JP7002359B2 - Rotating machine and bearing structure - Google Patents

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本発明は、回転電機およびその軸受構造に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine and its bearing structure.

回転機械の代表的な例としての回転電機は、回転子と固定子を有する。回転子は、軸方向に延びて両端を軸受により回転可能に支持されたロータシャフトと、その径方向外側に取り付けられた回転子鉄心を有する。固定子は、回転子鉄心の径方向外側に設けられた固定子鉄心と、その径方向内側部分を軸方向に貫通する固定子巻線を有する固定子とを備える。 A rotary electric machine as a typical example of a rotary machine has a rotor and a stator. The rotor has a rotor shaft that extends axially and is rotatably supported at both ends by bearings, and a rotor core attached radially outward. The stator includes a stator core provided on the radial outer side of the rotor core and a stator having a stator winding that axially penetrates the radial inner portion thereof.

回転子鉄心および固定子は、通常、フレーム内に収納される。フレームの回転中心軸方向の両側は、軸受ブラケットにより閉止している。軸受はそれぞれ、軸受ブラケットにより支持されている。 The rotor core and stator are usually housed in a frame. Both sides of the frame in the direction of the center axis of rotation are closed by bearing brackets. Each bearing is supported by a bearing bracket.

軸受には、大別して、すべり軸受ところがり軸受とがある。一般に、高速で回転する回転電機に使用する場合は、すべり軸受が有利であり、回転電機の多くは、すべり軸受を使用している。 Bearings are roughly classified into plain bearings and pointed bearings. Generally, when used for a rotary electric machine that rotates at a high speed, a plain bearing is advantageous, and most of the rotary electric machines use a plain bearing.

PWM(Pulse Width Modulation)により誘導電動機を運転すると、中性点電圧はゼロとならずコモンモード電圧が残る。この結果、ロータシャフトと大地間に電位差が生じる。 When the induction motor is operated by PWM (Pulse Width Modulation), the neutral point voltage does not become zero and the common mode voltage remains. As a result, a potential difference is generated between the rotor shaft and the ground.

また、発電機の軸電圧は、固定子鉄心の磁気抵抗の不均一による軸の交鎖磁束の不平衡、静電荷の蓄積による静電作用、回転子巻線の接地による軸と軸受間の電位の発生等によるものである。 In addition, the shaft voltage of the generator is the imbalance of the cross-chain magnetic flux of the shaft due to the non-uniform magnetic resistance of the stator core, the electrostatic action due to the accumulation of static charge, and the potential between the shaft and the bearing due to the grounding of the rotor winding. This is due to the occurrence of.

このような軸電圧が発生している状態では、軸受の油膜が切れると、ロータシャフトと軸受を含む経路で軸電流が流れる。この際、軸と軸受間にアークが流れ、軸受の回転部と静止部の金属に溶融現象を起こす。この溶融現象は、すべり軸受では、メタル部にピッチング(Pitting)を、軸にスコーリング(Scoring)と呼ばれるひっかき傷を生ずる。また、ころがり軸受では、リッジマーク(Ridgemark)として現れる。 In a state where such a shaft voltage is generated, when the oil film of the bearing is cut off, a shaft current flows in the path including the rotor shaft and the bearing. At this time, an arc flows between the shaft and the bearing, causing a melting phenomenon in the metal of the rotating portion and the stationary portion of the bearing. This melting phenomenon causes scratches called pitting on the metal portion and scoring on the shaft in the slide bearing. Further, in a rolling bearing, it appears as a ridge mark (Ridgemark).

また、軸電流が発生した場合、軸受が過熱して焼損に至ることも懸念される。あるいは、ロータシャフトと軸受の接触面の腐食の問題、異音の発生の問題などもある。 Further, when an axial current is generated, there is a concern that the bearing may overheat and burn out. Alternatively, there is a problem of corrosion on the contact surface between the rotor shaft and the bearing, a problem of generation of abnormal noise, and the like.

このための対策として、すべり軸受かころがり軸受かを問わず、軸受とその取り付け台との間に絶縁物を挿入し、軸電流の発生を防止している(特許文献1、2参照)。すなわち、電気的な絶縁物である絶縁部材が、たとえば、軸受メタルとハウジングとの間に挟まれた状態で設けられている。 As a countermeasure for this, regardless of whether it is a plain bearing or a rolling bearing, an insulator is inserted between the bearing and its mounting base to prevent the generation of axial current (see Patent Documents 1 and 2). That is, an insulating member, which is an electrical insulator, is provided, for example, in a state of being sandwiched between the bearing metal and the housing.

特開2000-245100号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-245100 特開2008-148453号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-148453

図5は、回転電機の従来の軸受構造30の構成例を示す軸方向の上半立断面図である。また、図6は、絶縁部材およびその嵌め込みを説明するための図5のA部を中心に示す部分縦断面図である。図5および図6は、すべり軸受の場合を示している。 FIG. 5 is an axial upper half vertical cross-sectional view showing a configuration example of a conventional bearing structure 30 of a rotary electric machine. Further, FIG. 6 is a partial vertical sectional view centering on a portion A of FIG. 5 for explaining the insulating member and its fitting. 5 and 6 show the case of a plain bearing.

図5に示すように、従来、絶縁部材33は、軸受本体31に取り付けられている。絶縁部材33の径方向外側表面は、ハウジング32の内面と互いに密着するような形状に形成されている。 As shown in FIG. 5, conventionally, the insulating member 33 is attached to the bearing body 31. The radial outer surface of the insulating member 33 is formed so as to be in close contact with the inner surface of the housing 32.

なお、図5および図6に示すように、以下、ロータシャフト11の回転中心軸の延びる方向をz方向、回転中心軸から径方向外側に向かう方向をr方向と称することとする。 As shown in FIGS. 5 and 6, hereinafter, the direction in which the rotation center axis of the rotor shaft 11 extends is referred to as the z direction, and the direction from the rotation center axis to the outside in the radial direction is referred to as the r direction.

図6に示すように、軸受本体31の径方向外側の表面には、周方向に延びた複数の受け溝31aが形成されている。それぞれの受け溝31aは、z方向に軸受本体31を穿つように広がっている。 As shown in FIG. 6, a plurality of receiving grooves 31a extending in the circumferential direction are formed on the outer surface of the bearing body 31 in the radial direction. Each receiving groove 31a extends so as to pierce the bearing body 31 in the z direction.

絶縁部材33は、軸受本体31の径方向の外表面を覆う面状部33aと、面状部33aを軸受本体31に固定する突出部33bとを有する。突出部33bは、最終的に受け溝31a内の空間と同じ形状となっている。 The insulating member 33 has a planar portion 33a that covers the radial outer surface of the bearing body 31, and a protruding portion 33b that fixes the planar portion 33a to the bearing body 31. The protruding portion 33b finally has the same shape as the space in the receiving groove 31a.

このような、従来の軸受構造においては、受け溝31aの形成、絶縁部材33の嵌めこみ、およびその後の最終組み立て状態までの成形等、必要とする手順が多く手間がかかっており、より簡潔な構成、方法が望まれていた。 In such a conventional bearing structure, many steps are required, such as forming the receiving groove 31a, fitting the insulating member 33, and molding until the final assembled state thereafter, which is more concise. The configuration and method were desired.

そこで本発明は、回転電機において軸受の電気的な絶縁を簡単な構造で実現することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to realize electrical insulation of bearings in a rotary electric machine with a simple structure.

上述の目的を達成するため、本発明は、回転中心軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心を前記回転中心軸方向に貫通する複数の固定子巻線とを有する固定子と、静止支持されて、前記ロータシャフトを、前記回転子鉄心を挟んだ両側で回転可能に支持する2つの軸受構造と、を備える回転電機であって、前記2つの軸受構造のそれぞれは、前記ロータシャフトの径方向外側に配され前記ロータシャフトと摺動可能に接して前記ロータシャフトからの反力を受ける軸受本体と、前記軸受本体の径方向外側に設けられて、前記軸受本体を支持するハウジングと、前記ハウジングの内面に取り付けられ、前記ハウジングの前記軸受本体と対向する部分を覆う面状部と、前記面状部から径方向外側のみに突出し、前記ハウジングの内面の周方向にリング状に延びる突出部とを有する絶縁部材とを具備し、前記ハウジングには、前記突出部と嵌合する受け溝が形成されており、前記突出部の断面形状は矩形状であり、高さは軸方向の長さより長い、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has a rotor shaft extending in the direction of the center axis of rotation, a rotor having a rotor core attached to the radial outer side of the rotor shaft, and a diameter of the rotor core. The rotor shaft is statically supported by a stator having a cylindrical stator core provided on the outer side in the direction and a plurality of stator windings penetrating the stator core in the direction of the rotation center axis. A rotary electric machine including two bearing structures rotatably supported on both sides of the rotor core, each of the two bearing structures arranged radially outside the rotor shaft. A bearing body that is slidably contacted with the rotor shaft and receives a reaction force from the rotor shaft, a housing that is provided on the radial outer side of the bearing body and supports the bearing body, and is attached to the inner surface of the housing. An insulating member having a planar portion covering a portion of the housing facing the bearing body and a protruding portion protruding only radially outward from the planar portion and extending in a ring shape in the circumferential direction of the inner surface of the housing. However, the housing is formed with a bearing groove that fits with the protrusion, the cross-sectional shape of the protrusion is rectangular, and the height is longer than the length in the axial direction .

また、本発明は、回転中心軸方向に延びたロータシャフトと、回転子鉄心とを有する回転子と、固定子と、静止支持されて、前記ロータシャフトを備える回転電機の前記回転子鉄心を挟んだ両側でそれぞれ前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受構造であって、前記ロータシャフトの径方向外側に配され前記ロータシャフトと摺動可能に接して前記ロータシャフトからの反力を受ける軸受本体と、前記軸受本体の径方向外側に設けられて、前記軸受本体を支持するハウジングと、前記ハウジングの内面に取り付けられ、前記ハウジングの前記軸受本体と対向する部分を覆う面状部と、前記面状部から径方向外側のみに突出し、前記ハウジングの内面の周方向にリング状に延びる突出部とを有する絶縁部材とを具備し、前記ハウジングには、前記突出部と嵌合する受け溝が形成されており、前記突出部の断面形状は矩形状であり、高さは軸方向の長さより長い、ことを特徴とする。 Further, in the present invention, the rotor shaft extending in the direction of the center axis of rotation, the rotor having the rotor core, the stator, and the rotor shaft of the rotary electric machine provided with the rotor shaft are sandwiched. A bearing structure that rotatably supports the rotor shaft on both sides, and is a bearing body that is arranged on the radial outer side of the rotor shaft and is slidably contacted with the rotor shaft to receive a reaction force from the rotor shaft. A housing provided on the radial outer side of the bearing body to support the bearing body, a planar portion attached to the inner surface of the housing and covering a portion of the housing facing the bearing body, and a surface thereof. It is provided with an insulating member having a protruding portion extending only radially outward from the shaped portion and extending in a ring shape in the circumferential direction of the inner surface of the housing, and the housing is formed with a bearing groove that fits with the protruding portion. The cross-sectional shape of the protruding portion is rectangular, and the height is longer than the axial length.

本発明によれば、回転電機において軸受の電気的な絶縁を簡単な構造で実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize electrical insulation of a bearing in a rotary electric machine with a simple structure.

本実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the structure of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の軸受構造の構成を示す軸方向の上半立断面図である。It is the upper half vertical sectional view in the axial direction which shows the structure of the bearing structure of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る回転電機の軸受構造の絶縁部材およびその嵌め込みを説明するための図2のB部を中心に示す部分縦断面図である。It is a partial vertical sectional view showing mainly the part B of FIG. 2 for explaining the insulating member of the bearing structure of the rotary electric machine which concerns on this embodiment, and the fitting thereof. 本実施形態に係る回転電機の軸受構造の絶縁部材の取り付け方法の手順を示すフロー図である。It is a flow diagram which shows the procedure of the attachment method of the insulating member of the bearing structure of the rotary electric machine which concerns on this embodiment. 回転電機の従来の軸受構造の構成例を示す軸方向の上半立断面図である。It is the upper half vertical sectional view in the axial direction which shows the structural example of the conventional bearing structure of a rotary electric machine. 回転電機の従来の軸受構造の構成例における絶縁部材およびその嵌め込みを説明するための図5のA部を中心に示す部分縦断面図である。It is a partial vertical cross-sectional view which shows mainly the part A of FIG. 5 for demonstrating the insulating member and the fitting thereof in the structural example of the conventional bearing structure of a rotary electric machine. 回転電機の従来の軸受構造の構成例における絶縁部材の取り付け方法の手順を示すフロー図である。It is a flow diagram which shows the procedure of the attachment method of the insulating member in the structural example of the conventional bearing structure of a rotary electric machine.

以下、図面を参照して、本発明に係る回転電機およびその軸受構造について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, the rotary electric machine and the bearing structure thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, common reference numerals are given to parts that are the same as or similar to each other, and duplicate description is omitted.

図1は、本実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。回転電機200は、回転子10、固定子20、2つの軸受構造100、フレーム40、および2つの軸受ブラケット45を有する。 FIG. 1 is a vertical sectional view showing a configuration of a rotary electric machine according to the present embodiment. The rotary electric machine 200 has a rotor 10, a stator 20, two bearing structures 100, a frame 40, and two bearing brackets 45.

回転子10は、回転中心軸方向(軸方向)に延びたロータシャフト11、およびロータシャフト11の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心12を有する。以下、ロータシャフト11の軸方向をz方向、回転中心軸から径方向に延びる方向をr方向と呼ぶこととする。 The rotor 10 has a rotor shaft 11 extending in the rotation center axial direction (axial direction), and a rotor core 12 attached to the radial outer side of the rotor shaft 11. Hereinafter, the axial direction of the rotor shaft 11 is referred to as the z direction, and the direction extending radially from the rotation center axis is referred to as the r direction.

固定子20は、回転子鉄心12の径方向外側に配された円筒状の固定子鉄心21、および固定子鉄心21を軸方向に貫通する複数の固定子巻線22を有する。固定子巻線22は、固定子鉄心21の径方向内側表面近くに形成されて周方向に互いに間隔をあけてz方向に延びた複数の固定子スロット(図示せず)内に収納されてz方向に延びている。 The stator 20 has a cylindrical stator core 21 arranged radially outside the rotor core 12, and a plurality of stator windings 22 that axially penetrate the stator core 21. The stator winding 22 is housed in a plurality of stator slots (not shown) formed near the radial inner surface of the stator core 21 and extending in the z direction at intervals in the circumferential direction. It extends in the direction.

2つの軸受構造100はそれぞれ、ロータシャフト11の軸方向の両側を回転可能に支持する。 Each of the two bearing structures 100 rotatably supports both sides of the rotor shaft 11 in the axial direction.

フレーム40は、固定子20の径方向外側に配されて、回転子鉄心12および固定子20を収納する。フレーム40の軸方向の両端は、それぞれ軸受ブラケット45により閉止されている。それぞれの軸受ブラケット45は、それぞれの軸受構造100を静止支持している。 The frame 40 is arranged radially outside the stator 20 to accommodate the rotor core 12 and the stator 20. Both ends of the frame 40 in the axial direction are closed by bearing brackets 45, respectively. Each bearing bracket 45 statically supports each bearing structure 100.

図2は、本実施形態に係る回転電機の軸受構造の構成を示す軸方向の上半立断面図である。軸受構造100は、軸受本体110、ハウジング120を有する。図2の軸受構造100は、すべり軸受の場合を示している。 FIG. 2 is an axial upper half vertical cross-sectional view showing the configuration of the bearing structure of the rotary electric machine according to the present embodiment. The bearing structure 100 includes a bearing body 110 and a housing 120. The bearing structure 100 in FIG. 2 shows the case of a plain bearing.

軸受本体110は、ロータシャフト11の径方向外側を円周方向に包囲し、内面がロータシャフト11と接触するような形状に形成されている。軸受本体110は、たとえば、2つの部分(図示しない)に分割可能に構成されている。2つの部分は、ロータシャフト11の径方向の両側からロータシャフト11を囲むように取り付けられた後に、たとえばねじ等により結合され一体化する。一体化された軸受本体110は、回転中心軸を中心にした回転体形状である。 The bearing body 110 surrounds the radial outer side of the rotor shaft 11 in the circumferential direction, and is formed in a shape such that the inner surface is in contact with the rotor shaft 11. The bearing body 110 is configured to be divisible into two parts (not shown), for example. The two portions are attached so as to surround the rotor shaft 11 from both sides in the radial direction of the rotor shaft 11, and then are connected and integrated by, for example, screws or the like. The integrated bearing body 110 has a shape of a rotating body centered on a rotation center axis.

軸受本体110の内面のロータシャフト11との接触面は、ロータシャフト11が回転する状態においてロータシャフト11と摺動可能に接して、ロータシャフト11との摺動面となる。軸受本体110は、摺動面に沿って拡がった摺動部材111を有する。摺動部材111の材質は、軸受本体110の摺動部材111以外の本体部112の材質と異なる。摺動部材111の材質は、たとえば、鉛、スズ、アンチモン、亜鉛などの低融点合金を主体とするすべり軸受用の合金(以下、ホワイトメタルと称する)である。摺動部材以外は、構造材料、すなわち構造強度を有する鉄鋼材料あるいはカーボン材料等を用いることができる。 The contact surface of the inner surface of the bearing body 110 with the rotor shaft 11 is slidably in contact with the rotor shaft 11 in a state where the rotor shaft 11 is rotating, and becomes a sliding surface with the rotor shaft 11. The bearing body 110 has a sliding member 111 extending along the sliding surface. The material of the sliding member 111 is different from the material of the main body 112 other than the sliding member 111 of the bearing main body 110. The material of the sliding member 111 is, for example, an alloy for a slide bearing (hereinafter, referred to as white metal) mainly composed of a low melting point alloy such as lead, tin, antimony, and zinc. Other than the sliding member, a structural material, that is, a steel material having structural strength, a carbon material, or the like can be used.

軸受本体110は、摺動部材111にてロータシャフト11と接し、ロータシャフト11からの反力を受ける。軸受本体110の径方向外側は、軸方向の両側に向かって径が縮小する形状であり、たとえば、ロータシャフト11の回転中心軸CLを中心とする円錐形状、球面状あるいは回転楕円体面状に形成されている。軸受本体110の軸方向の中央部分には、少なくとも1か所、径方向に貫通する給油孔113が形成されている。 The bearing body 110 comes into contact with the rotor shaft 11 at the sliding member 111 and receives a reaction force from the rotor shaft 11. The radial outer side of the bearing body 110 has a shape in which the diameter decreases toward both sides in the axial direction. Has been done. At least one lubrication hole 113 penetrating in the radial direction is formed in the central portion of the bearing body 110 in the axial direction.

ハウジング120は、軸受本体110が受けるロータシャフト11からの反力に抗して、軸受本体110を支持する。ハウジング120は、軸受ブラケット45(図1)に支持されている。なお、ハウジング120が軸受ブラケット45と一致に形成されていてもよい。 The housing 120 supports the bearing body 110 against the reaction force from the rotor shaft 11 received by the bearing body 110. The housing 120 is supported by a bearing bracket 45 (FIG. 1). The housing 120 may be formed so as to coincide with the bearing bracket 45.

ハウジング120の径方向の内側面は、軸受本体110の外側面の形状に対向するような形状に形成されている。軸受本体110は、回転軸を中心にした回転体形状であるので、ハウジング120の径方向内側面も回転対称形状である。ハウジング120は、構造材料としての鉄鋼材料、あるいはカーボン材料等を用いることができる。 The radial inner surface of the housing 120 is formed so as to face the shape of the outer surface of the bearing body 110. Since the bearing body 110 has a rotating body shape centered on the axis of rotation, the radial inner side surface of the housing 120 also has a rotationally symmetric shape. As the housing 120, a steel material, a carbon material, or the like can be used as the structural material.

軸受本体110の軸方向の中央位置に対応する位置には、ハウジング120の内面に、周方向にわたり、潤滑油の通路としての窪み部121が形成されている。また、窪み部121に外部から連通するように、給油孔123が形成されている。 At a position corresponding to the central position in the axial direction of the bearing body 110, a recess 121 as a passage for lubricating oil is formed on the inner surface of the housing 120 over the circumferential direction. Further, a refueling hole 123 is formed so as to communicate with the recessed portion 121 from the outside.

軸受本体110とハウジング120との間には、絶縁部材130が設けられており、曲面状に広がっている。絶縁部材130は、軸受本体110とハウジング120との間を電気的に絶縁する。絶縁部材130は、面状部131と突出部132とを有する。絶縁部材130の材料は、たとえば、シリコンゴム、エポキシ樹脂等の絶縁材である。 An insulating member 130 is provided between the bearing body 110 and the housing 120, and extends in a curved surface. The insulating member 130 electrically insulates between the bearing body 110 and the housing 120. The insulating member 130 has a planar portion 131 and a protruding portion 132. The material of the insulating member 130 is, for example, an insulating material such as silicon rubber or epoxy resin.

ハウジング120の径方向内側表面は、軸受本体110の径方向外側表面と、互いに密着するような形状に形成されている。軸受本体110とハウジング120とは、絶縁部材130の面状部131を介して、互いに密着している。ハウジング120についても、たとえば、2つの部分(図示しない)に分割可能に構成され、2つの部分は、軸受本体110の上下方向の両側から軸受本体110を囲むように取り付けられた後に、たとえばねじ等により一体に組み立てられる。 The radial inner surface of the housing 120 is formed so as to be in close contact with the radial outer surface of the bearing body 110. The bearing body 110 and the housing 120 are in close contact with each other via the planar portion 131 of the insulating member 130. The housing 120 is also configured to be divisible into two parts (not shown), for example, after the two parts are attached so as to surround the bearing body 110 from both sides in the vertical direction of the bearing body 110, for example, a screw or the like. Assembled together.

図3は、本実施形態に係る回転電機の軸受構造の絶縁部材およびその嵌め込みを説明するための図2のB部を中心に示す部分縦断面図である。軸方向に一方のみを図示しているが、他方もこれと面対称に形成されている。 FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view centering on a portion B of FIG. 2 for explaining an insulating member of the bearing structure of the rotary electric machine according to the present embodiment and its fitting. Only one is shown in the axial direction, but the other is also formed plane-symmetrically.

面状部131はハウジング120の径方向の内側表面を覆うように取り付けられている。面状部131において、軸受本体110の給油孔113に対応する部分には、開口133が形成されている。 The planar portion 131 is attached so as to cover the radial inner surface of the housing 120. In the planar portion 131, an opening 133 is formed in a portion corresponding to the oil supply hole 113 of the bearing main body 110.

突出部132は、面状部131をハウジング120に固定する。突出部132は、軸方向に互いに間隔をおいて形成されている。複数の突出部132のそれぞれは、面状部131の外側表面からr方向に突出している。すなわち、面状部131の外側表面から延びる突出部側面132aが、回転軸CLに垂直な平面内にある。また、突出部132は、周方向に沿ってリング状に延びるように形成されている。 The protrusion 132 fixes the planar portion 131 to the housing 120. The protrusions 132 are formed at intervals in the axial direction. Each of the plurality of projecting portions 132 projects in the r direction from the outer surface of the planar portion 131. That is, the protruding portion side surface 132a extending from the outer surface of the planar portion 131 is in a plane perpendicular to the rotation axis CL. Further, the protruding portion 132 is formed so as to extend in a ring shape along the circumferential direction.

ハウジング120の径方向内側には、絶縁部材130の突出部132と嵌合する複数の受け溝124が形成されている。突出部132は、r方向に突出しているので、受け溝124も、r方向に深くなるように形成されている。すなわち、受け溝124の受け溝側面124aが、回転軸CLに垂直な平面内にある。 A plurality of receiving grooves 124 that fit with the protruding portion 132 of the insulating member 130 are formed inside the housing 120 in the radial direction. Since the protruding portion 132 protrudes in the r direction, the receiving groove 124 is also formed so as to be deep in the r direction. That is, the receiving groove side surface 124a of the receiving groove 124 is in a plane perpendicular to the rotation axis CL.

絶縁部材130は、ハウジング120の分割形態に対応して、同様に、分割される。分割された絶縁部材130のそれぞれが、分割されたハウジング120のそれぞれに取付けられた後に、互いに結合され一体化する。以下の説明では、分割およびそれぞれの取り付け後の一体化に関わる部分の説明は省略する。 The insulating member 130 is similarly divided according to the divided form of the housing 120. Each of the divided insulating members 130 is attached to each of the divided housings 120 and then coupled and integrated with each other. In the following description, the description of the parts related to the division and the integration after each installation will be omitted.

なお、図3では、絶縁部材130の突出部132およびこれに対応するハウジング120の受け溝124のそれぞれの数は、一方に2つ、すなわち全体で4つ形成されている場合を例にとって示しているが、これに限定されない。一方に2つ、すなわち全体で2つの場合であってもよい。あるいは、それぞれ3つ以上の場合であってもよい。ハウジング120の径方向内側の曲面の形状、伝達荷重の大きさ、製作性等から適宜設定すればよい。 In addition, in FIG. 3, the number of each of the protrusion 132 of the insulating member 130 and the receiving groove 124 of the housing 120 corresponding thereto is shown as an example in the case where two are formed on one side, that is, four in total. However, it is not limited to this. There may be two cases on one side, that is, two cases in total. Alternatively, there may be three or more cases each. It may be appropriately set from the shape of the curved surface inside the radial direction of the housing 120, the size of the transmitted load, the manufacturability, and the like.

図4は、本実施形態に係る回転電機の軸受構造の絶縁部材の取り付け方法の手順を示すフロー図である。 FIG. 4 is a flow chart showing a procedure of a method of attaching an insulating member of a bearing structure of a rotary electric machine according to the present embodiment.

まず、絶縁部材130の成形を行う(ステップS11)。ハウジング120が上下に2分割の場合、絶縁部材130は、上側部分に嵌合する部分と下側部分に嵌合する部分に嵌合する部分を別個に成形する。 First, the insulating member 130 is molded (step S11). When the housing 120 is divided into upper and lower parts, the insulating member 130 separately forms a portion that fits into the upper portion and a portion that fits into the lower portion.

ステップS11の次に、ハウジング120の受け溝124を形成する(ステップS12)。ハウジング120の径方向内側表面は、回転軸を中心にした回転体表面形状である。また、受け溝124は、r方向に深くなるように形成されている。このため、ハウジング120の径方向内側表面に、受け溝124を形成することは、旋盤を使用して容易に実施可能である。ここで、受け溝124を形成するに際しては、上下のハウジング120を一体にした状態で切削加工を行ってもよい。 Next to step S11, the receiving groove 124 of the housing 120 is formed (step S12). The radial inner surface of the housing 120 has a rotating body surface shape centered on the axis of rotation. Further, the receiving groove 124 is formed so as to be deep in the r direction. Therefore, forming the receiving groove 124 on the radial inner surface of the housing 120 can be easily performed using a lathe. Here, when forming the receiving groove 124, cutting may be performed with the upper and lower housings 120 integrated.

なお、ステップS12は、ステップS11の次に行わずに、ステップS11と並行して行ってもよい。 Note that step S12 may be performed in parallel with step S11 without being performed after step S11.

ステップS11およびステップS12の後に、ハウジング120の径方向の内表面に形成された受け溝124に、絶縁部材130の突出部132を嵌合させる(ステップS13)。この際、ハウジング120の分割された各要素、たとえば、上下に分割されている場合は、ハウジング120の上半部、下半部のそれぞれと、絶縁部材130の上半部、下半部のそれぞれとを嵌合させる。受け溝124および突出部132は、それぞれr方向に形成されていることから、絶縁部材130の挿入は、絶縁部材130の向きを、突出部側面132aと受け溝側面124aとを平行となるようにして、絶縁部材130をr方向の一方向に移動させることにより可能であり、容易に行うことができる。 After step S11 and step S12, the protrusion 132 of the insulating member 130 is fitted into the receiving groove 124 formed on the radial inner surface of the housing 120 (step S13). At this time, each of the divided elements of the housing 120, for example, when it is divided into upper and lower parts, each of the upper half and the lower half of the housing 120, and the upper half and the lower half of the insulating member 130, respectively. To fit. Since the receiving groove 124 and the protruding portion 132 are each formed in the r direction, the insulating member 130 is inserted so that the direction of the insulating member 130 is parallel to the protruding portion side surface 132a and the receiving groove side surface 124a. This is possible by moving the insulating member 130 in one direction in the r direction, and can be easily performed.

この後、回転電機200の組み立て工程において、軸受構造100の各部材を順次取り付ける。 After that, in the assembly process of the rotary electric machine 200, each member of the bearing structure 100 is sequentially attached.

図7は、従来の軸受構造の構成例における絶縁部材の取り付け方法の手順を示すフロー図である。 FIG. 7 is a flow chart showing a procedure of a method of attaching an insulating member in a configuration example of a conventional bearing structure.

まず、絶縁部材33の成形を行う(ステップS01)。この際、面状部33aおよび突出部33bを有するように成形を行う。 First, the insulating member 33 is molded (step S01). At this time, molding is performed so as to have the planar portion 33a and the protruding portion 33b.

ステップS01の次に、軸受本体31に受け溝31aを形成する(ステップS02)。軸受本体31は、回転軸CLまわりに回転対称である。したがって、軸受本体31全体の切削は、z方向に移動しながらr方向の距離を変化させるような切削となる。一方、受け溝31aは、z方向に延びる溝である。このため、受け溝31aの形成の際は、切削時の構成は、全く異なった状態とする必要がある。 Next to step S01, a receiving groove 31a is formed in the bearing body 31 (step S02). The bearing body 31 is rotationally symmetric about the rotation axis CL. Therefore, the cutting of the entire bearing body 31 is such that the distance in the r direction is changed while moving in the z direction. On the other hand, the receiving groove 31a is a groove extending in the z direction. Therefore, when forming the receiving groove 31a, the configuration at the time of cutting needs to be in a completely different state.

ステップS01およびステップS02の後に、軸受本体31に形成された受け溝31aに、絶縁部材33の突出部33bを嵌合させる(ステップS03)。絶縁部材33は、z方向に挿入することになる。 After step S01 and step S02, the protruding portion 33b of the insulating member 33 is fitted into the receiving groove 31a formed in the bearing body 31 (step S03). The insulating member 33 will be inserted in the z direction.

次に、絶縁部材33の突出部33bと受け溝31aとを嵌合させた状態で、絶縁部材33を加熱する(ステップS04)。加熱により絶縁部材33が変形可能な状態となったら、絶縁部材33を径方向内側からプレスする(ステップS05)。プレスすることにより、絶縁部材33の突出部33bが、受け溝31aの奥まで浸透する。この結果、絶縁部材33が常温に戻った際にも、突出部33bが受け溝31a内の空間を完全に満たした状態となる。 Next, the insulating member 33 is heated in a state where the protruding portion 33b of the insulating member 33 and the receiving groove 31a are fitted to each other (step S04). When the insulating member 33 becomes deformable by heating, the insulating member 33 is pressed from the inside in the radial direction (step S05). By pressing, the protruding portion 33b of the insulating member 33 penetrates deep into the receiving groove 31a. As a result, even when the insulating member 33 returns to room temperature, the protruding portion 33b completely fills the space in the receiving groove 31a.

次に、軸受本体31の外側表面に絶縁部材33が取り付けられた状態で、その外側表面の仕上げを行う(ステップS06)。これは、ステップS04およびステップS05における処理により、絶縁部材33の表面形状が変形するためである。 Next, with the insulating member 33 attached to the outer surface of the bearing body 31, the outer surface is finished (step S06). This is because the surface shape of the insulating member 33 is deformed by the processing in steps S04 and S05.

このように、従来例の軸受構造30においては、図6で示すように、絶縁部材33のz方向に中央の両側にある突出部33bが、互いにz方向に中央の側に向いており、絶縁部材33を完全に成形した後に軸受本体31の径方向の外側に取り付けることが困難である。このため、従来例の軸受構造30においては、絶縁部材33を形成するために複雑な手順をとる必要がある。 As described above, in the bearing structure 30 of the conventional example, as shown in FIG. 6, the protrusions 33b on both sides of the center of the insulating member 33 in the z direction face each other toward the center in the z direction, and are insulated. After the member 33 is completely molded, it is difficult to attach the member 33 to the outside of the bearing body 31 in the radial direction. Therefore, in the bearing structure 30 of the conventional example, it is necessary to take a complicated procedure in order to form the insulating member 33.

一方、本実施形態においては、前述のように、図3で示すような形状であり、図4で示したように、絶縁部材130を最終的な形状に形成した後に、ハウジング120の受け溝124に取付けることが可能である。このため、従来例の軸受構造30に比べ、手順が単純である。したがって、本実施形態によれば、回転電機200において電気的な絶縁を、より簡潔な構成およびより容易かつ確実な方法によって実現することが可能な軸受構造100、およびそれを有する回転電機200を提供することができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the shape is as shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 4, after the insulating member 130 is formed into the final shape, the receiving groove 124 of the housing 120 is formed. It can be attached to. Therefore, the procedure is simpler than that of the bearing structure 30 of the conventional example. Therefore, according to the present embodiment, there is provided a bearing structure 100 capable of realizing electrical insulation in a rotary electric machine 200 by a simpler configuration and an easier and more reliable method, and a rotary electric machine 200 having the bearing structure 100. can do.

[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、回転電機がフレームと軸受ブラケットを有する場合において、ハウジングが軸受ブラケットに支持されているか、あるいはハウジングが軸受ブラケットと一体に形成されている場合を例にとって示した。しかしながら、これには限定されずない。たとえば、回転電機が、フレームおよび軸受ブラケットを有さずに、軸受構造が、直接に外部から静止支持されている場合であってもよい。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. For example, in the embodiment, when the rotary electric machine has a frame and a bearing bracket, a case where the housing is supported by the bearing bracket or the housing is integrally formed with the bearing bracket is shown as an example. However, it is not limited to this. For example, there may be a case where the rotary electric machine does not have a frame and a bearing bracket, and the bearing structure is directly statically supported from the outside.

また、実施形態では、軸受本体110の径方向外側表面およびハウジング120の径方向内側表面が回転軸を中心とした回転対称である場合を示したが、これに限定されない。たとえば、軸方向に垂直な断面が、円形ではなく、多角形の場合であってもよい。 Further, in the embodiment, the case where the radial outer surface of the bearing body 110 and the radial inner surface of the housing 120 are rotationally symmetric with respect to the axis of rotation is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the cross section perpendicular to the axial direction may be a polygon instead of a circle.

さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Further, the embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

10…回転子、11…ロータシャフト、12…回転子鉄心、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、30…軸受構造、31…軸受本体、31a…受け溝、32…ハウジング、33…絶縁部材、33a…面状部、33b…突出部、40…フレーム、45…軸受ブラケット、100…軸受構造、110…軸受本体、111…摺動部材、112…本体部、113…給油孔、120…ハウジング、121…窪み部、122…固定用溝、123…給油孔、124…受け溝、124a…受け溝側面、130…絶縁部材、131…面状部、132…突出部、132a…突出部側面、133…開口、200…回転電機 10 ... Rotor, 11 ... Rotor shaft, 12 ... Rotor core, 20 ... Stator, 21 ... Stator winding, 22 ... Stator winding, 30 ... Bearing structure, 31 ... Bearing body, 31a ... Receiving groove, 32 ... Housing, 33 ... Insulation member, 33a ... Planar portion, 33b ... Projection, 40 ... Frame, 45 ... Bearing bracket, 100 ... Bearing structure, 110 ... Bearing body, 111 ... Sliding member, 112 ... Main body, 113 ... Refueling hole, 120 ... Housing, 121 ... Recessed portion, 122 ... Fixing groove, 123 ... Refueling hole, 124 ... Bearing groove, 124a ... Bearing groove side surface, 130 ... Insulating member, 131 ... Planed portion, 132 ... Projecting portion , 132a ... Protruding side surface, 133 ... Opening, 200 ... Rotating electric machine

Claims (3)

回転中心軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心を前記回転中心軸方向に貫通する複数の固定子巻線とを有する固定子と、
静止支持されて、前記ロータシャフトを、前記回転子鉄心を挟んだ両側で回転可能に支持する2つの軸受構造と、
を備える回転電機であって、
前記2つの軸受構造のそれぞれは、
前記ロータシャフトの径方向外側に配され前記ロータシャフトと摺動可能に接して前記ロータシャフトからの反力を受ける軸受本体と、
前記軸受本体の径方向外側に設けられて、前記軸受本体を支持するハウジングと、
前記ハウジングの内面に取り付けられ、前記ハウジングの前記軸受本体と対向する部分を覆う面状部と、前記面状部から径方向外側のみに突出し、前記ハウジングの内面の周方向にリング状に延びる突出部とを有する絶縁部材とを具備し、
前記ハウジングには、前記突出部と嵌合する受け溝が形成されており、
前記突出部の断面形状は矩形状であり、高さは軸方向の長さより長い、
ことを特徴とする回転電機。
A rotor having a rotor shaft extending in the direction of the center axis of rotation and a rotor core attached to the radial outer side of the rotor shaft.
A stator having a cylindrical stator core provided on the radial outer side of the rotor core, and a plurality of stator windings penetrating the stator core in the direction of the center axis of rotation.
Two bearing structures that are statically supported and rotatably support the rotor shaft on both sides of the rotor core.
It is a rotary electric machine equipped with
Each of the two bearing structures
A bearing body that is arranged on the radial outer side of the rotor shaft and is slidably in contact with the rotor shaft to receive a reaction force from the rotor shaft.
A housing provided on the radial outer side of the bearing body to support the bearing body, and a housing.
A planar portion attached to the inner surface of the housing and covering a portion of the housing facing the bearing body, and a protrusion extending radially outward from the planar portion and extending in a ring shape in the circumferential direction of the inner surface of the housing. It is provided with an insulating member having a portion and
The housing is formed with a receiving groove that fits with the protrusion.
The cross-sectional shape of the protrusion is rectangular, and the height is longer than the axial length.
A rotating electric machine characterized by that.
前記軸受本体の径方向外側表面およびこれに対向する前記ハウジングの径方向内側表面は、それぞれが回転対称の形状を有することを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to claim 1, wherein the radial outer surface of the bearing body and the radial inner surface of the housing facing the same have a rotationally symmetric shape. 回転中心軸方向に延びたロータシャフトと、回転子鉄心とを有する回転子と、固定子と、静止支持されて、前記ロータシャフトを備える回転電機の前記回転子鉄心を挟んだ両側でそれぞれ前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受構造であって、
前記ロータシャフトの径方向外側に配され前記ロータシャフトと摺動可能に接して前記ロータシャフトからの反力を受ける軸受本体と、
前記軸受本体の径方向外側に設けられて、前記軸受本体を支持するハウジングと、
前記ハウジングの内面に取り付けられ、前記ハウジングの前記軸受本体と対向する部分を覆う面状部と、前記面状部から径方向外側のみに突出し、前記ハウジングの内面の周方向にリング状に延びる突出部とを有する絶縁部材とを具備し、
前記ハウジングには、前記突出部と嵌合する受け溝が形成されており、
前記突出部の断面形状は矩形状であり、高さは軸方向の長さより長い、
ことを特徴とする軸受構造。
The rotor shaft extending in the direction of the center axis of rotation, the rotor having a rotor core, the stator, and the rotor on both sides of the rotor core of the rotary electric machine provided with the rotor shaft, which are statically supported. It is a bearing structure that rotatably supports the shaft.
A bearing body that is arranged on the radial outer side of the rotor shaft and is slidably in contact with the rotor shaft to receive a reaction force from the rotor shaft.
A housing provided on the radial outer side of the bearing body to support the bearing body, and a housing.
A planar portion attached to the inner surface of the housing and covering a portion of the housing facing the bearing body, and a protrusion extending radially outward from the planar portion and extending in a ring shape in the circumferential direction of the inner surface of the housing. It is provided with an insulating member having a portion and
The housing is formed with a receiving groove that fits with the protrusion.
The cross-sectional shape of the protrusion is rectangular, and the height is longer than the axial length.
The bearing structure is characterized by that.
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