JP4292606B2 - Electric turbo equipment - Google Patents
Electric turbo equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4292606B2 JP4292606B2 JP35756998A JP35756998A JP4292606B2 JP 4292606 B2 JP4292606 B2 JP 4292606B2 JP 35756998 A JP35756998 A JP 35756998A JP 35756998 A JP35756998 A JP 35756998A JP 4292606 B2 JP4292606 B2 JP 4292606B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lubricating oil
- drive shaft
- shaft
- motor rotor
- oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/06—Lubrication
- F04D29/063—Lubrication specially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/60—Shafts
- F05D2240/61—Hollow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内設されたモータによってタービン翼車が高速回転駆動される電動ターボ機器(コンプレッサ/ブロア)に関する。
【0002】
【従来の技術】
大出力のレーザを連続して得るために実用されている気体レーザ装置では、例えば、炭酸ガスと他のガスを混合してレーザ管に導き放電励起し、共振させてレーザ出力を得ているが、このときガスの温度が上昇するのでガスを循環させ、熱交換器を通して冷却している。このガスの循環に電動ターボブロアが用いられている。
【0003】
図4に従来の電動ターボブロアの構成を示す。ターボブロア51は、翼車52およびモータ回転子54Bがシャフト53に軸着され、ハウジング67の上部と下部に配設された軸受56、57により軸支されている。モータ54は、可変周波数のインバータ65により励磁されることにより高速で回転し、翼車52を回転駆動する。翼車52の回転により吸入口Pinから吸入されたガスは、圧縮されて出口Poutから導出される。
【0004】
シャフト53には同心でシャフト中空穴62が穿孔されており、さらにその下部にはスロープを持った中空の遠心ポンプ部61が形成されている。遠心ポンプ部61は、オイルため60に浸漬されており、シャフト53の回転により、オイルため60に満たされている潤滑オイルがシャフト中空穴62の内壁に沿って汲み上げられる。またシャフト53には軸受56、57の上部にシャフト中空穴62に通じる穴63、64が穿孔されており、前記の中空穴62の内壁に沿って汲み上げられた潤滑オイルは、シャフト53の回転により遠心力で前記の穴63、64から軸受56、57の上部に放出され、軸受56、57を潤滑する。軸受56、57を潤滑した潤滑オイルは、重力によりオイル戻り路58、59を通ってオイルため60にもどる。潤滑オイルは、モータ駆動部の空間69内に噴霧状態および循環状態にて存在する。潤滑オイルがガス圧縮部70に漏出することはラビリンスシール等のシール機構68により防止されている。さらに、潤滑オイルのガス圧縮部70への漏出を防ぐためにモータ駆動部の空間69内がガス圧縮部70に対して低圧に保持されるように穴66から管路により真空ポンプに接続されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電動ターボブロアは以上のように構成されているが、翼車を駆動するモータは、作動時、固定子と回転子それぞれに損失が生じ発熱する。固定子の損失による発熱は、ハウジングに水冷ジャケットなどの冷却手段を配設することにより温度上昇を押さえる対策が取られるが、回転子の損失による発熱はシャフトを経由して軸受からハウジングへ、および翼車からガスに放熱されるが、ガスが希薄である場合には積極的な冷却にはなり得ない。このため回転子の温度上昇が著しくなり、回転子の二次導電体であるアルミニウム製のエンドリングが高温となり軟化して変形し、破損に及ぶことが生じ得る。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軸受の潤滑に供した潤滑オイルを用いてモータ回転子の導電体を冷却し、回転子の破損を防止することができる電動ターボ機器を提供することを目的とする。
【0006】
【問題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の電動ターボ機器は、モータ回転子およびタービン翼車が軸着された駆動軸からなる回転体、該回転体を軸支する上下一対の軸受、該軸受を潤滑するための潤滑オイル供給のポンプと潤滑オイル流路を駆動軸内に設け、前記駆動軸の軸端を潤滑オイルために浸漬し、前記駆動軸が回転することにより潤滑オイルが前記ポンプにより前記駆動軸内を上昇し、前記駆動軸の軸受部の上部に穿孔された穴から潤滑オイルが供給されるようにしてなる電動ターボ機器において、上部軸受を潤滑し、オイルためへ戻る過程の潤滑オイルを受皿等で集め、モータ回転子の二次巻線を成す導電体に導き、モータ回転子導電体を冷却し得るように電動ターボ機器を構成したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明が提供する電動ターボ機器の実施例を示す構成図である。
ターボブロア1の翼車2およびモータ回転子4Bがシャフト3に軸着され、ハウジング17の上部と下部に配設された軸受6、7により軸支されている。モータ4は、可変周波数のインバータ15により励磁されることにより高速で回転し、翼車2を回転駆動する。翼車2の回転により吸入口Pinから吸入されたガスは、圧縮されて出口Poutから導出される。
【0008】
シャフト3には同心でシャフト中空穴12が穿孔されており、さらにその下部にはスロープを持った中空の遠心ポンプ部11が形成されている。遠心ポンプ部11は、オイルため10に浸漬されており、シャフト3の回転により、オイルため10に満たされている潤滑オイルがシャフト中空穴12の内壁に沿って汲み上げられる。またシャフト3には軸受6、7の上部にシャフト中空穴12に通じる穴13、14が穿孔されており、前記の中空穴12の内壁に沿って汲み上げられた潤滑オイルは、シャフト3の回転により遠心力で前記の穴13、14から軸受6、7の上部に放出され、軸受6、7を潤滑する。軸受6、7を潤滑した潤滑オイルは、オイル戻り路8、9を通って重力によりオイルため10にもどる。この潤滑オイルは、モータ駆動部の空間19内に噴霧状態および循環状態にて存在する。潤滑オイルがガス圧縮部20に漏出することはラビリンスシール等のシール部18により防止されている。さらに、潤滑オイルのガス圧縮部20への漏出を防ぐためにモータ駆動部の空間19内がガス圧縮部20に対して低圧に保持されるように穴16から管路により真空ポンプに接続されている。
【0009】
モータ4は、可変周波数のインバータ15で駆動されるが、一般によく用いられる誘導形のモータでは、効率が80から90%であり、入力電力の約10から20%は損失となり発熱する。そしてその損失の約2/3が固定子4Aで、残り約1/3が回転子4Bで生じる。例えば7.5KWで効率85%のモータでは、固定子4Aで約750W、回転子4Bで約375Wの損失が生じ、これにより発熱する。固定子4Aの発熱は前記したようにハウジング17に放熱される。一方、回転子4Bの発熱は、シャフト3から翼車2を経由して流れているガスへ、シャフト3から軸受6、7を経由してハウジング17へ、回転体の表面からハウジング17等への輻射により放熱されるが、これら熱伝達路のインピーダンスが高く、十分な伝達ができないためモータ回転子4Bの温度が上昇する。一般に最も良く用いられるかご形誘導モータの回転子は導体としてアルミニウムを用い、鉄心の溝に鋳込む形でかご形の二次巻線が形成されるが、アルミの高応力下での変形温度は300〜350℃であり、回転子4Bの放熱手段を設けないとこの温度を越える温度上昇が起こり破損することになる。
【0010】
このため、図1の実施例では、上部の軸受6を潤滑した潤滑オイルをオイル受け5に集め、モータ回転子4B(特に導電体のエンドリング4C)に流下させるようにし、積極的に潤滑オイルに放熱させることにより回転子4B(エンドリング4C)の温度を、十分に軟化変形温度より低い安全な温度まで下げることができるようにしたものである。モータ回転子4Bを冷却し温度の上昇した潤滑オイルは、オイル戻り路8、9を通ってオイルため10に戻り、オイルからハウジングに放熱される。このようにして、モータ回転子4Bの発熱による温度上昇からの破損を防止することができる。
【0011】
図2は本発明の他の実施例であり、図に示すように、モータ回転子4Bのエンドリング4Cのシャフト3に面する側面を開口部を大きくするように傾斜させることにより、オイル受け5で集められた、軸受6を潤滑した潤滑オイルがエンドリング4Cとシャフトの間に流下するようにしたものである。この場合、回転子4Bの回転により潤滑オイルがエンドリング4Cの斜面を上昇しながらエンドリング4Cから熱を吸収するので、回転子4B(エンドリング4C)の冷却を効果的になすことができる。
【0012】
図3は本発明の更に他の実施例であり、図2と同様に構成したエンドリング4Cに内面(シャフト3側)から外面(固定子4A側)に向かって細孔を複数個穿孔し、潤滑オイルの通路を設けたものである。これによりシャフト3とエンドリング4Cの間に流下した潤滑オイルがモータ3の回転により、エンドリング4Cの斜面を上昇し、一部は上記細孔から遠心力により外面に流出し、その過程でエンドリング4Cから熱を吸収するので、エンドリング4Cの冷却をより効果的になすことができる。
【0013】
上記の実施例では、翼車2は、遠心翼車で示したが、他の翼車形状、例えば軸流翼車であっても良い。また、上記の実施例では、シャフト中空穴12の下部から中空穴に潤滑オイルを汲み上げるのにスロープを持つ遠心ポンプを示したが、他の形式のポンプでもよい。さらに、オイル受け5をハウジング17と別部品で示したが、ハウジング17と一体で軸受6を潤滑した潤滑オイルを集め、エンドリング4Cに流下させる構造にすることもできる。
【0014】
【発明の効果】
本発明の電動ターボ機器は上記のように構成されており、上部軸受を潤滑した潤滑オイルを集めてモータ回転子の導電体のエンドリングに流下することにより、回転子の発熱により軟化変形して破損する恐れのあるエンドリングを効果的に冷却し、安全な温度範囲で電動ターボ機器を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる電動ターボ機器の一実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明の請求項2の発明に係わるモータ回転子エンドリングの形状について実施例を示す図である。
【図3】本発明の請求項3の発明に係わるモータ回転子エンドリングの形状について実施例を示す図である。
【図4】従来の電動ターボ機器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1・・・・ターボブロア 2・・・・翼車
3・・・・シャフト 4・・・・モータ
4A・・・・固定子 4B・・・・回転子
4C・・・・エンドリング 5・・・・オイル受け
6、7・・・・軸受 8、9・・・・オイル戻り路
10・・・・オイルため 11・・・・遠心ポンプ部
12・・・・シャフト中空穴 13、14、16、21・・・・穴
15・・・・インバータ 17・・・・ハウジング
18・・・・シール部 20・・・・ガス圧縮部
Pin・・・・吸入口 Pout・・・・出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric turbo equipment (compressor / blower) in which a turbine impeller is driven to rotate at high speed by an internal motor.
[0002]
[Prior art]
In a gas laser device that is practically used to continuously obtain a high-power laser, for example, carbon dioxide gas and another gas are mixed, guided to a laser tube, excited by discharge, and resonated to obtain a laser output. At this time, since the temperature of the gas rises, the gas is circulated and cooled through a heat exchanger. An electric turbo blower is used to circulate this gas.
[0003]
FIG. 4 shows the configuration of a conventional electric turbo blower. In the turbo blower 51, an impeller 52 and a motor rotor 54 </ b> B are attached to a shaft 53, and are supported by bearings 56 and 57 disposed on an upper portion and a lower portion of a housing 67. The motor 54 rotates at high speed by being excited by the variable frequency inverter 65, and drives the impeller 52 to rotate. The gas sucked from the suction port Pin by the rotation of the impeller 52 is compressed and led out from the outlet Pout.
[0004]
A shaft hollow hole 62 is concentrically formed in the shaft 53, and a hollow centrifugal pump portion 61 having a slope is formed in the lower portion thereof. The centrifugal pump 61 is immersed in the oil 60, and the lubricating oil filled in the oil 60 is pumped up along the inner wall of the shaft hollow hole 62 by the rotation of the shaft 53. The shaft 53 is formed with holes 63 and 64 communicating with the shaft hollow hole 62 in the upper portions of the bearings 56 and 57, and the lubricating oil pumped up along the inner wall of the hollow hole 62 is rotated by the rotation of the shaft 53. The bearings 56 and 57 are lubricated by being discharged from the holes 63 and 64 to the upper portions of the bearings 56 and 57 by centrifugal force. The lubricating oil that has lubricated the bearings 56 and 57 returns to the oil 60 through the oil return paths 58 and 59 by gravity. Lubricating oil is present in the space 69 of the motor drive unit in a sprayed state and a circulating state. The lubricating oil is prevented from leaking to the gas compression unit 70 by a sealing mechanism 68 such as a labyrinth seal. Further, in order to prevent leakage of lubricating oil to the gas compression unit 70, the space 69 of the motor drive unit is connected to a vacuum pump through a pipe 66 from a hole 66 so as to be held at a low pressure with respect to the gas compression unit 70. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Although the conventional electric turbo blower is configured as described above, the motor that drives the impeller generates heat due to loss in the stator and the rotor during operation. Heat generated by the loss of the stator can be prevented by installing a cooling means such as a water cooling jacket in the housing, but the heat generated by the loss of the rotor is taken from the bearing to the housing via the shaft, and Although heat is dissipated from the impeller to the gas, it cannot be actively cooled when the gas is lean. For this reason, the temperature rise of the rotor becomes remarkable, and the end ring made of aluminum, which is the secondary conductor of the rotor, becomes high temperature and softens, deforms, and may be damaged.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an electric turbocharger that can cool a conductor of a motor rotor using lubricating oil used for bearing lubrication and prevent damage to the rotor. The purpose is to provide equipment.
[0006]
[Means for solving problems]
In order to solve the above-described problems, an electric turbo equipment according to the present invention includes a rotating body including a drive shaft on which a motor rotor and a turbine impeller are attached, a pair of upper and lower bearings that support the rotating body, and the bearing. A lubrication oil supply pump for lubrication and a lubrication oil flow path are provided in the drive shaft, the shaft end of the drive shaft is immersed for lubrication oil, and when the drive shaft rotates, the lubrication oil is fed by the pump. Lubricating oil in the process of going up in the drive shaft and lubricating the upper bearing and returning to the oil in the electric turbo equipment in which the lubricating oil is supplied from the hole drilled in the upper portion of the bearing portion of the drive shaft The electric turbo equipment is configured so that the motor rotor conductor can be cooled by collecting it in a saucer or the like and guiding it to the conductor forming the secondary winding of the motor rotor.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an electric turbo equipment provided by the present invention.
The impeller 2 and the motor rotor 4B of the turbo blower 1 are attached to the
[0008]
A shaft hollow hole 12 is formed concentrically on the
[0009]
The
[0010]
For this reason, in the embodiment of FIG. 1, the lubricating oil that lubricated the upper bearing 6 is collected in the oil receiver 5 and allowed to flow down to the motor rotor 4B (particularly the end ring 4C of the conductor). The temperature of the rotor 4B (end ring 4C) can be lowered to a safe temperature sufficiently lower than the softening deformation temperature. The lubricating oil whose temperature has been increased by cooling the motor rotor 4B returns to the oil 10 through the oil return paths 8 and 9, and is radiated from the oil to the housing. In this way, it is possible to prevent damage from temperature rise due to heat generation of the motor rotor 4B.
[0011]
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the side surface of the end ring 4C of the motor rotor 4B facing the
[0012]
FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention, in which a plurality of pores are drilled from an inner surface (
[0013]
In the above embodiment, the impeller 2 is shown as a centrifugal impeller, but other impeller shapes such as an axial flow impeller may be used. In the above-described embodiment, the centrifugal pump having the slope is shown for pumping the lubricating oil from the lower portion of the shaft hollow hole 12 into the hollow hole. However, other types of pumps may be used. Furthermore, although the oil receiver 5 is shown as a separate part from the housing 17, it is also possible to have a structure in which the lubricating oil that lubricates the bearing 6 integrally with the housing 17 is collected and allowed to flow down to the
[0014]
【The invention's effect】
The electric turbo equipment of the present invention is configured as described above, and collects the lubricating oil that has lubricated the upper bearing and flows down to the end ring of the conductor of the motor rotor, thereby softening and deforming due to the heat generated by the rotor. The end ring which may be damaged can be effectively cooled, and the electric turbo equipment can be operated in a safe temperature range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an electric turbo equipment according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an embodiment of the shape of a motor rotor end ring according to the invention of claim 2 of the present invention.
FIG. 3 is a view showing an embodiment of the shape of a motor rotor end ring according to the invention of
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional electric turbo equipment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbo blower 2 ...
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35756998A JP4292606B2 (en) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | Electric turbo equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35756998A JP4292606B2 (en) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | Electric turbo equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000179498A JP2000179498A (en) | 2000-06-27 |
JP4292606B2 true JP4292606B2 (en) | 2009-07-08 |
Family
ID=18454800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35756998A Expired - Fee Related JP4292606B2 (en) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | Electric turbo equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4292606B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005240978A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Rolling bearing mechanism and electric equipment using it |
CN111677687A (en) * | 2020-07-28 | 2020-09-18 | 杭州木野机械科技有限公司 | High-efficient centrifugal pump rotor supports end installation mechanism |
-
1998
- 1998-12-16 JP JP35756998A patent/JP4292606B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000179498A (en) | 2000-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4427055B2 (en) | Rotating machine cooling device | |
US11686214B2 (en) | Turbomachine systems with magnetic bearing cooling and method | |
US20070271956A1 (en) | System and method for reducing windage losses in compressor motors | |
CN103047134A (en) | Non-oil-immersed air gap type hydraulic motor vane pump | |
US9951784B2 (en) | Mechanically-coupled turbomachinery configurations and cooling methods for hermetically-sealed high-temperature operation | |
US11053942B2 (en) | Screw compressor | |
CN108512360B (en) | Double cooling device for turbine motor | |
JP2018040320A (en) | Oil-free screw compressor | |
KR102052949B1 (en) | double cooling structure of a motor | |
JP4292606B2 (en) | Electric turbo equipment | |
CN219287315U (en) | Heat radiation system of high-speed motor | |
KR102182658B1 (en) | cooling structure of turbo motor capable of operating in high temperature environment | |
JP2001173591A (en) | Electromotive turbomachinery | |
CN101994703A (en) | High temperature hot water pump | |
KR102003981B1 (en) | double cooling structure of a turbo motor with two-direction impeller | |
JP2005146862A (en) | Electric compressor | |
CN210343737U (en) | Water-cooled motor for water pump | |
JP2000209815A (en) | High rotating speed dynamoelectric machine | |
KR102005232B1 (en) | cooling structure of a motor with a thermosiphone | |
KR100343711B1 (en) | Cooling system of turbo compressor | |
JPH06159279A (en) | Vacuum pump | |
CN211791134U (en) | Cooling structure for motor | |
CN219262464U (en) | Expansion power generation integrated high-speed expander | |
CN219068012U (en) | Air suspension centrifugal blower and negative pressure air cooling high-speed permanent magnet motor | |
JP2001020895A (en) | Motor-driven turbomachine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050622 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081125 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090123 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090317 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090330 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120417 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130417 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |