JP5705760B2 - Apparatus and method for adjusting the rotor axis of a rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機、特にその製造に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine, and more particularly to its manufacture.
電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。 An electric motor that converts electrical energy into rotational kinetic energy, a generator that converts rotational kinetic energy into electrical energy, and an electric device that functions as both the motor and the generator are known. Hereinafter, these electric devices are referred to as rotating electric machines.
回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材(ステータ)にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成する。この磁界との相互作用により他方の部材(ロータ)が回転する。 The rotating electrical machine has two members that are arranged coaxially and relatively rotate. Normally, one is fixed and the other rotates. A coil is arranged on a fixed member (stator), and a rotating magnetic field is formed by supplying electric power to the coil. The other member (rotor) is rotated by the interaction with the magnetic field.
一般的な回転電機は、円柱形状のロータと、ロータと同軸に配置され、円柱形状の周囲を囲むように配置された円筒形状のステータが組み合わせされている。ロータとステータの軸芯がずれている、つまりロータがステータに対して偏心していると、ロータとステータの間で作用する磁力が周方向で不均一となる。このため、磁力による回転電機の構成部材の歪みが大きくなり、騒音が大きくなる場合がある。よって、ロータとステータの軸芯が一致することが望まれている。 A general rotating electrical machine is a combination of a cylindrical rotor and a cylindrical stator that is arranged coaxially with the rotor and that surrounds the circumference of the cylindrical shape. When the axis of the rotor and the stator is deviated, that is, when the rotor is eccentric with respect to the stator, the magnetic force acting between the rotor and the stator becomes uneven in the circumferential direction. For this reason, the distortion of the structural members of the rotating electrical machine due to the magnetic force increases, and noise may increase. Therefore, it is desired that the axis of the rotor and the stator coincide with each other.
下記特許文献1には、ロータをステータ内に挿入する際、心出しガイド部にて案内して、ロータのステータに対する心出しを行う技術が示されている(段落0030,0031および図2参照)。心出しガイド部は、ステータの円筒内周の、ロータが挿入される側の端部に配置されている。ロータの挿入過程において、心出しガイド部がロータ外周に当接することにより心出しが行われる。ロータの挿入が完了すると、ロータは心出しガイド部の位置を通り過ぎ、心出しガイド部はロータに接しなくなる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-228561 discloses a technique for centering the rotor with respect to the stator by guiding the rotor with the centering guide when the rotor is inserted into the stator (see paragraphs 0030 and 0031 and FIG. 2). . The centering guide portion is disposed at the end of the inner circumference of the stator on the side where the rotor is inserted. In the rotor insertion process, the centering is performed by the centering guide portion coming into contact with the outer periphery of the rotor. When the insertion of the rotor is completed, the rotor passes the position of the centering guide portion, and the centering guide portion does not contact the rotor.
上記特許文献1においては、ロータの挿入が完了した後は、ロータは心出しガイド部に支持されず、軸芯がずれる可能性がある。また、心出しガイド部を設けるためにステータの軸方向寸法が長くなる。さらに、回転電機がケースに収容される場合、ケース内部のロータの軸芯調節は難しい場合がある。 In the above-mentioned Patent Document 1, after the insertion of the rotor is completed, the rotor is not supported by the centering guide portion, and there is a possibility that the axis is displaced. Further, since the centering guide portion is provided, the axial dimension of the stator becomes long. Further, when the rotating electrical machine is accommodated in the case, it may be difficult to adjust the axis of the rotor inside the case.
本発明は、簡易な構成で、また簡易な操作でロータの軸芯調整を可能とする装置および方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an apparatus and a method that can adjust the axis of a rotor with a simple configuration and simple operation.
本発明のロータ軸芯調整装置は、ケース本体の開放端をケースカバーで覆った状態で、ケース内に収容されるステータおよびロータの軸芯を一致させる装置である。ケース本体の内部にはステータが固定配置され、ケース本体の開放端はケースカバーで覆うことができる。ケース本体とケースカバーにより、ステータとロータを収めるケースが構成される。ロータは、ロータコアとこれを貫通するロータ軸を有し、ロータコアの軸方向両側の位置でロータ軸はケース本体とケースカバーにより支持される。ロータ軸には、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバロータが固定リングによって固定されている。固定リングは、その外周側面に2対の平面部または凹部が形成されている。各々の対をなす平面部等は、固定リングの外周側面の互いに背中合わせの位置に形成されている。ケースの側面には孔が開けられており、この孔から調整ロッドが挿入されて、その先端が固定リングに設けられた平面部等に当接する。調整ロッドは、固定リングに形成された平面部等の数に対応して4本設けられている。この調整ロッドによって固定リングを押してロータ軸の軸芯位置の調整を行う。つまり、前記の平面部および凹部は、調整ロッドの先端が当接する当接平面および凹部である。 The rotor shaft adjusting device of the present invention is a device that matches the shaft cores of the stator and the rotor housed in the case with the open end of the case body covered with the case cover. A stator is fixedly disposed inside the case body, and the open end of the case body can be covered with a case cover. The case body and the case cover constitute a case for housing the stator and the rotor. The rotor has a rotor core and a rotor shaft that passes through the rotor core, and the rotor shaft is supported by a case body and a case cover at positions on both sides in the axial direction of the rotor core. A resolver rotor for detecting the rotational position of the rotor is fixed to the rotor shaft by a fixing ring. The fixing ring has two pairs of flat portions or recesses formed on the outer peripheral side surface thereof. Each pair of flat portions and the like are formed at positions where the outer peripheral side surfaces of the fixing ring are back to back with each other. A hole is formed in the side surface of the case, and an adjustment rod is inserted from the hole, and the tip of the adjustment rod comes into contact with a flat portion provided on the fixing ring. Four adjustment rods are provided corresponding to the number of flat portions formed on the fixing ring. The adjustment ring pushes the fixing ring to adjust the position of the axis of the rotor shaft. In other words, the flat portion and the concave portion are a contact flat surface and a concave portion with which the tip of the adjustment rod comes into contact.
固定リングの外周の形状は、方形、特に正方形とすることができる。方形の対辺が対をなす平面部または凹部である。 The shape of the outer periphery of the fixing ring can be square, in particular square. It is the plane part or recessed part in which the opposite sides of a square form a pair.
本発明の他の態様であるロータ軸芯調整方法は、ケース本体の開放端をケースカバーで覆った状態で、ケース内に収容されるステータとロータの軸芯を一致させる方法である。まず、ケース本体内にステータを配置し、この状態でステータの軸芯を測定する。ステータの内側にロータを挿入し、ロータ軸の一端をケース本体により支持するようにする。一方、ロータ軸の他端にケースカバーを取り付ける。ケース本体の開放端をケースカバーで覆い、ケースカバーを仮止めする。ロータ軸には、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバロータが固定リングによって固定されている。固定リングには、その外周面側面に2対の平面部または凹部が形成され、各々の対をなす平面部等は固定リングの外周側面の互いに背中合わせの位置に形成されている。ケースの側面に開けられた孔を通してケース内に調整ロッドを挿入し、その先端を、固定リングに形成された平面部等に当接させる。調整ロッドは、固定リングの平面部の数に合わせて準備されている。調整ロッドにより、固定リングを押してロータの軸芯位置を調整する。 The rotor axis adjustment method according to another aspect of the present invention is a method of matching the axis of the rotor accommodated in the case with the axis of the rotor while the open end of the case body is covered with the case cover. First, the stator is disposed in the case body, and the axial center of the stator is measured in this state. A rotor is inserted inside the stator, and one end of the rotor shaft is supported by the case body. On the other hand, a case cover is attached to the other end of the rotor shaft. Cover the open end of the case body with the case cover and temporarily fix the case cover. A resolver rotor for detecting the rotational position of the rotor is fixed to the rotor shaft by a fixing ring. In the fixing ring, two pairs of flat portions or recesses are formed on the side surface of the outer peripheral surface thereof, and the pair of flat portions and the like are formed at positions of back to back on the outer peripheral side surface of the fixing ring. The adjustment rod is inserted into the case through a hole formed in the side surface of the case, and the tip thereof is brought into contact with a flat portion formed on the fixing ring. The adjustment rod is prepared according to the number of flat portions of the fixing ring. With the adjusting rod, the fixing ring is pushed to adjust the rotor shaft center position.
本発明により、回転電機にロータ軸芯調整のための部材を新たに設けることなく軸芯調整の手法が提供される。 According to the present invention, a technique for adjusting the axis is provided without newly providing a member for adjusting the rotor axis in the rotating electrical machine.
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図1には、本実施形態の回転電機10の概略構成が、当該回転電機10の回転中心線を含む断面図にて示されている。また、図1には、ロータの軸芯を調整するための構成も示されている。回転電機10は、ロータ12と、ロータ12の周囲を囲むように配置されたステータ14を含み、さらにこれらのロータ12とステータ14はケース16内に収容されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of the rotating
ロータ12は、略円筒形状のロータコア18と、ロータコア18を貫通するロータ軸20を含む。ロータコア18は、磁性鋼板をその円筒軸線方向に積層して形成され、内部に永久磁石(不図示)が配置されている。ロータコア18の中心をロータ軸20が貫通し、ロータ軸20はロータコア18の円筒軸線方向の両端から突出して延びている。このロータ軸20が当該回転電機の出力軸となる。
The
以降において、このロータ軸20(出力軸)の中心線を回転電機10の軸線、この軸線の延びる方向を軸線方向、この軸線に直交する方向を径方向と記して説明する。図1において、軸線方向は上下方向となる。
Hereinafter, the center line of the rotor shaft 20 (output shaft) will be described as the axis line of the rotating
ロータ軸20にはフランジ22が設けられている。このフランジ22とロータコア18の反対側に位置するかしめリング24とによりロータコア18はロータ軸20に対して軸方向において固定される。周方向における固定は、キーを利用することができる。
The
ステータ14は、ロータコア18を取り囲むように配置される略円筒形状のステータコア26と、ステータコア26に巻装されたコイル28を含む。ステータコア26は、磁性鋼板をその円筒軸線方向に積層して形成されている。磁性鋼板の形状は、略円環形状であり、円環の内側に周方向に沿って凹凸が形成されている。この磁性鋼板を、凹凸の位置を揃えて積層することにより、ステータコア26は、概略的に円筒形状であって、内周面に円筒軸線方向に延びる凸条が周方向に配列された形状となる。この凸条の間の凹の部分はスロットと呼ばれている。スロットに導線を挿入して凸条に巻き付けることにより、コイル28が形成され、凸条が磁極となる。図1において、コイル28はステータコア26の両端部から出ている部分、いわゆるコイルエンドのみ示されている。
The
ロータコア18とステータコア26の軸線方向の長さはほぼ等しく、またこれらのコアは軸線方向においてずれがないように配置される。
The lengths of the
ケース16は、底面30と側面32を有するケース本体34と、ケース本体34の、底面30と反対側の開放端を覆うケースカバー36とを含む。ケース本体の底面30の外周部分には段差が設けられ、段差の高い位置にある面38がステータ14が載置される載置面38となる。ステータ14は、ステータコア26を貫通するボルト40によってケース本体に固定される。ケース本体の側面32は、ステータ14の外周を囲んでいるが、ステータ外周に沿う円筒形状である必要はない。ケース本体の形状は、ステータ14およびロータ12以外の構成を、ステータおよびロータと共に収容するための適切な形状とすることができる。底面30には貫通孔42が設けられ、ここをロータ軸20が通っている。貫通孔42の内周には、ロータ軸20を支持する軸受44が配置される。
The
ケースカバー36は、ケース本体34の開放端を覆うように配置され、ケース本体の側面32の端面にボルト46により固定される。ケースカバー36にも貫通孔48が設けられ、ここをロータ軸20が通っている。貫通孔48の内周に配置される軸受50によりロータ軸20が支持されている。この結果、ロータ軸20は、ロータコア18の軸方向両側においてケース16により支持される。
The case cover 36 is disposed so as to cover the open end of the
回転電機10は、ロータ12の回転位置を検出するレゾルバを備えている。レゾルバは、ロータと一体となって回転するレゾルバロータと、固定的に設けられたレゾルバステータを含む。レゾルバロータは、角度位置において径方向寸法が異なる板状部材であり、レゾルバステータはレゾルバロータの板状部材外周側面との距離に基づく信号を出力するセンサを含む。
The rotating
本実施形態においてレゾルバは、ケース16内に、特にロータコア18とケースカバー36の間に配置される。レゾルバロータ52は、ロータ軸20に圧入される固定リング54と、ロータ軸20に設けられた段付き部56に挟持されて固定されている。
In the present embodiment, the resolver is disposed in the
図2は、レゾルバロータ52と固定リング54を、軸線方向より視た状態を示す図である。レゾルバロータ52は、90°間隔で配置された凸部を有する。この配置は、ロータ12に内蔵される永久磁石の配置に関連して決定されている。レゾルバステータ(不図示)は、レゾルバロータ52の外周面に対向して配置されており、そのセンサが対向する外周面との距離に基づく信号を出力する。この信号に基づきロータの回転位置が検出できる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the
固定リング54は、内周はロータ軸20への圧入に適合した内径を有する円形である。一方、外周の形状は、図2に示すように、回転電機10の軸線に直交する平面内で方形、特に正方形となっている。この正方形の辺58aと辺58bは、背中合わせの位置に配置されて対をなしている。また、辺58cと辺58dも同じく背中合わせの位置に配置されて対をなしている。このように、この固定リング54の外周側面には、背中合わせの位置に配置される対をなす平面が2対形成されている。これらの平面は、前記の正方形の辺58a,58b,58c,58dに対応しており、これらの符号を当該平面を表す場合にも用いる。また、これらの平面を総括して説明する場合には、a〜dの添え字を省略し、符号58のみを用いる。
The fixing
ケース16の側面、特にケース本体の側面32には、孔60が設けられている。この孔60を通して調整ロッド62がケース16内に挿入され、調整ロッド62の先端を前述の平面58に当接することができる。平面58は、調整ロッド62が当接される面であるので、以降当接平面58と記す。孔60は、4つの当接平面58に対応して4箇所に設けられており、それぞれの孔60から調整ロッド62が挿入される。調整ロッド62は、回転電機10の径方向に沿って挿入されて当接平面58に当接することが好ましい。このため、孔60の位置は、回転電機10の軸線方向において、レゾルバロータ52と同じ位置に設けられることが好ましい。
A
4本の調整ロッド62を当接平面58に当接させて、固定リング54を、すなわちロータ軸20を押すことができる。調整ロッド62の駆動は、電動機等の機械力を用いることができ、また作業者が駆動してもよい。ケースカバー36を固定するボルト46を仮締め状態とし、調整ロッド62によってロータ軸20を押すことにより、ロータ軸20の軸芯調整ができる。仮止め状態のケースカバー36は、ロータ軸20と共に移動し、軸芯調整が終了した段階でボルト46を本締めする。これにより、ロータ軸20の軸芯がステータ軸芯に一致する位置にて固定される。
The four
ロータ軸20の軸芯調整の手順について説明する。まず、ケース本体34を定盤等の基準面に固定し、そのケース本体内にステータ14を配置する。ステータ14は、ボルト40によりケース本体34に固定される。次に、ケース本体34に固定された状態でのステータ14の軸芯を測定する。例えば、特開平8−223875号公報に記載されたステータコイルのインダクタンスを利用する方法により、軸芯の測定をすることができる。具体的には、ステータ14内にダミーのロータを挿入し、コイル28に通電する。ステータ14とロータ12のギャップが周方向において均一であれば、三相の各相のコイルのインダクタンスは均一となるが、ロータの軸芯がずれてギャップが均一でない場合、各相のコイルのインダクタンスが不均一となる。各相のコイルのインダクタンスの値から、これらのインダクタンスを均一とするロータ位置を算出することができ、このときのロータの軸芯をステータの軸芯とすることができる。また、ステータ14の内周面の形状から幾何学的にステータの軸芯を算出することもできる。例えば、ステータ14の複数の磁極先端について座標を測定し、この座標から軸芯を算出することもできる。算出されたステータの軸芯は、前記基準面に関して固定された座標系にて、その位置を記憶される。
The procedure for adjusting the axis of the
次に、ロータ12とケースカバー36がケース本体34取り付けられる。ロータ12をケース本体34に取り付けた後、ケースカバー36でケース本体34の開放端を覆うようにしてもよく、また予めロータ12とケースカバー36を組み付けた状態で、これらをケース本体34に取り付けてもよい。このとき、ケースカバー36をケース本体34に対して固定するボルト46は仮締め状態として、ケースカバー36がケース本体34の開放端の端面に沿って若干の移動が許容されるようにする。この移動方向は、回転電機10の径方向である。
Next, the
4本の調整ロッド62を孔60からケース内部に挿入し、先端を固定リング54の4つの当接平面58に当接させる。ロータ軸20のケースカバー側の端(図1において上端)の中心が、先に算出されたステータ14の軸芯と一致するように、調整ロッド62によりロータ軸20を押して移動させる。一致したところで、ボルト46を本締めしてケースカバー36をケース本体34に固定する。調整ロッド62をケース16から抜き、組み立てられた回転電機10を定盤等の基準面から取り外す。
The four
従来より装備されていた固定リング54の外周面に調整ロッド62を当接させるための当接平面を設けたことにより、回転電機10に部品を追加せずにロータ軸20の軸芯調整が可能となる。
By providing an abutment plane for abutting the
本実施形態の固定リング54は正方形であったが、他の形状とすることもできる。例えば、固定リングの外周側面が、固定リングの交差する2本の直径が固定リング外周側面と交差する位置に形成された当該直径に直交する平面を有する形状とすることもできる。直径に直交する平面とすることにより、調整ロッド62を当該平面に直交する方向から当接させることができ、傾斜する面に当接する場合のようにロッド先端がそれてしまうことを防止できる。また、平面の代わりに凹部を設けるようにすることで、調整ロッドがより安定的に当接するようにできる。
Although the fixing
前記2本の直径は、直交するものとできる。これにより、それぞれの直径に沿う方向の位置を独立して調整可能となる。 The two diameters may be orthogonal. Thereby, the position in the direction along each diameter can be adjusted independently.
10 回転電機、12 ロータ、14 ステータ、16 ケース、20 ロータ軸、34 ケース本体、36 ケースカバー、52 レゾルバロータ、54 固定リング、58,58a,58b,58c,58d 当接平面、60 孔、62 調整ロッド。 10 Rotating machine, 12 Rotor, 14 Stator, 16 Case, 20 Rotor shaft, 34 Case body, 36 Case cover, 52 Resolver rotor, 54 Fixing ring, 58, 58a, 58b, 58c, 58d Contact plane, 60 holes, 62 Adjustment rod.
Claims (3)
前記回転電機は、前記ケースが、内部にステータが固定配置されるケース本体と、ケース本体の開放端を覆うケースカバーとから構成され、さらに、当該回転電機は、ケース本体とケースカバーによりロータコアの両側において支持されるロータ軸と、を有し、
当該ロータ軸芯調整装置は、
ロータ軸にレゾルバロータを固定するための固定リングであって、当該固定リングの外周側面には、互いに背中合わせの位置に配置される当接平面または凹部が2対形成されている、固定リングと、
前記ケース側面に開けられた孔を通してケース内に挿入され、前記当接平面または凹部のそれぞれに先端が当接する4本の調整ロッドであって、固定リングを押してロータの軸芯位置を調整する調整ロッドと、
を有するロータ軸芯調整装置。 A rotor shaft adjustment apparatus for a rotating electrical machine having a case, and a rotor and a stator housed in the case,
In the rotating electrical machine, the case includes a case main body in which a stator is fixedly disposed, and a case cover that covers an open end of the case main body. A rotor shaft supported on both sides, and
The rotor axis adjusting device is
A fixing ring for fixing the resolver rotor to the rotor shaft, the outer peripheral side surface of the fixing ring being formed with two pairs of abutting planes or recesses arranged at back-to-back positions;
Four adjustment rods that are inserted into the case through holes formed in the side surfaces of the case and whose tips abut against the abutting planes or the recesses, respectively, and adjust the axial center position of the rotor by pressing the fixing ring. The rod,
A rotor axis adjusting device having
ケース本体内に配置されたステータの軸芯を測定する工程と、
ステータの内側にロータを挿入し、ロータ軸の一端をケース本体により支持する工程と、
ロータ軸の他端にケースカバーを取り付ける工程と、
ケース本体の開放端をケースカバーで覆い、ケースカバーを仮止めする工程と、
ケース本体とケースカバーから構成されたケース側面に開けられた孔を通してケース内に4本の調節ロッドを挿入し、ロータ軸にレゾルバロータを固定するための固定リングの外周側面に形成された2対の当接平面または凹部のそれぞれに前記調整ロッドの先端を当接して固定リングを押してロータの軸芯位置をステータの軸芯に一致させるよう調整する工程と、
ケースカバーをケース本体に固定する工程と、
を含み、
前記2対の当接平面または凹部のそれぞれの対を形成する当接平面または凹部は、固定リングの外周側面の互いに背中合わせの位置に形成されている、
回転電機のロータ軸芯調整方法。 Arranging the stator of the rotating electrical machine in the case body;
Measuring the axis of the stator disposed in the case body;
Inserting the rotor inside the stator and supporting one end of the rotor shaft by the case body;
Attaching a case cover to the other end of the rotor shaft;
Covering the open end of the case body with a case cover and temporarily fixing the case cover;
Two pairs formed on the outer peripheral side surface of the fixing ring for fixing the resolver rotor to the rotor shaft by inserting four adjusting rods into the case through holes formed on the side surface of the case constituted by the case body and the case cover. Adjusting the axial center position of the rotor to coincide with the axial center of the stator by pressing the fixing ring by abutting the tip of the adjusting rod to each of the abutting flat surface or the recess,
Fixing the case cover to the case body;
Including
The abutment planes or recesses forming the respective pairs of the two pairs of abutment planes or recesses are formed in back-to-back positions on the outer peripheral side surface of the fixing ring.
A method for adjusting the rotor axis of a rotating electrical machine.
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