JP2018141482A - Rotary machine and bearing structure for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機械およびその軸受構造に関する。 The present invention relates to a rotating machine and a bearing structure thereof.
回転機械の代表的な例としての回転電機は、軸方向に延びたロータシャフトとその径方向外側に取り付けられた回転子鉄心を有する回転子と、回転子鉄心の径方向外側に設けられた固定子鉄心とその径方向内側部分を軸方向に貫通する固定子巻線を有する固定子とを備える。 A rotating electrical machine as a typical example of a rotating machine includes a rotor shaft extending in the axial direction, a rotor having a rotor core attached to the outer side in the radial direction, and a fixed portion provided on the outer side in the radial direction of the rotor core. A stator core and a stator having a stator winding penetrating the radially inner portion in the axial direction.
ロータシャフトは、軸方向の両側をそれぞれ軸受により回転可能に支持される。軸受には、大別して、すべり軸受けところがり軸受とがある。一般に、高速で回転する回転電機に使用する場合は、すべり軸受けが有利であり、回転電機の多くは、すべり軸受けを使用している。 The rotor shaft is rotatably supported by bearings on both sides in the axial direction. The bearing is roughly classified into a sliding bearing and a rolling bearing. In general, when used in a rotating electric machine that rotates at high speed, a sliding bearing is advantageous, and many rotating electric machines use a sliding bearing.
また、すべり軸受けの場合、油膜形成のための潤滑油の供給方式として、オイルリング方式と強制給油方式とがある。オイルリング方式では、ロータシャフトの回転数の領域に上限があるため、特に高速の場合は、強制給油方式が用いられる(特許文献1参照)。 Further, in the case of a sliding bearing, there are an oil ring method and a forced oil supply method as a supply method of lubricating oil for forming an oil film. In the oil ring system, since there is an upper limit in the region of the rotational speed of the rotor shaft, the forced oiling system is used particularly at a high speed (see Patent Document 1).
軸を鉛直方向とする縦置きの回転機械においては、自重を受ける軸受として、スラスト軸受が設けられている。また、軸を水平方向とする横置きの回転機械であっても、スラスト力、すなわち軸方向への移動力が発生するものがある。たとえば、タービンの場合、蒸気やガスなどのタービンの駆動流体の流れによる軸方向の前後の荷重を完全に相殺できない分がスラスト力となる。また、傘歯車を使用しているような場合にもスラスト力が生ずる。このような場合には、スラスト軸受あるいはスラスト力に対抗可能な軸受により軸方向の荷重を受け、ロータシャフトの軸方向の移動を制限している。 In a vertical rotary machine having a vertical axis, a thrust bearing is provided as a bearing that receives its own weight. Further, even a horizontal rotating machine having a horizontal axis, a thrust force, that is, a moving force in the axial direction is generated. For example, in the case of a turbine, the thrust force is the amount that cannot completely cancel the axial longitudinal load due to the flow of the turbine driving fluid such as steam or gas. Thrust force is also generated when a bevel gear is used. In such a case, an axial load is received by the thrust bearing or a bearing capable of resisting the thrust force, and the axial movement of the rotor shaft is limited.
スラスト軸受の摩耗や、機能の劣化が生じた場合、ロータシャフトが軸方向にずれてくる場合がある。この軸方向のずれが所定の設定値を超えると、通常、たとえばタービン保護用の保安装置などが作動し、回転機械は停止する。このような、異常発生時には、回転機械が停止するまでの間、通常のラジアル軸受において、ロータシャフトとの相対位置が変化する。 When the thrust bearing is worn or its function is deteriorated, the rotor shaft may be displaced in the axial direction. When the axial deviation exceeds a predetermined set value, for example, a turbine protection safety device or the like is normally operated, and the rotating machine is stopped. When such an abnormality occurs, the relative position with respect to the rotor shaft changes in a normal radial bearing until the rotating machine stops.
ロータシャフトの軸受に支持された部分の範囲は、ロータシャフトの外径が縮小されている場合がある。このような場合には、その前後はこれより径が大きくなっているため、ロータシャフトとの相対位置が変化すると、軸受本体部の軸方向の端部がロータシャフトの径の大きな部分の端部と接触する恐れがある。 In the range of the portion of the rotor shaft supported by the bearing, the outer diameter of the rotor shaft may be reduced. In such a case, the diameter before and after that is larger than this, so if the relative position with the rotor shaft changes, the axial end of the bearing body will be the end of the portion with the larger diameter of the rotor shaft. There is a risk of contact.
この場合を考慮してロータシャフトの接触する可能性のある軸受本体部の保護について考慮する必要がある。そこで、本発明は、回転機械において、軸方向のサイズを大きく増大させることなく軸受本体部と軸方向に隣接するロータシャフト段差部との間の接触を防止することを目的とする。 In consideration of this case, it is necessary to consider the protection of the bearing main body that may contact the rotor shaft. Therefore, an object of the present invention is to prevent contact between a bearing body portion and a rotor shaft step portion adjacent in the axial direction without greatly increasing the axial size in a rotary machine.
上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びて軸方向の2箇所に形成され外径が軸方向の前後より小さい2つの外径縮小部のそれぞれにおいて回転可能に支持されるロータシャフトと、軸方向に前記2つの外径縮小部の間であって前記ロータシャフトの径方向外側に設けられ前記ロータシャフトに結合した回転部と、固定支持されて、前記2つの外径縮小部のそれぞれにおいて前記ロータシャフトを支持する2つの軸受構造と、を備える回転機械であって、前記2つの軸受構造のそれぞれは、前記ロータシャフトの径方向外側を囲むように配されて、前記ロータシャフトの外面に対向するように径方向内側の内面が形成され、前記内面には軸方向の中央部に周方向の全周にわたり形成され潤滑油流入口を有する潤滑油流入溝と前記潤滑油流入溝の軸方向の両側に配され周方向の全周にわたり形成され潤滑油排出口を有する2つの潤滑油排出溝とを有し、軸方向の両側の端部の径方向内側部分である端面径方向内側部分がその径方向外側に隣接する端面径方向外側部分よりも軸方向について内側に窪んだように形成された軸受本体部と、前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の径方向内側表面に沿って層状に設けられた軸受面用メタル部と、前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の前記端面径方向内側部分の表面に沿って層状に設けられ、かつ、最も軸方向外側の表面の少なくとも一部は、前記端面径方向外側部分より軸方向の外側に突出している軸受本体端部保護用メタル部と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention is a rotor that extends in the axial direction and is formed at two locations in the axial direction so as to be rotatably supported at each of the two outer diameter reduction portions whose outer diameter is smaller than the front and rear in the axial direction. A shaft, a rotary part provided between the two outer diameter reducing parts in the axial direction and radially outside the rotor shaft, and coupled to the rotor shaft; and the two outer diameter reducing parts fixedly supported. Each of the two bearing structures for supporting the rotor shaft, each of the two bearing structures being arranged so as to surround a radially outer side of the rotor shaft, An inner surface radially inward is formed so as to face the outer surface of the oil, and the lubricating oil inflow groove having a lubricating oil inlet formed on the inner surface over the entire circumference in the axial center is formed on the inner surface. Two lubricating oil discharge grooves which are arranged on both sides in the axial direction of the oil inflow groove and which are formed over the entire circumference in the circumferential direction and have lubricating oil discharge ports, and are radially inner portions at both ends in the axial direction From the bearing body portion formed such that the radially inner end portion of the end surface is recessed inward in the axial direction relative to the radially outer end portion adjacent to the radially outer side, the material of the bearing body portion, and the material of the rotor shaft Is a soft material, and is a material softer than the material of the bearing surface portion and the material of the bearing body portion and the material of the rotor shaft provided in layers along the radially inner surface of the bearing body portion. The bearing body portion is provided in a layered manner along the surface of the inner end portion in the radial direction of the end surface, and at least a part of the outermost surface in the axial direction protrudes outward in the axial direction from the outer portion in the radial direction of the end surface. Characterized by comprising a bearing body end portion protective metal portion.
また、本発明は、軸方向に延びて軸方向の2箇所に形成され外径が軸方向の前後より小さい2つの外径縮小部のそれぞれにおいて回転可能に支持されるロータシャフトと、軸方向に前記2つの外径縮小部の間であって前記ロータシャフトの径方向外側に設けられ前記ロータシャフトに結合した回転部と、を備える回転機械において、固定支持されて、前記2つの外径縮小部のそれぞれにおいて前記ロータシャフトを支持する軸受構造であって、前記ロータシャフトの径方向外側を囲むように配されて、前記ロータシャフトの外面に対向するように径方向内側の内面が形成され、前記内面には軸方向の中央部に周方向の全周にわたり形成され潤滑油流入口を有する潤滑油流入溝と前記潤滑油流入溝の軸方向の両側に配され周方向の全周にわたり形成され潤滑油排出口を有する2つの潤滑油排出溝とを有し、軸方向の両側の端部の径方向内側部分である端面径方向内側部分がその径方向外側に隣接する端面径方向外側部分よりも軸方向について内側に窪んだように形成された軸受本体部と、前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の径方向内側表面に沿って層状に設けられた軸受面用メタル部と、前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の前記端面径方向内側部分の表面に沿って層状に設けられ、かつ、最も軸方向外側の表面の少なくとも一部は、前記端面径方向外側部分より軸方向の外側に突出している軸受本体端部保護用メタル部と、を具備することを特徴とする。 The present invention also includes a rotor shaft that extends in the axial direction and is formed at two axial positions, and is rotatably supported at each of two outer diameter reduction portions whose outer diameter is smaller than the front and rear in the axial direction. A rotating part provided between the two outer diameter reducing parts and radially outside the rotor shaft and coupled to the rotor shaft, and the two outer diameter reducing parts are fixedly supported. Each of the bearing structure for supporting the rotor shaft, and arranged so as to surround a radially outer side of the rotor shaft, and an inner surface on a radially inner side is formed so as to face an outer surface of the rotor shaft, On the inner surface, a lubricating oil inflow groove having a lubricating oil inflow port formed at the central portion in the axial direction over the entire circumferential direction, and disposed on both sides in the axial direction of the lubricating oil inflow groove and extending over the entire circumferential direction. And two lubricating oil discharge grooves having a lubricating oil discharge port, and an end surface radial outer side that is an inner radial end portion of both ends in the axial direction and that is adjacent to the radial outer side. A bearing main body formed so as to be recessed inward in the axial direction from the portion, a material softer than the material of the bearing main body and the material of the rotor shaft, and on the radially inner surface of the bearing main body A bearing surface metal portion provided in layers along the surface of the bearing main body portion and the rotor shaft material, and a material softer than the material of the rotor shaft, A bearing body end protecting metal portion provided in a layered manner and having at least a part of the outermost surface in the axial direction projecting outward in the axial direction from the outer end portion in the radial direction of the end surface. To.
本発明によれば、回転機械において、軸方向のサイズを大きく増大させることなく軸受本体部と軸方向に隣接するロータシャフト段差部との間の接触を防止することとができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a rotary machine, the contact between a bearing main-body part and the rotor shaft level | step-difference part adjacent to an axial direction can be prevented, without increasing the size of an axial direction largely.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転機械およびその軸受構造について説明する。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。なお、以下の実施形態では、回転機械として、回転電機の場合を例にとって示しているが、本発明は、他の回転機械にも適用可能である。 Hereinafter, a rotating machine and a bearing structure thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted. In the following embodiments, a rotating electrical machine is illustrated as an example of a rotating machine, but the present invention is also applicable to other rotating machines.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る回転電機の構成を示す立断面図である。回転電機100は、回転子10および固定子20を有する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an elevational sectional view showing the configuration of the rotating electrical machine according to the first embodiment. The rotating
回転子10は、回転軸方向に延びたロータシャフト11と、ロータシャフト11の径方向外側に設けられた回転子鉄心12とを有する。ロータシャフト11は、軸方向に回転子鉄心12を挟んだ2箇所でそれぞれ、軸受構造30により回転可能に支持されている。ロータシャフト11の軸受構造30により支持されている部分には、軸方向の前後の通常外径部11bより外径が縮小した外径縮小部11aが形成されている。
The
軸受構造30は、外径縮小部11aに取り付けるために、複数の部分構造に分割可能となっており、外径縮小部11aにそれぞれの部分構造を取り付けた後に一体に組立可能となっている。通常、多くは、軸受構造30は、上下の2つの部分構造に分割可能な構造となっている。
The
ロータシャフト11には、軸方向に回転子鉄心12を挟んだ両側の軸受構造30と回転子鉄心12と間にそれぞれ、内扇15が取り付けられている。
固定子20は、固定子鉄心21と固定子巻線22とを有する。固定子鉄心21は、ギャップ18を介して回転子鉄心12の径方向外側に設けられ円筒状である。固定子巻線22は、固定子鉄心21の径方向の内面に周方向に互いに間隔を以て形成され回転軸方向に延びたスロット(図示せず)内を貫通する。
The
回転子鉄心12および固定子20は、径方向外側に配されたフレーム40に囲まれている。フレーム40の回転軸方向の両端には、軸受ブラケット45が取り付けられている。ロータシャフト11の両端を回転可能に支持する2つの軸受構造30は、それぞれ軸受ブラケット45に固定支持されている。
The
フレーム40の上方には、冷却器60が設けられており、フレーム40と接続している。冷却器60は、冷却部61と、冷却部61を収納する冷却器カバー62とを有する。
A
フレーム40、2つの軸受ブラケット45、および冷却器カバー62は、互いに相俟って閉空間40aを形成している。フレーム40内の空間と、冷却器カバー62内の空間は、1つの冷却器入口開口63および2つの冷却器出口開口64で互いに連通している。冷却器入口開口63は軸方向に固定子20の上方に、2つの冷却器出口開口64のそれぞれは、2つの内扇15のそれぞれの上方に設けられている。閉空間40a内は、たとえば空気などの冷却用気体が満たされている。冷却用気体は、内扇15に駆動されて、閉空間40a内を循環する。
The
図2は、軸受構造の本体部分である軸受本体部の形状を示す軸方向に沿った断面図であって、ロータシャフトを取り付ける前の状態を示す図である。図2では、軸受構造30が強制給油方式の場合を示している。
FIG. 2 is a cross-sectional view along the axial direction showing the shape of the bearing main body which is the main body portion of the bearing structure, and shows a state before the rotor shaft is attached. In FIG. 2, the case where the bearing
軸受構造30は、軸受本体部31、軸受面用メタル部32(図4)、および軸受本体端部保護用メタル部33(図4)を有する。軸受面用メタル部32および軸受本体端部保護用メタル部33については、後述する。
The bearing
軸受構造30の軸受本体部31は、おおよそ円筒形状である。軸受本体部31の径方向外側は、軸受ブラケット45に静止支持されるように、軸方向中央部が径方向外側に突出している。
The bearing
軸受本体部31の軸中心には、ロータシャフト11が貫通するためのロータシャフト貫通孔31hが形成されている。ロータシャフト貫通孔31hの内面には、2種類の溝が形成されている。
A rotor shaft through-
第1の溝は、潤滑油流入溝31bである。潤滑油流入溝31bは、ロータシャフト貫通孔31hの内面の軸方向のほぼ中央に周方向の全周にわたり形成されている。潤滑油流入溝31bは、潤滑油流入口31aを介して、外部の強制給油装置51に連通している。
The first groove is a lubricating
第2の溝は、2つの潤滑油排出溝31cである。潤滑油排出溝31cは、ロータシャフト貫通孔31hの内面の軸方向に潤滑油流入溝31bを挟んだ両側にそれぞれ周方向の全周にわたり形成されている。それぞれの潤滑油排出溝31cは、潤滑油排出口31dを介して、外部の排出経路(図示せず)に連通している。
The second groove is two lubricating
以上のような構成により、ロータシャフト11が回転する状態において、強制給油装置51から供給された潤滑油は、まず、潤滑油流入口31aを介して潤滑油流入溝31bに流入し、軸受構造30とロータシャフト11の間隙に油膜を形成する。また、押し出された潤滑油は、両側の潤滑油排出溝31cに流入し、潤滑油排出口31dを介して外部の排出経路に排出される。このような潤滑油の流れが形成されることにより、ロータシャフト11の回転による軸受構造30とロータシャフト11間の摩擦熱が除去され外部に移送される。この結果、軸受構造30における温度が所定の範囲に維持される。
With the configuration as described above, in a state where the
図3は、軸受構造とロータシャフトとを組み合わせた状態を示す軸方向に沿った断面図である。また、図4は、図3のA部の詳細を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view along the axial direction showing a state in which the bearing structure and the rotor shaft are combined. FIG. 4 is a cross-sectional view showing details of a portion A in FIG.
軸受構造30は、ロータシャフト11の外径縮小部11aの径方向の外側に設けられている。軸受構造30の軸受本体部31の軸方向の端面である本体部端面31gは、ロータシャフト11の通常外径部11bの端面11cに対向している。
The bearing
軸受本体部31の径方向の内面には、軸受面用メタル部32が配されている。したがって、軸受構造30は、軸受面用メタル部32においてロータシャフト11の外径縮小部11aと接しており、軸受本体部31のロータシャフト11の外径縮小部11aとの直接の接触は回避されている。
A bearing
軸受面用メタル部32の材質は、鉛、スズ、アンチモン、亜鉛などの低融点合金を主体とするすべり軸受用の合金(以下、ホワイトメタルと称する)である。軸受メタル部32については、たとえば、軸受本体部31に型枠を取り付け、型枠の内部に軸受メタルの材料を流し込んだ後に、機械加工で成形する方法がとられる。このため、潤滑油流入溝31bや潤滑油排出溝31cなどの面の径方向内側にも、軸受メタルの層が形成されている。
The material of the bearing
ここで、機械加工を行う点からは、軸受メタルの層の厚みは、たとえば、数ミリメートル程度のオーダの最小厚みがあることが望ましい。 Here, from the viewpoint of machining, it is desirable that the thickness of the bearing metal layer has a minimum thickness on the order of several millimeters, for example.
軸受本体部31の本体部端面31gには、径方向に段が形成されている。本体部端面31gのうち径方向外側の部分である端面径方向外側部分31fより、径方向内側の部分である端面径方向内側部分31eの方が、軸方向に内側となるように、段は形成されている。すなわち、端面径方向内側部分31eが端面径方向外側部分31fより窪んでいる。
A step is formed in the radial direction on the end surface 31 g of the main body portion of the bearing
この端面径方向内側部分31eにも、軸受メタルの層が設けられており、軸受本体端部保護用メタル部33が形成されている。したがって、軸受本体端部保護用メタル部33の軸方向の表面は、ロータシャフト11の通常外径部11bの端面11cに対向している。軸受本体端部保護用メタル部33の材質は、鉛、スズ、アンチモン、亜鉛などの低融点合金を主体とするすべり軸受用の合金であるホワイトメタルである。軸受本体端部保護用メタル部33の材質は、軸受面用メタル部32の材質と同じでもよいし、異なった組成であってもよい。
A bearing metal layer is also provided in the end surface radial direction
ここで、軸受本体端部保護用メタル部33の厚さtは、前述のようにたとえば数ミリメートル程度の最小厚み以上の厚さである。また、厚さtは、端面径方向外側部分31fと端面径方向内側部分31eの軸方向の段差の幅の寸法よりも大きい。したがって、この軸受本体端部保護用メタル部33の表面は、軸方向に端面径方向外側部分31fより、通常外径部11bの端面側に、突出している。突出している幅dは、軸受本体端部保護用メタル部33の厚さtから端面径方向外側部分31fと端面径方向内側部分31eの段差を減じた寸法である。
Here, as described above, the thickness t of the bearing body end protecting
このため、万が一、軸受本体部31と通常外径部11bの端面とが近接した場合には、まず、軸受本体端部保護用メタル部33と通常外径部11bの端面とが接触し、軸受本体部31と通常外径部11bとの直接の接触が回避できる。
For this reason, if the bearing
図5は、軸受構造の構成の比較例を示す軸方向に沿った断面図である。この比較例では、軸受本体部31の軸方向の端面に段差が形成されていない。したがって、ここに、軸受本体端部保護用メタル部34を形成する場合には、前述の最小厚み以上の厚みt1が必要である。この結果、軸受構造30と通常外径部11bの端面との間隔について、従来通りの値を確保するためには、軸方向のロータシャフトの長さをt1、すなわち数ミリメートル分、延ばさなければならない。
FIG. 5 is a cross-sectional view along the axial direction showing a comparative example of the structure of the bearing structure. In this comparative example, no step is formed on the axial end surface of the bearing
一方、本実施形態においては、軸方向に端面径方向外側部分31fより突出している幅dが、ロータシャフト11を伸ばすべき長さとなる。ここで、dは、機械加工上の最小厚みの制限がないため、1mm以下、たとえば、0.5mm程度でも可能である。
On the other hand, in the present embodiment, the width d protruding from the end surface radial direction
以上のように、本実施形態によれば、回転機械において、軸方向のサイズを大きく増大させることなく軸受本体部とロータシャフト間の接触を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, in the rotating machine, it is possible to prevent contact between the bearing main body portion and the rotor shaft without greatly increasing the axial size.
[第2の実施形態]
図6は、第2の実施形態に係る軸受構造の端部の詳細を示す断面図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing details of an end portion of the bearing structure according to the second embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment.
本第2の実施形態における軸受構造においては、軸受本体端部保護用メタル部33の端面径方向外側部分31fに近い部分は端面径方向外側部分31fより突出しておらず、端面径方向外側部分31fより突出している部分の範囲が、第1の実施形態の場合に比べて小さくなっている。
In the bearing structure according to the second embodiment, the portion close to the end surface radial direction
具体的には、ホワイトメタルを注入する際の型枠に、軸受本体端部保護用メタル部33の端面径方向外側部分31fに近い部分は端面径方向外側部分31fより突出しないような型枠とする。こうすることにより、機械加工する際に、端面径方向外側部分31fと軸受本体端部保護用メタル部33の境界部のような硬さの異なる部分の加工を必要としないため、機械加工が容易となり、また機械加工の精度が向上する。
Specifically, in the mold when injecting the white metal, a mold that does not protrude from the end surface radial direction
図7は、第2の実施形態に係る軸受構造の変形例の端部の詳細を示す軸方向に沿った断面図である。本変形例においては、軸受本体端部保護用メタル部33の端面径方向外側部分31fより軸方向に突出する部分には、径方向内側になるほど突出寸法が減少するようなテーパが形成されている。なお、テーパは、径方向内側になるほど突出寸法が増加する方向でもよい。
FIG. 7 is a cross-sectional view along the axial direction showing details of an end of a modified example of the bearing structure according to the second embodiment. In this modification, a taper is formed in the portion protruding in the axial direction from the end surface radial direction
このように形成された軸受本体端部保護用メタル部33は、万が一、ロータシャフト11の通常外径部11bの端面と接触した場合の、最初の接触時の接触面積が小さい。このため、軸受本体端部保護用メタル部33に衝撃的に荷重が付加させることがない。また、軸受本体部31と通常外径部11bの端面との間の間隔が小さくなるほど、接触面積が増大し、軸受本体部31と通常外径部11bとの直接の接触が回避する効果が増大する。
The bearing body end protecting
[第3の実施形態]
図8は、第3の実施形態に係る軸受構造の端部の一部を示す斜視図である。図9は、正面図である。また、図10は、図8のX−X線矢視断面図である。ただし、図10では、一部省略することはしていない。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a perspective view showing a part of an end portion of the bearing structure according to the third embodiment. FIG. 9 is a front view. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. However, in FIG. 10, some are not omitted.
なお、図8においては、端面径方向内側部分31eの形状を明確にするために、軸受本体端部保護用メタル部33の図示を省略している。また、軸受構造30の軸方向端部側から見て、潤滑油排出溝31cまでは図示しているが、潤滑油流入溝31bおよびその内側の図示を省略している。
In addition, in FIG. 8, in order to clarify the shape of the end surface radial direction
本実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第3の実施形態においては、端面径方向内側部分31eの表面が平面状ではなく、傾斜面33bと段差面33aの組み合わせになっている。傾斜は、ロータシャフト11の回転方向から見て、段差面33aが見える方向となるように形成されている。
This embodiment is a modification of the first embodiment. In the third embodiment, the surface of the
軸受本体端部保護用メタル部33が、ロータシャフト11の通常外径部11bの端面と接触した場合には、両者の摩擦力が、ロータシャフト11の回転方向に生ずる。この結果、軸受本体端部保護用メタル部33には、回転方向の捩じり力が加わる。
When the bearing body end protecting
このねじり力は、軸受本体端部保護用メタル部33の内部で伝達され、ほとんどが段差面33aへの荷重に変換される。したがって、軸受本体端部保護用メタル部33は、端面径方向内側部分31eの面上を滑ったり剥がれたりすることなく、段差面33aによって確実に保持される。
This torsional force is transmitted inside the bearing body end protecting
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention.
前述のように、実施形態では、回転機械として、回転電機の場合を例にとって示しているが、本発明は、他の回転機械にも適用可能である。この場合、回転機械は、ロータシャフトと、ロータシャフトの径方向外側に設けられロータシャフトに結合した回転部を有する。たとえば、回転電機の場合は、回転子鉄心等が回転部に相当する。また、ブロワ―やポンプの場合には、羽根等が回転部に相当する。 As described above, in the embodiment, the rotating electric machine is illustrated as an example of the rotating machine, but the present invention can be applied to other rotating machines. In this case, the rotating machine includes a rotor shaft and a rotating portion that is provided on the radially outer side of the rotor shaft and coupled to the rotor shaft. For example, in the case of a rotating electrical machine, a rotor core or the like corresponds to the rotating portion. In the case of a blower or a pump, a blade or the like corresponds to the rotating part.
さらに、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。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。 Furthermore, the embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and the modifications thereof are included in the scope of the invention and the scope of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…回転子、11…ロータシャフト、11a…外径縮小部、11b…通常外径部、11c…端面、12…回転子鉄心(回転部)、15…内扇、18…ギャップ、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、30…軸受構造、31…軸受本体部、31a…潤滑油流入口、31b…潤滑油流入溝、31c…潤滑油排出溝、31d…潤滑油排出口、31e…端面径方向内側部分、31f…端面径方向外側部分、31g…本体部端面、31h…ロータシャフト貫通孔、32…軸受面用メタル部、33…軸受本体端部保護用メタル部、33a…段差面、33b…傾斜面、34…軸受本体端部保護用メタル部、40…フレーム、40a…閉空間、45…軸受ブラケット、51…強制給油装置、60…冷却器、61…冷却部、62…冷却器カバー、63…冷却器入口開口、64…冷却器出口開口、100…回転電機(回転機械)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
軸方向に前記2つの外径縮小部の間であって前記ロータシャフトの径方向外側に設けられ前記ロータシャフトに結合した回転部と、
固定支持されて、前記2つの外径縮小部のそれぞれにおいて前記ロータシャフトを支持する2つの軸受構造と、
を備える回転機械であって、
前記2つの軸受構造のそれぞれは、
前記ロータシャフトの径方向外側を囲むように配されて、前記ロータシャフトの外面に対向するように径方向内側の内面が形成され、前記内面には軸方向の中央部に周方向の全周にわたり形成され潤滑油流入口を有する潤滑油流入溝と前記潤滑油流入溝の軸方向の両側に配され周方向の全周にわたり形成され潤滑油排出口を有する2つの潤滑油排出溝とを有し、軸方向の両側の端部の径方向内側部分である端面径方向内側部分がその径方向外側に隣接する端面径方向外側部分よりも軸方向について内側に窪んだように形成された軸受本体部と、
前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の径方向内側表面に沿って層状に設けられた軸受面用メタル部と、
前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の前記端面径方向内側部分の表面に沿って層状に設けられ、かつ、最も軸方向外側の表面の少なくとも一部は、前記端面径方向外側部分より軸方向の外側に突出している軸受本体端部保護用メタル部と、
を具備することを特徴とする回転機械。 A rotor shaft that extends in the axial direction and is formed at two locations in the axial direction and is rotatably supported at each of the two outer diameter reduction portions whose outer diameter is smaller than the front and rear in the axial direction;
A rotating part provided between the two outer diameter reducing parts in the axial direction and radially outside the rotor shaft and coupled to the rotor shaft;
Two bearing structures that are fixedly supported and support the rotor shaft in each of the two outer diameter reduction portions;
A rotating machine comprising:
Each of the two bearing structures is
The inner surface of the rotor shaft is arranged so as to surround the outer surface of the rotor shaft in the radial direction so as to face the outer surface of the rotor shaft. A lubricating oil inflow groove formed and having a lubricating oil inlet, and two lubricating oil discharge grooves having a lubricating oil outlet formed on both sides in the axial direction of the lubricating oil inflow groove and formed over the entire circumference. The bearing main body is formed such that the radially inner portion of the end surface, which is the radially inner portion of both ends in the axial direction, is recessed inward in the axial direction relative to the radially outer end portion adjacent to the radially outer side. When,
A material for the bearing surface, which is softer than the material of the bearing body and the material of the rotor shaft, and is provided in layers along the radially inner surface of the bearing body,
A material softer than the material of the bearing main body and the material of the rotor shaft, provided in layers along the surface of the radially inner end portion of the bearing main body, and the outermost axially outer surface. At least a part of the bearing body end protection metal portion that protrudes outward in the axial direction from the end surface radial direction outer portion; and
A rotating machine comprising:
前記回転子鉄心の径方向外側に間隙をあけて配された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内面に形成された複数のスロット中を貫通する複数の固定子巻線とを有する固定子と、
前記回転子鉄心および前記固定子を収納するフレームと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の回転機械。 The rotating part is a rotor core attached to the outer side in the radial direction of the rotor shaft,
A cylindrical stator core disposed with a gap on the radially outer side of the rotor core, and a plurality of stator windings penetrating through a plurality of slots formed on a radially inner surface of the stator core. A stator having
A frame for housing the rotor core and the stator;
The rotating machine according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記ロータシャフトの径方向外側を囲むように配されて、前記ロータシャフトの外面に対向するように径方向内側の内面が形成され、前記内面には軸方向の中央部に周方向の全周にわたり形成され潤滑油流入口を有する潤滑油流入溝と前記潤滑油流入溝の軸方向の両側に配され周方向の全周にわたり形成され潤滑油排出口を有する2つの潤滑油排出溝とを有し、軸方向の両側の端部の径方向内側部分である端面径方向内側部分がその径方向外側に隣接する端面径方向外側部分よりも軸方向について内側に窪んだように形成された軸受本体部と、
前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の径方向内側表面に沿って層状に設けられた軸受面用メタル部と、
前記軸受本体部の材料および前記ロータシャフトの材料よりも柔らかい材質であって、前記軸受本体部の前記端面径方向内側部分の表面に沿って層状に設けられ、かつ、最も軸方向外側の表面の少なくとも一部は、前記端面径方向外側部分より軸方向の外側に突出している軸受本体端部保護用メタル部と、
を具備することを特徴とする軸受構造。 A rotor shaft that extends in the axial direction and is formed at two locations in the axial direction and is rotatably supported in each of the two outer diameter reduction portions whose outer diameter is smaller than the front and rear in the axial direction, and the two outer diameter reductions in the axial direction A rotary part provided between the two parts and provided outside the rotor shaft in the radial direction and coupled to the rotor shaft. The rotary shaft is fixedly supported and the rotor shaft in each of the two outer diameter reduction parts Bearing structure for supporting
The inner surface of the rotor shaft is arranged so as to surround the outer surface of the rotor shaft in the radial direction so as to face the outer surface of the rotor shaft. A lubricating oil inflow groove formed and having a lubricating oil inlet, and two lubricating oil discharge grooves having a lubricating oil outlet formed on both sides in the axial direction of the lubricating oil inflow groove and formed over the entire circumference. The bearing main body is formed such that the radially inner portion of the end surface, which is the radially inner portion of both ends in the axial direction, is recessed inward in the axial direction relative to the radially outer end portion adjacent to the radially outer side. When,
A material for the bearing surface, which is softer than the material of the bearing body and the material of the rotor shaft, and is provided in layers along the radially inner surface of the bearing body,
A material softer than the material of the bearing main body and the material of the rotor shaft, provided in layers along the surface of the radially inner end portion of the bearing main body, and the outermost axially outer surface. At least a part of the bearing body end protection metal portion that protrudes outward in the axial direction from the end surface radial direction outer portion; and
A bearing structure comprising:
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