JP5750057B2 - 片持ち軸電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の構造に関し、特に、回転軸が反負荷側の軸受により片持ちで支持される片持ち軸電動機に関するものである。

図６、図７は従来の片持ち軸電動機の一例を示す。電動機のハウジング１は、負荷側がフランジになっており、図示しない負荷側の機器のフランジにボルトで固定される。回転軸７の反負荷側は軸受６により回転可能に支持されており、回転軸７の負荷側の軸端には図示しない負荷回転軸と連結する連結板８が取り付けられて、図示しない負荷装置側の軸受によって回転軸が支持される。

負荷との連結前の電動機は反負荷側の軸受６によってのみ回転軸７が支持される片持ち軸となっており、支持されない負荷側の軸端は傾き、回転子５が固定子４に接触する。

この状態で電動機を輸送すれば、回転子５が固定子４と接触することによって損傷を受ける。また軸受６に回転軸の全質量がかかり、損傷させてしまう恐れがある。

図６、図7では、これらの問題を防止するために、前記回転軸７を支える連結板８と、連結版８をハウジング１に固定するための固定治具１１Ａが準備され、連結板８とハウジング１のフレームのフランジとの間に固定治具１１Ａが固定用ボルト１１Ｂ、および１１Ｃによって取り付けることにより、回転軸７の傾きが防止される。そして、この状態で電動機が輸送され、このような電動機の状態は負荷装置との連結直前まで維持され、連結版８と負荷回転軸が連結する際に、固定治具１１Ａが取り外される。

このように、固定治具１１Ａは負荷装置との連結が終われば、取り外され不要なものとなるので、不要となった固定治具１１Ａはまた再利用のために電動機の製造元に返却されるのが理想である。

しかし、固定治具１１Ａだけを製造元に返却する場合は、返却がすぐに行われなかったり、返却を忘れられてしまうことがあり、電動機の製造元での製造時に合わせて適時に戻ってこないと、組立てができないという問題が起こる。それを防止するため、固定治具を必要以上に在庫しておいたり、電動機の納入先からの返却を促したりしなければならず、常に治具の管理をする必要があり多大な工数がかかっていた。

この種従来技術として、特許文献１〜特許文献３を挙げることができる。特許文献１には、片持ち軸の電動機を輸送時保護装置（固定治具）によって固定して、輸送する方法が紹介されている。しかしこの方法は、固定治具の形状に工夫がされているものの、図１と同様に電動機に輸送中は固定治具が必要で、負荷装置との連結が終われば固定治具の処分が問題となる。

また、特許文献２には、電動機ハウジング内周と、出力側回転子軸外周との間隙に弾性保持体を挿入して搬送し、相手車体に組み付ける際この弾性保持体を外すようにした電動機搬送装置が開示されている。しかし、特許文献１と同様に相手車体に組み付ける際の弾性保持体の処分が問題となる。

特許第４４６３８９８号公報 特開平０７−２７４４５５号公報 特開昭５８−０４６８４５号公報

また、特許文献３には、片軸受け構造の回転電機において、自由な回転軸の軸心と外枠の心を一致させる際に、連結側保護カバーを外さなくても外枠の心が分かるように、心出し用の突起が設けられたものが開示されている。しかしながら、回転電機の搬送時の回転軸の支えについては開示がなく、回転子鉄心が固定子鉄心と接触することによって鉄心やコイルに傷を付け、また反負荷側の片軸受に回転軸の質量がかかり、損傷させてしまう恐れがある。

また、片持ち軸電動機は負荷側に軸受が無く、通常の電動機で存在するエンドブラケットも存在しないため、内部の固定子、回転子はむき出しの状態で無保護の状態となっている。従って、負荷側の機器に連結されるまでの間に、水分や異物が侵入する恐れがあり、例えば、ビニールなどの保護材を被せて水分や異物の侵入を防ぐ必要がある。ただし、負荷装置との連結作業で保護材はどうしても取り外す必要があるので、負荷装置との連結作業で異物を侵入させる恐れがある。もし異物を侵入させてしまった場合、電動機が回転したとき異物によって固定子を損傷させ、それが原因で最悪は電動機を焼損させてしまうといった不具合が生じ、電動機およびその設置において信頼性に欠けるという問題があった。

本発明の目的は、搬送時に固定子と回転子の損傷を防止し、搬送時および負荷側への連結時に取り扱い性を良くすると共に異物侵入を防止した片持ち軸電動機を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、ハウジングの内径側に固設された固定子と、前記固定子の内周側に対向配置されて回転自在に支承された回転子と、前記回転子の回転軸の軸受を反負荷側に備え、負荷側の回転軸は負荷の機器側で支持される構造の片持ち軸電動機において、
前記回転子の負荷側に回転子の回転軸が貫通する貫通孔を有する仕切板を備え、前記仕切板の貫通孔と前記回転子の回転軸との隙間をＳ１とし、前記固定子と前記回転子の隙間をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように前記仕切板の貫通孔の内径寸法が設定されていることを特徴とする。

また、上記に記載の片持ち軸電動機において、
前記仕切板の貫通孔の内径寸法は、その内周に前記回転子の回転軸が接触した状態で、前記固定子の内周と回転子の外周の間に隙間が生じるように設定されたことを特徴とする。

また、上記に記載の片持ち軸電動機において、
前記回転子の回転軸が前記仕切板の貫通孔の内周に接触して傾斜した状態で保管または搬送されることを特徴とする。

また、上記に記載の片持ち軸電動機において、
前記回転子の外周に前記固定子の内周側に対向するように永久磁石が装着され、回転軸は前記回転子が磁力により固定子に吸引された状態で前記仕切板の貫通孔の内周に接触することを特徴とする。

本発明によれば、搬送時に固定子と回転子の損傷を防止でき、取付けたままとなる仕切板は管理する必要がなく、異物侵入防止の保護材としても機能するので、取り扱い性が良く信頼性を向上できる。

本発明実施例の断面図である。 搬送時の本発明実施例の断面図である。 図２を断面Ａ−Ａからみた仕切り板の説明図である。 図２における仕切り板単体の正面図である。 図２における仕切り板単体の断面図である。 従来の片持ち軸の電動機の断面図である。 図６をフランジ側から見た正面図である。

図１は本発明実施例の片持ち軸の電動機であって永久磁石式の同期電動機の断面図で、図２は同じく同電動機の保管時または搬送時の状態を示した断面図である。

図１に示される片持ち軸電動機は、ハウジング２１の内ハウジング２２の内径側に固設された固定子２４と、前記固定子２４の内周側に対向配置されて回転自在に支承された回転子２５と、前記回転子２５の回転軸２７の軸受（玉軸受）６０２を反負荷側に備え、負荷側の回転軸２７は負荷の機器側で支持される。前記回転子２５の外周には、前記固定子２４の内周側に対向するように永久磁石２６が装着されている。

電動機のハウジング２１は、負荷側がフランジ２１ａになっており、図示しない負荷側の機器のフランジにボルト（図示せず）で固定される。電動機の回転子２５の回転軸２７の反負荷側は、エンドブラケット２３に設けた軸受（玉軸受）６０２により回転自在に支持されており、回転軸７の負荷側の軸端には図示しない負荷回転軸と連結する連結板２８が取り付けられて、図示しない負荷装置側の軸受によって回転軸２７が支持される。軸受（玉軸受）６０２の内外には、軸受外輪６０１、軸受内輪６０３および軸受カバー２０が設けられる。図１は、回転軸２７の反負荷側が軸受（玉軸受）６０２により回転可能に支持され、回転軸２７の負荷側が連結板２８を介して負荷回転軸と連結された状態を示している。

２９は、回転子２５の負荷側に近い位置で内ハウジング２２に回転軸２７と同心に固定された仕切り板である。この仕切り板２９は、電動機内の固定子２４と回転子２５などを保護する作用をもち、中心には回転軸２７が貫通するための回転軸２７の直径より大きめの貫通孔９０１が設けられる。この貫通孔９０１の直径（内径寸法）をＬとし、前記回転軸２７の直径（外径寸法）をｌとする。

前記回転子２７の両側が軸受によって支持された図２の状態で、回転軸２７の外周と貫通孔９０１の内周の隙間をＳ１とし、固定子２２の外周と回転子２５の外周の隙間をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように、貫通孔９０１の直径（内径寸法）Ｌと、前記回転軸２７の直径（外径寸法）ｌの寸法が設定されている。また、前記Ｌ、ｌ、Ｓ１の関係は、Ｌ＝ｌ＋２Ｓ１となる。

図２は、上述のように電動機の保管時または搬送時の状態を示している。この状態では、回転軸２７の負荷側が負荷の機器側から外されて支持されてない。このため、回転軸２７は自重により反負荷側の軸受（玉軸受）６０２を支点として時計方向に回転し、角度θだけ傾斜して仕切板２９の貫通孔９０１の内周下側に接触した状態となっている。回転軸２７が下に傾斜すると回転子２５も一緒に傾斜し、その外周が固定子２４の内周に接近する。この傾斜が大きくなると回転子２５と固定子２４が接触し、互いに損傷する恐れがある。本実施例では、貫通孔９０１の内周に回転軸２７が接触した状態で、固定子２２の内周と回転子２５の外周の間に隙間１２が必ず生じるように、貫通孔９０１の直径（内径寸法）Ｌ、および回転軸２７の直径（外径寸法）ｌの寸法が設定されている。

なお、隙間１２は、回転子２５の外周の最も負荷に近い位置（負荷側位置）と、これに対向する固定子２４の内周の負荷側の位置との隙間である。

電動機の保管時または搬送時は、回転軸２７は反負荷側の軸受６０２と、仕切り板２９に支えられ、仕切板２９に電動機を輸送する際の固定治具としての役割を持たせている。回転軸２７が傾斜して仕切り板２９の貫通孔９０１に支えられている（接触している）とき、回転子２５の永久磁石が固定子２４に吸引されているので、電動機の保管時または搬送時に安定して貫通孔９０１に支持される。回転軸２７の貫通孔９０１に接触している部分は、電動機の搬送時に多少振動して擦れる可能性があるが、負荷装置の軸受に支えられる部分ではないので、負荷に支えられて回転するとき支障とはならない。

輸送された電動機を設置場所で負荷装置と連結すれば、回転軸２７は反負荷側の軸受６０２と図示しない負荷装置側の軸受との間で支えられるので、仕切り板２９の貫通孔９０１の内周面との接触状態から離れて持ち上がり、図１に示すように貫通孔９０１に接触することなく回転可能な状態となる。

仕切板２９は固定治具としての役目を終えるが、電動機を負荷装置と連結した後も取り外す必要はないので、取り扱いが容易となる。また、この仕切板２９によって電動機内部が外部と遮断されているので、輸送中、もしくは負荷装置との連結時においても、外部からの水分や異物が固定子２４、回転子２５のある電動機の内部に侵入する可能性は低く、信頼性を向上させる利点がある。

図３は図２を断面Ａ−Ａからみた仕切り板の説明図であり、貫通孔９０１の内周の下面に回転軸２７の外周が接触している。９０３は仕切板２９を内ハウジング２２に固定するボルトである。図４は図２における仕切り板単体の正面図であり、９０２は仕切板２９を内ハウジング２２に固定するための孔である。図５は図２における仕切り板単体の断面図であり、９０４は内ハウジング２２に係合するための仕切板２９に設けた段部である。

以上のように、輸送だけのために取り付けていた固定治具の取り外しは不要となり、固定治具は電動機の内部に残したままとできるので、固定治具を管理する必要はなく、必要以上の数量を製作する必要がない。電動機の内部の保護材としても機能するので、電動機の取り扱いが容易にできる。

さらに、反負荷側の軸受６０２をメンテナンスのために交換する場合、従来の片持ち軸電動機では、電動機を一旦負荷装置から取り外してから回転軸を固定子から抜き出してから軸受を交換する必要があったが、本実施例の構成によれば、この仕切板の貫通孔９０１が回転軸を支える一つの支点となるので、負荷装置に連結されたままで、反負荷側のエンドブラケット２３を取り外しても、負荷側の軸受と仕切板２９の２点で回転軸２７を支えられることができる。したがって、回転軸２７が大きく傾くことはなく、回転子２５は固定子２４に接触することはない。

エンドブラケット２３を取り外した後、反負荷側の軸受６がむき出しとなるので、市販の軸受用の引き抜き工具を用いて、軸受６０２を簡単に取り外すことができる。新らしく取り付ける軸受は、市販の軸受用ヒータなどで温めて回転軸に焼きばめすることができるので、回転軸を外す必要がなく、エンドブラケット２３を元に戻せば交換が終了する。このように、負荷装置から電動機を取り外すことなく、また回転軸２７を取り外すこともなく、軸受６０２を短時間で交換することができるのでメンテナンス性に優れるという効果がある。

１２…固定子の内周と回転子の外周の隙間、２１…外ハウジング、２２…内ハウジング、２３…エンドブラケット、２４…固定子、２５…回転子、２６…軸受、６０１…軸受外輪、６０２…軸受（軸受玉）、６０３…軸受内輪、２７…回転軸、２８…連結板、２９…仕切り板、９０１…貫通穴、９０２…仕切り板を内ハウジングにボルトで固定するための穴、９０３…仕切り板を内ハウジングに固定するためのボルト、９０４…内ハウジングに係合するための仕切板に設けた段部、ｌ…回転軸２７の直径（外径寸法）、Ｌ…貫通孔の直径（内径寸法）、Ｓ１…仕切板の貫通孔と前記回転子の回転軸との隙間、Ｓ２…固定子と前記回転子の隙間。

Claims (6)

1. ハウジングの内径側に固設された固定子と、前記固定子の内周側に対向配置されて回転自在に支承された回転子と、前記回転子の回転軸の軸受を反負荷側に備え、負荷側の回転軸は負荷の機器側で支持される構造の片持ち軸電動機において、
   前記回転子の負荷側に回転子の回転軸が貫通する貫通孔を有する仕切板を備え、前記仕切板の貫通孔と前記回転子の回転軸との隙間をＳ１とし、前記固定子と前記回転子の隙間をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように設定されていることを特徴とする片持ち軸電動機。
2. 請求項１に記載の片持ち軸電動機において、
   前記貫通孔の直径および前記回転軸の直径は、Ｓ１≦Ｓ２となるように寸法が設定されていることを特徴とする片持ち軸電動機。
3. 請求項１に記載の片持ち軸電動機において、
   前記仕切板の貫通孔の内径寸法は、前記回転子の回転軸が傾斜して前記貫通孔の内周に接触した状態で、前記固定子の内周と回転子の外周の間に隙間が生じるように設定されたことを特徴とする片持ち軸電動機。
4. 請求項３に記載の片持ち軸電動機において、
   前記固定子の内周と回転子の外周の間の隙間は、前記回転子の外周の負荷に近い位置と、これに対向する前記固定子の内周との隙間であることを特徴とする片持ち軸電動機。
5. 請求項３または４に記載の片持ち軸電動機において、
   前記回転子の回転軸が前記仕切板の貫通孔の内周に接触して傾斜した状態で保管または搬送されることを特徴とする片持ち軸電動機。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の片持ち軸電動機において、
   前記回転子の外周に前記固定子の内周側に対向するように永久磁石が装着され、回転軸は前記回転子が磁力により固定子に吸引された状態で前記仕切板の貫通孔の内周に接触することを特徴とする片持ち軸電動機。

Images