JPH0715926A - 回転電機の軸心調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】フレーム支持装置５及びエンドブラケット支持
装置６ａ，６ｂを用い、取付けボルト４を緩めた状態で
フレーム１とエンドブラケット２ａ及び２ｂを嵌合させ
ておく。この状態で回転電機を運転し騒音測定装置７で
騒音値を測定する。フレーム１とエンドブラケット２ａ
及び２ｂとの間に設けられている所定量のクリアランス
を利用し、騒音測定値が最小となるようにエンドブラケ
ット支持装置６ａ，６ｂを移動する。騒音測定値が最小
となるエンドブラケット２ａ及び２ｂの嵌合位置を決定
後、ボルト締め装置８で取付けボルト４を締め付ける。 【効果】回転軸の偏心により発生する偏心特徴量が最小
となるように軸心を調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三相誘導電動機のよう
な回転電機に係り、特に、フレームの内周側に支承され
た固定子とエンドブラケットに支持された軸受により固
定子の内周側に支承された回転子を有する回転電機の軸
心調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に一般回転電機の一例として、三相
誘導電動機の概略構造図を示す。図４に示すように、通
常回転電機は、フレーム１の内周側に支承された固定子
１４とエンドブラケット２（２ａ，２ｂ）に支持された
軸受１６により支えられた軸３を介して固定子１４の内
周側に支承された回転子１５を有し、取付けボルト４を
用いてフレーム１とエンドブラケット２ａ及び２ｂを嵌
合させることにより構成される。

【０００３】図４のような回転電機では、エンドブラケ
ット２における製造上の加工公差によりフレーム１との
嵌合位置に取付け誤差が生じ、固定子１４の内孔中心軸
に対し回転子１５の回転軸心がずれている偏心状態を生
じ得る。回転軸が偏心している場合、固定子１４と回転
子１５の間に存在するギャップ長が回転子１５の外周一
周にわたり不均一になるため、ギャップ部における磁束
密度分布が不平衡状態になる。このため、回転電機は不
平衡電磁加振力成分を発生し、騒音及び振動が増加す
る。

【０００４】このように、エンドブラケットとフレーム
の取付け誤差により発生する回転軸の偏心は、同一仕様
で製作された回転電機の騒音及び振動特性にばらつきを
生じさせ、特に三相誘導電動機のようなギャップ長が短
い回転電機では品質管理の点で大きな問題となる。一例
として図５に、同一仕様により製作された三相誘導電動
機における騒音測定値の分布を示す。同図において、騒
音値ｃは三相誘導電動機の仕様で個々に決められる騒音
要求値であり、この値を越える機体は不良品として扱わ
れる。ここで、同図に示す分布１はエンドブラケットの
加工に所定の通常公差を適用した場合の各機体騒音測定
結果を表し、同一仕様でありながら騒音特性には騒音値
ｂを中心としたばらつきが生じ、しかも騒音値ｃから騒
音値ｄの範囲で記された不良品（図５に分布２として示
す）が発生することを示している。

【０００５】この不具合を解決する手段として、従来
は、エンドブラケットの加工公差を小さくして工作精度
を上げ、さらに各機体毎の組立て精度を向上させて対応
していた。この結果、騒音測定結果の分布は、図５の騒
音値ａを中心とする分布３に示すように全て騒音要求値
を満足する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術において、エ
ンドブラケットの加工精度を上げることは、例えば量産
機では自動製作ができなくなり生産コストの増加をもた
らすことになる。一方、各機体毎の組立て精度を向上さ
せることは不具合を解決する有効な手段であるが、一般
にロボット等の組立て機械が使用される汎用タイプの回
転電機に対しては、組立て精度を上げるほどその組立て
に多大な時間を要し生産性が悪くなるため必然的に限界
が生じることになる。

【０００７】本発明の目的は、騒音及び振動が小さい高
品質な回転電機の生産に寄与できる回転電機の軸心調整
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、フレームの内周側に支承された固定子
と、エンドブラケットに支持された軸受により支えられ
た回転軸を介して前記固定子の内周側に支承された回転
子を有し、前記フレームと前記エンドブラケットとの間
に所定量のクリアランスを設けた回転電機の運転中にお
ける回転軸の偏心により発生する偏心特徴量を測定する
偏心特徴量抽出装置と、前記フレームと前記エンドブラ
ケットの嵌合位置を調整する軸心調整装置を備え、前記
偏心特徴量が最小となるように前記軸心調整装置によっ
て前記固定子と前記回転子の嵌合位置を調整する。

【０００９】

【作用】本発明による回転電機の軸心調整方法は、回転
電機運転中における回転軸の偏心により発生する偏心特
徴量を測定する偏心特徴量抽出装置及びフレームとエン
ドブラケットの嵌合位置を調整する軸心調整装置を使用
することにより、前記フレームと前記エンドブラケット
との間に設けられた所定量のクリアランスを利用し偏心
特徴量が最小となるように軸心調整装置によって固定子
と回転子の嵌合位置を回転電機の運転中もしくは運転状
態に応じて調整できるため、騒音，振動等が小さい高品
質な回転電機を提供できる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を以下図面を用いて説明す
る。

【００１１】図１は本発明の一実施例を示す回転電機の
軸心調整方法である。同図において、フレーム１の内周
側に支承された固定子と、エンドブラケット２ａ，２ｂ
に支持された軸受により支えられた軸３を介して固定子
の内周側に支承された回転子は、取付けボルト４を用い
てフレーム１とエンドブラケット２ａ及び２ｂを固定さ
せることにより回転電機を構成している。そして、フレ
ーム１はフレーム支持装置５，エンドブラケット２ａ，
２ｂはそれぞれエンドブラケット支持装置６ａ，６ｂで
強固に支承されている。なお、フレーム支持装置５のフ
レーム１支持方法は、図示していないが、例えば、旋盤
に代表される一般回転形工作機械の工作対象物支持方法
と同様に、フレーム１との接触部分がフレーム１の径方
向に移動可能な構造を持ちフレーム１の直径によらず確
実にフレーム１を支持固定できるようになっている。エ
ンドブラケット支持装置６ａ，６ｂのエンドブラケット
２ａ，２ｂ支持方法もフレーム支持装置５の機構と同様
である。

【００１２】一方、軸心調整装置は、フレーム支持装置
５，エンドブラケット支持装置６ａ，６ｂ，エンドブラ
ケット固定位置演算・制御装置１０，エンドブラケット
嵌合位置調整装置１１ａ，１１ｂ，エンドブラケット支
持装置６ａ，６ｂに付随した取付けボルト４を締め付け
るためのボルト締め装置８から構成されている。ここ
で、エンドブラケット支持装置６ａ，６ｂは、図示して
いないがウォームギア等で構成される運動方向変換装置
を介してそれぞれエンドブラケット嵌合位置調整装置１
１ａ，１１ｂに接続されており、同エンドブラケット嵌
合位置調整装置１１ａ，１１ｂによって回転電機ギャッ
プ長の許容範囲内で回転電機の径方向に各々独立して移
動させることができるようになっている。

【００１３】図１に示す本発明による軸心調整方法は、
まずフレーム支持装置５及びエンドブラケット支持装置
６ａ，６ｂを用い、取付けボルト４を緩めた状態でフレ
ーム１とエンドブラケット２ａ及び２ｂを嵌合させてお
く。ただしフレーム支持装置５は固定され不動とする。
次に、この状態で回転電機を運転し騒音測定装置７にて
騒音値を測定する。騒音測定結果は周波数解析装置９に
入力され回転軸の偏心により発生する周波数成分及びレ
ベルが抽出される。周波数解析結果はエンドブラケット
固定位置演算・制御装置１０に入力され、同エンドブラ
ケット固定位置演算・制御装置１０内に備えられたデー
タベースを参照し、フレーム１とエンドブラケット２ａ
及び２ｂとの間に設けられている所定量のクリアランス
範囲内で騒音レベル値が最小となるようにエンドブラケ
ット固定位置を算出後、同エンドブラケット支持装置６
ａ，６ｂの移動量を演算し、エンドブラケット嵌合位置
調整装置１１ａ，１１ｂにエンドブラケット嵌合位置調
整指令を発する。エンドブラケット嵌合位置調整指令を
受けたエンドブラケット嵌合位置調整装置１１ａ，１１
ｂは、エンドブラケット嵌合位置調整指令に応じてエン
ドブラケット支持装置６ａ，６ｂを移動させる。そし
て、騒音レベル値が最小となるエンドブラケット２ａ及
び２ｂの嵌合位置を決定後、ボルト締め装置８で取付け
ボルト４を締め付ける。

【００１４】このような本発明による軸心調整方法によ
れば、生産される回転電機毎の軸心を最適にしかも確実
に調整することができ、回転軸の偏心による騒音増加及
び騒音特性のばらつきを減少させ、しかも軸心調整の手
間を大幅に簡略化することができる。また、騒音測定装
置７による騒音測定結果を周波数解析することにより、
回転軸偏心時特有の騒音周波数成分を抽出するため、周
囲の騒音環境によらず確実に偏心特徴量を捉えることが
できる利点がある。

【００１５】図６は、本発明の効果を示す同一仕様によ
る三相誘導電動機の騒音測定結果分布例である。同図に
おける分布４が、本発明の実施後測定された騒音測定結
果の分布であり、本発明の実施により各機体毎の騒音分
布におけるばらつきが減少し、しかも偏心による騒音が
抑制されたため騒音値そのものも騒音値ｅを中心として
全体的に低下したことを表している。

【００１６】図２は、回転電機運転中における偏心特徴
量を抽出する偏心特徴量抽出装置として、少なくとも一
つの加速度センサ１２と加速度信号処理装置１３を使用
した場合を概略で示したものである。加速度センサ１２
により得られる振動加速度信号は加速度信号処理装置１
３に入力され、回転電機運転中の振動を測定することが
できるようになっている。先に述べたように、本来、振
動及び騒音は偏心により回転電機に発生する不平衡電磁
加振力成分により増加する。したがって、本実施例に示
すように回転電機の振動測定によっても上述したものと
同様に軸心調整を行うことが十分可能であり、図１に示
した実施例における騒音測定装置７を本実施例に示す加
速度センサ１２及び加速度信号処理装置１３に置き換え
ても何ら差し支えない。しかも、振動を測定することに
よる軸心調整方法は、騒音を測定することによる場合と
は異なり、周囲環境にさほど影響を受けずに偏心特徴量
を把握することが可能になるため、誤差が少ない正確な
軸心調整を行うことができる。

【００１７】図３は本発明の他の実施例で、軸心調整装
置が、あらかじめエンドブラケット２ａ，２ｂが同一軸
線上に配置されるようにエンドブラケット支持装置６
ａ，６ｂをうで６ｃで一体化したものとフレーム支持装
置５で主として構成され、フレーム支持装置５が回転電
機ギャップ長の許容範囲内で回転電機の径方向に移動す
ることができるようになっている場合を概略で示したも
のである。本実施例においては、エンドブラケット支持
装置６ａ，６ｂが、あらかじめエンドブラケット２ａ，
２ｂを同一軸線上に配置するようにうで６ｃで連結固定
されているため、取付けボルト４を締め付ける前の回転
軸偏心量は、図１に示した場合よりも小さくなってい
る。このため、軸心調整を行うフレーム支持装置５の移
動量を小さくできる。しかもフレーム支持装置５が回転
電機ギャップ長の許容範囲内で回転電機の径方向に移動
するため、軸心調整のための可動部が少なくなり、軸心
調整の手間を図１の場合よりも減らすことができる。

【００１８】このように、本発明による回転電機の軸心
調整方法によれば、回転軸の偏心により発生する偏心特
徴量が最小となるように軸心を調整することが可能なた
め、騒音及び振動が小さい高品質な回転電機を提供する
ことができる。

【００１９】なお、本実施例では回転電機の偏心により
発生する偏心特徴量として騒音と振動に着目した例を説
明したが、レーザ光等を用いた変位量測定装置を用いて
回転電機運転中の偏心量を、直接、測定し、測定結果か
ら回転軸の偏心軌跡を抽出する変位形状抽出装置より偏
心軌跡が最小となるように軸心調整装置によって固定子
と回転子の嵌合位置を最適に調整するという方法も可能
である。また、実施例では、偏心特徴量を検出する手段
として、騒音測定による場合，振動測定による場合，軸
心の変位量測定による場合をそれぞれ独立に述べたが、
これらを組み合わせて軸心調整を行ってもよい。

【００２０】また、実施例では偏心特徴量を検出する一
手段として周波数解析装置を使用した場合を述べたが、
例えば、騒音測定により偏心特徴量を抽出する場合、無
響室を利用する等で周囲環境の影響を小さくできれば前
記周波数解析装置を省いても本発明の効果を得ることが
できる。この場合、軸心調整に必要な装置数を減らせる
長所がある。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、回転軸の偏心により発
生する偏心特徴量が最小となるように軸心を調整するこ
とが可能なため、エンドブラケットの加工公差に影響を
受けることなく騒音及び振動が小さい高品質な回転電機
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回転電機の軸心調整方
法の説明図。

【図２】本発明の他の実施例を示す回転電機の軸心調整
方法の説明図。

【図３】本発明の他の実施例を示す回転電機の軸心調整
方法の説明図。

【図４】三相誘導電動機の斜視図。

【図５】同一仕様による三相誘導電動機の騒音分布特性
図。

【図６】本発明の効果を示す同一仕様による三相誘導電
動機の騒音分布特性図。

【符号の説明】

１…フレーム、２…エンドブラケット、３…軸、４…取
付けボルト、５…フレーム支持装置、６…エンドブラケ
ット支持装置、７…騒音測定装置、８…ボルト締め装
置、９…周波数解析装置、１０…エンドブラケット固定
位置演算・制御装置、１１…エンドブラケット嵌合位置
調整装置。

フロントページの続き (72)発明者 菊地 聡 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 奥山 俊昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレームの内周側に支承された固定子とエ
   ンドブラケットに支持された軸受により支えられた回転
   軸を介して前記固定子の内周側に支承された回転子を有
   する回転電機の軸心調整方法において、前記フレームと
   前記エンドブラケットとの間に所定量のクリアランスを
   設け、前記回転電機運転中における回転軸の偏心により
   発生する偏心特徴量を抽出する偏心特徴量抽出装置と、
   前記フレームと前記エンドブラケットの嵌合位置を調整
   する軸心調整装置を備え、偏心特徴量が最小となるよう
   に前記軸心調整装置によって前記固定子と前記回転子の
   嵌合位置を調整するようにしたことを特徴とする回転電
   機の軸心調整方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記偏心特徴量抽出装
   置が前記回転電機運転中の騒音を測定する騒音測定装置
   から構成されている回転電機の軸心調整方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記偏心特徴量抽出装
   置が前記回転電機運転中の振動を測定する振動測定装置
   から構成されている回転電機の軸心調整方法。
4. 【請求項４】請求項１において、前記偏心特徴量抽出装
   置が前記回転電機運転中の回転軸変位量を測定する変位
   量測定装置と変位形状抽出装置とから構成されている回
   転電機の軸心調整方法。
5. 【請求項５】請求項１，２または３において、前記偏心
   特徴量抽出装置が偏心特徴量抽出結果を各周波数成分に
   分解する周波数解析装置を備えている回転電機の軸心調
   整方法。
6. 【請求項６】請求項１において、前記偏心特徴量抽出装
   置が前記回転電機運転中の騒音を測定する騒音測定装
   置，振動を測定する振動測定装置，回転軸変位量を測定
   する変位量測定装置及び変位形状抽出装置，偏心特徴量
   抽出結果を各周波数成分に分解する周波数解析装置の複
   数個を組み合わせて構成されている回転電機の軸心調整
   方法。
7. 【請求項７】請求項１において、前記軸心調整装置が前
   記フレームを支持固定するフレーム支持装置と、前記エ
   ンドブラケットを支持固定するエンドブラケット支持装
   置と、前記エンドブラケットを前記フレームにボルトで
   固定するボルト止め装置と、前記偏心特徴量抽出装置の
   結果を基に前記フレームと前記エンドブラケットとの固
   定位置を演算で求める固定位置演算・制御装置と、前記
   フレームと前記エンドブラケットの嵌合位置を調整する
   嵌合位置調整装置とから構成されている回転電機の軸心
   調整装置。
8. 【請求項８】請求項７において、前記嵌合位置調整装置
   が前記フレーム支持装置の固定位置に対し、前記エンド
   ブラケット支持装置の支持位置を前記回転電機の径方向
   に移動調整するようにした回転電機の軸心調整装置。
9. 【請求項９】請求項７において、前記嵌合位置調整装置
   が前記エンドブラケット支持装置の固定位置に対し、前
   記フレーム支持装置の支持位置を前記回転電機の径方向
   に移動調整するようにした回転電機の軸心調整装置。
10. 【請求項１０】請求項７において、前記固定位置演算・
    制御装置が偏心特徴量に対するデータベースから所定の
    前記フレームと前記エンドブラケットの嵌合位置を決定
    する回転電機の軸心調整装置。
11. 【請求項１１】請求項５において、前記周波数解析装置
    で抽出される偏心特徴量が各周波数と各測定値の大きさ
    との関係で抽出される回転電機の軸心調整装置。