JP2020148285A - Lubrication fluid tank for bearing device, and bearing device - Google Patents

Lubrication fluid tank for bearing device, and bearing device Download PDF

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麻美 金崎
Asami Kanezaki
麻美 金崎
信行 安
Nobuyuki Yasu
信行 安
元康 石井
Motoyasu Ishii
元康 石井
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株式会社東芝
Toshiba Corp
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Abstract

To provide a lubrication fluid tank for a bearing device that can improve a cooling effect for lubrication fluid while suppressing enlargement of the entire air-cooling bearing device and complication of a structure.SOLUTION: A lubrication fluid tank for a bearing device comprises: a tank body 4 that is arranged around a shaft part 102 of a rotor 101, stores lubrication fluid, and houses at least a part of a bearing 3 that receives the load of the rotor 101; and a plurality of cooling fins 5 provided on the bottom surface and side surface of the tank body 4 at intervals in a circumferential direction. Then, the lubrication fluid tank has at least one of a predetermined arrangement of the cooling fins 5, a predetermined shape of the cooling fins 5 and a predetermined shape of the tank body 4, which cause increase in the surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施の形態は、軸受装置用潤滑流体槽および軸受装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a lubricating fluid tank for a bearing device and a bearing device.
立軸水車発電機等の回転電機の回転子は、流体潤滑式の軸受装置によって支持される場合がある。このような軸受装置は、例えば、潤滑油を貯留する油槽と、油槽の内部の潤滑油に少なくとも一部が浸漬されるように配置される軸受とを備え、回転子の回転時に軸受と回転子との間に油膜を形成する。軸受は、この油膜を介して回転子からの荷重を受けることで、回転子を非接触の状態で支持することができる。 The rotor of a rotating electric machine such as a vertical water turbine generator may be supported by a fluid-lubricated bearing device. Such a bearing device includes, for example, an oil tank for storing lubricating oil and a bearing arranged so that at least a part of the oil is immersed in the lubricating oil inside the oil tank, and the bearing and the rotor are arranged when the rotor is rotated. An oil film is formed between and. The bearing can support the rotor in a non-contact state by receiving a load from the rotor through the oil film.
軸受装置が回転子を支持した際には、軸受と回転子との間における軸受と油膜との摩擦および回転子と油膜との摩擦等によって生じる損失が熱となり、潤滑油の温度が上昇し得る。潤滑油の温度上昇は、例えば潤滑油の粘度を低下させて、油膜の厚みを減少させ得たり、回転子の支持剛性を低下させ得るため、軸受と回転子との間の接触リスクを増加させる。そのため、このタイプの軸受装置では、通常、潤滑油を冷却するための手段が設けられている。 When the bearing device supports the rotor, the loss caused by the friction between the bearing and the oil film between the bearing and the rotor and the friction between the rotor and the oil film becomes heat, and the temperature of the lubricating oil may rise. .. An increase in the temperature of the lubricating oil can, for example, reduce the viscosity of the lubricating oil to reduce the thickness of the oil film or reduce the support rigidity of the rotor, thus increasing the risk of contact between the bearing and the rotor. .. Therefore, this type of bearing device is usually provided with means for cooling the lubricating oil.
潤滑油の冷却のための手段としては、例えば、油槽に冷却フィンを設けたり、油槽の周囲に、回転電機の回転によって生じる空気流(以下、冷却空気)を供給したりすることが挙げられる。以下においては、上記のような冷却構造を備える軸受装置のことを、空冷式の軸受装置と呼ぶ。 As a means for cooling the lubricating oil, for example, a cooling fin is provided in the oil tank, or an air flow generated by the rotation of the rotary electric machine (hereinafter, cooling air) is supplied around the oil tank. In the following, a bearing device having the above cooling structure will be referred to as an air-cooled bearing device.
空冷式の軸受装置には、冷却フィンを熱伝導率の高い材料で形成し、油槽に冷却フィンを貫通させた状態で設けるものもある。この構成では、冷却フィンの熱伝導率が高いことで、冷却フィン自体の熱伝達率が向上する。しかし、油槽の内部に突出した冷却フィンによって油槽内部の潤滑油の対流が阻害され得るため、潤滑油の熱が効果的に放熱されない虞がある。 In some air-cooled bearing devices, the cooling fins are made of a material having high thermal conductivity, and the cooling fins are passed through the oil tank. In this configuration, the high thermal conductivity of the cooling fins improves the heat transfer coefficient of the cooling fins themselves. However, since the cooling fins protruding inside the oil tank may hinder the convection of the lubricating oil inside the oil tank, the heat of the lubricating oil may not be effectively dissipated.
また、油槽の周囲にエアガイドを取りつけ、エアガイドによって冷却空気を冷却フィンに沿うようにガイドする構造も知られている。この構造では、エアガイド内を通る冷却空気の流速が上がるため、冷却フィンの熱伝達率が向上する。しかし、エアガイドにより通風経路が制限されるため、回転電機の風損を増加させる虞がある。 It is also known that an air guide is attached around the oil tank and the cooling air is guided along the cooling fins by the air guide. In this structure, the flow velocity of the cooling air passing through the air guide is increased, so that the heat transfer coefficient of the cooling fins is improved. However, since the ventilation path is restricted by the air guide, there is a risk of increasing the wind damage of the rotary electric machine.
以上のような空冷式の軸受装置は、小型の回転電機において適用されることが多い。また、空冷式の軸受装置を用いる場合には、一般に、回転電機の回転によって冷却空気を発生させる。この場合の冷却空気の通風路の代表的な形式としては、出口管通風管型や、開放型が挙げられる。 The air-cooled bearing device as described above is often applied to a small rotary electric machine. When an air-cooled bearing device is used, cooling air is generally generated by the rotation of a rotary electric machine. Typical types of cooling air ventilation passages in this case include an outlet pipe ventilation pipe type and an open type.
また、流体潤滑式の軸受装置には、潤滑流体として、水やその他流体を用いるものも存在する。 In addition, some fluid-lubricated bearing devices use water or other fluid as the lubricating fluid.
特開2015−183771号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-183771 特開2000−92788号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-92788
上述のような冷却フィンによる冷却効果を高めるためには、冷却フィンの熱伝達率を上げることが重要であり、これを実現するための手段として、冷却フィンの冷却面積を拡大することや、冷却空気の風量を増やすこと、風速を上げること等が挙げられる。 In order to enhance the cooling effect of the cooling fins as described above, it is important to increase the heat transfer coefficient of the cooling fins, and as a means for achieving this, the cooling area of the cooling fins is expanded or cooling is performed. Increasing the air volume, increasing the wind speed, etc.
冷却面積を拡大する手段としては、例えば油槽や冷却フィンを大きくすることや、冷却フィンの枚数を増やすことが考えられる。しかしながら、空冷式の軸受装置を採用する一般に小型となる回転電機を設置する場合には、軸受装置の設置スペースが比較的狭い範囲に制限されていたり、また保守点検用スペースの確保が必要であったりするため、油槽や冷却フィンのサイズは無制限に大型化できない。また、油槽と冷却フィンは通常、溶接により接合され、溶接作業を適正に且つ効率的に実施するために、冷却フィンは一定以上の間隔を空けて順次溶接される。そのため、取り付けできる冷却フィンの枚数にも製造上の制限がある。 As a means for expanding the cooling area, for example, it is conceivable to increase the size of the oil tank or the cooling fins or increase the number of cooling fins. However, when installing a generally small rotary electric machine that uses an air-cooled bearing device, the installation space for the bearing device is limited to a relatively narrow range, and it is necessary to secure a space for maintenance and inspection. Therefore, the size of the oil tank and cooling fins cannot be increased without limit. Further, the oil tank and the cooling fins are usually joined by welding, and the cooling fins are sequentially welded at a certain interval or more in order to carry out the welding work properly and efficiently. Therefore, there is a manufacturing limitation on the number of cooling fins that can be attached.
また、冷却空気は、通常、回転電機の回転数や構造により決定される自己通風によるものであるため、冷却空気の風量を増やしたり、風速を上げたりすることは、回転電機全体の構造変更を伴い、容易に実施できない。また、冷却フィン周囲をカバーなどで閉塞し局所的に冷却空気の風速を上げる手法では、前述した通り、回転電機の風損増加につながる。 In addition, since the cooling air is usually self-ventilated, which is determined by the rotation speed and structure of the rotating electric machine, increasing the air volume of the cooling air or increasing the wind speed changes the structure of the entire rotating electric machine. Therefore, it cannot be easily implemented. Further, the method of locally increasing the wind speed of the cooling air by blocking the periphery of the cooling fin with a cover or the like leads to an increase in wind damage of the rotating electric machine as described above.
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、空冷式の軸受装置全体の大型化及び構造の複雑化を抑制しつつ、潤滑流体に対する冷却効果を向上できる軸受装置用潤滑流体槽および軸受装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is capable of improving the cooling effect on the lubricating fluid while suppressing the increase in size and the complexity of the structure of the entire air-cooled bearing device. The purpose is to provide the device.
実施の形態にかかる軸受装置用潤滑流体槽は、回転電機の回転子の軸部分の周囲に配置され、潤滑流体を貯留するとともに、前記回転子の荷重を受ける軸受の少なくとも一部を収容する槽本体と、前記槽本体の底面及び/又は側面に周方向に間隔を空けて設けられる複数の放熱部材と、を備える。当該軸受装置用潤滑流体槽は、前記槽本体及び前記放熱部材の表面積を増加させるための前記放熱部材の所定配列、前記放熱部材の所定形状、及び前記槽本体の所定形状のうちの少なくともいずれかを有している。そして、当該軸受装置用潤滑流体槽は、前記軸部分の軸方向及び径方向の両方を含む面上で板状をなし且つ表面が平坦な冷却フィンが前記所定形状のない前記槽本体に周方向に間隔を空けて配列されるのみの構成よりも、前記槽本体及び前記放熱部材の合計の表面積を増加させる。 The lubricating fluid tank for a bearing device according to the embodiment is arranged around the shaft portion of the rotor of the rotary electric machine, stores the lubricating fluid, and houses at least a part of the bearing that receives the load of the rotor. The main body and a plurality of heat radiating members provided on the bottom surface and / or the side surface of the tank main body at intervals in the circumferential direction are provided. The lubricating fluid tank for the bearing device is at least one of a predetermined arrangement of the heat radiating members for increasing the surface area of the tank body and the heat radiating member, a predetermined shape of the heat radiating member, and a predetermined shape of the tank body. have. Then, in the lubricating fluid tank for the bearing device, the cooling fins having a plate shape on the surface including both the axial direction and the radial direction of the shaft portion and having a flat surface are circumferentially oriented to the tank body having no predetermined shape. The total surface area of the tank body and the heat radiating member is increased as compared with the configuration in which the tank body and the heat radiating member are only arranged at intervals.
実施の形態にかかる軸受装置は、前記軸受装置用潤滑流体槽と、回転電機の回転子の荷重を受ける軸受と、を備える。そして、前記軸受の少なくとも一部が、前記軸受装置用潤滑流体槽の前記槽本体の内部に収容されている。 The bearing device according to the embodiment includes the lubricating fluid tank for the bearing device and a bearing that receives the load of the rotor of the rotary electric machine. Then, at least a part of the bearing is housed inside the tank body of the lubricating fluid tank for the bearing device.
本発明によれば、空冷式の軸受装置全体の大型化及び構造の複雑化を抑制しつつ、潤滑流体に対する冷却効果を向上できる。 According to the present invention, it is possible to improve the cooling effect on the lubricating fluid while suppressing the increase in size and the complexity of the structure of the entire air-cooled bearing device.
第1の実施の形態にかかる回転電機の軸受装置の一部の子午断面図である。It is a partial meridional cross-sectional view of the bearing apparatus of the rotary electric machine which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態にかかる回転電機の軸受装置の一部の子午断面図である。It is a partial meridional cross-sectional view of the bearing apparatus of the rotary electric machine which concerns on 2nd Embodiment. (A)は、図2に示す軸受装置が備える潤滑流体槽の側面図であり、(B)は、底面図である。(A) is a side view of a lubricating fluid tank included in the bearing device shown in FIG. 2, and (B) is a bottom view. 第3の実施の形態にかかる回転電機の軸受装置の一部の子午断面図である。It is a partial meridional cross-sectional view of the bearing apparatus of the rotary electric machine which concerns on 3rd Embodiment. (A)は、図4のV−V線に沿う断面図であり、(B)〜(D)は、第3の実施の形態の変形例を示す図である。(A) is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4, and FIGS. (B) to (D) are views showing a modified example of the third embodiment. 第4の実施の形態にかかる回転電機の軸受装置が備える潤滑流体槽の側面図である。It is a side view of the lubricating fluid tank provided in the bearing device of the rotary electric machine which concerns on 4th Embodiment.
以下に、添付の図面を参照して各実施の形態を詳細に説明する。 Each embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態にかかる回転電機の軸受装置1の一部の子午断面図を示している。本実施の形態にかかる軸受装置1は、立軸水車発電機を構成する回転電機100の回転子101を回転自在に支持するように構成されている。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a partial meridional cross-sectional view of the bearing device 1 of the rotary electric machine according to the first embodiment. The bearing device 1 according to the present embodiment is configured to rotatably support the rotor 101 of the rotary electric machine 100 constituting the vertical water turbine generator.
図1に示すように、回転子101は、軸部分102と、軸部分102の外周に設けられる回転子リム112と、磁極113とを有し、回転子101は、固定子103内、詳しくは円筒状をなす固定子鉄心内に配置される。軸部分102は、水車のランナ200に水車主軸201を介して接続されており、これにより、回転子101は、ランナ200の回転に伴い、その回転軸線Aを中心に回転するようになっている。 As shown in FIG. 1, the rotor 101 has a shaft portion 102, a rotor rim 112 provided on the outer periphery of the shaft portion 102, and a magnetic pole 113, and the rotor 101 is inside the stator 103, in detail. It is placed in a cylindrical stator core. The shaft portion 102 is connected to the runner 200 of the water turbine via the main shaft 201 of the water turbine, whereby the rotor 101 rotates about the rotation axis A as the runner 200 rotates. ..
実施の形態の説明では、単に軸方向と言う場合、その方向は、回転子101の回転軸線A上の方向又は回転軸線Aに平行な方向のことを意味する。また、単に径方向と言う場合、その方向は、回転軸線Aに対して直交する方向を意味する。また、単に周方向と言う場合、その方向は、回転軸線Aを中心とする回転方向に沿う方向を意味する。 In the description of the embodiment, when the term is simply referred to as an axial direction, the direction means a direction on the rotation axis A of the rotor 101 or a direction parallel to the rotation axis A. Further, when simply referred to as a radial direction, the direction means a direction orthogonal to the rotation axis A. Further, when simply referred to as a circumferential direction, the direction means a direction along the rotation direction centered on the rotation axis A.
軸受装置1は、潤滑流体槽2と、軸受3とを備えており、潤滑流体槽2は、回転子101の軸部分102の周囲に配置されて例えば潤滑油や水等の潤滑流体を貯留する槽本体4と、槽本体4に設けられた複数の冷却フィン5と、を有している。 The bearing device 1 includes a lubricating fluid tank 2 and a bearing 3, and the lubricating fluid tank 2 is arranged around the shaft portion 102 of the rotor 101 to store a lubricating fluid such as lubricating oil or water. It has a tank body 4 and a plurality of cooling fins 5 provided on the tank body 4.
槽本体4は、軸受用ブラケット8により支持されることで、所定位置に位置決めされている。槽本体4は、中空円板状の底面4Aと、底面4Aの径方向外側端部から軸方向で上方に立ち上がる側面4Bと、を有し、冷却フィン5は、槽本体4の底面4A及び側面4Bに跨がる状態で周方向に間隔を空けて複数設けられている。 The tank body 4 is positioned at a predetermined position by being supported by the bearing bracket 8. The tank body 4 has a hollow disk-shaped bottom surface 4A and a side surface 4B that rises upward in the axial direction from the radial outer end of the bottom surface 4A, and the cooling fin 5 has the bottom surface 4A and the side surface of the tank body 4. A plurality of them are provided at intervals in the circumferential direction while straddling 4B.
冷却フィン5は、槽本体4に例えば溶接により接合され、槽本体4内の潤滑流体の熱を槽本体4を介して伝達されて、外部に放熱する放熱部材として機能する。本実施の形態における冷却フィン5は、槽本体4の底面4A及び側面4Bに跨がる状態で設けられるが、冷却フィン5は、底面4A上の部分と、側面4B上の部分とに分断されてもよい。また、冷却フィン5は、底面4A及び側面4Bのいずれかのみに設けられてもよい。 The cooling fins 5 are joined to the tank body 4 by welding, for example, and the heat of the lubricating fluid in the tank body 4 is transmitted through the tank body 4 to function as a heat radiating member that dissipates heat to the outside. The cooling fins 5 in the present embodiment are provided so as to straddle the bottom surface 4A and the side surface 4B of the tank body 4, but the cooling fins 5 are divided into a portion on the bottom surface 4A and a portion on the side surface 4B. You may. Further, the cooling fins 5 may be provided only on either the bottom surface 4A or the side surface 4B.
軸受3は、本実施の形態において、案内軸受(ガイド軸受)として構成されており、回転子101のラジアル方向荷重を受けることで、回転子101を支持するようになっている。図示しないが、軸受3は、周方向に間隔を空けて複数設けられる。なお、軸受3は、スラスト軸受として構成されてもよく、回転子101のスラスト方向荷重を受けるようになっていてもよい。また、槽本体4内に案内軸受とスラスト軸受の両方が設けられてもよい。 In the present embodiment, the bearing 3 is configured as a guide bearing (guide bearing), and supports the rotor 101 by receiving a radial load of the rotor 101. Although not shown, a plurality of bearings 3 are provided at intervals in the circumferential direction. The bearing 3 may be configured as a thrust bearing, or may be adapted to receive a thrust direction load of the rotor 101. Further, both a guide bearing and a thrust bearing may be provided in the tank body 4.
槽本体4の径方向外側には基礎6が位置し、基礎6から径方向内側に延びる軸受用ブラケット8の先端に軸受3が固定されている。軸受用ブラケット8は、槽本体4の上部に接している。軸受3は、軸方向で見た場合に、円弧状となる荷重支持面3Sを有する。本実施の形態においては、荷重支持面3Sが、回転子101の軸部分102の外周面から垂下するスカート部102Sに径方向で対向している。 The foundation 6 is located radially outside the tank body 4, and the bearing 3 is fixed to the tip of the bearing bracket 8 extending radially inward from the foundation 6. The bearing bracket 8 is in contact with the upper part of the tank body 4. The bearing 3 has a load supporting surface 3S that has an arc shape when viewed in the axial direction. In the present embodiment, the load supporting surface 3S is radially opposed to the skirt portion 102S hanging from the outer peripheral surface of the shaft portion 102 of the rotor 101.
軸受3は、その少なくとも一部が槽本体4の内部に収容されるように配置されており、回転子101が回転した際に、槽本体4内の潤滑流体をスカート部102Sとの間の隙間に引き込む。軸受3とスカート部102Sとの間に引き込こまれた潤滑流体は、軸部分102と軸受3との間に流体膜を形成し、軸受3は、この流体膜を介して回転子101からの荷重を支持することで、回転子101を非接触の状態で支持するようになっている。 The bearing 3 is arranged so that at least a part thereof is housed inside the tank body 4, and when the rotor 101 rotates, the lubricating fluid in the tank body 4 is brought into the gap between the bearing 3 and the skirt portion 102S. Pull in to. The lubricating fluid drawn in between the bearing 3 and the skirt portion 102S forms a fluid film between the shaft portion 102 and the bearing 3, and the bearing 3 is transmitted from the rotor 101 via this fluid film. By supporting the load, the rotor 101 is supported in a non-contact state.
回転子101が回転した際、軸受3とスカート部102Sとの間における軸受3と油膜との摩擦およびスカート部102Sと油膜との摩擦等による損失によって、槽本体4内の潤滑流体の温度が上昇する。ここで、冷却フィン5が、槽本体4内の潤滑流体の熱を槽本体4を介して伝達されて、外部に放熱することで、潤滑流体が冷却される。本実施の形態においては、回転子101の回転によって生じる空気流(以下、冷却空気)が、矢印αに示すように槽本体4及び冷却フィン5に向けて流れることで、冷却効果の向上が図られている。 When the rotor 101 rotates, the temperature of the lubricating fluid in the tank body 4 rises due to the friction between the bearing 3 and the oil film between the bearing 3 and the skirt portion 102S and the loss due to the friction between the skirt portion 102S and the oil film. To do. Here, the cooling fins 5 transfer the heat of the lubricating fluid in the tank body 4 through the tank body 4 and dissipate heat to the outside, so that the lubricating fluid is cooled. In the present embodiment, the air flow generated by the rotation of the rotor 101 (hereinafter referred to as cooling air) flows toward the tank body 4 and the cooling fins 5 as shown by the arrow α, so that the cooling effect is improved. Has been done.
そして、本実施の形態においては、表面積を増加させて潤滑流体に対する冷却効果をさらに向上させるべく、槽本体4が所定形状を有しており、具体的には、槽本体4に、底面4Aから側面4Bへ貫通する通風路7が設けられている。 Then, in the present embodiment, the tank body 4 has a predetermined shape in order to increase the surface area and further improve the cooling effect on the lubricating fluid. Specifically, the tank body 4 is mounted on the bottom surface 4A. A ventilation passage 7 penetrating the side surface 4B is provided.
通風路7は、槽本体4の底面4Aにおける隣り合う冷却フィン5の間の部分で一端を開放するとともに、槽本体4の側面4Bにおける隣り合う冷却フィン5の間の部分で他端を開放する。本実施の形態における通風路7は真っ直ぐに延在する管体であり、子午断面において、軸方向に対して傾斜する。ただし、通風路7の形状は特に限られるものではなく、湾曲形状でもよいし、L字型のような折れ曲がり形状であってもよい。また、通風路7は、軸方向で見た場合に、径方向に対して傾斜していてもよい。また、通風路7の数は特に限られるものではない。 The ventilation passage 7 opens one end at the portion between the adjacent cooling fins 5 on the bottom surface 4A of the tank body 4, and opens the other end at the portion between the adjacent cooling fins 5 on the side surface 4B of the tank body 4. .. The ventilation passage 7 in the present embodiment is a straight pipe, and is inclined with respect to the axial direction in the meridional cross section. However, the shape of the ventilation passage 7 is not particularly limited, and may be a curved shape or a bent shape such as an L shape. Further, the ventilation passage 7 may be inclined with respect to the radial direction when viewed in the axial direction. Further, the number of ventilation passages 7 is not particularly limited.
次に、本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
本実施の形態では、通風路7が設けられることで、槽本体4において外気と接触可能な部分の表面積が増加する。そして、通風路7に冷却空気を通すことが可能なため、槽本体4内の潤滑流体を効果的に冷却することができる。これにより、槽本体4及び冷却フィン5を含む軸受装置1のサイズを通風路7のない構成に対して大型化することなく、また、構造を過剰に複雑化することなく、潤滑流体に対する冷却効果を向上できる。 In the present embodiment, the provision of the ventilation passage 7 increases the surface area of the portion of the tank body 4 that can come into contact with the outside air. Since the cooling air can be passed through the ventilation passage 7, the lubricating fluid in the tank body 4 can be effectively cooled. As a result, the size of the bearing device 1 including the tank body 4 and the cooling fins 5 is not increased in size with respect to the configuration without the ventilation passage 7, and the cooling effect on the lubricating fluid is not excessively complicated. Can be improved.
具体的には、一般的な空冷式の軸受装置においては、通常、軸方向及び径方向の両方を含む面上で板状をなし且つ表面が平坦な冷却フィンが、通風路7のない槽本体4に周方向に間隔を空けて配列されるのみの構成が採用される。この構成に対して、本実施の形態では、通風路7が設けられることで、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積が増加する。すなわち、一般的な空冷式の軸受装置の構成に対して、槽本体4の大型化や冷却フィン5の数の増加を行うことなく、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積を増加させることが可能となる。 Specifically, in a general air-cooled bearing device, a cooling fin having a plate shape on a surface including both the axial direction and the radial direction and a flat surface is usually provided as a tank body without a ventilation passage 7. A configuration is adopted in which only 4 are arranged at intervals in the circumferential direction. In contrast to this configuration, in the present embodiment, the total surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5 is increased by providing the ventilation passage 7. That is, the total surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5 is increased without increasing the size of the tank body 4 and the number of cooling fins 5 with respect to the configuration of a general air-cooled bearing device. Is possible.
また、本実施の形態では、通風路7と、槽本体4の側面4B側の壁面との間に空間が形成されるため、槽本体4の内部での潤滑流体の対流が過剰に阻害されないため、対流の阻害による放熱の阻害が抑制される。 Further, in the present embodiment, since a space is formed between the ventilation passage 7 and the wall surface on the side surface 4B side of the tank body 4, the convection of the lubricating fluid inside the tank body 4 is not excessively hindered. , The inhibition of heat dissipation due to the inhibition of convection is suppressed.
よって、本実施の形態によれば、軸受装置全体の大型化及び構造の複雑化を抑制しつつ、回転子101の支持のために貯留する潤滑流体に対する冷却効果を向上できる。なお、本実施の形態は、回転子101が発生させる冷却空気の流れを阻害せずに、冷却効果を向上できる点で有用であるが、本実施の形態の構成は、エアガイドのような構造物と組み合わされてもよい。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the cooling effect on the lubricating fluid stored for supporting the rotor 101 while suppressing the increase in size and the complexity of the structure of the bearing device as a whole. The present embodiment is useful in that the cooling effect can be improved without obstructing the flow of the cooling air generated by the rotor 101, but the configuration of the present embodiment has a structure like an air guide. It may be combined with an object.
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について図2及び図3を参照して説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第1の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付し、共通する部分の説明を省略する場合がある。
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Of the constituent parts of the present embodiment, the same constituent parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of the common parts may be omitted.
図2に示すように、本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した通風路7は設けられないが、冷却フィン5が所定配列を有することで、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積の増加が図られている。 As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the ventilation passage 7 described in the first embodiment is not provided, but the cooling fins 5 have a predetermined arrangement, so that the tank body 4 and the cooling fins 5 have a predetermined arrangement. The total surface area is being increased.
具体的には、冷却フィン5が、図3(A)に示すように槽本体4の側面4Bにおいて軸方向に対して傾斜するように配列されるとともに、図3(B)に示すように槽本体4の底面4Aにおいて径方向に対して傾斜するように配列されている。複数の冷却フィン5は、それぞれ同じ角度条件及び形状で、軸方向又は径方向に対して傾斜している。ここで、冷却フィン5が、槽本体4の底面4Aにおいて径方向に対して傾斜する状態とは、槽本体4の底面4Aに位置する冷却フィン5又は冷却フィン5の一部が、回転軸線Aから冷却フィン5又は冷却フィン5の一部の径方向内側端部を通って径方向に延びる直線に対して、傾斜している状態を意味する。 Specifically, the cooling fins 5 are arranged so as to be inclined with respect to the axial direction on the side surface 4B of the tank body 4 as shown in FIG. 3A, and the tank is as shown in FIG. 3B. The bottom surface 4A of the main body 4 is arranged so as to be inclined with respect to the radial direction. The plurality of cooling fins 5 are inclined with respect to the axial direction or the radial direction under the same angular conditions and shapes. Here, the state in which the cooling fins 5 are inclined in the radial direction on the bottom surface 4A of the tank body 4 means that the cooling fins 5 or a part of the cooling fins 5 located on the bottom surface 4A of the tank body 4 has a rotation axis A. It means a state in which the cooling fins 5 or a part of the cooling fins 5 are inclined with respect to a straight line extending in the radial direction through the inner end portion in the radial direction.
なお、本実施の形態では、冷却フィン5が、槽本体4の底面4A及び側面4Bに跨がる状態で設けられるが、冷却フィン5は、底面4A上の部分と、側面4B上の部分とに分断されてもよい。また、冷却フィン5は、底面4A及び側面4Bのいずれかのみに設けられてもよい。 In the present embodiment, the cooling fins 5 are provided so as to straddle the bottom surface 4A and the side surface 4B of the tank body 4, but the cooling fins 5 are provided on the bottom surface 4A and the side surface 4B. It may be divided into. Further, the cooling fins 5 may be provided only on either the bottom surface 4A or the side surface 4B.
第2の実施の形態においては、槽本体4の底面4Aに設けられる冷却フィン5(その一部)が径方向に対して傾斜するように配列されるとともに、槽本体4の側面4Bに設けられる冷却フィン5が軸方向に対して傾斜するように配列される。これにより、一般的な空冷式の軸受装置の構成に対して、槽本体4の大型化や冷却フィン5の数の増加を行うことなく、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積を増加させることが可能となる。 In the second embodiment, the cooling fins 5 (a part thereof) provided on the bottom surface 4A of the tank body 4 are arranged so as to be inclined with respect to the radial direction, and are provided on the side surface 4B of the tank body 4. The cooling fins 5 are arranged so as to be inclined with respect to the axial direction. As a result, the total surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5 is increased without increasing the size of the tank body 4 and the number of cooling fins 5 with respect to the configuration of a general air-cooled bearing device. It becomes possible.
よって、軸受装置全体の大型化及び構造の複雑化を抑制しつつ、回転子101の支持のために貯留する潤滑流体に対する冷却効果を向上できる。 Therefore, it is possible to improve the cooling effect on the lubricating fluid stored for supporting the rotor 101 while suppressing the increase in size and the complexity of the structure of the bearing device as a whole.
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態について図4及び図5を参照して説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第1及び第2の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付し、共通する部分の説明を省略する場合がある。
(Third Embodiment)
Next, the third embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Of the constituent parts of the present embodiment, the same constituent parts as those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description of the common parts may be omitted.
図4及び図5(A)に示すように、本実施の形態では、冷却フィン5が所定形状を有することで、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積の増加が図られている。 As shown in FIGS. 4 and 5A, in the present embodiment, the cooling fins 5 have a predetermined shape, so that the total surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5 is increased.
具体的には、冷却フィン5の表面に複数の凹部5Aが設けられている。図示の凹部5Aは、冷却フィン5の一部をプレスすることにより凹ませることで形成され、冷却フィン5の互いに対向する一対の面の一方側から他方側に凹んでいる。ただし、凹部5Aの形成方法は特に限られるものではない。 Specifically, a plurality of recesses 5A are provided on the surface of the cooling fins 5. The illustrated recess 5A is formed by denting a part of the cooling fins 5 by pressing them, and is recessed from one side to the other side of a pair of facing surfaces of the cooling fins 5. However, the method of forming the recess 5A is not particularly limited.
第3の実施の形態においては、冷却フィン5の表面に設けられた凹部5Aにより、一般的な空冷式の軸受装置の構成に対して、槽本体4の大型化や冷却フィン5の数の増加を行うことなく、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積を増加させることが可能となる。 In the third embodiment, the recesses 5A provided on the surface of the cooling fins 5 increase the size of the tank body 4 and the number of cooling fins 5 with respect to the configuration of a general air-cooled bearing device. It is possible to increase the total surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5 without performing the above.
よって、軸受装置全体の大型化及び構造の複雑化を抑制しつつ、回転子101の支持のために貯留する潤滑流体に対する冷却効果を向上できる。 Therefore, it is possible to improve the cooling effect on the lubricating fluid stored for supporting the rotor 101 while suppressing the increase in size and the complexity of the structure of the bearing device as a whole.
なお、表面積を増加させるべく冷却フィン5の表面に形成される形状は特に限られるものではない。図5(B)〜(D)は、第3の実施の形態の変形例を示す。図5(B)に示すように、冷却フィン5の互いに対向する一対の面のそれぞれに凹部5Aが設けられてもよい。また、図5(C)に示すように、冷却フィン5の互いに対向する一対の面のうちの一方に複数の凸部5Bが設けられてもよい。また、図5(D)に示すように、冷却フィン5が波状に形成され、凹部5Aと凸部5Bが交互に配列されるようになっていてもよい。 The shape formed on the surface of the cooling fin 5 in order to increase the surface area is not particularly limited. 5 (B) to 5 (D) show a modified example of the third embodiment. As shown in FIG. 5B, recesses 5A may be provided on each of the pair of facing surfaces of the cooling fins 5. Further, as shown in FIG. 5C, a plurality of convex portions 5B may be provided on one of the pair of facing surfaces of the cooling fins 5. Further, as shown in FIG. 5D, the cooling fins 5 may be formed in a wavy shape so that the concave portions 5A and the convex portions 5B are alternately arranged.
また、本実施の形態では、冷却フィン5に凹部5Aが設けられるが、槽本体4に凹部5A及び/又は凸部5Bが設けられてもよい。また、冷却フィン5に複数の貫通孔が設けられてもよい。この際、貫通孔が円形である場合には、貫通孔の半径<冷却フィン5の厚みの関係とすることで、表面積を増加させることができる。 Further, in the present embodiment, the cooling fin 5 is provided with the recess 5A, but the tank body 4 may be provided with the recess 5A and / or the convex portion 5B. Further, the cooling fin 5 may be provided with a plurality of through holes. At this time, when the through hole is circular, the surface area can be increased by setting the relationship of the radius of the through hole <the thickness of the cooling fins 5.
(第4の実施の形態)
次に、第4の実施の形態について図6を参照して説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第1乃至第3の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付し、共通する部分の説明を省略する場合がある。
(Fourth Embodiment)
Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Of the constituent parts of the present embodiment, the same constituent parts as those of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the description of the common parts may be omitted.
本実施の形態では、冷却フィン5が所定配列を有することで、槽本体4及び冷却フィン5の合計の表面積の増加が図られている。具体的には、図6に示すように、冷却フィン5が千鳥格子状に配列されている。 In the present embodiment, the total surface area of the tank body 4 and the cooling fins 5 is increased by having the cooling fins 5 having a predetermined arrangement. Specifically, as shown in FIG. 6, the cooling fins 5 are arranged in a houndstooth pattern.
一般的な空冷式の軸受装置においては、軸方向及び径方向の両方を含む面上で板状をなし且つ表面が平坦な冷却フィンが、槽本体に周方向に間隔を空けて配列される。ここで、隣り合う冷却フィンの間には、冷却フィンの溶接等による取り付けの際の作業スペース又はメンテナンス時の作業スペースを確保するために、ある程度の大きさの隙間が設けられる。 In a general air-cooled bearing device, cooling fins having a plate shape on a surface including both the axial direction and the radial direction and having a flat surface are arranged on the tank body at intervals in the circumferential direction. Here, a gap having a certain size is provided between the adjacent cooling fins in order to secure a work space for mounting the cooling fins by welding or the like or a work space for maintenance.
これに対し、本実施の形態のように、冷却フィン5が千鳥格子状に配列される場合には、一般的な空冷式の軸受装置において設けることが必要的な隙間よりも小さい隙間で冷却フィン5を配列したとしても、冷却フィン5の取り付けの際の作業スペース等が確保され得る。これにより、一般的な空冷式の軸受装置の場合に対して、槽本体4の大型化を行うことなく、また、構造を過剰に複雑にすることなく、冷却フィン5を密集させることで冷却フィン5全体の表面積を増加させることができる。また、冷却フィン5の取り付けやメンテナンスの作業性が損なわれることも抑制できる。 On the other hand, when the cooling fins 5 are arranged in a houndstooth pattern as in the present embodiment, cooling is performed with a gap smaller than the gap required to be provided in a general air-cooled bearing device. Even if the fins 5 are arranged, a work space or the like for attaching the cooling fins 5 can be secured. As a result, the cooling fins 5 are densely packed without increasing the size of the tank body 4 and without making the structure excessively complicated, as compared with the case of a general air-cooled bearing device. 5 The total surface area can be increased. In addition, it is possible to prevent the workability of mounting and maintenance of the cooling fins 5 from being impaired.
以上の実施の形態によっても、軸受装置全体の大型化及び構造の複雑化を抑制しつつ、回転子101の支持のために貯留する潤滑流体に対する冷却効果を向上できる。なお、本実施の形態では、板状の冷却フィン5が千鳥格子状に配列されるが、円柱状や角柱状等の放熱部材が千鳥格子状に配列されてもよい。 Also in the above embodiment, it is possible to improve the cooling effect on the lubricating fluid stored for supporting the rotor 101 while suppressing the increase in size and the complexity of the structure of the bearing device as a whole. In the present embodiment, the plate-shaped cooling fins 5 are arranged in a houndstooth pattern, but heat dissipation members such as a columnar or prismatic column may be arranged in a houndstooth pattern.
以上、各実施の形態を説明したが、上記の各実施の形態は、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。この新規な実施の形態は、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。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。 Although each embodiment has been described above, each of the above embodiments is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
例えば、第1乃至第4の実施の形態における各構成の複数組み合わせを有する軸受装置が構成されてもよい。 For example, a bearing device having a plurality of combinations of each configuration in the first to fourth embodiments may be configured.
1…軸受装置、2…潤滑流体槽、3…軸受3…槽本体、3S…荷重支持面、4A…底面、4B…側面、5…冷却フィン、5A…凹部、5B…凸部、6…基礎、7…通風路、8…軸受用ブラケット、100…回転電機、101…回転子、102…軸部分、102S…スカート部、103…固定子、112…回転子リム、113…磁極、A…回転軸線 1 ... Bearing device, 2 ... Lubricating fluid tank, 3 ... Bearing 3 ... Tank body, 3S ... Load support surface, 4A ... Bottom surface, 4B ... Side surface, 5 ... Cooling fin, 5A ... Recessed part, 5B ... Convex part, 6 ... Foundation , 7 ... Ventilation path, 8 ... Bearing bracket, 100 ... Rotor, 101 ... Rotor, 102 ... Shaft part, 102S ... Skirt part, 103 ... Stator, 112 ... Rotor rim, 113 ... Magnetic pole, A ... Rotation Axis

Claims (7)

  1. 回転電機の回転子の軸部分の周囲に配置され、潤滑流体を貯留するとともに、前記回転子の荷重を受ける軸受の少なくとも一部を収容する槽本体と、前記槽本体の底面及び/又は側面に周方向に間隔を空けて設けられる複数の放熱部材と、を備える軸受装置用潤滑流体槽であって、
    前記槽本体及び前記放熱部材の表面積を増加させるための前記放熱部材の所定配列、前記放熱部材の所定形状、及び前記槽本体の所定形状のうちの少なくともいずれかを有しており、
    前記軸部分の軸方向及び径方向の両方を含む面上で板状をなし且つ表面が平坦な冷却フィンが前記所定形状のない前記槽本体に周方向に間隔を空けて配列されるのみの構成よりも、前記槽本体及び前記放熱部材の合計の表面積を増加させる、軸受装置用潤滑流体槽。
    A tank body that is arranged around the shaft portion of the rotor of the rotary electric machine to store the lubricating fluid and at least a part of the bearing that receives the load of the rotor, and the bottom surface and / or the side surface of the tank body. A lubricating fluid tank for a bearing device including a plurality of heat radiating members provided at intervals in the circumferential direction.
    It has at least one of a predetermined arrangement of the heat radiating members for increasing the surface area of the tank body and the heat radiating member, a predetermined shape of the heat radiating member, and a predetermined shape of the tank body.
    A configuration in which cooling fins having a plate shape on a surface including both the axial direction and the radial direction of the shaft portion and having a flat surface are arranged only at intervals in the circumferential direction on the tank body having no predetermined shape. A lubricating fluid tank for a bearing device, which increases the total surface area of the tank body and the heat radiation member.
  2. 前記槽本体に、底面から側面へ貫通する通風路が設けられる、請求項1に記載の軸受装置用潤滑流体槽。 The lubricating fluid tank for a bearing device according to claim 1, wherein the tank body is provided with a ventilation path penetrating from the bottom surface to the side surface.
  3. 前記放熱部材は、板状の冷却フィンとして構成され、
    前記槽本体の底面に設けられる前記放熱部材が前記径方向に対して傾斜するように配列されるか、及び/又は、前記槽本体の側面に設けられる前記放熱部材が前記軸方向に対して傾斜するように配列される、請求項1に記載の軸受装置用潤滑流体槽。
    The heat radiating member is configured as a plate-shaped cooling fin.
    The heat radiating member provided on the bottom surface of the tank body is arranged so as to be inclined with respect to the radial direction, and / or the heat radiating member provided on the side surface of the tank body is inclined with respect to the axial direction. The lubricating fluid tank for a bearing device according to claim 1, which is arranged so as to be used.
  4. 前記放熱部材は、板状の冷却フィンとして構成され、
    前記放熱部材の表面及び/又は前記槽本体の表面に凹部及び/又は凸部が設けられる、請求項1に記載の軸受装置用潤滑流体槽。
    The heat radiating member is configured as a plate-shaped cooling fin.
    The lubricating fluid tank for a bearing device according to claim 1, wherein a concave portion and / or a convex portion is provided on the surface of the heat radiating member and / or the surface of the tank body.
  5. 前記放熱部材は、板状の冷却フィンとして構成され、
    前記放熱部材に貫通孔が設けられる、請求項1に記載の軸受装置用潤滑流体槽。
    The heat radiating member is configured as a plate-shaped cooling fin.
    The lubricating fluid tank for a bearing device according to claim 1, wherein a through hole is provided in the heat radiating member.
  6. 前記放熱部材が、千鳥格子状に配列される、請求項1に記載の軸受装置用潤滑流体槽。 The lubricating fluid tank for a bearing device according to claim 1, wherein the heat radiating members are arranged in a houndstooth pattern.
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の軸受装置用潤滑流体槽と、
    回転電機の回転子の荷重を受ける軸受と、を備え、
    前記軸受の少なくとも一部が、前記軸受装置用潤滑流体槽の前記槽本体の内部に収容されている、軸受装置。
    The lubricating fluid tank for a bearing device according to any one of claims 1 to 6.
    With bearings that receive the load of the rotor of the rotating electric machine,
    A bearing device in which at least a part of the bearing is housed inside the tank body of the lubricating fluid tank for the bearing device.
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