JP2007244163A - 支持構造及び回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の回転電機の固定子コア支持構造では、弾性を有する支持バーが固定子コアを支持する周方向と径方向とのばね剛性を、回転力の伝達と固定子フレームに対する防振との関係から適した値にすることが困難であった。
【解決手段】弾性を有する支持バーの断面を長方形，楕円形，菱形等とすることによって、弾性を有する支持バーの周方向と径方向とのばね剛性の比を変えることができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機に使用される回転子に関するものであり、特に、回転子フレームに回転子コアを支持する構造に関する。

こうした回転電機の固定子フレームに固定子コアを支持する支持構造（以下「固定子コア支持構造」と称する場合あり）としては、振動吸収のために、円柱状の圧力伝達ロッドを配置する構造が、例えば、特許文献１に示されている。

また、固定子フレーム内側にスプリングバーをリーマボルトで固定する際に、高い位置決め精度を必要としないとの観点から、ルーズボルトを用いることができる構造が、特許文献２に示されている。

また、固定子フレーム内側に溶接されたリングプレートの内周と固定子コア外側の軸方向に形成されたキー溝に嵌合されたキーバーとの間を、調節可能なボルトで結合し、固定子コアの径方向に張力を加えることができる構造が、特許文献３に示されている。

特開昭５８００６６５８号公報 特開昭５８２２２７４７号公報 特開昭６３２５３８４０号公報

ところが、従来の固定子コア支持構造では、円柱状の圧力伝達ロッドで軸方向に弾性的に固定子コアを支持する構造であり、円形断面の圧力伝達ロッドを使用している。

このため、固定子コアの周りに配設された弾性を有する支持バー（以下、単に「棒」と称する場合あり）の周方向と径方向とのばね剛性の比を変えることができない。したがって、固定子コアを支持する弾性を有する支持バーの周方向と径方向とのばね剛性を、回転力の伝達と固定子フレームに対する防振との関係から適した値にすることが困難であった。

また、固定子フレームにスプリングバーをリーマボルトで固定させる構造や、固定子フレームに溶接されたリングプレートと固定子コアに嵌合されたキーバーとの間を調節可能なボルトで結合する構造では、ボルト締結による組立上の課題があった。

本発明の目的は、固定子コアを支持する弾性を有する棒の周方向と径方向とのばね剛性を、回転力の伝達と固定子フレームに対する防振との関係から適した値にすることが可能な支持構造を提供するものである。

本発明の回転電機の固定子コアを固定子フレームに支持する支持構造は、固定子コアの外周側に取り付けられる第一のリング状支持板と、固定子フレームの内周側に取り付けられる第二のリング状支持板と、第一のリング状支持板と第二のリング状支持板とを貫通させて結合する支持バーと、を有するものである。

そして、支持バーの断面が、固定子コア及び固定子フレームを有する固定子の径方向より周方向が大きい形状であることを特徴とする。

また、支持バーの断面が、長方形，楕円形、又は菱形であることが好ましく、支持バーは、弾性を有する必要がある。

一方、第一のリング状支持板と第二のリング状支持板とは、支持バーが貫通する貫通孔を有し、この貫通孔の断面が、固定子コア及び固定子フレームの径方向より周方向が大きい形状であってもよい。

また、本発明の回転電機の固定子は、固定子コアと、固定子フレームと、固定子コアに形成される第一のリング状支持板と、固定子フレームに形成される第二のリング状支持板と、固定子コア及び固定子フレームの軸方向に形成され、第一のリング状支持板と第二のリング状支持板とを貫通して支持する支持バーと、を有するものである。

なお、支持バーは、固定子コア及び固定子フレームを有する固定子の径方向と周方向とで、剛性を異にし、特に、この剛性は固定子の径方向より周方向が大きいことが好ましい。

また、支持バーの断面が、固定子の径方向より周方向が大きい形状であることが好ましい。

また、本発明の回転電機は、こうした回転子を使用したものである。

また、支持バーの一部の断面を円形とし、この円形の径よりも大きい径の円孔を有する第三のリング状支持板を、回転子フレームに有してもよい。

さらに、第一のリング状支持板と第二のリング状支持板との、支持バーが貫通する位置の間を互い違いに切り欠いた構造としてもよい。

このような構成にすることにより、固定子コアと固定子フレームとを弾性的に結合させて、固定子コアの径方向の振動が固定子フレームに伝わらないように防振することができ、弾性を有する支持バーの周方向と径方向とのばね剛性の比を変えることができる。

本発明の支持構造によって、固定子コアを支持する弾性を有する棒の周方向と径方向とのばね剛性を、回転力の伝達と固定子フレームに対する防振との関係から適した値にすることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１及び図２は本発明の回転子を示した一つの実施形態である。図１は、図２のＡＡ′に沿って切断した断面図であり、図２は回転電機の固定子コア支持構造の上側半分について、中心軸に沿って垂直に切断した断面図である。

軸方向に積層された固定子コア１の外周の軸方向には、キー溝に嵌合されたキーバー２が形成される。

そして、固定子コア１には、固定子コア１の外面周方向に取り付けられる第一のリング状支持板（固定子コア側：第一のリング状支持板）３が形成され、固定子フレーム５には、固定子フレーム５の内面周方向に取り付けられる第二のリング状支持板（固定子フレーム側：第二のリング状支持板）４が形成される。

固定子コア１の周りに配設される弾性を有する支持バー６によって、第一のリング状支持板３及び第二のリング状支持板４のそれぞれを軸方向に貫通させて、それぞれの第一のリング状支持板３及び第二のリング状支持板４に固定し、固定子コア１と固定子フレーム５とを弾性的に結合させて、固定子コア１の径方向の振動が、固定子フレーム５に伝わらないように防振する構造となっている。

弾性を有する支持バー６の断面形状は、図１に示すように、径方向と周方向との剛性を異にし、変えられる形状としている。ここでは、長方形の断面をもつ支持バー６を使用している。

なお、ここで支持バー６の断面形状は、四隅にアールが形成されているものであり、数学的な長方形とは必ずしも言えないが、ここでいう長方形とは、こうした形状をも含むものである。

固定子コア１の周りに配設された弾性を有する支持バー６の長辺と短辺との比によって、周方向と径方向とのばね剛性の比を調整することが可能であり、弾性を有する支持バー６が固定子コア１を支持する周方向と径方向とのばね剛性を回転力の伝達と防振の関係から適した値にすることができる。

なお、固定子コア１は、軸方向に鋼板が積層された構造を有するものである。

本実施形態の回転電機の固定子コア１を固定子フレーム５に支持する支持構造は、固定子コア１の外周側に取り付けられる第一のリング状支持板３と、固定子フレームの内周側に取り付けられる第二のリング状支持板４と、第一のリング状支持板３と第二のリング状支持板４とを貫通させて結合する支持バー６と、を有するものである。

そして、こうした構造にすることにより、支持バー６の断面が、固定子コア１及び固定子フレーム５を有する固定子の径方向より周方向が大きい形状とすることができる。

なお、第一のリング状支持板３と第二のリング状支持板４とは、支持バー６が貫通する貫通孔を有している。この貫通孔の断面は、固定子コア１及び固定子フレーム６の径方向より周方向が大きい形状であってもよい。

また、本実施形態の回転電機の固定子は、図１及び図２に示すように、固定子コア１と、固定子フレーム５と、固定子コア１に形成される第一のリング状支持板３と、固定子フレーム５に形成される第二のリング状支持板４と、固定子コア１及び固定子フレーム５の軸方向に形成され、第一のリング状支持板３と第二のリング状支持板４とを貫通して支持する支持バー６と、を有するものである。

支持バー６は、固定子コア１及び固定子フレーム５を有する固定子の径方向と周方向とで、剛性を異にすることができ、特に、固定子の径方向より周方向を大きくすることができる。

また、図示はしていないが、本実施形態の回転電機はこうした固定子を使用したものである。

図３は本発明の他の実施形態を示すものである。

弾性を有する支持バー６として、断面形状を楕円形にしたものを示す。

本実施形態においても、固定子コア１の周りに配設された弾性を有する支持バー６の長軸と短軸との比によって、周方向と径方向とのばね剛性の比を調整することが可能である。弾性を有する支持バー６のばね剛性を、固定子コア１を支持する周方向と径方向との回転力の伝達と防振との関係から適した値にすることができる。

図４は本発明の他の実施態様を示すものである。

弾性を有する支持バー６として、断面形状を菱形にしたものを示す。

本実施形態においても、固定子コア１の周りに配設された弾性を有する支持バー６の長軸と短軸との比によって、周方向と径方向とのばね剛性の比を調整することが可能である。弾性を有する支持バー６のばね剛性を、固定子コア１を支持する周方向と径方向との回転力の伝達と防振との関係から適した値にすることができる。

図５は、固定子コア１が振動した場合の弾性を有する支持バー６の変形モードを説明する図であり、図６は、過大な振動荷重が作用した場合に弾性を有する支持バー６が許容された変形８以上の過大な変形をしないように抑制するリング状支持板７を説明する図である。

図５は、固定子コア１の中心軸に沿って切断した過大変形抑制部の変形を誇張して表した説明図である。

回転子が作動する際には、固定子コア１が振動し、図示するように、支持バー６はその弾性によって変形する。

図６は、過大変形抑制部を拡大して固定子コア１の中心軸に直角に切断した断面図である。

弾性を有する支持バー６が、図５のように変形した場合、その変形は、図６の過大変形抑制用リング状支持板７（第三のリング状支持板）に形成された弾性を有する支持バー６の許容変形に対応する隙間８以内に抑えられる。

このように、支持バー６の一部の断面を円形とし、この円形の径よりも大きい径の円孔を有するリング状支持板７を、固定子フレーム５に有してもよい。

こうした間隙８をリング状支持板７に形成する必要がある。

弾性を有する支持バー６の断面形状として、四角形，楕円形，菱形の断面を有する支持バー６を使用した場合には、許容変形に対応する隙間８を全ての径方向について一定値にすることが困難である。

このためには、以下のような構成にすると好ましい。図７および図８を用いて説明する。

図７は、長方形の断面形状を有する支持バー６の一部の断面を円形にした断面部９を示すものである。この場合、支持バー６に円形のリングを形成して、支持バー６の一部の断面を円形にしてもよい。

こうした実施態様により、弾性を有する支持バー６の断面形状が、長方形，楕円形，菱形の断面形状であっても、任意の径方向の過大変形を抑制することができる。

図９及び図１０は、本発明の他の実施形態に関するものである。

図９は、過大変形抑制部を固定子コア１の中心軸に沿って切断した断面図であり、図
１０は、過大変形抑制部を固定子コア１の中心軸に直角に切断した断面図である。

過大変形抑制部の円形形状の断面部９には、外形が円形のスリーブに、長方形の断面形状の弾性を有する支持バー６が挿入されている。

この場合、長方形の断面形状の弾性を有する支持バー６のスリーブ両端面部分の応力が高くなり、フレッティング破損の恐れがある。こうした場合は、フレッティング破損防止用溝１０を形成することにより、この応力を低減させることができる。

本実施形態によれば、弾性を有する支持バー６の断面形状として、長方形，楕円形，菱形の断面形状を使用した場合でも、円形断面形状の支持バー６から長方形，楕円形，菱形の形状を削りだすことなく、任意の径方向の過大変形を抑制することができる。

図１１は本発明の他の実施例を示すものである。

図１１の上部の図では、固定子フレーム５の切り欠きをもつ第二のリング状支持板４と断面形状が長方形の弾性を有する支持バー６が貫通する孔１１、固定子コア１の切り欠きをもつ第一のリング状支持板３と断面形状が長方形の弾性を有する支持バー６が貫通する孔１２、を示している。

これらの孔間３′ａと４′ａとを互い違いに切り欠き、固定子フレーム５の内面周方向に切り欠きをもつ第二のリング状支持板４を取り付け、固定子コア１の外面周方向に切り欠きをもつ第一のリング状支持板３を取り付けた後に、固定子コア１を固定子フレーム５へ軸方向に挿入し、その後、切り欠きをもつ第二のリング状支持板４に形成された断面形状が長方形の弾性を有する支持バー６が貫通する孔１１と、切り欠きをもつ第一のリング状支持板３に形成された断面形状が長方形の弾性を有する支持バー６が貫通する孔１２とを、固定子コア１を回転して合わせる。

図１１の下部の図では、これらの孔１１と１２とに弾性を有する支持バー６が貫通している状態を示している。

本実施形態によれば、固定子フレーム５の内面に第二のリング状支持板４を接合し、固定子コア１の外周に第一のリング状支持板３を接合した後でも、固定子コア１を固定子フレーム５へ軸方向に挿入可能となり、挿入後に固定子コア１を回転させ、第二のリング状支持板４に形成された支持バー６用孔と第一のリング状支持板３に形成された支持バー６用孔とに、支持バー６を貫通させることができる。

つまり、第一のリング状支持板３と第二のリング状支持板４との、支持バー６が貫通する位置の間を互い違いに切り欠いた構造とすることで、固定子コア１と固定子フレーム５とを弾性的に結合させて、固定子コア１の径方向の振動が固定子フレーム５に伝わらないように防振することができ、支持バー６の周方向と径方向とのばね剛性の比を変えることができる。

また、こうした構造にすることによって、弾性をもつ棒の周方向と径方向の剛性を変えることを可能としたことを特徴とした回転電機を実現できる。

こうして、本実施形態は、ボルト締結を必要とせず、弾性を有する支持バー６の断面形状として、長方形，楕円形，菱形を用い、固定子コア１の周りに配設され支持バー６の周方向と径方向とのばね剛性の比を調整することができ、固定子コア１を支持する支持バー６の周方向と径方向とのばね剛性を、回転力の伝達と防振との関係から適した値にすることができる。

本発明は、固定子フレームに固定子コアを支持した回転子を用いた回転電機に利用することができる。

本発明の第１の実施例を示す固定子コア支持構造の上側半分の軸方向に直角に切断した断面図である。 本発明の第１の実施例を示す固定子コア支持構造の上側半分の中心軸に沿って垂直に切断した断面図である。 本発明の第２の実施例を示す固定子コア支持構造の上側半分の軸方向に直角に切断した断面図である。 本発明の第３の実施例を示す固定子コア支持構造の上側半分の軸方向に直角に切断した断面図である。 振動によって支持バーが変形するモードを説明するための上側半分についての固定子コア支持構造の断面図である。 過大変形抑制部を説明するために、上側半分について固定子中心軸に直角に切断した断面図と過大変形抑制部の拡大図である。 本発明の他の実施例を示す固定子コア支持構造の過大変形抑制部を立体的に表した断面図である。 本発明の他の実施例を示す固定子コア支持構造の過大変形抑制部の中心軸に直角に切断した断面図である。 本発明のその他の実施例を示す固定子コア支持構造の過大変形抑制部の中心軸に沿って切断した断面図である。 本発明のその他の実施例を示す固定子コア支持構造の過大変形抑制部の中心軸に直角に切断した断面図である。 本発明のさらにその他の実施例を示す固定子コア支持構造のリング状支持板を互いに切り欠いた構造を示す図である。

符号の説明

１…固定子コア、２…キーバー、３…第一のリング状支持板、４…第二のリング状支持板、５…固定子フレーム、６…支持バー。

Claims (13)

1. 固定子コアの外周側に取り付けられる第一のリング状支持板と、固定子フレームの内周側に取り付けられる第二のリング状支持板と、前記第一のリング状支持板と前記第二のリング状支持板とを貫通させて結合する支持バーと、を有する回転電機の固定子コアを固定子フレームに支持する支持構造において、
   前記支持バーの断面が、前記固定子コア及び前記固定子フレームを有する固定子の径方向より周方向が大きい形状であることを特徴とする支持構造。
2. 前記支持バーの断面が、長方形，楕円形、又は菱形であることを特徴とする請求項１に記載の支持構造。
3. 前記支持バーは、弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の支持構造。
4. 前記第一のリング状支持板と前記第二のリング状支持板とは、前記支持バーが貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の断面が、前記固定子コア及び前記固定子フレームの径方向より周方向が大きい形状であることを特徴とする請求項１に記載の支持構造。
5. 前記支持バーは、前記固定子コア及び前記固定子フレームの径方向と周方向とで、剛性を異にしたことを特徴とする請求項１記載の支持構造。
6. 前記支持バーの剛性は、前記固定子コア及び前記固定子フレームを有する固定子の径方向より周方向が大きいことを特徴とする請求項１記載の支持構造。
7. 固定子コアと、固定子フレームと、前記固定子コアに形成される第一のリング状支持板と、前記固定子フレームに形成される第二のリング状支持板と、前記固定子コア及び前記固定子フレームの軸方向に形成され、前記第一のリング状支持板と前記第二のリング状支持板とを貫通して支持する支持バーと、を有する回転電機の固定子において、
   前記支持バーの剛性が、固定子の径方向より周方向が大きいことを特徴とする回転電機の固定子。
8. 固定子コアと、固定子フレームと、前記固定子コアに形成される第一のリング状支持板と、前記固定子フレームに形成される第二のリング状支持板と、前記固定子コア及び前記固定子フレームの軸方向に形成され、前記第一のリング状支持板と前記第二のリング状支持板とを支持する支持バーと、を有する回転電機の固定子において、
   前記支持バーの断面が、固定子の径方向より周方向が大きい形状であることを特徴とする回転電機の固定子。
9. 前記支持バーの断面が、長方形，楕円形、又は菱形であることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子。
10. 前記支持バーは、弾性を有することを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
11. 前記支持バーの一部の断面を、円形としたことを特徴とする請求項９に記載の回転電機の回転子。
12. 前記円形の径よりも大きい径の円孔を有する第三のリング状支持板を前記回転子フレームに有することを特徴とする請求項１１に記載の回転電機の回転子。
13. 前記第一のリング状支持板と前記第二のリング状支持板との、前記支持バーが貫通する位置の間を互い違いに切り欠いた構造とすることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の回転子。
    

Images