JPH0556584A - 分割形回転子 - Google Patents

分割形回転子

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JPH0556584A
JPH0556584A JP20928391A JP20928391A JPH0556584A JP H0556584 A JPH0556584 A JP H0556584A JP 20928391 A JP20928391 A JP 20928391A JP 20928391 A JP20928391 A JP 20928391A JP H0556584 A JPH0556584 A JP H0556584A
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JP
Japan
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block
yoke
annular rim
shaft
rim plate
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Application number
JP20928391A
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English (en)
Inventor
Tadatoshi Sato
忠利 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、シャフトの軸長が長く回転子の径が
大きい大容量の高速度回転機でも塊状継鉄の最下位にあ
る塊状継鉄ブロックのたわみ量を減少でき、又最下位に
ある塊状継鉄ブロックの環状リム板とシャフトの鍔部と
の接触圧力がその面全体において均一化して減少し、常
に安定した状態で運転できる信頼性の高いものとすると
ころである。 【構成】最下部に位置する塊状継鉄ブロック(3-1) の各
環状リム板(4) を相互に固定接続することにより塊状継
鉄ブロック(3-1) の各環状リム板(4) の相互間における
滑りが無くなり、これと共にたわみ量が減少する。又、
環状リム板(4) とシャフト(1) との接触圧力がたわみ角
とほぼ同一角度に形成された加工面 (20,21) の形成に
より減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、立軸形回転電機に用い
られる分割形回転子に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は立軸の突極形同期機の分割形回転
子の構成図である。シャフト1は立てた状態に配置さ
れ、このシャフト1の外周には塊状継鉄2が設けられて
いる。この塊状継鉄2は複数の塊状継鉄ブロック3−
1、3−2、…を有し、これら塊状継鉄ブロック3−
1、3−2、…はそれぞれ複数の環状リム板4を積層し
て構成されている。これら塊状継鉄ブロック3−1、3
−2、…は複数の両ねじボルト5を用い、その両端をナ
ット6により締め付けている。又、各塊状継鉄ブロック
3−1、3−2、…の外周にはタブテーブル及びタブテ
ーブル溝が形成され、これらタブテーブル及びタブテー
ブル溝等に、複数個の磁極7を挿入して取付けられて固
定されている。なお、かかる塊状継鉄2は大容量の同期
機になるに伴って輸送制限上塊状継鉄ブロック3−1、
3−2、…のブロック数が増加する。
【0003】ところで、各塊状継鉄ブロック3−1、3
−2、…はそれぞれ独立して形成され、組み立て時には
シャフト1の鍔部8に支持してシャフト軸方向の下方か
ら上方に向かって、つまり塊状継鉄ブロック3−1から
3−2、…の順に積層される。そして、これら塊状継鉄
ブロック3−1、3−2、…の荷重は下方に加わる。
又、複数個の磁極7はタブテーブル溝等に挿入される
が、その軸方向の荷重(自重)は最下部の塊状継鉄ブロ
ック3−1の環状リム板4に加わって支持される。これ
により、塊状継鉄2及び磁極7の各軸方向の荷重は鍔部
8に加わる。
【0004】この場合、塊状継鉄ブロック3−1におけ
る最下層の環状リム板4は塊状継鉄2の荷重と磁極7の
荷重とを受けて支持することになり、これら荷重により
その材料の弾性限界内で変形しようとする。
【0005】一方、環状リム板4は塊状継鉄ブロック3
−1として各両ねじボルト5を通してそれぞれ連結さ
れ、かつその締付け力による各環状リム板4間の摩擦力
によりずれが無く、1つの塊状継鉄ブロック3−1は1
つの鋼体として考えられる。これにより、環状リム板4
の湾曲量は塊状継鉄ブロック3−1の変形量と同一とし
て考えられる。
【0006】ところが、かかる分割形回転子が高速で回
転すると、磁極7の遠心力と塊状継鉄2自身の遠心力と
により塊状継鉄2は半径方向に広がるように変形する、
すなわち、各環状リム板4は円周方向に伸び、これと同
時にその材料の性質上、板厚方向へ縮む。これら各環状
リム板4の変形は最下層の環状リム板4の湾曲の変形を
助長することになる。これは各環状リム板4を締付ける
各両ねじボルト5の初期締付け力が高速回転時の環状リ
ム板4の板厚方向への縮みにより減少して各環状リム板
4の相互間の摩擦力が減少し、この摩擦力減少により各
環状リム板4の相互間において滑りが発生しやすくなる
ためである。そして、この滑りによりずれは回転が停止
しても元に戻り得ないものである。
【0007】図5は図4に示すX部の拡大図である。同
図に示す二点鎖線Aのように各環状リム板4は、上記の
如く塊状継鉄2の荷重及び磁極7の荷重、さらに遠心力
を受けて変形、いわゆる傘状に変形する。なお、傘状と
いうのはシャフト1を対称軸として各環状リム板4の両
側が下がるからである。なお、鍔部8の変形は塊状継鉄
ブロック3−1の変形と比較して皆無に等しい。
【0008】ここで、この状態における塊状継鉄ブロッ
ク3−1のたわみ量について説明する。図6は塊状継鉄
2の荷重における最下位の塊状継鉄ブロック3−1のた
わみ形図を示し、図7は磁極7の荷重における塊状継鉄
ブロック3−1のたわみ形図を示し、図8は塊状継鉄2
の荷重と磁極7の荷重とによる塊状継鉄ブロック3−1
のたわみ量を表している。
【0009】図6においてa1 は塊状継鉄ブロック3−
1に作用する塊状継鉄2の荷重点における円周線の半径
を表す。bはシャフト1の鍔部8と塊状継鉄ブロック3
−1とが接触する荷重の支持点における円周線の半径を
表す。又、W1 は塊状継鉄2の荷重を表している。
【0010】従って、2a1 点における軸方向のたわみ
量δ1 は次式により近似される。 δ1 =k1 (W1 ・a1 2 )/(E・h3 ・n) …(1) ここで、k1 は支持点との径と荷重点の径との比(b/
a1 )から求まる係数、Eは環状リム板4の材料の縦弾
性係数、hは環状リム板4の板厚、nは各塊状継鉄ブロ
ックを形成する環状リム板4の枚数である。次に図7に
おいてa2 は塊状継鉄ブロック3−1に作用する磁極7
の荷重点における円周線の半径を表す。W2 は磁極7の
荷重を表している。
【0011】従って、2a2 点における軸方向のたわみ
量δ2 は次式により近似される。 δ2 =k2 (W1 ・a2 2 )/(E・h3 ・n) …(2) ここで、k2 は支持点との径と荷重点の径との比(b/
a2 )から求まる係数である。
【0012】上記第(1) 式及び第(2) 式における各半径
a1、a2 は塊状継鉄2の形状に関係するが、おおよそ
次の式により近似される。 (a1 −b)=(a2 −b)/4 …(3)
【0013】しかして、上記第(1) 式乃至第(3) 式によ
り近似された塊状継鉄ブロック3−1の軸方向のたわみ
量を示すのが図7である。同図において(イ)、
(ロ)、(ハ)はそれぞれたわみ線を示し、このうちた
わみ線(イ)は上記第(1) 式により近似されたたわみ量
δ1 であり、実際は放物線となるが実用上直線に近似で
きる。たわみ線(ロ)は上記第(2) 式により近似された
たわみ量δ2 であり、上記同様に直線に近似できる。
又、たわみ量(ハ)は各たわみ量δ1 、δ2 の合成たわ
み量δmax を示している。この合成たわみ量δmax は次
式により近似される。
【0014】 δmax =δ3 +δ2 …(4) ここで、たわみ量δ3 は δ3 =δ1 (a2 −b)/(a1 −b) …(5) により近似される。 この第(5) 式に第(3) 式を代入すると、 …(6) δ3 =4δ1
【0015】となり、合成たわみ量δmax は上記第(1)
式、第(2) 式及び第(6) 式により次式により求められ
る。 δmax =(1/E・h3 ・n) ×(4k1 ・W1 ・a1 2 +k2 ・W2 ・a2 2 ) …(7) 又、図8に示す合成たわみ量δmax によるたわみ角θは
次式により近似される。 tanθ=δmax /(a2 −b) …(8)
【0016】以上のことから一般に大容量の高速度回転
機になるに従ってシャフト1の軸長が長くなるので、塊
状継鉄2の重量及び磁極7の重量が大きくなり、これと
ともに塊状継鉄2の外径が大きくなる。これにより、第
(1) 式及び第(2) 式におけるW1 、W2 、a1 、a2 が
大きくなるため、各たわみ量δ1 、δ2 は各荷重W1、
W2 の1乗、各半径a1 、a2 の2乗の比で大きくな
る。そして、たわみ角θも大きくなる。
【0017】従って、塊状継鉄ブロック3−1は大容量
の高速度回転機になるに従ってたわみ量が増え、図5に
示すように傘状に変形する。この変形によりシャフト1
の鍔部8と環状リム板4との接触が接触点Sにおいて線
状接触となり、かつその接触が高面圧となる。そして、
シャフト1及び環状リム板4の材料の比例限度以上の負
荷を与えることになり、この接触点Sは塑性変形又は破
損を生じる危険がある。
【0018】又、上記したように分割形回転子が高速で
回転すると、磁極7の遠心力と塊状継鉄2自身の遠心力
とにより塊状継鉄2は半径方向に広がるように変形す
る。これと同時に鍔部8と環状リム板4との間に相対的
な滑りが生じる。一方、分割形回転子が回転を停止する
と、塊状継鉄2が元の状態に戻ろうとしたときに接触点
Sに相対的に滑りが生じる。しかして、接触点Sの全周
は線状接触で高面圧であり、ここに滑りを拘束するよう
な大きな摩擦力が生じる。この摩擦力と塊状継鉄2の伸
縮力とのバランスが崩れたときに、伸縮の拘束が開放さ
れて瞬時の衝撃音が発生する。そして、これはたわみ角
θが大きい程顕著に現れる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】以上のように塊状継鉄
ブロック3−1は大容量の高速度回転機になるに従って
たわみ量が増えて傘状に変形し、環状リム板4等におい
て塑性変形又は破損を生じる危険がある。又、分割形回
転子の回転を停止する際に塊状継鉄2が元の状態に戻ろ
うとして瞬時の衝撃音が発生する。
【0020】そこで本発明は、大容量の高速度回転機で
も塊状継鉄の最下位にある塊状継鉄ブロックのたわみ量
を減少できる信頼性の高い分割形回転子を提供すること
を目的とする。
【0021】又、本発明は、大容量の高速度回転機でも
塊状継鉄の最下位にある塊状継鉄ブロックの環状リム板
とシャフトの鍔部との接触圧力を少なくできて信頼性の
高い分割形回転子を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明は、立軸のシャフ
ト外周に対して、複数の環状リム板を積層し連結用ボル
トにより連結して成る塊状継鉄ブロックを複数ブロック
積層して設けるとともに、これら各塊状継鉄ブロックの
外周に磁極を取付けて成る立軸形回転電機の分割形回転
子において、最下部に位置する塊状継鉄ブロックの各環
状リム板を相互に固定接続して上記目的を達成しようと
する分割形回転子である。
【0023】又、本発明は、立軸のシャフト外周に対し
て、複数の環状リム板を積層し連結用ボルトにより連結
して成る塊状継鉄ブロックを複数ブロック積層して設け
るとともに、これら各塊状継鉄ブロックの外周に磁極を
取付けて成る立軸形回転電機の分割形回転子において、
最下部に位置する塊状継鉄ブロックにおける最下層の環
状リム板とシャフトとの接触部に、各塊状継鉄ブロック
及び磁極の各荷重による各環状リム板のたわみ角とほぼ
同一角度の加工面を形成して上記目的を達成しようとす
る分割形回転子である。
【0024】
【作用】このような手段を備えたことにより、塊状継鉄
ブロックの各環状リム板の相互間における滑りが無くな
り、これと共にたわみ量が減少する。又、上記手段を備
えたことにより、環状リム板とシャフトとの接触圧力が
たわみ角とほぼ同一角度に形成された加工面の形成によ
り減少する。
【0025】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図面を参
照しながら説明する。なお、図4と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。
【0026】図1は分割形回転子の部分断面構成図であ
る。塊状継鉄2における最下部に位置する塊状継鉄ブロ
ック3−1の各環状リム板4は、その外周面において相
互に溶接10により固定接続されている。
【0027】かかる構成であれば、たわみ量は上記第
(7) 式の合成たわみ量δmax 、すなわち、 δmax =(1/E・h3 ・n) ×(4k1 ・W1 ・a1 2 +k2 ・W2 ・a2 2 ) により近似される。例えば、環状リム板4の厚さTのも
のがF枚で形成された塊状継鉄ブロックがあると、上記
第(7) 式の環状リム板4の板厚h及び環状リム板4の枚
数nは、各環状リム板4が溶接10により固定接続され
ていてこれら環状リム板4間のずれがなくなり、このた
め塊状継鉄ブロック3−1は一体と見なされる。これに
より、環状リム板4の板厚h及び環状リム板4の枚数n
は、 h=T・F …(9) n=1 …(10) となり、合成たわみ量Scmaxは、 δcmax=δmax ・(h3 n)/(T3 ・F3 ) …(11) となる。ここで、 T=h F=n と置き換えると、 δcmax=(1/n2 )δmax …(1
2) となる。
【0028】この式から塊状継鉄ブロック3−1を形成
する環状リム板4がn枚となるような分割形回転子で
は、各環状リム板4を溶接10により固定接続すること
により環状リム板4の枚数nの2乗で合成たわみ量δc
maxを減少できることを示している。
【0029】このように上記第1実施例においては、最
下位に位置する塊状継鉄ブロック3−1の各環状リム板
4を溶接10により固定接続したので、塊状継鉄ブロッ
ク3−1のたわみ量を激減することができ、塊状継鉄2
とシャフト1の接触部における高面圧を防止できる。
又、分割形回転子の回転及びその停止時における上記接
触部での相対的な滑りは、高面圧による摩擦力で拘束さ
れることなくスムーズな滑りとなり、瞬時の衝撃音は低
減される。次に本発明の第2実施例について図2を参照
して説明する。
【0030】図2は分割形回転子の部分断面構成図であ
って、高速回転時の変形した状態を示している。シャフ
ト1の鍔部8には加工面20が形成されている。この加
工面20は、上記たわみ角θとほぼ同一角度θaに形成
されている。かかる構成であれば、塊状継鉄ブロック3
−1にある最下層の環状リム板4と加工面20との接触
は、その面全体において均一な接触圧力となる。
【0031】このように上記第2実施例においては、シ
ャフト1の鍔部8にたわみ角θとほぼ同一角度θaの加
工面20を形成したので、最下層の環状リム板4と加工
面20との接触圧力は全体において均一となり、塊状継
鉄2とシャフト1の接触部における高面圧を防止でき
る。又、分割形回転子の回転及びその停止時における上
記接触部での相対的な滑りは、高面圧による摩擦力で拘
束されることなくスムーズな滑りとなり、瞬時の衝撃音
は低減される。次に本発明の第3実施例について図3を
参照して説明する。
【0032】図3は分割形回転子の部分断面構成図であ
って、高速回転時の変形した状態を示している。塊状継
鉄ブロック3−1にある最下層の環状リム板4には加工
面21が形成されている。この加工面21は、上記たわ
み角θとほぼ同一角度θaに形成されている。
【0033】かかる構成であれば、上記第2実施例と同
様に最下層の環状リム板4と加工面20との接触圧力は
全体において均一となり、塊状継鉄2とシャフト1の接
触部における高面圧を防止できる。又、分割形回転子の
回転及びその停止時における上記接触部での相対的な滑
りは、高面圧による摩擦力で拘束されることなくスムー
ズな滑りとなり、瞬時の衝撃音は低減される。
【0034】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、各環状リム板4を固定接続する場合、溶接
20に限らず他の手段により行ってもよい。
【0035】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、シ
ャフトの軸長が長く回転子の径が大きい大容量の高速度
回転機でも塊状継鉄の最下位にある塊状継鉄ブロックの
たわみ量を減少できる信頼性の高い分割形回転子を提供
できる。
【0036】又、本発明によれば、大容量の高速度回転
機でも塊状継鉄の最下位にある塊状継鉄ブロックの環状
リム板とシャフトの鍔部との接触圧力がその面全体にお
いて均一化して減少し、常に安定した状態で運転できる
信頼性の高い分割形回転子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分割形回転子の第1実施例を示す
部分断面構成図。
【図2】本発明に係る分割形回転子の第2実施例を示す
分割形回転子の部分断面構成図。
【図3】本発明に係る分割形回転子の第3実施例を示す
分割形回転子の部分断面構成図。
【図4】従来における分割形回転子の部分断面構成図。
【図5】同分割形回転子におけるたわみを示す模式図。
【図6】同分割形回転子における最下位の塊状継鉄ブロ
ックのたわみ形図。
【図7】同分割形回転子における磁極の荷重における塊
状継鉄ブロックのたわみ形図。
【図8】同分割形回転子における塊状継鉄の荷重と磁極
の荷重とによる塊状継鉄ブロックのたわみ量を示す図。
【符号の説明】
1…シャフト、2…塊状継鉄、3−1〜3−5…塊状継
鉄ブロック、4…環状リム板、5…両ねじボルト、6…
ナット、7…磁極、8…鍔部、10…溶接部、20,2
1…加工面。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 立軸のシャフト外周に対して、複数の環
    状リム板を積層し連結用ボルトにより連結して成る塊状
    継鉄ブロックを複数ブロック積層して設けるとともに、
    これら各塊状継鉄ブロックの外周に磁極を取付けて成る
    立軸形回転電機の分割形回転子において、最下部に位置
    する前記塊状継鉄ブロックの各環状リム板を相互に固定
    接続することを特徴とする分割形回転子。
  2. 【請求項2】 立軸のシャフト外周に対して、複数の環
    状リム板を積層し連結用ボルトにより連結して成る塊状
    継鉄ブロックを複数ブロック積層して設けるとともに、
    これら各塊状継鉄ブロックの外周に磁極を取付けて成る
    立軸形回転電機の分割形回転子において、最下部に位置
    する前記塊状継鉄ブロックにおける最下層の前記環状リ
    ム板と前記シャフトとの接触部に、前記各塊状継鉄ブロ
    ック及び前記磁極の各荷重による前記各環状リム板のた
    わみ角とほぼ同一角度の加工面を形成したことを特徴と
    する分割形回転子。
JP20928391A 1991-08-21 1991-08-21 分割形回転子 Pending JPH0556584A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4089882A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-16 GE Energy Power Conversion Technology Ltd. Compaction plate, associated magnetic mass, stator, rotor, rotating electric machine and driving system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4089882A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-16 GE Energy Power Conversion Technology Ltd. Compaction plate, associated magnetic mass, stator, rotor, rotating electric machine and driving system
US11901767B2 (en) 2021-05-14 2024-02-13 Ge Energy Power Conversion Technology Limited Compaction plate, associated magnetic mass, stator, rotor, rotating electric machine and driving system

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