JP6748623B2 - Rotating electric machine and stator core damping structure - Google Patents

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本発明は、回転電機および固定子鉄心制振構造に関する。 The present invention relates to a rotating electric machine and a stator core damping structure.
回転電機において、回転子鉄心および固定子鉄心においては、運転中に生ずる渦電流等による鉄損が発熱の一因となり、効率の低下の要因となる。したがって、回転子鉄心および固定子鉄心それぞれの内部における電流の流れを低減することが、回転電機の効率確保の上で有効である。 In a rotating electric machine, in a rotor core and a stator core, iron loss due to an eddy current generated during operation causes heat generation, which causes a reduction in efficiency. Therefore, reducing the current flow inside the rotor core and the stator core is effective for ensuring the efficiency of the rotating electric machine.
このため、回転電機における回転子鉄心および固定子鉄心には、それぞれ、強磁性体製で中央に開口を有する円板状の電磁鋼板を軸方向に積層した積層鉄心構造を用いることが一般に行われている。 For this reason, it is generally practiced to use a laminated core structure in which magnetic disk-shaped electromagnetic steel plates made of a ferromagnetic material and having an opening in the center are laminated in the axial direction for the rotor core and the stator core in the rotating electric machine. ing.
固定子鉄心は、空隙を介して、回転子鉄心の径方向の外側に回転子鉄心を囲むように配され、全体として円筒状に形成されている。また、固定子鉄心の径方向の内側表面には、周方向に互いに間隔をおいて配され軸方向に延びた複数のスロットが形成されている。それぞれのスロットには、固定子巻線の導体が収納されている。 The stator iron core is arranged outside the radial direction of the rotor iron core so as to surround the rotor iron core via a gap, and is formed in a cylindrical shape as a whole. Further, on the radially inner surface of the stator core, there are formed a plurality of slots arranged at intervals in the circumferential direction and extending in the axial direction. The conductor of the stator winding is housed in each slot.
このような固定子鉄心を形成するために、積層鉄心構造を構成する電磁鋼板のそれぞれには、中心の開口、各スロットに対応する凹部が形成される。軸方向に積層された電磁鋼板は、軸方向の両端に配された内側クランパおよび外側クランパにより挟まれて、全体として一体形状を維持している。 In order to form such a stator core, each of the magnetic steel sheets forming the laminated core structure is formed with a central opening and a recess corresponding to each slot. The electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction are sandwiched by the inner clamper and the outer clamper arranged at both ends in the axial direction, and maintain the integral shape as a whole.
内側クランパは、積層鉄心構造に形成された互いに隣接するスロットが形成するそれぞれの歯部を抑えるために設けられており、外側クランパは、内側クランパを介して軸方向に積層された電磁鋼板を、軸方向の両側から締め付けている。 The inner clamper is provided to suppress the respective tooth portions formed by the adjacent slots formed in the laminated core structure, and the outer clamper is an electromagnetic steel sheet laminated in the axial direction via the inner clamper. Tightened from both sides in the axial direction.
特開2000−50538号公報JP 2000-50538 A
回転界磁型の回転電機においては、その運転時に、磁気吸引力を有する所定の極数の回転子の回転によって、固定子が軸に垂直な方向の平面内で、楕円状に変形する円環振動が発生する(特許文献1参照)。この円環振動をもたらす電磁振動は、固定子の極間の電磁力に起因することから電源周波数の2倍の周波数を有する。 In a rotary electric machine of the rotary field type, during operation, the rotor is deformed into an elliptical shape in a plane perpendicular to the axis by rotation of a rotor having a predetermined number of poles having a magnetic attraction force. Vibration occurs (see Patent Document 1). The electromagnetic vibration that causes this annular vibration has a frequency twice that of the power supply frequency because it is due to the electromagnetic force between the poles of the stator.
以上のように構成された回転電機においては、電磁振動により電磁騒音が発生し、現場での作業にも悪影響を及ぼす。また、電磁振動以外の原因の場合であっても、回転子の回転による振動が生じた場合は、騒音の原因となる。 In the rotary electric machine configured as described above, electromagnetic noise is generated due to electromagnetic vibration, which adversely affects on-site work. Further, even if the cause is other than electromagnetic vibration, if vibration occurs due to the rotation of the rotor, it causes noise.
そこで、本発明は、回転電機において、固定子の振動による騒音を低減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce noise due to vibration of a stator in a rotary electric machine.
上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、空隙を介して前記回転子鉄心の径方向外側に前記回転子鉄心を囲むように設けられ、径方向内側に複数の歯部が形成された複数の電磁鋼板と前記複数の電磁鋼板を前記軸方向に締め付ける複数のクランプロッドと前記複数のクランプロッドと平行に配され前記軸方向に延びた制振構造とを有する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子鉄心を挟んで前記ロータシャフトの前記軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する2つの軸受と、を備える回転電機であって、前記制振構造は、前記固定子鉄心または前記固定子鉄心の一部を前記軸方向に貫通し両端を固定され前記複数の電磁鋼板を前記軸方向に締め付け可能に形成されている貫通管と、前記貫通管内に配された減衰要素と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rotor having a rotor shaft that extends in the axial direction and is rotatably supported, and a rotor core that is attached to an outer side in the radial direction of the rotor shaft, and a gap. Is provided so as to surround the rotor core on the radial outside of the rotor core through a plurality of magnetic steel sheets and a plurality of magnetic steel sheets having a plurality of teeth formed on the radial inside in the axial direction. Cylindrical stator core having a plurality of clamp rods to be tightened and a vibration damping structure arranged in parallel with the plurality of clamp rods and extending in the axial direction, and a stator penetrating the inside of the stator core in the axial direction. a stator having a winding, a rotating electrical machine and a two bearings rotatably supporting the shaft direction of the rotor shaft on both sides of the rotor shaft across the rotor core, said system vibration structure, a through tube of the stator iron core or the part of the stator core is fixed at both ends to penetrate in the axial direction of the plurality of electromagnetic steel plates are formed so as to be clamped in the axial direction, the through And a damping element disposed in the tube.
また、本発明は、回転子と、複数の電磁鋼板および前記複数の電磁鋼板を軸方向に締め付ける複数のクランプロッドとを有する円筒状の固定子鉄心と前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、を備える回転電機の、固定子鉄心制振構造であって、前記固定子鉄心または前記固定子鉄心の一部を前記軸方向に貫通し両端を固定され前記複数の電磁鋼板を前記軸方向に締め付け可能に形成されている貫通管と、前記貫通管内に配された減衰要素と、を具備することを特徴とする。 The present invention also axially penetrates a cylindrical stator core having a rotor, a plurality of electromagnetic steel plates, and a plurality of clamp rods for axially tightening the plurality of electromagnetic steel plates, and the stator core. A stator having a stator winding, and a stator core damping structure of a rotating electric machine, comprising: the stator core or a part of the stator core penetrating in the axial direction and having both ends fixed. It is characterized by comprising a through pipe formed so that the plurality of electromagnetic steel plates can be tightened in the axial direction, and a damping element arranged in the through pipe.
本発明によれば、回転電機において、固定子の振動による騒音を低減することができる。 According to the present invention, in a rotary electric machine, noise due to vibration of the stator can be reduced.
第1の実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the composition of the rotary electric machine concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心およびその周辺の構成を示す上半部分縦断面図である。It is an upper half part longitudinal cross-sectional view which shows the stator core of the rotary electric machine which concerns on 1st Embodiment, and the structure of the periphery of it. 第1の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の構成を示す軸方向から見た側面図である。It is the side view seen from the axial direction which shows the composition of the stator core of the rotary electric machine concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の一部を説明する軸方向から見た部分側面図である。FIG. 3 is a partial side view illustrating a part of a stator core of the rotating electric machine according to the first embodiment as seen from an axial direction. 第1の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の制振構造の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the details of the damping structure of the stator core of the rotary electric machine concerning a 1st embodiment. 第2の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の制振構造の詳細を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the detail of the damping structure of the stator core of the rotary electric machine which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の制振構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the damping structure of the stator core of the rotary electric machine which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の構成を示す軸方向から見た側面図である。It is the side view seen from the axial direction which shows the structure of the stator core of the rotary electric machine which concerns on 4th Embodiment.
以下、図面を参照して、本発明に係る回転電機および固定子鉄心制振構造について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, a rotary electric machine and a stator core damping structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, parts that are the same or similar to each other are designated by common reference numerals, and redundant description will be omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。回転電機200は、回転子10、固定子20、フレーム60、2つの軸受63、および2つの軸受ブラケット65を有する。以降、回転軸の延びる方向をZ方向、回転子の回転軸から径方向外側に向かう方向をR方向、回転子の回転方向、すなわち周方向をθ方向というものとする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the rotary electric machine according to the first embodiment. The rotary electric machine 200 has a rotor 10, a stator 20, a frame 60, two bearings 63, and two bearing brackets 65. Hereinafter, the direction in which the rotary shaft extends is referred to as the Z direction, the direction from the rotary shaft of the rotor toward the radial outside is the R direction, and the rotational direction of the rotor, that is, the circumferential direction is referred to as the θ direction.
回転子10は、ロータシャフト11および回転子鉄心12を有する。ロータシャフト11は、水平方向(Z方向)に延びて、2か所をそれぞれ軸受63によって回転可能に支持されている。回転子鉄心12は、円筒状であり、ロータシャフト11の径方向(R方向)外側に取り付けられている。 The rotor 10 has a rotor shaft 11 and a rotor core 12. The rotor shaft 11 extends in the horizontal direction (Z direction) and is rotatably supported by bearings 63 at two locations. The rotor core 12 has a cylindrical shape and is attached to the outer side of the rotor shaft 11 in the radial direction (R direction).
固定子20は、固定子鉄心21、固定子巻線28、および複数の制振構造100を有する。固定子鉄心21は、円筒状であり、空隙18を介して、回転子鉄心12の径方向外側に回転子鉄心12を囲むように設けられている。 The stator 20 has a stator core 21, a stator winding 28, and a plurality of vibration damping structures 100. The stator core 21 has a cylindrical shape, and is provided outside the rotor core 12 in the radial direction so as to surround the rotor core 12 via a gap 18.
固定子鉄心21は、軸方向に積層された強磁性体製で中央に開口を有する円板状の複数の電磁鋼板22、これら電磁鋼板22の軸方向の両外側に設けられた2枚の内側クランパ30、2枚の内側クランパ30の軸方向のそれぞれの外側に設けられた2枚の外側クランパ40、および複数のクランプロッド50を有する。 The stator core 21 is composed of a plurality of disc-shaped electromagnetic steel plates 22 made of ferromagnetic materials laminated in the axial direction and having an opening in the center, and two inner plates provided on both outer sides of the electromagnetic steel plates 22 in the axial direction. The clamper 30 has two outer clampers 40 provided on the respective outer sides of the inner clampers 30 in the axial direction, and a plurality of clamp rods 50.
複数のクランプロッド50は、周方向に互いに間隔をおいて配され、2枚の外側クランパ40を軸方向に貫通し軸方向外側から2枚の外側クランパ40を締め付けて、内側クランパ30を介して複数の電磁鋼板22を拘束する。 The plurality of clamp rods 50 are arranged at intervals in the circumferential direction, penetrate through the two outer clampers 40 in the axial direction, and clamp the two outer clampers 40 from the outside in the axial direction. Restrain a plurality of electromagnetic steel plates 22.
固定子巻線28は、固定子鉄心21の径方向内側に周方向に互いに間隔をおいて形成され軸方向に貫通する複数の固定子スロット23(図4)のそれぞれに収納され、固定子鉄心21の軸方向外側で互いに接続され、あるいは外部の配線と結線されている。 The stator winding 28 is housed in each of a plurality of stator slots 23 (FIG. 4) that are formed radially inward of the stator core 21 and are circumferentially spaced apart from each other and penetrate axially. 21 are connected to each other on the outer side in the axial direction, or are connected to an external wiring.
2つの軸受ブラケット65は、フレーム60の軸方向の両端に接続し、それぞれ、軸受63を静止支持している。 The two bearing brackets 65 are connected to both ends of the frame 60 in the axial direction, and each support the bearing 63 stationary.
複数の制振構造100は、周方向に互いに間隔をあけて配され、固定子鉄心21を軸方向に貫通する。 The plurality of vibration damping structures 100 are arranged at intervals in the circumferential direction, and penetrate the stator core 21 in the axial direction.
図2は、固定子鉄心およびその周辺の構成を示す上半部分縦断面図である。また、図3は、固定子鉄心の構成を示す軸方向から見た側面図である。図4は、固定子鉄心の一部を説明する軸方向から見た部分側面図である。なお、図4においては、説明の都合上、外側クランパ40の図示を省略している。 FIG. 2 is an upper half partial vertical sectional view showing the structure of the stator core and its periphery. Further, FIG. 3 is a side view showing the structure of the stator core as seen from the axial direction. FIG. 4 is a partial side view illustrating a part of the stator core as seen from the axial direction. In FIG. 4, the outer clamper 40 is not shown for convenience of description.
内側クランパ30は、環状、すなわち径方向に拡がった円板状で中央に開口を有し、電磁鋼板22よりも軸方向に厚い平板である。内側クランパ30の外径は、積層された複数の電磁鋼板22の外径にほぼ等しく、また、内側クランパ30の中央の開口の周方向に沿って、複数の歯部押さえ部31が形成されている。複数の歯部押さえ部31のそれぞれは、積層された複数の電磁鋼板22により形成された固定子歯部24を軸方向外側から押さえている。 The inner clamper 30 is a ring-shaped, that is, a disk-shaped plate that expands in the radial direction, has an opening in the center, and is a flat plate that is thicker in the axial direction than the electromagnetic steel plate 22. The outer diameter of the inner clamper 30 is substantially equal to the outer diameter of the laminated electromagnetic steel plates 22, and a plurality of tooth pressing portions 31 are formed along the circumferential direction of the central opening of the inner clamper 30. There is. Each of the plurality of tooth portion pressing portions 31 holds the stator tooth portion 24 formed by the plurality of laminated electromagnetic steel plates 22 from the axial outside.
外側クランパ40は、環状、すなわち径方向に拡がった円板状で中央に開口を有し、電磁鋼板22よりも軸方向に厚い平板であり、内側クランパ30よりも径方向外側に拡がっている。外側クランパ40の外径は、内側クランパ30の外径よりも大きく、かつ、外側クランパ40の開口40aの径は、内側クランパ30の歯部押さえ部31の付け根部、すなわち外径が最大の部分の径よりも大きい。開口40aの縁部には、径方向内側になるほど軸方向の厚さが薄くなるようなテーパが形成されている。 The outer clamper 40 is a circular plate, that is, a disk shape that is expanded in the radial direction, has an opening in the center, is a flat plate that is thicker in the axial direction than the electromagnetic steel plate 22, and is expanded radially outward than the inner clamper 30. The outer diameter of the outer clamper 40 is larger than the outer diameter of the inner clamper 30, and the diameter of the opening 40a of the outer clamper 40 is the root of the tooth pressing portion 31 of the inner clamper 30, that is, the portion having the largest outer diameter. Larger than the diameter of. A taper is formed at the edge of the opening 40a such that the thickness in the axial direction becomes thinner toward the inner side in the radial direction.
複数のクランプロッド50は、前述のように周方向(θ方向)に、互いに間隔をあけて配されている。複数のクランプロッド50は、径方向(R方向)には、それぞれの中心位置が、複数の電磁鋼板22および内側クランパ30の最外部の径方向位置とほぼ同じ径方向位置に配されている。したがって、複数のクランプロッド50が軸方向(Z方向)に延びたそれぞれの位置では、外側クランパ40には貫通孔が形成されており、複数の電磁鋼板22および内側クランパ30には、それぞれ切欠き22aおよび切欠き30aが形成されている。 The plurality of clamp rods 50 are arranged at intervals in the circumferential direction (θ direction) as described above. The plurality of clamp rods 50 are arranged such that their center positions in the radial direction (R direction) are substantially the same as the outermost radial positions of the plurality of electromagnetic steel plates 22 and the inner clamper 30. Therefore, through holes are formed in the outer clamper 40 at the respective positions where the plurality of clamp rods 50 extend in the axial direction (Z direction), and the notches are formed in the plurality of electromagnetic steel plates 22 and the inner clamper 30, respectively. 22a and a notch 30a are formed.
複数の制振構造100は、複数のクランプロッド50よりも内側の径方向位置に、互いに間隔をおいて配されている。複数の制振構造100のそれぞれは、図2に示すように、貫通管110、および貫通管110内に取り付けられた減衰要素115を有する。なお、制振構造100が、複数でなく単一の場合でもよい。減衰要素115については、図5を引用しながら後述する。 The plurality of vibration damping structures 100 are arranged at positions radially inward of the plurality of clamp rods 50 and spaced from each other. As shown in FIG. 2, each of the plurality of vibration damping structures 100 has a through pipe 110 and a damping element 115 mounted in the through pipe 110. The damping structure 100 may be a single structure instead of a plurality. The damping element 115 will be described later with reference to FIG.
貫通管110は、中空の断面形状が一定の管であり、積層された電磁鋼板22、内側クランパ30、および外側クランパ40を軸方向(Z方向)に貫通している。それぞれの貫通管110の断面形状は、たとえば、円形、あるいは多角形、あるいはこの組み合わせである。貫通管110の両端は、外側クランパ40の軸方向外側に突出している。また、貫通管110は、その両端で、外側クランパ40に固定され、軸方向の移動を拘束されている。図2では、貫通管110の両端に、おねじが形成され、それぞれナット111と螺合し、ナット111により軸方向に締め付け、固定されている場合を例にとって示している。貫通管110の固定についてのその他の形態としては、端部を径方向に貫通するピンなどを用いてZ方向の移動を拘束してもよい。 The through-tube 110 is a hollow tube having a constant cross-sectional shape, and penetrates the laminated electromagnetic steel plates 22, the inner clamper 30, and the outer clamper 40 in the axial direction (Z direction). The cross-sectional shape of each through tube 110 is, for example, a circular shape, a polygonal shape, or a combination thereof. Both ends of the through tube 110 project to the outside in the axial direction of the outer clamper 40. Moreover, the through-tube 110 is fixed to the outer clamper 40 at both ends thereof and is restrained from moving in the axial direction. FIG. 2 shows an example in which male threads are formed at both ends of the through-tube 110, which are respectively screwed into the nuts 111, and are axially tightened and fixed by the nuts 111. As another mode for fixing the through tube 110, movement in the Z direction may be restricted by using a pin or the like that radially penetrates the end portion.
図4に示すように、複数の電磁鋼板22が軸方向に積層されて形成されている固定子歯部24は、その軸方向の端部において、内側クランパ30の歯部押さえ部31により軸方向に拘束されている。内側クランパ30の歯部押さえ部31は、固定子スロット23側に突出しないように、固定子歯部24よりも小さく、固定子スロット23と反対側に後退している。 As shown in FIG. 4, the stator tooth portion 24 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates 22 in the axial direction is axially moved by the tooth pressing portion 31 of the inner clamper 30 at the axial end portion thereof. Being bound by. The tooth pressing portion 31 of the inner clamper 30 is smaller than the stator tooth portion 24 and is retracted to the side opposite to the stator slot 23 so as not to project to the stator slot 23 side.
図5は、固定子鉄心の制振構造の詳細を示す縦断面図である。制振構造100は、前述のように固定子20の2枚の外側クランパ40、2枚の内側クランパ30、および複数の電磁鋼板22を軸方向に貫通する貫通管110と、貫通管110内に配された減衰要素115を有する。貫通管110の両端は、閉止蓋112により閉止され、内部に閉空間が形成されている。閉止蓋112は、たとえばねじ込みにより取付けされているが、その他の機械的な構造あるいは溶接によって取り付けられてもよい。 FIG. 5 is a vertical sectional view showing details of the vibration damping structure of the stator core. As described above, the vibration damping structure 100 includes the through pipe 110 that axially penetrates the two outer clampers 40, the two inner clampers 30, and the plurality of electromagnetic steel plates 22 of the stator 20, and the inside of the through pipe 110. It has a damping element 115 arranged. Both ends of the through tube 110 are closed by a closing lid 112, and a closed space is formed inside. The closing lid 112 is attached by screwing, for example, but may be attached by other mechanical structure or welding.
減衰要素115は、たとえば、移動可能な複数の塊状体である。塊状体の形状は、楕円体、直方体、不規則な立体等、様々な形状を用いてよく、また形状は一律である必要はなく、様々な形状の組合せを用いてよい。複数の塊状体間は、互いに滑らかに摺動するのではなく、互いに大きな摩擦等によりエネルギーを消費するものを使用する。 The damping element 115 is, for example, a plurality of movable masses. The shape of the lump may be various shapes such as an ellipsoid, a rectangular parallelepiped, and an irregular solid, and the shape does not need to be uniform, and a combination of various shapes may be used. A plurality of lumps that do not slide smoothly with each other but consume energy due to large friction or the like are used.
減衰要素115は、あるいは、移動可能な複数の塊状体に代えて、たとえば、複数の不規則な形状のロッドを捕縛して、固定子20に振動が生じた場合に、それぞれのロッドが互いに擦れ合いながらずれることにより、エネルギーを消費することでもよい。 The damping element 115 may instead of a plurality of movable masses, for example, trap a plurality of irregularly shaped rods so that when the stator 20 vibrates, the rods rub against each other. Energy may be consumed by shifting while matching.
以上のような本実施形態の構成により、固定子20に振動が生じたときに、制振構造100においては減衰要素でエネルギーが消費され、固定子20の振動による騒音を低減することができる。 With the configuration of the present embodiment as described above, when vibration occurs in the stator 20, energy is consumed by the damping element in the vibration damping structure 100, and noise due to vibration of the stator 20 can be reduced.
[第2の実施形態]
図6は、第2の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の制振構造の詳細を示す縦断面図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。第1の実施形態においては、減衰要素115は、移動可能な複数の塊状体であるのに対して、本第2の実施形態における減衰要素120は、機械的な要素で構成されたものである。また、本実施形態の場合は、第1の実施形態における貫通管110の閉止蓋112は必ずしも設けなくともよい。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing details of the vibration damping structure of the stator core of the rotary electric machine according to the second embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the damping element 115 is a plurality of movable masses, while the damping element 120 in the second embodiment is a mechanical element. .. Further, in the case of the present embodiment, the closing lid 112 of the through pipe 110 in the first embodiment does not necessarily have to be provided.
減衰要素120は、筒状容器121、固定軸122、および可動錘123を有する。減衰要素120は、図2に示したように、貫通管110内に固定され、貫通管110の長手方向(Z方向)に延びている。減衰要素120が固定される貫通管110内の長手方向の位置は、任意の位置でよいが、回転電機200の振動のエネルギーを吸収しやすい箇所が解析等で特定できれば、そのような個所に設置する。 The damping element 120 has a cylindrical container 121, a fixed shaft 122, and a movable weight 123. As shown in FIG. 2, the damping element 120 is fixed in the through pipe 110 and extends in the longitudinal direction (Z direction) of the through pipe 110. The longitudinal position in the through tube 110 to which the damping element 120 is fixed may be an arbitrary position, but if a location that easily absorbs the energy of vibration of the rotating electric machine 200 can be identified by analysis or the like, it is installed at such a location. To do.
筒状容器121の側部121aの外面の形状は、貫通管110の内面の形状に対応した形状である。筒状容器121の貫通管110内での固定設置については、図示していないが、固定用の部材を用いて、機械的に固定する。なお、機械的な固定に代えて、溶接等により固定してもよい。 The shape of the outer surface of the side portion 121a of the cylindrical container 121 is a shape corresponding to the shape of the inner surface of the through tube 110. Although fixed installation of the cylindrical container 121 in the through tube 110 is not shown, it is mechanically fixed by using a fixing member. It should be noted that instead of mechanical fixing, it may be fixed by welding or the like.
筒状容器121は、筒状に長手方向に延びた側部121a、および2つの端部121bを有する。側部121aは、長手方向に内面の形状が一定になるように形成されている。筒状容器121の2つの端部121bは、側部121aの長手方向の両端に取り付けられ、側部121aとともに密閉空間127を形成する。 The tubular container 121 has a side portion 121a extending in a longitudinal direction in a tubular shape, and two end portions 121b. The side part 121a is formed so that the shape of the inner surface is constant in the longitudinal direction. The two ends 121b of the cylindrical container 121 are attached to both ends of the side part 121a in the longitudinal direction, and form a closed space 127 together with the side part 121a.
固定軸122は、筒状容器121の長手方向に平行に延びて、両端は、それぞれ端部121bに固定されている。筒状容器121の断面における固定軸122の位置は、筒状容器121の断面のほぼ中央にある。 The fixed shaft 122 extends parallel to the longitudinal direction of the tubular container 121, and both ends thereof are fixed to the end portions 121b. The position of the fixed shaft 122 in the cross section of the tubular container 121 is substantially in the center of the cross section of the tubular container 121.
可動錘123は、内部に空洞125を有する中空の長手方向(Z方向)に延びた柱状である。可動錘123の径方向の外表面は、筒状容器121の内表面と微小なクリアランスをもって互いにスライド可能に対向している。可動錘123のZ方向の長さは、筒状容器121の内側空間のZ方向の長さより短く、筒状容器121の内側の密閉空間127を、Z方向に、第1空間127aおよび第2空間127bに分割する。 The movable weight 123 is a hollow column having a hollow 125 and extending in the longitudinal direction (Z direction). The outer surface in the radial direction of the movable weight 123 is slidably opposed to the inner surface of the cylindrical container 121 with a small clearance. The length of the movable weight 123 in the Z direction is shorter than the length of the inner space of the cylindrical container 121 in the Z direction, and the closed space 127 inside the cylindrical container 121 is arranged in the Z direction in the first space 127a and the second space. It is divided into 127b.
固定軸122は、可動錘123と互いにスライド可能に、可動錘123を貫通している。固定軸122の可動錘123の貫通部は、完全にシールされておらず、多少のリークがあってもよい。 The fixed shaft 122 penetrates the movable weight 123 so as to be slidable with respect to the movable weight 123. The penetrating portion of the movable weight 123 of the fixed shaft 122 may not be completely sealed and may have some leakage.
可動錘123には、少なくとも1つの連通孔124が形成されている。連通孔124は、可動錘123内をZ方向に貫通している。また、連通孔124の径は、所定の寸法よりも小さく形成され、通過する流体の絞りとなっている。 At least one communication hole 124 is formed in the movable weight 123. The communication hole 124 penetrates through the movable weight 123 in the Z direction. Further, the diameter of the communication hole 124 is formed smaller than a predetermined size, and serves as a throttle for the fluid passing therethrough.
可動錘123の空洞125の大きさは、後述する振動エネルギーの低減効果、あるいは減衰要素120の構造健全性を考慮して設定すればよい。空洞125は、可動錘123の室力の調整用であり、必要ない場合は設けなくともよい。 The size of the cavity 125 of the movable weight 123 may be set in consideration of the vibration energy reduction effect described later or the structural soundness of the damping element 120. The cavity 125 is for adjusting the chamber force of the movable weight 123, and may not be provided if not necessary.
筒状容器121の内部には、流動媒体126が充填されている。すなわち、流動媒体126は、第1空間127a、第2空間127b、連通孔124、および可動錘123の内部の空洞125に充満している。流動媒体126は、たとえば粘度の高い油などの粘性流体である。 The fluidized medium 126 is filled inside the cylindrical container 121. That is, the fluid medium 126 fills the first space 127a, the second space 127b, the communication hole 124, and the cavity 125 inside the movable weight 123. The fluid medium 126 is, for example, a viscous fluid such as oil having high viscosity.
第1空間127aと第2空間127bとの間には、流動媒体126の流路130が形成されている。具体的には、連通孔124、筒状容器121と可動錘123との間のギャップ、および可動錘123と固定軸122との間のギャップが、流路130を構成する要素である。 A flow path 130 for the fluidized medium 126 is formed between the first space 127a and the second space 127b. Specifically, the communication hole 124, the gap between the cylindrical container 121 and the movable weight 123, and the gap between the movable weight 123 and the fixed shaft 122 are elements that configure the flow path 130.
以上のように、減衰要素120は、筒状容器121の内部に、流動媒体126の流動抵抗に抗して移動可能な可動部分である可動錘123を有する。 As described above, the damping element 120 has the movable weight 123, which is a movable portion movable in the tubular container 121, against the flow resistance of the fluid medium 126.
このように構成された減衰要素120においては、可動錘123に、Z方向に加速度αが付加された場合、あるいは、加速度のZ方向の成分がαの場合、可動錘123の質量をMとすれば、Z方向に、Mαの力が働く。このZ方向の力により、可動錘123はZ方向に移動しようとする。この結果、第2空間127b内の流動媒体126は、第1空間127a側に移動しようとする。このさいの流動媒体126の流路は、連通孔124、可動錘123と筒状容器121間のクリアランス、および可動錘123とそれを貫通する固定軸122間のクリアランスである。 In the damping element 120 configured as described above, when the acceleration α is applied to the movable weight 123 in the Z direction, or when the component of the acceleration in the Z direction is α, the mass of the movable weight 123 is set to M. For example, the force of Mα acts in the Z direction. The force in the Z direction causes the movable weight 123 to move in the Z direction. As a result, the fluidized medium 126 in the second space 127b tends to move to the first space 127a side. The flow path of the fluid medium 126 at this time is a clearance between the communication hole 124, the movable weight 123 and the cylindrical container 121, and a clearance between the movable weight 123 and the fixed shaft 122 penetrating the movable weight 123.
なお、可動錘123の質量が大きいほど、また、第1空間127aと第2空間127bとの間を流動媒体126が移動する際の流動抵抗が大きいほど、後述する振動エネルギーの低減についての効果を有する。しかしながら、これらが大きいほど、可動錘123が減衰要素120における他の構成要素に及ぼす荷重は大きくなることから、たとえば、流動抵抗が無限大、すなわち第1空間127aと第2空間127bとの間の流路が無い場合でも減衰要素120の各要素が構造的な健全性を維持できるように構成する。あるいは、減衰要素120の各要素が構造的な健全性を維持できるような範囲に、可動錘123の質量、および流動抵抗をもたらす、たとえば流路面積などを設定する。 The larger the mass of the movable weight 123 and the larger the flow resistance when the fluid medium 126 moves between the first space 127a and the second space 127b, the more effective the reduction of vibration energy described later. Have. However, the larger these are, the larger the load that the movable weight 123 exerts on other components in the damping element 120 becomes. Therefore, for example, the flow resistance is infinite, that is, between the first space 127a and the second space 127b. Even if there is no flow path, each element of the damping element 120 is configured to maintain its structural soundness. Alternatively, the mass of the movable weight 123 and, for example, the flow passage area, which provides the flow resistance, are set within a range in which each element of the damping element 120 can maintain the structural soundness.
次に、本実施形態による作用、効果を説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
回転電機200の固定子鉄心21に振動が発生している場合、貫通管110も振動する。この結果、貫通管110内に設置されている減衰要素120も振動する。この際、減衰要素120内に設けられた可動錘123にZ方向の加速度が生ずると、可動錘123がZ方向に移動しようとする。 When the stator core 21 of the rotating electric machine 200 is vibrating, the through pipe 110 also vibrates. As a result, the damping element 120 installed in the through pipe 110 also vibrates. At this time, when acceleration in the Z direction is generated in the movable weight 123 provided in the damping element 120, the movable weight 123 tries to move in the Z direction.
可動錘123が正のZ方向に移動しようとすれば、第2空間127b内の流動媒体126が第1空間127a側に、すなわちZ方向に負の方向に移動する。流動媒体126が流路を通過する際に流動抵抗が生じ、可動錘123の移動に対する抵抗となる。また、流動抵抗が生ずることにより、振動エネルギーの一部が熱エネルギー等に変化する。 When the movable weight 123 tries to move in the positive Z direction, the fluidized medium 126 in the second space 127b moves to the first space 127a side, that is, in the negative direction in the Z direction. A flow resistance is generated when the flowing medium 126 passes through the flow path, and becomes a resistance against the movement of the movable weight 123. Further, due to the flow resistance, a part of the vibration energy is changed into heat energy or the like.
振動現象においては、可動錘123に働く加速度が、Z方向について正の方向および負の方向と繰り返し方向が変化することから、流動媒体126の流動方向も負の方向および正の方向と方向が変化する。したがって、継続的に流動抵抗の発生による振動エネルギーの一部の熱エネルギー等への転換が行われる。この結果、回転電機200における振動が低減される。 In the vibration phenomenon, since the acceleration acting on the movable weight 123 changes in the positive direction and the negative direction in the Z direction and the repeating direction, the flowing direction of the flowing medium 126 also changes in the negative direction and the positive direction. To do. Therefore, the vibration energy is continuously converted to a part of the heat energy due to the generation of the flow resistance. As a result, vibration in the rotary electric machine 200 is reduced.
以上のように、本実施形態によれば、固定子20の振動を低減し、振動による騒音を低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the vibration of the stator 20 and the noise due to the vibration.
[第3の実施形態]
図7は、第3の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の制振構造を示す縦断面図である。本実施形態は、第2の実施形態の変形である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing the vibration damping structure of the stator core of the rotating electric machine according to the third embodiment. This embodiment is a modification of the second embodiment.
第2の実施形態においては、減衰要素120はその長手方向を、貫通管110の長手方向、すなわちZ方向にして配されているが、本第3の実施形態においては、長手方向をZ方向にして設置された貫通管110内に、複数の減衰要素120が、その長手方向を径方向(R方向)にして、Z方向に間隔をあけて互いに並列に配されている。その他の点においては、第2の実施形態と同様である。なお、必ずしも減衰要素120同士の間隔は必要なく、Z方向に互いに密着していてもよい。 In the second embodiment, the damping element 120 is arranged such that the longitudinal direction thereof is the longitudinal direction of the through tube 110, that is, the Z direction. However, in the third embodiment, the longitudinal direction is the Z direction. The plurality of damping elements 120 are arranged in parallel with each other in the Z-direction with a space therebetween in the Z direction, with the longitudinal direction thereof being the radial direction (R direction). The other points are similar to those of the second embodiment. It should be noted that the damping elements 120 are not necessarily spaced apart from each other, and may be in close contact with each other in the Z direction.
本実施形態においては、減衰要素120にR方向の加速度が付加された場合に、振動のエネルギーの吸収効果が大きくなる。たとえば、固定子20の電磁振動は、典型的には、1次モードが周方向に4つの節を有する円環4節の振動となる振動であり、周方向の各位置では、径方向に径が増減する振動である。このような振動においては、本実施形態による制振構造100の機能を有効に発揮することができる。 In the present embodiment, when acceleration in the R direction is applied to the damping element 120, the effect of absorbing vibration energy is increased. For example, the electromagnetic vibration of the stator 20 is a vibration in which the first-order mode is the vibration of an annular four node having four nodes in the circumferential direction, and at each position in the circumferential direction, the electromagnetic vibration occurs in the radial direction. Is the vibration that increases and decreases. In such vibration, the function of the vibration damping structure 100 according to the present embodiment can be effectively exhibited.
[第4の実施形態]
図8は、第4の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の構成を示す軸方向から見た側面図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。第1の実施形態では、制振構造100は、複数のクランプロッド50よりも径方向(R方向)の内側に設けられているが、本第4の実施形態においては、制振構造100と複数のクランプロッド50とが、同一の径方向位置において、互いに間隔をあけて配列されている。その他の点においては、第1の実施形態と同様である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a side view showing the configuration of the stator core of the rotating electric machine according to the fourth embodiment as viewed from the axial direction. This embodiment is a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the vibration damping structure 100 is provided inside the plurality of clamp rods 50 in the radial direction (R direction), but in the fourth embodiment, the vibration damping structure 100 and the plurality of vibration damping structures 100 are provided. And the clamp rods 50 are arranged at the same radial position and spaced from each other. The other points are the same as those in the first embodiment.
図8では、複数の制振構造100と複数のクランプロッド50とが、交互に配されている場合を示しているが、これに限定されない。すなわち、周方向に配列された複数のクランプロッド50の中に、1つあるいはクランプロッド50の数より少ない数の複数の制振構造100が配されている場合であってもよい。 Although FIG. 8 shows a case where the plurality of vibration damping structures 100 and the plurality of clamp rods 50 are alternately arranged, the present invention is not limited to this. That is, it may be a case where one or a plurality of vibration damping structures 100 whose number is smaller than the number of the clamp rods 50 are arranged in the plurality of clamp rods 50 arranged in the circumferential direction.
また、本実施形態では、制振構造100は、クランプロッド50と同様に、2つの外側クランパ40の軸方向外側から2つの外側クランパ40を軸方向内側に締め付け可能に形成されていることでもよい。 Further, in the present embodiment, the vibration damping structure 100 may be formed so that the two outer clampers 40 can be tightened inward in the axial direction from the outer sides in the axial direction of the two outer clampers 40, similarly to the clamp rod 50. ..
また、本第4の実施形態の変形として、クランプロッド50に代えて、全数を、締付機能を有する制振構造100としてもよい。 Further, as a modification of the fourth embodiment, instead of the clamp rod 50, all of them may be the vibration damping structure 100 having a tightening function.
以上のように構成された本第4の実施形態においては、制振構造100の径方向の位置が回転中心から遠い、すなわち径方向距離Rが大きいため、固定子20の電磁振動の振幅がより大きな場所に配されることになり、振動の低減効果が大きくなる。さらに、制振構造100が電磁鋼板22の内部に配されていないことから、固定子鉄心21内の磁束の通路を乱される程度が小さく、回転電機200の効率確保上、有利である。 In the fourth embodiment configured as described above, since the radial position of the vibration damping structure 100 is far from the center of rotation, that is, the radial distance R is large, the amplitude of the electromagnetic vibration of the stator 20 is further increased. Since it is arranged in a large place, the effect of reducing vibration becomes great. Further, since the vibration damping structure 100 is not arranged inside the electromagnetic steel plate 22, the degree of disturbance of the magnetic flux passage in the stator core 21 is small, which is advantageous in ensuring the efficiency of the rotary electric machine 200.
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。たとえば、実施形態では、ロータシャフトが水平方向に延びた横型の回転電機の場合を例にとって示しているが、これに限定されない。ロータシャフトが鉛直方向に延びた立形の回転電機であってもよい。
[Other Embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. For example, in the embodiment, the case where the rotor shaft is a horizontal rotary electric machine that extends in the horizontal direction is shown as an example, but the present invention is not limited to this. It may be a vertical rotating electric machine in which the rotor shaft extends in the vertical direction.
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第3の実施形態特徴、すなわち減衰要素120がその長手方向を径方向(R方向)にして配されている点と、第4の実施形態の特徴、すなわち制振構造100の径方向距離Rが大きいという特徴とを組み合わせてもよい。あるいは、第1の実施形態または第3の実施形態に、第4の実施形態の制振構造100がクランプロッド50と同様に締め付け可能に形成されているという特徴を組み合わせてもよい。 Further, the features of the respective embodiments may be combined. For example, the characteristic of the third embodiment, that is, the damping element 120 is arranged with its longitudinal direction in the radial direction (R direction), and the characteristic of the fourth embodiment, that is, the radial distance of the damping structure 100. You may combine with the characteristic that R is large. Alternatively, the first embodiment or the third embodiment may be combined with the feature that the vibration damping structure 100 of the fourth embodiment is formed so that it can be tightened like the clamp rod 50.
さらに、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。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。 Furthermore, the 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. The embodiments and the modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
10…回転子、11…ロータシャフト、12…回転子鉄心、18…空隙、20…固定子、21…固定子鉄心、22…電磁鋼板、22a…切欠き、23…固定子スロット、24…固定子歯部、28…固定子巻線、30…内側クランパ、30a…切欠き、31…歯部押さえ部、40…外側クランパ、40a…開口、50…クランプロッド、60…フレーム、63…軸受、65…軸受ブラケット、100…制振構造、110…貫通管、111…ナット、112…閉止蓋、115、120…減衰要素、121…筒状容器、121a…側部、121b…端部、122…固定軸、123…可動錘、124…連通孔、125…空洞、126…流動媒体、127…密閉空間、127a…第1空間、127b…第2空間、130…流路、200…回転電機 10... Rotor, 11... Rotor shaft, 12... Rotor core, 18... Air gap, 20... Stator, 21... Stator core, 22... Electromagnetic steel plate, 22a... Notch, 23... Stator slot, 24... Fixed Child tooth portion, 28... Stator winding, 30... Inner clamper, 30a... Notch, 31... Tooth portion pressing portion, 40... Outer clamper, 40a... Opening, 50... Clamp rod, 60... Frame, 63... Bearing, 65... Bearing bracket, 100... Damping structure, 110... Penetration pipe, 111... Nut, 112... Closing lid, 115, 120... Damping element, 121... Cylindrical container, 121a... Side part, 121b... End part, 122... Fixed shaft, 123... Movable weight, 124... Communication hole, 125... Cavity, 126... Fluid medium, 127... Sealed space, 127a... First space, 127b... Second space, 130... Flow path, 200... Rotating electric machine

Claims (5)

  1. 軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
    空隙を介して前記回転子鉄心の前記径方向外側に前記回転子鉄心を囲むように設けられ、前記径方向内側に複数の歯部が形成された複数の電磁鋼板と前記複数の電磁鋼板を前記軸方向に締め付ける複数のクランプロッドと前記複数のクランプロッドと平行に配され前記軸方向に延びた制振構造とを有する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
    前記回転子鉄心を挟んで前記ロータシャフトの前記軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する2つの軸受と、
    を備える回転電機であって、
    前記制振構造は、
    前記固定子鉄心または前記固定子鉄心の一部を前記軸方向に貫通し両端を固定され前記複数の電磁鋼板を前記軸方向に締め付け可能に形成されている貫通管と、
    前記貫通管内に配された減衰要素と、
    を具備することを特徴とする回転電機。
    A rotor having a rotor shaft that extends in the axial direction and is rotatably supported, and a rotor core that is attached to the outer side in the radial direction of the rotor shaft,
    Provided so as to surround the rotor core on the outer side in the radial direction of the rotor core with a gap, the plurality of electromagnetic steel plates and a plurality of electromagnetic steel plates in which a plurality of teeth are formed on the inner side in the radial direction A cylindrical stator core having a plurality of clamp rods for tightening in the axial direction and a vibration damping structure that is arranged in parallel with the plurality of clamp rods and extends in the axial direction; A stator having a stator winding passing through
    And two bearings for rotatably supporting the rotor shaft on both sides of the axial direction of the rotor shaft across the rotor core,
    A rotating electric machine comprising:
    The damping structure is
    A penetrating pipe formed by penetrating a part of the stator iron core or the stator iron core in the axial direction and fixing both ends of the plurality of electromagnetic steel plates so that the electromagnetic steel plates can be tightened in the axial direction .
    A damping element arranged in the through pipe,
    A rotating electrical machine comprising:
  2. 前記減衰要素は、
    前記軸方向に延びて内部に流動媒体が充填され、前記貫通管に固定された筒状容器と、
    前記筒状容器内を前記軸方向に移動可能で前記筒状容器内の空間を前記軸方向に第1空間と第2空間とに分割する可動錘と、
    を有し、
    前記第1空間と前記第2空間との間には、前記流動媒体の流路が形成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
    The damping element is
    A tubular container that extends in the axial direction and is filled with a fluid medium inside, and is fixed to the through pipe,
    A movable weight that is movable in the axial direction in the cylindrical container and divides a space in the cylindrical container into a first space and a second space in the axial direction;
    Have
    A flow path of the fluidized medium is formed between the first space and the second space,
    The rotary electric machine according to claim 1, wherein
  3. 前記減衰要素は、
    前記径方向に延びて内部に流動媒体が充填され、前記貫通管に固定された筒状容器と、
    前記筒状容器内を前記径方向に移動可能で前記筒状容器内の空間を前記径方向に第1空間と第2空間とに分割する可動錘と、
    を有し、
    前記第1空間と前記第2空間との間には、前記流動媒体の流路が形成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
    The damping element is
    A tubular container fixed to the through pipe, the fluid medium being filled inside to extend in the radial direction ,
    A movable weight for dividing the space of the tubular within an a movable in the radial direction container the cylindrical container into a first space and a second space in the radial direction,
    Have
    A flow path of the fluidized medium is formed between the first space and the second space,
    The rotary electric machine according to claim 1, wherein
  4. 前記貫通管は、前記複数のクランプロッドと同じ前記径方向の位置に設けられていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to claim 2 or 3, wherein the through pipe is provided at the same radial position as the plurality of clamp rods .
  5. 回転子と、複数の電磁鋼板および前記複数の電磁鋼板を軸方向に締め付ける複数のクランプロッドとを有する円筒状の固定子鉄心と前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、を備える回転電機の、固定子鉄心制振構造であって、
    前記固定子鉄心または前記固定子鉄心の一部を前記軸方向に貫通し両端を固定され前記複数の電磁鋼板を前記軸方向に締め付け可能に形成されている貫通管と、
    前記貫通管内に配された減衰要素と、
    を具備することを特徴とする固定子鉄心制振構造。
    A rotor, a cylindrical stator core having a plurality of electromagnetic steel plates and a plurality of clamp rods for axially tightening the plurality of electromagnetic steel plates, and a stator winding that penetrates the stator core in the axial direction. A stator core damping structure for a rotating electrical machine comprising:
    A penetrating pipe formed by penetrating a part of the stator core or the stator core in the axial direction and fixing both ends of the plurality of electromagnetic steel plates so that the electromagnetic steel plates can be tightened in the axial direction.
    A damping element arranged in the through pipe,
    Stator core damping structure characterized by comprising.
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