(57)【要約】【課題】全閉形回転電機において、ドレンプラグを取り外すことなく、排水機能と火炎伝搬防止機能を確保する。【解決手段】全閉形回転電機は、回転子と、固定子と、フレームと、２つの軸受と、フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットと、フレームの底板４０ｂに設けられて閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構１００とを備える。排水機構１００は、フレームの底板４０ｂに形成されたフレーム貫通孔１４０と、フレーム貫通孔１４０内に設けられて、通常時はフレーム内の凝縮水を排出可能な第１の状態と、閉空間内の圧力が上昇した場合に閉空間内と外部とを遮断する第２の状態間を互いに移行可能な可動部１１０とを有する。【選択図】図２
2019004608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に延びて回転可能に支持された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付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設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
前記回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、
前記ロータシャフトを回転可能に軸支する２つの軸受と、
前記軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームに接続し前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットと、
前記フレームの底板に設けられて前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構と、
を備え、
前記排水機構は、
前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、
前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第１の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第２の状態間を互いに移行可能な可動部と、
を有することを特徴とする全閉形回転電機。
【請求項２】
前記フレーム貫通孔は、下方に行くにつれて径が縮小するテーパ穴を有し、
前記可動部は、前記テーパ穴に対向するように下部が下方に行くにつれて径が縮小し錐状に形成されており、
前記排水機構は、
前記可動部を鉛直上方に移動させようとする復元力を作用させるばねと、
前記可動部の上方への移動を妨げる頭部押さえと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の全閉形回転電機。
【請求項３】
前記可動部の下部の錐状の部分の外面は、前記フレーム貫通孔のテーパ穴の内面と面接触可能に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の全閉形回転電機。
【請求項４】
回転子と、固定子と、回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットとを備える全閉形回転電機の前記フレームの底板に設けられて、前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構であって、
前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、
前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第１の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第２の状態間を互いに移行可能な可動部と、
を有することを特徴とする排水機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全閉形回転電機およびその排水機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却器を有する全閉形回転電機においては、一般的に、フレーム、軸受ブラケット、および冷却器カバーのそれぞれは、互いに相まって閉空間を形成する構成要素である。
【０００３】
ロータシャフトのような回転体の軸受ブラケットの貫通部、フレームと軸受ブラケットとの接続部、あるいはフレームと冷却器カバーとの接続部などは、シール処置がなされてはいるが、漏えい量が完全にゼロであるわけではない。したがって、長期間では、外気が、この閉空間に流入することになる。
【０００４】
外気が閉空間に流入すると、閉空間内の冷却用気体は、冷却器により冷却されているため、相対湿度が上昇しており、流入した外気中の水蒸気の余剰分は凝結し、凝縮水として閉空間内に蓄積される。この凝縮水は、最終的には、フレームの下部に溜まることから、この凝縮水を回転電機外に排出するために、一般に、フレーム下部にドレンプラグが設けられている。
【０００５】
他の分野を含めて、一般に、ドレンプラグについては、例えば、ドレンする際に飛散を防止するような構成とした例（特許文献１参照）、あるいは、着脱自在とした例（特許文献２参照）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３７２９１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６７４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、回転電機の場合には、特有の条件を考慮すべき場合がある。
【０００８】
まず、ドレンプラグに要求される機能の第１は、排水機能である。すなわち、回転電機内に溜まった凝縮水を適宜排水可能である必要がある。
【０００９】
さらに、回転電機が耐圧防爆形の回転電機の場合は、ドレンプラグに要求される機能の第２は火炎伝搬防止機能である。すなわち、機内で爆発が発生した場合に、回転電機の内部から外部への火炎の伝搬を防止する必要がある。
【００１０】
このため、通常時には、ドレンプラグを取り付けておくことにより、第２の条件をクリアし、排水については、その都度、ドレンプラグを取り外すことにより行っていた。ただし、ドレンプラグは、フレームの底部に設けられるため、取り外しが容易ではなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、全閉形回転電機において、ドレンプラグを取り外すことなく、排水機能と火炎伝搬防止機能を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明に係る全閉形回転電機は、回転軸方向に延びて回転可能に支持された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付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設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、前記ロータシャフトを回転可能に軸支する２つの軸受と、前記軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームに接続し前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットと、前記フレームの底板に設けられて前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構と、を備え、前記排水機構は、前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第１の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第２の状態間を互いに移行可能な可動部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、回転子と、固定子と、回転子鉄心と前記固定子とを収納し底板を有するフレームと、前記フレームと相まって閉空間を形成する軸受ブラケットとを備える全閉形回転電機の前記フレームの底板に設けられて、前記閉空間内で生ずる凝縮水を排出する排水機構であって、前記フレームの底板に形成されたフレーム貫通孔と、前記フレーム貫通孔内に設けられて、通常時に前記フレーム内の凝縮水を排出可能な第１の状態と、前記閉空間内の圧力が前記通常時の圧力より上昇した場合に、前記フレーム貫通孔を塞いで前記閉空間内と外部とを遮断する第２の状態間を互いに移行可能な可動部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、全閉形回転電機において、ドレンプラグを取り外すことなく、排水機能と火炎伝搬防止機能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る全閉形回転電機の構成を示す立断面図である。
【図２】実施形態に係る全閉形回転電機の排水機構の構成を示す立断面図である。
【図３】実施形態に係る全閉形回転電機におけるフレームの底部に形成されたフレーム貫通孔を示す立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉形回転電機およびドレンプラグについて説明する。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。
【００１７】
図１は、実施形態に係る全閉形回転電機の構成を示す立断面図である。全閉形回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０を有する。
【００１８】
回転子１０は、回転軸方向に水平に延びたロータシャフト１１、およびロータシャフト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。ロータシャフト１１には、内扇１５が取り付けられている。
【００１９】
固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心２１、および固定子鉄心２１の径方向内側表面近傍を回転軸方向に貫通する固定子巻線２２を有する。
【００２０】
フレーム４０は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納するように、これらの径方向を囲んでいる。フレーム４０の回転軸方向の両側には、軸受ブラケット４５ａおよび４５ｂが設けられており、それぞれ軸受３１、３２を固定支持している。フレーム４０の底部を除く部分には、冷却部６０が形成されている。また、フレーム４０の外表面には、複数のフィン（図示せず）が設けられている。
【００２１】
冷却部６０は、１つあるいは複数の通風路６１を有する。それぞれの通風路６１は、軸方向に延びており、内側壁６１ｇと外側壁６１ｈに挟まれている。それぞれの通風路６１の断面は、たとえば矩形、楕円形、あるいは周方向に拡がった形状でもよい。それぞれの通風路６１は、通風路入口開口６１ａおよび通風路出口開口６１ｂを介して、機内側の雰囲気、すなわち、回転子鉄心１２および固定子２０が設けられている側の雰囲気と連通している。通風路６１の個数、およびそれぞれの通風路６１の周方向の拡がり、あるいは複数の通風路６１の周方向の配置の広がりは、通風路６１の高さ寸法すなわち内側壁６１ｇと外側壁６１ｈの間隔とあわせて、適宜、必要な冷却能力に応じて設定すればよい。
【００２２】
フレーム４０、軸受ブラケット４５ａ、４５ｂは、互いに相俟って閉空間４０ａを形成している。機内および通風路６１は、それぞれ閉空間４０ａを構成しており、閉空間４０ａ内は、冷却用気体で満たされている。冷却用気体は、内扇１５に駆動されて、閉空間４０ａ内を循環する。内扇１５により駆動された冷却用気体は、通風路入口開口６１ａを経由して、通風路６１に流入する。通風路６１において、冷却用気体は、外側壁６１ｈを介して外気により冷却されたのち、通風路出口開口６１ｂを介して機内に流入する。機内に流入した冷却用気体は、回転子鉄心１２および固定子２０を冷却した後に、ふたたび内扇１５に流入する。
【００２３】
排水機構１００は、フレーム４０の底部、すなわち底板４０ｂに設けられている。
【００２４】
図２は、実施形態に係る全閉形回転電機の排水機構の構成を示す立断面図である。また、図３は、フレーム底部に形成されたフレーム貫通孔を示す立断面図である。
【００２５】
図３に示すように、フレーム４０の底板４０ｂに形成されたフレーム貫通孔１４０は、その中心が鉛直下方に向かって形成され、段付き構造である。すなわち、上方から下方にかけて、順次、径が細くなっている。
【００２６】
最上段は、大径穴１４１が形成され、平坦部１４１ａに至っている。その下の段では、中径穴１４２が形成されている。中径穴１４２は、下方で平坦部１４２ａに至っている。その下の段では、小径穴１４３が形成されている。
【００２７】
小径穴１４３の下端からは、下方に行くほど径が縮小するテーパ穴１４４が形成されている。テーパ穴１４４の下端からは、一定の形でフレーム貫通孔１４０の貫通下端まで、細径穴１４５が形成されている。
【００２８】
図２に示すように、排水機構１００は、底板４０ｂに形成されたフレーム貫通孔１４０に設けられた可動部１１０、ばね１２０、および頭部押さえ１３０を有する。
【００２９】
可動部１１０は、円柱状に軸方向に延びた円柱部１１１と、円柱部１１１の一方の端部から先に設けられ先端に向かって径が細くなる錐状体部１１２と、円柱部１１１の一方の端部に中心軸を揃えるように接続された円板状の頭部１１３とを有する。可動部１１０は、錐状体部１１２を下側にして、その軸が鉛直になるように設けられている。
【００３０】
錐状体部１１２の円錐体の傾斜の角度は、テーパ穴１４４の傾斜の角度に等しく、可動部１１０が、最下方まで移動した場合には、錐状体部１１２の外表面は、テーパ穴１４４の内表面と互いに面接触して、フレーム貫通孔１４０が閉止される。
【００３１】
ばね１２０は、可動部１１０の頭部１１３の下面と、平坦部１４２ａの２つの面に挟まれるように設けられている。
【００３２】
頭部押さえ１３０は、円筒部１３１および円筒部１３１の上端から径方向に広がるフランジ部１３２を有する。フランジ部１３２は、その下面が、フレーム貫通孔１４０の径方向外側部分上に密着するように底板４０ｂ上に、たとえば、複数本のボルト（図示せず）で取り付けられている。フランジ部１３２には、少なくとも１つのドレン通路１３２ａが形成されており、底板４０ｂの上面と、フレーム貫通孔１４０内とが連通している。
【００３３】
このとき、円筒部１３１の下端が、可動部１１０の頭部１１３を抑える状態となっている。ばね１２０は、圧縮された状態である。また、錐状体部１１２はテーパ穴１４４に接触せずに、錐状体部１１２の外表面とテーパ穴１４４の内表面間に間隙が形成されている。この状態を第１の状態と呼ぶこととする。
【００３４】
以上のような第１の状態における排水機構１００においては、通常時は、フレーム４０内で発生し、最終的に底板４０ｂまで落下してきた凝縮水は、フランジ部１３２に形成されたドレン通路１３１から、フレーム貫通孔１４０内に流入し、錐状体部１１２とテーパ穴１４４間の間隙を通過して、細径穴１４５から、下方に流出する。
【００３５】
ここで、全閉形回転電機２００の機内で爆発があった場合には、機内と外部との間に圧力差が生ずるため、可動部１１０の頭部１１３の頭部押さえ１３０に囲まれた範囲にその差圧が付加され、可動部１１０を頭部押さえ１３０に押し付けているばね１２０を圧縮する方向に差圧による力が作用する。
【００３６】
この結果、可動部１１０は下方に移動し、錐状体部１１２の外表面とテーパ穴１４４の内表面が接触し、フレーム４０内は外部と隔離される。この状態を第２の状態と呼ぶこととする。機内で爆発が発生した時には、この第２の状態に移行することによって、機内で発生した火炎はフレーム４０の外部に伝搬しない。
【００３７】
また、機内の火炎が収束し、機内の圧力が通常の状態近くに復帰すれば、ばね１２０の復元力により可動体１１０は頭部押さえ１３０と接触する位置まで上昇し、第１の状態に復帰し、再び、排水路が確保される。すなわち、第１の状態と第２の状態とは相互に移行可能である。
【００３８】
以上のように、本発明によれば、排水機構１００を取りつけたままで、排水機能を有する第１の状態と、火炎伝搬防止機能を有する第２の状態を実現することができる。
［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。たとえば、実施形態においては、横置き型の回転電機に適用した場合を示したが、これに限定されず、縦置き型の回転電機の場合であってもよい。
【００３９】
さらに、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。
【００４０】
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】
【００４１】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…カップリング部、１２…回転子鉄心、１５…内扇、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３１、３２…軸受、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４０ｂ…底板、４５ａ、４５ｂ…軸受ブラケット、６０…冷却部、６１…通風路、６１ａ…通風路入口開口、６１ｂ…通風路出口開口、６１ｇ…内側壁、６１ｈ…外側壁、１００…排水機構、１１０…可動部、１１１…円柱部、１１２…錐状体部、１１３…頭部、１２０…ばね、１３０…頭部押さえ、１３１…円筒部、１３２…フランジ部、１３２ａ…ドレン通路、１４０…フレーム貫通孔、１４１…大径穴、１４１ａ…平坦部、１４２…中径穴、１４２ａ…平坦部、１４３…小径穴、１４４…テーパ穴、１４５…細径穴、２００…全閉形回転電機
【図１】
2019004608.tif 000003
【図２】
2019004608.tif 000004
【図３】
2019004608.tif 000005