JP7260391B2 - ロータ鉄心 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転電機のロータを構成するロータ鉄心に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、回転電機のロータを構成するロータ鉄心は、帯状の電磁鋼板を金型によって打ち抜くことにより鉄心材を形成し、その鉄心材を複数枚積層することにより製造される。ここで、鉄心材の打ち抜きは、帯状の電磁鋼板の短手方向に沿って配置された多列の金型を備える製造装置において、電磁鋼板を当該電磁鋼板の長手方向に順送しながら多列の金型によってプレスすることによって行われている。

特開２０１６－１８７２５３号公報

ところで、電磁鋼板を多列の金型によって打ち抜く従来の製造態様では、電磁鋼板の板厚の偏差や金型の摩耗度などの違いにより、各列から得られる抜き板、即ち、鉄心材の形状や厚さにばらつきが生じる。そのため、このようなばらつきのある鉄心材を積層したロータ鉄心においては、例えば、寸法公差の範囲から外れたり、性能が低下したりするという不具合が生じる。そのため、このような不具合の原因を特定するために、ロータ鉄心を構成する鉄心材のトレーサビリティを実現する必要がある。

そこで、構成要素である鉄心材のトレーサビリティを行うことができるようにしたロータ鉄心を提供する。

本実施形態に係るロータ鉄心は、回転電機のロータを構成する鉄心であって、複数枚の鉄心材が積層されることにより構成される鉄心本体部と、前記鉄心本体部の一部に設けられる情報部と、を備え、前記鉄心本体部は、冷媒が流れる冷媒流通孔と、磁石が挿入される磁石挿入孔と、を備え、前記情報部は、コード化されることなく示される非コード化情報と、コード化されて示されるコード化情報と、を含み、少なくとも人が視認可能な大きさを有し、且つ、直線状に設けられており、前記冷媒流通孔と前記磁石挿入孔との間に備えられている。

本実施形態に係るロータ鉄心の構成例を概略的に示す図 本実施形態に係る鉄心材の構成例を概略的に示す図 本実施形態に係るロータ鉄心の製造装置の構成例を概略的に示す図 本実施形態に係る識別ラベルの構成例を概略的に示す図

以下、ロータ鉄心に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に例示するロータ鉄心１は、回転電機のロータを構成する鉄心であって、鉄心本体部２を備えている。鉄心本体部２は、ロータ鉄心１の主体部を構成するものであり、ほぼ円柱状に形成されている。鉄心本体部２は、ほぼ円板状に形成される複数枚の鉄心材３が積層されることにより構成されている。この場合、鉄心本体部２は、複数、この場合、２つの鉄心材ブロック４を組み合わせた構成となっている。鉄心材ブロック４は、それぞれ複数枚の鉄心材３が積層された構成となっている。なお、それぞれの鉄心材ブロック４を構成する鉄心材３の積層数は、同じとしてもよいし、異ならせてもよい。

次に、鉄心本体部２を構成する鉄心材３の構成例について説明する。図２に例示するように、鉄心本体部２を構成する鉄心材３は、そのほぼ中央部にシャフト挿入孔５を備えている。シャフト挿入孔５の内周面には、複数、この場合、２つのキー６が設けられている。キー６は、嵌合部の一例であり、シャフト挿入孔５の内周面から内方に突出している。また、キー６は、シャフト挿入孔５の内周面において相互に対向する位置に設けられている。また、キー６は、シャフト挿入孔５の内周面からほぼ矩形状に突出している。

なお、キー６の数は、例えば、１つであってもよいし、３つ以上の複数であってもよく、つまり、図示しないシャフトに設けられるキー溝の数に応じて適宜変更して設けることができる。また、キー６の形状は、例えば、円弧状や多角形状などに突出したものでもよく、つまり、図示しないシャフトに設けられるキー溝の形状に応じて適宜変更して設けることができる。また、ロータ鉄心１は、シャフト挿入孔５の内周面にキー溝を設け、シャフトの周面にキーを設けた構成としてもよい。

鉄心本体部２を構成する鉄心材３は、さらに、冷媒流通孔７を備えている。ロータ鉄心１の使用時において、冷媒流通孔７の内部には冷媒が流れるようになっており、これにより、ロータ鉄心１の冷却が行われる。鉄心材３は、複数、この場合、８つの冷媒流通孔７を備えている。また、冷媒流通孔７は、シャフト挿入孔５の外周部において、鉄心材３の周方向に沿って相互に等間隔を有して配置されている。冷媒流通孔７の基端部、この場合、シャフト挿入孔５側つまり鉄心材３の径方向内側に配置される部分は、ほぼ矩形状に形成されている。一方、冷媒流通孔７の先端部、この場合、シャフト挿入孔５とは反対側つまり鉄心材３の径方向外側に配置される部分は、径方向外側に向かうほど細くなる先細状に形成されている。なお、冷媒流通孔７の数は、適宜変更して設けることができる。

鉄心本体部２を構成する鉄心材３は、さらに、磁石挿入孔８を備えている。磁石挿入孔８内には、図示しない永久磁石が挿入される。鉄心材３は、複数、この場合、１６個の磁石挿入孔８を備えている。複数の磁石挿入孔８は、この場合、２つで一組を構成しており、それぞれの組が鉄心材３の外縁部において、鉄心材３の周方向に沿って相互に等間隔を有して配置されている。また、相互に組をなす複数組の磁石挿入孔８は、それぞれ冷媒流通孔７よりも径方向外側に配置されている。また、相互に組をなす複数組の磁石挿入孔８は、それぞれ、相互に隣接する冷媒流通孔７の間に対応する位置に設けられている。また、複数の磁石挿入孔８は、鉄心材３の径方向に対して傾斜した構成となっている。そして、相互に組をなす２つの磁石挿入孔８は、冷媒流通孔７の先端部の傾斜形状に対応して傾斜するようにして配置されており、これにより、鉄心材３の径方向内側に向かって突出するほぼ山形状を形成している。

以上のように構成される鉄心材３が複数枚積層されることにより、本実施形態に係るロータ鉄心１が製造される。次に、ロータ鉄心１の製造装置の構成例について説明する。図３に例示する製造装置１００は、ロータ鉄心１を製造する製造装置の一例である。製造装置１００は、電磁鋼板搬送部１０１、打ち抜き部１０２、鉄心材搬送部１０３、積層部１０４を備えている。

電磁鋼板搬送部１０１は、例えばベルトコンベアなどにより構成されており、鉄心材３の母材である電磁鋼板Ｐを搬送する。この場合、電磁鋼板搬送部１０１は、電磁鋼板Ｐを、当該電磁鋼板Ｐの長手方向である矢印Ｘ方向に沿って搬送する。

打ち抜き部１０２は、電磁鋼板搬送部１０１によって搬送される電磁鋼板Ｐから鉄心材３を打ち抜く。この場合、打ち抜き部１０２は、電磁鋼板搬送部１０１によって搬送される電磁鋼板Ｐの短手方向に沿って複数、この場合、３つの金型１０５を配列した構成となっている。即ち、打ち抜き部１０２は、電磁鋼板搬送部１０１によって搬送される電磁鋼板Ｐから複数、この場合、３つの鉄心材３を多列で打ち抜く構成となっている。なお、説明の便宜上、図３において最も上部に配置されている金型１０５を第１列の金型１０５、最も下部に配置されている金型１０５を第３列の金型１０５、第１列の金型１０５と第３列の金型１０５の間に配置されている金型１０５を第２列の金型１０５と定義する。

鉄心材搬送部１０３は、例えばベルトコンベアなどにより構成されており、打ち抜き部１０２によって打ち抜かれた鉄心材３を積層部１０４に搬送する。この場合、鉄心材搬送部１０３は、複数、この場合、打ち抜き部１０２の金型１０５の列数に応じて３つの鉄心材搬送レーン１０３ｒを備えている。打ち抜き部１０２の各列の金型１０５により打ち抜かれた鉄心材３は、それぞれ、対応する鉄心材搬送レーン１０３ｒを介して積層部１０４に搬送される。

積層部１０４は、鉄心材搬送部１０３によって搬送されてくる鉄心材３を複数枚積層して鉄心材ブロック４を形成する。この場合、積層部１０４は、鉄心材搬送部１０３の複数の鉄心材搬送レーン１０３ｒごとに、当該鉄心材搬送レーン１０３ｒから搬送される鉄心材３を積層するようになっている。そして、積層部１０４により形成された鉄心材ブロック４は、作業者あるいは図示しない組み合わせ装置などによって適宜組み合わされ、これにより、鉄心本体部２、換言すれば、当該鉄心本体部２を本体部とするロータ鉄心１が製造される。

以上のように構成される製造装置１００において、打ち抜き部１０２は、電磁鋼板Ｐを当該電磁鋼板Ｐの長手方向Ｘに順送しながら、多列、この場合、３列の金型１０５によってプレスすることによって、鉄心材３を打ち抜くようになっている。そして、この製造装置１００においては、各列の金型１０５について、それぞれ、Ａタイプの金型１０５とＢタイプの金型１０５とが用意されている。そして、例えば金型１０５のメンテナンスを行うために、打ち抜き部１０２に取り付ける金型１０５を、Ａタイプの金型１０５とＢタイプの金型１０５とで適宜交換することが行われている。

ここで、Ａタイプの金型１０５とＢタイプの金型１０５は、何れも鉄心材３を打ち抜くために製造されたもの、つまり、基本的には同一形状の金型となっている。しかし、金型１０５の製造時においては、その製造精度に避けがたい相違が生じ得る。そのため、完全に同じ形状の金型１０５を複数製造することは困難であり、従って、Ａタイプの金型１０５とＢタイプの金型１０５とでは、その形状に若干の相違が生じる。また、複数の金型１０５について、例えば使用頻度や使用期間などが異なる場合には、それぞれの金型１０５の摩耗度などにも相違が生じ、その形状に若干の相違が生じる。そのため、Ａタイプの金型１０５とＢタイプの金型１０５とを全く同じ形状とすることは困難であり、ひいては、Ａタイプの金型１０５により打ち抜かれる鉄心材３とＢタイプの金型１０５により打ち抜かれる鉄心材３とを全く同じ形状とすることは困難である。

また、鉄心材３の母材である電磁鋼板Ｐについても、その全体にわたって板厚を均一とすることは困難である。そのため、電磁鋼板Ｐの異なる部位から打ち抜かれるそれぞれの鉄心材３の厚さを全く同じ形状とすることは困難である。

以上の通り、実際の製造状況においては、電磁鋼板Ｐから得られる複数の鉄心材３の形状および厚さを全く同じ形状および同じ厚さとすることが困難であり、従って、打ち抜き部１０２の各列から得られる鉄心材３の形状や厚さにばらつきが生じる。そして、このようなばらつきのある鉄心材３を複数枚積層したロータ鉄心１においては、例えば、鉄心本体部２が寸法公差の範囲から外れたり、ロータ鉄心１としての性能が低下したりするという不具合が生じる。そのため、このような不具合の原因を特定するために、ロータ鉄心１を構成する鉄心材３のトレーサビリティを実現する必要がある。

そこで、本実施形態に係るロータ鉄心１においては、図２に例示するように、鉄心本体部２の一部、この場合、鉄心本体部２を構成する少なくとも１枚の鉄心材３に識別ラベル１０が備えられている。識別ラベル１０は、情報部の一例であり、この場合、鉄心本体部２を構成する鉄心材ブロック４の軸方向の一端面を構成する鉄心材３に設けられている。鉄心本体部２は、鉄心材ブロック４の軸方向の両端面のうち識別ラベル１０が設けられている面を相互に対向させて組み合わせることにより構成される。従って、鉄心本体部２が構成された状態では、識別ラベル１０は、鉄心材ブロック４の間に挟まれて、外部から視認することができなくなる情報となっている。

識別ラベル１０は、この場合、鉄心材３の表面にレーザにより刻印することによって設けられている。この場合、識別ラベル１０は、複数の鉄心材３が積層されて鉄心材ブロック４が構成された後において、当該鉄心材ブロック４の軸方向の一端面を構成する鉄心材３の表面にレーザ刻印することによって設けられる。

また、識別ラベル１０は、鉄心材３のうち冷媒流通孔７と磁石挿入孔８との間に設けられている。ここで、識別ラベル１０が設けられている冷媒流通孔７と磁石挿入孔８との間の部分は、鉄心材３において比較的大きな面積を確保しやすい部位となっている。この場合、冷媒流通孔７と磁石挿入孔８との間の部分は、少なくとも、シャフト挿入孔５と冷媒流通孔７との間の部分、相互に隣り合う冷媒流通孔７の間の部分、相互に隣り合う磁石挿入孔８の間の部分よりも大きな面積を有する部位となっている。また、冷媒流通孔７と磁石挿入孔８との間の部分は、少なくとも人が視認可能な情報を示すことが可能な大きさの面積を有する部位となっている。また、冷媒流通孔７と磁石挿入孔８との間の部分は、直線状に延びる部分となっている。

そして、このような部位に設けられる識別ラベル１０は、少なくとも人が視認可能な大きさを有し、且つ、直線状に設けられた情報となっている。また、識別ラベル１０は、１枚の鉄心材３に対し１つ設けられており、シャフト挿入孔５よりも外側において、当該シャフト挿入孔５内の２つのキー６のうち一方のキー６と同じ側に設けられている。

次に、この識別ラベル１０の構成例について説明する。図４に例示するように、識別ラベル１０は、非コード化部１１およびコード化部１２を含む。非コード化部１１は、情報をコード化することなく示す部位であり、この場合、金型情報１１ａおよび列情報１１ｂを含む。

金型情報１１ａは、当該識別ラベル１０が設けられている鉄心材３を打ち抜いた金型１０５のタイプを示す情報、この場合、文字情報となっている。この場合、金型情報１１ａは、この鉄心材３を打ち抜いた金型１０５がＢタイプであることを、人が認識可能な文字「Ｂ」によって直接的に示している。

列情報１１ｂは、打ち抜き部１０２が備える複数の列のうち当該識別ラベル１０が設けられている鉄心材３を打ち抜いた列を示す情報、この場合、文字情報となっている。この場合、列情報１１ｂは、当該鉄心材３を打ち抜いた列が打ち抜き部１０２の第１列であることを、人が認識可能な文字「Ｒ１」によって直接的に示している。なお、金型情報１１ａおよび列情報１１ｂは、コード化されることなく示される非コード化情報の一例である。

コード化部１２は、情報をコード化して示す部位であり、例えば、バーコードやＱＲコード（登録商標）などといった各種のコードによって構成されている。コード化部１２には、非コード化部１１に示されている情報、この場合、上述した金型情報１１ａおよび列情報１１ｂ以外の情報がコード化されて示されている。コード化部１２にコード化されて示される情報は、コード化情報の一例であり、例えば、ロータ鉄心１の製造番号、製造日、製造時の温度、検査番号、検査日、検査結果、検査時の温度などのロータ鉄心１全体に関する情報、鉄心材３の製造番号、製造日、製造時の温度、検査番号、検査日、検査結果、検査時の温度などの鉄心材３に関する情報、鉄心材ブロック４の製造番号、製造日、製造時の温度、検査番号、検査日、検査結果、検査時の温度などの鉄心材ブロック４に関する情報、電磁鋼板Ｐの製造番号、製造日、製造時の温度、検査番号、検査日、検査結果、検査時の温度などの電磁鋼板Ｐに関する情報など、を含ませることができる。なお、コード化部１２にコード化する情報は、上述した例に限られるものではなく、その他の情報を含ませるようにしてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、鉄心本体部２に設けられた識別ラベル１０に基づいて、当該鉄心本体部２を構成する鉄心材３のトレーサビリィティを行うことができる。即ち、鉄心本体部２を構成する鉄心材３がどのような条件で製造されたのかを確認することができる。そのため、製造したロータ鉄心１に仮に不具合が生じた場合には、そのロータ鉄心１を構成する鉄心材３が製造された条件、例えば、その鉄心材３を打ち抜いた金型１０５のタイプや列番号などの情報に基づいて、その不具合の原因を特定することができる。

なお、上述した通り、識別ラベル１０は、鉄心本体部２が構成された状態では、鉄心材ブロック４の間に挟まれて、外部から視認することができなくなる情報となっている。そのため、製造したロータ鉄心１に仮に不具合が生じた場合には、作業者は、鉄心本体部２を鉄心材ブロック４に分解することで、当該鉄心材ブロック４の一端面に設けられている識別ラベル１０を確認することができる。

また、本実施形態によれば、識別ラベル１０は、コード化されることなく示される非コード化情報として金型情報１１ａおよび列情報１１ｂを含んでいる。そのため、作業者は、鉄心材３が製造された条件のうち、当該鉄心材３を打ち抜いた金型１０５のタイプ、および、当該鉄心材３を打ち抜いた打ち抜き部１０２の列番号を即座に特定することができ、不具合の原因となる鉄心材３を打ち抜いた金型１０５の交換を迅速に、かつ、円滑に行うことができる。

また、本実施形態によれば、識別ラベル１０は、コード化されて示されるコード化情報も含んでいる。そのため、作業者は、そのコード化された情報を読み取ることによって、さらに詳細なトレーサビリィティを行うことができ、不具合の原因を一層確実に行うことができる。また、情報をコード化することにより、より多くの情報を識別ラベル１０に含ませることができ、トレーサビリィティの一層の精度向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、識別ラベル１０は、鉄心材３において極力大きな面積を有する部位に設けられている。そのため、作業者は、識別ラベル１０を視認しやすく、しかも、コード化されることなく人が認識可能な態様で示されている情報、この場合、金型情報１１ａおよび列情報１１ｂについては、特殊な読み取り機器などを用いることなく即座に確認することができる。また、本実施形態によれば、識別ラベル１０は、直線状に設けられている。そのため、識別ラベル１０が示す情報、特に、金型情報１１ａや列情報１１ｂが示す情報を作業者に読み易くすることができる。

また、本実施形態によれば、鉄心材３において比較的大きな面積を確保することが可能な冷媒流通孔７と磁石挿入孔８との間に識別ラベル１０を設けている。このように、鉄心材３において比較的大きな面積を確保することが可能な部位に識別ラベル１０を設けるようにすることで、鉄心材３自体の設計変更、例えば、冷媒流通孔７の大きさ、形状、配置位置、磁石挿入孔８の大きさ、形状、配置位置などの変更を行わずとも、無理なく識別ラベル１０を設けることができる。

また、本実施形態によれば、識別ラベル１０は、シャフト挿入孔５よりも外側において、当該シャフト挿入孔５内のキー６と同じ側に備えられている。この場合、キー６は、シャフト挿入孔５の内周面から突出する構成要素となっている。そのため、キー６が設けられている部分の周辺領域は、キー６が設けられていない部分の周辺領域よりも重くなっており、鉄心材３全体としての重量バランスを崩す要因となり得る。そのため、このようなキー６と同じ側の部位をレーザによって刻印して、つまり、鉄心材３の表面を削って識別ラベル１０を設けることにより、キー６と同じ側の部位の重量を減少させることができる。つまり、キー６による重量の増加を、レーザによる刻印によって若干でも減少させることができるので、キー６を設けたことに起因する鉄心材３全体としての重量のアンバランス、ひいては、ロータ鉄心１全体としての重量のアンバランスの影響を極力抑制する効果を期待できる。

なお、本実施形態は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の拡張や変更を行うことができる。例えば、識別ラベル１０は、レーザによる刻印以外の方法、例えば、切削機によって削る方法、印刷機により印刷する方法、シールなどを貼り付ける方法などの種々の方法を適用することができる。即ち、識別ラベル１０を設けることができる方法であれば、種々の方法を適用することができる。

また、１枚の鉄心材３に複数の識別ラベル１０を設けてもよい。この場合、複数の識別ラベル１０を、鉄心材３の中心点を基準として対称に設けることにより、鉄心材３全体としての重量のアンバランス、ひいては、ロータ鉄心１全体としての重量のアンバランスの発生を抑制することができる。また、複数の識別ラベル１０を設ける場合においては、それぞれの識別ラベル１０が含む情報を同じ情報としてもよいし、異なる情報としてもよい。

また、識別ラベル１０は、鉄心本体部２を構成する複数の鉄心材ブロック４の全てに設けてもよいし、鉄心本体部２を構成する複数の鉄心材ブロック４のうち少なくとも何れか１つに設けてもよい。また、識別ラベル１０は、鉄心材ブロック４の両端面に設けてもよい。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１はロータ鉄心、２は鉄心本体部、３は鉄心材、５はシャフト挿入孔、６はキー（嵌合部）、７は冷媒流通孔、８は磁石挿入孔、１０は識別ラベル（情報部）、１０５は金型を示す。

Claims (3)

1. 回転電機のロータを構成する鉄心であって、
   複数枚の鉄心材が積層されることにより構成される鉄心本体部と、
   前記鉄心本体部の一部に設けられる情報部と、
   を備え、
   前記鉄心本体部は、
   冷媒が流れる冷媒流通孔と、
   磁石が挿入される磁石挿入孔と、
   を備え、
   前記情報部は、
   コード化されることなく示される非コード化情報と、
   コード化されて示されるコード化情報と、
   を含み、少なくとも人が視認可能な大きさを有し、且つ、直線状に設けられており、前記冷媒流通孔と前記磁石挿入孔との間に備えられているロータ鉄心。
2. 前記情報部は、
   前記鉄心材を打ち抜いた金型を示す金型情報と、
   前記鉄心材が打ち抜かれた列を示す列情報と、
   を含む請求項１に記載のロータ鉄心。
3. 前記鉄心本体部は、
   シャフトが挿入されるシャフト挿入孔と、
   前記シャフト挿入孔の内周面に設けられ、前記シャフトに嵌合する嵌合部と、
   を備え、
   前記情報部は、前記シャフト挿入孔よりも外側において、前記嵌合部と同じ側に備えられている請求項１または２に記載のロータ鉄心。

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