(57)【要約】【課題】一つの鋳型で異なるサイズの軸受を適用可能とする、回転電機の軸受ハウジング構造を提供する。【解決手段】本開示による回転電機は、軸受を挿入するための軸受ハウジングを有するエンドブラケットを備える回転電機を提供する。ここで、軸受ハウジングは、エンドブラケットの径方向において、第１のサイズの軸受から第１のサイズよりも大きい第２のサイズの軸受に変更するために軸受ハウジングを切削しても軸受ハウジングの強度が確保可能な厚さを有している。【選択図】図３
2017221087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に固定される固定子と、
前記固定子からの磁束により回転する回転子と、
前記回転子と共回りする回転軸と、
前記回転軸を軸支する軸受と、
前記軸受が嵌挿されるエンドブラケットと、を有する回転電機であって、
前記エンドブラケットは、前記軸受を嵌挿する部分である軸受ハウジングを備え、
前記軸受ハウジングは、前記エンドブラケットの径方向において、第１のサイズの軸受から第１のサイズよりも大きい第２のサイズの軸受に変更するために前記軸受ハウジングを切削しても前記軸受ハウジングの強度が確保可能な厚さを有する回転電機。
【請求項２】
ハウジングと、
前記ハウジング内に固定される固定子と、
前記固定子からの磁束により回転する回転子と、
前記回転子と共回りする回転軸と、
前記回転軸を軸支する軸受と、
前記軸受が嵌挿されるエンドブラケットと、を有する回転電機であって、
前記エンドブラケットは、前記軸受を嵌挿する部分である軸受ハウジングを備え、
前記軸受ハウジングは、第１の軸受ハウジング部と第２の軸受ハウジング部とを有し、
前記第１の軸受ハウジング部の高さが前記第２の軸受ハウジング部の高さよりも高く形成されている回転電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２の軸受ハウジング部の高さは、前記軸受の高さの少なくとも１／２を覆う高さである回転電機。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の軸受ハウジング部は前記軸受ハウジングの全周の２０％を占め、前記第２の軸受ハウジング部は前記軸受ハウジングの全周の８０％を占める回転電機。
【請求項５】
請求項２において、
前記軸受ハウジング部は、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて高さが高くなる斜面部を有する回転電機。
【請求項６】
請求項５において、
前記軸受ハウジング部は、前記斜面部よりも径方向外側に向けて、高さが低くなる逆斜面部を有する回転電機。
【請求項７】
請求項２において、
前記第１の軸受ハウジング部は、前記エンドブラケットの中心から径方向に延伸する線上且つ、前記エンドブラケットのリブ部の延長線上の両脇に配置されている回転電機。
【請求項８】
請求項２において、
前記第１の軸受ハウジング部と前記第２の軸受ハウジング部をそれぞれ複数備え、
前記第１の軸受ハウジング部と前記第２の軸受ハウジング部は交互に隣接するものである回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関し、例えば、回転電機のエンドブラケットにおける軸受保持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機（電動機）には、回転軸を支える軸受を保持する為のエンドブラケットがハウジングの両側に配置される。このエンドブラケットは中央部に軸受ハウジングと呼ばれる、軸受のホルダーを有する構造が、一般的である。
【０００３】
また、回転電機のエンドブラケットに内蔵する軸受ハウジング構造として、特許文献１には、回転電機のエンドブラケットと軸受の間に板やリングを挟む構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４５１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転電機において、連結機械に動力を伝達する方法として、カップリングによる直結する方法とベルト掛けする方法等がある。特にベルト掛けによる動力伝達方法を用いる場合においては、軸に掛かる荷重が相手機械の種類により変動する。軸荷重は軸受の寿命に強い影響を及ぼす為、出力軸側の軸受に関しては使用条件に対応した軸受サイズを選定することが必要である。
【０００６】
通常、エンドブラケットは鋳造品であり、一つの鋳型に対し、適用可能な軸受サイズは狭い範囲に限定されている。これは、質量低減により、二種類以上の軸受サイズに対応可能とする、軸受ハウジングの厚さが確保できていない為である。このため、回転電機の用途によっては、軸荷重が大きく、軸受のサイズアップが必要となる場合には、その都度鋳型を製作する必要がある。従って、製作期間の長期化に繋がるという課題があった。
【０００７】
この点、特許文献１には、エンドブラケットと軸受の間に板やリングを挟む構造が採用されているため、板やリングの厚さを変更すれば複数種類のサイズの軸受にも対応可能とも思える。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示の軸受保持構造は、軸受とエンドブラケット間に挿入する板やリングが必要であるため、部品点数を増やさねばならならず、製造コストが掛かるという課題がある。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、一つの鋳型で異なるサイズの軸受を適用可能とする、回転電機の軸受ハウジング構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示による回転電機は、軸受を挿入するための軸受ハウジングを有するエンドブラケットを備える回転電機であって、軸受ハウジングは、エンドブラケットの径方向において、第１のサイズの軸受から第１のサイズよりも大きい第２のサイズの軸受に変更するために軸受ハウジングを切削しても軸受ハウジングの強度が確保可能な厚さを有する。
【００１１】
また、本開示による回転電機は、軸受を挿入するための軸受ハウジングを有するエンドブラケットを備える回転電機であって、軸受ハウジングは、第１の軸受ハウジング部と第２の軸受ハウジング部とを有し、第１の軸受ハウジング部の高さが第２の軸受ハウジング部の高さよりも高く形成されている。
【００１２】
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本発明の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一つの鋳型に対し、複数の軸受を適用可能とする、軸受保持構造を提供できる。当該効果以外の効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の第１の実施形態による回転電機１００の概略構成を示す図である。
【図２】回転電機の一般的なエンドブラケット５０の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態による回転電機のエンドブラケット１の構成例を示す図である。
【図４】図２に示されるエンドブラケット１の直線９−９における断面構成を示す図である。
【図５】エンドブラケット１の軸受ハウジング１３に軸受６を圧入した状態を示す図である。
【図６】第２実施形態による回転電機のエンドブラケット２０の構成例を示す図である。
【図７】図６に示されるエンドブラケット２０の直線２５−２５’における断面構成を示す図である。
【図８】エンドブラケット２０の第１の軸受ハウジング部２３及び第２の軸受ハウジング部２４に軸受６を圧入した状態を示す図である。
【図９】一般的な軸受ハウジングに掛かる荷重の大きさを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示は、一形態として、第１のサイズの軸受から第１のサイズよりも大きい第２のサイズの軸受に変更するために軸受ハウジングを切削しても軸受ハウジングの強度が確保可能な、エンドブラケットの径方向における厚さを有する軸受ハウジングを備える回転電機を提供するものである。このようにすることにより、一つの鋳型で複数サイズの軸受を挿入しても強度が保証されたエンドブラケットを提供することが可能となる。また、エンドブラケットの製造コストを削減することが可能となる。
【００１６】
また、本開示は、別の形態として、２種類のハウジング部（第１の軸受ハウジング部と第２の軸受ハウジング部）とを有し、第１の軸受ハウジング部の高さが第２の軸受ハウジング部の高さよりも高く形成されている軸受ハウジングを備える回転電機を提供する。このようにすることにより、エンドブラケットをより軽量化を図りつつ、一つの鋳型で複数サイズの軸受を挿入しても強度が保証されたエンドブラケットを提供することが可能となる。また、エンドブラケットの製造コストを削減することが可能となる。
【００１７】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１８】
（１）第１の実施形態
＜回転電機の構成＞
図１は、本開示の第１の実施形態による回転電機１００の概略構成を示す図である。
回転電機１００は、ステータ３と、ロータ４と、軸（シャフト）５と、を備え、これらがハウジング２とエンドブラケット１とによって形成される空間内に収容されて構成される。ここで、ステータ３はハウジング２に圧入され固定されている。ロータ４と軸（シャフト）５はステータ３の内側に配置される。軸５とロータ４は圧入により連結しており、さらに軸の両端付近には軸受６が圧入されている。また、ハウジング２の両側にはエンドブラケット１が配置される。エンドブラケット１は、軸受のホルダーの役目を果たす、軸受ハウジング１３を有している。本開示は、後述するように、例えば、軸受ハウジング１３の軸受保持構造を特徴とするものである。
【００１９】
＜エンドブラケットの構成＞
以下では、本開示の特徴が理解しやすいように比較対象として一般的なエンドブラケットの構成についてまず説明し、次いで第１の実施形態によるエンドブラケットの構成について説明する。なお、第１の実施形態によるエンドブラケットの構成は本開示の基本的な構成を示すものであり、第２の実施形態において、当該基本的な構成を改良したものについて説明する。
【００２０】
（i）一般的なエンドブラケットの構成
図２は、一般的なエンドブラケット５０の構成を示す図である。エンドブラケット５０は、例えば円形のベース部材５１と、４つのリブ部５２と、ベース部材５１と中心を同一とし所定の厚さｔ１を有する軸受ハウジング５３と、ベース部材５１の真中に形成された軸穴５４と、を備える。軸穴５４には、軸５が挿入され、軸５と軸受ハウジング５３との間に軸受６が圧入される。
【００２１】
前述したように、軸受ハウジング５３は、その厚さｔ１（ベース部材５１の半径方向の幅）が薄いため、よりサイズの大きい軸受を用いたくてもさらに切削することはできない。軸受ハウジング５３の強度に影響してしまうからである。
そこで、本開示では、図３に示すように、軸受ハウジングの厚さをｔ１よりも厚くして軸受ハウジングの切削時の強度低下の可能性を回避している。
【００２２】
（ii）本開示のエンドブラケットの基本構成
図３は、第１の実施形態によるエンドブラケット１の構成例を示す図である。エンドブラケット１は、一般的なエンドブラケット５０と同様に、例えば円形のベース部材１１と、４つのリブ部１２と、ベース部材１１と中心を同一とし所定の厚さｔ２を有する軸受ハウジング１３と、ベース部材１１の真中に形成された軸穴１４と、を備える。
【００２３】
第１の実施形態のエンドブラケット１における軸受ハウジング１３の厚さｔ２（ベース部材１１の半径方向の幅）は、一般的なエンドブラケット５０の軸受ハウジング５３の厚さｔ１に比べて厚くなっている。この厚さｔ２は、軸受ハウジング１３の厚さがｔ２のときに丁度嵌る軸受のサイズよりも大きい軸受を圧入しても軸受ハウジングとしての強度に問題がない程度の数値となっている。実際は、エンドブラケット及び用いられる軸受のサイズによって決まる厚さの値である。つまり、厚さｔ２は、第１のサイズの軸受から第１のサイズよりも大きい第２のサイズの軸受に変更するために軸受ハウジング１３を切削しても軸受ハウジング１３の強度が確保可能な厚さとなっている。
【００２４】
なお、軸５が圧入された状態では、軸５の外周から軸受ハウジング１３の最内周までの距離Ｄ２は、エンドブラケット５０における距離Ｄ１と同一であり、エンドブラケット５０とエンドブラケット１とにおいて最初に用いられる軸受のサイズは同一となっている。
【００２５】
続いて、より理解を深めるため、エンドブラケット１の断面構成及び軸受６を軸受ハウジング１３に圧入した状態について説明する。図４は、エンドブラケット１の直線９−９における断面構成を示す図である。図５は、エンドブラケット１の軸受ハウジング１３に軸受６を圧入した状態を示す図である。
【００２６】
図４において、エンドブラケット１における直線９−９の断面構成として、ベース部材１１の強度を保持するためのリブ部１２と、当該リブ部１２に接続する軸受ハウジング１３と、軸穴１４と、が現れている。ベース部材１１の半径方向における軸受ハウジング１３の厚さはｔ２であり、軸挿入方向の軸受ハウジング１３の高さ（深さ）はｈとして表されている。当該高さｈは、一般的なエンドブラケット５０における軸受ハウジング５３のそれと同一である。
【００２７】
図５は、本開示の第１の実施形態による軸受保持構造の要部であって、エンドブラケット１に軸５を挿入し、軸受６を軸受ハウジング１３に挿入した状態を示す断面図である。図５に示されるように、第１の実施形態の場合、軸受ハウジング１３の高さｈは、軸受６の高さｈＢと同等かそれより大きく設定されている。また、軸受ハウジング１３に挿入する軸受６のサイズを大きくする場合は、軸受ハウジング１３の径方向厚さｔ２を、新たに挿入する大きいサイズの軸受に対応する厚さとする為、軸受ハウジング１３の切削量を調整することで、異なるサイズの軸受６を挿入することができるようになる。
【００２８】
（２）第２の実施形態
第２の実施形態によるエンドブラケット２０は、第１の実施形態のエンドブラケット１の改良であり、さらに軽量化を図ったものである。
【００２９】
＜エンドブラケットの構成＞
図６は、第２の実施形態によるエンドブラケット２０の構成例を示す図である。第１の実施形態では、軸受ハウジング１３の高さを全周同一としていたが、第２の実施形態では軸受ハウジングを部分的に低く形成した点で第１の実施形態と異なっている。
【００３０】
エンドブラケット２０は、例えば円形のベース部材２１と、４つのリブ部２２と、ベース部材２１と中心を同一とし所定の厚さ（ベース部材２１の半径方向の幅）ｔ３を有する第１の軸受ハウジング部２３と、ベース部材２１と中心を同一とし所定の厚さｔ４を有する第２の軸受ハウジング部２４と、ベース部材２１の真中に形成された軸穴１４と、を備える。第１の軸受ハウジング部２３は全軸受ハウジングの２０％を占め、第２の軸受ハウジング部２４は全軸受ハウジングの８０％を占めている。
第１の軸受ハウジング部と第２の軸受ハウジング部はそれぞれ複数個所設けられ、たがいに隣接し、交互に並んでいる。
【００３１】
第２の実施形態のエンドブラケット２０における第１の軸受ハウジング部２３の厚さｔ３及び第２の軸受ハウジング部２４の厚さｔ４は、一般的なエンドブラケット５０の軸受ハウジング５３の厚さｔ１に比べて厚くなっている。この厚さｔ３及びｔ４は、軸受ハウジング１３の厚さがｔ３及びｔ４のときに丁度嵌る軸受のサイズよりも大きい軸受を圧入しても軸受ハウジングとしての強度に問題がない程度の数値となっている。実際は、エンドブラケット及び用いられる軸受のサイズによって決まる厚さの値である。
【００３２】
第１の軸受ハウジング部２３は、エンドブラケット２０の中心からリブ部２２を結んだ線（リブ部２２の延長線上）をずらして配置される。これはエンドブラケット２０に掛かる力の偏りを考慮したものである。つまり、リブ部２２の延長線上だと第１の軸受ハウジング部２３を４つしか配置できなくなり、軸受６の保持力が十分ではない可能性があるからである。一方、リブ部２２の延長線上に４つの第１の軸受ハウジング部２３と、別の４箇所に４つの第１の軸受ハウジング部２３を設けた場合、エンドブラケット２０の強度に偏りが生じてしまうからである。また、第１の軸受ハウジング部２３をリブ部２２の延長線を挟むように配置したのは、リブ部２２の近くの方がエンドブラケット２０の剛性を強くすることが可能となるからである。
【００３３】
なお、軸５が圧入された状態では、軸５の外周から軸受ハウジング２３，２４の最内周までの距離Ｄ２は、エンドブラケット５０における距離Ｄ１と同一であり、エンドブラケット５０とエンドブラケット２０とにおいて最初に用いられる軸受のサイズは同一となっている。
【００３４】
図７は、図６に示されるエンドブラケット２０の直線２５−２５’における断面構成を示す図である。図８は、エンドブラケット２０の第１の軸受ハウジング部２３及び第２の軸受ハウジング部２４に軸受６を圧入した状態を示す図である。ただし、図８では第１の軸受ハウジング部２３のみが示されている。
【００３５】
図７において、エンドブラケット２０における直線２５−２５’の断面構成として、ベース部材２１に接続する第１の軸受ハウジング部２３と、軸穴１４（ここまでがエンドブラケット２０の外周から中心まで）と、第２の軸受ハウジング部２４と、リブ部２２（ここまでがエンドブラケットの中心から外周まで）と、が現れている。ベース部材２１の半径方向における第１の軸受ハウジング部２３の厚さはｔ３であり、軸挿入方向の軸受ハウジング部２３の高さ（深さ）はｈ１として表されている。また、ベース部材２１の半径方向における第２の軸受ハウジング部２４の厚さはｔ４であり、軸挿入方向の第２の軸受ハウジング部２４の高さ（深さ）はｈ２として表されている。高さｈ２は、高さｈ１よりも低くなっている。これにより、エンドブラケット２０を製造（鋳物）する際に使用する材料の量を軽減し、エンドブラケット２０の軽量化を図っている。
【００３６】
また、図７において、エンドブラケット２０の中央部に設けられた第２の軸受ハウジング２４の高さｈ２は、軸受６とエンドブラケット２０の接触面６１（図８参照）より、回転電機の軸方向に対し、軸受６の高さの半分と鋳物公差の和とすることが可能である。つまり、軸受６の高さの少なくとも半分は第２の軸受ハウジング部２４に入っていることが好ましい。
【００３７】
また、図８の回転電機の軸受保持構造の断面図に示されるように、第１の軸受ハウジング部２３の最も高い箇所の高さｈ１は、軸受６の高さよりも高く設定されている。軸受６のサイズを大きくする場合、第１の軸受ハウジング部２３及び第２の軸受ハウジング部２４を切削するが、第１の軸受ハウジング部２３の最も高さが高い部分２３１まで切削することができ、この場合第１の軸受ハウジング部２３の高さをｈ１に保つことができる。また、第２の軸受ハウジング部２４についても、その最も高さが高い部分２４１（高さｈ２）まで切削することができる。このようにｈ１からｈ２へ至る斜面部を設けることで、小さい軸受の場合には高さｈ１の面で保持し、大きい軸受の場合には切削して高さｈ２の面で保持することで、異なるサイズの軸受に対応することができる。なお、高さｈ２となっている部分より先は切削しないため、ｈ２となっている部分から径方向外側にかけて低くなる逆斜面部を設けることでエンドブラケットの軽量化を図ることができる。
【００３８】
＜第２の軸受ハウジング部の高さをｈ２とすることができる理由＞
図９は、一般的な軸受ハウジングに掛かる荷重の大きさを示す図である。図９に示されるように、荷重９１が軸５の端部に掛かった場合、この荷重９１を荷重点に最も近い軸受ハウジングの根元で受けるため（軸受６に掛かる荷重９２）、軸５及び軸受６から軸受ハウジングに荷重が伝達するポイントを全周保護すれば良い。軸受６から軸受ハウジングに伝達する荷重は、軸受ハウジングのより内側で大きく（荷重９３）、外側で小さく（荷重９４）なる。このため、第２の実施形態によるエンドブラケット２０の軸受ハウジングとして第１の軸受ハウジング部２３と第２の軸受ハウジング部２４のように構成することにより、大きな荷重９３は第１の軸受ハウジング部２３及び第２の軸受ハウジング部２４で受け、小さな荷重９４は２０％の割合で設けられた第１の軸受ハウジング部２３で受けるようにする（第１の軸受ハウジング部はクリープ現象を防止するために設けられたものである）。このように軸受ハウジングへの荷重の掛かり具合を考慮することにより、軸受ハウジングを過度に保護する必要がなくなるため、エンドブラケット２０の質量を削減しつつ、従来と同等の強度を得ることが可能となる。
上記機構を用いることにより、エンドブラケット２０は質量増加を抑えつつ、軸受のサイズアップが可能になる。
【００３９】
なお、本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本開示を分りやすく説明するため詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１，２０  エンドブラケット
５  軸
６  軸受
１１，２１  ベース部材
１２，２２  リブ部
１３  軸受ハウジング
１４，２５  軸穴
２３  第１の軸受ハウジング部
２４  第２の軸受ハウジング部
１００  回転電機
【図１】
2017221087.tif 000003
【図２】
2017221087.tif 000004
【図３】
2017221087.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017221087.tif 000009
【図８】
2017221087.tif 000010
【図９】
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