特許 6422425 回転電機、軸受ブラケットおよび軸受ブラケットの設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6422425

(24)【登録日】2018年10月26日

(45)【発行日】2018年11月14日

(54)【発明の名称】回転電機、軸受ブラケットおよび軸受ブラケットの設計方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/25 20160101AFI20181105BHJP

   H02K 5/04 20060101ALI20181105BHJP

   G01K 1/14 20060101ALI20181105BHJP

【ＦＩ】

   H02K11/25

   H02K5/04

   G01K1/14 M

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-225358(P2015-225358)

(22)【出願日】2015年11月18日

(65)【公開番号】特開2017-99038(P2017-99038A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2017年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 亮太

(72)【発明者】

【氏名】池上 知巳

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４４２５０１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１１１０７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−０２５９６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０５−１８４１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ１１／２５

Ｇ０１Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機における回転子のロータシャフトを回転可能に支持する複数の軸受の少なくとも一つを支持する軸受ブラケットであって、
前記軸受近傍の温度を測定するために軸受温度計を径方向外側から径方向内側に向けて挿入するため、当該軸受ブラケットの中心軸に向かう方向に延びるように形成されている挿入孔が形成されており、
かつ、前記挿入孔の入口の位置が当該軸受ブラケットの径方向端部よりも径方向内側となり、かつ前記挿入孔の延びる方向に径方向外側から前記入口に向けて形成されて、前記挿入孔への前記軸受温度計の挿入を可能とする溝が形成され、
前記溝の径方向内側の端部には、前記挿入孔の延びる方向に垂直な端面が形成されている、
ことを特徴とする軸受ブラケット。

【請求項2】

前記軸受温度計の取り付け部にはおねじが形成されており、
前記入口には、前記軸受温度計と結合するためのめねじを含む取り付け座が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ブラケット。

【請求項3】

前記軸受温度計の取り付け部はフランジを有し、
前記入口には、前記軸受温度計のフランジと結合するための取り付け座が形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に記載の軸受ブラケット。

【請求項4】

長手方向に延びて回転可能に両端をそれぞれ軸受により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周囲に設けられ前記ロータシャフトとともに回転する回転子鉄心とを有する回転子と、
前記回転子の径方向周囲に設けられた固定子鉄心と、前記固定子鉄心に設けられた固定子巻線とを有する固定子と、
前記回転子鉄心および前記固定子を収納するフレームと、
前記フレームに固定支持され、前記軸受をそれぞれ支持する複数の軸受ブラケットと、
を備え、
前記軸受ブラケットの少なくとも一つには、
前記軸受近傍の温度を測定するために軸受温度計を径方向外側から径方向内側に向けて挿入するため、当該軸受ブラケットの中心軸に向かう方向に延びるように形成されている挿入孔が形成されており、
かつ、前記挿入孔の入口の位置が当該軸受ブラケットの径方向端部よりも径方向内側となり、かつ前記挿入孔の延びる方向に径方向外側から前記入口に向けて形成されて、前記挿入孔への前記軸受温度計の挿入を可能とする溝が形成され、
前記溝の径方向内側の端部には、前記挿入孔の延びる方向に垂直な端面が形成されている、
ことを特徴とする回転電機。

【請求項5】

複数種類の回転電機における回転子のロータシャフトを回転可能に支持する複数の軸受の少なくとも一つを支持する互いに径の異なる複数種類の軸受ブラケットの設計方法であって、
前記軸受近傍の温度を測定するために軸受温度計を径方向外側から径方向内側に向けて挿入するため、当該軸受ブラケットの中心軸に向かう方向に延びるように形成する挿入孔について互いに径の異なる前記複数種類の軸受ブラケットに共通の深さを設定する挿入孔寸法設定ステップと、
各回転電機の軸受ブラケットの径と前記共通の深さとに基づいて、前記挿入孔への前記軸受温度計の挿入を可能とするような、前記挿入孔の延びる方向に径方向外側から前記挿入孔の入口に向けて形成する溝、および前記溝の径方向内側の端部に形成する前記挿入孔の延びる方向に垂直な端面の形状および寸法、を設定する溝設定ステップと、
を有することを特徴とする軸受ブラケットの設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機、これに用いる軸受ブラケット、および軸受ブラケットの設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機において、回転子のロータシャフトを支持する軸受の静止側は、軸受ブラケットにより固定支持される。軸受温度は、回転電機の健全性の維持の上で重要な監視項目であり、通常、複数の軸受温度測定用の軸受温度計が、軸受近傍に設けられている。

【0003】

軸受温度計はそれぞれ先端が軸受近傍に位置するように軸受ブラケットにより固定支持される。このために、軸受ブラケットには、軸受温度計を挿入するための挿入孔が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２７４５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図８は、従来の軸受ブラケットの形状の例を示す正面図である。また、図９は、従来の軸受ブラケットにおける軸受温度計の取り付け座の例を示す軸受ブラケットの４分の１セクターの斜視図である。

【0006】

図８に示すように、従来の軸受ブラケット１５０においては、水平方向および上部に設けられた剛性増強部１５１の何れかに、径方向の外側から内側に向けて軸受温度計の挿入孔１５４を設けていた。したがって、軸受温度計の取り付け座１５３は、剛性増強部１５１の外周側端部に形成されていた。その他の部分には、フィン１５２が設けられていた。

【0007】

しかしながら、取り付け座１５３から軸受までの距離は、モータの体格によって変わるため、体格の異なるモータでは軸受温度計の長さを変更する必要があり、共通化ができなかった。

【0008】

また、外扇形回転電機の場合、従来の軸受ブラケット構造では、反負荷側軸受ブラケットへ軸受温度計１６０を取り付ける際に、外扇ファンカバーの穴加工により工数が増大していた。

【0009】

また、従来の軸受ブラケット構造では、軸受温度計１６０が軸受ブラケットよりも径方向外側に突出していたため、人体との接触の危険性があった。

【0010】

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、回転電機の軸受温度計の共通化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述の目的を達成するため、本発明は、回転電機における回転子のロータシャフトを回転可能に支持する複数の軸受の少なくとも一つを支持する軸受ブラケットであって、前記軸受近傍の温度を測定するために軸受温度計を径方向外側から径方向内側に向けて挿入するため、当該軸受ブラケットの中心軸に向かう方向に延びるように形成されている挿入孔が形成されており、かつ、前記挿入孔の入口の位置が当該軸受ブラケットの径方向端部よりも径方向内側となり、かつ前記挿入孔の延びる方向に径方向外側から前記入口に向けて形成されて、前記挿入孔への前記軸受温度計の挿入を可能とする溝が形成され、前記溝の径方向内側の端部には、前記挿入孔の延びる方向に垂直な端面が形成されている、ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る回転電機は、長手方向に延びて回転可能に両端をそれぞれ軸受により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周囲に設けられ前記ロータシャフトとともに回転する回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子の径方向周囲に設けられた固定子鉄心と、前記固定子鉄心に設けられた固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子鉄心および前記固定子を収納するフレームと、前記フレームに固定支持され、前記軸受をそれぞれ支持する複数の軸受ブラケットと、を備え、前記軸受ブラケットの少なくとも一つには、前記軸受近傍の温度を測定するために軸受温度計を径方向外側から径方向内側に向けて挿入するため、当該軸受ブラケットの中心軸に向かう方向に延びるように形成されている挿入孔が形成されており、かつ、前記挿入孔の入口の位置が当該軸受ブラケットの径方向端部よりも径方向内側となり、かつ前記挿入孔の延びる方向に径方向外側から前記入口に向けて形成されて、前記挿入孔への前記軸受温度計の挿入を可能とする溝が形成され、前記溝の径方向内側の端部には、前記挿入孔の延びる方向に垂直な端面が形成されている、ことを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、複数種類の回転電機における回転子のロータシャフトを回転可能に支持する複数の軸受の少なくとも一つを支持する互いに径の異なる複数種類の軸受ブラケットの設計方法であって、前記軸受近傍の温度を測定するために軸受温度計を径方向外側から径方向内側に向けて挿入するため、当該軸受ブラケットの中心軸に向かう方向に延びるように形成する挿入孔について互いに径の異なる前記複数種類の軸受ブラケットに共通の深さを設定する挿入孔寸法設定ステップと、各回転電機の軸受ブラケットの径と前記共通の深さとに基づいて、前記挿入孔への前記軸受温度計の挿入を可能とするような、前記挿入孔の延びる方向に径方向外側から前記挿入孔の入口に向けて形成する溝、および前記溝の径方向内側の端部に形成する前記挿入孔の延びる方向に垂直な端面の形状および寸法、を設定する溝設定ステップと、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、回転電機の軸受温度計の共通化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。

【図2】実施形態に係る軸受ブラケットの形状を示す正面図である。

【図3】実施形態に係る軸受ブラケットに挿入する温度計の例の概念的形状を示す正面図である。

【図4】実施形態に係る軸受ブラケットの基板の形状を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

【図5】実施形態に係る軸受ブラケットの基板の形状を示す図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。

【図6】実施形態に係る軸受ブラケットの基板の形状を示す図２のＶ−Ｖ矢視正面図である。

【図7】実施形態に係る軸受ブラケットの設計・製造方法の手順を示すフロー図である。

【図8】従来の軸受ブラケットの形状の例を示す正面図である。

【図9】従来の軸受ブラケットにおける軸受温度計の取り付け座の例を示す軸受ブラケットの４分の１セクターの斜視図である。

【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回転電機およびこれに用いる軸受ブラケットについて説明する。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、実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。回転電機１００は、回転子１０、固定子２０、軸受３０、フレーム４０および軸受ブラケット５０を有する。

【0018】

回転子１０は、回転軸方向に延びて両端を軸受３０によってそれぞれ回転可能に軸支されたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に設けられた円筒状の回転子鉄心１２を有する。

【0019】

固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に回転子鉄心１２に対向するように設けられた円筒状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の径方向内側に軸方向に延びるように円周上に互いに間隔をもって形成されたスロット（図示せず）に収納されるように配された複数の固定子巻線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の径方向外側に、これらを収納するように設けられている。２つの軸受ブラケット５０は、それぞれフレーム４０に周囲を結合され、それぞれ軸受３０を支持している。

【0021】

図２は、実施形態に係る軸受ブラケットの形状を示す正面図である。軸受ブラケット５０は、中央にロータシャフト貫通孔５４が形成され、おおよそ穴あき円板の形状の基板５１、基板５１の剛性を増強する複数の剛性増強部５２、基板５１の外面の剛性増強部５２が設けられていない部分に互いに間隔をあけて取り付けられたフィン５３を有する。

【0022】

基板５１には溝５６および挿入孔５８が形成されており、溝５６および挿入孔５８に軸受温度計６０が取り付けられている。

【0023】

図３は、実施形態に係る軸受ブラケットに挿入する温度計の例の概念的形状を示す正面図である。軸受温度計６０は、図８に示す従来の軸受温度計１６０とは異なり、後述するように、互いに径の異なる各種の軸受ブラケット５０に共通に使用可能な軸受温度計である。軸受温度計６０は、長く伸びた棒状の部分の先端に設けられた感温部６１、軸受温度計６０を基板５１に取り付けるための取り付け部６２、およびＭＩケーブルなどの外部のケーブルと接続する部分である接続部６３を有する。取り付け部６２の外面におねじが形成されている。なお、軸受ブラケット６０への取り付けのために、おねじではなく、フランジを設けてもよい。

【0024】

図４は、実施形態に係る軸受ブラケットの基板の形状を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。基板５１は、ほぼ円板状で、その外側の面が径方向の内側ほど外側（図４の上方向）に突き出ている。したがって、基板５１の外面は、径方向内側から径方向外側に傾斜が形成されている。基板５１の外面には、棒状の剛性増強部５２が、基板５１の面に平行に、基板５１の表面に埋め込まれるような形状で、基板と一体に形成されている。基板５１の面に平行の意味については、後述する。

【0025】

図５は、実施形態に係る軸受ブラケットの基板の形状を示す図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。また、図６は、図２のＶ−Ｖ矢視正面図である。基板５１の外表面には、仮想円筒５６ｂで基板５１の表面を削り取って形成されたような形状の溝５６が複数形成されている。

【0026】

仮想円筒５６ｂの方向は、仮想円筒５６ｂの中心軸が、基板５１の面に平行な面内にあって、かつ、径方向外側から基板５１の中心軸ＣＬに向かう方向である。したがって、溝５６の長手方向は仮想円筒の方向となる。

【0027】

ここで、基板５１の面に平行な面とは、基板５１の内側の面の周囲にある４点Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４を含む仮想的な面、あるいは基板５１の外側の面の周囲にある４点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３およびＢ４を含む仮想的な面に平行な面を言う。

【0028】

溝５６は、基板５１の周囲の一部から径方向の途中まで直線的に形成されており、溝５６の端面５６ａすなわち最も径方向内側の面は、溝５６の長手方向に垂直な面に形成されている。端面５６ａには、軸受温度計６０を取付けるための取り付け座５７が、形成されている。取り付け座５７の中央から径方向内側には、挿入孔５８が形成されている。挿入孔５８の方向は、溝５６の長手方向と同じ方向である。挿入孔５８の先端は、軸受３０（図１）の近傍に至るように、ロータシャフト貫通孔５４近傍まで延びている。

【0029】

取り付け座５７にはめねじ（図示せず）が形成されている。一方、挿入孔５８に挿入される軸受温度計６０（図２）の結合部分の外面にはおねじが形成されている。取り付け座５７に形成されためねじは、軸受温度計６０の外面に形成されたおねじに対応し、軸受温度計６０の取り付け、固定を可能としている。

【0030】

なお、以上、溝５６の長手方向および挿入孔５８の方向が、基板５１の中心軸ＣＬに向かう方向の場合を例にとって説明したが、これに限定されない。溝５６の長手方向と挿入孔５８の方向が一致しており、その方向が基板５１の径方向外側から径方向内側に向かう方向であれば、中心軸ＣＬに向かう方向ではなくともよい。

【0031】

図７は、実施形態に係る軸受ブラケットの設計・製造方法の手順を示すフロー図である。

【0032】

回転電機は、枠番あるいは異なる寸法に応じて付される番号に応じた軸受ブラケットの外径を有する。外径の異なる各種の軸受ブラケットについて、共通の長さを有する軸受温度計６０を用いるために、各種の軸受ブラケットに共通の挿入孔５８の深さを設定する（ステップＳ０１）。共通化する際は、共通に用いる軸受温度計６０の長さの設定と相俟って、軸受温度計６０の端支部が軸受ブラケット５０の外周からはみ出さない条件とする。

【0033】

対象とする回転電機の軸受ブラケット５０の径と、ステップＳ０１で設定した共通の深さとから、溝５６の寸法および溝５６の形状を設定する（ステップＳ０２）。溝５６の形状は、仮想的な円筒で削り取った形状でよいが、軸受温度計６０を挿入できるのであれば他の形状でもよい。

【0034】

設定された溝５６の形状、寸法に基づいて、軸受ブラケット５０を鋳造する（ステップＳ０３）。なお、鋳造には限定されない。たとえば、基板５１に剛性増強部５２およびフィン５３を取付けることでもよい。この場合は、溝５６の形状は、基板５１の表面を削り取ることにより行うことでよい。

【0035】

次に、溝５６が形成された軸受ブラケット５０に挿入孔５８および取り付け座５７を形成する（ステップＳ０４）。この際、軸受温度計６０が、溝５６から挿入孔５８に挿入可能な方向および開口部位置であるようにする。

【0036】

以上のような本実施形態に係る軸受ブラケット５０については、異なる外径の軸受ブラケットの場合でも、共通の軸受温度計６０を用いることが可能である。また、軸受温度計６０の端子部分が軸受ブラケット５０の外周よりはみ出さないため、たとえば、パトロール用の通路に沿って回転電機が配されていても障害物とならない。あるいは、回転電機がパトロール用の通路に沿って配されていなくとも、当該回転電機のメンテナンス時にも作業の妨げとならない。

【0037】

以上のように、本実施形態によれば、回転電機の軸受ブラケットに取り付ける軸受温度計の共通化を図ることができる。

【0038】

［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。なお、実施形態では、両側の軸受ブラケットに適用する場合を例にとって示したが、これに限定されない。すなわち、一方のみの軸受ブラケットに適用する場合でもよい。

【0039】

また、実施形態に係る径の異なる各種の軸受ブラケットに取り付ける共通の軸受温度計６０として図３に示す例により説明したが、感音部、取り付け部、接続部を有するものであれば、形状は図３に示すものに限定されない。

【0040】

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。

【0041】

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】

【0042】

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１２…回転子鉄心、１５…内部ファン、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０…軸受、４０…フレーム、５０…軸受ブラケット、５１…基板、５２…剛性増強部、５３…フィン、５４…ロータシャフト貫通孔、５６…溝、５６ａ…端面、５６ｂ…仮想円筒、５７…取り付け座、５８…挿入孔、６０…軸受温度計、６１…感温部、６２…取り付け部、６３…接続部、１００…回転電機、１５０…軸受ブラケット、１５１…剛性増強部、１５２…フィン、１５３…取り付け座、１５４…挿入孔、１６０…軸受温度計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】