JP6898886B2 - Rotating machine and stator damping structure - Google Patents

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JP6898886B2 JP2018100439A JP2018100439A JP6898886B2 JP 6898886 B2 JP6898886 B2 JP 6898886B2 JP 2018100439 A JP2018100439 A JP 2018100439A JP 2018100439 A JP2018100439 A JP 2018100439A JP 6898886 B2 JP6898886 B2 JP 6898886B2
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本発明は、回転電機および固定子制振構造に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine and a stator 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 rotary electric machine, in a rotor core and a stator core, iron loss due to eddy current or the like generated during operation contributes to heat generation and causes a decrease in efficiency. Therefore, reducing the current flow inside each of the rotor core and the stator core is effective in 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、中央に開口を有する円板状の強磁性体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 common practice to use a laminated iron core structure in which disc-shaped ferromagnetic steel sheets having an opening in the center are laminated in the axial direction, respectively, for the rotor core and the stator core in the rotary electric machine. There is.

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固定子鉄心を貫通する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 core is arranged so as to surround the rotor core on the outer side in the radial direction of the rotor core through a gap, and is formed in a cylindrical shape as a whole. Further, on the inner surface of the stator core in the radial direction, a plurality of slots are formed which are arranged at intervals in the circumferential direction and penetrate the stator core in the axial direction. Each slot contains the conductor of the stator winding.

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、中心の開口および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2つの外側クランパの軸方向の両外側に突出する締め付けロッドにより締め付けられ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 electromagnetic steel sheets constituting the laminated core structure is formed with a central opening and a recess corresponding to each slot. The electrical steel sheets laminated in the axial direction are sandwiched between the inner clampers and the outer clampers arranged at both ends in the axial direction, and are tightened by the tightening rods protruding to both outer sides in the axial direction of the two outer clampers to form an integrated shape as a whole. Maintained.

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押さ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 hold down each tooth portion formed by the slots adjacent to each other formed in the laminated iron core structure, and the outer clamper is an electromagnetic steel plate laminated in the axial direction via the inner clamper. Tightened from both sides in the axial direction.

特開2000−50538号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-50538

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 rotating field type rotary electric machine, a ring in which the stator is deformed into an elliptical shape in a plane in the direction perpendicular to the axis by the rotation of a predetermined number of rotors having magnetic attraction during its operation. Vibration occurs (see Patent Document 1). The electromagnetic vibration that causes this annulus vibration has a frequency twice that of the power supply frequency because it is caused by 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。 In the rotary electric machine configured as described above, electromagnetic noise is generated due to electromagnetic vibration, which adversely affects the work in the field.

そこで、本発明は、回転電機において、固定子の円環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 caused by annulus 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、回転子と、前記回転子の径方向外側に設けられ軸方向に積層された複数の電磁鋼板からなる複数の積層体と前記複数の積層体の径方向の変形を抑制する固定子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、前記固定子制振構造は、前記複数の積層体を軸方向に挟むように配された2つの外側クランパと、周方向に互いに間隔をもって前記層体の径方向の外側部分と接触するように配されて、前記外側クランパとともに前記積層体を前記軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、互いに隣接する前記積層体間に配されて、径方向外側への冷却用気体の流路を形成する間隙形成部と、前記間隙形成部に形成された前記締め付けロッドが貫通するロッド貫通孔と、軸方向の両側に隣接する複数の前記電磁鋼板の径方向外側を拘束する環状の拘束リング部とを有する複数の中間拘束部材と、を具備し、前記2つの外側クランパおよび前記中間拘束部材は、前記複数の締め付けロッドを径方向に拘束する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention has a rotor, a plurality of laminates composed of a plurality of electromagnetic steel plates provided on the outer side in the radial direction of the rotor and laminated in the axial direction, and a diameter of the plurality of laminates. A stator having a cylindrical stator core having a stator vibration damping structure that suppresses directional deformation, a stator winding having a stator winding penetrating the inside of the stator core in the axial direction, and rotating the rotor. A rotary electric machine including two bearings that can support the rotor, and the stator vibration damping structure includes two outer clampers arranged so as to sandwich the plurality of laminates in the axial direction and each other in the circumferential direction. Between a plurality of tightening rods arranged so as to be in contact with the radial outer portion of the layered body and tightening the laminated body from both outer sides in the axial direction together with the outer clamper, and the laminated bodies adjacent to each other. A plurality of gap forming portions arranged to form a flow path for cooling gas outward in the radial direction, a rod through hole formed in the gap forming portion through which the tightening rod penetrates, and a plurality of adjacent portions on both sides in the axial direction. A plurality of intermediate restraint members having an annular restraint ring portion for restraining the radial outer side of the electromagnetic steel plate, and the two outer clampers and the intermediate restraint member radially hold the plurality of tightening rods. It is characterized by being restrained by.

また、本発明は、回転子と、軸方向に積層された複数の電磁鋼板からなる複数の積層体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、前記回転子を回転可能に支持する2つの軸受と、を備える回転電機の固定子制振構造であって、前記複数の積層体を軸方向に挟むように配された2つの外側クランパと、周方向に互いに間隔をもって前記積層体の径方向の外側部分と接触するように配されて、前記外側クランパとともに前記積層体を前記軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、互いに隣接する前記積層体間に配されて、径方向外側への冷却用気体の流路を形成する間隙形成部と、前記間隙形成部に形成された前記締め付けロッドが貫通するロッド貫通孔と、軸方向の両側に隣接する複数の前記電磁鋼板の径方向外側を拘束する環状の拘束リング部とを有する複数の中間拘束部材と、を具備し、前記2つの外側クランパおよび前記中間拘束部材は、前記複数の締め付けロッドを径方向に拘束する、ことを特徴とする。 Further, the present invention comprises a rotor, a cylindrical stator core having a plurality of laminated bodies composed of a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction, and a stator penetrating the inside of the stator core in the axial direction. It is a stator vibration damping structure of a rotating electric machine including a stator having a winding and two bearings for rotatably supporting the rotor, and is arranged so as to sandwich the plurality of laminates in the axial direction. A plurality of outer clampers arranged so as to come into contact with the radial outer portions of the laminate at intervals in the circumferential direction, and tighten the laminate together with the outer clampers from both outer sides in the axial direction. A tightening rod, a gap forming portion arranged between the laminated bodies adjacent to each other and forming a flow path of a cooling gas to the outside in the radial direction, and a rod through which the tightening rod formed in the gap forming portion penetrates. A plurality of intermediate restraint members having through holes and a plurality of annular restraint ring portions for restraining the radial outer side of the electromagnetic steel plate adjacent to both sides in the axial direction are provided, and the two outer clampers and the intermediate are provided. The restraining member is characterized in that the plurality of tightening rods are restrained in the radial direction.

本発明によれば、回転電機において、固定子の円環振動による騒音を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the noise caused by the ring vibration of the stator in the rotary electric machine.

実施形態に係る回転電機の構成を示す立断面図である。It is a vertical sectional view which shows the structure of the rotary electric machine which concerns on embodiment. 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立断面図である。It is an upper half partial vertical sectional view which shows the structure of the stator core of the rotary electric machine which concerns on embodiment, and the periphery thereof. 実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の軸方向の端部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the end part in the axial direction of the stator core of the rotary electric machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る固定子制振構造の中間拘束部材の構成を示す図5のIV−IV矢視断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 5 showing a configuration of an intermediate restraint member of the stator damping structure according to the embodiment. 実施形態に係る固定子制振構造の中間拘束部材の構成を示す図4のV−V矢視断面図である。It is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4 which shows the structure of the intermediate restraint member of the stator vibration damping structure which concerns on embodiment. 実施形態に係る固定子制振構造の中間拘束部材の構成を示す図4のVI−VI矢視断面図である。It is a VI-VI arrow cross-sectional view of FIG. 4 which shows the structure of the intermediate restraint member of the stator vibration damping structure which concerns on embodiment. 実施形態に係る固定子制振構造の中間拘束部材の構成を示す径方向内側からの矢視の周方向の展開図である。It is a development view in the circumferential direction of the arrow from the inside in the radial direction which shows the structure of the intermediate restraint member of the stator vibration damping structure which concerns on 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, the rotary electric machine and the stator core vibration damping structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, parts that are the same as or similar to each other are designated by a common reference numeral, and duplicate description will be omitted.

図1は、実施形態に係る回転電機の構成を示す立断面図である。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立断面図である。また、図3は、固定子鉄心の軸方向の端部の構成を示す側面図である。 FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of a rotary electric machine according to an embodiment. FIG. 2 is an upper half vertical cross-sectional view showing the configuration of the stator core and its surroundings. Further, FIG. 3 is a side view showing the configuration of the axial end portion of the stator core.

回転電機200は、回転子10、固定子20、2つの軸受30、フレーム40、および2つの軸受ブラケット45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方向と呼ぶものとする。 The rotary electric machine 200 has a rotor 10, a stator 20, two bearings 30, a frame 40, and two bearing brackets 45. Hereinafter, the direction in which the rotation axis extends is referred to as the z direction, the direction from the rotation axis of the rotor to the outside in the radial direction is referred to as the r direction, and the rotation 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). The rotor core 12 has a cylindrical shape and is attached to the outside of the rotor shaft 11 in the radial direction (r direction).

固定子20は、固定子鉄心100および固定子巻線22を有する。固定子鉄心100は、空隙18を介して回転子鉄心12の径方向外側に配され円筒状である。固定子巻線22は、固定子鉄心100内を軸方向に貫通し、固定子鉄心100の軸方向の外側で互いに接続され、あるいは外部の配線と接続されている。詳細には、固定子鉄心100には径方向内側に周方向に互いに間隔をあけて軸方向に延びる複数の固定子スロット(図示せず)が形成されており、固定子巻線22は、固定子スロット内を貫通している。 The stator 20 has a stator core 100 and a stator winding 22. The stator core 100 is arranged radially outside the rotor core 12 via a gap 18 and has a cylindrical shape. The stator windings 22 penetrate the stator core 100 in the axial direction and are connected to each other on the outer side of the stator core 100 in the axial direction, or are connected to external wiring. Specifically, the stator core 100 is formed with a plurality of stator slots (not shown) extending radially inward at intervals in the circumferential direction, and the stator winding 22 is fixed. It penetrates through the child slot.

2つの軸受30は、ロータシャフト11の回転子鉄心12を挟んだ軸方向の両側で、回転子10を回転可能に支持する。フレーム40は、固定子20の径方向外側に配されて、回転子鉄心12および固定子20を収納する。2つの軸受ブラケット45は、フレーム40の軸方向の両端に接続し、それぞれ、軸受30を静止支持している。 The two bearings 30 rotatably support the rotor 10 on both sides of the rotor shaft 11 in the axial direction with the rotor core 12 interposed therebetween. The frame 40 is arranged on the radial outer side of the stator 20 to house the rotor core 12 and the stator 20. The two bearing brackets 45 are connected to both ends in the axial direction of the frame 40, and each statically supports the bearing 30.

固定子鉄心100は、積層体110、2枚の内側クランパ121および固定子制振構造150を有する。 The stator core 100 has a laminate 110, two inner clampers 121, and a stator damping structure 150.

積層体110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111を有する。電磁鋼板111が積層された積層体110は円筒状であり、径方向内側には周方向に互いに間隔をおいて径方向内側にそれぞれが突出して軸方向に延びる歯部(図示せず)が形成されている。互いに隣接する歯部により、固定子巻線22が通過するためのスロット(図示せず)が形成されている。それぞれの積層体110は、互いに軸方向に並んで配列されている。 The laminated body 110 is made of a ferromagnetic material laminated in the axial direction and has a plurality of disk-shaped electromagnetic steel sheets 111 having an opening in the center. The laminated body 110 on which the electromagnetic steel plates 111 are laminated has a cylindrical shape, and tooth portions (not shown) are formed on the inner side in the radial direction so as to protrude inward in the radial direction and extend in the axial direction at intervals from each other in the circumferential direction. Has been done. The tooth portions adjacent to each other form a slot (not shown) through which the stator winding 22 passes. The laminated bodies 110 are arranged side by side in the axial direction with each other.

互いに隣接する積層体110間には、1つの径方向ダクト115が形成されている。すなわち、径方向ダクト115は、軸方向に積層体110ごとに、互いに間隔をあけて形成されている。径方向ダクト115は、それぞれ、たとえば空気などの機内冷却用の冷却用気体が、空隙18から固定子鉄心100に流入し、固定子鉄心100を冷却して、固定子鉄心100の径方向外側に流出するための流路となり、周方向にわたって形成されている。 One radial duct 115 is formed between the laminated bodies 110 adjacent to each other. That is, the radial duct 115 is formed so as to be spaced apart from each other for each laminated body 110 in the axial direction. In each of the radial ducts 115, a cooling gas for cooling the inside of the machine, such as air, flows into the stator core 100 from the gap 18 to cool the stator core 100 and to the outside of the stator core 100 in the radial direction. It serves as a flow path for outflow and is formed over the circumferential direction.

内側クランパ121は、配列された複数の積層体110の軸方向の両外側に設けられている。内側クランパ121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111よりも軸方向に厚い平板である。内側クランパ121の外径は、積層された複数の電磁鋼板111の外径にほぼ等しい。また、内側クランパ121の径方向の内側には、電磁鋼板111に形成された歯部を軸方向の外側から拘束するための複数の歯部押さえ121aが形成されている。 The inner clampers 121 are provided on both outer sides in the axial direction of the plurality of laminated bodies 110 arranged. The inner clamper 121 is an annular shape, that is, a disk-shaped plate extending in the radial direction, having an opening in the center, and a flat plate thicker in the axial direction than the electromagnetic steel plate 111. The outer diameter of the inner clamper 121 is substantially equal to the outer diameter of the plurality of laminated electromagnetic steel sheets 111. Further, on the inner side of the inner clamper 121 in the radial direction, a plurality of tooth holders 121a for restraining the tooth portions formed on the electromagnetic steel plate 111 from the outer side in the axial direction are formed.

固定子制振構造150は、2つの外側クランパ122、複数の締め付けロッド123および中間拘束部材130を有する。ここで、2つの外側クランパ122および複数の締め付けロッド123は、積層体110および2つの内側クランパ121を軸方向の両外側から締め付ける機能も有する。 The stator damping structure 150 has two outer clampers 122, a plurality of tightening rods 123 and an intermediate restraint member 130. Here, the two outer clampers 122 and the plurality of tightening rods 123 also have a function of tightening the laminate 110 and the two inner clampers 121 from both outer sides in the axial direction.

2枚の外側クランパ122のそれぞれは、2枚の内側クランパ121のそれぞれの軸方向外側に設けられている。外側クランパ122は、電磁鋼板111よりも軸方向に厚い平板である。外側クランパ122は、環状、すなわち径方向に拡がった円板状で中央に開口122bを有し、内側クランパ121よりも径方向外側に拡がっている。具体的には、外側クランパ122の外径は、内側クランパ121の外径よりも大きく、かつ、外側クランパ122の開口122bの径は、内側クランパ121の歯部押さえ部121aの付け根を包絡した円の径よりも大きい。開口122b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。 Each of the two outer clampers 122 is provided on the outer side of each of the two inner clampers 121 in the axial direction. The outer clamper 122 is a flat plate that is thicker in the axial direction than the electromagnetic steel plate 111. The outer clamper 122 has an annular shape, that is, a disk shape extending in the radial direction, has an opening 122b in the center, and extends radially outward from the inner clamper 121. Specifically, the outer diameter of the outer clamper 122 is larger than the outer diameter of the inner clamper 121, and the diameter of the opening 122b of the outer clamper 122 is a circle enveloping the base of the tooth holding portion 121a of the inner clamper 121. Is larger than the diameter of. The edge of the opening 122b is formed with a taper so that the thickness in the axial direction becomes thinner toward the inner side in the radial direction.

複数の締め付けロッド123は、周方向に、互いに間隔をあけて配されている。また、径方向には、それぞれの中心部分が、ほぼ積層体110および内側クランパ121の径方向の外側表面を通る位置に配されており、積層体110の径方向外側部分を径方向に拘束する。締め付けロッド123の断面形状は、矩形である。締め付けロッド123の径方向の厚さH1は、径方向に必要な曲げ剛性を確保するに十分な寸法とする。なお、締め付けロッド123の断面形状は、矩形に限定しない。必要な曲げ剛性を確保できれば、矩形以外の多角形、あるいは、円形や半円形であってもよい。 The plurality of tightening rods 123 are arranged at intervals in the circumferential direction. Further, in the radial direction, each central portion is arranged at a position substantially passing through the radial outer surface of the laminated body 110 and the inner clamper 121, and the radial outer portion of the laminated body 110 is constrained in the radial direction. .. The cross-sectional shape of the tightening rod 123 is rectangular. The radial thickness H1 of the tightening rod 123 is set to a size sufficient to secure the bending rigidity required in the radial direction. The cross-sectional shape of the tightening rod 123 is not limited to a rectangle. A polygon other than a rectangle, or a circle or a semicircle may be used as long as the required flexural rigidity can be secured.

それぞれの積層体110の径方向の外側部分には、締め付けロッド123が軸方向に通過可能なように、周方向に互いに間隔をあけて軸方向に延びる溝が形成されている。同様に、内側クランパ121にも、周方向に互いに間隔をあけて凹部121bが形成されている。 Grooves extending in the axial direction at intervals in the circumferential direction are formed in the outer portion of each laminate 110 in the radial direction so that the tightening rod 123 can pass in the axial direction. Similarly, the inner clamper 121 is also formed with recesses 121b at intervals in the circumferential direction.

外側クランパ122には、締め付けロッド123が貫通するためのロッド貫通孔122aが形成されている。それぞれの締め付けロッド123の両端は、両側の外側クランパ122のロッド貫通孔122aを貫通して外側に突出している。締め付けロッド123のこれら両外側の突出部分は、固定部124により外側クランパ122に結合している。固定部124は、たとえば、締め付けロッド123を外側クランパ122に溶接またはろう付けにより結合させた部分である。固定部124は、あるいは、締め付けロッド123の一端にボルトの頭が設けられて、他方にはおねじが形成されてナットにより締め付けられることでもよい。 The outer clamper 122 is formed with a rod through hole 122a through which the tightening rod 123 penetrates. Both ends of each tightening rod 123 penetrate the rod through holes 122a of the outer clampers 122 on both sides and project outward. These outer protruding portions of the tightening rod 123 are connected to the outer clamper 122 by the fixing portion 124. The fixing portion 124 is, for example, a portion in which the tightening rod 123 is joined to the outer clamper 122 by welding or brazing. Alternatively, the fixing portion 124 may be tightened by a nut so that a bolt head is provided at one end of the tightening rod 123 and a male screw is formed at the other end.

積層体110に形成された溝および内側クランパ121に形成された凹部121bは、軸方向に透視して外側クランパ122に形成されたロッド貫通孔122aの径方向内側部分と、互いに実質的に重なり、また、締め付けロッド123の径方向の内側部分の表面が周方向にわたり接触するような形状、寸法に形成されている。 The groove formed in the laminated body 110 and the recess 121b formed in the inner clamper 121 substantially overlap each other with the radial inner portion of the rod through hole 122a formed in the outer clamper 122 in the axial direction. Further, the surface of the inner portion of the tightening rod 123 in the radial direction is formed in a shape and size so as to come into contact with each other in the circumferential direction.

図4は、実施形態に係る固定子制振構造の中間拘束部材の構成を示す図5のIV−IV矢視断面図である。図5は、図4のV−V矢視断面図であり、図6は、図4のVI−VI矢視断面図である。また、図7は、中間拘束部材の構成を示す径方向内側からの矢視の周方向の展開図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 5 showing a configuration of an intermediate restraining member of the stator damping structure according to the embodiment. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. Further, FIG. 7 is a development view in the circumferential direction seen from the inside in the radial direction showing the configuration of the intermediate restraint member.

中間拘束部材130は、前述のように、互いに軸方向に隣接する2つの積層体110間に形成される径方向ダクト115を形成するとともに、積層体110を径方向に拘束し電磁振動による積層体110の径方向の変形を抑制する固定子制振構造150を構成する要素である。 As described above, the intermediate restraining member 130 forms a radial duct 115 formed between two laminated bodies 110 that are axially adjacent to each other, and at the same time, restrains the laminated body 110 in the radial direction and causes a laminated body by electromagnetic vibration. It is an element constituting the stator vibration damping structure 150 that suppresses the radial deformation of the 110.

中間拘束部材130は、拘束リング部131および間隙形成部132を有する。なお、図4から図7において、中間拘束部材130の間隙形成部132と積層体110とは、軸方向に密着しているが、図では、関係を明示するために、間隔を有するように表示している。また、中間拘束部材130の拘束リング部131の径方向内側面131bと積層体110の径方向外側面とは、互いに接触しているが、同様に間隔を有するように表示している。 The intermediate restraint member 130 has a restraint ring portion 131 and a gap forming portion 132. In addition, in FIGS. 4 to 7, the gap forming portion 132 of the intermediate restraint member 130 and the laminated body 110 are in close contact with each other in the axial direction, but in the drawings, they are indicated so as to have a gap in order to clarify the relationship. doing. Further, the radial inner side surface 131b of the restraint ring portion 131 of the intermediate restraint member 130 and the radial outer surface of the laminated body 110 are in contact with each other, but are similarly indicated to have a distance.

拘束リング部131は、軸方向に幅を持った環状の部材である。拘束リング部131の径方向内側面131bは、積層体110の径方向外側表面と互いに接触する。拘束リング部131の径方向の厚さH2は、目的とする程度まで電磁振動を低減させるための曲げ剛性を確保するために必要な高さであり、解析、実験、あるいは実機データ等に基づいて決定される。拘束リング部131の断面形状は矩形であり、径方向内側面131bは積層体110と互いに接触するために平面状あるいは積層体表面に密着可能な曲面状である必要があるが、その他の面については、曲げ剛性が確保されていれば、断面形状はたとえば円弧等を有する形状あるいは多角形等であってもよい。 The restraint ring portion 131 is an annular member having a width in the axial direction. The radial inner surface 131b of the restraint ring portion 131 comes into contact with each other on the radial outer surface of the laminate 110. The radial thickness H2 of the restraint ring portion 131 is a height required to secure flexural rigidity for reducing electromagnetic vibration to a desired degree, and is based on analysis, experiment, actual machine data, or the like. It is determined. The cross-sectional shape of the restraint ring portion 131 is rectangular, and the radial inner side surface 131b needs to be flat in order to come into contact with the laminate 110 or a curved surface that can be in close contact with the surface of the laminate. As long as the flexural rigidity is ensured, the cross-sectional shape may be, for example, a shape having an arc or the like, a polygonal shape, or the like.

拘束リング部131の径方向内側面131bの軸方向の中央部分から、径方向内側に向かって、複数の間隙形成要素132aが延びている。間隙形成要素132aは、周方向に互いに間隔をおいて配されており、それぞれ、軸方向に見た正面の形状は、ほぼ台形である。それぞれの間隙形成要素132aの軸方向に垂直な断面における大きさは、積層体110の径方向内側に形成されたスロットから突出しない大きさに設定される。間隙形成要素132aの軸方向の厚さT1は、径方向ダクト115の軸方向の幅となる厚さである。拘束リング部131の軸方向の厚さT2は、間隙形成部132の軸方向の厚さに比べて十分に大きい。複数の間隙形成要素132aは、中間拘束部材130において、固定子鉄心100内に径方向ダクト115のための軸方向の間隙を形成する機能を有する部分である間隙形成部132を構成する。 A plurality of gap forming elements 132a extend inward in the radial direction from the central portion in the axial direction of the radial inner side surface 131b of the restraint ring portion 131. The gap forming elements 132a are arranged at intervals in the circumferential direction, and the shape of the front surface when viewed in the axial direction is substantially trapezoidal. The size of each gap forming element 132a in the cross section perpendicular to the axial direction is set to a size that does not protrude from the slot formed radially inside the laminated body 110. The axial thickness T1 of the gap forming element 132a is a thickness that is the axial width of the radial duct 115. The axial thickness T2 of the restraint ring portion 131 is sufficiently larger than the axial thickness of the gap forming portion 132. The plurality of gap forming elements 132a constitute a gap forming portion 132 which is a portion of the intermediate restraint member 130 having a function of forming an axial gap for the radial duct 115 in the stator core 100.

間隙形成部132が互いに隣接する2つの積層体110の間に挟まれることによって、z方向には互いに対向する積層体110のそれぞれの軸方向の端面に挟まれる。また、θ方向には互いに隣接する2つの間隙形成要素132aに挟まれる。このようにz方向およびθ方向に挟まれることにより、r方向に延びた径方向個別流路135が形成される。 By sandwiching the gap forming portion 132 between two laminated bodies 110 adjacent to each other, the gap forming portion 132 is sandwiched between the end faces of the laminated bodies 110 facing each other in the z direction in the axial direction. Further, it is sandwiched between two gap forming elements 132a adjacent to each other in the θ direction. By being sandwiched in the z direction and the θ direction in this way, a radial individual flow path 135 extending in the r direction is formed.

拘束リング部131において互いに隣接する間隙形成要素132aの間の周方向の領域には、周方向に拡がり、径方向内側から径方向外側に貫通する通風孔131aが形成されている。通風孔131aのz方向の幅は、間隙形成要素132aの厚さより薄くなくかつ同程度である。なお、通風孔131aの互いに対向する対向面131cは、互いに平行である。ただし、互いに対向する対向面131cが、冷却用気体の径方向外側への流出時の拡流による圧力損失を低減させるために、径方向外側になるに従って互いの間隔が徐々に拡がるように形成されていてもよい。 In the circumferential region between the gap forming elements 132a adjacent to each other in the restraint ring portion 131, a ventilation hole 131a that extends in the circumferential direction and penetrates from the inside in the radial direction to the outside in the radial direction is formed. The width of the ventilation hole 131a in the z direction is not thinner than the thickness of the gap forming element 132a and is about the same. The facing surfaces 131c of the ventilation holes 131a facing each other are parallel to each other. However, in order to reduce the pressure loss due to the expansion of the cooling gas when the cooling gas flows out to the outside in the radial direction, the facing surfaces 131c facing each other are formed so that the distance between them gradually increases toward the outside in the radial direction. You may be.

中間拘束部材130には、周方向に互いに間隔をおいて複数のロッド貫通孔133が形成されている。それぞれのロッド貫通孔133は、径方向には、拘束リング部131と間隙形成部132とにまたがっている。ロッド貫通孔133は、外側クランパ122に形成されている複数のロッド貫通孔122aと、軸方向に透視してそれぞれ同一の位置に形成されている。なお、拘束リング部131の径方向内側面131bにおいて、ロッド貫通孔133の軸方向の両側の部分には、ロッド貫通溝133aが形成される。 A plurality of rod through holes 133 are formed in the intermediate restraint member 130 at intervals in the circumferential direction. Each rod through hole 133 spans the restraint ring portion 131 and the gap forming portion 132 in the radial direction. The rod through holes 133 are formed at the same positions as the plurality of rod through holes 122a formed in the outer clamper 122 in the axial direction. On the radial inner surface 131b of the restraint ring portion 131, rod through grooves 133a are formed on both sides of the rod through hole 133 in the axial direction.

次に、以上のように形成された回転電機200および固定子制振構造150の作用について説明する。 Next, the operations of the rotary electric machine 200 and the stator damping structure 150 formed as described above will be described.

まず、中間拘束部材130の冷却用気体の流路構成機能について説明する。冷却用気体は、空隙18から、固定子鉄心100の互いに隣接する積層体110間のそれぞれの径方向ダクト115に流入する。径方向ダクト115に流入した冷却用気体は、径方向個別流路135内を径方向外側に流れる。 First, the flow path configuration function of the cooling gas of the intermediate restraint member 130 will be described. The cooling gas flows from the gap 18 into the respective radial ducts 115 between the laminated bodies 110 adjacent to each other of the stator core 100. The cooling gas that has flowed into the radial duct 115 flows radially outward in the radial individual flow path 135.

積層体110内の径方向個別流路135内を流れて拘束リング部131に到達した冷却用気体は、拘束リング部131において、それぞれの流路の下流側に形成された通風孔131aに流入する。通風孔131aを通過した冷却用気体は、通風孔131aから拘束リング部131の径方向外側、すなわち、積層体110の径方向外側に流出する。このようにして、固定子鉄心100内の冷却流路が確保される。 The cooling gas that flows through the radial individual flow paths 135 in the laminated body 110 and reaches the restraint ring portion 131 flows into the ventilation holes 131a formed on the downstream side of each flow path in the restraint ring portion 131. .. The cooling gas that has passed through the ventilation hole 131a flows out from the ventilation hole 131a to the radial outside of the restraint ring portion 131, that is, to the radial outside of the laminated body 110. In this way, the cooling flow path in the stator core 100 is secured.

次に、中間拘束部材130の固定子鉄心の径方向の変形の抑制機能について説明する。 Next, the function of suppressing the radial deformation of the stator core of the intermediate restraint member 130 will be described.

中間拘束部材130の拘束リング部131がz方向に延びている範囲では、積層体110の径方向外側表面は、径方向にも十分な高さH2による曲げ剛性を有する拘束リング部131により拘束されている。 In the range where the restraint ring portion 131 of the intermediate restraint member 130 extends in the z direction, the radial outer surface of the laminated body 110 is restrained by the restraint ring portion 131 having bending rigidity due to a sufficient height H2 in the radial direction as well. ing.

また、その他の部分では、径方向にも高さH1による十分な曲げ剛性を有し、z方向に延びる複数の締め付けロッド123によって、周方向が拘束されている。この締め付けロッド123は、軸方向に互いに間隔をあけた位置において、外側クランパ122および中間拘束部材130により、径方向への移動が拘束されている。 In other parts, the height H1 also has sufficient bending rigidity in the radial direction, and the circumferential direction is constrained by a plurality of tightening rods 123 extending in the z direction. The tightening rod 123 is constrained to move in the radial direction by the outer clamper 122 and the intermediate restraining member 130 at positions spaced apart from each other in the axial direction.

このように、固定子制振構造150は、外側クランパ122、中間拘束部材130、および複数の締め付けロッド123が互いに組み合わさって、径方向に剛性の高い籠状に形成されている。複数の積層体110は、このような固定子制振構造150によって、径方向外側への変形を拘束される。 As described above, the stator damping structure 150 is formed in a cage shape having high rigidity in the radial direction by combining the outer clamper 122, the intermediate restraint member 130, and the plurality of tightening rods 123 with each other. The plurality of laminated bodies 110 are restrained from being deformed radially outward by such a stator damping structure 150.

この結果、積層体110の円環振動が抑制され、円環振動による騒音を低減することができる。 As a result, the annular vibration of the laminated body 110 is suppressed, and the noise due to the annular vibration can be reduced.

[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11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 of a horizontal rotary electric machine in which the rotor shaft 11 extends in the horizontal direction is shown as an example, but the present invention is not limited to this. It may be a vertical rotary 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。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。 Moreover, you may combine the features of each embodiment. Further, the embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and 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、22…固定子巻線、30…軸受、40…フレーム、45…軸受ブラケット、100…固定子鉄心、110…積層体、111…電磁鋼板、115…径方向ダクト、121…内側クランパ、121a…歯部押さえ、121b…凹部、122…外側クランパ、122a…ロッド貫通孔、122b…開口、123…締め付けロッド、124…固定部、130…中間拘束部材、131…拘束リング部、131a…通風孔、131b…径方向内側面、131c…対向面、132…間隙形成部、132a…間隙形成要素、133…ロッド貫通孔、133a…ロッド貫通溝、135…径方向個別流路、150…固定子制振構造、200…回転電機 10 ... Rotor, 11 ... Rotor shaft, 12 ... Rotor core, 18 ... Air gap, 20 ... Stator, 22 ... Stator winding, 30 ... Bearing, 40 ... Frame, 45 ... Bearing bracket, 100 ... Stator core , 110 ... Laminate, 111 ... Electromagnetic steel plate, 115 ... Radial duct, 121 ... Inner clamper, 121a ... Tooth presser, 121b ... Recessed, 122 ... Outer clamper, 122a ... Rod through hole, 122b ... Opening, 123 ... Tightening Rod, 124 ... Fixed part, 130 ... Intermediate restraint member, 131 ... Restraint ring part, 131a ... Ventilation hole, 131b ... Radial inner surface, 131c ... Opposing surface, 132 ... Gap forming part, 132a ... Gap forming element 133 ... Rod through hole 133a ... Rod through groove, 135 ... Individual flow path in the radial direction, 150 ... Stator vibration damping structure, 200 ... Rotor

Claims (5)

回転子と、
前記回転子の径方向外側に設けられ軸方向に積層された複数の電磁鋼板からなる複数の積層体と前記複数の積層体の径方向の変形を抑制する固定子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、
前記固定子制振構造は、
前記複数の積層体を軸方向に挟むように配された2つの外側クランパと、
周方向に互いに間隔をもって前記積層体の径方向の外側部分と接触するように配されて、前記外側クランパとともに前記積層体を前記軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、
互いに隣接する前記積層体間に配されて、径方向外側への冷却用気体の流路を形成する間隙形成部と、前記間隙形成部に形成された前記締め付けロッドが貫通するロッド貫通孔と、軸方向の両側に隣接する複数の前記電磁鋼板の径方向外側を拘束する環状の拘束リング部とを有する複数の中間拘束部材と、
を具備し、
前記2つの外側クランパおよび前記中間拘束部材は、前記複数の締め付けロッドを径方向に拘束する、
ことを特徴とする回転電機。
Rotor and
Cylindrical shape having a plurality of laminates made of a plurality of electromagnetic steel plates provided on the outer side in the radial direction of the rotor and laminated in the axial direction, and a stator vibration damping structure for suppressing radial deformation of the plurality of laminates. A stator having a stator core and a stator winding that penetrates the stator core in the axial direction.
Two bearings that rotatably support the rotor,
It is a rotary electric machine equipped with
The stator damping structure
Two outer clampers arranged so as to sandwich the plurality of laminated bodies in the axial direction, and
A plurality of tightening rods arranged so as to come into contact with the radial outer portions of the laminate at intervals in the circumferential direction and tightening the laminate from both outer sides in the axial direction together with the outer clamper.
A gap forming portion arranged between the laminated bodies adjacent to each other to form a flow path of a cooling gas to the outside in the radial direction, and a rod through hole formed in the gap forming portion through which the tightening rod penetrates. A plurality of intermediate restraint members having a plurality of annular restraint ring portions for restraining the radial outer side of the plurality of electromagnetic steel sheets adjacent to both sides in the axial direction, and a plurality of intermediate restraint members.
Equipped with
The two outer clampers and the intermediate restraining member constrain the plurality of tightening rods in the radial direction.
A rotating electric machine that is characterized by that.
前記間隙形成部は、周方向に互いに間隔を有するように配されて、前記拘束リング部から径方向内側に向かって延びた複数の間隙形成要素を有することを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The first aspect of the present invention, wherein the gap forming portions are arranged so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction, and have a plurality of gap forming elements extending inward in the radial direction from the restraint ring portion. Rotating electric machine. 前記拘束リング部は、互いに隣接する前記間隙形成要素が形成された部分に挟まれた周方向の領域において径方向に沿って形成された通風孔を有する請求項2に記載の回転電機。 The rotary electric machine according to claim 2, wherein the restraint ring portion has ventilation holes formed along the radial direction in a circumferential region sandwiched between portions in which the gap forming elements adjacent to each other are formed. 前記ロッド貫通孔は、前記拘束リング部の前記間隙形成要素のそれぞれの付け根部に形成さ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 rod through hole, the rotating electrical machine according to claim 2 or claim 3, characterized in that they are made form the respective root portion of said gap forming elements of the constraining ring portion. 回転子と、軸方向に積層された複数の電磁鋼板からなる複数の積層体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、前記回転子を回転可能に支持する2つの軸受と、を備える回転電機の固定子制振構造であって、
前記複数の積層体を軸方向に挟むように配された2つの外側クランパと、
周方向に互いに間隔をもって前記積層体の径方向の外側部分と接触するように配されて、前記外側クランパとともに前記積層体を前記軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、
互いに隣接する前記積層体間に配されて、径方向外側への冷却用気体の流路を形成する間隙形成部と、前記間隙形成部に形成された前記締め付けロッドが貫通するロッド貫通孔と、軸方向の両側に隣接する複数の前記電磁鋼板の径方向外側を拘束する環状の拘束リング部とを有する複数の中間拘束部材と、
を具備し、
前記2つの外側クランパおよび前記中間拘束部材は、前記複数の締め付けロッドを径方向に拘束する、
ことを特徴とする固定子制振構造。
A fixing having a rotor, a cylindrical stator core having a plurality of laminates composed of a plurality of electromagnetic steel plates laminated in the axial direction, and a stator winding penetrating the stator core in the axial direction. It is a stator damping structure of a rotating electric machine including a child and two bearings that rotatably support the rotor.
Two outer clampers arranged so as to sandwich the plurality of laminated bodies in the axial direction, and
A plurality of tightening rods arranged so as to come into contact with the radial outer portions of the laminate at intervals in the circumferential direction and tightening the laminate from both outer sides in the axial direction together with the outer clamper.
A gap forming portion arranged between the laminated bodies adjacent to each other to form a flow path of a cooling gas to the outside in the radial direction, and a rod through hole formed in the gap forming portion through which the tightening rod penetrates. A plurality of intermediate restraint members having a plurality of annular restraint ring portions for restraining the radial outer side of the plurality of electromagnetic steel sheets adjacent to both sides in the axial direction, and a plurality of intermediate restraint members.
Equipped with
The two outer clampers and the intermediate restraining member constrain the plurality of tightening rods in the radial direction.
Stator damping structure characterized by this.
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