JPS592539A - 回転電機のステ−タばね支持装置 - 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、ステータばね支持装置を有する回転電機に関
し、更に詳細には、発電機ステータを並行作業で製造で
きる２つの独立のセグメントに分けて製造することを可
能にするばね支持装置に関する。

発電機のロータが回転すると、その磁界もそれと同期し
て回転する。この磁界は、発電機のステータコアに力を
及はす。２極ロータを自する回転電機のコアは、動作時
ロータの回転に追従する楕円形の変形を受ける。かくし
て、この２極の回転電機では、コアは典型的には３６０
０ＲＰＭであるロータの回転速度の２倍の周波数で振動
する。

この周期的な歪みによりステータフレームには不都合な
振動が生じるか、もしステータコアかステータフレーム
内に剛性的に取すイ」けられている場合は、その振動は
回転電機の基礎に伝達される。

コアをステータフレームに弾性的に取り付ける手段とし
てばねを用いる場合、その基礎への振動の伝達は最少限
に抑えることができる。米ぼ１特３′「第２．３２０．
８４３号明細書は、複数のばねを用いてコアをステーク
フレーム内に弾性支持するコア取り付は装置を開示する
。ばねは平らな板状に作られ、その板状ばねは半径方向
の弾性を与えると同時に接線方向にお（翫てはかなりの
こわさ及び剛性を与えるように取り付けられる。半径方
向の弾性は、上述した振動を吸収するよう作用し、また
接線方向の剛性はコアの重量を支持してそのコアを定位
置に保持する。

米国特許第２．５６１．９９４号明細書は、複数組の４
つのばねを全て垂直方向から４５°の方向に延びるよう
に取り伺けたコア支持装置を開示する。この装置におい
ても、ばねは半径方向の弾性と接線方向のこわさを与え
るように取りイ」けられる。

米国特許第２．８１１．６５９号明細書には、軸方向に
延びる棒状ばねをステータフレームにその長〜さ方２・
向に沿ひ複数の位置で取り付けたばね支持装置が記載さ
れている。コアは、上述した取り付は個所の間であって
軸方向にその棒状ばねに沿って位置する点でボルトで取
り付けられ、これらのボルト接続した点で棒状ばねが変
形することにより半径方向の弾性か得られる。同様に、
米国時￥１第２．８４６．６０３　弓明細書に開示され
るように、コアの構造体に接線方向のスロットを設ける
ことによっても半径方向の弾性が得られる。

上述したように、発電機コア支持のための現在用いられ
ている方法は、ばねを用い、ステータフレーム構造体か
積層ステータコアの同軸的積重ね及びその内部への配設
以前に完成していることを必υとする。このため、ステ
ータフレームとコアは、順次に製造することか必要とな
り、これはその製造設備使用の点で相当不利であり製造
計画の策定かめんどうになる。板状ばねを用いる場合、
内側及び外側のステータセグメントの設計は、外側フレ
ーム上クメンｌ−強度の要求で難しい局面に立たされる
。

これは、ひとつには板状ばねの接線方向のこわさによる
。コアに過渡的な力か加わると、これらの接線方向の荷
重は発電機のフレーム構造に直接伝達され、その内部で
大きい反力が生ずる。このため、フレーム構造はこれら
の力に抗することかできるへ４かなりの強度を持つよう
に製造する必要がある。従って、別々に製造したあと組
み立てられるそれぞれ別体のコア及びフレームセグメン
トには不適合な構造が必要となる。

もしステータフレームとコアを並行作業で製造し後で組
立てることかできるのであれば、著しい経済性が得られ
る。

本発明の目的は、半径方向の弾性と限られたしかしなが
ら充分な接線方向のこわさを有し、ステータフレームと
コアを並行作業で製造した後組立てることができるよう
なステータコア支持装置を提供することにある。

本発明の一実施例によれば、回転電機は、外側フレーム
部材と内側コア部材とより成り、前記フレーム部材は円
筒状で前記コア部材をその内部に同軸的に受は入れる形
状を有しかつ外殻とその外殻に接続されその外殻の半径
方向内方に延びる複数のフレームリングを有するステー
タ構造体と、前記コア部材の外周に沿い軸方向に延び前
記コア部材に接続されかつ前記コア部材の外周から半径
方向に突起した複数の構造体と、前記フレーム部材の内
周に沿い軸方向に延びｎｉＪ記フレームリングに剛性的
に接続される複数の棒状ばねとより成り、前記棒状ばね
の半径方向内側表面は、前記構造体を軸方向に摺動させ
て受は入れることができる形状を有し、さらに前記棒状
ばねの部分を半径方向内方に変形させる前記フレームリ
ングの隣接するものの間に配設した変形手段とより成る
ことを特徴とする。

本発明は、半径方向弾性と限られたしがしながら充分な
接線方向のこゎさを有１７、ステータフレームとコアか
並行して製造されるのを可能にするステータコア支持装
置に関する。

回転電機、特に発電機においては、ステータコアは、中
央す通孔を有する円筒状のコアを形成するよう積み重ね
られる複数の積層押抜きより成る。構造的一体性を与え
積層物が正しく配列されるようにするため、複数の軸方
向に延びる構造体を用いる。典型的には、これらの構造
体は、円筒体を形成するよう配設し、個々の押抜きはそ
れらと協働するよう積み重ねる。通常押抜きは構造体の
周りにはめ込める形状の凹所を有するように作る。

押抜きの積み重ね前にこれらの構造体を正しく配置する
と、正しい形状で正確に作られたコア組立体が得られる
。本発明は、この技術を用いるが、構造体をコア積み重
ね作業前にステータフレームに組み込むことは必要条件
ではない。

その代わり、構造体はコア積み重ね作業時それらの位置
を維持するための取り付は具により支持される。ステー
タフレームは、予め組立てたコア構造体を摺動させて受
は入れることのできる形状に製造される。

ステータフレーム構造体は、円筒状の外殻より成り、そ
の内側表面に複数のフレームリングを剛性的に接続する
。複数の棒状ばねをフレームリングに剛性的に取り付け
る。それらの棒状ばねは、フレーム構造内で軸方向に延
び円筒を形成するように配置する。各棒状ばねは、その
フレームリングとの接触点で支持され、それらの間ので
は支持されない。棒状ばねか半径方向内方及び外方への
変形を許容することにより、半径方向の弾性を与えるの
は、それらの支持されない領域においてである。半径方
向弾性を与えながら同時に限られたしかしながら充分な
接線方向のこわさを維持するため、棒状ばねは、それら
の半径方向で薄くかつ接線方向では厚いものである。

半径方向の寸法は、コア部材の半径方向の振動を吸収し
その振動がフレーム構造を介して基礎に伝達されないよ
うな値に選び、また接線方向の寸法は、コア部材を支持
するようにしかしながら限られた可撓性により動作時生
じる過渡的な接線方向の力が吸収されるように選ぶ。こ
のようにして接線方向の力が吸収されてフレーム構造に
対するその影響か減衰し、外側フレーム構造を前述した
ように板状ばねを用いる場合必要であるよりも低い強度
条件で製造することが可能となる。

棒状ばねの各々は、コア構造の構造体を摺動させて受り
入れることのできる形状の半径方向内側表面に有する。

この協働的な関係により、予め製造した内側コア組立体
を外側ステータフレーム部材内に同軸同心的に摺動させ
得るためそれらを並行作業で製造することが出来、製造
日程管理の効率が最大限で製造設備の最適使用が可能と
なる。

棒状ばねは、その半径内側表面にボス部分を持つよう設
計する。コアの構造体と嵌合する形状の溝を設けるのは
、このボス部分である。棒状ばねと構造体の接触を局所
的に限定することにより、もし棒状ばねと構造体がそれ
らの長さ全体に旦り全面的に接触する場合には不可能で
あるような非常に効率的な態様で棒状ばねの弾性を利用
することができる。棒状ばねとフレームリングとの間の
接触点は、棒状ばねのこれらボス部分の間にある。また
、棒状ばねは、その半径方向外側表面に沿う溶接の熱に
よる影響を最小限にするため膨径部分を設けた所でフレ
ームリングに溶接する。

ステータフレームの棒状ばねとステータコアの構造体の
間の組立てに必要な間隙を減少しそれらが半径方向にお
いて良好に接触するようにするため、軸方向においてボ
ス部分近傍の棒状ハネの変形可能な部分の周りにクラン
プ用リングを配設する。組立て完了後、クランプ用リン
グを用いて棒状ばねを半径方向内方にわすかに変形させ
、そのばねを受は入れる形状の構造体と確実番こ接触さ
せる。

本発明は、ステータフレームとコアを並行作業で別々に
製作することにより製造日程管理の点で著しい利点か得
られるたけでなく、発電機のステークコア支持装置に必
要とされる半径方向弾性及び限られたしかしなから充分
な接線方向こわさを与えるステータばね支持装置を提供
する。

以下、添イ」図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は、発電機コア構造体をステータフレーム構造体
内で弾性支持する手段を示す。コア１０は、円筒状コア
構造体を形成するよう積み重ねた複数の積層押抜き１２
より成る。コアの外周面に沿って軸方向に延びる複数の
構造体１４は、コア構造体から半径方向に突出し、その
コア構造体を整列関係で構造的に支持する。

コア１０の半径方向外側に配設するステータフレーム構
造体は、外側円筒吠殻１６とその内側表面に取り付けた
複数のフレームリンク１８ａ及び１８ｂより成り、その
円筒状外殻１６はプレートを溶接して構成したケーシン
グより成る。これらのフレームリングは、リング１８ａ
が棒状ばね２０に剛性的に取り付けられるがリング１８
ｂは剛性的には取り付けられない点を除いて本質的に同
一である。

フレームリング１８ａは、第１図に示すように溶接部２
２により棒状ばねに接続する。棒状ばね２０を、フレー
ム構造体に対して剛性的に支持するために他の任意の適
当な手段を用いてもよい。

棒状ばね２０はフレームリング１８ｂ近傍の領域では支
持されないため、その長さ方向のこの部分に沿って゛１
！径方向に自由に変形可能である。フレームリング１８
ｂ近傍の棒状ばね２０が１（径方向に変形可能な領域で
は、棒状ばね２０にミＩ≦径方向で内方に向かう力を加
える手段としてクラ・プ用・）〉・グ２４を用い、棒状
ばね２０をコア構造体の構造体１４と強制的に確実に接
触させる。

この半径方向で内方に向かう力を与えるために、クラン
プ用リング２４には、割れ目２６とクランプ用リング２
４の端部を接線方向に互いに近づく方向に引張る手段を
設ける。これは、その端部にブロック２８を取り付けそ
のブロックに設けた穴にねじ付き部材２９を貫通させる
ことにより実現できる。クランプ用リング２４は棒状ば
ね２０の半径方向外側表面上を自由に摺動できるため、
ねじ付き部月２９の各端部のす、トを締めると、クラン
プ用リング２４の周長が減少し、そのため棒状ばね２０
かクランプ用リング２４の領域において構造体１４の方
に半径方向内方へ変形する。

棒状ばね２０の半径方向内側表面は、構造体１４に嵌合
する形状の溝３２を有するボス部分３０を具備する。こ
の構成は、コアに接線方向の支持を与えると同時に、コ
アか棒状ばね２０と共に半径方向に運動するのを可能に
する。第１図において、棒状ばね２０のボス部分３０た
けに構造体１４と嵌合する形状の溝を設ける。

棒状ばね２０と構造体１４との間のこの局部的な接触に
より、ばね支持装置の半径方向の弾性が増加するが、本
発明の範囲内で同一効果が得られる他の適当な構成を用
いることが可能である。

第２図は、円筒状コア２０とその構造体１４のうちのひ
とつとより成るコア構造体を示す断面図である。コア構
造体の半径方向外側に配置されるのはステータフレーム
構造体であり、その構造体は円筒状外殻１６とフレーム
リング１８ａ及び１８ｂより成る。

棒状ばね２０のひとつは、フレームリング１８ａに溶接
部１２で固着される。第２図には示されないが、棒状ば
ね２０のボス部分３０は溝（第１図で３２９を有し、そ
の溝は棒状ばね２０が゛Ｖ径力向内方に変形して構造体
１１と確固とした接触関係を確立するため構造体１４を
摺動させて受は入れることのできる形状を有する。上述
したように、この変形は、棒状ばね２０の円筒状表面の
周りに配置するクランプ用リンク２４を用いて行なう。

クランプ用リング２４を締め（＝Ｉけ即ちその実効周長
を減少させることにより、棒状ばね２０に半径方向で内
方に向かう力を加え、そのばねと構造体１４が確突に接
触するまで構造体１４の方に変形させる。

ここで重要なことは、クランプ川ばね１４は棒状ばね２
２は固着されず、棒状ばね２０の半径方向外側表面に沿
い自由に摺動できることである。この摺動かできるとい
う特徴により、クランプ用リンク２４は棒状ばね２０上
に接線方向の力を生ぜしめることなく締め付けることが
できる。この接線方向の力は、もし生じた場合、棒状ば
ね２０を半径方向とは異なる方向に移動させる恐れがあ
る。

棒状ばね２０は、フレームリング１８ａに剛性的に固着
するが、フレームリング１８ｂには剛性的に固着しない
。この構成により、棒状ばね２０は隣接するフレームリ
ング１８８間の領域では支持されないことになる。棒状
ばね２０が変形可能であり、このためクランプ用リング
２４により構造体１４と接触する内方へ変形できるだけ
でなく、本発明のコア支持装置に半径方向の弾性とコア
構造体を支持するに必要な充分な接線方向のこわさを与
えそれと同時番と多少の接線方向運動により過渡的な力
を吸収せしめるのは、この領域においてである。フレー
ムリング１’　８　ｂの正確な位置は、ステークフレー
ムの構造的一体性及び外殻１６の支持へのその影響の点
を除くと、本発明装置の動体にとっては重要ではない。

第３図は、第２図の棒状ばね２０及び構造体１４の断面
図である。第２図において棒状ばね２０は、そのボス部
分３０か構造体１４を受は入れる形状の溝３２を有する
ものとして示されている。この構造体１４は、コア積層
体１２の押抜きスロット３８内に嵌合するような形状を
有する。棒状ばね２０の半径方向で外側に配置するのは
クランプ用リング２４であり、このリンクは締めつけら
れると棒状はね２０と構造体１４・の間のギャップ４０
を消滅させてそれらのｍｌに確固として接触関係を確立
する。

本発明のばね特性は、その特定の寸法の関数であり特定
の用途に適合するよう変えることかできることは言うま
でもない。例えば、第３図に示す棒状はね２０の厚さＴ
及び幅Ｗは、限られたしかしながら充分な接線方向こわ
さと共に半径方向の弾性を与えるような値に選択する。

また、棒状ばね２０か第２図に示すようにフレームリン
グ１８ａに剛性的に接続されている点間のスパンＳは、
使用する棒状ばね２０の数及びそのはねにより構成され
る円筒体の実効半径と共に、５本発明装置の弾性を決定
する。

クランプ用リング２４か締め付は前の状態にある時、ギ
ャップ４０の寸法はコア構造体をステータフレーム構造
体内に組立て挿入する際の隙間を提供する。このギャッ
プは、半径方向で１０分の１インチのオーダーである。

その側にも、それに比例する量のギャップを与える。コ
ア構造体は、フレーム構造体内に軸方向に摺動させ、続
いてクランプ用リング２４を締め付ける。これにより棒
状ばね２０が変形して構造体１４と確実に接触し、コア
構造体かステータフレーム内に支持される。

第４図は、クランプ月俸機構を更に詳細に示す。

棒状ばね２０は、構造体１４の半径方向外側に配設し、
第４図には図示しない所のフレームリングに接続し、ま
た構造体１４は円筒状のコア構造体を形成するため積み
重ねた複数の積層体１２に固着する。構造ばね２０の半
径方向外側に配設したクランプ用リング２４は、その割
れ目領域２６においてその端部を互いに近づく方向に引
張る手段を具備する。この構成では、２つのブロック２
８をクランプ用リング２４の端部に取すイτｊけ、ねじ
付き部材２９をブロック２８の心合孔を貫通させる。２
つのホルト４０を締め（＝Ｊけて、ブロック２８を強制
的に互いに近つく方向に引張り、クランプ用リンク２４
の実効周長を減少する。この作業を行うと、棒状はね２
０は強制的に〕１毛径方向内方に変形し構造体１４と確
実に接触する。棒状ばね２０のボス部分３０は溝３２を
有し、その溝３２は構造体１４と嵌合する形状を有し、
これによりコア構造体に半径方向の支持を与える。この
半径方向ノ変形により、ステータフレーム構造体内へコ
ア構造体を組み込むための隙間であるギャップ４０か消
滅する。

以上より、本発明は、半径方向の弾性及び限られたしか
しなから充分な接線方向のこわさを有し、コアとフレー
ム構造を並行作業で別々に製造するのを可能にするコア
支持装置を１是供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の斜視図；第２図は、本発明装置
の棒状ばねを他の構成要素と共に示す断面図；　第３図
は、本発明装置の棒状ばね及び構造体の断面図；　第４
図は、本発明装置のクランプ用リンクを示す図である。 １０・・・・・コア；　１２・・・・・押抜き；　１４
・・・・・構造体；　１６・・・・・外殻ｉ　　１８ａ
　　　・フレームリンク、　２０　・棒状ばね；　２２
・　・溶接部；　２４・・クランプ用リング＋　２６・
・・・・割れ目；　３０・・・・ボス部分；　３２・・
・・・溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １外側フレ一ム部材と内側コア部材とを有するステータ
   構造体を含み、前記フレーム部材は円筒状で前記コア部
   材を同軸的に収容する形状を有しかつ外殻とその外殻に
   接続されそれから半径方向内方に延びる複数のフレーム
   リングとを負し、更に前記コア部材の外周に沿って軸方
   向に延び前記コア部材に接続されて前記コア部材の外周
   から半径方向に突起する複数の構造環と、前記フレーム
   部材の内周に沿って軸方向に延び前記フレームリングに
   剛性的に接続されその半径方向内側表面が前記構造環を
   軸方向に摺動させて受は入れることができるような形状
   を有する複数の棒状ばねと、隣接する前記フレームリン
   グ間に配設され前記棒状ばねの部分を半径方向内方に変
   形させる手段とより成ることを特徴とする回転電機。 ２、前記変形手段は、前記棒状ばねの半径方向外側に配
   設されて前記棒状ばねに半径方向内方の力を加えること
   ができるクランプ用リングより成ることを特徴とする前
   記第１項記載の回転電機。 ３前記クランプ用リングは、その２つの端部を周方向に
   互いに近付く方向に引張るねじ付き手段を具備すること
   を特徴とする前記第１又は２項記載の回転電機。 ４、前記棒状ばねは軸方向において前記変形手段近傍で
   半、径方向内方に延びる膨径部分を有し前記膨径部分は
   前記構造環を受は入れる形状の溝を有することを特徴と
   する前記第１乃至３項のうち任意の一項に記載した回転
   電機。 ５、円筒状外殻と、前記外殻の内側周面に接続した複数
   のリングと、前記内側部材１ζ接続した第１の複数の棒
   とを含み、前記第１の複数の棒の各々は前記内側部材の
   外側表面に沿って軸方向に延びかつ前記内側部材の外側
   表面から半径方向で外側に突出し、第２の複数の棒は前
   記環状リングに接続されて前記外殻内で軸方向に延び、
   前記第２の複数の棒の各々は前記第１の複数の棒の所定
   のものを軸方向に摺動させることにより受は入れること
   かできるような形状を有し、更に前記第２の複数の棒の
   所定の部分を前記第１の複数の棒に対して半径方向内方
   に圧縮する手段を含むことを特徴とする前記第１乃至４
   項のうち任意の一項に記載した回転電機。 ６、前記第２の複数の棒は、前記内側部材を弾性支持で
   きることを特徴とする前記第５項記載の回転電機。 ７、発電機のステータ構造体を含み、前記ステータ構造
   体は、円筒状外殻、前記外殻に接続され前記外殻の半径
   方向内方へ延−びる環状フレームリング、前記環状フレ
   ームリングに接続されその内側を軸方向に延び前記外殻
   に関し円筒形に配設した複数の棒状ばね、前記コア部材
   の外側円筒状表面に接続され前記コア部材の軸方向に延
   びかつ半径方向外側に突起するよう円筒状に配設した複
   数の構造体より成り、前記円筒状に配設した複数の構造
   体は前記円筒状に配設した複数の棒状ばねの内径より小
   さい外径を有し、更に前記棒状ばねの所定部分を前記構
   造体に対して半径方向内方に変形させる手段を含み、円
   筒状に配設した前記棒状ばねは、円筒状に配設した前記
   構造体を摺動させて同軸関係で受は入れることができる
   形状を有することを特徴とする前記第１乃至４項のうち
   任意の一項に記載した回転電機。 ８前記変形手段は、円筒状に配設した前記棒状ばねの周
   りに配設したクランプ用リングであることを特徴とする
   前記第７項記載の回転電機。 ９前記クランプ用リングは、３６（ｆより小さい角度に
   亘って延び、その２つの端部間の周長を減少してその直
   径を減少させる手段を有することを特徴とする前記第８
   項記載の回転電機。