JPH09191598A

JPH09191598A - 回転機

Info

Publication number: JPH09191598A
Application number: JP388596A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kaneda; 直人金田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】超高速回転機のベアリング潤滑油がステータ
とロータの間隙へ進入し、機械的損失が増大していた。【解決手段】シャフトにラビリンスを設け、ラビリン
スと対向する静止部材との空隙に圧縮エアを送流し、潤
滑油がロータとステータの空隙に進入することを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、軸受により回転
子を支承する回転機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の高速回転型の回転機を示す
断面図である。この図において、１００は筒状のヨー
ク、１１０はヨーク１００が固定されるブラケット、１
２０はヨーク１００に固定されたステータ、１３０はス
テータ１２０との間に空隙を有するように配置され、永
久磁石などから構成される磁極、１４０は磁極１３０を
支持するシャフト、１５０は磁極１３０とシャフト１４
０より構成されるロータ、１６０はシャフト１４０の両
端にてロータ１５０を回転自在に支承し強制油潤滑され
るベアリング、１７０は回転機両端に位置するようにブ
ラケット１１０に固定され、ベアリング１６０を支持す
るベアリングボックス、１８０はヨーク１００に設けら
れたオイル排油口、１９０はベアリングボックス１７０
に設けられたオイル給油口である。また、１１０ａはブ
ラケット１１０に設けられ、ベアリング１６０周辺から
ヨーク１００の底部方向に油を排出するための通油路で
ある。

【０００３】次に動作について説明する。オイル給油口
１９０より注入された潤滑油は、ベアリング１６０方向
に噴出され、ベアリング１６０を潤滑した後に、通油路
１１０ａを通ってヨーク１００の底部の排油口１８０よ
り排出される。また、潤滑油の一部はシャフト１４０と
ブラケット１７０とのすきまを通ってロータ１５０、及
びステータ１２０付近を回って排油口１８０から排出さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の高速回転型回転
機は以上のように構成されているので、シャフト１４０
とブラケット１１０とのすきまを通り、排油口１８０か
ら排出される潤滑油が、ロータ１５０とステータ１２０
との間の空隙に進入し、ロータ１５０回転時に大きな抵
抗となり、機械的損失となって、発電効率や発動効率な
どの装置の効率を低下させるなどの課題があった。

【０００５】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、機械的損失の小さく効率のよい回
転機を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転機
は、ブラケットに設けられた軸受と、この軸受により回
転自在に保持される回転軸及び磁極を有する回転子と、
磁極に対向するようにケースに固定される固定子と、ケ
ースが固定されるブラケットと、ブラケットに軸受より
磁極側において凸設され、回転軸との間に間隙をもって
対向配置される軸周部と、外部から空気が導入され、軸
周部に送風口を有する通風路とを備え、間隙から軸受方
向に空気が流れるように送風口から送風するものであ
る。

【０００７】また、ブラケットに設けられた軸受と、こ
の軸受により回転自在に保持される回転軸及び磁極を有
する回転子と、この回転子に対向するようにブラケット
に固定される固定子と、ブラケットに軸受より磁極側に
おいて凸設され、回転軸との間に間隙をもって対向配置
される軸周部と、回転軸の軸周部との対向面に回転方向
に対して斜設された凸部もしくは凹部とを備えたもので
ある。

【０００８】また、ブラケットに設けられた軸受と、こ
の軸受により回転自在に保持される回転軸及び磁極を有
する回転子と、この回転子に対向するようにブラケット
に固定される固定子と、ブラケットに軸受より磁極側に
おいて凸設され、回転軸との間に間隙をもって対向配置
される軸周部と、間隙に送風する送風部とを備えたもの
である。

【０００９】また、軸周部を貫通して設けられ、軸周部
の回転軸との対向面に送風口を有する通風路を備えたも
のである。

【００１０】また、軸周部の回転軸との対向面もしくは
回転軸の軸周部との対向面に潤滑油の流れ止めのラビリ
ンスを設けたものである。

【００１１】また、送風口から回転軸の軸方向に対して
斜め方向に送風するものである。

【００１２】また、回転軸の軸周部との対向面に動圧グ
ルーブを設けたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の一形態を説明す
る。図１はこの実施の形態１における高速回転型の回転
機（発電機や発動機等）を示す断面図であり、図２はラ
ビリンス周辺を示す部分断面図である。これらの図にお
いて、１は円筒状のヨーク（ケース）、２はヨーク１に
固定されたドーナッツ（円環）状のステータ（固定
子）、３はステータ２との間に所定の空隙を有し、回転
機の中心部に配置され、永久磁石などから構成される磁
極、４は磁極３を支持するシャフト（回転軸）、５は磁
極３とシャフト４より構成されるロータ（回転子）、６
はシャフト４の両端にてロータ５を回転自在に支承し、
強制油潤滑されるベアリング（軸受）、７は回転機の両
端部に位置するようにブラケット１１（後述）に固定さ
れ、ベアリング６を内在支持するベアリングボックス、
８はヨーク１の底部に設けられた排油口、９はベアリン
グボックス７に設けられた給油口である。

【００１４】１０はシャフト４、ブラケット１１（後
述）の軸周部１１ｂ（後述）、及びこれらの間の間隙１
０ｂ（後述）により構成されるラビリンスであり、この
ラビリンス１０は、ベアリング６からシャフト４を伝っ
て潤滑油がロータ５方向に流れ出すことを防ぐために、
シャフト４の軸周部１１ｂと対向する表面に凹凸を付け
て潤滑油がシャフト４を伝わり難くしているものであ
る。すなわち、ブラケット１１（後述）の軸周部１１ｂ
（後述）とシャフト４とが当接しないような構成である
と共に、ベアリング６と磁極３との間をシールするもの
である。

【００１５】１０ａはラビリンス１０内において、シャ
フト４から軸周部１１ｂ（後述）方向に突設された凸部
である。この凸部１０ａによりシャフト４の表面に凹凸
が形成されて、ラビリンス１０が液体状の潤滑油の流れ
止めとなると共に、霧状になった潤滑油に対しても流出
を防止するものである。このとき、この凸部１０ａは図
２中に示すように、この凸部１０ａ相互間の間隔をＬと
し、凸部１０ａのシャフト４からの高さをＭとし、ま
た、この凸部１０ａの先端部とブラケット１１との間の
幅をＮとすると、Ｌは２〜３ｍｍ、Ｍは１〜２ｍｍ、Ｎ
は５０〜８０μｍ程度にすればよいものである。

【００１６】１０ｂはシャフト４と軸周部１１ｂとの間
に設けられている間隙である。１１はヨーク１の両端に
固定される金属製のブラケットである。１１ａはブラケ
ット１１を貫通するように形成され、ベアリングボック
ス７の底部に溜まった潤滑油を回転機の下方に流れ落と
すための通油路である。１１ｂは、ブラケット１１と一
体成形され、ブラケット１１からシャフト４方向、すな
わち、内周方向に凸設された軸周部であり、この軸周部
１１ｂにはシャフト４が接触しないように貫通するため
の円孔が形成されている。１２はブラケット１１に設け
られ、図示しない外部の装置から圧縮空気（圧縮エア）
が導入される通風路である。１２ａは通風路１２からラ
ビリンス１０に向かって空気が送風される送風口であ
る。

【００１７】次に動作について説明する。ベアリングボ
ックス７の給油口９よりベアリング６方向に噴出、注入
された潤滑油は、ベアリング６を潤滑した後に、シャフ
ト４を伝って、ラビリンス１０方向へ流れていく。しか
し、ラビリンス１０内にはブラケット１１の通風路１２
より圧縮空気が流入しているので、この圧縮空気の圧力
により、潤滑油はロータ５側へは流れ込まずに、再びベ
アリング６方向に押し出されて、ベアリングボックス７
の下部より通油路１１ａを通ってヨーク１へ流れ込み、
ヨーク１の底部に設けられた排油口８から外部へ排出さ
れるものである。

【００１８】以上のように、この実施の形態１によれば
圧縮エアをブラケット１１とシャフト４との隙間１０ｂ
に送流するので、霧状となった潤滑油やシャフト４を伝
わる液状の潤滑油がシャフト４とブラケット１１との間
の間隙を通過することがなく、したがって、潤滑油が回
転機１の中心部分に侵入して、ロータ３とステータ２と
の間の間隙に侵入することにより、機械的損失の増加が
起こることがないので、効率のよい回転機が得られるも
のである。

【００１９】さらに、シャフト４の表面に凸部１０ａを
設けて、ラビリンス１０を構成しているので、さらに、
潤滑油がシャフト４とブラケット１１との間を通過しづ
らくなるので、効率のよい回転機を得ることができるも
のである。

【００２０】また、この実施の形態１において、回転機
が発電機であり、この発電機の駆動源がタービンエンジ
ンである場合には、圧縮エアのエア発生源として、ター
ビンエンジンのコンプレッサで発生する圧縮エアの一部
を供給することとしてもよい。このように、発電機の駆
動源である装置を圧縮エアの発生源とすることにより、
よりコンパクトで効率のよいシステムを形成することが
できる。

【００２１】また、この実施の形態１においては、円環
状の凸部１０ａをシャフト４の表面に設けたが、渦巻き
状の凸部を設けて、シャフト４が回転した際に渦巻き状
の凸部が回転することによりベアリング６方向に空気の
流れが生じるようにしてもよく、また、この渦巻き状の
凸部に沿って液体状の潤滑油が送り出されるようにして
もよい。また、シャフト４の表面に凸部１０ａを設けた
が、軸周部１１ｂの表面に凸部１０ａを設けることとし
てもよい。

【００２２】また、この実施の形態１においては、図２
に示すように、通風路１２はラビリンス１０へ、シャフ
ト４の回転軸方向に対して垂直方向に圧縮空気が噴出す
るように設けられていたが、送風口１２ａの形状を変化
させることなどにより通風路１２の噴出方向を変化させ
ることにより、例えば、シャフト４の回転軸方向に対し
て斜め方向に、特にベアリング６側に向かって噴射する
こととすることにより、潤滑油の侵入をより確実に防止
することができるものである。

【００２３】実施の形態２．この実施の形態２は、ロー
タの回転力により、圧縮エアを発生させるものである。
ここで、上述した実施の形態１と同様の構成を持つもの
は、同一符号を付して説明を省略する。図３は、この実
施の形態２におけるベアリング周辺部分を示す部分断面
図である。

【００２４】この図において、１３はシャフト４のブラ
ケット１１と対向する表面に、シャフト４の回転軸方向
にたいして斜めに設けられた複数の螺旋状の溝である。
この溝１３が動圧グルーブとして作用するために、図３
中矢印Ｂで示すような空気の流れが発生するものであ
る。また、螺旋状の溝１３は、シャフト４の回転方向に
対して斜めになるように設けられているものであるの
で、シャフト４の回転時に空気流を生じさせることが可
能なものである。

【００２５】また、溝１３は、ロータ５が図３中矢印Ａ
方向に回転することにより、回転機中心部からベアリン
グ６方向に空気の流れを発生させるものであるが、この
空気の流れにより潤滑油はロータ５側へは流れ込まず、
また、空気の流れは通油路１１ａを通ってヨーク１に流
れていくので、潤滑油もベアリングボックス７から通油
路１１ａを通ってヨーク１へ流れ込み、ヨーク１に設け
られた排油口８から外部へ排出されることとなる。

【００２６】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、溝１３によって発生する空気の流れにより、霧状と
なった潤滑油やシャフト４を伝わる潤滑油がシャフト４
とブラケット１１との間を通過することがなく、したが
って、潤滑油が回転機の中心部分に到達して、ロータ３
とステータ２との間の間隙に侵入することにより、機械
的損失の増加が起こることがないので、効率のよい回転
機が得られるものである。

【００２７】また、実施の形態２においては、動圧グル
ーブを構成するために、溝１３を設けたが、凸部を設け
ることとしてもよい。

【００２８】また、実施の形態２において、溝１３の回
転軸に対する角度は必要とされる風量に応じて、変化さ
せればよい。

【００２９】上記各実施の形態においては、特に軸受の
潤滑が必要とされる高速回転型の回転機について述べた
が、その他の回転機に用いてもよいことは言うまでもな
い。また、このとき、潤滑油だけでなく、塵芥等の侵入
を防ぐことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１における回転機を示す
断面図である。

【図２】この発明の実施の形態１におけるラビリンス付
近を示す部分断面図である。

【図３】この発明の実施の形態２におけるベアリング付
近を示す部分断面図である。

【図４】従来の回転機を示す断面図である。

【符号の説明】

１：ヨーク、２：ステータ、３：磁極、４：シャフト、
５：ロータ、６：ベアリング、１０：ラビリンス、１０
ａ：凸部、１０ｂ：間隙、１１：ブラケット、１１ｂ：
軸周部、１２：通風路、１２ａ：送風口、１３：溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラケットに設けられた軸受と、この軸
受により回転自在に保持される回転軸及び磁極を有する
回転子と、上記磁極に対向するようにケースに固定され
る固定子と、上記ケースが固定されるブラケットと、上
記ブラケットに上記軸受より上記磁極側において凸設さ
れ、上記回転軸との間に間隙をもって対向配置される軸
周部と、外部から空気が導入され、上記軸周部に送風口
を有する通風路とを備え、上記間隙から上記軸受方向に
空気が流れるように上記送風口から送風することを特徴
とする回転機。
【請求項２】ブラケットに設けられた軸受と、この軸
受により回転自在に保持される回転軸及び磁極を有する
回転子と、この回転子に対向するようにブラケットに固
定される固定子と、上記ブラケットに上記軸受より上記
磁極側において凸設され、上記回転軸との間に間隙をも
って対向配置される軸周部と、上記回転軸の上記軸周部
との対向面に回転方向に対して斜設された凸部もしくは
凹部とを備えた回転機。
【請求項３】ブラケットに設けられた軸受と、この軸
受により回転自在に保持される回転軸及び磁極を有する
回転子と、この回転子に対向するようにブラケットに固
定される固定子と、上記ブラケットに上記軸受より上記
磁極側において凸設され、上記回転軸との間に間隙をも
って対向配置される軸周部と、上記間隙に送風する送風
部とを備えた回転機。
【請求項４】軸周部を貫通して設けられ、上記軸周部
の回転軸との対向面に送風口を有する通風路を備えた請
求項３記載の回転機。
【請求項５】軸周部の回転軸との対向面もしくは上記
回転軸の上記軸周部との対向面に潤滑油の流れ止めのラ
ビリンスを設けたことを特徴とする請求項３記載の回転
機。
【請求項６】送風口から回転軸の軸方向に対して斜め
方向に送風することを特徴とする請求項３記載の回転
機。
【請求項７】回転軸の軸周部との対向面に動圧グルー
ブを設けたことを特徴とする請求項３記載の回転機。