(57)【要約】【課題】回転速度検出装置を有する構成にて回転子軸の軸電圧による回転速度検出装置の軸受の電食を抑制できる回転電機を提供すること。【解決手段】この回転電機１は、回転子軸２の回転速度を検出するための回転速度検出装置（例えば、エンコーダ）３を備えている。この回転電機１では、回転子軸２と回転速度検出装置３とが絶縁性材料から成る軸継手４を介して連結されている。これにより、回転電機１の稼働時にて回転子軸２に軸電圧が発生したときに、この軸電圧が回転速度検出装置３の手前にて軸継手４により遮断されている。【選択図】図２
2010279101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子軸の回転速度を検出する回転速度検出装置を備える回転電機であって、
前記回転子軸と前記回転速度検出装置とが絶縁性材料から成る軸継手を介して連結されることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記軸継手が樹脂材料から成る請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記軸継手と前記回転子軸とが隙間を開けて連結されると共に、前記隙間にて前記軸継手を変形させて前記軸継手と前記回転子軸との同軸度を調整する同軸度調整手段が設けられる請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記同軸度調整手段が前記軸継手を前記回転子軸に取り付けるための取付ボルトである請求項３に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関し、さらに詳しくは、回転速度検出装置を有する構成にて回転子軸の軸電圧による回転速度検出装置の軸受の電食を抑制できる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変速市場では、汎用インバータの製品性能を超える速度範囲、高精度、高応答、簡易位置決め等の機能・性能を必要とするライン制御や昇降などの用途がある。このため、可変速市場に用いられる回転電機には、その自動制御のために回転速度をより正確に検出することが求められる。このため、近年の回転電機では、エンコーダを回転電機の回転子軸に連結して回転子軸の回転速度を検出する構成が採用されている。例えば、回転電機の回転子軸に炭素鋼製の軸継手が取り付けられ、この軸継手とエンコーダとがカップリングを介して連結されている。
【０００３】
ここで、回転電機は、一般にインバータ専用回転電機であり、インバータから出力される任意の周波数によって運転される。このとき、インバータの出力波形に含まれるキャリア周波数により、中性点電圧に同期したパルス状の電圧が回転子軸に発生する。この回転子軸の軸電圧は、キャリア周波数に比例して上昇する。
【０００４】
かかる構成では、回転電機の作用時にて回転子軸に大きな軸電圧が発生すると、この軸電圧が軸継手およびカップリングを介してエンコーダにかかり、エンコーダの軸受内部にて放電現象が発生する。そして、この放電現象が繰り返されると、エンコーダの軸受に電食が発生するおそれがある。
【０００５】
この点において、インバータから回転電機までの配線長を短くして軸受の電食を防止する構成がある。しかしながら、かかる構成では、配電盤から回転電機までの距離を長く取れないという課題がある。また、キャリア周波数を低くして軸受の電食を防止する構成がある。しかしながら、かかる構成では、駆動時の回転電機の電磁騒音を小さくできないという課題がある。また、軸受のボール材質をセラミック製にして軸受の電食を防止する構成がある。しかしながら、かかる構成では、電食が解決するが、製品コストが高くなるという課題がある。
【０００６】
なお、エンコーダの軸受の電食を抑制できる従来の回転電機として、特許文献１に記載される技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−９８８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、回転速度検出装置を有する構成にて回転子軸の軸電圧による回転速度検出装置の軸受の電食を抑制できる回転電機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】
【０００９】
上記目的を達成するため、この発明にかかる回転電機は、回転子軸の回転速度を検出する回転速度検出装置を備える回転電機であって、前記回転子軸と前記回転速度検出装置とが絶縁性材料から成る軸継手を介して連結されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明にかかる回転電機では、回転電機の稼働時にて回転子軸に軸電圧が発生したときに、この軸電圧が回転速度検出装置の手前にて軸継手により遮断される。これにより、回転子軸の軸電圧による回転速度検出装置の軸受の電食が抑制される利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この発明の実施の形態にかかる回転電機を示す構成図である。
【図２】図２は、図１に記載した回転電機の回転子軸と回転速度検出装置との連結構造を示す構成図である。
【図３】図３は、図２に記載した回転子軸の軸継手を示す拡大図である。
【図４】図４は、図２に記載した回転子軸の軸継手を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【００１３】
［回転電機］
図１は、この発明の実施の形態にかかる回転電機を示す構成図である。図２は、図１に記載した回転電機の回転子軸とエンコーダとの連結構造を示す構成図である。
【００１４】
この回転電機１は、回転子軸２の回転速度を検出する回転速度検出装置３を備えたインバータ専用回転電機であり、例えば、三相誘導電動機に適用される（図１参照）。回転速度検出装置３は、回転電機１の回転子軸２に連結されて回転子軸２の回転速度を検出する。この回転速度検出装置３は、例えば、エンコーダ、レゾルバなどにより構成される。この回転電機１では、回転子軸２に軸継手４が取り付けられ、この軸継手４と回転速度検出装置３とがカップリング（マイクロカップリング）５を介して連結される（図２参照）。これにより、回転子軸２と回転速度検出装置３とが連結される。
【００１５】
この回転電機１では、回転子軸２が回転すると、その回転が軸継手４およびカップリング５を介して回転速度検出装置３に入力されて、回転子軸２の回転速度が回転速度検出装置３により正確に検出される。そして、この回転速度に基づいてインバータ（図示省略）が任意の周波数を出力し、この周波数により回転電機１が駆動される。これにより、回転電機１の自動制御が行われる。
【００１６】
［回転子軸の軸継手］
ここで、この回転電機１では、回転子軸２の軸継手４が絶縁性材料から成る（図２参照）。例えば、軸継手４がポリアセタール樹脂から成り、電気的な絶縁特性を有する。これにより、回転子軸２と回転速度検出装置３との絶縁性が確保される。また、軸継手４が回転子軸２の端面に取付ボルト６を介して取り付けられる。なお、かかる樹脂製の軸継手４は、取付ボルト６の締付トルクにより容易に変形できる。
【００１７】
また、軸継手４と回転子軸２とが隙間ｄを開けて連結される（図３参照）。また、軸継手４と回転子軸２との同軸度を調整する同軸度調整手段６が設けられる。この同軸度調整手段６は、軸継手４と回転子軸２との隙間ｄにて軸継手４を変形させることにより、軸継手４と回転子軸２との同軸度を調整する。この同軸度調整手段６は、例えば、軸継手４と回転子軸２とを連結する取付ボルト６により構成される。
【００１８】
例えば、この実施の形態では、軸継手４がポリアセタール樹脂から成り、本体部４１と、カップリング連結部４２と、平面部４３と、フランジ部４４とを有する（図２および図３参照）。本体部４１は、略円盤形状を有し、押圧力により軸方向に変形できる。また、本体部４１は、取付ボルト６を挿入するためのボルト用孔を有する。カップリング連結部４２は、本体部４１の中心から軸方向かつカップリング５側に延出した軸形状を有する。平面部４３は、軸継手４の組付状態にて回転子軸２に対向する平面であり、本体部４１の片面を構成する。フランジ部４４は、本体部４１の回転子軸２側の外縁部に形成される。なお、回転子軸２の端部２１には、軸継手４を取り付けるための段差が形成される。
【００１９】
軸継手４と回転子軸２との組付工程では、まず、軸継手４のフランジ部４４が回転子軸２の端部２１の外周に嵌め合わされる。このとき、フランジ部４４の端部が軸継手４の段差部に当接することにより、軸継手４が回転子軸２に対して位置決めされる。これにより、軸継手４の平面部４３と回転子軸２の端面との間に隙間ｄが形成される。次に、軸継手４の本体部４１と回転子軸２の端部２１とが複数組の取付ボルト６およびバネ座金を介して連結される。このとき、取付ボルト６は、軸継手４の本体部４１の背面側（カップリング５側）から本体部４１のボルト用孔に挿入されて、回転子軸２の端部２１にねじ込まれる。これにより、軸継手４が回転子軸２の端部２１に固定される。その後に、カップリング５の片側部材が軸継手４のカップリング連結部４２の外周に圧入されて嵌め合わされる。これにより、カップリング５と軸継手４とが連結される。なお、取付ボルト６には、ネジロック剤の塗布が施される。
【００２０】
ここで、軸継手４の組付工程では軸継手４と回転子軸２とが複数の取付ボルト６を介して連結され、これらの取付ボルト６の締付トルクが調整されることにより、軸継手４と回転子軸２との同軸度が調整される。このとき、軸継手４と回転子軸２との間に隙間ｄがあるので、この隙間ｄにて軸継手４の本体部４１が変形できる。これにより、軸継手４と回転子軸２との同軸度が適正に調整される。
【００２１】
なお、この実施の形態では、軸継手４と回転子軸２との隙間ｄがｄ≧１［ｍｍ］の範囲に設定されている。また、一対の取付ボルト６が用いられて軸継手４と回転子軸２とが連結されている。また、これらの取付ボルト６が軸継手４の本体部４１に対して同心円状かつ等ピッチ（１８０［度］のピッチ）に配置されている。また、軸継手４と回転子軸２との同軸度が±０．０２の精度範囲に設定されている。また、同軸度の調整にあたり、軸継手４の許容疲労応力および圧縮クリープが考慮されている。
【００２２】
［効果］
以上説明したように、この回転電機１では、回転子軸２と回転速度検出装置３とが絶縁性材料から成る軸継手４を介して連結される（図２参照）。かかる構成では、回転電機１の稼働時にて回転子軸２に軸電圧が発生したときに、この軸電圧が回転速度検出装置３の手前にて軸継手４により遮断される。これにより、回転子軸２の軸電圧による回転速度検出装置３の軸受（図示省略）の電食が抑制される利点がある。
【００２３】
また、かかる構成では、インバータから回転電機までの配線長を短くして回転速度検出装置の軸受の電食を抑制する構成と比較して、配電盤から回転電機までの距離を長く取れる利点がある。また、インバータのキャリア周波数を低くして軸受の電食を抑制する構成と比較して、回転電機の稼働時における電磁騒音を低減できる利点がある。また、軸受のボール材質を高価なセラミック製にして軸受の電食を抑制する構成と比較して、製品コストを低減できる利点がある。
【００２４】
また、かかる構成では、一般的な炭素鋼製の軸継手が用いられると共にこの軸継手と回転子軸との間に絶縁板が挿入される構成と比較して、部品点数が低減される利点があり、また、回転子軸に対する軸継手の組付工程が容易化される利点がある。
【００２５】
また、この回転電機１では、軸継手４が樹脂材料から成ることにより、回転子軸２と回転速度検出装置３との絶縁性が確保される（図２参照）。かかる樹脂材料から成る軸継手４は、一般に加工成形が容易である。したがって、かかる構成では、軸継手４の加工精度が向上して、軸継手４と回転子軸２との組立精度（同軸度の精度）が向上する。これにより、回転子軸２に対する回転速度検出装置３の組付工程が容易となる利点がある。例えば、一般的な炭素鋼製の軸継手（図示省略）では、回転子軸に対する同軸度を出すために、軸継手の加工精度を高くして軸継手と回転子軸との組立精度を高くする必要がある。このため、軸継手の加工工程および回転子軸への取付工程が困難であるという問題点がある。
【００２６】
また、この回転電機１では、軸継手４と回転子軸２とが隙間ｄを開けて連結され、また、この隙間ｄにて軸継手４を変形させて軸継手４と回転子軸２との同軸度を調整する同軸度調整手段（取付ボルト）６が設けられる（図３参照）。かかる構成では、同軸度調整手段６が隙間ｄにて軸継手４を変形させることにより、軸継手４と回転子軸２との同軸度が調整される。これにより、軸継手４と回転子軸２との同軸度が適正に確保される利点がある。
【００２７】
特に、軸継手４が樹脂材料から成る構成では、上記のように、回転子軸２と回転速度検出装置３との絶縁性を確保しつつ、隙間ｄにて軸継手４を変形させて軸継手４と回転子軸２との同軸度を調整できる。したがって、絶縁性の確保と同軸度の調整とを簡易な構成にて両立できる利点がある。なお、軸継手４は、樹脂材料以外の変形可能な材料により構成されても良い。
【００２８】
また、この回転電機１では、上記の同軸度調整手段６が軸継手４を回転子軸２に取り付けるための取付ボルト６により構成される（図３および図４参照）。かかる構成では、簡易な構成にて、軸継手４と回転子軸２との同軸度を調整できる利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、この発明にかかる回転電機は、回転速度検出装置を有する構成にて回転子軸の軸電圧による回転速度検出装置の軸受の電食を抑制できる点で有用である。
【符号の説明】
【００３０】
１     回転電機
２     回転子軸
２１   端部
３     回転速度検出装置
４     軸継手
４１   本体部
４２   カップリング連結部
４３   平面部
４４   フランジ部５  カップリング
６     取付ボルト（同軸度調整手段）
【図１】
2010279101.tif 000003
【図２】
2010279101.tif 000004
【図３】
2010279101.tif 000005
【図４】
2010279101.tif 000006