旋转电机的制作方法

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术：

在旋转电机中，如果转子的重心从旋转轴偏离，则成为引起振动等的原因，因此需要进行高精度的平衡修正。旋转电机的转子由轴、铁芯、轴承等构成，至今为止的平衡修正是在完成转子之后通过在端环接合部分铆接作为平衡配重的重物的方法等而进行的。

但是，由于将轴、铁芯等个别部件的不平衡一起进行修正，因此存在下述课题，即，转子整体中的修正量增加，作业工作量变多。另外，由于平衡配重量的增加、与平衡配重相伴的铆接量的不足，还发生平衡配重脱落等问题。

为了减轻转子的平衡调整作业，存在针对构成转子的部件分别预先进行平衡修正的方法，例如在专利文献1中公开了下述技术，即，在为了安装风扇而将外周面的一部分切削加工成平面状的轴处，以与通过切削加工所削除掉的部分大致相同质量的方式而轴对称地实施切削加工。

另外，在专利文献2中公开了下述内容，即，以键的未安装部分和键的嵌合部分的相对于旋转轴中心的力矩的总和为零的方式而设定键槽的尺寸。

专利文献1：日本特开2006-271107号公报

专利文献2：日本特开2002-142395号公报

技术实现要素：

在专利文献1中，能够以轴单体进行平衡调整，但为此需要追加切削加工等，存在作业工作量大幅地增加这样的问题。另外，在专利文献2中，仅通过键槽加工就能够进行平衡调整，但是由于对键进行安装的部分的大小会扩展，因此认为可能存在诸如键意外地活动这样的情况。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种旋转电机，该旋转电机具有以单体完成平衡调整且键不会意外地活动的轴。

为了解决上述的课题、实现目的，本发明的旋转电机使用轴而形成转子，该轴具有：一端部，其具有第1轴径；以及另一端部，其具有比第1轴径大的第2轴径，在一端部设置有第1键槽，该旋转电机的特征在于，第1键槽具有：第1深度的键嵌合槽，其与键进行嵌合；以及平衡调整槽，其形成为对键嵌合槽的底面的一部分区域进行下挖，具有比第1深度深的第2深度。

发明的效果

本发明涉及的旋转电机取得下述效果，即，由于以轴单体完成平衡调整，因此在能够减少转子整体中的平衡修正的工作量的基础上，能够防止键意外地活动。

附图说明

图1是表示本发明涉及的旋转电机的实施方式1的剖面形状的图。

图2是表示转子的构造的图。

图3是表示轴的构造的图。

图4是实施方式1涉及的旋转电机的轴的P侧的端部的放大图。

图5是实施方式1涉及的旋转电机的轴的P侧的端部的放大图。

图6是实施方式1涉及的旋转电机的轴的P侧的端部的放大图。

图7是实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图。

图8是实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图。

图9是实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图。

图10是表示通常的旋转电机的轴的结构的图。

图11是通常的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图。

图12是通常的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图。

图13是通常的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图。

图14是表示在通常的旋转电机的轴的P侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图15是表示在通常的旋转电机的轴的P侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图16是表示在通常的旋转电机的轴的P侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图17是表示在通常的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图18是表示在通常的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图19是表示在通常的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图20是表示在实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图21是表示在实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图22是表示在实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图。

图23是表示实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图。

图24是表示实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图。

图25是表示实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图。

图26是表示在实施方式1涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图27是表示在实施方式1涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图28是表示在实施方式1涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图29是本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的端部的放大图。

图30是本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的端部的放大图。

图31是本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的端部的放大图。

图32是表示在本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图33是表示在本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图34是表示在本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图35是表示实施方式2涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图。

图36是表示实施方式2涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图。

图37是表示实施方式2涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图。

图38是表示在实施方式2涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图39是表示在实施方式2涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

图40是表示在实施方式2涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明涉及的旋转电机的实施方式详细地进行说明。此外，本发明不限定于本实施方式。另外，在下面的说明中，将轴的与联轴器、机械装置连结而对旋转力进行传递侧取“Power”的首字母而标记为P侧，将轴的与外部风扇连结的与P侧的相反侧取“Opposite side”的首字母而标记为O侧。本发明将在P侧及O侧中的至少一侧实施键槽等加工的轴作为对象。

在本发明中，分别对构成转子的部件预先进行平衡调整。特别地，说明对最容易发生不平衡的轴进行平衡调整的方法。

实施方式1.

图1是表示本发明涉及的旋转电机的实施方式1的剖面形状的图。旋转电机1由转子2和定子3构成，在转子2的单侧，为了对旋转电机1的发热进行冷却而安装有外部风扇4。在定子3的外侧安装有托架5a、5b以及机架6，在外部风扇4的外侧安装有风扇罩7。

图2是表示转子的构造的图。转子2为如下构造，即，轴21穿通铁芯22的中心，且它们由轴承23a、23b保持。图3是表示轴的构造的图。在轴21的P侧，形雕出将用于与联轴器、机械装置连结的键进行插入的键槽30。另外，在轴21的O侧，也形雕出将用于与外部风扇4连结的键进行插入的键槽34。

在本实施方式中，将P侧的键槽30和O侧的键槽34设置于从轴的中心观察时的相反侧。此外，根据轴的长度、加工形状的不同，P侧的键槽30和O侧的键槽34也可能没有配置于从轴的中心观察时成为相反侧的位置，但只要设置于最能取得平衡的位置即可，也可以偏离于从轴的中心观察时成为相反侧的位置。在本实施方式中，轴21的O侧的轴径比P侧的轴径小。因此，在本实施方式中，O侧的轴径为第1轴径，P侧的轴径为比第1轴径大的第2轴径。另外，在轴的直径较小一方的端部设置的第1键槽为键槽34，在直径较大一方的端部设置的第2键槽为键槽30。

图4、图5以及图6是实施方式1涉及的旋转电机的轴的P侧的端部的放大图，图4为俯视图，图5为主视图，图6为侧视图。键槽30是通过铣削加工而形成的，因此槽的端部的部分呈R形状。

图7、图8以及图9是实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图，图7为俯视图，图8为主视图，图9为侧视图。键槽34成为如下形状，即，通过对成为键嵌合槽的第1深度的浅槽341的底面的一部分区域进行下挖，从而追加了深槽342，该深槽342作为比第1深度深的第2深度、且键不会进入的平衡调整槽。键槽34的深度是任意的，但浅槽341的宽度W1和深槽342的宽度W2设为W1＞W2。此外，在图7、图8以及图9中图示为，在将浅槽341的长度设为L1，将深槽342的长度设为L2时，L1＞L2，但也可以设为相同的长度(L1＝L2)，也可以将浅槽341加长(L1＜L2)。另外，在图7、图8以及图9中，从轴21的轴端起加工出深槽342，但不一定必须这样做，也可以从轴21的中途部分起设置深槽342，以使得在轴21的端部存在未形成深槽342的部分。

接下来，作为用于说明本实施方式涉及的旋转电机的特征的背景技术，对通常的旋转电机的轴进行说明。

图10是表示通常的旋转电机的轴的结构的图。关于通常的旋转电机的轴，在从轴21'的中心观察时的相同侧加工出键槽30及键槽31。

关于轴的P侧的构造，实施方式1涉及的旋转电机的轴21与通常的旋转电机的轴21'并无特别的差别。即，在通常的旋转电机的轴21'的P侧设置有与图4～图6所示的构造相同的键槽30。

图11、图12以及图13是通常的旋转电机的轴的O侧的端部的放大图，图11为俯视图，图12为主视图，图13为侧视图。在轴21'的O侧，与P侧相同地实施了单层的键槽31。

图14、图15以及图16是表示在通常的旋转电机的轴的P侧的键槽中实际插入键后的状态的图，图14为俯视图，图15为主视图，图16为侧视图。在将键32插入至键槽30后的状态下，形成未由键32填充的空间30a。

图17、图18以及图19是表示在通常的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图，图17为俯视图，图18为主视图，图19为侧视图。在将键33插入至键槽31后的状态下，形成未由键33填充的空间31a。

为了填堵键槽30、31的R形状部分，有时也会使键32、33的前端形状变尖、或者形成R形状，但通常由于加工的繁杂度会增大，因此大多如图14～图19所示地使用长方体形状的键32、33。其结果，未由长方体形状的键32、33填充的空间30a、31a成为轴21'的不平衡要因。

在诸如轴21'的直径的大小在P侧和O侧相同，使用的键32、33的大小也相同这样的情况下，未由键32、33填充的空间30a、31a的相对于旋转轴的惯性力矩处于平衡，因此仅通过在P侧和O侧将键槽30、31配置为相对于轴的中心而位于相反侧，就能够取得平衡。另外，即使在轴21'的直径、键32、33的大小稍微不同的情况下，如果对空间31a的部分进行微调，以使得未由键32、33填充的空间30a、31a的相对于旋转轴的惯性力矩变得相同，则也能够同样地取得平衡。

但是，通常在旋转电机中，在P侧和O侧处轴21'的直径不同，使用的键32、33的大小也不同。在大部分情况下，使用O侧的轴径小、且键也小的轴，如果仅对图17、图18以及图19所示的未由键33填充的空间31a的大小进行微调，则难以取得与P侧的空间30a之间的平衡。

因此，在本实施方式中，在使O侧的键槽34仍然具有利用键33实现的连结功能的情况下，变更为将用于取得平衡的空间增加的形状。

图20、图21以及图22是表示在实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的键槽中实际插入键后的状态的图，图20为俯视图，图21为主视图，图22为侧视图。未由键33填充的空间34a、34b成为轴21的不平衡要因。空间34a与图17、图18以及图19中的空间31a相同，通过设置作为平衡调整槽的深槽342，从而能够使用于取得平衡的空间增加与空间34b对应的量，能够使P侧和O侧的相对于旋转轴的惯性力矩相同。此外，图7、图8以及图9的键槽形状是沿深度方向进行加工而成的，因此是在O侧的轴径较粗的情况下有效的方法。

图23、图24以及图25是表示实施方式1涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图，图23为俯视图，图24为主视图，图25为侧视图。在图23、图24以及图25所示的构造中，键槽的形状与图7、图8以及图9所示的例子不同。键槽35成为如下形状，即，在从轴端观察时位于近端侧的作为键嵌合槽的近端槽351的远端的位置，作为键不会进入的平衡调整槽而宽度细地追加了远端槽352。键槽35的长度是任意的，但在从轴端观察时近端槽351的宽度即第1宽度W1和远端槽352的宽度即第2槽的宽度W2设为W1＞W2。此外，在图23、图24以及图25中图示为，在从轴端观察时将近端槽351的深度设为D1，将远端槽352的深度设为D2的情况下，D1＝D2，但也可以使远端槽352变浅(D1＞D2)。

图26、图27以及图28是表示在实施方式1涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图，图26为俯视图，图27为主视图，图28为侧视图。未由键33填充的空间35a、35b成为轴21的不平衡要因。空间35a与通常的旋转电机的轴21'中的空间31a相同，通过作为平衡调整槽而设置远端槽352，从而能够将用于取得平衡的空间增加与空间35b对应的量，能够使P侧和O侧的相对于旋转轴的惯性力矩相同。此外，图23、图24以及图25所示的键槽形状是沿轴向进行加工而成的，因此是在轴的O侧较长的情况下有效的方法。

以上对实施方式1进行了说明，在轴的键槽加工的工序中，通过设置比用于对键进行安装的键槽更细的宽度的槽，从而能够实现以轴单体进行的平衡调整。另外，在该加工中，并未扩大对键进行安装的部分的大小，因此不会发生如键意外地活动这样的情况。

由于将O侧的键槽的未由键填充的空间的大小改变而对轴的平衡进行调整，因此能够降低平衡配重的使用量。因此，难以发生由于平衡配重的脱落而引起的旋转电机的故障，能够实现旋转电机的长寿命化。

实施方式2.

关于实施方式1，在轴的键槽加工的工序中，必须制作宽度不同的2条键槽。为此，在键槽的铣削加工时需要准备尺寸不同的刀具，作业的繁杂度增大。在实施方式2中，对利用相同宽度的槽而实现的方法进行说明。

图29、图30以及图31是本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的端部的放大图，图29为俯视图，图30为主视图，图31为侧视图。键槽36成为如下形状，即，在作为键嵌合槽的第1深度的浅槽361的基础上，以与浅槽361相同的宽度，且以比第1深度深的第2深度，作为平衡调整槽而设置有深槽362。键槽36的深度是任意的，但在将浅槽361的长度设为L1，将深槽362的长度设为L2时，设为L1＞L2。在实施方式1中，对于键槽36的长度不存在限制，但在实施方式2中，由于将两个槽361、362的宽度设为相同，因此对键槽36的长度产生了限制。另外，为了使键33固定，不能将深槽362延伸至端部。即，在轴21的端部存在未形成深槽362的部分，以使得在轴21的端部处键槽36的深度为第1深度。

图32、图33以及图34是表示在本发明涉及的旋转电机的实施方式2的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图，图32为俯视图，图33为主视图，图34为侧视图。未由键33填充的空间36a、36b成为轴21的不平衡要因。空间36a与通常的旋转电机的轴21'中的空间31a相同，通过作为平衡调整槽而设置深槽362，从而能够将用于取得平衡的空间增加与空间36b对应的量，能够使P侧和O侧的相对于旋转轴的惯性力矩相同。此外，图29、图30以及图31所示的键槽36的形状是沿深度方向进行加工而成的，因此是在O侧的轴径较大的情况下有效的方法。

图35、图36以及图37是表示实施方式2涉及的旋转电机的轴的O侧的另一个构造例的图，图35为俯视图，图36为主视图，图37为侧视图。键槽37成为如下形状，即，在从轴端观察时位于近端侧的作为键嵌合槽的近端槽371的远端的位置，以与近端槽371相同的宽度，追加了作为键不会进入的平衡调整槽的远端槽372。即，将近端槽371的宽度即第1宽度和远端槽372的宽度即第2宽度设为相同宽度。键槽37的长度是任意的，但在将近端槽371的深度设为D1，将远端槽372的深度设为D2时，设为D1＞D2。在实施方式1中，对键槽37的深度不存在限制，但在实施方式2中，由于将近端槽371的宽度和远端槽372的宽度设为相同，因此对键槽37的深度产生了限制。

图38、图39以及图40是表示在实施方式2涉及的旋转电机的另一个构造的轴的O侧的键槽中插入键后的状态的图，图38为俯视图，图39为主视图，图40为侧视图。未由键33填充的空间37a、37b成为轴21的不平衡要因。空间37a与通常的旋转电机中的空间31a相同，通过作为平衡调整槽而设置远端槽372，从而能够将用于取得平衡的空间增加与空间37b对应的量，能够使P侧和O侧的相对于旋转轴的惯性力矩相同。此外，图35、图36以及图37所示的键槽37的形状是沿轴向进行加工而成的，因此是在轴的O侧较长的情况下有效的方法。

这样，在轴的键槽加工的工序中，通过设置与用于对键进行安装的键槽相同宽度的槽，从而能够实现以轴单体进行的平衡调整。另外，在该加工中，并未扩大对键进行安装的部分的大小，因此不会发生如键意外地活动这样的情况。并且，由于两个槽的宽度相同，因此在槽的铣削加工时能够利用相同尺寸的刀具进行加工，能够减少作业工作量。

此外，在上述的说明中，示出了在供键进行嵌合的槽的底面或者远端设置有平衡调整槽的构造，但也可以在键嵌合槽的底面及远端这两处均设置平衡调整槽。即，也可以通过将在键嵌合槽的底面设置的第1平衡调整槽、在键嵌合槽的远端设置的第2平衡调整槽的组合空间的大小进行改变，从而对轴的平衡进行调整。

另外，在上述的说明中，假设使用了O侧一方的轴径小、且键也小的轴，叙述了如下方法，即，在O侧变更为将用于在键槽处取得平衡的空间增加的形状。但是，在使用了P侧一方的轴径小、且键也小的轴等的情况下，也可以将同样的方法应用于轴的P侧，变更为在P侧的键槽处将用于取得平衡的空间增加的形状。

另外，在将机械装置、外部风扇与轴进行连结时，有时也对轴前端部进行D切割，并进行螺丝固定。在D切割的情况下与键连结不同，切割后的部分全部成为轴的不平衡要因。在O侧及P侧中的一侧进行D切割且另一侧进行键连结的情况下，也能够在键加工的一侧应用上述实施方式1、2所说明的方法，以使得与D切割后的部分取得平衡。

工业实用性

如上所述，本发明涉及的旋转电机在具有以单体完成平衡调整且键不会意外地活动的轴这一点是有用的。

标号的说明

1旋转电机，2转子，3定子，4外部风扇，5a、5b托架，6机架，7风扇罩，21、21'轴，22铁芯，23a、23b轴承，30、31、34、35、36、37键槽，30a、31a、34a、34b、35a、35b、36a、36b、37a、37b空间，32、33键，341、361浅槽，342、362深槽，351、371近端槽，352、372远端槽。