JP6613118B2 - Rotating electric machine - Google Patents

Rotating electric machine Download PDF

Info

Publication number
JP6613118B2
JP6613118B2 JP2015231909A JP2015231909A JP6613118B2 JP 6613118 B2 JP6613118 B2 JP 6613118B2 JP 2015231909 A JP2015231909 A JP 2015231909A JP 2015231909 A JP2015231909 A JP 2015231909A JP 6613118 B2 JP6613118 B2 JP 6613118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
degrees
support member
fixed support
mass
damper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015231909A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017099218A (en
Inventor
豪 山崎
浩之 片原田
優 野崎
裕 吉武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority to JP2015231909A priority Critical patent/JP6613118B2/en
Publication of JP2017099218A publication Critical patent/JP2017099218A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6613118B2 publication Critical patent/JP6613118B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

この発明は、回転電機の制振技術に関し、特に、フードダンパを用いた制振技術に関する。   The present invention relates to a vibration control technique for a rotating electrical machine, and more particularly to a vibration control technique using a hood damper.

電動機や発電機などの回転電機の典型的な構造として、固定支持された円筒状の固定子と、固定子内で回転可能に支持された回転子と、を備えたものが広く知られている。回転電機において、固定子と回転子の間に作用している電磁力振動数が固定子の固有振動数と一致する場合に共振が発生し、固定子が振動して電磁騒音が発生することがある。   As a typical structure of a rotating electric machine such as an electric motor or a generator, a structure including a cylindrical stator fixedly supported and a rotor rotatably supported in the stator is widely known. . In a rotating electrical machine, resonance occurs when the electromagnetic force frequency acting between the stator and the rotor matches the natural frequency of the stator, and the stator vibrates and generates electromagnetic noise. is there.

このような回転電機の振動、特に円環振動モードの振動を抑制する対策として、固定子枠の外側に回転電機の固有振動数を変更するための質量体を取り付ける技術が知られている(特許文献1、非特許文献1)。   As a measure for suppressing such vibration of the rotating electrical machine, particularly vibration in the annular vibration mode, a technique of attaching a mass body for changing the natural frequency of the rotating electrical machine to the outside of the stator frame is known (patent) Document 1, Non-Patent Document 1).

また、粉粒体を用いた制振部材によってモータの振動を抑制する技術が知られている(特許文献2)。   Moreover, the technique which suppresses the vibration of a motor with the damping member using a granular material is known (patent document 2).

特開平7−154940号公報JP 7-154940 A 特開2000−46103号公報JP 2000-46103 A

吉武裕,野崎優,片原田浩之,田川夏湖,山崎豪,原田晃,不均一性を持つ電動機固定子の動吸振器による制振,日本機械学会論文集,Vol.81,No.821,2015(2015),14−00386Yoshitake Hiroshi, Nozaki Yuu, Kataharada Hiroyuki, Tagawa Natsuko, Yamazaki Go, Harada Kaoru, Vibration Stabilization of Motor Stator with Non-uniformity, Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 81, no. 821, 2015 (2015), 14-00386

特許文献1には、回転電機の固有振動数の変更を行うために質量体を取り付ける技術が開示されているが、具体的にどの位置に質量体を取り付けると振動抑制に効果があるのかについては記載がない。また、特許文献1または非特許文献1に記載された技術では、振動減衰効果が十分に得られないこともありうる。特に、特許文献1または非特許文献1に記載された技術では、一定の定格回転数で運転する場合における共振を避ける技術として用いることはできても、インバータを用いた電動機などの、回転数を変化させて用いる回転電機において、共振を避けることはできない。   Patent Document 1 discloses a technique for attaching a mass body in order to change the natural frequency of a rotating electrical machine. There is no description. In addition, with the technique described in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1, a vibration damping effect may not be sufficiently obtained. In particular, the technique described in Patent Document 1 or Non-Patent Document 1 can be used as a technique for avoiding resonance when operating at a constant rated rotational speed, but the rotational speed of an electric motor using an inverter, etc. Resonance cannot be avoided in a rotating electric machine that is used while being changed.

また、特許文献2には、粉粒体を用いた制振部材をモータの外周のどの位置に取り付けると効果的かということについては何ら開示されていない。   Further, Patent Document 2 does not disclose anything about which position on the outer periphery of the motor is effective when the damping member using the powder particles is attached.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、フードダンパを用いて、回転電機の回転数が変化する場合であっても、大きな制振効果を発揮できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a large vibration damping effect even when the rotational speed of a rotating electrical machine changes using a hood damper. .

上記目的を達成するために、本発明に係る回転電機は、円筒状の固定支持部材と、前記固定支持部材内で回転可能に支持された回転子と、前記固定支持部材の周方向の所定位置に固定された少なくとも1個の不均一質量体と、前記不均一質量体に対して前記固定支持部材の周方向に離間して配置され、前記固定支持部材に取り付けられて、前記固定支持部材の半径方向の移動速度に応じて半径方向の抵抗力を生じ、変位に応じた復元力は生じない少なくとも1個のフードダンパと、を有する回転電機であって、前記少なくとも1個の不均一質量体のうちの1個の不均一質量体の周方向位置を原点として前記回転子の回転方向に角度座標を取るとき、前記フードダンパの角度座標位置が、15〜35度、105〜125度、195〜215度、285〜305度、の範囲のみにあり、前記回転子の回転速度が可変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 cylindrical fixed support member, a rotor that is rotatably supported in the fixed support member, and a predetermined position in the circumferential direction of the fixed support member. At least one non-uniform mass fixed to the non-uniform mass, spaced apart from the non-uniform mass in the circumferential direction of the fixed support member, and attached to the fixed support member. A rotating electric machine comprising: at least one hood damper that generates a resistance force in the radial direction according to a moving speed in the radial direction and does not generate a restoring force according to a displacement, wherein the at least one non-uniform mass body when taking a single angular coordinate in the direction of rotation of the rotor as the origin of the circumferential position of the heterogeneous mass of the angular coordinate position before notated Dodanpa is 15 to 35 degrees, 105 to 125 degrees, 195-215 degrees, 85-305 °, Ri near range only, the rotational speed of the rotor is configured to be variable, characterized by.

本発明によれば、回転電機の回転数が変化する場合であっても、大きな制振効果を発揮することができる。   According to the present invention, even if the rotation speed of the rotating electrical machine changes, a great vibration damping effect can be exhibited.

本発明の実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な模式的断面図である。It is typical sectional drawing perpendicular | vertical to the rotating shaft of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention. 回転電機の固定支持部材にかかる電磁力の、回転電機の軸に垂直な断面図における周方向の分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of distribution of the circumferential direction in sectional drawing perpendicular | vertical to the axis | shaft of a rotary electric machine of the electromagnetic force concerning the fixing support member of a rotary electric machine. 本発明の実施形態に係る回転電機で、不均一質量体・ダンパ開き角θと不均一質量比μとが振幅に及ぼす影響を示すグラフである。A rotary electric machine according to an embodiment of the present invention, heterogeneous mass damper opening angle theta 1 and the heterogeneous mass ratio mu I is a graph showing the effect on the amplitude. 本発明の実施形態に係る回転電機で、不均一質量体・ダンパ開き角θとフードダンパ質量比μとが振幅に及ぼす影響を示すグラフである。6 is a graph showing the influence of a non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 and a hood damper mass ratio μ H on the amplitude in the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る回転電機で、不均一質量体・ダンパ開き角θとフードダンパ減衰比γとが振幅に及ぼす影響を示すグラフである。5 is a graph showing the influence of a non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 and a hood damper damping ratio γ H on the amplitude in the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る回転電機において、無次元振動数を横軸にとって無次元振幅を縦軸にとった共振曲線の例を示すグラフである。In the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention, it is a graph which shows the example of the resonance curve which took the dimensionless frequency on the horizontal axis, and took the dimensionless amplitude on the vertical axis.

以下に、図面を参照して、本発明に係る回転電機の実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

初めに、本発明に係る回転電機の実施形態の制振に係る解析手法について説明する。   First, an analysis method related to vibration suppression of an embodiment of a rotating electrical machine according to the present invention will be described.

図1は、本発明の実施形態に係る回転電機の回転軸に垂直な模式的断面図である。また、図2は、回転電機の固定支持部材にかかる電磁力の、回転電機の軸に垂直な断面図における周方向の分布の例を示す図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view perpendicular to the rotation axis of the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the distribution in the circumferential direction in a cross-sectional view perpendicular to the axis of the rotating electrical machine, of the electromagnetic force applied to the fixed support member of the rotating electrical machine.

ハンマリング試験において、電磁振動が問題となる数千Hz以下の振動数範囲には軸方向に節があるモードが得られないことが知られている。そのため、簡単のために、回転電機の固定子およびその外側の固定子枠を含めた固定支持部材10を、変位の軸方向の分布を考えない図1に示すような一様な円環で近似することとする。なお、ここで、「固定支持部材」の名称は、回転せずに回転子50を支持するという意味で「固定」とされているのであって、この固定支持部材10の振動を考えるときは、固定されておらずに振動するものである。   In a hammering test, it is known that a mode having nodes in the axial direction cannot be obtained in a frequency range of several thousand Hz or less where electromagnetic vibration is a problem. Therefore, for the sake of simplicity, the stationary support member 10 including the stator of the rotating electrical machine and the outer stator frame is approximated by a uniform ring as shown in FIG. 1 that does not consider the axial distribution of displacement. I decided to. Here, the name of the “fixed support member” is “fixed” in the sense that the rotor 50 is supported without rotating, and when considering the vibration of the fixed support member 10, It is not fixed and vibrates.

固定支持部材10は円筒形で、厚さが周方向に一様であるとする。固定支持部材10内側に、固定支持部材10の軸と共通の軸の周りに回転する回転子50が配置されている。固定支持部材10と回転子50の間にはギャップ51が形成されている。   It is assumed that the fixed support member 10 is cylindrical and has a uniform thickness in the circumferential direction. Inside the fixed support member 10, a rotor 50 that rotates around an axis common to the axis of the fixed support member 10 is disposed. A gap 51 is formed between the fixed support member 10 and the rotor 50.

固定支持部材10の外側に、円周方向の角度θ=α(p=1,・・・,P)の位置にP個の不均一質量体11(質量:mIp)を設置し、また、円周方向の角度θ=θ(j=1,・・・,N)の位置にN個のフードダンパ(Houde Damper)30を設置する。図1に示す例では、不均一質量体11の個数をP=1とし、フードダンパ30の個数をN=2としている。また、図1の矢印Aに示す回転子50の回転方向に角度位置座標を取るものとする。また、不均一質量体11の角度位置座標の原点としてα=0度とする。 P non-uniform mass bodies 11 (mass: m Ip ) are installed outside the fixed support member 10 at positions in the circumferential angle θ = α p (p = 1,..., P). N food dampers (Houd Damper) 30 are installed at positions of the circumferential angle θ = θ j (j = 1,..., N). In the example shown in FIG. 1, the number of non-uniform mass bodies 11 is P = 1, and the number of hood dampers 30 is N = 2. Further, it is assumed that the angular position coordinates are taken in the rotation direction of the rotor 50 indicated by the arrow A in FIG. Further, α 1 = 0 degrees is set as the origin of the angular position coordinates of the non-uniform mass body 11.

フードダンパ30は、一般に、抵抗要素13(減衰係数:cHj)と、その先に取り付けられたダンパ質量体14(質量:mHj)とからなる振動減衰装置を言う。ここでは、固定支持部材10は円環振動をすることを想定しているので、ダンパ質量体14は少なくとも半径方向に移動可能なものとする。ただし、フードダンパの構造は、図1に示すような構造に限定されるものではなく、たとえば、特許文献2に開示されたような閉鎖容器内で移動可能な粉粒体や粘性流体を用いたものであってもよい。 The hood damper 30 generally refers to a vibration damping device including a resistance element 13 (damping coefficient: c Hj ) and a damper mass body 14 (mass: m Hj ) attached to the tip thereof. Here, since it is assumed that the fixed support member 10 performs an annular vibration, the damper mass body 14 is assumed to be movable at least in the radial direction. However, the structure of the hood damper is not limited to the structure shown in FIG. 1, and for example, a granular material or a viscous fluid that is movable in a closed container as disclosed in Patent Document 2 is used. It may be a thing.

固定支持部材10の半径方向の変位uは、M個の振動モードを考慮するとき、次式(1)で表される。   The radial displacement u of the fixed support member 10 is expressed by the following equation (1) when considering M vibration modes.

Figure 0006613118
Figure 0006613118

ここに、
θ:円周方向の座標(rad)(反時計回りが正)
i:円周方向の振動モードを表す整数
:θ=0に腹をもつcos型のモードiの変位
:θ=π/(2i)に腹をもつsin型のモードiの変位
here,
θ: Coordinates in the circumferential direction (rad) (counterclockwise is positive)
i: integer representing a vibration mode in the circumferential direction a i : displacement of a cos type mode i having a belly at θ = 0 b i : displacement of a sin type mode i having a belly at θ = π / (2i)

電動機に作用する外力として一般的なものは、半径方向に作用する力が円周方向に分布するとともに円周方向に回転する電磁力であるので、それを次式(2)で表す。   As a general external force acting on the electric motor, a force acting in the radial direction is an electromagnetic force distributed in the circumferential direction and rotating in the circumferential direction. Therefore, this is expressed by the following equation (2).

Figure 0006613118
Figure 0006613118

ここに
s:電磁力のモードを表す整数
Ω:モードsをもつ電磁力の角振動数
:モードsの電磁力の振幅
Where s: integer representing the mode of electromagnetic force Ω s : angular frequency of electromagnetic force having mode s F s : amplitude of electromagnetic force of mode s

実際の電磁力は多くの振動数成分を含むが、簡単のためFcos(−Ωt+sθ)の成分のみが作用する場合を考える。また、不均一質量体はそれほど大きくないとして、慣性力として取り扱うこととし、固定子に粘性減衰力も作用するとし、i次モードのみ採用し、i=sの場合を扱うとき、運動方程式は以下の式(3)〜式(5)のようになる。 The actual electromagnetic force contains many frequency components, only the component of F s cos (-Ω s t + sθ) for simplicity assume that act. In addition, assuming that the non-uniform mass is not so large, it is treated as an inertial force, and a viscous damping force acts on the stator. When only the i-th mode is adopted and the case of i = s is handled, the equation of motion is It becomes like Formula (3)-Formula (5).

Figure 0006613118
Figure 0006613118

Figure 0006613118
Figure 0006613118

Figure 0006613118
Figure 0006613118

ここに
r:固定支持部材の円環の半径
E:固定支持部材の縦弾性係数
A:固定支持部材の断面積(長方形断面の場合は円環の厚さHと軸方向長さLとの積)
I:固定支持部材の円環の面に垂直な主軸に関する断面二次モーメント(長方形断面の場合はLH3/12)
ρ:固定支持部材の密度
0i:主系の粘性減衰係数(i=1,・・・,M)
:θ=θに設置したフードダンパの変位(j=1,・・・,N)
Hj:θ=θに設置したフードダンパの粘性減衰係数(CHj=2γHjHjω0i
ω0i:i次モードの固有角振動数
Hj:θ=θに設置したフードダンパの質量
Ip:θ=αに設置した不均一質量体の質量
P:不均一質量体の個数
N:フードダンパの個数
Where r: radius of the ring of the fixed support member E: longitudinal elastic modulus of the fixed support member A: cross-sectional area of the fixed support member (the product of the ring thickness H and the axial length L in the case of a rectangular cross section) )
I: moment of inertia of about primary vertical axis to the plane of the ring of the fixed support member (LH 3/12 in the case of rectangular cross-section)
ρ: Density of fixed support member c 0i : Viscous damping coefficient of main system (i = 1,..., M)
x j : Displacement of the hood damper installed at θ = θ j (j = 1,..., N)
C Hj : Viscous damping coefficient of the hood damper installed at θ = θ j (C Hj = 2γ Hj m Hj ω 0i )
ω 0i : Natural angular frequency of i-th mode m Hj : Mass of hood damper installed at θ = θ j m Ip : Mass of non-uniform mass installed at θ = α p P: Number of non-uniform mass N : Number of food dampers

ここではi=2のモードを例に取ることとし、不均一質量体とフードダンパによる制振を考える。例えば、フードダンパ1個では式(3)〜式(5)の定常解を次の式(6)〜式(8)のようにおく。
=AcosΩt+BsinΩt (6)
=AcosΩt+BsinΩt (7)
=AcosΩt+BsinΩt (8)
Here, the mode of i = 2 is taken as an example, and vibration suppression by a non-uniform mass body and a hood damper is considered. For example, in a single hood damper, the steady solutions of the equations (3) to (5) are set as the following equations (6) to (8).
a 2 = A 1 cosΩ 2 t + B 1 sinΩ 2 t (6)
b 2 = A 2 cosΩ 2 t + B 2 sinΩ 2 t (7)
x 1 = A 3 cosΩ 2 t + B 3 sinΩ 2 t (8)

なお、iが0の場合は、円環の形状がそのままの形状で大きくなったり小さくなったりする振動となる。また、iが1の場合は、円環の形状および大きさがそのままで、一つの周方向の位置とその反対側に交互に変位する振動となる。式(3)、(4)ではそれらを
除外して考える。
When i is 0, the vibration of the circular ring becomes larger or smaller as it is. When i is 1, the shape and size of the circular ring remains unchanged, and the vibration is alternately displaced to one circumferential position and the opposite side. In formulas (3) and (4), these are excluded.

iが2の場合は、半径方向の変位は、図2に示した力の分布と同様に、周方向に90度ごとに、振幅が最大となる腹と、腹と腹との中間位置にあって振幅が最小となる節とが形成される。iが3以上の場合も、周方向に等間隔に交互に腹と節が形成される。   When i is 2, the radial displacement is at an intermediate position between the belly where the amplitude is maximum and the belly and the belly every 90 degrees in the circumferential direction, similar to the distribution of force shown in FIG. A node having the smallest amplitude is formed. When i is 3 or more, belly and nodes are alternately formed at equal intervals in the circumferential direction.

実際の回転電機における振動現象では、通常、i=sが2の場合が最も重要である。よって、以下、i=s=2の場合について検討を進める。したがって、以下に説明する周方向の各角度位置の各現象は、その角度から180度ずれた位置で、各時刻の変位、速度、加速度などが同じで、その角度から90度、270度ずれた位置では、各時刻の変位、速度、加速度などの絶対値が同じで符号が逆の現象が生じていることを意味する。   In a vibration phenomenon in an actual rotating electrical machine, the case where i = s is 2 is usually most important. Therefore, in the following, the case of i = s = 2 will be studied. Therefore, each phenomenon at each angular position in the circumferential direction described below is the same at 180 degrees from the angle, and the displacement, speed, acceleration, etc. at each time are the same, and 90 degrees and 270 degrees are shifted from the angle. In terms of position, this means that a phenomenon occurs in which the absolute values of displacement, speed, acceleration, etc. at each time are the same and the signs are reversed.

[数値解析結果]
ここでは、不均一質量体11が角度座標位置α=0度の位置に1個だけあり(P=1)、フードダンパ30が角度座標位置θの位置に1個だけある(N=1)場合の固定支持部材10の円環振動の状況を数値解析した結果について図3〜図6を参照して説明する。ここで、θは、不均一質量体11とフードダンパ30の間の開き角であるから、以下の説明において、不均一質量体・ダンパ開き角と呼ぶ。
[Numerical analysis results]
Here, there is only one non-uniform mass 11 at the angular coordinate position α 1 = 0 ° (P = 1), and there is only one hood damper 30 at the angular coordinate position θ 1 (N = 1). ) The results of numerical analysis of the state of annular vibration of the fixed support member 10 in this case will be described with reference to FIGS. Here, θ 1 is an opening angle between the non-uniform mass body 11 and the hood damper 30, and is therefore referred to as a non-uniform mass body / damper opening angle in the following description.

固定支持部材10のi=2のモード質量をmとし、不均一質量体11の質量比mI1/mをμとする。固定支持部材10のi=2のモード質量mは、m=(5/4)πrρAで表わされる。また、フードダンパ30のフードダンパ質量比mH1/mをμとし、フードダンパ減衰比CH1/(2mH1ω02)をγとする。ただし、ω02 =36EI/(5ρAr)とする。 The mode mass of i = 2 of the fixed support member 10 is m, and the mass ratio m I1 / m of the non-uniform mass 11 is μ I. The i = 2 mode mass m of the fixed support member 10 is represented by m = (5/4) πrρA. Further, the hood damper mass ratio m H1 / m of the hood damper 30 is μ H , and the hood damper damping ratio C H1 / (2 m H1 ω 02 ) is γ H. However, ω 02 2 = 36EI / (5ρAr 4 ).

なお、比較のために、不均一質量体11もフードダンパ30も全くない場合の計算結果についても、図3〜図6中に表示する。   For comparison, the calculation results when there is no non-uniform mass body 11 and no hood damper 30 are also displayed in FIGS.

この発明の実施形態は、解析で得られる振幅ができるだけ小さくなるような条件を満足するものである。   The embodiment of the present invention satisfies the condition that the amplitude obtained by the analysis is as small as possible.

なお、図3〜図6では、縦軸Aは、次式(9)で示すように、式(1)で表される半径方向の変位uの2乗を空間と時間で平均したものを(Fπ/k02で除して無次元化したもので定義している。 In Figures 3-6, the vertical axis A 2, as shown by the following equation (9), an average of the square of the radial displacement u of the formula (1) in space and time (F 2 π / k 02 ) This is defined as being dimensionless by dividing by 2 .

Figure 0006613118
Figure 0006613118

ただし、k02=9EIπ/r、T=2π/Ωとする。 However, k 02 = 9EIπ / r 3 and T = 2π / Ω 2 .

また、図6に示す共振曲線の横軸νは、ν=Ω/ω02として、電磁力の角振動数を2次モードの固有角振動数で無次元化している。したがって、図6の横軸のν=1が、主系の2次モードの無次元固有角振動数、つまり、共振点となる。さらに、図3〜図5の縦軸の無次元振幅の値として、設定した各パラメータの値を用いた計算から得られた共振曲線の最大の無次元振幅の値を採用している。 Further, the horizontal axis ν of the resonance curve shown in FIG. 6 is ν = Ω 2 / ω 02 , and the angular frequency of the electromagnetic force is made non-dimensional with the natural angular frequency of the secondary mode. Accordingly, ν = 1 on the horizontal axis in FIG. 6 is the dimensionless natural angular frequency of the secondary mode of the main system, that is, the resonance point. Furthermore, the maximum dimensionless amplitude value of the resonance curve obtained from the calculation using the set parameter values is adopted as the dimensionless amplitude value on the vertical axis in FIGS.

図3は、本発明の実施形態に係る回転電機で、不均一質量体・ダンパ開き角θと不均一質量比μとが振幅に及ぼす影響を示すグラフである。ここでは、フードダンパ質量比μを0.1とし、フードダンパ減衰比γを0.5とした。不均一質量比μを0.05,0.1,0.15の3通りに変え、不均一質量体・ダンパ開き角θを0〜90度の範囲で種々の値に変えたときの無次元振幅Aへの影響が示されている。 FIG. 3 is a graph showing the influence of the non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 and the non-uniform mass ratio μ I on the amplitude in the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. Here, the hood damper mass ratio mu H and 0.1, the hood damper damping ratio gamma H was 0.5. Changing the heterogeneous mass ratio mu I to three different 0.05,0.1,0.15, when changing to various values in the range heterogeneous mass damper opening angle theta 1 between 0 and 90 degrees effect of the dimensionless amplitude a 2 is shown.

図3の解析結果から、不均一質量比μの値にかかわりなく、不均一質量体・ダンパ開き角θが15〜35度の範囲で振幅が最小値をとることがわかる。 From the analysis results of FIG. 3, regardless of the value of the non-uniform mass ratio mu I, heterogeneous mass damper opening angle theta 1 it can be seen that the minimum value amplitude in the range of 15 to 35 degrees.

図4は、本発明の実施形態に係る回転電機で、不均一質量体・ダンパ開き角θとフードダンパ質量比μとが振幅に及ぼす影響を示すグラフである。ここでは、不均一質量比μを0.1とし、フードダンパ減衰比γを0.5とした。フードダンパ質量比μを0.05,0.075,0.1,0.15の4通りに変え、不均一質量体・ダンパ開き角θを0〜90度の範囲で種々の値に変えたときの無次元振幅Aへの影響が示されている。 FIG. 4 is a graph showing the influence of the non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 and the hood damper mass ratio μ H on the amplitude in the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. Here, the heterogeneous mass ratio mu I and 0.1, the hood damper damping ratio gamma H was 0.5. The hood damper mass ratio μ H is changed to four values of 0.05, 0.075, 0.1, and 0.15, and the non-uniform mass / damper opening angle θ 1 is set to various values within a range of 0 to 90 degrees. effect of the dimensionless amplitude a 2 when changing are shown.

図4の解析結果から、フードダンパ質量比μの値にかかわりなく、不均一質量体・ダンパ開き角θが15〜35度の範囲で振幅が最小値をとることがわかる。 From the analysis results of FIG. 4, irrespective of the value of the hood damper mass ratio mu H, heterogeneous mass damper opening angle theta 1 it can be seen that the minimum value amplitude in the range of 15 to 35 degrees.

図5は、本発明の実施形態に係る回転電機で、不均一質量体・ダンパ開き角θとフードダンパ減衰比γとが振幅に及ぼす影響を示すグラフである。ここでは、不均一質量比μを0.1とし、フードダンパ質量比μを0.1とした。フードダンパ減衰比γを0.1,0.2,0.3,0.5の4通りに変え、不均一質量体・ダンパ開き角θを0〜90度の範囲で種々の値に変えたときの無次元振幅Aへの影響が示されている。 FIG. 5 is a graph showing the influence of the non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 and the hood damper damping ratio γ H on the amplitude in the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. Here, the heterogeneous mass ratio mu I and 0.1, and the hood damper mass ratio mu H to 0.1. The hood damper damping ratio γ H is changed to four values of 0.1, 0.2, 0.3, and 0.5, and the non-uniform mass / damper opening angle θ 1 is set to various values in the range of 0 to 90 degrees. effect of the dimensionless amplitude a 2 when changing are shown.

図5の解析結果から、フードダンパ減衰比γの値にかかわりなく、不均一質量体・ダンパ開き角θが15〜35度の範囲で振幅が最小値をとることがわかる。 From the analysis result of FIG. 5, it can be seen that the amplitude has a minimum value in the range of the non-uniform mass / damper opening angle θ 1 of 15 to 35 degrees regardless of the value of the hood damper damping ratio γ H.

図6は、本発明の実施形態に係る回転電機において、無次元振動数を横軸にとって無次元振幅を縦軸にとった共振曲線の例を示すグラフである。この図6の解析条件は、図3〜図5の解析結果により振幅が特に小さくなる範囲から選んだものである。すなわち、不均一質量比μを0.1とし、フードダンパ質量比μを0.1とし、フードダンパ減衰比γを0.5とした。また、不均一質量体・ダンパ開き角θを28度とした。 FIG. 6 is a graph showing an example of a resonance curve in which the dimensionless frequency is plotted on the horizontal axis and the dimensionless amplitude is plotted on the vertical axis in the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention. The analysis conditions in FIG. 6 are selected from the range in which the amplitude is particularly small according to the analysis results in FIGS. That is, the heterogeneous mass ratio mu I and 0.1, the hood damper mass ratio mu H and 0.1, the hood damper damping ratio gamma H was 0.5. Further, the non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 was set to 28 degrees.

図6に示す解析結果によれば、いずれも、サインモードとコサインモードのピークを取る無次元振動数がずれており、サインモードとコサインモードの和としての無次元振幅の最大値は、不均一質量体11もフードダンパ30もない場合に比べて大幅に低下している。   According to the analysis results shown in FIG. 6, the dimensionless frequency taking the peak of the sine mode and the cosine mode is shifted, and the maximum dimensionless amplitude as the sum of the sine mode and the cosine mode is not uniform. Compared to the case where neither the mass body 11 nor the hood damper 30 is provided, the mass is greatly reduced.

以上説明したように、1個の不均一質量体11と1個のフードダンパ30を備えた回転電機において、不均一質量体・ダンパ開き角θを15〜35度とすることにより、不均一質量比μ、フードダンパ質量比μ、フードダンパ減衰比γの値のいかんによらず、最大振幅を低く抑えることができる。 As described above, in the rotating electric machine including one non-uniform mass body 11 and one hood damper 30, the non-uniform mass body / damper opening angle θ 1 is set to 15 to 35 degrees, thereby causing non-uniformity. Regardless of the values of the mass ratio μ I , the hood damper mass ratio μ H , and the hood damper damping ratio γ H , the maximum amplitude can be kept low.

また、この場合に、単に共振点の振動数がずれるのではなくて、最大振幅が小さくなるので、特にインバータ駆動の電動機などの可変速運転を行う回転電機に有効である。   Further, in this case, the frequency of the resonance point is not simply shifted, but the maximum amplitude is reduced. Therefore, this is particularly effective for a rotating electrical machine that performs variable speed operation such as an inverter-driven electric motor.

前述のように、ここではi=s=2の場合について検討している。すなわち、周方向の各角度位置の各現象は、その角度から180度ずれた位置で、各時刻の変位、速度、加速度などが同じであり、また、その角度から90度または270度ずれた位置では、各時刻の変位、速度、加速度などの絶対値が同じで符号が逆の現象が生じている。   As described above, the case where i = s = 2 is considered here. That is, each phenomenon at each angular position in the circumferential direction is a position shifted by 180 degrees from the angle, and the displacement, speed, acceleration, etc. at each time are the same, and a position shifted by 90 degrees or 270 degrees from the angle Then, a phenomenon occurs in which the absolute values of displacement, speed, acceleration, etc. at each time are the same and the signs are reversed.

したがって、たとえば、上記説明で、角度座標位置α=0度の位置に配置されるとした1個の不均一質量体11を、0度、90度、180度、270度のいずれかの位置に配置変更あるいは分割配置しても、同じ制振効果が得られる。また、フードダンパ30の角度座標位置θを、15〜35度、105〜125度、195〜215度、285〜305度のいずれか一つの範囲の位置に配置しても、またそれらのうちの複数の範囲の位置に配置しても、同じ制振効果を得ることができる。 Therefore, for example, in the above description, one non-uniform mass body 11 that is arranged at the position of the angular coordinate position α 1 = 0 degree is set to any position of 0 degree, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees. Even if the arrangement is changed or divided, the same vibration damping effect can be obtained. Further, the angular coordinate position theta 1 of the hood damper 30, 15 to 35 degrees, 105 to 125 degrees, 195-215 degrees, be placed in a position of any one of a range of 285 to 305 degrees, among them The same vibration damping effect can be obtained even when arranged at positions in a plurality of ranges.

なお、1個の不均一質量体の角度座標位置を0度とするとき、上記分割された他の不均一質量体の角度座標位置は、90度、180度、270度の前後10度程度相違しても同様の制振効果が予想される。この角度座標位置の幅は、フードダンパ30の角度座標位置の許容範囲幅からの類推である。したがって、上記分割された他の不均一質量体の角度座標位置は、80〜100度、170〜190度、260〜280度の範囲であることが好ましい。   When the angle coordinate position of one non-uniform mass body is set to 0 degree, the angle coordinate positions of the other non-uniform mass bodies divided above are different by about 10 degrees before and after 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees. However, the same vibration control effect is expected. The width of the angular coordinate position is an analogy from the allowable range width of the angular coordinate position of the hood damper 30. Therefore, it is preferable that the angular coordinate positions of the other divided non-uniform mass bodies are in the range of 80 to 100 degrees, 170 to 190 degrees, and 260 to 280 degrees.

以上説明した数値解析において、不均一質量体11の質量比μは、大きいほど制振効果があることは明らかであるが、数値計算で求めた結果の精度がある程度高い精度で保障される範囲として、不均一質量体11の質量比μを0.05〜0.15とした。質量比μを0.15よりも大きくしても制振効果が得られることは言うまでもない。 In numerical analysis explained above, a range weight ratio mu I of heterogeneous mass body 11, it is clear that there is a damping effect larger, the accuracy of the results obtained in numerical calculation is guaranteed to some extent high accuracy as the mass ratio mu I of heterogeneous mass 11 was 0.05 to 0.15. It goes without saying that even if the mass ratio mu I larger than 0.15 damping effect is obtained.

フードダンパ30の質量比μについても、これらが大きいほど制振効果が大きいことは明らかである。 For even mass ratio mu H of the hood damper 30, it is clear that the damping effect increases these larger is large.

フードダンパの減衰比γについては、通常の振動系では、γ=1/√[2(2+μ)(1+μ)]が最適であることが知られている。たとえば、フードダンパの質量比μ=0.05のとき、減衰比γ=0.482が最適であり、質量比μ=0.025のとき、減衰比γ=0.491が最適である。質量比μが小さければ、減衰比γが約0.5の場合が最適となる。そのため、上記数値解析の条件としては、γ=0.5の場合を標準とした。 Regarding the damping ratio γ H of the hood damper, it is known that γ H = 1 / √ [2 (2 + μ H ) (1 + μ H )] is optimal in a normal vibration system. For example, when the mass ratio μ H = 0.05 of the hood damper, the damping ratio γ H = 0.482 is optimal, and when the mass ratio μ H = 0.025, the damping ratio γ H = 0.491 is optimal. It is. Smaller mass ratio mu H, when the attenuation ratio gamma H of about 0.5 is optimal. Therefore, as a condition for the above numerical analysis, a case where γ H = 0.5 is used as a standard.

上記説明において、「不均一質量体」は、必ずしも制振のために特に取り付けられたものとは限らず、回転電機の固定子枠の外側に取り付けられた端子箱や冷却フィンなどが含まれる。   In the above description, the “non-uniform mass body” is not necessarily attached specifically for vibration suppression, and includes a terminal box and cooling fins attached to the outside of the stator frame of the rotating electrical machine.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…固定支持部材(固定子および固定子枠)
11…不均一質量体
13…抵抗要素
14…ダンパ質量体
30…フードダンパ
50…回転子
51…ギャップ
10: Fixed support member (stator and stator frame)
11 ... Non-uniform mass 13 ... Resistance element 14 ... Damper mass 30 ... Hood damper 50 ... Rotor 51 ... Gap

Claims (2)

円筒状の固定支持部材と、
前記固定支持部材内で回転可能に支持された回転子と、
前記固定支持部材の周方向の所定位置に固定された少なくとも1個の不均一質量体と、
前記不均一質量体に対して前記固定支持部材の周方向に離間して配置され、前記固定支持部材に取り付けられて、前記固定支持部材の半径方向の移動速度に応じて半径方向の抵抗力を生じ、変位に応じた復元力は生じない少なくとも1個のフードダンパと、
を有する回転電機であって、
前記少なくとも1個の不均一質量体のうちの1個の不均一質量体の周方向位置を原点として前記回転子の回転方向に角度座標を取るとき、前記フードダンパの角度座標位置が、15〜35度、105〜125度、195〜215度、285〜305度、の範囲のみにあり、
前記回転子の回転速度が可変に構成されていること、
を特徴とする回転電機。
A cylindrical fixed support member;
A rotor rotatably supported in the fixed support member;
At least one non-uniform mass fixed to a predetermined position in the circumferential direction of the fixed support member;
The fixed support member is spaced apart from the non-uniform mass body in the circumferential direction, and is attached to the fixed support member. The resistance force in the radial direction is increased according to the moving speed of the fixed support member in the radial direction. At least one hood damper that does not produce a restoring force in response to the displacement;
A rotating electric machine having
When taking at least one of a single angular coordinate in the direction of rotation of the rotor as the origin of the circumferential position of the heterogeneous mass of inhomogeneous mass, the angular coordinate position before notated Dodanpa, 15 35 degrees, 105 to 125 degrees, 195-215 degrees, Ri near-only range of 285 to 305 degrees,,
The rotational speed of the rotor is configured to be variable ;
Rotating electric machine.
前記不均一質量体は複数個あって、これら複数個の不均一質量体の角度座標位置が0度のほか、80〜100度、170〜190度、260〜280度、の範囲の少なくとも一つにあること、を特徴とする請求項1に記載の回転電機。   There are a plurality of the non-uniform mass bodies, and the angular coordinate position of the plurality of non-uniform mass bodies is 0 degree, and at least one of the ranges of 80 to 100 degrees, 170 to 190 degrees, and 260 to 280 degrees. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
JP2015231909A 2015-11-27 2015-11-27 Rotating electric machine Active JP6613118B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015231909A JP6613118B2 (en) 2015-11-27 2015-11-27 Rotating electric machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015231909A JP6613118B2 (en) 2015-11-27 2015-11-27 Rotating electric machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017099218A JP2017099218A (en) 2017-06-01
JP6613118B2 true JP6613118B2 (en) 2019-11-27

Family

ID=58817655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015231909A Active JP6613118B2 (en) 2015-11-27 2015-11-27 Rotating electric machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6613118B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000046103A (en) * 1998-07-31 2000-02-18 Matsushita Electric Works Ltd Damping member for motor
JP2001128410A (en) * 1999-10-28 2001-05-11 Hitachi Ltd Dynamo-electric machine
JP6001971B2 (en) * 2012-09-11 2016-10-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 Rotating electric machine
JP6581017B2 (en) * 2016-02-26 2019-09-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 Rotating electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017099218A (en) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6581017B2 (en) Rotating electric machine
JPWO2014080776A1 (en) Centrifugal pendulum damping device
CN110119532B (en) Elastic vibration calculation method of rotary annular periodic structure
Ehehalt et al. Experimental observations on rotor-to-stator contact
JP2016114169A (en) Torsional vibration reduction device
WO2015109089A1 (en) Hub-based active vibration control systems, devices, and methods with offset imbalanced rotors
JP6346575B2 (en) Rotating electric machine and vibration control method
JP6613118B2 (en) Rotating electric machine
KR20170019453A (en) Clutch disk comprising a centrifugal pendulum
Sève et al. Balancing of machinery with a flexible variable-speed rotor
Chang-Jian Chaos of rub–impact rotor supported by bearings with nonlinear suspension
JP6613119B2 (en) Rotating electric machine
JP6581035B2 (en) Rotating electric machine
Lu et al. A modified incremental harmonic balance method for rotary periodic motions
US3464290A (en) Vibration dampers
US9732826B2 (en) Centrifugal pendulum vibration control device
JP6305914B2 (en) Rotating electric machine damping method and rotating electric machine
JP6666169B2 (en) Rotating electric machine
JP6660802B2 (en) Rotating electric machine
JP2008045747A (en) Rotor for fluid machine
JP6748623B2 (en) Rotating electric machine and stator core damping structure
CN110579706B (en) Method for predicting out-of-plane vibration stability of rotor of permanent magnet motor rotating around spatial axis
US2245239A (en) Dynamic vibration damper
JP2008045747A6 (en) Fluid machine rotor
JP7152326B2 (en) Dynamic vibration absorber

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6613118

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250