JP3232706B2 - 防爆型回転電機 - Google Patents

防爆型回転電機

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JP3232706B2
JP3232706B2 JP29113192A JP29113192A JP3232706B2 JP 3232706 B2 JP3232706 B2 JP 3232706B2 JP 29113192 A JP29113192 A JP 29113192A JP 29113192 A JP29113192 A JP 29113192A JP 3232706 B2 JP3232706 B2 JP 3232706B2
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    • H02K9/28Cooling of commutators, slip-rings or brushes e.g. by ventilating

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は可燃性ガス雰囲気中で使
用可能な防爆型回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、界磁コイル保有型の同期機や直流
機などは、スリップリングや整流子などの接触導電部材
とブラシとの間で火花を生じるため、これら回転電機を
可燃性ガス雰囲気中で使用すると上記火花が可燃性ガス
に引火し火炎が発生する可能性がある。
【0003】従って、従来より船舶には可燃性ガスへの
引火を防止する防爆型回転電機が使用されている。この
防爆型回転電機としては、USP4,680,495に
示されるように回転電機全体を密閉した密閉防爆型と、
実開昭50−51054号公報に示されるように、回転
電機の吸排気口全部を消炎用金網で覆って回転電機内部
の火炎が回転電機外部に漏れないようにした金網防爆型
とが知られている。
【0004】金網防爆型の回転電機の一例を図14に示
す。リヤハウジング100に貫設された吸気口101
と、フロントハウジング102に貫設された排気口10
3にそれぞれ消炎用金網104、105が配設されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、密閉防
爆型とすると、冷却能力不足から出力が大幅に低下して
しまう不具合があり、必要出力を得るためには回転電機
の容積重量が大幅に増大してしまう。
【0006】金網防爆型の場合でも、吸排気口が消炎用
金網で覆われるため通風抵抗が増大し、冷却能力低下に
よる出力低下、容積重量の増大が不可避となる。また、
上記接触導電部材とブラシとを包む小空間(以下、ブラ
シ室と呼ぶ)を密閉することも考えられるが、この場合
にはブラシ室にブラシ粉が堆積してしまい、その結果、
スリップリング間などで短絡事故が生じる可能性が考え
られる。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、良好な冷却能力及びブラシ粉排出能力を有する
防爆型回転電機を提供することをその目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、回転軸に固定されたロータ及びステータを
収容すると共に、前記回転軸を回転自在に支承するケー
シングと、前記回転軸に配設された接触導電部材及びこ
の接触導電部材に導電可能に接触するブラシを囲包する
ブラシ室を前記ケーシングと共同して形成するブラシケ
ースと、前記ブラシ室と前記ケーシング外の空間とを連
通して外部から前記ブラシ室へ冷却用の空気を導入する
空気吸い込み通路と、前記ブラシ室の空気を前記ケーシ
ング内の空間へ排出する空気吹き出し通路と、前記空気
吹き出し通路のみに配設される消炎用多孔部材とを備え
ることを特徴とする防爆型回転電機という技術的手段が
採用される。
【0009】好適な態様において、空気吸い込み通路を
迷路状に形成している。好適な態様において、消炎用多
孔部材を金網もしくは多孔板としている。各発明の好適
な態様において、消炎用多孔部材は、かしめ固定されて
いる。
【0010】各発明の好適な態様において、ブラシケー
スはブラシを摺動自在に保持するブラシホルダと、この
ブラシホルダとハウジングの端壁との間の間隙をシール
するブラシシールゴムとからなる。
【0011】
【作用】ブラシは接触導電部材と接触して両者間に電流
が流れる。可燃性ガス雰囲気中でブラシと接触導電部材
とが接触不良となると火花を生じ、可燃性ガスに引火し
て火炎を生じることがある。
【0012】火炎の主勢力は通路方向に伝播する。しか
し、消炎用多孔部材により火炎は冷却されて消炎され、
ブラシ室の外への伝播が防がれる。
【0013】以上説明したように本発明の防爆型回転電
機では、ブラシ室とケーシング内の空間とを連通する空
気吹き出し通路に消炎用多孔部材を配しているので、以
下の効果を奏することができる。
【0014】(1)ケーシングを金網防爆あるいは全閉
防爆していないので、ケーシング内へ冷却風を良好に導
入することができるとともに、多孔部材を空気吹き出し
通路にのみ配設したので、ブラシ室へ冷却風を良好に導
入することができる。 (2)火炎発生部位であるブラシ室に近接した位置で消
炎を実施するので、従来の金網防爆型回転電機に比べ
て、火炎が大きく成長する前に消炎でき、消炎が容易で
ある。
【0015】(3)モータ室の樹脂系部品やゴム系部品
などが劣化、損傷することを防止することができる。 (4)上記利点にも関わらずブラシ室を密閉してはいな
いので、この種の回転電機において発生するブラシ粉を
ブラシ室から排出することができ、ブラシ室にブラシ粉
が堆積して短絡などの事故が生じるのを防止することが
できる。
【0016】(5)万一、多孔部材で消炎しきれない
でも、火炎は回転電機の外部ではなくケーシング内に
伝播する。このため、消炎用多孔部材により減勢されて
ケーシング内に伝播した火炎は、ケーシング内の各部品
ケーシング壁面などによる冷却により再度消炎作用を
受け、ケーシング内で消炎されて、回転電機外部への火
炎伝播を防止することができる。
【0017】
【実施例】(実施例1)本発明の防爆型回転電機の一例
としてモーターボート用の三相爪状磁極型同期発電機を
図1に示す。
【0018】この発電機は駆動軸4を回転自在に支承す
るハウジング1を備え、ハウジング1は、フロントハウ
ジング2と、このフロントハウジング2の開口に接合さ
れて内部空間Sを閉成するリヤハウジング3と、リヤハ
ウジング3の後端壁30を覆ってリヤハウジング3とと
もに内部に電気部品室Rを閉成するリヤカバー5とから
なる。ここで、内部空間S及び電気部品室Rは本発明で
いうハウジング内の空間である。
【0019】駆動軸4には回転子11が嵌着されてお
り、回転子11を囲んで両ハウジング2、3の内周面に
固定子12が固定されている。回転子11は、内部空間
S内において駆動軸4に嵌着された界磁鉄心11aと、
界磁鉄心11aに巻装された界磁コイル11bとからな
り、固定子12は、ハウジング1の内周面に固定された
固定子鉄心12aと、固定子鉄心12aに巻装された電
機子コイル12bとからなる。
【0020】電気部品室Rには発電電圧調整用のレギュ
レータ16、ブラシアセンブリ7、及び整流器18が収
容され、ハウジング3の後端壁30にそれぞれ締着され
ている。また、回転子11の両端側に固着された冷却フ
ァン9は冷却風A、B、C、Dを生起し、冷却風Aは、
フロントハウジング2の前端壁に貫設された空気吸い込
み口、内部空間Sの前部を通過して、フロントハウジン
グ2の周壁に貫設された空気吹き出し口へ流れる。
【0021】冷却風Bは、フロントハウジング2の前端
壁に貫設された空気吸い込み口から入り、界磁鉄心11
aの爪状磁極の間隙を軸方向に貫通してリヤハウジング
3の周壁に貫設された空気吹き出し口から外部空間に排
出される。
【0022】冷却風Cは、外部空間からリヤカバー
の電気部品室Rに導入された後、リヤハウジングの後
端壁30に貫設された空気吸い込み口19から内部空間
Sの後部に導入され、リヤハウジング3の周壁に貫設さ
れた空気吹き出し口から外部空間に排出される。
【0023】冷却風Dは、外部空間からリヤカバー
の電気部品室Rに導入された後、後述するブラシ室Qを
経由してリヤハウジング3の後端壁30に貫設された空
気吸い込み口19から内部空間Sの後部に導入され、リ
ヤハウジング3の周壁に貫設された空気吹き出し口から
外部空間に排出される。
【0024】以下、図1の要部拡大図である図2を参照
して本実施例の特徴部分を詳細説明する。リヤハウジン
グ3の後端壁30の中央には、軸受け筒部32が電気部
品室R内へ突設されており、この軸受け筒部32は、ハ
ウジング3の後端壁30から軸心に平行に突出する大径
筒状の軸受け部32aと、軸受け部32aの後端から軸
心に向けて径方向に伸びる輪板状の段差部32bと、段
差部32bの内端から軸心に平行にリヤ側に突出する両
端開口略円筒状の軸包筒部32cとからなり、軸包筒部
32cは図2中、上部において切り欠かれており、この
切り欠かれた位置にブラシアッセンブリ7が着座してい
る。
【0025】軸受け筒部32に貫設された軸受孔31に
収容された球軸受39は、駆動軸(本発明でいう回転
軸)4を回転自在に支承しており、駆動軸4の後端部4
0は軸受孔31を貫通して電気部品室R内に突出してお
り、軸包筒部32、ブラシアッセンブリ7及びリヤカバ
ー5がこの突出した駆動軸4を囲包している。
【0026】駆動軸4の突出軸部40には電気部品室R
内において硬銅製のスリップリング対41が互いに所定
間隔を隔てて嵌着されている。両スリップリング41か
ら駆動軸4内に孔部(図示せず)を通じて一対の絶縁電
線(図示せず)が布設されており、これら絶縁電線によ
り両スリップリング41は内部空間S内の界磁コイル1
1b(図1参照)の両端に接続されている。
【0027】ブラシアッセンブリ7は、駆動軸4の突出
軸部40の直上に配設されていて、略箱形状のブラシホ
ルダ(本発明でいうブラシケースの一部)71と、ブラ
シホルダ71内に収容された一対のブラシ72、ばね7
3及びピグテイル74と、ブラシホルダ71の外側に密
接装着されブラシシールゴム(本発明でいうブラシケー
スの残部)75とを有する。
【0028】略箱形状の樹脂一体成形品からなるブラシ
ホルダ71は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)
樹脂からなり、駆動軸4の突出軸部40に向けて開口す
る一対のブラシ孔76及びピグテイル孔77を有する。
両ブラシ孔76内にはばね73及びブラシ72がそれぞ
れ嵌入されており、ばね73はブラシ72をブラシ孔7
6から押し出すように付勢し、この付勢により両ブラシ
72の下端面がスリップリング41に個別に押圧されて
いる。ピグテイル孔77内には、ブラシ72に給電する
ための導線であるピグテイル74が収容されている。
【0029】ブラシシールゴム75は、シリコンゴムか
らなり、ブラシホルダ71の前後左右の側面に嵌着され
るとともにリヤカバー5に沿って垂下して、軸受け筒部
32及びリヤカバー5とブラシホルダ71との隙間、及
び、軸受け筒部32の後端とリヤカバー5との隙間をシ
ールしている。
【0030】これにより、ブラシホルダ71、ブラシシ
ールゴム75、軸受け筒部32、リヤカバー5、球軸受
け39、駆動軸4により、ブラシ室Qが区画形成されて
いる。
【0031】更に、軸受け筒部32は、軸受け部32a
と段差部32bとの境界部に斜めに空気吹き出し通路8
が貫設されており、空気吹き出し通路8には消炎用金網
80が嵌挿されている。この消炎用金網80が嵌挿され
ている部位について図11、ないし図13に基づいて説
明する。これら図11乃至図13は、消炎用金網80を
かしめ固定した実施例を示しているが、固定方法として
は他に接着、溶接等があり、かしめに限定されるもので
はない。
【0032】図11及び図12はかしめ固定した状態
を、図13はかしめ固定前の状態を示している。図11
に基づいて、まず空気吹き出し通路8について説明す
る。この空気吹き出し通路8は、径部8aと径部8
bとからなり、軸受筒部の内外を連通する貫通穴と、こ
の貫通穴とブラシ室9とを連通する溝32hとから構成
されている。尚、溝32hは円環状に形成された軸受
(図示しない)の軸方向当接部32gの一部を切欠いた
如く形成されている。次に、消炎用金網80は、貫通穴
の大径部8aと小径部8bとの間の段差部32eとかし
め部32dとにより挾持されている。かしめ部32d
は、図13に示す大径部8aのハウジング側開口端32
fをかしめることにより形成される。また、図12に示
す如く、6箇所のかしめ部32dが形成されている。本
実施例では消炎用金網80のメッシュ隙間を約560μ
mとしているが、これに限られるものではない。尚、固
定を良好にするためには、消炎用金網80と、軸受筒部
との接触面積を確保する必要があるため、この点を考慮
してメッシュ隙間を選定する必要がある。
【0033】ブラシホルダ71の後端面とリヤカバー5
の内面との間の隙間をシールするブラシシールゴム75
の後端部75bには、ブラシホルダ71に面して凹溝6
が垂直方向に貫設されている。この凹溝は、電気部品
室Rの上部とブラシ室Qを連通して、本発明でいう空気
吸い込み通路を構成し、その結果、ブラシ室Qは空気吹
き出し通路8及び凹溝(空気吸い込み通路)6を通じて
電気部品室Rに連通している。
【0034】次に、この実施例におけるブラシ冷却につ
いて説明する。ブラシ72及びスリップリング41を通
じて界磁コイル11bに通電して、この回転電機を起動
すると電機子コイル12bが通電するとともに、駆動軸
4に固着された冷却ファン9は冷却風A、B、C、Dを
生起し、冷却風A、B、Cは内部空間S内各部を冷却
し、更に冷却風Cは電気部品室Rも冷却する。
【0035】また冷却風Dは、リヤカバー5の後端面に
開口された空気吸い込み口から電気部品室Rの上流側に
導入され、更に凹溝(空気吸い込み通路)6、ブラシ室
Q、空気吹き出し通路8を経由して電気部品室Rの下流
側に排出され、その後、内部空間Sを経由して外部空間
に排出される。
【0036】これにより、冷却風Dはブラシ72、スリ
ップリング41、球軸受39を冷却するとともに、ブラ
シ72からブラシ室Qに落下するブラシ粉を外部に排出
する。
【0037】ここで、ブラシ72とスリップリング41
との接触が不良であると、それらの間に火花が生じ、可
燃性ガス雰囲気中で運転する場合にはこの火花によりブ
ラシ室B内に火炎が生じる場合がある。生じた火炎は、
冷却風の流下方向すなわち空気吹き出し通路8へ伝幡す
る。
【0038】しかしながらこの実施例では、空気吹き出
し通路8の出口に消炎用金網80が配設されているの
で、火炎はこの消炎用金網80により消炎され、ブラシ
室Qの外部への火炎伝幡が遮断される。
【0039】なお、ブラシシールゴム75の後端部75
bの凹溝(空気吸い込み通路)6を、図4に示すように
リヤカバー5に面する側に凹設してもよい。また、空気
吹き出し通路8は、図5に示すように、ブラシホルダ7
1の前端部に貫設してもよい。
【0040】(実施例2)本発明の他の実施例を図6及
び図7に示す。この実施例の特徴は、図2に示す凹溝6
を変形させた点にあり、この実施例の凹溝62は、図7
に示すように、つづら折れ状に屈曲して形成されてい
る。
【0041】このようにすれば、図7中、左側から凹溝
62内に入った冷却風Dは、ブラシシールゴム75の後
端部75bに形成された仕切り壁部75dに衝突しつつ
仕切り壁部75dの回りを回って下方に抜けてブラシ室
Qに達する。
【0042】したがって、もし冷却風Dの風速低下など
の原因によりブラシ室内の火炎がこの凹溝(空気吸い込
み通路)62を逆流伝幡しても、凹溝62の長大な壁面
で冷却されて消炎され、外部に漏れることが無い。
【0043】この実施例の変形態様を図8及び図9に示
す。この実施例では、リヤカバー5の一部を軸方向リヤ
側(外側)へ飛び出させて凹溝63を形成し、ブラシシ
ールゴム75の後端部75bの平坦な表面でこの凹溝6
3を閉鎖して空気吸い込み通路としている。
【0044】この他、ブラシシールゴム75の後端部7
5bのリヤカバー5に接する表面を凹設して凹溝を形成
しても良く、またブラシシールゴム75の後端部75b
の両側面に達する貫通溝をリヤカバー5及びブラシホル
ダ71の両方で遮蔽して空気吸い込み通路としてもよ
い。更に、特別の金属部材により空気吸い込み通路を構
成してもよい。
【0045】いずれにしてもこの実施例では、空気吸い
込み通路を特定の部材に凹溝を凹設し、この凹溝を他の
部材で遮蔽して形成しているので、複雑なつづら折れ状
の空気吸い込み通路を簡単に形成でき、作装に掛かる工
程及び費用が大幅に低減できる。
【0046】(実施例3) 本発明の他の実施例を図10に示す。この実施例の特徴
は、図3に示す消炎用金網80を、例えば金属の消炎用
多孔板82に変更したものであり、同様効果を得られ
る。また、肉厚化も容易である。
【0047】尚、上述した本実施例では、空気吹き出し
通路8を駆動軸4に対するブラシ側に設けたものを示し
たが、反ブラシ側に設けてもよく、その位置は必要に応
じて選定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す断面図である。
【図2】図1の要部拡大断面図である。
【図3】消炎用金網の正面図である。
【図4】図1の実施例の他の態様を示す要部拡大断面図
である。
【図5】図1の実施例の他の態様を示す要部拡大断面図
である。
【図6】他実施例を示す断面図である。
【図7】図6のブラシシールゴムのリヤ側から見た裏面
図である。
【図8】図6の実施例の他の態様を示すリヤカバー斜視
図である。
【図9】図8の態様を説明するためのA−Aで切断した
要部拡大断面図である。
【図10】消炎用金網の変形態様を示す正面図である。
【図11】消炎用金網嵌挿部を示す要部拡大断面図であ
る。
【図12】図11に示す消炎用金網の正面図である。
【図13】消炎用金網嵌挿部分を示す要部拡大断面図で
あり、消炎用金網嵌挿前の状態を示す図である。
【図14】従来の金網防爆型回転電機の断面図である。
【符号の説明】
4 回転軸 1 ハウジング 5 リヤカバー 8 空気吹き出し通路 6 凹溝(空気吸い込み通路) 9 冷却ファン 41 スリップリング(接触導電部材) 71 ブラシホルダ(ブラシケース) 75 ブラシシールゴム(ブラシケース) 72 ブラシ 80 消炎用金網 82 消炎用多孔板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−176435(JP,A) 特開 昭51−32903(JP,A) 実開 昭58−51663(JP,U) 実開 昭61−58864(JP,U) 実開 昭63−62398(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 5/136 H02K 5/14 H02K 9/28 H02K 13/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸に固定されたロータ及びステータ
    を収容すると共に、前記回転軸を回転自在に支承するケ
    ーシングと、前記回転軸に配設された接触導電部材及び
    この接触導電部材に導電可能に接触するブラシを囲包す
    るブラシ室を前記ケーシングと共同して形成するブラシ
    ケースと、前記ブラシ室と前記ケーシング外の空間とを
    連通して外部から前記ブラシ室へ冷却用の空気を導入す
    る空気吸い込み通路と、前記ブラシ室の空気を前記ケー
    シング内の空間へ排出する空気吹き出し通路と、前記空
    気吹き出し通路のみに配設される消炎用多孔部材とを備
    えることを特徴とする防爆型回転電機。
  2. 【請求項2】 前記空気吸い込み通路は、迷路状に形成
    されていることを特徴とする請求項1記載の防爆型回転
    電機。
  3. 【請求項3】 前記消炎用多孔部材は金網であることを
    特徴とする請求項1または2に記載の防爆型回転電機。
  4. 【請求項4】 前記消炎用多孔部材は多孔板であること
    を特徴とする請求項1または2に記載の防爆型回転電
    機。
  5. 【請求項5】 前記通路を形成する部材には、前記通路
    の前記ケーシング内の開口部に対応して、表面の開口面
    積に対して通路内部の面積を小とする段差部が形成され
    ており、前記消炎用多孔部材は前記段差部上に配置さ
    れ、かつ、前記通路を形成する部材の表面開口部をかし
    めて形成されたかしめ部と前記段差部とにより挟持され
    ていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記
    載の防爆型回転電機。
  6. 【請求項6】 前記ケーシングは、ハウジングとカバー
    とを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか
    に記載の防爆型回転電機。
  7. 【請求項7】 前記通路は、前記ハウジングに形成され
    ていることを特徴とする請求項6に記載の防爆型回転電
    機。
  8. 【請求項8】 前記ハウジングは、軸受(39)を収容
    し、前記ブラシケースに隣接して設けられて前記ブラシ
    ケースと共に前記ブラシ室を形成する軸受け筒部(3
    2)を有しており、前記通路は当該軸受け筒部に形成さ
    れていることを特徴とする請求項7に記載の防爆型回転
    電機。
  9. 【請求項9】 前記通路は、前記ブラシケースに形成さ
    れていることを特徴とする請求項6に記載の防爆型回転
    電機。
JP29113192A 1991-11-06 1992-10-29 防爆型回転電機 Expired - Lifetime JP3232706B2 (ja)

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JP29113192A JP3232706B2 (ja) 1991-11-06 1992-10-29 防爆型回転電機
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