JPH08205457A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ハウジングを軽合金で製作し小形軽量化を可能
にし、組立精度のよい低振動で低騒音の回転電機を提供
する。 【構成】内部にほぼ円筒状の電機子鉄心を収納したほぼ
円筒状のハウジング１と、ハウジング１の両端に組付け
たエンドブラケット２Ａ、２Ｂとを備えた回転電機にお
いて、ハウジング１の両端にあってエンドブラケット２
Ａ、２Ｂとの組付けのためのインローを大直径と小直径
の２種類のはめあい面を有し、断面形状が端面側が大径
であって軸方向に径が漸次小さくなるテーパ溝で構成
し、一方のエンドブラケットのインローを大直径と小直
径の２種類のはめあい面を有し、断面形状が端面が小径
であって軸方向に径が漸次大きくなるテーパ突起で構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機などの回転
電機に係り、特に比較的小容量の汎用誘導電動機に好適
な回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的小容量の汎用誘導電動機などの回
転電機は、図６に示すような構造のものが、従来から一
般的に使用されている。

【０００３】図６で、１はハウジングで、枠体或いはフ
レームと呼ばれ、鋳鉄など鉄系材料の鋳造によりほぼ筒
状に作られ、回転電機の外被を構成している。１ａは放
熱フィンで、軸方向に伸びた短冊状をなし、ハウジング
１と一体鋳造され、その外周に放射状に形成されてい
る。１ｂはハウジング端面に設けたインローである。

【０００４】２Ａ、２Ｂはエンドブラケットで、軸受ブ
ラケットとも呼ばれそれぞれインロー２Ｃを備え、軸受
４Ａ、４Ｂを収納しハウジング１の両端に各々インロー
嵌合して取付けられるようになっている。

【０００５】３は固定子で、けい素鋼板の積層体でつく
られた固定子鉄心３ａと、この固定子鉄心３ａの内周部
に多数個設けられているスロット部に巻回された固定子
コイル３ｂとで構成されている。

【０００６】５は回転子で、回転軸６を有し、この回転
軸６がエンドブラケット２Ａ、２Ｂの軸受４Ａ、４Ｂに
より回転自在に保持されることにより、固定子３内の所
定の位置で、この固定子３に対向した位置で回転する。

【０００７】このような従来の回転電機では、予め固定
子３をハウジング１の内側に挿入して、その内周壁に取
付けておき、その後、この固定子３内に回転子５を挿入
し、次いで回転軸６に軸受４Ａ、４Ｂが嵌合するように
して、ハウジング１の両端にそれぞれエンドブラケット
２Ａ、２Ｂをインロー嵌合させ、複数本のボルト（図示
してない）により、ハウジング１に固着して取付け、組
立てるようになっている。インロー１ｂは、ハウジング
及びエンドブラケットの両者に備えており、ハウジング
側のインロー内径とエンドブラケット側のインロー外径
は、呼び寸法が同じで公差に僅かな違いを有してそれぞ
れ突起状に形成する。そして、それぞれのインローを突
き合わせた時の干渉を避けるために、各々の突起の軸方
向長さを僅かに違えている。

【０００８】回転軸６は、その一端側（図では右側）が
エンドブラケット２Ａの軸受４Ｂを挿通して外部に突出
し、出力軸を形成しているが、他端側（左側）はエンド
ブラケット２Ａの軸受４Ａから突出した部分に外部冷却
扇９（以下、外ファンと称す）が取付けられている。

【０００９】１０はエンドカバーで、外ファン９を覆う
カバーを形成している。このエンドカバー１０には、外
気を外ファン９で取り込むための開孔１０ａ（以下、通
風入口と称す）が設けられている。また、開孔１０ａの
反対側は開放した円筒形若しくは異形の円筒形に形成さ
れ、これによりエンドブラケット２Ａ及びハウジング１
の外径部との間に径方向の隙間部１０ｂからなる通風出
口が形成される。

【００１０】従って、回転子５により外ファン９が回転
すると、エンドカバー１０の通風入口１０ａから外気が
吸い込まれ、隙間部１０ｂから吹き出され、これにより
エンドブラケット２Ａと、ハウジング１及びエンドブラ
ケット２Ｂの外部表面に外気を通風し、冷却作用が得ら
れる。

【００１１】回転子５は、回転軸６のハウジング１内で
固定子２と対向する位置に取付けられており、この回転
子５には、図示してない二次導体バーと、エンドリング
７が設けられており、さらに、このエンドリング７と一
体に内部冷却扇８（以下、内ファンと称す）が形成され
ている。

【００１２】内ファン８は、エンドリング７の両端面か
ら軸方向に突設された複数の羽根ブレードからなり、電
動機内部での空気の循環を図り、冷却作用が得られる。
すなわち、内ファン８により起こされた空気流は、回転
子５、エンドリング７、固定子コイル３ｂ及び固定子鉄
心３ａの両端面を冷却しながら通過した後、ハウジング
１に比して比較的温度上昇の低いエンドブラケット２
Ａ、２Ｂの内面に沿って通過するときに放熱される。

【００１３】尚、この種の公知例は、特開昭６１ー２５
１４４０号公報がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ハウ
ジングとエンドブラケットの材質が異種金属の場合につ
いての考慮がされているとは言えず、以下の問題があっ
た。

【００１５】回転電機の小形軽量化が強く要求された場
合、ハウジングの材料として、軽く熱伝導率のよいアル
ミニウムやアルミニウム合金材（比重は鋼の約１／３、
ヤング率は約１／３、非熱は約２倍、熱伝導率は約３
倍、熱膨張率は約２倍）などの軽金属を用い、回転電機
の内部で発生する熱をハウジングによく伝えて冷却を改
善し、これにより回転電機の小形軽量化が得られる方法
がある。一方エンドブラケットはハウジングと同一材で
構成してもよいが、軸受を備えるため、軸受とエンドブ
ラケットの材質が軸受鋼のような鉄系とアルミニウム合
金とでは、それぞれの材質の熱膨張率の違いがあり、温
度の影響で両者の嵌合がきつくなったり反対に緩くなっ
たりして、軸受の内部すきまが減少して軸受が焼損した
り、軸受の外輪が回ったりするような問題が発生する。
そこでエンドブラケットは、鋳鉄や鋼板の鉄系材質を
用いることが多い。このように、ハウジングとエンドブ
ラケットが異種金属である従来技術の場合、以下のよう
な問題があった。

【００１６】すなわち、従来技術のインロー嵌合で組立
てた場合、回転電機の温度が上昇した時、ハウジングの
インロー内径が、エンドブラケットのインロー外径より
大きくなる。これは、ハウジングの熱膨張率の方がエン
ドブラケットのそれより約２倍大きいためである。

【００１７】さて、ハウジングのインロー内径が大きく
なると、エンドブラケットは自重により冷状態の位置か
ら下方へ落ちる。それに伴い回転子も、同様に下方へ落
ちる。その結果、固定子と回転子の間の空隙が回転子の
上部と下部とでは異なり、空隙の不平衡が発生する。一
方、反対にずれを補償したインロー径にすると、冷状態
での組立が困難になるという問題があった。

【００１８】空隙の不平衡は、回転電機の騒音や振動を
増加させるだけではなく、空隙の不平衡を元に戻そうと
する磁気吸引力が発生して、その反力として軸受にラジ
アル荷重が付加される。その結果、軸受寿命が短くなる
等の問題があった。

【００１９】また、ハウジングとエンドブラケットが異
種金属であれば、両者の軸方向の伸びも異なる。一般に
ハウジングとエンドブラケットは、ボルトとナットで締
結されているが、ハウジングが伸びるに伴い締結部は張
力が増加しナット座面に作用する応力が増し強度的な問
題が生じる。回転電機の温度が常に一定であれば比較的
簡単に解決できるが、回転電機の温度が負荷変動により
冷暖を繰り返すような場合は、鋲螺の疲労限度に達し、
強度上の問題が発生する。本発明の目的は、冷却性能の
向上による小形軽量化が充分に得られるようにした低振
動で低騒音の回転電機を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はハウジングのインローを大直径と小直径の
２種類のはめあい面を有し、断面形状が端面側が大径で
あって軸方向に径が漸次小さくなるテーパ溝とし、一方
のエンドブラケットのインローも同様に２種類のはめあ
い面を有し、断面形状が端面が小径であって軸方向に径
が漸次大きくなるテーパ突起として形成する。

【００２１】

【作用】組合せ部材のインローを異径の２種類で形成す
るということは、たとえばハウジングインローの小直径
寸法は、回転電機の定格負荷時における温度上昇飽和値
から決定されるはめあい寸法公差とする。また、大直径
インローは回転電機の冷状態の温度から決定されるはめ
あい寸法公差とする。従って回転電機の温度上昇や冷暖
の繰り返しによるインロー径の熱膨張があっても、小直
径あるいは大直径どちらか一方のインローで嵌合が保た
てるため、回転子の自重による落下の問題は解決する。

【００２２】更に、ハウジングとエンドブラケットの温
度上昇の差で発生するハウジングの軸方向の伸びによる
締結鋲螺の熱応力の増加はインローをテーパで形成する
ことにより以下の作用で防げる。ハウジングが軸方向に
伸びると、軸方向の力が作用して各々のインローをテー
パに沿って突き合わせるように働く。その結果、ハウジ
ングの端面は内側と外側に向かう変位を発生する。この
変位が発生することで応力は増加しなくなり、締結鋲螺
に張力が付加されるのを防ぐことができる。

【００２３】

【実施例】本発明による回転電機について、図示の実施
例により詳細に説明する。

【００２４】図１は本発明を汎用の誘導電動機に適用し
た場合の一実施例で、図において、１は本発明からなる
ハウジングで、１１はハウジングのインロー溝で、１２
はエンドブラケットのインロー突起である。その他は図
６で説明した従来例と同じである。

【００２５】この実施例におけるハウジング１は、鉄系
鋳物や鋼板より軽量で熱伝導性の良いアルミニウム合金
材料を用い、生産性のよいダイカスト鋳造により作成さ
れている。またエンドブラケットは２Ａ、２Ｂは、鉄系
鋳物や鋼板で形成されている。

【００２６】次に、本実施例におけるインロー部につい
て図２ないし図５により詳細に説明する。まず、このハ
ウジング１のインロー１１は、両端面に、図２に拡大し
て示してあるように、大直径と小直径の２種類のはめあ
い面を有し、断面形状が端面側が大径で径が軸方向に漸
次小さくなるテーパの溝で形成する。一方エンドブラケ
ット２Ａ、２Ｂのインロー１２は、図２、図３に拡大し
て示してあるように、大直径と小直径の２種類のはめあ
い面を有し、断面形状が端面側が小径で径が軸方向に漸
次大きくなるテーパの突起で形成する。そして図４で示
すハウジングのインロー溝１１における小直径部１１ｂ
と図５に示すエンドブラケットのインロー突起１２にお
ける小直径部１２ｂは、回転電機の定格負荷時における
温度上昇飽和値から決定されるはめあい寸法公差とす
る。つまり、温度上昇によってハウジングのインロー１
１ｂが膨張する量を、必要なしめしろから差し引いて、
小直径寸法を決定する。一方、図４及び図５で示すイン
ロー溝１１及びインロー突起１２における大直径部１１
ａと１２ａは、回転電機の冷状態の温度から決定される
はめあい寸法公差とする。この意味は、大直径部１１ａ
と１２ａの寸法は、温度による膨張の影響を考慮するこ
となく常温で必要なしめしろから決定するということで
ある。

【００２７】尚、ハウジングのインロー部は、二つの異
径の溝で形成するので、端面付近がハウジングの外周側
に盛り上がった図４で示した形状となる。しかしインロ
ーの板厚はハウジング中央円筒部に比して薄くなる。

【００２８】次に、この実施例の作用効果について図２
により説明する。

【００２９】本実施例によると上記のように構成したこ
とから、常温で組立てる時は、大直径インロー部ではめ
あい嵌合が保持される。小直径部インロー部は、常温で
はすきまとなっているため組立になんら支障はない。ま
た温度上昇時は、大直径インロー部にはすきまが生じる
が、小直径インロー部ではめあい嵌合が保持される。そ
してハウジングとエンドブラケットが異種金属の場合に
発生する熱膨張率の違いによるハメアイ嵌合の喪失は防
止できる。その結果、回転子の自重による垂直方向の空
隙の不平衡は発生しなくなるので、振動や騒音の増加も
なく磁気吸引力を発生しない。

【００３０】締結鋲螺に作用する熱膨張による張力増加
防止について説明する。

【００３１】ハウジングは、その内部に発熱源である固
定子を収納している。そのためエンドブラケットより温
度が高い。また、ハウジング材のほうが熱膨張率が大き
い。その結果、温度上昇時、ハウジングは伸びる。伸び
るとハウジングとエンドブラケットを締結しているボル
トやナットに、張力が付加される。そこで本実施例で
は、インローを断面形状がテーパになるように形成して
いる。そのためハウジングが伸びると軸方向の力が作用
して各々のインローをテーパに沿って突き合わせるよう
に働く。その結果、ハウジングのインロー付近は、テー
パ溝の形成で板厚が薄くなっているので円筒部に対して
断面係数の減少により、インロー付近の応力が増加し
て、図２の矢印（イ）で示すように僅かな変位が生じ
る。この変位の発生により応力が緩和され締結鋲螺には
張力は作用しなくなる。尚、変位は、弾性限度内で強度
上問題になる程度のものではない。本実施例は、以上の
ように構成したことにより、小形軽量で低振動、低騒音
で信頼性の高い回転電機が提供できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を得ること
ができる。

【００３３】（１）ハウジング材をアルミニウム合金材
で構成することにより、回転電機が小形軽量になる。

【００３４】（２）ハウジング材をアルミニウム合金材
で、エンドブラケット材を鉄系鋳物や鋼板材で構成した
場合の熱膨張率の違いによる組立精度の低下やそのため
に発生する空隙の不平衡が防止できる。

【００３５】（３）回転電機の温度上昇や温度の変化に
関係なく空隙の平衡が保てるので低振動で低騒音の回転
電機を簡単に得ることができる。

【００３６】（４）ハウジングとエンドブラケットの締
結鋲螺に、ハウジングの温度変化による熱応力が付加さ
れるのを防止できる。その結果、信頼性のよい回転電機
が簡単に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の一実施例を示す部分断
面図。

【図２】本発明の実施例における回転電機の部分断面に
よる部分断面図。

【図３】本発明の実施例における回転電機の反負荷側を
示す部分断面図。

【図４】本発明の実施例におけるハンジングの部分断面
による部分断面図。

【図５】本発明の実施例におけるエンドブラケットの部
分断面図。

【図６】従来技術による回転電機の一例を示す部分断面
による側面図。

【符号の説明】

１：ハウジング、１ａ：放熱フィン、２Ａ、２Ｂ：エン
ドブラケット、３：固定子、３ａ:固定子鉄心、３ｂ：
固定子コイル、３ｃ：空隙、４Ａ、４Ｂ：軸受、５：回
転子、６：回転軸、７：エンドリング、８：内ファン、
９：外ファン、１０：エンドカバー、１０ａ：通風口、
１０ｂ：通風出口、１１：インロー溝、１１ａ：インロ
ー溝大直径部、１１ｂ：インロー溝小直径部、１２：イ
ンロー突起、１２ａ：インロー突起大直径部、１２ｂ：
インロー突起小直径部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にほぼ円筒状の電機子鉄心を収納した
   ほぼ円筒状のハウジングと、前記ハウジングの両端に組
   付けたエンドブラケットとを備えた回転電機において、
   前記ハウジングの両端にあって前記エンドブラケットと
   の組付けのためのインローを大直径と小直径の２種類の
   はめあい面を有し、断面形状が端面側が大径であって軸
   方向に径が漸次小さくなるテーパ溝で構成し、一方の前
   記エンドブラケットのインローを大直径と小直径の２種
   類のはめあい面を有し、断面形状が端面が小径であって
   軸方向に径が漸次大きくなるテーパ突起で構成したこと
   を特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ハウジングがダイ
   カスト鋳造により形成されている回転電機。