特許 7369661 回転子のシャフト交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-18

(45)【発行日】2023-10-26

(54)【発明の名称】回転子のシャフト交換方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/02 20060101AFI20231019BHJP

【ＦＩ】

H02K15/02 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020077174

(22)【出願日】2020-04-24

(65)【公開番号】P2021175261

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】319007240

【氏名又は名称】株式会社日立インダストリアルプロダクツ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】千葉 能久

(72)【発明者】

【氏名】藤井 克彦

(72)【発明者】

【氏名】杉本 愼治

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】柿崎 亮

(72)【発明者】

【氏名】正岡 英樹

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０４３７６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１７９２７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子鉄心の中央部に設けられた穴に挿入されているシャフトを交換する回転子のシャフト交換方法であって、
前記回転子鉄心を固定すると共に、前記シャフトに、少なくとも前記回転子鉄心と前記シャフトの間に配置されているキーが設置されているキー溝に達する貫通孔を設け、前記貫通孔から前記キーを抜き取り、前記シャフトを、該シャフトの中心に向けて押しつぶすように変形させ、その後、前記シャフトを前記回転子鉄心から引き抜いて前記回転子鉄心を取り出し、取り出した前記回転子鉄心を新たなシャフトに取り付けることを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項2】

請求項１に記載の回転子のシャフト交換方法であって、
前記シャフトを前記回転子鉄心から抜いた後に、前記回転子鉄心に形成されている通風孔に固定具を配置して前記回転子鉄心を固定することを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の回転子のシャフト交換方法であって、
前記シャフトには、前記シャフトと中心を同じにする第１の貫通孔と、前記回転子鉄心と前記シャフトの間に設けられているキーが設置されているキー溝に達する第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔を挟んで前記第２の貫通孔とは反対側の位置に設けられた第３の貫通孔の３つの貫通孔が形成されており、
前記第２の貫通孔から前記キーを抜き取り、前記シャフトを、該シャフトの中心に向けて押しつぶすように変形させて、前記シャフトを前記回転子鉄心から引き抜いて前記回転子鉄心を取り出すことを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項4】

請求項３に記載の回転子のシャフト交換方法であって、
３つの前記貫通孔を加工する前に、前記シャフトの端部を切断することを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転子のシャフト交換方法であって、
前記シャフトは、該シャフトの交換後、前記回転子鉄心と前記シャフトがカシメにより固定されており、前記カシメは、前記シャフトの交換前になされたカシメの位置とは異なる位置で行われていることを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項6】

請求項５に記載の回転子のシャフト交換方法であって、
前記シャフトの交換前になされたカシメの位置又は前記シャフトの交換後になされたカシメの位置は、前記シャフトの取り外し前に前記回転子鉄心に印が付けられていることを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項7】

回転子鉄心の中央部に設けられた穴に挿入されているシャフトを交換する回転子のシャフト交換方法であって、
前記シャフトを前記回転子鉄心から抜いた後に、前記回転子鉄心に形成されている通風孔に固定具を配置して前記回転子鉄心を固定し、
次に、前記シャフトの両端を回転子鉄心に近い位置で切断し、前記回転子鉄心の軸方向両端に配置されているエンドプレートに設置しているエンドプレートキーを前記回転子鉄心の端の前記エンドプレートから取り除くため、前記エンドプレートの位置を固定するカシメの加工を除去し、その後、前記エンドプレートキーを前記エンドプレートのエンドプレートキー用溝から取り外し、
次に、前記シャフトに、前記シャフトと中心を同じにする第１の貫通孔と、前記回転子鉄心と前記シャフトの間に配置されているキーが設置されているキー溝に達する第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔を挟んで前記第２の貫通孔とは反対側の位置に設けられた第３の貫通孔の３つの貫通孔を形成し、前記シャフトに３つの貫通孔を形成した後、前記キーを前記第２の貫通孔より取り出し、前記キーを取り出した後、前記シャフトを、前記シャフトの中心に向かって押しつぶすように変形させ、前記シャフトと前記回転子鉄心間の締め代をなくして前記シャフトを移動可能とし、前記シャフトを前記回転子鉄心から引き抜いて前記回転子鉄心を取り出し、その後、前記回転子鉄心を新たなシャフトに取り付けることを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【請求項8】

請求項７に記載の回転子のシャフト交換方法であって、
前記回転子鉄心を新たなシャフトに取り付けた後、前記回転子鉄心と前記シャフトの固定を実施するため、前記回転子鉄心の軸方向両端に配置されているエンドプレートのエンドプレートキー用溝からエンドプレートキーを挿入し、挿入した前記エンドプレートキーを固定させるため、前記シャフトの交換前の位置とは異なる位置で固定を行って前記回転子鉄心と前記シャフトを固定することを特徴とする回転子のシャフト交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転子のシャフト交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、電動機や発電機などの回転機は、回転子と固定子で構成されている。上記回転子は、動力伝達のため回転子のシャフト端部で負荷機のシャフトと直結されている。通常、負荷機と回転子との両シャフト端部の直結には、カップリングが用いられている。

【0003】

上記したカップリングは、回転子と負荷機のシャフト端部形状の違いを吸収して、互いのシャフトを直結するための機構であり、シャフトからカップリングへのトルク伝達には、キーによる伝達や焼き嵌め等の締め付けによる伝達、或いはシャフト端をギア状に加工したスプラインシャフトによる伝達などがある。

【0004】

上記した焼き嵌め等の締め付けによる伝達は、大きなトルクの伝達の際の使用されることが多く、必然的に大きな締め付け力が必要となることから、メンテナンス時などでカップリングの取り外しが必要となった場合には、シャフトからカップリングを取り外す際の締め付け力の緩和が十分にできず、回転子のシャフト直結端に抜き傷が付く恐れがある。

【0005】

また、スプラインシャフトは、締め付けによるトルク伝達を伴わないため、メンテナンス等での直結解体時の作業による傷の発生は、焼き嵌めによるトルク伝達に比べ可能性は低いが、稼働時にスプラインの潤滑が必要なため、潤滑の不良など別の原因でしばしばシャフトの傷が発生する。

【0006】

このシャフトの傷が軽微な傷であれば研磨等による修正加工で対応可能あるが、修正加工が不可能な大きな傷が生じた場合は、回転子は使用不可となってしまう。

【0007】

回転機の回転子は、一般に、積層した電磁鋼板等で構成された回転子鉄心の中央部に穴をあけ、この穴にシャフトを配置した構造であり、回転子鉄心で発生したトルクをシャフトに伝達するため、回転子鉄心の中央部の穴とシャフトは、焼き嵌め等により固定されている。

【0008】

また、回転子鉄心は、シャフトを芯として構成されるため、特に、電磁鋼板を積層した回転子鉄心では、ボーリング等でシャフトを取り除いたとしても回転子として形状を保つことができず変形する恐れがある。

【0009】

そのため、従来は、シャフトのみの交換が行えず、回転子全体の交換を行ってきた。回転子は、製作を行うために多くのコストや時間を要するため、シャフトのみの交換手法の確立が望まれてきた。

【0010】

回転機のシャフト交換に関する先行技術文献としては、特許文献１を挙げることができる。

【0011】

この特許文献１には、回転機シャフトの端部に締結用ねじ孔を形成し、このねじ孔にねじ部を螺合して外周にボール溝を形成したボールねじを組付けたアクチュエータ構造において、締結用ねじ部を締結用ねじ孔内に案内する中空円筒部材をケーシングの回転機シャフトと同軸線上に配置し、中空円筒部材の内面に沿って締結用ねじ部を回転機シャフトの締結用ねじ孔に締結した構造とすることで、シャフトを容易に交換できることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２００７－１５４９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

上述した特許文献１では、回転機シャフトの両端のねじを締結させ、フランジを介して軸受けに押し付ける構造を採っているため、そのフランジを外すことでシャフトの交換を容易に行うことができる。

【0014】

しかしながら、上述した特許文献１でのシャフトの交換構造の場合、シャフトをフランジと共に機械的に引き抜くため、回転子鉄心の内周側やシャフトの周辺部品に傷をつける可能性が高く、また、大型の回転機の場合は、シャフトと回転子部品は強く固定されているため、機械的に抜くことが難しく、シャフトのみの交換を行うという課題の解決には至らなかった。

【0015】

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、回転子鉄心を傷付けることがないことは勿論、回転機の構造を変えることなくシャフトのみの交換が行える回転子のシャフト交換方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の回転子のシャフト交換方法は、上記目的を達成するために、回転子鉄心の中央部に設けられた穴に挿入されているシャフトを交換する回転子のシャフト交換方法であって、前記回転子鉄心を固定すると共に、前記シャフトに、少なくとも前記回転子鉄心と前記シャフトの間に配置されているキーが設置されているキー溝に達する貫通孔を設け、前記貫通孔から前記キーを抜き取り、前記シャフトを、該シャフトの中心に向けて押しつぶすように変形させ、その後、前記シャフトを前記回転子鉄心から引き抜いて前記回転子鉄心を取り出し、取り出した前記回転子鉄心を新たなシャフトに取り付けることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、回転子鉄心を傷付けることがないことは勿論、回転機の構造を変えることなくシャフトのみの交換が行える。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の回転子のシャフト交換方法の対象であるシャフトが回転子鉄心の中央部に設けられた穴に挿入されている状態を示す図である。

【図2】本発明の回転子のシャフト交換方法の対象であるシャフトに３つの貫通孔が形成された状態を示すシャフトの側面図である。

【図3】回転子鉄心の軸方向両端に配置されているエンドブラケットを示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図示した実施例に基づいて本発明の回転子のシャフト交換方法を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。

【実施例1】

【0020】

図１、図２及び図３を用いて本発明の回転子のシャフト交換方法の実施例１を説明する。

【0021】

本発明は、まず、回転子鉄心２の中央部に設けられた穴に挿入されているシャフト１をボーリング等で抜いた後に、回転子鉄心２がばらけないように回転子鉄心２に形成されている通風孔等を利用して固定具６を配置し、回転子鉄心を固定する。

【0022】

なお、固定具６による回転子鉄心２の固定は、回転子鉄心２の軸方向両面にプレートを取り付け、通風孔等を利用して配置されたボルトを締め付けることで行われる。

【0023】

次に、シャフト１を抜きやすくするため（シャフト１は短い方が抜きやすい）に、シャフト１の両端を回転子鉄心２に近い位置でマシニングセンタにより切断し、シャフト１に回転子鉄心２を取り付けるために回転子鉄心２の軸方向両端に設置しているエンドプレート４に設置しているエンドプレートキー７を回転子鉄心２の端のエンドプレート４から取り除くため、エンドプレート４の位置を固定するカシメ８等の加工を除去する。その後、エンドプレートキー７をエンドプレート４のエンドプレートキー用溝９から取り外す。

【0024】

次に、シャフト１に３つの貫通孔をあける（図１の状態で、ドリル等であける）。即ち、シャフト１には、シャフト１と中心を同じにする第１の貫通孔３ａと、回転子鉄心２とシャフト１の間に配置されているキー５ａが設置されているキー溝５ｂに達する第２の貫通孔３ｂ（シャフト１及び回転子鉄心２を固定させるために、シャフト１及び回転子鉄心２の間に設置されているキー５ａを取り除くために、キー５ａが配置されているキー溝５ｂに達するような貫通孔）と、第１の貫通孔３ａを挟んで第２の貫通孔３ｂとは反対側の位置（シャフト１の中心に対して点対称な位置）に設けられた第３の貫通孔３ｃの３つの貫通孔とをあける。

【0025】

シャフト１に第１の貫通孔３ａ、第２の貫通孔３ｂ及び第２の貫通孔３ｂの３つの貫通孔をドリル等であけた後、シャフト１及び回転子鉄心２を固定させるために、シャフト１及び回転子鉄心２の間に配置されているキー５ａを、シャフト１にあけた第２の貫通孔３ｂから取り除く。キー５ａを第２の貫通孔３ｂから取り出した後、シャフト１を引き抜くために、シャフト１をシャフト１の中心に向かって押しつぶす（クランプ等によって締めあげて押しつぶす）ように変形させ、シャフト１と回転子鉄心２間の締め代をなくし、シャフト１を移動可能にする。シャフト１を変形させた後、シャフト１を回転子鉄心２から引き抜き、回転子鉄心２を取り出す。

【0026】

回転子鉄心２のみを取り出した後、回転子鉄心２を焼嵌等により新規なシャフトに取り付ける。回転子鉄心２を新規なシャフトに散り付けた後、回転子鉄心２とシャフト１の固定を実施するため、回転子鉄心２の軸方向両端に配置されているエンドプレート４のエンドプレートキー用溝９からエンドプレートキー７を挿入する。挿入したエンドプレートキー７を固定させるため、シャフト１の交換前の位置（図３のカシメ８の位置）とは異なる位置（図３のカシメ１０の位置）で固定を行い（同じ位置で固定すると、１度目の固定による摩耗等で固定が緩くなる可能性があるため、異なる位置で固定する）、回転子鉄心２とシャフト１を固定する。

【0027】

なお、エンドプレートキー７の固定の際は、カシメ等の方法を実施し回転子鉄心に印を付けておくことが好ましい。

【0028】

このような本実施例によると、回転機の構造を変えることなくシャフト１の交換が行えるため、負荷伝達が大きい回転機の回転子にも適応可能である。また、追加部品の製作がなくなり低コストでシャフト１を交換できる。

【0029】

従って、本実施例によれば、回転子鉄心２を傷付けることがないことは勿論、回転機の構造を変えることなくシャフト１のみの交換が行える。

【0030】

なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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】

【0031】

１…シャフト、２…回転子鉄心、３ａ…第１の貫通孔、３ｂ…第２の貫通孔、３ｃ…第３の貫通孔、４…エンドプレート、５ａ…キー、５ｂ…キー溝、６…固定具、７…エンドプレートキー、８…加工前のカシメ、９…エンドプレートキー用溝、１０…加工後のカシメ。

【図1】

【図2】

【図3】