JP6121980B2

JP6121980B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP6121980B2
Application number: JP2014255331A
Authority: JP
Inventors: 中村　裕; 裕中村; 達也丸本
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: JP2016116407A; CN105720749B; CN105720749A

Description

本発明は、アースブラシを有する回転電機に関する。

回転電機の回転子軸においては、軸端面あるいは軸受間に軸電圧と呼ばれる電圧が発生する。軸電圧の発生要因としては、起磁力や磁路の不平衡による電磁誘導作用、静電誘導作用および静電荷の蓄積によるものが挙げられる。

軸電圧は、正弦波電源で駆動される場合においても、上記作用および回転電機の容量によっては多少なりとも発生するが、インバータ駆動される場合は、正弦波電源駆動に比べて高周波成分の影響により増加する傾向がある。

回転電機において軸電圧が高くなることにより、油膜またはグリース膜を通しての放電または通電で電流が流れ、軸や軸受に損傷が発生するなどの影響がある。

このため、軸電圧が高くなる状況が発生しやすい回転電機においては、２つの軸受のいずれか一方の近傍に接地装置が設けられている。接地装置は、静止支持されロータシャフトに接触するアースブラシと、静止支持されてアースブラシをロータシャフトに圧着させる保持部分とを有する（特許文献１）。保持部分はブラケットに保持され、電流が軸受に流れないように、電流を軸受ブラケット（アース）に落とす対策をしている。

実開昭６３−９７３５８号公報

アースブラシは、回転するロータシャフトに圧着した状態を維持しているため、摩耗する。このため、所定の摩耗量となると交換する必要がある。

外扇ファンを有する回転電機の場合、外扇ファンに近い側の軸受の近傍に設けられる接地装置は、フレームと外扇カバー間の空間内に設けられている。このため、外扇カバーに接地装置にアクセスしてアースブラシを出し入れするための出し入れ用開口が形成されている。

したがって、アースブラシを交換する場合、この出し入れ用開口を経由してアースブラシを取り出し、また、交換用のアースブラシを挿入する。また、アースブラシの取り外し、取り付け作業も、出し入れ用開口から手を差し入れて行う。このため、作業性が良くないこと、場合によっては手を傷つける可能性があり、作業性を向上させる必要があるという課題があった。

そこで、本発明は、回転電機においてアースブラシの交換作業の作業性を向上させることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る回転電機は、回転可能に軸支されて回転軸中心で軸方向に延びるロータシャフトと、前記ロータシャフトの外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記ロータシャフトの径方向外側に配された固定子鉄心と、前記固定子鉄心に形成されたスロット内に設けられた固定子コイルとを有する固定子と、前記回転子への静電気の蓄積を防止するための接地装置と、を備え、前記接地装置は、前記ロータシャフトに圧着状態で静止固定されるアースブラシと、前記アースブラシを前記ロータシャフトに圧着状態で静止支持する支持ブラケットと、前記支持ブラケットに回動可能に支持されて前記ロータシャフトに前記アースブラシが圧着するように前記アースブラシを押し付けるブラシ押さえと、前記支持ブラケットに形成されためねじに螺合するおねじが形成され両端が回転可能に支持された回転軸によって前記支持ブラケットを長手方向に移動可能に支持し径方向外側に延びた移動支持部と、前記回転軸を回転駆動して前記支持ブラケットを前記移動支持部に沿って移動駆動する駆動部とを具備し、前記支持ブラケットを設置個所と前記径方向外側との間で移動可能に形成された駆動支持部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、回転電機においてアースブラシの交換作業の作業性を向上させることができる。

実施形態に係る回転電機の縦断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線矢視の接地装置部分を示す部分縦断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視の接地装置部分を示す部分横断面図である。実施形態に係る回転電機の接地装置の駆動支持部の構成および動作を説明するための概念図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るかご型誘導電動機について説明する。

図１は、実施形態に係る回転電機の縦断面図である。回転電機１００は、回転子１０、固定子２０、フレーム３１、外扇側軸受３２、カップリング側軸受３３、外扇ファン３５、外扇カバー３７を有する。

回転子１０は、ロータシャフト１１、回転子鉄心１２、回転子バー１３および短絡環１４を有する。ロータシャフト１１は、主軸まわりを回転可能に軸支され、主軸方向に延びている。回転子鉄心１２は、中央にロータシャフト１１を貫通させる中心開口が形成され、たとえば強磁性体のケイ素鋼鋼板を主軸方向に積層した円筒形状である。また、回転子鉄心１２には、中心開口の径方向外側であって回転子鉄心１２の径方向外側近傍に周方向に互いに間隔をあけて図示しない貫通孔が形成されている。

回転子バー１３は、導電体であり、貫通孔のそれぞれに設けられている。短絡環１４は、回転子鉄心１２の軸方向の両端から突出する回転子バー１３同士を電気的に接続する環状の導電体である。

固定子２０は、固定子鉄心２１および固定子コイル２２を有する。固定子鉄心２１は、主に強磁性体材料製であり、回転子鉄心１２の径方向外側に設けられ、間隙をあけて回転子鉄心１２に対向している。固定子コイル２２は、固定子鉄心２１に形成され主軸方向に延びた図示しないスロット内に収納された導体と固定子鉄心２１外の接続部を有する。

フレーム３１は、回転子鉄心１２、および固定子２０を収納する。外扇側軸受３２と、図示しない回転機械との結合部であるカップリング１１ａ側のカップリング側軸受３３は、ロータシャフト１１の主軸方向の両側を回転可能に軸支する。外扇側軸受３２およびカップリング側軸受３３は、それぞれ、フレーム３１により静止固定されている。

ロータシャフト１１の外扇側軸受３２に支持されている部分の軸方向外側には、外扇ファン３５が取り付けられている。また、フレーム３１の一部と外扇ファン３５とは、外扇カバー３７に覆われている。外扇ファン３５の吸込み側の外扇カバー３７の一部には、冷却用の雰囲気気体の吸込み口３７ｂが形成されている。また、外扇カバー３７には、後述する支持ブラケット４３（図２、３）のアースブラシを取り扱うための取り扱い開口３７ａが設けられ、取り扱い時以外は蓋が占められている。

カップリング側軸受３３とカップリング部１１ａとの間には、カップリング側接地装置３８が設けられている。また、外扇ファン３５と外扇側軸受３２との間には、外扇側接地装置４０が設けられている。外扇側接地装置４０は、駆動支持部４４を有する。駆動支持部４４については、図２以降で説明する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視の接地装置部分を示す部分縦断面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視の接地装置部分を示す部分横断面図である。外扇側接地装置４０は、アースブラシ４１、ブラシ押さえ４２、支持ブラケット４３、および駆動支持部４４を有する。

アースブラシ４１は、支持ブラケット４３によって静止固定されている。アースブラシ４１は、支持ブラケット４３に固定支持されたブラシ押さえ４２によってロータシャフト１１の表面に一つの面が圧着されている。ロータシャフト１１の回転状態では、このアースブラシ４１の面とロータシャフト１１の表面との摺動状態が維持されている。

駆動支持部４４は、移動支持部４５、および移動支持部４５により固定支持される支持ブラケット４３を移動駆動する駆動部４６を有する。移動支持部４５は、ロータシャフト１１表面近傍から径方向外側に延びており、外扇カバー３７（図１）の取り扱い開口３７ａ近傍に至っている。移動支持部４５は、軸方向に延びた軸まわりを回転する回転軸４５ａを内蔵している。回転軸４５ａは、ねじが形成されており、駆動部４６によって回転駆動される。

図４は、駆動支持部４４の構成および動作を説明するための概念図である。移動支持部４５は、回転軸４５ａ、軸受４５ｂ、減速用第２歯車４５ｃ、および軸方向移動伝達部４５ｄを有する。アースブラシ４１の交換のためにアースブラシ４１を保持している支持ブラケット４３を径方向外側に移動させるが、この移動させる方向をブラシ移動方向と呼ぶこととする。

回転軸４５ａは、ブラシ移動方向に延びており、かつブラシ移動方向には移動せずに回転可能に両端を軸受４５ｂによって軸支されている。回転軸４５ａは、正逆いずれの方向にも回転可能に構成されている。回転軸４５ａの両方の軸受４５ｂに挟まれた部分にはおねじが形成されている。減速用第２歯車４５ｃは、回転軸４５ａの片側の軸受の外側に設けられている。

軸方向移動伝達部４５ｄには、回転軸４５ａが貫通する貫通孔が形成されている。貫通孔の回転軸に対向する部分には、回転軸４５ａに形成されたおねじに対応するめねじが形成されている。軸方向移動伝達部４５ｄは、支持ブラケット４３と結合している。支持ブラケット４３は、図示しないガイド部によって、ブラシ移動方向にのみ移動可能に構成されている。このため、回転軸４５ａの回転により、軸方向移動伝達部４５ｄおよびこれに結合された支持ブラケット４３は、ブラシ移動方向に垂直な平面内を回転することなしにブラシ移動方向に移動する。

駆動部４６は、駆動電動機４６ａ、および減速用第１歯車４６ｂを有する。駆動電動機４６ａは、正逆いずれの方向にも回転可能であり、減速用第１歯車４６ｂを回転する。減速用第１歯車４６ｂは、減速用第２歯車４５ｃに回転を伝達し、回転軸４５ａを回転させる。なお、回転軸４５ａの回転方向を逆転させるために、駆動電動機４６ａを逆転させる場合を示したが、これに限定されない。たとえば、逆転時には、減速用第１歯車４６ｂと減速用第２歯車４５ｃとのあいだに図示しない歯車を経由する体系に切り替えることでもよい。

なお、本実施形態では、ロータシャフト１１表面近傍の取り付け位置と外扇カバー３７内面近傍間で、アースブラシ４１を保持する支持ブラケット４３を移動させるために、おねじの形成された回転軸等を用いた方式の場合を示したが、これには限定されない。たとえば、キャタピラを用いる方式などを含めて、移動が可能な方式であればよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…カップリング部、１２…回転子鉄心、１３…回転子バー、１４…短絡環、１５…内扇ファン、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子コイル、３１…フレーム、３２…外扇側軸受、３３…カップリング側軸受、３５…外扇ファン、３７…外扇カバー、３７ａ…取り扱い開口、３７ｂ…吸込み口、３８…カップリング側接地装置、４０…外扇側接地装置、４１…アースブラシ、４２…ブラシ押さえ、４３…支持ブラケット、４４…駆動支持部、４５…移動支持部、４５ａ…回転軸、４５ｂ…軸受、４５ｃ…減速用第２歯車、４５ｄ…軸方向移動伝達部、４６…駆動部、４６ａ…駆動電動機、４６ｂ…減速用第１歯車、１００…回転電機

Claims

回転可能に軸支されて回転軸中心で軸方向に延びるロータシャフトと、前記ロータシャフトの外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
前記ロータシャフトの径方向外側に配された固定子鉄心と、前記固定子鉄心に形成されたスロット内に設けられた固定子コイルとを有する固定子と、
前記回転子への静電気の蓄積を防止するための接地装置と、
を備え、
前記接地装置は、
前記ロータシャフトに圧着状態で静止固定されるアースブラシと、
前記アースブラシを前記ロータシャフトに圧着状態で静止支持する支持ブラケットと、
前記支持ブラケットに回動可能に支持されて前記ロータシャフトに前記アースブラシが圧着するように前記アースブラシを押し付けるブラシ押さえと、
前記支持ブラケットに形成されためねじに螺合するおねじが形成され両端が回転可能に支持された回転軸によって前記支持ブラケットを長手方向に移動可能に支持し径方向外側に延びた移動支持部と、前記回転軸を回転駆動して前記支持ブラケットを前記移動支持部に沿って移動駆動する駆動部とを具備し、前記支持ブラケットを設置個所と前記径方向外側との間で移動可能に形成された駆動支持部と、
を有することを特徴とする回転電機。
前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、
前記ロータシャフトの前記回転子鉄心を挟む両側を回転可能に支持するカップリング側軸受および外扇側軸受と、
前記外扇側軸受の軸方向外側に取り付けられた外扇と、
を有し、
前記ロータシャフトの前記アースブラシを圧着状態で静止固定される部分は、前記外扇と前記外扇側軸受に挟まれた部分であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。