(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータとの間に磁石反力が生じる回転電機について、ロータに一体的なケースカバーを、ステータが格納されるケースに組付ける回転電機組付方法であって、
ステータが格納されるケースの中央部のロータ配置空間に、ロータを仮配置し、ケースカバーをケースに対し仮位置決めする仮位置決め工程と、
仮位置決めの状態で、ケースカバーがステータから受ける磁石反力が均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整する調整工程と、
回転一周期における磁石反力が均等になる位置で、ケースカバーをケースに対し締結する締結工程と、
を含み、
調整工程は、
ケースカバーの中心軸に対し同心状に設けられた鍔部を用いて、磁石反力を鍔部の全周に渡って測定し、測定された磁石反力が鍔部の全周に渡って均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整することを特徴とする回転電機組付方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機組付方法において、
調整工程は、
鍔部に変位計の探触子先端を接触させ、仮位置決め状態でケースカバーをケースに対し回転角度で３６０度回転させ、鍔部の全周に渡ってケースに対するケースカバーの偏心度を測定し、測定された偏心度の大きさが磁石反力の大きさを示すものとすることを特徴とする回転電機組付方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機組付方法において、
調整工程は、
ケースに対しロータのシャフトを回転させて、回転一周期に渡って磁石反力が均等になるように調整を行うことを特徴とする回転電機組付方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載の回転電機組付方法において、
調整工程は、
ケースカバーに設けられるロータ軸支持軸受を潤滑することを特徴とする回転電機組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機組付方法に係り、特に、ステータとロータとの間に磁石反力が生じる回転電機の組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、固定子であるステータと回転子であるロータを含んで構成されているが、いずれか一方に磁石を有する場合がある。例えば、ロータが永久磁石を有する場合には、ステータにロータを組付けるとき、永久磁石によってロータとステータが吸引しあう。したがって、ロータとステータが互いに接触しないように注意しながら組付けを行うことになる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ロータ組付け装置として、ロータがステータに接触しないように、ベースに対してロータ保持具を軸方向に移動可能に案内するスライドガイドと、ロータ保持具を移動させるロータ保持具移動手段を有する構成が述べられている。ここで、ステータを含む装置ケースとベースとの位置決めは、装置ケースに設けられるノックピン挿入孔が用いられている。
【０００４】
また、特許文献２には、ステータに永久磁石を用いたブラシ付き直流モータの組立て装置として、永久磁石を着磁後にステータとロータを組立てると、ロータがステータの永久磁石に吸引されてアマーチュアコイルや整流子を痛める可能性を指摘している。ここでは、ロータの一端側を保持する治具と、ロータの他端側を保持するロータ保持具と、このロータ保持具の外側でステータケースを保持してロータの中心軸方向に相対移動可能なステータ保持具とを備える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４８０３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２５１８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２では、ロータとステータとが接触しないように、大掛かりな組付装置を用いている。ロータの出力軸と中心位置と、ステータの軸受中心位置との間の軸芯を合わせることは、回転電機の性能のために重要であるが、特許文献１，２では組付装置の位置決め精度で軸芯位置が決まってしまう。実際には、磁石の配置位置、ステータコアの配置位置等にばらつきがあるので、静的な軸芯位置を合わせても、磁石反力にばらつきがあると、回転電機としては偏心して動作することになる。
【０００７】
本発明の目的は、磁石反力がある場合に、ロータの中心軸の軸芯とステータの中心軸の軸芯とを精度よく合わせることができる回転電機組付方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機組付方法は、ロータとステータとの間に磁石反力が生じる回転電機について、ロータに一体的なケースカバーを、ステータが格納されるケースに組付ける回転電機組付方法であって、ステータが格納されるケースの中央部のロータ配置空間に、ロータを仮配置し、ケースカバーをケースに対し仮位置決めする仮位置決め工程と、仮位置決めの状態で、ケースカバーがステータから受ける磁石反力が均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整する調整工程と、回転一周期における磁石反力が均等になる位置で、ケースカバーをケースに対し締結する締結工程と、を含み、調整工程は、ケースカバーの中心軸に対し同心状に設けられた鍔部を用いて、磁石反力を鍔部の全周に渡って測定し、測定された磁石反力が鍔部の全周に渡って均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る回転電機組付方法において、調整工程は、鍔部に変位計の探触子先端を接触させ、仮位置決め状態でケースカバーをケースに対し回転角度で３６０度回転させ、鍔部の全周に渡ってケースに対するケースカバーの偏心度を測定し、測定された偏心度の大きさが磁石反力の大きさを示すものとすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る回転電機組付方法において、調整工程は、ケースに対しロータのシャフトを回転させて、回転一周期に渡って磁石反力が均等になるように調整を行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機組付方法において、調整工程は、ケースカバーに設けられるロータ軸支持軸受を潤滑することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、回転電機組付方法は、ステータが格納されるケースの中央部のロータ配置空間にロータを仮配置して仮に位置決めし、その状態で、ケースカバーがステータから受ける磁石反力が均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整し、回転一周期における磁石反力が均等になる位置で、ケースカバーをケースに対し締結する。ここで、調整工程は、ケースカバーの中心軸に対し同心状に設けられた鍔部を用いて、磁石反力を鍔部の全周に渡って測定し、測定された磁石反力が鍔部の全周に渡って均等になるように、ケースに対するケースカバーの位置を調整する。したがって、静的な軸芯位置を合わせるのではなく、回転一周期においてロータとステータとの間の磁気的な作用についての動的な軸芯位置を精度よく合わせることができる。
【００１３】
また、回転電機組付方法において、鍔部に変位計の探触子先端を接触させ、仮位置決め状態でケースカバーをケースに対し回転角度で３６０度回転させ、鍔部の全周に渡ってケースに対するケースカバーの偏心度を測定し、測定された偏心度の大きさが磁石反力の大きさを示すものとするので、ロータとステータとの間の軸芯位置を精度よく合わせることができる。
【００１４】
また、回転電機組付方法において、ケースに対しロータのシャフトを回転させて、回転一周期に渡って磁石反力が均等になるように調整を行うので、簡単な方法でロータとステータとの間の軸芯位置を精度よく合わせることができる。
【００１５】
また、回転電機組付方法において、ケースカバーに設けられるロータ軸支持軸受を潤滑するので、効率よく調整をしながら組付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る実施の形態における組付手順を示すフローチャートである。
【図２】図１の手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、ロータとステータとの間に磁石反力が生じる回転電機として、ロータが永久磁石を有する構成を述べるが、これは説明のための例示であって、磁石はステータ側に設けられるものであってもよい。また、回転電機のロータとして、電磁鋼板を積層したロータコアに永久磁石を埋め込んだ構成を説明するが、これは例示であって、これ以外の構成のロータであってもよい。例えば、永久磁石をロータ外周に取り付けた構成、ロータコアが突極を有する構成であってもよい。同様に、ステータとして、電磁鋼板を積層したステータコアを有する構成を説明するが、これ以外の構成、例えば、焼結磁粉を用いて成形したステータコアを用いる構成等であってもよい。また、ロータについて、中心軸とロータコアをフランジ体で支持する構成を説明するが、これ以外の支持構造であってもよい。例えば、ロータコアに直接中心軸が取り付けられる構成であってもよい。
【００１８】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１９】
図１は、回転電機の組付方法の手順を示すフローチャートである。図２は、各手順の内容を説明する図である。ここで、回転電機の組付けとしては、磁石を有するロータに一体的なケースカバーを、ステータが格納されるケースに組付けることを指す。したがって、最初に、別工程によって、ステータが格納されるケースを準備し（Ｓ１０）、ロータと一体のケースカバーを準備する（Ｓ１２）。
【００２０】
図２（ａ）は、Ｓ１０によって準備されたステータ付ケース１０を示す断面図である。ステータ付ケース１０は、概略円筒状の形状を有するケース体１２と、ケース体１２の内周面に取り付けられるステータコア１４と、ステータコア１４に巻回されたコイル巻線を含んで構成される。
【００２１】
ケース体１２は、ロータを収納するハウジング部材で、アルミニウム合金の鋳造体を加工したものを用いることができる。ケース体１２には、その中心軸に沿って、次に説明するロータ付ケースカバー３０のロータのシャフト３２を支持する軸受穴２０が設けられる。また、ロータ付ケースカバー３０のカバー体４２を取り付けるためのケース側取付部２２，２４が設けられる。ケース側取付部２２，２４には、後述する締結工程で用いられる締結部材５０，５２のネジ部に対応するメネジが切られている。締結部材５０，５２としては、ボルトが用いられる。なお、ボルトとメネジで締結する代わりに、ボルトとナットで締結する構成としても構わない。
【００２２】
ここで、ステータコア１４と、コイル巻線とで、ステータが構成される。ステータコア１４は、中心部にロータが配置される中心穴を有する円環状の磁性体で構成される部品である。ステータコア１４には、コイル巻線を巻回するためのティースと呼ばれる突起が、内周側の周方向に沿って、所定の数だけ配置される。具体的には、ティースを含む所定の円環形状に成形された電磁鋼板を複数積層したものがステータコア１４として用いられる。コイル巻線は、絶縁被覆された導線で、各ティースに所定の巻数で巻回される。これによって、各ティースの先端がステータ磁極となる。なお、図２（ａ）では、コイル巻線の一部として、ステータコア１４の軸方向の両端に突き出たコイルエンド１６，１８が示されている。
【００２３】
図２（ｂ）は、Ｓ１２によって準備されたロータ付ケースカバー３０の断面図である。ロータ付ケースカバー３０は、カバー体４２と、フランジ体３４を介してカバー体４２に一体的に取り付けられたシャフト３２とロータコア３６とロータコア３６に埋め込まれた永久磁石３８を含んで構成される。
【００２４】
ロータは、シャフト３２と、フランジ体３４と、ロータコア３６と、永久磁石３８によって構成される。シャフト３２は、ロータの中心軸に沿って延びる出力軸である。フランジ体３４は、中心部にシャフト３２を支持する中心穴を有し、外周側にロータコア３６を保持する保持部を有し、その間をフランジで接続する円環状の部材である。フランジ体３４には、シャフト３２を回転自在に支持するロータ軸支持軸受としての軸受部４０が設けられる。軸受部４０としては、玉軸受を用いることができる。勿論、玉軸受以外の適当な軸受材を用いてもよい。
【００２５】
ロータコア３６は、円環状の磁性体で構成される部材で、その内周側でフランジ体３４によって保持される。ロータコア３６には、所定の数の永久磁石３８を所定の配置関係で配置するための磁石挿入穴が軸方向に沿って開けられる。ロータコア３６としては、磁石挿入穴を含んで所定の円環形状に成形された電磁鋼板を複数積層したものが用いられる。
【００２６】
永久磁石３８は、ロータコア３６の外周側近くに設けられた磁石挿入穴に埋め込まれて、ロータ磁極を形成する磁石である。ロータ付ケースカバー３０がステータ付ケース１０に組付けられると、ロータコア３６の外周側が、ステータコア１４の内周側と向かい合い、ロータ磁極とステータ磁極とが、所定の配置関係で向かい合うことになる。
カバー体４２は、略円形の部材で、その中心位置にシャフト３２の中心軸が来るように、フランジ体３４と一体的に結合される。カバー体４２の外周側には、ステータ付ケース１０のケース体１２におけるケース側取付部２２，２４に対応して、カバー側取付部４６，４８が設けられる。カバー側取付部４６，４８には、締結部材５０，５２の頭部よりも小さく、ネジ部よりも大きな取付穴が設けられる。
【００２７】
カバー体４２の内周側には、鍔部４４が設けられる。鍔部４４は、ロータ付ケースカバー３０がステータ付ケース１０と組み合わされたときに、ロータの永久磁石３８と磁性体であるステータコア１４との間の吸引力に対応してカバー体４２に生じる磁石反力を測定するために用いられる。鍔部４４は、カバー体４２の中心位置に対し同心状に配置される。鍔部４４は、同心状に複数の個数を配置するものとしてもよいが、同心状の円環状突起とすることがよい。こうすることで、円周状に磁石反力を測定することが容易となる。
【００２８】
再び図１に戻り、ステータ付ケース１０と、ロータ付ケースカバー３０とが準備されると、次に、仮位置決めが行われる（Ｓ１４）。すなわち、ステータ付ケース１０の中央部のロータ配置空間に、永久磁石３８を有するロータを仮配置し、ロータ付ケースカバー３０をステータ付ケース１０に対し仮位置決めする。仮位置決めとしては、ケース体１２のケース側取付部２２，２４と、カバー体４２のカバー側取付部４６，４８について、締結部材５０，５２であるボルトを用いて、緩めに止める。緩めに止めるとは、ケース体１２に対し、カバー体４２を調整のために移動できる程度に、保持することである。
【００２９】
図２（ｃ）には、仮位置決めされた様子が示されている。すなわち、図２の紙面で、ステータ付ケース１０の上方側の開口部から、ロータ付ケースカバー３０のシャフト３２の側を先端側として、下方側に挿入し、シャフト３２の先端部を、ステータ付ケース１０の軸受穴２０に嵌め込む。その状態で、一応、シャフト３２の中心軸方向と、ケース体１２の中心軸方向とはほぼ同軸となっている。ほぼ同軸というのは、ステータコア１４の外形精度、ロータコア３６の外形精度、ステータコア１４と軸受穴２０との配置関係の精度、ロータコア３６とシャフト３２との配置精度、永久磁石３８とシャフト３２との配置精度等にばらつきがあるためである。とくに、永久磁石３８とステータコア１４との間には吸引力が生じるが、その吸引力が、周方向で均等にならないことにより、シャフト３２の中心軸方向と、ケース体１２の中心軸方向とが、回転一周期について一定の同軸とならないことが生じる。
【００３０】
シャフト３２の先端部が軸受穴２０に嵌め込まれると、ステータ付ケース１０の上面と、ロータ付ケースカバー３０の下面が向かい合い、ケース体１２の上面で、カバー体４２の下面が支持される。その状態で、カバー体４２をケース体１２に対し、適当に回転させ、カバー体４２のカバー側取付部４６，４８である取付穴の位置を、ケース体１２のケース側取付部２２，２４であるメネジの位置に合わせる。そして、締結部材５０，５２を用いて、緩く止める。この状態が、仮位置決め状態である。なお、図２（ｃ）には、仮位置決めに用いられる締結部材５０，５２の図示を省略してある。
【００３１】
この仮位置決め状態において、図１に示されるように、ロータ付ケースカバー３０の軸受部４０に潤滑が施される（Ｓ１６）。具体的には、図示されていない潤滑油循環経路を介して、適当な量の潤滑油が軸受部４０に供給される。そして、ロータ回転が行われる（Ｓ１８）。ロータ回転は、図２（ｃ）において回転矢印で示されるように、紙面の下側に出ているシャフト３２の先端部を回転させる。このとき、軸受部４０には潤滑が行われているので、シャフト３２を回転させてもその摩擦力は小さく、カバー体４２とケース体１２の間の位置関係はほとんど変化しない。
【００３２】
そして、鍔部４４を用いて、回転一周期に渡る磁石反力を測定する（Ｓ２０）。鍔部４４をロータ付ケースカバー３０の中心軸に対し同心状に配置されるときは、鍔部４４の全周に渡って、磁石反力を測定すればよい。磁石反力は、適当な変位計を用いることができる。例えば、ダイヤルゲージの探触子先端を鍔部４４に接触させ、仮位置決め状態でシャフト３２をケース体１２に対し、回転角度で３６０度回転させる。シャフト３２が回転すると、ロータコア３６も回転する。したがって、そのときのダイヤルゲージの測定値で、ステータコア１４に対するロータコア３６の偏心度が分かる。この偏心度は、仮位置決め状態として、永久磁石３８とステータコア１４との間の吸引力に対応するロータが受ける磁石反力の大きさを示している。
【００３３】
そこで、測定された磁石反力の大きさが、鍔部４４の全周に渡って均等になるように、ケース体１２に対するカバー体４２の位置を調整する。上記の例では、シャフト３２を回転させながら、ダイヤルゲージの測定値が一定値となるように、カバー体４２の位置をずらす。このようにして、シャフト３２の回転一周期に渡って磁石反力が均等になるように調整が行われる（Ｓ２２）。
【００３４】
調整の結果、シャフト３２の回転一周期に渡って磁石反力が均等となることが確認されると、そのときのカバー体４２とケース体１２との間の位置関係が固定される。具体的には、その位置関係がずれないようにして、締結部材５０，５２によって、カバー体４２とケース体１２との間がしっかり締結される（Ｓ２４）。これを示すため、図２（ｃ）では、締結部材５０，５２が図示されている。
【００３５】
このようにして、予め、ステータ付ケース１０の軸芯位置の測定、ロータ付ケースカバー３０の軸芯位置の測定を行うことなく、あるいは、これらの測定に代えて、位置決め基準としての治具を用いることなく、ロータの中心軸とステータの中心軸との間の軸芯を精度よく合わせることができる。しかも、静的な軸芯を合わせるのではなく、ロータが回転するときの磁石反力を回転一周期について均等となるように、動的な軸芯を合わせることができるので、回転一周期における磁石反力の偏りをゼロとできる。これによって、回転電機の動作を安定したものとでき、動作時偏心を抑制して、偏心による騒音の発生を低減できる。また、永久磁石やステータコア、ロータコアの形状のばらつきの影響を排除できるので、組立性が向上する。
【００３６】
また、シャフト３２の中心に冷媒を通す構造では、シャフト３２の軸芯と、ケース体１２に設けられる冷媒循環路の軸芯とを合わせる必要があるが、上記構成によれば、シャフト３２が回転しているときに磁石反力によって偏心が生じる恐れがなくなり、効果的に冷媒循環を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る回転電機の組付方法は、ステータに対し永久磁石を有するロータを組付ける回転電機に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ステータ付ケース、１２  ケース体、１４  ステータコア、１６，１８  コイルエンド、２０  軸受穴、２２，２４  ケース側取付部、３０  ロータ付ケースカバー、３２  シャフト、３４  フランジ体、３６  ロータコア、３８  永久磁石、４０  軸受部、４２  カバー体、４４  鍔部、４６，４８  カバー側取付部、５０，５２  締結部材。
【図１】
0005742560.tif 000002
【図２】
0005742560.tif 000003