JP5098258B2

JP5098258B2 - ダイナモ試験装置用回転電機

Info

Publication number: JP5098258B2
Application number: JP2006238508A
Authority: JP
Inventors: 明廣松本; 功幸岩橋; 勝紀山本
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: JP2008061468A

Description

本発明は、ダイナモ試験装置の被試験体の出力軸に連結されて、擬似負荷装置として機能するダイナモ試験装置用回転電機に関するものである。

ダイナモ試験装置は、被試験体の入力軸が駆動用モータに連結され、出力軸が負荷用モータに連結されて、試験室内において前記被試験体の性能を測定する装置であって、負荷用モータ（ダイナモ試験装置用回転電機）は、擬似負荷装置として機能している。

負荷用モータは、発生トルクと逆方向の伝達トルクを負荷として受け続けるので、通常のモータに比べて発熱量が多い。従って、ケーシング内部におけるステータやロータ等の発熱部からの発熱を抑制するために、負荷用モータには冷却装置が不可欠である。冷却媒体としては空気が一般的であるが、特許文献１に記載の回転電機では、軸受の潤滑油が冷却媒体としても利用されている。

ここで、図５を用いて、空気を冷却媒体とした負荷用モータにおける負荷側（回転軸が突出した側）の従来の構成について説明する。図５は、従来の負荷用モータＭ’の負荷側の部分拡大断面図である。負荷用モータＭ’において、ケーシング５０の両端には、それぞれモータカバーＣ（図５では他方側のモータカバーＣは図示していない）が取付けられている。ケーシング５０の内側にはステータ３３が取付けられている。前記モータカバーＣには、軸受２１を介して回転軸３１が支承されていて、当該回転軸３１の負荷側端部は、前記モータカバーＣの中心部から突出するように設けられている。前記回転軸３１の外周面には、ロータ３２が装着されている。前記軸受２１は、前記モータカバーＣと連結した軸受支持ブラケット２２によって外周面を固定されると共に、前記軸受２１の内外両側は、回転軸３１の軸方向に沿って滑らないようにスペーサ２３によって挟まれている。前記スペーサ２３において、内側のスペーサ２３はその内側を回転軸３１の外周面上の段差に当接させていて、外側のスペーサ２３はその外側から止めリング２７で固定されている。前記軸受２１の内外両側には、軸受支持ブラケット２２の内周面及びスペーサ２３の外周面によって囲まれた空隙部２５が形成されている。また、前記軸受支持ブラケット２２は、その内外両側を軸受カバー２２ａで挟まれた構成となっている。当該軸受カバー２２ａの内周面に軸方向に沿って所定間隔をおいて形成された複数の突条はシール部２６となっていて、前記突条の内周面と回転軸３１の外周面との間には、僅少の隙間が形成されている。モータカバーＣ、及び軸受支持ブラケット２２には、軸受２１用の潤滑油Ｑの油路４３が連通して設けられている。前記潤滑油Ｑは、モータカバーＣの直上の潤滑油注入口４１から注入され、モータカバーＣ、及び軸受支持ブラケット２２に形成された油路４３内を流動していく。次に、前記潤滑油Ｑは軸受２１の前後両側の空隙部２５内に入り、下方に流れていく。そして、再び軸受支持ブラケット２２、及びモータカバーＣの油路４３を流れ、モータカバーＣの正面下方部分に形成された潤滑油排出口４２から排出される。なお、図５を含む全ての図において、モータカバーＣ、及び軸受支持ブラケット２２同士を互いに固定したり、モータカバーＣをケーシング５０に取付けるための部材やボルト等は全て省略されている。また、前記潤滑油注入口４１及び潤滑油排出口４２には、前記潤滑油ＱでモータカバーＣを汚すことなく注入又は排出できるキャップがそれぞれ装着されているが、当該キャップも省略されている。

負荷用モータＭ’の作動時には、ケーシング５０内部のロータ３２及びステータ３３部分の発熱を抑制するために、冷却空気流Ｗがブロア６１からケーシング５０に形成された流入開口５１を通ってケーシング５０内に高圧状態で流入する。冷却空気流Ｗは、前記発熱部分で熱交換を行って昇温して加温空気流Ｗ’となり、ケーシング５０に形成された気流排出口５２（図５には図示せず）より大気中に排出される。

上記したように、ブロア６１より冷却空気流Ｗとして、高圧状態の空気を強制的にケーシング５０内部に流入させるため、高圧状態の冷却空気流Ｗの一部、及び加温空気流Ｗ’の一部が、シール部２６における軸受カバー２２ａの複数の突条の内周面と回転軸３１の外周面との間に形成される僅少の隙間にまで流入し、内側のシール部２６、空隙部２５、及び外側のシール部２６を通って大気中に抜け出る。また、モータカバーＣ及び軸受支持ブラケット２２に形成されている油路４３を流れる潤滑油Ｑが、空隙部２５で前記各空気流Ｗ，Ｗ’と合流し、前記各空気流Ｗ，Ｗ’に乗って前記隙間からケーシング５０外に漏れ出てしまうという油漏れの不具合が発生する。
特開２０００−１５２５５３号公報

本発明は、ダイナモ試験装置用回転電機において、ケーシング内に導入された高圧状態の冷却空気流の一部と共に、軸受潤滑油がケーシング外に漏出してしまうのを防止することを課題としている。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、回転軸を支持する軸受の内外両側はシールされていると共に、前記軸受には周辺の軸受支持ブラケット、モータカバー等の各部材に連通して設けられた油路を通して潤滑油が給油され、しかも外部からケーシング内に冷却空気流が供給されて内部を空冷する構成のダイナモ試験装置用回転電機であって、前記モータカバーの内側に前記軸受全体を覆うようにして取付けられた隔壁は、截頭円錐状であって、前記隔壁の截頭部と、前記回転軸に一体に取付けられたシールリングの外周部との接続部がラビリンスパッキンによりシールされ、当該隔壁、前記シールリング及び前記モータカバーの計３部材によって、前記回転軸及び前記軸受支持ブラケットの各々の一部を全周から取り囲む準密閉空間が形成され、前記モータカバーには前記ラビリンスパッキンを通って軸受側に流入した空気流をケーシング外に排出させる通風孔が貫通形成されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、截頭円錐状の隔壁、シールリング及びモータカバーで形成された準密閉空間と、残りの大部分を占めるケーシング内空間とは、当該隔壁により隔絶されているため、ケーシングの流入開口から前記ケーシング内空間に流入した冷却空気流は、ステータ、ロータ等の発熱部と熱交換を行って昇温して加温空気流となった後、殆ど大部分は気流排出口よりケーシング外へ放出されるようになるが、ケーシング内部に流入直後の冷却空気流の一部、或いは前記加温空気流の一部が、隔壁の截頭部とシールリングとの接続部に設けられたラビリンスパッキンを通り、準密閉空間に僅かに流入してしまう場合がある。しかし、この場合においても、前記準密閉空間に流入した前記空気流がケーシング外の大気中へ流出する経路としては、シール部を通過して軸受カバーの内周面と回転軸の外周面との隙間から流出する従来の経路と、モータカバーに貫通形成された通風孔を通過する経路があるが、後者の経路の空気抵抗は、前者に比較して圧倒的に小さいので、前記空気流は、モータカバーの通風孔を通って大気中に排出される。このため、準密閉空間に流入した空気流は、軸受内部に形成されたシール部に流入しなくなって、軸受内外の空隙部と合流する油路を通過する軸受潤滑油が、前記空気流に乗せられてケーシング外に漏出するという不具合は解消される。

請求項２の発明は、請求項１に記載のダイナモ試験装置用回転電機において、前記モータカバーの外側における通風孔の部分は、防塵カバーで覆われていることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、特に、ダイナモ試験装置用回転電機の不使用時において、空気中の塵埃類が前記通風孔を通って準密閉空間に流入するのを防止できる。

本発明によれば、モータカバーの内側に軸受全体を覆うようにして隔壁を取付けることにより、高圧状態の空気流が隔壁を通過し、軸受内外に形成されたシール部を経てケーシング外へ流出することは殆どなくなる。また、前記空気流の一部が僅かに隔壁を通過してきても、前記空気流はモータカバーに貫通形成された通風孔からケーシング外に放出されるため、前記シール部に流入することはなくなる。従って、軸受内外の空隙部と合流する油路を通過する軸受潤滑油が、前記空気流に乗せられてケーシング外に漏出するという不具合は解消される。

以下、最良の実施形態を挙げて本発明について更に詳細に説明する。なお、「背景技術」の項目で説明した部分と同一部分には同一符号を付し、既述部分との重複説明を避けて本発明の特徴的部分についてのみ説明する。図１は、負荷用モータＭの全体斜視図である。図２は、モータカバーＣの正面図である。図３は、負荷用モータＭの負荷側の部分拡大断面図である。

図１ないし図３を用いて、ダイナモ試験装置用回転電機である負荷用モータＭの構成について説明する。まず、図１を用いて負荷用モータＭの外観について説明する。略円筒状のケーシング５０は、ブラケット６３を介してベース板６２により支持されている。該ケーシング５０の両端部には、モータカバーＣがそれぞれ取付けられ、モータカバーＣの中心部から軸受支持ブラケット２２、軸受カバー２２ａ、及び回転軸３１が突出している。該ケーシング５０外周面の斜上方には、二つのブロア６１が各縁部付近に設けられ、空気吸入口６１ａをケーシング５０の外側方向に向けた状態で配置されている。また、該ケーシング５０外周各側面において、該ケーシング５０の長手方向の中央部に上下二つの気流排出口５２が形成されている。該ケーシング５０両縁部において、モータカバーＣの頭頂部分には、潤滑油注入口４１が設けられている。

次に、図２を用いて、モータカバーＣについて説明する。モータカバーＣの正面において、形状はモータカバーＣは円盤状であり、モータカバーＣの中心部に形成された回転軸３１を所定長さの距離で囲むように、複数の通風孔１がモータカバーＣに貫通形成されている。前記通風孔１には、所定幅を有するリング状の防塵カバー２が覆設されていて、モータカバーＣの正面視では、前記通風孔１は防塵カバー２に隠れて見えない状態になっている。上記形状のため、防塵カバー２は、特に負荷用モータＭの不使用時において、空気中の塵埃類が前記通風孔１から後述の準密閉空間Ｖ ₁内に流入するのを防止できる。また、モータカバーＣ内部には軸受潤滑油Ｑの油路４３が形成されており、当該油路４３の上端部は、モータカバーＣの頭頂部に位置し、潤滑油注入口４１となっている。モータカバーＣの正面下端部付近において、潤滑油注入口４１の鉛直方向に潤滑油排出口４２が形成されている。

次に、図３及び図５を用いて、本発明の負荷用モータＭの負荷側におけるケーシング５０内部について、従来の負荷用モータＭ’との相違点を説明する。モータカバーＣの内側には、軸受２１、軸受支持ブラケット２２、軸受カバー２２ａを覆うようにして、隔壁１０が取付けられている。前記隔壁１０の一方の周縁部は、モータカバーＣの内側面に取付けられている。隔壁１０の開口周縁部１１は、回転軸３１に一体に取付けられたシールリング２４の外周部２４ａとラビリンス構造を形成し、ラビリンスパッキンによりシールされている。前記隔壁１０が取付けられたことにより、ケーシング５０内の空間は隔絶され、モータカバーＣと隔壁１０とで形成される準密閉空間Ｖ ₁、及び残りの大部分を閉めるケーシング内空間Ｖ ₂とに分けられる。前記隔壁１０の形状は問わないが、前記開口周縁部１１が截頭部に相当するような截頭円錐状であると、冷却空気流Ｗの流路スペースが確保されて好都合である。

次に、図４を用いて、負荷用モータＭの作動時における冷却空気流Ｗの流路について説明する。図４は、隔壁１０を介して空気圧の異なる空間が形成されていることを示した負荷用モータＭの負荷側の部分拡大断面図である。負荷用モータＭを作動させると、ブロア６１から冷却空気流Ｗがケーシング５０の流入開口５１を通ってケーシング５０内部に高圧状態で流入する。モータカバーＣの内側に取付けられた隔壁１０は截頭円錐形状である場合には、冷却空気流Ｗの流路スペースが確保されて、前記隔壁１０によって進路を大きく妨げられることなく、ケーシング内空間Ｖ ₂の底部まで満遍なく流れる。以下、隔壁１０の形状を截頭円錐形状であるとして、開口周縁部１１を截頭部１１と記載する。前記冷却空気流Ｗの大部分は、ロータ３２及びステータ３３の周囲を通過しながら、発熱しているロータ３２及びステータ３３と熱交換を行って昇温して加温空気流Ｗ’となった後に、ケーシング５０側面に形成された気流排出口５２（図４には図示せず）より大気中に排出される。隔壁１０が形成されたことにより、前記加温空気流Ｗ’或いはケーシング内空間Ｖ ₂に流入直後の冷却空気流Ｗが、準密閉空間Ｖ ₁に流入することは殆どなくなる。しかし、モータカバーＣに通風孔１が形成されて、準密閉空間Ｖ ₁は大気圧に保たれているので、高圧状態のケーシング内空間Ｖ ₂と圧力差が生じて、前記各空気流Ｗ，Ｗ’の一部が、前記隔壁１０の截頭部１１とシールリング２４の外周部２４ａとでシールされたラビリンスパッキンの極僅少の隙間を僅かに通過して、準密閉空間Ｖ ₁に流入する可能性がある。この可能性は、以下のように解消される。即ち、前記各空気流Ｗ，Ｗ’が前記準密閉空間Ｖ ₁からケーシング５０外へ放出される経路において、シール部２６における軸受カバー２２ａの複数の突条の内周面と回転軸３１の外周面との僅少の隙間を通過する経路と比較して、モータカバーＣに貫通形成された通風孔１を通過する経路の方が、空気抵抗が圧倒的に小さいので、前記準密閉空間Ｖ ₁に流入した前記各空気流Ｗ，Ｗ’は、モータカバーＣの通風孔１を通る経路を経て、ケーシング５０外の大気中に排出される。従って、前記シール部２６を通過する各空気流Ｗ，Ｗ’はほぼ完全になくなるので、軸受２１の内外両側の空隙部２５と合流する油路４３を流れる軸受潤滑油Ｑが、前記各空気流Ｗ，Ｗ’に乗せられてケーシング５０外に漏出するという不具合が解消される。

負荷用モータＭの全体斜視図である。モータカバーＣの正面図である。負荷用モータＭの負荷側の部分拡大断面図である。隔壁１０を介して空気圧の異なる空間が形成されていることを示した負荷用モータＭの負荷側の部分拡大断面図である。従来の負荷用モータＭ’の負荷側の部分拡大断面図である。

Ｃ：モータカバー
Ｍ：負荷用モータ（ダイナモ試験装置用回転電機）
Ｑ：軸受潤滑油
Ｖ₁：準密閉空間
Ｖ₂：ケーシング内空間
Ｗ：冷却空気流
１：通風孔
２：防塵カバー
１０：隔壁
１１：截頭部（開口周縁部）
２１：軸受
２２：軸受支持ブラケット
２２ａ：軸受カバー
２３：スペーサ
２４：シールリング
２４ａ：外周部
２６：シール部
３１：回転軸
４３：油路
５０：ケーシング

Claims

回転軸を支持する軸受の内外両側はシールされていると共に、前記軸受には周辺の軸受支持ブラケット、モータカバー等の各部材に連通して設けられた油路を通して潤滑油が給油され、しかも外部からケーシング内に冷却空気流が供給されて内部を空冷する構成のダイナモ試験装置用回転電機であって、
前記モータカバーの内側に前記軸受全体を覆うようにして取付けられた隔壁は、截頭円錐状であって、前記隔壁の截頭部と、前記回転軸に一体に取付けられたシールリングの外周部との接続部がラビリンスパッキンによりシールされ、
当該隔壁、前記シールリング及び前記モータカバーの計３部材によって、前記回転軸及び前記軸受支持ブラケットの各々の一部を全周から取り囲む準密閉空間が形成され、
前記モータカバーには前記ラビリンスパッキンを通って軸受側に流入した空気流をケーシング外に排出させる通風孔が貫通形成されていることを特徴とするダイナモ試験装置用回転電機。
前記モータカバーの外側における通風孔の部分は、防塵カバーで覆われていることを特徴とする請求項１に記載のダイナモ試験装置用回転電機。