(57)【要約】【課題】軸受の製造時、絶縁板を軸受箱の外周に押し込んで嵌める際に破損することを防止することを可能とする。【解決手段】油膜を介して内周面１４ａにより回転軸３を支持する軸受メタル２、及び、軸受メタル２の外周面１３ａを支持する軸受箱１を備える回転電機の軸受であって、軸受メタル２の内周面１４ａと外周面１３ａとを電気的に離隔するように、軸受メタル２の内周面１４ａと外周面１３ａとの間に絶縁板５の層が配される回転電機の軸受を用いることで、軸受の製造時、絶縁板を軸受箱の外周に押し込むようにして嵌める際に破損することを防止することを可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油膜を介して内周面により回転軸を支持する軸受メタル、及び、該軸受メタルの外周面を支持する軸受箱を備える回転電機の軸受であって、
前記軸受メタルの前記内周面と前記外周面とを電気的に離隔するように、該内周面と該外周面との間に絶縁板の層が配される
ことを特徴とする、回転電機の軸受。
【請求項２】
前記軸受メタルは、前記内周面を有する内側支持部、及び、該内側支持部の径方向外側に配され前記外周面を有する外側支持部を備え、
前記絶縁板は、前記内側支持部と前記外側支持部との間に配される
ことを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の軸受。
【請求項３】
前記軸受メタルの前記外周面は凸球面状であり、該外周面を支持する前記軸受箱の面は該凸球面状に対応する凹球面状である
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の回転電機の軸受。
【請求項４】
前記絶縁板はアルミナで構成されている
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機等の回転電機の軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機等の回転電機では、軸受により回転軸の両端を支持している。軸受は、油膜を介して内側に回転軸を支持する円環状又は複数の円弧状の片からなる軸受メタル、及び、内側に軸受メタルを支持する中空の軸受箱で構成されている。
【０００３】
軸受の外部には給油設備が備えられており、この給油設備によって回転軸を支持する軸受の内周面（以下、軸受面）と回転軸との隙間に対して潤滑油の給排を行うことで、上記油膜が形成される。
【０００４】
大型の回転電機においては、軸受によって両端のみが支持されている回転軸が、重力により撓むため、軸受メタルの軸受箱に支持される面を凸球面状とする形状が採用されることが多い（下記特許文献１参照）。
【０００５】
また、回転軸の磁気抵抗が円周方向に一様でない場合、回転中の回転軸には交番磁界による起電力が発生する。この起電力は数ボルト程度の大きさであり、上述したように軸受面と回転軸との隙間に油膜が形成されるため、通常は回転軸から軸受へ電流が流れることはない。
【０００６】
しかし、潤滑油の給油量が不足するなどの要因によって油膜が十分形成されない場合、回転軸と軸受面とが接触して電流が流れてしまうという問題が発生する。
【０００７】
この問題を防止するため、例えば下記特許文献１に開示された回転電機では、軸受箱の外周面に沿って円環状の絶縁板を設けることで軸受箱の外部の構造物に漏電することを防いでいる。絶縁板には、一般的にエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂が用いられ、軸受箱に対して押し込むようにして嵌めることで設置される。
【０００８】
一方、回転軸の表面には油膜の円周方向せん断応力が働くことにより、摩擦トルクが発生する。油膜は摩擦トルクによって発熱するが、この熱量は上述した潤滑油の給排により軸受の外部へ排出されるため、熱平衡状態が保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３‐７０２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
潤滑油の給油量及び排油量を増やすことで軸受の外部へ排出される熱量は増える。しかしながら最近では、給油設備の小型化、あるいは、給油設備を設けずオイルリング又はオイルディスクで潤滑油を汲み上げて潤滑油を供給する自己給油式を用いることで、生産コストを低減することが要求されており、これらの手段を用いると潤滑油の給油量及び排油量が減少し、軸受の外部へ排出される熱量が減少してしまう。
【００１１】
給油量及び排油量を減少させても熱的平衡状態を保つためには、軸受から外部の構造物への熱伝導率を増加させる必要がある。しかし、軸受箱の外周に沿った絶縁板を構成するエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂は、熱伝導率が小さいという問題がある。
【００１２】
一方、絶縁板は運転時に回転子の荷重および運転による振動荷重などを受けるため、長年の使用によって破損するケースがある。
【００１３】
本発明は、上述のような技術的状況に鑑みてなされたものであり、軸受の熱伝導率を増加させ、かつ、製造時の絶縁板の破損を防止することを可能とする回転電機の軸受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】
【００１４】
上記課題を解決する第１の発明に係る回転電機の軸受は、
油膜を介して内周面により回転軸を支持する軸受メタル、及び、該軸受メタルの外周面を支持する軸受箱を備える回転電機の軸受であって、
前記軸受メタルの前記内周面と前記外周面とを電気的に離隔するように、該内周面と該外周面との間に絶縁板の層が配される
ことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第２の発明に係る回転電機の軸受は、
上記第１の発明に係る回転電機の軸受において、
前記軸受メタルは、前記内周面を有する内側支持部、及び、該内側支持部の径方向外側に配され外周面を有する外側支持部を備え、
前記絶縁板は、前記内側支持部と前記外側支持部との間に配される
ことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第３の発明に係る回転電機の軸受は、
上記第１又は２の発明に係る回転電機の軸受において、
前記軸受メタルの前記外周面は凸球面状であり、該外周面を支持する前記軸受箱の面は該凸球面状に対応する凹球面状である
ことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第４の発明に係る回転電機の軸受は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る回転電機の軸受において、
前記絶縁板はアルミナで構成されている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記第１の発明に係る回転電機の軸受によれば、前記軸受メタルの前記内周面と前記外周面とを電気的に離隔するように、該内周面と該外周面との間に絶縁板の層が配されるようにしたので、該絶縁板は、該軸受メタルの外周に配置される従来の絶縁板と比べて径が小さくなることで強度が高くなるため、製造時に絶縁板の破損を防ぐことができる。
【００１９】
上記第２の発明に係る回転電機の軸受によれば、上記第１の発明に係る回転電機の軸受において、前記軸受メタルは、前記内周面を有する内側支持部、及び、該内側支持部の径方向外側に配され外周面を有する外側支持部を備え、前記絶縁板は、前記内側支持部と前記外側支持部との間に配されるようにしたので、該絶縁板は、該軸受メタルの外周に配置される従来の絶縁板と比べて径が小さくなることで強度が高くなるため、製造時に絶縁板の破損を防ぐことができる。
【００２０】
上記第３の発明に係る回転電機の軸受によれば、上記第１又は２の発明に係る回転電機の軸受において、前記軸受メタルの前記外周面は凸球面状であり、該外周面を支持する前記軸受箱の面は該凸球面状に対応する凹球面状であるので、大型の回転電機に設けられる球面軸受に適用することができる。
【００２１】
上記第４の発明に係る回転電機の軸受によれば、上記第１から３のいずれか１つの発明に係る回転電機の軸受において、絶縁板がアルミナで構成されるので、絶縁板にエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂を用いた従来の軸受に比べ、熱伝導率を増加させることができ、また、強度も高くなり、運転時の長期信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る回転電機の軸受を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係る回転電機の軸受を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係る回転電機の軸受を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る回転電機の軸受を実施例にて図面を用いて説明する。
【００２４】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る回転電機の軸受について、図１を用いて説明する。
【００２５】
本発明の実施例１に係る回転電機の軸受は、潤滑油の油膜（図示略）を介して内側に回転軸３を支持する円環状又は複数の円弧状の片からなる軸受メタル２、及び、内側に軸受メタル２を支持し外周面１ａがベース４に接して支持される中空の軸受箱１を備えている。
【００２６】
軸受メタル２は、回転軸３を支持する軸受面としての内周面１４ａを有する円環状又は複数の円弧状の片からなる内側支持部１４、及び、内側支持部１４の径方向外側に配され、凸球面状の外周面１３ａを有する円環状又は複数の円弧状の片からなる外側支持部１３を備えている。図１に示す例では外側支持部１３が内側支持部１４よりも軸方向に短くなっている。
【００２７】
軸受箱１には、軸受メタル２の外周面１３ａを支持する支持面１１ａを有する軸受メタル支持部１１、及び、軸方向両端において回転軸３へ向けて拡張し、潤滑油の排油量を調整する油切部１２が形成されている。軸受箱１の支持面１１ａは、軸受メタル２の外周面１３ａの凸球面状に対応する凹球面状となっている。
【００２８】
上述のように、軸受箱１の支持面１１ａは凹球面状、軸受メタル２の外周面１３ａは凸球面状であることで、本発明の実施例１に係る回転電機の軸受は球面座となり、大型の回転電機に用いることができる。
【００２９】
内側支持部１４と外側支持部１３との間には、周方向全体にわたり絶縁板５が設けられている。この構成は、内側支持部１４に絶縁板５を押し込み嵌めた後、絶縁板５に外側支持部１３を押し込むようにして嵌めることで作製される。
【００３０】
上述のように構成することで、軸受メタル２の内周面１４ａと外周面１３ａとを電気的に離隔するように、軸受メタル２の内周面１４ａと外周面１３ａとの間に絶縁板５の層が配されることになり、絶縁体５は、軸受メタル２の外周に配置される従来の絶縁板と比べて径が小さくなる。一般的に円環状あるいは円弧状の構造物は径が小さくなることで強度が高くなるため、製造時に絶縁板５を内側支持部１４に押し込むようにして嵌める際の破損を防ぐことができる。
【００３１】
また、絶縁板５の材料には、従来のエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂ではなく、アルミナを用いる。以下、一例としてエポキシ樹脂ガラス積層板とアルミナの性質を比較する。なお、下記ＥＬ‐ＧＥＨ，ＥＬ‐ＧＥＦ，Ａ‐４７９は、ＪＩＳ規格に基づいた表記である。
【００３２】
絶縁抵抗については、エポキシ樹脂ガラス積層板（ＥＬ‐ＧＥＨ）が１０6〜１０7［ＭΩ］であるのに対し、アルミナ（Ａ‐４７９）は１０8［ＭΩ］以上である。
【００３３】
熱伝導率（２０℃の場合）については、エポキシ樹脂ガラス積層板（ＥＬ‐ＧＥＦ）が約０．２［Ｗ／ｍ・Ｋ］であるのに対し、アルミナ（Ａ‐４７９）は２９［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。
【００３４】
圧縮強さについては、エポキシ樹脂ガラス積層板（ＥＬ‐ＧＥＨ）が４４１〜５３９［ＭＰａ］であるのに対し、アルミナ（Ａ‐４７９）は２１６０［ＭＰａ］である。
【００３５】
ヤング率については、エポキシ樹脂ガラス積層板（ＥＬ‐ＧＥＨ）が２１．６〜２４．５［ＧＰａ］であるのに対し、アルミナ（Ａ‐４７９）は３６０［ＧＰａ］である。
【００３６】
上述のように、アルミナはエポキシ樹脂及びフッ素系樹脂に比べて熱伝導率が高いため、絶縁板５にアルミナを用いた本発明の実施例１に係る回転電機の軸受は、絶縁板５にエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂を用いた従来の軸受に比べ、軸受の外部への熱伝導率が増加し、軸受への潤滑油の給油量及び排油量が減少しても熱的平衡状態を保つことができる。
【００３７】
また、アルミナはエポキシ樹脂及びフッ素系樹脂に比べて圧縮強さ及びヤング率が高いため、絶縁板５にアルミナを用いた本発明の実施例１に係る回転電機の軸受は、絶縁板５にエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂を用いた従来の軸受に比べ、より強度が高くなり、製造時に絶縁板５を内側支持部１４に押し込むようにして嵌める際の破損を防ぐことができる。
【００３８】
また、本実施例のごとく、外周面１３ａを有する外側支持部１３の軸方向長さを、内周面１４ａを有する内側支持部１４より短くして、これらの間に絶縁板５を設けるようにすれば、絶縁板５の軸方向長さを短くすることができ、製造及びコストの上で有利となる。
【００３９】
［実施例２］
本発明の実施例２に係る回転電機の軸受について、図２を用いて説明する。なお、図２では実施例１と同じ構成については同じ符号を付している。以下では実施例１と異なる部分を中心に説明する。
【００４０】
軸受メタル６は、円環状又は複数の円弧状の片からなり、回転軸３を支持する軸受面としての内周面６ｂ、及び、軸受箱１の凹球面状の支持面１１ａに支持される凸球面状の外周面６ａを備えている。図２には、内周面６ｂが外周面６ａよりも軸方向に長い例が示されている。
【００４１】
すなわち、本実施例の軸受メタル６は、実施例１の軸受メタル２のように内側支持部１４と外側支持部１３とに分かれておらず、一体のものである。
【００４２】
軸受箱１の外周面１ａにおける、ベース４及び図示しない他の構造物と接する部分には、絶縁板７が配置される。また、絶縁板７の材料には、従来のエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂ではなく、アルミナを用いる。
【００４３】
実施例１における説明同様、アルミナはエポキシ樹脂及びフッ素系樹脂に比べて熱伝導率が高いため、絶縁板７にアルミナを用いた本発明の実施例１に係る回転電機の軸受は、絶縁板７にエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂を用いた従来の軸受に比べ、軸受の外部への熱伝導率が増加し、軸受への潤滑油の給油量及び排油量が減少しても熱的平衡状態を保つことができるようになる。
【００４４】
また、アルミナはエポキシ樹脂及びフッ素系樹脂に比べて圧縮強さ及びヤング率が高いため、絶縁板７にアルミナを用いた本発明の実施例１に係る回転電機の軸受は、絶縁板７にエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂を用いた従来の軸受に比べ、より強度が高くなり、製造時に絶縁板７を軸受メタル６に押し込むようにして嵌める際の破損を防ぐことができる。
【００４５】
［実施例３］
本発明の実施例３に係る回転電機の軸受について、図３を用いて説明する。なお、図３では実施例１，２と同じ構成については同じ符号を付している。以下では実施例１，２と異なる部分を中心に説明する。
【００４６】
本発明の実施例３に係る回転電機の軸受は、転がり軸受であり、回転軸３に固定され、回転軸３と共に回転可能である内輪２３、複数の転動体２２を介して内輪２３を支持する外輪２１、及び、内側に外輪２１を支持し外周面９ａがベース４に接して支持される中空の軸受箱９を備えている。
【００４７】
軸受箱９の外周面９ａにおける、ベース４及び図示しない他の構造物と接する部分には、絶縁板８が配置される。また、絶縁板８の材料には、従来のエポキシ樹脂あるいはフッ素系樹脂ではなく、アルミナを用いる。
【００４８】
すなわち、本発明の実施例１，２に係る回転電機の軸受は滑り軸受であるものとしたが、本発明の実施例３に係る回転電機の軸受は転がり軸受である。このような場合でも、絶縁板８にアルミナを用いることで、軸受の外部への熱伝導率が増加し、軸受への潤滑油の給油量及び排油量が減少しても熱的平衡状態を保つことができ、また、強度も高く、製造時に絶縁板８を軸受箱９に押し込むようにして嵌める際の破損を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、発電機等の回転電機の軸受として好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１，９  軸受箱
２，６  軸受メタル
３  回転軸
４  ベース
５，７，８  絶縁板
１ａ  （軸受箱１の）外周面
６ａ  （軸受メタル６の）外周面
６ｂ  （軸受メタル６の）内周面
９ａ  （軸受箱９の）外周面
１１  軸受メタル支持部
１１ａ  （軸受メタル支持部１１の）支持面
１２  油切部
１３  外側支持部
１３ａ  （外側支持部１３の）外周面
１４  内側支持部
１４ａ  （内側支持部１４の）内周面
２１  外輪
２２  転動体
２３  内輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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