JP2004088875A - Bearing device of vertical rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立軸形回転電機の軸受装置に係り、特に潤滑油を空気冷却ファンにより冷却するように構成した立軸形回転電機の軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来の立軸形回転電機の軸受装置を示す断面図である。図2において、1は立軸型回転電機のフレームであり、2はこのフレーム1の上端部に取り付けられた板状に形成された軸受ブラケットであり、中心部分を回転子軸3により貫通され、上部で軸受4を支持するように構成されている。
【0003】
前記回転子軸3は、前記軸受ブラケット2を貫通して突出した上端部にランナー5を嵌合してランナー固定ナット6により固着している。また、前記軸受4は例えばスフェリカル軸受(スラスト自動調心ころ軸受)等のころがり軸受で構成され、内輪4−1は前記ランナー5に嵌合され、外輪4−2はスプリング7を介して多少揺動可能に軸受支持台8に固定されている。この軸受支持台8は前記軸受ブラケット2の上面に固定され、軸受ブラケット2により回転子軸3に作用する推力(回転子重量および負荷荷重)を支えるように構成されている。8−1は軸受支持台8の底部に形成した油道である。
【0004】
9は油タンクであり、前記軸受ブラケット2とこの軸受ブラケット2の上面に同心状に油密に固定された一対の油タンク外周壁9−1および油タンク内周壁9−2とにより環状に形成されている。この油タンク9内に冷却媒体兼潤滑油10を収容する。11は潤滑油10を冷却するための通水冷却器であり、軸受支持台8と同心状に複数本の環状の水冷管で構成されている。12は油タンクの開口部を塞ぐ油タンクカバーである。
【0005】
上記のように構成された立形回転電機の軸受装置の動作について説明する。回転電機の運転により回転子軸3およびランナー5が一体的に回転すると、軸受4の内輪4−1および転動体4−3は回転電機の推力すなわち回転子重量と負荷荷重とが加重された状態で回転するため、内輪4−1と転動体4−3、転動体4−3と外輪4−2との間に摩擦熱が生じる。
【0006】
この軸受4の摩擦熱は潤滑油10により吸熱される。吸熱により温度上昇した潤滑油10は放射方向に流れ、通水冷却器11により冷却される。この通水冷却器11により冷却された潤滑油10は、油タンク9の底部すなわち軸受支持台8の下部油道8−1を通って油タンク内周壁9−2側に移動し、再び軸受4の内部を通って通水冷却器11により冷却される。この連続動作によって、ころがり軸受4の温度が所定の範囲内に維持される。
【0007】
なお、回転電機の図示しない電機子コイル等の通電部で発生した熱も軸受ブラケット2を介して潤滑油10に伝えられ、通水冷却器11により冷却されるので、回転電機本体の温度上昇も防止されるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の軸受装置は、潤滑油の冷却を通水冷却部により冷却するように構成しているので、通水冷却部を構成する冷却管内に異物が混入して冷却管を詰まらせることの無いように浄化した冷却水を注入するように配慮するとか、冷却管に錆が発生しないように防錆加工を施すとかの配慮が必要であった。また、長年使用すると、冷却器取り付け部のパッキング部から漏水が生じるなどの問題点があった。
【0009】
本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、回転子軸に送風ファンを設けるとともに、回転子軸に装着したランナーおよびこのランナーを支える軸受を潤滑油中に浸漬する油タンクに放熱部を設け、この放熱部に送風ファンの冷却風を道部区風胴体を設けることにより、冷却水配管などの外部の付帯設備を必要とせずに、品質の高い安価な立形回転電機の軸受装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1に係る立形回転電機の軸受装置の発明は、立形回転電機の回転子軸に装着したランナーと軸受支持台との間に軸受を設け、これらランナー、軸受および軸受支持台を油タンク内で潤滑油中に浸漬し回転子自重および負荷の荷重を支持するように構成した立形回転電機の軸受装置において、前記油タンクの外周壁に放熱部を設け、前記回転子軸に冷却ファンを嵌合し、この冷却ファンからの送風を前記油タンク外周壁に設けた放熱部に導く風胴体を設けたことを特徴とする。
この発明によれば、潤滑油を油タンク外周壁に設けた放熱部により空気冷却を十分行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図2と同一部分には同一符号を、また関連する部分には添字を付けて対応関係を明瞭にしている。
【0012】
図1は、本発明による立軸形回転電機の軸受装置の一実施の形態を示す断面図である。図1において、1は立軸形回転電機のフレームであり、2Aはこのフレーム1の上端部に取り付けられ、回転子軸3を回転自在に支持する軸受4を固定した軸受ブラケットである。この軸受ブラケット2Aは、従来の軸受ブラケット2とは構造的に異なっており、次に説明する5つの部材から構成されている。すなわち本発明で採用する軸受ブラケット2Aは、回転子軸3により貫通され、前記油タンク9の底部を形成する円板状部材2−1と、この円板状部材2−1の下面に対して回転子軸3とほぼ同心状に固着され回転子軸方向に所定の長さLを有する筒状部材2−2と、前記円板状部材2−1の下面において前記筒状部材2−2から放射方向に複数本配置され、厚み寸法がLの梁(ビーム)部材2−3と、この複数本の梁部材2−3の先端部下面を一体的に結合するとともに、前記フレーム1に対してボルトで取り付けられる環状板部材2−4と、前記梁部材2−3の下面の特に筒状部材2−2と環状板部材2−4間を塞ぎ、回転電機本体の内部と軸受部とを隔離する隔離板部材2−5とから構成される。
【0013】
なお、本実施の形態の場合、前記円板状部材2−1と、環状板部材2−4とは1枚の鋼鈑から切り出してそれぞれ形成したため、前記円板状部材2−1の外径寸法と環状板部材2−4の内径寸法とはほぼ等しくし、厚みも等しい寸法になっている。また、前記隔離板部材2−5を図示したように薄板で形成した理由は、円板状部材2−1のように大きな荷重がかからないということおよび、薄板の方が厚板よりも回転電機本体側の熱を後述する風道側に放熱するのに適しているからである。
【0014】
ところで、前記回転子軸3は、前記軸受ブラケット2Aを貫通して上部に突出した部分のほぼ中間部にランナー5を嵌合してランナー固定ナット6により固着している。なお、4、7、8および9は、それぞれ前述したスフェリカル軸受等の軸受、スプリング、軸受支持台および油タンクと同じものである。
【0015】
本発明においては、この軸受支持台8の外周部に、軸受4の回転により放射方向に押し出された潤滑油が油タンク外周壁9−1に衝突した後、再び油道8−1を通って軸受4側に循環するように、潤滑油整流装置13を取り付けている。この潤滑油整流装置13は、前記軸受支持台8に固定された潤滑油飛散防止板13−1および円板状に形成された潤滑油案内板13−2、さらにこの潤滑油案内板13−2の下面に放射方向に取り付けられた整流板13−3とから構成されている。14は油タンク外周壁9−1の外周面に溶着した放熱フィン等の放熱部である。
【0016】
12Aは、前記油タンク9の開口部を塞ぐように油タンク外周壁9−1に固定した油タンクカバーであり、この油タンクカバー12Aの上面に案内軸受15を載置し固定している。そして、前記回転子軸3の最上端部には外部から空気を吸気する吸込形の冷却ファン16を冷却ファン固定ナット17により取り付けている。
この冷却ファン16は、主板16−1と、この主板16−1に放射状に等間隔で取り付けられた翼16−2と、側板16−3とから構成されている。
【0017】
18はこの冷却ファン16から油タンク9までを一体的に覆う円筒状に形成された風胴体であり、前記軸受ブラケット2Aの梁2−3に下端部を固定されている。
【0018】
そして、この風胴体18の上部外周面にはフィルタ付きの吸込み口18−1を設け、内部には吸込み口18−1から冷却ファン側板16−3までの空間部を仕切って風道を形成する冷却空気案内板18−2を取り付けている。さらにこの風胴体18は軸受ブラケット2Aの梁2−3相互間のしかも円板状部材2−1と隔離板部材2−5で形成した扇形空間部を上下に二分して風胴体18の内部を外部に連通させる風道を形成するための冷却空気案内板18−3を設けている。18−4は冷却を終えた空気の排気口である。
【0019】
以上のように構成した立形回転電機の軸受装置の動作について説明する。回転電機の運転により回転子軸3およびランナー5が一体的に回転すると、軸受4の内輪4−1および転動体4−3は回転電機の推力すなわち回転子重量と負荷荷重とが加重された状態で回転するため、内輪4−1と転動体4−3、転動体4−3と外輪4−2との間に摩擦熱が生じる。
【0020】
この軸受4の摩擦熱は潤滑油10により吸熱される。吸熱により温度上昇した潤滑油10は、軸受4内輪、転動体の回転による遠心力で潤滑油整流装置13の潤滑油案内板13−2の上面を放射方向に流れ、油タンク外周壁9−1に衝突して油タンク外周壁9−1と熱交換して冷却される。そしてこの油タンク外周壁9−1との衝突により流れの向きを下に変え、整流板13−3の整流作用により軸受支持台8に向けて流れ、油タンク内周壁9−2側に戻り、再び軸受4の潤滑および冷却に供される。
【0021】
一方、前記冷却ファン16の吸込作用により吸込口18−1から吸込まれた外部の冷たい空気は、風胴体18と油タンク外周壁9−1との間に形成された風道を上から下に通過する際、油タンク外周壁9−1自体および放熱フィン14と熱交換し、これらを冷却する。ここで熱交換を終えた冷却空気は軸受ブラケット2Aの冷却空気案内板18−3で形成した風道を通り、最後に隔離板部材2−5を冷却して排気口18−4から回転電機の外部に排気される。
【0022】
以上の動作を連続して行うことにより、軸受4の温度を所定の範囲内に維持しつつ、回転電機のコイル部等の通電部からの熱も軸受ブラケット2Aを介して冷却するので、回転電機本体の温度上昇も防止することができる。
【0023】
なお、上記実施の形態では軸受冷却専用の冷却ファンを設けたが、回転電機の形式が全閉外扇形の場合は、回転電機本体冷却用外扇を利用して冷却風をブラケット下側の風道より吸気する構造を採用することができる。
【0024】
また、油タンクの放熱部として、外周壁に放熱フィンを溶着する代りに、ヒートパイプなどの熱交換器を取り付けるようにしてもよい。
さらに、回転子軸に固着した吸込形冷却ファンの代りに、別に設置された別電源により駆動される冷却ファンで冷却空気を吹き込むように構成してもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、立軸回転電機の推力を支える軸受の潤滑油を冷却する通水冷却器を不要としたので、冷却器を構成する配管の腐食や水洩れなどの不適合がなくなり、また、潤滑油を空冷することにより、通水冷却する場合に比べて部品製作も容易になる。この結果、軸受装置全体を安価に製作することができるとともに、信頼性の高い立形回転電機の軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による立形回転電機の軸受装置の一実施の形態を示す断面図。
【図2】従来の立形回転電機の軸受装置を示す断面図。
【符号の説明】
1…フレーム、2A…軸受ブラケット、2−1…円板状部材、2−2…筒状部材、2−3…梁部材、2−4…環状板部材、2−5…隔離板部材、3…回転子軸、4…軸受、5…ランナー、6…ランナー固定ナット、7…スプリング、8…軸受支持台、9…油タンク、9−1…油タンク外周壁、9−2…油タンク内周壁、10…潤滑油、12…油タンクカバー、13…潤滑油整流装置、13−1…潤滑油飛散防止板、13−2…潤滑油案内板、13−3…整流板、14…放熱フィン、15…案内軸受、16…吸込形冷却ファン、16−1…主板、16−2…翼、16−3…側板、17…冷却ファン固定ナット、18…風胴体、18−1…冷却空気吸込口、18−2…冷却空気案内板、18−3…冷却空気案内板、18−4…排気口。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing device for a vertical shaft rotating electric machine, and more particularly to a bearing device for a vertical shaft rotating machine configured to cool lubricating oil by an air cooling fan.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a sectional view showing a bearing device of a conventional vertical shaft type rotating electric machine. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a frame of a vertical shaft type rotating electric machine, and 2 denotes a plate-shaped bearing bracket attached to an upper end of the frame 1. And is configured to support the bearing 4.
[0003]
The
[0004]
[0005]
The operation of the bearing device of the vertical rotating electric machine configured as described above will be described. When the
[0006]
The friction heat of the bearing 4 is absorbed by the lubricating
[0007]
In addition, heat generated in a current-carrying part such as an armature coil (not shown) of the rotating electric machine is also transmitted to the lubricating
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional bearing device configured as described above, the cooling of the lubricating oil is configured to be cooled by the water cooling unit. Care must be taken to inject cooling water that has been purified so as not to clog the cooling pipe, or to provide rust prevention processing so that rust does not occur in the cooling pipe. Further, when used for a long time, there is a problem that water leaks from a packing portion of a cooler mounting portion.
[0009]
In view of the drawbacks of the prior art, the present invention provides a blower fan on the rotor shaft, and provides a heat radiator in an oil tank for immersing a runner mounted on the rotor shaft and a bearing supporting the runner in lubricating oil. By providing a wind fuselage for the cooling air of the blower fan in the radiating section, it is possible to obtain a high-quality and inexpensive vertical rotary electric machine bearing device without the need for external auxiliary equipment such as cooling water piping. Aim.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention of a bearing device for a vertical rotating electric machine according to claim 1 is provided with a bearing between a runner mounted on a rotor shaft of the vertical rotating electric machine and a bearing support, and these runners are provided. In a bearing device of a vertical rotating electric machine configured such that a bearing and a bearing support are immersed in lubricating oil in an oil tank to support the weight of the rotor and the load of the load, a heat radiating portion is provided on an outer peripheral wall of the oil tank. A cooling fan fitted to the rotor shaft, and a wind tunnel body for guiding the air blown from the cooling fan to a heat radiating portion provided on the outer peripheral wall of the oil tank.
According to the present invention, air cooling can be sufficiently performed by the heat radiating portion provided on the outer peripheral wall of the oil tank with the lubricating oil.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the related parts are provided with subscripts to make the correspondence clear.
[0012]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a bearing device for a vertical shaft type rotating electric machine according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a frame of a vertical shaft type rotating electric machine, and
[0013]
In the case of the present embodiment, since the disk-shaped member 2-1 and the annular plate member 2-4 are cut out from one steel plate and formed, respectively, the outer diameter of the disk-shaped member 2-1 is formed. The size is substantially equal to the inner diameter of the annular plate member 2-4, and the thickness is also equal. Further, the reason why the separating plate member 2-5 is formed of a thin plate as shown in the drawing is that a large load is not applied like the disk-shaped member 2-1 and that the thin plate is larger than the thick plate in the rotating electric machine body. This is because it is suitable for dissipating heat on the side to the wind path side described later.
[0014]
By the way, the
[0015]
In the present invention, the lubricating oil radially extruded by the rotation of the bearing 4 collides against the outer peripheral wall 9-1 of the
[0016]
Reference numeral 12A denotes an oil tank cover fixed to the oil tank outer peripheral wall 9-1 so as to close the opening of the
The cooling
[0017]
[0018]
A suction port 18-1 with a filter is provided on the upper outer peripheral surface of the
[0019]
The operation of the bearing device for a vertical rotating electric machine configured as described above will be described. When the
[0020]
The friction heat of the bearing 4 is absorbed by the lubricating
[0021]
On the other hand, the external cold air sucked from the suction port 18-1 by the suction action of the cooling
[0022]
By continuously performing the above operations, the heat from the current-carrying portion such as the coil portion of the rotating electric machine is also cooled through the
[0023]
In the above embodiment, a cooling fan dedicated to bearing cooling is provided. However, when the type of the rotating electric machine is a fully-closed external fan type, the cooling air is supplied to the air passage below the bracket using the cooling fan of the rotating electric machine body. It is possible to adopt a structure for more intake.
[0024]
Further, a heat exchanger such as a heat pipe may be attached as the heat radiating portion of the oil tank instead of welding the heat radiating fins to the outer peripheral wall.
Further, instead of the suction-type cooling fan fixed to the rotor shaft, the cooling air may be blown by a cooling fan driven by another power source installed separately.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a water-flow cooler that cools the lubricating oil of the bearing that supports the thrust of the vertical rotating electric machine is not required, so that inconsistencies such as corrosion and water leakage of the piping constituting the cooler are eliminated. By cooling the lubricating oil by air, it becomes easier to manufacture parts as compared with the case of cooling by water. As a result, the entire bearing device can be manufactured at low cost, and a highly reliable bearing device for a vertical rotating electric machine can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a bearing device for a vertical rotating electric machine according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a bearing device of a conventional vertical rotating electric machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame, 2A ... Bearing bracket, 2-1 ... Disc-shaped member, 2-2 ... Cylindrical member, 2-3 ... Beam member, 2-4 ... Annular plate member, 2-5 ... Separating plate member, 3 ... Rotor shaft, 4 ... Bearing, 5 ... Runner, 6 ... Runner fixing nut, 7 ... Spring, 8 ... Bearing support, 9 ... Oil tank, 9-1 ... Oil tank outer peripheral wall, 9-2 ... In the oil tank Peripheral wall, 10: lubricating oil, 12: oil tank cover, 13: lubricating oil rectifying device, 13-1: lubricating oil scattering prevention plate, 13-2: lubricating oil guide plate, 13-3: rectifying plate, 14: radiation fin , 15: Guide bearing, 16: Suction type cooling fan, 16-1: Main plate, 16-2: Wing, 16-3: Side plate, 17: Cooling fan fixing nut, 18: Wind fuselage, 18-1: Cooling air suction Port, 18-2: cooling air guide plate, 18-3: cooling air guide plate, 18-4: exhaust port.
Claims (1)
前記油タンクの外周壁に放熱部を設け、前記回転子軸に冷却ファンを嵌合し、この冷却ファンからの送風を前記油タンク外周壁に設けた放熱部に導く風胴体を設けたことを特徴とする立形回転電機の軸受装置。A bearing is provided between a runner mounted on the rotor shaft of a vertical rotating electric machine and a bearing support, and the runner, bearing and bearing support are immersed in lubricating oil in an oil tank and the rotor's own weight and the load of the load are applied. In a bearing device of a vertical rotating electric machine configured to support
A heat radiator is provided on the outer peripheral wall of the oil tank, a cooling fan is fitted to the rotor shaft, and a wind tunnel body that guides air blown from the cooling fan to a radiator provided on the oil tank outer peripheral wall is provided. Characteristic bearing device for vertical rotating electric machines.
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