WO2017187572A1

WO2017187572A1 - 回転電機

Info

Publication number: WO2017187572A1
Application number: PCT/JP2016/063272
Authority: WO
Inventors: 崇章石原; 美樹前田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-11-02
Also published as: JPWO2017187572A1; JP6113377B1

Abstract

回転電機は、軸受（２４ａ）と、第１ハウジング部（４１ａ）及び第２ハウジング部（４２ａ）を具備し、第１ハウジング部（４１ａ）と第２ハウジング部（４２ａ）とで軸受（２４ａ）を挟んで固定するとハウジング（４６ａ）と、ハウジング（４６ａ）を固定するブラケット（３１ａ）を有する回転電機本体とを備え、第１ハウジング部（４１ａ）は、第２ハウジング部（４２ａ）とブラケット（３１ａ）との間に設置されており、第１ハウジング部（４１ａ）と第２ハウジング部（４２ａ）とに、ハウジング（４６ａ）をブラケット（３１ａ）に固定するための第１貫通穴（４４ａ）が設けられている。

Description

回転電機

　本発明は、軸受を備える回転電機に関する。

　近年、回転電機はインバータといった制御機械によって制御されて、高速運転及び省エネルギーを目的とした動力源として産業機器を中心に広く活用されている。その結果、回転電機の高速運転化にともなう本体の冷却性能及び信頼性の向上が強く求められている。

　特に回転電機の回転機構を実現する部品である軸受に関して、寿命を改善化するため、新たな構造材及び新たな構成材の導入の研究開発が盛んに行われている。しかしながら、一般に軸受は消耗品であるため、一定期間使用を経た軸受の交換は、回転電機の使用上の制約事項となっているのが現状である。

　軸受は、一般に内輪である軌道輪、転動体及び保持器から構成されており、軌道輪が滑らかに回転動作するように、潤滑油が封入されている。しかしながら、軸受には、スラスト方向及びラジアル方向の荷重が頻繁に作用するため、回転電機が回転する都度、転動体と軌道輪との間、又は転動体と保持器との間に動摩擦による摩耗が発生する。その結果軸受は、徐々に回転性能が低下する。よって、一定期間の走行動作を経た軸受は、新品との交換が必要な保守部品となる。

　軸受を新品に交換する際、まず回転電機本体が分解され、回転電機本体から回転子が取り出される。次に、専用治具によって回転子が軸受から引き抜かれる。この際、回転電機庫内を汚損しないために、清浄度が保たれた環境での作業が必要である。特に磁石モータにおいては、磁石による回転電機庫内への粉塵吸引の影響が顕著となることから、一般に客先での交換は許可されておらず、回転電機を製造者の元へ運搬した上での作業が必要となる。

　特許文献１には、回転電機本体を分解不要で軸受交換可能な構造が開示されている。

特許第５７１７８２３号公報

　しかしながら、特許文献１に開示される構造は、ハウジングをブラケットに固定するボルトと、ハウジング内に軸受を固定するためのボルトとが別々になっている。したがって、特許文献１に開示される構造では、軸受を交換する際には、ハウジングをブラケットに固定するボルトを取り外す作業と、ハウジング内に軸受を固定するためのボルトを取り外す作業とが必要である。さらに、軸受の交換後には、ハウジング内に軸受を固定するためのボルトを取り付ける作業と、ハウジングをブラケットに固定するボルトを取り外す作業とが必要である。このように特許文献１に開示される構造は、軸受交換作業時のボルトの取り外し及び取り付け作業の工数が多くメンテナンス性に優れているとは言えない。したがって、特許文献１に開示される構造は、軸受交換作業時のメンテナンス性の向上が望まれていた。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転電機本体の分解が不要で、容易にベアリングを交換できる回転電機を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、軸受と、第１ハウジング部及び第２ハウジング部を具備し、第１ハウジング部と第２ハウジング部とで軸受を挟んで固定するハウジングと、ハウジングを固定するブラケットを有する回転電機本体とを備える。本発明では、第１ハウジング部は、第２ハウジング部とブラケットとの間に設置されている。本発明では、第１ハウジング部と第２ハウジング部とに、ハウジングをブラケットに固定するための第１貫通穴が設けられている。

　本発明に係る回転電機は、回転電機本体の分解が不要で、容易にベアリングを交換できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る回転電機の断面図実施の形態１に係る回転電機の回転電機本体の構成を示す図実施の形態１に係る回転電機の部分拡大図

　以下に、本発明の実施の形態に係る回転電機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機の断面図である。図２は、実施の形態１に係る回転電機の回転電機本体の構成を示す図である。回転電機１０は、中心軸Ｃ回りに回転可能にシャフト２２を支持するベアリングである軸受２４ａ，２４ｂと、軸受２４ａを固定するとともに軸受２４ａを覆うハウジング４６ａと、軸受２４ｂを固定するとともに軸受２４ｂを覆うハウジング４６ｂと、ハウジング４６ａを固定するブラケット３１ａと、ハウジング４６ｂを固定するブラケット３１ｂと、固定子２５が設置された筒体２７と、シャフト２２に固定された回転子２０とを有する。ハウジング４６ａは、第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａを備える。シャフト２２の軸方向において、第１ハウジング部４１ａは、第２ハウジング部４２ａとブラケット３１ａとの間に設置されている。ハウジング４６ｂは、第１ハウジング部４１ｂ及び第２ハウジング部４２ｂを備える。シャフト２２の軸方向において、第１ハウジング部４１ｂは、第２ハウジング部４２ｂとブラケット３１ｂとの間に設置されている。

　図２に示すように、シャフト２２、回転子２０、固定子２５、筒体２７及びブラケット３１ａ，３１ｂは、回転電機本体５０を構成している。

　図１に示すように、第１ハウジング部４１ａ、第２ハウジング部４２ａ及びブラケット３１ａには、ブラケット３１ａにハウジング４６ａを固定するための第１貫通穴４４ａが設けられている。第１貫通穴４４ａは、ブラケット３１ａの部分に雌ねじが形成されている。これにより、回転電機１０の外側から固定ボルト４０ａによって、第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａを介して回転電機本体５０に軸受２４ａを固定及び取り外しが可能である。なお、第１貫通穴４４ａの第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａの部分にも雌ねじを設けてもよい。すなわち、第１貫通穴４４ａの少なくともブラケット３１ａの部分に雌ねじが設けられていれば良い。なお、第１貫通穴４４ａのブラケット３１ａの部分のみに雌ねじを設けることで、固定ボルト４０ａをねじ止めする際に、固定ボルト４０ａのねじ頭によって第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａをブラケット３１ａに押し付けることができる。すなわち、第１貫通穴４４ａのブラケット３１ａの部分のみに雌ねじを設けることで、ブラケット３１ａと第１ハウジング部４１ａとの間又は第１ハウジング部４１ａと第２ハウジング部４２ａとの間に隙間が生じることを防止できる。

　第１ハウジング部４１ｂ、第２ハウジング部４２ｂ及びブラケット３１ｂには、ブラケット３１ｂにハウジング４６ｂを固定するための第１貫通穴４４ｂが設けられている。第１貫通穴４４ｂは、ブラケット３１ｂの部分に雌ねじが形成されている。これにより、回転電機１０の外側から固定ボルト４０ｂによって、第１ハウジング部４１ｂ及び第２ハウジング部４２ｂを介して回転電機本体５０に軸受２４ｂを固定及び取り外しが可能である。なお、第１貫通穴４４ｂの第１ハウジング部４１ｂ及び第２ハウジング部４２ｂの部分にも雌ねじを設けてもよい。すなわち、第１貫通穴４４ｂの少なくともブラケット３１ｂの部分に雌ねじが設けられていれば良い。なお、第１貫通穴４４ｂのブラケット３１ｂの部分のみに雌ねじを設けることで、固定ボルト４０ｂをねじ止めする際に、固定ボルト４０ｂのねじ頭によって第１ハウジング部４１ｂ及び第２ハウジング部４２ｂをブラケット３１ｂに押し付けることができる。すなわち、第１貫通穴４４ｂのブラケット３１ｂの部分のみに雌ねじを設けることで、ブラケット３１ｂと第１ハウジング部４１ｂとの間又は第１ハウジング部４１ｂと第２ハウジング部４２ｂとの間に隙間が生じることを防止できる。

　第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａには、第１貫通穴４４ａとは別に、第２貫通穴４５ａが設けられている。第２貫通穴４５ａは、少なくとも第１ハウジング部４１ａの部分に雌ねじが形成されている。

　第１ハウジング部４１ｂ及び第２ハウジング部４２ｂには、第１貫通穴４４ｂとは別に、第２貫通穴４５ｂが設けられている。第２貫通穴４５ｂは、少なくとも第１ハウジング部４１ｂの部分に雌ねじが形成されている。

　ブラケット３１ａは、第２貫通穴４５ａに対向する箇所に、ガイド穴３２ａが設けられている。ガイド穴３２ａは、断面円形の凹形状とすることができるが、これに限定されない。

　ブラケット３１ｂは、第２貫通穴４５ｂに対向する箇所に、ガイド穴３２ｂが設けられている。ガイド穴３２ｂは、断面円形の凹形状とすることができるが、これに限定されない。

　以下、軸受２４ａを取り外す手順について説明する。なお、軸受２４ｂを取り外す手順は、軸受２４ａを取り外す手順と同様であるため、説明は省略する。

　図３は、実施の形態１に係る回転電機の部分拡大図である。軸受２４ａを取り外す場合、作業者は、固定ボルト４０ａを取り外し、ブラケット３１ａと第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａとの固定を解除する。その後、作業者は、図３に示すように、取り外しボルト４３ａを第２貫通穴４５ａに挿入し矢印Ａで示すように回転させる。第２貫通穴４５ａに雌ねじが形成されているためにブラケット３１ａに対して取り外しボルト４３ａの押し込み力が発生する。したがって、軸受２４ａは、第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａごと図３中の矢印Ｂ方向に、シャフト２２に対して相対的に摺動する。すなわち、シャフト２２の軸方向と平行に、ブラケット３１ａから第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａが離れる方向に移動する。

　ガイド穴３２ａは、取り外しボルト４３ａを第２貫通穴４５ａに挿入した際に取り外しボルト４３ａの先端が当たる箇所に形成されている。したがって、軸受２４ａを取り外す際には、ガイド穴３２ａに取り外しボルト４３ａの先端が嵌め込まれるため、シャフト２２の回転軸を中心とした不要な回転運動が防止される。ガイド穴３２ａには雌ねじが形成されていないため、取り外しボルト４３ａはブラケット３１ａには結合されない。

　シャフト２２は、通常運転時に軸受２４ａが設置される軸受設置部２２１ａよりもシャフト径が大きい拡径部２２２ａを有している。拡径部２２２ａは、ブラケット３１ａの内側面３１１ａと図１に示した回転子２０の側面２０ａとの間に設けられている。拡径部２２２ａは、シャフト２２の軸方向へのブラケット３１ａの不要な移動を抑制する。さらに、シャフト２２は、通常運転時に軸受２４ａが設置される軸受設置部２２１ａよりもシャフト径が小さい縮径部２２３ａを有している。縮径部２２３ａは、ブラケット３１ａの外側端面３１２ａよりも、外側に設けられている。したがって、シャフト２２の軸方向と平行に、ブラケット３１ａから第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａが離れる方向に移動させ、第１ハウジング部４１ａの内側面４１１ａがシャフト２２の縮径部２２３ａに到達すると、ブラケット３１ａとハウジング４６ａとの結合解除を経た後、軸受２４ａとシャフト２２との結合が解除され、図３に示すように軸受２４ａの取り外しが可能となる。

　また、取り外しボルト４３ａは、第１ハウジング部４１ａの内側面４１１ａが、シャフト２２の縮径部２２３ａに到達するまでハウジング４６ａをシャフト２２に題して摺動可能とする長さを備えている。軸受２４ａを取り外す際は、固定ボルト４０ａを外した後に取り外しボルト４３ａを挿入する手順となるため、第１貫通穴４４ａと第２貫通穴４５ａとで径が同じで、固定ボルト４０ａと取り外しボルト４３ａとのボルト径が同じであり、かつ固定ボルト４０ａが軸受２４ａをシャフト２２から取り外せる長さを有するのであれば、固定ボルト４０ａと取り外しボルト４３ａとを共用化できる。すなわち、第１貫通穴４４ａの雌ねじと第２貫通穴４５ａの雌ねじとが、同じ形状を有する雄ねじをねじ止め可能であれば、固定ボルト４０ａと取り外しボルト４３ａとを共用化できる。

　ボルトの共用化により、固定ボルト４０ａを第１貫通穴４４ａから引き抜いた後、固定ボルト４０ａをそのまま取り外しボルト４３ａに転用して第２貫通穴４５ａに挿入可能であるため、作業間違いの防止を図るとともに、作業の簡素化を実現できる。

　図１、図２及び図３には、第１貫通穴４４ａがブラケット３１ａを貫通する構造を挙げたが、第１貫通穴４４ａは、必ずしもブラケット３１ａを貫通していなくても良い。第１貫通穴４４ａは、固定ボルト４０ａによりブラケット３１ａ、第１ハウジング部４１ａ及び第２ハウジング部４２ａを分離可能に結合する機能を備えていればよい。同様に、図１には、第１貫通穴４４ｂがブラケット３１ｂを貫通する構造を挙げたが、第１貫通穴４４ｂは、必ずしもブラケット３１ｂを貫通していなくても良い。第１貫通穴４４ｂは、固定ボルト４０ｂによりブラケット３１ｂ、第１ハウジング部４１ｂ及び第２ハウジング部４２ｂを分離可能に結合する機能を備えていればよい。

　第２貫通穴４５ａ，４５ｂは、ハウジング４６ａ，４６ｂに少なくとも一つ設けられる。第２貫通穴４５ａ，４５ｂを複数設ける場合には、ハウジング４６ａ，４６ｂをブラケット３１ａ，３１ｂ面に対して平行に保ちながらハウジング４６ａ，４６ｂ及び軸受２４ａ，２４ｂをシャフト２２に対して摺動させることが可能であり、ハウジング４６ａ，４６ｂ及び軸受２４ａ，２４ｂの損傷を防止できる。第２貫通穴４５ａ，４５ｂを複数設ける場合には、周方向に等間隔に配置することで、ハウジング４６ａ，４６ｂをブラケット３１ａ，３１ｂ面に対して平行に保つ効果を高めることができる。

　実施の形態１に係る回転電機１０は、第１ハウジング部４１ａ及び第２のハウジング部４２ａが、第１貫通穴４４ａを用いてブラケット３１ａに固定される。したがって、実施の形態１に係る回転電機１０は、第１貫通穴４４ａから固定ボルト４０ａを取り外せば、ハウジング４６ａをブラケット３１ａから取り外すことが可能な状態となり、かつハウジング４６ａから軸受２４ａを取り出すことが可能な状態となる。よって、実施の形態１に係る回転電機１０は、回転電機本体５０を分解することなく、容易に軸受２４ａを交換できる。軸受２４ｂについても同様であり、実施の形態１に係る回転電機１０は、第１貫通穴４４ｂから固定ボルト４０ｂを取り外せば、ハウジング４６ｂをブラケット３１ｂから取り外すことが可能な状態となり、かつハウジング４６ｂから軸受２４ｂを取り出すことが可能な状態となる。

　したがって、実施の形態１に係る回転電機は、固定ボルトを取り外すだけで、ハウジングをブラケットから取り外せる状態であり、かつハウジングから軸受を取り外せる状態にすることができる。また、実施の形態１に係る回転電機は、軸受の交換後には、固定ボルトを取り付けるだけで、軸受をハウジングに固定し、かつハウジングをブラケットに固定することができる。したがって、実施の形態１に係る回転電機は、軸受交換後のボルト取り付け作業の工数も削減できる。これにより、実施の形態１に係る回転電機は、軸受交換作業の労力を軽減できる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１０　回転電機、２０　回転子、２０ａ　側面、２２　シャフト、２４ａ，２４ｂ　軸受、２５　固定子、２７　筒体、３１ａ，３１ｂ　ブラケット、４０ａ，４０ｂ　固定ボルト、４１ａ，４１ｂ　第１ハウジング部、４２ａ，４２ｂ　第２ハウジング部、４３ａ　取り外しボルト、４４ａ，４４ｂ　第１貫通穴、４５ａ，４５ｂ　第２貫通穴、４６ａ，４６ｂ　ハウジング、５０　回転電機本体、２２１ａ　軸受設置部、２２２ａ　拡径部、２２３ａ　縮径部、３１１ａ　内側面、３１２ａ　外側端面。

Claims

　軸受と、
　第１ハウジング部及び第２ハウジング部を具備し、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とで前記軸受を挟んで固定するハウジングと、
　前記ハウジングを固定するブラケットを有する回転電機本体とを備え、
　前記第１ハウジング部は、前記第２ハウジング部と前記ブラケットとの間に設置されており、
　前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とに、前記ハウジングを前記ブラケットに固定するための第１貫通穴が設けられていることを特徴とする回転電機。
　前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部とに、前記第１貫通穴とは異なる第２貫通穴が設けられており、
　前記第２貫通穴は、少なくとも前記第１ハウジング部の部分に雌ねじが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
　前記ブラケットは、前記第２貫通穴と対向する箇所に凹型円柱状のガイド穴を備えることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
　前記第１貫通穴の雌ねじと前記第２貫通穴の雌ねじとは、同じ雄ねじをねじ止め可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転電機。