CN105375672B - 立式旋转电机及振动防止方法 - Google Patents

Abstract

本发明在明确固有振动频率接近于旋转频率从而发生共振的情况下，能够容易地对立式旋转电机的固有振动频率进行调整，从而防止因共振而引起的振动。本发明的立式旋转电机包括：具有转子轴和转子铁芯的转子；上部轴承及下部轴承；具有定子铁芯和定子线圈的定子；收纳转子铁芯和定子且具有形成了连通开口的开口侧面的框架；以塞住框架的开口侧面的方式与框架相连接，与框架、上部轴承支架及下部轴承支架一起形成密闭空间，内置冷却器且与框架相连通的冷却器护罩；以及以被框架和冷却器护罩夹住的方式进行设置，成为构成密闭空间的部分，且具有与连通开口相对应的开口，并以平面的方式进行扩展的增强构件。

Description

立式旋转电机及振动防止方法

技术领域

本发明涉及将转轴设置为垂直的立式旋转电机及其振动防止方法。

背景技术

现有典型的立式旋转电机具有转子、定子、以及对其进行收纳的框架。并且，存在设置有用于对冷却用气体进行冷却的冷却器的示例，该冷却用气体用于冷却转子和定子(专利文献1)。冷却器收纳于冷却器护罩。冷却器护罩与框架一起形成密闭空间，冷却用气体在该密闭空间内循环。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开昭63-109559号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

图7是现有例的立式旋转电机的垂直剖视图。图8是示出现有例的立式旋转电机的冷却器护罩被拆下后的状态的示意性鸟瞰图。旋转电机具有转子10、定子20，除转子轴11以外基本均收纳于框架41。收纳冷却器51的冷却器护罩53与框架41相连接。

为了使冷却用气体在框架41和冷却器护罩53内的密闭空间循环，在框架41和冷却器护罩53相连接的部分形成用于确保冷却用气体的通路的开口41a、41b、以及41c。在框架的与冷却器用护罩相连接的侧面从上到下依次形成有上部的连通开口41a、中央的连通开口41c以及下部的连通开口41b从而使冷却气体通过，因此，从构造强度上来看具有缺损部。其结果是，导致在框架41中，与图8所示的一个水平方向即y方向的刚性相比，其他水平方向即x方向和垂直方向即z方向的刚性变低。

此外，冷却器护罩53的刚性要低于框架41的刚性。因此，将冷却器护罩53安装于框架41的形成有连通开口41a、41b及41c的侧面并不能起到补偿框架41的刚性降低的效果。由此，在立式旋转电机的现场安装之后，有可能会发生固有振动频率接近于旋转频率从而导致发生共振这样的问题。另一方面，在旋转电机的制造完成之后要进行固有振动频率的调整是较为困难的。

因此，本发明的目的在于，在明确固有振动频率接近于旋转频率从而发生共振的情况下，能够容易地对立式旋转电机的固有振动频率进行调整，从而防止因共振而引起的振动。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明所涉及的立式旋转电机的特征在于，包括：转子，该转子具有以能够绕着垂直的转轴进行旋转的方式被轴支承的转子轴、和固定于该转子轴的转子铁芯；上部轴承，该上部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的上方，对所述转子进行支承；下部轴承，该下部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的下方，对所述转子轴进行支承；定子，该定子具有配置于所述转子铁芯的径向外侧的定子铁芯、和卷绕于所述定子铁芯的定子线圈；框架，该框架收纳所述转子铁芯和所述定子，被支承于安装基座，并具有在垂直上方延伸且形成有连通开口的开口侧面；上部轴承支架，该上部轴承支架对固定支承于所述框架的所述上部轴承进行支承；下部轴承支架，该下部轴承支架对固定支承于所述框架的所述下部轴承进行支承；冷却器护罩，该冷却器护罩以塞住所述框架的所述开口侧面的方式与所述框架相连接，与所述框架、所述上部轴承支架及所述下部轴承支架一起形成密闭空间，并该冷却器护罩内置有对冷却所述框架内的冷却用气体进行冷却的冷却器，且与所述框架连通；以及增强构件，该增强构件设置为在所述框架和所述冷却器护罩的连接部被所述框架和所述冷却器护罩夹持，成为构成所述密闭空间的部分，并具有与所述连通开口相对应的开口，且以平面的方式进行扩展。

本发明所涉及的立式旋转电机的特征在于，包括：转子，该转子具有以能够绕着垂直的转轴进行旋转的方式被轴支承的转子轴、以及固定于该转子轴的转子铁芯；上部轴承，该上部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的上方，对所述转子进行支承；下部轴承，该下部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的下方，对所述转子轴进行支承；定子，该定子具有配置于所述转子铁芯的径向外侧的定子铁芯、和卷绕于所述定子铁芯的定子线圈；框架，该框架收纳所述转子铁芯和所述定子，被支承于安装基座，并具有在垂直上方延伸并形成有连通开口的开口侧面；上部轴承支架，该上部轴承支架对固定支承于所述框架的所述上部轴承进行支承；下部轴承支架，该下部轴承支架对固定支承于所述框架的所述下部轴承进行支承；冷却器护罩，该冷却器护罩以塞住所述框架的所述开口侧面的方式与所述框架相连接，与所述框架、所述上部轴承支架及所述下部轴承支架一起形成密闭空间，并该冷却器护罩内置有对冷却所述框架内的冷却用气体进行冷却的冷却器，且与所述框架连通；以及调整用框，该调整用框设置为在所述框架和所述冷却器护罩的连接部被所述框架和所述冷却器护罩夹持，成为构成所述密闭空间的部分，并具有与所述连通开口相对应的开口，且以平面的方式进行扩展，可进行拆卸。

本发明所涉及的振动防止方法用于在立式旋转电机及与该立式旋转电机相结合的结合对象旋转电机安装之后的组合试验中发生了振动的情况下，避免该情况从而防止发生振动，其特征在于，所述立式旋转电机包括：收纳转子铁芯和定子的框架；以及内部包括有对冷却所述转子铁芯和定子的冷却用气体进行冷却的冷却器，与所述框架相互连通且与所述框架一起形成密闭空间的冷却器护罩，该振动防止方法包括：从所述框架拆下所述冷却器护罩的冷却器护罩拆卸步骤；在所述冷却器护罩拆卸步骤之后，通过将增强构件安装于用于与所述冷却器护罩进行连接的开口部，从而形成所述密闭空间，从构造强度上对所述框架进行增强的增强构件安装步骤；以及在安装有所述增强构件的所述框架安装所述冷却器护罩的冷却器护罩安装步骤。

本发明所涉及的振动防止方法用于在立式旋转电机及与该立式旋转电机相结合的结合对象旋转电机安装之后的组合试验中发生了振动的情况下，避免该情况从而防止发生振动，其特征在于，所述立式旋转电机包括：收纳转子铁芯和定子的框架；内部包括有对冷却所述转子铁芯和定子的冷却用气体进行冷却的冷却器，与所述框架相互连通且与所述框架一起形成密闭空间的冷却器护罩；以及设置于所述框架和所述冷却器护罩之间，与所述框架和所述冷却器护罩相结合以构成所述密闭空间的一部分，且可进行拆卸的调整用框，该振动防止方法包括：在保持所述框架与所述冷却器护罩的相对位置不变的情况下拆卸下所述调整用框的调整用框拆卸步骤；以及在所述调整用框拆卸步骤之后，通过将增强构件安装于拆卸下所述调整用框后得到的空间，从而形成所述密闭空间的一部分，从构造强度上对所述框架进行增强的增强构件安装步骤。

发明效果

根据本发明，在明确固有振动频率接近于旋转频率从而发生共振的情况下，能够容易地对立式旋转电机的固有振动频率进行调整，从而防止因共振而引起的振动。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的立式旋转电机的垂直剖视图。

图2是实施方式1所涉及的立式旋转电机的增强构件的主视图。

图3是说明实施方式1所涉及的立式旋转电机的效果的图表。

图4是表示实施方式1所涉及的振动防止方法的步骤的流程图。

图5是实施方式2所涉及的立式旋转电机的垂直剖视图。

图6是表示实施方式2所涉及的振动防止方法的步骤的流程图。

图7是现有例的立式旋转电机的垂直剖视图。

图8是示出现有例的立式旋转电机的冷却器护罩被拆下后的状态的示意性鸟瞰图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的立式旋转电机及振动防止方法进行说明。此处，对于彼此相同或类似的部分，标注相同的标号，并省略重复说明。

〔实施方式1〕

图1是实施方式1所涉及的立式旋转电机的垂直剖视图。立式旋转电机100包括：转子10、定子20、上部轴承31、下部轴承32、框架41、冷却器51及包围冷却器51的外侧的冷却器护罩53。立式旋转电机100具有支承台6，通过支承台6支承于安装基座5。此外，立式旋转电机100在结合部11a与结合对象的旋转设备(未图示)相结合。此处所说的耦合对象的旋转设备例如在立式旋转电机100为电动机的情况下为泵，在立式旋转电机100为发电电动机的情况下为水泵水轮机等。

转子10具有转子轴11和转子铁芯12。转子轴11以可旋转的方式，由上部轴承31对上部进行轴支承，由下部轴承32对下部进行轴支承。上部轴承31兼用作接受向垂直下方进行作用的推力的推力轴承。定子20具有定子铁芯21和定子线圈22。

上部轴承31的外侧部分被固定支承于上部轴承支架42，该上部轴承支架42固定支承于框架41。下部轴承32的外侧部分被固定支承于下部轴承支架43，该下部轴承支架43固定支承于框架41。

框架41、上部轴承支架42、下部轴承支架43、以及冷却器护罩53形成密闭空间45。转子10的转子轴11的转子铁芯12的上方及下方安装有绕轴旋转的内部风扇15。内部风扇15驱动密闭空间45内的冷却用气体，使冷却用气体在密闭空间45内循环。

在框架41内，在轴向的两个部位设置有用于隔开内部风扇15和内部风扇15的径向外侧所设有的气氛的隔板44。隔板44设置为水平，在中央形成有圆形的贯通孔。该内部风扇15和隔板44设置于垂直方向上的两个部位，由此将框架41内在上下方向上分割成三个区域。

即密闭空间45中被分割成：框架41内的最上部，即被上侧的内部风扇15及隔板44与上部轴承支架42夹着的上部空间45b；被下侧的内部风扇15及隔板44与下部轴承支架43夹着的下部空间45c；以及被上侧和下侧的各内部风扇15及隔板44夹着的中央空间45a。密闭空间45还具有护罩空间45d。

由于内部风扇15进行旋转，密闭空间45内的冷却用气体在密闭空间内循环。即，中央空间45a内的冷却用气体被吸入内部风扇15，然后被压送至上部空间45b和下部空间45c。

被压送入上部空间45b的冷却用气体通过上部的连通开口41a流入护罩空间45d内。同样地，被压送入下部空间45c的冷却用气体通过下部的连通开口41b流入护罩空间45d内。流入护罩空间45d内的冷却用气体在冷却器51中被冷却之后，从中央的连通开口41c流入中央空间45a，对转子铁芯12和定子20等进行冷却。

冷却器51具有彼此并列配置且沿垂直方向延伸的多个导热管51a。导热管51a的上端及下端分别支承于管板。被冷却介质即密闭空间45内的冷却用气体在导热管51a的外侧流动。

利用外部风扇54导入的冷却用介质即外部气体在导热管51a的内部流动。外部风扇54例如为离心风扇，以轴朝向垂直方向的方式安装于上部轴承31上方的转子轴11的端部。在外部风扇54的上方形成有未图示的外部气体导入口。

此外，还设置有增强构件60，从而使其被框架41和冷却器护罩53夹住。增强构件60与框架41、上部轴承支架42、下部轴承支架43、以及冷却器护罩53一起形成密闭空间45。

图2是增强构件60的主视图。增强构件60具有框部61、隔离部62以及强化部63。框部61具有作为形成密闭空间45的内外气氛的隔板的功能。隔离部62设置于与上部的连通开口41a与中央的连通开口41c的隔离位置、以及中央的连通开口41c与下部的连通开口41b的隔离位置相对应的位置，该隔离部62在上部的连通开口41a与中央的连通开口41c的隔离位置、以及中央的连通开口41c与下部的连通开口41b的隔离位置处将被框部61所包围的区域分割成三个区域。

在对应于中央的连通开口41c的区域设置有强化部63，以形成斜材部。从图8所示的坐标轴的方向来看，增强构件60向x方向和z方向扩展。由于设置有强化部63，在x方向和z方向的变形受到限制。即，通过利用增强构件60来对框架41中构造强度上较弱的部分即与冷却器护罩53相结合的结合部的侧面进行增强，从而无论在哪个方向均能确保框架41的刚性，从而获得平衡的状态。

图3是说明本实施方式所涉及的立式旋转电机的效果的图表。横轴表示频率、纵轴表示振幅。立式旋转电机100的旋转频率是由双点划线表示的fn。虚线所示的是在安装增强构件60之前立式旋转电机100的振动的频率。该情况下，立式旋转电机100的振动的频率向旋转频率fn附近扩展，是可能发生共振的区域。

实线所示的曲线是安装增强构件60之后的立式旋转电机100的振动的频率。该情况下，由于确保了立式旋转电机100的刚性，因此振动的频率向较高一侧偏移。其结果是，使得立式旋转电机100的振动频率向远离立式旋转电机100的旋转频率fn的方向变化，从而因共振而发生振动的可能性不复存在。

图4是表示本实施方式所涉及的振动防止方法的步骤的流程图。首先，进行立式旋转电机100和结合对象的旋转设备的安装(步骤S01)。在该阶段，立式旋转电机100与作为结合对象的旋转设备在结合部相互结合。该状态下，进行立式旋转电机100与作为结合对象的旋转设备的组合试验，也对振动状态进行确认。这里，考虑发生了振动的情况(步骤S02)。

在组合试验中的振动是由框架41的振动而引起的情况下，与冷却器51一体地从立式旋转电机100的框架41拆下冷却器护罩53(步骤S03)。在拆下该冷却器护罩53之后，在框架41的与冷却器护罩53相连接的连接部的开口部安装固定增强构件60(步骤S04)。

接着，将冷却器护罩53与冷却器51一体地安装到增强构件60(步骤S05)。在该状态下，增强构件60的框部61成为形成密闭空间45的要素之一，密闭空间45内的流路与拆下冷却器护罩53的一部分之前的状态相比没有变化，冷却效果得以确保。最后，通过组合试验，来确认振动得以避免的情况(步骤S06)。

另外，步骤S03到步骤S05中并非必须在安装立式旋转电机100的现场来实施。由于可拿到设备、环境都整顿完备的制造者的工厂来实施，从而能够更进一步彻底地进行品质管理。

如上所述，本实施方式在明确固有振动频率接近于旋转频率从而发生共振的情况下，能够容易地对立式旋转电机100的固有振动频率进行调整，从而防止因共振而引起的振动。此外，还能确保立式旋转电机100的刚性，以预先避免上述这种状态。

〔实施方式2〕

图5是表示实施方式2所涉及的立式旋转电机的垂直剖视图。本实施方式是实施方式1的变形。本实施方式2中，在实施方式1中设置有增强构件60的部位上设置有调整用框53a。调整用框53a是形成密闭空间45的一部分的要素，与框架41和冷却器护罩53相结合。其中，与框架41和冷却器护罩53相结合的结合部分可拆卸。

调整用框53a如后述那样，是用于在产生需求的情况下，无需从框架41拆下整个冷却器护罩53就可将增强构件60(图2)安装到框架41的构件。为此，将增强构件60所应占有的空间设置为由可拆卸的调整用框53a来占有。

图6是表示实施方式2所涉及的振动防止方法的步骤的流程图。步骤S01和步骤S02与实施方式1相同。

在步骤S02中所产生的振动是由框架41的振动而引起的情况下，拆下立式旋转电机100的调整用框53a(步骤S13)。可以一体地取出整个调整用框53a，或者也可以通过分解来拆下调整用框53a。在拆下该调整用框53a之后，通过插入等方式在其空出的空间设置增强构件60，将增强构件60安装固定于框架41与冷却器护罩53之间(步骤S14)。

在该状态下，增强构件60的框部61成为形成密闭空间45的要素之一，密闭空间45内的流路与拆下冷却器护罩53的一部分以前的状态相比没有变化，冷却效果得以确保。最后，通过组合试验，来确认振动得以避免的情况(步骤S05)。

如上所述，无需从框架41拆下整个冷却器护罩53，就能够将增强构件60安装于框架41。

〔其它实施方式〕

如上所述，对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而呈现，不旨在限定本发明的范围。此外，可以对各实施方式的特征进行组合。并且，这些实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和要旨中，同样也包含在权利要求书的范围所记载的发明及其等同范围内。

标号说明

5安装基座、6支承台、10转子、11转子轴、11a结合部、12转子铁芯、15内部风扇、20定子、21定子铁芯、22定子线圈、31上部轴承、32下部轴承、41框架、41a、41b、41c连通开口、42上部轴承支架、43下部轴承支架、44隔板、45密闭空间、45a中央空间、45b上部空间、45c下部空间、45d护罩空间、51冷却器、51a导热管、53冷却器护罩、53a调整用框、54外部风扇、60增强构件、61框部、62隔离部、63强化部、100立式旋转电机。

Claims (4)

1.一种立式旋转电机，其特征在于，包括：

转子，该转子具有以能够进行旋转的方式被轴承支承的转子轴、和固定于该转子轴的转子铁芯；

上部轴承，该上部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的上方，对所述转子进行支承；

下部轴承，该下部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的下方，对所述转子轴进行支承；

定子，该定子具有配置于所述转子铁芯的径向外侧的定子铁芯、和卷绕于所述定子铁芯的定子线圈；

框架，该框架收纳所述转子铁芯和所述定子，被支承于安装基座，并具有在垂直方向上延伸且形成有连通开口的开口侧面；

上部轴承支架，该上部轴承支架对固定支承于所述框架的所述上部轴承进行支承；

下部轴承支架，该下部轴承支架对固定支承于所述框架的所述下部轴承进行支承；

冷却器，该冷却器对冷却用气体进行冷却，该冷却用气体对所述框架内进行冷却；

冷却器护罩，该冷却器护罩以塞住所述框架的所述开口侧面的方式与所述框架相连接，与所述框架、所述上部轴承支架及所述下部轴承支架一起形成密闭空间，该冷却器护罩内置有所述冷却器，且与所述框架连通；以及

增强构件，该增强构件设置为在所述框架和所述冷却器护罩的连接部被所述框架和所述冷却器护罩夹持，成为构成所述密闭空间的部分，并具有与所述连通开口相对应的开口，且以平面的方式进行扩展。

2.一种立式旋转电机，其特征在于，包括：

转子，该转子具有以能够进行旋转的方式被轴承支承的转子轴、和固定于该转子轴的转子铁芯；

上部轴承，该上部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的上方，对所述转子进行支承；

下部轴承，该下部轴承配置于所述转子轴的轴向的所述转子铁芯的下方，对所述转子轴进行支承；

定子，该定子具有配置于所述转子铁芯的径向外侧的定子铁芯、和卷绕于所述定子铁芯的定子线圈；

框架，该框架收纳有所述转子铁芯和所述定子，被支承于安装基座，并具有在垂直方向上延伸且形成有连通开口的开口侧面；

上部轴承支架，该上部轴承支架对固定支承于所述框架的所述上部轴承进行支承；

下部轴承支架，该下部轴承支架对固定支承于所述框架的所述下部轴承进行支承；

冷却器，该冷却器对冷却用气体进行冷却，该冷却用气体对所述框架内进行冷却；

冷却器护罩，该冷却器护罩以塞住所述框架的所述开口侧面的方式与所述框架相连接，与所述框架、所述上部轴承支架及所述下部轴承支架一起形成密闭空间，该冷却器护罩内置有所述冷却器，且与所述框架连通；以及

调整用框，该调整用框设置为在所述框架和所述冷却器护罩的连接部被所述框架和所述冷却器护罩夹持，成为构成所述密闭空间的部分，并具有与所述连通开口相对应的开口，且以平面的方式进行扩展，并可进行拆卸。

3.一种振动防止方法，该振动防止方法用于在立式旋转电机及与该立式旋转电机相结合的结合对象旋转电机在安装后的组合试验中发生了振动的情况下，避免该情况从而防止发生振动，其特征在于，

所述立式旋转电机包括：收纳转子铁芯和定子的框架；以及冷却器护罩，该冷却器护罩内部包括有对冷却所述转子铁芯和所述定子的冷却用气体进行冷却的冷却器，该冷却器护罩与所述框架相互连通且与所述框架一起形成密闭空间，

该振动防止方法包括：

从所述框架拆下所述冷却器护罩的冷却器护罩拆卸步骤；

在所述冷却器护罩拆卸步骤之后，通过将增强构件安装于所述框架的用于与所述冷却器护罩进行连接的开口部，从而形成所述密闭空间，从构造强度上对所述框架进行增强的增强构件安装步骤；以及

在增强构件安装步骤之后，在安装有所述增强构件的所述框架安装所述冷却器护罩的冷却器护罩安装步骤。

4.一种振动防止方法，该振动防止方法用于在立式旋转电机及与该立式旋转电机相结合的结合对象旋转电机安装之后的组合试验中发生了振动的情况下，避免该情况从而防止发生振动，其特征在于，

所述立式旋转电机包括：收纳转子铁芯和定子的框架；冷却器护罩，该冷却器护罩内部包括有对冷却所述转子铁芯和所述定子的冷却用气体进行冷却的冷却器，该冷却器护罩与所述框架相互连通且与所述框架一起形成密闭空间；以及设置于所述框架和所述冷却器护罩之间，与所述框架和所述冷却器护罩相结合以构成所述密闭空间的一部分，且可进行拆卸的调整用框，

该振动防止方法包括：

在保持所述框架与所述冷却器护罩的相对位置不变的情况下拆卸下所述调整用框的调整用框拆卸步骤；以及

在所述调整用框拆卸步骤之后，通过将增强构件安装于拆卸下所述调整用框后得到的空间，从而形成所述密闭空间的一部分，从构造强度上对所述框架进行增强的增强构件安装步骤。