JP2017046460A - 電動機 - Google Patents
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Abstract
Description
一般的に、電動機は、ケースと、ケースに収容された筒状の固定子鉄心と、固定子鉄心の内周側に配置された回転子鉄心と、回転子鉄心に固定された回転子シャフトとを有する。回転子シャフトは、軸受部品によって回転可能に支持される。
前記ケースは、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心を収容する。前記軸受部品は、前記回転子シャフトを回転可能に支持する。前記回転子支持部材は、前記ケースの内部に配置され、前記回転子シャフトの中心軸の径方向の外周側から前記ケースによって支持されるとともに、前記ケースに対して前記回転子シャフトの中心軸の軸方向に移動可能である。前記支持部材受けは、前記回転子シャフトおよび前記回転子鉄心の少なくとも一方に取り付けられ、前記回転子支持部材が接離可能であるとともに、前記回転子支持部材と接した場合に前記回転子シャフトおよび前記回転子鉄心を前記回転子支持部材に対して固定可能である。前記ケースは、前記回転子シャフトの中心軸の軸方向に沿う第1貫通穴を有する。前記回転子支持部材は、ボルトが当接可能な当接受け部を有し、前記当接受け部は、前記第1貫通穴と向かい合うように配置されている。前記軸受部品は、前記回転子シャフトの中心軸の軸方向で機外側から前記ケースに面するフランジと、前記フランジに設けられた第1ねじ穴とを有するとともに、前記第1ねじ穴を前記第1貫通穴に合わせるようにして前記ケースに取り付けられている。
図1から図7は、ひとつの実施形態に係る電動機1を示す。例えば、電動機1は、鉄道車両の台車に搭載されて鉄道車両を駆動する車両用主電動機である。
図1は、後述する図3におけるF1−F1線に沿う電動機1の断面図である。図1に示すように、電動機1は、フレーム11、ベアリングブラケット12、固定子鉄心13、回転子鉄心14、および回転子シャフト15を有する。
周壁21は、中心軸Cを中心とする筒状(例えば円筒状)に形成される。周壁21は、中心軸Cの軸方向における一対の端部として、−Z方向側の第1端部21aと、+Z方向側の第2端部21bとを有する。
端壁22は、周壁21の第1端部21aから中心軸CのR方向の内側に向けて設けられる。すなわち、端壁22は、周壁21とは交差する(例えば略直交する)方向に設けられる。端壁22は、円状の外形を有し、θ方向の全周において周壁21に繋がる。端壁22の中央部には、円形の第1開口部22aが設けられる。第1開口部22aは、+Z方向に端壁22を貫通する。
第1ラビリンス29aおよび第2ラビリンス29bは、電動機1の内部空間を、後述する吸気口49(図3参照)を通じて外気が流入可能な空間S1と、外気から実質的に遮断されるとともに重要部品(例えばコイル25)が収容される空間S2とに仕切る。また、第1仕切り板27aおよび第2仕切り板27bは、外部から空間S1に流入する空気に接することで、空間S2に収容される部品が発する熱の一部を放熱する機能も持つ。
図1に示すように、電動機1は、回転子シャフト15の第1端部15aを支持する構成として、第1軸受31、第1ハウジング32、第1回転子支持部材33、および第1支持部材受け34を備える。なお以下では、第1軸受31と第1ハウジング32とを合わせて「第1軸受部品35」と称する場合がある。
第1回転子支持部材33は、回転子シャフト15から第1軸受部品35を取り外す場合に、フレーム11に対して回転子シャフト15および回転子鉄心14を固定する部材である。図1に示すように、第1回転子支持部材33は、フレーム11の端壁22と回転子鉄心14との間に収容される。第1回転子支持部材33は、基部33a、延伸部33b、および固定部33cを有する。
第1支持部材受け34は、回転子シャフト15に固定される取付部34aと、第1回転子支持部材33を受ける受け部34bとを有する。
図2に示すように、第1ハウジング32のフランジ32bには、第2貫通穴44が設けられる。第2貫通穴44は、+Z方向において、フランジ32bを貫通する。第2貫通穴44は、ねじ山を有しない単純穴である。第2貫通穴44の内径は、後述する第2ねじ穴46の内径よりも一回り大きい。
ここで、説明の便宜上、第1ねじ穴41、第1貫通穴42、および当接受け部43を合わせて「穴セットHA」と称する。一方で、第2貫通穴44、第3貫通穴45、および第2ねじ穴46を合わせて「穴セットHB」と称する。
図1に示すように、電動機1は、回転子シャフト15の第2端部15bを支持する構成として、第2軸受51、第2ハウジング52、第2回転子支持部材53、および第2支持部材受け54を備える。なお以下では、第2軸受51と第2ハウジング52とを合わせて「第2軸受部品55」と称する場合がある。
第2回転子支持部材53は、回転子シャフト15から第2軸受部品55を取り外す場合に、ベアリングブラケット12に対して回転子シャフト15および回転子鉄心14を固定する部材である。図1に示すように、第2回転子支持部材53は、ベアリングブラケット12と回転子鉄心14との間に収容される。第2回転子支持部材53は、基部53a、延伸部53b、および固定部53cを有する。
第2支持部材受け54は、回転子シャフト15に固定される取付部54aと、第2回転子支持部材53を受ける受け部54bとを有する。
穴セットHCおよび穴セットHDは、穴セットHAおよび穴セットHBと同様に、それぞれ複数個所に設けられる。本実施形態の電動機1は、4つの穴セットHCと、4つの穴セットHDとを有する。4つの穴セットHCは、中心軸Cに対して、4つの穴セットHAと略同じ位置に配置される。4つの穴セットHDは、中心軸Cに対して、4つの穴セットHBと略同じ位置に配置される。
図4に示すように、第1軸受部品35を取り外す作業では、まず、第1取外ボルト71が第1ハウジング32の第1ねじ穴41に螺合される。具体的には、第1取外ボルト71は、第1ハウジング32の第1ねじ穴41に対してフレーム11の外側から螺合される。第1ねじ穴41に螺合した第1取外ボルト71は、締め込む方向に回転されることでフレーム11の内側(+Z方向側)に向けて進み、フレーム11の端壁22の第1貫通穴42を通り、第1回転子支持部材33の当接受け部43に押し当てられる。
第1回転子支持部材33は、第1取外ボルト71によって押し動かされることで回転子鉄心14に向けて移動し、該第1回転子支持部材33の第1傾斜部33caが第1支持部材受け34の第2傾斜部34baに押し当てられる。
第1回転子支持部材33の第1傾斜部33caが第1支持部材受け34の第2傾斜部34baに押し当てられると、フレーム11に対する回転子シャフト15の位置が固定される。フレーム11に対する回転子シャフト15の位置が固定されると、回転子シャフト15から第1軸受部品35が取り外されても、固定子鉄心13に対して回転子鉄心14が落下しなくなる。
図5に示すように、フレーム11に対する回転子シャフト15の位置が固定された状態で、回転子シャフト15から第1軸受部品35が取り外される。具体的には、第1回転子支持部材33の第1傾斜部33caが第1支持部材受け34の第2傾斜部34baに押し当てられた状態で、第1取外ボルト71が締め込む方向にさらに回転される。ただし、第1回転子支持部材33は、第1支持部材受け34に押し当てられており、回転子鉄心14に向けて移動できない。そのため、第1取外ボルト71が締め込む方向にさらに回転されると、第1取外ボルト71が第1回転子支持部材33から受ける反力によって、第1軸受部品35がフレーム11の外側に移動する。これにより、第1軸受部品35が回転子シャフト15から取り外される。第1軸受部品35が回転子シャフト15から取り外されると、第1軸受31の保守や交換が可能になる。なお、第1取外ボルト71は、第1ハウジング32がフレーム11から取り外されることで、第1軸受部品35とともにフレーム11から取り外される。
図4に示すように、第2軸受部品55を取り外す作業では、まず、第2取外ボルト72が第2ハウジング52の第3ねじ穴61に螺合される。具体的には、第2取外ボルト72は、第2ハウジング52の第3ねじ穴61に対してベアリングブラケット12の外側から螺合される。第3ねじ穴61に螺合した第2取外ボルト72は、締め込む方向に回転されることでフレーム11の内側(−Z方向側)に向けて進み、ベアリングブラケット12の第4貫通穴62を通り、第2回転子支持部材53の当接受け部63に押し当てられる。
第2回転子支持部材53の第3傾斜部53caが第2支持部材受け54の第4傾斜部54baに押し当てられると、ベアリングブラケット12に対する回転子シャフト15の位置が固定される。ベアリングブラケット12に対する回転子シャフト15の位置が固定されると、回転子シャフト15から第2軸受部品55が取り外されても、固定子鉄心13に対して回転子鉄心14が落下しなくなる。
図5に示すように、ベアリングブラケット12に対する回転子シャフト15の位置が固定された状態で、回転子シャフト15から第2軸受部品55が取り外される。具体的には、第2回転子支持部材53の第3傾斜部53caが第2支持部材受け54の第4傾斜部54baに押し当てられた状態で、第2取外ボルト72が締め込む方向にさらに回転される。ただし、第2回転子支持部材53は、第2支持部材受け54に押し当てられており、回転子鉄心14に向けて移動できない。そのため、第2取外ボルト72が締め込む方向にさらに回転されると、第2取外ボルト72が第2回転子支持部材53から受ける反力によって、第2軸受部品55がベアリングブラケット12の外側に移動する。これにより、第2軸受部品55が回転子シャフト15から取り外される。第2軸受部品55が回転子シャフト15から取り外されると、第2軸受51の保守や交換が可能になる。なお、第2取外ボルト72は、第2ハウジング52がベアリングブラケット12から取り外されることで、第2軸受部品55とともにベアリングブラケット12から取り外される。
図6に示すように、第1軸受部品35を取り付ける作業では、まず、第1軸受31を回転子シャフト15に取り付けるとともに、第1ハウジング32をフレーム11の端壁22に沿わせる。
そして、第1ハウジング32をフレーム11の端壁22に沿わせた後に、第1ハウジング32の第2貫通穴44に第1固定ボルト47が挿入される。具体的には、第1固定ボルト47は、第1ハウジング32の第2貫通穴44に対してフレーム11の外側から挿入される。第2貫通穴44に挿入された第1固定ボルト47は、フレーム11の端壁22の第3貫通穴45を通り、第1回転子支持部材33の第2ねじ穴46に螺合される。
図7に示すように、第1固定ボルト47は、第1回転子支持部材33の第2ねじ穴46に螺合した状態で、締め込む方向にさらに回転される。第1固定ボルト47が締め込む方向に回転されると、第1回転子支持部材33が回転子鉄心14から離れる方向に移動する。第1回転子支持部材33が回転子鉄心14から離れる方向に移動すると、第1回転子支持部材33の第1傾斜部33caと第1支持部材受け34の第2傾斜部34baとの間に微小な隙間Sa1が再び空く。これにより、フレーム11に対する回転子シャフト15の固定が解除され、回転子シャフト15が回転可能になる。また、第1固定ボルト47が締め込む方向に回転されると、第1軸受部品35および第1回転子支持部材33がフレーム11の端壁22に固定される。これにより、第1軸受部品35がフレーム11から外れなくなる。
図6は、第2軸受部品55の取り付け作業の第1段階を示す。
図6に示すように、第2軸受部品55を取り付ける作業では、まず、第2軸受51を回転子シャフト15に取り付けるとともに、第2ハウジング52をベアリングブラケット12に沿わせる。
そして、第2ハウジング52をベアリングブラケット12に沿わせた後に、第2ハウジング52の第5貫通穴64に第2固定ボルト67が挿入される。具体的には、第2固定ボルト67は、第2ハウジング52の第5貫通穴64に対してベアリングブラケット12の外側から挿入される。第5貫通穴64に挿入された第2固定ボルト67は、ベアリングブラケット12の第6貫通穴65を通り、第2回転子支持部材53の第4ねじ穴66に螺合される。
図7に示すように、第2固定ボルト67は、第2回転子支持部材53の第4ねじ穴66に螺合した状態で、締め込む方向にさらに回転される。第2固定ボルト67が締め込む方向に回転されると、第2回転子支持部材53が回転子鉄心14から離れる方向に移動する。第2回転子支持部材53が回転子鉄心14から離れる方向に移動すると、第2回転子支持部材53の第3傾斜部53caと第2支持部材受け54の第4傾斜部54baとの間に微小な隙間Sb1が再び空く。これにより、ベアリングブラケット12に対する回転子シャフト15の固定が解除され、回転子シャフト15が回転可能になる。また、第2固定ボルト67が締め込む方向に回転されると、第2軸受部品55および第2回転子支持部材53がベアリングブラケット12に固定される。これにより、第2軸受部品55がベアリングブラケット12から外れなくなる。
ここで比較のため、第1回転子支持部材33によって回転子シャフト15を固定する作業と、第1軸受部品35をフレーム11の端壁22から取り外す作業とが別々に行われる電動機について考える。この電動機の分解作業では、第1回転子支持部材33によって回転子シャフト15を固定した後に第1軸受部品35をフレーム11の端壁22から取り外す必要がある。この作業手順を間違えると、回転子シャフト15が固定されていない状態で回転子シャフト15から第1軸受部品35が取り外されることになり、固定子鉄心13に対して回転子鉄心14が落下する可能性がある。また、電動機の分解作業として、第1回転子支持部材33によって回転子シャフト15を固定する作業と、第1軸受部品35をフレーム11の端壁22から取り外す作業といった2つの作業が別々に行われるため、分解作業が煩雑になる可能性がある。
さらに、上記電動機の再組立作業では、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15の固定を解除する作業と、第1軸受部品35をフレーム11の端壁22に固定する作業とが別々に行われる。このため、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15の固定を解除する作業が誤って飛ばされ、第1軸受部品35をフレーム11の端壁22に固定する作業のみが行われる可能性がある。回転子シャフト15の固定を解除する作業が誤って飛ばされると、回転子シャフト15が固定された状態で電動機が台車に搭載される可能性がある。また、電動機の再組立作業として、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15の固定を解除する作業と、第1軸受部品35をフレーム11の端壁22に固定する作業といった2つの作業が別々に行われると、再組立作業が煩雑になる可能性がある。
すなわち上記構成によれば、第1回転子支持部材33によって回転子シャフト15および回転子鉄心14を固定する作業と、第1軸受部品35をケース10から取り外す作業とがこの順序で行われる。つまり、上記構成によれば、ケース10に対して回転子シャフト15および回転子鉄心14が固定される前にケース10から第1軸受部品35が取り外されてしまうことが生じない。このため、作業者の注意負担を軽減することができ、保守作業の容易化を図ることができる。
さらに、上記構成によれば、第1取外ボルト71を回転させる動作によって、第1回転子支持部材33によって回転子シャフト15および回転子鉄心14を固定する作業と、第1軸受部品35をケース10から取り外す作業とが連続して行われる。このため、第1回転子支持部材33によって回転子シャフト15および回転子鉄心14を固定する作業と、第1軸受部品35をケース10から取り外す作業とが別々に行われる電動機に比べて、電動機1の分解作業が単純になる。この観点でも、本実施形態の電動機1は、保守作業の容易化を図ることができる。なおこれは、第2軸受部品55についても同様である。
すなわち上記構成によれば、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15および回転子鉄心14の固定を解除する作業と、第1軸受部品35をケース10に締結する作業とがこの順序で行われる。つまり、上記構成によれば、回転子シャフト15および回転子鉄心14の固定を解除する作業が誤って抜かされ、回転子シャフト15および回転子鉄心14が固定された状態のままで電動機1の組立作業が完了してしまうことが生じない。このため、作業者の注意負担をさらに軽減することができ、保守作業のさらなる容易化を図ることができる。
さらに、上記構成によれば、第1固定ボルト47を回転させる動作によって、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15および回転子鉄心14の固定を解除する作業と、第1軸受部品35をケース10に締結する作業とが連続して行われる。このため、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15および回転子鉄心14の固定を解除する作業と、第1軸受部品35をケース10に締結する作業とが別々に行われる電動機に比べて、電動機1の組立作業が単純になる。この観点でも、本実施形態の電動機1は、保守作業の容易化を図ることができる。なおこれは、第2軸受部品55についても同様である。
すなわち上記構成によれば、第1回転子支持部材33が回転子鉄心14に向けて移動し、第1回転子支持部材33とケース10の内面との間に隙間Sa2が生じる場合でも、その隙間Sa2にゴミや粉塵が入ることが抑制される。第1回転子支持部材33とケース10の内面との間の隙間Sa2にゴミや粉塵が入ることが抑制されると、第1回転子支持部材33による回転子シャフト15および回転子鉄心14の固定を解除した後に、第1回転子支持部材33を元の位置まで確実に戻すことができる。これにより、第1回転子支持部材33とケース10の内面との間にゴミや粉塵が挟まり、回転子シャフト15および回転子鉄心14の固定が解除できなくなるような不具合の発生を抑制することができる。これは、ベアリングブラケット12の第2支持部56についても同様である。
また、第1仕切り板27aおよび第2仕切り板27bは、設けられなくてもよい。
Claims (3)
- 筒状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の内周側に配置された回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に固定された回転子シャフトと、
前記固定子鉄心および前記回転子鉄心を収容するケースと、
前記回転子シャフトを回転可能に支持する軸受部品と、
前記ケースの内部に配置され、前記回転子シャフトの中心軸の径方向の外周側から前記ケースによって支持されるとともに、前記ケースに対して前記回転子シャフトの中心軸の軸方向に移動可能な回転子支持部材と、
前記回転子シャフトおよび前記回転子鉄心の少なくとも一方に取り付けられ、前記回転子支持部材が接離可能であるとともに、前記回転子支持部材と接した場合に前記回転子シャフトおよび前記回転子鉄心を前記回転子支持部材に対して固定可能な支持部材受けと、
を備え、
前記ケースは、前記回転子シャフトの中心軸の軸方向に沿う第1貫通穴を有し、
前記回転子支持部材は、ボルトが当接可能な当接受け部を有し、前記当接受け部は、前記第1貫通穴と向かい合うように配置され、
前記軸受部品は、前記回転子シャフトの中心軸の軸方向で機外側から前記ケースに面するフランジと、前記フランジに設けられた第1ねじ穴とを有するとともに、前記第1ねじ穴を前記第1貫通穴に合わせるようにして前記ケースに取り付けられた、
電動機。 - 前記軸受部品は、前記フランジに設けられた第2貫通穴を有し、
前記ケースは、前記軸受部品の第2貫通穴が合わされる第3貫通穴を有し、
前記回転子支持部材は、前記ケースの第3貫通穴に合わされる第2ねじ穴を有し、前記第2ねじ穴には、前記第2貫通穴および前記第3貫通穴に通されたボルトが螺合可能である、
請求項1に記載の電動機。 - 前記回転子支持部材は、前記回転子シャフトの中心軸の軸方向で前記ケースの内面に面する第1面を有し、
前記ケースの内面は、前記回転子支持部材の第1面に面する第2面を有し、
前記ケースは、前記回転子シャフトの中心軸の径方向の外周側から前記回転子支持部材を支持する支持部を有し、
前記支持部は、前記回転子シャフトの中心軸の径方向の外周側から見た場合に、前記回転子支持部材の第1面、前記ケースの第2面、および前記第1面と前記第2面との間の隙間を、前記回転子シャフトの中心軸の周方向の全周において切れ目なく覆う、
請求項1または請求項2に記載の電動機。
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