフロント軸受7の内輪7aとを押圧することで、プーリ12の回転ずれを防止することができる。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the
ナット14の座面の外径寸法であるXと、プーリ12のボス部12aの外径寸法であるYとの関係において、±10%の許容を設けている。軸力のよって発生する押圧力は、寸法的にその程度の差を許容しても変わらず、軸力を効率的に使用することができる。
A tolerance of ± 10% is provided for the relationship between X, which is the outer diameter dimension of the seat surface of the
以上のように、伝動ベルトに接続されるプーリ12と、径方向に張出した鍔部23を有する回転軸22と、鍔部23との間で回転軸22に通された回転軸22のフロント軸受7の内輪7aとプーリ12のボス部12aとを、回転軸22の端部25に設けられたボルト部25aによって締め付けているナット14と、を備え、ナット14の座面外径寸法であるXは、プーリ12のボス部12aの外径寸法であるYの±10%の範囲内であるようにしたので、ナット14の締付トルクを効率よく軸力として利用することができ、被締結部品間での回動およびプーリ12の回転ずれを防止することができる。
As described above, the
実施の形態2.
実施の形態2では、フロント軸受7の内輪7aの外径寸法を工夫することで、プーリ12の回転ずれを防止する点について説明する。図2において、フロント軸受7の内輪7aの外径寸法をZとする。実施の形態1で示したナット14の座面外径寸法であるXと、プーリ12のボス部12aの外径寸法であるYの±10%の範囲内であるようにしたことに加えて、Zはナット14の座面外径寸法であるXと等しいもしくは±10%の範囲に構成されている。
In the second embodiment, the point of preventing the rotation deviation of the
このように外形寸法を揃えた結果、ナット14の締付によって発生する軸力がプーリ12のボス部12aとフロント軸受7の内輪7aとの押圧力として効率よく伝達されることになる。さらに、プーリ12のボス部12aから伝達された軸力をフロント軸受7の内輪7aと回転軸22の鍔部23との押圧力として効率よく伝達させることになり、被締結部品間での回動およびプーリ12の回転ずれ防止の効果を向上させることができる。
As a result of aligning the external dimensions in this way, the axial force generated by tightening the
実施の形態3.
本実施の形態3では、プーリ12と回転軸22との固定方法を工夫することで、プーリ12の回転ずれ防止の効果の向上を図る点について説明する。図3Aは、実施の形態の3による回転電機1の回転軸22とその周辺部を拡大した断面図である。また、図3Bは、図3AにおけるA−A線で切断した断面図である。本実施の形態3に係る回転軸22の端部25の外周面には、軸方向にキー溝22aが設けられている。回転軸22のキー溝22aとプーリ12のボス部12aの内周面の軸方向に設けられたキー溝12bにキー27が嵌め込まれるように、設けられている。
In the third embodiment, it will be described that the effect of preventing the rotation deviation of the
回転軸22のキー溝22aとプーリ12のキー溝12bに、キー27が嵌め込まれた構造とすることで、キー27に働くせん断力によりプーリ12と回転軸22の回転ずれを防止することができる。
By adopting a structure in which the key 27 is fitted into the
実施の形態4.
本実施の形態4では、先の実施の形態3とは異なる構造で、プーリ12と回転軸22との固定方法を工夫することで、プーリ12の回転ずれ防止の効果の向上を図る点について説明する。図4Aは、実施の形態4による回転電機1の回転軸22とその周辺部を拡大した断面図である。また、図4Bは、図4BにおけるB−B線で切断した断面図である。本実施の形態4に係る回転軸22の外周面には、プーリ12のボス部12aの内周面には、軸方向に歯状の溝部が設けられたスプライン部12cが形成されている。プーリ12のボス部12aの内周面に対向する回転軸22の外周面にも軸方向に歯状の溝部が設けられたスプライン部22bが形成されている。回転軸22のスプライン部22bとプーリ12のスプライン部12cは、互いにスプライン嵌め合いとなるように設けられている。
In the fourth embodiment, it is described that the structure is different from that of the third embodiment, and the effect of preventing the rotation deviation of the
回転軸22のスプライン部22bと、プーリ12のスプライン部12cを嵌め合わせたスプライン嵌め合いの構造とすることで、回転軸22とプーリ12の回転ずれを防止することができる。
By adopting a spline fitting structure in which the
実施の形態5.
本実施の形態5では、先の実施の形態3、4とは異なる構造で、プーリ12と回転軸22との固定方法を工夫することで、プーリ12の回転ずれ防止の効果の向上を図る点について説明する。本実施の形態5に係わる回転軸22の外周面には、プーリ12のボス部12aの内周面に対向する位置に軸方向に歯状の溝部が設けられたスプライン部22bが形成されている。一方、プーリ12の内周面にはスプラインは形成されておらず、円筒状態である。回転軸22のスプライン部22bに対してプーリ12のボス部12aが圧入嵌合されている。
In the fifth embodiment, the structure is different from that of the third and fourth embodiments, and the effect of preventing the rotation deviation of the
回転軸22のスプライン部22bにプーリ12を圧入嵌合させた構造とすることで、回転軸22とプーリ12の締結力を向上させることができ、回転軸22とプーリ12の回転ずれを防止することができる。
By adopting a structure in which the
実施の形態6.
本実施の形態6では、先の実施の形態3〜5とは異なる構造で、プーリ12と回転軸22との固定方法を工夫することで、プーリ12の回転ずれ防止の効果の向上を図る点について説明する。図5は、実施の形態の6による回転電機1の回転軸22とその周辺部を拡大した断面図である。本実施の形態6に係る回転軸22の外径寸法であるDaに対して、プーリ12のボス部12aの内径寸法であるDbは、Da>Dbの関係にあり、回転軸22に対してプーリ12が圧入嵌合される。
In the sixth embodiment, the structure is different from that of the third to fifth embodiments, and the effect of preventing the rotation deviation of the
回転軸22に対してプーリ12を圧入嵌合させた構造を採用することで、回転軸22とプーリ12の締結力を向上させることができ、回転軸22とプーリ12の回転ずれを防止することができる。
By adopting a structure in which the
実施の形態7.
本実施の形態7では、ナット14と回転軸22との固定方法を工夫することで、プーリ12の回転ずれ防止の効果の向上を図る点について説明する。本実施の形態7に係る回転軸22に締結されたナット14に対して、回転軸22とナット14は溶接で固定されている。
In the seventh embodiment, it will be described that the effect of preventing the rotation deviation of the
回転軸22に対して締結されたナット14を溶接固定された構造とすることで、回転軸22とナット14の締結力を向上させることができる。これにより、ナット14の緩みを防止することができ、回転軸22とプーリ12の回転ずれを防止することができる。
By forming the
実施の形態8.
本実施の形態8では、ナット14と回転軸22との固定方法を工夫することで、プーリ12の回転ずれ防止の効果の向上を図る点について説明する。本実施の形態8に係る回転軸22に締結されたナット14に対して、回転軸22とナット14は接着剤で接着固定されている。
In the eighth embodiment, it will be described that the effect of preventing the rotation deviation of the
回転軸22に対して締結されたナット14を接着剤で固定させた構造を採用することで、回転軸22とナット14の締結力を向上させることができる。これにより、ナット14の緩みを防止することができ、回転軸22とプーリ12の回転ずれを防止することができる。
By adopting a structure in which the
上述の実施形態では、回転電機1は一例として伝動ベルトを用いた発電電動機としたが、交流発電機などでも適用可能である。
In the above-described embodiment, the rotary
本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are applications of a particular embodiment. It is not limited to, but can be applied to embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 回転電機、1a 回転電機本体、1b 制御装置、2 界磁鉄心、2a 界磁巻線、2b 鉄心、3 固定子、3a 固定子巻線、4 フロントケース、5 リヤケース、6 回転位置検出センサ、7 フロント軸受、7a 内輪、8 リヤ軸受、12 プーリ、12a ボス部、12b キー溝、12c スプライン部、13 スリップリング、14 ナット、16 ブラシホルダ、17 ブラシ、20 冷却ファン、21 冷却ファン、22 回転軸、22a キー溝、22b スプライン部、23 鍔部、25 端部、25a ボルト部、26 端部、27 キー。 1 rotary electric machine, 1a rotary electric machine main body, 1b controller, 2 field iron core, 2a field winding, 2b iron core, 3 stator, 3a stator winding, 4 front case, 5 rear case, 6 rotation position detection sensor, 7 front bearing, 7a inner ring, 8 rear bearing, 12 pulley, 12a boss part, 12b keyway, 12c spline part, 13 slip ring, 14 nut, 16 brush holder, 17 brush, 20 cooling fan, 21 cooling fan, 22 rotations Shaft, 22a keyway, 22b spline, 23 flanges, 25 ends, 25a bolts, 26 ends, 27 keys.
本願に係わる回転電機は、伝動ベルトを介して外部装置と接続された回転電機であって、前記伝動ベルトに接続されるプーリと、径方向に張出した鍔部を有する回転軸と、前記鍔部との間で前記回転軸に通された前記回転軸の軸受の内輪と前記プーリのボス部とを、前記回転軸の端部に設けられたボルト部によって締め付けているナットと、を備え、前記鍔部は前記回転軸と一体に設けられ、前記ナットの座面外径寸法は、前記プーリの前記ボス部の外径寸法の±10%の範囲内であり、前記ナットの締め付けトルクによる前記回転軸に生じる軸力によって、前記プーリの前記回転軸との回転ずれを規制しているものである。
The rotary electric machine according to the present application is a rotary electric machine connected to an external device via a transmission belt, and has a pulley connected to the transmission belt, a rotary shaft having a flange portion extending in the radial direction, and the flange portion. and a said inner ring of the bearing of the rotary shaft is passed through the rotary shaft and the boss portion of the pulley, it is clamped by a bolt portion provided at an end portion of the rotary shaft nut between the flange portion is provided integrally with the rotary shaft, the bearing surface outside diameter dimension of said nut, Ri range der of ± 10% of the outer diameter of the boss portion of the pulley, said by tightening torque of the nut The axial force generated on the rotating shaft regulates the rotational deviation of the pulley from the rotating shaft .
Claims (8)
前記伝動ベルトに接続されるプーリと、
径方向に張出した鍔部を有する回転軸と、
前記鍔部との間で前記回転軸に通された前記回転軸の軸受の内輪と前記プーリのボス部とを、前記回転軸の端部に設けられたボルト部によって締め付けているナットと、を備え、
前記ナットの座面外径寸法は、前記プーリの前記ボス部の外径寸法の±10%の範囲内であることを特徴とする回転電機。 A rotary electric machine connected to an external device via a transmission belt.
The pulley connected to the transmission belt and
A rotating shaft with a collar overhanging in the radial direction,
A nut that fastens the inner ring of the bearing of the rotating shaft and the boss portion of the pulley that are passed through the rotating shaft between the flange portion and the boss portion of the pulley by a bolt portion provided at the end portion of the rotating shaft. Prepare,
A rotary electric machine characterized in that the seat surface outer diameter dimension of the nut is within ± 10% of the outer diameter dimension of the boss portion of the pulley.
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