(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、ケース内に収められるロータおよびステータを有する回転電機のロータ軸芯調整装置であって、
前記回転電機は、前記ケースが、内部にステータが固定配置されるケース本体と、ケース本体の開放端を覆うケースカバーとから構成され、さらに、当該回転電機は、ケース本体とケースカバーによりロータコアの両側において支持されるロータ軸と、を有し、
当該ロータ軸芯調整装置は、
ロータ軸にレゾルバロータを固定するための固定リングであって、当該固定リングの外周側面には、互いに背中合わせの位置に配置される当接平面または凹部が２対形成されている、固定リングと、
前記ケース側面に開けられた孔を通してケース内に挿入され、前記当接平面または凹部のそれぞれに先端が当接する４本の調整ロッドであって、固定リングを押してロータの軸芯位置を調整する調整ロッドと、
を有するロータ軸芯調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載のロータ軸芯調整装置であって、前記固定リングの外周の形状は方形である、装置。
【請求項３】
ケース本体内に回転電機のステータを配置する工程と、
ケース本体内に配置されたステータの軸芯を測定する工程と、
ステータの内側にロータを挿入し、ロータ軸の一端をケース本体により支持する工程と、
ロータ軸の他端にケースカバーを取り付ける工程と、
ケース本体の開放端をケースカバーで覆い、ケースカバーを仮止めする工程と、
ケース本体とケースカバーから構成されたケース側面に開けられた孔を通してケース内に４本の調節ロッドを挿入し、ロータ軸にレゾルバロータを固定するための固定リングの外周側面に形成された２対の当接平面または凹部のそれぞれに前記調整ロッドの先端を当接して固定リングを押してロータの軸芯位置をステータの軸芯に一致させるよう調整する工程と、
ケースカバーをケース本体に固定する工程と、
を含み、
前記２対の当接平面または凹部のそれぞれの対を形成する当接平面または凹部は、固定リングの外周側面の互いに背中合わせの位置に形成されている、
回転電機のロータ軸芯調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機、特にその製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。
【０００３】
回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材（ステータ）にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成する。この磁界との相互作用により他方の部材（ロータ）が回転する。
【０００４】
一般的な回転電機は、円柱形状のロータと、ロータと同軸に配置され、円柱形状の周囲を囲むように配置された円筒形状のステータが組み合わせされている。ロータとステータの軸芯がずれている、つまりロータがステータに対して偏心していると、ロータとステータの間で作用する磁力が周方向で不均一となる。このため、磁力による回転電機の構成部材の歪みが大きくなり、騒音が大きくなる場合がある。よって、ロータとステータの軸芯が一致することが望まれている。
【０００５】
下記特許文献１には、ロータをステータ内に挿入する際、心出しガイド部にて案内して、ロータのステータに対する心出しを行う技術が示されている（段落００３０，００３１および図２参照）。心出しガイド部は、ステータの円筒内周の、ロータが挿入される側の端部に配置されている。ロータの挿入過程において、心出しガイド部がロータ外周に当接することにより心出しが行われる。ロータの挿入が完了すると、ロータは心出しガイド部の位置を通り過ぎ、心出しガイド部はロータに接しなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０７２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１においては、ロータの挿入が完了した後は、ロータは心出しガイド部に支持されず、軸芯がずれる可能性がある。また、心出しガイド部を設けるためにステータの軸方向寸法が長くなる。さらに、回転電機がケースに収容される場合、ケース内部のロータの軸芯調節は難しい場合がある。
【０００８】
本発明は、簡易な構成で、また簡易な操作でロータの軸芯調整を可能とする装置および方法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】
本発明のロータ軸芯調整装置は、ケース本体の開放端をケースカバーで覆った状態で、ケース内に収容されるステータおよびロータの軸芯を一致させる装置である。ケース本体の内部にはステータが固定配置され、ケース本体の開放端はケースカバーで覆うことができる。ケース本体とケースカバーにより、ステータとロータを収めるケースが構成される。ロータは、ロータコアとこれを貫通するロータ軸を有し、ロータコアの軸方向両側の位置でロータ軸はケース本体とケースカバーにより支持される。ロータ軸には、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバロータが固定リングによって固定されている。固定リングは、その外周側面に２対の平面部または凹部が形成されている。各々の対をなす平面部等は、固定リングの外周側面の互いに背中合わせの位置に形成されている。ケースの側面には孔が開けられており、この孔から調整ロッドが挿入されて、その先端が固定リングに設けられた平面部等に当接する。調整ロッドは、固定リングに形成された平面部等の数に対応して４本設けられている。この調整ロッドによって固定リングを押してロータ軸の軸芯位置の調整を行う。つまり、前記の平面部および凹部は、調整ロッドの先端が当接する当接平面および凹部である。
【００１０】
固定リングの外周の形状は、方形、特に正方形とすることができる。方形の対辺が対をなす平面部または凹部である。
【００１１】
本発明の他の態様であるロータ軸芯調整方法は、ケース本体の開放端をケースカバーで覆った状態で、ケース内に収容されるステータとロータの軸芯を一致させる方法である。まず、ケース本体内にステータを配置し、この状態でステータの軸芯を測定する。ステータの内側にロータを挿入し、ロータ軸の一端をケース本体により支持するようにする。一方、ロータ軸の他端にケースカバーを取り付ける。ケース本体の開放端をケースカバーで覆い、ケースカバーを仮止めする。ロータ軸には、ロータの回転位置を検出するためのレゾルバロータが固定リングによって固定されている。固定リングには、その外周面側面に２対の平面部または凹部が形成され、各々の対をなす平面部等は固定リングの外周側面の互いに背中合わせの位置に形成されている。ケースの側面に開けられた孔を通してケース内に調整ロッドを挿入し、その先端を、固定リングに形成された平面部等に当接させる。調整ロッドは、固定リングの平面部の数に合わせて準備されている。調整ロッドにより、固定リングを押してロータの軸芯位置を調整する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、回転電機にロータ軸芯調整のための部材を新たに設けることなく軸芯調整の手法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の回転電機およびロータ軸芯調整に係る構成を示す図である。
【図２】ステータロータを固定する固定リングの形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１には、本実施形態の回転電機１０の概略構成が、当該回転電機１０の回転中心線を含む断面図にて示されている。また、図１には、ロータの軸芯を調整するための構成も示されている。回転電機１０は、ロータ１２と、ロータ１２の周囲を囲むように配置されたステータ１４を含み、さらにこれらのロータ１２とステータ１４はケース１６内に収容されている。
【００１５】
ロータ１２は、略円筒形状のロータコア１８と、ロータコア１８を貫通するロータ軸２０を含む。ロータコア１８は、磁性鋼板をその円筒軸線方向に積層して形成され、内部に永久磁石（不図示）が配置されている。ロータコア１８の中心をロータ軸２０が貫通し、ロータ軸２０はロータコア１８の円筒軸線方向の両端から突出して延びている。このロータ軸２０が当該回転電機の出力軸となる。
【００１６】
以降において、このロータ軸２０（出力軸）の中心線を回転電機１０の軸線、この軸線の延びる方向を軸線方向、この軸線に直交する方向を径方向と記して説明する。図１において、軸線方向は上下方向となる。
【００１７】
ロータ軸２０にはフランジ２２が設けられている。このフランジ２２とロータコア１８の反対側に位置するかしめリング２４とによりロータコア１８はロータ軸２０に対して軸方向において固定される。周方向における固定は、キーを利用することができる。
【００１８】
ステータ１４は、ロータコア１８を取り囲むように配置される略円筒形状のステータコア２６と、ステータコア２６に巻装されたコイル２８を含む。ステータコア２６は、磁性鋼板をその円筒軸線方向に積層して形成されている。磁性鋼板の形状は、略円環形状であり、円環の内側に周方向に沿って凹凸が形成されている。この磁性鋼板を、凹凸の位置を揃えて積層することにより、ステータコア２６は、概略的に円筒形状であって、内周面に円筒軸線方向に延びる凸条が周方向に配列された形状となる。この凸条の間の凹の部分はスロットと呼ばれている。スロットに導線を挿入して凸条に巻き付けることにより、コイル２８が形成され、凸条が磁極となる。図１において、コイル２８はステータコア２６の両端部から出ている部分、いわゆるコイルエンドのみ示されている。
【００１９】
ロータコア１８とステータコア２６の軸線方向の長さはほぼ等しく、またこれらのコアは軸線方向においてずれがないように配置される。
【００２０】
ケース１６は、底面３０と側面３２を有するケース本体３４と、ケース本体３４の、底面３０と反対側の開放端を覆うケースカバー３６とを含む。ケース本体の底面３０の外周部分には段差が設けられ、段差の高い位置にある面３８がステータ１４が載置される載置面３８となる。ステータ１４は、ステータコア２６を貫通するボルト４０によってケース本体に固定される。ケース本体の側面３２は、ステータ１４の外周を囲んでいるが、ステータ外周に沿う円筒形状である必要はない。ケース本体の形状は、ステータ１４およびロータ１２以外の構成を、ステータおよびロータと共に収容するための適切な形状とすることができる。底面３０には貫通孔４２が設けられ、ここをロータ軸２０が通っている。貫通孔４２の内周には、ロータ軸２０を支持する軸受４４が配置される。
【００２１】
ケースカバー３６は、ケース本体３４の開放端を覆うように配置され、ケース本体の側面３２の端面にボルト４６により固定される。ケースカバー３６にも貫通孔４８が設けられ、ここをロータ軸２０が通っている。貫通孔４８の内周に配置される軸受５０によりロータ軸２０が支持されている。この結果、ロータ軸２０は、ロータコア１８の軸方向両側においてケース１６により支持される。
【００２２】
回転電機１０は、ロータ１２の回転位置を検出するレゾルバを備えている。レゾルバは、ロータと一体となって回転するレゾルバロータと、固定的に設けられたレゾルバステータを含む。レゾルバロータは、角度位置において径方向寸法が異なる板状部材であり、レゾルバステータはレゾルバロータの板状部材外周側面との距離に基づく信号を出力するセンサを含む。
【００２３】
本実施形態においてレゾルバは、ケース１６内に、特にロータコア１８とケースカバー３６の間に配置される。レゾルバロータ５２は、ロータ軸２０に圧入される固定リング５４と、ロータ軸２０に設けられた段付き部５６に挟持されて固定されている。
【００２４】
図２は、レゾルバロータ５２と固定リング５４を、軸線方向より視た状態を示す図である。レゾルバロータ５２は、９０°間隔で配置された凸部を有する。この配置は、ロータ１２に内蔵される永久磁石の配置に関連して決定されている。レゾルバステータ（不図示）は、レゾルバロータ５２の外周面に対向して配置されており、そのセンサが対向する外周面との距離に基づく信号を出力する。この信号に基づきロータの回転位置が検出できる。
【００２５】
固定リング５４は、内周はロータ軸２０への圧入に適合した内径を有する円形である。一方、外周の形状は、図２に示すように、回転電機１０の軸線に直交する平面内で方形、特に正方形となっている。この正方形の辺５８ａと辺５８ｂは、背中合わせの位置に配置されて対をなしている。また、辺５８ｃと辺５８ｄも同じく背中合わせの位置に配置されて対をなしている。このように、この固定リング５４の外周側面には、背中合わせの位置に配置される対をなす平面が２対形成されている。これらの平面は、前記の正方形の辺５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄに対応しており、これらの符号を当該平面を表す場合にも用いる。また、これらの平面を総括して説明する場合には、ａ〜ｄの添え字を省略し、符号５８のみを用いる。
【００２６】
ケース１６の側面、特にケース本体の側面３２には、孔６０が設けられている。この孔６０を通して調整ロッド６２がケース１６内に挿入され、調整ロッド６２の先端を前述の平面５８に当接することができる。平面５８は、調整ロッド６２が当接される面であるので、以降当接平面５８と記す。孔６０は、４つの当接平面５８に対応して４箇所に設けられており、それぞれの孔６０から調整ロッド６２が挿入される。調整ロッド６２は、回転電機１０の径方向に沿って挿入されて当接平面５８に当接することが好ましい。このため、孔６０の位置は、回転電機１０の軸線方向において、レゾルバロータ５２と同じ位置に設けられることが好ましい。
【００２７】
４本の調整ロッド６２を当接平面５８に当接させて、固定リング５４を、すなわちロータ軸２０を押すことができる。調整ロッド６２の駆動は、電動機等の機械力を用いることができ、また作業者が駆動してもよい。ケースカバー３６を固定するボルト４６を仮締め状態とし、調整ロッド６２によってロータ軸２０を押すことにより、ロータ軸２０の軸芯調整ができる。仮止め状態のケースカバー３６は、ロータ軸２０と共に移動し、軸芯調整が終了した段階でボルト４６を本締めする。これにより、ロータ軸２０の軸芯がステータ軸芯に一致する位置にて固定される。
【００２８】
ロータ軸２０の軸芯調整の手順について説明する。まず、ケース本体３４を定盤等の基準面に固定し、そのケース本体内にステータ１４を配置する。ステータ１４は、ボルト４０によりケース本体３４に固定される。次に、ケース本体３４に固定された状態でのステータ１４の軸芯を測定する。例えば、特開平８−２２３８７５号公報に記載されたステータコイルのインダクタンスを利用する方法により、軸芯の測定をすることができる。具体的には、ステータ１４内にダミーのロータを挿入し、コイル２８に通電する。ステータ１４とロータ１２のギャップが周方向において均一であれば、三相の各相のコイルのインダクタンスは均一となるが、ロータの軸芯がずれてギャップが均一でない場合、各相のコイルのインダクタンスが不均一となる。各相のコイルのインダクタンスの値から、これらのインダクタンスを均一とするロータ位置を算出することができ、このときのロータの軸芯をステータの軸芯とすることができる。また、ステータ１４の内周面の形状から幾何学的にステータの軸芯を算出することもできる。例えば、ステータ１４の複数の磁極先端について座標を測定し、この座標から軸芯を算出することもできる。算出されたステータの軸芯は、前記基準面に関して固定された座標系にて、その位置を記憶される。
【００２９】
次に、ロータ１２とケースカバー３６がケース本体３４取り付けられる。ロータ１２をケース本体３４に取り付けた後、ケースカバー３６でケース本体３４の開放端を覆うようにしてもよく、また予めロータ１２とケースカバー３６を組み付けた状態で、これらをケース本体３４に取り付けてもよい。このとき、ケースカバー３６をケース本体３４に対して固定するボルト４６は仮締め状態として、ケースカバー３６がケース本体３４の開放端の端面に沿って若干の移動が許容されるようにする。この移動方向は、回転電機１０の径方向である。
【００３０】
４本の調整ロッド６２を孔６０からケース内部に挿入し、先端を固定リング５４の４つの当接平面５８に当接させる。ロータ軸２０のケースカバー側の端（図１において上端）の中心が、先に算出されたステータ１４の軸芯と一致するように、調整ロッド６２によりロータ軸２０を押して移動させる。一致したところで、ボルト４６を本締めしてケースカバー３６をケース本体３４に固定する。調整ロッド６２をケース１６から抜き、組み立てられた回転電機１０を定盤等の基準面から取り外す。
【００３１】
従来より装備されていた固定リング５４の外周面に調整ロッド６２を当接させるための当接平面を設けたことにより、回転電機１０に部品を追加せずにロータ軸２０の軸芯調整が可能となる。
【００３２】
本実施形態の固定リング５４は正方形であったが、他の形状とすることもできる。例えば、固定リングの外周側面が、固定リングの交差する２本の直径が固定リング外周側面と交差する位置に形成された当該直径に直交する平面を有する形状とすることもできる。直径に直交する平面とすることにより、調整ロッド６２を当該平面に直交する方向から当接させることができ、傾斜する面に当接する場合のようにロッド先端がそれてしまうことを防止できる。また、平面の代わりに凹部を設けるようにすることで、調整ロッドがより安定的に当接するようにできる。
【００３３】
前記２本の直径は、直交するものとできる。これにより、それぞれの直径に沿う方向の位置を独立して調整可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  回転電機、１２  ロータ、１４  ステータ、１６  ケース、２０  ロータ軸、３４  ケース本体、３６  ケースカバー、５２  レゾルバロータ、５４  固定リング、５８，５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ  当接平面、６０  孔、６２  調整ロッド。
【図１】
0005705760.tif 000002
【図２】
0005705760.tif 000003