(57)【要約】  【課題】  防水性向上、信頼性向上及びコンパクト化を図った回転電機を提供する。  【解決手段】  エンドブラケット２Ａから突出する回転軸３に取り付けられて回転軸３とともに回転し、エンドブラケット２Ａのアキシャル方向の外側に設けられた凹部に配置される円盤状部材５を備え、エンドブラケット２Ａと円盤状部材５との対向面であって、軸受よりラジアル方向の外周側にラビリンス構造６を設けた構造において、さらに、円盤状部材５の全域を覆うとともに、回転軸３との間に隙間を隔てて配置されるカバー部材８をエンドブラケット２Ａに取り付けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子及び固定子を覆う円筒状のフレームと、
このフレームの開口部を覆うとともに前記回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、
このエンドブラケットから突出する回転軸に取り付けられて前記回転軸とともに回転し、前記エンドブラケットのアキシャル方向の外側に設けられた凹部に配置される円盤状部材と、
前記エンドブラケットと前記円盤状部材との対向面であって、前記軸受よりラジアル方向の外周側に設けられるラビリンス構造と、
前記エンドブラケットに取り付けられ、前記円盤状部材の全域を覆うとともに、前記回転軸との間に隙間を隔てて配置されるカバー部材とを備えた回転電機。
【請求項２】
前記円盤状部材と前記エンドブラケットとの間に侵入した水を外部に導く排水溝を備えた請求項１記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外に回転電機を設置する等のように、回転電機に水侵入の防止対策が必要となる場合の例として特許文献１が知られている。この例では「回転軸６と共回りする円盤状部材１０」を設け、「エンドブラケット２Ａ、２Ｂとの間にラビリンス構造１２を形成し、回転電機庫内への浸水を防止する」としている。
【０００３】
また、特許文献２には「回転軸（４）に嵌合止めねじ（８）により固定されている」放熱フィンを備えた例が開示され、通風穴を設けた保護カバーで覆う構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2011-015479号公報
【特許文献２】実願昭58-13929号（実開昭59-122758号）のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転電機は、固定子や回転子を覆うフレームを有し、このフレームから出力軸が突出している構造を採用するのが一般的である。回転電機の駆動の際には出力軸が回転することから、フレームと出力軸との間には微小な隙間を設けることが必要となる。
【０００６】
その一方で、回転電機はフレーム内に外部から水が浸入すると、導電部の短絡、あるいは、軸受に用いる潤滑油の劣化等々の不具合が生じ得るため、回転電機の機能が損なわれることになり、対策が必要となる。
【０００７】
回転電機の機内への浸水を防ぐ方法として、軸貫通部へ水切りカラーやカバーを用いて浸水を防ぐ例、Ｖリングやオイルシール等を用いて摺動部を設け、機密性を高める例、あるいは、特許文献１のようにラビリンス構造をとるものなどが知られている。
【０００８】
軸貫通部にカラーやカバーを設置する場合には、これらの部品、構造を設けるためにアキシャル方向の空間を確保することが必要となる。このため軸受の位置が制限され、設計の自由度が低くなる。また、Ｖリング、オイルシール等を用いた構造は平易であるが、摺動部の寿命等、信頼性の面で別途の考慮が必要となってしまう。
【０００９】
また、ラビリンス構造を取る場合にもアキシャル方向の空間確保に難があり、また、どの程度のラビリンス構造を設ければ十分な防水が可能であるのかは定かではない。特許文献１の例では回転軸と共回りする円盤状部材の内側にラビリンス構造を設けているが、この構成は、軸とともに回転する部分が軸からラジアル方向の周囲に広く延在することになる。したがって、軸の周囲に高速で回転する面状の部位が存在することから、回転電機の設置において安全性の考慮が必要となってくるという課題があった。
【００１０】
特許文献２では、放熱フィンを覆う保護カバーを設けているが、ブラケットの表面からアキシャル方向に放熱フィンと保護カバーとを設置するためにラジアル方向の寸法確保が必要となってしまい、防水構造の省スペース化が困難となっていた。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、防水性向上、信頼性向上及びコンパクト化を図った回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の回転電機は、回転子及び固定子を覆う円筒状のフレームと、このフレームの開口部を覆うとともに回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケットと、このエンドブラケットから突出する回転軸に取り付けられて回転軸とともに回転し記エンドブラケットのアキシャル方向の外側に設けられた凹部に配置される円盤状部材と、エンドブラケットと前記円盤状部材との対向面であって、軸受よりラジアル方向の外周側に設けられるラビリンス構造と、エンドブラケットに取り付けられ、円盤状部材の全域を覆うとともに、回転軸との間に隙間を隔てて配置されるカバー部材とを備えるものとした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、防水性向上、信頼性向上及びコンパクト化を図った回転電機を提供することができる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例の回転電機の構造図である。
【図２】回転電機の要部拡大図である。
【図３】図２に示す要部拡大図でカバー部材を取り外した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態を説明する。
【００１７】
本実施例は、回転子及び固定子を覆うフレームと、回転子に固定された回転軸を支持する軸受が取付けられるエンドブラケット、このエンドブラケットから突出した回転軸と共回りする円盤状の部材、及び、これを覆うカバーを有する回転電機を対象としている。
【００１８】
このような回転電機にあって、より具体的には、防水構造を軸貫通部周辺ではなく、外周方向に設けることによって、防水構造の省スペース化及び軸受位置の設計自由度を高めつつも、以下に詳細を説明するように、防水性のさらなる向上を図り、回転電機の信頼性向上を図ったものとなっている。
【００１９】
以下、図面を用いて本実施例をより詳細に説明する。図１は本実施例の回転電機の構造図である。図１では上半分の構造を図示しているが、特に明記しない限り下半分も同様の構造を備えている。
【００２０】
回転電機の筐体は、円筒状のフレーム１、及び、この円筒状のフレーム１の開口部分を両側から覆うエンドブラケット２（２Ａ及び２Ｂ）によって構成されている。フレーム１は、例えば、鋳鉄、アルミ、薄鋼板などの金属製の材料によりほぼ筒状に形成されており、回転電機のラジアル方向の外被を構成している。エンドブラケット２はフレーム１の両側の開口部にそれぞれインロー嵌合などを用いて取付けられている。
【００２１】
このように、フレーム１及びエンドブラケット２Ａ、２Ｂによって内部がほぼ密閉空間となり、内外気の積極的な連通がない全閉型、外被冷却型の回転電機である。
【００２２】
エンドブラケット２にはそれぞれ軸受が取り付けられており、回転軸３を支持する。図１において左側に示されるエンドブラケット２Ｂには、軸受を挿通する回転軸に外扇ファンが取り付けられ、エンドブラケット２Ｂの側からフレーム１の外周に向かって冷却風が送られる。具体的には、冷却風を外周側へ導くようにカバーがエンドブラケット２Ｂを全体的に覆う構造となっており、外扇ファンが回転することでカバーとエンドブラケット２Ｂで囲まれた空間が冷却風路となり、フレーム１の表面を冷却風が流れる構造となっている。
【００２３】
なお、図示を省略したが、フレーム１の外周面には複数の冷却フィンが回転軸の延伸方向に設けられ、冷却風との熱交換効率を高め、冷却性を確保している。
【００２４】
フレーム１の内周面には積層鋼板からなる固定子４Ａが取り付けられている。この固定子４Ａにはコイルが巻き回され、電源の供給を受けて回転磁界を生成する。この固定子４Ａの内周側には回転軸３が取り付けられた回転子４Ｂが隙間を隔てて配置され、回転磁界に伴って回転する。回転軸３は、エンドブラケット２Ａ側（図１の右側）で軸受で回転可能に支持され、エンドブラケット２Ａから突出する。この突出部分が出力軸となり、図示しない駆動対象物に回転力を付与している。
【００２５】
エンドブラケット２Ａと回転軸３（出力軸）は、一方が固定され、他方が回転する構造となっているため、両者の間には微小の隙間を設ける必要がある。しかし、この隙間から筐体内部に水が浸入すると、筐体内部には固定子４Ａや回転子４Ｂが存在するため問題となる。そこで本実施例では、防水構造αを設けることとした。
【００２６】
図２は、回転電機の要部拡大図であり、特に防水構造の詳細を示している。本実施例の回転電機は主として次の構成によって防水が施されている。まず、エンドブラケット２Ａの軸受周囲を覆うように円盤状部材５が配置されている。この円盤状部材５は回転軸３に固定されており、回転軸３が回転するとともに円盤状部材５も回転する。そして、円盤状部材５のエンドブラケット２Ａに対向する面にはラビリンス構造６が施されている。エンドブラケット２Ａの表面にも、円盤状部材５のラビリンス構造に対応して凹凸形状が施されており、両者が非接触で互いに対向面となっている。このラビリンス構造６は、軸受よりラジアル方向で外側に位置しており、回転軸３からは外周側に離れて存在している。
【００２７】
なお、エンドブラケット２Ａには回転軸３の挿通部分の周囲に凹部が設けられ、この凹部内に円盤状部材５全体が配置されることでアキシャル方向の寸法を抑えている。
【００２８】
図３は、図２に示す要部拡大図でカバー部材８（後述）を取り外した状態を示す図である。円盤状部材５はエンドブラケット２Ａのアキシャル方向の凹部内に収められている状態が示されており、また、この状態でもラビリンス構造６による防水構造が具備されたものとなっている。
【００２９】
一般に、軸貫通部に防水構造を構成する場合、これらの部品、構造を設けるためにアキシャル方向の空間を確保することが必要となる。このため軸受の位置が制限され、設計の自由度が低くなる。軸受位置の設計自由度が低い場合、回転電機機内の空間の確保が困難になる。このことは、回転電機内部を構成する部品の寸法に制限ができてしまう。この場合、回転電機の内部の密度が上がるため、機内温度が上昇しやすくなってしまう。さらには、軸の強度確保において軸受の位置は大きな影響をもたらすが、その設計自由度が低いと強度確保に課題が生じる。
【００３０】
本実施例のような防水構造ではラビリンス構造６をエンドブラケット２Ａ表面の軸受外径より径方向外側の部分と円盤状部材５との間に設けていることで、軸貫通部の防水構造を少ないスペースで構成することが可能となり、軸受位置の設計自由度を向上させることが可能となる。
【００３１】
なお、本実施例において円盤状部材５内に浸水した場合、エンドブラケット２Ａとの間に鉛直下向きの排水溝７を設けておけばよく、これにより排水が可能となる。
【００３２】
図２に戻り説明を続ける。上述のように、エンドブラケット２Ａの凹部に円盤状部材５が位置するように、円盤状部材５が回転軸３に取り付けられているが、本実施例では、この円盤状部材５をアキシャル方向の外側から覆うようにカバー部材８が取り付けられる。このカバー部材８はエンドブラケット２Ａに固定されており、回転軸３との間には微小の隙間が存在している。
【００３３】
すなわち、回転軸３と共回りする円盤状部材５を保護するためのカバー部材８が存在することになる。このカバー部材８は次の作用を奏している。
【００３４】
第一に、軸の周囲に高速で回転する面状の部位（円盤状部材５）を、回転しないカバー部材８で覆うことにより、回転電機の設置上、安全性を高めることが可能となる。
【００３５】
第二に、防水性を高めるために軸受の外周側まで延在させた円盤状部材５自体の保護が可能となる。
【００３６】
第三に、防水性向上作用をさらに高めることが可能となる。すなわち、カバー部材８は回転軸３との間に微小隙間を隔てて取り付けられるが、この微小隙間の内周側には円盤状部材５が回転軸３に固定されているため、内部への水の浸入を抑制する効果が飛躍的に高まる。
【００３７】
具体的には、カバー部材８と回転軸３との間の微小隙間から浸入した水は、筐体内部側への浸入が円盤状部材５により制限され、かつ、この円盤状部材５の回転による遠心力でラジアル方向の外側へと導かれる。外側へ導かれた水が筐体内へ浸入する場合には、再び内側へと導かれる必要があるが、円盤状部材５が回転している限りにおいては遠心力に逆らって進まなければならないことになる（円盤状部材５が停止している場合は、上述の通り、排水溝７によって外部へ排出される）。さらに、円盤状部材５とエンドブラケット２Ａとの間にはラビリンス構造６が設けられているため、筐体内部への水の浸入は極めて困難となる。
【００３８】
本実施例で用いたカバー部材８は、円盤状部材５を全域に渡って覆っていれば十分であり、複雑な形状も必要としない。すなわち、単純な形状のカバー部材８を設けることによって上記の作用が期待できるものであり、極めて簡素な構成によって防水性を高めることができる。なお、本実施例の円盤状部材５やカバー部材８の材質は特に限定されず、上記の作用を奏する形状を備えていればよい。
【００３９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を同等の作用を有する他の構成に置き換えることが可能であり、また、実施例の構成に他の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…フレーム、２（２Ａ、２Ｂ）…エンドブラケット、３…回転軸、４Ａ…固定子、４Ｂ…回転子、５…円盤状部材、６…ラビリンス構造、７…排水溝、８…カバー部材、α…防水構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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