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公開番号2020115730
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200730
出願番号2019006743
出願日20190118
発明の名称回転電機のロータ
出願人株式会社明電舎
代理人個人
主分類H02K 1/28 20060101AFI20200703BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】端板の径方向への移動に伴う揺れや異音等の発生を防止できる回転電機のロータを提供する。
【解決手段】フランジ部11aを形成された鉄系金属からなる回転軸11と、軸方向に沿って貫通するスロット12aを形成された磁性材料からなる円筒状のロータコア12と、ロータコア12のスロット12aに装入された永久磁石13と、ロータコア12のスロット12aの開口を閉塞すると共に回転軸11に焼き嵌め又は圧入される非磁性材料からなる環状の第一の端板14と、ロータコア12のスロット12aよりも径方向内側へ位置すると共に回転軸11に焼き嵌め又は圧入される鉄系金属からなる環状の固定板15と、固定板15を内装する凹部16cを軸方向一端面に形成されてロータコア12のスロット12aの開口を閉塞する非磁性材料からなる環状の第二の端板16と、第二の端板16と固定板15とを連結固定する取付ボルト17とを備えたロータ10とした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
一端寄りにフランジ部を形成された鉄系金属からなる回転軸と、
前記回転軸の前記フランジ部よりも軸方向他端側に位置するように当該回転軸に設けられ、軸方向に沿って貫通するスロットを形成された磁性材料からなる円筒状のロータコアと、
前記ロータコアの前記スロットに装入された永久磁石と、
前記回転軸の前記フランジ部の軸方向他端面と前記ロータコアの軸方向一端面との間でこれらの面に当接するように当該回転軸に設けられ、当該ロータコアの前記スロットの開口を閉塞する大きさの外径を有すると共に当該回転軸に焼き嵌め又は圧入される内径を有する非磁性材料からなる環状の第一の端板と、
前記ロータコアの軸方向他端面に当接するように前記回転軸に設けられ、当該ロータコアの前記スロットよりも径方向内側へ位置する外径を有すると共に当該回転軸に焼き嵌め又は圧入される内径を有する鉄系金属からなる環状の固定板と、
前記固定板を内装する凹部を軸方向一端面に形成されて前記ロータコアの軸方向他端面に当接するように当該回転軸に設けられ、前記ロータコアの前記スロットの開口を閉塞する大きさの外径を有する非磁性材料からなる環状の第二の端板と、
前記第二の端板と前記固定板とを連結固定する固定具と
を備えていることを特徴とする回転電機のロータ。
続きを表示(約 320 文字)【請求項2】
請求項1に記載の回転電機のロータにおいて、
前記第一の端板が、軸方向一端面の同軸上に径方向内側ほど薄い厚さとなる窪部を有している
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の回転電機のロータにおいて、
前記第二の端板が、軸方向他端面の同軸上に径方向内側ほど薄い厚さとなる窪部を有している
ことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項4】
請求項3に記載の回転電機のロータにおいて、
前記固定具が、前記第二の端板の前記窪部を貫通して前記固定板に螺合する取付ボルトである
ことを特徴とする回転電機のロータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、発電機や電動機等の回転電機のロータに関する。
続きを表示(約 5,700 文字)【背景技術】
【0002】
発電機や電動機等の回転電機のロータとしては、例えば、下記特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1に記載されているロータは、一端側にフランジ部を形成された鋳鉄等の鉄系金属からなる回転軸と、鉄系金属等の磁性金属からなる環状板を複数積層されると共に軸方向に沿って貫通するスロットを周方向に沿って複数形成されて回転軸に同軸をなして差し込まれるロータコアと、ロータコアの各スロット内にそれぞれ装入された永久磁石と、ロータコアを軸方向両端側で挟むように回転軸に同軸をなして差し込まれてロータコアの各スロットの開口を塞ぐアルミニウム系金属等の非磁性金属からなる一対の環状の端板と、他方の端板の端面に当接するように回転軸に焼き嵌めされる鉄系金属からなる環状のカラーとを備えている。
【0003】
このような特許文献1に記載されている回転電機のロータにおいては、非磁性材料(アルミニウム系金属等)からなる端板が、鋳鉄等の鉄系金属からなる回転軸よりも大きい線膨張率となるため、運転に伴う発熱による熱膨張に対応できるように、回転軸との間に隙間を設けると共に、回転軸と略等しい線膨張率の鉄系金属からなるカラーを回転軸に焼き嵌めすることにより、当該カラーと回転軸のフランジ部とでロータコア及び端板を軸方向に締付固定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2005−318785号公報
特開2015−226368号公報
特開2017−158408号公報
特開2018−088748号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記特許文献1に記載されている回転電機のロータでは、前述したように回転軸と端板との間に隙間を設けていることから、運転時の温度や回転数等の条件によっては端板が径方向に動いてしまい、揺れや異音等を発生してしまうおそれがあった。
【0006】
このようなことから、本発明は、端板の径方向への移動に伴う揺れや異音等の発生を防止することができる回転電機のロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前述した課題を解決するための、本発明に係る回転電機のロータは、一端寄りにフランジ部を形成された鉄系金属からなる回転軸と、前記回転軸の前記フランジ部よりも軸方向他端側に位置するように当該回転軸に設けられ、軸方向に沿って貫通するスロットを形成された磁性材料からなる円筒状のロータコアと、前記ロータコアの前記スロットに装入された永久磁石と、前記回転軸の前記フランジ部の軸方向他端面と前記ロータコアの軸方向一端面との間でこれらの面に当接するように当該回転軸に設けられ、当該ロータコアの前記スロットの開口を閉塞する大きさの外径を有すると共に当該回転軸に焼き嵌め又は圧入される内径を有する非磁性材料からなる環状の第一の端板と、前記ロータコアの軸方向他端面に当接するように前記回転軸に設けられ、当該ロータコアの前記スロットよりも径方向内側へ位置する外径を有すると共に当該回転軸に焼き嵌め又は圧入される内径を有する鉄系金属からなる環状の固定板と、前記固定板を内装する凹部を軸方向一端面に形成されて前記ロータコアの軸方向他端面に当接するように当該回転軸に設けられ、前記ロータコアの前記スロットの開口を閉塞する大きさの外径を有する非磁性材料からなる環状の第二の端板と、前記第二の端板と前記固定板とを連結固定する固定具とを備えていることを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係る回転電機のロータは、上述した回転電機のロータにおいて、前記第一の端板が、軸方向一端面の同軸上に径方向内側ほど薄い厚さとなる窪部を有していることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る回転電機のロータは、上述した回転電機のロータにおいて、前記第二の端板が、軸方向他端面の同軸上に径方向内側ほど薄い厚さとなる窪部を有していることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る回転電機のロータは、上述した回転電機のロータにおいて、前記固定具が、前記第二の端板の前記窪部を貫通して前記固定板に螺合する取付ボルトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明において、回転電機の運転に伴って温度が上昇すると、第一の端板は、回転軸の線膨張率よりも大きい線膨張率であるものの、回転軸に焼き嵌め又は圧入されていることから、回転軸に対する締付力が低下するものの、回転軸との間に隙間を生じることなく、回転軸のフランジ部に対してロータコア及び固定板で押し付けられて挟持されるので、回転軸に対して十分な保持力で固定され、軸方向だけでなく径方向への移動も防止される。また、第二の端板は、回転軸の線膨張率よりも大きい線膨張率であるものの、固定板に取付ボルトで連結固定されているので、軸方向及び径方向への移動が防止される。したがって、本発明に係る回転電機のロータによれば、第一,二の端板の径方向への移動に伴う揺れや異音等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明に係る回転電機のロータの主な実施形態の外観図である。
図1の断面図である。
図1の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明に係る回転電機のロータの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【0014】
〈主な実施形態〉
本発明に係る回転電機のロータの主な実施形態を図1〜3に基づいて説明する。
【0015】
図1〜3において、11は回転軸、12はロータコア、13は永久磁石、14は第一の端板、15は固定板、16は第二の端板、17は取付ボルトである。
【0016】
回転軸11は、鋳鉄等の鉄系金属からなり、一端寄り(図2中、左端寄り)にフランジ部11aが形成されたものである。
【0017】
ロータコア12は、鉄系金属等の磁性材料からなる環状板を同軸上に複数積層して円筒状に構成したものであり、軸方向に沿って貫通するスロット12aが径方向外側寄りで周方向に沿って複数形成されて、回転軸11のフランジ部11aよりも軸方向他端側(図2中、右端側)に位置するように当該回転軸11に同軸をなして焼き嵌め又は圧入される。
【0018】
永久磁石13は、ロータコア12の各スロット12aにそれぞれ装入されている。
【0019】
第一の端板14は、アルミニウム系金属等の非磁性材料からなる環状板であり、ロータコア12のスロット12aの開口を閉塞するように当該ロータコア12の外径と略等しい大きさの外径を有すると共に回転軸11に焼き嵌め又は圧入される内径を有して、回転軸11のフランジ部11aの軸方向他端面(図2中、右端面)とロータコア12の軸方向一端面(図2中、左端面)との間でこれらの面に当接するように回転軸11に同軸をなして設けられている。
【0020】
また、第一の端板14の軸方向一端面、すなわち、ロータコア12の前記環状板の積層方向外側の端面(図2中、左端面)の径方向内側寄りには、径方向内側ほど薄い厚さとなるようにすり鉢状をなす窪部14aが同軸上に形成されている。
【0021】
固定板15は、鋳鉄等の鉄系金属からなる回転軸11と略等しい線膨張率を有する鉄系金属からなる環状板であり、ロータコア12のスロット12aよりも径方向内側へ位置する外径を有すると共に回転軸11に焼き嵌め又は圧入される内径を有して、取付ボルト17と螺合するねじ穴15bが周方向に沿って複数形成され、ロータコア12の軸方向他端面(図2中、右端面)に当接するように回転軸11に同軸をなして設けられている。
【0022】
第二の端板16は、アルミニウム系金属等の非磁性材料からなる環状板であり、ロータコア12のスロット12aの開口を閉塞するように当該ロータコア12の外径と略等しい大きさの外径を有すると共に当該回転軸11よりもわずかに大きい内径を有し、固定板15を内装する凹部16cが軸方向一端面(図2中、左端面)の径方向内側寄りに形成され、ロータコア12の軸方向他端面(図2中、右端面)に当接するように回転軸11に同軸をなして設けられている。
【0023】
また、第二の端板16の軸方向他端面、すなわち、ロータコア12の前記環状板の積層方向外側の端面(図2中、右端面)の径方向内側寄りには、径方向内側ほど薄い厚さとなるようにすり鉢状をなす窪部16aが同軸上に形成されている。この第二の端板16の窪部16aには、固定板15の前記ねじ穴15bと連通する貫通穴16bが形成されている。
【0024】
固定具である取付ボルト17は、頭部の高さが低い低頭型であり、第二の端板16の貫通穴16bに差し込まれて固定板15のねじ穴15bに螺合することにより、第二の端板16を固定板15に取り付けて連結固定することができるようになっている。
【0025】
このような本実施形態に係るロータ10においては、回転軸11の軸方向一端側(図2中、左端側)のフランジ部11aに第一の端板14の窪部14aを当接させる位置に当該第一の端板14を焼き嵌め又は圧入するように回転軸11の軸方向他端側(図2中、右端側)から当該第一の端板14を挿入固定し、第一の端板14にロータコア12の軸方向一端面(図2中、左端面)を当接させる位置に当該ロータコア12を焼き嵌め又は圧入するように回転軸11の軸方向他端側(図2中、右端側)から当該ロータコア12を挿入固定し、ロータコア12の軸方向他端面(図2中、右端面)に固定板15を当接させる位置に当該固定板15を焼き嵌め又は圧入するように回転軸11の軸方向他端側(図2中、右端側)から当該固定板15を挿入固定する。
【0026】
そして、ロータコア12の各スロット12a内に永久磁石13を装入し、ロータコア12の軸方向他端面(図2中、右端面)に第二の端板16を当接させて当該第二の端板16の凹部16c内に固定板15を位置させるように回転軸11の軸方向他端側(図2中、右端側)から当該第二の端板16を挿入し、当該第二の端板16の貫通穴16bに取付ボルト17を差し込んで固定板15のねじ穴15bに螺合させることにより、ロータ10が構成される。
【0027】
このようにして構成された本実施形態に係るロータ10において、回転電機の運転に伴って温度が上昇すると、ロータコア12及び固定板15は、回転軸11の線熱膨張率と略等しい線熱膨張率であるので、回転軸11に対する締付力を略等しく維持することができる。
【0028】
また、第一の端板14は、回転軸11の線膨張率よりも大きい線膨張率であるものの、回転軸11に焼き嵌め又は圧入されていることから、回転軸11に対する締付力が低下するものの、回転軸11との間に隙間を生じることなく、回転軸11のフランジ部11aに対してロータコア12及び固定板15で押し付けられて挟持されるので、回転軸11に対して十分な保持力で固定され、軸方向だけでなく径方向への移動も防止される。
【0029】
また、第二の端板16は、回転軸11の線膨張率よりも大きい線膨張率であるものの、固定板15に取付ボルト17で連結固定されているので、軸方向及び径方向への移動が防止される。
【0030】
このため、本実施形態に係るロータ10では、回転軸11の線膨張率よりも大きい線膨張率の前記端板14,16が軸方向及び径方向へ移動してしまうことを防止できる。
【0031】
したがって、本実施形態に係るロータ10によれば、前記端板14,16の径方向への移動に伴う揺れや異音等の発生を防止することができる。
【0032】
また、第一の端板14の軸方向一端面に窪部14aを形成したことから、回転軸11のフランジ部11aを当該窪部14aの内側に位置させることができるので、ロータ10の全長を短縮することができ、小型化を図ることができる。
【0033】
また、第二の端板16の軸方向他端面に窪部16aを形成したことから、取付ボルト17の頭部を当該窪部16aの内側に位置させることができるので、ロータ10の全長を短縮することができ、小型化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0034】
本発明に係る回転電機のロータは、第一,二の端板の径方向への移動に伴う揺れや異音等の発生を防止することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【0035】
10 ロータ
11 回転軸
11a フランジ部
12 ロータコア
12a スロット
13 永久磁石
14 第一の端板
14a 窪部
15 固定板
15b ねじ穴
16 第二の端板
16a 窪部
16b 貫通穴
16c 凹部
17 取付ボルト

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