JP6994422B2 - 回転電機、軸受構造体、およびギャップ検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機、これに用いる軸受構造体、およびギャップ検査方法に関する。

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。

特開２０１６－１０３８７１号公報

軸受部分からの油漏れの防止のために、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（引用文献１）。また、特に、耐圧防爆タイプの回転電機の場合、内部で爆発が生じた場合に、内部の気体が軸受部を介して容易に外部に流出しないように、機内側にラビリンス構造を設ける技術も知られている。

この軸受部におけるラビリンス構造は、回転側の部材と、固定側の部材との間で形成される。ここで、回転側の部材は、ロータシャフトに取り付けられる。また、固定側の部材は、軸受ブラケットあるいは軸受ブラケットに支持されるハウジングなどの軸受の支持部に取り付けられる。

この場合、軸受部におけるラビリンス構造が形成されるのは、回転電機が組み立てられた結果となる。そのため、組み立て状態となる以前にラビリンス構造のギャップ寸法を測定することはできない。

軸受部におけるラビリンス構造のギャップ寸法は、回転電機の運転中の回転部と固定部との接触を防止する上では、所定の寸法以上の値である必要がある。一方、耐圧防爆の観点からは、その機能確保のためには、所定の寸法以内の値である必要がある。このため、回転電機の品質確保上は、ラビリンス構造のギャップ寸法の把握が重要である。

本発明は、以上のような背景のもとに、回転電機において、軸受部におけるラビリンス構造のギャップ寸法の把握を可能とすることを目的とする。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、回転電機において、軸受部におけるラビリンス構造のギャップ寸法の把握を可能とすることを目的とする。

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軸受をそれぞれ有する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、前記軸受より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、前記油切りの軸受側とは反対側において前記ロータシャフトに取り付けられた回転側シール部材と、を具備し、前記回転側シール部材は、前記ロータシャフトに接続する回転側円板部と、前記回転側円板部から前記軸受の方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの回転側円筒部と、を有し、前記油切りは、前記軸受ブラケットに静止支持された油切り側円板部と、前記油切り側円板部から前記軸受の反対方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの油切り側円筒部と、前記少なくとも一つの前記油切り側円筒部より径方向外側に前記ロータシャフトと同軸に配されて油切り側円板部より突出した検査用突出部と、を有し、前記少なくとも一つの油切り側円筒部および前記検査用突出部は、前記少なくとも一つの回転側円筒部と径方向に互いに交互にギャップを空けながら軸方向に重なるように形成されており、前記軸受構造体の前記油切りは、前記軸受よりみて軸方向の回転子鉄心側に設けられており、前記軸受構造体を支持する前記軸受ブラケットには、前記検査用突出部の径方向の内側面と前記回転側円筒部の径方向の最外面との間のギャップ寸法の測定のための開口が形成され、前記軸受ブラケットは、前記開口を開閉可能な閉止蓋を有する、ことを特徴とする。

また、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た軸受ブラケットと、を備える回転電機の前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受をそれぞれ有する２つの軸受構造体であって、前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、前記軸受よりみて軸方向の回転子鉄心側またはその逆側に設けられた油切りと、前記油切りの軸受側とは反対側において前記ロータシャフトに取り付けられた回転側シール部材と、を具備し、前記回転側シール部材は、前記ロータシャフトに接続する回転側円板部と、前記回転側円板部から前記軸受の方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの回転側円筒部と、を有し、前記油切りは、前記軸受ブラケットに静止支持された油切り側円板部と、前記油切り側円板部から前記軸受の反対方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの油切り側円筒部と、前記少なくとも一つの油切り側円筒部より径方向外側に前記ロータシャフトと同軸に配されて前記油切り側円板部より突出した検査用突出部と、を有し、前記少なくとも一つの油切り側円筒部および前記検査用突出部は、前記少なくとも一つの回転側円筒部と径方向に互いに交互にギャップを空けながら重なるように形成されており、前記軸受構造体の前記油切りは、前記軸受よりみて軸方向の回転子鉄心側に設けられており、前記軸受構造体を支持する前記軸受ブラケットには、前記検査用突出部の径方向の内側面と前記回転側円筒部の径方向の最外面との間のギャップ寸法の測定のための開口が形成され、前記軸受ブラケットは、前記開口を開閉可能な閉止蓋を有する、ことを特徴とする。

また、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た軸受ブラケットと、を備える回転電機の前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受構造体のギャップ検査方法であって、油切り、回転側シール部材、およびロータシャフトの各単体での径方向寸法の採取を行う単体測定ステップと、前記回転子、前記固定子、前記フレーム、前記軸受ブラケット、および前記軸受構造体を組み立てる回転電機組立てステップと、前記回転電機組立てステップの後に、最終確認ギャップの寸法を２つの方向から測定する最終確認ギャップ測定ステップと、前記単体測定ステップと前記最終確認ギャップ測定ステップの結果に基づいて、各ギャップの寸法を算出する寸法算出ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、回転電機において、軸受部におけるラビリンス構造のギャップ寸法の把握を可能とすることができる。

第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す長手方向の立断面図である。 第１の実施形態に係る回転電機の側面図である。 第１の実施形態に係る軸受構造体の構成を示す上半部の部分縦断面図である。 第１の実施形態に係るギャップ検査方法の手順を示すフロー図である。 第１の実施形態に係る軸受構造体の内側油切りの径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。 第１の実施形態に係る軸受構造体の回転側シール部材の径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。 第１の実施形態に係る軸受構造体のラビリンス部の各ギャップを示す上半部の部分縦断面図である。 第１の実施形態に係るギャップ検査方法による検査結果に基づく評価の内容を説明する概念的な横断面図である。 第２の実施形態に係る軸受構造体の構成を示す上半部の部分縦断面図である。 第２の実施形態に係る軸受構造体の内側油切りの径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。 第２の実施形態に係る軸受構造体の回転側シール部材の径方向寸法の測定対象を示す上半部の縦部分断面図である。 第２の実施形態に係る軸受構造体のラビリンス部の各ギャップを示す上半部の部分縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機、これに用いる軸受構造体、およびギャップ検査方法について説明する。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。

［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長手方向の立断面図である。また、図２は、回転電機の側面図である。

回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、２つの軸受ブラケット４５、および２つの軸受構造体１００を有する。

回転子１０は、長手方向に延びたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心１２とを有する。

固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１を貫通する固定子巻線２２とを有する。

フレーム４０は、固定子２０の径方向外側に設けられ、固定子２０および回転子鉄心１２を収納する。フレーム４０の軸方向の両端は、それぞれ、軸受ブラケット４５により閉止されている。

ロータシャフト１１は、回転子鉄心１２の軸方向の両外側で、それぞれ、軸受構造体１００により回転可能に支持されている。軸受構造体１００は、軸受ブラケット４５により固定支持されている。

それぞれの軸受ブラケット４５には、矩形状の開口４７が形成されている。開口４７は、閉止蓋４８により閉止されている。フレーム４０、２つの軸受ブラケット４５、２つの軸受構造体１００、および閉止蓋４８は、互いに相まって閉空間４０ａを形成する。

回転電機２００の停止中は、閉止蓋４８を外し、開口４７から手を挿入して、図の互いに角度の異なる径方向外側から軸中心方向に向かう白抜き矢印の方向Ａおよび白抜き矢印の方向Ｂから、軸受構造体１００の閉空間４０ａ内の部分に手が届くように、開口４７の位置、大きさが設定されている。なお、このように軸受ブラケット４５の外側から機内に挿入した手が、必要な範囲にまで届くのであれば、開口４７の形状は、矩形に限定されない。あるいは、白抜き矢印の方向Ａおよび白抜き矢印の方向Ｂのそれぞれのために個別に開口が形成されていてもよい。

図３は、第１の実施形態に係る軸受構造体の構成を示す上半部の部分縦断面図である。軸受構造体１００は、玉軸受１１０、内側油切り１２０、外側油切り１３０、および回転側シール部材１４０を有する。

玉軸受１１０は、複数のボール１１１、固定部１１２、および回転部１１３を有する。複数のボール１１１は、径方向の外側から固定部１１２により、また、径方向内側から回転部１１３により保持される。固定部１１２は、軸受ブラケット４５により支持される。また、回転部１１３は、ロータシャフト１１に取り付けられ、ロータシャフト１１とともに回転する。

内側油切り１２０は、玉軸受１１０の軸方向の内側、すなわち閉空間４０ａ側に配されており、軸受ブラケット４５により固定支持される。外側油切り１３０は、玉軸受１１０の軸方向の外側、すなわち内側油切り１２０の軸方向の反対側に配されており、軸受ブラケット４５により固定支持される。

回転側シール部材１４０は、内側油切り１２０の軸方向内側に配されており、ロータシャフト１１に取り付けられ、ロータシャフト１１とともに回転する。

回転側シール部材１４０と内側油切り１２０との間には、ラビリンスすなわち軸方向と径方向の流路が組み合わされた迷路が形成される。

具体的には、回転側シール部材１４０は、中央に形成された開口１４１ａでロータシャフト１１と接続し径方向外側に広がる回転側円板部１４１と、回転側円板部１４１の縁部から軸方向に玉軸受側に延びた回転側円筒部１４２を有する。回転側円筒部１４２の径方向内側表面と、ロータシャフト１１の外表面との間には、環状の空間が形成される。

一方、内側油切り１２０は、軸受ブラケット４５の径方向内側に配され、中央に開口が形成された油切り側円板部１２１と、油切り側円板部１２１の中央の開口の縁部から軸方向に玉軸受側と反対側に延びた油切り側円筒部１２２を有する。油切り側円筒部１２２は、回転側シール部材１４０の回転側円筒部１４２の内側に形成された環状空間内に突出している。この結果、ロータシャフト１１外表面と油切り側円筒部１２２の内表面との間に径方向ギャップ１５１が、油切り側円筒部１２２の外表面と回転側円筒部１４２の内表面との間に径方向ギャップ１５２が形成される。

また、回転側円筒部１４２の先端部の径方向外側を囲むように、内側油切り１２０の油切り側円板部１２１からは、円筒状の検査用突出部１２５が突出している。この結果、回転側円筒部１４２の径方向外側表面と、検査用突出部１２５の径方向内側表面との間には、最終確認ギャップ１５５が形成される。

軸方向には、回転側円板部１４１の玉軸受１１０側の面と油切り側円筒部１２２の端面との間に軸方向ギャップ１６１が、また、回転側円筒部１４２の端面と油切り側円板部１２１の外面との間に軸方向ギャップ１６２が形成される。

以上のような構成によって、玉軸受１１０から閉空間４０ａ側に向かって、径方向ギャップ１５１、軸方向ギャップ１６１、径方向ギャップ１５２、軸方向ギャップ１６２、および最終確認ギャップ１５５を経由するラビリンスが形成される。ラビリンスを形成する通路のうち、軸方向ギャップ１６１、１６２は、径方向ギャップ１５１、１５２、および最終確認ギャップ１５５に比べて大きな幅寸法を有する。ラビリンスを流れる冷却用気体の流動抵抗は、流路の長い径方向ギャップ１５１、１５２、および最終確認ギャップ１５５により確保される。したがって、径方向ギャップ１５１、１５２、および最終確認ギャップ１５５のそれぞれの幅寸法ｗ１、ｗ２、およびｗｆは、所定の値ｗｍａｘより小さな値である必要がある。

一方、径方向ギャップ５１、１５２、および最終確認ギャップ１５５のそれぞれの幅寸法ｗ１、ｗ２、およびｗｆは、振動等が生じた場合にも、互いに接触するようなことがないように、所定の値ｗｍｉｎより大きな値である必要がある。

すなわち、次の条件式（１）を満たす必要がある。
ｗｍｉｎ＜ｗｉ＜ｗｍａｘ ・・・（１）
ただし、ｗｉは、ｗ１、ｗ２、およびｗｆのそれぞれを表わす。ｗｍｉｎおよびｗｍａｘは、測定誤差、組み立て誤差、および運転中の振動等を考慮した値に余裕をとって設定される。

ここで、図３の構成においては、図２に示した径方向外側から軸受構造体１００に向かう白抜き矢印Ａおよび白抜き矢印Ｂの方向について、最終確認ギャップ１５５についての測定が可能である。

図４は、第１の実施形態に係るギャップ検査方法の手順を示すフロー図である。

まず、内側油切り１２０、回転側シール部材１４０、およびロータシャフト１１の各単体における径方向寸法の採取を行う（ステップＳ０１）。

図５は、第１の実施形態に係る軸受構造体の内側油切りの径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。内側油切り１２０単体に関しては、油切り側円筒部１２２の内径Ｄ１、油切り側円筒部１２２の外径Ｄ２、および検査用突出部１２５の内径Ｄ３を測定対象に含む。なお、いずれの測定対象箇所も円筒形状の面であり、かつ、測定誤差の範囲内で、互いに同心である。

図６は、回転側シール部材の径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。回転側シール部材１４０に関しては、回転側円板部１４１の開口１４１ａの径ｄ０、回転側円筒部１４２の内径ｄ１、および回転側円筒部１４２の外径ｄ２を測定対象に含む。

また、ロータシャフト１１に関しては、回転電機２００の組み立て後に、油切り側円筒部１２２の内面に対向する部分の外径ｄｒが測定対象となる。なお、回転側シール部材１４０における複数の測定対象箇所はそれぞれ円筒形状の面であり、かつ、測定誤差の範囲内で、互いに同心である。また、油切り側円筒部１２２における複数の測定対象箇所も円筒形状の面であり、かつ、測定誤差の範囲内で、互いに同心である。

図７は、ラビリンス部の各ギャップを示す上半部の部分縦断面図である。ロータシャフト１１、内側油切り１２０、および回転側シール部材１４０が径方向に同心に組み立てられた場合を示している。

この場合、各径方向ギャップの幅寸法は測定精度の範囲内で以下となる。すなわち、径方向ギャップ１５１の径方向の理想的幅寸法ｗ０１は（Ｄ１－ｄｒ）／２、径方向ギャップ１５２の径方向の理想的幅寸法ｗ０２は（ｄ１－Ｄ２）／２、最終確認ギャップ１５５の径方向の理想的幅寸法ｗ０ｆは（Ｄ３－ｄ２）／２となる。ここで、ｗ０１、ｗ０２、およびｗ０ｆは、いずれも、ｗｍｉｎより大きく、ｗｍａｘより小さいという条件を満たしている。

なお、軸方向ギャップ１６１の寸法ｄ０１、軸方向ギャップ１６２の寸法ｄ０２は、それぞれ、ｗ０１、ｗ０２、およびｗ０ｆよりは大きく、たとえば、ｗｍａｘ以上であるとする。

次に回転電機の組み立てを行う（ステップＳ０２）。組み立ては、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、軸受ブラケット４５、および軸受構造体１００が互いに組み立てられた状態となっていれば、計器等のアクセサリーや端子箱等を取付けていない組み立て状態でよい。

次に、開口４７を利用して、たとえば、隙間ゲージ、ギャップゲージ等で、最終確認ギャップ１５５のギャップ寸法を測定する（ステップＳ０３）。この際、図２に示す方向Ａおよび方向Ｂからの位置で測定を行う。

ここで、最終確認ギャップ１５５のギャップ寸法の、方向Ａからの測定結果がｗ１ｆ、方向Ｂからの測定結果がｗ２ｆであるとする。

次に、各ギャップ寸法の評価を行う（ステップＳ０４）。内側油切り１２０、回転側シール部材１４０、およびロータシャフト１１の各単体における径方向寸法の測定結果、および最終確認ギャップ１５５のギャップ寸法の測定結果から、方向Ａおよび方向Ｂに関する各ギャップの最大寸法ｗｉｍａｘおよび最小寸法ｗｉｍｉｎが、以下のように得られる。

回転側シール部材１４０に形成された開口１４１ａは、ロータシャフト１１と嵌合すること、および、回転側シール部材１４０自体の各部分が互いに同心に形成されていることから、測定誤差および製作誤差の範囲内で、回転側シール部材１４０とロータシャフト１１とは、互いに同心であるとみなすことができる。

内側油切り１２０は、軸受ブラケット４５により支持される。また、回転側シール部材１４０を支持するロータシャフト１１は、軸受ブラケット４５に支持される玉軸受１１０により支持されている。このように、内側油切り１２０と回転側シール部材１４０は互いに異なる部分から支持されており、組み立て後に同心となる保証はない。

したがって、回転電機２００の組み立て後の内側油切り１２０と回転側シール部材１４０との芯ずれ量の影響は、内側油切り１２０と回転側シール部材１４０とで形成される径方向ギャップ１５１、１５２、および最終確認ギャップ１５５のそれぞれの寸法に現れることになる。

図８は、ギャップ検査方法による検査結果に基づく評価の内容を説明する概念的な横断面図である。Ｇは内側の円筒面、Ｈ０、Ｈ１は外側の円筒面を示す。円筒面Ｈ０は円筒面Ｇと同じ中心軸Ｃ０を有する円筒面である。円筒面Ｈ０と円筒面Ｇとの半径の差はｗ０である。すなわち、理想的に同心であれば、円筒面Ｈ０と円筒面Ｇ間のギャップの寸法はｗ０となる。また、円筒面Ｈ１は、円筒面Ｈ０の中心軸Ｃ０とは異なる中心軸Ｃ１を有する円筒面である。なお、以下では、互いに同心の場合のギャップであるｗ０１、ｗ０２、ｗ０ｆを一般化してｗｉ０あるいはｗ０で表している。

具体的には、円筒面Ｇと円筒面Ｈ０の組合せは、ロータシャフト１１の外表面と油切り側円筒部１２２の内表面との組合せ、油切り側円筒部１２２の外表面と回転側円筒部１４２の内表面との組み合わせ、あるいは回転側円筒部１４２の外表面と検査用突出部１２５の内表面との組み合わせのそれぞれを表している。

いま、円筒面Ｈ０と円筒面Ｇ間のギャップの寸法を測定した結果、Ａ方向のギャップ測定値がｗ１、Ｂ方向のギャップ測定値がｗ２であったとする。また、Ａ方向とＢ方向とのなす角度をθとする。本実施形態では、θは９０度であるが、９０度に限定されず、９０度より大きい場合、あるいは小さい場合でもよい。

Ａ方向のギャップ測定値がｗ１、Ｂ方向のギャップ測定値がｗ２なので、Ａ方向のずれｚ１は、ｗ０－ｗ１、Ｂ方向のずれｚ２は、ｗ０－ｗ２となる。なお、ｚ１が負の場合は、ずれの方向はＡ方向とは反対方向、ｚ２が負の場合は、ずれの方向はＢ方向と反対方向である。

このような測定結果に基づいて、円筒面Ｇと円筒面Ｈ１間のギャップの寸法が、条件式（１）を満たすか否かを判定する。

最大のずれ量ｚｔは、それぞれの方向が互いに角度θだけ異なるずれｚ１とずれｚ２とのベクトル和により得られる。すなわち、ｚｔの値は、次の式（２）を満たす。
ｚｔ^２＝ｚ１^２＋ｚ２^２＋２・ｚ１・ｚ２・ｃｏｓθ ・・・（２）

また、全周についてみたときの、ギャップ寸法ｗｉの最大値ｗｉｍａｘ、およびギャップ寸法ｗｉの最小値ｗｉｍｉｎは、それぞれ、次の式（３）、（４）により得られる。
ｗｉｍａｘ＝ｗｉ０＋ＡＢＳ（ｚｔ） ・・・（３）
ｗｉｍｉｎ＝ｗｉ０－ＡＢＳ（ｚｔ） ・・・（４）
ただし、ｗｉ０は、ｗ１０、ｗ２０、およびｗｆ０のそれぞれを表わす。

図８に示す場合でいえば、同心の場合のギャップｗ０に合成のずれｚｔを加えたｗ０＋ｚｔの値ｗｔが、ｗｉｍａｘとなる。

以上の結果に基づいて、全ギャップ寸法が妥当か否かを判定する（ステップＳ０５）。すなわち、次の条件式（５）および（６）が成立するか否かを判定する。
ｗｉｍａｘ＝ｗｉ０＋ＡＢＳ（ｚｔ）＜ｗｍａｘ ・・・（５）
ｗｉｍｉｎ＝ｗｉ０－ＡＢＳ（ｚｔ）＞ｗｍｉｎ ・・・（６）

条件式（５）および（６）が成立しないと判定された場合（ステップＳ０５ ＮＯ）には、回転電機２００を分解し（ステップＳ０６）、軸受構造体１００の径方向寸法の調整を行い（ステップＳ０７）、軸受構造体１００の径方向寸法を採取（ステップＳ０８）した上で、ステップＳ０２ないしステップＳ０５を繰り返す。

条件式（５）および（６）が成立すると判定された場合（ステップＳ０５ ＹＥＳ）には、ギャップ検査方法の手順を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、回転電機２００において、軸受構造体１００におけるラビリンス構造のギャップ寸法を把握することができる。

［第２の実施形態］
図９は、第２の実施形態に係る軸受構造体の構成を示す上半部の部分縦断面図である。

本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態においては、ラビリンス構造が、径方向に１段増えている。その他の点においては、第１の実施形態と同様である。

具体的には、内側油切り１２０は、油切り側円筒部１２２に加えて、その径方向外側に、油切り側円筒部１２２と同軸に油切り側円筒部１２３を有する。

回転側シール部材１４０は、回転側円筒部１４２に加えて、その径方向外側に、回転側円筒部１４２と同軸に回転側円筒部１４３を有する。

径方向内側から順に、ロータシャフト１１の径方向の外面と油切り側円筒部１２２の径方向の内面との間に径方向ギャップ１５１、油切り側円筒部１２２の径方向の外面と回転側円筒部１４２の径方向の内面との間に径方向ギャップ１５２、回転側円筒部１４２の径方向の外面と油切り側円筒部１２３の径方向の内面との間に径方向ギャップ１５３、油切り側円筒部１２３の径方向の外面と回転側円筒部１４３の径方向の内面との間に径方向ギャップ１５４、回転側円筒部１４３の径方向の外面と検査用突出部１２５の径方向の内面との間に最終確認ギャップ１５５が、それぞれ形成される。

軸方向には、回転側円板部１４１の玉軸受１１０側の面と油切り側円筒部１２３の端面との間に軸方向ギャップ１６３が、また、回転側円筒部１４３の端面と油切り側円板部１２１の外面との間に軸方向ギャップ１６４がさらに形成される。

図１０は、第２の実施形態に係る軸受構造体の内側油切りの径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。内側油切り１２０単体に関しては、油切り側円筒部１２２の内径Ｄ１、油切り側円筒部１２２の外径Ｄ２、油切り側円筒部１２３の内径Ｄ３、油切り側円筒部１２３の外径Ｄ４、および検査用突出部１２５の内径Ｄ５を測定対象に含む。なお、いずれの測定対象箇所も円筒形状の面であり、かつ、測定誤差の範囲内で、互いに同心である。

図１１は、第２の実施形態に係る軸受構造体の回転側シール部材の径方向寸法の測定対象を示す上半部の部分縦断面図である。図１２は、軸受構造体のラビリンス部の各ギャップを示す上半部の部分縦断面図である。回転側シール部材１４０に関しては、回転側円板部１４１の開口１４１ａの径ｄ０、回転側円筒部１４２の内径ｄ１、回転側円筒部１４２の外径ｄ２、回転側円筒部１４３の内径ｄ３、および回転側円筒部１４３の外径ｄ４、を測定対象に含む。

このような寸法関係において、仮にロータシャフト１１、内側油切り１２０、および回転側シール部材１４０が径方向に同心に組み立てられた理想的な場合を考える。この場合、各径方向ギャップの幅寸法は測定精度の範囲内で以下となる。すなわち、径方向ギャップ１５１の径方向の理想的幅寸法ｗ０１は（Ｄ１－ｄｒ）／２、径方向ギャップ１５２の径方向の理想的幅寸法ｗ０２は（ｄ１－Ｄ２）／２、径方向ギャップ１５３の径方向の理想的幅寸法ｗ０３は（Ｄ３－ｄ２）／２、径方向ギャップ１５４の径方向の理想的幅寸法ｗ０４は（ｄ３－Ｄ４）／２、および、最終確認ギャップ１５５の径方向理想的幅寸法ｗ０ｆは（Ｄ５－ｄ４）／２となる。ここで、理想的幅寸法ｗ０１、ｗ０２、ｗ０３、ｗ０４、およびｗ０ｆは、いずれも、ｗｍｉｎより大きく、ｗｍａｘより小さいという条件を満たしている。

本第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、２つの方向から最終確認ギャップ１５５の寸法を測定し、この結果と、単体の寸法の確認結果を併せて用いることにより、各径方向ギャップの、最大値および最小値を評価することができ、規定値以内であるか否かを判定することができる。

このように、よりリーク量を低減させる多層のラビリンス構造についても、ギャップ寸法の把握が可能となる。

［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、実施形態においては、軸受構造体が、玉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、滑り軸受けを有する場合であってもよい。

また、第１の実施形態では、ラビリンス構造が径方向に１段の場合、第２の実施形態では、ラビリンス構造が径方向に２段の場合を例にとって示したが、３段以上の場合であってもよい。さらに、実施形態では、両方の軸受構造体が互いに同様の構成を有する場合を例にとって示したが、これに限定されず、少なくとも一方の軸受構造体が実施形態に示した構成を有することでもよい。

さらに、実施形態では、内側油切りと回転側シール部材との構成について示したが、外側油切りを実施形態と同様の形状とし、実施形態と同様のラビリンス形成のための外側部材と組み合わせる構成のラビリンス構造を設けてもよい。

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。

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。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１２…回転子鉄心、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４５…軸受ブラケット、４７…開口、４８…閉止蓋、１００…軸受構造体、１１０…玉軸受、１１１…ボール、１１２…固定部、１１３…回転部、１２０…内側油切り、１２１…油切り側円板部、１２２、１２３…油切り側円筒部、１２５…検査用突出部、１３０…外側油切り、１４０…回転側シール部材、１４１…回転側円板部、１４１ａ…開口、１４２、１４３…回転側円筒部、１５１、１５２、１５３、１５４…径方向ギャップ、１５５…最終確認ギャップ、１６１、１６２、１６３、１６４…軸方向ギャップ、２００…回転電機

Claims (3)

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軸受をそれぞれ有する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、
   前記軸受より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、
   前記油切りの軸受側とは反対側において前記ロータシャフトに取り付けられた回転側シール部材と、
   を具備し、
   前記回転側シール部材は、前記ロータシャフトに接続する回転側円板部と、前記回転側円板部から前記軸受の方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの回転側円筒部と、を有し、
   前記油切りは、前記軸受ブラケットに静止支持された油切り側円板部と、前記油切り側円板部から前記軸受の反対方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの油切り側円筒部と、前記少なくとも一つの前記油切り側円筒部より径方向外側に前記ロータシャフトと同軸に配されて油切り側円板部より突出した検査用突出部と、を有し、
   前記少なくとも一つの油切り側円筒部および前記検査用突出部は、前記少なくとも一つの回転側円筒部と径方向に互いに交互にギャップを空けながら軸方向に重なるように形成されており、
   前記軸受構造体の前記油切りは、前記軸受よりみて軸方向の回転子鉄心側に設けられており、
   前記軸受構造体を支持する前記軸受ブラケットには、前記検査用突出部の径方向の内側面と前記回転側円筒部の径方向の最外面との間のギャップ寸法の測定のための開口が形成され、
   前記軸受ブラケットは、前記開口を開閉可能な閉止蓋を有する、
   ことを特徴とする回転電機。
2. 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た軸受ブラケットと、を備える回転電機の前記ロータシャフトを回転可能に支持する軸受をそれぞれ有する２つの軸受構造体であって、
   前記２つの軸受構造体の少なくとも一方は、
   前記軸受よりみて軸方向の回転子鉄心側またはその逆側に設けられた油切りと、
   前記油切りの軸受側とは反対側において前記ロータシャフトに取り付けられた回転側シール部材と、
   を具備し、
   前記回転側シール部材は、前記ロータシャフトに接続する回転側円板部と、前記回転側円板部から前記軸受の方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの回転側円筒部と、を有し、
   前記油切りは、前記軸受ブラケットに静止支持された油切り側円板部と、前記油切り側円板部から前記軸受の反対方向に延びて前記ロータシャフトと同軸に配された少なくとも一つの油切り側円筒部と、前記少なくとも一つの油切り側円筒部より径方向外側に前記ロータシャフトと同軸に配されて前記油切り側円板部より突出した検査用突出部と、を有し、
   前記少なくとも一つの油切り側円筒部および前記検査用突出部は、前記少なくとも一つの回転側円筒部と径方向に互いに交互にギャップを空けながら重なるように形成されており、
   前記軸受構造体の前記油切りは、前記軸受よりみて軸方向の回転子鉄心側に設けられており、
   前記軸受構造体を支持する前記軸受ブラケットには、前記検査用突出部の径方向の内側面と前記回転側円筒部の径方向の最外面との間のギャップ寸法の測定のための開口が形成され、
   前記軸受ブラケットは、前記開口を開閉可能な閉止蓋を有する、
   ことを特徴とする軸受構造体。
3. 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た軸受ブラケットと、を備える回転電機の前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受構造体のギャップ検査方法であって、
   油切り、回転側シール部材、およびロータシャフトの各単体での径方向寸法の採取を行う単体測定ステップと、
   前記回転子、前記固定子、前記フレーム、前記軸受ブラケット、および前記軸受構造体を組み立てる回転電機組立てステップと、
   前記回転電機組立てステップの後に、最終確認ギャップの寸法を２つの方向から測定する最終確認ギャップ測定ステップと、
   前記単体測定ステップと前記最終確認ギャップ測定ステップの結果に基づいて、各ギャップの寸法を算出する寸法算出ステップと、
   を有することを特徴とするギャップ検査方法。

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