JP3582136B2 - 回転電機機械の軸受冷却通風構造 - Google Patents

回転電機機械の軸受冷却通風構造 Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電機機械の軸受冷却通風構造に関する。例えば、立軸回転電機機械等の軸受を冷却風により冷却する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の立軸回転電機機械の一例を図4に示す。この例は、スラスト軸受を冷却するために、空冷オイルクーラを別置で取り付け、案内軸受は油槽のフィンで冷却するものである。
図4に示すように、回転子5を備えた発電機軸10は垂直に配設されると共にその回転子5の周囲には、この回転子5と微小間隔を隔てて、固定子4が配置されている。
【0003】
回転子5の上面及び下面には、冷却ファン3が取り付けられ、発電機軸10の下端には水車軸11が接続されている。固定子4の側方には排気風道7が形成されている。
発電機軸10の上端部は、スラスト軸受(図示省略)を介して上ブラケット(支持脚)12に回転自在に支持される一方、そのスラスト軸受油槽1は空冷オイルクーラ2と給排用の油路2a、2bを介して接続している。上ブラケット12は、上部カバー15と一体に構成されている。
【0004】
発電機軸10の下端部は、下部案内軸受(図示省略)を介して下ブラケット13に回転自在に支持される一方、その下部案内軸受油槽6の外周には冷却フィン14が形成されている。
従って、上記立軸回転電機機械において、回転子5と共に冷却ファン3を回転させると、図中に矢印(白抜き)で示すように、屋外から冷却風が発電所内へ導入され、この冷却風は固定子4及び回転子5を冷却して、排気風道7を通り屋外へ排出されることになる。
【0005】
更に、上記例では、軸受を空冷する構造となっているため、、屋外から発電所内へ導入された冷却風は、固定子4及び回転子5を冷却する前に、空冷オイルクーラ2を通過してスラスト軸受油槽1を冷却し、或いは、冷却フィン14を通過して下部案内軸受油槽6を冷却する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の立軸回転電機機械における冷却風の通過ルート及びその風量を図5に示す。
同図に示すように、屋外から発電機内に導入される冷却風の総量は、スラスト軸受油槽1を冷却するために空冷オイルクーラ2を通過する冷却風の風量Qと、下部案内軸受油槽6を冷却するために冷却フィン14を通過する冷却風の風量Qとに分けられる。
【0007】
そして、発電機本体である固定子4及び回転子5へ導入される冷却風の風量Qは、空冷オイルクーラ2を通過した冷却風の風量Qと、冷却フィン14を通過した冷却風の風量Qとを加えた風量である。即ち、Q=Q+Qである。
更に、排気風道7を経て屋外へ排出される冷却風の風量Qは、発電機本体を通過した冷却風の風量Qと等しい。即ち、Q=Q=Q+Qである。
【0008】
ここで、上述した立軸回転電機機械における設計冷却風量は、通常、軸受油槽1を冷却するために空冷オイルクーラ2を通過する冷却風の風量Qと、下部案内軸受油槽6を冷却するために冷却フィン14を通過する冷却風の風量Qとでは、羽根の設計、本体の冷却のバランスを考えて、Q=Qとするのが一般的であった。
【0009】
しかしながら、スラスト軸受側の発生ロスが非常に大きくなった場合、Q=Qとしたのでは不都合である。また、空冷オイルクーラ2は、その通風量が小さい程、クーラの体格は大きくなりコスト的に高価となる。
そのため、空冷オイルクーラ2を通過する冷却風の風量Qを出来るだけ大きくし、冷却フィン14を通過する冷却風の風量Qを必要最低限とすることが望ましいとも言える。
【0010】
但し、Q≫Qとするには、回転子5の上下に設けられる冷却ファン3の設計が難しくなるという不都合を生じる。
また、Q=Qとする従来の構造では、全体の風量が増加し、発電所の吸気口を大きくし、排気風道7を大きくしなければならなくなり、コストが上昇するという不都合もあった。
【0011】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、空冷オイルクーラを通過する冷却風の風量をできるだけ大きくし、冷却フィンを通過する冷却風の風量を必要最低限とすることができ、更に、冷却ファンの設計の容易な回転電機機械の軸受冷却通風構造を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の構成は、回転子を備えた回転軸の両端部を軸受を介して夫々回転自在に支持すると共に前記回転子に微小隙間を隔てて固定子を配設し、また、前記回転子の両面に各々冷却フィンを設ける一方、前記軸受の一方を冷却するための空冷オイルクーラを設け、更に、前記軸受の他方を冷却するための冷却フィンを設けることにより、前記回転子の回転に伴って回転する前記冷却ファンにより外部から冷却風を導入し、該冷却風を前記空冷オイルクーラ又は前記冷却フィンを通過させた後、前記回転子及び固定子へ導くことにより、回転電機機械内部を冷却する構造において、前記空冷オイルクーラを通過した後の冷却風を前記軸受の他方側から前記回転子及び固定子へ案内するバイパス風道を設けたことを特徴とする。
【0013】
ここで、前記回転軸は、垂直に配設され、その下端に水車軸が連結される発電機軸であること、前記空冷オイルクーラにより冷却される前記一方の軸受は、スラスト軸受であることを特徴とする。
【0014】
【作用】
回転子と共に冷却ファンを回転させることにより、外部から導入される冷却風は、空冷オイルクーラ又は冷却フィンを通過する際に、回転軸をそれぞれ支持する軸受を冷却し、その後、回転子及び固定子へ導かれてこれらを冷却する。
更に、空冷オイルクーラを通過した後の一部の冷却風はバイパス風道を通過して、他方の軸受側から回転子及び固定子へ導かれてこれらを冷却する。
【0015】
【実施例】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
図1、図2及び図3に本発明の一実施例に係る回転電機機械の軸受冷却通風構造を示す。
同図に示すように、回転子5を備えた発電機軸10は垂直に配設されると共にその回転子5の周囲には、この回転子5と微小間隔を隔てて、固定子4が配置されている。
【0016】
回転子5の上面及び下面には、冷却ファン3が取り付けられ、発電機軸10の下端には水車軸11が接続されている。固定子4の側方には排気風道7が形成されている。
発電機軸10の上端部は、スラスト軸受(図示省略)を介して上ブラケット(支持脚)12に回転自在に支持される一方、そのスラスト軸受油槽1は空冷オイルクーラ2と給排用の油路2a、2bを介して接続している。上ブラケット12は、上部カバー15と一体に構成されている。
【0017】
発電機軸10の下端部は、下部案内軸受(図示省略)を介して下ブラケット13に回転自在に支持される一方、その下部案内軸受油槽6の外周には冷却フィン14が形成されている。
従って、回転子5と共に冷却ファン3を回転させると、図中に矢印(白抜き)で示すように、屋外から冷却風が発電所内へ導入され、この冷却風は固定子4及び回転子5を冷却して、排気風道7を通り屋外へ排出されることになる。
【0018】
更に、本実施例では、空冷オイルクーラ2を通過後の冷却風を、冷却フィン14側へ案内するバイパス風道8を設けたものである。
即ち、図1及び図3に示すように、発電機本体の周囲4ヵ所には、固定子4の側方位置に上部から下部に向かって垂直なパイパス風道8が設けられると共にその上端部は空冷オイルクーラ2の内側に位置し、また、その下端部は下部案内軸受油槽6の外周部まで位置している。
【0019】
従って、図中に矢印(白抜き)で示すように、空冷オイルクーラ2を通過してスラスト軸受油槽1を冷却した冷却風の一部は、バイパス風道8を上方から下方へと通過して、冷却フィン14の近傍を通り、更に、固定子4及び回転子5へ案内されることとなる。
但し、バイパス風道8を通過する冷却風は、下部案内軸受油槽6へは導かれず、従来通り、冷却フィン14を通過する最低限必要な風量とする。
【0020】
上記構成を有する本実施例における冷却風の通過ルート及びその風量を図2に示す。
同図に示すように、屋外から発電機内に導入される冷却風の総量は、スラスト軸受油槽1を冷却するために空冷オイルクーラ2へ導入される冷却風の風量Qと、下部案内軸受油槽6を冷却するために冷却フィン14へ導入される冷却風の風量Qとに分けられる。
【0021】
そして、発電機本体である固定子4及び回転子5へ下部から導入される冷却風の風量Q′は、空冷オイルクーラ2を通過してバイパス風道8を経由した冷却風の風量Q″と、冷却フィン14を通過した冷却風の風量Qとの和の風量となる。即ち、Q′=Q″+Qである。
一方、発電機本体である固定子4及び回転子5へ上部から導入される冷却風の風量Q′は、空冷オイルクーラ2を通過した冷却風の風量Qと、バイパス風道8を経由した冷却風の風量Q″との差の風量となる。即ち、Q′=Q−Q″である。
【0022】
発電機本体へ導入される冷却風の風量の総和Qは、上記二つの風量Q′、Q′の和となる。即ち、Q=Q′+Q′=Q″+Q+Q−Q″=Q+Qとなる。
このよう、バイパス風道8を設けることにより、発電機本体に導入される冷却風の風量の総和を一定としながら、各軸受の冷却に必要な冷却風を確保することが可能となる。
【0023】
例えば、スラスト軸受側の発生ロスが下部案内軸受に比較して非常に大きくなる場合には、空冷オイルクーラ2を通過する冷却風の風量Qを、冷却フィン14を通過する冷却風の風量Qに比べて十分に大きくすること、即ち、Q≫Qとすることが必要である。
【0024】
ここで、回転子5に設けられる上下の冷却ファン3が同一形状、寸法であるとすると、発電機本体へ二つのルートを経由して導入される冷却風の風量Q′,Q′はほぼ等しくなるが(Q′≒Q′)、バイパス風道8を一定の風量Q″の冷却風が通過するため、Q≫Qの要請を満たすことが可能となる。
また、空冷オイルクーラ2の体格を小さくするためには、その通風量を大きくする必要があるが、その場合にも、バイパス風道8を一定の風量Q″の冷却風が通過するため、回転子5の上下の冷却ファン3の構造を変える必要はない。
【0025】
更に、本実施例では、Q=Qとする必要がないため、発電所の吸気口、排気風道を大きくする必要がなくなり、コスト低減にも寄与するものである。
尚、上記実施例においては、発電機として使用される立軸回転電機に適用したものであるが、本発明は、特にこれに限るものではなく、広く一般的に使用できるものである。
【0026】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明では、バイパス風道を設けて、冷却風の通過ルートを分岐させるようにしたため、発電機本体の冷却と共に各軸受の冷却をバランス良く行うことが可能となった。このため、同一構造の冷却ファンを回転子に設ける場合でも、空冷オイルクーラを通過する冷却風の風量をできるだけ大きくし、冷却フィンを通過する冷却風の風量を必要最低限とすることができる。また、空冷オイルクーラの容量に応じて、各軸受を冷却させるための冷却風の風量を調節することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る立軸回転電機機械の軸受冷却通風構造を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例に係る立軸回転電機機械の軸受冷却通風構造における冷却風量を示す通風回路図である。
【図3】本発明の一実施例に係る立軸回転電機機械の軸受冷却通風構造を示す上面図である。
【図4】従来の回転電機機械の立軸軸受冷却通風構造を示す断面図である。
【図5】従来の回転電機機械の立軸軸受冷却通風構造における冷却風量を示す通風回路図である。
【符号の説明】
1 スラスト軸受油槽
2 空冷オイルクーラ
3 冷却ファン
4 固定子
5 回転子
6 下部案内軸受油槽
7 排気風道
8 バイパス風道
10 発電機軸
11 水車軸
12 上ブラケット
13 下ブラケット
14 冷却フィン
15 上カバー

Claims (3)

  1. 回転子を備えた回転軸の両端部を軸受を介して夫々回転自在に支持すると共に前記回転子に微小隙間を隔てて固定子を配設し、また、前記回転子の両面に各々冷却フィンを設ける一方、前記軸受の一方を冷却するための空冷オイルクーラを設け、更に、前記軸受の他方を冷却するための冷却フィンを設けることにより、前記回転子の回転に伴って回転する前記冷却ファンにより外部から冷却風を導入し、該冷却風を前記空冷オイルクーラ又は前記冷却フィンを通過させた後、前記回転子及び固定子へ導くことにより、回転電機機械内部を冷却する構造において、前記空冷オイルクーラを通過した後の冷却風を前記軸受の他方側から前記回転子及び固定子へ案内するバイパス風道を設けたことを特徴とする回転電機機械の軸受冷却通風構造。
  2. 前記回転軸は、垂直に配設され、その下端に水車軸が連結される発電機軸であることを特徴とする請求項1記載の回転電機機械の軸受冷却通風構造。
  3. 前記空冷オイルクーラにより冷却される前記一方の軸受は、スラスト軸受であることを特徴とする請求項1又は2記載の回転電機機械の軸受冷却通風構造。
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