JP6952931B1

JP6952931B1 - 回転電機

Info

Publication number: JP6952931B1
Application number: JP2021505444A
Authority: JP
Inventors: 祐介植野; 亮宏佐久間; 和樹三ツ石
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2040-08-26
Also published as: WO2022044156A1; JPWO2022044156A1; CN115244830A

Abstract

軸受固定部材６０ａがシャフト２０から落下しやすい、または、軸受取り外し作業の作業性が悪いという課題に対し、周方向で閉じたシャフト貫通穴６３が設けられた軸受固定部材６０ａを備え、軸受固定部材６０ａは外周から内側に向かって切り欠いた形状である切り欠き部６２ａが設けられ、切り欠き部６２ａの中心軸ＡＸに最も近い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ１は、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも小さく、かつ、シャフト貫通穴６３の内周の中心軸ＡＸから最も遠い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ３よりも大きいことを特徴とする回転電機１００ａを提供する。

Description

本開示は、軸受を有する回転電機に関するものである。

回転電機では、固定子にフレームを介して取り付けられるブラケットに軸受が設置され、回転子が固着されたシャフトが軸受に回転自在に支持されて、回転子が回転する。軸受がシャフトの中心軸が伸びる中心軸方向へ移動することを防止するため、軸受をブラケットに押さえる軸受固定部材がブラケットに取り付けられる。軸受固定部材は、中心にシャフトが通るシャフト貫通穴が設けられている。

回転子と軸受との中心軸方向の隙間は、回転電機の全長を短くするために、狭いことが多い。そのため、回転電機の保守点検で軸受を交換する際に、軸受をシャフトから抜くための工具である引抜工具の爪を軸受に掛ける作業の作業性が悪く、軸受の交換に時間がかかる。

従来の回転電機について開示する特許文献１には、シャフト貫通穴の一方向にシャフト貫通穴から外周に至る切り欠きを設けた軸受固定部材が開示されている。シャフト貫通穴の一方向に外周に至る切り欠きを設けたことで、軸受固定部材の着脱がシャフトの側方からできるようになっており、軸受固定部材を取り外した状態にして軸受の取り外しができるようにしている。

実開昭５１−０７４７１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている軸受固定部材では、シャフト貫通穴の一方向に外周に至る切り欠きを設けたことで、軸受取り外し作業に伴う軸受固定部材の取り外しの際に、軸受固定部材がシャフトから落下しやすいという課題があった。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、軸受固定部材がシャフトから落下することなく、軸受取り外し作業の作業効率を向上できる回転電機を提供することを目的とする。

本開示にかかる回転電機は、固定子と固定子を支持する固定子支持部とを有する固定子構造と、固定子構造に取り付けられたブラケットと、ブラケットに配置された軸受と、軸受により回転可能に支持されたシャフトと、シャフトに固着された回転子と、軸受と回転子との間に配置されてブラケットに取り付けられ、シャフトが通る周方向で閉じたシャフト貫通穴が設けられ、軸受をブラケットに押さえて固定する軸受固定部材とを備え、軸受固定部材は、回転子に対向する第１面と、軸受に対向する第２面とを有し、かつ軸受固定部材の外周から軸受固定部材の内側に向かって第１面から第２面まで貫通されるように切り欠いた形状である切り欠き部が設けられ、切り欠き部のシャフトの中心軸に最も近い箇所と中心軸との径方向の距離は、軸受の外周の半径よりも小さく、かつ、シャフト貫通穴の内周の中心軸から最も遠い箇所と中心軸との径方向の距離よりも大きく、切り欠き部において軸受の端面が露出するものである。

本開示にかかる回転電機によれば、軸受固定部材がシャフトから落下することなく、軸受取り外し作業の作業効率を向上できる。

本開示の実施の形態１にかかる回転電機を示す断面図である。本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材の外観図である。本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材を図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材を図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。本開示の実施の形態１にかかる軸受取り外し作業の概要図である。本開示の実施の形態２にかかる軸受固定部材の外観図である。本開示の実施の形態３にかかる軸受固定部材の外観図である。本開示の実施の形態４にかかる回転電機を示す断面図である。本開示の実施の形態４にかかる軸受固定部材の外観図である。本開示の実施の形態４にかかる軸受取り外し作業の概要図である。

以下に、本開示の実施の形態にかかる回転電機を図面に基づいて詳細に説明する。本開示の実施の形態では、回転電機が誘導電動機である例で説明する。

実施の形態１．
まず、本開示の実施の形態１にかかる回転電機の構成を説明する。図１は、本開示の実施の形態１にかかる回転電機を示す断面図である。図１では、中心軸ＡＸより上側は断面を示し、中心軸ＡＸより下側は外観を示している。

図１において、回転電機１００ａは、固定子３１と、フレーム３２と、ブラケット４０ａ，４０ｂと、軸受５０ａ，５０ｂと、軸受固定部材６０ａと、回転子１０と、シャフト２０とを備える。回転子１０は、固定子３１に対してシャフトの回転中心である中心軸ＡＸを軸に回転可能に設置される。以下の説明では、中心軸ＡＸが伸びる方向を中心軸方向、中心軸ＡＸを中心に回転する方向を周方向、中心軸ＡＸと垂直な方向を径方向と記述する。

固定子３１は固定子鉄心３１１とコイルエンド３１２を含む。固定子３１は、固定子３１を支持する固定子支持部であるフレーム３２に嵌合されて固着され、固定子３１とフレーム３２で固定子構造３０を構成している。すなわち、回転電機１００ａは固定子構造３０を備える。固定子構造３０は固定子３１と、固定子を支持する固定子支持部であるフレーム３２を有している。固定子構造３０の一部であるフレーム３２の両側には、ブラケット４０ａ，４０ｂが取り付けられている。すなわち、固定子構造３０にブラケット４０ａ，４０ｂが取り付けられている。ブラケット４０ａ，４０ｂには、軸受５０ａ，５０ｂが配置されている。軸受５０ａはベアリングであり、外輪５１と内輪５２を有し、外輪５１に対して内輪５２が回転する。軸受５０ａは、外輪５１がブラケット４０ａに接するように配置されている。

回転子１０は、回転子鉄心１１と、回転子鉄心１１の両端面に設けられたエンドリング１２を含む。すなわち、回転子鉄心１１とエンドリング１２は、回転子１０の一部である。回転子１０は、シャフト２０に嵌合され固着されている。シャフト２０は、軸受５０ａ，５０ｂにより中心軸ＡＸを軸に回転可能に支持される。回転子１０はシャフト２０とともに中心軸ＡＸを軸に回転可能となっている。シャフト２０の軸受５０ａが取り付けられた方向の軸端の端面である軸端面２１には、中心軸ＡＸと軸端面２１とが交わる中心に有底の穴であるセンターホール２１１が設けられている。

軸受固定部材６０ａは、中心軸方向において、軸受５０ａと回転子１０との間に配置され、ブラケット４０ａに取り付けられている。換言すると、軸受固定部材６０ａは、中心軸方向において、軸受５０ａに対してブラケット４０ａがある側と反対側に配置され、ブラケット４０ａに取り付けられている。軸受固定部材６０ａは、周方向で閉じたシャフト貫通穴６３が設けられており、シャフト貫通穴６３にシャフト２０が通っている。軸受固定部材６０ａは、軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて固定している。より詳細には、軸受固定部材６０ａは、中心軸方向において回転子１０が配置される側からブラケット４０ａ側に向かって、軸受５０ａの外輪５１をブラケット４０ａに押さえて、軸受５０ａの外輪５１をブラケット４０ａに固定している。このことで、軸受固定部材６０ａは、軸受５０ａが中心軸方向へ移動することを防止している。

次に、軸受固定部材６０ａについて詳細に説明する。図２は、本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材の外観図であり、軸受固定部材６０ａが回転電機１００ａの中に配置された場合に中心軸方向で軸受５０ａ側となる方向から見た外観を示している。図３は、本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材６０ａを図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。図４は、本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材を図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。図１における軸受固定部材６０ａの断面は、図２におけるＣ−Ｃ線に沿って切断した断面を示している。図２において、中心軸ＡＸは点で示している。また、軸受５０ａの外周５３の一部を点線で示している。

図２において、軸受固定部材６０ａは、中心軸方向から見て中心軸ＡＸを中心とした円弧である外周６１ａを有する円板状の形状をしており、シャフト貫通穴６３と、２つの切り欠き部６２ａと、４つのねじ穴６４が設けられている。

シャフト貫通穴６３は、軸受固定部材６０ａが回転電機１００ａに配置された場合に、中心軸ＡＸを中心とするシャフト２０が通るように設けられている。図２において、シャフト貫通穴６３は、中心軸ＡＸを中心にして中心軸方向に貫通する円形の穴である。シャフト貫通穴６３の穴径は、軸受固定部材６０ａが回転電機１００ａに配置されてシャフト貫通穴６３にシャフト２０が通る位置のシャフト２０の径よりも大きい。すなわち、シャフト貫通穴６３は、シャフト２０の断面よりも大きい。このことで、ブラケット４０ａに取り付けられた軸受固定部材６０ａとシャフト２０が接触せずに、シャフト２０が回転することができる。

また、図２において、シャフト貫通穴６３は周方向で閉じた穴である。このことで、シャフト貫通穴６３にシャフト２０を通せば、軸受固定部材６０ａはシャフト２０の側方にシャフト２０から外れることがなく、軸受固定部材６０ａがシャフト２０から落下することがない。

本実施の形態では、シャフト貫通穴６３が中心軸ＡＸを中心とした円形の穴である例で説明するが、シャフト貫通穴６３は、シャフト２０が通り、シャフト２０に軸受固定部材６０ａが接触せず、周方向で閉じた穴であれば、多角形の穴であったり、中心軸ＡＸから中心がずれた穴であってもよい。

図２において、切り欠き部６２ａは、中心軸ＡＸを中心とした円弧である軸受固定部材６０ａの外周６１ａから軸受固定部材６０ａの内側に向かって切り欠いた形状である。切り欠き部６２ａは、２つの切り欠き側面６２１ａと切り欠き端面６２２ａとから構成されている。以下の説明において、シャフトの中心軸ＡＸを含んで径方向に伸びる平面であって、切り欠き部６２ａの形状の基準となる平面を基準平面ＸＲと称して説明する。

切り欠き側面６２１ａは、軸受固定部材６０ａの外周６１ａから内側に伸びる平面である。切り欠き側面６２１ａは、基準平面ＸＲから一定の長さである切り欠き幅Ｈの半分の（Ｈ／２）だけ離れて基準平面ＸＲに平行な平面である。１つの切り欠き部６２ａに含まれる２つの切り欠き側面６２１ａは、互いに一定の距離Ｈだけ離れて平行である。

切り欠き端面６２２ａは、１つの切り欠き部６２ａに含まれる２つの切り欠き側面６２１ａを軸受固定部材６０ａの内側の端で接続する面である。図２において、切り欠き端面６２２ａは、中心軸ＡＸから一定の径方向の距離Ｌ１だけ離れて中心軸ＡＸと平行かつ基準平面ＸＲと垂直な平面である。

軸受固定部材６０ａを中心軸方向から見た図２において、基準平面ＸＲは、基準平面ＸＲの中心軸方向の射影である径方向に伸びる直線で示されている。切り欠き側面６２１ａは、基準平面ＸＲの射影である直線から、切り欠き幅Ｈの半分である（Ｈ／２）だけ離れて平行な２本の直線として示されており、外周６１ａから軸受固定部材６０ａの内側に伸びている。切り欠き端面６２２ａは、中心軸ＡＸから距離Ｌ１だけ離れて基準平面ＸＲの射影である直線に垂直な直線として示されている。軸受固定部材６０ａを中心軸方向から見た切り欠き部６２ａの形状は、切り欠き側面６２１ａの射影である軸受固定部材６０ａの外周６１ａから内側に伸びる２つの平行な直線が、直線の内側の端で接続された、Ｕ字形状である。

軸受固定部材６０ａに設けられた２つの切り欠き部６２ａは、中心軸方向から見た図２の外観図において、中心軸ＡＸの点に関して点対称な位置にあり、周方向の角度で等間隔な位置にある。

切り欠き端６２３ａは、切り欠き部６２ａの中心軸ＡＸに最も近い箇所であり、図２において、切り欠き端面６２２ａと基準平面ＸＲとが交わる線である。切り欠き端６２３ａと中心軸ＡＸとの径方向の距離は距離Ｌ１である。距離Ｌ１は、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも小さい。すなわち、切り欠き部６２ａのシャフト２０の中心軸ＡＸに最も近い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ１は、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも小さい。このことで、軸受５０ａの回転子１０側の端面に、後述する引抜工具の爪９３１が掛合することができる掛合面領域が生じる。

切り欠き部６２ａのシャフト２０の中心軸ＡＸに最も近い箇所である切り欠き端６２３ａと中心軸ＡＸとの距離Ｌ１は、シャフト貫通穴６３の半径Ｌ３よりも大きい。図２においてシャフト貫通穴６３は、中心軸ＡＸを中心にして中心軸方向に貫通する円形の穴であるので、シャフト貫通穴６３の半径Ｌ３は、シャフト貫通穴６３の内周の中心軸ＡＸから最も遠い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離である。すなわち、切り欠き部６２ａのシャフト２０の中心軸ＡＸに最も近い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ１は、シャフト貫通穴６３の内周の中心軸ＡＸから最も遠い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ３よりも大きい。このことで、切り欠き部６２ａは外周６１ａからシャフト貫通穴６３に到達していないので、シャフト貫通穴６３は周方向で閉じた穴であり、シャフト貫通穴６３にシャフト２０を通せば、軸受固定部材６０ａはシャフト２０の側方にシャフト２０から外れることがない。

軸受固定部材６０ａの外周６１ａの半径は、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも大きい。図２において、軸受固定部材６０ａの中心軸ＡＸから最も遠い箇所である外周６１ａと中心軸ＡＸとの距離は、軸受固定部材６０ａの外周６１ａの半径であり、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２より大きい。

ねじ穴６４は、内周に雌ねじが切ってある。ブラケット４０ａの軸受固定部材６０ａが取り付けられる側と反対側から、ブラケット４０ａに設けられた図示しないねじ貫通穴に、図示しない取付ねじが通されて、軸受固定部材６０ａのねじ穴６４の内周の雌ねじと螺合する。取付ねじを締めることで、軸受固定部材６０ａが軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて固定し、軸受固定部材６０ａがブラケット４０ａに取り付けられる。

図２において、軸受固定部材６０ａは、軸受固定部材６０ａの軸受５０ａ側の端面に、軸受５０ａが浅く入るよう円柱状に削られた、軸受５０ａが嵌合する有底の穴である軸受嵌合穴６６が設けられている。軸受固定部材６０ａは、軸受嵌合穴６６の底部に、軸受５０ａと中心軸方向に接する押圧面６７を有する。軸受固定部材６０ａは、押圧面６７を介して軸受５０ａを中心軸方向のブラケット４０ａ側へ押し、軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて軸受５０ａを固定する。詳細には、押圧面６７は軸受５０ａの外輪５１と接する。また、軸受固定部材６０ａは、軸受嵌合穴６６の側面の内周に、軸受５０ａの外周５３と接する内周面６６１を有する。軸受固定部材６０ａの押圧面６７の内周側には、軸受固定部材６０ａと軸受５０ａの内輪５２とが接触することを避けるための接触回避段差６７２が設けられている。本実施の形態１では、軸受固定部材６０ａが軸受嵌合穴６６および内周面６６１を有する例で説明するが、軸受固定部材６０ａは、軸受嵌合穴６６および内周面６６１を有さず、軸受固定部材６０ａの軸受５０ａ側の端面に押圧面６７を有してもよい。

軸受固定部材６０ａが内周面６６１を有する場合は、軸受固定部材６０ａをブラケット４０ａに取り付ける際に、内周面６６１が軸受５０ａの外周５３と嵌合することにより、軸受固定部材６０ａの径方向の位置決めが容易にできるようになり、軸受交換における軸受固定部材６０ａの取り付け作業の作業効率を向上できる。また、軸受固定部材６０ａが切り欠き部６２ａと内周面６６１とを有する場合は、切り欠き部６２ａにより内周面６６１が中心軸ＡＸから離れる方向に微少に広がることのできる柔軟性を軸受固定部材６０ａが備え、内周面６６１と軸受５０ａの嵌合性が良くなり、軸受交換における軸受固定部材６０ａの取り付け作業の作業効率をさらに向上できる。

次に、本開示の実施の形態１における回転電機１００ａにおいて、回転電機１００ａを分解して回転子１０と一体となった部材群を取り出し、引抜工具を用いて軸受５０ａをシャフト２０から引き抜いて取り外す作業について説明する。この作業は、回転電機１００ａの保守点検における軸受交換で行われる。

まず、図１における組み上がっている状態の回転電機１００ａから、ブラケット４０ａを固定子構造３０に固定している図示していない取付ねじを取り外し、ブラケット４０ａに軸受固定部材６０ａを固定している図示していない取付ねじを取り外して、ブラケット４０ａを固定子構造３０から取り外す。さらに、回転子１０、シャフト２０、軸受５０ａ、軸受固定部材６０ａを含む回転子１０と一体となった部材群を、固定子構造３０から取り出す。

次に、シャフト２０から軸受５０ａを引き抜いて取り外す。図５は、本開示の実施の形態１にかかる軸受取り外し作業の概要図である。図５では、中心軸ＡＸより上側は断面を示し、中心軸ＡＸより下側は外観を示している。図５における軸受固定部材６０ａの断面は、図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した断面を示している。

図５において、シャフト２０は、回転子１０に嵌合され固着されている。また、シャフト２０には、軸受５０ａの内輪５２が嵌合されて軸受５０ａが取り付けられており、軸受５０ａを取り外す前の状態である。中心軸方向で回転子１０と軸受５０ａとの間には、軸受固定部材６０ａが配置され、軸受固定部材６０ａに設けられたシャフト貫通穴６３をシャフト２０が通っている。

図５において、シャフト２０の軸受５０ａが取り付けられた方向の軸端には、引抜工具が取り付けられている。引抜工具は、シャフト２０に嵌合された部材をシャフト２０から引き抜いて取り外す工具である。引抜工具はプーラーとも呼ばれる。

引抜工具は、引抜工具の中央に配置された円柱状の支柱９１０と、支柱９１０から支柱９１０の長手方向に対して垂直な方向に伸びる梁９２０と、梁９２０の２つの先端に梁９２０から折り曲がる方向に回転可能に取り付けられた２つの腕９３０を備える。腕９３０の先端には腕９３０の長手方向に対して垂直で支柱９１０に向かって突出した爪９３１をそれぞれ有する。支柱９１０の一端は円錐形状であり、円錐形状がシャフト２０の軸端面２１のセンターホール２１１に当てられ、支柱９１０はシャフト２０に対してシャフト２０の中心軸ＡＸを中心に回転可能である。支柱９１０の側面の外周面には雄ねじ形状が形成されている。梁９２０の中央には、支柱９１０の雄ねじ形状に嵌合する雌ねじ形状が内周に形成された穴が設けられている。支柱９１０の雄ねじ形状と、梁９２０の穴の雌ねじ形状が嵌合するように、支柱９１０に梁９２０が取り付けられており、支柱９１０が回転すると支柱９１０の長手方向に梁９２０が移動する。支柱９１０の他端側には、支柱９１０の長手方向に対して垂直な方向に伸びるハンドル９４０を有する。梁９２０には図示しない梁の長さを調節する機構が備えられ、引き抜く対象の部材の大きさに合わせて、梁９２０の長さを調節する。

軸受固定部材６０ａは、軸受固定部材６０ａの外周６１ａから軸受固定部材６０ａの内側に向かって切り欠いた形状である切り欠き部６２ａが設けられている。引抜工具の爪９３１を軸受５０ａの回転子１０側の端面に掛合させる際には、引抜工具の２つの腕９３０を梁９２０に対して曲げることで、腕９３０の先端の爪９３１が、軸受固定部材６０ａの切り欠き部６２ａと軸受５０ａの回転子１０側の端面が形成する空間に入り、軸受５０ａの回転子１０側の端面に爪９３１が掛合する。このように、回転子１０と軸受５０ａとの中心軸方向の隙間が狭くても、軸固定部材６０ａに切り欠き部６２ａが設けられていることで、工具が掛合する空間が形成され、引抜工具の爪９３１を軸受５０ａに掛ける作業の作業性が良くなり、軸受５０ａの取り外し作業の作業効率を向上できる。

引抜工具の爪９３１を軸受５０ａに掛合させた後は、引抜工具のハンドル９４０により支柱９１０を回すことで、梁９２０および腕９３０が回転子１０から離れる方向に移動し、それに連れて腕９３０の先端の爪９３１が掛合する軸受５０ａもシャフト２０上を回転子１０から離れる方向に移動して、軸受５０ａがシャフト２０から引き抜かれて取り外される。

切り欠き部６２ａの中心軸ＡＸに最も近い箇所である切り欠き端６２３ａと中心軸ＡＸとの距離Ｌ１は、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも小さい。このことにより、軸受５０ａの軸受固定部材６０ａ側の端面の一部が切り欠き部６２ａで形成される空間に露出する。このことで、軸受５０ａの軸受固定部材６０ａ側の端面上に、引抜工具の爪９３１が掛合することができる面領域が生じ、軸受５０ａに引抜工具の爪９３１を掛合することが容易となる。このことで、軸受５０ａの取り外し作業の作業効率を向上できる。

切り欠き部６２ａの中心軸ＡＸに最も近い箇所である切り欠き端６２３ａと中心軸ＡＸとの距離Ｌ１は、シャフト貫通穴６３の半径Ｌ３よりも大きい。このことにより、切り欠き部６２ａはシャフト貫通穴６３に到達していないので、シャフト貫通穴６３は周方向で閉じた穴であり、シャフト貫通穴６３にシャフト２０を通せば、軸受固定部材６０ａはシャフト２０の側方にシャフト２０から外れることがなく、軸受取り外し作業の途中に軸受固定部材６０ａがシャフト２０から落下することがない。このことから、軸受取り外し作業の作業効率を向上できる。

軸受固定部材６０ａの切り欠き部６２ａの切り欠き幅Ｈは、軸受５０ａの大きさで決まる引抜工具の爪９３１の幅よりも大きい長さとする。

また、軸受固定部材６０ａに設けられた切り欠き部６２ａの数は２である。一般的な引抜工具の爪９３１の数は２が多く、切り欠き部６２ａの数を必要最低限の２にすることで、軸受５０ａと軸受固定部材６０ａとが接触する押圧面６７の接触面積を多くすることができ、軸受５０ａにかかる単位面積当たりの荷重を分散することができる。このことで、軸受５０ａおよび軸受固定部材６０ａの信頼性を向上することができる。また、切り欠き部６２ａの数を必要最低限にすることで、切り欠き部６２ａの加工に必要な加工コストを抑えることができる。

本開示の実施の形態１では、以上のように、固定子３１と固定子３１を支持する固定子支持部であるフレーム３２とを有する固定子構造３０と、固定子構造３０に取り付けられたブラケット４０ａと、ブラケット４０ａに配置された軸受５０ａと、軸受５０ａにより回転可能に支持されたシャフト２０と、シャフト２０に固着された回転子１０と、軸受５０ａと回転子１０との間に配置されてブラケット４０ａに取り付けられ、シャフト２０が通る周方向で閉じたシャフト貫通穴６３が設けられ、軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて固定する軸受固定部材６０ａとを備え、軸受固定部材６０ａは軸受固定部材６０ａの外周６１ａから軸受固定部材６０ａの内側に向かって切り欠いた形状である切り欠き部６２ａが設けられ、切り欠き部６２ａのシャフト２０の中心軸ＡＸに最も近い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ１は、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも小さく、かつ、シャフト貫通穴６３の内周の中心軸ＡＸから最も遠い箇所と中心軸ＡＸとの径方向の距離Ｌ３よりも大きいので、軸受固定部材６０ａがシャフトから落下することなく、軸受取り外し作業の作業効率を向上できる。

さらに、軸受固定部材６０ａに設けられた切り欠き部６２ａの数は２であるので、軸受５０ａと軸受固定部材６０ａとの接触面積が多く、軸受５０ａにかかる単位面積当たりの荷重を分散することができ、軸受５０ａおよび軸受固定部材６０ａの信頼性を向上することができる。また、切り欠き部６２ａの加工に必要な加工コストを最低限に抑えることができる。

実施の形態２．
図６は、本開示の実施の形態２にかかる軸受固定部材の外観図である。図６において、図２と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。図６は、軸受固定部材６０ｂが回転電機の中に配置された場合に中心軸方向の軸受５０ａ側となる方向から見た外観を示している。本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材６０ａとは、軸受固定部材６０ｂに設けられた切り欠き部６２ａの数が４であり、切り欠き部６２ａの数が、軸受固定部材６０ｂをブラケットに取り付けるために軸受固定部材６０ｂに設けられた複数のねじ穴６４の数と同じ数であることが、相違している。

図６の軸受固定部材６０ｂにおいて、４つのねじ穴６４と、ねじ穴６４の数と同じ４つの切り欠き部６２ａが周方向に交互に、中心軸ＡＸを中心とした周方向の角度で等間隔に、配置されている。

ねじ穴６４で取付ねじが軸受固定部材６０ｂをブラケット４０ａの方向に押さえる力は、軸受固定部材６０ｂの構造を伝達して、軸受固定部材６０ｂが押圧面６７にて軸受５０ａを押さえる荷重の周方向の分布となる。切り欠き部６２ａの数とねじ穴６４の数が同じである本実施の形態においては、切り欠き部６２ａの数とねじ穴６４の数が違う場合より、軸受固定部材６０ｂが押圧面６７にて軸受５０ａを押さえる荷重の周方向の分布が、隣り合うねじ穴６４の間によって違いが生じず、荷重の周方向の分布のばらつきが抑えられる。

このような軸受固定部材６０ｂを備えた実施の形態２の回転電機であっても、実施の形態１と同様に、シャフト貫通穴６３が周方向で閉じており、軸受固定部材６０ｂはシャフト２０の側方にシャフト２０から外れることがなく、軸受取り外し作業の途中に軸受固定部材６０ｂがシャフト２０から落下することがない。また、軸受固定部材６０ｂに設けられた切り欠き部６２ａにより、軸受５０ａに引抜工具の爪９３１を掛合することが容易となり、軸受５０ａの取り外し作業の作業効率を向上できる。

さらには、軸受固定部材６０ｂは、ブラケット４０ａに取り付けるための複数のねじ穴６４が設けられ、切り欠き部６２ａの数がねじ穴６４の数と同じ数であることから、軸受固定部材６０ｂが軸受５０ａを押さえる荷重の周方向の分布のばらつきが抑えられ、軸受を均等に押さえることができ、回転電機１００ａの品質を向上できる。

実施の形態３．
図７は、本開示の実施の形態３にかかる軸受固定部材の外観図である。図７において、図２と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。図７は、軸受固定部材６０ｃが回転電機の中に配置された場合に中心軸方向の軸受５０ａ側となる方向から見た軸受固定部材６０ｃの外観を示している。本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材６０ａとは、切り欠き部６２ｃが、周方向で隣り合うねじ穴６４の各々の中心を結んだ複数の直線により構成される多角形の外側にあることが、相違している。また、軸受固定部材６０ｃに設けられた切り欠き部６２ｃの数は４としている。

図７において、周方向で隣り合うねじ穴６４の各々の中心を結んだ直線であるねじ穴間基準線６４１が点線で示されており、複数のねじ穴間基準線６４１により構成される多角形である基準線多角形６４２が示されている。図７において、軸受固定部材６０ｃは４つのねじ穴６４が設けられており、基準線多角形６４２は四角形である。

切り欠き部６２ｃは、軸受固定部材６０ｃを中心軸ＡＸが伸びる方向の軸受５０ａ側から見て、基準線多角形６４２の外側にある。換言すると、切り欠き部６２ｃを構成する面は、基準線多角形６４２の外側にある。すなわち、切り欠き部６２ｃを構成する２つの切り欠き側面６２１ｃと切り欠き端面６２２ｃは、基準線多角形６４２の外側にある。

切り欠き部６２ｃが、周方向で隣り合うねじ穴６４の各々の中心を結んだ複数のねじ穴間基準線６４１により構成される基準線多角形６４２の外側にあることで、切り欠き部６２ｃが形成する空間が基準線多角形６４２の内側と交わることはない。すなわち、軸受固定部材６０ｃの隣り合うねじ穴６４の間のねじ穴間基準線６４１に沿った部分は、軸受固定部材６０ｃを構成する材料が欠けることなく充填された構造となっている。このことで、軸受固定部材６０ｃにおける周方向で隣り合うねじ穴６４の間の剛性が高くなり、軸受固定部材６０ｃの歪みが少なく、複数のねじ穴６４で取付ねじから加えられる力が確実に押圧面６７の全体に伝達されて軸受５０ａを均等に全体的に押さえることができ、軸受固定部材６０ｃが軸受５０ａを押さえる荷重の周方向の分布のばらつきが抑えられる。

このような軸受固定部材６０ｃを備えた実施の形態３の回転電機であっても、実施の形態１と同様に、シャフト貫通穴６３が周方向で閉じており、軸受固定部材６０ｃはシャフト２０の側方にシャフト２０から外れることがなく、軸受取り外し作業の途中に軸受固定部材６０ｃがシャフト２０から落下することがない。また、軸受固定部材６０ｃに設けられた切り欠き部６２ｃにより、軸受５０ａに引抜工具の爪９３１を掛合することが容易となり、軸受５０ａの取り外し作業の作業効率を向上できる。

さらには、軸受固定部材６０ｃは、ブラケット４０ａに取り付けるための３つ以上のねじ穴６４が設けられ、切り欠き部６２ｃは、軸受固定部材６０ｃを中心軸ＡＸが伸びる方向の軸受５０ａ側から見て、周方向で隣り合うねじ穴６４の各々の中心を結んだ複数の直線であるねじ穴間基準線６４１により構成される基準線多角形６４２の外側にあることから、軸受固定部材６０ｃにおける周方向で隣り合うねじ穴６４の間の剛性が高くなり、軸受５０ａを均等に全体的に押さえることができ、軸受固定部材６０ｃが軸受５０ａを押さえる荷重の周方向の分布のばらつきが抑えられ、回転電機１００ａの品質を向上できる。

実施の形態４．
図８は、本開示の実施の形態４にかかる回転電機を示す断面図である。図９は、本開示の実施の形態４にかかる軸受固定部材の外観図である。図１０は、本開示の実施の形態４にかかる軸受取り外し作業の概要図である。図８，図１０では、中心軸ＡＸより上側は断面を示し、中心軸ＡＸより下側は外観を示している。図８，図９，図１０において、図１，図２，図５と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。本開示の実施の形態１にかかる軸受固定部材６０ａとは、軸受固定部材６０ｄは切り欠き部が設けられておらず、軸受固定部材６０ｄの外周６１ｄの半径Ｌ４が回転子１０の外周１３の半径Ｌ５よりも大きく、軸受固定部材６０ｄのシャフト２０の中心軸からの径方向の距離が回転子１０の外周１３の半径Ｌ５よりも大きい部分である突出部６８が設けられていること、が相違している。

図８において、本開示の実施の形態４の軸受固定部材６０ｄは、実施の形態１と同様に、中心軸方向において軸受５０ａと回転子１０との間に配置され、ブラケット４０ａに取り付けられている。軸受固定部材６０ｄは、軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて固定している。軸受固定部材６０ｄに設けられているシャフト貫通穴６３にはシャフト２０が通っている。軸受固定部材６０ｄの外周６１ｄの半径Ｌ４は、実施の形態１と違い、回転子１０の外周１３の半径Ｌ５よりも大きい。

図９は、軸受固定部材６０ｄが回転電機１００ｄの中に配置された場合に中心軸方向の軸受５０ａ側となる方向から見た軸受固定部材６０ｄの外観を示している。図９では、回転子１０の外周１３を点線で示している。図９において、軸受固定部材６０ｄは外周から内側に切り欠いた形状は無く、円板状の形状である。軸受固定部材６０ｄの外周６１ｄの半径Ｌ４は、回転子１０の外周１３の半径Ｌ５より大きい。すなわち、軸受固定部材６０ｄのシャフト２０の中心軸ＡＸからの径方向の距離が回転子１０の外周１３の半径Ｌ５よりも大きい部分である突出部６８が設けられている。図９において、軸受固定部材６０ｄは、円板状の外周が全周にわたって、中心軸ＡＸからの径方向の距離が回転子１０の外周の半径Ｌ５よりも大きい突出部６８となっている。また、軸受固定部材６０ｄは、シャフト貫通穴６３と、４つのねじ穴６４が設けられている。実施の形態１と同様に、シャフト貫通穴６３が周方向で閉じており、軸受固定部材６０ｄはシャフト２０の側方にシャフト２０から外れることがなく、軸受取り外し作業の途中に軸受固定部材６０ｄがシャフト２０から落下することがない。

図１０において、軸受固定部材６０ｄは、中心軸方向において軸受５０ａと回転子１０との間に配置され、軸受固定部材６０ｄが有するシャフト貫通穴６３をシャフト２０が通っている。中心軸ＡＸからの径方向の距離が回転子１０の外周１３の半径Ｌ５よりも大きい部分である突出部６８が、回転子１０より径方向の外側に突出している。突出部６８が回転子１０より径方向外側に突出しているので、軸受固定部材６０ｄと回転子１０との隙間が狭くても、突出部６８の回転子１０側の端面は回転子１０の径方向外側の空間に露出している。

図１０において、シャフト２０の軸受５０ａが取り付けられた方向の軸端には、引抜工具が取り付けられている。

本開示の実施の形態４では、引抜工具を用いて軸受５０ａをシャフト２０から引き抜いて取り外す作業において、引抜工具の爪９３１は、軸受固定部材６０ｄの突出部６８の回転子１０側の端面に掛合させる。引抜工具からの引き抜く力を、掛合させた突出部６８から軸受固定部材６０ｄを経由して軸受５０ａに伝え、軸受固定部材６０ｄとともに軸受５０ａを引き抜き取り外す。引抜工具の爪９３１を突出部６８に掛合させる際には、腕９３０の先端の爪９３１が、軸受固定部材６０ａの突出部６８の回転子１０側の端面と回転子１０の外周面が形成する空間に入り、突出部６８の回転子１０側の端面に爪９３１が掛合する。このように、回転子１０と軸受５０ａとの中心軸方向の隙間が狭くても、軸固定部材６０ｄに突出部６８が設けられていることで、工具が掛合する空間が形成され、引抜工具の爪９３１を掛ける作業の作業性が良くなり、軸受５０ａの取り外し作業の作業効率を向上できる。

引抜工具の爪９３１を軸受固定部材６０ｄに掛合させた後は、引抜工具のハンドル９４０により支柱９１０を回すことで、梁９２０および腕９３０が中心軸方向の回転子１０から離れる方向に移動し、それに連れて腕９３０の先端の爪９３１が掛合する軸受固定部材６０ｄおよび軸受固定部材６０ｄに隣接している軸受５０ａがシャフト２０に対して中心軸方向の回転子１０から離れる方向に移動して、軸受５０ａがシャフト２０から引き抜かれて取り外される。

本開示の実施の形態４では、以上のように、固定子３１と固定子３１を支持する固定子支持部であるフレーム３２とを有する固定子構造３０と、固定子構造３０に取り付けられたブラケット４０ａと、ブラケット４０ａに配置された軸受５０ａと、軸受５０ａにより回転可能に支持されたシャフト２０と、シャフト２０に固着された回転子１０と、軸受５０ａと回転子１０との間に配置されてブラケット４０ａに取り付けられ、シャフト２０が通る周方向で閉じたシャフト貫通穴６３が設けられ、軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて固定する軸受固定部材６０ｄとを備え、軸受固定部材６０ｄは、軸受固定部材６０ｄのシャフト２０の中心軸ＡＸからの径方向の距離が回転子１０の外周の半径Ｌ５よりも大きい部分である突出部６８が設けられているので、軸受固定部材６０ｄがシャフト２０から落下することなく、軸受取り外し作業の作業効率を向上できる。

さらには、軸受固定部材６０ｄに切り欠き部を設けなくてもよく、軸受５０ａと軸受固定部材６０ｄとが接触する押圧面６７の接触面積が多くなって、軸受５０ａにかかる単位面積当たりの荷重を分散することができ、軸受５０ａおよび軸受固定部材６０ｄの信頼性を向上することができる。また、切り欠き部の加工が不要であり、加工コストを抑えることができる。

なお、本実施の形態４では、軸受固定部材６０ｄの外形は円板状であり、円板状の外周が全周にわたって中心軸ＡＸからの径方向の距離が回転子１０の外周の半径Ｌ５よりも大きい突出部６８となっている例で説明したが、外周の一部が、中心軸からの径方向の距離が回転子１０の外周の半径Ｌ５よりも大きい突出部６８となっていてもよい。外周の一部が、突出部６８となっている場合には、外周が全周にわたって突出部６８となっている場合よりも、軸受固定部材６０ｄの質量が小さくなり、回転電機１００ｄの軽量化となる。軸受固定部材６０ｄの外形が円板状であり、円板状の外周が全周にわたって突出部６８となっている場合は、軸受固定部材６０ｄの外形の加工がしやすく、加工コストを抑え、生産性を向上することができる。

なお、本開示の各実施の形態では、固定子構造３０が固定子３１とフレーム３２で構成される例で説明したが、固定子構造３０は固定子３１と固定子３１をモールドする樹脂で構成され、モールドされた樹脂で固定子３１が支持され、モールドされた樹脂にブラケット４０ａが取り付けられてもよい。また、固定子構造３０は固定子３１だけで構成され、固定子３１に直接ブラケット４０ａが取り付けられてもよい。固定子構造３０が固定子３１だけで構成される場合、回転電機が使用される装置等に固定子３１が直接嵌合されるなどして固定子３１が支持され、固定子３１が固定子支持部を兼ねる。

本開示の各実施の形態では、回転電機は誘導電動機である例で説明したが、回転子に磁石を有するサーボモータ、リラクタンストルクにより駆動するリラクタンスモータなどであってもよい。

本開示の各実施の形態では、軸受固定部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄの外形は、中心軸ＡＸ方向から見て中心軸ＡＸを中心とした円弧である外周を有する円板状の形状である例で説明したが、軸受固定部材は、外周の中心軸ＡＸから最も遠い箇所と中心軸ＡＸとの距離が、軸受５０ａの外周５３の半径Ｌ２よりも大きく、軸受５０ａをブラケット４０ａに押さえて軸受固定部材をブラケット４０ａに取り付けることが可能な形状であれば、中心軸方向から見て外周が多角形の板状であってもよい。軸受固定部材の中心軸方向から見た外形を円弧形状にした場合は、軸受固定部材の外周での変形歪みを抑制し、軸受固定部材が軸受５０ａを押さえる力の分布の周方向のばらつきを抑えることができる。

本開示の各実施の形態では、軸受５０ａはベアリングである例で説明したが、滑り軸受などでもよい。

本開示の各実施の形態では、軸受固定部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄは２つの軸受の内の一方の軸受５０ａのみに設置され、他方の軸受５０ｂには設置されない例で説明したが、両方の軸受５０ａ，５０ｂに設置されてもよい。

なお、本開示は、開示の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０回転子、１１回転子鉄心、１２エンドリング、１３回転子外周、２０シャフト、２１軸端面、３０固定子構造、３１固定子、３２フレーム、４０ａ，４０ｂブラケット、５０ａ，５０ｂ軸受、５３軸受外周、６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ軸受固定部材、６１ａ，６１ｄ軸受固定部材外周、６２ａ，６２ｃ切り欠き部、６３シャフト貫通穴、６４ねじ穴、６６軸受嵌合穴、６７押圧面、６８突出部、１００ａ，１００ｄ回転電機、２１１センターホール、６２１ａ，６２１ｃ切り欠き側面、６２２ａ，６２２ｃ切り欠き端面、６２３ａ，６２３ｃ切り欠き端、６４１ねじ穴間基準線、６４２基準線多角形、６６１内周面、６７２接触回避段差、９１０支柱、９２０梁、９３０腕、９３１爪、９４０ハンドル、ＡＸ中心軸

Claims

固定子と、前記固定子を支持する固定子支持部と、を有する固定子構造と、
前記固定子構造に取り付けられたブラケットと、
前記ブラケットに配置された軸受と、
前記軸受により回転可能に支持されたシャフトと、
前記シャフトに固着された回転子と、
前記軸受と前記回転子との間に配置されて前記ブラケットに取り付けられ、前記シャフトが通る周方向で閉じたシャフト貫通穴が設けられ、前記軸受を前記ブラケットに押さえて固定する軸受固定部材と
を備え、
前記軸受固定部材は、前記回転子に対向する第１面と、前記軸受に対向する第２面とを有し、かつ前記軸受固定部材の外周から前記軸受固定部材の内側に向かって前記第１面から前記第２面まで貫通されるように切り欠いた形状である切り欠き部が設けられ、
前記切り欠き部の前記シャフトの中心軸に最も近い箇所と前記中心軸との径方向の距離は、前記軸受の外周の半径よりも小さく、かつ、前記シャフト貫通穴の内周の前記中心軸から最も遠い箇所と前記中心軸との径方向の距離よりも大きく、前記切り欠き部において前記軸受の端面が露出することを特徴とする回転電機。
前記軸受固定部材は、前記ブラケットに取り付けるための複数のねじ穴が設けられ、
前記切り欠き部の数は複数の前記ねじ穴の数と同じ数であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記切り欠き部の数は２であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記軸受固定部材は、前記ブラケットに取り付けるための３つ以上のねじ穴が設けられ、
前記切り欠き部は、前記軸受固定部材を前記中心軸が伸びる方向の前記軸受側から見て、周方向で隣り合う前記ねじ穴の各々の中心を結んだ複数の直線により構成される多角形の外側にあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。