JP2010063280A

JP2010063280A - 内圧防爆形回転電機

Info

Publication number: JP2010063280A
Application number: JP2008226848A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Fujii; 薫藤井
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】本体フレーム内空間に供給された保護気体が、油切り部材の貫通孔と回転軸との隙間から軸受ハウジング内空間を介して、内圧防爆形回転電機外に漏れるのを抑制する。
【解決手段】内圧防爆形回転電機１は、固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレーム４と、固定子内で回転可能な回転子とともに回転する回転軸３と、回転軸３を本体フレーム４の外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受２と、本体フレーム４に隣接して設けられてすべり軸受２を収納する軸受ハウジング５と、回転軸３が貫通する開口を有して、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを仕切る油切り部材６と、油切り部材６に取り付けられ、回転軸３の軸方向に互いに間隔をあけて回転軸３の周囲に沿って配置されて回転軸３に向かって半径方向内向きに突出する複数の環状の突出部を具備したシール部材７とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、すべり軸受を備えた内圧防爆形回転電機に関する。

内圧防爆形回転電機は、引火性ガスを有する雰囲気中に設置され、回転電機の内部に保護気体を常時供給することにより、回転電機内の気圧を大気圧よりも高い圧力に維持して、機内に引火性ガスが入り込むのを抑制したものである。

図５を用いて、従来のすべり軸受を備えた内圧防爆形回転電機について説明する。図５は、従来の内圧防爆形回転電機におけるすべり軸受付近の断面図である。

従来の内圧防爆形回転電機１１は、本体フレーム１４と軸受ハウジング１５とを有する。内圧防爆形回転電機１１は、本体フレーム内空間１４ａに固定子と回転子とを有し、軸受ハウジング内空間１５ａにすべり軸受１２を有し、本体フレーム内空間１４ａと軸受ハウジング内空間１５ａとを貫通する回転軸１３を有する。また、本体フレーム内空間１４ａと軸受ハウジング内空間１５ａとは、油切り部材１６により仕切られている。さらに、内圧防爆形回転電機１１は、保護気体を給気口から本体フレーム内空間１４ａに供給し、排気口から内圧防爆形回転電機１１外に排出する保護気体供給機構を有する。

しかし、従来の内圧防爆形回転電機１１では、本体フレーム内空間１４ａに供給された保護気体が、油切り部材１６の貫通孔と回転軸１３との隙間から軸受ハウジング内空間１５ａを介して、内圧防爆形回転電機１１外に漏れてしまう。そのため、本体フレーム内空間１４ａの気圧を所望の気圧に保つため、供給する保護気体の流量を増やすことが必要となり、保護気体供給機構の大型化の必要性やコストの増大が問題となっていた。

なお、貫通孔や軸受部から回転電機外への保護気体等の漏れ抑制については、貫通孔の内径を小さくして油切り部材１６の貫通孔と回転軸１３との隙間を小さくすることの他に、種々の提案（特許文献１、２および３）が知られている。
特開平９−１４９６００号公報特開２００６−２３４１０６号公報特開２００１−８６７０３号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、本体フレーム内空間に供給された保護気体が、油切り部材の貫通孔と回転軸との隙間から軸受ハウジング内空間を介して、機外に漏れるのを抑制することができる内圧防爆形回転電機を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る内圧防爆形回転電機は、固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレームと、前記固定子内で回転可能な回転子とともに回転する回転軸と、前記回転軸を前記本体フレームの外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受と、前記本体フレームに隣接して設けられて前記すべり軸受を収納する軸受ハウジングと、前記回転軸が貫通する開口を有して前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間とを仕切る油切り部材と、前記油切り部材に取り付けられ、前記回転軸の軸方向に互いに間隔をあけて前記回転軸の周囲に沿って配置されて前記回転軸に向かって半径方向内向きに突出する複数の環状の突出部を具備したシール部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、本体フレーム内空間に供給された保護気体が、油切り部材の貫通孔と回転軸との隙間から軸受ハウジング内空間を介して、内圧防爆形回転電機外に漏れるのを抑制することができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明に係る内圧防爆形回転電機の第１の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る内圧防爆形回転電機におけるすべり軸受付近の上半部分縦断面図である。図２は、図１のシール部材付近を拡大した上半部分縦断面図である。

内圧防爆形回転電機１は、本体フレーム４とこれに軸方向に隣接する軸受ハウジング５とを有する。内圧防爆形回転電機１は、本体フレーム内空間４ａに固定子と回転子とを有し、軸受ハウジング内空間５ａにすべり軸受２を有する。また、内圧防爆形回転電機１は、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを貫通して回転子とともに回転する回転軸３を有する。さらに、内圧防爆形回転電機１は、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを仕切る油切り部材６を有しており、油切り部材６にはシール部材７が取り付けられている。

回転軸３は、断面が円柱状の金属製シャフトである。回転軸３は、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを貫通し、すべり軸受２により回転可能に支持されている。なお、図１の本体フレーム４の右端部（図示しない）には他の軸受があり、回転軸３を回転支持している。

すべり軸受２は、軸受ハウジング内空間５ａに配置され、回転軸３を回転可能に軸支している。すべり軸受２は、図示しない潤滑油供給機構を有し、潤滑油供給機構は、すべり軸受２と回転軸３との間に潤滑油を供給する。

本体フレーム４は、内部に固定子、回転子および各種の電機部品などが収納されている。また、図示しない保護気体供給機構により、本体フレーム内空間４ａに所定流量の保護気体を常時供給することによって、本体フレーム内空間４ａの気圧は、大気圧よりも高い圧力に維持されている。保護気体としては、清浄空気などが用いられる。したがって、内圧防爆形回転電機１が引火性ガスを有する雰囲気中に設置されても、引火性ガスが本体フレーム内空間４ａに入り込むのを防止することができる。

油切り部材６は、回転軸３が貫通する貫通孔６ａを有し、本体フレーム内空間４ａと軸受ハウジング内空間５ａとを仕切る位置に配設されている。したがって、すべり軸受２に供給された潤滑油が本体フレーム内空間４ａに飛散するのを防止することができる。

シール部材７は、軸方向に配列された、例えば３枚の環状シール板７ａと、これらの間に挟まれた２枚の環状スペーサ７ｂとを有する。環状シール板７ａは、その内径が回転軸３の径と同一または僅かに大きく設計された穴あき円板である。環状スペーサ７ｂは、その内径が環状シール板７ａの内径より僅かに大きく、かつ、その外形が環状シール板７ａの外形と同一に設計された穴あき円板である。環状シール板７ａは、例えばテフロン（商品名）などのフッ素樹脂からなる。シール部材７は、３枚の環状シール板７ａと２枚の環状スペーサ７ｂとを同心状に軸方向に交互に積層され形成されている。シール部材７は、当て板７ｅを介して、ボルト（図示しない）により油切り部材６の本体フレーム内空間４ａ側の側面に取り付けられ、かつ、回転軸３の周囲に沿って配置されている。これにより、シール部材７と回転軸３と間の空隙７ｃを有する。

本実施形態において、環状シール板７ａの内径が回転軸３の径と同一に設計されている場合には、シール部材７の環状シール板７ａと回転軸３との隙間を最小に設計できるため、本体フレーム内空間４ａに供給された保護気体が、油切り部材６の貫通孔６ａと回転軸３との隙間から軸受ハウジング内空間５ａを介して、内圧防爆形回転電機１外に漏れるのを抑制することができる。

一方、本実施形態において、環状シール板７ａの内径が回転軸３の径よりも大きく設計されている場合には、シール部材７と回転軸３と間に複数の空隙７ｃが形成されているため、本体フレーム内空間４ａに供給された保護気体がシール部材７と回転軸３との隙間を通過する際に、保護気体の流路が急収縮と急拡大を繰り返すことになり、圧力損失が増大する。その結果、保護気体が軸受ハウジング内空間５ａに漏洩する量を抑制することができる。すなわち、本体フレーム内空間４ａに供給された保護気体が、内圧防爆形回転電機１外に漏れるのを抑制することができる。

さらに、本実施形態において、環状シール板７ａの内径が回転軸３の径と同一あるいはそれより大きく設計された場合のどちらであっても、環状シール板７ａにフッ素樹脂を用いれば、回転軸３よりも軟らかいため、回転軸３に接触しても、回転軸３に損傷を与えることがなく、しかも耐摩耗性が大きい。これにより、環状シール板７ａと回転軸３との隙間を最小に設計できる。その結果、保護気体の漏れ抑制効果をより大きくすることができる。

［第２の実施形態］
本発明に係る内圧防爆形回転電機の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る内圧防爆形回転電機におけるシール部材付近を拡大した上半部分縦断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、シール部材７は、油切り部材６の本体フレーム内空間４ａ側の側面に取り付けられた環状シール板７ａと１枚の環状スペーサ７ｂと、油切り部材６の回転軸３側の側面に形成された溝に取り付けられたシールリング７ｄから構成され、シール部材７と回転軸３と間に空隙７ｃを有する。本実施形態によっても、第１の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

［第３の実施形態］
本発明に係る内圧防爆形回転電機の第３の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る内圧防爆形回転電機におけるシール部材付近を拡大した上半部分縦断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。

本実施形態では、シール部材７は、円筒状であって、その内壁に回転軸方向に互いに間隔をあけて回転軸３に向かって半径方向内向きに突出する３つの環状の突出部を有している。シール部材７は、テフロン（商品名）などのフッ素樹脂からなり、射出成型により一体成型されている。本実施形態によっても、第１の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

［他の実施形態］
上記各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、第１の実施形態において、環状シール板７ａおよび環状スペーサ７ｂの数をさらに増やしたシール部材７を用いても良い。また、各実施形態の特徴を組み合わせても良い。例えば、図３のシールリング７ｄを、図２あるいは図４の油切り部材６の回転軸３側の側面に形成された溝に取り付けても良い。これらの実施形態によっても、第１の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る内圧防爆形回転電機におけるすべり軸受付近の上半部分縦断面図である。図１のシール部材付近を拡大した上半部分縦断面図である。本発明の第２の実施形態に係る内圧防爆形回転電機におけるシール部材付近を拡大した上半部分縦断面図である。本発明の第３の実施形態に係る内圧防爆形回転電機におけるシール部材付近を拡大した上半部分縦断面図である。従来の内圧防爆形回転電機におけるすべり軸受付近の上半部分縦断面図である。

符号の説明

１…内圧防爆形回転電機、２…すべり軸受、３…回転軸、４…本体フレーム、４ａ…本体フレーム内空間、５…軸受ハウジング、５ａ…軸受ハウジング内空間、６…油切り部材、６ａ…貫通孔、７…シール部材、７ａ…環状シール板、７ｂ…環状スペーサ、７ｃ…空隙、７ｄ…シールリング、７ｅ…当て板

Claims

固定子を収納し、保護気体が供給されて大気圧より高い圧力に維持される本体フレームと、
前記固定子内で回転可能な回転子とともに回転する回転軸と、
前記回転軸を前記本体フレームの外側で支持して潤滑油が供給されるすべり軸受と、
前記本体フレームに隣接して設けられて前記すべり軸受を収納する軸受ハウジングと、
前記回転軸が貫通する開口を有して前記本体フレーム内空間と前記軸受ハウジング内空間とを仕切る油切り部材と、
前記油切り部材に取り付けられ、前記回転軸の軸方向に互いに間隔をあけて前記回転軸の周囲に沿って配置されて前記回転軸に向かって半径方向内向きに突出する複数の環状の突出部を具備したシール部材と、
を有すること、を特徴とする内圧防爆形回転電機。
前記シール部材は、前記回転軸に垂直な方向に広がる広がり面を有して前記突出部を構成する複数の環状シール板と、これらの環状シール板の間に配置されて前記環状シール板の内周よりも外周側に後退した少なくとも一つの環状スペーサと、を有すること、を特徴とする請求項１に記載の内圧防爆形回転電機。
前記突出部は前記回転軸と摺動するように構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の内圧防爆形回転電機。
前記突出部はフッ素樹脂からなること、を特徴とする請求項３に記載の内圧防爆形回転電機。