JP5854259B2

JP5854259B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP5854259B2
Application number: JP2011136233A
Authority: JP
Inventors: 勝瀬戸本; 良輔末長; 貴裕黒岩
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-06-20
Also published as: JP2013005646A

Description

本発明は、回転軸の両端部を軸受によって支持し、その回転軸の一方の端部に、他機器に駆動力を伝達する駆動力伝達部を設けた回転電機に関するものである。

一般に回転電機は、固定子フレームの内側に固定子が設けられ、この固定子の内側に所定の間隙を介して回転子が設けられている。回転子の回転軸は、両端部が固定子フレームに設けられた軸受によって回転自在に支持され、その回転軸の一方の端部に、他機器へ駆動力を伝達する駆動力伝達部が設けられている。

この駆動力伝達部は、他機器への駆動力を伝達する構造として歯車やスプラインなどの結合構造が採用されているが、その結合構造を回転軸の一端部に直接形成せずに、あらかじめ別部品に形成しておいて、その後、回転軸の一端部に一体に連結することにより構成することが考えられている。

例えば特許文献１に、回転軸の出力軸端に、別部品で形成された小歯車（連結部材）をスプライン結合およびピニオンボルトにより一体に連結し、この小歯車を介して回転軸の駆動力を他機器へ伝達する技術について開示されている。

また特許文献２には、他機器へ駆動力を伝達する結合構造として雌型スプラインを形成した連結部材をモータの出力軸端に圧入により連結し、この連結部材の雌型スプラインに、他機器の入力軸の雄型スプラインを結合して駆動力を伝達する技術について開示されている。

このように、駆動力伝達部をあらかじめ別部品で形成しておいて、その後、回転軸の一端部に一体に連結する構造を採用することにより、回転軸に駆動力伝達部を直接形成する場合よりも、駆動力伝達部における加工作業性および加工精度を向上することができ、しかも回転軸に組み込み後に異常が発生しても、回転軸を交換することなく、駆動力伝達部の連結部材を交換するだけで対処できるなどの効果がある。

特開平７−２７４４３６号公報特許第３５６９４６３号公報

ところで、上記特許文献１および２に開示された技術においては、歯車どうしの結合部や雄雌型スプラインの結合部が軸受よりも軸方向外側の位置に自由端として設けられているために、回転軸から駆動力伝達部の結合部を介して駆動力を伝達する際に、振動が発生しやすく、その振動が大きな騒音を発生したり、結合部を損傷させたりするおそれがあった。

そこで本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、回転軸の一端部に設けられ、別部品で構成された駆動力伝達部での振動の発生を抑制することのできる回転電機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明による回転電機は、一方の軸端にフランジ部が形成され、他方の軸端に他機器の雄型スプラインが連結される雌型スプラインが形成された連結部材を、回転軸の一方の端部に、前記フランジ部を介して取り外し可能に取り付けるとともに、前記雌型スプラインが形成されている位置に前記回転軸を回転自在に軸支する軸受の一方を設けることを特徴とする。

本発明による回転電機によれば、連結部材の雌型スプラインが形成されている位置の径方向外側に軸受が設けられていることにより、軸受がスプライン結合部を直接支持するので、スプライン結合部における振動の発生を抑制することができる。

本発明による回転電機の一実施の形態を断面して示す正面断面図である。（ａ）は図１に示す回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。本発明による回転電機の第２の実施の形態を示し、回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図である。本発明による回転電機の第３の実施の形態を示し、（ａ）は回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。本発明による回転電機の第４の実施の形態を示し、（ａ）は回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。本発明による回転電機の第５の実施の形態を示し、回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図である。本発明による回転電機の第６の実施の形態を示し、（ａ）は回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明による回転電機の一実施の形態を断面して示す正面断面図であり、図２（ａ）は図１に示す回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。

図１および図２において、本実施の形態は、回転軸５の一方の端部に設けられる、他機器８へ駆動力を伝達する駆動力伝達部を、別部品からなる連結部材１０で構成したもので、この連結部材１０は、軸方向の一端部に他機器８の駆動軸９の雄型スプライン９ａが結合される雌型スプライン１０ａを有し、その他端部を回転軸５の軸端にボルト固定手段１１により一体に連結して設けられており、かつこの連結部材１０の雌型スプライン１０ａが形成されている位置の径方向外側に軸受７が設けられているところに特徴を有する。

回転電機１は、固定子フレーム２の内側に固定された固定子３と、この固定子３の内側に所定の間隙を介して配設された回転子４を有し、回転子４の回転軸５は、両端部においてそれぞれ軸受６，７により回転自在に支持されている。軸受６，７は固定子フレーム２を構成する側板２ａ，２ｂに支持されている。

回転軸５の一方（図示右側）の端部には、他機器８の駆動軸９に結合して回転電機１の駆動力を他機器へ伝達する駆動力伝達部が設けられている。この駆動力伝達部は、別部品からなる連結部材１０で構成されており、この連結部材１０は、軸方向の一端部には、他機器の雄型スプライン９ａが結合される雌型スプライン１０ａが形成されており、他端部が回転軸５の軸端にボルト固定手段１１により一体に連結されることにより設けられている。

ボルト固定手段１１は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、連結部材１０の周方向に多数設けられている。連結部材１０の軸方向一端部（反雌型スプライン側端部）には、径大のフランジ部１０ｂが形成されており、このフランジ部１０ｂには、周方向に間隔をおいて多数のボルト貫通孔が形成されている。他方、回転軸５の軸端面には、連結部材１０のボルト貫通孔に対応した位置に多数のネジ穴５ａが形成されている。

ボルト固定手段１１は、ボルト貫通孔を介して多数のボルトをネジ穴５ａにそれぞれワッシャなどを介して螺合することにより、連結部材１０を回転軸５の軸端に着脱自在に一体に連結するように構成されている。

そしてこの連結部材１０の雌型スプライン１０ａが形成されている位置の径方向外側に軸受７が配設されている。したがって、軸受７は連結部材１０を雄雌型スプライン９ａ，１０ａが結合している位置で支持していることになる。

このように、連結部材１０が雄雌型スプライン９ａ，１０ａの結合位置で軸受７により支持されていることにより、連結部材１０における雄雌型スプライン９ａ，１０ａの結合部での振動が抑制され、振動の発生による大きな騒音の発生や結合部の損傷の発生などを防止することができる。

加えて駆動力伝達部をあらかじめ別部品で形成して回転軸の一端部に一体に連結する構造を採用することにより、回転軸に駆動力伝達部を直接形成する場合よりも、駆動力伝達部における加工作業性および加工精度を向上することができ、しかも回転軸に組み込み後に異常が発生しても、回転軸を交換することなく、駆動力伝達部の連結部材を交換するだけで対処できる。

図３は本発明による回転電機の第２の実施の形態を示す正面断面図である。本実施の形態が図２の実施の形態と異なる点は、回転軸５の軸端と連結部材１０との連結部における接合面に、セラミックスなどの熱伝導を低減できる熱絶縁物１２を介在させたところにある。

これにより、回転電機１の運転時に、回転子で生じた熱が回転軸５から連結部材１０を介してスプライン結合部に伝導するのを抑制でき、熱膨張によってスプラインの歯車が変形したり、結合部の噛み合わせが悪くなることで連結部材１０が損傷したりするのを防止することができる。

図４は本発明による回転電機の第３の実施の形態を示し、（ａ）は回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。本実施の形態が図２の実施の形態と異なる点は、回転軸５の軸端と連結部材１０との連結部における固定手段として、ボルト固定手段１１に加えてピン固定手段１３を設けたところにある。

ボルト固定手段１１は連結部材１０のフランジ部１０ｂに周方向に間隔をおいて設けられており、その隣り合うボルト固定手段１１の間に、さらにピン固定手段１３を設けている。ピン固定手段１３はフランジ部１０ｂに設けたピン貫通孔１３ａを通して回転軸５の軸端面に設けたピン穴１３ｂにピンを打ち込んで構成したもので、ボルト固定手段１１による軸方向の締付固定力に、ピン固定手段１３による周方向のせん断力を加えて駆動力伝達部の連結強度を強化したものである。

なお、本実施の形態においても、回転軸５の軸端と連結部材１０との連結部における接合面に熱絶縁物を介在させることができる。

図５は本発明による回転電機の第４の実施の形態を示し、（ａ）は回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。本実施の形態が図２の実施の形態と異なる点は、回転軸５の軸端と連結部材１０との連結部における固定手段として、周方向に間隔をおいて配設したピン固定手段１３を採用し、また回転電機を縦置き型としたところにある。

ピン固定手段１３により回転軸５と他機器の駆動軸９に連結部材１０を介してトルクを伝達することができる。また回転電機を縦置き型とすることにより、回転電機や他機器の自重が連結部材１０と回転軸５との連結部に作用して押し付け圧力が生じるので、ピン固定手段１３のみの連結によっても、連結部が分離することはない。

本実施の形態においても、回転軸５の軸端と連結部材１０との連結部における接合面１０ｃに熱絶縁物を介在させることができる。

図６は本発明による回転電機の第５の実施の形態を示す正面断面図である。本実施の形態はボルト固定手段やピン固定手段に代えて焼き嵌めによる固定手段を採用したところに特徴がある。回転軸５の軸端には円柱状の突起部５ｂが設けられており、連結部材２０の反雌型スプライン２０ａ側端部には、突起部５ｂに対応する凹部２０ｃが設けられており、この凹部２０ｃを突起部５ｂに焼き嵌めにより嵌合することにより連結したものである。

これにより、ボルト固定手段やピン固定手段を採用する場合の貫通孔やネジ穴などを設ける必要がないので、より簡単な機械加工のみで連結を実施することができる。

なお、本実施の形態においても、回転軸５の軸端の突起部５ｂと連結部材１０の凹部２０ｃとの連結部における接合面に熱絶縁物２２を介在させて熱の伝導を抑制することができる。

図７は本発明による回転電機の第６の実施の形態を示し、（ａ）は回転電機の主要部を拡大して示す正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印の方向にみた側面断面図である。本実施の形態が図４の実施の形態と異なる点は、回転軸５の軸端と連結部材１０との連結部における固定手段として、フランジ部１０ｂに周方向に間隔をおいて配設したピン固定手段２３と、軸心に配設したセンターボルト固定手段１４とを併用したところにある。

ピン固定手段２３は、連結部材１０のフランジ部１０ｂに周方向に間隔をおいて多数設けたピン貫通孔を通して回転軸５の軸端面に設けたピン穴に中空ピンを打ち込んで構成したものであり、センターボルト固定手段１４は、連結部材１０の軸心に貫通孔を形成し、この貫通孔を通して回転軸５の軸端面に形成されたネジ穴にボルトを螺合して構成したものである。

これにより、連結部材１０の軸心にセンターボルト固定手段１４を設けることで軸方向の締付固定力を確保する一方、ピン固定手段２３の配設数を、図４の実施形態よりも周方向に多く設けることができるので、より多くのトルク伝達が可能となる。

このように、回転軸５の一方の端部に、他機器へ駆動力を伝達する駆動力伝達部を、別部品からなる連結部材１０または２０を一体に連結して構成する場合に、その連結のための固定手段としては種々のものが採用でき、そして連結部材１０または２０の雌型スプライン１０ａ，２０ａが形成されている位置の径方向外側に一方の軸受７を設けることにより、軸受７がスプライン結合部を直接支持することになるので、スプライン結合部における振動の発生を抑制することができ、その振動による大きな騒音の発生やスプライン結合部の損傷の発生を防止することができる。

１…回転電機
２…固定子フレーム
２ａ，２ｂ…側板
３…固定子
４…回転子
５…回転軸
５ａ…ネジ穴
５ｂ…突起部
６，７…軸受
８…他機器
９…駆動軸
９ａ…雄型スプライン
１０，２０…連結部材
１０ａ，２０ａ…雌型スプライン
１０ｂ，２０ｃ…フランジ部
１０ｃ…接合面
１１…ボルト固定手段
１２…熱絶縁物
１３，２３…ピン固定手段
１３ａ…ピン貫通孔
１３ｂ…ピン穴
１４…センターボルト固定手段
２０ｃ…凹部

Claims

一方の軸端にフランジ部が形成され、他方の軸端に他機器の雄型スプラインが連結される雌型スプラインが形成された連結部材を、回転軸の一方の端部に、前記フランジ部を介して取り外し可能に取り付けるとともに、前記雌型スプラインが形成されている位置に前記回転軸を回転自在に軸支する軸受の一方を設けることを特徴とする回転電機。
前記回転軸の一方の軸端と前記連結部材に形成されたフランジ部とをボルト固定手段およびピン固定手段の少なくとも一方の固定手段により取り外し可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記回転軸の一方の軸端と前記連結部材との取り付けを連結部材の軸心に配設したセンターボルトで固定する手段を併用することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
前記回転軸の一方の軸端と前記連結部材に形成されたフランジ部との連結部分の間に熱絶縁物を介在させたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機。