(57)【要約】【課題】回転電機において、より潤滑油の漏えいの少ない軸受構造体を提供する。【解決手段】回転電機は、ロータシャフト１１と回転子鉄心とを有する回転子と、固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、２つの軸受構造体１００と、フレームと、軸受ブラケットとを備える。２つの軸受構造体１００の少なくとも一方は、軸受本体１１０と、軸受本体１１０より軸方向に回転子鉄心側に設けられた内側油切り１３０と、回転子鉄心側の反対側に設けられた外側油切り１４０とを具備する。軸受本体１１０の径方向内面と対向するジャーナル部１１ａの外径は軸方向に隣接する径大部１１ｂ、１１ｃの外径よりも小さく形成されている。軸受本体１１０は、軸方向の内側および外側に、それぞれ、ジャーナル部１１ａと径方向のギャップを空けて配された本体内側仕切り板１１３と、本体外側仕切り板１１４と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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径方向外側に取りつけられた回転子鉄心と、を有する回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、を有する固定子と、
静止支持されて、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受本体をそれぞれ有する２つの軸受構造体と、
前記固定子の径方向外側に配されたフレームと、
前記フレームの両端に取り付けられて前記２つの軸受構造体のそれぞれを支持する軸受ブラケットと、
を備える回転電機であって、
前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、
前記軸受本体と、
前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側に設けられた内側油切りと、
前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側の反対側に設けられた外側油切りと、
を具備し、
前記ロータシャフトにおいて前記軸受本体の径方向内面と対向するジャーナル部の外径は、前記ジャーナル部を軸方向に挟んで両側に隣接する径大部の外径よりも小さく形成されており、
前記軸受本体は、軸方向の内側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体内側仕切り板と、軸方向の外側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体外側仕切り板と、を有する、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記内側油切りと前記外側油切りの少なくとも一方は、
前記ロータシャフトの外表面に沿って配された第１の円筒部と、
軸方向に前記軸受本体側に前記ジャーナル部とギャップを空けて配されたジャーナル側絞り部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ジャーナル側絞り部と第２の円筒部を有する挿入部が設けられ、
前記第２の円筒部は、前記第１の円筒部と嵌合して、前記第１の円筒部との軸方向の相対的な位置が調節可能に形成されており、
前記ジャーナル側絞り部は、前記ジャーナル部と前記径大部との境界の回転軸に垂直な段差面との間に間隔を空けて配されて軸方向に延びた段差面側ラビリンス歯を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
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径方向外側に取りつけられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心と前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向外側に配されたフレームと、前記フレームの両端に取り付けられた軸受ブラケットと、を備える回転電機の前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受構造体であって、
前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、
軸受本体と、
前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側に設けられた内側油切りと、
前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側の反対側に設けられた外側油切りと、
を具備し、
前記ロータシャフトにおいて前記軸受本体の径方向内面と対向するジャーナル部の外径は、軸方向に隣接する径大部の外径よりも小さく形成されており、
前記軸受本体は、軸方向の内側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体内側仕切り板と、軸方向の外側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体外側仕切り板と、を有する、
ことを特徴とする軸受構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機およびその軸受構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、典型的には、軸方向に延びたロータシャフトとその径方向外側に取り付けられた回転子鉄心を有する回転子と、回転子鉄心の径方向外側に設けられた固定子鉄心とその径方向内側部分を軸方向に貫通する固定子巻線を有する固定子とを備える。ロータシャフトは、回転子鉄心を挟んだ軸方向の両側をそれぞれ軸受により回転可能に支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
軸受部分からの油漏れの防止のために、たとえば、軸受部分に隣接して油切りが設けられている。油切りには、ラビリンスシールが形成されている場合がある（特許文献１）。
【０００５】
この軸受部におけるラビリンスシール構造は、回転側の部材と、固定側の部材との間で形成されるが、回転側の部材と、固定側の部材との間にはギャップが存在することから、圧力差が存在する場合には、漏えいを完全に止めることは難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、回転電機において、より潤滑油の漏えいの少ない軸受構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明に係る回転電機は、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径方向外側に取りつけられた回転子鉄心と、を有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、を有する固定子と、静止支持されて、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受本体をそれぞれ有する２つの軸受構造体と、前記固定子の径方向外側に配されたフレームと、前記フレームの両端に取り付けられて前記２つの軸受構造体のそれぞれを支持する軸受ブラケットと、を備える回転電機であって、前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、前記軸受本体と、前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側に設けられた内側油切りと、前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側の反対側に設けられた外側油切りと、を具備し、前記ロータシャフトにおいて前記軸受本体の径方向内面と対向するジャーナル部の外径は、前記ジャーナル部を軸方向に挟んで両側に隣接する径大部の外径よりも小さく形成されており、前記軸受本体は、軸方向の内側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体内側仕切り板と、軸方向の外側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体外側仕切り板と、を有する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る軸受構造体は、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径方向外側に取りつけられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心と前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向外側に配されたフレームと、前記フレームの両端に取り付けられた軸受ブラケットと、を備える回転電機の前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受構造体であって、前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、軸受本体と、前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側に設けられた内側油切りと、前記軸受本体より軸方向に回転子鉄心側の反対側に設けられた外側油切りと、を具備し、前記ロータシャフトにおいて前記軸受本体の径方向内面と対向するジャーナル部の外径は、軸方向に隣接する径大部の外径よりも小さく形成されており、前記軸受本体は、軸方向の内側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体内側仕切り板と、軸方向の外側に前記ジャーナル部と径方向のギャップを空けて配された本体外側仕切り板を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転電機において、より潤滑油の漏えいの少ない軸受構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る回転電機の軸受構造の構成を示す上半部縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る回転電機の軸受構造の外側油切りの構成を示す縦断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る回転電機の軸受構造の外側油切りの構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機および軸受構造体について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。
【００１３】
回転電機３００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、２つの軸受ブラケット４５、および２つの軸受構造体１００を有する。
【００１４】
回転子１０は、軸方向に延びたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心１２を有する。
【００１５】
固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向の外側に空隙１８を介して配された円筒状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１内を貫通する固定子巻線２２を有する。
【００１６】
フレーム４０は、回転子鉄心１２および固定子２０を囲むようにこれらの径方向外側に設けられている。フレーム４０の両方の端部には、それぞれ軸受ブラケット４５が取り付けられている。それぞれの軸受ブラケット４５は、軸受構造体１００を静止支持する。軸受構造体１００は、ロータシャフト１１を回転可能に静止支持する。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係る回転電機の軸受構造の構成を示す上半縦断面図である。また、図３は、第１の実施形態に係る回転電機の軸受構造の外側油切りの構成を示す縦断面図である。なお、内側油切り１３０についても、外側油切り１４０と同様の構成であるが、図３では外側油切り１４０の構成のみを示している。
【００１８】
軸受構造体１００は、軸受本体１１０、本体押さえ１２０、内側油切り１３０、外側油切り１４０を有する。
【００１９】
ここで、軸受構造体１００は、ロータシャフト１１を支持するために設けられるが、軸受構造体１００が設けられる部分のロータシャフト１１の部分は、段差を有し、回転軸に垂直な方向、すなわち径方向に段差面１１ｄが形成されている。すなわち、ロータシャフト１１は、軸方向に相対的に径の細いジャーナル部１１ａと、これを挟んで、内側には対的にジャーナル部１１ａより径の大きな径大部１１ｂと、軸方向の外側には相対的にジャーナル部１１ａより径の大きな径大部１１ｃとを有する。
【００２０】
軸受本体１１０は、本体メタル部１１１、本体メタル部１１１の軸方向の内側、すなわち回転子鉄心１２に近い側に取り付けられた本体内側仕切り板１１３、および本体メタル部１１１の軸方向の外側、すなわち回転子鉄心１２に遠い側に取り付けられた本体外側仕切り板１１４を有する。
【００２１】
本体メタル部１１１は、おおよそ円筒形状であり、その径方向の内面は、ジャーナル部１１ａの径方向外側に、面しており、軸受ブラケット４５に静止支持されている本体押さえ１２０により、径方向外側から支持されている。本体メタル部１１１の径方向外側は、軸方向中央部が径方向外側に突出しており、軸方向中央部は滑らかな球面の一部を構成する曲面状の球面部１１１ａ形成されている。本体押さえ１２０の筒状部１２１の本体メタル部１１１に面する径方向の内側の受け座１２１ａは、本体メタル部１１１に対応する形状に形成されている。
【００２２】
本体メタル部１１１の径方向内側表面には、摺動部材である保護メタル部１１２が設けられている。保護メタル部１１２の材質は、鉛、スズ、アンチモン、亜鉛などの低融点合金を主体とするすべり軸受用の合金（以下、ホワイトメタルと称する）である。
【００２３】
本体メタル部１１１の軸方向の端部に取り付けられた本体内側仕切り板１１３および本体外側仕切り板１１４のそれぞれは、ジャーナル部１１ａの径方向外側を囲むように、かつジャーナル部１１ａとの間にギャップを有するように形成された環状に形成されている。環状部分のジャーナル部１１ａに対向する面には、全周に設けられた図示しない径方向に広がった歯部を有してもよい。なお、この場合、ジャーナル部１１ａの軸方向の長さを増加させることになり、その分、ロータシャフト１１の剛性が低下する。このため、歯部の範囲の増加は、ロータシャフト１１の剛性の余裕が確保されている範囲で行う。
【００２４】
本体押さえ１２０は、筒状部１２１、内側円環部１２２、外側円環部１２３、および結合円環１２４を有する。筒状部１２１は、回転軸を軸中心としたほぼ円筒状であり、前述のように本体メタル部１１１を径方向外側から支持する受け座１２１ａが形成されている。内側円環部１２２は、筒状部１２１の軸方向の回転子鉄心側の端部に接続され、内側油切り１３０とボルト等により結合する。外側円環部１２３は、筒状部１２１の軸方向の回転子鉄心側と反対側の端部に接続され、外側油切り１４０とボルト等により結合する。結合円環１２４は、筒状部１２１の軸方向の途中から径方向に拡がり、軸受ブラケット４５の開口４５ａ周りの部分とボルト等により結合する。
【００２５】
内側油切り１３０は、本体押さえ１２０の内側円環部１２２と結合する円板部１３１と、円筒部１３２と、ジャーナル側絞り部１３４とを有する。円筒部１３２は、円板部１３１の開口部分から軸方向にロータシャフト１１の径大部１１ｂの径方向表面に沿って延びている。円筒部１３２の内周面には軸方向に間隔をおいて径大部側絞り部１３３が形成されている。径大部側絞り部１３３は環状で径方向に延びており径方向内側の口径は、ロータシャフト１１の径大部１１ｂの外径により所定の両側のギャップ分だけ大きい。この結果、円筒部１３２の内面にはラビリンスが形成される。ジャーナル側絞り部１３４は、円板部１３１の開口部分から円筒部１３２と反対方向のジャーナル部１１ａに向かってオーバハングし、ジャーナル部１１ａの外表面に対向した部分に径方向に延びた歯部（図示せず）を有する。
【００２６】
外側油切り１４０は、本体押さえ１２０の外側円環部１２３と結合する円板部１４１と、円筒部１４２と、ジャーナル側絞り部１４４とを有する。円筒部１４２は、円板部１４１の開口部分から軸方向にロータシャフト１１の径大部１１ｃの径方向表面に沿って延びている。
【００２７】
円筒部１４２の内周面には軸方向に間隔をおいて径大部側絞り部１４３が形成されている。径大部側絞り部１４３は環状で径方向に延びており、径方向内側表面には、回転軸方向に垂直な面に沿って径方向の内側に向かって拡がった径大部側ラビリンス歯１４３ａが取り付けられている。径大部側ラビリンス歯１４３ａの径方向内側の口径は、ロータシャフト１１の径大部１１ｃの外径より所定の両側のギャップ分だけ大きい。この結果、円筒部１４２の内面にはラビリンスが形成される。
【００２８】
ジャーナル側絞り部１４４は、円板部１４１の開口部分から円筒部１４２と反対方向のジャーナル部１１ａに向かってオーバハングし、ジャーナル部１１ａの外表面に対向した部分にジャーナル側ラビリンス歯１４４ａが取り付けられている。ジャーナル側ラビリンス歯１４４ａの径方向内側の口径は、ロータシャフト１１のジャーナル部１１ａの外径より所定の両側のギャップ分だけ大きい。
【００２９】
なお、円筒部１３２および円筒部１４２は、それぞれロータシャフト１１の径大部１１ｂおよび径大部１１ｃの径方向外側に配されている場合を示したが、これに限定されない。すなわち、一部または全てがジャーナル部１１ａの径方向外側にあってもよい。この場合、ジャーナル部１１ａの径方向外側にあるジャーナル側絞り部１３４に取り付けられた図示しない歯部、およびジャーナル側絞り部１４４に取り付けられたジャーナル側ラビリンス歯１４４ａは、それぞれの径方向内側が、ジャーナル部１１ａの外表面との間に所定のギャップを有するように形成される。
【００３０】
なお、以上説明した軸受本体１１０、本体押さえ１２０、内側油切り１３０および外側油切り１４０は、詳細の図示は省略するが、それぞれ周方向に分割された要素を有し、ロータシャフト１１を囲むようにそれらの要素をロータシャフト１１の径方向外側に配してボルト等により結合してそれぞれ一体化したものである。
【００３１】
以上のように構成された本実施形態に係る軸受構造体１００においては、本体メタル部１１１の本体内側仕切り板１１３および本体外側仕切り板１１４の開口部に形成された歯部は、ジャーナル部１１ａとの間に所定のギャップを有する。従来の構成では、本体内側仕切り板１１３および本体外側仕切り板１１４は、ロータシャフト１１の径大部１１ｂ、１１ｃの外側に配されている。したがって、所定のギャップが従来と等しいと仮定すると、潤滑油の漏洩のルートとしてのギャップ部分の流路断面積は、径大部１１ｂ、１１ｃの外径に対するジャーナル部１１ａの外径の比であり、たとえば８０％ないし９０％程度までに減少する。この結果、軸受構造体１００において、まず、軸受本体１１０からの潤滑油の漏洩を低減することができる。
【００３２】
外側油切り１４０についても、絞り部は、従来は全て径大部１１ｃの径方向外側に配されていたものが、本実施形態では、径大部１１ｃの径方向外側に配された径大部側絞り部１４３以外に、ジャーナル部１１ａの径方向外側に配されたジャーナル側絞り部１４４が形成されている。内側油切り１３０についても同様に、ジャーナル部１１ａの径方向外側に配されたジャーナル側絞り部１３４が形成されている。
【００３３】
従って、ラビリンスの一部の環状面積が、従来のたとえば８０％ないし９０％程度にまで減少する。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、回転電機３００において、より潤滑油の漏えいの少ない軸受構造体１００を提供することができる。
【００３５】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る回転電機の軸受構造の外側油切りの構成を示す縦断面図である。本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【００３６】
本第２の実施形態においては、外側油切り２４０は、第１の実施形態における外側油切り１４０と異なる構成を有する。なお、以下、代表的に外側油切り２４０について説明するが、内側油切りについても、外側油切り２４０と同様の構成を有することでもよい。その他の点では、第１の実施形態と同様である。
【００３７】
外側油切り２４０は、円板部１４１と、円筒部２４２（第1の円筒部）と、挿入部２４４とを有する。
【００３８】
挿入部２４４は、軸方向に径大部１１ｃからジャーナル部１１ａに向かってオーバハングするジャーナル側絞り部２４４ａを有する点では、第１の実施形態における挿入部１４４と同様であるが、オーバハングした方向とは逆の方向に、円筒部２４４ｂ（第２の円筒部）を有する。
【００３９】
また、ジャーナル側絞り部２４４ａには、第１の実施形態と同様に、ロータシャフト１１のジャーナル部１１ａに対向するように径方向に延びたジャーナル側ラビリンス歯２４４ｃが形成されているが、さらに、ジャーナル側絞り部２４４ａには、ロータシャフト１１のジャーナル部１１ａと径大部１１ｃとの境界の段差面１１ｄに対向するように軸方向に延びた段差面側ラビリンス歯２４４ｄが形成されている。
【００４０】
外側油切り２４０の円筒部２４２には、挿入部２４４の円筒部２４４ｂと嵌合するように環状穴２４２ａが形成されている。この結果、円筒部２４４ｂの環状穴２４２ａと嵌合した挿入部２４４の円筒部２４４ｂは、軸方向の相互の位置を調節可能である。また、円筒部２４２には、環状穴２４２ａから径方向外側に貫通するねじ孔２４２ｂが形成されており、止めねじ２４２ｃにより、円筒部２４４ｂの環状穴２４２ａと嵌合した挿入部２４４の円筒部２４４ｂを所定の位置に保持可能である。
【００４１】
以上の構成により、挿入部２４４のジャーナル側絞り部２４４ａに設けられた段差面側ラビリンス歯２４４ｄと、ロータシャフト１１の段差面１１ｄとの間隔は、所定のギャップを有するように設定可能である。
【００４２】
以上のように、本第２の実施形態においては、ロータシャフト１１の段差面１１ｄとの間にも、所定のギャップを有するラビリンスを形成することができる。段差面１１ｄに沿っては、ロータシャフト１１の回転に伴い、外部に漏洩する潤滑油に遠心力が働くことから、この部分にラビリンスを形成することは、潤滑油の漏洩の抑制に大きな効果をもたらす。
【００４３】
［その他の実施形態］
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。
【００４４】
さらに、これらの実施形態は、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。
【００４５】
これら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。
【符号の説明】
【００４６】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…ジャーナル部、１１ｂ、１１ｃ…径大部、１１ｄ…段差面、１２…回転子鉄心、１８…ギャップ、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、４０…フレーム、４５…軸受ブラケット、４５ａ…開口、１００…軸受構造体、１１０…軸受本体、１１１…本体メタル部、１１１ａ…球面部、１１２…保護メタル部、１１３…本体内側仕切り板、１１４…本体外側仕切り板、１２０…本体押さえ、１２１…筒状部、１２１ａ…受け座、１２２…内側円環部、１２３…外側円環部、１２４…結合円環、１３０…内側油切り、１３１…円板部、１３２…円筒部、１３３…径大部側絞り部、１３４…ジャーナル側絞り部、１４０…外側油切り、１４１…円板部、１４２…円筒部、１４３…径大部側絞り部、１４３ａ…径大部側ラビリンス歯、１４４…ジャーナル側絞り部、１４４ａ…ジャーナル側ラビリンス歯、２４０…外側油切り、２４２…円筒部（第1の円筒部）、２４２ａ…環状穴、２４２ｂ…ねじ孔、２４２ｃ…止めねじ、２４４…挿入部、２４４ａ…ジャーナル側絞り部、２４４ｂ…円筒部（第２の円筒部）、２４４ｃ…ジャーナル側ラビリンス歯、２４４ｄ…段差面側ラビリンス歯、３００…回転電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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