JP4588895B2 - Rotor support structure for high-speed rotating electrical machines - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンなどでロータが高速回転する高速回転電機のロータ支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ガスタービンエンジンでロータを回転させる高速回転電機としては、例えば、図4の断面図に示された高速発電機101がある。そこで、ここでは、図4の高速発電機101について説明する。図4に示すように、高速発電機101では、ケーシング102の中に円筒状のステータ107が収納された状態で取り付けられており、かかるステータ107の中空部には、ロータ108が挿入されている。
【0003】
この点、ステータ107は、重ね合わせた積層珪素鋼板103の歯の間にコイル105の導線を巻回させて、エポキシ配合の樹脂により真空状態で固定したものである。特に、かかるステータ107においては、ハウジング109の両縁端部110から張り出したコイル105の曲折部211についても、エポキシ配合の樹脂により真空状態で固めており、これによって、樹脂フランジ部212が形成されている。
【0004】
一方、ロータ108は、シャフトの周面に設置させた永久磁石を金属管で覆って固定したものであり、前側ベアリング123F(「第2ベアリング」に相当するもの)と後側ベアリング123R(「第1ベアリング」に相当するもの)とで軸支されている。すなわち、図4に示すように、前側ベアリング123Fを保持した前側リテーナ122F(「第2リテーナ」に相当するもの)が前側フランジ121F(「第2フランジ」に相当するもの)に固定され、さらに、かかる前側フランジ121Fがケーシング102の前端面にボルト固定されることにより、ロータ108の前端部(「ロータの他端部」に相当するもの)が回動可能に支持されている。
【0005】
また、後側ベアリング123Rを保持した後側リテーナ122R(「第1リテーナ」に相当するもの)が後側フランジ121R(「第1フランジ」に相当するもの)に固定され、さらに、かかる後側フランジ121Rがケーシング102の後端面にボルト固定されることにより、ロータ108の後端部(「ロータの一端部」に相当するもの)が回動可能に支持されている。
【0006】
特に、後側ベアリング123Rに対しては、後側ベアリング123Rに当接させた後側予圧部材128(「第1予圧部材」に相当するもの)と、後側フランジ121Rにボルト固定された蓋130との間に、コイルバネ129(「第1バネ部材」に相当するもの)を介装させることにより、ロータ108のスラスト方向に250N程度の外力を予め内側に作用させている。これにより、主に、ロータ108のスラスト方向の振動が抑制される。
【0007】
また、前側リテーナ122Fと前側ベアリング123Fとの間においては、前側リテーナ122Fの油穴を介して潤滑油を供給し、厚さが0.02mm程度の油膜を形成することにより、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパを設けている。また、同様にして、後側リテーナ122Rと後側ベアリング123Rとの間、及び、後側リテーナ122Rと後側予圧部材128との間においても、後側リテーナ122Rの油穴を介して潤滑油を供給し、厚さが0.02mm程度の油膜を形成することにより、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパを設けている。これらにより、主に、ロータ108のラジアル方向の振動が抑制される。
【0008】
従って、図4の高速発電機101では、ロータ108の前端をガスタービンエンジンの出力軸に連結することにより、ロータ108の高速回転を低振動で行うことができる。
【0009】
もっとも、このとき、ロータ108の高速回転による風圧により、前側ベアリング123Fや後側ベアリング123Rの軸受部に対して、有効に潤滑油を送り込むことができなくなるおそれがあるので、前側ジェットノズル124Fで前側ベアリング123Fの軸受部に潤滑油を噴射するとともに、後側ジェットノズル124Rで後側ベアリング123Rの軸受部に潤滑油を噴射することにより、強制的な潤滑を行っている。
【0010】
そのため、前側ジェットノズル124Fと後側ジェットノズル124Rとから噴射された潤滑油で霧状となったものが、ケーシング102の内部に充満することになる。しかし、前側フランジ121Fの内壁の上方で凝縮し液化した潤滑油は、前側フランジ121Fの内壁に設けられた溝126Fに集められ後に、ケーシング102の底面部に流下して、ケーシング102の底面部に設けられた潤滑油排出口131から排出される。また、後側フランジ121Rの内壁の上方で凝縮し液化した潤滑油も、同様であり、後側フランジ121Rの内壁に設けられた溝126Rに集められた後に、ケーシング102の底面部に流下して、ケーシング102の底面部に設けられた潤滑油排出口131から排出される。よって、霧状から液化した潤滑油が、高速回転するロータ108に付着することはない。
【0011】
さらに、前側ジェットノズル124Fから噴射されて前側ベアリング123Fの軸受部を通過した液状の潤滑油は、ロータ108に取り付けられた前側オイルスローワ125Fの遠心力で振り切られ、前側フランジ121Fに設けられた前側潤滑油噴出口127Fから噴出した後に、ケーシング102の底面部に流下して、ケーシング102の底面部に設けられた潤滑油排出口131から排出される。また、後側ジェットノズル124Rから噴射されて後側ベアリング123Rの軸受部を通過した液状の潤滑油も、同様であり、ロータ108に取り付けられた後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られ、後側フランジ121Rに設けられた後側潤滑油噴出口127Rから噴出した後に、ケーシング102の底面部に流下して、ケーシング102の底面部に設けられた潤滑油排出口131から排出される。よって、液状の潤滑油が、高速回転するロータ108に付着することはない。
【0012】
従って、図4の高速発電機101では、ロータ108とステータ107との間において、液状の潤滑油がロータ108の高速回転の抵抗となることがなく、また、液状の潤滑油がロータ108の高速回転の摩擦熱でカーボーン化して固着することもないので、トルク変動・出力変動が起きず、この点で、出力効率の低下を防止したものということができる。
【0013】
尚、前側ベアリング123Fと後側ベアリング123Rは、アンギュラベアリングである。また、ケーシング102と、前側フランジ121F、後側フランジ121R、前側リテーナ122F、後側リテーナ122Rの材質は、鋳物(FCD500)である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4の高速発電機101においては、運転時に振動音が発生することが多く、例えば、ロータ108の回転数が80000rpmの耐久試験を行った際に、運転時間が1000〜2000時間において、ロータ108のラジアル方向の3kHz以下の振動(1次、2次の振動成分のみ)を計測してみると、図5に示すような結果となった。さらに、例えば、ロータ108の回転数が70000rpmの運転を行った際に、ロータ108のスラスト方向の振動を電気的方法で計測してみると、図6に示すような結果となった。図6では、波動曲線の6周期でロータ108の1回転を意味し、また、波動曲線の各最大値(又は各最小値)がロータ108の端面の位置を意味することなどを考慮すると、このとき、ロータ108は、そのスラスト方向に、約0.16mmの振幅で約365Hzの振動を行っていたことになる。
【0015】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、高速回転時のロータの振動をより抑制した高速回転電機のロータ支持構造を提供することを第1の課題とする。
【0016】
また、図4の高速発電機101においては、前側オイルスローワ125Fの遠心力で振り切られた潤滑油が、前側フランジ121Fの前側潤滑油噴出口127Fから勢いよく噴出するので、ステータ107の樹脂フランジ部212に突き当たることにより、かかる樹脂フランジ部212が堀り削られることがあった。また、同様にして、後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られた潤滑油が、後側フランジ121Rの後側潤滑油噴出口127Rから勢いよく噴出するので、ステータ107の樹脂フランジ部212に突き当たることにより、かかる樹脂フランジ部212が堀り削られることがあった。
【0017】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、オイルスローワの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータの樹脂フランジ部が浸食されることを防止した高速回転電機のロータ支持構造を提供することを第2の課題とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
第1の課題を解決するために成された請求項1に係る発明は、ケーシングに内装されたロータと、前記ロータの一端部を軸支した第1ベアリングと、前記ロータの他端部を軸支した第2ベアリングと、前記第1ベアリングを支持した第1リテーナと、前記第2ベアリングを支持した第2リテーナと、前記第1リテーナが固設されるとともに前記ケーシングに取り付けられた第1フランジと、前記第2リテーナが固設されるとともに前記ケーシングに取り付けられた第2フランジと、前記第1ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第1予圧部材と、前記第1予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に付勢する第1バネ部材と、を有し、前記第1リテーナと前記第1ベアリングとの間、前記第1リテーナと前記第1予圧部材との間、及び、前記第2リテーナと前記第2ベアリングとの間に潤滑油を送り込む高速回転電機のロータ支持構造において、前記第2リテーナの内周面に設けられ、前記第2ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第2予圧部材と、 前記第2予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第2バネ部材と、を備え、 前記第2リテーナと前記第2予圧部材との間に潤滑油を送り込むこと、前記第1リテーナを前記第1フランジに圧入させて固設するとともに、前記第2リテーナを前記第2フランジに圧入させて固設したこと、を特徴としている。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載する高速回転電機のロータ支持構造であって、前記第2バネ部材が重ね板ばねであること、を特徴としている。
【0019】
このような特徴を有する本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、ロータの一端部を軸支した第1ベアリングと第1リテーナとの間と、第1ベアリングを押圧する第1予圧部材と第1リテーナとの間に対して潤滑油を送り込むとともに、ロータの他端部を軸支した第2ベアリングと第2リテーナとの間に対して潤滑油を送り込み、さらに、それらに加えて、第2ベアリングを押圧する第2予圧部材と第2リテーナとの間に対しても潤滑油を送り込んでいる。
【0020】
すなわち、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、ロータの他端部を軸支した第2ベアリングを押圧する第2予圧部材と第2リテーナとの間に対しても潤滑油を送り込んでおり、これにより、ロータの他端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパが新たに設けられたことになるので、ラジアル方向のロータの振動系に新たな減衰が加えられたことになり、また、ロータの両端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパがほぼ均等に設けられることになるので、ラジアル方向のロータの振動系の不釣り合いが小さくなり、これらにより、高速回転時のロータのラジアル方向の振動をより抑制することができる。
【0021】
また、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、 第1予圧部材を介して、第1バネ部材が第1ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧するとともに、第2予圧部材を介して、第2バネ部材が第2ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧しており、つまり、第1バネ部材と第2バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータの振動系のばね定数が小さくなるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができ、また、スラスト方向のロータの振動系の固有振動数も小さくなり、ロータのスラスト方向の共振が低速回転域に移行するので、高速回転時(定格運転時)のロータのスラスト方向の共振現象を回避することができる。
【0022】
さらに、第1バネ部材と第2バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することは、ロータのスラスト方向の位置が安定するとともに、ロータのスラスト方向の振動による衝撃がより緩和されるので、第1ベアリングや第2ベアリングなどの寿命が向上することになる。
【0023】
また、重ね板ばねはダンパの機能があることから、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第2予圧部材を重ね板ばねにすると、スラスト方向のロータの振動系に新たな減衰を加えることができるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【0024】
【0025】
すなわち、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第1リテーナを第1フランジに圧入させて固設するとともに、第2リテーナを第2フランジに圧入させて固設すれば、第1リテーナと第1フランジとの相対摩擦が第1フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くとともに、第2リテーナと第2フランジとの相対摩擦が第2フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くので、第1フランジ及び第2フランジの振動を抑制し、ひいては、高速回転時のロータの振動をより抑制できる。
【0026】
また、第2の課題を解決するために成された参考発明は、ハウジングの縁端部から突出した樹脂フランジ部を設けたステータと、前記ステータの中空部に介挿されるロータと、前記ロータを軸支したベアリングと、前記ベアリングをリテーナを介して支持したフランジと、前記ベアリングの内側で前記ロータに固定されるとともに前記フランジに内在したオイルスローワと、前記フランジに穿設された潤滑油噴出口と、を有し、前記ベアリングにジェット噴射で潤滑油を送り込む高速回転電機のロータ支持構造において、前記ベアリングを通過して前記オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油が、前記フランジの内壁又は前記潤滑油噴出口の側壁に衝突した後に、前記潤滑油噴出口から流出すること、を特徴としている。
【0027】
このような特徴を有する本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、フランジの内部において、リテーナでベアリングを支持するとともに、ベアリングにジェット噴射で潤滑油を送り込んでいる。そして、ジェット噴射されてベアリングを通過した潤滑油は、ベアリングに軸支されたロータに沿って流動し、さらに、オイルスローワの遠心力で振り切られることにより、オイルスローワの円周方向に飛散する。このとき、オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油は、フランジの内壁にいったん衝突した後に、フランジの内壁及びフランジの潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出し、あるいは、フランジの潤滑油噴出口の側壁に衝突した後に、かかる潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出する。
【0028】
すなわち、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油は、フランジの内壁にいったん衝突した後に、フランジの内壁及びフランジの潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出し、あるいは、フランジの潤滑油噴出口の側壁にいったん衝突した後に、かかる潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出するので、潤滑油噴出口から流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータの樹脂フランジ部に当たっても、かかる樹脂フランジ部が堀り削られることがないので、オイルスローワの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータの樹脂フランジ部が浸食されることを防止できる。
【0029】
また、他の参考発明は、前記ロータがガスタービンエンジンで高速回転されること、を特徴としている。
【0030】
特に、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであると、ロータの高速回転などにより、ロータの振動やステータの樹脂フランジ部の浸食の不具合が著しく大きくなる傾向にあるので、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであれば、上述した効果を大きく発揮することができる。
【0031】
尚、本発明の高速回転電機のロータの支持構造を具備する高速回転電機には、高速発電機、高速電動機などがある。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造は、従来技術の欄で説明した図4の高速発電機101のロータ支持構造において、主に、前側ベアリング123Fの周辺と、前側フランジ121Fの前側潤滑油噴出口127F、後側フランジ121Rの後側潤滑油噴出口127Rを改造したものである。従って、本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造を具備する高速発電機の概要は、従来技術の欄で説明した図4の高速発電機101と同じであるので、その詳細な説明は省略する。また、従来技術の欄で使用した図4の符号は、本欄の説明においても使用するものとする。
【0033】
図1に示すように、本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造を具備する高速発電機1では、前側リテーナ122Fが、前側フランジ121Fに対して、焼ばめなどにより圧入されて固定されるとともに、後側リテーナ122Rが、後側フランジ121Rに対して、焼ばめなどにより圧入されて固定される。
【0034】
また、前側ベアリング123Fの外側に対して、前側予圧部材21(「第2予圧部材」に相当するもの)を当接させるとともに、重ね板ばね22(「第2バネ部材」に相当するもの)を介装させることにより、ロータ108のスラスト方向に250N程度の外力を予め内側に作用させている。
【0035】
さらに、前側リテーナ122Fと前側予圧部材21との間において、前側リテーナ122Fの油穴を介して潤滑油を供給し、厚さが0.02mm程度の油膜を形成することにより、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパを新たに設けている。
【0036】
一方、図3に示すように、前側フランジ121Fに対しては、前側オイルスローワ125Fの遠心力で振り切られて前側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散する潤滑油Lが、前側潤滑油噴出口127Fに直接に入り込んでも、前側潤滑油噴出口127Fの側壁に必ず衝突するように設計されており、この観点から、前側オイルスローワ125Fの直径、前側フランジ121Fの内壁の曲率半径、前側潤滑油噴出口127Fの直径や長さなどが決定されている。
【0037】
また、同様にして、後側フランジ121Rに対しても、後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られて後側オイルスローワ125Rの接線方向に飛散する潤滑油Lが、後側潤滑油噴出口127Rに直接に入り込んでも、後側潤滑油噴出口127Rの側壁に必ず衝突するように設計されており、この観点から、後側オイルスローワ125Rの直径、後側フランジ121Rの内壁の曲率半径、後側潤滑油噴出口127Rの直径や長さなどが決定されている。
【0038】
尚、図3には、前側オイルスローワ125Fの遠心力で振り切られて前側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散する潤滑油のうち、前側潤滑油噴出口127Fに直接に入り込まないものが記載されていないが、その潤滑油は、前側フランジ121Fの内壁に衝突して、前側フランジ121Fの内壁に沿って流動した後に、前側潤滑油噴出口127Fに入り込む。
【0039】
同様にして、図3には、後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られて後側オイルスローワ125Rの接線方向に飛散する潤滑油のうち、後側潤滑油噴出口127Rに直接に入り込まないものが記載されていないが、その潤滑油は、後側フランジ121Rの内壁に衝突して、後側フランジ121Rの内壁に沿って流動した後に、後側潤滑油噴出口127Fに入り込む。
【0040】
以上より、図1の高速発電機1が具備する本実施の形態の高速回転電機のロータ構造(以下、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」という)においては、図1に示すように、ロータ108の後端部を軸支した後側ベアリング123Rと後側リテーナ122Rとの間と、後側ベアリング123Rを押圧する後側予圧部材128と後側リテーナ122Rとの間に対して潤滑油を送り込むとともに、ロータ108の前端部を軸支した前側ベアリング123Fと前側リテーナ122Fとの間に対して潤滑油を送り込み、さらに、それらに加えて、前側ベアリング123Fを押圧する前側予圧部材21と前側リテーナ122Fとの間に対しても潤滑油を送り込んでいる。
【0041】
すなわち、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」では、ロータ108の前端部を軸支した前側ベアリング123Fを押圧する前側予圧部材21と前側リテーナ122Fとの間に対しても潤滑油を送り込んでおり、これにより、ロータ108の前端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパが新たに設けられたことになるので、ラジアル方向のロータ108の振動系に新たな減衰が加えられたことになる。
【0042】
さらに、ラジアル方向のロータ108の振動系に新たな減衰が加えられたことによって、ロータ108の後端部においては、後側ベアリング123Rと後側リテーナ122Rとの間に形成された厚さが約0.02mm程度のフィルムダンパと、後側予圧部材128と後側リテーナ122Rとの間に形成された厚さが約0.02mm程度のフィルムダンパとが存在し、ロータ108の前端部においては、前側ベアリング123Fと前側リテーナ122Fとの間に形成された厚さが約0.02mm程度のフィルムダンパと、前側予圧部材21と前側リテーナ122Fとの間に形成された厚さが約0.02mm程度のフィルムダンパとが存在することなり、つまり、ロータ108の両端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパがほぼ均等に設けられることになるので、ラジアル方向のロータ108の振動系の不釣り合いが小さくなる。
【0043】
これらにより、高速回転時のロータ108のラジアル方向の振動をより抑制することができる。具体的には、例えば、ロータ108の回転数が80000rpmの耐久試験を行った際に、運転時間が2000〜3500時間において、ロータ108のラジアル方向の3kHz以下の振動(1次、2次の振動成分のみ)を計測してみると、図2に示すような結果となる。図2には、従来技術の欄で説明した図4の高速発電機101のロータ支持構における計測結果(運転時間が1000〜2000時間の計測点(図5の計測点))も併記しているが、これらと比較してみると、ロータ108のラジアル方向の3kHz以下の振動(1次、2次の振動成分のみ)の大きさは、半減したことになる。
【0044】
また、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」では、図1に示すように、後側予圧部材128を介して、コイルバネ129が後側ベアリング123Rをロータ108のスラスト方向で内側に押圧するとともに、前側予圧部材21を介して、重ね板ばね22が前側ベアリング123Fをロータ108のスラスト方向で内側に押圧しており、つまり、コイルバネ129と重ね板ばね22とが内側に向き合ってロータ108をそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータ108の振動系のばね定数を小さくしているので、高速回転時のロータ108のスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【0045】
具体的には、例えば、ロータ108の回転数が70000rpmの運転を行った際に、ロータ108のスラスト方向の振動を電気的方法で計測してみると、従来技術の欄で説明した図4の高速発電機101のロータ支持構造における計測結果は、上述したように、図6の波動曲線となり、ロータ108の端面の位置を意味する波動曲線の各最大値(又は各最小値)が上下に曲がりくねるように波打つが、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」における計測結果では、図示はしないが、ロータ108の端面の位置を意味する波動曲線の各最大値(又は各最小値)がほぼ水平となるので、このとき、ロータ108のスラスト方向の振動幅は計測不能な程に小さくなったと言うことができる。
尚、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」における計測では、振動音が聞こえることもなかった。
【0046】
また、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」においては、図1に示すように、コイルバネ129と重ね板ばね22とが内側に向き合ってロータ108をそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータ108の振動系の固有振動数が小さくなり、ロータ108のスラスト方向の共振が低速回転域に移行するので、高速回転時(定格運転時)のロータ108のスラスト方向の共振現象を回避することができる。
【0047】
さらに、コイルバネ129と重ね板ばね22とが内側に向き合ってロータ108をそのスラスト方向に押圧することは、ロータ108のスラスト方向の位置が安定するとともに、ロータ108のスラスト方向の振動による衝撃がより緩和されるので、前側ベアリング123Fや後側ベアリング123Rなどの寿命が向上することになる。
【0048】
また、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」においては、「第2予圧部材」として重ね板ばね22を使用しているが、この点、重ね板ばね22にはダンパの機能があり、これによって、スラスト方向のロータ108の振動系に新たな減衰を加えることができるので、高速回転時のロータ108のスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【0049】
また、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」においては、後側リテーナ122Rを後側フランジ121Rに焼ばめなどで圧入させて固設するとともに、前側リテーナ122Fを前側フランジ121Fに焼ばめなどで圧入させて固設している。そのため、後側リテーナ122Rと後側フランジ121Rとの相対摩擦が後側フランジ121Rの振動に対するランチェスターダンパとして働くとともに、前側リテーナ122Fと前側フランジ121Fとの相対摩擦が前側フランジ121Fの振動に対するランチェスターダンパとして働くので、後側フランジ121R及び前側フランジ121Fの振動を抑制し、ひいては、高速回転時のロータ108の振動をより抑制できる。
【0050】
また、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」では、図1に示すように、前側フランジ121Fの内部において、前側リテーナ122Fで前側ベアリング123Fを支持するとともに、前側ベアリング123Fの軸受部に前側ジェットノズル124Fのジェット噴射で潤滑油を送り込んでいる。そして、前側ジェットノズル124Fでジェット噴射されて前側ベアリング123Fを通過した潤滑油は、前側ベアリング123Fに軸支されたロータ108に沿って流動し、さらに、図3に示すように、前側オイルスローワ125Fの遠心力で振り切られることにより、前側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散する。
【0051】
このとき、前側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散した潤滑油のうち、前側フランジ121Fの前側潤滑油噴出口127Fに直接に入り込んだ潤滑油Lは、かかる前側潤滑油噴出口127Fの側壁に衝突した後に、かかる前側潤滑油噴出口127Fの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口127Fからケーシング102の底面部に向かって流出する。また、図示しないが、残りの潤滑油は、前側フランジ121Fの内壁にいったん衝突した後に、前側フランジ121Fの内壁及び前側フランジ121Fの前側潤滑油噴出口127Fの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口127Fからケーシング102の底面部に向かって流出する。
【0052】
また、同様にして、図1に示すように、後側フランジ121Rの内部において、後側リテーナ122Rで後側ベアリング123Rを支持するとともに、後側ベアリング123Rの軸受部に後側ジェットノズル124Rのジェット噴射で潤滑油を送り込んでいる。そして、後側ジェットノズル124Rでジェット噴射されて後側ベアリング123Rを通過した潤滑油は、後側ベアリング123Rに軸支されたロータ108に沿って流動し、さらに、図3に示すように、後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られることにより、後側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散する。
【0053】
このとき、後側オイルスローワ125Rの接線方向に飛散した潤滑油のうち、後側フランジ121Rの後側潤滑油噴出口127Rに直接に入り込んだ潤滑油Lは、かかる後側潤滑油噴出口127Rの側壁に衝突した後に、かかる後側潤滑油噴出口127Rの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口127Rからケーシング102の底面部に向かって流出する。また、図示しないが、残りの潤滑油は、後側フランジ121Rの内壁にいったん衝突した後に、後側フランジ121Rの内壁及び後側フランジ121Rの後側潤滑油噴出口127Rの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口127Rからケーシング102の底面部に向かって流出する。
【0054】
すなわち、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」では、前側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散した潤滑油は、前側フランジ121Fの内壁にいったん衝突した後に、前側フランジ121Fの内壁及び前側フランジ121Fの前側潤滑油噴出口127Fの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口127Fからケーシング102の底面部に向かって流出し、あるいは、図3に示すように、前側オイルスローワ125Fの接線方向に飛散した潤滑油Lは、前側フランジ121Fの前側潤滑油噴出口127Fの側壁にいったん衝突した後に、かかる前側潤滑油噴出口127Fの側壁に沿って流動して、かかる前側潤滑油噴出口127Fからケーシング102の底面部に向かって流出する。従って、前側潤滑油噴出口127Fからケーシング102の底面部に向かって流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータ107の樹脂フランジ部212に当たっても(図1参照)、かかる樹脂フランジ部212が堀り削られることがないので、前側オイルスローワ125Fの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータ107の樹脂フランジ部212が浸食されることを防止できる。
【0055】
また、同様にして、後側オイルスローワ125Rの接線方向に飛散した潤滑油は、後側フランジ121Rの内壁にいったん衝突した後に、後側フランジ121Rの内壁及び後側フランジ121Rの後側潤滑油噴出口127Rの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口127Rからケーシング102の底面部に向かって流出し、あるいは、図3に示すように、後側オイルスローワ125Rの接線方向に飛散した潤滑油Lは、後側フランジ121Rの後側潤滑油噴出口127Rの側壁にいったん衝突した後に、かかる後側潤滑油噴出口127Rの側壁に沿って流動して、かかる後側潤滑油噴出口127Rからケーシング102の底面部に向かって流出する。従って、後側潤滑油噴出口127Rからケーシング102の底面部に向かって流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータ107の樹脂フランジ部212に当たっても(図1参照)、かかる樹脂フランジ部212が堀り削られることがないので、後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータ107の樹脂フランジ部212が浸食されることを防止できる。
【0056】
また、ロータ108がガスタービンエンジンで高速回転されるものであると、ロータ108の高速回転などにより、ロータ108の振動やステータ107の樹脂フランジ部212の浸食の不具合が著しく大きくなる傾向にあるが、この点、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」では、ロータ108がガスタービンエンジンで高速回転されるものであるので、上述した効果(高速回転時のロータ108の振動をより抑制する効果や、前側オイルスローワ125Fや後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られた潤滑油Lによりステータ107の樹脂フランジ部212が浸食されることを防止する効果など)を大きく発揮することができる。
【0057】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、「本実施の形態の高速発電機1のロータ支持構造」においては、ロータ108がガスタービンエンジンで高速回転されるものであるが、高速回転時のロータ108の振動をより抑制する観点や、前側オイルスローワ125Fや後側オイルスローワ125Rの遠心力で振り切られた潤滑油Lによりステータ107の樹脂フランジ部212が浸食されることを防止する観点からするならば、ロータ108の駆動源をガスタービンエンジンに限る必要はない。
【0058】
また、高速発電機1が具備する本実施の形態の高速回転電機のロータ支持構造は、高速発電機だけでなく、高速電動機などにも具備させることは可能であり、この場合でも、同様な効果を得ることができる。
【0059】
【発明の効果】
本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、ロータの他端部を軸支した第2ベアリングを押圧する第2予圧部材と第2リテーナとの間に対しても潤滑油を送り込んでおり、これにより、ロータの他端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパが新たに設けられたことになるので、ラジアル方向のロータの振動系に新たな減衰が加えられたことになり、また、ロータの両端部において、スクイズ作用により制振効果を発揮するフィルムダンパがほぼ均等に設けられることになるので、ラジアル方向のロータの振動系の不釣り合いが小さくなり、これらにより、高速回転時のロータのラジアル方向の振動をより抑制することができる。
【0060】
また、本発明の高速回転電機のロータ支持構造では、 第1予圧部材を介して、第1バネ部材が第1ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧するとともに、第2予圧部材を介して、第2バネ部材が第2ベアリングをロータのスラスト方向で内側に押圧しており、つまり、第1バネ部材と第2バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することによって、スラスト方向のロータの振動系のばね定数が小さくなるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができ、また、スラスト方向のロータの振動系の固有振動数も小さくなり、ロータのスラスト方向の共振が低速回転域に移行するので、高速回転時(定格運転時)のロータのスラスト方向の共振現象を回避することができる。
【0061】
さらに、第1バネ部材と第2バネ部材とが内側に向き合ってロータをそのスラスト方向に押圧することは、ロータのスラスト方向の位置が安定するとともに、ロータのスラスト方向の振動による衝撃がより緩和されるので、第1ベアリングや第2ベアリングなどの寿命が向上することになる。
【0062】
また、重ね板ばねはダンパの機能があることから、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第2予圧部材を重ね板ばねにすると、スラスト方向のロータの振動系に新たな減衰を加えることができるので、高速回転時のロータのスラスト方向の振動をより抑制することができる。
【0063】
また、本発明の高速回転電機のロータ支持構造において、第1リテーナを第1フランジに圧入させて固設するとともに、第2リテーナを第2フランジに圧入させて固設すれば、第1リテーナと第1フランジとの相対摩擦が第1フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くとともに、第2リテーナと第2フランジとの相対摩擦が第2フランジの振動に対するランチェスターダンパとして働くので、第1フランジ及び第2フランジの振動を抑制し、ひいては、高速回転時のロータの振動をより抑制できる。
【0064】
また、参考発明の高速回転電機のロータ支持構造では、オイルスローワの円周方向に飛散した潤滑油は、フランジの内壁にいったん衝突した後に、フランジの内壁及びフランジの潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出し、あるいは、フランジの潤滑油噴出口の側壁にいったん衝突した後に、かかる潤滑油噴出口の側壁に沿って流動して、かかる潤滑油噴出口から流出するので、潤滑油噴出口から流出する潤滑油は、その勢いが弱められており、ステータの樹脂フランジ部に当たっても、かかる樹脂フランジ部が堀り削られることがないので、オイルスローワの遠心力で振り切られた潤滑油によりステータの樹脂フランジ部が浸食されることを防止できる。
【0065】
特に、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであると、ロータの高速回転などにより、ロータの振動やステータの樹脂フランジ部の浸食の不具合が著しく大きくなる傾向にあるので、参考発明の高速回転電機のロータ支持構造において、ロータがガスタービンエンジンで高速回転されるものであれば、上述した効果を大きく発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機の断面図である。
【図2】 本発明の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、ロータのラジアル方向の振動を測定した結果を、図5と比較して示した図である。
【図3】 本発明の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、フランジの潤滑油噴出口の断面図である。
【図4】 従来技術の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機の断面図である。
【図5】 従来技術の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、ロータのラジアル方向の振動を測定した結果を示した図である。
【図6】 従来技術の高速回転電機のロータ支持構造を具備する発電機において、ロータのスラスト向の振動を測定した結果を示した図である。
【符号の説明】
1 高速発電機
21 前側予圧部材
22 重ね板ばね
102 ケーシング
107 ステータ
108 ロータ
109 ステータのハウジング
110 ステータのハウジングの縁端部
121F 前側フランジ
121R 後側フランジ
122F 前側リテーナ
122R 後側リテーナ
123F 前側ベアリング
123R 後側ベアリング
128 後側予圧部材
129 コイルバネ
125F 前側オイルスローワ
125R 後側オイルスローワ
127F 前側潤滑油噴出口
127R 後側潤滑油噴出口
212 ステータの樹脂フランジ部
L 潤滑油[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine in which a rotor rotates at high speed in a gas turbine engine or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a high-speed rotating electrical machine that rotates a rotor with a gas turbine engine, for example, there is a high-
[0003]
In this respect, the
[0004]
On the other hand, the
[0005]
Further, a
[0006]
In particular, for the rear bearing 123R, a rear preload member 128 (corresponding to a “first preload member”) brought into contact with the rear bearing 123R and a
[0007]
Further, between the
[0008]
Therefore, in the high-
[0009]
However, at this time, there is a possibility that the lubricating oil cannot be effectively fed to the bearing portions of the front bearing 123F and the rear bearing 123R due to the wind pressure due to the high-speed rotation of the
[0010]
Therefore, the mist of the lubricant injected from the
[0011]
Further, the liquid lubricant injected from the
[0012]
Therefore, in the high-
[0013]
The front bearing 123F and the rear bearing 123R are angular bearings. The
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0015]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object is to provide a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine that further suppresses vibration of the rotor during high-speed rotation. .
[0016]
Further, in the
[0017]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a high-speed rotating electrical machine that prevents the resin flange portion of the stator from being eroded by the lubricating oil shaken off by the centrifugal force of the oil thrower. It is a second object to provide a rotor support structure.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the first problem, the invention according to claim 1 includes a rotor housed in a casing, a first bearing that pivotally supports one end of the rotor, and a shaft that pivots the other end of the rotor. A supported second bearing, a first retainer that supports the first bearing, a second retainer that supports the second bearing, and a first flange on which the first retainer is fixed and attached to the casing And a second flange attached to the casing, a first preload member that presses the first bearing inward in a thrust direction of the rotor, and the first preload member. A first spring member biased inward in the thrust direction of the rotor, between the first retainer and the first bearing, the first retainer and the first preload portion. During, and at the rotor support structure of the high-speed rotary electric machine for feeding the lubricating oil between said second bearing and said second retainer and, Provided on the inner peripheral surface of the second retainer; A second preload member that presses the second bearing inward in the thrust direction of the rotor; and a second spring member that presses the second preload member inward in the thrust direction of the rotor, and the second retainer. Lubricating oil between the second preload member and the second preload member The first retainer is press-fitted into the first flange and fixed, and the second retainer is press-fitted into the second flange and fixed. It is characterized by.
The invention according to claim 2 is the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to claim 1, wherein the second Spring The member is a laminated leaf spring.
[0019]
In the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the present invention having such a feature, the first preloading member that presses the first bearing, the first preload member that presses the first bearing, and the first bearing that pivotally supports one end of the rotor. Lubricating oil is fed into the space between the first retainer and the lubricating oil is fed into the space between the second bearing and the second retainer that pivotally supports the other end of the rotor. Lubricating oil is also fed between the second preloading member that presses the bearing and the second retainer.
[0020]
That is, in the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine of the present invention, the lubricating oil is also fed between the second preload member that presses the second bearing that pivotally supports the other end of the rotor and the second retainer. As a result, a film damper that exhibits a damping effect by squeezing action is newly provided at the other end of the rotor, so that a new damping is added to the vibration system of the rotor in the radial direction. In addition, since the film dampers exhibiting the vibration damping effect by the squeeze action are provided almost evenly at both ends of the rotor, the unbalance of the vibration system of the rotor in the radial direction is reduced. The vibration in the radial direction of the rotor during rotation can be further suppressed.
[0021]
In the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present invention, the first spring member presses the first bearing inward in the thrust direction of the rotor via the first preload member, and via the second preload member, The second spring member presses the second bearing inward in the thrust direction of the rotor. That is, the first spring member and the second spring member face each other inward and press the rotor in the thrust direction. Since the spring constant of the vibration system of the rotor in the direction becomes small, the vibration in the thrust direction of the rotor at high speed rotation can be further suppressed, and the natural frequency of the vibration system of the rotor in the thrust direction becomes small. Since the resonance in the thrust direction shifts to the low speed rotation region, the resonance phenomenon in the thrust direction of the rotor at the time of high speed rotation (during rated operation) can be avoided.
[0022]
Furthermore, when the first spring member and the second spring member face each other inward and press the rotor in the thrust direction, the position of the rotor in the thrust direction is stabilized and the impact caused by vibration in the thrust direction of the rotor is further reduced. Therefore, the service life of the first bearing, the second bearing, etc. is improved.
[0023]
In addition, since the laminated leaf spring has a function of a damper, in the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present invention, when the second preload member is a laminated leaf spring, new damping is added to the vibration system of the rotor in the thrust direction. Therefore, vibration in the thrust direction of the rotor during high-speed rotation can be further suppressed.
[0024]
[0025]
That is, in the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine of the present invention, the first retainer is press-fitted into the first flange and fixed, and the second retainer is press-fitted into the second flange and fixed. The relative friction between the first flange and the second flange acts as a Lanchester damper against vibration of the first flange, and the relative friction between the second retainer and the second flange acts as a Lanchester damper against vibration of the second flange. The vibration of the flange can be suppressed, and thus the vibration of the rotor during high speed rotation can be further suppressed.
[0026]
Also, it was made to solve the second problem Reference invention Is a stator provided with a resin flange protruding from the edge of the housing, a rotor inserted into the hollow of the stator, a bearing pivotally supporting the rotor, and a flange supporting the bearing via a retainer And an oil thrower fixed to the rotor inside the bearing and embedded in the flange, and a lubricating oil jet port formed in the flange. The lubricating oil is jetted into the bearing. In the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine to be fed, after the lubricating oil that has passed through the bearing and scattered in the circumferential direction of the oil thrower collides with the inner wall of the flange or the side wall of the lubricating oil jet outlet, It is characterized by flowing out from the oil outlet.
[0027]
In the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine of the present invention having such characteristics, the bearing is supported by the retainer inside the flange, and the lubricating oil is fed into the bearing by jet injection. The lubricating oil jetted and passed through the bearing flows along the rotor pivotally supported by the bearing, and further scatters in the circumferential direction of the oil thrower by being shaken off by the centrifugal force of the oil thrower. To do. At this time, the lubricating oil scattered in the circumferential direction of the oil thrower once collides with the inner wall of the flange, and then flows along the inner wall of the flange and the side wall of the lubricating oil outlet of the flange. Or after colliding with the side wall of the lubricating oil outlet of the flange, it flows along the side wall of the lubricating oil outlet and flows out from the lubricating oil outlet.
[0028]
That is, in the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present invention, the lubricating oil scattered in the circumferential direction of the oil thrower once collides with the inner wall of the flange, and then on the inner wall of the flange and the side wall of the lubricating oil outlet of the flange. Flowing along and flowing out from the lubricating oil outlet, or once colliding with the side wall of the lubricating oil outlet of the flange and then flowing along the side wall of the lubricating oil outlet, the lubricating oil outlet Therefore, the momentum of the lubricating oil flowing out from the lubricating oil outlet is weakened, and even if it hits the resin flange part of the stator, the resin flange part will not be excavated. It is possible to prevent the resin flange portion of the stator from being eroded by the lubricating oil shaken off by the centrifugal force.
[0029]
Also, Other reference inventions The rotor is rotated at high speed by a gas turbine engine.
[0030]
In particular, when the rotor is rotated at a high speed by a gas turbine engine, problems such as rotor vibration and erosion of the resin flange portion of the stator tend to be remarkably increased due to high-speed rotation of the rotor. In the rotor support structure of a rotating electric machine, the above-described effects can be exerted greatly if the rotor is rotated at high speed by a gas turbine engine.
[0031]
The high-speed rotating electric machine having the rotor support structure of the high-speed rotating electric machine according to the present invention includes a high-speed generator and a high-speed electric motor.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present embodiment is the same as the rotor support structure of the high-
[0033]
As shown in FIG. 1, in the high-speed generator 1 having the rotor support structure for the high-speed rotating electrical machine of the present embodiment, the
[0034]
In addition, the front preload member 21 (corresponding to the “second preload member”) is brought into contact with the outside of the front bearing 123F, and the overlap leaf spring 22 (corresponding to the “second spring member”) is attached. By interposing it, an external force of about 250 N is applied inward in the thrust direction of the
[0035]
Further, by supplying lubricating oil between the
[0036]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the lubricant L that is swung off by the centrifugal force of the
[0037]
Similarly, the lubricating oil L that is swung off by the centrifugal force of the
[0038]
FIG. 3 shows that the lubricant that is swung off by the centrifugal force of the
[0039]
Similarly, in FIG. 3, among the lubricating oil that is shaken off by the centrifugal force of the
[0040]
As described above, in the rotor structure of the high-speed rotating electrical machine of the present embodiment included in the high-speed generator 1 of FIG. 1 (hereinafter referred to as “the rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”), FIG. As shown, between the
[0041]
That is, in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, lubrication is also provided between the
[0042]
Furthermore, since a new damping is added to the vibration system of the
[0043]
As a result, radial vibrations of the
[0044]
In the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, as shown in FIG. 1, the
[0045]
Specifically, for example, when the rotation of the
In the measurement in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, vibration noise was not heard.
[0046]
Further, in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, as shown in FIG. 1, the
[0047]
Further, when the
[0048]
In addition, in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, the
[0049]
Further, in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, the
[0050]
In the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, as shown in FIG. 1, the front bearing 123F is supported by the
[0051]
At this time, among the lubricating oil scattered in the tangential direction of the
[0052]
Similarly, as shown in FIG. 1, the rear bearing 123R is supported by the
[0053]
At this time, out of the lubricating oil scattered in the tangential direction of the
[0054]
That is, in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, the lubricating oil scattered in the tangential direction of the
[0055]
Similarly, the lubricating oil scattered in the tangential direction of the
[0056]
Further, if the
[0057]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the “rotor support structure of the high-speed generator 1 of the present embodiment”, the
[0058]
Further, the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present embodiment provided in the high-speed generator 1 can be provided not only in the high-speed generator but also in a high-speed electric motor or the like. Can be obtained.
[0059]
【The invention's effect】
In the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine of the present invention, the lubricating oil is also fed between the second preload member that presses the second bearing that pivotally supports the other end of the rotor and the second retainer. Thus, since a film damper that exhibits a vibration suppression effect by a squeeze action is newly provided at the other end of the rotor, a new damping has been added to the vibration system of the radial rotor, In addition, since film dampers that exhibit a vibration damping effect by squeezing action are provided almost uniformly at both ends of the rotor, the unbalance of the vibration system of the rotor in the radial direction is reduced. The vibration of the rotor in the radial direction can be further suppressed.
[0060]
In the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present invention, the first spring member presses the first bearing inward in the thrust direction of the rotor via the first preload member, and via the second preload member, The second spring member presses the second bearing inward in the thrust direction of the rotor. That is, the first spring member and the second spring member face each other inward and press the rotor in the thrust direction. Since the spring constant of the vibration system of the rotor in the direction becomes small, the vibration in the thrust direction of the rotor at high speed rotation can be further suppressed, and the natural frequency of the vibration system of the rotor in the thrust direction becomes small. Since the resonance in the thrust direction shifts to the low speed rotation region, the resonance phenomenon in the thrust direction of the rotor at the time of high speed rotation (during rated operation) can be avoided.
[0061]
Furthermore, when the first spring member and the second spring member face each other inward and press the rotor in the thrust direction, the position of the rotor in the thrust direction is stabilized and the impact caused by vibration in the thrust direction of the rotor is further reduced. Therefore, the service life of the first bearing, the second bearing, etc. is improved.
[0062]
In addition, since the laminated leaf spring has a function of a damper, in the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine of the present invention, when the second preload member is a laminated leaf spring, new damping is added to the vibration system of the rotor in the thrust direction. Therefore, vibration in the thrust direction of the rotor during high-speed rotation can be further suppressed.
[0063]
In the rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine of the present invention, the first retainer is press-fitted into the first flange and fixed, and the second retainer is press-fitted into the second flange and fixed. The relative friction between the first flange and the second flange acts as a Lanchester damper against vibration of the first flange, and the relative friction between the second retainer and the second flange acts as a Lanchester damper against vibration of the second flange. The vibration of the flange can be suppressed, and thus the vibration of the rotor during high speed rotation can be further suppressed.
[0064]
Also, Reference invention In the rotor support structure of a high-speed rotating electrical machine, the lubricating oil scattered in the circumferential direction of the oil thrower once collides with the inner wall of the flange and then flows along the inner wall of the flange and the side wall of the lubricating oil outlet of the flange. Since the oil flows out from the lubricating oil outlet or once collides with the side wall of the lubricating oil outlet of the flange, it flows along the side wall of the lubricating oil outlet and flows out from the lubricating oil outlet. Since the momentum of the lubricating oil flowing out from the lubricating oil jet is weakened and the resin flange is not digged even when it hits the resin flange of the stator, it is shaken off by the centrifugal force of the oil thrower. It is possible to prevent the resin flange portion of the stator from being eroded by the lubricating oil.
[0065]
In particular, if the rotor is to be rotated at high speed by a gas turbine engine, the rotor's vibration and erosion of the resin flange portion of the stator tend to become remarkably large due to high-speed rotation of the rotor. Reference invention If the rotor is rotated at high speed by a gas turbine engine in the rotor support structure of the high-speed rotating electrical machine, the above-described effects can be exerted greatly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a generator having a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a result of measuring vibration in a radial direction of a rotor in a generator having a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the present invention in comparison with FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a lubricating oil outlet of a flange in a generator having a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a generator having a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the prior art.
FIG. 5 is a view showing a result of measuring vibrations in a radial direction of a rotor in a generator having a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the prior art.
FIG. 6 is a view showing a result of measuring vibration in a thrust direction of a rotor in a generator having a rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 High-speed generator
21 Front side preload member
22 Laminated leaf spring
102 casing
107 Stator
108 rotor
109 Stator housing
110 Edge of stator housing
121F Front flange
121R Rear flange
122F Front retainer
122R Rear retainer
123F Front bearing
123R Rear bearing
128 Rear preload member
129 Coil spring
125F Front oil thrower
125R rear oil thrower
127F Front lubricant outlet
127R Rear lubricant outlet
212 Resin flange of stator
L Lubricating oil
Claims (2)
前記第2リテーナの内周面に設けられ、前記第2ベアリングを前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第2予圧部材と、
前記第2予圧部材を前記ロータのスラスト方向で内側に押圧する第2バネ部材と、を備え、
前記第2リテーナと前記第2予圧部材との間に潤滑油を送り込むこと、
前記第1リテーナを前記第1フランジに圧入させて固設するとともに、前記第2リテーナを前記第2フランジに圧入させて固設したこと、
を特徴とする高速回転電機のロータ支持構造。A rotor housed in a casing; a first bearing that pivotally supports one end of the rotor; a second bearing that pivotally supports the other end of the rotor; a first retainer that supports the first bearing; A second retainer supporting a second bearing; a first flange fixed to the casing while the first retainer is fixed; a second flange fixed to the casing while the second retainer is fixed; A flange, a first preload member that presses the first bearing inward in the thrust direction of the rotor, and a first spring member that biases the first preload member inward in the thrust direction of the rotor. , Between the first retainer and the first bearing, between the first retainer and the first preload member, and between the second retainer and the second bearing. A rotor support structure of the high-speed rotary electric machine for feeding the lubricating oil to,
A second preload member provided on an inner peripheral surface of the second retainer and pressing the second bearing inward in a thrust direction of the rotor;
A second spring member that presses the second preload member inward in the thrust direction of the rotor,
Feeding lubricating oil between the second retainer and the second preload member ;
The first retainer is press-fitted into the first flange and fixed, and the second retainer is press-fitted into the second flange and fixed;
A rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine.
前記第2バネ部材が重ね板ばねであること、を特徴とする高速回転電機のロータ支持構造。A rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine according to claim 1,
A rotor support structure for a high-speed rotating electrical machine, wherein the second spring member is a laminated leaf spring.
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