JP3613477B2 - 軸受潤滑および冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、遠心機モータのように高速回転軸受を有する回転装置の軸受潤滑およびモータ回転部と軸受の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置は上部軸受と下軸軸受で支持された鉛直方向のシャフトの下端に、潤滑溜め内に伸びる先細の入口を有し、潤滑油を前記潤滑油溜めからシャフトに沿って上方に導くことのできる内部通路が設けられている。このシャフトが回転すると、油は先細の入口に引き寄せられて、前記通路の表面に沿って上方に流れ、次いで、上部および下部モ−タ軸受の近傍に配置された半径方向の噴出孔を径て外方へ流れる。前記内部通路および半径方向の噴出孔の寸法と形状を適当に選択することにより、軸受に対する潤滑油の連続的な供給を与えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記形式の軸受潤滑機構は半径方向孔の精度により油量が変化するので軸受部への潤滑油量調節が困難であった。またより高速回転を行う場合、モ−タの回転子が空気を撹拌する損失をなくすためモ−タハウジング内を真空としている。真空中では空気によるモータの冷却ができないので、モ−タ回転子の冷却を内部通路を通過する潤滑油で行っている。しかし、回転子の冷却を良くするため内部通路を通過する潤滑油量を多くすると、軸受の潤滑油量が過度になり、軸受の損失と発熱が大きくなる問題が発生する。また、高速回転になると軸受の発熱量が増加するため、軸受保持部からハウジングのフィンまでの伝熱による軸受冷却では冷却が不十分で軸受が高温になり、軸受が焼き付くという問題も発生する。
【０００４】
特に軸受の温度上昇は、軸受とハウジング間に振動減衰のためのリング状ゴムダンパや，油膜のダンパや，薄い板と油膜を組み合わせた油膜のダンパなどの低熱伝導材を減衰装置として介在させた場合、アルミや鉄などの金属に比べ軸受で生じた熱をハウジングに伝導しにくいため、軸受の温度が上昇するという問題が生じる。
【０００５】
また、油を利用した減衰装置の場合、油供給装置が必要であり油ポンプなどの付加装置を用いて減衰装置に油を供給しなければならいため、構造が複雑になり部品数が多くなるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、高速回転するモ−タの回転子の冷却を良くすること及び軸受部への潤滑油の供給を適正にし、かつ軸受の冷却を改良した軸受潤滑および冷却装置を提供することである。また、減衰装置への油の供給を油ポンプなどの付加装置を用いずに供給することである
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、モ−タ回転子の冷却と軸受の潤滑に必要とさせる潤滑油量より、実質的に多量の潤滑油をシャフトの軸受部近傍の噴出孔より噴出させ、また、軸受保持部材の一部に油噴出孔方向に突き出し且つ軸受部側から油噴出孔側に広がる傾斜部をもうけ、前記油噴出口より噴出した潤滑油を前記傾斜部へ衝突させ、噴出油量により前記傾斜部の角度を設定し、軸受部への潤滑油供給量を調節し十分な潤滑油量を供給し、且つ前記軸受保持部材に潤滑油を衝突させることにより前記軸受保持部材を冷却し、間接的に軸受部を冷却することにより達成される。また、油を利用した減衰装置への油の供給は油を軸受外輪または軸受保持部材に衝突させ、軸受外輪または軸受保持部材の衝突面から油の粘性によって、軸受外輪または軸受保持部材の表面に沿って油供給通路まで導き、油供給通路を通過し減衰装置に油を供給したり、または噴出孔から噴出する潤滑油の一部を油供給通路に衝突させ、減衰装置に油を供給することにより達成される。
【０００８】
【作用】
上記のように構成された軸受潤滑および冷却装置は潤滑油溜めから潤滑油を軸線方向の内部通路に沿って導きシャフトの上部噴出孔および下部噴出孔より軸受の潤滑に必要な量より多量の潤滑油を吹き出し軸受保持部材の傾斜部に衝突させ、前記傾斜部の角度によって軸受側に飛散する油量が変化する。噴出孔からの油量が多い場合、衝突部の角度を大きくし、軸受側に飛散するる割合を少なくし、軸受の潤滑油量を少なくする。また、噴出孔からの油量が少ない場合、衝突部の角度を小さくして、軸受側に飛散する割合を多くし、潤滑に必要な量を軸受に供給する。そして、残りの潤滑油は傾斜部に沿って導かれ、その時に前記軸受保持部材を冷却し潤滑油溜めに戻る。軸受保持部材に衝突した潤滑油は軸受保持部材の熱をうばって流れるため従来の金属の熱伝導による冷却よりも冷却能力が高い。 また、油を利用した減衰装置への油の供給は油を軸受または軸受保持部材に衝突させ、軸受の外輪または軸受保持部材の衝突面から油の粘性により表面を沿って油供給通路まで導き油供給通路を通過し、減衰装置に油を供給する。または、噴出孔から噴出する潤滑油の一部を油供給通路に衝突させ、減衰装置に油を供給する。
【０００９】
【実施例】
図１に本発明の軸受潤滑および冷却装置の一実施例を含む遠心機モ−タ駆動部の横断面図を示す。また、図２に上部軸受部の詳細図と潤滑油流路を矢印にて示す。この駆動部は回転子２および固定子３を有する交流モ−タを含む。回転子２のシャフト１が上部および下部軸受４，５にそれぞれ支持されている。これらの軸受は、高速回転時使用するのに適したサイズおよび形式の玉軸受を用いることが望ましい。これらの軸受は上および下軸受保持部６，７によって保持されている。また、上部軸受保持部６は上下方向を上部円形プレ−ト９と上部ハウジング１１に半径方向を減衰部８により微動可能に保持されている。また、下部軸受保持部７は下部円形プレ−ト１０と、ハウジング１２及び減衰部８により微動可能に保持されている。ハウジングには上部および下部ハウジング１１，１３はハウジング１２に複数のボルトにより止められ、真空漏れを防ぐためにそれぞれの接合部にＯリング１４が締め付けられている。
【００１０】
上部および下部軸受４，５に潤滑油を供給することを目的としてシャフト１は潤滑油が潤滑油溜め１５から上方へ流れることができる内部通路１６を備える。また、シャフト１はこの上方へ流れる潤滑油が上部軸受４に向けて外方向に流れる複数の上部噴出孔１７と、この上方へ流れる潤滑油が下部軸受５に向けて外方向へ流れる少なくとも一つの下部噴出孔１８を含む。潤滑油の循環通路には、ハウジングの側部を通る複数の潤滑油の戻り通路２１を含む。前記内部通路１６において潤滑油を流動させるのに必要な圧力はシャフト１が潤滑油溜め１５中を高速で回転する時、シャフト１の先細にされた吸入孔１９により遠心力により発生される。吸入孔１９の寸法およびテ−パの度合いは、内部通路１６を経る潤滑油の所望の総流量を与えるように選択される。
【００１１】
本発明の特徴は、上部噴出孔から出る油滴に打たれるように配置された傾斜部２０を有する上軸受保持部６と、下部噴出孔１８から出る油滴に打たれるよう配置された傾斜部２０を有する下軸受保持部７とにある。運転時、これらの傾斜部２０に衝突する潤滑油は傾斜部２０により軸受の潤滑に必要な一部が上部および下部軸受４，５に供給される。このときの傾斜部２０の角度は軸受の潤滑に必要な油量によって決められるが、シャフト１の軸方向に対して１５°から７５°の範囲で効果がある。このことにより、シャフト１の内部通路１６を流れる潤滑油の量を多くすることが出きモ−タの冷却効率が良くなる。また、軸受保持部６，７の傾斜部２０に衝突した潤滑油の他の大部分は傾斜部２０に沿って外方向へ流れ、このとき軸受保持部６，７の冷却を行ない軸受部４，５の冷却を行う。
【００１２】
また、減衰部８への潤滑油の供給は、傾斜部２０に衝突した潤滑油の一部が油の粘性により軸受保持部６，７の傾斜部２０の先端から壁面に沿って流れ、その潤滑油を上部軸受保持部６と上部円形プレート９の隙間及び円形プレート９にもうけられた給油孔２２、または下部軸受保持部７とハウジング１２の隙間から上下の減衰部８に導くことにより達成される。
【００１３】
他の実施例として図示していないが、軸受の外輪の一部に噴出孔側に飛び出した傾斜部を設け、前記軸受の傾斜部に潤滑油を衝突させることにより冷却効果がさらに高まる。
【００１４】
また他の実施例として、軸受保持部材とハウジング間に減衰部を含まない回転装置においても、軸受を保持している部分に傾斜部を設け前記傾斜部に潤滑油を衝突させることにより、軸受の冷却と軸受の潤滑を改良させることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受保持部に傾斜をもうけ潤滑油を前記傾斜に衝突させ角度により軸受の潤滑に必要な量を選定し、供給することができる。また、軸受保持部へ潤滑油を衝突させることにより間接的に軸受を冷却することができる。このことにより、軸受の潤滑に必要な油量より、実質的に多量の潤滑油を内部通路に通過させることができるので、モ−タの回転部の冷却を良くすることができ、さらに、噴出孔を大きくすることができるので噴出孔がゴミによってふさがることがない。また、軸受または軸受保持部を多量の潤滑油により冷却できるので、軸受温度が下がり軸受寿命が長くなる。さらに衝突部の角度を適度に選定することにより、軸受の油量を最適に調整し、供給することができる。軸受を冷却する効果は、軸受部と軸受を支持している本体などの間に減衰装置などの低熱伝導材が介在するときなどに特に効果がある。
【００１６】
また、油を用いた減衰装置の場合、油を供給するための油ポンプなどの付加装置を用いずに油を供給でき、部品数を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる遠心機用モ−タへの実施例を示す横断面図である。
【図２】本発明になる上部軸受部の詳細図と潤滑油流路である。
【符号の説明】
１はシャフト，２は回転子，３は固定子，４は上部軸受，５は下部軸受，６は上軸受保持部，７は下軸受保持部，８は減衰部，９は上部円形プレ−ト，１０は下部円形プレ−ト，１１は上部ハウジング，１２はハウジング，１３は下部ハウジング，１４はＯリング，１５は潤滑油溜め，１６は内部通路，１７は上部噴出孔，１８は下部噴出孔，１９は吸入孔，２０は傾斜部，２１は戻り通路，２２は給油孔である。

Claims (4)

1. 上部軸受と下部軸受で支持された鉛直方向のシャフトと潤滑油溜めと、該シャフトが回転する時、該潤滑油を該潤滑油溜めから該シャフトに沿って上方に導くことができる該シャフト中の軸線方向の内部通路と、該内部通路は軸受の潤滑に必要とされる該潤滑油の量よりも実質的に多量の該潤滑油を流通させるのに十分な大きさであり、該内部通路からシャフトの外面に向けて半径方向に伸びる噴出孔と、噴出した該潤滑油を該潤滑油溜めに戻す通路を有する軸受潤滑および冷却装置において、前記軸受保持部材の一部が噴出孔方向に突き出し且つ前記軸受部側から前記噴出孔側に広がる傾斜部を有し、前記噴出孔から噴出した前記潤滑油が前記軸受保持部材の傾斜部に衝突し、衝突した前記潤滑油の一部が前記軸受を潤滑し他の大部分が実質的に前記軸受を冷却する構造であることを特徴とする軸受潤滑および冷却装置。
2. 噴出した前記潤滑油が、前記軸受の外輪の一部に設けられ前記噴出孔側に突出した傾斜部に衝突し、直接軸受を冷却する請求項１記載の軸受潤滑および冷却装置。
3. 前記軸受または前記軸受保持部材とハウジング間に油やゴムなどの低熱伝導材からなる減衰装置を設けた回転装置において、前記軸受または前記軸受保持部材の傾斜部に前記潤滑油を衝突させたことを特徴とする請求項１記載の軸受潤滑および冷却装置。
4. 前記軸受部に油を利用した減衰装置を設けた回転装置において、前記軸受または前記軸受保持部材に油を衝突させ、前記軸受の外輪または軸受保持部材の衝突面から油供給通路を通過し、減衰装置に油を供給することを特徴とする請求項１記載の軸受潤滑および冷却装置。

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