JP5259350B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転子が回転したときに発生する磁気吸引力により振動する回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine that vibrates due to a magnetic attractive force generated when a rotor rotates.
発電機や電動機などの回転電機は通常、回転軸を有する回転子と、固定子を有する。固定子は、回転子を取り囲むように形成された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心を円筒状の外周板で半径方向から覆うステータフレームを有する。 A rotating electrical machine such as a generator or an electric motor usually has a rotor having a rotating shaft and a stator. The stator includes a cylindrical stator core formed so as to surround the rotor, and a stator frame that covers the stator core with a cylindrical outer peripheral plate from the radial direction.
回転子の回転により発生する磁気吸引力によって、固定子には磁気振動が発生する。この磁気振動が、回転電機が設置される基礎に伝播しないようにする必要がある。一般的な回転電機の固定子は、固定子鉄心とステータフレームとの間に弾性体などを介して、固定子鉄心を支持することによって、固定子の外側に磁気振動が伝播することを抑制している。 Magnetic vibration is generated in the stator by the magnetic attractive force generated by the rotation of the rotor. It is necessary to prevent this magnetic vibration from propagating to the foundation on which the rotating electrical machine is installed. A general stator of a rotating electrical machine suppresses propagation of magnetic vibration to the outside of the stator by supporting the stator core via an elastic body between the stator core and the stator frame. ing.
例えば2極のタービン発電機では、回転子に作用する磁気吸引力は、周方向に沿って振動の節部を有する円環振動モードで振動する。2極タービン発電機では、節部を4つ有している。この円環振動モードは、回転子の回転周波数で周方向に沿って移動する。 For example, in a two-pole turbine generator, the magnetic attractive force acting on the rotor vibrates in an annular vibration mode having vibration nodes along the circumferential direction. The two-pole turbine generator has four nodes. This annular vibration mode moves along the circumferential direction at the rotational frequency of the rotor.
一方、固定子は、磁気吸引力と同様に、4節の円環固有振動モードで振動する。固定子の振動モードが、回転子の磁気吸引力の振動モードとほぼ同じであることから、強い励振を受ける。すなわち、磁気吸引力(加振力)の振動モードが大きくなるにしたがって、固定子の固有振動モードも大きくなる。 On the other hand, the stator vibrates in a four-node annular natural vibration mode, similarly to the magnetic attractive force. Since the vibration mode of the stator is almost the same as the vibration mode of the magnetic attraction force of the rotor, it receives strong excitation. That is, as the vibration mode of the magnetic attractive force (excitation force) increases, the natural vibration mode of the stator also increases.
加振力モードの周方向分布は、節部が4つであることから、式(1)で表される。ここで、θは円周方向の角度、F0は回転子の磁気吸引力の大きさである。
F(θ)=F0cos(4θ) …(1)
The circumferential distribution of the excitation force mode is expressed by the equation (1) because there are four nodes. Here, θ is the angle in the circumferential direction, and F 0 is the magnitude of the magnetic attraction force of the rotor.
F (θ) = F 0 cos (4θ) (1)
一方、固定子鉄心の円環固有振動モードの周方向の分布は、節部の数をnとすると、式(2)が成り立つ。ここでxは円周方向の変位、x0はその振幅である。
x(θ)=x0・cos(n・θ) …(2)
On the other hand, the distribution in the circumferential direction of the ring natural vibration mode of the stator core is expressed by Equation (2), where n is the number of nodes. Where x is the circumferential displacement, x 0 is its amplitude.
x (θ) = x 0 · cos (n · θ) (2)
よって、モード加振力Fnは、式(3)で表すことができる。
すなわち、n=4以外では直交性が成り立つためモード加振力が0となってしまうのでn=4以外のモード応答は無視することができる。 That is, since the orthogonality is established except for n = 4, the mode excitation force becomes 0, so that mode responses other than n = 4 can be ignored.
この4節固有円環振動モードは、2つのモードを有している。一方のモードは、固定子鉄心の回転軸方向断面の例えば鉛直中心軸上に振動の腹(振幅が大きい部分)が形成されるのに対して、もう一方のモードは、上記の鉛直中心軸から45度の傾きをもった軸上に振動の腹が形成される。 This four-node natural ring vibration mode has two modes. In one mode, for example, a vibration antinode (a portion with a large amplitude) is formed on the vertical central axis of the cross section in the rotation axis direction of the stator core, whereas the other mode is from the vertical central axis described above. An antinode of vibration is formed on an axis having an inclination of 45 degrees.
双方の振動モードの分布は、振動の節(振幅が0になる位置)と振動の腹が、互いに入れ替わる。すなわち、一方のモードの腹となる位置が、他方のモードの節となる。また、互いのモードの固有振動数は、ほぼ等しい。 In the distribution of both vibration modes, a vibration node (a position where the amplitude becomes 0) and a vibration antinode are interchanged. That is, the position that becomes the antinode of one mode becomes the node of the other mode. Moreover, the natural frequency of each mode is substantially equal.
2極のタービン発電機では、上記の4節固有円環振動モードが、ほぼ同じ4節円環振動モードを有する回転子の加振力によって励振されているが、それぞれの固有振動モードにおいて節の位置は一定である。したがって、個々のモード応答では節の位置は変化せず、それ以外の部分がモードの形状に比例して時間的に調和振動を行う。このような振動の形態を定在波と呼ばれている。 In a two-pole turbine generator, the above four-node natural ring vibration mode is excited by the excitation force of a rotor having substantially the same four-node ring vibration mode. The position is constant. Therefore, the position of the node does not change in each mode response, and the other portions perform harmonic vibration in time in proportion to the shape of the mode. Such a form of vibration is called a standing wave.
しかしながら、固定子は、上記の回転子の磁気吸引力のように、2つの固有円環振動モードを有し、これらの振動モードの節と腹の位置は互いに入れ違って発生する。これら2つの振動モードの応答を重ね合わせて求めた実際の固定子に生じる振動モードは、加振力と同様に、4節円環振動モードと同じ形状になる。 However, the stator has two natural annular vibration modes, such as the magnetic attraction force of the rotor described above, and the nodes and antinodes of these vibration modes are generated in a mutually reversed manner. The vibration mode generated in the actual stator obtained by superimposing the responses of these two vibration modes has the same shape as the four-node ring vibration mode, similarly to the excitation force.
これが回転子の角速度で回転すると、固定子の振幅の大きさは全周で一定の値を示す。すなわち、個々の固有振動モードの応答には振動の節部が存在するが、2つのモードの応答を重ね合わせて得られる実際の応答には節部が発生しない。 When this rotates at the angular velocity of the rotor, the amplitude of the stator shows a constant value over the entire circumference. In other words, there is a vibration node in the response of each natural vibration mode, but no node is generated in the actual response obtained by superimposing the responses of the two modes.
この場合、固定子の周方向全周において等しく振幅を有するため、固定子で発生している磁気振動を、回転電機が設置している基礎へ伝播することを抑制することが困難になる。 In this case, since the stator has the same amplitude in the entire circumference in the circumferential direction, it is difficult to suppress propagation of the magnetic vibration generated in the stator to the foundation on which the rotating electrical machine is installed.
回転子の磁気吸引力による回転電機固定子の振動を抑制する方法に、例えば特許文献1に開示されているように、固定子鉄心の断面形状を多角形化することによって、固定子の構造上の対称性を崩して振動の低減を図るものが知られている。
ところが、回転電機の固定子鉄心は抜き板を軸方向に積層して製作されるが、タービン発電機のような大型の回転電機では、固定子鉄心の形状が大きいため、円環状の抜き板を1枚で成形することは難しい。このため、抜き板を円周方向に小さい角度で分割した扇形に成形し、扇形の内角の半角ずつずらして軸方向に積層して固定子鉄心を製作している。 However, the stator iron core of a rotating electrical machine is manufactured by stacking punched plates in the axial direction. However, in a large rotating electrical machine such as a turbine generator, the shape of the stator core is large. It is difficult to mold with one sheet. Therefore, the stator core is manufactured by forming the punched plate into a sector shape divided in a small angle in the circumferential direction, and laminating it in the axial direction by shifting half the inner angle of the sector shape.
この場合、多角形を形成するには複数種の抜き板形状を必要とし、製造工程が複雑になる。また、固定子鉄心の外形も円形断面に比べ大きくなるので、発電機本体の大型化、重量増加をまねく。したがって、固定子鉄心の多角形化による振動対策を大型機に適用することは困難になる場合がある。 In this case, forming a polygon requires a plurality of types of punched plate shapes, which complicates the manufacturing process. In addition, the outer shape of the stator core is larger than that of the circular cross section, which increases the size and weight of the generator body. Therefore, it may be difficult to apply the vibration countermeasure by making the stator core polygonal to a large machine.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子の回転により発生するステータフレームの電磁振動を抑制することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to suppress electromagnetic vibration of the stator frame that is generated by rotation of the rotor.
上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、回転軸を備えた回転子と、略円板状の複数の鉄板が前記回転軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の積層鉄心と、前記積層鉄心を半径方向外側から略円筒状の外周板で覆うように構成されたステータフレームと、前記積層鉄心の側面に配置されて前記半径方向に揺動可能に構成された錘と、この錘および前記積層鉄心の間にこれらを連結するように配置されて前記半径方向に弾性変形可能な弾性部材と、を具備する制振部と、前記ステータフレームおよび積層鉄心を連結するステータフレーム連結手段と、を有し、前記ステータフレーム連結手段は、前記制振部が前記積層鉄心の側面に配置されることにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する円環振動モードの節部近傍に設けられて、前記積層鉄心は、前記制振部が取り付けられていないときには、前記回転子が励起する回転磁力により、周方向に沿って前記回転子の極数の2倍の数だけほぼ等間隔に振動の腹および節が交互にできるように周方向に振幅が分布する第1固有円環振動モードと、この第1固有円環振動モードに対応する固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し前記第1固有円環振動モードの腹に相当する位置が節になり前記第1固有円環振動モードの節に相当する位置が腹になるように周方向に振幅が分布する第2固有円環振動モードと、を有し、前記制振部は、前記第1固有円環振動モードの腹部近傍に取り付けられて、前記第1固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第3固有円環振動モードを発生させて、第1固有円環振動モードの応答を第3固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor having a rotating shaft and a plurality of substantially disk-shaped iron plates stacked in the direction of the rotating shaft so as to surround the outer periphery of the rotor. and arranged substantially hollow cylindrical laminated core has a stator frame which is configured to cover a substantially cylindrical outer circumferential frame of the laminated core from semi-radially outward, said radially disposed on a side surface of the laminated core A damping part comprising: a weight configured to be able to swing; and an elastic member that is arranged between the weight and the laminated core and is elastically deformable in the radial direction, and is arranged so as to connect them, A stator frame connecting means for connecting the stator frame and the laminated iron core, and the stator frame connecting means includes a vibration antinode and a vibration anti-vibrator along a circumferential direction when the damping part is disposed on a side surface of the laminated iron core. Knots Provided in the section in the vicinity of the circular mode of vibration occurring in the laminated core, when the vibration damping unit is not installed, the rotating magnetic force the rotor is excited, the circumferentially rotor Corresponding to the first natural ring vibration mode in which the amplitude is distributed in the circumferential direction so that vibration antinodes and nodes can be alternately arranged at almost equal intervals by twice the number of poles. A position corresponding to the antinode of the first natural annular vibration mode having a natural frequency substantially the same as the natural frequency of the first natural ring vibration mode, and a position corresponding to the node of the first natural annular vibration mode being antinode. A second natural annular vibration mode in which the amplitude is distributed in the circumferential direction, and the damping part is attached in the vicinity of the abdomen of the first natural annular vibration mode, Third natural ring with antinode vibrations distributed in the opposite direction to the mode And the dynamic mode is generated, it is configured the response of the first natural circular mode of vibration to cancel the response of the third natural circular mode of vibration, characterized by.
また、本発明に係る回転電機は、回転軸を備えた回転子と、略円板状の複数の鉄板が前記回転軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置され、前記回転子が回転したときに発生する回転磁力により半径方向に振動する略中空円筒状の積層鉄心と、前記積層鉄心を前記半径方向外側から略円筒状の外周板で覆うように構成されたステータフレームと、前記ステータフレームおよび積層鉄心を連結するステータフレーム連結手段と、前記ステータフレームおよび前記ステータフレーム連結手段の少なくともいずれかに配置され前記半径方向に弾性変形可能な弾性部材と、当該弾性部材に接続され前記半径方向に揺動可能に構成された錘と、を具備する制振部と、を有し、前記ステータフレーム連結手段は、前記制振部が前記ステータフレームに配置されたことにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する円環振動モードの節部近傍に設けられて、前記ステータフレームは、前記制振部が取り付けられていないときには、前記回転子が励起する回転磁力により、周方向に沿って前記回転子の極数の2倍の数だけ等間隔に振動の腹および節が交互にできるように周方向に振幅が分布する第1固有円環振動モードと、この第1固有円環振動モードに対応する固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し前記第1固有円環振動モードの腹に相当する位置が節になり前記第1固有円環振動モードの節に相当する位置が腹になるように周方向に振幅が分布する第2固有円環振動モードと、を有し、前記制振部は、前記第1固有円環振動モードの腹部外側近傍に取り付けられて、前記第1固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第3固有円環振動モードを発生させて、第1固有円環振動モードの応答を第3固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、を特徴とする。 The rotating electrical machine according to the present invention is arranged such that a rotor having a rotating shaft and a plurality of substantially disk-shaped iron plates are stacked in the rotating shaft direction so as to surround the outer periphery of the rotor, and the rotating A substantially hollow cylindrical laminated core that vibrates in the radial direction by a rotating magnetic force generated when the child rotates, and a stator frame configured to cover the laminated core with a substantially cylindrical outer peripheral plate from the radially outer side; A stator frame connecting means for connecting the stator frame and the laminated iron core, an elastic member disposed in at least one of the stator frame and the stator frame connecting means and elastically deformable in the radial direction, and connected to the elastic member. A damping part comprising a weight configured to be able to swing in the radial direction, and the stator frame connecting means has the damping part in the step. It provided in the section in the vicinity of the circular mode of vibration that antinodes and nodes are generated alternately vibration in the circumferential direction by being arranged in data frames, wherein the stator frame, the damping unit is not attached Sometimes, the rotational magnetic force excited by the rotor causes the amplitude to be distributed in the circumferential direction so that vibration antinodes and nodes can be alternately arranged at equal intervals along the circumferential direction by twice the number of poles of the rotor. A position corresponding to the antinode of the first natural annular vibration mode has a natural frequency substantially the same as the natural frequency corresponding to the first natural annular vibration mode and the natural frequency corresponding to the first natural annular vibration mode. A second natural annular vibration mode in which an amplitude is distributed in a circumferential direction so that a position corresponding to a node of the first natural annular vibration mode becomes an antinode. Installed near the outside of the abdomen in annular vibration mode Generating a third natural annular vibration mode in which antinode vibrations are distributed in the opposite direction with respect to the first natural annular vibration mode, and changing the response of the first natural annular vibration mode to the third natural annular vibration mode. It is comprised so that it may cancel in response to.
本発明によれば、回転子の回転により発生するステータフレームの電磁振動を抑制することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to suppress the electromagnetic vibration of the stator frame generated by the rotation of the rotor.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
本発明の回転電機に係る第1の実施形態について、図1〜図7を用いて説明する。先ず、本実施形態の回転電機の構成について説明する。図1は、本実施形態の回転電機であって、2極タービン発電機に適用した例の構成を示す概略縦断面図である。図2は、図1のII-II矢視概略横断面図である。
[First Embodiment]
1st Embodiment which concerns on the rotary electric machine of this invention is described using FIGS. First, the configuration of the rotating electrical machine of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a configuration of an example of a rotating electrical machine according to this embodiment, which is applied to a two-pole turbine generator. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
本実施形態の回転電機は、水平な回転軸を備えた回転子1、および固定子を有する。固定子は、回転子1の外周を取り囲むように構成された固定子鉄心5と、この固定子鉄心5を覆うステータフレーム7を有する。
The rotating electrical machine according to the present embodiment includes a
固定子鉄心5は、積層鉄心9と、この積層鉄心9の側面に取り付けられたリブ棒11と、このリブ棒11を外側から固定する鉄心支え板13a,13bを有する。
The
積層鉄心9は、中央に開口が形成された略円板状の複数の鉄板が、回転子1の回転軸方向に積層された略円筒状である。この積層鉄心9の内部に形成された中空部9aには、回転子1が挿入されている。さらに、この積層鉄心9には、コイル10が巻かれている。
The
リブ棒11は、回転軸方向に延びた複数の棒材で、積層鉄心9の側面に周方向に互いに間隔をあけて配列されて、積層鉄心9を半径方向に外側から内側に向かって固定している。リブ棒11は周方向に等間隔に配置されることが多いが、必ずしも等間隔である必要はない。鉄心支え板13a,13bは、端面が回転軸に垂直な方向の平面となっているリング状の板で、積層鉄心9を取り囲むように配置されて、リブ棒11を外側から固定するように取り付けられている。この鉄心支え板13a,13bは、回転軸方向に互いに間隔をあけて複数配置されている。さらに、固定子鉄心5の半径方向外側の側面には、回転軸に垂直な方向に広がる端面と周方向に沿って形成された側面を有するリング状のリブ板12が、リブ棒11を外側から取り囲んで複数固定されている。これらのリブ板12は、回転軸方向に互いに間隔をあけて配列されている。
The rib bars 11 are a plurality of bars extending in the rotation axis direction, arranged on the side surfaces of the
さらに、固定子鉄心5における回転軸方向に垂直な両端面に、回転軸方向の両端から中央部に向かってリブ棒11に張力を与えることによって固定子鉄心5を押さえ込む鉄心押え板14が取り付けられている。この鉄心押え板14は、回転軸方向に垂直な端面と周方向に沿って形成された側面を有している。
Furthermore,
ステータフレーム7は、固定子鉄心5を半径方向の外側から覆う略円筒状の外周板15と、この外周板15の内面に溶接された複数の隔板を有している。本実施の形態では、隔板は3枚であって、第1隔板17a、第2隔板17b、および第3隔板17cである。外周板15の外側には、ステータフレーム7を、回転電機が設置される基礎に支持する脚板19が少なくとも2箇所に配置されている。本実施形態において2つの脚板19は、ステータフレーム7の外周側面において、回転軸に水平垂直の位置、すなわち回転軸の真横よりもやや下側の位置を支持するように配置されている。
The
第1〜第3隔板17a、17b、17cは、回転軸に垂直な方向に広がる端面を有するリング状の板で、その半径方向外側の側面が、外周板15の内側面と溶接により固定されている。第1〜第3隔板17a、17b、17cは、鉄心支え板13a,13bとは回転軸方向に交互(互い違い)に配置されている。図1の例では、第1および第2隔板17a、17bは、固定子鉄心5の回転軸方向の外周両端にそれぞれ配置され、第1隔板17aは、図1の左側端部に配置されて、第2隔板17bは右側端部に配置されている。第3隔板17cは、第1および第2隔板17a、17bのほぼ中央に配置されている。鉄心支え板13aは第1隔板17aと第3隔板17cの中間に、鉄心支え板13bは第2隔板17bと第3隔板17cの中間に配置されている。なお隔板17a、17b、17c、あるいは鉄心支え板13a,13bの設置数は、回転軸方向に沿って互いに間隔をあけてさらに多数配置してもよい。
The first to
第1〜第3隔板17a、17b、17cには、回転軸方向に延びる複数本のばね棒18が固定されている。第1隔板17aおよび第2隔板17bによってばね棒18の両端を固定して、ばね棒18のほぼ中央を第3隔板17cで固定している。さらに、これらのばね棒18は、鉄心支え板13a,13bを回転軸方向から貫通して、鉄心支え板13a,13bに固定されている。これによって、固定子鉄心5は、複数本のばね棒18を介して外周板15に連結される。ばね棒18は、第1隔板17aと第3隔板17cの中間で、鉄心支え板13aと接続されているので、鉄心支え板13bの回転軸に直角方向の変位に対して、ばね棒18は弾性的に変形して第1隔板17a、第3隔板17cと鉄心支え板13aの間の相対的な変形を吸収する機能有する。同様に、ばね棒18は、第2隔板17b、第3隔板17cと鉄心支え板13bの間の相対的な変形を吸収する。これにより、積層鉄心9とステータフレーム7を弾性的に接続させるので、これらのばね棒18は、固定子鉄心5で発生する振動がステータフレーム7に伝播することを抑制する機能も有している。
A plurality of spring bars 18 extending in the rotation axis direction are fixed to the first to
固定子鉄心5の外周面で回転軸方向の中央部の真上には、制振機構21が配置されている。この制振機構21は、錘23および弾性部材25を有している。錘23は、半径方向に揺動可能に構成されている。弾性部材25は半径方向に弾性変形可能に構成されており、この弾性部材25によって、錘23および固定子鉄心5は連結されている。図1および図2の例では、制振機構21の詳細な構造の図示は省略し、錘23と弾性部材25を、質量およびばね要素を有する振動系として模式的に示している。
A
脚板19の配置は、制振機構21が配置された位置に対して、左回りおよび右回りに周方向にほぼ90度移動した位置としている。
The arrangement of the
また、ばね棒18は、図2に示すように、制振機構21が配置された位置を基準に周方向に90度間隔で4箇所に複数本ずつ配置されている。図2の例では、1箇所に4本ずつばね棒18が配置されている。本実施形態において、1箇所に配置される4本のばね棒18は、周方向に沿ってほぼ等間隔に配置されている。他の3箇所においても、同様に4本のばね棒18が配置される。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of spring bars 18 are arranged at four locations at intervals of 90 degrees in the circumferential direction with reference to the position where the
回転子1が回転すると、固定子鉄心5には磁気吸引力が作用して固定子鉄心5は振動する。本実施形態では、この振動によって、周方向に90度毎に発生する4つの節部を有する円環振動モードが形成される。図2に示す破線Cは、4つの節を有する円環振動モードの振幅の分布を示している。これらの4つの節部は、制振機構21およびばね棒18の設置位置の近傍に発生する。
When the
制振機構21は、固定子鉄心5で発生している振動の一部を抑制する機能を有している。以下に、本実施形態の回転電機の作用について説明する。
The
回転子1が回転すると、上記の通り、固定子鉄心5には磁気吸引力が作用して、この磁気吸引力が加振力となって固定子鉄心5に磁気振動を発生させる。この磁気振動は、半径方向に変位する振動であって、固定子鉄心5の周方向に沿って円環固有振動モードの振幅分布Cが形成される。
When the
ここで、本実施形態における回転電機の振動系の作用について、1自由度振動モデルを例に、図3〜図5を用いて説明する。 Here, the effect | action of the vibration system of the rotary electric machine in this embodiment is demonstrated using FIGS. 3-5 using a 1 degree-of-freedom vibration model as an example.
図3は、図1の例の回転電機を1自由度(回転電機の半径方向)の振動系としてモデル化した図である。図3(a)は、回転電機全体の半径方向の振動系を示す全体系31の振動モデルであって、図3(b)は図3(a)における低次モードを示し、図3(c)は図3(a)における高次モードを示している。
FIG. 3 is a diagram in which the rotating electrical machine in the example of FIG. 1 is modeled as a vibration system with one degree of freedom (radial direction of the rotating electrical machine). 3A is a vibration model of the
図3(a)、(b)、(c)において、第1質量37は、固定子鉄心5の質量を示し半径方向に自由度を有している。第1ばね要素39は、固定子鉄心5の半径方向の剛性を示している。第2質量41は、制振機構21の錘23の質量を示し、第2ばね要素43は制振機構21の弾性部材25の半径方向剛性を示している。ここで、矢印70は、第1質量37が変位する方向と量を示し、矢印71は、第2質量41が変位する方向と量を示している。ここで全体系31の振動モデルとは、第1質量37と第1ばね要素39で構成される第1振動系33と、第2質量41と第2ばね要素43で構成される第2振動系35を合わせたものをいう。
3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C, the
第1質量37の値をm1、第1ばね要素39の弾性係数をk1とすると、この第1質量37および第1ばね要素39で構成される第1振動系33の固有振動数は、式(4)で表される。
f1=1/(2π)・√(k1/m1) …(4)
When the value of the
f 1 = 1 / (2π) · √ (k 1 / m 1 ) (4)
この第1質量37に、質量m2の第2質量41と、弾性係数k2の第2ばね要素43とを有する第2振動系35すなわち、制振機構21を取り付ける。第2ばね要素43において、第1質量37の接点を固定した場合の第2振動系35の固有振動数は、式(5)で表される。
f2=1/(2π)・√(k2/m2) …(5)
A
f 2 = 1 / (2π) · √ (k 2 / m 2 ) (5)
このとき、第1振動系33および第2振動系35を有する全体系31の固有振動数fは、式(6)を解いて求めることができる。
λ4−(1+ν2+ν2・R)・λ2+ν2=0 …(6)
At this time, the natural frequency f of the
λ 4 − (1 + ν 2 + ν 2 · R) · λ 2 + ν 2 = 0 (6)
ここで、fを全体系31の固有振動数とすると、R、ν、およびλはそれぞれ下記の式(7)、(8)、(9)で表される。
R=m2/m1(制振機構21の錘23と固定子鉄心5との質量比) …(7)
ν=f2/f1(制振機構21と固定子鉄心5との固有振動数の比) …(8)
λ=f/f1(全体系31と固定子鉄心5との固有振動数の比) …(9)
Here, if f is the natural frequency of the
R = m 2 / m 1 (mass ratio of
ν = f 2 / f 1 (ratio of natural frequencies of
λ = f / f 1 (ratio of natural frequencies of the
図4は、R=0.05の場合において、第2振動系35(制振機構21)と第1振動系33(固定子鉄心5)の固有振動数の比νに対する全体系31の固有振動数比λの関係を示したグラフである。曲線Lは、低次モードを示し、曲線Hは、高次モードを示している。
FIG. 4 shows the natural vibration of the
制振機構21を取り付けられた全体系31の固有振動数fは、固定子鉄心5の固有振動数f1が、低次の固有振動数fLおよび高次の固有振動数fHの2つに分離される。
The natural frequency f of the
νが増加するにしたがって低次モードLの固有振動数比はλ = 1に漸近し、高次モードHの固有振動数比はλ = ν に漸近する。このように、固定子鉄心5と制振機構21の質量比Rおよび固有振動数比νを調節して、全体系31の固有振動数fLおよびfHを変化させることが可能である。
As ν increases, the natural frequency ratio of the low-order mode L asymptotically approaches λ = 1, and the natural frequency ratio of the high-order mode H approaches asymptotically λ = ν. As described above, the natural frequency f L and f H of the
本実施形態では、質量比Rと固有振動数比νを調節することで、低次の固有振動数fLは回転子1の磁気吸引力(加振力)による加振周波数fMgより低い値になるように設定し、高次の固有振動数fHは加振周波数fMgよりも高い値になるよう設定する。
In the present embodiment, by adjusting the mass ratio R and the natural frequency ratio ν, the low-order natural frequency f L is lower than the excitation frequency f Mg due to the magnetic attractive force (excitation force) of the
このとき、低次の固有振動数fLに対応する固有振動モードは、図3(b)に示すように、第1質量37、すなわち固定子鉄心5の質量の半径方向変位に対して、第2質量41、すなわち錘23は互いに同じの方向に変位する同相モードになる。一方、高次の固有振動数fHに対応する固有振動モードは、図3(c)に示すように、第1質量37すなわち固定子鉄心5の半径方向変位に対して第2質量41すなわち錘23が互いに逆の方向に変位する逆相モードになる。
At this time, as shown in FIG. 3B, the natural vibration mode corresponding to the low-order natural frequency f L is the
このように、固有振動数およびこの固有振動数に対応する固有振動モードが予め把握されている場合には、実際に発生する振動は、これらの固有振動モードごとの応答を重ね合わす(足し合わす)ことによって求めることができる。 As described above, when the natural frequency and the natural vibration mode corresponding to the natural frequency are known in advance, the vibration that is actually generated overlaps (adds) the response for each natural vibration mode. Can be determined by
図5(a)は、低次モードおよび高次モードそれぞれの応答を、周波数の関数として表したグラフである。図中の曲線Lは低次モードを示し、曲線Hは高次モードを示している。図5(b)は、図5(a)の位相を示すグラフである。図5(a)と同様に、曲線Lは低次モードを示し、曲線Hは高次モードを示している。図5(c)は、低次および高次モードの応答を重ね合わせた応答を、周波数の関数として表したグラフである。 FIG. 5A is a graph showing the responses of the low-order mode and the high-order mode as a function of frequency. A curve L in the figure indicates a low-order mode, and a curve H indicates a high-order mode. FIG. 5B is a graph showing the phase of FIG. Similar to FIG. 5A, the curve L indicates the low-order mode, and the curve H indicates the high-order mode. FIG. 5C is a graph showing the response obtained by superimposing the responses of the low-order mode and the high-order mode as a function of frequency.
図5(a)に示すように、低次モードLの振幅は、周波数の増加に伴って振幅が上昇しfLで最大となり、fLより大きくなると振幅は減少して0に漸近する。同様に、高次モードHの振幅は、周波数の増加に伴って上昇しfHで最大となり、fHより大きくなると振幅は減少して0に漸近する。2つの固有振動数fLおよびfHの間では両モードの振幅は概ね等しくなっている。 As shown in FIG. 5A, the amplitude of the low-order mode L increases as the frequency increases and becomes maximum at f L , and when it becomes larger than f L , the amplitude decreases and gradually approaches 0. Similarly, the amplitude of the higher order mode H is maximized by increased with increasing frequency f H, the amplitude becomes larger than f H is asymptotic to 0 decreases. In between the two natural frequencies f L and f H amplitudes of the two modes are approximately equal.
図5(b)に示すように、低次モードLおよび高次モードHの応答の位相は、fLおよびfHの間では、ほぼ180度の差がある。すなわち、fLおよびfHの間における低次モードLおよび高次モードHの応答は、互いに振幅がほぼ等しく且つ変位方向が逆に振動することを示している。 As shown in FIG. 5 (b), the phase response of the low-order mode L and higher mode H is, between f L and f H, a difference of approximately 180 degrees. That is, the responses of the low-order mode L and the high-order mode H between f L and f H indicate that the amplitudes are substantially equal to each other and the displacement directions vibrate in reverse.
低次モードLおよび高次モードHの応答を重ね合わせて実際の振幅を求めると、図5(c)に示すように、fLおよびfHの間では、振幅は小さくなる。また、低次モードLおよび高次モードHの応答が等しくなる周波数帯では、実際の振幅はほぼ0に近づく。 When determining the actual amplitude by superimposing responses of the low-order mode L and higher mode H, as shown in FIG. 5 (c), in between f L and f H, the amplitude decreases. In the frequency band where the responses of the low-order mode L and the high-order mode H are equal, the actual amplitude approaches almost zero.
回転子1による加振周波数が、この周波数帯とほぼ同じになるように制振機構21の錘23の質量および弾性部材25の弾性係数を調整する。これにより、実際の振動の振幅を抑制することが可能になる。すなわち、制振機構21を設置することによって、fLとfHの間では、低次モードLおよび高次モードHの応答が相殺されて、固定子鉄心5の振幅を極小化することができる。
The mass of the
固定子鉄心5の固有円環振動モードについても、上記の1自由度振動モデルの例と同様に、固有振動数の分離およびモード応答の重ね合わせが成り立つ。以下に、2極タービン発電機に制振機構21を取り付けた例の作用について図2並びに、図6および図7を用いて説明する。
As for the natural annular vibration mode of the
図6は、固定子鉄心5に制振機構21が取り付けられていないときの第1固有円環振動モードを示すモデル図で、曲線Aは第1固有円環振動モードを示す。図7は、第2固有円環振動モードを示すモデル図で、曲線Bは第2固有円環振動モードを示す。
FIG. 6 is a model diagram showing the first natural annular vibration mode when the damping
図6および図7に示すように、固定子鉄心5に制振機構21が取り付けられていない場合には、固定子鉄心5は、2つの固有円環振動モード、すなわち、第1固有円環振動モードAおよび第2固有円環振動モードBのそれぞれのモード応答を重ね合わせた形態で振動する。第1固有円環振動モードAは、図6の第1固有円環振動モードA上に示す4つの点a1、a2、a3、およびa4に示すように、振幅が0になる4つの節部を有する。半径方向に振動する電磁振動における周方向の振幅分布は、周方向に沿って節部と腹部が交互に発生するように形成されて、略楕円形を形成している。第2固有円環振動モードBは、第1固有振動モードの固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し、図7の第2固有円環振動モードB上に示す4つの点b1、b2、b3、およびb4に示すように、振幅が0になる4つの節部を有し、第1固有円環振動モードAとほぼ同じ形状でそれぞれの長軸が互いに45度の角度をもって形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, when the damping
なお、第1および第2固有円環振動モードA、Bは、固定子鉄心5の構造が回転軸対称であれば、それぞれに対応する固有振動数は等しくなる。
In the first and second natural annular vibration modes A and B, if the structure of the
第1固有円環振動モードAの腹部に相当する位置は、第2固有円環振動モードBの節部となる。また、第1固有円環振動モードAの節部に相当する位置は、第2固有円環振動モードBの腹部になる。 The position corresponding to the abdomen of the first natural ring vibration mode A is the node of the second natural ring vibration mode B. The position corresponding to the node portion of the first natural annular vibration mode A is the abdomen of the second natural annular vibration mode B.
制振機構21は、図2に示すように、固定子鉄心5の外周面上で、第1固有振動モードAの腹部に相当する部位に取り付けられる。
As shown in FIG. 2, the damping
制振機構21を取り付けることによって、第1固有円環振動モードAは、このモードに対応する固有振動数が2つに分離されて、図示は省略するが2つの固有振動モード、すなわち低次モードおよび高次モードが現れる。制振機構21の錘23の半径方向変位は、制振機構21の取り付け位置における固定子鉄心5の半径方向変位に対して、低次モードでは同位相であって、高次モードでは逆位相となる。
By attaching the damping
上記の1自由度系振動モデルの例と同様に、低次モードにおける固有振動数fLは回転子1の磁気吸引力(加振力)による加振周波数fMgより低い値になるように設定し、高次モードにおける固有振動数fHは加振周波数fMgより高い値になるように設定する。このとき、錘23の質量は、固定子鉄心5の質量の5%(R=0.05)程度とすることが望ましい。
As in the example of the one-degree-of-freedom vibration model, the natural frequency f L in the low-order mode is set to be lower than the excitation frequency f Mg due to the magnetic attractive force (excitation force) of the
これにより、低次および高次モードそれぞれのモード応答は、fLおよびfHの間において振幅はほぼ等しく且つ逆位相になる。よって、fMg付近の周波数帯における実際の振動を抑制することが可能になる。すなわち、制振機構21を取り付けることによって、第1固有円環振動モードAの腹部の振幅を小さくすることができる。
Thereby, the mode responses of the low-order mode and the high-order mode are approximately equal in amplitude and opposite in phase between f L and f H. Therefore, it is possible to suppress actual vibration in the frequency band near f Mg . That is, by attaching the
一方、第2固有円環振動モードは、このモードの節部に相当する部位に制振機構21を取り付けられているために、制振機構21を設置しても、このモードに対応する固有振動数は変化しない。
On the other hand, in the second natural ring vibration mode, since the
すなわち、第2固有円環振動モードBは制振機構21の影響を受けないため、加振力に対するモードの応答は保持されたままである。
That is, since the second natural annular vibration mode B is not affected by the
制振機構21によって腹部の振幅が小さくなった第1固有円環振動モードAの応答と制振機構21の影響を受けない第2固有円環振動モードBの応答とを重ね合わせて得られる固定子鉄心5の円環振動モードの振幅分布C(絶対値)は、図2の曲線Cのように、周方向に沿って等間隔に振動の腹部および節部が交互に発生するような形状になる。この場合、重根であった4節円環固有振動モードによる応答のうち、第1固有円環振動モードAの応答はほとんど現れないので、固定子鉄心5の振幅分布は、回転移動するものではなくなり定在する。
The fixed obtained by superimposing the response of the first natural annular vibration mode A whose abdominal amplitude is reduced by the
これにより曲線C、すなわち、固定子鉄心5の周方向の振幅分布Cの形状は、制振機構21の取り付け位置に節部をもち、この節部を基準に周方向に90度間隔で節部が形成される。さらに、この円環振動モードの振幅分布Cは、上記の4つの節部それぞれから周方向に沿って45度移動した位置に腹部をもつ定在波となる。なお、上記90度は、360度を円環振動モードの節部の数、すなわち4で除した値に一致する。
As a result, the curve C, that is, the shape of the amplitude distribution C in the circumferential direction of the
2極のタービン発電機では、回転子1の磁気吸引力の周方向の分布は、極数の2倍である4つの節部を有する円環振動モードとなる。この円環振動モードは、固定子鉄心5で発生する円環振動モードCと同じ形状になる。
In the two-pole turbine generator, the circumferential distribution of the magnetic attractive force of the
以上の説明から分かるように、制振機構21を配置することによって、固定子鉄心5に発生する振動の振幅分布Cに節部を発生させることが可能となる。
As can be understood from the above description, by arranging the
固定子鉄心5の半径方向振動における周方向振幅分布が小さくなる4箇所の節部で、固定子鉄心5およびステータフレーム7は、ばね棒18等を介して連結されている。このため、回転子1の磁気吸引力によって生じる固定子鉄心5の磁気振動が、ステータフレーム7に伝播することを抑制できる。
The
さらに、節部近傍に脚板19が取り付けられているため、ステータフレーム7および脚板19を介して回転電機が設置された基礎へ伝播することも抑制可能となる。
Furthermore, since the
[第2の実施形態]
本発明に係る回転電機の第2の実施形態について、図8および図9を用いて説明する。図8は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図で、図9は、図8のIX-IX矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、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。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment, and FIG. 9 is a schematic transverse sectional view taken along arrow IX-IX in FIG. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、第1の実施形態で用いたばね棒18を介さずに、鉄心支え板13a,13bが外周板15の内面に直接取り付けられている。このとき、鉄心支え板13a,13bの半径方向外周側の側面における外周板15との接触部以外の側面、すなわち円環振動モードの節部に対向する位置以外の側面には、切欠き51が形成されて、外周板15と接触しないように構成されている。
In the present embodiment, the iron
本実施形態によれば、第1の実施形態に比べ回転子1の磁気吸引力が小さい回転電機であれば、第1の実施形態の効果に加えて、固定子をよりコンパクトにすることが可能になる。
According to this embodiment, if the rotating electrical machine has a smaller magnetic attraction force of the
[第3の実施形態]
本発明に係る回転電機の第3の実施形態について、図10および図11を用いて説明する。図10は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図で、図11は、図10のXI-XI矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、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。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a schematic vertical cross-sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment, and FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、ステータフレーム7を支持する脚板19を、固定子鉄心5の円環振動モードの腹部の外側に配置している。
In the present embodiment, the
制振機構21は、第2固有円環振動モードの腹部の振幅を小さくするように、配置されている。これにより、制振機構21は、第1の実施形態に示す回転軸真上に配置された制振機構21に対して、周方向に沿って45度移動した位置に取り付けられる。なお、第1の実施形態の固定子全体を周方向に沿って45度回転した状態で、脚板19に固定してもよい。
The
第1の実施形態では、固定子鉄心5の円環振動モードCの節部でステータフレーム7と連結されているため、ステータフレーム7への振動伝播は抑制されているが、振動伝播を完全に抑制しきれない場合もある。このため、ステータフレーム7と固定子鉄心5との連結部と、ステータフレーム7が基礎に接する位置は、離れた位置にあることが望ましい。
In the first embodiment, since the
本実施形態によれば、脚板19は、固定子鉄心5とステータフレーム7との連結位置から最も離れた位置に配置されている。これにより、固定子鉄心5とステータフレーム7との連結位置から脚板19へ伝播される振動が抑制されるため、脚板19から回転電機が設置される基礎へ伝播される振動が抑制される。
According to the present embodiment, the
[第4の実施形態]
本発明に係る回転電機の第4の実施形態について、図12を用いて説明する。図12は、本実施形態の回転電機の概略横断面図である。なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、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。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、2つの制振機構21、すなわち第1制振機構21aおよび第2制振機構21bを有している。第1制振機構21aは、第1固有円環モードの腹部に相当する位置で、図12の例では回転軸の真上位置に配置されて、第2制振機構21bは、第2固有円環振動モードの腹部に相当する位置に配置されている。第1および第2制振機構21a、21bは、固定子鉄心5における回転軸方向に垂直な一断面上に、周方向に沿って互いに45度の角度をもって配置されている。ばね棒18は、周方向に沿って互いに間隔をあけて等間隔に配列されている。
In the present embodiment, there are two
第1固有円環振動モードの固有振動数は、第1制振機構21aによって、第1の実施形態と同様に2つに分離されて、これらの固有振動数それぞれに対応する低次モードおよび高次モードが発生する。これにより加振周波数における振幅は小さくなる。同様に、第2制振機構21bによって、第2固有円環振動モードの腹部の振幅も小さくなる。
The natural frequency of the first natural ring vibration mode is separated into two by the first damping
これにより、固定子鉄心5の振動は、周方向全てで抑制される。
Thereby, the vibration of the
[第5の実施形態]
本発明に係る回転電機の第5の実施形態について、図13〜図15を用いて説明する。図13は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図14は、図13のXIV-XIV矢視概略横断面図である。図15は、図13のXV-XV矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第4の実施形態の変形例であって、第4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。
[Fifth Embodiment]
5th Embodiment of the rotary electric machine which concerns on this invention is described using FIGS. 13-15. FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. 14 is a schematic cross-sectional view taken along the arrow XIV-XIV in FIG. FIG. 15 is a schematic cross-sectional view taken along arrow XV-XV in FIG. In addition, this embodiment is a modification of 4th Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 4th Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、これらの図13〜15に示すように、2つの制振機構21、すなわち第1制振機構21aおよび第2制振機構21bを有する。これらの第1および第2制振機構21a、21bは、固定子鉄心5における回転軸方向の両端付近の外周面にそれぞれ配置されて、第1制振機構21aは図13における左側に配置され、第2制振機構21bは、右側に配置されている。
In this embodiment, as shown in these FIGS. 13-15, it has the two damping
図13および図14に示すように、これらの第1および第2制振機構21a、21bは、周方向に沿って互いに45度の角度をもって取り付けられている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the first and second
図13に示すように、第1制振機構21aの近傍に配置された4本のばね棒18は、第1隔板17aおよび第3隔板17cの間に配置されて、これらの第1および第3隔板17a、17cで固定されている。また、図14に示すように、第1制振機構21aが配置された位置を基準に、周方向に沿って90度ごとに4本ずつばね棒18が配置されている。
As shown in FIG. 13, the four
また、図15に示すように、第2制振機構21bの近傍に配置された4本のばね棒18は、第2隔板17bおよび第3隔板17cの間に配置されて、これらの第2および第3隔板17b、17cで固定されている。また第2制振機構21bが配置された位置を基準に、周方向に沿って90度ごとに4本ずつばね棒18が配置されている。
Further, as shown in FIG. 15, the four
よって、図13において、図14に示す第3隔板17cの左側のばね棒18の配列と、図15に示す右側のばね棒18の配列は、周方向に45度ずれている。
Therefore, in FIG. 13, the arrangement of the left spring bars 18 of the
大容量のタービン発電機では、固定子鉄心5は長大化するので第1の実施形態のように、固定子鉄心5の回転軸方向中央部にのみ制振機構21を取り付けると、錘23を大きくする必要がある。
In a large-capacity turbine generator, the
固定子鉄心5の振幅は回転軸方向では、ほぼ均一であるため、固定子鉄心5の回転軸方向端部付近に制振機構21を取り付けても、第1の実施形態と同様の効果を得られる。
Since the amplitude of the
本実施形態によれば、2つの制振機構21、すなわち第1制振機構21aおよび第2制振機構21bを取り付けることによって、第1および第2制振機構21a、21bそれぞれに配置される錘23の質量を小さくすることが可能となり、固定子をよりコンパクトにすることが可能になる。
According to this embodiment, by attaching two damping
また、第1制振機構21aおよび第2制振機構21bを周方向に沿って互いに45度の間隔をあけて配置することによって、第4の実施形態と同様の効果を得ることもできる。
Further, by arranging the first
[第6の実施形態]
本発明に係る回転電機の第6の実施形態について、図16を用いて説明する。図16は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図である。本実施形態は、第1〜第5の実施形態において、制振機構21の錘23および弾性部材25のより具体的な配置例を示したものであって、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。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a partial schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. This embodiment shows a more specific arrangement example of the
本実施形態の固定子鉄心5の半径方向外側の側面には、回転軸方向に延びた両端支持梁55が、隣接するリブ板12の側面に両端が支持されて固定されている。この両端支持梁55は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
Both end support beams 55 extending in the direction of the rotation axis are supported and fixed to the side surfaces of the
この両端支持梁55のほぼ中央に錘23が配置されている。この錘23は、例えば金属性の長方形状の平板が、半径方向に複数積層されて取り付けられており、この積層数を調整可能に構成されている。錘23の質量の調整は、平板の積層数で行うことができる。
A
制振機構21は、これらの両端支持梁55および積層された平板状の錘23等によって構成される。上記のように制振機構21を構成することによって、固定子鉄心5の半径方向外側の側面において、取り付け位置の調整および質量調整等が容易になる。
The
[第7の実施形態]
本発明に係る回転電機の第7の実施形態について、図17を用いて説明する。図17は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図である。本実施形態は、第6の実施形態の変形例であって、第6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。
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a partial schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. The present embodiment is a modification of the sixth embodiment, and the same or similar parts as those of the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態の固定子鉄心5には、鉄心押え板14およびこれに隣接するリブ板12に、両端支持梁55が固定されている。この両端支持梁55は、鉄心押え板14の半径方向側面およびこの鉄心押え板14と隣接するリブ板12の側面で両端が支持されている。この両端支持梁55は制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
In the
この両端支持梁55のほぼ中央には、第6の実施形態と同様に、錘23が配置されている。この錘23は、第6の実施形態と同様に、その質量を積層する平板の数で調整することができる。
As in the sixth embodiment, a
制振機構21は、これらの両端支持梁55および積層された平板状の錘23等によって構成される。上記のように制振機構21を構成することによって、固定子鉄心5の半径方向外側の側面において、取り付け位置の調整および質量調整等が容易になる。
The
[第8の実施形態]
本発明に係る回転電機の第8の実施形態について、図18を用いて説明する。図18は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第7の実施形態の変形例であって、第7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。
[Eighth Embodiment]
An eighth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a partial schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. In addition, this embodiment is a modification of 7th Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 7th Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、鉄心押え板14の固定子鉄心5を押えていない方の端面から、回転軸方向でばね棒18と反対側に向かって延びた片持ち梁53が取り付けられている。この片持ち梁53は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
In the present embodiment, a
この片持ち梁53の先端部に、錘23が配置されている。この錘23は、第6の実施形態と同様に、その質量を積層する平板の数で調整することができる。
A
制振機構21は、これらの片持ち梁53および積層された平板状の錘23等によって構成される。この構成によれば制振機構21は、固定子鉄心5の外周部近傍で且つ回転軸方向端部に取り付けられる。このため、外周板15の内面を固定子鉄心5の外側面に近づけるように、外周板15の外径を小さくすることができる。
The
これにより、回転電機をよりコンパクトに構成することが可能になる。 As a result, the rotating electrical machine can be configured more compactly.
[第9の実施形態]
本発明に係る回転電機の第9の実施形態について、図19を用いて説明する。図19は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第6の実施形態の変形例であって、第6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。
[Ninth Embodiment]
A ninth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a partial schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. In addition, this embodiment is a modification of 6th Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 6th Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、リブ板12の一方の端面から、回転軸方向に延びる片持ち梁53が取り付けられている。この片持ち梁53は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
In the present embodiment, a
この片持ち梁53の先端部に、錘23が配置されている。この錘23は、第6の実施形態と同様に、その質量を積層する平板の数で調整することができる。
A
制振機構21は、これらの両端支持梁55および積層された平板状の錘23等によって構成される。上記のように制振機構21を構成することによって、固定子鉄心5の半径方向外側の側面において、取り付け位置の調整および質量調整等が容易になる。
The
[第10の実施形態]
本発明に係る回転電機の第10の実施形態について、図20および図21を用いて説明する。図20は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図で、図21は、図20のXXI-XXI矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第6の実施形態の変形例であって、第6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。なお、この実施形態では、第2の実施形態のようにばね棒18が配置されていない例を用いて説明する。
[Tenth embodiment]
A tenth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 20 is a partial schematic longitudinal cross-sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment, and FIG. 21 is a schematic cross-sectional view taken along arrow XXI-XXI in FIG. In addition, this embodiment is a modification of 6th Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 6th Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted. In this embodiment, an example in which the
本実施形態では、鉄心支え板14とこれに隣接するリブ板12の間に回転軸方向に延びた略直方体の座板57が、固定子鉄心5の外周の側面に周方向に並んで2つ取り付けられている。
In this embodiment, two substantially
周方向に沿って延びた両端支持梁55が、2つの座板57それぞれの半径方向外側の側面で両端が支持されて取り付けられている。この両端支持梁55は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
Both end support beams 55 extending along the circumferential direction are attached so that both ends are supported by the radially outer side surfaces of the two
この両端支持梁55のほぼ中央には、第6の実施形態と同様に、錘23が配置されている。この錘23は、第6の実施形態と同様に、その質量を積層する平板の数で調整することができる。上記座板57は、隣接するリブ板の間に配置することも可能である。
As in the sixth embodiment, a
制振機構21は、これらの、座板57、両端支持梁55および積層された平板状の錘23等によって構成される。上記のように制振機構21を構成することによって、固定子鉄心5の半径方向外側の側面において、取り付け位置の調整および質量調整が容易になる。
The
[第11の実施形態]
本発明に係る回転電機の第11の実施形態について、図22および図23を用いて説明する。図22は、本実施形態の回転電機の回転子1の概略縦断面図で、図23は、図22のXXIII-XXIII矢視概略横断面図である。図23の破線C1は、制振機構21がない場合の固有円環振動モードを示す概略曲線で、破線C2は、制振機構21を取り付けた場合の固有円環振動モードを示す概略曲線である。
[Eleventh embodiment]
An eleventh embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 22 and 23. 22 is a schematic longitudinal sectional view of the
なお、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、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。 In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code | symbol is attached | subjected to the same part or similar part as 1st Embodiment, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、制振機構21は、ステータフレーム7の外周板15の半径方向外側の側面に、回転軸方向のほぼ中央部の真上には、制振機構21が配置されている。
In the present embodiment, the
仮に制振機構21がない場合には、第1の実施形態で説明したように、固定子鉄心5は、第1固有円環振動モードおよび第2固有円環振動モードで振動する。この振動は、ばね棒18等を介してステータフレーム7に伝播されて、ステータフレーム7は固定子鉄心5と同様に振動する。
If the
このとき、ステータフレーム7は、2つの固有円環振動モード、すなわち第1固有円環振動モードおよび第2固有円環振動モードで振動する。これらの第1および第2固有円環振動モードは、4つの節部を有する略楕円形状で、各楕円の長軸が互いに45度の角度をなしている。
At this time, the
また、これらの第1および第2固有円環振動モードそれぞれの固有振動数は、ステータフレーム7がほぼ回転軸対称の構造物であるので、ほぼ等しい。なお、ステータフレーム7には脚板19などが取り付けられているために、完全な回転軸対称の構造物ではないが、これらの影響は小さくいため無視してよい。
Further, the natural frequency of each of the first and second natural annular vibration modes is substantially equal since the
ステータフレーム7の設計において、回転子1の磁気吸引力による加振周波数(回転周波数の2倍)と共振しないように加振周波数から十分に高くなるように外周板15の厚さ、隔板17a、17b、17cの数および厚さなどを設定しておくとよい。
In the design of the
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、固定子鉄心5およびステータフレーム7は、第1〜第3隔板17a、17b、17c、ばね棒18、および鉄心支え板13a,13bなどにより構成される連結手段を介して、互いに連結されている。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
本実施形態の制振機構21は、上記の固定子鉄心5の第1固有円環振動モードの腹部に相当する位置の外側で、且つばね棒18等の連結手段の半径方向外側の位置に、設置されている。
The
制振機構21は、ばね棒18等の連結手段を介してステータフレーム7に伝播する磁気振動を抑制させるように、第1の実施形態と同様に作用する。このため、ステータフレーム7に伝播される振動の振幅は小さくなる。
The
なお、図23の破線C1およびC2に示すように、ステータフレーム7へ伝播する振動は、制振機構21によって抑制されるが、若干は伝播されている。伝播された振動の振動モード(破線C2)は、第1の実施形態と同様に、制振機構21を取り付けた位置を基準として周方向に90度ごとに4箇所に、節部が現れる。
Note that, as shown by broken lines C1 and C2 in FIG. 23, the vibration propagating to the
この節部に相当する位置に脚板19を取り付けることにより、回転電機が設置される基礎へステータフレーム7の振動が伝播されることを抑制できる。
By attaching the
制振機構21の錘23の質量は、振動を抑制する構造物の質量の5%程度であることが望ましい。第1の実施形態では、固定子鉄心5の質量の5%程度の質量が必要であったが、本実施形態の錘23は、ステータフレーム7の質量の5%程度でよい。ステータフレーム7は、固定子鉄心5に比べて質量は小さいので、第1の実施形態に比べて、制振機構21を小さくすることが可能になる。
The mass of the
よって、回転電機をよりコンパクトにすることが可能となる。 Therefore, the rotating electrical machine can be made more compact.
[第12の実施形態]
本発明に係る回転電機の第12の実施形態について、図24を用いて説明する。図24は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第11の実施形態の変形例であって、第11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。
[Twelfth embodiment]
A twelfth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 24 is a schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. Note that this embodiment is a modification of the eleventh embodiment, and the same reference numerals are given to the same or similar parts as those of the eleventh embodiment, and the duplicated description is omitted.
本実施形態では、2つの制振機構21、すなわち第1制振機構21aおよび第2制振機構21bが、外周板15の外側に回転軸方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている。第1制振機構21aは、図24における固定子鉄心5の左側端部の外側に配置されて、第2制振機構21bは、右側端部の外側に配置されている。
In the present embodiment, two
大容量のタービン発電機では、固定子鉄心5は長大化するので第11の実施形態のように、固定子鉄心5の中央部にのみ制振機構21を取り付けると、錘23を大きくする必要がある。
In a large-capacity turbine generator, the
固定子鉄心5の振幅は回転軸方向では、ほぼ均一であるため、固定子鉄心5の回転軸方向端部付近に制振機構21を取り付けても、第11の実施形態と同様の効果を得られる。
Since the amplitude of the
本実施形態によれば、2つの制振機構21、すなわち第1制振機構21aおよび第2制振機構21bを個取り付けることによって、第1および第2制振機構21a、21bそれぞれに配置された錘23の質量を小さくすることが可能となり、固定子をよりコンパクトにすることが可能になる。
According to the present embodiment, two
[第13の実施形態]
本発明に係る回転電機の第13の実施形態について、図25および図26を用いて説明する。図25は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図で、図26は、図25のXXVI-XXVI矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第11の実施形態の変形例であって、第11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。
[Thirteenth embodiment]
A thirteenth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 25 and 26. 25 is a schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine according to the present embodiment, and FIG. 26 is a schematic transverse sectional view taken along the line XXVI-XXVI in FIG. Note that this embodiment is a modification of the eleventh embodiment, and the same reference numerals are given to the same or similar parts as those of the eleventh embodiment, and the duplicated description is omitted.
本実施形態では、第11の実施形態で用いたばね棒18を介さずに、鉄心支え板13a,13bが外周板15の内面に直接取り付けられている。このとき、鉄心支え板13a,13bの半径方向外周側の側面における外周板15との接触部以外の側面、すなわち円環振動モードの節部に対向する位置以外の側面には、切欠き51が形成されて、外周板15と接触しないように構成されている。
In the present embodiment, the iron
本実施形態によれば、第11の実施形態に比べ回転子1の磁気吸引力が小さい回転電機であれば、第11の実施形態の効果に加えて、固定子をよりコンパクトにすることが可能になる。
According to this embodiment, if the rotating electrical machine has a smaller magnetic attraction force of the
[第14の実施形態]
本発明に係る回転電機の第14の実施形態について、図27および図28を用いて説明する。図27は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図で、図28は、図27のXXVIII-XXVIII矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第11の実施形態の変形例であって、第11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。
[Fourteenth embodiment]
A fourteenth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 27 and 28. 27 is a schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment, and FIG. 28 is a schematic transverse sectional view taken along the line XXVIII-XXVIII in FIG. Note that this embodiment is a modification of the eleventh embodiment, and the same reference numerals are given to the same or similar parts as those of the eleventh embodiment, and the duplicated description is omitted.
本実施形態では、図27および図28に示すように、2つの制振機構21、すなわち第1制振機構21aおよび第2制振機構21bを有している。第1制振機構21aは、固定子鉄心5の第1固有円環モードの腹部に相当する位置の外側に配置されて、第2制振機構21bは、固定子鉄心5の第2固有円環振動モードの腹部に相当する位置の外側に配置されている。第1および第2制振機構21a、21bは、固定子鉄心5における回転軸方向に垂直な一断面上に、周方向に沿って互いに45度の角度をもって配置されている。ばね棒18は、周方向に沿って互いに間隔をあけて等間隔に配列されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 27 and 28, there are two
第1固有円環振動モードの固有振動数は、第1制振機構21aによって、第11の実施形態と同様に2つに分離されて、これらの固有振動数それぞれに対応する低次モードおよび高次モードが発生する。これにより加振周波数における振幅は小さくなる。同様に、第2制振機構21bによって、第2固有円環振動モードの腹部の振幅も小さくなる。
The natural frequency of the first natural ring vibration mode is separated into two by the first damping
これにより、固定子鉄心5の振動は、周方向全てで抑制される。
Thereby, the vibration of the
[第15の実施形態]
本発明に係る回転電機の第15の実施形態について、図29を用いて説明する。図29は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図である。本実施形態は、第11〜第14の実施形態において、制振機構21の錘23および弾性部材25のより具体的な配置例を示したものであり、第11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。
[Fifteenth embodiment]
A fifteenth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 29 is a partial schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. The present embodiment shows a more specific arrangement example of the
本実施形態では、第2隔板17bにおいてばね棒18と接していない方の端面から、回転軸方向でばね棒18と反対側に向かって延びた片持ち梁53が配置されている。この片持ち梁53は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
In the present embodiment, a
この片持ち梁53の例えば先端部には、錘23が配置されている。この錘23は、例えば金属性の長方形状の平板が、半径方向に複数積層されて取り付けられており、この積層数を調整可能に構成されている。質量を調整は、平板の積層数で行うことができる。
For example, a
制振機構21は、これらの片持ち梁53および積層された平板状の錘23等によって構成される。この構成によれば制振機構21は、固定子鉄心5の回転軸方向端部よりも回転軸方向外側に取り付けられる。このため、外周板15の内面を固定子鉄心5の外側面に近づけるように、外周板15の外径を小さくすることができる。
The
これにより、回転電機をよりコンパクトに構成することが可能になる。 As a result, the rotating electrical machine can be configured more compactly.
[第16の実施形態]
本発明に係る回転電機の第16の実施形態について、図30を用いて説明する。図30は、本実施形態の回転電機の部分概略縦断面図である。本実施形態は、第15の実施形態の変形例であって、第15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。
[Sixteenth Embodiment]
A sixteenth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 30 is a partial schematic longitudinal sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment. The present embodiment is a modification of the fifteenth embodiment, and the same or similar parts as those of the fifteenth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態では、外周板15の外側面に周方向に沿って延びた略直方体の座板57が、回転軸方向に並んで2つ取り付けられている。
In this embodiment, two substantially rectangular
回転軸方向に延びた両端支持梁55が、これら2つの座板57それぞれにおける半径方向外側の側面で両端が支持されて取り付けられている。この両端支持梁55は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
Both-end support beams 55 extending in the direction of the rotation axis are attached so that both ends are supported on the radially outer side surfaces of the two
この両端支持梁55のほぼ中央には、第15の実施形態と同様に、錘23が配置されている。この錘23は、第6の実施形態と同様に、その質量を積層する平板の数で調整することができる。
As in the fifteenth embodiment, a
制振機構21は、これらの、座板57、両端支持梁55および積層された平板状の錘23等によって構成される。上記のように制振機構21を構成することによって、外周板15の外側の側面において、取り付け位置の調整および質量調整等が容易になる。
The
[第17の実施形態]
本発明に係る回転電機の第17の実施形態について、図31および図32を用いて説明する。図31は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図で、図32は、図31のXXXII-XXXII矢視概略横断面図である。なお、本実施形態は、第15の実施形態の変形例であって、第15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。
[Seventeenth embodiment]
A seventeenth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. 31 and 32. FIG. 31 is a schematic vertical cross-sectional view of the rotating electrical machine of the present embodiment, and FIG. 32 is a schematic cross-sectional view taken along the arrow XXXII-XXXII in FIG. Note that this embodiment is a modification of the fifteenth embodiment, and the same or similar parts as those of the fifteenth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態では、外周板15の外側面に周方向に並んで2つ配置された略立方体の座59が設置されて、これらの座59に梁63が架け渡されて固定されて構成された固定部材61を有する。この固定部材61は、回転軸方向に2つ並んで互いに間隔をあけて設置されている。さらに、それぞれ固定部材61の梁63上には、回転軸方向に延びた両端支持梁55が取り付けられている。この両端支持梁55の両端は、固定部材61にそれぞれ固定されている。この両端支持梁55は、制振機構21の弾性部材25と同じ機能を有している。
In the present embodiment, two substantially
この両端支持梁55のほぼ中央に、第6の実施形態と同様に、錘23が配置されている。この錘23は、第6の実施形態と同様に、その質量を積層する平板の数で調整することができる。
As in the sixth embodiment, a
制振機構21は、これらの、固定部材61、両端支持梁55および積層された平板状の錘23等によって構成される。上記のように制振機構21を構成することによって、外周板15の外側の側面において、取り付け位置の調整および質量調整等が容易になる。
The
[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。
[Other Embodiments]
The description of the above embodiment is an example for explaining the present invention, and does not limit the invention described in the claims. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.
例えば、上記の実施形態では、制振機構21を1つまたは2つ取り付けられた例を説明したが、これに限らない。回転軸方向に3つ以上配置して、それぞれの制振機構21の錘23の質量を小さくしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, an example in which one or two
1…回転子、5…固定子鉄心、7…ステータフレーム、9…積層鉄心、9a…中空部、10…コイル、11…リブ棒、12…リブ板、13a,13b…鉄心支え板、14…鉄心押え板、15…外周板、17a…第1隔板、17b…第2隔板、17c…第3隔板、18…ばね棒、19…脚板、21…制振機構、21a…第1制振機構、21b…第2制振機構、23…錘、25…弾性部材、31…全体系、33…第1振動系、35…第2振動系、37…第1質量、39…第1ばね要素、41…第2質量、43…第2ばね要素、51…切欠き、53…片持ち梁、55…両端支持梁、57…座板、59…座、61…固定部材、63…梁
DESCRIPTION OF
Claims (18)
略円板状の複数の鉄板が前記回転軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の積層鉄心と、
前記積層鉄心を半径方向外側から略円筒状の外周板で覆うように構成されたステータフレームと、
前記積層鉄心の側面に配置されて前記半径方向に揺動可能に構成された錘と、この錘および前記積層鉄心の間にこれらを連結するように配置されて前記半径方向に弾性変形可能な弾性部材と、を具備する制振部と、
前記ステータフレームおよび積層鉄心を連結するステータフレーム連結手段と、
を有し、
前記ステータフレーム連結手段は、前記制振部が前記積層鉄心の側面に配置されることにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する円環振動モードの節部近傍に設けられて、
前記積層鉄心は、前記制振部が取り付けられていないときには、前記回転子が励起する回転磁力により、周方向に沿って前記回転子の極数の2倍の数だけほぼ等間隔に振動の腹および節が交互にできるように周方向に振幅が分布する第1固有円環振動モードと、この第1固有円環振動モードに対応する固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し前記第1固有円環振動モードの腹に相当する位置が節になり前記第1固有円環振動モードの節に相当する位置が腹になるように周方向に振幅が分布する第2固有円環振動モードと、を有し、
前記制振部は、前記第1固有円環振動モードの腹部近傍に取り付けられて、前記第1固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第3固有円環振動モードを発生させて、第1固有円環振動モードの応答を第3固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、
を特徴とする回転電機。 A rotor with a rotation axis;
A substantially hollow cylindrical laminated core in which a plurality of substantially disk-shaped iron plates are laminated in the direction of the rotation axis and arranged to surround the outer periphery of the rotor;
A stator frame that is configured to cover a substantially cylindrical outer circumferential frame of the laminated core from the half radial outside,
A weight arranged on a side surface of the laminated core and configured to be swingable in the radial direction, and an elastically arranged elastically deformable in the radial direction arranged so as to be connected between the weight and the laminated core. A vibration control unit comprising a member;
Stator frame connecting means for connecting the stator frame and the laminated iron core;
Have
The stator frame coupling means is provided in the vicinity of a node portion in an annular vibration mode in which vibration damping portions and nodes are alternately generated along a circumferential direction by arranging the damping portion on a side surface of the laminated core. ,
When the vibration damping portion is not attached, the laminated iron core has vibration antinodes that are approximately equally spaced by twice the number of poles of the rotor along the circumferential direction by the rotating magnetic force excited by the rotor. And the first natural ring vibration mode in which the amplitude is distributed in the circumferential direction so that the nodes can be alternated, and the first natural ring vibration mode has substantially the same natural frequency as the natural frequency corresponding to the first natural ring vibration mode. A second natural annular vibration mode in which the amplitude is distributed in the circumferential direction so that a position corresponding to the antinode of the natural annular vibration mode becomes a node and a position corresponding to the node of the first natural annular vibration mode becomes an antinode; Have
The vibration control unit is attached in the vicinity of the abdomen of the first natural annular vibration mode, and has a third natural annular vibration mode in which antinode vibrations are distributed in the opposite direction to the first natural annular vibration mode. Generating and canceling the response of the first natural ring vibration mode with the response of the third natural ring vibration mode;
Rotating electric machine.
前記回転軸方向に延びて前記積層鉄心の側面に、周方向に互いに間隔をあけて配列されて取り付けられた複数のリブ棒と、
前記積層鉄心を取り囲むように前記リブ棒の外側にリング状に取り付けられて、前記回転軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された鉄心支え板と、
円周方向において前記円環振動モードの節部の外側に配置され、前記回転軸方向に延びて前記鉄心支え板に固定されたばね棒と、
前記鉄心支え板とは回転軸方向に離れた位置に複数配置されて、前記ステータフレームの内側と前記ばね棒とを連結する隔板と、
を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機。 The stator frame connecting means includes
A plurality of rib bars attached to the side surface of the laminated iron core extending in the direction of the rotation axis and arranged at intervals in the circumferential direction;
An iron core support plate, which is attached to the outside of the rib bar so as to surround the laminated iron core, and a plurality of iron core support plates arranged at intervals in the rotation axis direction;
A spring bar that is disposed outside the annular vibration mode node in the circumferential direction, extends in the direction of the rotation axis, and is fixed to the iron core support plate;
A plurality of the iron core support plates are arranged at positions separated in the rotation axis direction, and a partition plate that connects the inside of the stator frame and the spring bar,
The rotating electrical machine according to claim 1, wherein:
前記弾性部材は、隣接する前記リブ板に両端が支持されて前記回転軸方向に延びた両端支持梁であって、この両端支持梁のほぼ中央に前記錘を配置することを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 A plurality of ring-shaped rib plates arranged so as to surround and fix the plurality of rib bars from the outside are arranged at intervals from each other in the rotation axis direction,
The elastic member is a both-end support beam that is supported at both ends by the adjacent rib plate and extends in the direction of the rotation axis, and the weight is disposed substantially at the center of the both-end support beam. The rotating electrical machine according to 3 .
前記弾性部材は、前記リブ板に固定されて前記回転軸方向に延びる片持ち梁であって、この片持ち梁の先端部に前記錘を配置することを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 A plurality of ring-shaped rib plates arranged so as to surround and fix the plurality of rib bars from the outside are arranged at intervals from each other in the rotation axis direction,
4. The rotation according to claim 3, wherein the elastic member is a cantilever beam fixed to the rib plate and extending in the direction of the rotation axis, and the weight is disposed at a tip portion of the cantilever beam. Electric.
前記リブ板の少なくとも1つに固定されて前記回転軸方向に延び、前記積層鉄心の外周の側面に周方向に間隔をあけて配置された2つの座板が設けられ、
前記弾性部材は、前記2つの座板における前記半径方向外側の側面で両端が支持されて前記周方向に沿って延びた両端支持梁であって、この両端支持梁のほぼ中央に前記錘を配置することを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 A plurality of ring-shaped rib plates arranged so as to surround and fix the plurality of rib bars from the outside are arranged at intervals from each other in the rotation axis direction,
Two seat plates are provided that are fixed to at least one of the rib plates and extend in the direction of the rotation axis, and are arranged on the outer peripheral side surface of the laminated core at intervals in the circumferential direction.
The elastic member is a both-end support beam that is supported at both ends on the radially outer side surfaces of the two seat plates and extends along the circumferential direction, and the weight is disposed substantially at the center of the both-end support beams. The rotating electrical machine according to claim 3, wherein:
略円板状の複数の鉄板が前記回転軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置され、前記回転子が回転したときに発生する回転磁力により半径方向に振動する略中空円筒状の積層鉄心と、
前記積層鉄心を前記半径方向外側から略円筒状の外周板で覆うように構成されたステータフレームと、
前記ステータフレームおよび積層鉄心を連結するステータフレーム連結手段と、
前記ステータフレームおよび前記ステータフレーム連結手段の少なくともいずれかに配置され前記半径方向に弾性変形可能な弾性部材と、当該弾性部材に接続され前記半径方向に揺動可能に構成された錘と、を具備する制振部と、
を有し、
前記ステータフレーム連結手段は、前記制振部が前記ステータフレームに配置されたことにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する円環振動モードの節部近傍に設けられて、
前記ステータフレームは、前記制振部が取り付けられていないときには、前記回転子が励起する回転磁力により、周方向に沿って前記回転子の極数の2倍の数だけ等間隔に振動の腹および節が交互にできるように周方向に振幅が分布する第1固有円環振動モードと、この第1固有円環振動モードに対応する固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し前記第1固有円環振動モードの腹に相当する位置が節になり前記第1固有円環振動モードの節に相当する位置が腹になるように周方向に振幅が分布する第2固有円環振動モードと、を有し、
前記制振部は、前記第1固有円環振動モードの腹部外側近傍に取り付けられて、前記第1固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第3固有円環振動モードを発生させて、第1固有円環振動モードの応答を第3固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、
を特徴とする回転電機。 A rotor with a rotation axis;
A substantially hollow cylinder in which a plurality of substantially disk-shaped iron plates are stacked in the direction of the rotation axis so as to surround the outer periphery of the rotor, and vibrates in a radial direction by a rotating magnetic force generated when the rotor rotates. A laminated iron core,
A stator frame configured to cover the laminated iron core with a substantially cylindrical outer peripheral plate from the radially outer side;
Stator frame connecting means for connecting the stator frame and the laminated iron core;
An elastic member disposed in at least one of the stator frame and the stator frame coupling means and elastically deformable in the radial direction; and a weight connected to the elastic member and configured to be swingable in the radial direction. A vibration control unit,
Have
The stator frame coupling means is provided in the vicinity of a node portion of an annular vibration mode in which vibration antinodes and nodes are alternately generated along the circumferential direction by arranging the damping unit on the stator frame,
When the vibration control portion is not attached, the stator frame has vibration antinodes at equal intervals by twice the number of poles of the rotor along the circumferential direction by the rotating magnetic force excited by the rotor. A first natural annular vibration mode in which amplitudes are distributed in the circumferential direction so that nodes can be alternated, and the first natural vibration frequency having substantially the same natural frequency as the natural frequency corresponding to the first natural annular vibration mode. A second natural annular vibration mode in which the amplitude is distributed in the circumferential direction so that a position corresponding to the antinode of the annular vibration mode becomes a node and a position corresponding to the node of the first natural annular vibration mode becomes an antinode; Have
The vibration damping unit is attached in the vicinity of the outer side of the abdomen of the first natural annular vibration mode, and a third natural annular vibration mode in which antinode vibrations are distributed in the opposite direction to the first natural annular vibration mode. To cancel the response of the first natural ring vibration mode with the response of the third natural ring vibration mode,
Rotating electric machine according to claim.
前記回転軸方向に延びて前記積層鉄心の側面に、周方向に互いに間隔をあけて配列されて取り付けられた複数のリブ棒と、
前記積層鉄心を取り囲むように前記リブ棒の外側にリング状に取り付けられて、前記回転軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された鉄心支え板と、
前記回転軸方向に延びて前記鉄心支え板に固定されたばね棒と、
前記ばね棒の両端に配置されて、前記ステータフレームと前記ばね棒とを連結する隔板と、
を有することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の回転電機。 The stator frame connecting means includes
A plurality of rib bars attached to the side surface of the laminated iron core extending in the direction of the rotation axis and arranged at intervals in the circumferential direction;
An iron core support plate, which is attached to the outside of the rib bar so as to surround the laminated iron core, and a plurality of iron core support plates arranged at intervals in the rotation axis direction;
A spring bar extending in the rotational axis direction and fixed to the iron core support plate;
A partition plate disposed at both ends of the spring bar and connecting the stator frame and the spring bar;
The rotating electrical machine according to claim 7 or 8, characterized by comprising:
前記弾性部材は、前記2つの座板に両端が支持されて前記回転軸方向に延びた両端支持梁であって、この両端支持梁のほぼ中央に前記錘を配置することを特徴とする請求項9に記載の回転電機。 Two seat plates arranged at intervals in the rotation axis direction on the outer side of the outer peripheral plate,
The elastic member is a both-end support beam that is supported at both ends by the two seat plates and extends in the direction of the rotation axis, and the weight is disposed at substantially the center of the both-end support beam. 9. The rotating electrical machine according to 9 .
前記弾性部材は、前記2つの座板に両端が支持されて前記円周方向に延びた両端支持梁であって、この両端支持梁のほぼ中央に前記錘を配置したことを特徴とする請求項9に記載の回転電機。 Two seat plates arranged at intervals in the circumferential direction outside the outer peripheral plate,
The elastic member is a both-end support beam that is supported at both ends by the two seat plates and extends in the circumferential direction, and the weight is arranged at substantially the center of the both-end support beam. 9. The rotating electrical machine according to 9 .
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