特許 7093219 回転電機および軸受構造体

(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】

(24)【登録日】2022-06-21

(45)【発行日】2022-06-29

(54)【発明の名称】回転電機および軸受構造体

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/15 20060101AFI20220622BHJP

   H02K 5/20 20060101ALI20220622BHJP

【ＦＩ】

H02K5/15

H02K5/20

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018082152

(22)【出願日】2018-04-23

(65)【公開番号】P2019193391

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2020-06-11

(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】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 将来

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５３－５６５１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平５－５７５３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－１３０５５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２９０９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ５／１５

Ｈ０２Ｋ ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延びるロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取りつ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配された固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、を有する固定子と、
静止支持されて、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受構造体と、
前記固定子の径方向外側に配されたフレームと、
前記フレームの両端に取り付けられて前記２つの軸受構造体のそれぞれを支持する２つの軸受ブラケットと、
を備える回転電機であって、
前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、
前記ロータシャフトを直接支持する軸受本体と、
前記軸受本体からみて軸方向の回転子鉄心側またはその反対側に設けられた油切りと、
前記油切りからみて軸方向に前記軸受本体側と反対側から前記油切りを加圧する加圧部と、
前記軸受ブラケットに支持された軸受キャップと、
を具備し、
前記加圧部は、
前記ロータシャフトに取り付けられた羽根ベースと、
前記油切りに支持された羽根カバーと、
前記羽根カバーを介さずに前記羽根ベースに周方向に互いに間隔をあけて取り付けられ、前記羽根カバーに覆われた複数の羽根と、
を有し、
前記油切りは、
前記ロータシャフトの径方向外側に位置し、前記軸受本体と軸方向に並び、前記軸受本体側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有する第１の円筒部と、
前記第１の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びて前記軸受キャップに支持された第１の円環部と、
前記第１の円筒部の前記他端部から径方向外側に延びた第１の接続用円環部と、
を有し、
前記羽根ベースは、
前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記ロータシャフトの径方向外側に位置して前記ロータシャフトに接触し、前記ロータシャフトと結合し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有し、前記複数の羽根が取り付けられた第２の円筒部と、
前記第２の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びた第２の円環部と、
を有し、
前記羽根カバーは、
前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記複数の羽根の径方向外側に位置し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有した第３の円筒部と、
前記第３の円筒部の前記一端部から径方向外側に延び、前記第１の接続用円環部に支持された第２の接続用円環部と、
前記第３の円筒部の前記他端部から径方向内側に延びたカバー用円環部と、
を有し、
前記複数の羽根は、前記第２の円環部と前記カバー用円環部との間に位置し、
前記第１の接続用円環部と前記第２の円環部との間に、間隙が形成され、
前記第２の円環部と前記第３の円筒部との間に、前記間隙と通じた連通部が形成され、
前記第２の円筒部の前記他端部と前記カバー用円環部との間に、前記連通部と通じた入口開口が形成されたことを特徴とする回転電機。

【請求項2】

前記羽根カバーは、前記羽根の径方向外側に、圧力室を形成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記羽根ベースおよび前記羽根カバーのそれぞれは、周方向に複数の要素に分割可能であり、かつ、前記複数の要素は一体に組み立て可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記加圧部の前記羽根の出口の下流側の流路と外気とを連通させる放出配管と、前記放出配管上に設けられた調節弁と、を有する放出部をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。

【請求項5】

軸方向に延びるロータシャフトおよび回転子鉄心を有する回転子と、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、前記フレームの両端に取り付けられた軸受ブラケットとを備える回転電機の軸受構造体であって、前記軸受ブラケットに静止支持されて、前記回転子鉄心の軸方向の外側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受構造体において、
前記ロータシャフトを直接支持する軸受本体と、
軸受本体からみて軸方向の回転子鉄心側またはその反対側に設けられた油切りと、
前記油切りからみて軸方向に前記軸受本体側と反対側から前記油切りを加圧する加圧部と、
前記軸受ブラケットに支持された軸受キャップと、
を具備し、
前記加圧部は、
前記ロータシャフトに取り付けられた羽根ベースと、
前記油切りに支持された羽根カバーと、
前記羽根カバーを介さずに前記羽根ベースに周方向に互いに間隔をあけて取り付けられ、前記羽根カバーに覆われた複数の羽根と、
を有し、
前記油切りは、
前記ロータシャフトの径方向外側に位置し、前記軸受本体と軸方向に並び、前記軸受本体側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有する第１の円筒部と、
前記第１の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びて前記軸受キャップに支持された第１の円環部と、
前記第１の円筒部の前記他端部から径方向外側に延びた第１の接続用円環部と、
を有し、
前記羽根ベースは、
前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記ロータシャフトの径方向外側に位置して前記ロータシャフトに接触し、前記ロータシャフトと結合し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有し、前記複数の羽根が取り付けられた第２の円筒部と、
前記第２の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びた第２の円環部と、
を有し、
前記羽根カバーは、
前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記複数の羽根の径方向外側に位置し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有した第３の円筒部と、
前記第３の円筒部の前記一端部から径方向外側に延び、前記第１の接続用円環部に支持された第２の接続用円環部と、
前記第３の円筒部の前記他端部から径方向内側に延びたカバー用円環部と、
を有し、
前記複数の羽根は、前記第２の円環部と前記カバー用円環部との間に位置し、
前記第１の接続用円環部と前記第２の円環部との間に、間隙が形成され、
前記第２の円環部と前記第３の円筒部との間に、前記間隙と通じた連通部が形成され、
前記第２の円筒部の前記他端部と前記カバー用円環部との間に、前記連通部と通じた入口開口が形成されたことを特徴とする軸受構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機、および、これに用いる軸受構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機は、典型的には、軸方向に延びたロータシャフトとその径方向外側に取り付けられた回転子鉄心を有する回転子と、回転子鉄心の径方向外側に設けられた固定子鉄心とその径方向内側部分を軸方向に貫通する固定子巻線を有する固定子とを備える。ロータシャフトは、軸方向の両側をそれぞれ軸受により回転可能に支持される。

【0003】

軸受部分から、機内側あるいは外部雰囲気側に油漏れが生ずることを防止するために、たとえば、油切りが設けられている。さらに、油漏れを抑制するために、ラビリンスシールが用いられる場合がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１０３８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図７は、軸受構造体の従来例の上半部分縦断面図である。軸受構造体５０は、軸受本体５１、軸受本体５１の径方向外側に設けられた軸受パッド５２、軸受パッド５２を径方向外側から支持する軸受キャップ５３を有する。図７は、軸受本体５１が滑り軸受である場合の例を示しており、ロータシャフト１１の回転時には、ロータシャフト１１の外表面と、軸受本体５１の径方向の内側表面とは、互いに摺動する。

【0006】

軸受キャップ５３は、軸受ブラケット４０により支持されている。軸受本体５１の軸方向の内側には、内側油切り５４が設けられている。また、軸受本体５１の軸方向の外側には、外側油切り５５が設けられている。内側油切り５４および外側油切り５５は、軸受キャップ５３により支持されている。以上の各要素は、すべて、直接的あるいは間接的に、軸受ブラケット４０により静止支持されている。

【0007】

内側油切り５４の径方向の内面には、内側ラビリンス部５４ａが形成されており、軸受本体５１から機内側への潤滑油の漏えいを抑制している。また、外側油切り５５の径方向の内面には、外側ラビリンス部５５ａが形成されており、軸受本体５１から機外側への潤滑油の漏えいを抑制している。しかしながら、たとえば、軸受本体５１側の空間の圧力は、外気の圧力に比べて高いことから、外側ラビリンス部５５ａの内外の圧力差が大きく、外側ラビリンス部５５ａを介して外気への潤滑油の漏えいを十分に抑制することが難しい。また、機内側についても、たとえば、内扇が設けられている場合に、内扇の吸込み側の圧力が軸受本体５１側の圧力より低くなり、潤滑油が機内側に漏れやすい場合があるという問題があった。

【0008】

本発明は、以上のような背景のもとになされたもので、回転電機の軸受構造体からの油漏れを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びるロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取りつ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配された固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、を有する固定子と、静止支持されて、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受構造体と、前記固定子の径方向外側に配されたフレームと、前記フレームの両端に取り付けられて前記２つの軸受構造体のそれぞれを支持する２つの軸受ブラケットと、を備える回転電機であって、前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、前記ロータシャフトを直接支持する軸受本体と、前記軸受本体からみて軸方向の回転子鉄心側またはその反対側に設けられた油切りと、前記油切りからみて軸方向に前記軸受本体側と反対側から前記油切りを加圧する加圧部と、前記軸受ブラケットに支持された軸受キャップと、を具備し、前記加圧部は、前記ロータシャフトに取り付けられた羽根ベースと、前記油切りに支持された羽根カバーと、前記羽根カバーを介さずに前記羽根ベースに周方向に互いに間隔をあけて取り付けられ、前記羽根カバーに覆われた複数の羽根と、を有し、前記油切りは、前記ロータシャフトの径方向外側に位置し、前記軸受本体と軸方向に並び、前記軸受本体側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有する第１の円筒部と、前記第１の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びて前記軸受キャップに支持された第１の円環部と、前記第１の円筒部の前記他端部から径方向外側に延びた第１の接続用円環部と、を有し、前記羽根ベースは、前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記ロータシャフトの径方向外側に位置して前記ロータシャフトに接触し、前記ロータシャフトと結合し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有し、前記複数の羽根が取り付けられた第２の円筒部と、前記第２の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びた第２の円環部と、を有し、前記羽根カバーは、前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記複数の羽根の径方向外側に位置し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有した第３の円筒部と、前記第３の円筒部の前記一端部から径方向外側に延び、前記第１の接続用円環部に支持された第２の接続用円環部と、前記第３の円筒部の前記他端部から径方向内側に延びたカバー用円環部と、を有し、前記複数の羽根は、前記第２の円環部と前記カバー用円環部との間に位置し、前記第１の接続用円環部と前記第２の円環部との間に、間隙が形成され、前記第２の円環部と前記第３の円筒部との間に、前記間隙と通じた連通部が形成され、前記第２の円筒部の前記他端部と前記カバー用円環部との間に、前記連通部と通じた入口開口が形成されたことを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、軸方向に延びるロータシャフトおよび回転子鉄心を有する回転子と、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、前記フレームの両端に取り付けられた軸受ブラケットとを備える回転電機の軸受構造体であって、前記軸受ブラケットに静止支持されて、前記回転子鉄心の軸方向の外側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受構造体において、前記ロータシャフトを直接支持する軸受本体と、軸受本体からみて軸方向の回転子鉄心側またはその反対側に設けられた油切りと、前記油切りからみて軸方向に前記軸受本体側と反対側から前記油切りを加圧する加圧部と、前記軸受ブラケットに支持された軸受キャップと、を具備し、前記加圧部は、前記ロータシャフトに取り付けられた羽根ベースと、前記油切りに支持された羽根カバーと、前記羽根カバーを介さずに前記羽根ベースに周方向に互いに間隔をあけて取り付けられ、前記羽根カバーに覆われた複数の羽根と、を有し、前記油切りは、前記ロータシャフトの径方向外側に位置し、前記軸受本体と軸方向に並び、前記軸受本体側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有する第１の円筒部と、前記第１の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びて前記軸受キャップに支持された第１の円環部と、前記第１の円筒部の前記他端部から径方向外側に延びた第１の接続用円環部と、を有し、前記羽根ベースは、前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記ロータシャフトの径方向外側に位置して前記ロータシャフトに接触し、前記ロータシャフトと結合し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有し、前記複数の羽根が取り付けられた第２の円筒部と、前記第２の円筒部の前記一端部から径方向外側に延びた第２の円環部と、を有し、前記羽根カバーは、前記油切りに対して前記軸受本体とは反対側で前記複数の羽根の径方向外側に位置し、前記油切り側の一端部と当該一端部の反対側の他端部とを有した第３の円筒部と、前記第３の円筒部の前記一端部から径方向外側に延び、前記第１の接続用円環部に支持された第２の接続用円環部と、前記第３の円筒部の前記他端部から径方向内側に延びたカバー用円環部と、を有し、前記複数の羽根は、前記第２の円環部と前記カバー用円環部との間に位置し、前記第１の接続用円環部と前記第２の円環部との間に、間隙が形成され、前記第２の円環部と前記第３の円筒部との間に、前記間隙と通じた連通部が形成され、前記第２の円筒部の前記他端部と前記カバー用円環部との間に、前記連通部と通じた入口開口が形成されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、回転電機の軸受構造体からの油漏れを抑制することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の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】第１の実施形態に係る軸受構造体の上半部分縦断面図である。

【図3】第１の実施形態に係る軸受構造体の加圧部の構成を示す図４のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視正面図である。

【図4】第１の実施形態に係る軸受構造体の加圧部の構成を示す図３のＩＶ－ＩＶ矢視縦断面図である。

【図5】第２の実施形態に係る軸受構造体の加圧部周りの構成を示す上半部分縦断面図である。

【図6】第２の実施形態に係る軸受構造体の加圧部の運転特性を示すグラフである。

【図7】軸受構造体の従来例の上半部分縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機、および軸受構造体について説明する。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。

【0014】

［第１の実施形態］
図１は、第１の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２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム３０、軸受ブラケット４０、および軸受構造体１００を有する。以下、回転電機の例として、かご形誘導回転電機の場合を例にとって説明する。

【0015】

回転子１０は、水平に延びたロータシャフト１１、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、および、回転子導体１３を有する。回転子導体１３は、回転子鉄心１２を軸方向に貫通する複数の導体バーと、導体バーの回転子鉄心１２の両外側に突出する部分をそれぞれ互いに結合し短絡する２つの短絡環を有する。

【0016】

軸受構造体１００は、回転子鉄心１２の両側でロータシャフト１１を回転可能に支持する。ロータシャフト１１の軸方向に回転子鉄心１２と一方の軸受構造体１００との間の部分には、内扇１５が取り付けられている。

【0017】

固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に配された円筒状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の径方向内側に形成された固定子スロット（図示せず）内を貫通する固定子巻線２２を有する。

【0018】

フレーム３０は、回転子鉄心１２および固定子２０を収納するように、固定子２０の径方向外側に配されている。フレーム３０には、空気などの冷却用気体（内気）を循環するために、少なくとも一つ、軸方向に延びたフレーム通風路３１が形成されている。フレーム通風路３１が形成されている部分は、軸方向に内扇１５の近傍にある入口開口３２が、また、固定子２０を挟んで入口開口３２の反対側には出口開口３３が形成されている。

【0019】

軸受ブラケット４０は、フレーム３０の軸方向の両端でフレーム３０に取り付けられている。それぞれの軸受ブラケット４０は、それぞれの軸受構造体１００を静止支持している。フレーム３０と軸受ブラケット４０は、互いに相俟って冷却用気体を収納する閉空間３０ａを形成する。

【0020】

図２は、第１の実施形態に係る軸受構造体の上半部分縦断面図である。

【0021】

軸受構造体１００は、ロータシャフト１１を直接支持する軸受本体１１０、軸受本体１１０の径方向外側に設けられた軸受パッド１２０、軸受パッド１２０を径方向外側から支持する軸受キャップ１３０、内側油切り１４０、外側油切り１５０、および加圧部１６０を有する。ロータシャフト１１とその径方向外側に配された軸受キャップ１３０、内側油切り１４０、外側油切り１５０は、軸受室１０１を形成する。

【0022】

軸受本体１１０は、ロータシャフト１１の径が縮小している第１径部１１ａが形成されている軸方向位置に設けられている。軸受本体１１０は、滑り軸受であり、円筒状で、径方向内側の面に、ロータシャフト１１の第１径部１１ａの表面との摺動部が形成されている。軸受本体１１０の軸方向の内側および外側を覆うように、内側端部カバー１１１および外側端部カバー１１２がそれぞれ設けられており、潤滑油の飛散を抑制している。

【0023】

軸受パッド１２０は円筒状であり、軸受本体１１０の径方向外側に取り付けられている。軸受パッド１２０は、ほぼ円筒状であるが、径方向外表面は、軸方向の中央で最大となっている回転対称な曲面状である。

【0024】

軸受キャップ１３０は、円筒部１３１、外側接続部１３５、内側接続部１３４、円環部１３３、および２つの軸受パッド押さえ部１３２を有する。

【0025】

円筒部１３１は、円筒形状でロータシャフト１１の回転軸中心に同軸に配されている。外側接続部１３５は、円筒部１３１の外気側の端部に接続し径方向の内側および外側に拡がり円環状である。内側接続部１３４は、円筒部１３１の機内側の端部に接続し径方向内側に拡がり円環状である。円環部１３３は、円筒部１３１の軸方向の途中から径方向外側に拡がり円環状である。また、軸受パッド押さえ部１３２は、円筒部１３１の途中から径方向内側に拡がり円環状である。

【0026】

軸受キャップ１３０は、軸受ブラケット４０に形成された開口４０ａを塞ぐように円環部１３３で軸受ブラケット４０と結合し、軸受ブラケット４０に支持されている。

【0027】

軸受パッド１２０は、径方向外側を軸受キャップ１３０により支持されている。具体的には、周方向わたって軸受パッド１２０に接触するように径方向内側に突出するように円環状に形成された２つの軸受パッド押さえ部１３２により支持されている。２つの軸受パッド押さえ部１３２は、軸方向に軸受パッド１２０の最大径部を挟んだ両側に配されていることから、軸受パッド１２０およびこれに結合している軸受本体１１０の軸方向の移動が拘束される。軸受キャップ１３０は、円環部１３３において軸受ブラケット４０に結合し、軸受ブラケット４０により支持されている。

【0028】

ロータシャフト１１の第１径部１１ａの機内側、すなわち、回転子鉄心１２および固定子２０が配されている側は、第２径部１１ｂとなっており、第１径部１１ａのように径が縮小されておらず、第１径部１１ａより径が大きい。軸受本体１１０の軸方向の内側の第２径部１１ｂには、内側油切り１４０が設けられている。内側油切り１４０は、ロータシャフト１１の回転軸中心に同軸に配された円筒部１４２、および、円筒部１４２の軸受本体１１０側の端部に接続し径方向外側に拡がる円環部１４１を有する。円筒部１４２の径方向の内面には、内側ラビリンス部１４２ａが形成されており、軸受本体１１０から機内側への潤滑油の漏えいを抑制する。内側油切り１４０は、円環部１４１において軸受キャップ１３０の内側接続部１３４と接続し、軸受キャップ１３０により支持されている。

【0029】

ロータシャフト１１の第１径部１１ａの機内側と反対側は、第３径部１１ｃとなっており、第２径部１１ｂと同様の大きさの径を有する。軸受本体１１０の軸方向の外側の第３径部１１ｃには、外側油切り１５０が設けられている。外側油切り１５０は、円筒形状でロータシャフト１１の回転軸中心に同軸の円筒部１５２、円筒部１５２の軸方向内側端部に接続し径方向外側に延びて軸受キャップ１３０の外側接続部１３５に接続される円環部１５１、および、円筒部１５２に軸方向外側端部に接続し径方向外側に延びる接続用円環部１５３を有する。外側油切り１５０の円筒部１５２の内面には、外側ラビリンス部１５２ａが形成されており、軸受本体１１０から機外側への潤滑油の漏えいを抑制する。外側油切り１５０は、円環部１５１と軸受キャップ１３０の外側接続部１３５との接続により、軸受キャップ１３０により支持される。

【0030】

ロータシャフト１１の第３径部１１ｃの外側は、第４径部１１ｄとなっており、第４径部１１ｄは、第３径部１１ｃの径より小さい。外側油切り１５０の軸方向の外側の位置となる第４径部１１ｄには、加圧部１６０が配されている。加圧部１６０は、羽根１６１、羽根ベース１６２、および、羽根カバー１６３を有する。羽根１６１は、羽根ベース１６２を介して、外気を外側ラビリンス１５２a側に圧送する。間隙１６０ａについては、後述する。

【0031】

なお、以上の説明で、軸受構造体１００の各要素が設けられている軸方向位置を、ロータシャフト１１の径の異なる第１径部１１ａ、第２径部１１ｂ、第３径部１１ｃ、および第４径部１１ｄに対応させて示したが、ロータシャフト１１のそれぞれの部分の径は、本実施形態における軸受構造体１００の構成に本質的なものではなく、径の大小の関係が本実施形態に示したものと異なっている場合でもよい。

【0032】

図３は、第１の実施形態に係る軸受構造体の加圧部の構成を示す図４のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視正面図である。また、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視縦断面図である。

【0033】

羽根ベース１６２は、複数の羽根１６１が取り付けられる部分であり、ロータシャフト１１とともに回転する。羽根ベース１６２は、円環部１６２ａ、および、円環部１６２ａの径方向の内縁に端部が接続する円筒部１６２ｂを有する。円筒部１６２ｂは、ロータシャフト１１の第４径部１１ｄの径方向外側に密着し、ロータシャフト１１と結合している。なお、羽根１６１を、直接にロータシャフト１１に取り付けてもよい。

【0034】

円筒部１６２ｂには、周方向に互いに間隔をおいて、羽根１６１が取り付けられている。ロータシャフト１１が回転すると、羽根ベース１６２に取り付けられた羽根１６１が回転する。この結果、羽根１６１は、根元側（径方向内側）から外気を吸込み、羽根１６１の径方向外側への外気の流れを形成する。

【0035】

羽根カバー１６３は、外側油切り１５０に支持されている。羽根カバー１６３は、接続用円環部１６３ａ、円筒部１６３ｂ、および、カバー用円環部１６３ｃを有する。

【0036】

円筒部１６３ｂは、ロータシャフト１１の回転軸中心に同軸に、羽根１６１の径方向の外側に配されている。接続用円環部１６３ａは、円筒部１６３ｂの外側端面に接続し、径方向の内側に拡がって、外側油切り１５０の接続用円環部１５３と接続されている。カバー用円環部１６３ｃは、円筒部１６３ｂの外側端面に接続し、羽根１６１を覆うように径方向の内側に延びている。

【0037】

羽根ベース１６２および羽根カバー１６３は、互いに相俟って、羽根１６１を囲む環状空間１６３ｖを形成する。環状空間１６３ｖは、羽根１６１の径方向の長さよりも大きな径方向への拡がりを有しており、環状空間１６３ｖ内の羽根１６１の径方向外側には、圧力室１６３ｐが形成されている。

【0038】

環状空間１６３ｖは，入口開口１６３ｄで外気と連通しており、また、以下に述べる連通部１６２ｃおよびその下流側の間隙１６０ａ（図２）を介して外側ラビリンス部１５２ａと連通している。

【0039】

すなわち、羽根カバー１６３のカバー用円環部１６３ｃの内側の半径ｒ２の方が、羽根ベース１６２の円筒部１６２ｂの外径ｒ１より大きい。この結果、全周にわたる入口開口１６３ｄが形成される。

【0040】

また、羽根カバー１６３の円筒部１６３ｂの内側の半径ｒ４の方が、羽根ベース１６２の円環部１６２ａの外径ｒ３より大きい。この結果、連通部１６２ｃが全周にわたり形成される。

【0041】

また、羽根カバー１６３の円筒部１６３ｂの軸方向の幅ｚ２の方が、羽根ベース１６２の円筒部１６２ｂの軸方向の幅ｚ１より大きい。このため、羽根ベース１６２の円環部１６２ａの軸方向内側の表面は、羽根カバー１６３の接続用円環部１６３ａの軸方向の内側の表面よりも、（ｚ２－ｚ１）だけ軸方向外側にずれている。この結果、外側油切り１５０の接続用円環部１５３の軸方向外側の表面と、羽根ベース１６２の円環部１６２ａの軸方向内側の表面との間には、連通部１６２ｃと外側ラビリンス部１５２ａ間の通路となる間隙１６０ａが全周にわたり形成される。

【0042】

なお、連通部１６２ｃおよび間隙１６０ａは、全周にわたり形成される場合を示したが、これに限定されない。すなわち、周方向のある部分に１か所、あるいは複数個所、同様の通路を設けてもよい。

【0043】

また、羽根ベース１６２および羽根カバー１６３はそれぞれ、円周方向に一体に形成されてい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、それぞれが、周方向にたとえば２つに分割可能で、ロータシャフト１１の径方向外側からそれぞれ取付けて互いにボルト等で組み立て可能としてもよい。この場合、羽根１６１の形状、寸法等を変更したものに容易に取り換え可能であり、油漏れの状況に応じて調整することが可能となる。

【0044】

以上のような構成により、加圧部１６０は、遠心ファンと同様の働きをする。すなわち、加圧部１６０は、入口開口１６３ｄから外気を吸いこみ、外気を径方向外側に駆動する。圧力室１６３ｐでは流れの速度が圧力に変換され、連通部１６２ｃおよび間隙１６０ａを介して、外気を外側ラビリンス部１５２ａ側に圧送する。ただし、外側ラビリンス部１５２ａを通過して流れる量はごく微量と考えられるので、遠心ファンと同様に、ほぼ、締め切り圧力に近い圧力が、加圧部１６０の出口側に印加されることになる。したがって、軸受室１０１の圧力に余裕を見た締め切り圧を有するように加圧部１６０の性能を設定すればよい。

【0045】

この結果、外側油切り１５０の外側の圧力は、外側油切り１５０の内側すなわち軸受室１０１の圧力より高くなり、軸受本体１１０側から外側油切り１５０を経由して潤滑油が外部に漏えいすることを抑制することができる。

【0046】

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る軸受構造体の加圧部周りの構成を示す上半部分縦断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形であり、放出部１７０をさらに有する。その他の点では、第１の実施形態と同様である。

【0047】

放出部１７０は、放出配管１７１および調節弁１７２を有する。放出配管１７１は、外側油切り１５０の接続用円環部１５３を貫通しかつ接続用円環部１５３に接続され、間隙１６０ａ内の雰囲気と外気とを連通させる。調節弁１７２は、放出部１７０の流動抵抗を調節可能であり、放出配管１７１上に設けられている。

【0048】

なお、放出配管１７１が外側油切り１５０の接続用円環部１５３を貫通し、間隙１６０ａ内の雰囲気と外気とを連通させる場合を示したが、これに限定されない。すなわち、加圧部１６０の羽根１６１の出口側以降、すなわち羽根１６１の出口側あるいはその下流側の流路から外気に接続するのであればたとえば、放出配管１７１が、羽根カバー１６３の円筒部１６３ｂを貫通しかつ円筒部１６３ｂに接続され、圧力室１６３ｐと外気とを連通させることでもよい。

【0049】

図６は、第２の実施形態に係る軸受構造体の加圧部の運転特性を示すグラフである。横軸は、加圧部１６０を通過する流量を、また、縦軸は、圧力を示す。

【0050】

Ｐｓは、外気圧と軸受室１０１内の圧力との差圧、すなわち、外気側から見た場合の軸受室の相対的な静圧である。

【0051】

曲線Ｈは、加圧部１６０の流量に対する圧力（ヘッド）の特性、すなわち加圧部１６０の性能を示す特性曲線である。Ｐ０は、加圧部１６０の締め切り圧力である。

【0052】

曲線Ａは、第１の実施形態と同様に放出部１７０が設けられていない場合の、加圧部１６０から軸受室１０１に至る流路の流動抵抗に基づく抵抗曲線である。この場合は、特性曲線Ｈと抵抗曲線Ａとの交点である運転点ＡＡでの運転状態となり、流量はＦａ、加圧部１６０の出口圧力はＰａである。

【0053】

曲線Ｂは、放出部１７０において調節弁１７２の開度を全開とした場合の抵抗曲線である。この場合は、特性曲線Ｈと抵抗曲線Ｂとの交点である運転点ＢＢでの運転状態となり、流量はＦｂ、加圧部１６０の出口圧力はＰｂである。

【0054】

曲線Ｃは、放出部１７０において調節弁１７２の開度を中間開度とした場合の抵抗曲線である。この場合は、特性曲線Ｈと抵抗曲線Ｃとの交点である運転点ＣＣでの運転状態となり、流量はＦｃ、加圧部１６０の出口圧力はＰｃである。

【0055】

なお、抵抗曲線Ｂおよび抵抗曲線Ｃの場合は、加圧部１６０から軸受室１０１に至る第１の流路と、加圧部１６０から放出部１７０を経由して外気に至る第２の流路とが存在することにより、一部流路が重複し、一部流路が並行した状態での流路の全体としての等価的な抵抗特性である。このような状態において安定した運転点が１つ存在することから、このような等価的な抵抗曲線を一義的に決定することができる。このような状態においては、流量Ｆｂ，流量Ｆｃはそれぞれ、第１の流路を流れる最終的な流量と第２の流路を流れる最終的な流量の合計となる。

【0056】

調節弁１７２の開度を全開にすれば、抵抗曲線Ｃは抵抗曲線Ｂに一致する。また、調節弁１７２の開度を全閉にすれば、抵抗曲線Ｃは抵抗曲線Ａに一致する。すなわち、調節弁１７２の開度を変化させることにより、加圧部１６０の出口圧力を、ＰｂからＰａまでの範囲で調整することができる。したがって、たとえば、締め切り圧力Ｐａが高すぎることが分かった場合でも、容易に加圧部１６０の出口圧力を調整することができる。

【0057】

以上のように、本実施形態においては、羽根１６１を変更することなく、加圧部１６０の出口圧力を調節することができる。

【0058】

［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、回転電機が、かご形誘導回転電機の場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、巻線形誘導回転電機、あるいは同期回転電機など他の型式の回転電機の場合であってもよい。また、たとえば、実施形態においては、軸受構造体が、すべり軸受を用いる場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、玉軸受を有する場合であってもよい。

【0059】

また、実施形態では、両側の軸受構造体に加圧部を設ける場合を例にとって示したが、これに限定されず、いずれか一方に加圧部を設けることでもよい。

【0060】

さらに、実施形態では、外側油切りから外部への油漏れを防止するために、外側油切りの軸方向外側に加圧部を設け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、内側油切りから機内側への油漏れを防止するために、内側油切りの軸方向内側に加圧部を設けることでもよい。

【0061】

また、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。

【0062】

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】

【0063】

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…第１径部、１１ｂ…第２径部、１１ｃ…第３径部、１１ｄ…第４径部、１２…回転子鉄心、１３…回転子導体、１５…内扇、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０…フレーム、３０ａ…閉空間、３１…フレーム通風路、３２…入口開口、３３…出口開口、４０…軸受ブラケット、４０ａ…開口、５０…軸受構造体、５１…軸受本体、５２…軸受パッド、５３…軸受キャップ、５４…内側油切り、５４ａ…内側ラビリンス部、５５…外側油切り、５５ａ…外側ラビリンス部、１００…軸受構造体、１０１…軸受室、１１０…軸受本体、１１１…内側端部カバー、１１２…外側端部カバー、１２０…軸受パッド、１３０…軸受キャップ、１３１…円筒部、１３２…軸受パッド押さえ部、１３３…円環部、１３４…内側接続部、１３５…外側接続部、１４０…内側油切り、１４１…円環部、１４２…円筒部、１４２ａ…内側ラビリンス部、１５０…外側油切り、１５１…円環部（第１の円環部）、１５２…円筒部（第１の円筒部）、１５２ａ…外側ラビリンス部、１５３…接続用円環部（第１の接続用円環部）、１６０…加圧部、１６０ａ…間隙、１６１…羽根、１６２…羽根ベース、１６２ａ…円環部（第２の円環部）、１６２ｂ…円筒部（第２の円筒部）、１６２ｃ…連通部、１６３…羽根カバー、１６３ａ…接続用円環部（第２の接続用円環部）、１６３ｂ…円筒部（第３の円筒部）、１６３ｃ…カバー用円環部、１６３ｄ…入口開口、１６３ｐ…圧力室、１６３ｖ…環状空間、１７０…放出部、１７１…放出配管、１７２…調節弁、２００…回転電機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】