JP2015115991A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】すべり軸受を備えた回転電機の油切り部材へのシール部材の取り付けまたは交換を行うに当たり、その取り付けまたは交換の作業が容易な構造とする。【解決手段】回転電機１は、軸受ハウジング５と、油切り部材６と、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとの間で漏洩流路をシールするシール部材７と、シール部材７を油切り部材６に取り付ける複数のボルト１２と、を有する。シール部材７は、周方向に分割された複数の分割シール部材からなる。分割シール部材それぞれは、樹脂製の複数の部分円環状のシール板と、シール板同士の間にはさまれてその内周面がシール板の内周よりも外周側に後退した金属製の部分円環状のスペーサと、を含む。シール板およびスペーサの全体が樹脂によって一体成型されている。【選択図】図１

Description

この発明は、すべり軸受を備えた回転電機に関する。

内圧防爆形回転電機は、たとえば引火性ガスを有する雰囲気中に設置され、回転電機の内部に保護気体を常時供給することにより、回転電機内の圧力を大気圧よりも高く維持して、機内に引火性ガスが入り込むのを抑制している。

特許文献１に記載されているように、すべり軸受を備えた内圧防爆形回転電機で、本体フレーム内空間と軸受ハウジング内空間とを仕切る油切り部材が設けられ、この油切り部材にシール部材を取り付ける技術が知られている。

特開２０１０−６３２８０号公報

たとえば特許文献１に記載された技術において、シール部材はロータシャフトに対向して摺動し、磨耗するので、適時に新品と交換する作業が必要である。このシール部材は、軸受ハウジングの内側に取り付けられた油切り部材のさらに奥の本体フレーム空間側に取り付けられるので、その交換作業は手間のかかる作業である。特に、交換作業の現場に多数の部品を持ち込んでその場で組み合わせてシール部材を組み立てることは、困難で手間のかかる作業である。

そこで、本発明の目的は、すべり軸受を備えた回転電機の油切り部材へのシール部材の取り付けまたは交換を行うに当たり、その取り付けまたは交換の作業が容易な構造とすることにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る回転電機は、固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレーム内空間を形成する本体フレームと、前記固定子内で回転可能な回転子とともに回転軸周りを回転するロータシャフトと、前記ロータシャフトを前記本体フレームの外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受と、前記本体フレームに隣接して設けられて前記すべり軸受を収納する軸受ハウジング内空間を形成する軸受ハウジングと、前記ロータシャフトが貫通する開口を有して前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間とを仕切り、前記本体フレーム内空間側に向かって開口する複数の取り付けネジ穴が形成された油切り部材と、前記油切り部材の前記本体フレーム内空間側に取り付けられ、前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間との間で前記ロータシャフトの外周面に沿って形成される漏洩流路をシールするシール部材と、回転軸方向に延びて前記シール部材に挿通され、前記油切り部材の前記取り付けネジ穴に螺合して、前記シール部材を前記油切り部材に取り付ける複数のボルトと、を有する回転電機であって、前記シール部材は、周方向に分割されていて、前記複数のボルトが貫通する回転軸方向の取り付け用貫通孔がそれぞれに形成された複数の分割シール部材からなり、前記複数の分割シール部材それぞれは、前記回転軸に垂直な方向に広がる広がり面を有して、前記ロータシャフトの外周面に向かって半径方向外側から内側に突出して互いに回転軸方向の間隔をあけて配置された樹脂製の複数の部分円環状のシール板と、互いに回転軸方向に隣接する前記複数のシール板同士の間にはさまれてその内周面が前記シール板の内周よりも半径方向外周側に後退した少なくとも一つの金属製の部分円環状のスペーサと、を含み、前記複数のシール板および前記スペーサの全体が樹脂によって一体成型されていて、前記取り付け用貫通孔は前記シール板および前記スペーサを貫通していること、を特徴とする。

また、本発明の他の態様に係る回転電機は、固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレーム内空間を形成する本体フレームと、前記固定子内で回転可能な回転子とともに回転軸周りを回転するロータシャフトと、前記ロータシャフトを前記本体フレームの外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受と、前記本体フレームに隣接して設けられて前記すべり軸受を収納する軸受ハウジング内空間を形成する軸受ハウジングと、前記ロータシャフトが貫通する開口を有して前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間とを仕切り、前記本体フレーム内空間側に向かって開口する複数の取り付けネジ穴が形成された油切り部材と、前記油切り部材の前記本体フレーム内空間側に取り付けられ、前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間との間で前記ロータシャフトの外周面に沿って形成される漏洩流路をシールするシール部材と、回転軸方向に延びて前記シール部材に挿通され、前記油切り部材の前記取り付けネジ穴に螺合して、前記シール部材を前記油切り部材に取り付ける複数のボルトと、を有する回転電機であって、前記シール部材は、周方向に分割されていて、回転軸方向の取り付け用貫通孔がそれぞれに形成された複数の分割シール部材からなり、前記複数の分割シール部材それぞれは、前記回転軸に垂直な方向に広がる広がり面を有して、前記ロータシャフトの外周面に向かって半径方向外側から内側に突出して互いに回転軸方向の間隔をあけて配置された樹脂製の複数の部分円環状のシール板と、前記シール板の外周部がはめ込まれる複数の溝が形成され、前記複数の取り付け用貫通孔が形成された部分円環状の金属製の保持部材と、を含み、前記複数のシール板が前記溝にはめ込まれた状態で前記保持部材の前記溝に近い部分を回転軸方向に圧縮して前記溝の幅を押し縮めるように塑性変形させることにより前記複数のシール板が前記保持部材に固定されていること、を特徴とする。

本発明によれば、すべり軸受を備えた回転電機の油切り部材へのシール部材の取り付けまたは交換を行うに当たり、その取り付けまたは交換の作業が容易になる。

本発明の第１の実施形態に係る回転電機におけるすべり軸受付近の上半部分縦断面図である。 図１のシール部材付近を拡大して示す上半部分縦断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視部分側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る回転電機の分割シール部材の製造におけるモールド工程を示す模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る回転電機の分割シール部材の一つを示す正面図である。 図５の分割シール部材のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る立形回転機械装置の実施形態を説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転電機におけるすべり軸受付近の上半部分縦断面図である。また、図２は、図１のシール部材付近を拡大して示す上半部分縦断面図である。図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視部分側面図である。

回転電機１は、本体フレーム４とこれに軸方向に隣接する軸受ハウジング５とを有する。回転電機１は、本体フレーム内空間４ａに固定子と回転子と（図示せず）を有し、軸受ハウジング内空間５ａにすべり軸受２を有する。また、回転電機１は、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを貫通して回転子とともに回転するロータシャフト３を有する。ロータシャフト３は水平方向に延びている。

回転電機１は、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを仕切る油切り部材６を有しており、油切り部材６にはシール部材７が取り付けられている。

ロータシャフト３は、回転軸５０の周りに回転する円柱状の金属製シャフトである。ロータシャフト３は、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを貫通し、すべり軸受２により回転可能に支持されている。なお、図１の本体フレーム４の右端部（図示しない）には他の軸受があり、ロータシャフト３を回転支持している。

すべり軸受２は、軸受ハウジング内空間５ａに配置され、ロータシャフト３を回転可能に軸支している。すべり軸受２は、図示しない潤滑油供給機構を有し、潤滑油供給機構は、すべり軸受２とロータシャフト３との間に潤滑油を供給する。

図示しない保護気体供給機構により、本体フレーム内空間４ａに所定流量の保護気体が常時供給されている。これによって、本体フレーム内空間４ａの気圧は、大気圧よりも高い圧力に維持されている。保護気体としては、清浄空気などが用いられる。したがって、回転電機１が引火性ガスを有する雰囲気中に設置されても、引火性ガスが本体フレーム内空間４ａに入り込むのを防止することができる。

油切り部材６は、ロータシャフト３が貫通する貫通孔６ａを有し、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを仕切る位置に配設されている。したがって、すべり軸受２に供給された潤滑油が本体フレーム内空間４ａに飛散するのを防止することができる。

シール部材７は、複数（図示の例では２個）の部分円環状の分割シール部材１０からなり、これらの分割シール部材１０を周方向につなぎ合わせて全体で円環状になるように配置される。各分割シール部材１０は、複数枚（図示の例では３枚）の部分円環状のシール板７ａと、シール板７ａ同士の間に挟まれたスペーサ７ｂと、油切り部材６に最も近いシール板７ａと油切り部材６との間に挟まれた取り付け部板１１と、軸方向最先端のシール板７ａの先端側に配置された当て板７ｅとを有する。

各分割シール部材１０には、回転軸方向に貫通する複数の取り付け用貫通孔が形成され、これらの取り付け用貫通孔にボルト１２を挿通して、ボルト１２の頭部１２ａを回して、油切り部材６の取り付けネジ穴５１にボルト１２のネジ部ねじ込むことにより、各分割シール部材１０が油切り部材６に取り付けられるようになっている。

シール板７ａ、スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅは、いずれも、ロータシャフト３の周方向の一部（図示の例では半分）を囲む部分円環状である。シール板７ａ、スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅのそれぞれに、ボルト１２が挿通する複数の取り付け用貫通孔が、周方向に互いに間隔をあけて形成されている。

各シール板７ａは回転軸に垂直な面内に広がっていて、その内周端部は、ロータシャフト３の外周面とわずかな間隙４０を介して対向している。スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅの内周側端部はシール板７ａの内周側端部よりは半径方向外側に後退している。複数のシール板７ａ同士は、スペーサ７ｂをはさんで、回転軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。

ロータシャフト３が回転すると、その回転による軸受部の油膜形成によって、ロータシャフト３は若干浮上する。また、ロータシャフト３は、振動の影響などにより、半径方向に若干移動する。これにより、シール板７ａの内周がロータシャフト３の外周と摺動することがある。そのため、シール板７ａは、ロータシャフト３と摺動したときにロータシャフト３に損傷を与えないような軟らかい材料であることが望ましく、かつ、耐熱性、耐摩耗性に優れた材料であることが望ましい。そのような材料としては、たとえば、フッ素樹脂などの樹脂、より具体的な例としてはテフロン（登録商標）が適している。

スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅは、構造強度が強いものがよく、たとえば金属製である。

この実施形態では、シール板７ａ、スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅが、樹脂によって一体成型されて、分割シール部材１０が一体として形成されている。

図４は、第１の実施形態に係る回転電機の分割シール部材の製造におけるモールド工程を示す模式的断面図である。図４に示すように、たとえば二つの分割型３２の空洞部４１内に、シール板７ａ、スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅを並べて、これら二つの分割型３２を合わせて型を形成する。その後に、注入口１３を通じて型の空洞部４１内に溶融した樹脂（たとえばフッ素樹脂）を注入する。そして、樹脂が固化した後に型を開いて、型から分割シール部材１０（図３）が取り出される。

上記工程により、分割シール部材１０全体の外表面を覆うように樹脂層が形成されて、分割シール部材１０が一体化される。

また、上述の工程の変形例として、分割型３２の空洞部４１内に、金属製の部材のみ、すなわち、スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅを並べて、型を形成し、その後に、注入口１３を通じて型の空洞部４１内に溶融した樹脂（たとえばフッ素樹脂）を注入するようにしてもよい。その場合、シール板７ａの部分は、型の空洞部４１内に注入された樹脂によって形成される。

この第１の実施形態では、分割シール部材１０が一体となっていることから、分割シール部材１０を油切り部材６に取り付けるに当たり、その取り付け作業が容易になる。しかも、スペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅは、金属などの構造強度が強い材料からなるので、分割シール部材１０全体の必要な機械強度を確保することができる。また、シール板７ａは樹脂製であるから、ロータシャフト３との摺動に適している。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る回転電機の分割シール部材の一つを示す正面図である。図６は図５の分割シール部材のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。

第２の実施形態の回転電機の分割シール部材２０は、第１の実施形態の分割シール部材１０に置き換えられるものであって、部分円環状の金属製の保持部材２１と、この保持部材２１に保持された複数枚（図示の例では３枚）のシール板７ａとを有する。

シール板７ａの構造は第１の実施形態と同様である。保持部材２１には、ボルト１２（図１〜３）が挿通される回転軸方向の取り付け用貫通孔２３が形成されている。

保持部材２１の内周面に、周方向に延びる複数（図示の例では３個）の溝２２が形成されており、この溝２２にシール板７ａの外周付近がはめ込まれている。溝２２にシール板７ａがはめ込まれた後に、保持部材２１の溝２２に対応する位置を回転軸方向に押し叩くことにより保持部材２１を塑性変形させ、溝２２とシール板７ａとが互いに固着するようにする（すなわち、かしめる）。

この第２の実施形態によれば、保持部材２１が、第１の実施形態のスペーサ７ｂ、取り付け部板１１および当て板７ｅの機能を有し、さらに、かしめによってシール板７ａが保持部材２１と一体化される。これにより、第１の実施形態と同様に、分割シール部材２０を油切り部材６に取り付けるに当たり、その取り付け作業が容易になる。しかも、保持部材２１は、金属などの構造強度が強い材料からなるので、分割シール部材２０全体の必要な機械強度を確保することができる。

［他の実施形態］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１ 回転電機
２ すべり軸受
３ ロータシャフト
４ 本体フレーム
４ａ 本体フレーム内空間
５ 軸受ハウジング
５ａ 軸受ハウジング内空間
６ 油切り部材
６ａ 貫通孔
７ シール部材
７ａ シール板
７ｂ スペーサ
７ｅ 当て板
１０ 分割シール部材
１１ 取り付け部板
１２ ボルト
１２ａ 頭部
１３ 注入口
２０ 分割シール部材
２１ 保持部材
２２ 溝
２３ 取り付け用貫通孔
３２ 分割型
４０ 間隙
４１ 空洞部
５０ 回転軸
５１ 取り付けネジ穴

Claims (5)

1. 固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレーム内空間を形成する本体フレームと、
   前記固定子内で回転可能な回転子とともに回転軸周りを回転するロータシャフトと、
   前記ロータシャフトを前記本体フレームの外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受と、
   前記本体フレームに隣接して設けられて前記すべり軸受を収納する軸受ハウジング内空間を形成する軸受ハウジングと、
   前記ロータシャフトが貫通する開口を有して前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間とを仕切り、前記本体フレーム内空間側に向かって開口する複数の取り付けネジ穴が形成された油切り部材と、
   前記油切り部材の前記本体フレーム内空間側に取り付けられ、前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間との間で前記ロータシャフトの外周面に沿って形成される漏洩流路をシールするシール部材と、
   回転軸方向に延びて前記シール部材に挿通され、前記油切り部材の前記取り付けネジ穴に螺合して、前記シール部材を前記油切り部材に取り付ける複数のボルトと、
   を有する回転電機であって、
   前記シール部材は、周方向に分割されていて、前記複数のボルトが貫通する回転軸方向の取り付け用貫通孔がそれぞれに形成された複数の分割シール部材からなり、
   前記複数の分割シール部材それぞれは、
   前記回転軸に垂直な方向に広がる広がり面を有して、前記ロータシャフトの外周面に向かって半径方向外側から内側に突出して互いに回転軸方向の間隔をあけて配置された樹脂製の複数の部分円環状のシール板と、
   互いに回転軸方向に隣接する前記複数のシール板同士の間にはさまれてその内周面が前記シール板の内周よりも半径方向外周側に後退した少なくとも一つの金属製の部分円環状のスペーサと、
   を含み、前記複数のシール板および前記スペーサの全体が樹脂によって一体成型されていて、
   前記取り付け用貫通孔は前記シール板および前記スペーサを貫通していること、
   を特徴とする回転電機。
2. 前記シール板はフッ素樹脂製であって、前記複数のシール板および前記スペーサの全体がフッ素樹脂によって一体成型されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ボルトの前記取り付けネジ穴に螺合する先端部の反対側端部にボルトの頭部が形成されており、
   前記ボルトの頭部とそのボルトの頭部に最も近い前記シール板との間に金属製の部分円環状の当て板が配置されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレーム内空間を形成する本体フレームと、
   前記固定子内で回転可能な回転子とともに回転軸周りを回転するロータシャフトと、
   前記ロータシャフトを前記本体フレームの外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受と、
   前記本体フレームに隣接して設けられて前記すべり軸受を収納する軸受ハウジング内空間を形成する軸受ハウジングと、
   前記ロータシャフトが貫通する開口を有して前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間とを仕切り、前記本体フレーム内空間側に向かって開口する複数の取り付けネジ穴が形成された油切り部材と、
   前記油切り部材の前記本体フレーム内空間側に取り付けられ、前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間との間で前記ロータシャフトの外周面に沿って形成される漏洩流路をシールするシール部材と、
   回転軸方向に延びて前記シール部材に挿通され、前記油切り部材の前記取り付けネジ穴に螺合して、前記シール部材を前記油切り部材に取り付ける複数のボルトと、
   を有する回転電機であって、
   前記シール部材は、周方向に分割されていて、回転軸方向の取り付け用貫通孔がそれぞれに形成された複数の分割シール部材からなり、
   前記複数の分割シール部材それぞれは、
   前記回転軸に垂直な方向に広がる広がり面を有して、前記ロータシャフトの外周面に向かって半径方向外側から内側に突出して互いに回転軸方向の間隔をあけて配置された樹脂製の複数の部分円環状のシール板と、
   前記シール板の外周部がはめ込まれる複数の溝が形成され、前記複数の取り付け用貫通孔が形成された部分円環状の金属製の保持部材と、
   を含み、
   前記複数のシール板が前記溝にはめ込まれた状態で前記保持部材の前記溝に近い部分を回転軸方向に圧縮して前記溝の幅を押し縮めるように塑性変形させることにより前記複数のシール板が前記保持部材に固定されていること、
   を特徴とする回転電機。
5. 前記シール板はフッ素樹脂製であることを特徴とする請求項４に記載の回転電機。

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