JP5694477B2

JP5694477B2 - 電動機

Info

Publication number: JP5694477B2
Application number: JP2013207732A
Authority: JP
Inventors: 孝永山; 白石　茂智; 茂智白石
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: JP2013258913A

Description

この発明の実施形態は、鉄道車両を駆動する車両用の電動機に関する。

一般に、鉄道車両（以下、車両と称する）では、車体の下に配置された台車に主電動機（以下、「電動機」と呼ぶ）を装荷して、この電動機の回転力を継手と歯車装置を介して車輪に伝達して車両を走行させている。

メインテナンス周期の延長、即ち、省メインテナンス性の高い電動機のニーズが高まっている。このようなニーズを満たすため、全閉型の電動機の開発が進められている。

この電動機は、円筒状のフレームの内周側に設けられステータコイルを有するステータ鉄心と、フレームの両端側に取付けられ、密閉ケースを構成したブラケットおよびハウジングと、を備え、これらブラケットおよびハウジングにそれぞれ軸受が内蔵されている。密閉ケース内には、ロータ軸が延在され、その両端部は、軸受によって回転自在に支持されている。ロータ軸の中央部にロータ鉄心が取付けられ、ステータ鉄心の内側に位置している。また、密閉ケース内で、ロータ軸の両端部に、仕切り板が取り付けられ、各仕切り板の外周部とブラケットとの間にラビリンスシール部を形成している。

近年、回転子の発熱を抑え、よりコンパクトな電動機を実現するために、かご型ロータに代わって、永久磁石をロータ鉄心に挿入して構成する永久磁石形電動機も増えている。

上記のように構成された電動機は、外気が機内を流通しないため、機内が塵埃で汚損されることがなく、内部清掃のための電動機の分解を無くして省力化を図ることができる。しかし、軸受は軸受部に充填したグリースによって油滑するため、運転により油滑グリースが劣化し、油滑グリースの更新が必要となる。油滑グリースの更新は、電動機を分解したうえで行う必要があり、大きな労力と時間を要する。

そこで、軸受部の保守を改善するため、固定子から回転子を抜く作業をしないで軸受部の分解、清掃、保守が可能な全閉型の電動機が提案されている。

特開２００８−０２９１５０号公報特開２００８−０９９４９１号公報

一方、鉄道車両を高性能化する上で電動機の軽量化ニーズは大きく、様々な軽量化施策が採用されている。効果的な軽量化施策の１つとして、鉄製のフレームの一部を、軽量なアルミニウムのブラケット等で構成することが考えられる。しかし、アルミニウムは鉄に比べ熱膨張量が大きいため、鉄とアルミニウムとの嵌合部に熱膨張差に起因する隙間が発生する。その結果、回転子の軸心が変化し（ズレて）、回転子の円滑な駆動力に影響を与えてしまう。

この発明の目的は、保守作業を容易に行うことができるとともに軽量化が可能な電動機を提供することにある。

実施形態によれば、電動機は、円筒状のステータ鉄心と、前記ステータ鉄心の軸方向の両側に固定された第１フレーム枠および第２フレーム枠と、軸受を保持し、前記第１フレーム枠に機外側から脱着可能に取付けられた第１軸受ハウジングと、軸受を保持し、前記第２フレーム枠に機外側から脱着可能に取付けられた第２軸受ハウジングと、前記２つの軸受により回転自在に支持された回転軸、およびこの回転軸に取り付けられ前記ステータ鉄心に対向するロータ鉄心を有するロータと、前記第１および第２軸受ハウジングを取外す際に、前記第１および第２フレーム枠に対して前記ロータを支持する支持構造部と、を備え、前記第２フレーム枠は、前記ステータ鉄心側の係合溝に嵌合する第１凸部と、前記第２軸受ハウジングに設けられた係合溝に嵌合する第２凸部と、を有する。

図１は、第１の実施形態に係る電動機を示す断面図。図２は、前記電動機の第１軸受部回りを拡大して示す断面図。図３は、ロック部材によりロータをロックした状態における第１軸受部分を示す前記電動機の断面図。図４は、前記電動機の第１軸受部および第２軸受部を分解した状態を示す前記電動機の断面図。図５は、前記電動機の組立て工程を示す電動機の断面図。図６は、第２の実施形態に係る電動機の一部を示す断面図。図７は、第３の実施形態に係る電動機の一部を示す断面図。図８は、第４の実施形態に係る電動機の一部を示す断面図。図９は、第５の実施形態に係る電動機の一部を示す断面図。

以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る全閉型の電動機を示している。この電動機は、円筒状のステータ鉄心１１を備え、ステータ鉄心１１の軸方向両端面には、環状の一対の鉄心押さえ１２ａ、１２ｂが固定されている。ステータ鉄心１１の外周には、複数の繋ぎ板１４が配設されている。これらの繋ぎ板１４は、それぞれステータ鉄心１１の軸方向に延び、その両端が鉄心押さえ１２ａ、１２ｂに固定されている。複数の繋ぎ板１４は、ステータ鉄心１１の円周方向に間隔を置いて配置されている。

ステータ鉄心１１の駆動端側に位置した鉄心押さえ１２ａには、アルミニウム合金等で形成されたほぼ円筒状の第１ブラケット１６が取り付けられている。第１ブラケット１６の先端側には、環状のベアリングブラケット１８が同軸的にボルトにて締結されている。ベアリングブラケット１８の中央部には、後述する軸受を内蔵した第１軸受部２０がボルトにて締結されている。第１ブラケット１６およびベアリングブラケット１８は、電動機の第１フレーム枠を構成している。

ステータ鉄心１１の反駆動端側に位置した鉄心押さえ１２ｂには、アルミニウム合金等で形成されたほぼお椀形状の第２ブラケット２２が取り付けられている。第２ブラケット２２の中央部には、後述する軸受を内蔵した第２軸受部２４がボルトにて締結されている。第２ブラケット２２は、電動機の第２フレーム枠を構成している。

そして、ステータ鉄心１１、鉄心押え１２ａ、１２ｂ、第１ブラケット１６、ベアリングブラケット１８、第２ブラケット２２、第１および第２軸受部２０、２４により、内部が密閉されたケース（機体）が構成されている。

電動機において、第１ブラケット１８および第２ブラケット２２以外の部材は、後述する種々の部材を含み、大多数が鉄で形成されている。そして、上記のように第１ブラケット１８および第２ブラケット２２は、他の部材と異なる材料、すなわち、鉄とは異なる材料で形成されている。本実施形態では、電動機の軽量化を図るため、第１ブラケット１８および第２ブラケット２２は、鉄よりも軽い、あるいは、鉄よりも比重の小さい材料、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成されている。なお、鉄よりも軽い、あるいは、鉄よりも比重の小さい材料であれば、アルミニウムに限らず、他の材料を用いても良い。

ステータ鉄心１１は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。ステータ鉄心１１の内周部には、それぞれ軸方向に延びた複数のスロットが形成され、これらのスロットにステータコイル２３が埋め込まれている。ステータコイル２３のコイルエンドはステータ鉄心１１の両端面から軸方向に張り出している。ステータ鉄心１１およびステータコイル２３によりステータ（固定子）が構成されている。

ステータ鉄心１１の内側に、隙間を置いて、円柱形状のロータ鉄心２６が同軸的に配置されている。ロータ鉄心２６の中心部に回転軸２７が同軸的に取り付けられ、その両端部は第１軸受部２０および第２軸受部２４によって回転自在に支持されている。これにより、回転軸２７は、ケース内に同軸的に延在している。回転軸２７およびロータ鉄心２６はロータ（回転子）を構成している。回転軸２７の駆動側端部２７ａは機外に延出し、この部分に駆動歯車装置を接続するための継手が取り付けられる。

ロータ鉄心２６は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。ロータ鉄心２６は、回転軸２７に取り付けられた一対の鉄心押え２８ａ、２８ｂにより、軸方向両側面から挟まれるように支持されている。鉄心押え板２８ａ、２８ｂは、環状に形成され、その外径は、ロータ鉄心２６の外径よりも僅かに小さく形成されている。

ロータ鉄心２６の外周部には、それぞれ軸方向に延びる複数の溝が形成され、各溝には、ロータバー３１が埋め込まれている。ロータバー３１の両端部はロータ鉄心２６から張出し、その張出部分をエンドリング２５で一体に接続して誘導電動機のかご形ロータを形成している。ステータコイル２３に通電することにより、ロータ鉄心２６が誘導されて回転し、回転軸２７がロータ鉄心２６と一体に回転される。

なお、回転子の発熱を抑え、よりコンパクトな電動機を実現するために、かご型ロータに代わって、永久磁石をロータ鉄心に挿入して構成する永久磁石形電動機としてもよい。

駆動端側の第１軸受部２０とロータ鉄心２６との間で回転軸２７に第１仕切り板３０が同軸的に取付けられ、回転軸２７と一体に回転自在となっている。第１仕切り板３０は、ほぼロート形状に形成され、ロータ鉄心２６側から第１ブラケット１６に向かって傾斜して延びている。第１仕切り板３０の外周縁部とベアリングブラケット１８の機内側の張出部の内周部とは、円環状の微小間隙を置いて、互いに係合している。この円環状の微小間隙部は、互いに凹凸形状の略二段構造に形成され、ラビリンス構造部Ｘを形成している。第１仕切り板３０において、第１軸受部２０と対向する外面に複数のフィンが形成されている。

反駆動端側の第２軸受部２４とロータ鉄心２６との間で鉄心押さえ２８ｂに第２仕切り板３２が同軸的に取付けられ、回転軸２７と一体に回転自在となっている。第２仕切り板３２は、ほぼロート形状に形成され、ロータ鉄心２６側から第２ブラケット２２に向かって傾斜して延びている。第２仕切り板３２の外周縁部と第２ブラケット２２の機内側の張出部の内周部とは、円環状の微小間隙を置いて、互いに係合している。この円環状の微小間隙部は、互いに凹凸形状の略二段構造に形成され、ラビリンス構造部Ｙを形成している。第２仕切り板３２において、第２軸受部２４と対向する外面に複数のフィンが形成されている。

第１仕切り板３０および第２仕切り板３２は、ステータ鉄心１１およびロータ鉄心２６が位置する機内側空間と機外とを機密に遮断しているとともに、ロータの発熱を放熱する役目を有している。

第１仕切り板３０の外側に空間３４を置いて第１軸受部２０が設けられている。この空間３４は、ステータコイル２３やロータによる発熱が第１軸受部２０に影響を与えない断熱構造を構成している。また、この空間３４に外気を導入できるように、ベアリングブラケット１８および後述する第１軸受ハウジング４０等に空間３４に連通する図示しない外気入気孔が形成され、また、べアリングブラケット１８に空間３４に通じる複数の吐出孔３６が形成されている。第１仕切り板３０が回転することにより、外気が外気入気孔から空間３４内に導入され、空間３４内を冷却した後、吐出孔３６から外部に吐出される。これにより、第１軸受部２０およびロータの冷却に貢献する。

第２仕切り板３２の外側に空間３７を置いて第２軸受部２４が設けられている。この空間３７は、ステータコイル２３やロータによる発熱が第２軸受部２４に影響を与えない断熱構造を構成している。この空間３７に外気を導入できるように、第２ブラケット２２および後述する第２軸受ハウジング５２等に空間３７に連通する図示しない外気入気孔が形成され、また、第２ブラケット２２に空間３７に通じる複数の吐出孔３８が形成されている。第２仕切り板３２が回転することにより、外気が外気入気孔から空間３４内に導入され、空間３７内を冷却した後、吐出孔３８から外部に吐出される。これにより、第２軸受部２４およびロータの冷却に貢献する。

次に、第１軸受部２０および第２軸受部２４について詳細に説明する。
第１軸受部２０において、ベアリングブラケット１８の中心部に開口が形成され、この開口に、第１軸受ハウジング４０が外側から嵌め込まれている。第１軸受ハウジング４０のフランジ部４０ａは、外側から複数のボルト４１でベアリングブラケット１８の外面にボルト止めされ、これにより、第１軸受ハウジング４０がブラケット１８に固定されている。第１軸受ハウジング４０内にころ軸受４２が内蔵されている。ころ軸受４２の内輪は回転軸２７に嵌合されている。第１軸受ハウジング４０の開口を覆うように、端蓋４４が外側からボルト４３で第１軸受ハウジング４０に止めされている。そして、第１軸受ハウジング４０内でころ軸受４２の周囲に油滑グリースが充填されている。

図１および図２に示すように、第１軸受ハウジング４０の外周側に円環状の第１ロック部材４４ａが設けられ、ベアリングブラケット１８の内面側に位置している。第１ロック部材４４ａの外周は、ベアリングブラケット１８の内面側に突設された環状の凸部１８ａに摺動自在に係合している。第１ロック部材４４ａは、回転軸２７の軸方向に沿ってベアリングブラケット１８上を摺動可能となっている。第１ロック部材４４ａは、回転軸２７に向かって延出したロート状の当接部４５を一体に有している。電動機の通常運転時には、第１ロック部材４４ａは、ベアリングブラケット１８の外側からねじ込まれた複数の固定ボルト４６により図示の固定位置、つまり、ベアリングブラケットの内面に当接する位置に固定されている。複数の固定ボルト４６は、回転軸２７と同芯の円上に、周方向に所定の間隔を置いて設けられている。また、固定ボルト４６は、回転軸２７に対し対称の位置にそれぞれ設けられている。なお、各固定ボルト４６は、ベアリングブラケット１８に形成された透孔を通して外側から挿入され、第１ロック部材４４ａに形成されたねじ孔にねじ込まれている。

第１軸受ハウジング４０の近傍で回転軸２７に環状の受け座４８が同軸的に固定されている。受け部材としての受け座４８は、その外周に形成されたテーパー面を有している。このテーパー面は、全周に亘って連続して形成されているとともに、回転軸２７と同芯状に位置している。そして、テーパー面は、第１ロック部材４４ａの当接部４５と僅かな隙間を置いて対向している。

図１に示すように、第２軸受部２４において、第２ブラケット２２の中心部に開口が形成され、この開口に、第２軸受ハウジング５２が外側から嵌め込まれている。第２軸受ハウジング５２のフランジ部５２ａは、外側から複数のボルト５３で第２ブラケット２２の外面にボルト止めされ、これにより、第２軸受ハウジング５２が第２ブラケット２２に固定されている。第２軸受ハウジング５２内に玉軸受５４が内蔵されている。玉軸受５４の内輪は回転軸２７に嵌合されている。第２軸受ハウジング５２の開口を覆うように、端蓋５６が外側からボルト５７で第２軸受ハウジング５２に止めされている。そして、第２軸受ハウジング５２内で玉軸受５４の周囲に油滑グリースが充填されている。更に、回転軸２７の非出力側端に端板５８がボルト止めされ、この端板により玉軸受５４の抜けが規制されている。

第２軸受ハウジング５２の外周に円環状の第２ロック部材４４ｂが嵌合され、第２ブラケット２２の内面側に位置している。第２ロック部材４４ｂの外周は、第２ブラケット２２の中央に形成された開口の内周面に摺動自在に嵌合し、第２ロック部材４４ｂの内周は第２軸受ハウジング５２の外周面に摺動自在に嵌合している。第２ロック部材４４ｂは、回転軸２７の軸方向に沿って第２軸受ハウジング５２上を摺動可能となっている。第２ロック部材４４ｂは、回転軸２７に向かって延出したロート状の当接部４５を一体に有している。電動機の通常運転時には、第２ロック部材４４ｂは、第２ブラケット２２の外側からねじ込まれた複数の固定ボルト６０により図示の固定位置、つまり、第２ブラケットの内面に当接する位置に固定されている。複数の固定ボルト６０は、回転軸２７と同芯の円上に、周方向に所定の間隔を置いて設けられている。また、固定ボルト６０は、回転軸２７に対し対称の位置にそれぞれ設けられている。各固定ボルト６０は、第２ブラケット２２に形成された透孔を通して外側から挿入され、第２ロック部材４４ｂに形成されたねじ孔にねじ込まれている。

第２軸受ハウジング５２の近傍で回転軸２７に環状の受け座６２が同軸的に固定されている。受け部材としての受け座６２は、その外周に形成されたテーパー面を有している。このテーパー面は、全周に亘って連続して形成されているとともに、回転軸２７と同芯状に位置している。そして、テーパー面は、第２ロック部材４４ｂの当接部４５と僅かな隙間を置いて対向している。

上述した第１および第２ロック部材４４ａ、４４ｂ、および受け座４８、６２は、第１および第２軸受ハウジング４０、５２および軸受４２、５４を取外した際に、ロータを第１および第２フレーム枠に対して固定支持する支持構造部を構成している。

このように構成された全閉型の形電動機によれば、ステータコイル２３の発熱は、ステータ鉄心１１の外周面、第１および第２ブラケット１６、２２を介して外気に放熱し、ロータの発熱は第１および第２仕切り板３０、３２で放熱する。第１および第２軸受部２０、２４は、加熱源のステータコイル２３等から第１、第２仕切り板３０、３２により規定された空間３４、３７で隔離され、また、これらの空間に導入された外気により冷却される。そのため、熱の影響が少なくなり全閉化が実現できる構造となっている。このように改善された全閉型の電動機は、機内への外気導入がないためろ過器や機内の清掃が不要になり、格段に保守の低減を図ることができる。

また、上述した軸受部の構成により、ステータからロータを抜く作業をしないで軸受部の分解、清掃、保守を行うことができる。すなわち、第１および第２ロック部材４４ａ、４４ｂを固定している固定ボルト４６、６０を外し、代わりに、複数の押しボルトをねじ込むことにより、第１および第２ロック部材４４ａ、４４ｂが電動機の中心軸に沿って中央側に移動し、回転軸２７に取り付いている受け座４８、６２のテーパー面に当たり、ロータをステータに対して固定保持することができる。

このようなロック機構についてより詳細に説明する。図１および図２に示すように、電動機の通常の運転時、第１および第２ロック部材４４ａ、４４ｂは、固定ボルト４６、６０によりベアリングブラケット１８および第２ブラケット２２に引き付けられ、受け座４８、６２からそれぞれ離れている。これにより、ロータが回転できる状態となっている。

一方、例えば、保守、点検時、図３に示すように、固定ボルト４６を外し、代わりに、押しボルト５０をねじ込むことにより、第１ロック部材４４ａが電動機の中心軸に沿って中央側に移動し、当接部４５が受け座４８のテーパー面に当接する。第２ロック部材４４ｂについても押しボルトにより電動機の中央側に押し込まれ、当接部４５が受け座６２のテーパー面に当接する。これにより、ロータは、第１ロック部材４４ａおよび第２ロック部材４４ｂによって相反する方向から押え付けられ、ステータに対して固定保持される。すなわち、ロータは、ステータ鉄心１１と同軸的に、かつ、所定の隙間を置いて、保持された状態で、フレーム枠に固定される。

このようにロータを固定することにより、ロータをステータから引き抜くことなく、第１および第２軸受部２０、２４の分解、点検、グリース補充等を行うことが可能となる。すなわち、図４に示すように、ロータをステータに対して固定した状態で、第１軸受部２０および第２軸受部２４を軸受ハウジング部分でロータおよびフレーム枠から分解することができる。

例えば、第１軸受部２０について、ボルト４１を外した後、第１軸受ハウジング４０をベアリングブラケット１８から外側に抜き出し、更に、ボルト４３を外した後、端蓋４４を第１軸受ハウジング４０から取り外す。第１軸受ハウジング４０の内周に取付けてある軸受外輪の油滑グリースを新しいものに交換する。

また、第２軸受部２４について、ボルト５７を外した後、端蓋５６を第２軸受ハウジング５２から取り外し、更に、ボルトを外して端板５８を回転軸２７端から取り外す。続いて、ボルト５３を外した後、第２軸受ハウジング５２を第２ブラケット２２から外側に抜き出し、第２軸受ハウジング５２の内周に取付けてある軸受外輪の油滑グリースを新しいものに交換する。この際、回転軸２７を含むロータ全体は、第１および第２ロック部材４４ａ、４４ｂによって固定保持されているため、第１軸受ハウジング４０および第２軸受ハウジング５２を引き出しても、ロータ全体は、ステータに対して所定位置に保持される。

軸受グリースを更新した後、第１軸受ハウジング４０および第２軸受ハウジング５２をベアリングブラケット１８及び第２ブラケット２２に組込み、ボルト４１、５３でブラケットに固定する。次いで、端蓋４４、端板５８および端蓋５６をそれぞれボルトで固定する。その後、押しボルト５０に代えて固定ボルト４６を外側から第１ロック部材４４ａにねじ込み、第１ロック部材４４ａを受け座４８から離間する初期位置へ戻す。同様に、押しボルト６４に代えて固定ボルト６０を外側から第２ロック部材４４ｂにねじ込み、第２ロック部材４４ｂを受け座６２から離間する初期位置へ戻す。これにより、ロータの固定が解除されて回転自在となり、油滑グリースの更新が終了する。

このような機構にすることにより、ステータからロータを引き抜くことなく、軸受部のグリース及び軸受の交換保守ができるものになる。特に、永久磁石を使用したロータ構造では、ロータ鉄心内に強力な磁力を持つ永久磁石が存在するため、ロータ引抜時にロータ鉄心がステータのステータ鉄心に吸引され、引抜作業が非常に困難になる問題もあったが、上記構成では、このような問題も解決することができる。

図１に示したように、電動機のフレームを無くし、ステータ鉄心１１を部分的に繋ぎ板１４で固定し、ステータ鉄心１１の両端からアルミニウム合金製の第１ブラケット１６および第２ブラケット２２を軸方向に延伸させ軸受部までのフレーム枠として構成している。このように構成によれば、鉄製のフレームの一部をアルミニウム製にすることにより、大幅な軽量化が実現できる。また、第１および第２ブラケット１６、２２と鉄材との嵌合部を、２重嵌合構造とすることにより、鉄とアルミニウム合金との熱膨張差に起因する嵌合部のずれ、隙間の発生を防止し、その結果、ロータの軸心が変化を防止してロータの円滑な駆動を維持することができる。

詳細に述べると、図１に示すように、第１ブラケット１６は、ステータ鉄心１１側の端に形成された環状の第１凸部７０ａと、ベアリングブラケット側の端に形成された環状の第２凸部７０ｂとを一体に備えている。第１凸部７０ａはステータ鉄心１１側に突出し、第２凸部７０ｂは、第１凸部と反対方向、つまり、ベアリングブラケット１８方向に突出している。第１凸部７０ａおよび第２凸部７０ｂは、回転軸２７と同軸的に形成されている。鉄心押さえ１２ａには環状溝（係合溝）７２ａが形成されている。また、ベアリングブラケット１８の内面側に環状溝（係合溝）７２ｂが形成されている。これらの環状溝７２ａ、７２ｂは回転軸２７と同軸的に形成されている。

第１ブラケット１６の第１凸部７０ａは鉄心押さえ１２ａの環状溝７２ａに嵌合し、第１凸部７０ａの内周面および外周面が鉄心押さえ１２ａにより両側から挟まれるように２重に嵌合している。同様に、第１ブラケット１６の第２凸部７０ｂはベアリングブラケット１８の環状溝７２ｂに嵌合し、第２凸部７０ｂの内周面および外周面がベアリングブラケットにより両側から挟まれるように２重に嵌合している。

第２ブラケット２２は、ステータ鉄心１１側の端に形成された環状の第１凸部７４ａと、第２軸受ハウジング側の開口端に形成された環状の第２凸部７４ｂとを一体に備えている。第１凸部７４ａはステータ鉄心１１側に突出し、第２凸部７４ｂは、第１凸部と反対方向、つまり、ケースの外側に向かって突出している。第１凸部７４ａおよび第２凸部７４ｂは、回転軸２７と同軸的に形成されている。鉄心押さえ１２ｂには環状溝（係合溝）７６ａが形成されている。また、第２軸受ハウジング５２のフランジ５２ａの内面に環状溝（係合溝）７６ｂが形成されている。これらの環状溝７６ａ、７６ｂは回転軸２７と同軸的に形成されている。

第２ブラケット２２の第１凸部７４ａは鉄心押さえ１２ｂの環状溝７６ａに嵌合し、第１凸部７４ａの内周面および外周面が鉄心押さえ１２ｂにより両側から挟まれるように２重に嵌合している。同様に、第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂは第２軸受ハウジング５２の環状溝７６ｂに嵌合している。また、第２ロック部材４４ｂは、外側に突出した環状の凸部４７を有し、この凸部４７が第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂと一緒に第２軸受ハウジングの環状溝７６ｂに嵌合している。これにより、第２凸部７４ｂの外周面が第２軸受ハウジング５２のフランジに嵌合し、また、内周面が第２ロック部材４４ｂの凸部４７に嵌合している。これにより、第２凸部７４ｂは内周、外周の両側から挟まれるように２重に嵌合している。第２ロック部材４４ｂの凸部４７は、その外周面が第２ブラケット２２の中央開口内周面および第２凸部７４ｂの内周面に嵌合し、更に、内周面が第２軸受ハウジング５２の外周に嵌合している。これにより、第２ロック部材４４ｂは位置決めされ、更に、軸方向に沿って摺動可能に支持されている。

上記のように、第１および第２ブラケット１６、２２と鉄材との嵌合部を、２重嵌合構造とすることにより、鉄とアルミニウム合金との熱膨張差に起因する嵌合部のずれ、隙間の発生を防止することができ、第１および第２ブラケットの位置ずれを抑制することができる。従って、アルミニウム合金等で形成されたフレーム枠を用いることにより電動機の軽量化を図ることができる。そして、このような２重嵌合構造を有するものにおいても、２重嵌合の機能を逸脱することなく、全閉型電動機の全閉性を維持させ、更に電動機全体を分解することなく軸受部のみを容易に取り外し、分解および保守することができる。

なお、上述した構成の電動機全体の組み立て、すなわち、ロータをケース内に差し込んで取付ける場合について説明する。図５に示すように、まず、ステータ鉄心１１に鉄心押さえ１２ａ、１２ｂおよび第１ブラケット１６、第２ブラケット２２を固定し、ケースを構成する。一方、ロータの駆動側軸端部に、鉄心押さえ、第１仕切り板３０、受け座４８、第１ロック部材４４ａ、第１軸受ハウジング４０、およびベアリングブラケット１８を組み付ける。ロータの反駆動側軸端部に、鉄心押さえ、第２仕切り板３２、受け座６２、および第２ロック部材４４ｂを組み付け、更に、円盤状の組立て治具８０を駆動側軸端に同芯状にねじ止めし、この組立て治具８０により第２ロック部材４４ｂをロータ上に固定保持する。組立て治具８０は、第２ロック部材４４ａの凸部４７に当接可能で、かつ、第２ブラケット２２の中央開口２２ａに挿通可能な外径に形成されている。

続いて、このようなロータを、第１ブラケット１６の中央開口を通して、ケース内およびステータ鉄心１１内に差込み、所定の位置に位置決めする。そして、ベアリングブラケット１８を第１ブラケット１６にボルト止めし、ロータの駆動側軸部を支持する。また、ロータの反駆動側軸端に組み付けられた第２ロック部材４４ｂの凸部４７を第２ブラケット２２の中央開口２２ａに嵌合するとともに、固定ボルト６０により第２ブラケットに固定する。これにより、ロータの反駆動側軸部を第２ブラケット２２により支持する。この際、組立て治具８０は、第２ブラケット２２の中央開口２２ａ内に挿通され、第２ブラケットの外側から取り外し可能となる。

次いで、組立て治具８０をロータの軸端から取り外した後、外側から、玉軸受５４、第２軸受ハウジング５２、端板５８、端蓋５６を順次装着し、ボルトにより固定する。これにより、組立てが完了する。

上記のような電動機の組立てを可能とするため、第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂは、組立て時に組立て治具８０と干渉しないように形成されている。すなわち、第２凸部７４ｂは、第２ブラケット２２の中央開口２２ａの外側に形成され、かつ、第２ブラケットからケースの軸方向外方に突出するように形成されている。これにより、第２凸部７４ｂは、第２ブラケット２２の中央開口２２ａ内に突出せず、組立て治具８０を第２ブラケット２２の中央開口２２ａへ挿通できるとともに、ケースの外側から組立て治具８０を取り外すことができる。

次に、他の実施形態に係る電動機について説明する。
以下に述べる実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る全閉型の電動機の一部を示している。第２の実施形態では、第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂの嵌合構造、および、第２ロック部材４４ｂの嵌合構造が、第１の実施形態と相違している。

アルミニウム合金等で形成された第２ブラケット２２は、第２軸受ハウジング側の開口端に形成された環状の第２凸部７４ｂを一体に備えている。第２凸部７４ｂは、ケースの外側に向かって突出している。第２凸部７４ｂは、回転軸２７と同軸的に形成されている。また、第２軸受ハウジング５２のフランジ５２ａの内面に環状溝７６ｂが形成されている。環状溝７６ｂは回転軸２７と同軸的に形成されている。

第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂは第２軸受ハウジング５２の環状溝７６ｂに嵌合し、第２凸部７４ｂの内周面および外周面が第２軸受ハウジングにより両側から挟まれるように２重に嵌合している。

第２ロック部材４４ｂは、外側に突出した環状の凸部４７を有し、凸部４７の外周面が第２ブラケット２２の中央開口内周面に嵌合している。これにより、第２ロック部材４４ｂは、位置決めされ、また、凸部４７の外周面をガイドとして、回転軸２７の軸方向に沿って摺動可能に支持されている。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る全閉型の電動機の一部を示している。第３の実施形態では、第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂの嵌合構造、および、第２ロック部材４４ｂの嵌合構造が、第１の実施例と相違している。

アルミニウム合金等で形成された第２ブラケット２２は、第２軸受ハウジング側の開口端に形成された環状の第２凸部７４ｂと、開口端よりも外周側に形成された環状の第３凸部７４ｃとを一体に備えている。第２凸部７４ｂは、ケースの外側に向かって突出し、第３凸部７４ｃは、第２ブラケット２２の内面からロータ鉄心２６側に突出している。第２凸部７４ｂおよび第３凸部７４ｃは、回転軸２７と同軸的に形成されている。また、第２軸受ハウジング５２のフランジ５２ａの内面に環状溝７６ｂが形成されている。環状溝７６ｂは回転軸２７と同軸的に形成されている。

第２ロック部材４４ｂは、第２ブラケット２２の内面に当接して固定されているとともに、外周面が第３凸部７４ｃの内周面に嵌合している。これにより、第２ロック部材４４ｂは、位置決めされ、また、第３凸部７４ｃの内周面をガイドとして、回転軸２７の軸方向に沿って摺動可能に支持されている。

（第４の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る全閉型の電動機の一部を示している。第４の実施形態では、第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂの嵌合構造、および、第２ロック部材４４ｂの嵌合構造が、第１の実施形態と相違している。

第２ロック部材４４ｂは、外側に突出した環状の凸部４７を有している。第２ロック部材４４ｂは、第２ブラケット２２の内面に当接しているとともに、凸部４７の外周面が第２ブラケット２２の中央開口内周面に嵌合し、凸部４７の内周面が第２軸受ハウジング５２の外周面に嵌合している。これにより、第２ロック部材４４ｂは、位置決めされ、第２ブラケット２２および第２軸受ハウジング５２をガイドとして、回転軸２７の軸方向に沿って摺動可能に支持されている。

（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係る全閉型の電動機の一部を示している。第５の実施形態では、第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂの嵌合構造、および、第２ロック部材４４ｂの嵌合構造が、第１の実施形態と相違している。

アルミニウム合金等で形成された第２ブラケット２２は、第２軸受ハウジング側の開口端に形成された環状の第２凸部７４ｂを一体に備えている。第２凸部７４ｂは、ケースの外側に向かって突出している。第２凸部７４ｂは、回転軸２７と同軸的に形成されている。また、第２軸受ハウジング５２のフランジ５２ａの内面に環状溝７６ｂが形成されている。環状溝７６ｂは回転軸２７と同軸的に形成されている。第２ブラケット２２の第２凸部７４ｂは第２軸受ハウジング５２の環状溝７６ｂに嵌合し、第２凸部７４ｂの外周面が第２軸受ハウジングに当接している。

また、第２ブラケット２２は、第２凸部７４ｂの外周面が第２軸受ハウジング５２に嵌合し、中央開口内周面が第２ロック部材４４ｂの凸部４７外周面と嵌合することにより、両側から挟まれるように２重に嵌合している。

上記のように構成された第２ないし第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、保守作業を容易に行うことができるとともに軽量化が可能な電動機を提供することができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述した実施形態において、第１および第２軸受部は、ころ軸受と玉軸受の組合せとしたが、これに限らず、鍔付きころ軸受ところ軸受の組合せとしてもよい。電動機は、誘導電動機や永久磁石式同期電動機としてもよい。第１および第２仕切り板は、それぞれフィンを有し、ファンとして機能する構成としたが、フィンを省略した構成としてもよい。ロック部材を受ける受け座は、回転軸に限らず、鉄心押えや仕切り板に設けてもよい。

第１仕切り板と第１軸受ハウジングとの間に規定された空間、および第２仕切り板と第２軸受ハウジングとの間に規定された空間は、いずれも外気に連通した構成としたが、これに限らず、いずれか一方の空間からロータを通して他方の空間へ外気を通風させる構成としてもよく、あるいは、両空間ともに外気に連通しない構成としてもよい。

また、ロック部材を固定する固定用ボルトに代えて、ロック部材押し出し用の押しボルトとねじ込む構成としたが、固定用ボルトと押しボルトの両方を同時に装着可能な構造としてもよい。例えば、フレーム枠を構成するブラケットに、固定用ボルトを挿通する透孔と、押しボルトをねじ込むねじ孔とを並べて設けてもよい。この場合、固定用ボルト用の透孔および押しボルト用のねじ孔を、それぞれ回転軸と同芯の円周方向に所定の間隔を置いて複数個ずつ形成する。固定用ボルトは、ブラケットの透孔を通して挿通され、ロック部材に形成されたねじ孔にねじ込まれる。押しボルトは、ブラケットのねじ孔にねじ込まれ、ボルト先端がロック部材の端面に当接することにより、ロック部材をロック位置側に押し込む。

ロック部材が当接する受け座のテーパー面は、全周に渡って連続して延びている場合に限らず、円周方向に間欠的に形成されていてもよい。また、受け座において、ロック部材と当接する部分は、面に限らず点、直線、あるいは曲線としてもよい。

この発明は、電磁誘導モータに限らず、磁石モータに適用してもよい。固定用ネジ孔およびボルトの数は、実施形態に限定されることなく、必要に応じて増減可能である。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（付記１）
円筒状のステータ鉄心と、前記ステータ鉄心の軸方向の両側に固定された第１フレーム枠および第２フレーム枠と、軸受を保持し、前記第１フレーム枠に機外側から固定された第１軸受ハウジングと、軸受を保持し、前記第２フレーム枠に機外側から固定された第２軸受ハウジングと、前記２つの軸受により回転自在に支持され前記第１、第２フレーム枠内に延在する回転軸、およびこの回転軸に取り付けられ前記ステータ鉄心の内側に隙間を置いて対向するロータ鉄心を有するロータと、前記ロータ鉄心の両側で前記ロータにそれぞれ設けられた第１受け座および第２受け座と、前記第１フレーム枠に、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に設けられ、前記ロータ鉄心側に移動された際に前記第１受け座に当接して前記ロータを固定する第１ロック部材と、前記第２フレーム枠と第２軸受ハウジングとの間に設けた２重嵌合部を含む部分に、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に設けられ、前記ロータ鉄心側に移動された際に前記第２受け座に当接して前記ロータを固定する第２ロック部材と、を備える電動機。
（付記２）
前記ロータ鉄心と第１軸受部との間で前記ロータに固定され、前記回転軸と一体に回転自在な第１仕切り板と、前記第１仕切り板の外周縁と前記第１フレーム枠内面との間の環状の微小隙間により形成されたラビリンス構造部と、前記ロータ鉄心と第２軸受部との間で前記ロータに固定され、前記回転軸と一体に回転自在な第２仕切り板と、前記第２仕切り板の外周縁と前記第２フレーム枠内面との間の環状の微小隙間により形成されたラビリンス構造部と、を備える付記１に記載の電動機。
（付記３）
前記第２フレーム枠は、他の部材と異なる金属材料で形成された第２ブラケットを有し、前記第２ブラケットは、前記ステータ鉄心側と２重嵌合した環状の第１凸部と、前記第２軸受ハウジングに形成された溝に嵌合した環状の第２凸部と、を備え、前記第２凸部は、前記第２軸受ハウジングに嵌合する外周面と、前記第２軸受ハウジングあるいは前記第２ロック部材の少なくとも一方に嵌合する内周面とを有している付記２に記載の電動機。

（付記４）
前記第２ロック部材は、前記第２ブラケットの内周面と前記第２軸受ハウジングとの間に嵌合された環状の凸部を有し、前記第２ブラケットの内周面および前記第２軸受ハウジングに沿って摺動可能に設けられている付記３に記載の電動機。
（付記５）
前記第２ロック部材は、前記第２ブラケットの内周面に嵌合された環状の凸部を有し、前記第２ブラケットの内周面に沿って摺動可能に設けられている付記３に記載の電動機。
（付記６）
前記ステータ鉄心、第１フレーム枠、第２フレーム枠、第１仕切り板、第２仕切り板、およびロータ鉄心で囲まれる空間が外気と略遮断されている付記２に記載の電動機。
（付記７）
前記第１受け座は、前記第１ロック部材に当接可能なテーパー面を有し、前記第２受け座は、前記第２ロック部材に当接可能なテーパー面を有している付記１ないし６のいずれか１つに記載の電動機。

１１…ステータ鉄心、１２ａ、１２ｂ…鉄心押さえ、１６…第１ブラケット、
１８…ベアリングブラケット、２０…第１軸受部、２２…第２ブラケット、
２４…第２軸受部、２６…ロータ鉄心、２７…回転軸、３０…第１仕切り板、
３２…第２仕切り板、４０…第１軸受ハウジング、４４ａ…第１ロック部材、
４４ｂ…第２ロック部材、４８、６２…受け座、５２…第２軸受ハウジング、
７０ａ、７４ａ…第１凸部、７０ｂ、７４ｂ…第２凸部、７２ｂ、７６ｂ…環状溝
８０…組立て治具

Claims

円筒状のステータ鉄心と、
前記ステータ鉄心の軸方向の両側に固定された第１フレーム枠および第２フレーム枠と、
軸受を保持し、前記第１フレーム枠に機外側から脱着可能に取付けられた第１軸受ハウジングと、
軸受を保持し、前記第２フレーム枠に機外側から脱着可能に取付けられた第２軸受ハウジングと、
前記２つの軸受により回転自在に支持された回転軸、およびこの回転軸に取り付けられ前記ステータ鉄心に対向するロータ鉄心を有するロータと、
前記第１および第２軸受ハウジングを取外す際に、前記第１および第２フレーム枠に対して前記ロータを支持する支持構造部と、を備え、
前記第２フレーム枠は、前記ステータ鉄心側の係合溝に嵌合する第１凸部と、前記第２軸受ハウジングに設けられた係合溝に嵌合する第２凸部と、を有する電動機。
前記第２フレーム枠は、アルミニウムを含む金属材料で形成されたブラケットを有し、前記ブラケットは、前記ステータ鉄心側の係合溝に２重嵌合する環状の第１凸部と、前記第２軸受ハウジングの係合溝に嵌合する環状の第２凸部と、を備えている請求項１に記載の電動機。
前記第１フレーム枠は、アルミニウムを含む金属材料で形成された第１ブラケットと、前記第１ブラケットに取付けられたベアリングブラケットと、を備え、前記第１軸受ハウジングは、前記ベアリングブラケットに取り付けられ、
前記第１ブラケットは、前記ステータ鉄心側の係合溝に２重嵌合する環状の第１凸部と、前記ベアリングブラケットの係合溝に２重嵌合する環状の第２凸部と、を有する請求項１又は２に記載の電動機。
円筒状のステータ鉄心と、
前記ステータ鉄心の軸方向の両側に固定された第１フレーム枠および第２フレーム枠と、
軸受を保持し、前記第１フレーム枠に機外側から脱着可能に取付けられた第１軸受ハウジングと、
軸受を保持し、前記第２フレーム枠に機外側から脱着可能に取付けられた第２軸受ハウジングと、
前記２つの軸受により回転自在に支持された回転軸、およびこの回転軸に取り付けられ前記ステータ鉄心に対向するロータ鉄心を有するロータと、
前記第１および第２軸受ハウジングを取外す際に、前記第１および第２フレーム枠に対して前記ロータを支持する支持構造部と、を備え、
前記第２フレーム枠と前記ステータ鉄心側との第１嵌合部および前記第２フレーム枠と前記第２軸受ハウジング側との第２嵌合部を２重嵌合とする電動機。
前記支持構造部は、前記ロータ鉄心の両側で前記ロータにそれぞれ設けられた第１受け部材および第２受け部材と、前記第１フレーム枠に、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に設けられ、前記ロータ鉄心側に移動された際に前記第１受け部材に当接して前記ロータを固定する第１ロック部材と、前記第２フレーム枠に、前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に設けられ、前記ロータ鉄心側に移動された際に前記第２受け部材に当接して前記ロータを固定する第２ロック部材と、を備えている請求項１乃至４のいずれかに記載の電動機。