JP2014155264A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine.
屋外に回転電機を設置する等のように、回転電機に水侵入の防止対策が必要となる場合の例として特許文献1が知られている。この例では「回転軸6と共回りする円盤状部材10」を設け、「エンドブラケット2A、2Bとの間にラビリンス構造12を形成し、回転電機庫内への浸水を防止する」としている。
Patent Document 1 is known as an example of a case where a countermeasure against water intrusion is required for a rotating electrical machine, such as when a rotating electrical machine is installed outdoors. In this example, “a disk-like member 10 that rotates together with the rotating shaft 6” is provided, and “a labyrinth structure 12 is formed between the
また、特許文献2には「回転軸(4)に嵌合止めねじ(8)により固定されている」放熱フィンを備えた例が開示され、通風穴を設けた保護カバーで覆う構成が示されている。
Further,
回転電機は、固定子や回転子を覆うフレームを有し、このフレームから出力軸が突出している構造を採用するのが一般的である。回転電機の駆動の際には出力軸が回転することから、フレームと出力軸との間には微小な隙間を設けることが必要となる。 Generally, a rotating electrical machine has a structure that has a stator and a frame that covers the rotor, and an output shaft projects from the frame. Since the output shaft rotates when the rotating electrical machine is driven, it is necessary to provide a minute gap between the frame and the output shaft.
その一方で、回転電機はフレーム内に外部から水が浸入すると、導電部の短絡、あるいは、軸受に用いる潤滑油の劣化等々の不具合が生じ得るため、回転電機の機能が損なわれることになり、対策が必要となる。 On the other hand, if the rotating electrical machine enters water from the outside into the frame, a malfunction such as a short circuit of the conductive part or deterioration of the lubricating oil used for the bearing may occur, and the function of the rotating electrical machine will be impaired. Countermeasures are required.
回転電機の機内への浸水を防ぐ方法として、軸貫通部へ水切りカラーやカバーを用いて浸水を防ぐ例、Vリングやオイルシール等を用いて摺動部を設け、機密性を高める例、あるいは、特許文献1のようにラビリンス構造をとるものなどが知られている。 Examples of methods for preventing inundation of the rotating electrical machine into the machine include an example of preventing inundation by using a draining collar or cover at the shaft penetrating part, an example in which a sliding part is provided using a V ring, an oil seal, etc. to increase confidentiality, or A device having a labyrinth structure as in Patent Document 1 is known.
軸貫通部にカラーやカバーを設置する場合には、これらの部品、構造を設けるためにアキシャル方向の空間を確保することが必要となる。このため軸受の位置が制限され、設計の自由度が低くなる。また、Vリング、オイルシール等を用いた構造は平易であるが、摺動部の寿命等、信頼性の面で別途の考慮が必要となってしまう。 When a collar or cover is installed in the shaft penetrating portion, it is necessary to secure a space in the axial direction in order to provide these components and structures. For this reason, the position of the bearing is limited, and the degree of freedom in design is reduced. In addition, although a structure using a V ring, an oil seal, or the like is simple, additional consideration is required in terms of reliability, such as the life of the sliding portion.
また、ラビリンス構造を取る場合にもアキシャル方向の空間確保に難があり、また、どの程度のラビリンス構造を設ければ十分な防水が可能であるのかは定かではない。特許文献1の例では回転軸と共回りする円盤状部材の内側にラビリンス構造を設けているが、この構成は、軸とともに回転する部分が軸からラジアル方向の周囲に広く延在することになる。したがって、軸の周囲に高速で回転する面状の部位が存在することから、回転電機の設置において安全性の考慮が必要となってくるという課題があった。 In addition, even when a labyrinth structure is employed, it is difficult to secure a space in the axial direction, and it is not certain how much the labyrinth structure is provided to ensure sufficient waterproofing. In the example of Patent Document 1, a labyrinth structure is provided on the inner side of a disk-shaped member that rotates together with the rotation shaft. However, in this configuration, a portion that rotates together with the shaft extends widely in the radial direction from the shaft. . Therefore, since there exists a planar portion that rotates at a high speed around the shaft, there has been a problem that it is necessary to consider safety when installing the rotating electrical machine.
特許文献2では、放熱フィンを覆う保護カバーを設けているが、ブラケットの表面からアキシャル方向に放熱フィンと保護カバーとを設置するためにラジアル方向の寸法確保が必要となってしまい、防水構造の省スペース化が困難となっていた。
In
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、防水性向上、信頼性向上及びコンパクト化を図った回転電機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that is improved in waterproofness, reliability, and compactness.
上記目的を達成するために、本発明の回転電機は、回転子及び固定子を覆う円筒状のフレームと、このフレームの開口部を覆うとともに回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、このエンドブラケットから突出する回転軸に取り付けられて回転軸とともに回転し記エンドブラケットのアキシャル方向の外側に設けられた凹部に配置される円盤状部材と、エンドブラケットと前記円盤状部材との対向面であって、軸受よりラジアル方向の外周側に設けられるラビリンス構造と、エンドブラケットに取り付けられ、円盤状部材の全域を覆うとともに、回転軸との間に隙間を隔てて配置されるカバー部材とを備えるものとした。 In order to achieve the above object, the rotating electrical machine of the present invention is provided with a cylindrical frame that covers the rotor and the stator, and a bearing that covers the opening of the frame and supports the rotating shaft fixed to the rotor. An end bracket, a disc-like member that is attached to a rotary shaft protruding from the end bracket and rotates together with the rotary shaft, and is disposed in a recess provided outside the axial direction of the end bracket, the end bracket and the disc-like member It is the surface facing the member, and is attached to the end bracket and the labyrinth structure provided on the outer peripheral side in the radial direction from the bearing, covers the entire area of the disk-shaped member, and is arranged with a gap between it and the rotating shaft. Cover member.
本発明によれば、防水性向上、信頼性向上及びコンパクト化を図った回転電機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotary electric machine which aimed at the waterproof improvement, reliability improvement, and compactization can be provided.
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
以下、発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described.
本実施例は、回転子及び固定子を覆うフレームと、回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケット、このエンドブラケットから突出した回転軸と共回りする円盤状の部材、及び、これを覆うカバーを有する回転電機を対象としている。 The present embodiment includes a frame that covers the rotor and the stator, an end bracket to which a bearing that supports the rotating shaft fixed to the rotor is attached, a disk-shaped member that rotates together with the rotating shaft that protrudes from the end bracket, And the rotary electric machine which has a cover which covers this is made into object.
このような回転電機にあって、より具体的には、防水構造を軸貫通部周辺ではなく、外周方向に設けることによって、防水構造の省スペース化及び軸受位置の設計自由度を高めつつも、以下に詳細を説明するように、防水性のさらなる向上を図り、回転電機の信頼性向上を図ったものとなっている。 In such a rotating electrical machine, more specifically, by providing the waterproof structure in the outer peripheral direction, not in the periphery of the shaft penetration part, while saving space of the waterproof structure and increasing the design freedom of the bearing position, As will be described in detail below, the waterproof property is further improved and the reliability of the rotating electrical machine is improved.
以下、図面を用いて本実施例をより詳細に説明する。図1は本実施例の回転電機の構造図である。図1では上半分の構造を図示しているが、特に明記しない限り下半分も同様の構造を備えている。 Hereinafter, this embodiment will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a structural diagram of the rotating electrical machine of this embodiment. Although the upper half structure is shown in FIG. 1, the lower half has the same structure unless otherwise specified.
回転電機の筐体は、円筒状のフレーム1、及び、この円筒状のフレーム1の開口部分を両側から覆うエンドブラケット2(2A及び2B)によって構成されている。フレーム1は、例えば、鋳鉄、アルミ、薄鋼板などの金属製の材料によりほぼ筒状に形成されており、回転電機のラジアル方向の外被を構成している。エンドブラケット2はフレーム1の両側の開口部にそれぞれインロー嵌合などを用いて取付けられている。
The casing of the rotating electrical machine is constituted by a cylindrical frame 1 and end brackets 2 (2A and 2B) that cover the opening of the cylindrical frame 1 from both sides. The frame 1 is formed in a substantially cylindrical shape from a metal material such as cast iron, aluminum, or thin steel plate, for example, and constitutes a radial jacket of the rotating electrical machine. The
このように、フレーム1及びエンドブラケット2A、2Bによって内部がほぼ密閉空間となり、内外気の積極的な連通がない全閉型、外被冷却型の回転電機である。
As described above, the frame 1 and the
エンドブラケット2にはそれぞれ軸受が取り付けられており、回転軸3を支持する。図1において左側に示されるエンドブラケット2Bには、軸受を挿通する回転軸に外扇ファンが取り付けられ、エンドブラケット2Bの側からフレーム1の外周に向かって冷却風が送られる。具体的には、冷却風を外周側へ導くようにカバーがエンドブラケット2Bを全体的に覆う構造となっており、外扇ファンが回転することでカバーとエンドブラケット2Bで囲まれた空間が冷却風路となり、フレーム1の表面を冷却風が流れる構造となっている。
A bearing is attached to each of the
なお、図示を省略したが、フレーム1の外周面には複数の冷却フィンが回転軸の延伸方向に設けられ、冷却風との熱交換効率を高め、冷却性を確保している。 Although not shown, a plurality of cooling fins are provided on the outer peripheral surface of the frame 1 in the extending direction of the rotating shaft to increase the efficiency of heat exchange with the cooling air and to ensure cooling performance.
フレーム1の内周面には積層鋼板からなる固定子4Aが取り付けられている。この固定子4Aにはコイルが巻き回され、電源の供給を受けて回転磁界を生成する。この固定子4Aの内周側には回転軸3が取り付けられた回転子4Bが隙間を隔てて配置され、回転磁界に伴って回転する。回転軸3は、エンドブラケット2A側(図1の右側)で軸受で回転可能に支持され、エンドブラケット2Aから突出する。この突出部分が出力軸となり、図示しない駆動対象物に回転力を付与している。
A stator 4A made of a laminated steel plate is attached to the inner peripheral surface of the frame 1. A coil is wound around the stator 4A, and a rotating magnetic field is generated by receiving power. On the inner peripheral side of the stator 4A, a rotor 4B to which the
エンドブラケット2Aと回転軸3(出力軸)は、一方が固定され、他方が回転する構造となっているため、両者の間には微小の隙間を設ける必要がある。しかし、この隙間から筐体内部に水が浸入すると、筐体内部には固定子4Aや回転子4Bが存在するため問題となる。そこで本実施例では、防水構造αを設けることとした。 Since the end bracket 2A and the rotation shaft 3 (output shaft) are structured such that one is fixed and the other rotates, it is necessary to provide a minute gap between them. However, if water enters the inside of the housing from this gap, there is a problem because the stator 4A and the rotor 4B exist inside the housing. Therefore, in this embodiment, the waterproof structure α is provided.
図2は、回転電機の要部拡大図であり、特に防水構造の詳細を示している。本実施例の回転電機は主として次の構成によって防水が施されている。まず、エンドブラケット2Aの軸受周囲を覆うように円盤状部材5が配置されている。この円盤状部材5は回転軸3に固定されており、回転軸3が回転するとともに円盤状部材5も回転する。そして、円盤状部材5のエンドブラケット2Aに対向する面にはラビリンス構造6が施されている。エンドブラケット2Aの表面にも、円盤状部材5のラビリンス構造に対応して凹凸形状が施されており、両者が非接触で互いに対向面となっている。このラビリンス構造6は、軸受よりラジアル方向で外側に位置しており、回転軸3からは外周側に離れて存在している。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the rotating electrical machine, and particularly shows details of the waterproof structure. The rotating electrical machine of this embodiment is waterproofed mainly by the following configuration. First, the disk-
なお、エンドブラケット2Aには回転軸3の挿通部分の周囲に凹部が設けられ、この凹部内に円盤状部材5全体が配置されることでアキシャル方向の寸法を抑えている。
The end bracket 2A is provided with a recess around the insertion portion of the
図3は、図2に示す要部拡大図でカバー部材8(後述)を取り外した状態を示す図である。円盤状部材5はエンドブラケット2Aのアキシャル方向の凹部内に収められている状態が示されており、また、この状態でもラビリンス構造6による防水構造が具備されたものとなっている。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which a cover member 8 (described later) is removed from the enlarged view of the main part shown in FIG. The disk-
一般に、軸貫通部に防水構造を構成する場合、これらの部品、構造を設けるためにアキシャル方向の空間を確保することが必要となる。このため軸受の位置が制限され、設計の自由度が低くなる。軸受位置の設計自由度が低い場合、回転電機機内の空間の確保が困難になる。このことは、回転電機内部を構成する部品の寸法に制限ができてしまう。この場合、回転電機の内部の密度が上がるため、機内温度が上昇しやすくなってしまう。さらには、軸の強度確保において軸受の位置は大きな影響をもたらすが、その設計自由度が低いと強度確保に課題が生じる。 Generally, when a waterproof structure is formed in the shaft penetrating portion, it is necessary to secure a space in the axial direction in order to provide these components and structure. For this reason, the position of the bearing is limited, and the degree of freedom in design is reduced. When the degree of freedom in design of the bearing position is low, it is difficult to secure a space in the rotating electrical machine. This limits the size of the parts that make up the interior of the rotating electrical machine. In this case, since the internal density of the rotating electrical machine increases, the in-machine temperature tends to increase. Furthermore, the position of the bearing has a great influence on securing the strength of the shaft. However, if the degree of freedom in design is low, a problem arises in securing the strength.
本実施例のような防水構造ではラビリンス構造6をエンドブラケット2A表面の軸受外径より径方向外側の部分と円盤状部材5との間に設けていることで、軸貫通部の防水構造を少ないスペースで構成することが可能となり、軸受位置の設計自由度を向上させることが可能となる。
In the waterproof structure as in the present embodiment, the labyrinth structure 6 is provided between the disk-shaped
なお、本実施例において円盤状部材5内に浸水した場合、エンドブラケット2Aとの間に鉛直下向きの排水溝7を設けておけばよく、これにより排水が可能となる。
In the present embodiment, when the disk-shaped
図2に戻り説明を続ける。上述のように、エンドブラケット2Aの凹部に円盤状部材5が位置するように、円盤状部材5が回転軸3に取り付けられているが、本実施例では、この円盤状部材5をアキシャル方向の外側から覆うようにカバー部材8が取り付けられる。このカバー部材8はエンドブラケット2Aに固定されており、回転軸3との間には微小の隙間が存在している。
Returning to FIG. As described above, the disk-shaped
すなわち、回転軸3と共回りする円盤状部材5を保護するためのカバー部材8が存在することになる。このカバー部材8は次の作用を奏している。
That is, there is a cover member 8 for protecting the disk-shaped
第一に、軸の周囲に高速で回転する面状の部位(円盤状部材5)を、回転しないカバー部材8で覆うことにより、回転電機の設置上、安全性を高めることが可能となる。 First, by covering a planar portion (disk-like member 5) that rotates at high speed around the shaft with a cover member 8 that does not rotate, safety can be improved in installing the rotating electrical machine.
第二に、防水性を高めるために軸受の外周側まで延在させた円盤状部材5自体の保護が可能となる。
Secondly, it is possible to protect the disk-shaped
第三に、防水性向上作用をさらに高めることが可能となる。すなわち、カバー部材8は回転軸3との間に微小隙間を隔てて取り付けられるが、この微小隙間の内周側には円盤状部材5が回転軸3に固定されているため、内部への水の浸入を抑制する効果が飛躍的に高まる。
Thirdly, it is possible to further enhance the effect of improving waterproofness. That is, the cover member 8 is attached with a minute gap between the cover member 8 and the disk-
具体的には、カバー部材8と回転軸3との間の微小隙間から浸入した水は、筐体内部側への浸入が円盤状部材5により制限され、かつ、この円盤状部材5の回転による遠心力でラジアル方向の外側へと導かれる。外側へ導かれた水が筐体内へ浸入する場合には、再び内側へと導かれる必要があるが、円盤状部材5が回転している限りにおいては遠心力に逆らって進まなければならないことになる(円盤状部材5が停止している場合は、上述の通り、排水溝7によって外部へ排出される)。さらに、円盤状部材5とエンドブラケット2Aとの間にはラビリンス構造6が設けられているため、筐体内部への水の浸入は極めて困難となる。
Specifically, the water that has entered from the minute gap between the cover member 8 and the
本実施例で用いたカバー部材8は、円盤状部材5を全域に渡って覆っていれば十分であり、複雑な形状も必要としない。すなわち、単純な形状のカバー部材8を設けることによって上記の作用が期待できるものであり、極めて簡素な構成によって防水性を高めることができる。なお、本実施例の円盤状部材5やカバー部材8の材質は特に限定されず、上記の作用を奏する形状を備えていればよい。
The cover member 8 used in the present embodiment is sufficient if it covers the disk-
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を同等の作用を有する他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施例の構成に他の構成を加えることも可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. It is possible to replace a part of the configuration of a certain embodiment with another configuration having an equivalent action, and it is also possible to add another configuration to the configuration of the embodiment.
1…フレーム、2(2A、2B)…エンドブラケット、3…回転軸、4A…固定子、4B…回転子、5…円盤状部材、6…ラビリンス構造、7…排水溝、8…カバー部材、α…防水構造。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame, 2 (2A, 2B) ... End bracket, 3 ... Rotating shaft, 4A ... Stator, 4B ... Rotor, 5 ... Disk-shaped member, 6 ... Labyrinth structure, 7 ... Drain groove, 8 ... Cover member, α… Waterproof structure.
Claims (2)
このフレームの開口部を覆うとともに前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、
このエンドブラケットから突出する回転軸に取り付けられて前記回転軸とともに回転し、前記エンドブラケットのアキシャル方向の外側に設けられた凹部に配置される円盤状部材と、
前記エンドブラケットと前記円盤状部材との対向面であって、前記軸受よりラジアル方向の外周側に設けられるラビリンス構造と、
前記エンドブラケットに取り付けられ、前記円盤状部材の全域を覆うとともに、前記回転軸との間に隙間を隔てて配置されるカバー部材とを備えた回転電機。 A cylindrical frame covering the rotor and stator;
An end bracket that covers an opening of the frame and is attached with a bearing that supports a rotating shaft fixed to the rotor;
A disc-shaped member attached to a rotating shaft protruding from the end bracket and rotated together with the rotating shaft, and disposed in a recess provided on the outer side in the axial direction of the end bracket;
A labyrinth structure provided on the outer peripheral side in the radial direction of the end bracket and the disk-shaped member, the radial direction from the bearing;
A rotating electrical machine comprising: a cover member that is attached to the end bracket and covers the entire area of the disk-shaped member, and is disposed with a gap between the rotating shaft.
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