JPS589554A - 多重円筒ロ−タの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多重円筒ロータの製造方法に関する。

特に、該多重円筒ロータを構成する円筒状回転部を組立
てる作業において、その組立て角度の設定が容易であり
、不つりあい全解消するためのパラ／ス作業を不要もし
くはきわめて簡単な作業にできる多重円筒ロータの製造
方法に関する。

かかる多重円筒ロータを有する回転機としては、例えば
超電導発電機がある。

すなわち超電導発電機は、例えば第１図に略示するよう
・に、液体状の冷媒は導入管ａｆ介して内筒すに供給さ
れる。内筒す内の冷媒は遠心力場内の対流によシ、矢印
で示したようにボートＣを通って界磁巻線ｄを冷却した
後ガス状となって、内筒すに設けられたボー）ｅｔ通っ
て円筒す内に戻る。内筒す内の液体状冷媒は、充満状態
ではないため、遠心力の作用で半径方向に押しやられ、
軸中心付近には冷媒の自由表面ｆが形成されている。

界磁巻線ｄを冷却してガス状となった冷媒は軸中心付近
に集まり、排出管ｇ及びｈを介して外部へ排出される。

周知の如く超電導発電機は、導体を絶対零度（０’に％
約−２７３Ｃ）近くにまで冷却すると、抵抗がほぼ零に
なって所１１１！超電導現象を呈する。−ことを利用す
るものであるから、このような極低温状態にロータを冷
却しておくために液体ヘリウム等の冷媒を上記のように
ロータに通さなくてはならないので、どうしてもこのよ
うに少なくともロータが２〜３個の多重構造にならざる
を得ないのである。

ところで、多重円筒ロータに限らず一般にロータは、そ
れがタービンや発電機の回転部分となるものであるので
、その回転時の振動の低減のためにバランス作業をする
ことが不可欠である。従来、発電機及びタービン等のロ
ータについてこのバランス作業を行うには、第２図に示
す如くロータｉが組みあがったあとこれをパランサにか
けて実際に運転し、運転時におけるジャーナル部（軸受
部）ｉ′の振動を測定し、不つシあい振動を小さくする
ように修正おもＩｔ−０−タｉに付加するという工程を
とっている。具体的には、ロータｉの外側周面に数列は
どあるネジ部ｍ６利用し、このネジ部ｍの適宜位置に修
正おも９をネジ止めしたシ、あるいは端部の溝ｔに修正
おもりを嵌合したりして、このバランシング作業を行っ
ている。

しかし上記従来法は、第１に、組立て後に実際のロータ
の運転を必要とするため、動力消費を余儀なくされると
ともに、その作業に多大の時間や労働力を要するという
問題がある。

また、本発明が対象とする多重円筒ロータにあっても、
他の一般のロータと同様加工談差・組立娯差あるいは材
料の不均一等により不つりあいが存在し、当然のことな
がらこのようなままでロータを回転すれば回転同期の不
つシあい振動が発生し、それが許容限界を越えることも
想定される。

よって、多重円筒ロータにおいても不クシあい振動除去
のためのバランス作業を要するのであるが、上記説明し
た１筒のロータにおける方法をこれに適用しようとする
と、更に以下の如き第２〜第４の問題が生ずるものであ
る。

まず第２の問題として、多重円筒ロータは一般に複雑な
回転軸系を構成するので、通常の１筒ロータの如く扱っ
て求めた修正おもりを最外筒に付加する方法では十分な
効果のバランシングを施すことができないということが
ある。

第３の問題は、円筒状回転体を組立てた後で修正おもシ
を割出せたとしても、多重円筒のうち内部にある円筒状
回転部の不つシあいについては、直接内部の回転部に修
正おもシを付加できないことが多く、結局外側の円筒状
回転部に修正おもシを付加してバランス修正せざるを得
ないことになるということである。つま）、１筒のロー
タであれば該ロータに修正おもシを付加して不つシあい
の原因を除去し得る。しかし多重のロータであると、最
外側の回転部に不つりあいの原因があればそれを上記と
同様に修正できるものの、内側の回転部に不つシあいが
あると、構造上核内側回転部は外側の回転部で遮られて
いるので作業の際手が届かないのが通常であり、よって
内側回転部には修正おもりを付加できず外側の回転部に
修正おもりを付加する以外方策がないことになる。バラ
ンスさせるための修正おもりは、不つりあいが存在する
円筒状回転部毎に付加するのが望ましいのは当然であっ
て、上記のように外側回転部のみに修正おもりを付加す
るのは、バランス修正の方策としては健全とは言い難い
。精度のよいバランスの実現も期待できず、不うりあい
振動の完全な防止も期待できなくなる。かつ付加する修
正おもりが外側の円筒状回転部に集中すると、第３図に
示すように高速回転時に遠心力によって外側回転部ｎを
構成する部材に応力的な無理がかかり、その部分が外方
に膨出を来たすなど、信頼性の面から好ましくない状態
になることもあり得るものである。

次に、第４の問題として、次のことがある。これは第１
の問題とも関連するのであるが、実際に組立て後に多重
円筒ロータのバランス作業を行うと、その作業によって
は振動低減が充分に行えない場合、折角組立てた多重円
筒ロータを再度分解し、個々の円筒状回転部の再バラン
スの実施を余儀なくされてしまうことになる。結局多重
円筒ロータの完成までに多大の時間や手間を要すること
になるわけで、実際上極めて問題である。

本発明の目的は、従来法における上記したようなｉ問題
点を除去し、ロータ組立て後におけるノくランサを用い
てのバランス作業を不要にし、もしくは該バランス作業
を極めて簡単な作業にでき、もってバランス作業後の分
解・再組立てを要することなく、従ってロータ完成まで
の工数の低減とバランス作業に要する動力費や人件費の
節減に寄与することを可能とするとともに、修正おもり
を使用する場合には組立て前に組立て後の状態を仮想し
た計算を行うことによって確かな修正おもりの値を得る
ことができ、かつそれを各々必要な円筒状回転部に付加
して高精度・高信頼性のロータを構成できる１、有利な
多重円筒ロータの製造方法を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明の多重円筒ロータの製
造方法は、個々の円筒状回転部の不つりあい量をパラン
サを用いて各々求め、この不つりあい量を用いて、組立
て後の振動が最小になる最適組会せ角度を計算し、この
最適組合せ角度に基づいてロータを組立てることを特徴
とする。

以下、本発明の実施の一例について、図面を参照して説
明する。

第４図は、本発明の方法を適用して製造できる多重円筒
ロータの一例を示す。これは３重のロータであって、４
号１は内筒、２は中間筒、３は外筒である。この例は、
超電導発電機の回転部分として用いられるものである。

内筒１の両端は円状端板４，５となっており、この円状
端板４，５にはそれぞれ回転軸６．７が組付けられてい
る。回転軸６，７の一部がジャーナル部８，９であり、
このジャーナル部８，９が軸受１０．１１により支持さ
れている。中間筒２は、その一方の端面をなす７ランク
部１２において内筒１の円状端板４にボルト（図示せず
）で締結されている。中間筒２の他方の端面をなすリン
グ部１３は、内筒１には固定されず、該内筒ｌの外表面
に接する構造となっている。この結果、内筒２が熱を受
けて膨張する場合にも該内筒２は第４図の矢印入方向（
つまり軸方向）で伸びることができ、この時リング部１
３の内側部は内筒１の外表面に沿って滑動する。（第４
図では内筒１とこの一すング部１３との間に間隙がある
ように図示しているが、これは両者１，１３が接するが
、または僅かに離れて、いずれにしてもこの部分が自由
部となって滑動し得ることを示すものである］。

このようにリング部１３が内筒１に対して滑動可能にな
っているので、中間筒２の熱変形による過（９） 大な応力の発生を防ぐことが可能となる。つまり図示例
は超電導発電機に用いるものであるので、各筒１．２．
３内部には液体ヘリウムなどの冷媒が満たされて、極低
温を保つようになっている。

しかしコイルｆｆ１ｌは必ずしも常に抵抗が零の超電導
状態を維持しているわけではなく、実際には残留抵抗や
微小抵抗があることがあり、ここに大電流が流れる結果
大きな熱が発生して、激しい濾度差により筒が膨張する
ことがあるので、かような熱変形時に過大な応力が発生
しないように、中間筒２のリング部１３を内筒１に対し
て固定せずに滑動可能としたものである。収縮時には図
の矢印Ｂ方向で変形が可能である。外筒３はその一方の
端面たる７ランク部１４において内筒１の円状端板５に
ボルト（図示せず）で締結されている。この外筒３の他
方の端面をなすリング部１５は、中間筒２の外表面に接
しておシ、やはり軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）の滑動が可
能となっている。これも、上記したように、熱変形によ
る過大な応力の発生を防ぐための構成である。

（１０） 中間筒２、外筒３の各フランジ部１２．１４は、内筒１
のそれぞれ対向する円状端板４，５に固定されて、第４
図の左右逆のがわに取付けられるようになっているが、
これは中間筒２、外筒３いずれも内筒１に直接取付ける
ために、この構造をとるのである。（両方の筒２，３を
同じ端板に直接取付けるのは構造的に困難である）。か
ように中間筒２、外筒３をともに内筒１に固定するのは
、計算によって求める最適角度が、内筒ｌを基準として
設定するものだからである。

この例のロータは超電導発電機に用いるものなので、電
気的機能に関する部品や冷媒の径路等についての構造も
当然有している。しかしこれらの図示は図を極めて煩雑
にし、構成の理解を却って阻害する恐れがあるので、電
気的構造及び冷媒の径路等に関する構造は前記した第１
図の構成と同様のものを用い得ると述べるに留め、詳し
い説明は省略するものとする。

次に、このような３重円筒日−夕を組立てるために、本
発明の方法を用いることにつき、具体的（１１） に説明する。

まず第５図を参照する。本発明を用いての、第４図の如
き多重円筒ロータの製造方法の第１は、第５図に示すよ
うにまず個々の円筒状回転部たる内筒１．中間筒２．外
筒３の各々の不クリあい量をバランサを用いて求め（図
の符号ｌで示す工程）、次に求めた不つりあい量を用い
て、筒１〜３を組立てた後の振動が最小になる最適組合
せ角度を計算し、（■で示す工程）次いでこの最適組会
せ角度に基づいて筒１〜３を有するロータを組立てる（
■で示す工程）ものである。最適組合せ角度の計算には
、データとして多重円筒ロータの影響係数を要するが、
それは符号■で示した。

更に詳しくは、この第１の方法ｔｌ−具体化するに当た
っては、次のような作業手順會とる。

第５図にｌで示す第１工程において、内筒１゜中間筒２
．外筒３がそれぞれ単一状態にある時、パランサを用い
てその単一状態での各個のバランスをとり、かつバラン
ス後の不うりおいの大きさと角度位置を評価する。この
大館さと角度位置（１２） （方向）とを成分とするベクトル量で、不つ如あい量を
表わすのである。

次に、■で示す円筒１〜３相互の最適組合せ角度を計算
するに先立ち、この計算のために必要な多重円筒ロータ
の影響係数を■の工程で準備する。

この影響係数とは、最適角度設定のためのデータとなる
係数であって、過去に同一仕様の多重円筒ロータで実測
された値あるいは組立て対象のロータ仕様から精度よく
計算された値である。よってこの例の場合、同仕様の３
重円筒ロータに基づき実測″１７１ｃは計算して求める
。

このようにして影響係数を求めておいて、■で示す円筒
状回転部（内筒１．中間筒２．外筒３］相互の最適組合
せ角度の計算工程に入る。

この工程における、３重円筒ロータを組立てる際の３つ
の円筒の最適組合せ角度の計算法を述べる。いま、記号
を次のように定める。

θ１＊：内筒１と中間筒２との相対的取付角度。

θ１．：内筒１と外筒３との相対的取付角度。

Ｗｔ　、　Ｗｔ　、　Ｗｓ　：それぞれ内筒１．中間筒
２．外筒（１３） ３の不つシあい量。これは、位置 と大きさとを成分とするベクトル 量で表わされる。例えば、軸方向 ての位置と、該軸方向から見た時 の円の任意の径を基準とした角度 とで位置を表わし、その大きさは 型皿で表わして、ベクトル表示す る。

”ｌ　）ｌ　＋　”汎、α汎：それぞれ内筒１．中間筒
２゜外筒３の単位質量の不つりあ いが回転速度番号ｋ（後述］ におけるジャーナル部８（第 ４図参照）にもたらす振動。

影響係数を表わす。

α層＊（”２２ｔ’ｔ’ｍ　　’それぞれ内筒１．中間
筒２゜外筒３の単位質量の不うりあ いが同転速度番号ｋにおける ジャーナル部９（第４図参照］ にもたらす振動。影響係数を 表わす。

α４） ■♀：不つりあい量Ｗ、、Ｗ、、Ｗ、のために発生する
。回転速度番号ｋにおけるジャーナ・ル部８の振動。

■撃：不つりあいｔＷｔ　、Ｗ２　、Ｗｓのために発生
する。回転速度番号ｋにおけるジャーナル部９の振動。

ｋ：ロータの回転速度を表わす番号。

（ｋ＝１．２．・・・・・・、Ｋ） ｊ：虚数単位。

上記の内、ロータの回転速度を表わす番号には、次のよ
うな意味のものである。第６図は、静止の状態からロー
タを回転して、しだいにその回転速度を大きくして行っ
た時の、振動振幅の大きさの変化を表わしたグラフであ
るが、これから明らかなように、ある速度で振動振幅が
極大をとる点がある。こΩ振幅極大の点の速度を危険速
度（ｃｒ目１ｃａｌ　　５ｐｅｅｄ　）という。このよ
うな危険速度に順に番号をつけて、各々に＝１．２．ａ
・・・・・・とするのである。１（＝ｌの回転速度つま
り最初に現れる危険速度においては、第７図（ａ）を静
止状態（１５） とすれば、ロータは一般に同図（ｂ）の如く遠心力によ
って中央部が外側に膨出する振動をする。ｋ＝２．３の
回転速度においては、それぞれ同図（Ｃ）（ｄ）のよう
な振動をする。ｋが４以上の危険速度もあるが、通常は
最初の３つの危険速度が問題になるのであり、それ以降
は定格速度（サイクル数で異なるが、関東以北では３０
００ｒｐｍ、関西以西では３６００ｒｐｍ）で一定する
。

振動が最も問題になるのは、このような危険速度におい
てであるが、かかる危険速度における振動は上記ｖ（ｋ
）　、　ｖ！ｋ）の定義からもわかるように、ジャーナ
ル部８，９におけるもので考える。これは、第７図（ａ
）に略示する如く、回転するロータが静止系と接する接
点は軸受たるジャーナル部８゜９であるので、この２点
が問題となるからである。

このようなジャーナル部８およびジャーナル部９の振動
■、及び■、は、ｋ番目の危険速度における該振動ｖ３
’）　、　Ｖ！″を次式で表わすことができる。

、（、ｋ）−αや１Ｗ１＋α’Ｈ”Ｉ　Ｗ　！　ｅ　”
　’　”　＋ａ（″）ｓＷｓ””’　　　・”（１）（
１６） ■３ｈ）＝α（ｉＪ、Ｗ、十ｇ’；’２Ｗ！ｅｊ　””
＋ａｒ’、Ｗ３ｅＪ’ｌ’−（２重式（１１及び（２）
で表わされるＶ、及びＶａｔ−用いて、この評価関数Ｊ
を最小にするθ１６．θ、３が求めるべき角度であり、
次式を解くことにより決定される。

（４）式を解くことによって得られた最適角度θ０．。

θ１．に基づいて、最後の工程（第５図の■工程）にお
いて筒１〜３を実際に組立て、多重（本例では３重）円
筒ロータを完成するのである。

ところで、■で最適組合せ角度θ１□θ１．が決定され
てξ、実際にはある間隔でボルト孔が設けられであるた
めなどの理由で、任意の角度はとり得ない場合がある。

このような場合は、最適組合せ角度θｌｌｅ　’１ｍに
最も近くなるように円筒を組（１７） 立てる。

上記のように、予め計算して得た最適角度θ、。

θ１３ヲ用いて組立てるので、それだけで充分にバラン
スがとれ、組立て後のバランサを用いてのバランス作業
は不要と【７得ることが多い。仮にバランス作業を要す
るにしても、ロータ全体としての不つりあいを最小とな
しているため、付加すべき修正おもりを最外筒に取付は
可能なまでに小さくなし得るので、該バランス作業を容
易にすることが期待される。従って、組立て後に再度分
解して各節を調整し再組立てを要するという問題は解消
でき、また組立て後の現地でのバランス作業を省略乃至
は簡略にできるので、動力費や人件費を節減でき、生産
性の向上に寄与できる。

上記説明した第１の方法により、従来技術の問題を解消
した、満足すべきロータを得ることができる。

次に、本発明の第２の方法を用いて第４図に示す３重円
筒ロータを製造する例について述べる。

この方法は、第１の方法に仮想組立てをした状態（１８
） での振動子測値を計算して、許容値を越える場合には修
正おもシを付加するという工程を加えることにより、一
層確実なバランスをとることができるようにしたもので
ある。

第８図を参照する。この方法はまず、各個の円筒状回転
部（内筒１．中間筒２．外筒３）の不っυあい量を各々
、つまり単一状態での不つ如あい量をパランサにより求
める（第８図のｌ）。次にこの不つυあい量を用いて組
立て後の振動が最小になる最適組合せ角度を計算する（
同、ＩＩＩ）。この時予め、影響係数を求める工程■を
行っておく。

ここまでは前記した第１の方法と同じである。次に、該
最適組合せ角度を採用して組立てた場合を仮想した時の
、その時の多重円筒ロータにおける不つりあい振動の計
算を行う。この計算により組立て後のロータの振動子測
値が得られるのであシ、これは第８図の工程■に当たる
。次に、この予測値が許容値を満たすか否かを判定する
（工程■］。

許容値を満たす場合には、■で示す工程で求めた最適組
合せ角度に基づいて実際に多重円筒ロータ（１９） として組立てる作業に入る（工程■）。許容値を満たさ
ない場合には、第８図の■で示す工程の方に入る。ここ
ではまず、前記した最適組合せ角度を採用して組立てた
状態を仮想した場合の多重円筒ロータのバランスシミュ
レーションを行い、これによって必要な円筒状回転部（
外筒１．２．３の内必要なもの）について、該回転部毎
の修正おもりを計算する（■−１）。次にこの計算結果
として得られる修正おも＃）ヲ、該当する必要な円筒状
回転部に、各々付加する（■−２）。その後、実際に最
適組合せ角度に基づいて、多重円筒ロータとして組立て
るのである（■−３）。

このように、修正おもりを付加するのは、ロータの組立
て前に行われる。従って、第４図の内筒１や中間筒２に
も、修正おもりを直接付加できるのである。（従来技術
の如く組立て後のバランス作業では、外筒３に遮られた
内筒１や中間筒２には修正おもりを付加できず、たとえ
核部１，２にアンバランスがあっても、外筒３における
修正しかできない）。

ｆ（２）） 上記不つりあい量の評価工程Ｉ、最最適合せ角度の計算
工程■及びこのための影響係数設定工程■などは、既述
の第１の方法におけるのと全く同様に行うことができる
。すなわち、最適組合せ角度θ１！、θ１．は、前出の
（４）式により求められる。

また、計算された円筒１，２．３相互の最適組合せ角度
θ１１．θ１３に従って外筒を組立てた場合を仮想し、
この状態での不つ９あい振動を計算で予測する工程■に
おいては、この振動は角度θｌｌ＋θ１．を前出の式（
１）（２１に代入して計算することができる。この予測
値が許容値を満足した場合の実際の組立て工程■は、前
述の第１の方法での組立て工程■と同様に行うことがで
きる。

次に、予測恒例許容値を満たさない場合の、）（ランス
シミュ・レーション及びそれによる円筒毎の修正おもり
の許容工程■について、一層詳しく説明する。この説明
に関して用いる記号を下記のように定める。

Ｗ’ｌ　＠　Ｗ’＠　＠　Ｗ’ｌ　：それぞれ内筒１．
中間筒２．外筒３に付加すべき修正おもり （２１） ”ｓ”’：’ｓ　’Ｂ（ｋ’＊　ｅｒ’ｍ）：　’Ｃｎ
−’ｆ：　し、ジャーナル部８に関する内筒１．中間筒
２．外 筒３の回転速度番号ｋにおけ る影響係数（軸方向位置の関 数である］　　　　　・ αＩ資、α≦♀、αｌツ：それぞれ、ジャーナル部９に
関する内筒１．中間筒２．外 筒３の回転速度番号ｋにおけ る影響係数（軸方向位置の関 数である） ■ツ：第８図中の■で求められたジャーナル部８の、回
転速度番号ｋにおける振動計算予測値 ｖ（ｋ）：第８図中の■で求められたジャーナル部９の
、回転速度番号ｋにおける振動計算予測値 Ｊ′　：評価関数 ｔヤニ修正おもりＷ’、　、　蹟、　Ｗ３’を付加した
場合の回転速度番号ｋにおけるジャーナル部８の振動 （２２） ６ツ：修正おもりＷ’ｌ　、　Ｗ’ｌ　、　Ｗ’Ｂを付
加した場合の回転速度番号ｋにおけるジャーナル部９の
振動 ｋ　：ロータの回転速度を表わす番号 （ｋ＝１．２・・・・・・Ｋ） 上記定義において、回転速度を表わす番号には、第１の
方法の説明の中で第６図を用いて述べたものと同じであ
る。またジャーナル部８．９における振動を採用するに
ついても、既述したとおシの理由による。

上記の記号を用いれば、修正おもりＷ’１．　Ｗ’＠　
。

ｗ′、を付加した場合のジャーナル部８及びジャーナル
部９の振動、（ｋ）及びＣ（ｋ）はそれぞれ下式のよう
に表わされる。　Ｃ Ｃヤ＝Ｖ’１　＋”ｆやＷ’ｔ　＋　”ｒ’ｔ　Ｗ’ｓ
　＋ｅ　ＫＷ’＠　　・・・−（５）（ｋ＝１．２・・
・・・・、Ｋ） 、　（、ｋ）　＝　ｙ（、ｋ）　十、　、　（Ｗ’、　
十ａ；ツＷ’ｔ　十ａ、’、　ｗ′、　　ｍ　・・・（
６）（７３） ように評価関数Ｊ′を定義す不。

（７）式のＪ′をＷ’ｌ　ｇ　Ｗ’ｓ　ｅ　Ｗ’ｓで偏
微分することによυ次の（８）式が導かれる。

この（８）式で表わされる方程式を連立させて解けば、
評価関数Ｊ′を最小とする修正おもりつまり振動を最小
ならしめる修正おもりＷｌ、　Ｗ’、　、　Ｗ’３を算
出することができる。

算出されたＷ’、、Ｗ％、Ｗｌを（５）、　Ｔｅ３式に
代入することにより、Ｗ／１．Ｗ’、、Ｗ’３の修正お
もりを付加した場合のジャーナル部８及びジャーナル部
９の振動、％ｋ）、　　欅を求めることができ、これに
よってこの仮想組立てした場合の振動を予測できるもの
である。

（２４） 以上の計算を利用して修正おもりを付加する場合の作業
手順につき、第９図を参照して説明する。

■−１で示す段階においては、既述のとおり組立て状態
を仮想したバランスシミュレーションを行うのであるが
、これはさらに詳しくは次のような手順をとる。まず（
８）式に基づいて修正おもりＷ’、、Ｗ’、、ｗ′３を
計算する（■−１１段階）。次に該計算結果として求ま
った修正おもりを付加して組立てたとした状態を仮想し
て、この仮想状態におけざ多重円筒ロータの振動計算値
、（ｋ）、、（ｋ）を求める（■−１２段階）。次に該
計算値ｔ１゜ε、が許容値を満足するか否かを判定する
（■−１３段階］。

許容値を満足すれば、次の作業工程■−２，■−３に入
る。

もし振動計算値、　（、ｋ）　、　、　（、ｋが許容値
を満足しなければ、修正おもりＷ’、　、　Ｗ’、　、
　Ｗ’、　＠取付ける軸方向位置を変更しく■−１４段
階）、゛上述の計算を繰返す。振動計算値、　（、ｋ）
　；　、　（、ｋ）が許容値を満足するまでこれを行う
。修正おもｌ）　Ｗ’１　、　Ｗ’＠　、　ＷＳ（２５
］ を取付ける軸方向位置を変更するということは、計算に
用いる影響係数αｌ♀＋ｆｆｒ’ｔ＋αζ♀、α）ゝ）
、αツ２゜ａｊｌの変更を意味する。当然のことながら
、算出される修正おもりｗ′１．　Ｗ’２　、　Ｗ’３
は異なった値となり、またＣ♀、ξツも異なる値が得ら
れる。このように■−１１〜■−１４の作業段階を繰返
して、許容値範囲内に入る修正おもりの位置と大きさと
を求めるのである。

上記説明は簡単のため、１個の円筒状回転部に対して１
個の修正おもりを付加する条件で述べた。

しかし１個の円筒状回転部に複数の修正おもυを付加す
れば、よりよいバランス状態を実現できることが期待で
きる。本発明はこのような内容の態様をも含むものであ
る。例えば後記する第１０図に示す構造例が、１個の回
転部につき軸方向で３〜４カ所の修正おもりの付加を想
定している如きである。

また上記の説明においては、すべての円筒状回転部（つ
まり本例では筒１〜３全部）に修正おもシラ付加する条
件のもとで述べたが、複数の回転部６） 部のうちいくつか、例えば３個の回転部のうち１個とか
、３個のうち２個とかに修正おもりを付加する条件にし
てもよい。このような場合は、（５０６１式から修正お
もりを付加しない円筒状回転部に関する影響係数を省い
て、バランスシミュレーションを遂行することによシ、
行うことができる。上記説明したすべての回転部に修正
おもりを付する条件での仮想組立て状態でのロータの振
動子測値が許容値全満足しない場合でも、このようにい
くつかの回転部のみに修正おもり全付加する条件で行う
と、むしろ好結果をもたらすことがある。

上述の如き第２の方法を採用して、修正おもりを付加し
てバランス作業を行う時には、第４図の構造を改良した
、第１０図に示すような多重円筒ロータの構造を用いる
と便利である。

この構造例は、図示の如く内筒１．中間筒２゜外筒３い
ずれにも、それぞれ軸方向に溝１ａ。

Ｉｂ、Ｉｃ、ｌｄ；２ａ、２ｂ、２ｃ、ａａ。

３ｂ、３Ｃを形成したものである。内筒１及び中間筒２
の溝１ａ、ｌｂ、ＩＣ，ｌｄ及び２ａ。

（２７） ２ｂ＃２Ｃは、それぞれ各部１及び２の外側面に形成す
る。外筒３の溝ａａ、ａｂ、３ｃはその内側面に形成す
る。回転時に強力な遠心力が加わった場合にも、修正お
もりが第１０図の矢印Ｃ方向に飛び出さないようにする
ためである。内筒１の溝１ａ、ｌｂ、ＩＣ，ｌｄは核部
ｌの外側面に形成するが、これは内側面に形成すると修
正おもりの付加が難しくなるからである。中央の谷溝１
ｂ。

ＩＣ；２Ｊ３ｂは、各部１，２．３の略中央位置にある
が、これは前記した第７図（ｂ）や同図（ｄ）で示す中
央を振幅の最大部とする振動の防止として主に機能させ
る。左右の谷溝１８．１ｄ：２ａ。

ｚｃＨａａ、ａｃは〜同じく第７図（Ｃ）や同図（ｄ）
における左右部分に現れる振動の防止として主に機能さ
せる。このように修正おもりを分散させて位置し得るよ
うにすると、確実で効果的な振動防止・バランス作業を
行２ことができる。（但し、溝などの修正おもり用凹部
け１つの筒に１カ所でも所望のバランスを充分により得
ることもある。かつすべての筒に形成しなければならな
いものでは（２８） ないことは、すでに述べたとおりであるＪｏまた、谷溝
は、図の如くくさび形をなしている。

これは、その挿入取付けが容易であるとともに、取付は
後は脱落しにくくするためである。

この構造例を用いれば、回転部に修正お吃りを付加する
■−２段階において、所望の溝に修正おもりを挿入後ネ
ジ止めするだけでよいので、極めて簡単にこの作業を遂
行することができる。なお図示では溝を設ける構成とし
たが、溝の代わりにあるピッチで円周上にねじ孔を穿設
して、ボルト状の修正おもりを付加できるようにしても
よい。

その他、修正おもり付加用の適宜形状の凹部を形成して
もよいものである。

なお本構造例も超電励発電機用のロータであるので、電
気的構造を有するとともに、冷媒たる液体ヘリウムの流
路が形成されている。この構造の詳細は、第４図の例の
説明にならって、省略するものとする。

上述の如く、本発明の多重円筒ロータの製造法によれば
、ロータの組立て後の運転によるパラン（２９） すを用込てのバランス作業が不要になる。場合によって
このバランス作業を要する時でも、ロータ全体としての
不つりあいを最小にしているため、付加すべき修正おも
りを最外筒に取付は可能なまでに小さくなし得るので、
該バランス作業を容易にすることができる。従って従来
に比し、動力消費・時間、・労働力を大幅に節減できる
ものであって、既述した従来技術の第１の問題点を克服
できるものである。

かつ、組立て後にロータを分解して再組立てを要すると
いう事態はまず起らず、よって実際上極めて有利であり
、従来技術の第４の問題点をも克服したものである。特
に本発明の第２の方法を用いれば、組立て状態を仮想し
た多重円筒ロータの振動を予測し、その予測値が許容値
を満足すると判定される時にのみ実際の組立て作業を実
施するため、組立て後に振動過大を招来することは殆ど
あり得す、組立作業の大幅な合理化が可能である。

さらに、修正おもりを付加してバランスをとるようにす
る場合でも、従来技術の適用では内部の（３０） 円筒状回転部に修正おもり全付加できず、外側の円筒状
回転部にのみ修正おもりを付加する構成とせざるを得な
かったのに対し、本発明ではあらかじめ個々の回転部に
適正な修正おもりを付加しておくことができるので、極
めて精度の良いバランスを実現できる。修正おもりは、
不つりあいが存在する円筒状回転部毎に付加するのが最
も有効であり、本発明はこのような望ましい方策をとる
ことができるからである。また従来技術の上記の如き適
用では、付加する修正おもりが外側の円筒状回転部に集
中するため、該外側回転部の構成部材に応力的な無理が
かがシ、信頼性の面で好ましくない状態になることがあ
り得るが、本発明では修正おもりを個々の円筒状回転部
に容易に分散して付加することができるため、個々の円
筒状回転部の応力的な負担を軽減でき、信頼性を格段に
向上させることが可能である。よって既述の第３の問題
点も克服したものである。

次に、一般に多重円筒ロータは複雑な回転軸系をなして
いるがゆえに修正おもりを割出すのが極（３１） めて難しいのであるが、本発明は、組立て状態を仮想し
た多重円筒ロータの不つりあい振動の計算を行い、該計
算の結果として得られる不つりあい振動の予測値が許容
値を満たさない場合にはバランスシミュレーションで個
々の円筒状回転部に付加すべき修正おもりの計算を行い
、この計算は許容値を満足するまで繰返されるので、容
易かつ確実に必要かつ適正な修正おもりを割出すことが
できる。よって本発明は、第２の問題点をも克服したも
のである。

このように本発明によれば、従来技術または従来技術を
適用した場合の問題点をことごとく解消できるものであ
って、ロータ組立て後のバランサを用いてのバランス作
業は不要もしくは極めて簡単な作業にでき、バランス作
業後の分解・再組立ても要さず、従ってロータ完成まで
の工数の低減とバランス作業に要する動力費や人件費の
節減を可能にするという効果がある。さらに修正おもり
を使用する場合には組立て前に組立て後の状態を仮想し
た計算を行うことによって確実容易に適正（３２） な修正おもりを割出すことができ、かつそれを各各必要
な円筒状回転部つまシネつりあいのある回転部に付加で
き、もって精度も高く信頼性も高いロータを構成できる
という効果がある。

なお、本発明は上記説明した実施列にのみ限定されるも
のではなく、例えば、図示例では３重円筒ロータが組立
て対象の回転機である場合について説明したが、その他
機数の円筒状回転部を組合せて成る任意のロータに対し
て適用可能なものである。

また、第５図、第８図にて説明した工程作業中、円筒状
回転部相互の最適績げせ角度の計算■１組立て状態を仮
想した振動計算■、バランスシミュレーション■におい
ては、コンピュータを利用して迅速に解を求めることが
できるが、この場合でもコンピュータのいかなる利用形
態例えばオンライン、オフラインあるいは前詰形式その
他の、任意の方式をも採用し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の多重円筒ロータを説明するため（３３］ の断面略示図である。第２図及び第３図は、従来技術を
説明するための図で、第２図は従来の１筒ロータの側面
図、第３図はその技術を多重円筒ロータに適用した場合
を示す側断面略示図である。 第４図は本発明の方法で製造し得る多重円筒ロータの一
例の側断面図である。第５図は本発明の第１の方法の実
施の一例を示すフロー図である。第６図は回転速度と振
動振幅との関係を説明するためのグラフ、第７図（ａ）
乃至（（１）　Ｆｉ各々ロータの静止状態及び各危険速
度におけるロータの振動状態を示す略示図である。第８
図は本発明の第２の方法の実施の一例を示すフロー図、
第９図はその部分詳細フロー図である。第１０図は該方
法を有効に適用できる多重円筒ロータの一例の側断面図
である。 １．２．３・・・円筒状回転部（内筒、中間筒、外筒）
。 代理人　弁理士　秋本正実 （３４） 蓼１　図 躬２０ シ　５０ 躬４Ｂ も５０ ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の円筒状回転ｓｔ組合せて成る多重円筒ロータ
   の製造方法において、個々の円筒状回転部の不つ）あい
   ｔｔ−バランサにより各々求め、該不つシあい量を用い
   て組立て後の振動が最小になる最適組合せ角度を計算し
   、該最適組合せ角度に基づいてロータを組立てることを
   特徴とする多重円筒ロータの製造方法。 ２、複数の円筒状回転部を組合せて成る多重円筒ロータ
   の製造方法において、個々の円筒状回転部の不つシあい
   量をバランサによシ各々求め、該不つシあいｔｋ用いて
   組立て後の振動が最小になる液適組合せ角度を計算し、
   次に該最適組合せ角度を採用して組立てた状態を仮想し
   た多重円筒ロータにおける不つ９あい振動の計算を行う
   ことによシその仮想状態の不クシあい振動の予測値を求
   め、次に該予測値が許容値を満たすか否かを判定し、許
   容値を満たす場合には前記最適組合せ角度に基づいて実
   際に多重円筒ロータとして組立てる作業に入シ、許容１
   ｖｉを満たさない場合には前記最適組合せ角度全採用し
   て組立てた状態を仮想した多重円筒ロータのバランスシ
   ミュレーションを行い、これによって必要な円筒状回転
   部について該回転部毎の修正おもシを計算し、該計算結
   果として得られる修正おもＤ’に各々該円筒状回転部毎
   に付加した後、実際に前記最適組合せ角度に基づいて多
   重円筒ロータとして組立てることを特徴とする多重円筒
   ロータの製造方法。