JPH0540688Y2

JPH0540688Y2 -

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Publication number: JPH0540688Y2
Application number: JP10240487U
Authority: JP
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2002-07-03
Also published as: JPS649455U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、電動機の軸シール構造に係り、特に
宇宙ロケツト、航空機、スペースシヤトル等の
高々度条件下で使用される電動機の軸のシール部
に用いて好適な軸シール構造に関するものであ
る。

「従来の技術」たとえば、宇宙ロケツト等に使用される電動機
（モータ）のように、起爆性ガス雰囲気中で使用
される電動機は、一般に、ロケツト燃料等のガス
雰囲気を吸気して爆発することがない様、モータ
内部に保護気体（例えば空気、N₂ガス等）を封
入（圧入）して周囲より高い圧力の内圧を保持し
ている。このような電動機の軸部のシールには、
シール性が高くかつ摩擦損失（フリクシヨンロ
ス）が少ない構造とすることが要求される。

従来、電動機内部に気体シールを行う手段とし
て、オイルシールとメカニカルシールの２つの手
段が知られている。

第３図は前記オイルシールの一例を示すもの
で、軸受１を介して回転軸２を支持するケーシン
グ３の貫通孔３ａにオイルシール４が嵌め込まれ
て、その内径リツプ４ａにより回転軸２に弾性接
触して回転軸２のケーシング貫通部分を密封状態
に保つ構造となつている。

また、メカニカルシールは、第４図に示すよう
に、回転軸２とともに回転する回転環５と、ケー
シング３に固定されたシール環６とを完全に密着
させ、その接触面で摺動し、かつ気密状態を保持
する基本構造となつている。そして、前記回転環
５は、スリーブ７により回転軸２の段部２ａに押
し付けられた状態で取り付けられ、またシール環
６は、ケーシング３の貫通孔３ａにＯリング８を
介して密封状態で嵌合されたホルダ９に支持され
てホルダ９内の付勢手段（ばね等）により回転環
５側へ押圧されるようになつている。

なお、第３図および第４図において、符号１０
は軸受１を支持するスリーブ、１１は回転環５の
内周面に嵌め込まれたＯリングである。

「考案が解決しようとする問題点」本考案は前記した従来技術における次のような
問題点を解決しようとするものである。

すなわち、内圧防爆型電動機において前記した
従来の軸シール構造を適用した場合、メカニカル
シール方式では、内部圧力低下率が高い（気密性
が悪い）事またオイルシール方式はフリクシヨン
ロスが大きくなる事である。

本出願人等が、定格出力250W、回転数
4000rpm、シール軸径（回転軸径）14mmの電動機
において、従来のシール方式で1.5Kg／cm²Ｇのガ
スを封入して実験した結果は、メカニカルシール
方式の場合では、圧力低下率0.029Kg／cm²／Hr、
フリクシヨンロス0.54Kg−cmであつた。一方、オ
イルシール方式の場合では、圧力低下率0.0013Kg
−cm²／Hr、フリクシヨンロス1.08Kg−cmとなり、
設計要求値である圧力低下率0.001Kg−cm²／Hr以
下、フリクシヨンロス0.5Kg−cm以下を満足する
ことができない。なお、オイルシール方式ではほ
ぼ使用可能の状態にあることが確認されたが、軸
のフリクシヨンロスが大きく、モータ効率の面か
ら考えて好ましくない。

本考案は前記事情に鑑みて提案されたもので、
その目的とするところは、オイルシール以上のシ
ール性を確保し、かつ、フリクシヨンロスに対し
てはメカニカルシールの値程度に押さえることが
できる軸シール構造を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」そこで本考案では、回転軸のシール部に取り付
けられた回転環に、ケーシング側に取り付けられ
たシール環が所定押圧力をもつて押し付けられて
シール部を密封状態に保持する軸シール構造にお
いて、前記回転環とシール環との接触部分に臨む
周囲に潤滑剤を収容する油溜室を形成し、該油溜
室の底面に前記接触部分に向つて下降するテーパ
面を形成したことを特徴とするものである。

「作用」本考案の軸シール構造によれば、回転環とシー
ル環との間の接触部分の潤滑性が低下し、温度が
上昇すると、油溜室内に収容された潤滑剤の粘度
が低下し、潤滑剤が油溜室底部のテーパ面に沿つ
て回転環とシール環との間の接触部分に注入され
る。

「実施例」以下、本考案の一実施例を第１図および第２図
を参照して説明する。なお、以下の説明中、第４
図で示した従来例のものと共通する構成要素には
同一符号を付してその説明を簡略化する。

これらの図において、符号１５はロータ、１６
はマグネツト、１７はヨーク、１８は回転軸２を
支持するケーシングの一部を構成するフランジ、
１９はこのフランジ１８に嵌め合わされたエンド
ベルである。

本考案にかかる軸シール構造も、基本的には回
転軸２のシール部に取り付けらた回転環５に、貫
通孔３ａの内周面に固定されたシール環６がホル
ダ９内の付勢手段により所定押圧力をもつて押し
付けられてシール部を密封状態に保持するメカニ
カルシールが採用される。

しかし、この実施例にあつては、第１図および
第２図に示すように、前記回転環５とシール環６
との接触部分Ｓに臨む周囲に潤滑剤を収容する油
溜室Ｒを形成し、該油溜室Ｒの底面に前記接触部
分Ｓに向つて下降するテーパ面２０を形成したこ
とを最大の特徴としている。

前記油溜室Ｒはフランジ１８を貫通する貫通孔
３ａの内面に形成された環状溝２１と、ホルダ９
の一部と、回転軸２の段部２ａと回転環５との間
に挟まれた状態で取り付けられた回転環サポート
２２とにより囲まれた空間内に形成されるもので
ある。

そして、前記環状溝２１は軸受１とホルダ９と
の間の内面に位置して貫通孔３ａの内面を一周す
る形態で形成されている。

また、前記回転環サポート２２は回転軸２の段
部２ａと回転環５との間に挾着されるフランジ部
２２ａと、フランジ部２２ａの上端が回転環５の
上面に載置される形態で形成された突条部２２ｂ
とから構成されており、かつ、前記突条部２２ｂ
の環状溝２１に臨む位置にテーパ面２０が形成さ
れて油溜室Ｒ内の潤滑剤を回転環５とシール環６
との接触部分に案内するようになつている。

次に、以上のように構成された軸シール構造の
作用について説明する。

この軸シール構造を適用した電動機は、第１図
などに示すように、油溜室Ｒ内に潤滑剤（例えば
グリースなど）を収容した状態として使用に供さ
れることになる。そして、回転軸２が回転中にお
いて、回転環５とシール環６との間の潤滑性が低
下し、これらの接触部分に摩擦熱が発生し、温度
が上昇すると、この温度上昇に起因して油溜室Ｒ
内に収容された潤滑剤の粘度が低下し、この潤滑
剤が、第２図矢印イに示す如くテーパ面２０に沿
つて流れ、接触部分全域に行きわたる。

このように、前述した軸シール構造にあつて
は、回転環５とシール環６との間に生じる摩擦熱
によつて、油溜室Ｒ内に収容された潤滑剤の粘度
を低下させ、潤滑剤を回転環サポート２２のテー
パ面２０により、接触部分へ積極的に向かわせ
て、自動的に回転環５とシール環６との間に生じ
る摩擦熱の温度上昇を防止し、しかも、同接触部
分の異常摩耗を防ぐことができるので、メンテナ
ンスが容易であり、また長期に亘つて良好な密封
性を保持することができる。

また、前記実施例においては、貫通孔３ａに形
成した環状溝２１および回転環サポート２２によ
り、回転環５とシール環６との接触部分の周囲に
潤滑剤を収容する空間を形成し、単純な構造で油
溜室Ｒを構成したから、シール環６の摩耗が進ん
だり変形したりした場合であつても、従来のメカ
ニカルシールと同様にシール環６を容易に取り替
えることができ、密封性の低下防止並びに装置の
長寿命化をさらに図ることができる。

なお、前記油溜室Ｒは図示例のように、環状溝
２１と回転環サポート２２とにより構成するもの
に限らず、他の構成としても良い。また、この軸
シール構造は、内圧防爆型電動機の軸シールだけ
でなく、他の電動機等の軸シールにも適用できる
ことは言うまでもない。

次に、前記のような構成の軸シール構造を適用
して、従来行つた実験と同様の実験を行つた結果
について述べる。定格出力250W、回転数
4000rpm、シール軸径14mmの電動機において、空
気を1.5Kg／cm²Ｇ封入して運転した時、その実験
結果は、圧力低下率0.0003Kg／cm²／Hr、軸フリ
クシヨンロス0.36Kg−cmという優れたシール性と
効率向上を得た。

「考案の効果」以上説明したように本考案によれば、メカニカ
ルシールの回転環とシール環との接触部分に臨む
周囲に潤滑剤を収容する油溜室を形成し、該油溜
室の底面に前記接触部分に向つて下降するテーパ
面を形成したので、次のような優れた効果を奏す
る。

(a) 回転環とシール環との接触部分の潤滑性が低
下し、温度が上昇すると、油溜室のテーパ面に
沿つて接触部分に潤滑剤が補給されるので、軸
フリクシヨンロスの低いメカニカルシールの接
触部分を常に潤滑した状態に保持し得て、ドラ
イ運転による接触面の荒損を防止することを達
成し、そのシール性を高めることができる。

(b) 軸のフリクシヨンロスが小さいので、効率向
上を図ることができる。

(c) 潤滑材自己補給によるメンテナンスフリーお
よび小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例を示す
もので、第１図はこの軸シール構造を適用した電
動機の断面図、第２図は要部の断面図、第３図お
よび第４図は従来のシール構造を説明するために
示したもので、第３図はオイルシールを示す断面
図、第４図はメカニカルシールの構造を示す断面
図である。１……軸受、２……回転軸、３ａ……貫通孔、
５……回転環、６……シール環、１５……ロー
タ、２０……テーパ面、２１……環状溝、２２…
…回転環サポート、Ｒ……油溜室、Ｓ……接触部
分。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

回転軸のシール部に取り付けられた回転環に、
ケーシング側に取り付けられたシール環が所定押
圧力をもつて押し付けられてシール部を密封状態
に保持する軸シール構造において、前記回転環と
シール環との接触部分に臨む周囲に潤滑剤を収容
する油溜室を形成し、該油溜室の底面に前記接触
部分に向つて下降するテーパ面を形成したことを
特徴とする電動機の軸シール構造。