JP2013198315A

JP2013198315A - 立軸型回転電機

Info

Publication number: JP2013198315A
Application number: JP2012063728A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Kawazoe; 裕史川添
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JP5893457B2

Abstract

【課題】立軸型回転電機の振動を効率よく抑制する。
【解決手段】立軸型回転電機は、鉛直に延びる回転軸と、回転軸と共に同軸に回転する回転子と、回転子を取り囲むように配置された固定子と、固定子を取り囲む固定子フレーム４０と、固定子フレーム４０の下端に配置されて固定子フレーム４０の下端面にボルト６０により固定された下部ブラケット５０と、固定子フレーム４０の下端と下部ブラケット５０のうち下端に接する接触面との間に挟みこまれるように配置された加減板５５と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、立軸型回転電機に関する。

立軸型回転電機は、鉛直に延びる回転軸と、回転子と、この回転子を半径方向外側から取り囲む固定子と、この固定子鉄心を収容する固定子フレームと、を有する。

回転軸は、固定子フレームの下端を貫通し、下方に突出するものがある。このタイプは、下方に負荷が配置されるものが多い。

固定子フレーム内には、冷却用のファンが設けられて、固定子フレーム内を冷却している。また、固定子フレームの外側には、放熱のための熱交換器が設けられているものがある。

立軸型回転電機が回転すると、所定の振動が発生する。この振動は、予め設計段階で固有振動数が定常の運転時の回転数に近づかないように調整される。しかし、立軸型回転電機を所定の据付場所に据え付けたときに、他の振動因子の影響を受けて、立軸型回転電機が振動することもある。

立軸型回転電機の振動を抑制する手段として、例えば特許文献１に開示されているように、防振ゴム等を用いる技術が知られている。

特開平９−９５９７号公報

ところが、大型の立軸型回転電機の場合、防振ゴムの劣化の進みが速い等の問題がある。このため、据付直後に比べて経時的に防振効果が低くなる可能性がある。

また、立軸型回転電機の設計段階で解析等を用いて据付場所における振動解析の精度を向上させることも可能ではあるが、これは製造コスト等が増大することとなる。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、立軸型回転電機の振動を効率よく抑制することである。

上記目的を達成するための本発明に係る立軸型回転電機は、鉛直に延びる軸周りを回転する回転軸と、前記回転軸と共に同軸に回転する回転子と、前記回転子を半径方向外側から取り囲むように配置された固定子と、前記固定子を半径方向外側から取り囲むように配置された固定子フレームと、前記固定子フレームの下端に配置されて、前記固定子フレームの下端面にボルトにより固定された下部ブラケットと、前記固定子フレームの下端と、前記下部ブラケットのうち前記下端に接する接触面と、の間に挟みこまれるように着脱可能に配置された加減板と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、立軸型回転電機の振動を効率よく抑制することが可能になる。

本発明に係る第１の実施形態の立軸型回転電機の概略正面図である。図１のII部の拡大正面図である。図１の下部ブラケットの上面図で、固定子フレームに接する接触面を示している。図２の加減板の有無による立軸型回転電機の固有振動数の変化を示すグラフである。本発明に係る第２の実施形態の立軸型回転電機に係る下部ブラケットの上面図で、固定子フレームに接する接触面を示している。

以下、本発明に係る立軸型回転電機の実施形態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〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の立軸型回転電機の概略正面図である。図２は、図１のII部の拡大正面図である。

図３は、図１の下部ブラケット５０の上面図で、固定子フレーム４０に接する接触面を示している。図３では、回転軸１０は、二点差線により仮想的に示している。

図４は、図２の加減板５５の有無による立軸型回転電機の固有振動数の変化を示すグラフで、横軸に周波数を示し、縦軸に振動強度を示している。

先ず、本実施形態の立軸型回転電機の構成について説明する。

立軸型回転電機は、図１に示すように、回転軸１０と、回転子２０と、固定子３０と、固定子フレーム４０と、下部ブラケット５０と、外部ファン装置４５と、風道部３４と、を有する。

回転軸１０は、鉛直に延びる軸周りを回転するもので、図示しない軸受で回転自在に支持されている。軸受は、固定子フレーム４０内の上方に取り付けられており、回転軸１０および回転子２０の重量を支持できるものである。

回転子２０は、回転軸１０に固定されて回転軸１０と共に同軸で回転する。

固定子３０は、回転子２０を半径方向外側から取り囲むように構成されて、詳細は省略するが固定子鉄心や固定子巻線等を有する。

固定子フレーム４０は、回転子２０および固定子３０を半径方向外側から取り囲む外周部４１と、外周部４１の上端に取り付けられた上端板（図示せず）、および外周部４１の下端に取り付けられた下端板４３を有する。下端板４３は、回転軸１０が貫通する。上端板の上には、詳細な説明は省略するが軸受箱３２等が配置されている。

外部ファン装置４５は、固定子フレーム４０の上方でこの例では軸受箱３２の上に配置されている。この外部ファン装置４５は、外気を取り込むもので、風道部３４に外気を送り込むことができる。

風道部３４は、外部ファン装置４５に接続されて、且つ固定子フレーム４０に隣接するように配置される。この風道部３４は、内部に空気が流通する流路が形成されている。この流路は、外部ファン装置４５が取り込んだ外気を流通させて、その後、外部に排気するように形成されている。

風道部３４のうち固定子フレーム４０に隣接する部分を流れる外気は、固定子フレーム４０内を循環する空気と熱交換される。すなわち、この風道部３４は、外部ファン装置４５で取り込んだ外気と、固定子フレーム４０内を循環する空気とで、熱交換させる機能を有している。

下部ブラケット５０は、固定子フレーム４０の下端板４３に複数のボルト６０で取り付けられている。この例では、９本のボルト６０を用いている。下部ブラケット５０の上面と、固定子フレーム４０の下端板４３には、９箇所にボルト穴６１が周方向に等間隔に形成されている。このボルト穴６１にボルト６０を貫通させて、ナットと共に下部ブラケット５０が固定子フレーム４０に固定される（図３）。下部ブラケット５０は、回転軸１０、回転子２０、固定子３０および固定子フレーム４０等の重量を支持している。

複数の加減板５５は、それぞれ固定子フレーム４０の下端板４３と、下部ブラケット５０のうち下端板４３に接する接触面と、の間に挟みこまれるように配置される板状の部材である。

各加減板５５は、面形状が部分円弧状で、１本のボルト６０を半径方向外側から取り囲むように形成されている。この例では、３枚の加減板５５が周方向に等間隔に配置されている。

固定子フレーム４０の下端板４３と、下部ブラケット５０のうち下端板４３に接する接触面と、の間で加減板５５が配置された部分以外は、シール材５２が設けられている。

続いて、本実施形態の作用について説明する。

立軸型回転電機が運転状態にあるとき、すなわち、回転軸１０が回転しているとき、回転周波数が据付後の立軸型回転電機の固有振動数に近づくと共振する。この共振は、立軸型回転電機の構成部材の劣化等を早める可能性がある。

本実施形態では、据付後に共振の有無を調べて、共振が発生する場合に当該共振を避けるように加減板５５を挿入する。以下、その手順について説明する。

先ず、所定の据付場所に立軸型回転電機を設置した後に、回転軸１０を回転して定格運転の状態で、共振状態になるか否かを確認する。共振が確認できた後に、運転を停止する。

その後、下部ブラケット５０と固定子フレーム４０との連結を解除、すなわち、ボルト６０を緩める状態にする。次に、ジャッキ等で固定子フレーム４０を持ち上げて、加減板５５を挿入する。

所定の枚数の加減板５５を挿入後に、再びボルト６０を締め付けて、下部ブラケット５０と固定子フレーム４０とを連結する。その後、再び運転して共振が発生するか否かを確認する。

加減板５５を取り付けると、図４に示すように、据付け系全体での固有周波数が変化する。図４の例では、その固有周波数が小さくなるように変化している。

共振が発生する場合には、加減板５５の枚数等を調整して、共振しなくなるまで上述の手順を繰り返す。共振しないことを確認できたら、据付作業が完了する。

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、立軸型回転電機の振動を効率よく抑制することが可能になる。また、据付場所で共振を抑制できるため、立軸型回転電機の設計時に高精度な振動解析等の必要性が低くなり、製造コストを抑制できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図１および図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の立軸型回転電機に係る下部ブラケット５０の上面図で、固定子フレーム４０に接する接触面を示している。図５では、回転軸１０は、二点差線により仮想的に示している。

なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の立軸型回転電機の全体の構成は、第１の実施形態で説明した図１に示すものと同じである。

本実施形態の加減板５５は、略扇形の板状で、ボルト６０が貫通する貫通穴が形成されている。これにより、第１の実施形態と同様に効果を得ると共に、ボルト穴６１の周りの剛性を高めることができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

加減板５５は、例えば、ボルト６０に干渉しない部分に配置された板でもよい。

１０…回転軸
２０…回転子
３０…固定子
３２…軸受箱
３４…風道部
４０…固定子フレーム
４１…外周部
４３…下端板
４５…外部ファン装置
５０…下部ブラケット
５２…シール材
５５…加減板
６０…ボルト
６１…ボルト穴

Claims

鉛直に延びる軸周りを回転する回転軸と、
前記回転軸と共に同軸に回転する回転子と、
前記回転子を半径方向外側から取り囲むように配置された固定子と、
前記固定子を半径方向外側から取り囲むように配置された固定子フレームと、
前記固定子フレームの下端に配置されて、前記固定子フレームの下端面にボルトにより固定された下部ブラケットと、
前記固定子フレームの下端と、前記下部ブラケットのうち前記下端に接する接触面と、の間に挟みこまれるように着脱可能に配置された加減板と、
を有することを特徴とする立軸型回転電機。
前記固定子フレームの下端と、前記下部ブラケットのうち前記下端に接する接触面と、の間には、前記加減板と共にシール材が配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の立軸型回転電機。
前記加減板は、前記ボルトを半径方向外側から一部を取り囲むように形成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の立軸型回転電機。
前記加減板は、前記ボルトが貫通する貫通穴が形成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の立軸型回転電機。