JP2019004608A - Totally-enclosed rotary electric machine and drain mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、全閉形回転電機およびその排水機構に関する。 The present invention relates to a fully closed rotating electrical machine and a drainage mechanism thereof.
冷却器を有する全閉形回転電機においては、一般的に、フレーム、軸受ブラケット、および冷却器カバーのそれぞれは、互いに相まって閉空間を形成する構成要素である。 In a fully-closed rotating electrical machine having a cooler, each of a frame, a bearing bracket, and a cooler cover is generally a component that forms a closed space together with each other.
ロータシャフトのような回転体の軸受ブラケットの貫通部、フレームと軸受ブラケットとの接続部、あるいはフレームと冷却器カバーとの接続部などは、シール処置がなされてはいるが、漏えい量が完全にゼロであるわけではない。したがって、長期間では、外気が、この閉空間に流入することになる。 The through-hole part of the bearing bracket of the rotating body such as the rotor shaft, the connection part between the frame and the bearing bracket, or the connection part between the frame and the cooler cover are sealed, but the leakage amount is completely It is not zero. Therefore, outside air flows into this closed space for a long period of time.
外気が閉空間に流入すると、閉空間内の冷却用気体は、冷却器により冷却されているため、相対湿度が上昇しており、流入した外気中の水蒸気の余剰分は凝結し、凝縮水として閉空間内に蓄積される。この凝縮水は、最終的には、フレームの下部に溜まることから、この凝縮水を回転電機外に排出するために、一般に、フレーム下部にドレンプラグが設けられている。 When the outside air flows into the closed space, the cooling gas in the closed space is cooled by the cooler, so the relative humidity rises, and the excess water vapor in the flowing outside air condenses and becomes condensed water. Accumulated in a closed space. Since this condensed water eventually accumulates at the lower part of the frame, a drain plug is generally provided at the lower part of the frame in order to discharge the condensed water to the outside of the rotating electrical machine.
他の分野を含めて、一般に、ドレンプラグについては、例えば、ドレンする際に飛散を防止するような構成とした例(特許文献1参照)、あるいは、着脱自在とした例(特許文献2参照)などが知られている。 In general, including other fields, for the drain plug, for example, an example in which scattering is prevented when draining (see Patent Document 1), or an example in which the drain plug is detachable (see Patent Document 2). Etc. are known.
一方、回転電機の場合には、特有の条件を考慮すべき場合がある。 On the other hand, in the case of a rotating electrical machine, there are cases where specific conditions should be considered.
まず、ドレンプラグに要求される機能の第1は、排水機能である。すなわち、回転電機内に溜まった凝縮水を適宜排水可能である必要がある。 First, the first function required for the drain plug is a drainage function. That is, it is necessary that the condensed water accumulated in the rotating electrical machine can be drained appropriately.
さらに、回転電機が耐圧防爆形の回転電機の場合は、ドレンプラグに要求される機能の第2は火炎伝搬防止機能である。すなわち、機内で爆発が発生した場合に、回転電機の内部から外部への火炎の伝搬を防止する必要がある。 Furthermore, when the rotating electrical machine is a pressure-proof explosion-proof rotating electrical machine, a second function required for the drain plug is a flame propagation preventing function. That is, when an explosion occurs in the machine, it is necessary to prevent the propagation of flame from the inside of the rotating electrical machine to the outside.
このため、通常時には、ドレンプラグを取り付けておくことにより、第2の条件をクリアし、排水については、その都度、ドレンプラグを取り外すことにより行っていた。ただし、ドレンプラグは、フレームの底部に設けられるため、取り外しが容易ではなかった。 For this reason, normally, the drain plug was attached to clear the second condition, and drainage was performed by removing the drain plug each time. However, since the drain plug is provided at the bottom of the frame, it is not easy to remove.
そこで、本発明は、全閉形回転電機において、ドレンプラグを取り外すことなく、排水機能と火炎伝搬防止機能を確保することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to ensure a drainage function and a flame propagation prevention function without removing a drain plug in a fully enclosed rotating electrical machine.
上述の目的を達成するため、本発明に係る全閉形回転電機は、回転軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、前記ロータシャフトを回転可能に軸支する2つの軸受と、前記軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームに接続し前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットと、前記フレームの底板に設けられて前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構と、を備え、前記排水機構は、前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第1の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第2の状態間を互いに移行可能な可動部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a fully-closed rotating electrical machine according to the present invention has a rotor shaft that extends in the direction of the rotation axis and is rotatably supported, and a rotor core that is attached to the outer side in the radial direction of the rotor shaft. A stator having a rotor, a cylindrical stator core provided radially outside the rotor core, and a stator winding penetrating through the stator core in the rotational axis direction; and the rotation A frame containing a core and the stator and having a bottom plate, two bearings rotatably supporting the rotor shaft, and fixedly supporting the bearings and connected to the frame to form a closed space together with the frame A bearing bracket to be formed, and a drainage mechanism that is provided on a bottom plate of the frame and discharges condensed water generated in the closed space, and the drainage mechanism is formed on the bottom plate of the frame. A ram through-hole, a first state that is provided in the frame through-hole and is capable of discharging condensed water in the frame at a normal time, and when the pressure in the closed space is higher than the normal pressure And a movable part capable of shifting between a second state in which the frame through-hole is closed to block the closed space from the outside.
また、本発明は、回転子と、固定子と、回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットとを備える全閉形回転電機の前記フレームの底板に設けられて、前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構であって、前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第1の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第2の状態間を互いに移行可能な可動部と、を有することを特徴とする。 The present invention also provides a fully-enclosed rotating electrical machine including a rotor, a stator, a rotor iron core, a frame that houses the stator and a bottom plate, and a bearing bracket that forms a closed space together with the frame. A drainage mechanism that is provided on the bottom plate of the frame and discharges condensed water generated in the closed space, and is provided in the frame through-hole formed in the bottom plate of the frame and in the frame through-hole. Sometimes when the condensate in the frame can be discharged, and when the pressure in the closed space rises above the normal pressure, the frame through hole is closed to connect the inside and outside of the closed space. And a movable part capable of shifting between the second states to be blocked.
本発明によれば、全閉形回転電機において、ドレンプラグを取り外すことなく、排水機能と火炎伝搬防止機能を確保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a fully enclosed rotary electric machine, a drainage function and a flame propagation prevention function can be ensured, without removing a drain plug.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉形回転電機およびドレンプラグについて説明する。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。 Hereinafter, with reference to the drawings, a fully closed rotary electric machine and a drain plug according to an embodiment of the present invention will be described. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、実施形態に係る全閉形回転電機の構成を示す立断面図である。全閉形回転電機200は、回転子10、固定子20、フレーム40を有する。
FIG. 1 is an elevational sectional view showing a configuration of a fully-closed rotating electrical machine according to the embodiment. The fully closed rotating
回転子10は、回転軸方向に水平に延びたロータシャフト11、およびロータシャフト11の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心12を有する。ロータシャフト11には、内扇15が取り付けられている。
The
固定子20は、回転子鉄心12の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心21、および固定子鉄心21の径方向内側表面近傍を回転軸方向に貫通する固定子巻線22を有する。
The
フレーム40は、固定子20および回転子鉄心12を収納するように、これらの径方向を囲んでいる。フレーム40の回転軸方向の両側には、軸受ブラケット45aおよび45bが設けられており、それぞれ軸受31、32を固定支持している。フレーム40の底部を除く部分には、冷却部60が形成されている。また、フレーム40の外表面には、複数のフィン(図示せず)が設けられている。
The
冷却部60は、1つあるいは複数の通風路61を有する。それぞれの通風路61は、軸方向に延びており、内側壁61gと外側壁61hに挟まれている。それぞれの通風路61の断面は、たとえば矩形、楕円形、あるいは周方向に拡がった形状でもよい。それぞれの通風路61は、通風路入口開口61aおよび通風路出口開口61bを介して、機内側の雰囲気、すなわち、回転子鉄心12および固定子20が設けられている側の雰囲気と連通している。通風路61の個数、およびそれぞれの通風路61の周方向の拡がり、あるいは複数の通風路61の周方向の配置の広がりは、通風路61の高さ寸法すなわち内側壁61gと外側壁61hの間隔とあわせて、適宜、必要な冷却能力に応じて設定すればよい。
The
フレーム40、軸受ブラケット45a、45bは、互いに相俟って閉空間40aを形成している。機内および通風路61は、それぞれ閉空間40aを構成しており、閉空間40a内は、冷却用気体で満たされている。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。内扇15により駆動された冷却用気体は、通風路入口開口61aを経由して、通風路61に流入する。通風路61において、冷却用気体は、外側壁61hを介して外気により冷却されたのち、通風路出口開口61bを介して機内に流入する。機内に流入した冷却用気体は、回転子鉄心12および固定子20を冷却した後に、ふたたび内扇15に流入する。
The
排水機構100は、フレーム40の底部、すなわち底板40bに設けられている。
The
図2は、実施形態に係る全閉形回転電機の排水機構の構成を示す立断面図である。また、図3は、フレーム底部に形成されたフレーム貫通孔を示す立断面図である。 FIG. 2 is an elevational cross-sectional view illustrating the configuration of the drainage mechanism of the fully-closed rotating electrical machine according to the embodiment. FIG. 3 is an elevational sectional view showing a frame through hole formed in the bottom of the frame.
図3に示すように、フレーム40の底板40bに形成されたフレーム貫通孔140は、その中心が鉛直下方に向かって形成され、段付き構造である。すなわち、上方から下方にかけて、順次、径が細くなっている。
As shown in FIG. 3, the frame through-
最上段は、大径穴141が形成され、平坦部141aに至っている。その下の段では、中径穴142が形成されている。中径穴142は、下方で平坦部142aに至っている。その下の段では、小径穴143が形成されている。
In the uppermost stage, a large-
小径穴143の下端からは、下方に行くほど径が縮小するテーパ穴144が形成されている。テーパ穴144の下端からは、一定の形でフレーム貫通孔140の貫通下端まで、細径穴145が形成されている。
From the lower end of the
図2に示すように、排水機構100は、底板40bに形成されたフレーム貫通孔140に設けられた可動部110、ばね120、および頭部押さえ130を有する。
As shown in FIG. 2, the
可動部110は、円柱状に軸方向に延びた円柱部111と、円柱部111の一方の端部から先に設けられ先端に向かって径が細くなる錐状体部112と、円柱部111の一方の端部に中心軸を揃えるように接続された円板状の頭部113とを有する。可動部110は、錐状体部112を下側にして、その軸が鉛直になるように設けられている。
The
錐状体部112の円錐体の傾斜の角度は、テーパ穴144の傾斜の角度に等しく、可動部110が、最下方まで移動した場合には、錐状体部112の外表面は、テーパ穴144の内表面と互いに面接触して、フレーム貫通孔140が閉止される。
The angle of inclination of the cone of the
ばね120は、可動部110の頭部113の下面と、平坦部142aの2つの面に挟まれるように設けられている。
The
頭部押さえ130は、円筒部131および円筒部131の上端から径方向に広がるフランジ部132を有する。フランジ部132は、その下面が、フレーム貫通孔140の径方向外側部分上に密着するように底板40b上に、たとえば、複数本のボルト(図示せず)で取り付けられている。フランジ部132には、少なくとも1つのドレン通路132aが形成されており、底板40bの上面と、フレーム貫通孔140内とが連通している。
The
このとき、円筒部131の下端が、可動部110の頭部113を抑える状態となっている。ばね120は、圧縮された状態である。また、錐状体部112はテーパ穴144に接触せずに、錐状体部112の外表面とテーパ穴144の内表面間に間隙が形成されている。この状態を第1の状態と呼ぶこととする。
At this time, the lower end of the
以上のような第1の状態における排水機構100においては、通常時は、フレーム40内で発生し、最終的に底板40bまで落下してきた凝縮水は、フランジ部132に形成されたドレン通路131から、フレーム貫通孔140内に流入し、錐状体部112とテーパ穴144間の間隙を通過して、細径穴145から、下方に流出する。
In the
ここで、全閉形回転電機200の機内で爆発があった場合には、機内と外部との間に圧力差が生ずるため、可動部110の頭部113の頭部押さえ130に囲まれた範囲にその差圧が付加され、可動部110を頭部押さえ130に押し付けているばね120を圧縮する方向に差圧による力が作用する。
Here, when there is an explosion in the machine of the fully-closed rotating
この結果、可動部110は下方に移動し、錐状体部112の外表面とテーパ穴144の内表面が接触し、フレーム40内は外部と隔離される。この状態を第2の状態と呼ぶこととする。機内で爆発が発生した時には、この第2の状態に移行することによって、機内で発生した火炎はフレーム40の外部に伝搬しない。
As a result, the
また、機内の火炎が収束し、機内の圧力が通常の状態近くに復帰すれば、ばね120の復元力により可動体110は頭部押さえ130と接触する位置まで上昇し、第1の状態に復帰し、再び、排水路が確保される。すなわち、第1の状態と第2の状態とは相互に移行可能である。
When the flame in the machine converges and the pressure in the machine returns to a normal state, the
以上のように、本発明によれば、排水機構100を取りつけたままで、排水機能を有する第1の状態と、火炎伝搬防止機能を有する第2の状態を実現することができる。
[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。たとえば、実施形態においては、横置き型の回転電機に適用した場合を示したが、これに限定されず、縦置き型の回転電機の場合であってもよい。
As described above, according to the present invention, the first state having the drainage function and the second state having the flame propagation preventing function can be realized with the
[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. For example, in the embodiment, the case where the present invention is applied to a horizontal type rotary electric machine has been described. However, the present invention is not limited to this.
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。 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.
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。 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…カップリング部、12…回転子鉄心、15…内扇、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、31、32…軸受、40…フレーム、40a…閉空間、40b…底板、45a、45b…軸受ブラケット、60…冷却部、61…通風路、61a…通風路入口開口、61b…通風路出口開口、61g…内側壁、61h…外側壁、100…排水機構、110…可動部、111…円柱部、112…錐状体部、113…頭部、120…ばね、130…頭部押さえ、131…円筒部、132…フランジ部、132a…ドレン通路、140…フレーム貫通孔、141…大径穴、141a…平坦部、142…中径穴、142a…平坦部、143…小径穴、144…テーパ穴、145…細径穴、200…全閉形回転電機
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
前記回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、
前記ロータシャフトを回転可能に軸支する2つの軸受と、
前記軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームに接続し前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットと、
前記フレームの底板に設けられて前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構と、
を備え、
前記排水機構は、
前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、
前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第1の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第2の状態間を互いに移行可能な可動部と、
を有することを特徴とする全閉形回転電機。 A rotor having a rotor shaft that extends in the direction of the rotation axis and is rotatably supported; and a rotor core that is attached to a radially outer side of the rotor shaft;
A stator having a cylindrical stator core provided radially outside the rotor core, and a stator winding penetrating the stator core in the direction of the rotation axis;
A frame that houses the rotor core and the stator and has a bottom plate;
Two bearings rotatably supporting the rotor shaft;
A bearing bracket that fixedly supports each of the bearings and is connected to the frame to form a closed space together with the frame;
A drainage mechanism that is provided on the bottom plate of the frame and discharges the condensed water generated in the closed space;
With
The drainage mechanism is
A frame through hole formed in the bottom plate of the frame;
The frame through hole provided in the frame through hole in a first state in which the condensed water in the frame can be discharged normally and when the pressure in the closed space is higher than the normal pressure. A movable part capable of shifting between the second states that block the inside and outside of the closed space by blocking
A fully-enclosed rotating electrical machine characterized by comprising:
前記可動部は、前記テーパ穴に対向するように下部が下方に行くにつれて径が縮小し錐状に形成されており、
前記排水機構は、
前記可動部を鉛直上方に移動させようとする復元力を作用させるばねと、
前記可動部の上方への移動を妨げる頭部押さえと、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の全閉形回転電機。 The frame through hole has a tapered hole whose diameter decreases as it goes down,
The movable part is formed in a conical shape with a reduced diameter as the lower part goes downward so as to face the tapered hole,
The drainage mechanism is
A spring for acting a restoring force to move the movable part vertically upward;
A head retainer that prevents the movable part from moving upward;
The fully-closed rotary electric machine according to claim 1, further comprising:
前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、
前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第1の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第2の状態間を互いに移行可能な可動部と、
を有することを特徴とする排水機構。 Provided on the bottom plate of the frame of the fully-closed rotating electrical machine, comprising: a rotor, a stator, a frame containing the rotor core and the stator and having a bottom plate; and a bearing bracket that forms a closed space together with the frame. A drainage mechanism for discharging condensed water generated in the closed space,
A frame through hole formed in the bottom plate of the frame;
The frame through hole provided in the frame through hole in a first state in which the condensed water in the frame can be discharged normally and when the pressure in the closed space is higher than the normal pressure. A movable part capable of shifting between the second states that block the inside and outside of the closed space by blocking
A drainage mechanism characterized by comprising:
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US11852152B2 (en) | 2019-10-07 | 2023-12-26 | The Gorman-Rupp Company | Pin vent assembly |
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- 2017-06-15 JP JP2017117400A patent/JP6666306B2/en active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11852152B2 (en) | 2019-10-07 | 2023-12-26 | The Gorman-Rupp Company | Pin vent assembly |
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