專利名稱：旋轉電機、軸承裝卸用夾具以及軸承更換方法
技術領域：
本發明涉及一種驅動鐵道車輛的旋轉電機、軸承裝卸用夾具以及軸承更換方法。
背景技術：
在鐵道車輛用的旋轉電機中，根據節省保養性的觀點一般多采用全密閉型的旋轉電機。該全密閉型的旋轉電機主要具有成筒狀并將轉子配置在內周一側的機架，和與機架的兩端對向地裝配并支撐轉子軸能夠旋轉的機殼。在該機殼的中心部設有軸承，同時在機架的內周部安裝有收納定子線圈的圓筒狀的定子鐵心，在定子鐵心的內周面與轉子的外周面之間形成有一樣的空隙。這樣構成的全密閉型的旋轉電機不需要轉子等的清掃作業，但至于軸承則需要定期的維修。在維修時，一般是首先將轉子從機架上拉出，然后拆除軸承的流程。作為節省這種作業的手段，下述專利文獻I所示的主電動機存在通過從軸承托架一側朝向轉子插入的多個螺栓固定轉子，然后將固定著軸承的機殼分解這種方式。專利文獻1:日本國特開2008-99491號公報(圖6)。但是，根據上述現有技術，由于是通過從軸承托架插入的螺栓的前端部的摩擦力支撐轉子的形式，所以存在僅通過該摩擦力難以穩定地固定轉子的問題。而且，根據上述現有技術，由于螺栓比較長，所以存在被螺栓固定的轉子因螺栓的撓曲而成為不穩定狀態的情況。在這種情況下，由于轉子的軸中心位置從機架的軸中心位置位移，所以不僅存在定子鐵心的內周面與轉子的外周面接觸而缺損的可能性，也存在軸承的裝卸有時會困難的問題。

發明內容
本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于獲得能夠使軸承的裝卸作業容易化的旋轉電機、軸承裝卸用夾具以及軸承更換方法。為了解決上述問題，實現發明目的，本發明的旋轉電機的特征在于，具備定子；轉子，配置在上述定子內，具有將電磁鋼板疊層而構成的轉子磁芯和包覆上述轉子磁芯的兩端的鐵心壓板；機架，具有內包上述定子和上述轉子的筒狀部，和在上述轉子軸的方向上延伸并支撐上述轉子軸的轉子軸支撐部；以及軸承部，能夠裝卸地安裝在上述轉子軸支撐部上，支撐上述轉子軸能夠旋轉；在上述鐵心壓板上環設有使夾具的端部嵌合的凹部，上述軸承部能夠裝卸地經由上述轉子軸支撐部插入夾具。根據本發明，由于具備具有包覆疊層磁芯的兩端的鐵心壓板的轉子，配置在機架的兩端并支撐轉子軸的托架部，以及支撐轉子軸能夠旋轉的軸承部，在鐵心壓板上環設有使夾具的端部嵌合的凹部，所以具有能夠使軸承的裝卸作業容易化的效果。


圖1是本發明的實施方式所涉及的旋轉電機的縱向剖視圖； 圖2是表示環狀的夾具的結構的附 圖3是以驅動相反側的鐵心壓板為中心表示的轉子的立體 圖4是用于說明形成在驅動相反側的鐵心壓板或者驅動側的鐵心壓板上的槽部的形狀和轉子支撐部的端部的形狀的附 圖5是表示從第I托架部拆除了封蓋等的狀態的旋轉電機的立體 圖6是表示環狀的夾具與第I托架部的關系的旋轉電機的立體 圖7是表示將環狀的夾具安裝在第I托架部上的狀態的旋轉電機的立體 圖8是表示從第I托架部上拆除了軸承止擋等的狀態的旋轉電機的立體 圖9是表示拆除了第3托架部一側的軸承止擋等的狀態的旋轉電機的立體 圖10是表示將環狀的夾具在第3托架部上安裝中途的狀態的旋轉電機的立體 圖11是表示將環狀的夾具安裝在了第3托架部上的狀態的旋轉電機的立體 圖12是安裝了環狀的夾具的狀態的旋轉電機的縱向剖視 圖13是表示螺栓狀的夾具的結構的附 圖14是用于說明形成在第I托架部上的螺栓插入孔的附 圖15是用于說明形成在第3托架部上的螺栓插入孔的附圖。附圖標記說明
13a、13b :封蓋,2 :風扇，3a、3b、3c、3d :軸承止擋，4a、4b :軸承蓋，5a :卡環(軸承部)，5b :卡環(軸承部)，6 :第I托架部(轉子軸支撐部)，7 :第2托架部，8 :第3托架部(轉子軸支撐部)，10a、10b :軸承，IlaUlb :墊片，15 :機架(筒狀部)，16a、16b :穿入孔，17a、17b、18a、18b :螺栓，20 :轉子，21a、21b :鐵心壓板，23a、23b :凹部，24 :轉子軸，25 :疊層磁芯，30a、30b :環狀的夾具，31a、31b :轉子支撐部(支撐部)，32a、32b :環狀板，33a、33b :螺栓插入孔，34a、34b、53 :端部，40 :定子線圈，41 :定子鐵心(定子)，50 :螺栓狀的夾具，51 :螺栓頭，52 凸螺紋部，100 :旋轉電機。
具體實施例方式以下，基于附圖對本發明所涉及的旋轉電機、軸承裝卸用夾具以及軸承更換方法的實施方式進行詳細說明。另外，本發明并不受該實施方式限定。另外，在以下的說明中，為了簡單，一部分的結構要素僅以附圖標記表示。實施方式
圖1是本發明的實施方式所涉及的旋轉電機100的縱向剖視圖，圖2是表示環狀的夾具30的結構的附圖。圖3是以驅動相反側的鐵心壓板21a為中心表示的轉子20的立體圖，圖4是用于說明形成在驅動相反側的鐵心壓板21a或者驅動側的鐵心壓板21b上的凹部23a、23b的形狀，和轉子支撐部(支撐部)31a、31b的端部的形狀的附圖。在以下的說明中，對圖1所示的旋轉電機100的結構進行說明，之后，使用圖2進行與環狀的夾具30a、30b有關的說明，同時使用圖3對轉子20的結構進行說明。而且，為了容易理解地對旋轉電機100的結構進行說明，將自轉子20至第3托架部(轉子軸支撐部)8 一側定義為“驅動側”，將自轉子20至第I托架部(轉子軸支撐部)6 —側定義為“驅動相反側”。圖1所示的旋轉電機100具有成筒狀并將轉子20配置在內周一側的機架15，和與機架(筒狀部)15的兩端對向地裝配的第I托架部6以及第3托架部8。由于在第I托架部6上設有軸承10a，而且在第3托架部8上設有軸承10b，所以轉子軸24由這些軸承10a、10b支撐而旋轉自如。在轉子20的中心部分設有將電磁鋼板疊層而構成的疊層磁芯25,在該疊層磁芯25的兩端，將疊層磁芯25夾入其中地對向設置有鐵心壓板21a和鐵心壓板21b。例如，鐵心壓板21a熱套在疊層磁芯25的驅動相反側,鐵心壓板21b熱套在疊層磁芯25的驅動側。在機架15的內周部安裝有收納定子線圈40的圓筒狀的定子鐵心(定子)41，在該定子鐵心41的內周面與疊層磁芯25的外周面之間形成有一樣的空隙。根據這種結構，轉子20的旋轉力經由未圖示的連接器以及齒輪裝置向車輪傳遞。接著，對旋轉電機100的驅動相反側的結構進行說明。第I托架部6設置在機架15的驅動相反側、構成旋轉電機100的框體的一部分。在該第I托架部6的中心部嵌裝有卡環(軸承部)5a，該卡環5a收納支撐轉子軸24的一端并使其旋轉自如的軸承10a，并且具備軸承IOa潤滑用的油脂兜。根據這種結構，卡環5a與軸承止擋3d構成迷宮構造。而且，卡環5a被從驅動相反側經由墊片Ila旋入第I托架部6中的螺栓18a固定。該卡環5a能夠以將轉子20安裝在了機架15內的狀態沿轉子軸24的方向裝卸。另外，迷宮構成旋轉部和固定部的邊界線，稱為防止潤滑用油脂漏出，進而防止垃圾從外部向軸承部5a、5b以及旋轉電機100內部侵入的構造。軸承蓋4a保持潤滑用油脂，與軸承止擋3a構成迷宮構造，防止潤滑用油脂向機外漏出。軸承止擋3d決定軸承IOa的位置，進而與卡環5a構成迷宮構造，防止潤滑用油脂向轉子20 —側漏出。軸承止擋3a安裝在轉子軸24的端部。這樣，在軸承蓋4a以及卡環5a上有潤滑用油脂兜，根據這種結構，油脂向軸承IOa供給。進而，通過由軸承蓋4a以及軸承止擋3a、卡環5a以及軸承止擋3d構成迷宮構造，能夠抑制油脂漏出。另外，風扇2具有從中央放射狀地配置的多個翅片，進而在第I托架部6上形成從機外流入的空氣的流路。根據這種結構，當轉子軸24旋轉時，旋轉電機100被導入電動機100的內部的空氣有效地冷卻。接著，對旋轉電機100的驅動側的結構進行詳細說明。第2托架部7設置在機架15的驅動側，構成旋轉電機100的框體的一部分。進而在第2托架部7的驅動側，設置有與第2托架部7 —起構成旋轉電機100的框體的一部分的第3托架部8。在該第3托架部8的中心部嵌裝有卡環(軸承部)5b，卡環5b收納支撐轉子軸24的另一端而使其旋轉自如的軸承10b，并且具備軸承IOb的潤滑用油脂兜。根據這種結構，卡環5b與軸承止擋3c構成迷宮構造。而且，卡環5b被從驅動側經由墊片Ilb旋入第3托架部8中的螺母18b固定。該卡環5b能夠以將轉子20安裝在機架15內的狀態沿轉子軸24的方向裝卸。軸承止擋3b安裝在轉子軸24的端部，軸承蓋4b保持潤滑用油脂，與軸承止擋3b構成迷宮構造，防止潤滑用油脂向機外漏出。軸承止擋3c決定軸承IOb的位置，進而與卡環5b構成迷宮構造，防止潤滑用油脂向轉子20—側漏出。這樣，在軸承蓋4b以及卡環5b上有潤滑用油脂兜，根據這種結構，油脂向軸承IOb供給。進而，通過由軸承蓋4b以及軸承止擋3b、卡環5b以及軸承止擋3c構成迷宮構造,能夠抑制油脂漏出。接著，使用圖2對裝卸卡環5a、5b之際所使用的環狀的夾具30a、30b的結構進行說明。環狀的夾具30a安裝在圖1所示的第I托架部6上，環狀的夾具30b安裝在圖1所示的第3托架部8上。這些環狀的夾具30a、30b是在裝卸卡環5a、5b之際不使疊層磁芯25與定子鐵心41相接觸地固定轉子20的夾具。環狀的夾具30a、30b作為主要的結構具有環狀板32a、32b，和立設在環狀板32a、32b上的多個轉子支撐部31a、31b。沿著環狀板32a的圓周方向的轉子支撐部31a的截面是沿著凹部23a所成的圓的倒角狀，同樣，沿著環狀板32b的圓周方向的轉子支撐部31b的截面是沿著凹部23b所成的圓的倒角狀。這樣，通過使轉子支撐部31a、31b的截面為倒角狀，不僅環狀的夾具30a、30b的裝卸容易，而且能夠提高轉子支撐部31a、31b相對于轉子20的重量的剛性。另外，關于端部34a、34b的截面形狀將在以后敘述。環狀板32a的內徑形成為在將環狀的夾具30a安裝在第I托架部6上后能夠裝卸卡環5a的大小。在環狀板32a上設有多個螺栓插入孔33a，環狀的夾具30a由從機外插入的規定的螺栓固定在第I托架部6上。同樣，環狀板32b的內徑形成為在將環狀的夾具30b安裝在第3托架部8上后能夠裝卸卡環5b的大小。在環狀板32b上形成有多個螺栓插入孔33b，環狀的夾具30b由從機外插入的規定的螺栓固定在第3托架部8上。接著，使用圖3對本實施方式所涉及的轉子20的結構進行說明。圖3是以驅動相反側的鐵心壓板21a為中心表示的轉子20的立體圖。疊層磁芯25是將薄板疊層在轉子軸24上的構造，在疊層磁芯25的兩端，對應地設有鐵心壓板21a以及鐵心壓板21b。鐵心壓板21a以及鐵心壓板21b均成鐵制或者SUS制的圓盤狀。在鐵心壓板21a的表面環設有從機外朝向轉子20的方向變窄的錐狀或者矩形的凹部23a。該凹部23a的位置并沒有特別的限定，但考慮到從第I托架部6插入的轉子支撐部31a的端部34a的位置，優選靠近轉子20的外周。同樣，在鐵心壓板21b的表面上環設有從機外朝向轉子20的方向變窄的錐狀或者矩形的凹部23b，考慮到從第3托架部8插入的轉子支撐部31b的端部34b的位置，凹部23b的位置優選靠近轉子20的外周。接著，使用圖4對轉子支撐部31a的端部34a和轉子支撐部31b的端部34b的形狀進行說明，并且進行與形成在鐵心壓板21a上的凹部23a與轉子支撐部31a的端部34a的嵌合構造、以及形成在鐵心壓板21b上的凹部23b與轉子支撐部31b的端部34b的嵌合構造有關的說明。圖4是用于說明形成在驅動相反側的鐵心壓板21a或者驅動側的鐵心壓板21b上的凹部的形狀，和轉子支撐部31a、31b的端部34a、34b的形狀的附圖。圖4 (a)所示的端部34a、34b的截面是沿著轉子20的半徑方向的截面部分，形成為從轉子支撐部31a、31b的基端朝向前端變窄的錐狀。凹部23a、23b的截面也同樣，是沿著轉子20的半徑方向的截面部分,形成為錐狀，但凹部23a、23b相對于轉子支撐部31a、31b的長度方向的錐角為比端部34a、34b的錐角稍小的角度。這樣，若使端部34a、34b的錐角比凹部23a、23b的錐角大，則能夠不使轉子20的軸中心位置從機架15的軸中心位置位移地固定轉子20。在圖4 (b)中，表示了將凹部23a、23b的截面形狀變形后的例子。圖4 (b)所示的端部34a、34b的截面與圖4 Ca)所示的端部34a、34b同樣形成為錐狀。另一方面，圖4(b)所示的凹部23a、23b的截面與上述同樣是沿著轉子20的半徑方向的截面部分，但形成為矩形。這樣，即使在將端部34a、34b形成為錐狀，將凹部23a、23b的截面形成為矩形的情況下，也能夠不使轉子20的軸中心位置從機架15的軸中心位置位移地固定轉子20。在圖4 (C)中表示了將端部34a、34b的截面形狀變形后的例子。圖4 (C)所示的凹部23a、23b的截面與圖4 (a)所示的凹部23a、23b同樣形成為錐狀。另一方面，圖4 (c)所示的端部34a、34b的截面是沿著轉子20的半徑方向的截面部分，形成為矩形。進而，在將端部34a、34b的厚度設為C，將凹部23a、23b的底面寬度設為d的情況下，端部34a、34b的厚度c形成為比凹部23a、23b的底面寬度d大。這樣，即使在將端部34a、34b形成為矩形，將凹部23a、23b的截面形成為錐狀的情況下，也能夠不使轉子20的軸中心位置從機架15的軸中心位置位移地固定轉子20，并且能夠減少端部34a、34b的加工工時。另外，圖4所示的端部34a、34b和凹部23a和23b的截面形狀表示了一例，也可以如以下那樣構成。首先，進行與將凹部23a、23b的截面形成為錐狀的情況有關的說明。(I)沿著轉子20的半徑方向的凹部23a、23b的截面形成為在環狀的夾具30a、30b的端部34a、34b到達凹部23a、23b的底面之前，端部34a、34b能夠與凹部23a、23b的側面抵接的錐狀。此時，端部34a、34b嵌合到凹部23a、23b后沿著轉子20的半徑方向的端部34a、34b的截面既可以形成為矩形(la)，也可以形成為錐狀(lb)。另外，將(I)和(Ia)組合后的形狀相當于圖4 (C)。接著，進行與將端部34a、34b的截面形成為錐狀的情況有關的說明。(2)端部34a、34b嵌合在凹部23a、23b后沿著轉子20的半徑方向的端部34a、34b的截面形成為在端部34a,34b到達凹部23a、23b的底面之前，凹部23a、23b的頂部能夠與端部34a、34b抵接的錐狀。此時，沿著轉子20的半徑方向的凹部23a、23b的截面既可以形成為矩形(2a)，也可以形成為錐狀(2b)。另外，將(2)和(2a)組合后的形狀相當于圖4 (b)，將(2)和(2b)組合后的形狀相當于圖4 (a)。接著，對使用了環狀的夾具30a、30b的軸承更換方法進行說明。首先，使用圖5至圖8對拆除卡環5a時的動作進行說明。圖5是表示從第I托架部6上拆除了風扇2等的狀態的旋轉電機100的立體圖，圖6是表示環狀的夾具30a與第I托架部6的關系的旋轉電機100的立體圖，圖7是表示將環狀的夾具30a安裝在第I托架部6上的狀態的旋轉電機100的立體圖，圖8是表示從第I托架部6上拆除了軸承止擋3a等的狀態的旋轉電機100的立體圖。在軸承IOa維修時，如圖5所示，依次拆除風扇2、螺栓17a、封蓋13a。另外，封蓋13a是封住轉子支撐部31a所插入的穿入孔16a的部件，在非維修時通過螺栓17a設置在第I托架部6上。另外，維修稱為在更換軸承IOa的同時換裝新的油脂。在拆除了風扇2、螺栓17a、以及封蓋13a后的旋轉電機100上，安裝有軸承止擋3a、軸承蓋4a、以及卡環5a。即、保持軸承止擋3a安裝在轉子軸24上的狀態，卡環5a被螺栓18a (參照圖1)固定在第I托架部6上。另外，在圖5中為了簡便而省略了螺栓18a的圖示。在圖6中表示了將轉子支撐部31a插裝在穿入孔16a中時的狀態。另外，在圖6中表示了四個轉子支撐部31a的穿入孔16a，但該穿入孔16a的數量僅設置與轉子支撐部31a的個數相對應的數量。接著，如圖7所示，環狀的夾具30a安裝在第I托架部6上，但若在端部34a(參照圖2)和凹部23a (參照圖1)之間產生間隙，則存在轉子20的軸中心位置位移、疊層磁芯25的外周面與定子鐵心41的內周面干涉的可能性。為了防止這種干涉，優選將螺栓17a旋入螺栓插入孔33a中，將環狀的夾具30a固定在第I托架部6上。在安裝在第I托架部6上的環狀的夾具30a的內徑一側，如圖7所示，以能夠裝卸的狀態設置有卡環5a。此時，由于鐵心壓板21a被環狀的夾具30a固定，所以即使在該狀態·下卡環5a被拆除的情況下，疊層磁芯25也不會與定子鐵心41相接觸。因此，如圖8所示，能夠在拆除了軸承止擋3a后拆除卡環5a。另外，在進行了軸承IOa以及油脂的更換后安裝了新的卡環5a后，只要拆除螺栓17a以及環狀的夾具30a，依次安裝封蓋13a、螺栓17a、風扇2即可。另外,軸承蓋4a以安裝在卡環5a上的狀態與卡環5a—同拆除。之后,通過從卡環5a上除去軸承蓋4a即能夠取出軸承10a。接著，使用圖9至圖11對拆除卡環5b時的動作進行說明。圖9是表示拆除了第3托架部8 —側的軸承止擋3b等的狀態的旋轉電機100的立體圖，圖10是表示將環狀的夾具30b在第3托架部8上安裝中途的狀態的旋轉電機100的立體圖，圖11是表示將環狀的夾具30b安裝在第3托架部8上后的狀態的旋轉電機100的立體圖。在軸承IOb維修時，如圖9所示，首先拆除軸承止擋3b、螺栓17b、以及封蓋13b。封蓋13b是封住轉子支撐部31b所插入的穿入孔16b的部件，在非維修時通過螺栓17a安裝在第3托架部8上。在拆除了軸承止擋3b、螺栓17b、以及封蓋13b后的旋轉電機100上安裝有軸承蓋4b以及卡環5b。S卩，保持軸承蓋4b由未圖示的螺栓安裝在卡環5b上的狀態，該卡環5b被螺栓18b (參照圖1)固定在第3托架部8上。另外，在圖9中，為了簡單而省略了螺栓18b和穿入孔16b的數量的圖示，但穿入孔16b的數量僅設置了與轉子支撐部31b的個數相對
應的數量。在圖10以及圖11中，環狀的夾具30b與環狀的夾具30a同樣，使用向螺栓插入孔33b插入的螺栓17b固定在第3托架部8上。環狀的夾具30b安裝在第3托架部8上，但若在端部34b (參照圖2)和凹部23b (參照圖1)之間產生間隙，則存在轉子20的軸中心位置位移、疊層磁芯25的外周面與定子鐵心41的內周面干涉的可能性。為了防止這種干涉，優選將螺栓17b旋入螺栓插入孔33b中，將環狀的夾具30b固定在第3托架部8上。在安裝在第3托架部8上的環狀的夾具30b的內徑一側，如圖11所示，以能夠裝卸的狀態設置有卡環5b。此時，由于鐵心壓板21b被環狀的夾具30b固定，所以即使在該狀態下卡環5b被拆除的情況下，疊層磁芯25也不會與定子鐵心41相接觸。因此，能夠在拆除了圖1所示的軸承止擋3b后拆除卡環5b。另外，在進行了軸承IOb以及油脂的更換后安裝了新的卡環5b后，只要拆除螺栓17b以及環狀的夾具30b，安裝軸承止擋3b即可。另夕卜，軸承蓋4b以安裝在卡環5b上的狀態與卡環5b —同拆除。之后，通過從卡環5b上除去軸承蓋4b即能夠取出軸承10b。圖12是安裝了環狀的夾具30a、30b的狀態的旋轉電機100的縱向剖視圖。與圖1和圖12的不同之處如下。在第I托架部6上安裝有環狀板32a以及轉子支撐部31a，轉子支撐部31a的端部34a嵌合在形成在鐵心壓板21a上的凹部23a中。在第3托架部8上安裝有環狀板32b以及轉子支撐部31b，轉子支撐部31b的端部34b嵌合在形成在鐵心壓板21b上的凹部23b中。另外，在第I托架部6上，在相互不同的位置形成有圖1所示的螺栓17a用的插入孔，和圖12所示的轉子支撐部31a用的插入孔。具體地說，這些插入孔是以與形成在圖2所示的環狀的夾具30a、30b上的轉子支撐部31a、31b的位置，和螺栓插入孔33a、33b的位置相對應的形式形成的。接著，使用圖13對夾具的其它結構例進行說明。圖13是表示螺栓狀的夾具50的結構的附圖，圖14是用于說明形成在第I托架部6上的螺栓插入孔16c的附圖，圖15是用于說明形成在第3托架部8上的螺栓插入孔16d的附圖。圖13所示的螺栓狀的夾具50與圖2所示的環狀的夾具30a、30b同樣，安裝在第I托架部6或者第3托架部8上，作為轉子支撐部件發揮功能。在螺栓狀的夾具50上，從螺栓頭51至規定的位置形成有能夠旋入形成在第I托架部6上的多個螺栓插入孔16c或者形成在第3托架部8上的多個螺栓插入孔16d中的凸螺紋部52。圖14所示的螺栓插入孔16c是相當于圖5所示的穿入孔16a的部分，圖15所示的螺栓插入孔16d是相當于圖9所示的穿入孔16b的部分。規定的位置例如是估計第I托架部6或者第3托架部8的厚度量的長度。螺栓插入孔16c以及16d平時被螺栓(未圖示)封住。即，在安裝螺栓狀的夾具50之前的螺栓插入孔16c以及16d中分別旋入了比螺栓狀的夾具50短的螺栓(例如形成為其前端部不會與鐵心壓板21a以及鐵心壓板21b相接的長度的螺栓)。因此，螺栓狀的夾具50在拆除這些螺栓后安裝。在圖14以及圖15中表示了封住插入孔16c和插入孔16d的短尺寸的螺栓(未圖示)后的狀態，并且表示了將螺栓狀的夾具50旋入插入孔16c和插入孔16d時的狀態。螺栓狀的夾具50的端部53例如可以與圖4 Ca)以及圖4 (b)所示的端部34a、34b同樣，形成為從螺栓頭51 —側朝向端部53的前端變窄的錐狀，也可以與圖4 (c)所示的端部34a、34b同樣形成為矩形。對端部53的截面與凹部23a的截面的關系進行更具體的說明。首先，進行與將凹部23a、23b的截面形成為錐狀的情況有關的說明。(I)沿著轉子20的半徑方向的凹部23a、23b的截面形成為在端部53到達凹部23a、23b的底面之前，端部53能夠與凹部23a、23b的側面抵接的錐狀。此時，端部53嵌合到凹部23a、23b后的端部53的截面既可以形成為矩形(la)，可以形成為錐狀(lb)。另外，將(I)和(Ia)組合后的形狀相當于圖4 (C)。接著，進行與將端部53的截面形成為錐狀的情況有關的說明。(2)端部53嵌合在凹部23a、23b后的端部53的截面形成為在端部53到達凹部23a、23b的底面之前，凹部23a、23b的頂部能夠與端部53抵接的錐狀。此時，沿著轉子20的半徑方向的凹部23a、23b的截面既可以形成為矩形(2a)，也可以形成為錐狀(2b)。另外，將(2)和(2a)組合后的形狀相當于圖4 (b)，將(2)和(2b)組合后的形狀相當于圖4 (a)。圖13所示的螺栓狀的夾具50由于能夠對現有的螺栓進行加工后利用，所以與環狀的夾具30a、30b相比能夠廉價地制作。另外，螺栓狀的夾具50為了能夠穩定地固定轉子20而優選使用至少三根。而且，螺栓狀的夾具50的尺寸為了防止轉子20的軸中心位置從機架15的軸中心位置位移而優選在考慮了轉子20的重量等后選定。在使用螺栓狀的夾具50的軸承更換方法之際，由于與使用環狀的夾具30a、30b的情況同樣而舍去了說明。另外，旋轉電機100例如也可以是能夠將上述的各夾具30a、30b、50僅安裝在預計更換頻率高的一側的卡環(例如卡環5b)—側的方式，在這種情況下，能夠降低轉子20的制造成本。即使是這樣構成，例如在拆除卡環5b之際，由于驅動相反側的轉子軸24由軸承IOa支撐，所以伴隨著卡環5b的更換的作業性不會降低。而且，雖然在圖2所示的環狀板32a、32b上立設有四個轉子支撐部31a、31b，但并不僅限于此，只要在環狀板32a、32b上至少立設有兩個轉子支撐部31a、31b即可。這是由于例如在使轉子支撐部31a、31b為兩個的情況下，只要是將轉子支撐部31a、31b的面積沿著環狀板32a、32b的圓周方向擴大，則也能夠穩定地固定轉子20的緣故。在這種情況下，在第I托架部6上形成有與轉子支撐部31a的數量相對應的穿入孔16a，關于第3托架部8也是同樣。另外，本實施方式所涉及的旋轉電機100并不僅限于全封閉外扇冷卻方式的電動機。而且，在上述說明中，機架15，第I托架部6，和第3托架部8為分體的結構，但并不僅限于此。本實施方式所涉及的旋轉電機，軸承裝卸用夾具，以及軸承更換方法也適用于具備圖1所示的機架(筒狀部)15，第I托架部6 (轉子軸支撐部)，以及第3托架部8 (轉子軸支撐部)為一體構成的機架的旋轉電機。如以上所說明的那樣，本實施方式所涉及的旋轉電機100具備保持在筒狀的機架15內的定子鐵心41，具有配置在定子鐵心41內、將電磁鋼板疊層而構成的疊層磁芯25和包覆疊層磁芯25的兩端的鐵心壓板21的轉子20，以及能夠裝卸地安裝在機架15 (包含第I 第3托架部6、7、8)上、支撐轉子軸24能夠旋轉的軸承部5a、5b，由于在鐵心壓板21上環設有使軸承部5a、5b能夠裝卸地經由機架15插入的夾具30a、30b、50的端部34a、34b、53嵌合的凹部23a、23b，所以轉子20能夠在徑向(轉子20的半徑方向)上固定。一般來說，由于轉子20的外周面與定子鐵心41的內周面的間隙為數毫米的程度，所以為了在從機架15上拉出轉子20后裝卸卡環5a、5b，要非常慎重地使轉子20的外周面不會與定子鐵心41的內周面相接觸。根據本實施方式所涉及的旋轉電機100，由于通過環狀的夾具30a、30b或者螺栓狀的夾具50，能夠使轉子20的軸中心位置幾乎不從機架15的軸中心位置位移地固定轉子20，所以不僅不需像以往那樣裝卸轉子20的作業，由于轉子軸24的軸中心位置幾乎不從軸承10a、10b的中心位置位移，所以能夠盡快地更換卡環5a、5b。而且，根據本實施方式所涉及的旋轉電機100，由于無需將轉子20從機架15上拉出，所以不需要吊起重達IOOkg以上的鐵道車輛用的轉子20的起重機、及用于將卡環5a、5b分解的特別的夾具。進而，在永久磁鐵勵磁式同步機的情況下，由于轉子20產生強磁力，所以在將轉子20從機架15上拉出之際，不僅存在維修中的旋轉電機100的周圍的磁性體被轉子20吸引的可能性，而且有在拉出的轉子20和機架15之間產生反作用力或者吸引力的可能性。根據本實施方式所涉及的旋轉電機100，則能夠不伴隨這種危險地更換卡環5a、5b ο而且，由于本實施方式所涉及的作為軸承裝卸用夾具的環狀的夾具30a、30b構成為卡環5a、5b能夠裝卸地經由托架部6、8插入其中，向環設在鐵心壓板21上的凹部23a、23b嵌合的端部34a、34b立設在環狀板32a、32b上，所以在裝卸卡環5a、5b之際，能夠不使疊層磁芯25與定子鐵心41相接觸地固定轉子20。而且，由于本實施方式所涉及的作為軸承裝卸用夾具的螺栓狀的夾具50成為卡環5a、5b能夠裝卸地穿入托架部(6、8)、并且向環設在鐵心壓板21上的凹部23a、23b嵌合的螺栓狀，所以在裝卸卡環5a、5b之際，能夠不使疊層磁芯25與定子鐵心41相接觸地固定轉子20，并且能夠比環狀的夾具30a、30b更廉價地制作。如上所述，本發明能夠適用于旋轉電機中，特別是作為能夠使軸承的裝卸作業容易化的發明是有用的。
權利要求
1.一種旋轉電機，其特征在于，具備定子；轉子，配置在上述定子內，具有將電磁鋼板疊層而構成的轉子磁芯和包覆上述轉子磁芯的兩端的鐵心壓板；機架，具有內包上述定子和上述轉子的筒狀部，和在上述轉子軸的方向上延伸并支撐上述轉子軸的轉子軸支撐部；以及軸承部，能夠裝卸地安裝在上述轉子軸支撐部上，支撐上述轉子軸能夠旋轉；在上述鐵心壓板上環設有使夾具的端部嵌合的凹部，上述軸承部能夠裝卸地經由上述轉子軸支撐部插入夾具。
2.如權利要求1所述的旋轉電機，其特征在于，沿著上述轉子的半徑方向的上述凹部的截面形成為在上述端部到達上述凹部的底面之前，上述端部能夠與上述凹部的側面抵接的錐狀。
3.如權利要求2所述的旋轉電機，其特征在于，上述端部嵌合在上述凹部中后沿著上述半徑方向的上述端部的截面形成為矩形。
4.如權利要求2所述的旋轉電機，其特征在于，上述端部嵌合在上述凹部中后沿著上述半徑方向的上述端部的截面形成為錐狀。
5.如權利要求1所述的旋轉電機，其特征在于，上述端部嵌合在上述凹部中后沿著上述轉子的半徑方向的上述端部的截面形成為在上述端部到達上述凹部的底面之前，上述凹部的頂部能夠與上述端部抵接的錐狀。
6.如權利要求5所述的旋轉電機，其特征在于，沿著上述半徑方向的上述凹部的截面形成為矩形。
7.如權利要求5所述的旋轉電機，其特征在于，沿著上述半徑方向的上述凹部的截面形成為錐狀。
8.一種軸承裝卸用夾具，適用于下述旋轉電機中裝卸軸承部，所述旋轉電機具備定子；轉子，配置在上述定子內，具有將電磁鋼板疊層而構成的轉子磁芯和包覆上述轉子磁芯的兩端的鐵心壓板；機架，具有內包上述定子和上述轉子的筒狀部，和在上述轉子軸的方向上延伸并支撐上述轉子軸的轉子軸支撐部；以及上述軸承部，能夠裝卸地安裝在上述轉子軸支撐部上，支撐上述轉子軸能夠旋轉；所述軸承裝卸用夾具的其特征在于，通過在環狀板上立設有向環設在上述鐵心壓板上的凹部中嵌合的支撐部而構成，上述軸承部能夠裝卸地經由上述轉子軸支撐部插入其中。
9.如權利要求8所述的軸承裝卸用夾具，其特征在于，沿著上述轉子的半徑方向的上述凹部的截面形成為在上述支撐部的端部到達上述凹部的底面之前，上述端部能夠與上述凹部的側面抵接的錐狀。
10.如權利要求8所述的軸承裝卸用夾具，其特征在于，上述支撐部的端部嵌合在上述凹部中后沿著上述轉子的半徑方向的上述端部的截面形成為在上述端部到達上述凹部的底面之前，上述凹部的角部能夠與上述端部抵接的錐狀。
11.一種軸承裝卸用夾具，適用于下述旋轉電機中裝卸軸承部，所述旋轉電機具備，定子；轉子，配置在上述定子內，具有將電磁鋼板疊層而構成的轉子磁芯和包覆上述轉子磁芯的兩端的鐵心壓板；機架，具有內包上述定子和上述轉子的筒狀部，和在上述轉子軸的方向上延伸并支撐上述轉子軸的轉子軸支撐部；以及上述軸承部，能夠裝卸地安裝在上述轉子軸支撐部上，支撐上述轉子軸能夠旋轉；所述軸承裝卸用夾具的其特征在于，成為向環設在上述鐵心壓板上的上述凹部中嵌合的螺栓狀，上述軸承部能夠裝卸地插入上述轉子軸支撐部中。
12.如權利要求11所述的軸承裝卸用夾具，其特征在于，沿著上述轉子的半徑方向的上述凹部的截面形成為在上述螺栓狀的夾具的端部到達上述凹部的底面之前，上述端部能夠與上述凹部的側面抵接的錐狀。
13.如權利要求11所述的軸承裝卸用夾具，其特征在于，上述螺栓狀的夾具的端部嵌合在上述凹部中后沿著上述轉子的半徑方向的上述端部的截面形成為在上述端部到達上述凹部的底面之前，上述凹部的角部能夠與上述端部抵接的錐狀。
14.一種軸承更換方法，適用于下述旋轉電機中更換軸承，所述旋轉電機具備定子； 轉子，配置在上述定子內，具有將電磁鋼板疊層而構成的轉子磁芯和包覆上述轉子磁芯的兩端的鐵心壓板；機架，具有內包上述定子和上述轉子的筒狀部，和在上述轉子軸的方向上延伸并支撐上述轉子軸的轉子軸支撐部；以及上述軸承部，能夠裝卸地安裝在上述轉子軸支撐部上，支撐上述轉子軸能夠旋轉；所述軸承更換方法的其特征在于，包括夾具安裝步驟，將通過在環狀板上立設有向環設在上述鐵心壓板上的凹部中嵌合的支撐部而構成的夾具安裝在上述轉子軸支撐部上，上述軸承部能夠裝卸地經由上述轉子軸支撐部插入上述夾具中；夾具固定步驟，通過經由形成在上述環狀板上的螺栓插入孔將規定的螺栓旋入上述轉子軸支撐部中，使上述支撐部的端部嵌合在環設在上述鐵心壓板上的上述凹部中；軸承更換步驟，從上述轉子軸支撐部上拆除上述軸承部，將新的軸承部安裝在上述轉子軸支撐部上。
15.如權利要求14所述的軸承更換方法，其特征在于，在上述夾具安裝步驟之前，拆除封堵著形成在上述轉子軸支撐部上的上述支撐部的插入孔的封蓋。
16.一種軸承更換方法，適用于下述旋轉電機中更換軸承，所述旋轉電機具備定子； 轉子，配置在上述定子內，具有將電磁鋼板疊層而構成的轉子磁芯和包覆上述轉子磁芯的兩端的鐵心壓板；機架，具有內包上述定子和上述轉子的筒狀部，和在上述轉子軸的方向上延伸并支撐上述轉子軸的轉子軸支撐部；以及上述軸承部，能夠裝卸地安裝在上述轉子軸支撐部上，支撐上述轉子軸能夠旋轉；所述軸承更換方法的其特征在于，包括夾具安裝步驟，將向環設在上述鐵心壓板上的上述凹部中嵌合并成為螺栓狀的夾具安裝在上述轉子軸支撐部上，上述軸承部能夠裝卸地插入上述轉子軸支撐部中；夾具固定步驟，通過將上述夾具旋入上述轉子軸支撐部中，使上述夾具的端部嵌合在環設在上述鐵心壓板上的上述凹部中；軸承更換步驟，從上述轉子軸支撐部上拆除上述軸承部，將新的軸承部安裝在上述轉子軸支撐部上。
17.如權利要求16所述的軸承更換方法，其特征在于，在上述夾具安裝步驟之前，拆除封堵著形成在上述轉子軸支撐部上的上述夾具的插入孔的螺栓。
全文摘要
本發明的旋轉電機具備定子鐵心(41)；轉子(20)，配置在定子鐵心(41)內，具有將電磁鋼板疊層而構成的疊層磁芯(25)和包覆疊層磁芯(25)的兩端的鐵心壓板(21a、21b)；機架(15)，具有內包定子鐵心(41)和轉子(20)的筒狀部，和在轉子軸(24)的方向上延伸并支撐轉子軸(24)的轉子軸支撐部；以及卡環(5a、5b)，能夠裝卸地安裝在轉子軸支撐部上，支撐轉子軸(24)能夠旋轉；在鐵心壓板(21a、21b)上環設有使夾具(30a、30b、50)的端部(34a、34b、53)嵌合的凹部(23a、23b)，卡環(5a、5b)能夠裝卸地經由轉子軸支撐部插入夾具(30a、30b、50)。
文檔編號H02K5/173GK103026593SQ20108006832
公開日2013年4月3日 申請日期2010年10月6日 優先權日2010年10月6日
發明者金子健太 申請人:三菱電機株式會社