JPH028509A - 立形案内軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、大形立軸回転電機等に用いられ、セグメント
軸受を有する立形案内軸受装置に関する。

（従来の技術） 周知のように、大形回転電機用の立形案内軸受装置は、
油潤滑による分割セグメント軸受が使用される。セグメ
ント軸受は、セグメントパッド背面とそれぞれ球面ピボ
ット付調整ネジで支持されるためにティルティング効果
が顕著に発揮され、運転条件に対応した潤滑油膜が形成
され、安定した性能を保持できる特徴を有している。

通常、セグメントパッドは、静止時又は運転時に、その
一部又は大半が潤滑油中に浸されている。

また、各セグメントパッド間の隙間部も潤滑油で満たさ
れている。セグメントパッドが静止時、潤滑油中に浸っ
ていることにより、起動時、ロータが回転し始めると、
各セグメントパッドのすべり面に適切な潤滑油が供給さ
れ、各セグメントパッドのすべり面を流通し温度が上昇
した潤滑油（以下、昇温油という）と油槽内の常温の潤
滑油（以下、常温油という）とが各セグメントパッドの
隙間部で混合し合い、各セグメントパッドのすべり面に
その冷えた潤滑油が供給される。従って、従来のセグメ
ントパッドは、静止時及び運転時に、安定した潤滑油膜
を形成するためにその一部又は大半を潤滑油中に浸して
おく必要があった。

このように、セグメントパッドを油中に浸しておく必要
があるため従来の立形案内軸受装置においては、各セグ
メントパッドのすべり面損失の他に必ずガイドスリーブ
が油中で回転することによって生じる攪拌損失が生じて
いた。

第８図は、従来の立形案内軸受装置のセグメントパッド
回りの一例を示す断面図であり、第９図はその平面図で
ある。この第８図及び第９図に示すように、セグメント
パッド１は、ロータの一部を形成するガイドスリーブ２
の回りに軸受隙間ｑをもって複数のものが環状に配列さ
れている。このセグメントパッド１は、その背面部で球
面ピボット付調整ネジ３を介して軸受支え４に支持され
ている。

そこで、運転中、潤滑油５の面が２のようにあると想定
した場合、立形案内軸受装置として発生する損失しは、
セグメントパッド１のスベリ面ａで発生するすべり面損
失し１　の伯に、ガイドスリーブ２が油中に浸っている
部分す、ｃ、ｄが潤滑油５中で回転する際、回りの潤滑
油５との間の剪断力により、一種の摩擦損失として発生
する攪拌損失が生じる。また、ガイドスリーブ２のセグ
メントバット１間ｅにおいても、はぼ同様にガイドスリ
ーブ２と潤滑油５の間の剪断力により撹拌損失が生じる
。

つまり、ａ部のすべり面損失し１　　と、それらのす、
ｃ、ｅ部のみの合計攪拌損失し２どの合計が、立形案内
軸受装置の合計損失しどなる。

ところで、この立形案内軸受装置の合計損失しに対する
攪拌損失し２の占める割合は、一般に周速が速くなれば
なるほど大きくなる。その理由は、セグメントパッドの
すべり面損失が周速の２乗に比例するのに対し、攪拌損
失は周速の３乗に比例するからである。例えば、第１０
図は、ある諸元の軸受について算出した立形案内軸受全
体の損失りと攪拌損失し２の割合が周速の相違によりど
のように変化するかを示したグラフである。周速が５０
ｍ／ｓともなれば、立形案内軸受装置の全体の損失りの
内約４３％を攪拌損失し２で占めることになる。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように攪拌損失Ｌ２が立形案内軸受装置の全体
損失りの約４３％にも達することは、主機全体の効率に
も極めて大きな影響を与える。特に、フライホイール発
電機等の場合、機械損失を低減させることは発電機本体
の効率向上のみならず、ドライビングモータ本体、ざら
にはその励磁電源設備の小容量化を図る上で非常に重要
な要素である。

又、高速大容量となればなるほど、軸系の軸撮れ振動発
生の要因も大きくなり、これを防止するためには軸系の
剛性を高めると共に軸受の油膜のばね定数を高め、ざら
に負荷容量を大きくする必要がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、回転電機
のガイドスリーブが潤滑油中で回転することによって発
生する攪拌損失を激減させ、低損失高負荷容量の立形案
内軸受装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、油槽を備え、ロータの一部を形成するガイド
スリーブに対し所定の間隙をもって複数のセグメントパ
ッドを環状に配設した立形案内軸受装置において、セグ
メントパッドのすべり面の中央部及び入側となる端部か
ら圧力の異なる潤滑油をそれぞれ供給し、油槽の油面を
下げガイドスリーブが空気中で回転するようにしたこと
を特徴とするものである。

（作　用） 以上のように構成することにより、ガイドスリーブが空
中で回転し、攪拌損失がほぼ無視できる値となる。

又、セグメントパッドの中央部付近にオイルリフターで
高圧冷油を強制給油し、適切な油膜が形成されると共に
すべり面の温度も下げることができる。高圧冷油の強制
給油により負荷容量も増大する。

ざらに、セグメントパッドの潤滑油の入側に油溜を設け
、低圧循環ポンプで冷油を給油するので、セグメントパ
ッドの潤滑油の入側の油切れを生じることはなく適正な
潤滑が行われる。

以上により、低損失高負荷容量の立形案内軸受装置を提
供することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、第８図及ｑ第９図と同一部分には同符号を付す。

第１図は、本発明の実施例に係る立軸回転電機の立形案
内軸受装置の部分断面図である。第２図は、第１図のＡ
−Ａ線に沿って矢印方向に見た平面図である。第３図は
第２図のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向に見た側面図である
。

第１図、第２図及び第３図において、ロータの一部を形
成するガイドスリーブ２の回りには、複数のセグメント
パッド１０が軸受支え１１により支持されている。この
セグメントパッド１０は球面ごポット付調整ネジ３によ
りガイドスリーブ２に対する隙間を調整され、それぞれ
軸受隙間ｑをもって環状に配置される。

又、油槽１２は外側油槽１３と油筒１４により形成され
て軸受支え１１に支持され、潤滑油５が収容される。こ
の油槽１２の潤滑油５が運転中油槽１２外へ飛散するの
を防ぐため、軸受支え１１の上部側に軸受カバー１５及
び１６を設けている。ここで、油槽１２内の油面ｌは、
運転時必ずガイドスリーブ２の下端面りより下方にある
ように油面調整をする。この油面調整は、全体の潤滑油
量の選択によって油面！がガイドスリーブ２の下端面り
より下方になるようにするか、又は図示しない貯油槽を
設け、フロートその他の検出器により油面を検出して余
分の潤滑油をこの貯油槽に排出するようにしてもよい。

一方、上記したセグメントパッド１０には、第２図及び
第３図に示すようにすべり面の潤滑油５の入側に油溜り
１１を設けて給油孔１８を間口し、又、すべり面の中心
部近傍に高圧給油用のりフタ−孔１９が開口している。

このリフター孔１９と給油孔１８には、第１図に示す潤
滑油給油装置が接続される。

潤滑油給油装置は、次のように構成されている。

すなわち、管２０が弁２１を介して潤滑油の吸込が可能
に油槽１２に接続され、管２０には弁２２を介して低圧
循環ポンプ２３が接続され、その吐出側には油冷却器２
４が接続される。この油冷却器２４の吐出側は、弁２５
を経て２分される。この一方は、セグメントパッド１０
の油溜り１７の給油口１８へ接続するために、管２６を
介して−Ｈ軸受カバー１５内に設けたリング管２７に接
続され、このリング管２７と給油孔１８は可撓管２８で
接続されている。又、他方は、オイルリフタ２９の吸込
側へ弁３０．配管３１を介して接続される。オイルリフ
タ（高圧油ポンプ）２９の吐出側は、セグメントパッド
１０のリフター孔１９へ接続するために、弁３２．管３
３を介して−Ｈ軸受カバー１５内に設けたリング管３４
に接続される。このリング管３４には、各セグメントパ
ッド１ｏに同量の潤滑油を供給するためにフローコント
ロールバルブ３５が各セグメントパッド１ｏごとに接続
されており、各セグメントパッド１０のリフター孔１９
の入口に取付けたチエツクバルブ３６との間を可撓管３
７によって接続されている。又、オイルリフタ２９の吸
引側の管３１の途中に分岐管３８を接続し、リリーフバ
ルブ３９を経て軸受カバー１６を介し油槽１２へ開口し
、オイルリフタ２９のドレーン管４０も軸受カバー１６
を介して油槽１２へ開口している。

以上の説明から明らかなように、潤滑油供給装置は、油
槽１２内の潤滑油５を循環冷却し、各セグメントパッド
１ｏのすべり面へ高圧冷油を圧送すると共に、低圧冷油
を各セグメントパッド１ｏの潤滑油入側へ圧送するよう
に構成されている。

次に、以上のように構成された実施例の作用を説明する
。まず、油槽１２内の潤滑油面ｌをガイドスリーブ２の
下端りよりざらに下げ、ガイドスリーブ２が空中で回転
できるようにし、この後、潤滑油循環装置を起動し、さ
らにこの後立形回転電機を起動する。

潤滑油起動装置を起動すると、各セグメントパッド１０
のすべり面には、高圧冷油がオイルリフタ２９から管３
３．リング管３４．フロートコントロールバルブ３５．
可撓管３７．チエツクバルブ３６を介して供給され、各
セグメントパッド１０は立形回転電機の回転軸を回転中
心方向に押すと共にすべり面温度を下げる。又、各セグ
メントパッド１０の入側の油溜り１７には、低圧冷油が
低圧循環ポンプ２３から管２６．リング管２７．可撓管
２８を介して供給され、ガイドスリーブ２の回転効果に
よりセグメントパッド１０の油の入側に給油不足が生じ
ることなく、すべり面全体に正常の油膜が形成され、均
一な循環が得られる。

以上のように、ガイドスリーブ２が空中で回転すること
により、前述した従来のガイドスリーブ２が油中に浸っ
ている部分（第８図のす、ｃ、ｄ。

ｅ部分）が潤滑油５中で回転し、潤滑油５との間の剪断
力によって生じる攪拌損失がほぼ無視できる程度の小さ
い値となる。本発明者らは、実験により例えば周速５０
ｍ／ｓクラスでは従来タイプより約４０％軸受損失を低
減した低損失の立形案内軸受装置を得ることができた。

周速１５ｍ／ｓのとき、従来タイプに比べ約２５％の損
失を低減することもできた。

又、セグメントパッド１０のすへり面温度は、本発明者
らの実験により、油槽５内の油温５０℃、高圧冷油の油
温４５℃１周速１８ｍ／ｓのとき、従来タイプの最高す
べり面温度に比較し約９℃低下させることができた。

一方、セグメントパッド１０を潤滑油中に浸した状態で
オイルリフタ２９からすべり面へ高圧油を供給した場合
は、高圧油を給油しない場合よりも軸の拘束力が大きく
なり、軸受としての負荷容量は増大することが知られて
いるが、本発明のようにガイドスリーブ１０を空中で回
転させた状態で高圧油を給油すると、各セグメントパッ
ド１０が回転軸を回転中心方向へ押し、軸の拘束力はざ
らに大きくなり、負荷容量も増大する。本発明者らは、
実験によりセグメントパッド１０を半浸とし、オイルリ
フタを掛けた（高圧給油を供給する）場合は、掛けない
（高圧給油をしない）場合に対して、約２倍の軸の拘束
力が発生し、次に油面を下げガイドスリーブ２を空中で
回転させ、オイルリフタを掛けた場合は、さらに１．２
倍の軸の拘束力が発生し、負荷容量も増大することを確
認した。

この理由は、ガイドスリーブ１０が空中で回転すること
により、潤滑油中で回転する場合よりもガイドスリーブ
１０側のすべり面温度が低下し、油膜厚さ方向に温度勾
配が生じ、セグメントパッド１０に近い部分では高温の
ため粘性系数が小さく、ガイドスリーブ１０に近い部分
では逆に粘性系数が大きくなる。このため、軸受隙間内
に引込まれる潤滑油の量が増大し、負荷容量が増大する
からである。

以上のことから明らかなように、低温面とじガイドスリ
ーブを空中で回転させることにより、攪拌損失が激減し
低損失の立形案内軸受とすることができる。又、セグメ
ントパッドのすべり面に高圧冷油を供給することにより
、すべり面温度を下げると共に軸の拘束力が増大し負荷
容量を増加させることができる。さらに、セグメントパ
ッドの油の入側に低圧冷油を供給することにより、正常
な油膜が形成され潤滑性能を向上することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでなく
、セグメントパッドを第４図及び第５図に示すように構
成してもよい。すなわち、セグメントパッド４０のすべ
り面に直接油溜りを設ける代りに、別にオイルボックス
４１を設け、セグメントパッド４０の油の入側にボルト
等（図示しない）により取付け、このオイルボックス４
１へ低圧循環ポンプから冷油を給油するようにしてもよ
い。

又、回転方向が両方向の立形回転機においては、第６図
及び第７図に示すように、セグメントパッド５０の円周
方向両側にそれぞれ油溜り１７．１７及び給油孔１８．
１８を設け、何れの方向の回転に対しても対応できるよ
うにしてもよい。この場合、潤滑油を両側に圧送するよ
うにしてもよいが、リング管２７を２本設け（図示しな
い）、ざらに可撓管２８もセグメントパッド５０の油の
入側と出側にそれぞれ接続し、この可撓管２８．２８を
それぞれリング管２７、２７への潤滑油の供給を回転方
向に応じて切換え、これにより油の入側の油溜りにのみ
潤滑油を圧送するようにしてもよい。

ざらに、図示しないが、回転方向が両方向の立形回転機
に対しては、第４図及び第５図に示すオイルボックス４
１をセグメントパッドの両側に取付け、実質的に第６図
及び第７図に示すセグメントパッド５０と同様の構成と
してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の構成によれば、攪拌損失が
殆ど発生しない（大半がすべり面損失の）低損失高負荷
容量の立形案内軸受装置を提供することができる。

又、ガイドスリーブが油槽内の油を攪拌しないので、ガ
イドスリーブ内側の油筒からの油漏れが激減する効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の立形案内軸受装置の一実施例を示す部
分断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視図、第３図は第
２図のＢ−８矢視図、第４図は本発明の他の実施例のセ
グメントパッドを内周側より見た正面図、第５図は第４
図の平面図、第６図は本発明の他の実施例のセグメント
パッドを内周側より見た正面図、第７図は第６図の平面
図、第８図は従来の立形案内軸受装置の部分断面図、第
９図は第８図のＡ−Ａ矢視図、第１０図は従来の立形案
内軸受装置が発生する全体の損失に対し攪拌損失が占め
る割合を周速との関係で表わしたグラフである。 ２・・・ガイドスリーブ ５・・・潤滑油 １０・・・セグメントパッド １１・・・軸受支え １２・・・油槽 １７・・・油溜り １８・・・給油口 １９・・・リフター孔 ２３・・・低圧循環ポンプ ２９・・・オイルリフタ 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第 図 第 図 ？ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １内軸代ひ金僧ｑ覧夫（Ｌ） 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）油槽を備え、ロータの一部を形成するガイドスリ
   ーブに対し所定の間隙をもって複数のセグメントパッド
   を環状に配設した立形案内軸受装置において、前記セグ
   メントパッドのすべり面の中央部及び入側となる端部か
   ら圧力の異なる潤滑油をそれぞれ供給し、前記油槽の油
   面を下げ前記ガイドスリーブが空気中で回転するように
   したことを特徴とする立形案内軸受装置。
2. （２）セグメントパッドのすべり面の中央部に設けた給
   油孔には高圧でかつ冷却された潤滑油を供給することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の立形案内軸受装
   置。
3. （３）セグメントパッドのすべり面の入側となる端部に
   油溜りを設け、低圧でかつ冷却された潤滑油を供給する
   ことを特徴とする立形案内軸受装置。