(57)【要約】【課題】信頼性の高い回転止め構造を備えた回転電機を提供することを課題とする。【解決手段】実施形態に係る回転電機は、円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に非接触状態で回転可能に配置した円柱状の回転子鉄心と、固定子鉄心を圧入または焼嵌めして固定した円筒状のケースと、を有する。この回転電機の回転止め構造は、ケースの外側から固定子鉄心に達する深さの孔に挿通したピンと、このピンの挿通方向の後端側で孔を封止したプラグと、を有する。【選択図】      図７
2016226086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子鉄心と、
この固定子鉄心の内側に非接触状態で回転可能に配置した円柱状の回転子鉄心と、
上記固定子鉄心を圧入または焼嵌めして固定した円筒状のケースと、
このケースの外側から上記固定子鉄心に達する深さの孔に挿通したピンと、
このピンの挿通方向の後端側で上記孔を封止したプラグと、
を有する回転電機。
【請求項２】
上記孔は、上記ピンを圧入する小径部分、上記プラグを圧入する大径部分、および上記小径部分と上記大径部分の間の段部を有し、
上記ピンの後端側で上記段部をつぶしてかしめた、
請求項１の回転電機。
【請求項３】
上記プラグは、上記大径部分に接着固定された、
請求項２の回転電機。
【請求項４】
上記孔は、上記ピンを圧入した小径部分、および上記プラグを圧入した大径部分を有し、
上記プラグの圧入方向の後端側で上記大径部分の孔の縁をつぶしてかしめた、
請求項１の回転電機。
【請求項５】
上記ピンの後端と上記プラグの間には、上記ピンが上記孔を介して上記固定子鉄心に押し込まれた部分の長さより小さい隙間を設けた、
請求項４の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固定子鉄心とケースを回転止めする構造を備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、略円筒形の固定子鉄心と略円柱形の回転子鉄心を有する。固定子鉄心はコイルを備え、回転子鉄心は永久磁石を備える。固定子鉄心は、円筒形のケース内に焼嵌め或いは圧入され、回転子鉄心は、固定子鉄心の内側に同軸且つ非接触状態で配置される。そして、回転子鉄心のシャフトは、ケースの軸方向の両端に設けた軸受によって回転可能に保持される。
【０００３】
例えば、ケースをアルミニウムにより形成すると、永久成長によってケースが大きくなる場合がある。この場合、固定子鉄心に対するケースの嵌合力が弱くなり、固定子鉄心がケースに対して回転してしまう不具合を生じる可能性がある。このため、特に、ケースをアルミニウムにより形成した場合には、固定子鉄心とケースを回転止めするための構造が必要になる。
【０００４】
例えば、このような回転止め構造として、固定子鉄心に焼嵌めしたケースの外側から固定子鉄心に達する深さの孔を開け、この孔にピンを挿通して固定することで、固定子鉄心の回転を防止する構造が知られている。この回転止め構造を用いる場合、ピンを挿通した後、孔の縁をかしめてピンの脱落を防止し、ピンの後端と孔を埋めるように水分の侵入を防止するための液状ガスケットを塗布する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−９１５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の回転止め構造では、ピンを挿通した後の孔の縁形状がかしめによって凸凹になっている。かしめ量は、作業員によって個人差がある。また、凸凹形状の孔を埋める液状ガスケットの塗布厚にも塗布位置によってバラつきが生じる。また、このような塗布厚のバラつきは、作業員による個人差がある。このため、かしめ量や液状ガスケットの塗布厚を均一にすることは難しい。
【０００７】
このように、孔の縁のかしめ量や液状ガスケットの塗布厚にバラつきを生じると、液状ガスケットの塗布厚が不十分な部位からケース内に水分が侵入する虞がある。ケース内に水分が侵入してしまうと鉄心が錆びたり絶縁不良を生じたりする不具合が発生し、信頼性が低下する。
【０００８】
よって、信頼性の高い回転止め構造を備えた回転電機の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る回転電機は、円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に非接触状態で回転可能に配置した円柱状の回転子鉄心と、固定子鉄心を圧入または焼嵌めして固定した円筒状のケースと、を有する。この回転電機の回転止め構造は、ケースの外側から固定子鉄心に達する深さの孔に挿通したピンと、このピンの挿通方向の後端側で孔を封止したプラグと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る回転電機の固定子鉄心をケースに焼嵌めする焼嵌め装置を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る回転電機のケースを開口側から見た斜視図である。
【図３】図３は、図２のケースを反対側から見た斜視図である。
【図４】図４は、図２のＦ４−Ｆ４に沿ったケースの断面図である。
【図５】図５は、図４のＦ５−Ｆ５に沿ったケースの断面図である。
【図６】図６は、図５の領域Ｆ６を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る回転止め構造を示す拡大断面図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る回転止め構造を示す拡大断面図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る回転止め構造を示す拡大断面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態に係る回転止め構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。  
図１は、回転電機の円筒状の固定子鉄心２を円筒状のケース４内に焼嵌めするための焼嵌め装置１００（以下、単に、装置１００と称する）を示す概略斜視図である。装置１００は、恒温電気炉１１０、およびリフター１２０を有する。
【００１２】
恒温電気炉１１０の底には、ケース４を取り付けるためのプレート１１２が設けられている。プレート１１２は、恒温電気炉１１０の前面開口から水平方向に引出可能に設けられている。恒温電気炉１１０の前面開口には、図示しない扉が設けられている。
【００１３】
プレート１１２の上面には、プレート１１２を恒温電気炉１１０から引き出す際に、作業員が把持するハンドル１１４が取り付けられている。また、プレート１１２の上面には、ケース４を固定するための固定具１１６が締結固定される。ケース４は、固定具１１６によって、プレート１１２を引き出した際に、リフター１２０にセットされた固定子鉄心２と同軸に配置される位置に位置決め固定される。
【００１４】
リフター１２０は、恒温電気炉１１０の前面開口に対向して配置される。リフター１２０は、固定子鉄心を位置決め固定するとともに上下に移動する昇降台１２２を有する。リフター１２０は、恒温電気炉１１０から引き出したプレート１１２の下に昇降台１２２が配置される位置に設けられる。
【００１５】
リフター１２０は、恒温電気炉１１０から引き出されたプレート１１２の下面に対向する矩形の上面板１２４を有する。上面板１２４の中央には、昇降台１２２上に載置された固定子鉄心２をケース４に向けて突没させるための円形の開口孔１２４ａが設けられている。プレート１１２にも、この開口孔１２４ａと同軸に重なる同じ大きさの図示しない円形の開口孔が設けられている。
【００１６】
リフター１２０の上面板１２４の４つの角部には、それぞれ、図示しない位置決めピンを挿通するためのピン孔１２６が上面板１２４を貫通して設けられている。上面板１２４の下には、４本の位置決めピンを各ピン孔１２６から上方に突出させるための図示しない位置決め機構が配置されている。一方、恒温電気炉１１０から引き出されるプレート１１２にも、４つのピン孔１２６に同軸に対向する４つの位置決め孔１１２ａがプレート１１２を貫通して設けられている。
【００１７】
上記構造の焼嵌め装置１００を用いてケース４に固定子鉄心２を焼嵌めする場合、作業員は、まず、ハンドル１１４を把持して恒温電気炉１１０からプレート１１２を引き出して、固定具１１６によりケース４をプレート１１２の上面に固定する。そして、作業員は、プレート１１２を逆方向にスライドしてケース４を恒温電気炉１１０内に挿入し、ケース４を約２００℃まで一定時間をかけて加熱する。
【００１８】
ケース４が所定温度まで加熱されると、作業員は、プレート１１２を恒温電気炉１１０から引き出して、プレート１１２をリフター１２０の上面板１２４の上に重ねる。この状態で４本の図示しない位置決めピンをピン孔１２６から突出させ、プレート１１２の位置決め孔１１２ａに挿通させる。これにより、プレート１１２が上面板１２４に対して水平方向に位置決めされ、加熱されたケース４が固定子鉄心２の上方に同軸に位置決め配置される。
【００１９】
この後、リフター１２０の昇降台１２２が上昇され、固定子鉄心２がケース４内に挿入配置される。この時点で、リフター１２０の４本の位置決めピンがピン孔１２６内に没入される。この状態で所定時間待機してケース４を冷却し、固定子鉄心２をケース４内に焼嵌めする。
【００２０】
さらに、固定子鉄心２がケース４に焼嵌めされてケース４が十分に冷却された後、作業員は、プレート１１２から固定具１１６を取り外してリフター１２０の昇降台１２２を下降させ、固定子鉄心２をケース４に焼嵌めした組立体を装置１００から取り出す。
【００２１】
そして、作業員は、組立体の固定子鉄心２のコイルを配線して、図示しない回転子鉄心を組立体の固定子鉄心２の中に挿入配置し、ケース４に図示しない蓋体を取り付けて回転電機を組み立てる。蓋体は、回転子鉄心のシャフトを回転可能に保持する軸受を有する。
【００２２】
ケース４をアルミニウム合金により形成した場合、回転電機の運転時に発生する熱による膨張および運転停止後の冷却による収縮を繰り返すと、アルミニウムの結晶構造が変化してケース４が永久成長する可能性がある。このため、上述した焼嵌め（或いは圧入）によりケース４内に固定子鉄心を嵌合した構造では、ケース４をアルミニウム合金により形成した場合、回転電機の信頼性を保つため、ケース４に対する固定子鉄心２の回転止め構造が必要となる。
【００２３】
以下、回転止め構造のいくつかの実施形態を説明する。  
図２は、ケース４を開口側から見た斜視図であり、図３は、ケース４を反対側から見た斜視図である。また、図４は、図２のＦ４−Ｆ４に沿ったケース４の縦断面図であり、図５は、図４のＦ５−Ｆ５に沿ったケース４の横断面図である。また、図６は、図５の領域Ｆ６を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【００２４】
ケース４は、円筒状の周壁５１と、この周壁５１の軸方向の一端に取り付けた略円形の端壁５２と、を有する。ケース４の開口側には、図示しない蓋体が取り付けられる。
【００２５】
図４に示すように、周壁５１の肉厚の内部には、周壁５１の略全周にわたる略円環状の空洞５３が設けられている。空洞５３の軸方向の幅は、周壁５１の幅より僅かに小さく設計されている。空洞５３の周方向の長さは、周壁５１の周方向の全長より僅かに短く設計されている。つまり、空洞５３は、周壁５１に沿って円環状に繋がっておらず、途中で分断されており、断面Ｃ字形である。
【００２６】
そして、図５に示すように、空洞５３の分断された部分に隣接した周方向の一方の端部近くに冷媒（例えば冷却水）を流入するための流入口５４を設け、他方の端部近くに冷媒を流出させるための流出口５５を設けてある。流入口５４には流入管５６（図３参照）が接続され、流出口５５に流出管５７（図３参照）が接続されている。
【００２７】
流入管５６を介して流入口５４から空洞５３内へ流入された冷媒は、図５に矢印で示すように空洞５３を介してケース４の周方向に流れ、流出口５５に設けた流出管５７を介して流出される。つまり、ケース４の空洞５３は、冷媒の流路となる。
【００２８】
図７は、第１の実施形態に係る回転止め構造１０を示す拡大断面図である。この回転止め構造１０は、ピン１２とプラグ１４を有する。ピン１２は、先端周縁部を面取りした略円柱形の金属ピンであり、プラグ１４は、金属製の所謂わん型プラグ（例えばJIS D2102）を用いた。
【００２９】
ケース４に対して固定子鉄心２を回転止めする場合、ケース４の外側から少なくとも固定子鉄心２に達する深さの孔１６を開ける。このとき、ケース４に設けた空洞５３に干渉しない位置に孔１６を開ける必要がある。一方、孔１６の位置は、ねじれ応力の発生を防止するため、ケース４の軸方向の中央近くにすることが望ましい。
【００３０】
よって、本実施形態では、空洞５３の分断された部分、すなわち空洞５３を設けていない部分であって、ケース４の軸方向中央（図３）に孔１６を設けた。図６に示すように、ケース４の外周面上の孔１６を設ける位置には、ドリルの先端を受け入れるポンチ穴４ａが設けられている。
【００３１】
孔１６は、ピン１２を圧入する小径部分１７、プラグ１４を圧入する大径部分１９、および小径部分１７と大径部分１９の間の段部１８を有する。孔１６を開ける場合、ポンチ穴４ａに小径ドリルの先端を当てて小径の有底の穴を開け、その後、小径の穴の後端側から段部１８に至る大径の穴を開ける。
【００３２】
プラグ１４は、有底の略円筒形に形成され、周壁が開口縁に向けて僅かに拡開している。プラグ１４の底面は中心に向けて開口から離れる方向に湾曲して僅かに突出している。孔１６の大径部分１９は、プラグ１４の周壁の開口縁の外径と略同じ内径を有する円形の孔である。
【００３３】
ピン１２の長さは、ピン１２の先端を孔１６の小径部分１７の最深部まで押し込んだ状態で、ピン１２の後端が段部１８を超えて小径部分１７内に僅かに押し込まれる長さに設計されている。そして、ピン１２を小径部分１７に圧入した後、ピン１２の後端側で段部１８を部分的に押し潰してかしめ、ピン１２を固定する。
【００３４】
この後、プラグ１４の周壁の外面に接着剤を塗布してプラグ１４をピン１２の後端側から孔１６の大径部分１９に圧入し、プラグ１４を大径部分１９に固定して孔１６を封止する。接着剤は、できるだけ防水性の高い接着剤を選択した。この種の接着剤として、例えば、嫌気性封着材（スリーボンド社製、品番１３８６Ｂなど）がある。プラグ１４を大径部分１９に圧入した後、余分な接着剤を拭き取る。
【００３５】
以上のように、本実施形態によると、ケース４の外側から固定子鉄心２に達する孔１６を形成し、孔１６にピン１２を圧入して、ピン１２の後端側で段部１８をつぶしてかしめたため、ピン１２の脱落を防止でき、信頼性の高い回転止め構造を提供できる。また、本実施形態によると、ピン１２の後端側で大径部分１９にプラグ１４を圧入して接着固定したため、ピン１２の脱落をより確実に防止することができる。さらに、本実施形態によると、防水機能を有する接着剤を用いてプラグ１４を大径部分１９に接着固定して孔１６を封止したため、孔１６を介して水分がケース４内に侵入する不具合を防止でき、信頼性の高い回転止め構造を提供できる。
【００３６】
図８は、第２の実施形態に係る回転止め構造２０を示す拡大断面図である。本実施形態の回転止め構造２０は、上述した第１の実施形態の回転止め構造１０と略同じ構造を有するため、同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３７】
本実施形態では、ピン１２の後端が段部１８と面一に配置され、ピン１２の後端がかしめられていない。その代わりに、プラグ１４の後端側で孔１６の大径部分１９の縁が部分的にかしめられており、プラグ１４の脱落が防止されている。なお、本実施形態では、ピン１２の外周面に液状ガスケットを塗布してから孔１６の小径部分１７に圧入しており、防水性が確保されている。
【００３８】
本実施形態のようにピン１２の後端を段部１８と面一に設計することで、ピン１２を小径部分１７に圧入する際の押込み量を管理する必要がなく、作業を簡略化できる。つまり、ピン１２を押し込む際に、押込み工具の先端が段部１８に突き当たるまでピン１２を押し込めば良く、この位置まで押し込んだ状態でピン１２の先端が孔１６の最深部に達する長さに設計しておけば良い。
【００３９】
また、本実施形態によると、ピン１２およびプラグ１４を圧入して孔１６の縁をかしめた状態（図８の状態）でピン１２の後端とプラグ１４との間に形成される隙間は、ピン１２の先端が固定子鉄心２に押し込まれた部分の長さより少なくとも小さく設計してある。これにより、例えば回転電機の運転時に発生する振動などによってピン１２が孔１６の小径部分１７から抜ける方向に移動した場合であっても、ピン１２の後端がプラグ１４に当接して停止して、ピン１２の先端が固定子鉄心２から外れることがない。
【００４０】
以上のように、本実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏することができ、信頼性の高い回転止め構造を提供できる。
【００４１】
図９は、第３の実施形態に係る回転止め構造３０を示す拡大断面図である。本実施形態の回転止め構造３０は、ピン１２を少し長くしてピン１２の後端をプラグ１４に接触させた以外、上述した第２の実施形態の回転止め構造２０と略同じ構造を有する。よって、ここでは、同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
本実施形態によると、プラグ１４の底面の突出した頂点がピン１２の後端に接触するまでプラグ１４を孔１６の大径部分１９に圧入し、プラグ１４の圧入方向の後端側で大径部分１９の縁をかしめるようにしたため、ピン１２の脱落をより確実に防止でき、信頼性を高めることができる。
【００４３】
図１０は、第４の実施形態に係る回転止め構造４０を示す拡大断面図である。本実施形態の回転止め構造４０は、プラグ１４の後端側で孔１６の大径部分１９の縁をかしめていない以外、上述した第３の実施形態の回転止め構造３０と略同じ構造を有する。よって、ここでは、同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
本実施形態では、プラグ１４がピン１２の脱落を防止する機能を担っており、プラグ１４の後端側のかしめ工程を省略している。プラグ１４は、大径部分１９に圧入されているとともに、接着剤を用いて大径部分１９に接着固定されているため、かしめ加工を省略しても十分な機械強度を保つことができる場合もある。よって、本実施形態のようにかしめ加工を省略して工数を削減してコストを低減する方法もある。
【００４５】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の回転電機によれば、プラグ１４の後端側で孔１６の大径部分１９にプラグ１４を圧入したため、ピン１２の脱落防止および防水性確保が可能となり、信頼性の高い回転止め構造を提供できる。
【００４６】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
２…固定子鉄心、４…ケース、１０、２０、３０、４０…回転止め構造、１２…ピン、１４…プラグ、１６…孔、１７…小径部分、１８…段部、１９…大径部分、５１…周壁、５３…空洞、１００…焼嵌め装置、１１０…恒温電気炉、１２０…リフター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016226086.tif 000009
【図８】
2016226086.tif 000010
【図９】
2016226086.tif 000011
【図１０】
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