JP2008118769A - 全閉立型回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】上部及び下部の軸受冷却性能を向上するとともに、構造を簡素化して軽量にし、下部軸受交換作業を容易にする。さらに、安価な立形回転機を提供する。
【解決手段】回転機内部を冷却するためにフレーム１の側面に設けられた熱交換器９と、この熱交換器に外気を送風するためにフレーム上部に設けられたファンダクト７と、このファンダクト内に設けたファン７１とから構成される全閉立型回転機において、リブ１４を据付フランジ１３まで延長してフレーム１及び据付フランジ５１を一体構造とする全閉立型回転機。及び上部軸受６１近傍から外気を吸入するためにファンダクト７に設けた吸気口８により上部軸受６１に空気を吹き付けることにより効果的に上部軸受６１を冷却可能とする全閉立型回転機。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は軸受を効果的に冷却するための冷却構造を備えた全閉立型回転機に関する。

産業分野では多数の電動機が使用され、しかもその大部分は誘導電動機が使用されている。周知のとおり電動機には駆動する機械側との結合方式により横型と立型とがあり、配管途中に設けられたラインポンプのように横型電動機では対応できない場合もあり、立型電動機が使用されている（特許文献１参照）。

而して立形電動機はその用途から見て周囲条件が過酷な状況下で使用されるため、通常は全閉形が使用されるが、立型電動機特有の問題として、電動機の回転子自体のスラスト過重がかかりそのため軸受構造も頑丈になること、さらに機械側との結合はフランジ方式となるため横型汎用電動機とはその構造が異なり寸法的にも重量的にも大きくなること、中大型機となると汎用機で使用されている全閉外扇形方式では電動機本体の冷却が十分に行われないため別に冷却器を設けるので構造的にみて軸受の冷却が十分にできないこと、さらに構造が複雑で軸受交換などの保守点検が難しいこと、などが問題点として指摘されてきた。

ここで従来から使用されている立型誘導電動機の一例で説明する。

図３Ａは従来の全閉立型誘導電動機の構造の一例を示すものである。図３Ｂは図３ＡのＢ−Ｂ線断面を上から見た下側軸受ブラケットの図である。

電動機本体は一般の誘導電動機と同様にシャフト４に回転子３が取り付けられ、その上部は上部軸受６１により、下部は下部軸受５３により支えられており、回転子３は空隙を介してフレーム１にリブ１１を介して固着された固定子２と向き合っている。電動機自体を全閉とするためにフレーム１の上部には上側軸受ブラケット６及び下部は下側軸受ブラケット５が設けられている。下部フランジは図示のようにフレーム１に固定した棚板１２、台形リブ５２、および下側軸受ブラケット５、下部軸受５３とから構成されている。図３Ｂに示すように、この下側軸受ブラケット５は据付フランジ５１と一体構造となっており、この据付フランジ５１と下側軸受ブラケット５との間に放射状に配置された８個の台形リブ５２により固定されている。

電動機本体は全閉形であるから、電動機本体で発生した熱を冷却しなければならない。このためにフレーム１の側面に熱交換器９を設けてある。この熱交換器９は電動機上部のファンダクト７内でシャフト４の上端部分に設けた外部ファン７１により、熱交換器９の下部に設けた吸気口から機外空気を吸入して多数のパイプの内側を通過させた後、電動機上部から外部に排気する。一方電動機内部の高温の空気は熱交換器９のパイプの外側を強制的に通過するように回転子に設けた内部ファン１５によって循環させる。熱交換器９によって冷却された電動機内部の機内循環空気は図の破線矢印に示すように電動機本体の下部から入り、本体を冷却する。

しかし、図３Ａの全閉立型誘導電動機は連続運転するものであるから、軸受温度が上昇する。横型の大型電動機では水冷式軸受とすることもあるが、立型電動機の場合は図３Ａに示すように構造が複雑であり、水冷式とすることは難しい。しかも、空冷式にしようとしてもその構造上図３Ａに示す寸法Ｌが大きいため、下部軸受５３は冷却された空気の通路と離れているから循環空気が直接当たらないので十分に冷却されず、軸受冷却効果が十分に得られないという欠点がある。そのため軸受の寿命が短くなり、多頻度で軸受を交換する作業が必要になる。しかし、下側軸受ブラケット５は図３Ｂに示すように据付フランジ５１、台形リブ５２と一体構造となっている重量構造物であるから、この軸受交換の作業性が悪く、危険でもあるという欠点がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、下側軸受ブラケットの構造から見直して軸受冷却性能を向上するとともに、構造を簡素化して軽量にすることで下部軸受交換作業を容易にすることを目的とする。さらに、電動機本体が軽量化されることにより、低コスト化が図られるので、安価な立形回転機を提供することも目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、リブと棚板とを内部円周に固着したフレームと、リブに取り付けられた固定子と、棚板に取り付けられた回転機内部を閉空間にする上側及び下側軸受ブラケットと、これらの軸受ブラケットに嵌合された上部軸受及び下部軸受と、この軸受が支えるシャフトと、このシャフトに固着され固定子およびシャフトとともに回転機を構成する回転子と、回転機内部で前記シャフトに設けられ回転機内部の空気を循環給排するファンと、機械側と直結するための据付用フランジと、回転機内部を冷却するために前記フレームの側面に設けられ回転機の上部から導入された回転機内部の空気を冷却し冷却空気を回転機の下部に放出する熱交換器と、この熱交換器に冷却のための外気を送風するためにフレーム上部に設けられたファン及びファンダクトとから構成される全閉立型回転機において、リブを棚板下方の据付フランジまで延長してフレーム及び据付フランジを一体構造とすることにより、冷却空気を下部軸受に直接吹き付けて冷却するようにした全閉立型回転機を得るものである。

さらに、本発明は下部軸受ブラケットを着脱可能にリブの下部に設けた棚板に取り付けてなる全閉立型回転機を得るものである。

さらに、本発明は上記の全閉立型回転機において、ファンダクトの上部軸受近傍から外気を吸入するための吸気口を備えることにより、上部軸受の効果的な冷却を可能にしたものである。

本発明においては下側軸受ブラケットと据付フランジとをフレームと一体構造にすることで、下側ブラケットの位置を上側に移すことが可能となり、機内循環空気を直接下部軸受廻りに吹き付けることができるので、下部軸受の温度上昇を抑えることができる。また、軸受ブラケットの構成を簡素化することで、軽量で低コストの立形全閉回転機を提供することができる。

また、従来のファンダクトに一部改造を加えて上部軸受周りの近傍で外気を吸入して上部軸受廻りに外気を吹き付けることにより、上部軸受温度の上昇を抑えることができる。
実開昭５９−８６８６５号公報

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１Ａ、図１Ｂに示すように、回転機例えば電動機本体はフレーム１と、上側軸受ブラケット６及び下側軸受ブラケット５により回転機内部を閉空間とする全閉構造とし、フレーム１に固着させたリブ１４に固定子２を取り付ける。この固定子は周知のように一般の交流電動機と同じく電気鉄板を積層し冷却空気を通過させるための間隙が設けてあり、且つスロットには回転磁界を生成するためにコイルが巻装されている。一方、シャフト４にはかご型巻線を施した回転子３が取り付けられる。シャフト４は上側軸受ブラケット６の上部軸受６１と、下側軸受ブラケット５の下部軸受５３により支えられ、三相交流電源で付勢されると固定子２に回転磁界が発生し、電磁作用によって回転子３が回転して電動機としての作動をなすことは周知のことである。

電動機を運転するとその発熱作用により内部空気の温度が上昇するが、温度が上昇した電動機内部の空気は内部ファン１５により熱交換器９へと送風排出される。熱交換器９には下部が大気中に開放された複数本のパイプが埋め込まれ、機内の空気はこのパイプの外側を通過する。熱交換器９の上部にはこの空気を大気中に排気するファンダクト７が設けられている。また、熱交換器９の上部のファンダクト内には上部軸受６１の上部に延長したシャフト４の先端に外部ファン７１が設けられている。電動機の回転子３が回転すると、そのシャフト４に固着された内部ファン１５と外部ファン７１は同時に回転し、機内循環空気は図示破線矢印のように熱交換器のパイプの外側を流れる。一方、外部ファン７１が回転することによりダクト内に負圧が生じ、機外空気すなわち外気は冷却機９の下部にあるパイプ開口部から吸気され、パイプ内を上昇する。ここで温度が低いパイプ内の空気と、パイプ外側の温度上昇した機内空気とがパイプを介して熱交換を行い、外気の方はファンダクト７の排気口から排出され、冷却された機内循環空気は電動機下部から機内へと循環する。

電動機フレームは、固定子を囲みたて方向に円周方向にそって並べた複数のリブ１４とリブ相互間を結合する環状の複数の棚板１２を有している。リブ１４は、図１Ａに示すようにリブ下側の下部棚板１２を貫通して下方に延長させ、据付フランジ１３と固着して一体構造とする。棚板１２には下側軸受ブラケット５がボルト１６により着脱自在のようにして固定される。

リブ１４と据付フランジ１３とを一体構造とすることにより、簡素な構造となり、下側軸受ブラケット５の位置を上側に移すことができる。例えば回転子２及び固定子３と下側ブラケットの間隔Ｌは１８５ｋＷの電動機で、図３の従来の構造と比較して約９０ｍｍ程度小さくできる。この間隔Ｌを小さくするということは下部軸受５３が上部に移動できるということであるから、下部閉空間を狭くでき前記の冷却された循環空気の通路に下部軸受５３が配置されることになり、したがって下部軸受５３に直接冷却された循環空気が当たるので、軸受の冷却効果がよくなる。一例では図３の従来構造と比較して、図１の本実施形態の構造では４ｄｅｇ℃ほど冷却効果が改善されている。

さらに軸受交換時には、機械側と電動機側との直結を外し、ボルト締めの下部軸受ブラケット５を取り外すことにより下部軸受５３を容易に交換できる。しかも図３Ｂに示す従来の下側軸受ブラケット構造に比べて、図１Ａのブラケット構造では下側軸受ブラケットを着脱可能にリブの下部に設けた棚板に取り付けるので、このように取り外しを行うのは下側軸受ブラケットのみであるから、軽量で危険性がほとんどない。さらに、電動機本体の軸方向の長さも小さくなって、棚板１２と一体型の下側軸受ブラケット５と相俟って電動機本体のコストを低減できる。

（実施形態２）
上記の実施形態１では下側軸受ブラケットを改良することにより下部軸受を効果的に冷却することが可能となるが、本実施形態は上部軸受の冷却をあわせて実施する。本実施形態では上部軸受の冷却を行うために、図１と同一部分に同一番号で示す図２で説明する。上部軸受６１の冷却については図１の実施形態１においても特に考慮されていない。そのため本実施形態では、ファンダクト７の上部軸受の近傍に新たに吸気口８を追加する。

ファンダクト７内の外部ファン７１が回転すると、ファンダクト７内が負圧になるので、吸気口８から直接外気が吸入される。この外気は空気通路として上部軸受の側近を通過するから、上部軸受の熱を発散させて効果的な冷却が可能となり軸受温度上昇が抑制される。一例によれば約２ｄｅｇ℃の効果が認められた。

以上の構成により、上部・下部軸受を効果的に冷却することが可能となり、さらに軸受ブラケットの構造が簡単となって下部軸受の交換がしやすくなり、さらに回転機全体が軽量化されるのでコスト低減に大きく寄与する。

上記実施形態では立形全閉誘導電動機の例で示したが、本発明は誘導電動機に限らず一般の立形回転機にも適用できることはもちろんである。

本発明の実施形態１を示す立形全閉誘導電動機の一部を縦断して示す構造図である。 図１ＡのＡ−Ａ線に沿って切断した矢印方向の断面図である。 本発明の実施形態２を示す立形全閉誘導電動機の一部を縦断して示す構造図である。 従来の実施形態を示す立形全閉誘導電動機の一部を縦断して示す構造図である。 図３ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断した矢印方向の断面図である。

符号の説明

１．フレーム
２．固定子
３．回転子
４．シャフト
５．下側軸受ブラケット
６．上側軸受ブラケット
７．ファンダクト
８．吸気口
９．熱交換器
１１．リブ
１２．棚板
１３．据付フランジ
１４．リブ
１５．内部ファン
５１．据付フランジ
５２．台形リブ
５３．下部軸受
６１．上部軸受
７１．外部ファン

Claims (3)

1. リブと棚板とを内部円周に固着したフレームと、前記リブに取り付けられた固定子と、
   前記棚板に取り付けられた回転機内部を閉空間にする上側及び下側軸受ブラケットと、これらの軸受ブラケットに嵌合された上部軸受及び下部軸受と、この軸受が支えるシャフトと、このシャフトに固着され前記固定子および前記シャフトとともに前記回転機を構成する回転子と、前記回転機内部で前記シャフトに設けられ前記回転機内部の空気を循環給排するファンと、機械側と直結するための据付フランジと、前記回転機内部を冷却するために前記フレームの側面に設けられ前記回転機の上部から導入された前記回転機内部の空気を冷却し冷却空気を前記回転機の下部に放出する熱交換器と、この熱交換器に冷却のための外気を送風するために前記フレーム上部に設けられたファン及びファンダクトとから構成される全閉立型回転機において、前記リブを前記棚板下方の前記据付フランジまで延長して前記フレーム及び前記据付フランジを一体構造とすることにより、前記冷却空気を前記下部軸受に直接吹き付けて冷却するようにしたことを特徴とする全閉立型回転機。
2. 請求項１に記載の全閉立型回転機において、下部軸受ブラケットを着脱可能にリブの下部に設けた棚板に取り付けてなることを特徴とする全閉立型回転機。
3. 請求項１に記載の全閉立型回転機において、ファンダクトに上部軸受近傍から外気を吸入するための吸気口を備えることにより、上部軸受を冷却可能としたことを特徴とする全閉立型回転機。

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