JP7080776B2 - 回転電機の軸受の交換方法 - Google Patents

Description

この発明の実施形態は、回転電機の軸受を交換あるいはメインテナンスするための軸受の交換方法に関する。

一般に、鉄道車両（以下、車両と称する）では、車体の下に配置された台車に回転電機、例えば、主電動機（以下、「電動機」と呼ぶ）が設けられている。電動機の回転力が継手と歯車装置を介して車輪に伝達され、鉄道車両が走行される。
電動機は、固定部材である円筒状の外郭部材（ケース）と、ケース内に固定された円筒状の固定子と、固定子に対して回転自在に支持された回転子と、を備えている。回転子は、回転シャフトと、回転シャフトに固定された回転子鉄心と、を有している。回転シャフトの駆動側端部および反駆動側端部は、それぞれケースに設けられた軸受に支持されている。

電動機では、重要部品である軸受を定期的に保守する必要がある。通常、軸受の保守には、電動機を分解して、回転子を固定子から引き抜く作業が発生する。このような分解に伴う保守作業は大変煩雑であり、作業負担が大きい。そのため、保守性を向上を図るべく、回転子を引き抜くことなく、軸受の保守を行うことが可能な非分解軸受部交換構造が提案されている。前記の非分解軸受部交換構造では、回転子を固定子に固定した後に、前記のハウジングを引き抜き軸受の保守を行う。軸受保守後、軸受部の再組立時は軸受が挿入されたハウジングを電動機に取付て、回転子を軸受により支持してから、回転子固定の解除を行う。

特開２００８－９９４９１号公報 特開２０１７－４６４６０号公報

しかしながら、従来の非分解軸受交換構造では、作業手順を間違えると、固定子に対して回転子が落下するような不具合を生じる場合がある。そのため、作業者は、作業手順を間違えないように十分な確認作業を行う必要がある。
この発明の実施形態の課題は、保守作業の容易化を図ることが可能な回転電機の軸受の交換方法を提供することにある。

実施形態によれば、回転電機の軸受の交換方法は、複数本の連結ロッドの一端に設けられたねじ部を機外側から軸受ハウジングにねじ込んで、複数本の連結ロッドを軸受ハウジングに連結し、ロック部材をロック位置に移動させ、前記ロック部材により回転子をケースに固定し、支持基板および前記支持基板に取付けられた押圧器を有する取出し治具の前記支持基板を前記複数本の連結ロッドに連結し、前記押圧器を前記回転シャフトの一端に当接させ、油圧あるいは空気圧により前記押圧器を前記回転シャフトに押し当て、前記回転シャフトからの反力により前記支持基板および前記連結ロッドを介して前記軸受ハウジングを軸受と共にケースから引き抜く、ことを特徴としている。

図１は、第１の実施形態に係る電動機を示す縦断面図。 図２は、上記電動機の駆動側端部の正面図。 図３は、上記電動機の反駆動側端部の正面図。 図４は、前記電動機における軸受部の点検保守作業の手順を示す上記電動機の縦断面図。 図５は、前記電動機に取出し治具を装着した状態を示す前記電動機の反駆動側端部の斜視図。 図６は、前記取出し治具が装着された前記電動機の縦断面図。 図７は、前記取出し治具により軸受ハウジングを引出した状態における前記電動機の反駆動側端部を示す斜視図。 図８は、前記電動機の再組立てにおいて、軸受ハウジングを電動機に装着した状態を示す前記電動機の縦断面図。 図９は、前記電動機の再組立てにおいて、前記軸受ハウジングのねじ止めおよび支持構造部のロックを解除した状態を示す前記電動機の縦断面図。 図１０は、第２の実施形態に係る電動機の縦断面図。 図１１は、第３の実施形態に係る電動機の縦断面図。 図１２は、第４の実施形態に係る電動機の縦断面図。

以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略あるいは簡略化する場合がある。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電動機の断面図である。図２は、上記電動機の駆動側端の正面図、図３は、上記電動機の反駆動側端の正面図である。
回転電機の一例である電動機１０は、例えば、鉄道車両の台車に載置され鉄道車両を駆動する主電動機に適用される。図１に示すように、電動機１０は、円筒状のフレーム１２を備えている。フレーム１２の軸方向一端は、環状の端板１４により閉塞されている。端板１４は、フレーム１２と一体に成形されている。フレーム１２の軸方向他端には、環状のブラケット１６がボルト止めされ、フレーム１２の他端を閉塞している。これらフレーム１２、端板１４、およびブラケット１６により、内部が密閉されたケース（機体）が構成されている。

電動機１０は、ケース内に配置された固定子２０と、固定子２０に対して回動自在に支持された回転子３０とを備えている。固定子２０は、フレーム１２の内周面に固定された円筒状の固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２に巻回された固定子コイル２４と、を有している。固定子鉄心２２は、フレーム１２と同芯状に配置されている。固定子鉄心２２の軸方向両端に、一対の環状の鉄心押さえ２６ａ、２６ｂが配置されている。鉄心押え２６ａ、２６ｂは、フレーム１２の内周面に固定され、固定子鉄心２２を両側から挟んで保持している。
固定子鉄心２２は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。固定子鉄心２２の内周部には、それぞれ軸方向に延びた複数のスロットが形成され、これらのスロットに固定子コイル２４が埋め込まれている。固定子コイル２４のコイルエンドは固定子鉄心２２の両端面から軸方向に張り出している。

ブラケット１６の中心部に開口が形成され、この開口に、第１軸受ハウジング４１が機外側から嵌め込まれている。図２に示すように、第１軸受ハウジング４１のフランジ部４１ａは、ブラケット１６の外側から複数の固定ボルト４２でブラケット１６の外面にボルト止めされている。これにより、第１軸受ハウジング４１がブラケット１６に固定されている。第１軸受ハウジング４１内に第１軸受Ｂ１が内蔵されている。
フレーム１２の端板１４の中心部に開口が形成され、この開口に、第２軸受ハウジング４４が外側から嵌め込まれている。第２軸受ハウジング４４のフランジ部４４ａは、端板１４の外側から複数の固定ボルト４５で端板１４の外面にボルト止めされている。これにより、第２軸受ハウジング４４が端板１４に固定されている。第２軸受ハウジング４４内に第２軸受Ｂ２が内蔵されている。

一方、回転子３０は、回転シャフト３２と、回転シャフト３２のほぼ軸方向中央部に固定された円筒状の回転子鉄心３４と、を有している。回転シャフト３２は、ケース内に配置され、軸方向の両端部が第１軸受Ｂ１および第２軸受Ｂ２によりそれぞれ回転自在に支持されている。
第１軸受Ｂ１の外輪は第１軸受ハウジング４１の内周に嵌合し、内輪は回転シャフト３２の外周に嵌合している。第２軸受Ｂ２の外輪は第２軸受ハウジング４４の内周に嵌合し、内輪は回転シャフト３２の外周に嵌合している。これにより、回転シャフト３２は、ケース内に固定子２０と同軸的に延在し、中心軸線Ｃの回りで回転自在に支持されている。回転シャフト３２の駆動側端部３２ａは機外に延出し、この部分に駆動歯車装置を接続するための継手が取り付けられる。

回転子鉄心３４は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。回転子鉄心３４は、回転シャフト３２に取り付けられた一対の鉄心押え３６ａ、３６ｂにより、軸方向両側面から挟まれるように支持されている。鉄心押え板３６ａ、３６ｂは、環状に形成され、その外径は、回転子鉄心３４の外径よりも僅かに小さく形成されている。回転子鉄心３４は、固定子鉄心２２の内側に同軸的に配置されている。回転子鉄心３４の外周面は、隙間を介して、固定子鉄心２２の内周面と対向している。
回転子鉄心３４には、図示しない複数の永久磁石が埋め込まれ、複数の磁極を構成している。固定子コイル２４に通電して磁界を発生させることにより、固定子磁界と永久磁石の磁界との相互作用により、回転子鉄心３４が回転し、回転シャフト３２が回転子鉄心３４と一体に回転される。なお、回転子３０は、永久磁石型の回転子に限らず、誘導電動機のかご型回転子を用いてもよい。

駆動端側の第１軸受Ｂ１と回転子鉄心３４との間で回転シャフト３２に第１仕切り板６０が同軸的に取付けられ、回転シャフト３２と一体に回転自在となっている。第１仕切り板６０は、ほぼロート形状に形成され、回転子鉄心３４側からブラケット１６に向かって傾斜している。第１仕切り板６０の外周縁部とブラケット１６の内側張出部１６ａとは、円環状の微小間隙を置いて互いに係合している。この円環状の微小間隙は、互いに凹凸形状の略二段構造に形成され、ラビリンス構造部Ｒ１を形成している。第１仕切り板６０において、第１軸受Ｂ１と対向する外面に複数のフィンを設けてもよい。

反駆動端側の第２軸受Ｂ２と回転子鉄心３４との間で鉄心押さえ３６ｂに第２仕切り板６２が同軸的に取付けられ、回転シャフト３２と一体に回転自在となっている。第２仕切り板６２は、ほぼロート形状に形成され、回転子鉄心３４側から端板１４に向かって傾斜して延びている。第２仕切り板６２の外周縁部と端板１４の機内側の張出部６２ａとは、円環状の微小間隙を置いて、互いに係合している。この円環状の微小間隙部は、互いに凹凸形状の略二段構造に形成され、ラビリンス構造部Ｒ２を形成している。第２仕切り板６２において、第２軸受Ｂ２と対向する外面に複数のフィンを設けてもよい。
第１仕切り板６０および第２仕切り板６２は、固定子鉄心２２および回転子鉄心３４が位置する機内側空間と機外とを気密に遮断しているとともに、回転子３０の熱を放熱する役目を有している。

第１仕切り板６０の外側に空間６４を置いて第１軸受Ｂ１が設けられている。この空間６４は、固定子コイル２４や回転子３０による発熱が第１軸受Ｂ１に影響を与えない断熱構造を構成している。また、この空間６４に外気を導入できるように、ブラケット１６および第１軸受ハウジング４１等に空間６４に連通する図示しない吸気孔が形成され、また、ブラケット１６に空間６４に通じる複数の排気孔が形成される。第１仕切り板６０が回転することにより、外気が吸気孔から空間６４内に導入され、空間６４内を冷却した後、排気孔から外部に排気される。これにより、第１軸受Ｂ１および回転子３０の冷却に貢献する。
第２仕切り板６２の外側に空間６５を置いて第２軸受Ｂ２が設けられている。空間６５は、固定子コイル２４や回転子３０による発熱が第２軸受Ｂ２に影響を与えない断熱構造を構成している。この空間６５に外気を導入できるように、端板１４および第２軸受ハウジング４４等に空間６５に連通する図示しない吸気孔が形成され、また、端板１４に空間６５に通じる複数の排気孔が形成される。第２仕切り板６２が回転することにより、外気が吸気孔から空間６５内に導入され、空間６５内を冷却した後、排気孔から外部に排気される。これにより、第２軸受Ｂ２および回転子３０の冷却に貢献する。

次に、軸受ハウジングの取付け構造、および分解時における回転子の支持構造について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、駆動側のブラケット１６の中心部に開口が形成され、この開口に、第１軸受ハウジング４１が外側から嵌め込まれている。第１軸受ハウジング４１は、それぞれ放射方向に延出した複数のフランジ部４１ａを有している。複数のフランジ部４１ａは、第１軸受ハウジング４１の円周方向に所定の間隔を置いて設けられている。各フランジ部４１ａは、ブラケット１６の外面に隣接、対向して位置している。各フランジ部４１ａの内周部にねじ孔５０ａが形成され、また、外周部に透孔５２ａが形成されている。ブラケット１６の中心部には、フランジ部４１ａのねじ孔５０ａと連通する位置に透孔５０ｂが形成され、更に、フランジ部４１ａの透孔５２ａと連通する位置に透孔５２ｂが設けられている。なお、フランジ部４１ａのねじ孔５０ａおよびブラケット１６の透孔５０ｂには、後述するスタッドボルトのねじ部がねじ込みおよび挿通される。

ケース内において、第１軸受ハウジング４１の外周側に円環状の第１ロック部材７０ａが設けられ、ブラケット１６の内面に対向して位置している。第１ロック部材７０ａの外周は、ブラケット１６の内面に突設された環状の凸部１６ｂに摺動可能に係合している。第１ロック部材７０ａは、回転シャフト３２の軸方向に沿ってブラケット１６上を摺動可能となっている。第１ロック部材７０ａは、回転シャフト３２に向かって延出したロート状の当接部７２ａを一体に有している。第１ロック部材７０ａには、ブラケット１６の透孔５２ｂと連通する位置にねじ孔５２ｃが設けられている。すなわち、フランジ部４１ａの透孔５２ａ、ブラケット１６の透孔５２ｂ、および第１ロック部材７０ａのねじ孔５２ｃは、中心軸線Ｃと平行な軸線に沿って整列して設けられている。また、第１ロック部材７０ａの内面（当接面７１ａ）は、ブラケット１６の透孔５０ｂに対向して位置している。

第１軸受ハウジング４１は、複数の固定ボルト４２によりブラケット１６にねじ止めされている。固定ボルト４２は、ブラケット１６の外側からフランジ部４１ａの透孔５２ａ、ブラケット１６の透孔５２ｂに挿通され、第１ロック部材７０ａのねじ孔５２ｃにねじ込まれている。第１ロック部材７０ａは、固定ボルト４２によりブラケット１６側に引き付けられ、図１に示す解除位置、つまり、ブラケット１６の内面に当接する位置に固定されている。複数の固定ボルト４２は、回転シャフト３２と同芯の円上に、周方向に所定の間隔を置いて設けられている。
第１軸受ハウジング４１と第１仕切り板６０との間で回転シャフト３２に環状の受け座７４ａが同軸的に固定されている。受け部材として機能する受け座７４ａは、その外周に形成されたテーパー面を有している。このテーパー面は、全周に亘って連続して形成されているとともに、回転シャフト３２と同芯状に位置している。テーパー面は、第１ロック部材７０ａの当接部７２ａと僅かな隙間Ｇを置いて対向している。後述するように、第１ロック部材７０ａを回転子鉄心３４側のロック位置に押し込むと、当接部７２ａが受け座７４ａのテーパー面に押し当てられる。これにより、第１ロック部材７０ａおよび受け座７４ａにより回転子３０を支持することができる。第１ロック部材７０ａおよび受け座７４ａは、第１軸受ハウジング４１および軸受Ｂ１を取外した際に、回転子３０をブラケット１６に対して固定、支持する支持構造部を構成している。
更に、駆動側の端部において、第１軸受ハウジング４１の開口および軸受Ｂ１を覆うように、環状の端蓋８０が外側から複数のボルト８１で第１軸受ハウジング４１にねじ止めされている。

図１および図３に示すように、反駆動側の端板１４の中心部に開口が形成され、この開口に、第２軸受ハウジング４４が外側から嵌め込まれている。第２軸受ハウジング４４は、それぞれ放射方向に延出した複数のフランジ部４４ａを有している。複数のフランジ部４４ａは、第２軸受ハウジング４４の円周方向に所定の間隔を置いて設けられている。各フランジ部４４ａは、端板１４の外面に隣接、対向して位置している。各フランジ部４４ａの内周部にねじ孔５４ａが形成され、また、外周部に透孔５６ａが形成されている。端板１４の中心部には、フランジ部４４ａのねじ孔５４ａと連通する位置に透孔５４ｂが形成され、更に、フランジ部４４ａの透孔５６ａと連通する位置に透孔５６ｂが設けられている。なお、フランジ部４４ａのねじ孔５４ａおよび端板１４の透孔５４ｂには、後述するスタッドボルトのねじ部がねじ込みおよび挿通される。

ケース内において、第２軸受ハウジング４４の外周側に円環状の第２ロック部材７０ｂが設けられ、端板１４の内面側に対向している。第２ロック部材７０ｂの外周は、端板１４の内面に突設された環状の凸部１４ｂに摺動自在に係合している。第２ロック部材７０ｂは、回転シャフト３２の軸方向に沿って端板１４上を摺動可能となっている。第２ロック部材７０ｂは、回転シャフト３２に向かって延出したロート状の当接部７２ｂを一体に有している。第２ロック部材７０ｂには、端板１４の透孔５６ｂと連通する位置にねじ孔５６ｃが設けられている。すなわち、フランジ部４４ａの透孔５６ａ、端板１４の透孔５６ｂ、および第２ロック部材７０ｂのねじ孔５６ｃは、中心軸線Ｃと平行な軸線に沿って整列して設けられている。また、第２ロック部材７０ｂの内面（当接面７１ｂ）は、端板１４の透孔５２ｂに対向して位置している。

第２軸受ハウジング４４は、複数の固定ボルト４５により端板１４にねじ止めされている。固定ボルト４５は、端板１４の外側からフランジ部４４ａの透孔５６ａ、端板１４の透孔５６ｂに挿通され、第２ロック部材７０ｂのねじ孔５６ｃにねじ込まれている。第２ロック部材７０ｂは、固定ボルト４５により端板１４側に引き付けられ、図１に示す解除位置、つまり、端板１４の内面に当接する位置に固定されている。複数の固定ボルト４５は、回転シャフト３２と同芯の円上に、周方向に所定の間隔を置いて設けられている。
第２軸受ハウジング４４と第２仕切り板６２との間で回転シャフト３２に環状の受け座７４ｂが同軸的に固定されている。受け部材として機能する受け座７４ｂは、その外周に形成されたテーパー面を有している。このテーパー面は、全周に亘って連続して形成されているとともに、回転シャフト３２と同芯状に位置している。テーパー面は、第２ロック部材７０ｂの当接部７２ｂと僅かな隙間Ｇを置いて対向している。後述するように、第２ロック部材７０ｂを回転子鉄心３４側にロック位置に押し込むと、当接部７２ｂが受け座７４ｂのテーパー面に押し当てられる。これにより、第２ロック部材７０ｂおよび受け座７４ｂにより回転子３０を支持することができる。第２ロック部材７０ｂおよび受け座７４ｂは、第２軸受ハウジング４４および軸受Ｂ２を取外した際に、回転子３０を端板１４に対して固定、支持する支持構造部を構成している。
更に、反駆動側の端部において、第２軸受ハウジング４４の開口および軸受Ｂ２を覆うように、環状の端蓋８２が外側から複数のボルト８３で第２軸受ハウジング４４にねじ止めされている。

上記のように構成された電動機１０によれば、軸受Ｂ１、Ｂ２を分解、点検、清掃、保守する際、回転子３０を固定子２０から引き抜くことなく、保守作業を実施することが可能となる。本実施形態では、保守作業において、第１、第２軸受ハウジング４１、４４の引き抜き作業は、取出し治具９０を用いて行う。始めに、取出し治具９０の一例について説明する。図５は、電動機１０の反駆動側の端に装着された取出し治具９０を示す斜視図である。
図示のように、取出し治具９０は、円盤状の支持基板９２と、支持基板９２の中心部に固定された押圧器としての油圧プランジャ（ラム）９４と、支持基板９２にねじ止めされた複数本、例えば、４本の連結ロッドと、を有している。本実施形態では、連結ロッドの一例として、スタッドボルト９６を用いている。スタッドボルト９６は、棒状のボルト本体９６ａと、ボルト本体９６ａの軸方向両端に形成された一対のねじ部９６ｂ、９６ｃと、を有している。ボルト本体９６ａは断面が六角形に形成され、スパナ等でボルト本体９６ａを回すことができる。少なくとも一方のねじ部９６ｂは、第１、第２軸受ハウジング４１、４４のフランジ部４１ａ、４４ａの板厚およびブラケット１６あるいは端板１４の板厚の合計よりも僅かに（隙間Ｇ分だけ）長く形成されている。
各スタッドボルト９６のねじ部９６ｂは、第１、第２軸受けハウジング４１、４４のねじ孔にねじ込まれ、軸受ハウジングに連結される。複数のスタッドボルト９６は、それぞれ電動機１０の中心軸線Ｃと平行に延在する。スタッドボルト９６の他端側のねじ部９６ｃは、支持基板９２の透孔に挿通され、ナット９７により支持基板９２に固定される。油圧プランジャ９４は、支持基板９２の中心部を貫通した状態で支持基板９２に固定されたシリンダ９４ａと、シリンダ９４ａから突没可能にシリンダ９４ａに設けられた後述の押圧部材（プランジャ）９４ｂと、を有している。シリンダ９４ａおよび押圧部材９４ｂは、回転シャフト３２と同軸的に配列され、かつ、押圧部材９４ｂの先端部は回転シャフト３２の一端に対向して位置している。図示しない油圧供給源からシリンダ９４ａ内に油圧を供給すると、押圧部材９４ｂが回転シャフト３２の一端を軸方向に押圧する。回転シャフト３２は軸方向に移動することなく固定的に設けられているため、押圧部材９４ｂで押圧すると、回転シャフト３２からの反力が押圧部材９４ｂを介して支持基板９２および４本のスタッドボルト９６に作用する。この反力により、支持基板９２および４本のスタッドボルト９６は電動機１０から離れる方向に押圧され、これに伴って、連結された軸受ハウジングを電動機１０のケースから引き抜くように動作する。この際、支持基板９２およびスタッドボルト９６は、中心軸線Ｃと平行な方向に移動し、軸受ハウジングは、ブラケット１６あるいは端板１４との間でカジリ等を生じることなく、円滑に引く抜くことができる。

次に、保守作業の手順（取り出し方法、交換方法）を詳細に説明する。
図４、図６、図８、図９は、それぞれ作業手順を示す電動機の断面図である。図５および図７は、それぞれ取出し治具が装着された電動機の反駆動側端部を示す斜視図である。

（手順１）
図４に示すように、端蓋８０、８２をそれぞれ軸受ハウジングから取り外すとともに、第１軸受ハウジング４１を固定している４本の固定ボルト４２および第２軸受ハウジング４４を固定している４本の固定ボルト４５をそれぞれ軸受ハウジングから取り外す。固定ボルト４２、４３を引き抜くことにより、第１ロック部材７０ａおよび第２ロック部材７０ｂは、それぞれロックが解除され移動可能な状態となる。
続いて、電動機１０の駆動側端部および反駆動側端部において、取出し治具９０のスタッドボルト９６を第１軸受ハウジング４１および第２軸受ハウジング４４にそれぞれ４本ずつ取り付ける。詳細には、駆動側端部において、スタッドボルト９６のねじ部９６ｂを第１軸受ハウジング４１のねじ孔５０ａにねじ込み、スタッドボルト９６を第１軸受ハウジング４１に連結する。この際、ねじ部９６ｂがブラケット１６の透孔５０ｂを通して第１ロック部材７０ａの内面（当接面７１ａ）に押し当たるまで、ねじ部９６ｂをねじ込む。第１ロック部材７０ａは、ねじ部９６ｂにより押圧され、回転子鉄心３４側に所定距離だけ変位したロック位置に押し込まれる。ロック位置において、第１ロック部材７０ａの当接部７２ａが受け座７４ａのテーパー面に押し当てられる。これにより、第１ロック部材７０ａおよび受け座７４ａは、回転子３０の駆動側端部をブラケット１６に支持およびロックする。
第１ロック部材７０ａをロック位置に押し込んだ場合、ブラケット１６の内面と第１ロック部材７０ａの当接面７１ａとの間に僅かな隙間Ｇが生じる。しかし、この隙間Ｇは、ブラケット１６の凸部１６ｂにより機内側の開口端が塞がれている。そのため、第１軸受ハウジング４１をブラケット１６から取外した場合でも、ごみ、埃等が隙間Ｇを通して機体内に侵入することがない。

反駆動側端部においても同様に、スタッドボルト９６ｂのねじ部９６ｂを第２軸受ハウジング４４のねじ孔５４ａにねじ込み、スタッドボルト９６を第２軸受ハウジング４４に連結する。この際、ねじ部９６ｂが端板１４の透孔５４ｂを通して第２ロック部材７０ｂの内面（当接面７１ｂ）に押し当たるまで、ねじ部９６ｂをねじ込む。第２ロック部材７０ｂは、ねじ部９６ｂにより押圧され、回転子鉄心３４側に所定距離だけ変位したロック位置に押し込まれる。ロック位置において、第２ロック部材７０ｂの当接部７２ｂが受け座７４ｂのテーパー面に押し当てられる。これにより、第２ロック部材７０ｂおよび受け座７４ｂは、回転子３０の反駆動側を端板１４に支持およびロックする。第２ロック部材７０ｂの移動により生じた隙間Ｇの機内側の開口端は、端板１４の凸部１４ｂにより塞がれている。

（手順２）
図５および図６に示すように、電動機１０の駆動側端部および反駆動側端部にぞれぞれ取出し治具９０を装着する。すなわち、４本のスタッドボルト９６のねじ部９６ｃを取り出し治具９０の支持基板９２に連結し、ナット９７で支持基板９２に固定する。同時に、油圧プランジャ９４を回転シャフト３２と同軸的に配置し、押圧部材９４ｂの先端部を回転シャフト３２の駆動側端あるいは反駆動側端に当接させる。
続いて、図６および図７に示すように、取出し治具９０により、第１軸受ハウジング４１および軸受Ｂ１をブラケット１６および回転シャフト３２から引き抜き、同時に、あるいは、続けて、第２軸受ハウジング４４および軸受Ｂ２を端板１４および回転シャフト３２から引き抜く。具体的には、油圧シリンダ９４ａに油圧を供給し、押圧部材９４ｂを回転シャフト３２に向けて押し出す。すると、油圧シリンダ９４ａ、支持基板９２および４本のスタッドボルト９６は、回転シャフト３２からの反力により、電動機１０の基体から離れる方向に付勢される。そして、第１軸受ハウジング４１および軸受Ｂ１は、スタッドボルト９６により引っ張られ、ブラケット１６および回転シャフト３２から引き抜かれる。同様に、第２軸受ハウジング４４および軸受Ｂ２は、スタッドボルト９６により引っ張られ、端板１４および回転シャフト３２から引き抜かれる。
第１および第２軸受ハウジング４１，４４、および軸受Ｂ１、Ｂ２を引き抜いた状態において、回転子３０の駆動側端部および反駆動側端部は、支持構造部（第１、第２ロック部材７０ａ、７０ｂ、受け座７４ａ、７４ｂ）により支持され、固定子２０に対して図示の所定位置に固定、保持されている。

（手順３）
取出し治具９０の支持基板９２および油圧プランジャ９４をスタッドボルト９６から取外した後、軸受Ｂ１、Ｂ２に対して、点検、清掃、部品交換、グリース補充等の保守作業を行う。スタッドボルト９６は、軸受ハウジングに連結した状態のままでも、あるいは、軸受ハウジングから取外してもよい。点検保守後、軸受Ｂ１、Ｂ２をそれぞれ第１軸受ハウジング４１、第２軸受ハウジング４４に装着する。

（手順４）
続いて、軸受ハウジングの再組立てを行う。図８に示すように、第１軸受ハウジング４１をブラケット１６の開口部に挿入し、軸受Ｂ１を回転シャフト３２の所定位置に装着する。同様に、第２軸受ハウジング４４を端板１４の開口部に挿入し、軸受Ｂ２を回転シャフト３２の所定位置に装着する。この際、第１および第２軸受ハウジング４１，４４にスタッドボルト９６を連結した状態で、これらのスタッドボルト９６を利用して軸受ハウジングを所定位置に押し込むようにしてもよい。軸受Ｂ１、Ｂ２を装着することにより、回転シャフト３２の駆動側端部および反駆動側端部が軸受Ｂ１、Ｂ２によりそれぞれ支持される。

（手順５）
図９に示すように、第１および第２軸受ハウジング４１、４４からスタッドボルト９６を取外し、更に、第１軸受ハウジング４１を４本の固定ボルト４２でブラケット１６に固定する。この際、固定ボルト４２は、フランジ部４１ａの透孔５２ａおよびブラケット１６の透孔５２ｂを通して、第１ロック部材７０ａのねじ孔５２ｃにねじ込まれる。固定ボルト４２をねじ込むことにより、第１ロック部材７０ａは、固定ボルト４２に引っ張られ、ブラケット１６の内面に当接する解除位置まで移動される。これにより、第１ロック部材７０ａの当接部７２ａが受け座７４ａから隙間Ｇだけ離間し、支持構造部による支持およびロックが解除される。このように、固定ボルト４２を締め込む動作により、第１軸受ハウジング４１をブラケット１６に取付るとともに、支持構造部（第１ロック部材７０ａ、受け座７４ａ）による回転子３０の支持およびロックが解除される。
同様に、第２軸受ハウジング４４を４本の固定ボルト４５で端板１４に固定する。固定ボルト４５は、フランジ部４４ａの透孔５６ａおよび端板１４の透孔５６ｂを通して、第２ロック部材７０ｂのねじ孔５６ｃにねじ込まれる。固定ボルト４５をねじ込むことにより、第２ロック部材７０ｂは、固定ボルト４５に引っ張られ、端板１４の内面に当接する解除位置まで移動される。これにより、第２ロック部材７０ｂの当接部７２ｂが受け座７４ｂから隙間Ｇだけ離間し、支持構造部による支持およびロックが解除される。このように、固定ボルト４５を締め込む動作により、第２軸受ハウジング４４を端板１４に取付るとともに、支持構造部（第２ロック部材７０ｂ、受け座７４ｂ）による回転子３０の支持およびロックが解除される。
以上により、軸受の点検保守作業および再組立作業（交換作業）が終了する。

上記のように構成された第１の実施形態に係る電動機１０および点検保守方法によれば、固定子から回転子を引き抜くことなく、軸受部の分解、点検、グリース補充、交換等の保守作業（あるいは交換作業）を行うことが可能となる。すなわち、支持構造部により回転子を固定子に対して固定した状態で、第１軸受ハウジング４１および第２軸受ハウジング４４をフレームから分解することができる。保守時の軸受部の分解において、軸受ハウジングにスタッドボルトを締め込み、ロック部材により回転子を固定する。その後、取出し治具により軸受ハウジングをフレームから引き抜く。この際、各部材間のカジリを防止するために、取出し治具の反力を利用して、嵌合面と平行な方向に軸受ハウジングを引き抜く。このように、回転子のロックおよび取出し治具による軸受ハウジングを引き抜きを順次行うことにより、作業ミスを防止し、回転子を落下させる虞をなくすことが可能となる。
また、軸受保守後の軸受部の再組立において、軸受を内蔵した軸受ハウジングをブラケットあるいはフレーム端板に挿入することにより、回転子が軸受Ｂ１、Ｂ２により支持される。その後、軸受ハウジングの固定ボルトを締め込むことだけで、軸受ハウジングをフレームあるいはブラケットに取付るとともに、回転子を支持およびロックしている回転支持機構のロック部材を機外側に移動させて、回転子のロック解除を行うことができる。これにより、再組立て時の作業ミスを防止し、回転子がロックされたまま出荷される虞を無くすことが可能となる。

次に、他の実施形態に係る電動機について説明する。以下に述べる他の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
（第２の実施形態）
図１０は第２の実施形態に係る電動機の断面図である。
図示のように、第２の実施形態によれば、電動機１０のケース（あるいはフレーム）は、固定子鉄心２２の軸方向両端面に配置された一対の鉄心押え２６ａ、２６ｂおよび第１ブラケット、第２ブラケットにより構成されている。すなわち、固定子鉄心２２の外周面を覆っていた円筒状のフレーム部分が省略され、固定子鉄心の外周面が外部に露出している。
固定子鉄心２２の軸方向両端面に、環状の一対の鉄心押さえ２６ａ、２６ｂが固定されている。固定子鉄心２２の外周には、複数の繋ぎ板１３が配設されている。これらの繋ぎ板１３は、それぞれ固定子鉄心２２の軸方向に延び、その両端が鉄心押え２６ａ、２６ｂに固定されている。複数の繋ぎ板１３は、固定子鉄心２２の円周方向に間隔を置いて配置されている。

駆動端側に位置した鉄心押え２６ａには、ほぼ円筒状の連結ブラケット１７ａを介して第１ブラケット１６が取り付けられ、固定子２０および回転子３０の駆動端側を覆っている。第１ブラケット１６の中央部には、軸受Ｂ１を内蔵した第１軸受ハウジング４１が嵌合され、固定ボルト４２により第１ブラケット１６に締結されている。
反駆動端側に位置した鉄心押え２６ｂには、ほぼお椀形状の第２ブラケットが固定され、固定子２０および回転子３０の反駆動端側を覆っている。第２ブラケットは、ほぼ円筒状の連結ブラケット１７ｂおよび連結ブラケットの一端を閉塞するように設けられた端板１４を一体に有して形成されている。端板１４の中央部には、軸受Ｂ２を内蔵した第２軸受ハウジング４４が嵌合され、固定ボルト４５により端板１４に締結されている。
電動機１０の他の構成は、第１の実施形態に係る電動機１０と同一である。

上記のように構成された第２の実施形態の電動機１０によれば、固定子外周側のフレームを省略することにより、電動機の軽量化を図ることができる。その他、第２の実施形態においても前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係る電動機の縦断面図である。
図示のように、第３の実施形態によれば、電動機１０の駆動端側に設けられた第１仕切り板６０は、前述した鉄心押え、第１仕切り板、受け座を一部品に一体化した構成としている。同様に、電動機１０の反駆動端側に設けられた第２仕切り板６２は、前述した鉄心押え、第２仕切り板、受け座を一部品に一体化した構成としている。
このように構成された電動機１０は、回転子鉄心３４を押える機能と、機内側と機外側を遮断する機能と、回転子の支持受け機能とを仕切り板に集約し、一体化することで、前述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、電動機の小型化を実現することが可能となる。

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係る電動機の縦断面図である。
図示のように、第４の実施形態によれば、電動機１０は、第１仕切り板および第２仕切り板を省略し、開放型の電動機を構成している。冷却風を機外側から機内側に吹き込んで、固定子コイル等の重要部品を冷却し、機外側に吹き出す冷却方式を適用することができる。また、仕切り板を省略することにより、電動機の構造の簡略化を図ることが可能となる。
第４の実施形態において、電動機の他の構成は第１の実施形態に係る電動機と同一であり、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本実施形態に係る回転電機は、電動機に限らず、発電機にも適用可能である。上述した実施形態において、第１軸受および第２軸受は、ころ軸受と玉軸受の組合せとしたが、これに限らず、鍔付きころ軸受ところ軸受の組合せとしてもよい。電動機は、誘導電動機や永久磁石型同期電動機のいずれにも適用可能である。支持構造部のロック部材を受ける受け座は、回転軸に限らず、鉄心押えや仕切り板に設けてもよい。
ロック部材が当接する受け座のテーパー面は、全周に渡って連続して延びている場合に限らず、円周方向に間欠的に形成されていてもよい。また、受け座において、ロック部材と当接する部分は、面に限らず点、直線、あるいは曲線としてもよい。固定用のねじ孔および固定ボルトの数は、実施形態に限定されることなく、必要に応じて増減可能である。
更に、取外しに用いる取出し治具は、油圧に限らず、空気圧を利用して押圧部材を押し出す治具としてもよい。スタッドボルトの数は、４本に限らず、必要に応じて増減可能である。また、軸受ハウジングにおいて、スタッドボルトをねじ込むねじ孔と、固定ボルトを挿通する透孔とは、径方向に並んで設ける場合に限らず、周方向にずらして設ける構成としてもよい。
更に、軸受を取り外す際、支持構造部のロック部材を解除位置からロック位置に移動させる工程は、スタッドボルトでロック部材を押す方法に限らず、前述した取出し治具の油圧プランジャおよび図示しない押圧治具を用いてロック部をロック位置に移動させる方法としてもよい。

１０…電動機、１２…フレーム、１４…端板、１６…ブラケット（第１ブラケット）、
２０…固定子、２２…固定子鉄心、２４…固定子コイル、３０…回転子、
３２…回転シャフト、３４…回転子鉄心、４１…第１軸受ハウジング、
４２、４５…固定ボルト、５０ａ、５２ｃ、５４ａ、５６ｃ…ねじ孔、
５０ｂ、５４ｂ、５２ａ、５２ｂ、５６ａ、５６ｂ…透孔、
４４…第２軸受ハウジング、９０…取出し治具、９２…支持基板、
９４…油圧プランジャ、９６…スタッドボルト、９６ａ、９６ｂ…ねじ部、
Ｂ１…第１軸受、Ｂ２…第２軸受

Claims (4)

1. 複数本の連結ロッドの一端に設けられたねじ部を機外側から軸受ハウジングにねじ込んで、複数本の連結ロッドを軸受ハウジングに連結し、
   ロック部材をロック位置に移動させ、前記ロック部材により回転子をケースに固定し、
   支持基板および前記支持基板に取付けられた押圧器を有する取出し治具の前記支持基板を前記複数本の連結ロッドに連結し、前記押圧器を回転シャフトの一端に当接させ、
   油圧あるいは空気圧により前記押圧器を前記回転シャフトに押し当て、前記回転シャフトからの反力により前記支持基板および前記連結ロッドを介して前記軸受ハウジングを軸受と共に前記ケースから引き抜く、
   回転電機の軸受の交換方法。
2. 前記連結ロッドのねじ部をねじ込む際、前記ねじ部で前記ロック部材を押圧し、前記ロック部材を解除位置からロック位置へ移動させる請求項１に記載の軸受の交換方法。
3. 前記押圧器により機外から前記ロック部材を押圧し、前記ロック部材を解除位置からロック位置に移動させる請求項１に記載の軸受の交換方法。
4. 前記引き抜かれた軸受ハウジングを機外側から前記ケースの所定位置に挿入、嵌合した後、前記軸受ハウジングおよび前記ケースを通して前記ロック部材に固定ボルトをねじ込み、前記固定ボルトにより前記軸受ハウジングを前記ケースに締結し、かつ、前記ロック部材を前記ロック位置から解除位置へ引き込む請求項１に記載の軸受の交換方法。

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