JP2012080660A

JP2012080660A - 回転電機

Info

Publication number: JP2012080660A
Application number: JP2010223180A
Authority: JP
Inventors: Sueyoshi Mizuno; 末良水野; Shinichi Noda; 伸一野田; Keiji Ozaki; 圭史尾崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP5597085B2

Abstract

【課題】ロータの回転に伴って発生する振動を効果的に抑制することができる軸受スタンドを有する回転電機を提供することにある。
【解決手段】少なくとも１つの実施形態の回転電機は、固定子と回転子を有しており、軸受により固定子に対して回転子が稼動可能なように支持されている。また軸受は、軸受ハウジング２の略中心に位置する溝部に取付けられ固定される。またその軸受ハウジング２は、軸受スタンド１により自立している。軸受ハウジング２は、溝部の中心から鉛直方向に略−２０°〜＋２０°までの範囲で、軸受ハウジング２の他部分よりも外周の径方向の厚みを略１．１倍以上とする剛性強化部３を有している。剛性強化部３により振動の抑制されることになる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転電機に関する。

従来の回転電機の軸受装置は、図１１に示すように、回転電機のロータの回転に伴なって発生する振動をハウジング１００に伝播させないようにするため機能が備わっている。例えば、ロータの回転軸１０１を回転可能に軸支する軸受１０２とハウジング１００との間に、制振部材１０３を設けた回転電機が知られている。そのため、ロータの回転に伴って振動が発生した場合に、制振部材１０３の効果により振動を吸収するとことにより、振動がハウジング１００に伝播することが抑制されている。

特開２０１０−７１４５８公報特開２００７−１３５３４２公報

しかしながら、ハウジングと軸受との間に制振部材を介在する回転電機は、制振部材の劣化による振動伝播の吸収率の低下により振動の抑制効果が減少する。また、軸受と制振部材との当接面の精度を確保するために加工精度を高める必要があり、作業性の複雑化という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、ロータの回転に伴って発生する振動を効果的に抑制することができる軸受スタンドを有する回転電機を提供することにある。

実施形態の回転電機は、固定子に対して回転子が稼動可能なように支持する軸受を、略中心に位置する溝部に取付け、固定する軸受ハウジングと、軸受ハウジングは、軸受中心から鉛直方向に略−２０°〜＋２０°までの範囲で、前記ハウジングの他部分よりも外周の径方向の厚みを略１．１倍以上とする剛性強化部を有している。

第１の実施形態の軸受スタンドの斜視図。（ａ）第１の実施形態の軸受スタンドの第１振動モード（ｂ）第１の実施形態の軸受スタンドの第２振動モード第１の実施形態の応答加速度を説明するグラフ。第２の実施形態の軸受スタンドの斜視図。第２の実施形態の応答加速度を説明するグラフ。第３の実施形態の軸受スタンドの斜視図。第３の実施形態の応答加速度を説明するグラフ。第１の実施形態から第３の実施形態までの効果を示すグラフ。第４の実施形態の軸受スタンドの斜視図。従来技術の実施形態の構成を説明する断面図。

以下、実施形態の回転電機について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１乃至３を参照し、詳細に説明する。（構成）
図１は、回転電機（全体構成については図示せず）の軸受スタンド１を示す。軸受スタンド１は、回転電機のロータの回転軸を軸支するものである。そのため、軸受スタンド１は、軸受を溝部で保持する軸受ハウジング２と、軸受ハウジング２を自立させるためのスタンドより構成されている。軸受が略円形状であることから、軸受ハウジング２も略円形状になっている。

軸受スタンド１は、回転電機と回転軸がほぼ同等の長さの場合、回転軸端部を両側から挟む構成をしている。また回転電機より回転軸が長い場合、回転電機からある一定の距離を解して軸受スタンド１が設置される。

剛性強化部３は、軸受スタンド１のスタンド側に付加される。剛性強化部３は、軸受ハウジング２の中点からスタンドに向かって鉛直方向に−２０°〜＋２０°までの範囲で付加され、剛性強化部は他部分よりも外周の径方向の厚みを１．１倍以上としている。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。ロータの回転に伴って発生する一定の振動を軸受スタンド１に与えると、軸受ハウジング２は変形する。図２（ａ）は、第１振動モードであり、横方向に軸受ハウジング２が変更し、固有振動数は５７６Ｈｚとなる。また図２（ｂ）は、第２振動モードであり、縦方向に軸受ハウジング２が変形し、固有振動数は９３０Ｈｚとなる。このような固有振動数を有する軸受ハウジング２の応答加速度を求めた。本実施形態の軸受ハウジング２の応答加速度を示したものが図３である。図３は、横軸に周波数、縦軸に応答加速度で表示されている。図３に示すように、第１振動モード４は、固有振動数は５７６Ｈｚ、応答速度は１．９８ｍ／ｓｅｃ＾２となる。第２振動モード５は、固有振動数は９３０Ｈｚ、応答速度は４．３９ｍ／ｓｅｃ＾２である。

本実施形態では、軸受ハウジング２を軸受中心から鉛直の下方向に−２０°〜＋２０°までの範囲で、それ以外の部分よりも外周の径方向を厚くし剛性強化部３を有している。剛性強化部３を有さない場合、第１振動モードは、固有振動数５８８Ｈｚ、応答速度は２．１１ｍ／ｓｅｃ＾２となり、第２振動モードは、固有振動数９２８Ｈｚ、応答速度は５．１０ｍ／ｓｅｃ＾２となる。そのため、剛性強化部３により、縦方向に働く第１振動モードの振動を抑制することが可能となり、応答加速度を低減させることができていることが分かる。

（効果）
以上述べた実施形態の軸受ハウジングの外周側の剛性を強化する剛性強化部によれば、軸受ハウジングからの振動伝播を効果的に抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図４を参照し、詳細に説明する。尚、図１乃至３と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

（構成）図４は、軸受ハウジング２について、軸受中心から鉛直方向に−２０°〜＋２０°までの範囲の外形外側には、軸受ハウジング２よりスタンドの接地部分付近まで複数の梁形状が延在し、第２剛性強化部２０が示されている。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。第２剛性強化部２０を有する軸受ハウジング２の応答速度を求めた。図５の第１振動モード２１は、横方向に軸受ハウジング２が変形し、固有振動数は５６５Ｈｚ、応答速度は１．８２ｍ／ｓｅｃ＾２となる。また、第２振動モード２２は、第２振動モードであり、縦方向に軸受ハウジング２が変形し、固有振動数は９３０Ｈｚ、応答速度は４．１７ｍ／ｓｅｃ＾２となる。

本実施形態では、軸受ハウジング２を軸受中心から鉛直方向に−２０°〜＋２０°までの範囲の外形外側には、軸受ハウジング２よりスタンドの接地部分付近まで複数の梁形状が延在している第２剛性強化部２０を有している。第２剛性強化部２０を有さない場合、第１振動モードは、固有振動数５８８Ｈｚ、応答速度は２．１１ｍ／ｓｅｃ＾２となり、第２振動モードは、固有振動数９２８Ｈｚ、応答速度は５．１０ｍ／ｓｅｃ＾２となる。そのため、剛性強化部３により、縦方向に働く第１振動モードの振動を抑制することが可能となり、応答加速度を低減させることができていることが分かる。

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の軸受ハウジングの外周側の剛性を強化する剛性強化部によれば、軸受ハウジングからの振動伝播を効果的に抑制することが可能となる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について図６及び図７を参照し、詳細に説明する。。尚、図１乃至５と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

（構成）
図６は、軸受ハウジング２の径方向の外周側を多角形構造にした第２軸受ハウジング３０を示している。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。第２軸受ハウジング３０の応答速度を求めた。図７の第１振動モード３１は、横方向に軸受ハウジング３０が変形し、固有振動数は５８７Ｈｚ、応答速度は１．０５ｍ／ｓｅｃ＾２となる。また、第２振動モード３２は、縦方向に軸受ハウジング３０が変形し、固有振動数は９５１Ｈｚ、応答速度は４．５５ｍ／ｓｅｃ＾２となる。

本実施形態では、第２軸受ハウジング３０の外周側の略円形状を多角形構造とし、変形の大きい部位が多角形状の辺に位置するよう構成される。第２軸受ハウジング３０を有さない場合、第１振動モードは、固有振動数５８８Ｈｚ、応答速度は２．１１ｍ／ｓｅｃ＾２となり、第２振動モードは、固有振動数９２８Ｈｚ、応答速度は５．１０ｍ／ｓｅｃ＾２となる。そのため、剛性強化部３により、縦方向に働く第１振動モードの振動を抑制することが可能となり、応答加速度を低減させることができていることが分かる。水平方向と垂直方向の両者を抑制するには、８角形とすることが望ましく、前記軸受ハウジング２の外周側の形状を多角形状とすることで応答加速度を低減させることができる。

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の軸受ハウジングの外周側の剛性を強化する剛性強化部によれば、軸受ハウジングからの振動伝播を効果的に抑制することが可能となる。また、振動部位を特定し、軸受ハウジングの外周側の剛性を強化すれば、軸受ハウジングからの振動伝播を効果的に抑制することができる。

ここで図８に第１の実施形態から第３の実施形態で構成される軸受スタンドの振動低減率を示す。第１の実施形態の第１振動モード４、第２振動モード５から第３実施形態の第１振動モード３１、第２振動モード３２の全てにおいて振動が低減している。特に、第３の実施形態の第１振動モード３１の低減率が５０％以上であることから、振動伝播を５０％以上低減できる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態について図９を参照し、詳細に説明する。尚、図１乃至８と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

（構成）
図９は、軸受ハウジング２について、軸受中心から鉛直方向の−２０°〜＋２０°の範囲で、軸受と軸受ハウジングの間に剛性強化部材４０の範囲内に振動減衰部材４１が設置されている。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。軸受スタンド１の軸受ハウジング２の振動は、鉛直の下方向に発生する。このため、軸受中心から鉛直方向の−２０°〜＋２０°の範囲で、軸受と軸受ハウジングの間に振動減衰部材を設置することで、第１振動モード及び第２振動モードの際に応答加速度を低減させることができる。

1 軸受スタンド
２軸受ハウジング
３剛性強化部
４第１振動モード
５第２振動モード
２０第２剛性強化部
２１第１振動モード
２２第２振動モード
３０第２軸受ハウジング
３１第１振動モード
３２第２振動モード
４０第３剛性強化部
４１振動減衰部材
１００エンドフレーム
１０１回転軸
１０２軸受け
１０３制御部材

Claims

固定子に対して回転子が稼動可能なように支持する軸受を、略中心に位置する溝部に取付け、固定する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングは、軸受中心から鉛直方向に略−２０°〜＋２０°までの範囲で、前記ハウジングの他部分よりも外周の径方向の厚みを略１．１倍以上とする剛性強化部と、
を有する回転電機
固定子に対して回転子が稼動可能なように支持する軸受を、略中心に位置する溝部に取付け、固定する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングを支持する軸受スタンドと、
前記軸受ハウジングは、軸受中心から鉛直方向に略−２０°〜＋２０°までの範囲で、前記軸受スタンド側に梁構造となる剛性強化部と、
を有する回転電機
固定子に対して回転子が稼動可能なように支持する軸受を、略中心に位置する溝部に取付け、固定する軸受ハウジングが多角形構造で構成される回転電機。
前記軸受ハウジングにおいて、前記軸受ハウジングが多角形構造でかつ、剛性強化部を有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転電機。
前記軸受ハウジングの外周側の多角形構造を略８角形とすることを特徴とする請求項３乃至４記載の回転電機。
固定子に対し、回転子が稼動可能なように支持する軸受を、略中心に位置する溝部により固定する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングを支持する軸受スタンドと、
前記軸受ハウジングは、軸受中心から鉛直方向の略−２０°〜＋２０°の範囲で、軸受と軸受ハウジングの間に設置せれる振動減衰部材と、
を有する請求項１乃至５のいずれか１項記載の回転電機
前記振動減衰部材に、ウレタン系若しくはゴム系若しくは無機質材等を用いることを特徴とする請求項６記載の回転電機