JP2016048976A

JP2016048976A - 全閉型回転電機

Info

Publication number: JP2016048976A
Application number: JP2014172575A
Authority: JP
Inventors: 山崎　隆; Takashi Yamazaki; 隆山崎; 啓太山野; keita Yamano; 美治行実; Miharu Yukimi
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-07

Abstract

【課題】異常冠水時に、全閉型回転電機のハウジング内への水の浸入を阻止する。【解決手段】全閉型回転電機は、ハウジング２０と、軸受１２、１３と、ハウジング２０を貫通する回転シャフト１１と、回転シャフト１１がハウジング２０を貫通する位置でハウジング２０内へ固形異物が侵入するのを阻止する環状の防砂環３１と、防砂環３１の軸方向内側でハウジング２０に固定されて、異常冠水時に防砂環３１と回転シャフト１１の外周面との間の間隙を通ってハウジング２０内に水が浸入するのを阻止する防水シール部材３２と、を備える。防水シール部材３２は、回転シャフト１１の外周面を周方向に囲んで回転シャフト１１の外周面と摺動する摺動部材を備え、防砂環３１側からの水圧によって摺動部材が回転シャフト１１の外周面に押し付けられて摺動部材と回転シャフト１１との間の防水効果が増す。【選択図】図１

Description

この発明は、全閉型回転電機（電動機または発電機）に係り、特に、異常冠水時に外部からの水の浸入に対する防水効果を高めた全閉型回転電機に関する。

通常の空気雰囲気中に設置されて運転される全閉型回転電機では、回転子および固定子が密閉構造のハウジング内に収納され、回転子が固定された回転シャフトがこのハウジングを貫通して延びている。この密閉空間内で発生する熱を外部に放出するために、たとえば、ハウジングの外表面に冷却フィンが設けられている（特許文献１）。

また、一般的に、回転電機の軸受部の潤滑油が飛散するのを抑制するためにオイルシールが広く利用されている（特許文献２）。

特開平８−９５９４号公報特開２００４−２４２４１６号公報

通常の空気雰囲気中に設置されて運転されることを意図して設計・設置された全閉型回転電機であっても、津波などの洪水があった場合に、一時的に異常冠水することがありうる。そのような異常冠水時にも、全閉型回転電機のハウジング内への水の侵入を阻止して機器の健全性を維持できる構造が要請されている。

本発明は、かかる要請に応えるものであって、異常冠水時に、全閉型回転電機のハウジング内への水の浸入を阻止または抑制できるようにすることを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る全閉型回転電機は、空気中に設置されて運転される全閉型回転電機であって、密閉構造のハウジングと、前記ハウジング内で当該ハウジングに支持された複数の軸受と、前記軸受によって回転支持されて前記ハウジングを貫通する回転シャフトと、前記回転シャフトが前記ハウジングを貫通する位置で環状の間隙を介して前記回転シャフトの外周面を周方向に囲むように前記ハウジングに固定されて配置されて、外部から前記ハウジング内へ固形異物が侵入するのを阻止する環状の防砂環と、前記防砂環の軸方向内側で前記回転シャフトの外周面を周方向に囲むように前記ハウジングに固定されて配置されて、異常冠水時に前記防砂環と前記回転シャフトの外周面との間の間隙を通って前記ハウジング内に水が浸入するのを阻止する防水シール部材と、を備える。そして、前記防水シール部材は、前記ハウジングに固定された固定部材と、前記回転シャフトの外周面を周方向に囲んで当該回転シャフトの外周面と摺動する摺動部材とを備え、前記防砂環側からの水圧によって前記摺動部材が前記回転シャフトの外周面に押し付けられて前記摺動部材と前記回転シャフトとの間の防水効果が増すように構成されていること、を特徴とする。

本発明によれば、異常冠水時に、全閉型回転電機のハウジング内への水の浸入を阻止または抑制できる。

本発明に係る全閉型回転電機の一実施形態を模式的に示す縦断面図である。図１のＩＩ部を拡大して模式的に示す部分縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る全閉型回転電機の一実施形態を説明する。

ここに示す例は電動機であるが、本発明は発電機にも適用できる。

図１に示すように、この電動機では、回転シャフト１１が水平に延び、回転シャフト１１が第１の軸受１２および第２の軸受１３によって回転支持されている。回転シャフト１１には回転子１４が固定され、回転子１４の半径方向外側に固定子１５が配置されている。固定子１５は、半径方向間隙１６を介して回転子１４の半径方向外側を囲んでいる。固定子１５は、固定子１５の外側に配置された固定子フレーム１７に支持されている。

固定子フレーム１７は、軸方向に延びる筒状であって、その外側面に、軸方向に延びる複数のフィン３０が形成されている。

固定子フレーム１７の軸方向の両端部にそれぞれ、第１のブラケット１８および第２のブラケット１９が配置されている。第１および第２の軸受１２、１３はそれぞれ、第１および第２のブラケット１８、１９に支持されている。固定子フレーム１７と、第１および第２のブラケット１８、１９によって密閉構造のハウジング２０が構成されている。

回転シャフト１１は第１および第２のブラケット１８、１９を貫通して延びている。第１のブラケット１８の外側で、回転シャフト１１に外扇２１が取り付けられている。第１のブラケット１８の外側および外扇２１を覆うように外扇カバー２２が取り付けられている。外扇カバー２２には、外気を取り込む吸気口２３が形成され、吸気口２３から取り入れられた外気は、外扇２１によって固定子フレーム１７のフィン３０に沿って流れるように、外扇カバー２２から送り出されるように構成されている。

ハウジング２０内で、ハウジング２０内の空気を循環させるための内扇２４が回転シャフト１１に取り付けられている。

第１のブラケット１８と第２のブラケット１９のそれぞれに、防砂環３１および防水シール部材３２が取り付けられている。防砂環３１および防水シール部材３２はともに、回転シャフト１１に対向して回転シャフト１１を周方向に囲むように配置され、防砂環３１が防水シール部材３２よりも軸方向外側に配置されている。

防砂環３１には、周方向に延びる２本の環状溝３３、３４が軸方向に並んで形成され、軸方向内側の環状溝３３にはグリス４０が充填されている。環状溝３３、３４の軸方向両側は環状の凸部３５、３６、３７になっていて、これらの凸部３５、３６、３７が回転シャフト１１に向かって半径方向内側に突出している。ただし、凸部３５、３６、３７は、通常時に回転シャフト１１との間に微小間隙を形成し、回転シャフト１１に接触しないように構成されている。

防水シール部材３２は、たとえば、一般に軸受の潤滑油の飛散を防止するためのオイルシールとして市販されているものを利用することができる。ただし、この実施形態では、潤滑油の飛散防止を目的としない。防水シール部材３２は、柔軟なゴム製のリップ４１と、リップ４１の一部を固定する取り付け部４３と、リップ４１を回転シャフト１１に押し付けるスプリング４２とを有する。リップ４１は常時、回転シャフト１１に押し付けられて回転シャフト１１に接触するように構成されている。また、リップ４１と回転シャフト１１の摺動部に潤滑油が常時供給されるように、グリス充填部が形成され、グリス４５が充填されている。

また、防水シール部材３２の軸方向外側すなわち防砂環３１側から、水が回転シャフト１１に沿って防水シール部材３２にまで浸入してきたときに、その水圧によってリップ４１が回転シャフト１１にさらに押し付けられて、リップ４１と回転シャフト１１との間で水がシールされ、防水シール部材３２の内側に水が浸入することが阻止されるように構成されている。

上記構成の全閉型回転電機で、砂などの固体異物がハウジング２０内へ侵入することは、防砂環３１により常時、防止または抑制されている。さらに、津波などの洪水により一時的に異常冠水したときには、防水シール部材３２の働きにより、ハウジング２０内への水の浸入を阻止できる。なお、かかる異常冠水時には、全閉型回転電機の運転は停止するものとしてもよく、そのため、リップ４１が回転シャフト１１に強く押し付けられてリップ４１と回転シャフト１１との間の摺動摩擦が増大することは問題ない。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この実施形態は、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。この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。

たとえば、上記実施形態では回転軸が水平方向であるとしたが、回転軸が鉛直方向のいわゆる立軸型の全閉型回転電機であってもよい。

また、防砂環や防水シール部材にグリスを充填することは、摺動摩擦を軽減するために好ましいが、必須ではない。

さらに、ブラケット１８，１９の外側に外側油切り（図示せず）を取り付け、この外側油切りに上述の防砂環３１および防水シール部材３２を取り付けることも可能である。

１１回転シャフト
１２，１３軸受
１４回転子
１５固定子
１６半径方向間隙
１７固定子フレーム
１８，１９ブラケット
２０ハウジング
２１外扇
２２外扇カバー
２３吸気口
２４内扇
３０フィン
３１防砂環
３２防水シール部材
３３，３４環状溝
３５，３６，３７凸部
４０グリス
４１リップ
４２スプリング
４３取り付け部
４５グリス

Claims

空気中に設置されて運転される全閉型回転電機であって、
密閉構造のハウジングと、
前記ハウジング内で当該ハウジングに支持された複数の軸受と、
前記軸受によって回転支持されて前記ハウジングを貫通する回転シャフトと、
前記回転シャフトが前記ハウジングを貫通する位置で環状の間隙を介して前記回転シャフトの外周面を周方向に囲むように前記ハウジングに固定されて配置されて、外部から前記ハウジング内へ固形異物が侵入するのを阻止する環状の防砂環と、
前記防砂環の軸方向内側で前記回転シャフトの外周面を周方向に囲むように前記ハウジングに固定されて配置されて、異常冠水時に前記防砂環と前記回転シャフトの外周面との間の間隙を通って前記ハウジング内に水が浸入するのを阻止する防水シール部材と、
を備え、
前記防水シール部材は、前記ハウジングに固定された固定部材と、前記回転シャフトの外周面を周方向に囲んで当該回転シャフトの外周面と摺動する摺動部材とを備え、前記防砂環側からの水圧によって前記摺動部材が前記回転シャフトの外周面に押し付けられて前記摺動部材と前記回転シャフトとの間の防水効果が増すように構成されていること、
を特徴とする全閉型回転電機。
前記防水シール部材は、前記摺動部材を前記回転シャフトに押し付けるスプリングを有すること、を特徴とする請求項１に記載の全閉型回転電機。
前記防水シール部材は、前記摺動部材と前記回転シャフトの外周面との間の摺動部の潤滑のためのグリスを充填するグリス充填部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全閉型回転電機。
前記防砂環は、前記回転シャフトの外周面に対向する位置に少なくとも一つの環状溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の全閉型回転電機。
前記防砂環が前記回転シャフトの外周面に対向する位置の前記環状溝の少なくとも一つにグリスが充填されていることを特徴とする請求項４に記載の全閉型回転電機。