WO2020158389A1 - 回転電機 - Google Patents
回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020158389A1 WO2020158389A1 PCT/JP2020/001055 JP2020001055W WO2020158389A1 WO 2020158389 A1 WO2020158389 A1 WO 2020158389A1 JP 2020001055 W JP2020001055 W JP 2020001055W WO 2020158389 A1 WO2020158389 A1 WO 2020158389A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- stator
- frame
- electric machine
- intermediate frame
- plate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
-
- 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
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
- H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
- H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
- H02K9/12—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing wherein the cooling medium circulates freely within the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
- H02K9/18—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
Definitions
- the present invention relates to a rotating electric machine.
- the rotating electric machine includes a stator, a rotor, a frame that holds the stator, and a bearing that supports the rotating shaft of the rotor.
- the stator is deformed by the generated magnetic attraction force during operation, and the stator causes electromagnetic vibration. It is known that electromagnetic vibration vibrates at a frequency twice the power supply frequency, and propagates from the stator to the frame and bearings. Further, the frame vibrates and the bearing is vibrated by vibrating the rotor with respect to the rotating shaft due to the structural imbalance of the rotor. As a result, vibration of the rotational frequency component appears in the frame and the bearing.
- the conventional rotating electrical machine has a problem that electromagnetic vibrations and vibrations of rotational frequency components occur in the frame and bearings.
- Patent Document 1 describes an example of a conventional rotating electric machine.
- the rotary electric machine described in Patent Document 1 includes notches on both sides of the stator support member, and the notch reduces the rigidity of the stator support member to increase flexibility and electromagnetic vibration.
- the stator is elastically supported by a stator support member having a notch. Therefore, in the rotary electric machine described in Patent Document 1, it is difficult to adjust the size of the gap between the rotor and the stator and the rigidity of the stator support member, so that there is a problem in manufacturability of the rotary electric machine. is there. Further, the rotating electrical machine described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to suppress vibration of the stator itself, and the vibration of the stator propagates to the frame and the bearing.
- An object of the present invention is to provide a rotating electric machine that can suppress vibrations of a frame and a bearing and has good manufacturability.
- a rotating electric machine includes a stator, a rotor that is disposed radially inside the stator and that includes a rotating shaft, a bearing that supports the rotating shaft, an intermediate frame that supports the stator, and A bearing and a stator frame supporting the intermediate frame are provided.
- the stator frame includes pedestals at both widthwise ends of the bottom portion. The pedestal has an upper surface located above a bottom surface of the stator frame. The intermediate frame is fixed to the upper surface of the pedestal.
- vibration of the frame and the bearing can be suppressed, and a rotating electric machine with good manufacturability can be provided.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a rotary electric machine according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of a structure of an intermediate frame. It is a figure showing an example of composition of a stator frame, and an intermediate frame fixed to a stator frame. It is a figure which shows the stator frame and the intermediate
- FIG. 3 is a diagram showing a stator frame and an intermediate frame fixed to the stator frame in a rotating electric machine having a structure in which the stator frame does not include a pedestal. It is a figure which shows the structure of the intermediate frame provided with the notch which opens toward a stator as an opening part.
- FIG. 6 is a diagram showing a stator frame and an intermediate frame fixed to the stator frame in a rotating electric machine according to a second embodiment of the present invention.
- the rotating electric machine according to the present invention is capable of suppressing the vibration of the frame and the bearing due to the vibration of the stator, has the characteristics of low vibration and good manufacturability (easy to manufacture).
- One of the factors causing the bearing to vibrate is that the vibration of the frame propagates to the bearing.
- a rotary electric machine will be described below with reference to the drawings.
- the direction parallel to the rotation axis of the rotor is referred to as the “axial direction”, and the direction perpendicular to the axial direction and the height direction of the rotating electric machine is referred to as the “width direction”.
- the direction around the rotation axis is referred to as “circumferential direction”, and the radial direction of the rotation axis is referred to as “radial direction”.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention, showing a cross section passing through a rotation axis.
- the rotating electric machine 100 includes a rotating electric machine main body 101, a heat exchanger 102 that cools the inside air 4 flowing inside the rotating electric machine main body 101, and an external fan duct 103 for introducing the outside air 14 into the heat exchanger 102.
- the rotating electric machine body 101 includes a cylindrical stator 2, a rotor 1, an intermediate frame 15, a stator frame 8, an axial fan 7, and a bearing 16.
- the rotor 1 is arranged inside the stator 2 in the radial direction via an air gap 3, and includes a rotating shaft 10.
- One end (right side in FIG. 1) of the rotary shaft 10 is connected to a coupling (not shown).
- the intermediate frame 15 supports the stator 2.
- the stator frame 8 supports the intermediate frame 15, and includes brackets 17 at both ends in the axial direction.
- the axial fans 7 are installed at both ends of the rotary shaft 10 and recirculate the inside air 4 that has been deheated by the heat exchanger 102 to the inside of the rotary electric machine body 101.
- the bearing 16 is supported by the bracket 17 and supports the rotor 1 by the rotating shaft 10. Both ends of the rotary shaft 10 are supported by bearings 16.
- the heat exchanger 102 includes a tube group 12 through which the outside air 14 flows, and removes the inside air 4 that has cooled the stator 2 and the rotor 1.
- the heat exchanger 102 includes partition plates 18 that control the flow of the inside air 4 at both ends in the axial direction.
- the external fan duct 103 stores the external fan 13.
- the outer fan 13 is a blower, is connected to the other end of the rotating shaft 10, and sends the outside air 14 to the heat exchanger 102.
- the stator 2 includes a stator core 6, a guide plate 5, and a stator coil (not shown) housed in a plurality of slots (not shown) formed on the inner diameter side of the stator core 6. ..
- the stator coil includes a stator coil end portion 9 that projects axially outward from the end portion of the stator core 6.
- the guide plates 5 are attached to the axial ends of the intermediate frame 15 with bolts so as to cover the stator coil end portions 9.
- the following shows the configuration of cooling by the ventilation of the rotating electric machine 100.
- the inside air 4 pressurized by the axial fan 7 is divided into the inside air 4a toward the inside of the rotor 1, the inside air 4b toward the air gap 3, and the inside air 4c toward the stator coil end portion 9.
- the inside air 4 a heading to the inside of the rotor 1 flows into the air gap 3 after cooling the rotor 1.
- the inside air 4b toward the air gap 3 merges with the inside air 4a flowing into the air gap 3, cools the stator 2, and flows into the stator frame 8.
- the inside air 4c directed to the stator coil end portion 9 flows into the stator frame 8 through the opening 159 of the main plate forming the intermediate frame 15, and the inside air 4a, Merge with 4b.
- the inside air 4 in which the inside air 4a, 4b, 4c merges flows out from the outer periphery of the stator frame 8 and flows into the heat exchanger 102, is removed from heat in a region between the two partition plates 18, is cooled, and has an axial flow. Return to fan 7.
- the heat exchanger 102 internally includes a tube group 12 including a plurality of tubes to cool the inside air 4.
- Outside air 14 which is a secondary refrigerant, is caused to flow inside the tube group 12 by an external fan 13.
- the inside air 4 exchanges heat with the outside air 14 inside the tubes via the tube wall and is cooled.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the intermediate frame 15.
- the intermediate frame 15 includes a main plate 151 and a main plate 154 at both ends in the axial direction, and an intermediate plate 152 and an intermediate plate 153 between the main plate 151 and the main plate 154 along the axial direction.
- the main plates 151, 154 and the intermediate plates 152, 153 are surfaces provided with a circular opening 200 for supporting the stator 2 in the central portion.
- each of the main plates 151 and 154 has a plurality of openings 159 for passing the inside air 4c that has cooled the stator coil end portion 9.
- the opening 159 is provided around the opening 200 for supporting the stator 2.
- the opening 159 is provided for cooling the inside air 4 in the region between the two partition plates 18 of the heat exchanger 102, as described with reference to FIG.
- the openings 159 are preferably provided in the main plates 151 and 154 so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction.
- the intermediate frame 15 includes side plates 155 and 156 at both ends in the width direction.
- the side plate 155 and the side plate 156 connect the main plate 151, the intermediate plate 152, the intermediate plate 153, and the main plate 154 to each other. Openings 1551 are provided in the lower portions of the side plates 155 and 156.
- the intermediate frame 15 is provided with a protruding bottom portion at the bottom.
- the bottom portion of the intermediate frame 15 is a bottom plate 158 that is a surface located at the center portion in the width direction, two leg plates 157 that are located at both ends in the width direction, and two bottom plates 158 that connect the bottom plate 158 and the leg plate 157.
- a side plate 160 that is a surface.
- the leg plate 157 is located above the bottom plate 158 and is fixed to the stator frame 8.
- the leg plate 157 includes a plurality of through holes 1552, and is fixed to the stator frame 8 with bolts that penetrate the through holes 1552.
- the opening 1551 is provided for fixing the leg plate 157 of the intermediate frame 15 to the stator frame 8 with bolts.
- FIG. 3 is a view showing an example of the structure of the stator frame 8 and the intermediate frame 15 fixed to the stator frame 8, and is a cross-sectional view of the stator frame 8 and the intermediate frame 15 perpendicular to the axial direction. ..
- the stator frame 8 has main plates (not shown) at both ends in the axial direction and side plates 81 at both ends in the width direction.
- the stator frame 8 includes a bottom plate 82, leg plates 84, and a pedestal 83 at the bottom.
- the bottom plate 82 is the bottom surface of the stator frame 8 and is placed on the foundation of the rotating electric machine 100.
- the leg plates 84 are provided at both ends of the bottom plate 82 in the width direction and have a plurality of through holes (not shown). Bolts for fixing the stator frame 8 to the foundation of the rotary electric machine 100 penetrate through the through holes.
- the rotary electric machine 100 is fixed to the foundation by bolts that penetrate the leg plates 84.
- the pedestals 83 are provided at both ends of the stator frame 8 in the width direction, and are installed on the leg plates 84.
- the pedestal 83 is made of a steel plate, has an upper surface 83a parallel to the bottom plate 82, and a side surface 83b perpendicular to the bottom plate 82, and extends in the axial direction.
- the upper surface 83a is a flat surface portion located above the bottom surface (bottom plate 82) of the stator frame 8 and is connected to the side plate 81 and the side surface 83b.
- the side surface 83b is connected to the leg plate 84 and the upper surface 83a.
- the pedestal 83 is fixed to the side plate 81 and the leg plate 84 by welding.
- the upper surface 83a includes one or more bolt holes 85.
- the stator frame 8 may be provided with one pedestal 83 at each of both ends in the width direction, or may be provided with a plurality of pedestals 83 arranged in the axial direction. In the configuration in which the stator frame 8 is provided with one pedestal 83 at each of both ends in the width direction, the pedestal 83 can also extend over substantially the entire axial length of the stator frame 8.
- the intermediate frame 15 is fixed to the stator frame 8.
- the intermediate frame 15 supports the stator 2 with circular openings 200 provided in the main plate 151, the intermediate plate 152, the intermediate plate 153, and the main plate 154 (see FIG. 2 ).
- the intermediate frame 15 is integrated with the stator 2 by shrink fitting, for example.
- the intermediate frame 15 is inserted into the inside of the stator frame 8 from the upper portion of the stator frame 8 and is housed and fixed in the stator frame 8.
- the leg plate 157 of the intermediate frame 15 is installed on the upper surface 83 a of the pedestal 83.
- the intermediate frame 15 and the stator frame 8 are fixed to each other by bolts that penetrate the through holes 1552 (see FIG. 2) of the leg plate 157 and the bolt holes 85 of the upper surface 83a.
- the intermediate frame 15 can thus be easily attached to the stator frame 8.
- the bottom plate 158 of the intermediate frame 15 does not contact the bottom plate 82 that is the bottom surface of the stator frame 8.
- the side plate 81 of the stator frame 8 is provided with an opening (not shown) for fixing the intermediate frame 15 to the stator frame 8 with a bolt. This opening is covered and closed with a cover after fixing the intermediate frame 15 to the stator frame 8 with bolts.
- FIG. 4 is a view showing the stator frame 8 and the intermediate frame 15 fixed to the stator frame 8, and is a sectional view of the stator frame 8 and the intermediate frame 15 perpendicular to the axial direction.
- the intermediate frame 15 supports the stator 2.
- the leg plate 157 of the intermediate frame 15 is installed on the upper surface 83a of the pedestal 83 of the stator frame 8, and the bottom plate 158 of the intermediate frame 15 does not contact the bottom plate 82 of the stator frame 8.
- the upper surface 83a of the pedestal 83 is located above the bottom surface (bottom plate 82) of the stator frame 8.
- the intermediate frame 15 supporting the stator 2 is installed on the pedestal 83, the intermediate frame 15 is attached to the stator frame 8 at a position in the height direction close to the position of the center of gravity G of the stator 2. It is supported.
- the position of the center of gravity G of the stator 2 in the height direction is substantially equal to the position of the center of the rotating shaft 10 in the height direction.
- the vibration of the stator 2 (especially in the width direction) is achieved by the configuration of this embodiment in which the intermediate frame 15 is supported by the stator frame 8 (the upper surface 83a of the pedestal 83) at a height position close to the center of gravity G of the stator 2. Vibration), the displacement of the intermediate frame 15 becomes small, and the vibration of the intermediate frame 15 can be suppressed.
- FIG. 5 is a diagram showing the stator frame 8 and the intermediate frame 15 fixed to the stator frame 8 in the same manner as in FIG. 4 in the rotary electric machine in which the stator frame 8 does not include the pedestal 83.
- the intermediate frame 15 is fixed to the stator frame 8 by fixing the leg plate 157 to the leg plate 84 of the stator frame 8 by bolts or welding.
- the intermediate frame 15 is supported by the stator frame 8 at a position in the height direction far from the position of the center of gravity G of the stator 2.
- the intermediate frame 15 is supported by the stator frame 8 at a position in the height direction close to the position of the center of gravity G of the stator 2. Therefore, in the rotary electric machine 100 according to the present embodiment, compared with the rotary electric machine having the configuration shown in FIG. 5, the displacement of the intermediate frame 15 is small even if the stator 2 vibrates, and the vibration of the intermediate frame 15 is suppressed. it can.
- the electromagnetic force generated during operation of the rotating electric machine 100 vibrates the stator 2 in the radial direction, and thereby the intermediate frame 15 in the radial direction.
- the electromagnetic vibration of the intermediate frame 15 in particular, the electromagnetic vibration in the width direction
- the bottom plate 158 of the intermediate frame 15 does not contact the stator frame 8, and the intermediate frame 15 and the stator frame 8 are in contact with each other only by the leg plate 157 and the pedestal 83.
- the rotary electric machine 100 according to the present embodiment can suppress the vibration of the intermediate frame 15 and the vibration propagating from the intermediate frame 15 to the stator frame 8. Therefore, the rotary electric machine 100 according to the present embodiment can suppress the vibration of the intermediate frame 15 and the stator frame 8 and also suppress the vibration of the bearing 16 propagating from the stator frame 8.
- the openings 159 provided in the main plates 151, 154 of the intermediate frame 15 are formed by holes provided in the main plates 151, 154.
- the opening 159 may be a notch that opens toward the opening 200 for supporting the stator 2. That is, the opening 159 may be formed by a notch that opens toward the stator 2.
- FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the intermediate frame 15 provided with a notch opening toward the stator 2 as an opening 159.
- the openings 159 provided in the main plates 151, 154 of the intermediate frame 15 are formed by notches provided in the main plates 151, 154, and the notches serve as the stator 2 (the openings for supporting the stator 2). 200).
- the rotary electric machine 100 can suppress the vibration of the intermediate frame 15, the stator frame 8, and the bearing 16 as described above.
- the bottom plate 158 of the intermediate frame 15 does not contact the stator frame 8 and the stator frame 8 fixes the intermediate frame 15 only with the pedestal 83, so There is an advantage that the bottom plate 158 does not need to be fixed to the stator frame 8 and the manufacturability is good. Further, in the rotating electric machine 100 according to the present embodiment, since the intermediate frame 15 is supported only by the pedestal 83 of the stator frame 8, there is an advantage that the position of the stator 2 in the height direction can be easily determined. The position of the stator 2 in the height direction can be adjusted when the intermediate frame 15 is fixed to the pedestal 83.
- the rotary electric machine 100 according to the present embodiment it is easy to adjust the size of the gap between the rotor 1 and the stator 2. Further, in the rotary electric machine 100 according to the present embodiment, since the bottom surface of the stator frame 8 is not downwardly projecting, it is not necessary to make the foundation of the rotary electric machine 100 downwardly projecting, and foundation work is easy and installation on the foundation is easy. .. As described above, the rotary electric machine 100 according to the present embodiment has an advantage of good manufacturability.
- a rotary electric machine 100 according to a second embodiment of the present invention will be described.
- FIG. 7 is a view showing the stator frame 8 and the intermediate frame 15 fixed to the stator frame 8, and is a cross-sectional view of the stator frame 8 and the intermediate frame 15 perpendicular to the axial direction.
- the intermediate frame 15 supports the stator 2.
- the upper surface 83a of the pedestal 83 exists at a higher position than the rotary electric machine 100 according to the first embodiment.
- the position of the upper surface 83a in the height direction is substantially the same as the position of the center of gravity G of the stator 2 in the height direction (that is, the position of the center of the rotating shaft 10 in the height direction).
- the rotary electric machine 100 according to the present embodiment has a greater displacement of the intermediate frame 15 with respect to the vibration of the stator 2 (in particular, the vibration in the width direction) than the rotary electric machine 100 according to the first embodiment.
- the vibration of the intermediate frame 15 can be further suppressed, and the vibrations of the stator frame 8 and the bearing 16 can be further suppressed.
- the upper surface 83a of the pedestal 83 is located at a higher position than the rotary electric machine 100 according to the first embodiment, so that the length of the stator frame 8 in the width direction becomes long and the stator The mass of the frame 8 increases. Further, since the upper surface 83a of the pedestal 83 exists at a high position, the pedestal 83 has to be made stronger, and the mass of the pedestal 83 increases. Therefore, the rotary electric machine 100 according to the present embodiment may have increased mass and increased manufacturing cost as compared with the rotary electric machine 100 according to the first embodiment.
- the position of the upper surface 83a of the pedestal 83 in the height direction is higher than the center of gravity G of the stator 2. It is preferably equal to or below this position in the depth direction.
- the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
- the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to the mode including all the configurations described.
- a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
本発明の目的は、フレームと軸受の振動を抑制することができ、製作性のよい回転電機を提供することである。本発明による回転電機は、固定子(2)と、固定子(2)の径方向内側に配置され、回転軸(10)を備える回転子(1)と、回転軸(10)を支持する軸受(16)と、固定子(2)を支持する中間フレーム(15)と、軸受(16)と中間フレーム(15)を支持する固定子フレーム(8)とを備える。固定子フレーム(8)は、底部の幅方向の両端部に台座(83)を備える。台座(83)は、固定子フレーム(8)の底面より上方に位置する上面(83a)を備える。中間フレーム(15)は、台座(83)の上面(83a)に固定される。
Description
本発明は、回転電機に関する。
回転電機は、固定子、回転子、固定子を保持するフレーム、及び回転子の回転軸を支持する軸受を備える。回転電機では、運転時に、発生した磁気吸引力によって固定子が変形し、これによって固定子が電磁振動を起こす。電磁振動は、電源周波数の2倍の周波数で振動することが知られており、固定子からフレームや軸受に伝搬する。また、回転子の有する構造上のアンバランスにより回転子が回転軸に対して振動することで、フレームや軸受が加振される。これにより、フレームや軸受に回転周波数成分の振動が現われる。
このため、従来の回転電機では、フレームや軸受に電磁振動や回転周波数成分の振動が発生することが問題となっている。
特許文献1には、従来の回転電機の一例が記載されている。特許文献1に記載の回転電機は、固定子支持部材の両側に切欠きを備え、この切欠きにより固定子支持部材の剛性を低下させて可撓性を増加させ、電磁振動を低下させる。
特許文献1に記載の回転電機では、固定子は、切欠きを備えた固定子支持部材により弾性支持されている。このため、特許文献1に記載の回転電機は、回転子と固定子の間のギャップの寸法の調整と、固定子支持部材の剛性の調整が困難であるため、回転電機の製作性に課題がある。また、特許文献1に記載の回転電機は、固定子自身の振動抑制が困難であり、固定子の振動がフレームや軸受に伝搬するという課題も有する。
本発明は、フレームと軸受の振動を抑制することができ、製作性のよい回転電機を提供することを目的とする。
本発明による回転電機は、固定子と、前記固定子の径方向内側に配置され、回転軸を備える回転子と、前記回転軸を支持する軸受と、前記固定子を支持する中間フレームと、前記軸受と前記中間フレームを支持する固定子フレームとを備える。前記固定子フレームは、底部の幅方向の両端部に台座を備える。前記台座は、前記固定子フレームの底面より上方に位置する上面を備える。前記中間フレームは、前記台座の前記上面に固定される。
本発明によると、フレームと軸受の振動を抑制することができ、製作性のよい回転電機を提供することができる。
本発明による回転電機は、固定子の振動に起因するフレームと軸受の振動を抑制することができ、低振動であるとともに製作性がよい(製造しやすい)という特徴を備える。軸受が振動する要因の1つは、フレームの振動が軸受に伝搬することである。
以下、本発明の実施例による回転電機を、図面を参照して説明する。以下では、回転子の回転軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、軸方向と回転電機の高さ方向とに垂直な方向を「幅方向」と呼ぶ。また、回転軸の周りの方向を「周方向」と呼び、回転軸の径の方向を「径方向」と呼ぶ。
図1は、本発明の実施例1による回転電機の構成を示す模式図であり、回転軸を通る断面を示している。
回転電機100は、回転電機本体101と、回転電機本体101の内部に流通する内気4を冷却する熱交換器102と、熱交換器102に外気14を導入するための外扇ダクト103を備える。
回転電機本体101は、円筒形の固定子2と、回転子1と、中間フレーム15と、固定子フレーム8と、軸流ファン7と、軸受16を備える。回転子1は、固定子2の径方向内側にエアギャップ3を介して配置されており、回転軸10を備える。回転軸10は、一端部(図1の右側)がカップリング(図示せず)に接続されている。中間フレーム15は、固定子2を支持する。固定子フレーム8は、中間フレーム15を支持し、軸方向の両端部にブラケット17を備える。軸流ファン7は、回転軸10の両端部に設置され、熱交換器102で除熱された内気4を回転電機本体101の内部に還流する。軸受16は、ブラケット17に支持されており、回転子1を回転軸10で支持する。回転軸10の両端部は、軸受16に支持される。
熱交換器102は、外気14が内部を流通する管群12を備え、固定子2と回転子1を冷却した内気4を除熱する。熱交換器102は、内気4の流れを制御する仕切り板18を軸方向の両端部に備える。
外扇ダクト103は、外扇13を格納する。外扇13は、送風機であり、回転軸10の他端部に接続され、熱交換器102に外気14を送り込む。
固定子2は、固定子鉄心6と、ガイド板5と、固定子鉄心6の内径側に形成された複数のスロット(図示せず)内に収納された固定子コイル(図示せず)を備える。固定子コイルは、固定子鉄心6の端部から軸方向外側に突出した固定子コイルエンド部9を備える。ガイド板5は、固定子コイルエンド部9を覆うように、中間フレーム15の軸方向両端部にボルトで取り付けられている。
以下に、回転電機100の通風による冷却の構成を示す。
軸流ファン7で昇圧された内気4は、回転子1の内部に向かう内気4a、エアギャップ3に向かう内気4b、及び固定子コイルエンド部9に向かう内気4cに分流する。回転子1の内部に向かう内気4aは、回転子1を冷却した後、エアギャップ3に流れる。エアギャップ3に向かう内気4bは、エアギャップ3に流れてきた内気4aと合流して固定子2を冷却し、固定子フレーム8内に流入する。固定子コイルエンド部9に向かう内気4cは、固定子コイルエンド部9を冷却した後、中間フレーム15を構成する主板の開口部159を通って固定子フレーム8内に流入して、内気4a、4bと合流する。
内気4a、4b、4cが合流した内気4は、固定子フレーム8の外周から流出して熱交換器102に流入し、2つの仕切り板18の間の領域で除熱されて冷却され、軸流ファン7に戻る。
熱交換器102は、複数の管で構成された管群12を内部に備え、内気4を冷却する。管群12の内部には、外扇13により二次冷媒である外気14が流される。内気4は、熱交換器102の内部で管群12の管の間を通過する際に、管内の外気14と管壁を介して熱交換し、冷却される。
図2は、中間フレーム15の構成の一例を示す図である。
中間フレーム15は、軸方向の両端部に主板151と主板154を備え、軸方向に沿って主板151と主板154の間に中間板152と中間板153を備える。主板151、154と中間板152、153は、固定子2を支持するための円形の開口部200を中央部に備える面である。主板151、154は、図1にも示したように、固定子コイルエンド部9を冷却した内気4cを通すための開口部159を複数備える。開口部159は、固定子2を支持するための開口部200の周りに設けられる。
開口部159は、図1を用いて説明したように、熱交換器102の2つの仕切り板18の間の領域で内気4を冷却するために設けられる。開口部159は、周方向に等間隔で並ぶように主板151、154に設けられるのが好ましい。
また、中間フレーム15は、幅方向の両端部に側板155と側板156を備える。側板155と側板156は、主板151、中間板152、中間板153、及び主板154を互いに接続する。側板155、156の下部には、開口部1551が設けられている。
さらに、中間フレーム15は、下に突形状の底部を備える。中間フレーム15の底部は、幅方向の中央部に位置する面である底板158と、幅方向の両端部に位置する2つの面である脚板157と、底板158と脚板157とを接続する2つの面である側板160とを備える。脚板157は、底板158よりも上方に位置し、固定子フレーム8に固定される。脚板157は、複数の貫通穴1552を備え、貫通穴1552を貫通したボルトで固定子フレーム8に固定される。
開口部1551は、中間フレーム15の脚板157を固定子フレーム8にボルトで固定する作業を行うために設けられる。
図3は、固定子フレーム8の構成の一例と、固定子フレーム8に固定される中間フレーム15を示す図であり、固定子フレーム8と中間フレーム15の、軸方向に垂直な断面図である。
固定子フレーム8は、軸方向の両端部に主板(図示せず)を備え、幅方向の両端部に側板81を備える。
また、固定子フレーム8は、底板82、脚板84、及び台座83を底部に備える。底板82は、固定子フレーム8の底面であり、回転電機100の基礎に載置される。脚板84は、底板82の幅方向の両端部に設けられ、複数の貫通穴(図示せず)を備える。この貫通穴には、固定子フレーム8を回転電機100の基礎に固定するボルトが貫通する。回転電機100は、脚板84を貫通するボルトによって基礎に固定される。台座83は、固定子フレーム8の幅方向の両端部に設けられ、脚板84に設置される。
台座83は、鋼板で構成され、底板82に平行な上面83aと、底板82に垂直な側面83bとを備え、軸方向に延伸する。上面83aは、固定子フレーム8の底面(底板82)より上方に位置する平面部であり、側板81と側面83bに接続する。側面83bは、脚板84と上面83aに接続する。台座83は、溶接で側板81と脚板84に固定される。上面83aは、1つまたは複数のボルト穴85を備える。
固定子フレーム8は、幅方向の両端部のそれぞれに、1つの台座83を備えてもよく、軸方向に並んだ複数の台座83を備えてもよい。固定子フレーム8が幅方向の両端部のそれぞれに1つの台座83を備える構成では、台座83は、固定子フレーム8の軸方向のほぼ全長にわたって延在することもできる。
中間フレーム15は、固定子フレーム8に固定される。中間フレーム15は、主板151、中間板152、中間板153、及び主板154(図2を参照)が備える円形の開口部200で、固定子2を支持する。中間フレーム15は、固定子フレーム8に固定されるときは、例えば焼き嵌め等で固定子2と結合して一体化している。
中間フレーム15は、図3の矢印で示すように、固定子フレーム8の上部から固定子フレーム8の内部に挿入され、固定子フレーム8に収容されて固定される。中間フレーム15の脚板157は、台座83の上面83aに設置される。中間フレーム15と固定子フレーム8とは、脚板157の貫通穴1552(図2を参照)と上面83aのボルト穴85とを貫通したボルトで、互いに固定される。中間フレーム15は、このようにして、固定子フレーム8に容易に取り付け可能である。
なお、中間フレーム15の底板158は、固定子フレーム8の底面である底板82に接触しない。
固定子フレーム8の側板81は、中間フレーム15を固定子フレーム8にボルトで固定する作業を行うための開口部(図示せず)を備える。この開口部は、中間フレーム15を固定子フレーム8にボルトで固定した後、カバーで覆われて塞がれる。
図4は、固定子フレーム8と、固定子フレーム8に固定された中間フレーム15を示す図であり、固定子フレーム8と中間フレーム15の、軸方向に垂直な断面図である。中間フレーム15は、固定子2を支持している。
上述したように、中間フレーム15の脚板157は、固定子フレーム8の台座83の上面83aに設置されており、中間フレーム15の底板158は、固定子フレーム8の底板82に接触していない。台座83の上面83aは、固定子フレーム8の底面(底板82)より上方に位置する。
固定子2を支持している中間フレーム15が台座83に設置されているので、中間フレーム15は、高さ方向の位置が固定子2の重心Gの位置に近い位置で、固定子フレーム8に支持されている。固定子2の重心Gの高さ方向の位置は、回転軸10の中心の高さ方向の位置と概ね等しい。中間フレーム15が固定子2の重心Gに近い高さ位置で固定子フレーム8(台座83の上面83a)に支持されているという本実施例の構成により、固定子2の振動(特に、幅方向の振動)に対し、中間フレーム15の変位が小さくなり、中間フレーム15の振動を抑制できる。
ここで、固定子フレーム8が台座83を備えない構成の回転電機を説明する。
図5は、固定子フレーム8が台座83を備えない構成の回転電機において、図4と同様に、固定子フレーム8と、固定子フレーム8に固定された中間フレーム15を示す図である。中間フレーム15は、脚板157が固定子フレーム8の脚板84にボルトまたは溶接で固定されることで、固定子フレーム8に固定される。図5に示す構成では、中間フレーム15は、高さ方向の位置が固定子2の重心Gの位置から遠い位置で、固定子フレーム8に支持されている。
図4に示すように、本実施例による回転電機100では、中間フレーム15は、高さ方向の位置が固定子2の重心Gの位置に近い位置で、固定子フレーム8に支持されている。このため、本実施例による回転電機100は、図5に示す構成を備える回転電機と比較して、固定子2が振動しても中間フレーム15の変位が小さくなり、中間フレーム15の振動を抑制できる。
回転電機100が運転時に発生する電磁力は、固定子2を径方向に加振し、これにより中間フレーム15を径方向に加振する。本実施例による回転電機100では、上述したように、中間フレーム15の電磁振動(特に幅方向の電磁振動)を抑制できる。
さらに、中間フレーム15の底板158は、固定子フレーム8に接触しておらず、中間フレーム15と固定子フレーム8とは、脚板157と台座83のみで互いに接している。中間フレーム15と固定子フレーム8との間には、脚板157と台座83で接する部分以外には隙間がある。すなわち、中間フレーム15は、固定子フレーム8の底板82に接触しておらず、台座83のみで固定子フレーム8に接している。このような構成により、中間フレーム15から固定子フレーム8に直接的に伝搬する振動は小さい。
本実施例による回転電機100は、中間フレーム15の振動を抑制でき、中間フレーム15から固定子フレーム8に伝搬する振動も抑制できる。このため、本実施例による回転電機100は、中間フレーム15と固定子フレーム8の振動を抑制でき、固定子フレーム8から伝搬する軸受16の振動も抑制することができる。
図2に示すように、中間フレーム15の主板151、154が備える開口部159は、主板151、154に設けられた穴で構成されている。開口部159は、固定子2を支持するための開口部200に向かって開口する切欠きで構成することもできる。すなわち、開口部159は、固定子2に向かって開口する切欠きで構成することもできる。
図6は、固定子2に向かって開口する切欠きを開口部159として備える中間フレーム15の構成を示す図である。中間フレーム15の主板151、154が備える開口部159は、主板151、154に設けられた切欠きで構成されており、この切欠きは、固定子2(固定子2を支持するための開口部200)に向かって開口する。
本実施例による回転電機100は、上述したように、中間フレーム15と固定子フレーム8と軸受16の振動を抑制することができる。
さらに、本実施例による回転電機100は、中間フレーム15の底板158が固定子フレーム8に接触しておらず、固定子フレーム8が台座83のみで中間フレーム15を固定するので、中間フレーム15の底板158を固定子フレーム8に固定する必要がなく、製作性がよいという利点がある。また、本実施例による回転電機100は、中間フレーム15が固定子フレーム8の台座83のみで支持されるので、固定子2の高さ方向の位置を定めやすいという利点もある。固定子2の高さ方向の位置は、台座83に中間フレーム15を固定するときに調整可能である。このため、本実施例による回転電機100では、回転子1と固定子2の間のギャップの寸法の調整が容易である。また、本実施例による回転電機100は、固定子フレーム8の底面が下に突形状でないので、回転電機100の基礎を下に突形状にする必要がなく、基礎工事が容易で基礎に据え付けやすい。本実施例による回転電機100は、このように、製作性がよいという利点を持つ。
本発明の実施例2による回転電機100を説明する。
図7は、固定子フレーム8と、固定子フレーム8に固定された中間フレーム15を示す図であり、固定子フレーム8と中間フレーム15の、軸方向に垂直な断面図である。中間フレーム15は、固定子2を支持している。
本実施例による回転電機100では、実施例1による回転電機100と比べて、台座83の上面83aが高い位置に存在する。上面83aの高さ方向の位置は、固定子2の重心Gの高さ方向の位置(すなわち、回転軸10の中心の高さ方向の位置)とほぼ同じである。本実施例による回転電機100は、このような構成により、実施例1による回転電機100と比較して、固定子2の振動(特に、幅方向の振動)に対し、中間フレーム15の変位がより小さくなり、中間フレーム15の振動をさらに抑制でき、固定子フレーム8と軸受16の振動もさらに抑制することができる。
但し、以下の点に留意する必要がある。本実施例による回転電機100は、実施例1による回転電機100と比較して、台座83の上面83aが高い位置に存在するため、固定子フレーム8の幅方向の長さが長くなり、固定子フレーム8の質量が増加する。また、台座83の上面83aが高い位置に存在するため、台座83をより強固にしなくてはならず、台座83の質量が増加する。このため、本実施例による回転電機100は、実施例1による回転電機100と比較して、質量が増加し、製造コストが増える可能性がある。
上述したように、台座83は、固定子2の重心Gに近い位置(高さ方向で近い位置)で中間フレーム15を固定すると、振動を効果的に抑制することができる。そこで、振動を効果的に抑制し、かつ固定子フレーム8の質量が過度に増加するのを防ぐには、台座83の上面83aは、高さ方向の位置が、固定子2の重心Gの高さ方向の位置と等しいか、この位置より下方に存在するのが好ましい。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
1…回転子、2…固定子、3…エアギャップ、4、4a、4b、4c…内気、5…ガイド板、6…固定子鉄心、7…軸流ファン、8…固定子フレーム、9…固定子コイルエンド部、10…回転軸、12…管群、13…外扇、14…外気、15…中間フレーム、16…軸受、17…ブラケット、18…仕切り板、81…側板、82…底板、83…台座、83a…上面、83b…側面、84…脚板、85…ボルト穴、100…回転電機、101…回転電機本体、102…熱交換器、103…外扇ダクト、151…主板、152…中間板、153…中間板、154…主板、155…側板、156…側板、157…脚板、158…底板、159…開口部、160…側板、200…開口部、1551…開口部、1552…貫通穴。
Claims (5)
- 固定子と、
前記固定子の径方向内側に配置され、回転軸を備える回転子と、
前記回転軸を支持する軸受と、
前記固定子を支持する中間フレームと、
前記軸受と前記中間フレームを支持する固定子フレームと、
を備え、
前記固定子フレームは、底部の幅方向の両端部に台座を備え、
前記台座は、前記固定子フレームの底面より上方に位置する上面を備え、
前記中間フレームは、前記台座の前記上面に固定される、
ことを特徴とする回転電機。 - 前記中間フレームは、底部に、前記幅方向の中央部に位置する面である底板と、前記幅方向の両端部に位置し前記底板よりも上方に位置する面である脚板とを備え、
前記中間フレームの前記脚板は、前記台座の前記上面に固定される、
請求項1に記載の回転電機。 - 前記中間フレームは、前記底板が、前記固定子フレームの前記底面に接触しない、
請求項2に記載の回転電機。 - 前記固定子フレームの前記台座の前記上面は、高さ方向の位置が、前記回転軸の中心の高さ方向の位置と等しい、またはこの位置より下方である、
請求項1に記載の回転電機。 - 前記中間フレームは、軸方向の両端部に、前記固定子を支持するための第1の開口部を備える主板を備え、
前記主板は、前記第1の開口部の周りに第2の開口部を備える、
請求項1に記載の回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/299,028 US11973397B2 (en) | 2019-01-29 | 2020-01-15 | Dynamo-electric machine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019012780A JP7065796B2 (ja) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 回転電機 |
JP2019-012780 | 2019-01-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020158389A1 true WO2020158389A1 (ja) | 2020-08-06 |
Family
ID=71842167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2020/001055 WO2020158389A1 (ja) | 2019-01-29 | 2020-01-15 | 回転電機 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11973397B2 (ja) |
JP (1) | JP7065796B2 (ja) |
WO (1) | WO2020158389A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002051503A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Toshiba Corp | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 |
JP2013150383A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Toshiba Corp | 回転電機 |
JP2016093012A (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 回転電機および回転電機の組み立て方法 |
JP2017216774A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 全閉形回転電機、管板構造および管板構造の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09233761A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-09-05 | Toshiba Corp | 回転電機 |
JP6708526B2 (ja) * | 2016-09-06 | 2020-06-10 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | 回転電機 |
-
2019
- 2019-01-29 JP JP2019012780A patent/JP7065796B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-15 WO PCT/JP2020/001055 patent/WO2020158389A1/ja active Application Filing
- 2020-01-15 US US17/299,028 patent/US11973397B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002051503A (ja) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Toshiba Corp | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 |
JP2013150383A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Toshiba Corp | 回転電機 |
JP2016093012A (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 回転電機および回転電機の組み立て方法 |
JP2017216774A (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 全閉形回転電機、管板構造および管板構造の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11973397B2 (en) | 2024-04-30 |
JP7065796B2 (ja) | 2022-05-12 |
US20220037952A1 (en) | 2022-02-03 |
JP2020123998A (ja) | 2020-08-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6118303B2 (ja) | 回転電機 | |
JPH0246147A (ja) | 電気モータ組立体 | |
WO2020158389A1 (ja) | 回転電機 | |
JP2014045606A (ja) | 回転電機 | |
JP6944418B2 (ja) | 回転電機および回転子 | |
JP5468237B2 (ja) | 電動機 | |
WO2019172007A1 (ja) | 回転電機 | |
JP2003158839A (ja) | 空冷モータ | |
US11575295B2 (en) | Generator | |
JP2019205254A (ja) | 回転電機 | |
JPWO2014155631A1 (ja) | モールド電動機および空調室外機 | |
JP6215381B2 (ja) | 発電機用ステータコアの振動防止装置 | |
JP7540340B2 (ja) | アウターロータ型モータ | |
KR20030051382A (ko) | 회전전기 | |
JP2006094664A (ja) | アキシャルギャップ型回転電機のステータ構造 | |
JP7065047B2 (ja) | 回転電機、固定子拘束構造、および回転電機の組み立て方法 | |
WO2023203633A1 (ja) | 固定子、電動機及び送風機 | |
JP2022145141A (ja) | 回転電機 | |
JP2019205312A (ja) | 回転電機および固定子制振構造 | |
JP2022109044A (ja) | 回転電機 | |
CN118382985A (zh) | 旋转电机 | |
JP2020188529A (ja) | 回転電機の回転子 | |
KR20230140662A (ko) | 외전형 모터 | |
JPH03124236A (ja) | 回転電機 | |
JP6127266B2 (ja) | 電動送風機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20748350 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 19/10/2021) |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20748350 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |