JPS6154834A - 回転電機のロ−タリム取付構造 - Google Patents
回転電機のロ−タリム取付構造Info
- Publication number
- JPS6154834A JPS6154834A JP17501884A JP17501884A JPS6154834A JP S6154834 A JPS6154834 A JP S6154834A JP 17501884 A JP17501884 A JP 17501884A JP 17501884 A JP17501884 A JP 17501884A JP S6154834 A JPS6154834 A JP S6154834A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- rotor rim
- cotter
- rim
- protrusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野］
本発明は、回転電機のロータリム取付構造の改善にかか
り、特に、頻繁な起動停止、または、回転速度の変動を
伴う回転電機のロータリム取付橘造部の疲れ強度を向上
するロータリム取付構造に関する。
り、特に、頻繁な起動停止、または、回転速度の変動を
伴う回転電機のロータリム取付橘造部の疲れ強度を向上
するロータリム取付構造に関する。
近年、電力業界は、ピーク電力の供給と夜間余剰電力の
有効活用のため、水力発電設備は、揚水発電化の傾向に
ある。
有効活用のため、水力発電設備は、揚水発電化の傾向に
ある。
一般に、揚水発電設備は経済性向上のために大容量高速
化しつつあり、従来の３００ｒｐｍ級に対し、今後は、
７００ｒｐｍ＋級が計画されている。周知のように、大
容量の電気は備蓄不可能であるため１代わりに、これを
水の位置エネルギとして備蓄し、必要に応じて電気エネ
ルギに変換しようというのが揚水発電設備である。つま
り、大きな落差をもつ上・下二つのダムの間を、ポンプ
機能と発１！機能を兼ね備えた揚水発電膜［１？で、水
をやり取りすることにより、ピーク電力の需要に対処す
るものである。従って、揚水発電設備の大きな特徴は、
起動停止回数が著しいことである。
化しつつあり、従来の３００ｒｐｍ級に対し、今後は、
７００ｒｐｍ＋級が計画されている。周知のように、大
容量の電気は備蓄不可能であるため１代わりに、これを
水の位置エネルギとして備蓄し、必要に応じて電気エネ
ルギに変換しようというのが揚水発電設備である。つま
り、大きな落差をもつ上・下二つのダムの間を、ポンプ
機能と発１！機能を兼ね備えた揚水発電膜［１？で、水
をやり取りすることにより、ピーク電力の需要に対処す
るものである。従って、揚水発電設備の大きな特徴は、
起動停止回数が著しいことである。
つまり、揚水発電設備には、振巾の大きな応力が繰返し
生じることになる。
生じることになる。
一方、未来のエネルギとして、現在、その研究開発がす
すめられている核融合実験装置の諸電源用発電設備の場
合にも類似のことが云える。核融合実験装置の運転では
、各種コイルの負荷に１００１００Ｏ〜２０００Ｍ Ｖ
Ａの瞬時大電力が必要とされる。
すめられている核融合実験装置の諸電源用発電設備の場
合にも類似のことが云える。核融合実験装置の運転では
、各種コイルの負荷に１００１００Ｏ〜２０００Ｍ Ｖ
Ａの瞬時大電力が必要とされる。
この瞬時大電力を直接商用電力系統から受電するとなる
と、電力系統の周波数や電圧に大きな変動を与え、一般
の電力需要者に支障をきたすことになる。この支障を避
けるため、核融合実験装置には特別の発電設備が必要と
なる。
と、電力系統の周波数や電圧に大きな変動を与え、一般
の電力需要者に支障をきたすことになる。この支障を避
けるため、核融合実験装置には特別の発電設備が必要と
なる。
この発ｉｔ！設備は、商用電力系統から定常的に受電し
た電気エネルギを、一旦、回転体の慣性エネルギに変換
蓄積し、これを瞬時電力に再変換するもので、水の位置
エネルギの代わりに、回転体の運動エネルギに一旦変換
する点が揚水発電の場合と大きく相異する。この発電設
備は、起動停止こそ少ないが、およそ１ｏないし２ｏ分
間隔で瞬時電力を供給するため、回転速度の変速回数が
著しく１例えば、変速中２００ｒｐＩ１１を十分間に一
回の割合で繰返す状態である。つまり、応力的には、揚
水発電設備に比べて振巾は小さいが変動回数が多いとい
う特徴をもつ。
た電気エネルギを、一旦、回転体の慣性エネルギに変換
蓄積し、これを瞬時電力に再変換するもので、水の位置
エネルギの代わりに、回転体の運動エネルギに一旦変換
する点が揚水発電の場合と大きく相異する。この発電設
備は、起動停止こそ少ないが、およそ１ｏないし２ｏ分
間隔で瞬時電力を供給するため、回転速度の変速回数が
著しく１例えば、変速中２００ｒｐＩ１１を十分間に一
回の割合で繰返す状態である。つまり、応力的には、揚
水発電設備に比べて振巾は小さいが変動回数が多いとい
う特徴をもつ。
このように、高速化し、かつ、変速回数が増してくると
、機器の強度に関して、従来にみられなかった問題が生
じてくる。本発明の動機となった、ロータリム取付溝造
部の疲れ破壊現象およびガタッキによる振動問題などが
そうである。第５図は、核融合実験装置の発電設備のロ
ータ購造を示す支所面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ
矢視断面図である。第６図において、ロータリム１は軸
２に対して、アクシャルキ−３を介して取付けられる。
、機器の強度に関して、従来にみられなかった問題が生
じてくる。本発明の動機となった、ロータリム取付溝造
部の疲れ破壊現象およびガタッキによる振動問題などが
そうである。第５図は、核融合実験装置の発電設備のロ
ータ購造を示す支所面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ
矢視断面図である。第６図において、ロータリム１は軸
２に対して、アクシャルキ−３を介して取付けられる。
はずみ車４の慣性エネルギは軸２を伝わり、アクシャル
キ−３を介して、ロータリム１に伝えられる。
キ−３を介して、ロータリム１に伝えられる。
本ロータリム取付埼造は疲れ強度および振動問題に関し
て次のような欠点をもち１機械の高速化の障害となって
いた。 ′ 疲れ破壊は、例えば、第１２図（ａ）のように応力の繰
返しによって生じる破壊である。これに対して、第１２
図（ｂ）のように時間的に一定な刀を受ける静荷重破壊
がある。
て次のような欠点をもち１機械の高速化の障害となって
いた。 ′ 疲れ破壊は、例えば、第１２図（ａ）のように応力の繰
返しによって生じる破壊である。これに対して、第１２
図（ｂ）のように時間的に一定な刀を受ける静荷重破壊
がある。
第８図はロータリム内径部の拡大図であるが。
Ｉｔ Ｑ ７１に示すような溝部を一般に切欠と称し、
この切欠部に応力集中が必ず伴う。
この切欠部に応力集中が必ず伴う。
このような応力集中のある所では第１２（ｂ）のような
静荷重に対しては強度が必ずしも低下するわけではない
が疲れ強さは著しく低下し、疲れ破壊は常にこのような
応力集中部に生じる。
静荷重に対しては強度が必ずしも低下するわけではない
が疲れ強さは著しく低下し、疲れ破壊は常にこのような
応力集中部に生じる。
従って、第８図の“Ｑ”部に示す切欠部の応力値は可能
な限り低く押えることが疲れ破壊を防ぐ上で極めて重要
である。
な限り低く押えることが疲れ破壊を防ぐ上で極めて重要
である。
ロータリムの内周応力σ。は、ロータリム寸法、例えば
、第６図のＲ１，Ｒ，や回転速度Ｎが与えられると一義
的に決まってしまう、つまり、設計条件が与えられる内
周応力σ。は固まってしまい、疲れ破壊強度を高める、
即ち、集中応力を下げるには、溝部の形状寸法を適切に
決定することが肝要となる。
、第６図のＲ１，Ｒ，や回転速度Ｎが与えられると一義
的に決まってしまう、つまり、設計条件が与えられる内
周応力σ。は固まってしまい、疲れ破壊強度を高める、
即ち、集中応力を下げるには、溝部の形状寸法を適切に
決定することが肝要となる。
第９図、第１０図および第１１図はロータリムの内周キ
ー溝の一般的形状を示す、第１０図は第９図のロータリ
ムの内周キー溝拡大図である。この図に示すように、キ
ー溝決定要素はＢ、Ｒおよびｒの三つの寸法であるから
形状は簡潔であり、製作も容易であって、応力レベルが
低い場合や、応力レベルは高いが疲れ破壊を対象としな
い１造に採用される。しかし１本発明の対象となった高
応力レベルで且つ、疲れ破壊を対象とする機械では、こ
の形状は応力集中が大きいため、採用できない。第１１
［は実機品をモデルに使った有限要素法プログラムによ
る応力計算結果の一例を示す。
ー溝の一般的形状を示す、第１０図は第９図のロータリ
ムの内周キー溝拡大図である。この図に示すように、キ
ー溝決定要素はＢ、Ｒおよびｒの三つの寸法であるから
形状は簡潔であり、製作も容易であって、応力レベルが
低い場合や、応力レベルは高いが疲れ破壊を対象としな
い１造に採用される。しかし１本発明の対象となった高
応力レベルで且つ、疲れ破壊を対象とする機械では、こ
の形状は応力集中が大きいため、採用できない。第１１
［は実機品をモデルに使った有限要素法プログラムによ
る応力計算結果の一例を示す。
この場合、内周応力が１８ ｋｇ ／ ｍｍ”であるか
ら、応力集中率αの定義を最大集中応力と内周応力の比
にとるとき、α＝５１．４／１８．０＝２．８５となる
。
ら、応力集中率αの定義を最大集中応力と内周応力の比
にとるとき、α＝５１．４／１８．０＝２．８５となる
。
一方、第５図は、応力低減を主眼に溝形状を改良した実
機適用例である。第９図に対する此の描造の特徴は、キ
ー溝１（ａｊ＃の底面を曲面化すると。
機適用例である。第９図に対する此の描造の特徴は、キ
ー溝１（ａｊ＃の底面を曲面化すると。
共に応力解放溝ｒｅ ｂ”を設けたことにある。
検討によれば、応力集中率は、キー溝” ａ ’と“ｂ
”では相反する結果となる。即ち、片方の溝の応力集中
率を下げれば、他方の溝の応力集中率は上がる。このこ
とがら、応力集中率には下限が存在する。第６図の溝形
状の長所は、応力集中率の下限が得られることであり、
一方欠点は、溝決定要素が第７図に示すようにＲ１〜Ｒ
，、Ｂ工およびＢ２の七つもあって形状が複雑なことで
ある。
”では相反する結果となる。即ち、片方の溝の応力集中
率を下げれば、他方の溝の応力集中率は上がる。このこ
とがら、応力集中率には下限が存在する。第６図の溝形
状の長所は、応力集中率の下限が得られることであり、
一方欠点は、溝決定要素が第７図に示すようにＲ１〜Ｒ
，、Ｂ工およびＢ２の七つもあって形状が複雑なことで
ある。
第８図に応力分布を示す。応力分布は、α＝ ２９．３
７１６、Ｏ＝１．６゜これは、第９図の一般的な溝形状
の場合の６０％弱にあたる。
７１６、Ｏ＝１．６゜これは、第９図の一般的な溝形状
の場合の６０％弱にあたる。
このように、第６図に示す従来の応力低減型キー溝は、
形状が複雑で設計、製作の多大な手間がかかるという欠
点があった。この欠点に補うべく改良された従来構造と
して、第１４図に示す構造が知られている。この構造は
、ロータリム１の内周側に、半径方向内向き突起形状を
設け、この突起物を、軸側に設けた凹溝に嵌め込むこと
を特徴とする。この構造は、第１３図に示すように、同
一部材で比べた場合、（ａ）の切欠よりも、（ｂ）の突
起形状の応力集中が小さいので、応力集中の低減という
観点からみれば改良された構造と云える。
形状が複雑で設計、製作の多大な手間がかかるという欠
点があった。この欠点に補うべく改良された従来構造と
して、第１４図に示す構造が知られている。この構造は
、ロータリム１の内周側に、半径方向内向き突起形状を
設け、この突起物を、軸側に設けた凹溝に嵌め込むこと
を特徴とする。この構造は、第１３図に示すように、同
一部材で比べた場合、（ａ）の切欠よりも、（ｂ）の突
起形状の応力集中が小さいので、応力集中の低減という
観点からみれば改良された構造と云える。
しかし、この構造には、高速化へのもう一つの不都合、
即ち、ガタによる振動問題が残っている。
即ち、ガタによる振動問題が残っている。
本発明が対象としている大型かつ高速の回転体では、軸
とロータリム間の僅かなガタが振動の原因になる。周知
のように、遠心力Ｆは で表わされるにこに、Ｗ＝回転体重量、Ｎ＝回転速度、
モしてｅはガタによるＷの偏心量である。
とロータリム間の僅かなガタが振動の原因になる。周知
のように、遠心力Ｆは で表わされるにこに、Ｗ＝回転体重量、Ｎ＝回転速度、
モしてｅはガタによるＷの偏心量である。
大型、かつ、高速ということは、この式で云うとＷおよ
びＮが大きいということであり、不釣合遠心力Ｆを小さ
くするには、θを小さくする。つまり、軸とロータリム
間のガタを小さくする必要がある・ 本発明は、このような観点に立って、 （１） Ｉとロータリム間にガタのない（２）疲れ破壊
強度が大きい ロータリム取付構造を提供するものである。
びＮが大きいということであり、不釣合遠心力Ｆを小さ
くするには、θを小さくする。つまり、軸とロータリム
間のガタを小さくする必要がある・ 本発明は、このような観点に立って、 （１） Ｉとロータリム間にガタのない（２）疲れ破壊
強度が大きい ロータリム取付構造を提供するものである。
第１図に、本発明のロータ取付構造の一実施例を示す０
本取付構造の特徴は、第１図および第２図に示すように
、リム内側を内向き突起６とし、この突起を、軸の外周
に設けた凹形軸方向溝に挿入し、このとき、軸の凹形溝
と、リムの突起間に生じる空隙にコツターを打込むロー
タリム取付構造において、コックを二分割とし、その分
割面に軸方向勾配を第３図のようにもたせ、かつ、コッ
ク相互の接触面を周方向に対し、第２図に示すように傾
角θ （０は９０度以外）をもたせたことにある。
本取付構造の特徴は、第１図および第２図に示すように
、リム内側を内向き突起６とし、この突起を、軸の外周
に設けた凹形軸方向溝に挿入し、このとき、軸の凹形溝
と、リムの突起間に生じる空隙にコツターを打込むロー
タリム取付構造において、コックを二分割とし、その分
割面に軸方向勾配を第３図のようにもたせ、かつ、コッ
ク相互の接触面を周方向に対し、第２図に示すように傾
角θ （０は９０度以外）をもたせたことにある。
ロータリム側の突起形状は、ｒ、ＢおよびＲの三つの寸
法だけで決定できるｆ￥１１ｍ１造であり、かつ、第４
図に示すような応力集中が小さい利点をもつ。このこと
は、第１３図について既述した通りである。キー合せ面
に傾角θをもたせると、フッタの打込みにつれて、キー
は周方向と半径方向に同時にＶＩ着させることができる
ため、ガタを防ぐことができる。このことは、前述のよ
うに、不釣合遠心力を無くすることになって回転時の不
釣合振動が防止できる。
法だけで決定できるｆ￥１１ｍ１造であり、かつ、第４
図に示すような応力集中が小さい利点をもつ。このこと
は、第１３図について既述した通りである。キー合せ面
に傾角θをもたせると、フッタの打込みにつれて、キー
は周方向と半径方向に同時にＶＩ着させることができる
ため、ガタを防ぐことができる。このことは、前述のよ
うに、不釣合遠心力を無くすることになって回転時の不
釣合振動が防止できる。
本発明によれば、回転体の大型高速化の障害となつ、て
いた応力集中問題と、振動問題が同時に屏決で危る。
いた応力集中問題と、振動問題が同時に屏決で危る。
第１図は本発明のロータリム取付構造の一実施例図、第
５図のＩ−Ｉ矢視断面図、第２図は第１図の■部拡大図
、第３図は第２図の■−■矢視所面図、第４図は、第１
図■部の応力分布図、第５図は核融合実験装置用電源発
？Ｉ！機の支所面図、第６図は第４図の■−■矢視断面
図、第７図は、第６図の■−■近傍拡大図、第８図は第
７図部位の応力分布図、第９図は、第５図のＶＩ−ｖｒ
矢視断面図、第１０図は８９図のキー溝拡大図、第１１
図は、第１０図部位の応力分布図、第１２図は応力の発
生状態説明図、第１３図は同一条件下における切欠と突
起部の発生応力比較図、第１４図は従来技術の平面図で
ある。 １・・・ロータリム、２・・・軸、３・・・アクシャル
キー。
５図のＩ−Ｉ矢視断面図、第２図は第１図の■部拡大図
、第３図は第２図の■−■矢視所面図、第４図は、第１
図■部の応力分布図、第５図は核融合実験装置用電源発
？Ｉ！機の支所面図、第６図は第４図の■−■矢視断面
図、第７図は、第６図の■−■近傍拡大図、第８図は第
７図部位の応力分布図、第９図は、第５図のＶＩ−ｖｒ
矢視断面図、第１０図は８９図のキー溝拡大図、第１１
図は、第１０図部位の応力分布図、第１２図は応力の発
生状態説明図、第１３図は同一条件下における切欠と突
起部の発生応力比較図、第１４図は従来技術の平面図で
ある。 １・・・ロータリム、２・・・軸、３・・・アクシャル
キー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、内周側に半径方向内向突起を設けたロータリム、前
記突起に向い合せた軸方向を外面に設けた軸、組立状態
で、前記ロータリムの前記突起と軸外側軸方向溝の間に
生じる空隙に打込むコッタから成るロータリム取付構造
において、 内と外側に二分割とし、かつ、この分割面を、軸方向に
勾配をもたせたコッタの分割面に９０度でない傾角をも
たせたことを特徴とする回転電機のロータリム取付構造
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17501884A JPS6154834A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 回転電機のロ−タリム取付構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17501884A JPS6154834A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 回転電機のロ−タリム取付構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6154834A true JPS6154834A (ja) | 1986-03-19 |
Family
ID=15988776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17501884A Pending JPS6154834A (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 回転電機のロ−タリム取付構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6154834A (ja) |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP17501884A patent/JPS6154834A/ja active Pending
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