JP2006345696A

JP2006345696A - 回転電機の軸封装置

Info

Publication number: JP2006345696A
Application number: JP2006243604A
Authority: JP
Inventors: Takashi Murakami; 崇村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】回転電機におけるシールリングの軸受面の破損を防止し、軸封装置の信頼性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】回転電機の回転軸１との間に油膜を形成するシールリング２の機外側軸受部及び機内側軸受部は、軸受メタルの代わりに断熱効果の高いフッ素樹脂２ｅ、２ｆにより構成されることにより、シールリング２に流入する熱量が極めて少なくなり、シールリング２の熱変形を小さくおさえることができる。この結果、シールリング２の長周期揺動が抑制され、軸受面の破損防止が可能となり、回転軸１の軸封装置の信頼性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、回転電機の軸封装置に関するもので、より詳細にいえば、回転体が固定部を貫通する部分で機内冷却用の水素ガス漏洩を防止するシールリング部の構成に関するものである。

図４は従来の回転電機の構造を示す断面図であり、図５は図４の一部拡大図である。
図において、回転軸１１の径方向の周りには、この回転軸１１との間に回転電機内部の水素ガスの漏洩を防止するために油膜を形成するシールリング１２が設けられており、このシールリング１２の軸方向の周囲にはグランドシール１３が設けられている。
そして、上記シールリング１２には、２つの環状の給油溝１２ａ，１２ｂが設けられており、その一方の給油溝１２ａは、密封機能を果たす油を給油するための機外側給油溝であり、もう一方の給油溝１２ｂは機内側給油溝である。
また、上記シールリング１２の内周面は、機外側軸受面１２ｃと機内側軸受面１２ｄとからなっている。なお、これら軸受面の材質は軸受メタルから成っている。そして、一方の機外側密封部では密封油１４が用いられると共に、他方の機内側密封部では密封油１５が用いられ、機内側に流れる密封油１５は下部に配設した排油溝１６から排出される。
なお、図中の矢印はそれぞれ油の流れの方向を示している。

次にこの回転電機の軸封装置の動作について説明する。密封油１４，１５は２つの環状の機外側給油溝１２ａ及び機内側給油溝１２ｂにそれぞれ供給され、シールリング１２と回転軸１１の隙間を通り、回転軸１１に沿って流れる。密封油圧が機内ガス圧より高圧である限り、機内側給油溝１２ｂを流れる密封油はシールリング１２から機内側に向かって流れ、水素の漏洩を防ぐ。また、密封油が機外空気圧より高圧である限り、機外側給油溝１２ａを流れる密封油はシールリング１２から機外側に向かって流れ、空気の機内への侵入を防ぐ。

回転電機の運転中、回転軸１１の中心とシールリング１２の中心が一致せず、偏心する場合は、密封油１４，１５の温度は円周方向に不均一な分布となり、密封油１４，１５からシールリング１２への熱伝達によりシールリング１２の温度分布も不均一となる。この温度分布の不均一によりシールリング１２は楕円形状に変形する。この楕円形状の変形によりシールリング１２の油の最高温度点が周期的に周方向に移動する。これに伴い、シールリング１２の変形状態も比較的長い周期で変化し、長周期揺動が発生する。このシールリング１２の長周期揺動は、シールリング１２の軸受面の破損をもたらし、回転電機の軸封装置としての機能を損なうことがある。

更に、回転電機の運転開始時、シールリング１２は回転軸１１の上に乗っている状態にある。そのため、運転開始後油膜が十分発達した状態ではシールリング１２は浮き上がるが、十分油膜が発達する前には回転軸１１とシールリング１２の軸受面との接触によって、シールリング１２の軸受面の破損をもたらし、回転電機の軸封装置としての機能を損なうことがある（特許文献１参照）。

特開平６−１０６１５号公報

従来の回転電機の軸封装置は以上のように構成されているので、シールリングの直径が大きい場合、あるいはシールリングの偏心率が大きくシールリングの円周方向の温度分布の不均一が大きい場合は、シールリングは楕円形状に変形する。この楕円形状の変形によりシールリングの油の最高温度点が周期的に周方向に移動し、これに伴い、シールリングの変形状態も比較的長い周期で変化し、長周期揺動を発生する。このシールリングの長周期揺動は、シールリング軸受面の破損をもたらし、回転電機の軸封装置としての機能を損なうことがある。

更に、回転電機の運転開始時、シールリングは回転軸の上に乗っている状態にある。そのため、運転開始後油膜が十分発達した状態ではシールリングは浮き上がるが、十分油膜が発達する前には回転軸と軸受面との接触によってシールリング軸受面の破損をもたらし、回転電機の軸封装置としての機能を損なうことがある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、シールリングの軸受面の破損を防止し、軸封装置の信頼性の向上を図ることを目的とする。

この発明の請求項１に係る回転電機の軸封装置は、シールリングの軸受部をフッ素樹脂により構成したものである。

又この発明の請求項２に係る回転電機の軸封装置は、シールリングの軸受部をポリアミド樹脂により構成したものである。

この発明の請求項１に係る回転電機の軸封装置によれば、シールリングの軸受部をフッ素樹脂により構成したので、シールリングに流入する熱量が極めて少なくなり、シールリングの熱変形を小さくおさえることができる。この結果、シールリングの長周期揺動が抑制され、軸受面の破損防止が可能となり、回転軸の軸封装置の信頼性が向上する。

この発明の請求項２に係る回転電機の軸封装置によれば、シールリングの軸受部をポリアミド樹脂により構成したので、摺動時の軸受面の摩擦が軽減され、軸受面の破損防止が可能となり、回転軸の軸封装置の信頼性が向上する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の前提技術となる回転電機のシールリング部を示す断面図であり、図において、回転軸１の径方向の周りには、この回転軸１との間に回転電機内部の水素ガスの漏洩を防止するために油膜を形成するシールリング２が設けられており、このシールリング２の軸方向の周囲にはグランドシール３が設けられている。そして上記シールリング２には２つの環状の給油溝２ａ，２ｂが設けられており、一方の給油溝２ａは、密封機能を果たす油を給油する機外側給油溝であり、もう一方の給油溝２ｂは機内側給油溝である。
ここで、上記シールリング２の内周面は、機外側軸受面２ｃと機内側軸受面２ｄとからなっている。
なお、機外側密封部では密封油４が用いられると共に、機内側密封部では密封油５が用いられ、そしてこの密封油５は、上記従来装置と同様に、下部の排油溝（図示省略）から排出されるようになされている。
図中の矢印はそれぞれ油の流れ方向を示している。

図２はこの発明の実施の形態１による回転電機のシールリング部を示す断面図であり、図において、機外側軸受部及び機内側軸受部には断熱材としてフッ素樹脂２ｅ，２ｆが用いられている。

次に動作について説明する。この発明の実施の形態１によるシールリング２の機外側軸受部及び機内側軸受部は、従来の軸受メタルの代わりに断熱効果の高いフッ素樹脂から構成されている。そしてフッ素樹脂の熱伝導率は軸受メタルの約１／５０〜１／２００倍であり、従って、従来の方式に比べて、シールリング２に流入する熱量が極めて少なくなり、シールリング２の熱変形を小さくおさえることができる。この結果、シールリング２の長周期揺動が抑制され、軸受面の破損防止が可能となり、回転軸１の軸封装置の信頼性が向上する。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図に基づいて説明する。図３はこの発明の実施の形態２による回転電機のシールリング部を示す断面図であり、図において、機外側軸受部及び機内側軸受部は摩擦係数の小さい材質としてポリアミド樹脂２ｇ，２ｈから構成されている。

次に動作について説明する。この発明の実施の形態２におけるシールリング２の機外側軸受部及び機内側軸受部は、その内周面に従来の軸受メタルの代わりに摩擦係数の小さいポリアミド樹脂により構成されており、ポリアミド樹脂の摩擦係数は軸受メタルの摩擦係数の約１／２倍である。従って摺動時の軸受面の摩擦が軽減され、軸受面の破損防止が可能となり、回転軸１の軸封装置の信頼性が向上する。

この発明の前提技術となる回転電機の軸封装置を示す断面図である。この発明の実施の形態１による回転電機の軸封装置を示す断面図である。この発明の実施の形態２による回転電機の軸封装置を示す断面図である。従来の回転電機の軸封装置を示す断面図である。図４の一部拡大断面図である。

符号の説明

１回転軸、２シールリング、２ｅ，２ｆフッ素樹脂軸受部、
２ｇ，２ｈポリアミド樹脂軸受部。

Claims

回転軸との間に油膜を形成するシールリングを設けた回転電機の軸封装置において、上記シールリングの軸受部をフッ素樹脂により構成したことを特徴とする回転電機の軸封装置。
回転軸との間に油膜を形成するシールリングを設けた回転電機の軸封装置において、上記シールリングの軸受部をポリアミド樹脂により構成したことを特徴とする回転電機の軸封装置。