JP6666169B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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Description

この発明は、不均一質量体および複数の支持脚を備えた回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electric machine having a non-uniform mass body and a plurality of support legs.
電動機および発電機を含む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を含む固定支持部材と、固定支持部材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、固定支持部材と回転子の間に作用している電磁力振動数が固定支持部材の固有振動数と一致する場合に共振が発生し、固定支持部材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 including a motor and a generator, a typical structure includes a fixed support member including a fixedly supported cylindrical stator, and a rotor rotatably supported in the fixed support member. Is widely known. In a rotating electric machine, resonance occurs when the frequency of the electromagnetic force acting between the fixed support member and the rotor matches the natural frequency of the fixed support member, and the fixed support member vibrates, generating electromagnetic noise. May be.
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、回転電機に動吸振器を取り付ける技術が知られている(特許文献1)。   As a countermeasure for suppressing such vibrations of the rotating electric machine, particularly vibrations in the annular vibration mode, a technique of attaching a dynamic vibration absorber to the rotating electric machine is known (Patent Document 1).
また、回転電機の支持脚の位置を考慮して振動を抑制する技術が知られている(特許文献2)。   Further, a technique for suppressing vibration in consideration of the position of a support leg of a rotating electric machine is known (Patent Document 2).
さらに、特定の回転数における共振を抑制するために、固定子枠の外側におもり(不均一質量体)を取り付けて固有振動数を変更する技術も知られている(特許文献3)。   Further, a technique of changing a natural frequency by attaching a weight (uneven mass body) to the outside of a stator frame in order to suppress resonance at a specific rotation speed is also known (Patent Document 3).
特開2014−57406号公報JP 2014-57406 A 特開2013−150383号公報JP 2013-150383 A 特開平7−154940号公報JP-A-7-154940
上記特許文献1では、動吸振器を取り付ける必要があり、また、回転電機の支持脚に関しては考慮されていない。また、特許文献2では回転電機の支持脚に関して考慮がなされているものの、支持脚を単なる固定支持として取り扱い、弾性支持要素としての考慮はなされていない。   In Patent Literature 1, it is necessary to attach a dynamic vibration absorber, and no consideration is given to the supporting legs of the rotating electric machine. Further, in Patent Document 2, although consideration is given to the support leg of the rotating electric machine, the support leg is treated as a simple fixed support, and is not considered as an elastic support element.
さらに、特許文献3には、特定の回転数における共振を抑制するために、固定子枠の外側におもりを取り付けて固有振動数を変更する技術が開示されているものの、支持脚等との関係でおもりをどの位置に配置するのが良いかについては何ら開示されていない。   Further, Patent Literature 3 discloses a technique of changing a natural frequency by attaching a weight to the outside of a stator frame in order to suppress resonance at a specific rotation speed. There is no disclosure as to where to place the weight.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の支持脚を備えた回転電機において、動吸振器を用いず、不均一質量体を用い、支持脚の弾性変形を考慮して振動抑制を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a rotating electric machine having a plurality of support legs, does not use a dynamic vibration absorber, uses a non-uniform mass body, and considers elastic deformation of the support legs. It is intended to suppress vibration.
上記目的を達成するために、本発明に係る回転電機は、円環振動をする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外側に固定された少なくとも1個の不均一質量体と、前記固定支持部材の周方向に所定の開き角をもって配置されて当該固定支持部材を半径方向に弾性支持する第1および第2の支持脚と、を有する回転電機であって、前記固定支持部材の周方向に角度座標を取って、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、前記第1の支持脚の角度座標位置をα、前記第2の支持脚の角度座標位置をαとし、Δα=α−αとするとき、αが、20〜70度、110〜160度、200〜250度、290〜340度、のいずれかであり、Δαが、0〜20度、70〜110度、160〜200度、250〜290度、340〜360度、のいずれかであり、不均一質量体の質量比が0.05以上であること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a rotating electric machine according to the present invention includes a cylindrical fixed support member that performs annular vibration, a rotor rotatably supported in the fixed support member, At least one of the heterogeneous mass fixed outside, the fixed support member circumferentially disposed me be a predetermined opening angle first and second elastically supporting the fixed support member in the radial direction And a supporting leg, wherein angular coordinates are taken in a circumferential direction of the fixed support member, and a circumferential position of one of the at least one non-uniform mass body in the circumferential direction. was an origin, the angular coordinate position alpha 1 of the first support leg, the angular coordinate position of the second support leg and alpha 2, when the Δα = α 2 -α 1, α 1 is 20 to 70 degrees, 110-160 degrees, 200-250 degrees, 290-340 degrees, And at or Re, [Delta] [alpha] is 0 to 20 degrees, 70 to 110 degrees, 160 to 200 degrees, 250 to 290 degrees, 340-360 degrees state, and are one of, the mass ratio of the heterogeneous mass 0. 05 more der Rukoto, and it said.
本発明によれば、複数の支持脚を備えた回転電機において、動吸振器を用いず、不均一質量体を用いて、支持脚の弾性変形を考慮して振動抑制を図ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a rotary electric machine provided with a plurality of support legs, vibration suppression can be achieved in consideration of elastic deformation of the support legs by using a non-uniform mass body without using a dynamic vibration absorber.
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 a typical sectional view perpendicular to a rotation axis of a rotary electric machine concerning an embodiment of the present 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。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circumferential distribution of an electromagnetic force applied to a fixed support member of the rotating electric machine in a cross-sectional view perpendicular to an axis of the rotating electric machine. 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。7 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 electric 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、第1のばね支持位置αと無次元ばね定数κとが最大振幅に及ぼす影響を示すグラフである。5 is a graph showing an influence of a first spring support position α1 and a dimensionless spring constant κ on a maximum amplitude in the rotary electric 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、ばね支持開き角Δαと無次元ばね定数κとが最大振幅に及ぼす影響を示すグラフである。9 is a graph showing the influence of a spring support opening angle Δα and a dimensionless spring constant κ on the maximum amplitude in the rotating electric 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、ばね支持開き角Δαと不均一質量体の質量比μとが最大振幅に及ぼす影響を示すグラフである。The rotating electric machine according to an embodiment of the present invention, the mass ratio mu I of the spring support opening angle Δα and heterogeneous mass is a graph showing the effect on the maximum amplitude. 本発明の実施形態に係る回転電機において、第1のばね支持位置αと無次元ばね定数κとが、共振曲線上の元々の共振点ν=1の点の振幅に及ぼす影響を示すグラフである。The rotating electric machine according to an embodiment of the present invention, a first spring support position alpha 1 and the dimensionless spring constant κ is a graph showing the effect on the original amplitude point of the resonance point [nu = 1 on the resonance curve is there. 本発明の実施形態に係る回転電機において、ばね支持開き角Δαと無次元ばね定数κとが、共振曲線上の元々の共振点ν=1の点の振幅に及ぼす影響を示すグラフである。9 is a graph showing the effect of the spring support opening angle Δα and the dimensionless spring constant κ on the amplitude of the original resonance point ν = 1 on the resonance curve in the rotary electric 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、ばね支持開き角Δαと不均一質量体の質量比μとが、共振曲線上の元々の共振点ν=1の点の振幅に及ぼす影響を示すグラフである。The rotating electric machine according to an embodiment of the present invention, graph the mass ratio mu I of the spring support opening angle Δα and uneven masses, showing the effect on the original amplitude point of the resonance point [nu = 1 on the resonance curve It is.
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, embodiments of a rotating electric 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 the embodiment of the rotating electric 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 electric machine according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circumferential distribution of an electromagnetic force applied to a fixed support member of the rotating electric machine in a cross-sectional view perpendicular to the axis of the rotating electric 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。   It is known that in a hammering test, a mode in which there is a node 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 simplicity, the fixed support member 10 including the stator of the rotating electric machine and the stator frame outside the same is approximated by a uniform ring as shown in FIG. 1 without considering 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. A rotor 50 that rotates around an axis common to the axis of the fixed support member 10 is disposed inside the fixed support member 10. 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、不均一質量体11が固定されている。不均一質量体11はP個あって、その円周方向の角度位置をα(p=1,・・・,P)とする。ただし、ここでは、P=1とし、その1個の不均一質量体11の位置(α)を原点として、固定支持部材10の周方向で回転子50の回転方向に角度座標を取るものとする。 The non-uniform mass body 11 is fixed outside the fixed support member 10. There are P non-uniform mass bodies 11, and the angular position in the circumferential direction is α p (p = 1,..., P). In this case, however, it is assumed that P = 1 and angular coordinates are taken in the rotation direction of the rotor 50 in the circumferential direction of the fixed support member 10 with the position (α I ) of the one non-uniform mass body 11 as the origin. I do.
固定支持部材10の外側に、円周方向の角度θ=α(n=1,・・・,N)の位置にN個のばね支持(支持脚)111、112を設置する。図1は、N=2の場合を示している。 Outside the fixed support member 10, N spring supports (support legs) 111 and 112 are installed at positions at a circumferential angle θ = α n (n = 1,..., N). FIG. 1 shows a case where N = 2.
固定支持部材10は円環振動をすることを想定する。ばね定数kのばね支持111、112を介して固定位置に対して固定支持部材10を半径方向に弾性支持するものとする。 It is assumed that the fixed support member 10 performs annular vibration. Through the spring support 111 and 112 of the spring constant k n the stationary support member 10 and radially intended to elastically supported relative to a fixed position.
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.
ここに、
θ:円周方向の角度座標(rad)
i:円周方向の振動モードを表す整数
:θ=0に腹をもつコサイン型のモードiの変位
:θ=π/(2i)に腹をもつサイン型のモードiの変位
here,
θ: Circumferential angular coordinates (rad)
i: integer a representative of the circumferential vibration mode i: displacement mode i cosine type with a belly θ = 0 b i: θ = π / (2i) to the displacement mode i sign type with belly
回転電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。   A general external force acting on the rotating electric machine is an electromagnetic force rotating in the circumferential direction while the force acting in the radial direction is distributed in the circumferential direction, and is expressed by the following equation (2).
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: an integer representing the mode of the electromagnetic force Ω s : the angular frequency of the electromagnetic force having the mode s F s : the amplitude of the electromagnetic force of the 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、ばね定数kはそれほど大きくないとして、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(4)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. Also, assuming that the spring constant kn is not so large, only the i-th mode is adopted, and when the case of i = s is handled, the equations of motion are as shown in the following equations (3) and (4).
ここに
r:円環の半径
E:円環支持部材の縦弾性係数
A:円環の断面積(長方形断面の場合は円環の厚さHと軸(幅)方向長さWとの積、A=H×W)
I: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、I=WH/12)
ρ:円環の密度
N:ばね支持の個数
P:不均一質量体の個数
:θ=αに設置したばね支持のばね定数(n=1,・・・,N)
Ip:θ=αに設置した不均一質量体の質量
Here, r: radius of the ring E: longitudinal elastic modulus of the ring supporting member A: cross-sectional area of the ring (for a rectangular cross section, the product of the thickness H of the ring and the length W in the axial (width) direction, A = H × W)
I: circular face second moment about the vertical main shaft (in the case of rectangular cross-section, I = WH 3/12)
ρ: Density of ring N: Number of spring supports P: Number of non-uniform mass bodies k n : Spring constant of spring support installed at θ = α n (n = 1,..., N)
m Ip : mass of the heterogeneous mass placed at θ = α p
ここではi=2のモードを例に取ることとし、不均一質量体とばね支持による制振を考える。式(3)、式(4)の定常解を次の式(5)、式(6)のようにおく。
=AcosΩt+BsinΩt (5)
=AcosΩt+BsinΩt (6)
Here, the mode of i = 2 is taken as an example, and the vibration suppression by the non-uniform mass body and the spring support is considered. The stationary solutions of Equations (3) and (4) are set as in the following Equations (5) and (6).
a 2 = A 1 cosΩ 2 t + B 1 sinΩ 2 t (5)
b 2 = A 2 cosΩ 2 t + B 2 sinΩ 2 t (6)
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。   When i is 0, the vibration is such that the shape of the ring increases or decreases as it is. Further, when i is 1, the vibration is such that the shape and size of the ring remain unchanged, and the vibration is alternately displaced to one circumferential position and the opposite side.
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。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。   When i is 2, the displacement in the radial direction is the same as the distribution of the force shown in FIG. Is formed with the minimum value. When i is 3 or more, antinodes and nodes are alternately formed at equal intervals in the circumferential direction. In actual vibration phenomena in a rotating electrical machine, it is usually most important that i = s is 2. Therefore, the case where i = s = 2 will be discussed below. Therefore, the phenomena at each angular position in the circumferential direction described below are displacements, velocities, accelerations, and the like at the respective times at the positions shifted by 180 degrees from the angles, and shifted by 90 degrees and 270 degrees from the angles. At the position, the phenomenon that the absolute values of the displacement, velocity, acceleration, and the like at each time are the same and the signs are opposite is generated.
[数値解析結果]
1個の不均一質量体11、2個のばね支持111、112の場合の固定支持部材10の円環振動の状況について説明する。1個の不均一質量体11が角度座標位置θ=0度の位置にあり(P=1)、第1および第2のばね支持111、112がそれぞれ、角度座標位置α、αの位置にある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。
[Numerical analysis results]
The state of the annular vibration of the fixed support member 10 in the case of one non-uniform mass body 11 and two spring supports 111 and 112 will be described. One non-uniform mass body 11 is located at the angular coordinate position θ = 0 degrees (P = 1), and the first and second spring supports 111 and 112 are located at the angular coordinate positions α 1 and α 2 , respectively. Was numerically analyzed for the state of the annular vibration of the fixed support member 10 in the case where
ここで、2個のばね支持111、112の間の開き角Δα=α−αをばね支持開き角と呼ぶ。 Here, the opening angle Δα = α 2 −α 1 between the two spring supports 111 and 112 is referred to as a spring support opening angle.
この解析結果を図3〜図9に示す。なお、比較のために、不均一質量体もばね支持も全くない場合の計算結果(Without spring support and imperfect mass)についても、図3〜図9中に表示する。   The results of this analysis are shown in FIGS. For comparison, the calculation results (Without spring support and impact mass) in the case where there is no non-uniform mass body and no spring support are also shown in FIGS. 3 to 9.
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 becomes as small as possible.
なお、図3〜図9で、縦軸Aは、次式(7)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 FIGS 3-9, the vertical axis A 2, as shown by the following equation (7), an average of the square of the radial displacement u of the formula (1) in space and time (F 2 π / k 02 ) Defined as dimensionless by dividing by 2 .
ただし、k02=9EIπ/r、T=2π/Ωとする。 Note that k 02 = 9EIπ / r 3 and T = 2π / Ω 2 .
図3は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の共振曲線の例を示す図である。ここでは、不均一質量体11の質量比をμ=0.1とし、2個のばね支持111、112の位置をα=135度、α=225度とし、それらの開き角Δαを90度とし、ばね支持111、112の無次元ばね定数κおよびκはともに0.05とする。縦軸は無次元振幅の2乗値A、横軸は回転電機の回転数に比例する電磁力の振動数の無次元値νである。ν=Ω/ω02であり、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。ただし、ω02 =36EI/(5ρAr)とする。したがって、図3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。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a resonance curve as a result of analysis by the annular vibration mode model of the rotating electric machine. Here, the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is μ I = 0.1, the positions of the two spring supports 111 and 112 are α 1 = 135 degrees, α 2 = 225 degrees, and their opening angles Δα are and 90 degrees, dimensionless spring constant kappa 1 and kappa 2 in the spring support 111 and 112 are both 0.05. The vertical axis represents the square value A 2 of the dimensionless amplitude, and the horizontal axis represents the dimensionless value ν of the frequency of the electromagnetic force proportional to the rotation speed of the rotating electric machine. ν = Ω 2 / ω 02 , and the angular frequency of the electromagnetic force is made dimensionless by the natural angular frequency of the secondary mode. However, the ω 02 2 = 36EI / (5ρAr 4). Therefore, ν = 1 on the horizontal axis in FIG. 3 is the dimensionless natural angular frequency of the secondary mode of the main system, that is, the resonance point.
i=s=2の振動モードを想定しているので、2個のばね支持111、112の開き角Δαを90度とした場合と、[α=135度、α=315度]、あるいは、[α=45度、α=225度]とし、それらの開き角Δα=180度とした場合の解析結果は一致する。 Since a vibration mode of i = s = 2 is assumed, the case where the opening angle Δα of the two spring supports 111 and 112 is 90 degrees, [α 1 = 135 degrees, α 2 = 315 degrees], or , [Α 1 = 45 degrees, α 2 = 225 degrees], and the analysis results when the opening angle Δα = 180 degrees match.
ばね支持がないときは、コサインモードとサインモードの固有振動数が同じであるため、実線C1に示すように、1つのピークをもつ共振曲線となる。ばね支持111、112があるときは、不均一質量体11の位置が腹となるコサインモード(cos mode)の固有振動数が低くなり、ばね支持111、112の位置が腹となるサインモード(sin mode)の固有振動数が高くなる。その結果として、コサインモードとサインモードの固有振動数が互いに大きくずれることにより、コサインモードとサインモードの共振曲線の合計(sin mode + cos mode)には2つのピークが生じる。また、ピーク値は曲線C1に比べて低くなり、2つのピークの間の領域が広くなるとともに、この領域の中央部の振幅は小さくなる。   When there is no spring support, since the natural frequencies of the cosine mode and the sine mode are the same, the resonance curve has one peak as shown by the solid line C1. When the spring supports 111 and 112 are provided, the natural frequency of the cosine mode (cos mode) in which the position of the non-uniform mass body 11 is antinode becomes low, and the sine mode (sin mode) in which the positions of the spring supports 111 and 112 are antinode. mode). As a result, the natural frequencies of the cosine mode and the sine mode greatly deviate from each other, so that two peaks are generated in the sum of the resonance curves of the cosine mode and the sine mode (sin mode + cos mode). Further, the peak value is lower than that of the curve C1, the area between the two peaks becomes wider, and the amplitude at the center of this area becomes smaller.
[共振点付近の広い振動数範囲の制振を考える場合]
インバータモータのように回転電機の回転数が変化する場合、共振点を通過しなければならない場合もある。そこで、ここでは、共振点付近の広い振動数範囲の制振を考える。
[When considering a wide frequency range near the resonance point]
When the rotation speed of the rotating electric machine changes like an inverter motor, it may be necessary to pass through a resonance point. Therefore, here, vibration suppression in a wide frequency range near the resonance point is considered.
図4は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の例を示す図であって、2個のばね支持111、112の開き角Δαを90度とし、不均一質量体11の質量比をμ=0.1とし、1個目のばね支持111の設置位置αを横軸にとり、そのときの共振曲線上の最大振幅を縦軸として示したグラフである。ばね支持111、112の無次元化したばね定数(κ、κ)を、図3の場合と同じ0.05とした場合のほか、0.025、0.0375、0.075の場合の計算を行っている。なお、図4の各曲線は、横軸のαが0〜90度の部分と90〜180度の部分は互いに完全に一致する。 FIG. 4 is a diagram showing an example of an analysis result by a ring vibration mode model of the rotating electric machine. The opening angle Δα between the two spring supports 111 and 112 is 90 degrees, and the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is and mu I = 0.1, the installation position alpha 1 of 1 th spring support 111 horizontal axis is a graph showing the maximum amplitude of the resonance curve at that time as the vertical axis. In addition to the case where the dimensionless spring constants (κ 1 , κ 2 ) of the spring supports 111 and 112 are set to 0.05 which is the same as the case of FIG. 3, the case where the spring constants are 0.025, 0.0375 and 0.075 We are doing calculations. Each curve in FIG. 4, alpha 1 on the horizontal axis portion and a 90 to 180 degree portion of 0-90 degrees completely coincide with each other.
図4の解析結果から、1個目のばね支持111の設置位置αが20〜70度、110度〜160度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。 From the analysis results in FIG. 4, it is understood that the vibration damping effect is large when the installation position α1 of the first spring support 111 is between 20 and 70 degrees and between 110 and 160 degrees.
図5は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の例を示す図であって、不均一質量体11の質量比をμ=0.1とし、1個目のばね支持111の設置位置α=135度にとり、2個のばね支持111、112の開き角Δαを横軸とし、各開き角Δαのときの共振曲線上の最大振幅を縦軸として示したグラフである。ばね支持111、112の無次元化したばね定数(κ=κ)を、図3の場合と同じ0.05とした場合のほか、0.025、0.0375、0.075の場合の計算を行っている。なお、図5の各曲線は、横軸のΔαが0〜90度の部分と90〜180度の部分は互いに完全に一致する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an analysis result by a ring vibration mode model of the rotating electric machine, in which the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is μ I = 0.1, and the first spring support 111 is installed. FIG. 9 is a graph in which the horizontal axis represents the opening angle Δα of the two spring supports 111 and 112 at the position α 1 = 135 degrees, and the vertical axis represents the maximum amplitude on the resonance curve at each opening angle Δα. The dimensionless spring constants (κ 1 = κ 2 ) of the spring supports 111 and 112 are set to 0.05, which is the same as in FIG. 3, and also to the cases of 0.025, 0.0375, and 0.075. We are doing calculations. In each of the curves in FIG. 5, the portion of the horizontal axis where [Delta] [alpha] is 0 to 90 degrees and the portion of 90 to 180 degrees completely match each other.
図5の解析結果から、無次元化したばね定数によらず、ばね支持111、112の開き角Δαが0度〜20度、70〜110度、160度〜180度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。   According to the analysis result of FIG. 5, regardless of the dimensionless spring constant, if the opening angle Δα of the spring supports 111 and 112 is between 0 degree and 20 degrees, 70 and 110 degrees, and 160 degrees and 180 degrees, It can be seen that the vibration effect is large.
図6は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の例を示す図であって、1個目のばね支持111の設置位置をα=135度にとり、ばね支持111、112の無次元化したばね定数(κ=κ)を図3の場合と同じ0.05とし、2個のばね支持111、112の開き角Δαを横軸とし、各開き角Δαのときの共振曲線上の最大振幅を縦軸として示したグラフである。不均一質量体11の質量比を、図3と同じ、μ=0.1とした場合のほか、0.05、0.15の場合の計算を行っている。なお、図6の各曲線は、横軸のΔαが0〜90度の部分と90〜180度の部分は互いに完全に一致する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an analysis result by a ring vibration mode model of the rotating electric machine. The installation position of the first spring support 111 is set to α 1 = 135 degrees, and the dimensionless dimensions of the spring supports 111 and 112 are set. The transformed spring constant (κ 1 = κ 2 ) is set to 0.05 as in FIG. 3, the opening angle Δα of the two spring supports 111 and 112 is plotted on the horizontal axis, and the resonance curve at each opening angle Δα is shown. 5 is a graph showing the maximum amplitude of the vertical axis as the vertical axis. The calculation is performed in the case where the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is μ I = 0.1, which is the same as FIG. In each of the curves in FIG. 6, the portion of the horizontal axis where [Delta] [alpha] is 0 to 90 degrees and the portion of 90 to 180 degrees completely match each other.
図6の解析結果から、不均一質量体11の質量比μによらず、ばね支持111、112の開き角Δαが0度〜20度、70〜110度、160度〜180度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。 From the analysis results of FIG. 6, irrespective of the mass ratio mu I of heterogeneous mass body 11, the opening angle Δα spring support 111 and 112 is 0 degrees to 20 degrees, between 70 to 110 degrees, 160 degrees to 180 degrees If there is, it can be understood that the damping effect is large.
[共振点の制振を考える場合]
次に、回転電機の回転数を変化させずに使用する場合の共振点の制振を考える。
[When considering vibration suppression at resonance point]
Next, vibration suppression of a resonance point when the rotating electric machine is used without changing the rotation speed is considered.
図7は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の例を示す図であって、2個のばね支持111、112の開き角Δαを90度とし、不均一質量体11の質量比をμ=0.1とし、1個目のばね支持111の設置位置αを横軸にとり、そのときの共振曲線上の元々の共振点ν=1の点の振幅を縦軸として示したグラフである。ばね支持111、112の無次元化したばね定数(κ=κ)を図3の場合と同じ0.05とした場合のほか、0.025、0.0375、0.075の場合の計算を行っている。なお、図7の各曲線は、横軸のαが0〜90度の部分と90〜180度の部分は互いに完全に一致する。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an analysis result by a ring vibration mode model of the rotating electric machine, in which the opening angle Δα between the two spring supports 111 and 112 is 90 degrees, and the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is A graph in which μ I = 0.1, the installation position α 1 of the first spring support 111 is plotted on the horizontal axis, and the amplitude of the original resonance point ν = 1 on the resonance curve at that time is plotted on the vertical axis. It is. Dimensionalized spring constants (κ 1 = κ 2 ) of the spring supports 111 and 112 are set to 0.05 which is the same as in FIG. 3, and calculations are performed for 0.025, 0.0375 and 0.075. It is carried out. Each curve in FIG. 7, alpha 1 on the horizontal axis portion and a 90 to 180 degree portion of 0-90 degrees completely coincide with each other.
図7の解析結果から、1個目のばね支持111の設置位置αが20〜70度、110度〜160度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。 From the analysis results in FIG. 7, it is understood that the vibration damping effect is large when the installation position α1 of the first spring support 111 is between 20 and 70 degrees and between 110 and 160 degrees.
図8は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の例を示す図であって、不均一質量体11の質量比をμ=0.1とし、1個目のばね支持111の設置位置α=135度にとり、2個のばね支持111、112の開き角Δαを横軸とし、各開き角Δαのときの共振曲線上の元々の共振点ν=1の点の振幅を縦軸として示したグラフである。ばね支持111、112の無次元化したばね定数(κ=κ)を図3の場合と同じ0.05とした場合のほか、0.025、0.0375、0.075の場合の計算を行っている。なお、図8の各曲線は、横軸のΔαが0〜90度の部分と90〜180度の部分は互いに完全に一致する。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an analysis result by a ring vibration mode model of the rotating electric machine, in which the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is μ I = 0.1, and the first spring support 111 is installed. Taking the position α 1 = 135 degrees, the opening angle Δα of the two spring supports 111 and 112 is set on the horizontal axis, and the amplitude of the original resonance point ν = 1 on the resonance curve at each opening angle Δα is set on the vertical axis FIG. Dimensionalized spring constants (κ 1 = κ 2 ) of the spring supports 111 and 112 are set to 0.05 which is the same as in FIG. 3, and calculations are performed for 0.025, 0.0375 and 0.075. It is carried out. In each of the curves in FIG. 8, the portion where Δα on the horizontal axis is 0 to 90 degrees and the portion where 90 is 180 to 90 degrees completely coincide with each other.
図8の解析結果から、無次元化したばね定数によらず、ばね支持111、112の開き角Δαが0度〜20度、70〜110度、160度〜180度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。   From the analysis results of FIG. 8, regardless of the dimensionless spring constant, if the opening angle Δα of the spring supports 111 and 112 is between 0 degree and 20 degrees, 70 and 110 degrees, and 160 degrees and 180 degrees, It can be seen that the vibration effect is large.
図9は、回転電機の円環振動モードモデルによる解析結果の例を示す図であって、1個目のばね支持111の設置位置をα=135度にとり、ばね支持111、112の無次元化したばね定数(κ=κ)を図3の場合と同じ0.05とし、2個のばね支持111、112の開き角Δαを横軸とし、各開き角Δαのときの共振曲線上の元々の共振点ν=1の点の振幅を縦軸として示したグラフである。不均一質量体11の質量比を、図3と同じμ=0.1とした場合のほか、0.05、0.15の場合の計算を行っている。なお、図9の各曲線は、横軸のΔαが0〜90度の部分と90〜180度の部分は互いに完全に一致する。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an analysis result by a ring vibration mode model of the rotating electric machine. The installation position of the first spring support 111 is set to α 1 = 135 degrees, and the dimensionless dimensions of the spring supports 111 and 112 are set. The transformed spring constant (κ 1 = κ 2 ) is set to 0.05 as in FIG. 3, the opening angle Δα of the two spring supports 111 and 112 is plotted on the horizontal axis, and the resonance curve at each opening angle Δα is shown. Is a graph showing the amplitude of the original resonance point ν = 1 at the vertical axis. In addition to the case where the mass ratio of the non-uniform mass body 11 is μ I = 0.1, which is the same as in FIG. 3, the calculations are performed for the cases of 0.05 and 0.15. In each curve of FIG. 9, a portion where Δα on the horizontal axis is 0 to 90 degrees and a portion where Δα is 90 to 180 degrees completely coincide with each other.
図9の解析結果から、不均一質量体11の質量比によらず、ばね支持111、112の開き角Δαが0度〜20度、70〜110度、160度〜180度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。   From the analysis results in FIG. 9, if the opening angles Δα of the spring supports 111 and 112 are between 0 degree to 20 degrees, 70 to 110 degrees, and 160 degrees to 180 degrees regardless of the mass ratio of the non-uniform mass body 11. It can be seen that the damping effect is large.
以上説明した解析結果により、回転電機の回転数を変化させる場合も、変化させない場合も、1個目のばね支持111の設置位置αが20〜70度、110度〜160度の間にあり、かつ、ばね支持111、112の開き角Δαが0度〜20度、70〜110度、160度〜180度の間であれば、制振効果が大きいことがわかる。 According to the analysis results described above, the installation position α1 of the first spring support 111 is between 20 and 70 degrees and between 110 and 160 degrees both when the rotation speed of the rotating electric machine is changed and when it is not changed. If the opening angles Δα of the spring supports 111 and 112 are between 0 ° and 20 °, 70 ° and 110 °, and 160 ° and 180 °, it is understood that the damping effect is large.
上記説明では、取り付ける不均一質量体11を1個とし、ばね支持111、112の数を2個とした。しかし、これらの不均一質量体11、ばね支持111、112それぞれを複数に分割して、基本となる位置のほかに、その基本となる位置から90度、180度または270度離れた位置にも取り付けた場合、基本となる位置にまとめて一つを取り付けた場合と同じ制振効果を得ることができる。   In the above description, one non-uniform mass body 11 is attached, and two spring supports 111 and 112 are used. However, each of the non-uniform mass body 11 and the spring supports 111 and 112 is divided into a plurality of parts, and in addition to the basic position, a position 90, 180, or 270 degrees apart from the basic position. When attached, the same vibration damping effect can be obtained as when one is attached collectively at a basic position.
不均一質量体11を複数に分割する場合、基本となる角度座標位置を原点として、分割された他の不均一質量体11の角度座標位置は、80〜100度、170〜190度、260〜280度とするのが好ましい。これらの角度座標の幅は、他の角度αおよびΔαの規定幅よりも広くならないように規定した。 When the non-uniform mass body 11 is divided into a plurality of parts, the angular coordinate position of another divided non-uniform mass body 11 is 80 to 100 degrees, 170 to 190 degrees, 260 to Preferably it is 280 degrees. The width of these angular coordinates was defined so as not larger than the prescribed width of the other angles alpha 1 and [Delta] [alpha].
不均一質量体11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による周方向に不均一な質量の効果が含まれる。   The non-uniform mass body 11 is not always mounted particularly for vibration suppression, and has a non-uniform mass of a non-uniform mass in a circumferential direction due to a terminal box, a cooling fin, or the like mounted outside the stator frame of the rotating electric machine. Effects included.
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。   Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various 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 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
50…回転子
51…ギャップ
111、112…ばね支持(支持脚)
10. Fixed support member (stator and stator frame)
11 Non-uniform mass body 50 Rotor 51 Gap 111, 112 Spring support (support leg)

Claims (3)

  1. 円環振動をする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外側に固定された少なくとも1個の不均一質量体と、
    前記固定支持部材の周方向に所定の開き角をもって配置されて当該固定支持部材を半径方向に弾性支持する第1および第2の支持脚と、
    を有する回転電機であって、
    前記固定支持部材の周方向に角度座標を取って、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、前記第1の支持脚の角度座標位置をα、前記第2の支持脚の角度座標位置をαとし、Δα=α−αとするとき、
    αが、20〜70度、110〜160度、200〜250度、290〜340度、のいずれかであり、
    Δαが、0〜20度、70〜110度、160〜200度、250〜290度、340〜360度、のいずれかであり、
    不均一質量体の質量比が0.05以上であること、
    を特徴とする回転電機。
    A cylindrical fixed support member that performs annular vibration ;
    A rotor rotatably supported in the fixed support member,
    At least one non-uniform mass fixed outside the fixed support member;
    First and second supporting legs for elastically supporting the circumferentially disposed me be a predetermined opening angle the fixed support member of the fixed support member in the radial direction,
    A rotating electric machine having
    Angular coordinates of the fixed support member are taken in the circumferential direction, and the circumferential position of one of the at least one non-uniform mass is defined as the origin, and the angular coordinate of the first support leg is set as the origin. When the position is α 1 , the angular coordinate position of the second support leg is α 2, and Δα = α 2 −α 1 ,
    α 1 is any of 20 to 70 degrees, 110 to 160 degrees, 200 to 250 degrees, 290 to 340 degrees,
    Δα is 0 to 20 degrees, 70 to 110 degrees, 160 to 200 degrees, 250 to 290 degrees, 340-360 degrees state, and are one of the,
    The mass ratio of the heterogeneous mass is 0.05 or more der Rukoto,
    A rotating electric machine characterized by the above-mentioned.
  2. 前記少なくとも1個の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であること、
    を特徴とする請求項1に記載の回転電機。
    There is a plurality of the at least one non-uniform mass body, and the angular coordinate position of the plurality of non-uniform mass bodies is 0 degree, 80 to 100 degrees, 170 to 190 degrees, 260 to 280 degrees. Being at least one of the ranges,
    The rotating electric machine according to claim 1, wherein:
  3. Δαが、70〜110度、160〜200度、250〜290度、のいずれかであること、  Δα is any of 70 to 110 degrees, 160 to 200 degrees, 250 to 290 degrees,
    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 rotating electric machine according to claim 1 or 2, wherein:
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