JP2009284609A - Power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支持部材を備えた電動機に関するものである。 The present invention relates to an electric motor including a support member.
ダイナモ装置やエンジン等の発電機は、安定した台座に取り付けられる支持部材に支持させて使用される場合が多い。発電機の本体部分は、モータ等を収容した円筒形のケーシングを備えており、このケーシングを支持部材によって支持されているという構成が通例である。ところが、モータは運転によって高熱を発するために、ケーシングが熱膨張して伸び、反り、曲がり等の熱変形が生じる場合がある。特に、全長と直径との比、所謂L/D比が大きいケーシングを有するダイナモ装置においては、モータの運転によって熱膨張した場合、全長方向に関する熱変形量(膨張量、伸び量)が大きくなり、ケーシングの反りや曲がりだけでなく、ダイナモ装置を周辺装置とベアリングにより接続している場合には、ベアリングとそれに支持されている軸との間に過剰なこじれ力が生じ、軸受けのアライメントに狂いが生じたり、ベアリングの温度が上昇したり焼き付いたりするなどして、ベアリングが破損したり円滑な回転ができなくなる等の不都合が生じる可能性がある。また、発電装置との接続機構(ベアリングの他、カップリング等)等も破損したり、周辺装置の動作が円滑に行われなくなる可能性もある。 A generator such as a dynamo device or an engine is often used while being supported by a support member attached to a stable pedestal. The main body portion of the generator is provided with a cylindrical casing that accommodates a motor or the like, and the casing is typically supported by a support member. However, since the motor generates high heat during operation, the casing may expand due to thermal expansion, and thermal deformation such as warping and bending may occur. In particular, in a dynamo device having a casing with a large ratio between the total length and the diameter, so-called L / D ratio, when thermally expanded by the operation of the motor, the amount of thermal deformation (expansion amount, elongation amount) in the full length direction becomes large, When the dynamo device is connected to the peripheral device by a bearing, in addition to the warping and bending of the casing, an excessive twisting force is generated between the bearing and the shaft supported by the bearing, and the alignment of the bearing is distorted. This may cause inconveniences such as the bearing being damaged or being unable to rotate smoothly due to an increase in the temperature or seizure of the bearing. In addition, there is a possibility that a connection mechanism (such as a bearing, a coupling, etc.) with the power generation device may be damaged or the operation of the peripheral device may not be performed smoothly.
そこで、本出願人はこれまでに、モータの運転に伴うケーシングの熱膨張が生じても、ケーシングの破損や周辺装置への影響を極力抑えつつ、ケーシングを含む発電機の本体部分を安定的に支持することができる支持部材を提案してきている(特許文献1参照)。同文献に記載の支持部材(同文献中の表記では「支持装置」)は、ケーシングの長手方向両端部を支持する一対の支持板を有し、ケーシングのうち周辺装置に接続されない側の端部を支持する支持板(第2支持板)を他方の支持板よりも肉厚の薄いものとして、さらにその第2支持板においてケーシングの表面と対向する上面に切欠きを形成したものである。このような構成により、同文献に記載の発電機(ダイナモ装置)では、ケーシングの熱膨張を薄い支持板の変形により吸収してその膨張分を周辺装置とは反対側へケーシングを伸ばして逃がすことで、ケーシングの熱変形を抑えるようにしている。
上述の通り、ケーシングや発電機に与えるダメージを低減した特許文献1に記載の支持部材であっても、第2支持板においてケーシングの表面と対向する上面に形成された切欠きの端部近傍には、モータの運転によりケーシングが熱膨張し長手方向に伸長するのに伴って変形する際に比較的大きな応力が作用するため、その切欠きの端部から第2支持板が破損する可能性が考えられる。 As described above, even in the support member described in Patent Document 1 in which damage to the casing and the generator is reduced, in the vicinity of the end of the notch formed on the upper surface facing the casing surface in the second support plate. Since a relatively large stress acts when the casing is deformed as the casing expands in the longitudinal direction due to thermal expansion due to the operation of the motor, the second support plate may be damaged from the end of the notch. Conceivable.
また別の問題として、この種の発電機では、ケーシングの中心部を通る軸の高さ(センターハイト)を極力低くすることにより、発電機の本体部分の重心を低く位置付けて、加振源である発電機の動作を安定させたいという要望が存在する。 As another problem, in this type of generator, the center of gravity of the main body of the generator is positioned low by reducing the height of the shaft passing through the center of the casing (center height) as much as possible. There is a desire to stabilize the operation of a generator.
そこで本発明は、モータ作動時により熱膨張するケーシングを含む発電機や周辺装置に与えるダメージを低減しつつ、支持部材の破損も防止でき、さらには発電機の安定した動作も実現することができる支持部材を備えた発電機を提供することを主たる目的とするものである。 Accordingly, the present invention can prevent damage to the generator and peripheral devices including a casing that thermally expands when the motor is operated, prevent damage to the support member, and can also realize stable operation of the generator. The main object is to provide a generator having a support member.
すなわち本発明は、中心軸方向を長手方向とする筒状のケーシングを備えた発電機本体と、ケーシングの長手方向において他の周辺装置と接続される側の端部をケーシングの周方向に支持する第1支持板を有する第1支持部材と、ケーシングの長手方向において他の周辺装置が接続されない側の端部をケーシングの周方向に支持し可撓変形可能な第2支持板を有する第2支持部材とを具備し、第2支持板の上端部における略中央部に切欠きを形成するとともに、この切欠きの両側端部にそれぞれ連通して開口する部分円弧状をなす一対の開口部を形成していることを特徴とする発電機である。なお、筒状のケーシングには、長手方向断面形状が円形状のもの、多角形(正多角形を含む)のものなど適宜のものを適用すればよく、本発明においてはケーシングが筒状であれば形状を問わず同等の効果を得ることができる。 That is, the present invention supports a generator body having a cylindrical casing whose longitudinal direction is the central axis direction and an end portion on the side connected to other peripheral devices in the longitudinal direction of the casing in the circumferential direction of the casing. A first support member having a first support plate, and a second support having a second support plate that can be flexibly deformed by supporting the end of the casing in the longitudinal direction to which no other peripheral device is connected in the circumferential direction of the casing. Forming a notch in the substantially central portion of the upper end portion of the second support plate, and forming a pair of opening portions that form a partial arc that opens to communicate with both side end portions of the notch. This is a generator characterized by As the cylindrical casing, an appropriate one such as one having a circular cross-sectional shape in the longitudinal direction or a polygon (including a regular polygon) may be applied. In the present invention, the casing may be cylindrical. The same effect can be obtained regardless of the shape.
このような第1支持部材と第2支持部材とによりケーシングを支持させた構成の発電機であれば、まず、第1支持板を有する第1支持部材によりケーシングの他の周辺装置と接続される側を強固に支持する一方で、可撓変形可能な第2支持板を有する第2支持部材によって周辺装置と接続されない側を支持するように構成されるため、ケーシング内のモータの作動によりケーシングが熱膨張した場合に周辺装置側へはケーシングが伸長させることなく、第2支持部材の撓みによって周辺装置とは反対側へケーシングを伸長させることで、周辺装置や接続部材へ悪影響を与えることなくケーシングの熱変形を吸収することができる。また、第1支持板と第2支持板は共にケーシングの端部を周方向に支持するものであるため、ケーシングを長手方向から見た場合における左右への倒れ剛性を高め、安定的にモータを稼働させることができる。 If the generator has a configuration in which the casing is supported by such a first support member and a second support member, first, the first support member having the first support plate is connected to another peripheral device of the casing. While the side is firmly supported, the second support member having the second support plate that can be flexibly deformed is configured to support the side that is not connected to the peripheral device. When the thermal expansion occurs, the casing does not extend to the peripheral device side, and the casing is extended to the side opposite to the peripheral device by bending of the second support member, so that the peripheral device and the connection member are not adversely affected. Can absorb heat deformation. In addition, since both the first support plate and the second support plate support the end of the casing in the circumferential direction, when the casing is viewed from the longitudinal direction, the right-and-left falling rigidity is increased and the motor is stably operated. Can be operated.
特に、第2支持部材の撓みに関しては、第2支持板自体が可撓変形可能である上に、上端部に上述のような切欠きを形成しているため、ケーシングの長手方向への剛性を小さくしてより撓み易くし、ケーシングを安定的に支持しながら熱膨張による伸長させて逃がすことができる。さらに、切欠きの両側端部にはそれぞれ部分円弧状の開口部を連通させて形成しているため、第2支持板の撓み時に切欠きの端部にかかる応力を好適に逃がし、第2支持板自体の破損を防止することができる。 In particular, regarding the bending of the second support member, since the second support plate itself can be flexibly deformed and the notch as described above is formed at the upper end portion, the rigidity in the longitudinal direction of the casing is increased. It can be made smaller and easier to bend, and can be released by being expanded by thermal expansion while stably supporting the casing. Furthermore, since the partial arc-shaped openings are formed in communication with both end portions of the notches, the stress applied to the end portions of the notches when the second support plate is bent is preferably released, so that the second support Damage to the plate itself can be prevented.
さらに、第2支持板に切欠きとそれに連続する開口部を形成していることから、本発明における第2支持板には、上述した従来の第2支持板に形成された切欠きの開口よりも実質的に広い開口を形成することが可能であるため、その広がった分に応じてケーシングの中心軸の高さ(センターハイト)を低位置に位置付けて重心を低くすることで、より安定したモータの作動を実現することも可能となる。また、第2支持板に形成される切欠きと開口部とからなる開口が広いことにより、ケーシングと第2支持板との間の空気の通り道が広がり、また第2支持板の表面積が大きくなることから、ケーシングに対する放熱性を向上させることもできるようになる。 Further, since the notch and the opening continuous therewith are formed in the second support plate, the second support plate in the present invention has a notch opening formed in the conventional second support plate described above. Since it is possible to form a substantially wide opening, the center of gravity (center height) of the casing is positioned at a low position and the center of gravity is lowered according to the spread. It is also possible to realize the operation of the motor. Further, since the opening formed by the notch and the opening formed in the second support plate is wide, the air passage between the casing and the second support plate is widened, and the surface area of the second support plate is increased. For this reason, it is possible to improve the heat dissipation of the casing.
特に、第2支持板に形成される切欠きを、第2支持板とケーシングとの間に空間を形成するものとすれば、第2支持板の撓み易さを向上しつつ、ケーシングのセンターハイトを低い位置に設定し易くなる。 In particular, if the notch formed in the second support plate forms a space between the second support plate and the casing, the center height of the casing is improved while improving the flexibility of the second support plate. Can be easily set to a low position.
このような本発明の発電機において、第1支持板によるケーシングへの強固な支持と、第2支持板の撓みによるケーシングへの柔軟な支持とを両立させるには、第2支持板の肉厚を第1支持板の肉厚よりも薄くすることが有効となる。 In such a generator of the present invention, in order to achieve both strong support to the casing by the first support plate and flexible support to the casing by bending of the second support plate, the thickness of the second support plate It is effective to make the thickness smaller than the thickness of the first support plate.
また、第2支持板によるケーシングへの高い倒れ剛性を維持しつつケーシングの長手方向へは適度に撓むようにするためには、第2支持板において、その左右両端部にケーシングへの取付代を形成し、両取付代の間に切欠きを形成し、さらに両取付代に近接してそれぞれ開口部を形成することが好適である。 In addition, in order to allow the second support plate to bend moderately in the longitudinal direction of the casing while maintaining a high fall rigidity to the casing, the second support plate is provided with an allowance for attachment to the casing at both left and right ends thereof. It is preferable that a notch is formed between both mounting allowances, and an opening is formed in the vicinity of both mounting allowances.
さらに、第2支持板によるケーシングへの安定した支持を確保するには、第2支持板は、左右対称形状とすることが望ましい。 Furthermore, in order to ensure stable support to the casing by the second support plate, it is desirable that the second support plate has a bilaterally symmetric shape.
本発明によれば、ケーシングを周方向に支持する第1支持板と第2支持板とにより、モータ作動時の倒れを効果的に防止しつつ、第1支持板で周辺装置側の端部を高い剛性で支持することで、モータ作動によるケーシングの熱膨張を周辺装置や他の接続装置側へは影響させず、第2支持板を撓ませることでケーシングの熱膨張を周辺機器とは反対側への伸長により逃がすことができる。特に、第2支持板にはケーシングと対面するように上面中央部に形成された切欠きと、その切欠きの両端部に形成された部分円弧状の開口部とを形成しているため、撓み時に切欠きの端部にかかる応力を緩和して第2支持板の破損を有効に防止することができ、またケーシングの中心高さ(軸の高さ位置;センターハイト)を低くして発電機本体の重心を下げ、安定した運転を可能とすることが可能である。さらに、第2支持板に形成した切欠きと開口部により、ケーシングの放熱性を向上することも可能である。 According to the present invention, the first support plate and the second support plate that support the casing in the circumferential direction effectively prevent the falling of the motor during operation, and the end on the peripheral device side is prevented by the first support plate. By supporting with high rigidity, the thermal expansion of the casing due to the motor operation is not affected to the peripheral device and other connecting devices, and the second support plate is bent to prevent the thermal expansion of the casing from the peripheral device. Can be escaped by extending to In particular, the second support plate is formed with a notch formed at the center of the upper surface so as to face the casing and partial arc-shaped openings formed at both ends of the notch. Sometimes the stress applied to the end of the notch can be relieved to effectively prevent the second support plate from being damaged, and the center height of the casing (shaft height position; center height) can be lowered to reduce the generator It is possible to lower the center of gravity of the main body and enable stable operation. Furthermore, the heat dissipation of the casing can be improved by the notch and the opening formed in the second support plate.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1は本実施形態に係る発電機の一種であるダイナモ装置1を正面側から見た斜視図、図2は同ダイナモ装置1を背面側から見た斜視図、図3は同ダイナモ装置1の側面図、図4は同ダイナモ装置1の背面図である。また図5は、同ダイナモ装置1の模式的な側断面図である。このダイナモ装置1は、例えば自動車試験装置等として用いられるものであって、ケーシング21で覆われたダイナモ装置本体2と、ケーシング21を支持する第1支持部材3及び第2支持部材4とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a dynamo device 1 as a kind of generator according to the present embodiment as seen from the front side, FIG. 2 is a perspective view of the dynamo device 1 as seen from the back side, and FIG. FIG. 4 is a side view of the dynamo device 1. FIG. 5 is a schematic sectional side view of the dynamo device 1. This dynamo device 1 is used, for example, as an automobile test device or the like, and includes a dynamo device
ダイナモ装置本体2は、従来のダイナモ装置におけるものと同様であるので簡単に説明するものとする。図5には、ダイナモ装置本体2の主要な内部部品が示されている。本実施形態においてダイナモ装置本体2は、水平方向に長手寸法を有する円筒形状のケーシング21と、ケーシング21の内側に配置された筒状のステータコア22と、ステータコア22の内側に配置されたロータ23と、ロータ23の一端部に中心を一致させて設けられた第1軸24と、ローラ23の他端部に中心を一致させて設けられた第2軸25とを備えている。第1軸24及び第2軸25は、それぞれケーシング21の前壁21a及び後壁21bの各中央部に設けられたベアリング26a,26bにより回転可能に支持されており、この構成によりロータ23をベアリング26a,26bにより回転可能とされている。そして、第1軸24には、出力軸27を介して周辺装置5(図5参照)が接続される。出力軸27は、ロータ23及び第1軸と共に回転して、ロータ23の回転力を周辺装置5へ伝達するものである。ここで、ロータ23,第1軸24、第2軸25、出力軸27の各回転軸(中心軸)は一直線(以下、軸心mと呼ぶ。図4及び図5に一点鎖線で示す。)上に一致させている。周辺装置5としては、例えば減速機、被駆動装置、付加装置、軸受等を挙げることができる。
Since the dynamo device
第1支持部材3及び第2支持部材4は、それぞれ床面F上に設けられ、ケーシング21を支持するものであり、本実施形態ではダイナモ装置本体2の軸心mを水平に支持している。第1支持部材3には、ケーシング21の周辺装置5側の端部を支持させており、第2支持部材4には、ケーシング21の周辺装置5とは反対側の端部を支持させている。
The
具体的に、第1支持部材3は、床面Fにボルト31a(図5参照、他の図では省略している)で固定された平板状の第1底板31と、底面を溶接等により第1底板31に固定された第1支持板32とから構成される。この第1支持板32は、比較的分厚い金属板からなり、軸心mと略直交する方向を幅方向として配置されるものであり、ケーシング21の周壁21cにおける底側の湾曲形状に対応して湾曲させた上面をケーシング21の周壁21cに溶接等により固定することで、ケーシング21を周方向に亘って支持している。
Specifically, the
第2支持部材4は、第1支持部材3と同様に、床面Fにボルト41a(図5参照、他の図では省略している)で固定された平板状の第2底板41と、底面を溶接等により第2底板41に固定された第2支持板42とから構成される。この第2支持板42は、第1支持板32よりも肉厚が薄く可撓変形可能な金属板からなり、軸心mと略直交する方向を幅方向として配置されるものであり、ケーシング21の周壁21cにおける底側の湾曲形状に対応して湾曲させた上面の両側端部42c,42cをケーシング21の周壁21cに溶接等により固定することで、ケーシング21を周方向に亘って支持している。すなわち、第2支持板42の上面における両側端部42c,42cは、ケーシング21への取付代(溶接代)として機能している。そして、第2支持板42には、ケーシング21への取付代である両側端部42c,42cの内側に亘って、ケーシング21の周壁21cよりもやや低位置から、上面をケーシング21の周壁21cの表面から離間させるように湾曲した弓形をなす切欠き42aを形成している。さらに、この切欠き42aの両側端部には、切欠き42aによる第2支持板42とケーシング21との間の空間に連通するように、それぞれ部分円弧状をなす開口部42b,42bを形成している。これら切欠き42aと開口部42b,42bは、いずれも第2支持板42の肉厚を貫通して形成されている。このような形状の第2支持板42は、軸心mを前後方向として正面視又は背面視した場合、左右対称形状となるように形成されている。
Similar to the
このように、第2支持板42に、ケーシング21との間に連続して空間を形成する切欠き42aと開口部42b,42bを設けることにより、第2支持板42の肉厚を第1支持板32よりも薄くしていることと相俟って、第2支持板42の軸心m方向の剛性を第1支持板32の軸心m方向への剛性よりも小さいものとしている。ただし、第1支持板32と第2支持板42の幅方向への剛性、換言すればケーシング21の軸心mに対する直交方向への倒れ方向への剛性は、同程度に十分確保されている。特に、第2支持板42の肉厚が存在する軸心mと直交する平面内においては、軸心mから左右斜め下方に略45°の位置に第2支持板42の両側端部42c,42cを位置付けてその部位をケーシング21に溶接することで、第2支持板42のケーシング21に対する倒れ剛性を確保している。
Thus, by providing the
上述した構成の本実施形態に係るダイナモ装置1では、ロータ23の作動に伴ってケーシング21が熱を帯びて膨張した場合、周辺装置5側の端部は、肉厚が大きく軸心m方向への剛性の高い第1支持板32を有する第1支持部材3により支持されているため変形しないが、周辺装置5とは反対側の端部は、肉厚が小さく切欠き42aと開口部42b,42bを形成することにより軸心m方向への剛性を積極的に低くした第2支持板42を備えた第2支持部材4により支持されているために、図6に想像線で示すように、第2支持板42を可撓変形させながら周辺装置5とは反対側へ伸長する。したがって、ケーシング21の熱膨張分は、第2支持部材42の可撓変形を伴った伸長により吸収できることとなる。そのため、ケーシング21の熱膨張による反りや曲がりを抑制することができるため、ロータ23,第1軸24、第2軸25、出力軸27等のダイナモ装置本体2の内部部材や周辺装置5の破損を与えることなく、ダイナモ装置本体2を運転することができる。
In the dynamo device 1 according to the present embodiment having the above-described configuration, when the
また、第2支持部材4の第2支持板42の上端部に形成した切欠き42aの両側端部に連通して開口部42b,42bを形成していることから、第2支持板42とケーシング21との間の空間を従来のもの(前掲、特許文献1参照)よりも広げることができることとなり、それだけ軸心mの位置を低位置に位置付け、ケーシング21を含むダイナモ装置本体2の重心を低くして、ダイナモ装置本体2をより安定して稼働させることができる。さらに、切欠き42aと開口部42b,42bを形成したことにより、ケーシング21と第2支持部材42との間の空間が広がることで、空気の通り道が広がるとともに、第2支持部材42の表面積も大きくなるため、ケーシング21への放熱効果も向上することができる。
Further, since the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図7に示す第2支持部材4’における第2支持板42’は、切欠き42a’の両側端部に形成した開口部42b’,42b’を、ケーシング21の周壁21と接するように、上面の取付代である両側端部42c’,42c’から連続的に形成したものである。このようにすることで、ケーシング21のセンターハイト(軸心mの高さ位置)をさらに低くし、より安定したダイナモ装置本体2の稼働に資することができる。なお、同図では第2支持板4以外の構成については上述した実施形態のものと同様であるので、特に説明することなく同一の符号を用いて示している。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…ダイナモ装置(発電機)
2…ダイナモ装置本体(発電機本体)
3…第1支持部材
4…第2支持部材
5…周辺装置
21…ケーシング
31…第1支持板
41…第2支持板
41a…切欠き
41b…開口部
41c,41c…側端部(取付代)
1 ... Dynamo device (generator)
2 ... Dynamo device body (generator body)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ケーシングの長手方向において他の周辺装置と接続される側の端部を当該ケーシングの周方向に支持する第1支持板を有する第1支持部材と、
前記ケーシングの長手方向において他の周辺装置が接続されない側の端部を当該ケーシングの周方向に支持し可撓変形可能な第2支持板を有する第2支持部材とを具備し、
前記第2支持板の上端部における略中央部に切欠きを形成するとともに、当該切欠きの両側端部にそれぞれ連通して開口する部分円弧状をなす一対の開口部を形成していることを特徴とする発電機。 A generator body including a cylindrical casing having a longitudinal direction as a central axis direction;
A first support member having a first support plate for supporting an end portion on the side connected to another peripheral device in the longitudinal direction of the casing in the circumferential direction of the casing;
A second support member having a second support plate that can be flexibly deformed by supporting an end of the casing in the longitudinal direction to which no other peripheral device is connected in the circumferential direction of the casing;
A notch is formed in a substantially central portion of the upper end portion of the second support plate, and a pair of openings that form a partial arc shape that opens to communicate with both side end portions of the notch are formed. A featured generator.
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