JP3724101B2 - 軸受潤滑装置及びその自己ポンプ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立形回転電機の軸受潤滑装置及びその自己ポンプ構造に関し、特に準傘形の立形回転電機に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は準傘形の立形回転電機に備えた従来の軸受潤滑装置の構成を示す断面図、図６は前記軸受潤滑装置の系統図である。
【０００３】
図５に示すように、立形回転電機（発電機又は電動機）の回転軸１の上部には回転軸１を囲むようにして上部油槽１４が設けられており、この上部油槽１４内の油１５に浸るようにしてガイド軸受（案内軸受）４が設けられている。ガイド軸受４は回転軸１の外周面から突出された突出部２の外周面側に、突出部２を回転可能に支持するガイドメタル３を設けてなるものである。
【０００４】
一方、回転軸１の下部には回転軸１を囲むようにして下部油槽１６が設けられており、この下部油槽１６内の油１７に浸るようにしてスラスト軸受８が設けられている。スラスト軸受８は回転軸１の外周面から突出された突出部５の下端に回転円板であるスラストランナ６を設け、スラストランナ６の下面側にスラストランナ６を回転可能に支持するスラストメタル７を設けてなるものである。
【０００５】
そして、上部油槽１４内には、突出部２の下端の回転部１１にポンプ作用をする孔１１ａを放射状に複数形成し且つこの回転部１１の外周側にポンプケーシング１２を備えることによって自己ポンプ（セルフポンプ）１３が構成されている。ポンプケーシング１２の吐出部９は配管１８を介してオイルクーラ１９の入口側に結合され、オイルクーラ１９の出口側は配管２０を介して上部油槽１４に結合されている。オイルクーラ１９は電動機２１により回転駆動されるファン２２を備えた空冷式のものである。
【０００６】
また、下部油槽１６内には、突出部５の下端に設けられたスラストランナ６にポンプ作用をする孔６ａを放射状に複数形成し且つこのスラストランナ６の外周側にポンプケーシング２３を備えることによって自己ポンプ２４が構成されている。ポンプケーシング２３の吐出部１０は配管２５を介してオイルクーラ２６の入口側に結合され、オイルクーラ２６の出口側は配管２７を介して下部油槽１６に結合されている。オイルクーラ２６は電動機２８により回転駆動されるファン２９を備えた空冷式のものである。
【０００７】
従って、上記構成の軸受潤滑装置によれば、上部のガイド軸受４は上部油槽１４内の油１５によって潤滑され且つ冷却される。そして、この上部油槽１４内の油１５は、図５中に矢印で示すように、自己ポンプ１３の回転部１１が回転軸１と共に回転することにより、回転部１１の複数の孔１１ａの内側から吸い込まれて同孔１１ａの外側へと吐出される。このことによって油１５は、図５及び図６（ａ）中に矢印で示すように、ポンプケーシング１２の吐出部９から配管１８を介してオイルクーラ１９に送給され、このオイルクーラ１９でファン２２の冷却風により冷却された後に再び上部油槽１４内へと戻るように循環される。
【０００８】
また、下部のスラスト軸受８は下部油槽１６内の油１７によって潤滑され且つ冷却される。そして、この下部油槽１６内の油１７は、図５中に矢印で示すように、自己ポンプ２４のスラストランナ６が回転軸１と共に回転することにより、スラストランナ６の複数の孔６ａの内側から吸い込まれて同孔６ａの外側へと吐出される。このことによって油１７は、図５及び図６（ｂ）中に矢印で示すように、ポンプケーシング２３の吐出部１０から配管２５を介してオイルクーラ２６に送給され、このオイルクーラ２６でファン２９の冷却風により冷却された後に再び下部油槽１６内に戻るように循環される。
【０００９】
なお因みに、立形回転電機には上記のように回転軸の上部側にガイド軸受を備え下部側にスラスト軸受を備えた準傘形の他にも、普通形や傘形のものがある。普通形とは回転軸の上部側にスラスト軸受を備え、回転軸の下部側にガイド軸受を備えたものである。傘形とは回転軸の上部側には軸受がなく、回転軸の下部側にスラスト軸受とガイド軸受とを備えたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の軸受潤滑装置では、上部油槽１４内の油１５と下部油槽１６内の油１７とをそれぞれ独立に冷却しているため、油１５と油１７との間に温度差が付き、油１５の寿命と油１７の寿命とに差が生じてしまう。このため、油１５の交換時期と油１７の交換時期とが異なってしまい、即ち油１５と油１７とを同時期に交換することができずに不経済である。
【００１１】
また、ガイド軸受４側の自己ポンプ１３の回転部１１の直径はスラスト軸受８側の自己ポンプ２４のスラストランナ（回転円板）６の直径に比べて大幅に小さいため、回転部１１の周速はスラストランナ６の周速に比べて遅い。従って、自己ポンプ１３は自己ポンプ２４に比べて吐出圧力が低くポンプ能力が低いために、オイルクーラ１９への油１５の循環流量が少ない。このため、上部のガイド軸受４の温度は下部のスラスト軸受８の温度よりも高温となり易い。なお、自己ポンプの吐出圧力は周速の二乗に比例するため、例えばスラストランナ６の周速が回転部１１の周速の２倍であるとすると、自己ポンプ２４の吐出圧力は自己ポンプ１３の吐出圧力の４倍となる。従って自己ポンプ２４はポンプ能力が高い一方、自己ポンプ１３は上記の如くポンプ能力が低い。
【００１２】
更には、上部のガイド軸受４に対する冷却系統と下部のスラスト軸受８に対する冷却系統とが独立しているため、それぞれにオイルクーラ１９，２６が必要となり、また上記の如く空冷の場合にはそれぞれにダクトや冷却ファン２２，２９が必要となるため、部品点数が増えコストアップとなる。
【００１３】
従って、本発明は上記従来技術に鑑み、上部油槽の油温度と下部油槽の油温度とを均一化し、また上部のガイド軸受も確実に冷却することができる立形回転電機の軸受潤滑装置を提供することを第１の課題とする。また、立形回転電機の軸受潤滑装置の信頼性を高めることができる自己ポンプ構造を提供することを第２の課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記第１の課題を解決する第１の発明の軸受潤滑装置は、立形回転電機の回転軸の上部と下部とに上部油槽と下部油槽とを備え、前記上部油槽内の油により前記上部に設けられたガイド軸受を潤滑し且つ冷却すると共に、前記下部油槽内の油により前記下部に設けられたスラスト軸受を潤滑し且つ冷却する軸受潤滑装置において、
前記下部油槽内には前記回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共にこのポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面との間の領域を周方向に２分割して第１自己ポンプと第２自己ポンプとを構成し、前記第１自己ポンプよって吐出した前記下部油槽内の油は冷却手段に送給してこの冷却手段により冷却した後に前記下部油槽内へと戻す一方、前記第２自己ポンプよって吐出した前記下部油槽内の油は前記上部油槽内へと送給し、且つ前記上部油槽内の油は所定の油面高さから前記下部油槽内へとオーバーフローするように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、上記第２の課題を解決する第２の発明の軸受潤滑装置の自己ポンプ構造は、立形回転電機のスラスト軸受側の油槽内に構成され、この油槽内の油を吐出して循環させる軸受潤滑装置の自己ポンプ構造であって、
立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共に、このポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面と間の領域を周方向に複数の領域に分割して複数の自己ポンプを構成したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は準傘形の立形回転電機に備えた本発明の実施の形態に係る軸受潤滑装置の構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は前記軸受潤滑装置の系統図である。
【００１９】
図１に示すように、立形回転電機（発電機又は電動機）の回転軸１の上部には回転軸１を囲むようにして上部油槽５１が設けられ、上部油槽５１内の油５２に浸るようにしてガイド軸受５３が設けられており、油５２によってガイド軸受５３を潤滑し且つ冷却するようになっている。ガイド軸受５３は回転軸１の外周面から突出された突出部５４の外周面側に、突出部５４を回転可能に支持するガイドメタル５５を設けてなるものである。
【００２０】
一方、回転軸１の下部には回転軸１を囲むようにして下部油槽５６が設けられ、下部油槽５６内の油５７に浸るようにしてスラスト軸受５８が設けられており、油５７によってスラスト軸受５８を潤滑し且つ冷却するようになっている。スラスト軸受５８は回転軸１の外周面から突出された突出部５９の下端に回転円板であるスラストランナ６０を設け、スラストランナ６０の下面側にスラストランナ６を回転可能に支持するスラストメタル５１を設けてなるものである。
【００２１】
そして、上部油槽５１内には自己ポンプが構成されていない一方、下部油槽５６内には、図１及び図２に示すように、突出部５９の下端に設けられたスラストランナ６０にポンプ作用をする孔６０ａを放射状に複数（図示の場合には４本）形成し且つこのスラストランナ６０の外周側にポンプケーシング６２を備えると共に、ポンプケーシング６２の内周面とスラストランナ６０の外周面との間の領域を仕切り６３ａ，６３ｂにより周方向に２領域に分割することによって、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とが構成されている。また、ポンプケーシング６２には第１自己ポンプ６４側の吐出部６６と、第２自己ポンプ６５側の吐出部６７とが形成されている。なお、図２中の７５はスラストランナ６０の外周面に設けられた油流ガイドである。
【００２２】
図３に示すように、第１自己ポンプ６４の吐出部６６は、配管６８を介してオイルクーラ６９の入口側に結合され、オイルクーラ６９の出口側は配管７０を介して下部油槽５６に結合されている。オイルクーラ６９は電動機７１により回転駆動されるファン７２を備えた空冷式のものである。なお、オイルクーラ６９のための冷却風は立形回転電機自身の冷却風を利用してもよい。また、この冷却系の冷却手段としては、空冷のオイルクーラ６９に代えて水冷クーラを用いてもよく、更にはヒートパイプ方式等であってもよい。
【００２３】
一方、第２自己ポンプ６５の吐出部６７は、配管７３を介して上部油槽５１に結合されている。配管７３の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置よりも上方に位置している。これは、立形回転電機の停止中に上部油槽５１内の油５２が配管７３を通って下部油槽５６内へ落ちることにより油面５２ａが低下してしまうのを防止するためである。また、上部油槽５１と下部油槽５６とはオーバフロー管７４によって結合されている。オーバフロー管７４の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置に合わせて上部油槽５１に結合されている。
【００２４】
従って、上記構成の軸受潤滑装置では、下部油槽５６内の油５７は、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とによってそれぞれ下部油槽５６外へと吐出される。
【００２５】
即ち、下部油槽５６内の油５７は、図２中に矢印で示すように、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とを構成するスラストランナ６０が回転軸１と共に回転することにより、スラストランナ６０の複数の孔６０ａの内側から吸い込まれて同孔６０ａの外側へと吐出される。このとき油５７は、仕切り６３ａ，６３ｂによって２分割されたポンプケーシング６２内のそれぞれの領域に吐出されることになり、第１自己ポンプ６４側の吐出部６６と、第２自己ポンプ６５側の吐出部６７とからそれぞれ下部油槽５６外へと吐出される。
【００２６】
第１自己ポンプ６４によって吐出された油５７は、ポンプケーシング６２の吐出部６６から配管６８を介してオイルクーラ６９に送給され、このオイルクーラ６９でファン７２の冷却風により冷却された後に再び下部油槽５６内に戻るように循環される。
【００２７】
一方、第２自己ポンプ６５によって吐出された油５７は、ポンプケーシング６２の吐出部６７から配管７３を介して上部油槽５１内へと送給される。そして、上部油槽５１内の油５２は、オーバフロー管７４を介して下部油槽５６内へとオーバフローする。即ち、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とが、第２自己ポンプ６５、配管７３及びオーバフロー管７４により、上部油槽５１と下部油槽５６との間で循環される。
【００２８】
以上のことから、本軸受潤滑装置によれば、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とが上部油槽５１と下部油槽５６との間で循環されるため、油５２の温度と油５７の温度とが均一化される。従って、油５２の寿命と油５７の寿命とが同じになるため、油５２の交換周期と油５７の交換周期とが同一となり、即ち油５２と油５７とを同時期に交換することができ、且つメンテナンスも容易となるため、経済的になる。
【００２９】
また、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とを１台のオイルクーラ６９と冷却ファン７２とによって冷却することができるため、従来の軸受潤滑装置（図５参照）に比べて、上部側の自己ポンプを削減することができると共に、オイルクーラを１台削減することができ、これに伴って冷却ファン及びダクトも削減することができる。このため、軸受潤滑装置全体をコンパクトにすることができると共にコストダウンを図ることができる。
【００３０】
なお、オイルクーラ６９における交換熱量は上部油槽５１内の油５２をも冷却するために従来のオイルクーラ２６（図５参照）における交換熱量よりも増加するが、スラスト軸受５８の発熱量はガイド軸受５３の発熱量の数倍もあり、この比率から考えて１〜２割程度となる。従って、オイルクーラ６９は従来のオイルクーラ２６に比べてそれほど大きくはならない。
【００３１】
また、仕切り６３ａ，６３ｂの位置を変えてポンプケーシング６２の内周面とスラストランナ６０の外周面との間の領域を周方向に任意の大きさ（角度範囲）に分割することができるため、第１自己ポンプ６４のポンプ性能と第２自己ポンプ６５のポンプ性能とを容易に調整することができる。このため、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とでそれぞれ吐出する油５７の流量配分を容易に最適な流量配分とすることができ、従って配管６８と配管７３とに流量調整弁等を設ける必要がない。
【００３２】
また、スラストランナ（回転円板）６０の直径は図５に示す従来のガイド軸受側の自己ポンプ１３における回転部１１の直径よりも大きいため、このスラストランナ６０を用いて複数（上記では第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５の２つ）を構成することができると共に、ポンプ性能の設計が容易であり所望のポンプ性能を得ることができる（ポンプ性能をアップさせるにはスラストランナ６０に形成する孔の数を増やすか又は同孔の径を大きくすればよい）。このため第１自己ポンプ６４により下部油槽５６内の油５７を確実に循環させてスラスト軸受６８を確実に冷却することができると共に、第２自己ポンプ６５により上下部油槽５１，５６間で油５２，５７を確実に循環させることができるため、ガイド軸受５３も確実に冷却することができる。即ち、ポンプ性能の低い自己ポンプ１３を用いていた従来の軸受潤滑装置に比べて（図５参照）、本軸受潤滑装置は信頼性が高い。
【００３３】
なお、上記の如く、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とを構成して、第１自己ポンプ６４をオイルクーラ循環系用とし、第２自己ポンプ６５を上下油槽循環系用とすることが最も望ましいが、このような構成とはせずに、図４に示すような構成の軸受潤滑装置とすることもできる。なお図４中、上記の軸受潤滑装置（図３参照）と同様の部分には同一の符号を付している。
【００３４】
図４に示すように、下部油槽５６内には上記の第１及び第２自己ポンプ６４，６５に代えて従来と同様にポンプケーシング（図示せず）の内周面とスラストランナ（図示せず）の外周面との間の領域を分割せずに１つの自己ポンプ８０が構成されているが、自己ポンプ８０の吐出部８１は２方向に分岐されている。
【００３５】
そして、吐出部８１の一方は配管６８を介してオイルクーラ６９の入口側に結合され、オイルクーラ６９の出口側は配管７０を介して下部油槽５６に結合されている。吐出部８１の他方は配管７３を介して上部油槽５１に結合されている。配管７３の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置よりも上方に位置している。また、上部油槽５１と下部油槽５６とはオーバフロー管７４によって結合されている。オーバフロー管７４の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置に合わせて上部油槽５１に結合されている。更に、配管６８，７３には、流量調整弁又は絞り８２，８３がそれぞれ設けられている。
【００３６】
従って、上記構成の軸受潤滑装置では、自己ポンプ８０によって吐出された下部油槽５６内の油５７が吐出部８１において分岐される。そして、この分岐された油５７の一方は配管６８を介してオイルクーラ６９に送給され、このオイルクーラ６９でファン７２の冷却風により冷却された後に再び下部油槽５６内に戻るように循環される。
【００３７】
一方、分岐された油５７の他方は配管７３を介して上部油槽５１内へと送給される。上部油槽５１内の油５７は、オーバフロー管７４を介して下部油槽５６内へとオーバフローする。なお、必要に応じてオイルクーラ６９に送給される油５７と上部油槽５１内に送給される油５７との流量配分が流量調整弁又は絞り８２，８３により調整される。
【００３８】
以上のことから、本軸受潤滑装置によれば、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とが上部油槽５１と下部油槽５６との間で循環されるため、油５２の温度と油５７の温度とが均一化される。従って、油５２の寿命と油５７の寿命とが同じになるため、油５２と油５７を同時期に交換することができ、且つメンテナンスも容易となるため、経済的になる。
【００３９】
また、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とを１台のオイルクーラ６９と冷却ファン７２とによって冷却することができるため、従来の軸受潤滑装置（図５参照）に比べて、上部側の自己ポンプを削減することができると共に、オイルクーラを１台削減することができ、これに伴って冷却ファン及びダクトも削減することができる。このため、軸受潤滑装置全体をコンパクトにすることができると共にコストダウンを図ることができる。
【００４０】
また、スラストランナ（回転円板）の直径が図５に示す従来のガイド軸受側の自己ポンプ１３における回転部１１の直径よりも大きいため、このスラストランナを用いることにより、ポンプ性能の設計が容易であり所望のポンプ性能を得ることができる（ポンプ性能をアップさせるにはスラストランナに形成する孔の数を増やすか又は同孔の径を大きくすればよい）。このため自己ポンプ８０によって下部油槽５６内の油５７を確実に循環させてスラスト軸受５８を確実に冷却することができると共に、上下部油槽５１，５６間で油５２，５７を確実に循環させることができるため、ガイド軸受５３も確実に冷却することができる。即ち、ポンプ性能の低い自己ポンプ１３を用いていた従来の軸受潤滑装置に比べて（図５参照）、本軸受潤滑装置は信頼性が高い。
【００４１】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１の発明の軸受潤滑装置によれば、下部油槽内には立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共にこのポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面との間の領域を周方向に２分割して第１自己ポンプと第２自己ポンプとを構成し、前記第１自己ポンプによって吐出した前記下部油槽内の油は冷却手段に送給してこの冷却手段により冷却した後に前記下部油槽内へと戻す一方、前記第２自己ポンプによって吐出した前記下部油槽内の油は上部油槽内へと送給し、且つ前記上部油槽内の油は所定の油面高さから前記下部油槽内へとオーバーフローするように構成したことにより、上部油槽内の油と下部油槽内の油とが上部油槽と下部油槽との間で循環されるため、上部油槽内の油の温度と下部油槽内の油の温度とが均一化される。
【００４２】
従って、上部油槽内の油の寿命と下部油槽内の油の寿命とが同じになるため、上部油槽内の油と下部油槽内の油とを同時期に交換することができ、且つメンテナンスも容易となるため、経済的になる。
【００４３】
また、上部油槽内の油と下部油槽内の油とを１つの冷却手段によって冷却することができるため、従来に比べて冷却手段を削減することができる。このため、軸受潤滑装置全体をコンパクトにすることができると共にコストダウンを図ることができる。
【００４４】
また、第１の発明の軸受潤滑装置では、ポンプケーシングの内周面と回転円板の外周面との間の領域を周方向に任意の大きさ（角度範囲）に分割することができるため、第１自己ポンプのポンプ性能と第２自己ポンプのポンプ性能とを容易に調整することができる。このため、第１自己ポンプと第２自己ポンプ６５とでそれぞれ吐出する油の流量配分を容易に最適な流量配分とすることができ、従って流量調整バルブ等を設ける必要がない。
【００４５】
また、第１の本発明の軸受潤滑装置では、スラスト軸受側の直径の大きな回転円板を用いて構成した自己ポンプ又は第１自己ポンプ及び第２自己ポンプにより上部のガイド軸受と下部のスラスト軸受とを冷却するため、ポンプ性能の設計が容易であり、上部のガイド軸受も確実に冷却することができ、従って従来の軸受潤滑装置に比べて信頼性が高い。
【００４６】
また、第２の発明の軸受潤滑装置の自己ポンプ構造によれば、立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共に、このポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面と間の領域を周方向に複数の領域に分割して複数の自己ポンプを構成したため、即ちスラスト軸受側の直径の大きな回転円板を用いて複数の自己ポンプを構成したため、ポンプ性能の設計が容易であり、従ってこれら複数の自己ポンプにより軸受潤滑装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】準傘形の立形回転電機に備えた本発明の実施の形態に係る軸受潤滑装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】前記軸受潤滑装置の系統図である。
【図４】 準傘形の立形回転電機に備えた参考例の軸受潤滑装置の構成を示す系統図である。
【図５】準傘形の立形回転電機に備えた従来の軸受潤滑装置の構成を示す断面図である。
【図６】前記軸受潤滑装置の系統図である。
【符号の説明】
１ 回転軸
５１ 上部油槽
５２ 油
５３ ガイド軸受
５４ 突出部
５５ ガイドメタル
５６ 下部油槽
５７ 油
５８ スラスト軸受
５９ 突出部
６０ スラストランナ
６１ スラストメタル
６２ ポンプケーシング
６３ａ，６３ｂ 仕切り
６４ 第１自己ポンプ
６５ 第２自己ポンプ
６６，６７ 吐出部
６８，７０，７３ 配管
６９ オイルクーラ
７１ 電動機
７２ ファン
７４ オーバフロー管
８０ 自己ポンプ
８１ 吐出部
８２，８３ 流量調整弁又は絞り
【発明の属する技術分野】
本発明は立形回転電機の軸受潤滑装置及びその自己ポンプ構造に関し、特に準傘形の立形回転電機に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は準傘形の立形回転電機に備えた従来の軸受潤滑装置の構成を示す断面図、図６は前記軸受潤滑装置の系統図である。
【０００３】
図５に示すように、立形回転電機（発電機又は電動機）の回転軸１の上部には回転軸１を囲むようにして上部油槽１４が設けられており、この上部油槽１４内の油１５に浸るようにしてガイド軸受（案内軸受）４が設けられている。ガイド軸受４は回転軸１の外周面から突出された突出部２の外周面側に、突出部２を回転可能に支持するガイドメタル３を設けてなるものである。
【０００４】
一方、回転軸１の下部には回転軸１を囲むようにして下部油槽１６が設けられており、この下部油槽１６内の油１７に浸るようにしてスラスト軸受８が設けられている。スラスト軸受８は回転軸１の外周面から突出された突出部５の下端に回転円板であるスラストランナ６を設け、スラストランナ６の下面側にスラストランナ６を回転可能に支持するスラストメタル７を設けてなるものである。
【０００５】
そして、上部油槽１４内には、突出部２の下端の回転部１１にポンプ作用をする孔１１ａを放射状に複数形成し且つこの回転部１１の外周側にポンプケーシング１２を備えることによって自己ポンプ（セルフポンプ）１３が構成されている。ポンプケーシング１２の吐出部９は配管１８を介してオイルクーラ１９の入口側に結合され、オイルクーラ１９の出口側は配管２０を介して上部油槽１４に結合されている。オイルクーラ１９は電動機２１により回転駆動されるファン２２を備えた空冷式のものである。
【０００６】
また、下部油槽１６内には、突出部５の下端に設けられたスラストランナ６にポンプ作用をする孔６ａを放射状に複数形成し且つこのスラストランナ６の外周側にポンプケーシング２３を備えることによって自己ポンプ２４が構成されている。ポンプケーシング２３の吐出部１０は配管２５を介してオイルクーラ２６の入口側に結合され、オイルクーラ２６の出口側は配管２７を介して下部油槽１６に結合されている。オイルクーラ２６は電動機２８により回転駆動されるファン２９を備えた空冷式のものである。
【０００７】
従って、上記構成の軸受潤滑装置によれば、上部のガイド軸受４は上部油槽１４内の油１５によって潤滑され且つ冷却される。そして、この上部油槽１４内の油１５は、図５中に矢印で示すように、自己ポンプ１３の回転部１１が回転軸１と共に回転することにより、回転部１１の複数の孔１１ａの内側から吸い込まれて同孔１１ａの外側へと吐出される。このことによって油１５は、図５及び図６（ａ）中に矢印で示すように、ポンプケーシング１２の吐出部９から配管１８を介してオイルクーラ１９に送給され、このオイルクーラ１９でファン２２の冷却風により冷却された後に再び上部油槽１４内へと戻るように循環される。
【０００８】
また、下部のスラスト軸受８は下部油槽１６内の油１７によって潤滑され且つ冷却される。そして、この下部油槽１６内の油１７は、図５中に矢印で示すように、自己ポンプ２４のスラストランナ６が回転軸１と共に回転することにより、スラストランナ６の複数の孔６ａの内側から吸い込まれて同孔６ａの外側へと吐出される。このことによって油１７は、図５及び図６（ｂ）中に矢印で示すように、ポンプケーシング２３の吐出部１０から配管２５を介してオイルクーラ２６に送給され、このオイルクーラ２６でファン２９の冷却風により冷却された後に再び下部油槽１６内に戻るように循環される。
【０００９】
なお因みに、立形回転電機には上記のように回転軸の上部側にガイド軸受を備え下部側にスラスト軸受を備えた準傘形の他にも、普通形や傘形のものがある。普通形とは回転軸の上部側にスラスト軸受を備え、回転軸の下部側にガイド軸受を備えたものである。傘形とは回転軸の上部側には軸受がなく、回転軸の下部側にスラスト軸受とガイド軸受とを備えたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の軸受潤滑装置では、上部油槽１４内の油１５と下部油槽１６内の油１７とをそれぞれ独立に冷却しているため、油１５と油１７との間に温度差が付き、油１５の寿命と油１７の寿命とに差が生じてしまう。このため、油１５の交換時期と油１７の交換時期とが異なってしまい、即ち油１５と油１７とを同時期に交換することができずに不経済である。
【００１１】
また、ガイド軸受４側の自己ポンプ１３の回転部１１の直径はスラスト軸受８側の自己ポンプ２４のスラストランナ（回転円板）６の直径に比べて大幅に小さいため、回転部１１の周速はスラストランナ６の周速に比べて遅い。従って、自己ポンプ１３は自己ポンプ２４に比べて吐出圧力が低くポンプ能力が低いために、オイルクーラ１９への油１５の循環流量が少ない。このため、上部のガイド軸受４の温度は下部のスラスト軸受８の温度よりも高温となり易い。なお、自己ポンプの吐出圧力は周速の二乗に比例するため、例えばスラストランナ６の周速が回転部１１の周速の２倍であるとすると、自己ポンプ２４の吐出圧力は自己ポンプ１３の吐出圧力の４倍となる。従って自己ポンプ２４はポンプ能力が高い一方、自己ポンプ１３は上記の如くポンプ能力が低い。
【００１２】
更には、上部のガイド軸受４に対する冷却系統と下部のスラスト軸受８に対する冷却系統とが独立しているため、それぞれにオイルクーラ１９，２６が必要となり、また上記の如く空冷の場合にはそれぞれにダクトや冷却ファン２２，２９が必要となるため、部品点数が増えコストアップとなる。
【００１３】
従って、本発明は上記従来技術に鑑み、上部油槽の油温度と下部油槽の油温度とを均一化し、また上部のガイド軸受も確実に冷却することができる立形回転電機の軸受潤滑装置を提供することを第１の課題とする。また、立形回転電機の軸受潤滑装置の信頼性を高めることができる自己ポンプ構造を提供することを第２の課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記第１の課題を解決する第１の発明の軸受潤滑装置は、立形回転電機の回転軸の上部と下部とに上部油槽と下部油槽とを備え、前記上部油槽内の油により前記上部に設けられたガイド軸受を潤滑し且つ冷却すると共に、前記下部油槽内の油により前記下部に設けられたスラスト軸受を潤滑し且つ冷却する軸受潤滑装置において、
前記下部油槽内には前記回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共にこのポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面との間の領域を周方向に２分割して第１自己ポンプと第２自己ポンプとを構成し、前記第１自己ポンプよって吐出した前記下部油槽内の油は冷却手段に送給してこの冷却手段により冷却した後に前記下部油槽内へと戻す一方、前記第２自己ポンプよって吐出した前記下部油槽内の油は前記上部油槽内へと送給し、且つ前記上部油槽内の油は所定の油面高さから前記下部油槽内へとオーバーフローするように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、上記第２の課題を解決する第２の発明の軸受潤滑装置の自己ポンプ構造は、立形回転電機のスラスト軸受側の油槽内に構成され、この油槽内の油を吐出して循環させる軸受潤滑装置の自己ポンプ構造であって、
立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共に、このポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面と間の領域を周方向に複数の領域に分割して複数の自己ポンプを構成したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は準傘形の立形回転電機に備えた本発明の実施の形態に係る軸受潤滑装置の構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は前記軸受潤滑装置の系統図である。
【００１９】
図１に示すように、立形回転電機（発電機又は電動機）の回転軸１の上部には回転軸１を囲むようにして上部油槽５１が設けられ、上部油槽５１内の油５２に浸るようにしてガイド軸受５３が設けられており、油５２によってガイド軸受５３を潤滑し且つ冷却するようになっている。ガイド軸受５３は回転軸１の外周面から突出された突出部５４の外周面側に、突出部５４を回転可能に支持するガイドメタル５５を設けてなるものである。
【００２０】
一方、回転軸１の下部には回転軸１を囲むようにして下部油槽５６が設けられ、下部油槽５６内の油５７に浸るようにしてスラスト軸受５８が設けられており、油５７によってスラスト軸受５８を潤滑し且つ冷却するようになっている。スラスト軸受５８は回転軸１の外周面から突出された突出部５９の下端に回転円板であるスラストランナ６０を設け、スラストランナ６０の下面側にスラストランナ６を回転可能に支持するスラストメタル５１を設けてなるものである。
【００２１】
そして、上部油槽５１内には自己ポンプが構成されていない一方、下部油槽５６内には、図１及び図２に示すように、突出部５９の下端に設けられたスラストランナ６０にポンプ作用をする孔６０ａを放射状に複数（図示の場合には４本）形成し且つこのスラストランナ６０の外周側にポンプケーシング６２を備えると共に、ポンプケーシング６２の内周面とスラストランナ６０の外周面との間の領域を仕切り６３ａ，６３ｂにより周方向に２領域に分割することによって、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とが構成されている。また、ポンプケーシング６２には第１自己ポンプ６４側の吐出部６６と、第２自己ポンプ６５側の吐出部６７とが形成されている。なお、図２中の７５はスラストランナ６０の外周面に設けられた油流ガイドである。
【００２２】
図３に示すように、第１自己ポンプ６４の吐出部６６は、配管６８を介してオイルクーラ６９の入口側に結合され、オイルクーラ６９の出口側は配管７０を介して下部油槽５６に結合されている。オイルクーラ６９は電動機７１により回転駆動されるファン７２を備えた空冷式のものである。なお、オイルクーラ６９のための冷却風は立形回転電機自身の冷却風を利用してもよい。また、この冷却系の冷却手段としては、空冷のオイルクーラ６９に代えて水冷クーラを用いてもよく、更にはヒートパイプ方式等であってもよい。
【００２３】
一方、第２自己ポンプ６５の吐出部６７は、配管７３を介して上部油槽５１に結合されている。配管７３の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置よりも上方に位置している。これは、立形回転電機の停止中に上部油槽５１内の油５２が配管７３を通って下部油槽５６内へ落ちることにより油面５２ａが低下してしまうのを防止するためである。また、上部油槽５１と下部油槽５６とはオーバフロー管７４によって結合されている。オーバフロー管７４の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置に合わせて上部油槽５１に結合されている。
【００２４】
従って、上記構成の軸受潤滑装置では、下部油槽５６内の油５７は、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とによってそれぞれ下部油槽５６外へと吐出される。
【００２５】
即ち、下部油槽５６内の油５７は、図２中に矢印で示すように、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とを構成するスラストランナ６０が回転軸１と共に回転することにより、スラストランナ６０の複数の孔６０ａの内側から吸い込まれて同孔６０ａの外側へと吐出される。このとき油５７は、仕切り６３ａ，６３ｂによって２分割されたポンプケーシング６２内のそれぞれの領域に吐出されることになり、第１自己ポンプ６４側の吐出部６６と、第２自己ポンプ６５側の吐出部６７とからそれぞれ下部油槽５６外へと吐出される。
【００２６】
第１自己ポンプ６４によって吐出された油５７は、ポンプケーシング６２の吐出部６６から配管６８を介してオイルクーラ６９に送給され、このオイルクーラ６９でファン７２の冷却風により冷却された後に再び下部油槽５６内に戻るように循環される。
【００２７】
一方、第２自己ポンプ６５によって吐出された油５７は、ポンプケーシング６２の吐出部６７から配管７３を介して上部油槽５１内へと送給される。そして、上部油槽５１内の油５２は、オーバフロー管７４を介して下部油槽５６内へとオーバフローする。即ち、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とが、第２自己ポンプ６５、配管７３及びオーバフロー管７４により、上部油槽５１と下部油槽５６との間で循環される。
【００２８】
以上のことから、本軸受潤滑装置によれば、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とが上部油槽５１と下部油槽５６との間で循環されるため、油５２の温度と油５７の温度とが均一化される。従って、油５２の寿命と油５７の寿命とが同じになるため、油５２の交換周期と油５７の交換周期とが同一となり、即ち油５２と油５７とを同時期に交換することができ、且つメンテナンスも容易となるため、経済的になる。
【００２９】
また、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とを１台のオイルクーラ６９と冷却ファン７２とによって冷却することができるため、従来の軸受潤滑装置（図５参照）に比べて、上部側の自己ポンプを削減することができると共に、オイルクーラを１台削減することができ、これに伴って冷却ファン及びダクトも削減することができる。このため、軸受潤滑装置全体をコンパクトにすることができると共にコストダウンを図ることができる。
【００３０】
なお、オイルクーラ６９における交換熱量は上部油槽５１内の油５２をも冷却するために従来のオイルクーラ２６（図５参照）における交換熱量よりも増加するが、スラスト軸受５８の発熱量はガイド軸受５３の発熱量の数倍もあり、この比率から考えて１〜２割程度となる。従って、オイルクーラ６９は従来のオイルクーラ２６に比べてそれほど大きくはならない。
【００３１】
また、仕切り６３ａ，６３ｂの位置を変えてポンプケーシング６２の内周面とスラストランナ６０の外周面との間の領域を周方向に任意の大きさ（角度範囲）に分割することができるため、第１自己ポンプ６４のポンプ性能と第２自己ポンプ６５のポンプ性能とを容易に調整することができる。このため、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とでそれぞれ吐出する油５７の流量配分を容易に最適な流量配分とすることができ、従って配管６８と配管７３とに流量調整弁等を設ける必要がない。
【００３２】
また、スラストランナ（回転円板）６０の直径は図５に示す従来のガイド軸受側の自己ポンプ１３における回転部１１の直径よりも大きいため、このスラストランナ６０を用いて複数（上記では第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５の２つ）を構成することができると共に、ポンプ性能の設計が容易であり所望のポンプ性能を得ることができる（ポンプ性能をアップさせるにはスラストランナ６０に形成する孔の数を増やすか又は同孔の径を大きくすればよい）。このため第１自己ポンプ６４により下部油槽５６内の油５７を確実に循環させてスラスト軸受６８を確実に冷却することができると共に、第２自己ポンプ６５により上下部油槽５１，５６間で油５２，５７を確実に循環させることができるため、ガイド軸受５３も確実に冷却することができる。即ち、ポンプ性能の低い自己ポンプ１３を用いていた従来の軸受潤滑装置に比べて（図５参照）、本軸受潤滑装置は信頼性が高い。
【００３３】
なお、上記の如く、第１自己ポンプ６４と第２自己ポンプ６５とを構成して、第１自己ポンプ６４をオイルクーラ循環系用とし、第２自己ポンプ６５を上下油槽循環系用とすることが最も望ましいが、このような構成とはせずに、図４に示すような構成の軸受潤滑装置とすることもできる。なお図４中、上記の軸受潤滑装置（図３参照）と同様の部分には同一の符号を付している。
【００３４】
図４に示すように、下部油槽５６内には上記の第１及び第２自己ポンプ６４，６５に代えて従来と同様にポンプケーシング（図示せず）の内周面とスラストランナ（図示せず）の外周面との間の領域を分割せずに１つの自己ポンプ８０が構成されているが、自己ポンプ８０の吐出部８１は２方向に分岐されている。
【００３５】
そして、吐出部８１の一方は配管６８を介してオイルクーラ６９の入口側に結合され、オイルクーラ６９の出口側は配管７０を介して下部油槽５６に結合されている。吐出部８１の他方は配管７３を介して上部油槽５１に結合されている。配管７３の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置よりも上方に位置している。また、上部油槽５１と下部油槽５６とはオーバフロー管７４によって結合されている。オーバフロー管７４の上端部は、上部油槽５１内の所定の油面５２ａ位置に合わせて上部油槽５１に結合されている。更に、配管６８，７３には、流量調整弁又は絞り８２，８３がそれぞれ設けられている。
【００３６】
従って、上記構成の軸受潤滑装置では、自己ポンプ８０によって吐出された下部油槽５６内の油５７が吐出部８１において分岐される。そして、この分岐された油５７の一方は配管６８を介してオイルクーラ６９に送給され、このオイルクーラ６９でファン７２の冷却風により冷却された後に再び下部油槽５６内に戻るように循環される。
【００３７】
一方、分岐された油５７の他方は配管７３を介して上部油槽５１内へと送給される。上部油槽５１内の油５７は、オーバフロー管７４を介して下部油槽５６内へとオーバフローする。なお、必要に応じてオイルクーラ６９に送給される油５７と上部油槽５１内に送給される油５７との流量配分が流量調整弁又は絞り８２，８３により調整される。
【００３８】
以上のことから、本軸受潤滑装置によれば、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とが上部油槽５１と下部油槽５６との間で循環されるため、油５２の温度と油５７の温度とが均一化される。従って、油５２の寿命と油５７の寿命とが同じになるため、油５２と油５７を同時期に交換することができ、且つメンテナンスも容易となるため、経済的になる。
【００３９】
また、上部油槽５１内の油５２と下部油槽５６内の油５７とを１台のオイルクーラ６９と冷却ファン７２とによって冷却することができるため、従来の軸受潤滑装置（図５参照）に比べて、上部側の自己ポンプを削減することができると共に、オイルクーラを１台削減することができ、これに伴って冷却ファン及びダクトも削減することができる。このため、軸受潤滑装置全体をコンパクトにすることができると共にコストダウンを図ることができる。
【００４０】
また、スラストランナ（回転円板）の直径が図５に示す従来のガイド軸受側の自己ポンプ１３における回転部１１の直径よりも大きいため、このスラストランナを用いることにより、ポンプ性能の設計が容易であり所望のポンプ性能を得ることができる（ポンプ性能をアップさせるにはスラストランナに形成する孔の数を増やすか又は同孔の径を大きくすればよい）。このため自己ポンプ８０によって下部油槽５６内の油５７を確実に循環させてスラスト軸受５８を確実に冷却することができると共に、上下部油槽５１，５６間で油５２，５７を確実に循環させることができるため、ガイド軸受５３も確実に冷却することができる。即ち、ポンプ性能の低い自己ポンプ１３を用いていた従来の軸受潤滑装置に比べて（図５参照）、本軸受潤滑装置は信頼性が高い。
【００４１】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１の発明の軸受潤滑装置によれば、下部油槽内には立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共にこのポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面との間の領域を周方向に２分割して第１自己ポンプと第２自己ポンプとを構成し、前記第１自己ポンプによって吐出した前記下部油槽内の油は冷却手段に送給してこの冷却手段により冷却した後に前記下部油槽内へと戻す一方、前記第２自己ポンプによって吐出した前記下部油槽内の油は上部油槽内へと送給し、且つ前記上部油槽内の油は所定の油面高さから前記下部油槽内へとオーバーフローするように構成したことにより、上部油槽内の油と下部油槽内の油とが上部油槽と下部油槽との間で循環されるため、上部油槽内の油の温度と下部油槽内の油の温度とが均一化される。
【００４２】
従って、上部油槽内の油の寿命と下部油槽内の油の寿命とが同じになるため、上部油槽内の油と下部油槽内の油とを同時期に交換することができ、且つメンテナンスも容易となるため、経済的になる。
【００４３】
また、上部油槽内の油と下部油槽内の油とを１つの冷却手段によって冷却することができるため、従来に比べて冷却手段を削減することができる。このため、軸受潤滑装置全体をコンパクトにすることができると共にコストダウンを図ることができる。
【００４４】
また、第１の発明の軸受潤滑装置では、ポンプケーシングの内周面と回転円板の外周面との間の領域を周方向に任意の大きさ（角度範囲）に分割することができるため、第１自己ポンプのポンプ性能と第２自己ポンプのポンプ性能とを容易に調整することができる。このため、第１自己ポンプと第２自己ポンプ６５とでそれぞれ吐出する油の流量配分を容易に最適な流量配分とすることができ、従って流量調整バルブ等を設ける必要がない。
【００４５】
また、第１の本発明の軸受潤滑装置では、スラスト軸受側の直径の大きな回転円板を用いて構成した自己ポンプ又は第１自己ポンプ及び第２自己ポンプにより上部のガイド軸受と下部のスラスト軸受とを冷却するため、ポンプ性能の設計が容易であり、上部のガイド軸受も確実に冷却することができ、従って従来の軸受潤滑装置に比べて信頼性が高い。
【００４６】
また、第２の発明の軸受潤滑装置の自己ポンプ構造によれば、立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共に、このポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面と間の領域を周方向に複数の領域に分割して複数の自己ポンプを構成したため、即ちスラスト軸受側の直径の大きな回転円板を用いて複数の自己ポンプを構成したため、ポンプ性能の設計が容易であり、従ってこれら複数の自己ポンプにより軸受潤滑装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】準傘形の立形回転電機に備えた本発明の実施の形態に係る軸受潤滑装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】前記軸受潤滑装置の系統図である。
【図４】 準傘形の立形回転電機に備えた参考例の軸受潤滑装置の構成を示す系統図である。
【図５】準傘形の立形回転電機に備えた従来の軸受潤滑装置の構成を示す断面図である。
【図６】前記軸受潤滑装置の系統図である。
【符号の説明】
１ 回転軸
５１ 上部油槽
５２ 油
５３ ガイド軸受
５４ 突出部
５５ ガイドメタル
５６ 下部油槽
５７ 油
５８ スラスト軸受
５９ 突出部
６０ スラストランナ
６１ スラストメタル
６２ ポンプケーシング
６３ａ，６３ｂ 仕切り
６４ 第１自己ポンプ
６５ 第２自己ポンプ
６６，６７ 吐出部
６８，７０，７３ 配管
６９ オイルクーラ
７１ 電動機
７２ ファン
７４ オーバフロー管
８０ 自己ポンプ
８１ 吐出部
８２，８３ 流量調整弁又は絞り
Claims (2)
- 立形回転電機の回転軸の上部と下部とに上部油槽と下部油槽とを備え、前記上部油槽内の油により前記上部に設けられたガイド軸受を潤滑し且つ冷却すると共に、前記下部油槽内の油により前記下部に設けられたスラスト軸受を潤滑し且つ冷却する軸受潤滑装置において、
前記下部油槽内には前記回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共にこのポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面との間の領域を周方向に２分割して第１自己ポンプと第２自己ポンプとを構成し、前記第１自己ポンプよって吐出した前記下部油槽内の油は冷却手段に送給してこの冷却手段により冷却した後に前記下部油槽内へと戻す一方、前記第２自己ポンプよって吐出した前記下部油槽内の油は前記上部油槽内へと送給し、且つ前記上部油槽内の油は所定の油面高さから前記下部油槽内へとオーバーフローするように構成したことを特徴とする軸受潤滑装置。 - 立形回転電機のスラスト軸受側の油槽内に構成され、この油槽内の油を吐出して循環させる軸受潤滑装置の自己ポンプ構造であって、
立形回転電機の回転軸と共に回転する回転円板にポンプ作用をする孔を放射状に複数形成し且つこの回転円板の外周側にポンプケーシングを備えると共に、このポンプケーシングの内周面と前記回転円板の外周面と間の領域を周方向に複数の領域に分割して複数の自己ポンプを構成したことを特徴とする軸受潤滑装置の自己ポンプ構造。
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