CN101847895A - 旋转电机的定子 - Google Patents

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CN101847895A CN200910261585A CN200910261585A CN101847895A CN 101847895 A CN101847895 A CN 101847895A CN 200910261585 A CN200910261585 A CN 200910261585A CN 200910261585 A CN200910261585 A CN 200910261585A CN 101847895 A CN101847895 A CN 101847895A
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菊一善秀
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Abstract

本发明得到可以减小直径、分散负荷、减少零部件数量的旋转电机的定子。包括：多个铁心紧固构件(2)，所述多个铁心紧固构件(2)在定子铁心(1)的外周部沿周向隔开规定间隔设置，将所述定子铁心沿轴向紧固；多个保持环(3)，所述多个保持环(3)在所述定子铁心的外周部沿轴向隔开规定间隔设置，将所述定子铁心从所述铁心紧固构件上方向中心部方向紧固而保持；环状的多个中框构件(5)，所述环状的多个中框构件(5)在包围所述定子铁心的周围的框架内表面沿轴向隔开规定间隔突出设置；以及多个弹性支承构件(6)，所述多个弹性支承构件(6)固定在相邻的所述中框构件相互的内周部，在其轴向中央部固定在所述保持环的外周部，或者固定在相邻的所述保持环相互的外周部，在其轴向中央部固定在所述中框构件的内周部。

Description

旋转电机的定子
技术领域
本发明涉及旋转电机的定子，进一步详细而言涉及将定子铁心对框架进行弹性支承的构造的改进。
背景技术
作为以往的旋转电机的定子，是利用在定子铁心外周面附近的圆周上沿轴向配置的多个弹簧棒通过铁心支承板对定子铁心进行弹性支承，在这样的旋转电机中，在与上述铁心支承板的外周相对的位置设置隔板，并且在上述铁心支承板与隔板之间设置形成有规定间隙的弯曲防止单元，以抑制基于上述弹簧棒的弯曲应力及旋转方向过大转矩而扭曲所导致的永久变形(例如参照专利文献1)。
专利文献1：
日本专利特公平3-28903号公报(第2页、图1)
发明内容
在如上所述的以往的旋转电机的定子中，尽管利用弯曲防止单元可以防止过大转矩所导致的永久变形，但由于在与定子支承板的外周相对的位置设置隔板，因而存在框架的外径增大的问题。另外，由于利用弹簧棒进行弹性支承，因此还存在的问题是：为了使定子铁心的重力及旋转转矩等负荷沿圆周方向分散，在圆周方向需要很多弹簧棒，导致零部件数量增多，组装操作需要时间。
本发明是为了解决如上所述的以往的技术问题而完成的，其目的在于得到一种可以减小直径、另外在分散负荷时可以减少零部件数量的旋转电机的定子。
本发明所涉及的旋转电机的定子包括：多个铁心紧固构件，该多个铁心紧固构件在定子铁心的外周部沿周向隔开规定间隔设置，将该定子铁心沿轴向紧固；多个保持环，该多个保持环在上述定子铁心的外周部沿轴向隔开规定间隔设置，将该定子铁心从上述铁心紧固构件上方向中心部方向紧固而保持；环状的多个中框构件，该环状的多个中框构件在包围上述定子铁心的周围的框架内表面沿轴向隔开规定间隔突出设置；以及多个弹性支承构件，该多个弹性支承构件固定在相邻的上述中框构件相互的内周部，在其轴向中央部固定在上述保持环的外周部，或者固定在相邻的上述保持环相互的外周部，在其轴向中央部固定在上述中框构件的内周部。
在本发明中，由于将弹性支承构件固定在相邻的中框构件相互的内周部，在其轴向中央部固定在保持环的外周部，或者固定在相邻的保持环相互的外周部，在其轴向中央部固定在中框构件的内周部，因此可以使旋转电机小型化，而且利用该结构，容易将负荷分散，可以减少零部件数量。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的定子的主要部分的示意图，(a)是横向剖视图，(b)是纵向剖视图。另外，(a)相当于(b)的I(a)-I(a)线的向视剖视图。
图2是表示本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的定子的主要部分的示意图，(a)是横向剖视图，(b)是纵向剖视图。
图3是表示本发明的实施方式3所涉及的旋转电机的定子的主要部分的示意图，(a)是横向剖视图，(b)是纵向剖视图。
图4是表示本发明的实施方式4所涉及的旋转电机的定子的主要部分的示意图，(a)是横向剖视图，(b)是纵向剖视图。
图5是表示本发明的实施方式5所涉及的旋转电机的定子的主要部分的示意图，(a)是横向剖视图，(b)是纵向剖视图。
图6是表示本发明的实施方式6所涉及的旋转电机的定子的主要部分的局部纵向剖视示意图。
图7是表示本发明的实施方式7所涉及的旋转电机的定子的主要部分的局部纵向剖视示意图。
图8是表示本发明的实施方式8所涉及的旋转电机的定子的主要部分的局部横向剖视示意图。
图9是表示本发明的实施方式9所涉及的旋转电机的定子的主要部分的示意图，(a)是横向剖视图，(b)是纵向剖视图。
标号说明
1定子铁心，2铁心紧固构件，3保持环，4框架，5中框构件，5a缺口，6(61至65、6a至6d、6A至6C、6α至6γ)弹性支承构件，7基座
具体实施方式
实施方式1.
以下，基于图1说明本发明的实施方式1所涉及的旋转电机的定子。图1中，旋转电机的定子包括：圆筒状的定子铁心1；多个(该例中为8个)铁心紧固构件2，该多个铁心紧固构件2在该定子铁心1的外周部沿周向隔开规定间隔设置，将该定子铁心1沿轴向紧固；轴向扁平的多个(该例中为4个)保持环3，该多个保持环3在定子铁心1的外周部沿轴向隔开规定间隔设置，将该定子铁心从铁心紧固构件2的上方向中心部方向紧固而保持；圆筒状的框架4，该框架4隔开间隔并包围定子铁心1的周围；环状的多个(该例中为5个)中框构件5，该中框构件5在该框架4的内表面沿轴向隔开规定间隔，沿轴心方向突出设置；以及由弹簧板构成的多个(该例中为4个)弹性支承构件6等，该弹性支承构件6与相邻的中框构件5相互固定，并在其轴向中央部与保持环3固定。
图示的定子例如构成涡轮发电机的电枢，在定子铁心1的内周部沿轴向形成的槽在周向设置有规定数量，在其槽内配设定子线圈。另外，铁心紧固构件2的插通定子铁心1的部分形成为截面梯形，定子铁心1的两端部的突出部分为截面圆形，在其外周部设有螺钉，通过环状的按压板利用大型螺母将定子铁心1从两侧沿轴向紧固。另外，由于其构成构件与已有技术相同，因此都省略图示。另外，在框架4的轴向的两端面部设置支承未图示的转子轴的轴承装置的固定部。另外，框架4的下侧部牢固固定在基座7。
上述保持环3形成为径向尺寸比轴向尺寸小的扁平状，在紧固前例如分为上下2个部分，利用省略图示的紧固工具1个1个地紧固后，通过焊接与铁心紧固构件2连接。弹性支承构件6为了支撑定子铁心1的自重及旋转转矩，在圆周方向较厚，另外为了使定子铁心1的径向振动不会传递至中框构件5，形成为在与圆周方向垂直的径向较薄的截面矩形。另外，在本实施方式1中，弹性支承构件6由从轴向一端部侧的中框构件5向另一端部侧的中框构件5连续延伸的沿轴向的1条长条的弹簧板构成。
而且，中框构件5相互的轴向间距宽度和保持环3相互的轴向间距宽度彼此大致相同，保持环3位于中框构件5相互的轴向间距宽度的中央部而构成。上述弹性支承构件6焊接或者螺栓连接在具有上述结构的保持环3的外周面，或者焊接或者螺栓连接在中框构件5的内周面部。利用该结构，在本实施方式1中，弹性支承构件6和保持环3的连接处为相邻的中框构件5相互的轴向间距宽度的中心位置附近，使弯曲刚性较小而构成。
接下来说明如上所述构成的实施方式1的动作。定子铁心1的静负荷、以及运转中的短路事故所导致的短路转矩等，通过焊接在铁心紧固构件2的保持环3，向弹性支承构件6传递。弹性支承构件6与沿框架4的轴向焊接有多片的中框构件5连接，该负荷从弹性支承构件6通过中框构件5向框架4传递，这样进行支撑。另外，在运转中产生的径向的振动，被弹性支承构件6的弯曲而吸收，而该弹性支承构件6将中框构件5的轴向间距宽度或者保持环3的轴向间距宽度作为支承长度。
如上所述，在实施方式1中，由于没有安装限制中框构件5的形状的零部件，而且使弹性支承构件6形成为弹簧板构造，与扁平的保持环3的外周面连接，另一方面，与中框构件5的内周面连接，因此可以得到将中框构件5及框架4的直径减小的旋转电机的定子。另外，由于使定子铁心1通过保持环3与弹簧板状的弹性支承构件6连接，从而使负荷分散在沿周向配置的各铁心紧固构件2，因此可以将弹性支承构件6沿周向的设置数量设计得较少，比较经济，另外，由于弹性支承构件6的设置数量较少，还可以缩短组装的操作时间。
实施方式2.
接下来，参照图2说明本发明的实施方式2所涉及的旋转电机的定子。另外，各图中相同的标号表示相同或者相当的部分。图中，保持环3的径向的截面尺寸与实施方式1相同或者稍大，形成为截面近似正方形的四边形。而且，弹性支承构件6沿轴向分割为弹性支承构件61至65，分割的弹性支承构件62至64配置在进入相邻的保持环3的沿轴向相对的侧面相互之间的外周部侧，通过焊接或者螺栓与这些保持环3相互的侧面部连接。轴向两端部的弹性支承构件61、65是悬臂构造，通过焊接或者螺栓与保持环3的侧面部的外周部侧连接。另外，弹性支承构件61至65对于中框构件5与实施方式1相同，通过焊接或者螺栓与其内周侧的面连接。其他结构与实施方式1相同。
在如上所述构成的实施方式2中，由于保持环3、弹性支承构件6、以及中框构件5的配置结构与实施方式1大致相同，从而除了可以得到与实施方式1相同的效果外，还可以将分割的弹性支承构件61至65与保持环3相互的侧面部的外周部侧连接，因此得到的效果是：直径可以比实施方式1小，减小了大致是弹性支承构件6的厚度的量。
实施方式3.
接下来，参照图3说明本发明的实施方式3所涉及的旋转电机的定子。图中，弹性支承构件6沿轴向分割为弹性支承构件6a至6d，配置在进入分别相邻的中框构件5的沿轴向相对的侧面相互之间的内周部侧，通过焊接或者螺栓与这些中框构件5相互的侧面部连接。另外，弹性支承构件6对于保持环3与实施方式1相同，与该保持环3的外周面连接。
在如上所述构成的实施方式3中，分割配置弹性支承构件6，使其进入对于轴向相邻的中框构件5的相互之间，从而可以得到的效果是：直径可以减小弹性支承构件6的厚度的量。
实施方式4.
接下来，参照图4说明本发明的实施方式4所涉及的旋转电机的定子。图中，将弹性支承构件6相对于轴向进行分割，配置在进入相邻的保持环3的沿轴向相对的侧面相互之间内、图中左右2处的部分的外周部侧，通过焊接或者螺栓与这些保持环3相互的侧面部连接。另外，本实施方式4相当于留下上述实施方式2的沿轴向分割的弹性支承构件62、64，省去其他弹性支承构件61、63、65。其结果是，结构为：弹性支承构件6沿轴向间断地配设，留下的弹性支承构件62、64与相邻的保持环3相互固定，在其轴向中央部固定在中框构件5。其他结构与实施方式2相同。
在如上所述构成的实施方式4中，分割的弹性支承构件61至65(图2)中，在弹簧刚性、及强度所允许的范围内在所需的地方留下所需的数量来进行配置，从而弹性支承构件6的沿轴向的数量可以达到最佳。另外，配置分割的弹性支承构件62、64的轴向的位置，除了周向的4处能够都一样外，也可以沿周向改变。例如，关于图4(a)的左右2处的位置，如实施方式2所示分割的弹性支承构件61至65沿轴向连成直线状而配置，留下弹性支承构件61、63以及65而构成，或者留下弹性支承构件62、63以及64等而构成，可以根据需要适当变更。
实施方式5.
接下来，参照图5说明本发明的实施方式5所涉及的旋转电机的定子。图中，弹性支承构件6构成相当于去除配置在上述实施方式3的图3(b)的中央部的、分割的弹性支承构件6b、6c的形状。其他结构与实施方式3相同。在如上所述构成的实施方式5中，通过在中框构件5的间距间设置未配置有弹性支承构件6的部位，可以期待吸收中框构件5的扭曲而导致的振动的效果。另外，当然还可以得到弹性支承构件6的数量可以最佳、以及与实施方式1、2相同的效果。
实施方式6.
接下来，参照图6说明本发明的实施方式6所涉及的旋转电机的定子。图中，弹性支承构件6由层叠体构成，该层叠体将由弹簧板构成的多个弹性支承构件6A、6B、6C沿径向重叠。而且，对于中框构件5，通过例如从弹性支承构件6C一侧插通螺栓(省略图示)以紧固在中框构件5，固定多个弹性支承构件6A至6C为一体。另一方面，对于保持环3，例如通过仅将直接抵接的弹性支承构件6C焊接在保持环3，从而固定。另外，也可以在重叠方向相邻的弹性支承构件之间装入例如特氟隆(注册商标)等易滑材质、或者具有弹性的片材类等。其他结构与实施方式1相同。
在如上所述构成的实施方式6中，通过使用在径向重叠有多片的弹性支承构件6(6A至6C)作为弹性支承构件6，由于剪切应力不会在弹性支承构件6内传递，因此对径向的弹簧刚性变低，可以得到更高的降振效果。另外，在弹性支承构件相互之间装入易滑或者具有弹性的材质的片材时，抑制振动的效果提高，也可以降低噪声。另外，多个弹性支承构件6A、6B、6C，除了可以使作为材料的机械或者物理特性以及尺寸(厚度，即径向的尺寸、或者宽度、即周向的尺寸)互相相同外，作为特性及尺寸的至少一方互不相同的也没关系。
实施方式7.
接下来，参照图7说明本发明的实施方式7所涉及的旋转电机的定子。图中，弹性支承构件6包含：弹性支承构件6α，该弹性支承构件6α配设在径向外侧(图的上侧)，从多个中框构件5的轴向一端部延伸到另一端部，固定在各中框构件5的内周侧，由长条的弹簧板构成；弹性支承构件6β，该弹性支承构件6β重叠在该弹性支承构件6α的内周面侧的与保持环3相对的位置，由长度形成得比相邻的中框构件5的轴向端面部间要短的弹簧板构成；以及弹性支承构件6γ，该弹性支承构件6γ装入该弹性支承构件6β与上述保持环3之间，由轴向的长度比该弹性支承构件6β要短的弹簧板构成。
另外，弹性支承构件6α至6γ在相邻的中框构件5的轴向中央部通过螺栓或者焊接等与保持环3连接，弹性支承构件6β、6γ的轴向两端部在轴向不被约束。另外，多个保持环3的无论哪处的构成都相同，进一步配设在周向的4处的弹性支承构件6的构成也相同。另外，与实施方式6相同，也可以在重叠方向相邻的弹性支承构件之间装入易滑的材质或者具有弹性的片材类等。其他结构与实施方式1相同。
在如上所述构成的实施方式7中，在弹性支承构件6α的内周面侧重叠的弹性支承构件6β、6γ，在轴向的两端部没有固定，从而在弹簧板的两端固定部没有对弯曲变形的约束，因此可以使弹簧刚性降低，得到更好的降振效果。另外，在实施方式7中，例举了将从多个中框构件5的轴向一端部向另一端部延伸的长条的弹性支承构件6α固定在中框构件5的内周面的情况，但也可以将弹性支承构件6α固定在保持环3的外周面，将弹性支承构件6β、6γ反方向配设在与中框构件5相对的一侧，将其轴向中央部连接在中框构件5而构成。
实施方式8.
接下来，参照图8说明本发明的实施方式8所涉及的旋转电机的定子。图中，在中框构件5的内周部，设置用于容纳弹性支承构件6的外周部侧的一部分的缺口5a。另外，缺口5a形成得比弹性支承构件6的周向的尺寸略大，弹性支承构件6如图所示，使厚度的一部分进入缺口5a的内部，通过焊接、螺栓等固定在中框构件5。另外，图8中，定子铁心1、铁心紧固构件2、以及框架4省略图示。其他结构与实施方式1相同。
在如上所述构成的实施方式8中，由于弹性支承构件6的外周部侧的一部分进入设置在中框构件5的内周部的缺口5a，因此可以使定子的框架4的直径减小，减小了弹性支承构件6的进入的量。
实施方式9.
接下来，参照图9说明本发明的实施方式9所涉及的旋转电机的定子。另外，上述实施方式1至8是保持环3以及中框构件5都沿轴向以大致相等的间隔各交替配设1个的形态，与之不同的是，本实施方式9表示的是改变该间隔、和配设数时的例子。图中，关于保持环3的轴向的间隔，中央部的间隔L2形成得比端部侧两者的间隔L1要宽(即L1＜L2)。而且，为了得到沿轴向相同的弹簧刚性，配设在轴向中央部的中框构件5是使用2个接近的中框构件构成的。由于其他结构与实施方式1相同，因此省略说明。
在如上所述构成的实施方式9中，由于在局部改变保持环3的轴向的间隔时，中框构件5的配设结构也变更，从而可以确保所需的弹簧刚性，因此可以适用于对定子的机械特性等进行设计变更等情况。另外，也可以与上述情况相反，使L1＞L2，在与L1对应一侧配设2个接近的中框构件而构成。另外，还可以将保持环3由多个接近的环所构成等，可以进行适当变更。
另外，在上述实施方式1至9中，说明的情况是，弹性支承构件6沿周向设置4处，中框构件5沿轴向设置5处或者6处，保持环3沿轴向设置4处，但这些各构件的设置数量、设置位置等当然不限于上述例举的情况。另外，保持环3或弹性支承构件6的截面形状、或者各构件的连接方法等，都不限于上述实施方式例举的情况。当然也可以进一步适当组合各实施方式1至9的发明。

Claims (10)

1.一种旋转电机的定子，其特征在于，包括：
多个铁心紧固构件，所述多个铁心紧固构件在定子铁心的外周部沿周向隔开规定间隔设置，将所述定子铁心沿轴向紧固；
多个保持环，所述多个保持环在所述定子铁心的外周部沿轴向隔开规定间隔设置，将所述定子铁心从所述铁心紧固构件上方向中心部方向紧固而保持；
环状的多个中框构件，所述环状的多个中框构件在包围所述定子铁心的周围的框架内表面沿轴向隔开规定间隔突出设置；以及
多个弹性支承构件，所述多个弹性支承构件固定在相邻的所述中框构件相互的内周部，在其轴向中央部固定在所述保持环的外周部，或者固定在相邻的所述保持环相互的外周部，在其轴向中央部固定在所述中框构件的内周部。
2.如权利要求1所述的旋转电机的定子，其特征在于，
所述弹性支承构件形成为周向尺寸比所述定子铁心的径向尺寸大的截面矩形。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于，
所述弹性支承构件由从轴向一端部侧的所述中框构件向另一端部侧的所述中框构件连续延伸的弹簧板构成。
4.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于，
所述弹性支承构件与相邻的所述保持环的轴向端面部相互固定。
5.如权利要求4所述的旋转电机的定子，其特征在于，
所述弹性支承构件沿轴向间断地设置。
6.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于，
在所述中框构件的内周侧的表面设置缺口，所述缺口沿径向容纳所述弹性支承构件的至少一部分。
7.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于，
所述弹性支承构件与相邻的所述中框构件的轴向端面部相互固定。
8.如权利要求7所述的旋转电机的定子，其特征在于，
所述弹性支承构件沿轴向间断地设置。
9.如权利要求1或2所述的旋转电机的定子，其特征在于，
沿径向重叠多个所述弹性支承构件。
10.如权利要求9所述的旋转电机的定子，其特征在于，
沿径向重叠的多个所述弹性支承构件的一部分，形成得比相邻的所述保持环的轴向端面部间的长度、或者相邻的所述中框构件的轴向端面部间的长度短。
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