(57)【要約】【課題】回転電機が設置される基礎への振動の伝播を抑制する。【解決手段】回転電機は、回転子１の回転により半径方向に振動する固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１を覆う固定子フレーム１２と、固定子鉄心１１の側面に配置された振動子３０とを有する。振動子３０は、ばね棒３１と、一部がばね棒３１に連結されながらばね棒３１を覆う円環部材３５とを有する。ばね棒３１は、固定子鉄心１１の側面の２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成された第１固定子鉄心連結部で連結される。固定子フレーム１２は、固定子鉄心１１に第１固定子鉄心連結部と異なる２箇所に形成された第２固定子鉄心連結部で連結される。第２固定子鉄心連結部は、振動子３０が固定子鉄心１１に取り付けられることにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する固定子鉄心１１の円環振動モードの節部近傍の位置を含む。【選択図】図１
2011234591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸周りを回転する回転軸を備えこの回転軸と共に回転する回転子と、
略円板状の複数の鉄板が軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を前記半径方向外側から、前記固定子の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら覆うように構成された固定子フレームと、
前記固定子鉄心の側面の少なくとも２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成された第１固定子鉄心連結部に連結されて、これらの第１固定子鉄心連結部に連結される部位以外は前記固定子鉄心の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記側面の一部を周方向に沿って半径方向外側から覆うように配置されて、少なくとも半径方向に弾性変形可能なはり構造部材と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記固定子鉄心は、前記はり構造部材が取り付けられていないときには、前記回転子が励起する回転磁力により、周方向に沿って前記回転子の極数の２倍の数だけほぼ等間隔に振動の腹および節が交互にできるように半径方向に振幅が分布する第１固有円環振動モードと、この第１固有振動モードに対応する固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し前記第１固有振動モードの腹に相当する位置が節になり前記第１固有円環振動モードの節に相当する位置が腹になるように半径方向に振幅が分布する第２固有円環振動モードと、を有し、
前記第１固定子鉄心連結部は、前記第１固有円環振動モードの腹部に相当する部位近傍に形成されて、
前記前記はり構造部材は、前記第１固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第３固有円環振動モードを発生させて、前記はり構造部材が取り付けられたときの前記第１固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも低くなるように、前記第３固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも高くなるように、前記はり構造部材の質量および弾性係数が設定されて、前記第１固有円環振動モードの応答を前記第３固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定子側面の少なくとも２箇所に形成された第２固定子鉄心連結部に連結されて、これらの第２固定子鉄心連結部に連結される部位以外は前記側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記側面の一部を周方向に沿って半径方向外側から覆うように構成されて、半径方向外側が前記固定子フレームの内周面に連結するように構成された固定子フレーム連結部材を有し、
前記第２固定子鉄心連結部は、前記はり構造部材が前記第１固定子鉄心連結部に取り付けられることにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する前記固定子鉄心の第２円環振動モードの節部近傍の位置を含むこと、
を特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記第１固定子鉄心連結部は、前記第１固有円環振動モードおよび第２固有円環振動モードそれぞれの腹部に相当する部位近傍に形成され、
前記はり構造部材は、
前記第１固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する前記第３固有円環振動モードを発生させて、前記はり構造部材が取り付けられたときの前記第１固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも低くなるように、前記第３固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも高くなるように、前記はり構造部材の質量および弾性係数が設定されて、前記第１固有円環振動モードの応答を前記第３固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されて、
前記第２固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第４固有円環振動モードを発生させて、前記はり構造部材が取り付けられたときの前記第２固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも低くなるように、前記第４固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも高くなるように、前記はり構造部材の質量および弾性係数が設定されて、前記第２固有円環振動モードの応答を前記第４固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記はり構造部材が軸方向に互いに間隔をあけて複数配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項６】
軸方向に延びて、前記固定子鉄心の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら配置されて、半径方向に弾性変形可能なばね棒と、
前記ばね棒が取り付けられて、少なくとも２箇所の前記第１固定子鉄心連結部に連結されて、前記第１固定子鉄心連結部に連結される部位以外は前記固定子鉄心の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記固定子鉄心の側面の一部を周方向に沿って半径方向外側から覆うように構成されたばね棒連結部材と、
を有し、
前記はり構造部材は、
前記ばね棒に形成されたばね棒連結部に連結されて、このばね棒連結部に連結される部位以外は前記ばね棒の半径方向外側に所定の半径方向間隔を保ちながら前記ばね棒を半径方向外側から覆うように構成されて、
前記ばね棒は、前記はり構造物と共に１つの振動子を構成し、
前記振動子の弾性特性は、前記ばね棒の弾性特性および前記はり構造部材の弾性特性を含むこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記振動子が軸方向に互いに間隔をあけて複数配置されて、
軸方向に隣り合う前記振動子それぞれの前記ばね棒は、それぞれの前記ばね棒の互いに対向する軸方向端部が、同じばね棒連結部材に連結するように構成されていること、を特徴とする請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
所定の軸周りを回転する回転軸を備えこの回転軸と共に回転する回転子と、
略円板状の複数の鉄板が軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を前記半径方向外側から、前記固定子の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら覆うように構成された固定子フレームと、
前記固定子フレームの外側面の少なくとも２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成されたフレーム連結部に連結されて、これらのフレーム連結部に連結される部位以外は前記固定子フレームの前記外側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記外側面の一部を周方向に沿って半径方向外側から覆うように配置されて、少なくとも半径方向に弾性変形可能なはり構造部材と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項９】
所定の軸周りを回転する回転軸を備えこの回転軸と共に回転する回転子と、
略円板状の複数の鉄板が軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を前記半径方向外側から、前記固定子の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら覆うように構成された固定子フレームと、
前記固定子フレームの内側面の少なくとも２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成されたフレーム連結部に連結されて、これらのフレーム連結部に連結される部位以外は前記固定子フレームの前記内側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記内側面の一部を周方向に沿って半径方向内側に沿うように配置されて、少なくとも半径方向に弾性変形可能なはり構造部材と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
前記固定子フレームは、前記はり構造部材が取り付けられていないときには、周方向に沿って前記回転子の極数の２倍の数だけほぼ等間隔に振動の腹および節が交互にできるように半径方向に振幅が分布する第１固有円環振動モードと、この第１固有振動モードに対応する固有振動数とほぼ同じ固有振動数を有し前記第１固有振動モードの腹に相当する位置が節になり前記第１固有円環振動モードの節に相当する位置が腹になるように半径方向に振幅が分布する第２固有円環振動モードと、を有し、
前記フレーム連結部は、前記第１固有円環振動モードの腹部に相当する部位近傍に形成されて、
前記前記はり構造部材は、前記第１固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第３固有円環振動モードを発生させて、前記はり構造部材が取り付けられたときの前記第１固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも低くなるように、前記第３固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも高くなるように、前記はり構造部材の質量および弾性係数が設定されて、前記第１固有円環振動モードの応答を前記第３固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、
を特徴とする請求項８または請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記フレーム側面の少なくとも２箇所に形成された固定子鉄心連結部に連結されて、これらの固定子鉄心連結部に連結される部位以外は前記側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記側面の一部を周方向に沿って構成されて、半径方向外側が前記固定子フレームの内周面に連結するように構成された固定子フレーム連結部材を有し、
前記固定子鉄心連結部は、前記はり構造部材が前記固定子鉄心連結部に取り付けられることにより周方向に沿って振動の腹および節が交互に発生する前記固定子鉄心の第２円環振動モードの節部近傍の位置を含むこと、
を特徴とする請求項１０に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記フレーム連結部は、前記第１固有円環振動モードおよび第２固有円環振動モードそれぞれの腹部に相当する部位近傍に形成され、
前記はり構造部材は、
前記第１固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する前記第３固有円環振動モードを発生させて、前記はり構造部材が取り付けられたときの前記第１固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも低くなるように、前記第３固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも高くなるように、前記はり構造部材の質量および弾性係数が設定されて、前記第１固有円環振動モードの応答を前記第３固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されて、
前記第２固有円環振動モードに対して腹の振動が逆方向に分布する第４固有円環振動モードを発生させて、前記はり構造部材が取り付けられたときの前記第２固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも低くなるように、前記第４固有円環振動モードの固有振動数は、前記回転子の磁気吸引力による加振周波数よりも高くなるように、前記はり構造部材の質量および弾性係数が設定されて、前記第２固有円環振動モードの応答を前記第４固有円環振動モードの応答で打ち消すように構成されていること、
を特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記はり構造部材が軸方向に互いに間隔をあけて複数配置されていること、を特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子が回転したときに発生する磁気吸引力により振動する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や電動機などの回転電機は、回転軸と共に回転する回転子と、この回転子を半径方向外側から覆うように構成された固定子と、を有する。固定子は、回転子を取り囲むように形成された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心を半径方向から覆う固定子フレームと、を有する。
【０００３】
回転子が回転することより発生する磁気吸引力によって、固定子には磁気振動が発生する。この磁気振動が、回転電機が設置される基礎に伝播しないようにする必要がある。一般的な回転電機の固定子は、固定子鉄心と固定子フレームとの間に弾性体等を配置して、この弾性体を介して固定子鉄心を支持することで、固定子フレームの外側に磁気振動が伝播することを抑制している。
【０００４】
例えば２極のタービン発電機では、回転子に作用する磁気吸引力は、周方向に沿って振動の節部を有する円環振動モードで振動する。２極タービン発電機では、節部を４つ有している。この円環振動モードは、回転子の回転周波数で周方向に沿って移動する。
【０００５】
一方、固定子は、磁気吸引力と同様に、４節の円環固有振動モードで振動する。固定子の振動モードが、回転子の磁気吸引力の振動モードとほぼ同じであることから、強い励振を受ける。この場合、磁気吸引力（加振力）の振動モードが大きくなるにしたがって、固定子の固有振動モードも大きくなる。
【０００６】
加振力モードの周方向分布は、節部が４つであることから、式（１）で表される。ここで、θは円周方向の角度、Ｆ０は回転子の磁気吸引力の大きさである。
【０００７】
Ｆ（θ）＝Ｆ０ｃｏｓ（４θ）  …（１）
一方、固定子鉄心の円環固有振動モードの周方向の分布は、節部の数をｎとすると、式（２）が成り立つ。ここでｘは円周方向の変位、ｘ０はその振幅である。
【０００８】
ｘ（θ）＝ｘ０・ｃｏｓ（ｎ・θ）  …（２）
よって、モード加振力Ｆｎは、式（３）で表すことができる。
【数１】
2011234591.tif 000003
【０００９】
すなわち、ｎ＝４以外では直交性が成り立つためモード加振力がゼロとなってしまうのでｎ＝４以外のモード応答は無視することができる。
【００１０】
この４節固有円環振動モードは、２つの振動モードを含んでいる。一方の振動モードは、固定子鉄心の回転軸方向断面の例えば鉛直中心軸上に振動の腹（振幅が大きい部分）が形成されるのに対して、もう一方の振動モードは、上記の鉛直中心軸から４５度の傾きをもった軸上に振動の腹が形成される。
【００１１】
双方の振動モードの分布は、振動の節（振幅がゼロになる位置）と振動の腹が、互いに入れ替わる。すなわち、一方の振動モードの腹となる位置が、他方の振動モードの節となる。また、互いの振動モードの固有振動数は、ほぼ等しい。
【００１２】
２極のタービン発電機では、上記の４節固有円環振動モードが、ほぼ同じ４節円環振動モードを有する回転子の加振力によって励振されているが、それぞれの固有振動モードにおいて節の位置は一定である。したがって、個々のモード応答では節の位置は変化せず、それ以外の部分がモードの形状に比例して時間的に調和振動を行う。このような振動の形態は定在波と呼ばれている。
【００１３】
しかしながら、固定子は、上記の回転子の磁気吸引力のように、２つの固有円環振動モードを有し、これらの振動モードの節と腹の位置は互いに入れ違って発生する。これら２つの振動モードの応答を重ね合わせて求めた実際の固定子に生じる振動モードは、加振力と同様に、４節円環振動モードと同じ形状になる。
【００１４】
これが回転子の角速度で回転すると、固定子の振幅の大きさは全周で一定の値を示す。すなわち、個々の固有振動モードの応答には振動の節部が存在するが、２つの振動モードの応答を重ね合わせて得られる実際の応答には節部が発生しない。
【００１５】
この場合、固定子の周方向全周において等しく振幅を有するため、固定子で発生している磁気振動を、回転電機が設置している基礎へ伝播することを抑制することが困難になる。
【００１６】
回転子の磁気吸引力による回転電機固定子の振動を抑制する方法に、例えば特許文献１に開示されているように、固定子鉄心の断面形状を多角形化することによって、固定子の構造上の対称性を崩して振動の低減を図るものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−０８８００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、回転電機の固定子鉄心は抜き板を軸方向に積層して製作されるが、タービン発電機のような大型の回転電機では、固定子鉄心の形状が大きいため、円環状の抜き板を１枚で成形することは難しい。このため、抜き板を円周方向に小さい角度で分割した扇形に成形し、扇形の内角の半角ずつずらして軸方向に積層して固定子鉄心を製作している。
【００１９】
この場合、多角形を形成するには複数種の抜き板形状を必要とし、製造工程が複雑になる。また、固定子鉄心の外形も円形断面に比べ大きくなるので、発電機本体の大型化、重量増加をまねく。したがって、固定子鉄心の多角形化による振動対策を大型機に適用することは困難になる場合がある。
【００２０】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子の回転により発生する電磁振動に起因する回転電機の振動を抑制できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、所定の軸周りを回転する回転軸を備えこの回転軸と共に回転する回転子と、略円板状の複数の鉄板が軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心を前記半径方向外側から、前記固定子の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら覆うように構成された固定子フレームと、前記固定子鉄心の側面の少なくとも２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成された第１固定子鉄心連結部に連結されて、これらの第１固定子鉄心連結部に連結される部位以外は前記固定子鉄心の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記側面の一部を周方向に沿って半径方向外側から覆うように配置されて、少なくとも半径方向に弾性変形可能なはり構造部材と、を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る回転電機は、所定の軸周りを回転する回転軸を備えこの回転軸と共に回転する回転子と、略円板状の複数の鉄板が軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心を前記半径方向外側から、前記固定子の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら覆うように構成された固定子フレームと、前記固定子フレームの外側面の少なくとも２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成されたフレーム連結部に連結されて、これらのフレーム連結部に連結される部位以外は前記固定子フレームの前記外側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記外側面の一部を周方向に沿って半径方向外側から覆うように配置されて、少なくとも半径方向に弾性変形可能なはり構造部材と、を有することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る回転電機は、所定の軸周りを回転する回転軸を備えこの回転軸と共に回転する回転子と、略円板状の複数の鉄板が軸方向に積層されて前記回転子の外周を取り囲むように配置された略中空円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心を前記半径方向外側から、前記固定子の側面に所定の半径方向間隔を保ちながら覆うように構成された固定子フレームと、前記固定子フレームの内側面の少なくとも２箇所に互いに周方向間隔をあけて形成されたフレーム連結部に連結されて、これらのフレーム連結部に連結される部位以外は前記固定子フレームの前記内側面に所定の半径方向間隔を保ちながら前記内側面の一部を周方向に沿って半径方向内側に沿うように配置されて、少なくとも半径方向に弾性変形可能なはり構造部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、回転子の回転により発生する電磁振動に起因する回転電機の振動を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る回転電機の第１の実施形態の概略縦断面図である。
【図２】図１のII−II矢視概略横断面図である。
【図３】図１のIII−III矢視概略横断面図である。
【図４】図１のIV−IV矢視概略横断面図である。
【図５】図１の回転子が回転しているときの回転子磁気吸引力と固定子の振動振幅の関係を模式的に示すモデル図である。
【図６】図１の固定子鉄心の第１固有円環振動モード（第１モード）の形態を示すモデル図である。
【図７】図１の固定子鉄心の第１固有円環振動モード（第２モード）の形態を示すモデル図である。
【図８】図１の固定子の第１モードの形態を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心および振動子の変形が同方向となる同相モードを示している。
【図９】図１の固定子の第１モードの形態を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心および振動子の変形が逆方向となる逆相モードを示す。
【図１０】図１の固定子の第２モードの形態を模式的に示すモデル図である。
【図１１】図１の固定子における振動振幅の周波数特性を示すグラフで、振動子の有無による第１モードの応答の相違を示した周波数応答線図である。
【図１２】図１の実施形態の変形例を示す概略縦断面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII矢視概略横断面図である。
【図１４】図１の実施形態の変形例を示す概略横断面図である。
【図１５】本発明に係る回転電機の第２の実施形態の概略横断面図である。
【図１６】本発明に係る回転電機の第３の実施形態の概略縦断面図である。
【図１７】図１６のXVII−XVII矢視概略横断面図である。
【図１８】図１６のXVIII−XVIII矢視概略横断面図である。
【図１９】本発明に係る回転電機の第４の実施形態の概略縦断面図である。
【図２０】図１９のXX−XX矢視概略横断面図である。
【図２１】図１９のXXI−XXI矢視概略横断面図である。
【図２２】本発明に係る回転電機の第５の実施形態の概略縦断面図である。
【図２３】図２２のXXIII−XXIII矢視概略横断面図である。
【図２４】図２２のXXIV−XXIV矢視概略横断面図である。
【図２５】図２２のXXV−XXV矢視概略横断面図である。
【図２６】図２２のXXVI−XXVI矢視概略横断面図である。
【図２７】図２２のXXVII−XXVII矢視概略横断面図である。
【図２８】本発明に係る回転電機の第６の実施形態の概略縦断面図である。
【図２９】本発明に係る回転電機の第７の実施形態の概略縦断面図である。
【図３０】図２９のXXX−XXX矢視概略横断面図である。
【図３１】図２９のXXXI−XXXI矢視概略横断面図である。
【図３２】図２９の固定子の第２固有円環振動モード（第２モード）を示すモデル図で、固定子鉄心および振動子の変形が同方向となる同相モードを示している。
【図３３】図２９の固定子の第２固有円環振動モード（第２モード）を示すモデル図で、固定子鉄心および振動子の変形が逆方向となる逆相モードを示す。
【図３４】本発明に係る回転電機の第８の実施形態の概略縦断面図である。
【図３５】図３４のXXXV−XXXV矢視概略横断面図である。
【図３６】図３４の固定子の第１固有円環振動モード（第１モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心と円環部材の変形が同方向となる同相モードを示す。
【図３７】図３４の固定子の第１固有円環振動モード（第１モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心と円環部材の変形が逆方向となる逆相モードである。
【図３８】図３４の固定子の第２固有円環振動モード（第２モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心と円環部材の変形が同方向となる同相モードを示す。
【図３９】図３４の固定子の第２固有円環振動モード（第２モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心と円環部材の変形が逆方向となる逆相モードである。
【図４０】本発明に係る回転電機の第９の実施形態の概略縦断面図である。
【図４１】図４０の回転電機の固定子鉄心の第１固有円環振動モード（第１モード）の軸方向の形態を模式的に示すモデル図である。
【図４２】本発明に係る回転電機の第１０の実施形態の概略縦断面図である。
【図４３】図４２の固定子フレームにおける固有振動モードの概略を模式的に示すモデル図である。
【図４４】図４２の実施形態の変形例を示す概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
［第１の実施形態］
本発明に係る回転電機の第１の実施形態について、図１〜図１４を用いて説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図２は、図１のII−II矢視概略断面図である。図３は、図１のIII−III矢視概略断面図である。図４は、図１のIV−IV矢視概略断面図である。なお、図３および図４では、回転子１の図示は省略している。
【００２９】
図５は、図１の回転子１が回転しているときの回転子磁気吸引力と固定子１０の振動振幅の関係を模式的に示すモデル図である。図６は、図１の固定子鉄心１１の第１固有円環振動モード（第１モード）の形態を示すモデル図である。図７は、図１の固定子鉄心１１の第２固有円環振動モード（第２モード）の形態を示すモデル図である。
【００３０】
図８は、図１の固定子１０の第１モードの形態を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心１１および振動子３０の変形が同方向となる同相モードを示している。図９は、図１の固定子１０の第１モードの形態を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心１１および振動子３０の変形が逆方向となる逆相モードを示す。
【００３１】
図１０は、図１の回転電機の固定子鉄心１１および振動子３０を合わせた系の第２モードの形態を模式的に示すモデル図である。図１１は、図１の固定子１０における振動振幅の周波数特性を示すグラフで、振動子３０の有無による第１モードの応答の相違を周波数応答線図として示したものである。
【００３２】
図１２は、図１の実施形態の変形例を示す概略横断面図である。なお、図１２は、回転子１の図示は省略している。
【００３３】
先ず、本実施形態の回転電機の構成について説明する。  
この回転電機は、水平な回転軸を備えた回転子１と、この回転子１を半径方向外側から覆う固定子１０と、を有する。この固定子１０は、固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１を半径方向外側から覆う固定子フレーム１２と、を含む。この固定子フレーム１２の外側には、回転電機が設置される基礎に連結される脚部１３（図２）が設けられている。
【００３４】
固定子鉄心１１は、中央に穴が形成された略円板状の鉄板を複数有し、これらの鉄板が回転子１を半径方向外側から覆うように配置されて軸方向に積層されて、形成されている。
【００３５】
固定子鉄心１１の外周面には、軸方向に延びた複数のリブ棒１４が、互いに周方向間隔をあけて平行に取り付けられている。これらのリブ棒１４は、それぞれ固定子鉄心１１の軸方向端部からもう一方の端部まで延びている。
【００３６】
本実施形態では、固定子鉄心１１の半径方向外側で固定子フレーム１２の半径方向内側には、９つの固定子鉄心リブ板、複数のばね棒３１、および円環部材３５等が配置されている。以下、これらの部材の構成等について説明する。
【００３７】
リブ棒１４の半径方向外側には、これらのリブ棒１４を固定するための９つの固定子鉄心リブ板、すなわち、第１固定子鉄心リブ板２１、第２固定子鉄心リブ板２２、第３固定子鉄心リブ板２３、第４固定子鉄心リブ板２４、第５固定子鉄心リブ板２５、第６固定子鉄心リブ板２６、第７固定子鉄心リブ板２７、第８固定子鉄心リブ板２８、第９固定子鉄心リブ板２９が配置されている。
【００３８】
これらの第１〜第９固定子鉄心リブ板２１〜２９それぞれは、中央が開口してこの開口の半径方向外側に半径方向に広がる面が形成された穴あき円板状で、互いに軸方向間隔をあけて等間隔に配列されている。本実施形態では、図１の左側から右側に向かって、第１固定子鉄心リブ板２１、第２固定子鉄心リブ板２２、第３固定子鉄心リブ板２３、第４固定子鉄心リブ板２４、第５固定子鉄心リブ板２５、第６固定子鉄心リブ板２６、第７固定子鉄心リブ板２７、第８固定子鉄心リブ板２８、第９固定子鉄心リブ板２９の順に配列されている。
【００３９】
第１〜第９固定子鉄心リブ板２１〜２９は、それぞれの開口内にリブ棒１４および固定子鉄心１１があるように配置されている。これらの開口の内側が各リブ棒１４の外側に接する状態で、各リブ棒１４が固定子鉄心１１に固定される。
【００４０】
複数のばね棒３１は、軸方向に延びた棒状で、固定子鉄心１１の軸方向中央付近で且つ固定子鉄心リブ板の半径方向外側に所定の半径方向間隔をあけて互いに平行に配置されている。本例では、周方向に沿って２４本配列されている（図２）。これらのばね棒３１は、半径方向に弾性変形可能に構成されている。
【００４１】
これらのばね棒３１は、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６を跨ぐように延びている。すなわち、各ばね棒３１の両端が、第４固定子鉄心リブ板２４および第６固定子鉄心リブ板２６それぞれの半径方向外側にあるように形成されている。
【００４２】
第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６それぞれの半径方向外側には、ばね棒３１を固定するための第１ばね棒取付け部４０ａ、第２ばね棒取付け部４０ｂおよび第３ばね棒取付け部４０ｃがそれぞれ一体に形成されている。これらの第１〜第３ばね棒取付け部４０ａ〜４０ｃは、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６それぞれを半径方向外側から全周で覆い、半径方向に広がる面が形成された板状である。各ばね棒３１の一方の端部（図１の左方端部）は、第４固定子鉄心リブ板２４に形成された第１ばね棒取付け部４０ａの半径方向に広がる面に取り付けられている。各ばね棒３１の反対側の端部（図１の右方端部）は、第６固定子鉄心リブ板２６の第３ばね棒取付け部４０ｃの当該面に取り付けられる。また、各ばね棒３１は、第５固定子鉄心リブ板２５の第２ばね棒取付け部４０ｂの半径方向に広がる面を貫通した状態で固定されている。
【００４３】
また、第１〜第３ばね棒取付け部４０ａ〜４０ｃそれぞれは、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６それぞれに所定の周方向位置で連結されて、それ以外は、半径方向間隔があいた状態が保たれている。連結部となる周方向位置、すなわち第１固定子鉄心連結部４１（図３）は、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さの位置の２箇所（図中の左右）に形成される。この半径方向間隔は、図３に示すように、周方向に沿って約半周弱の半円弧貫通穴６１で、図３における上下に２箇所、回転軸中心を含み当該軸中心に垂直な水平線に対して線対称に形成されている。すなわち、これらの第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６は、２つの半円弧貫通穴６１が形成された板状の部材である。また、第１固定子鉄心連結部４１が形成される位置については、後で説明する。
【００４４】
円環部材３５は、各ばね棒３１の半径方向外側に配置されている。図１の例では、円環部材３５は、軸方向長さが各ばね棒３１の軸方向長さより短い中空の円筒状の部材である。
【００４５】
この円環部材３５は、２つの円環取付け板、すなわち、第１円環取付け板３３ａおよび第２円環取付け板３３ｂで、各ばね棒３１に連結される。
【００４６】
第１円環取付け板３３ａは、第４固定子鉄心リブ板２４および第５固定子鉄心リブ板２５の間に配置された穴あき円板で、第４固定子鉄心リブ板２４寄りに配置されている。第２円環取付け板３３ｂは、第５固定子鉄心リブ板２５および第６固定子鉄心リブ板２６の間に配置された穴あき円板で、第６固定子鉄心リブ板２６寄りに配置されている。
【００４７】
第１円環取付け板３３ａおよび第２円環取付け板３３ｂそれぞれは、各ばね棒３１が貫通した状態で各ばね棒３１を固定している。また、第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂそれぞれは、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６に形成された第１〜第３ばね棒取付け部４０ａ〜４０ｃに円環部材３５が干渉しないように、すなわち、円環部材３５の内周側が、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６それぞれの半径方向外側にあるように、円環部材３５を固定している。この円環部材３５の質量等の詳細は、後で説明する。
【００４８】
これらのばね棒３１と円環部材３５とによって、振動子３０を形成する。振動子３０の作用については、後で説明する。
【００４９】
第２固定子鉄心リブ板２２および第８固定子鉄心リブ板２８それぞれの半径方向外側には、固定子フレーム連結部５０が一体に形成されている。これらの固定子フレーム連結部５０の半径方向外側は、固定子フレーム１２の内側に連結される。
【００５０】
また、固定子フレーム連結部５０は、第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８それぞれに所定の周方向位置で連結されて、それ以外は、半径方向間隔があいた状態が保たれている。連結部となる周方向位置、すなわち第２固定子鉄心連結部５２（図４）は、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さの位置の２箇所、および上下（鉛直方向）に２箇所、合計４箇所に形成される。この半径方向間隔は、図４に示すように、周方向に沿って４箇所に形成された約４分の１周弱の部分円弧貫通穴６２である。すなわち、これらの第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８は、４つの部分円弧貫通穴６２が形成された板状の部材である。また、第２固定子鉄心連結部５２が形成される位置については、後で説明する。
【００５１】
続いて、本実施形態の作用について説明する。
【００５２】
２極タービン発電機の場合、回転子１から固定子鉄心１１の内周に作用する磁気吸引力は、図５に示すように４つの節部（図中の点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４）を有する楕円形の円環振動モードをなし、且つ、回転子１の回転運動に伴い矢印Ｘの方向に回転移動する。
【００５３】
このときの移動角速度は、回転子１の回転周波数をｆ［Ｈｚ］とすると２πｆ［ｒａｄ／ｓ］であるが、磁気吸引力の分布が楕円形であることから、固定子鉄心１１に作用する電磁力の振動数ｆＭｇは、２ｆ［Ｈｚ］となる。
【００５４】
上述のように、２極タービン発電機においては、回転子１の磁気吸引力によって励振されるのは４節の円環固有振動モードで、これ以外の固有振動モードは対象とならない。
【００５５】
振動子３０が取り付けられていない状態においては、固定子鉄心１１の４節の円環固有振動モードは、２つの円環固有振動モード、すなわち、第１モードおよび第２モードを含んでいる。
【００５６】
ここで、第１モードは、図６の曲線Ａに示すように、楕円形の円環の一方の主軸（図６における短軸）が水平軸にほぼ一致するもので、第２モードは、図７の曲線Ｂに示すように、主軸、例えば長軸が水平軸に対してほぼ４５度をなすものである。
【００５７】
図６の第１モード上の４つの点ａ１、ａ２、ａ３、およびａ４に示すように、振幅がゼロになる４つの節部を有する。半径方向に振動する電磁振動における周方向の振幅分布は、周方向に沿って節部と腹部が交互に発生するように形成される。第２モードは、第１モードの固有振動数とほぼ同じ固有振動数で、図７の第２モード上の４つの点ｂ１、ｂ２、ｂ３、およびｂ４に示すように、振幅がゼロになる４つの節部を有する。この第２モードは、第１モードとほぼ同じ形状でそれぞれの長軸が互いに４５度の角度をもって形成されている。
【００５８】
通常の発電機の構造では、第１モードの節部の位置は第２モードに腹部の位置にほぼ一致して、第２モードの節部の位置は第１モードの腹部の位置にほぼ一致する。さらに、第１および第２モードそれぞれに対応する固有振動数はほぼ等しくなる。第１および第２モードはそれぞれ定在波であるが、互いに節部と腹部が入れ替わる補完関係にあるので、両方のモードを重ね合わせると節部がなくなる。
【００５９】
この円環固有振動モードの性質によって、楕円形をなす回転電磁力が固定子鉄心１１に作用すると、第１および第２モードそれぞれの固有振動モードが等しく励起される。このため、それぞれの応答振動モードを合成すると、固定子鉄心１１の全周にわたって等しい振動振幅が発生する。
【００６０】
これによって生じる固定子鉄心１１の変形の時間的な変化を見ると、ある時刻ｔにおける固定子鉄心１１の変形は、図５に実線Ｗ１で示すように、電磁加振力の形態と同じように４つの節部（Ｐ１〜Ｐ４）を有する円環振動モードの形態をなす。回転子１が回転しているときは、電磁加振力の回転移動に同期して、固定子鉄心１１の４節の円環振動モードの変形形状は、２πｆ［ｒａｄ／ｓ］の速度で回転移動する。このため、固定子鉄心１１の振動振幅は、図５に破線Ｗ２で示すように全周に沿って一定の値を示すことになる。すなわち、回転電機の固定子１０においては、定在波とは異なり、節部を有さない振動形態が現れる。
【００６１】
一般に、ある構造物（主系）に対して、これとは別の質量とばねとからなる振動子（従系）を取り付けると、元の構造物の固有振動数が変化する。本実施形態では、主系となる固定子鉄心１１に従系となる振動子３０が、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さに位置する２箇所の第１固定子鉄心連結部４１において取り付けられている。固定子鉄心１１および振動子３０を合わせた系には、固定子鉄心１１の第１モードに対応して固定子鉄心１１の変位に対する円環部材３５の変位の位相関係によって、２つの固有振動モード、すなわち、同相モードおよび逆相モードが現れる。
【００６２】
同相モードの固有振動モードは、固定子鉄心１１の第１モードの変形に対して円環部材３５の変位の方向は同じである。よって、この同相モードでは、図８に示すように、固定子鉄心１１および円環部材３５とも図中の上下方向に伸縮するように変形する。
【００６３】
一方、逆相モードの固有振動モードは、固定子鉄心１１の第１モードに対して円環部材３５の変位の方向が互いに逆向きになる。よって、この逆相モードでは、図９に示すように、固定子鉄心１１は図中の左右方向に伸縮するのに対して、円環部材３５は上下方向に伸縮するように変形する。
【００６４】
このとき、同相モードの固有振動数は、元の固有振動数（第１モードの固有振動数）より低くなり、逆相モードの固有振動数は元の固有振動数より高くなる。低次の同相モードの固有振動数をｆＬ、高次の逆相モードの固有振動数ｆＨ、回転子１の磁気吸引力による電磁加振力の振動数（電源周波数の２倍に一致する）ｆＭｇの間に、式（４）の関係が成立するように、円環部材３５の形状、構造、構成、および材質並びに、ばね棒３１の形状および剛性等を調整して振動子３０を設計する。
【００６５】
ｆＬ＜ｆＭｇ＜ｆＨ  …（４）
一方、振動子３０は、固定子鉄心１１の第２モードの節部に相当する位置、すなわち、第１固定子鉄心連結部４１で連結されている。このため、振動子３０は、第２モードに対して影響を与えない。よって、固定子鉄心１１および振動子３０を合わせた系においても、当該第２モードは、主軸が水平軸に対してほぼ４５度をなす円環振動モード、すなわち、図１０に示すように、図中の斜方向に伸縮するように変形するモードとなる。
【００６６】
このため、第２モードの固有振動数はほとんど変化することなく、固有振動数の分離は生じない。よって、第２モードの固有振動モードは、図１０の形態のものだけが発生する。
【００６７】
振動子３０は、固定子鉄心１１に対して、固定子鉄心１１の４節円環振動モードの第１モードの振動の腹部に相当する部位に接続される。すなわち、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６それぞれの第１固定子鉄心連結部４１は、固定子鉄心１１の第１モードの振動の腹部に相当する位置に形成されている。これにより、電磁加振力の振動数ｆＭｇを挟んで、固定子鉄心１１の４節円環振動モードの第１モードの固有振動数が、低次のｆＬおよび高次のｆＨに分離される。
【００６８】
加振力によって発生する構造物の振動応答は、それぞれの固有振動モードの振動応答を重ね合わせて求めることができる。電磁加振力では４節の円環振動モードのみが励起されるので、固定子１０の振動応答は図８〜図１０に模式的に示される３つの円環固有振動モードによる応答を、互いに足し加えることによって求められる。
【００６９】
円環固有振動モードにおける応答は、加振力の大きさ、固有振動数、加振振動数および減衰率の関数として与えられる応答感度を円環固有振動モードに乗じたもので、変位の形態は固有振動モードに一致する。すなわち、固定子１０の応答の計算は各円環固有振動モードにそれぞれ係数を乗じたものを足し加えればよい。
【００７０】
式（４）の関係が成り立つとき、第１モードにおける振動応答もまた図８および図９に示す形態で変形するとみなすことができる。厳密には、変位の大きさは応答感度に依存するが、概略的な変形はこのように考えてよい。
【００７１】
つまり、第１モードでは、低次固有振動モードに対応して図８の形態の振動応答が発生し、高次固有振動モードに対応して図９の形態の振動応答が現れる。このとき、固定子鉄心１１の変位は、低次固有振動モードおよび高次固有振動モードが互いに逆相の関係にあり、円環部材３５の変位は同相の関係にある。
【００７２】
これらの２つの円環振動モードの応答を重ね合わせると、固定子鉄心１１の変位は逆相の変位を加算するので小さくなる。原理的にゼロにすることも可能である。一方、円環部材３５の応答は、同相の変位を重ね合わせるのでほぼ２倍の大きさとなる。これによって、第１モードの応答は、固定子鉄心１１の変位を抑制することができる。
【００７３】
固定子鉄心１１の振幅は、図１１の破線で示すように、振動子３０がない場合には元の固有振動数（ｆ0）において最大値を示している。このとき、電磁加振振動数（ｆＭｇ）における振幅比は１０程度である。これに対して、振動子３０を設けることによって、図１１の実線で示すように、固定子鉄心１１の振幅は分離した、２つの固有振動数（ｆＬ、ｆＨ）でそれぞれ極大となって、その中間では応答が低くなっていることがわかる。この場合は、電磁加振振動数（ｆＭｇ）における振幅比は２以下となっている。このように、振動子３０を固定子鉄心１１に取り付けると、電磁加振力によって固定子鉄心１１に発生する第１モードの振動応答を低減することが可能になる。
【００７４】
一方、第２モードについては固有振動数の分離が生じないことから、図１０に示すモードが単独で存在するだけなので、電磁加振力に対して図１０の形態でモード応答が生じる。
【００７５】
すなわち、固定子鉄心１１の円環固有振動モードは、第１モードの応答は小さくなって、第２モードの応答のみが残されることになる。第２モードは４つの節部を有するので、第２モードの応答は定在波である。このため、固定子鉄心１１に生じる振幅は、図４の破線Ｌ１で示すような分布をなす。
【００７６】
固定子フレーム連結部５０は、第２モードの４つの節部において固定子鉄心１１および固定子フレーム１２を連結している。すなわち、図４に示すように第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８それぞれの第２固定子鉄心連結部５２は、固定子鉄心１１の第２モードの振動の節部に相当する位置に形成されている。上述のように、電磁加振力による固定子鉄心１１の応答は、第２モードの形態で振動する定在波であって、第２モードの節部における振幅は小さいので、第２固定子鉄心連結部５２によって固定子鉄心１１から固定子フレーム１２に伝播される振動を、抑制することが可能になる。
【００７７】
これによって、固定子フレーム１２に設けられた脚部１３を介して、回転電機が設置される基礎へ、当該振動が伝播することを抑制可能となる。
【００７８】
なお、図４に示す固定子鉄心１１と固定子フレーム１２との連結状態、すなわち、第２固定子鉄心連結部５２が形成された第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８は、比較的小容量のタービン発電機において採用される鉄心支持方式である。
【００７９】
大容量のタービン発電機では、固定子鉄心１１および固定子フレーム１２を連結するリブ板に設けた弾性はり部材に固定子鉄心リブ板を接続し、このはり部材の曲げ剛性を用いて固定子鉄心１１を弾性的に支持する。例えば、２極タービン発電機に適用する場合には、図１２および図１３に示すように、第２ばね棒３１ａを対向する水平方向および鉛直方向の４箇所それぞれに集中的に４本配置して、固定子鉄心１１および固定子フレーム１２を接続すればよい。
【００８０】
また、図１４に示すように、振動子３０を形成するばね棒３１を、第１固定子鉄心連結部４１の半径方向外側に集中的配置してもよい。図１４の例では、５本のばね棒３１を各第１固定子鉄心連結部４１に相当する位置にそれぞれに配置されている。この場合、第１〜第３ばね棒取付け部４０ａ〜４０ｃは、周方向に対して第１固定子鉄心連結部４１の部分（２箇所）を連結するだけでよい。また、円環部材３５の外周に溝７２を設け、この溝７２に棒材等を抜き差しすることで円環部材３５の質量を調整することも可能である。
【００８１】
［第２の実施形態］
本発明に係る回転電機の第２の実施形態について、図６および図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態の回転電機の概略横断面図である。なお、図１５では回転子１の図示は省略している。
【００８２】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図１４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００８３】
本実施形態の回転電機は、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６に形成された第１固定子鉄心連結部４１が、図１５における上下左右にそれぞれ１箇所、すなわち、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さの位置の２箇所、および上下（鉛直方向）に２箇所、合計４箇所に形成される。これらの第１固定子鉄心連結部４１以外の部位で半径方向位置が同じ部分には、約４分の１周弱の部分円弧貫通穴６２が形成される。すなわち、第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６は、４つの部分円弧貫通穴６２が形成された板状の部材である。
【００８４】
固定子鉄心１１および振動子３０を連結する部位、すなわち第１固定子鉄心連結部４１が増えていることから、固定子鉄心１１に作用する振動子３０の慣性力が、第１の実施形態に比べて大きくなる。
【００８５】
第１の実施形態で説明した図６に示すように、４節円環振動モードの第１モードでは、水平方向と同様に垂直方向にも振動の腹部が存在している。図６では、水平方向の腹部はａ１およびａ４の間で、垂直方向の腹部はａ２およびａ３の間である。
【００８６】
振動子３０が円環振動モードの形態で振動すると、振動子３０の質量に比例して慣性力が発生する。振動子３０を固定子鉄心１１に振幅の大きい腹部で接続することで、固定子鉄心１１に作用する振動子３０の慣性力が伝達され、固有振動数の分離が生じている。
【００８７】
したがって、連結部が多くなれば、固定子鉄心１１に伝達される振動子３０の慣性力が増大する。これにより、振動子３０の質量を軽減し振動子３０の小型化が可能になる。
【００８８】
また、４極タービン発電機に本発明を適用する場合は、電磁加振力の円環振動モードの節数が８となるので、本実施形態の構造を適用することができる。
【００８９】
［第３の実施形態］
本発明に係る回転電機の第３の実施形態について、図４、および図１６〜図１８を用いて説明する。図１６は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図１７は、図１６のXVII−XVII矢視概略横断面図である。図１８は、図１６のXVIII−XVIII矢視概略横断面図である。なお、図１７および図１８では、回転子１の図示を省略している。
【００９０】
本実施形態は第１の実施形態の変形例（図１〜図１４）であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００９１】
以下に、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
【００９２】
この回転電機は、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心１１の外周面に複数のリブ棒１４が取り付けられている。このリブ棒１４は、第１〜第９固定子鉄心リブ板２１〜２９によって、固定子鉄心１１に固定されている。第１〜第９固定子鉄心リブ板２１〜２９は、図１６における左方から右方に向かって、第１固定子鉄心リブ板２１から第９固定子鉄心リブ板２９の順に配置されている。ここで、第１〜第３固定子鉄心リブ板２１〜２３および第７〜第９固定子鉄心リブ板２７〜２９は、第１の実施形態と同様に形成されている。
【００９３】
この回転電機は、振動子３０が固定子フレーム１２の内側に連結されている。以下に、振動子３０が連結される機構の構成について説明する。
【００９４】
振動子３０は、ばね棒３１と、このばね棒３１に第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂを介して連結される円環部材３５と、を有する。この振動子３０は、固定子フレーム１２の内周面に、２枚の固定子フレーム連結板、すなわち第１固定子フレーム連結板５５ａおよび第２固定子フレーム連結板５５ｂを介して、取り付けられている。
【００９５】
第１固定子フレーム連結板５５ａは、穴あき円板状の部材で、第４固定子鉄心リブ板２４を半径方向外側に配置されている。また、第１固定子フレーム連結板５５ａは、当該穴の内周が第４固定子鉄心リブ板２４の半径方向外側に所定の半径方向間隔を保つように配置される。この第１固定子フレーム連結板５５ａに、各ばね棒３１の一方の端部が連結されている。
【００９６】
また、この第１固定子フレーム連結板５５ａは、固定子フレーム１２の内周に所定の周方向位置で連結されて、それ以外は、半径方向間隔があいた状態が保たれている。連結部となる周方向位置、すなわち第１固定子鉄心連結部４１（図１８）は、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さの位置の２箇所（図中の左右）に形成される。この半径方向間隔は、図１８に示すように、周方向に沿って約半周弱の半円弧貫通穴６１で、図１８における上下に２箇所、回転軸中心を含み当該軸中心に垂直な水平線に対して線対称に形成されている。すなわち、この第１固定子フレーム連結板５５ａは、２つの半円弧貫通穴６１が形成された板状の部材である。
【００９７】
第２固定子フレーム連結板５５ｂは、第１固定子フレーム連結板５５ａと同様に形状で、第６固定子鉄心リブ板２６の半径方向外側に所定の半径方向間隔を保つように配置されている。この第２固定子フレーム連結板５５ｂに、各ばね棒３１の端部が連結されている。これにより、円環部材３５は固定子フレーム１２に対して弾性的に支持され、振動子３０を構成する。
【００９８】
また、第５固定子鉄心リブ板２５は、第３および第７固定子鉄心リブ板２３、２７と同様の形状で、ばね棒３１等に干渉しないようにリブ棒１４を固定している。
【００９９】
回転子１が回転しているときの固定子フレーム１２には、固定子鉄心１１を介して、４節の円環振動モードの分布をなす電磁加振力が作用する。固定子フレーム１２に振動子３０を取り付けることによって、固定子フレーム１２は２つの円環振動モードが発生する。これらの円環振動モードそれぞれの固有振動数が、低次（低い固有振動数）ｆＬは電磁加振力の振動数ｆＭｇより低く、高次（高い固有振動数）ｆＨはｆＭｇより高くなるように、振動子３０の質量や剛性等を設定する。
【０１００】
また、第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８それぞれに形成された第２固定子鉄心連結部５２は、図示は省略するが、第１の実施形態に示す図４と同様に、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さの位置の２箇所、および上下（鉛直方向）に２箇所、合計４箇所に形成される。すなわち、固定子鉄心１１および固定子フレーム１２は上記の４箇所で連結される。
【０１０１】
続いて、本実施形態の振動子３０の作用について説明する。
【０１０２】
固定子フレーム１２の円環振動モードの第１モードについて、固有振動数を電磁加振力の振動数ｆＭｇを挟んで、低次（低い固有振動数）ｆＬと、高次（高い固有振動数）ｆＨと、に分離される。このとき、第１モードの固定子鉄心１１の変位に対する円環部材３５の変位の位相関係は、低次モードでは同相であり、高次モードでは逆相となる。
【０１０３】
低次モードおよび高次モードが逆相であることから、各モードを合成すると互いに相殺される。これにより、第１モードの固定子フレーム１２の電磁加振力に対する円環振動モード応答の変位を小さくすることができる。
【０１０４】
振動子３０は、第２モードの節部に相当する位置で連結されているため、振動子３０は第２モードには影響を与えない。このため、第２モードによる円環振動モード応答のみ残存するが、この振動応答は定在波であって振動の節部を有する。
【０１０５】
第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８に形成された第２固定子鉄心連結部５２は、固定子鉄心１１を第２モードの４つの節部に相当する位置に形成される。上述のように、電磁加振力による固定子フレーム１２の応答は、第２モードの形態で振動する定在波であって、第２モードの節部における振幅は小さい。
【０１０６】
振動子３０は、固定子フレーム１２に伝播する磁気振動を抑制させるように第１の実施形態と同様に作用する。このため、固定子フレーム１２に伝播される振動の振幅は小さくなる。また、固定子フレーム１２の第２モードの節部に相当する位置に脚部１３を取り付けることにより、回転電機が設置される基礎へ固定子フレーム１２の振動が伝播されることを抑制できる。
【０１０７】
［第４の実施形態］
本発明に係る回転電機の第４の実施形態について、図４、および図１９〜図２１を用いて説明する。図１９は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図２０は、図１９のXX−XX矢視概略横断面図である。図２１は、図１９のXXI−XXI矢視概略横断面図である。なお、図２０および図２１では、回転子フレーム１２内の図示は省略し、固定子鉄心１１のみ仮想的に示している。
【０１０８】
本実施形態は第３の実施形態の変形例であって、第３の実施形態（図１６〜図１８）と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１０９】
以下に、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
【０１１０】
この回転電機は、第３の実施形態と同様に、第１〜第９固定子鉄心リブ板２１〜２９によって、複数のリブ棒１４が固定子鉄心１１に固定されている。
【０１１１】
また、第２固定子鉄心リブ板２２、第４固定子鉄心リブ板２４、第６固定子鉄心リブ板２６および第８固定子鉄心リブ板２８それぞれの半径方向外側には、固定子フレーム連結部５０が一体に形成されている。これらの固定子フレーム連結部５０は、図４を用いて説明した第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８に形成される固定子フレーム連結部５０と同様に、固定子フレーム１２の内側に連結される。
【０１１２】
本実施形態の振動子３０は、固定子フレーム１２の外側に取り付けられている。以下に、振動子３０が連結される機構の構成について説明する。
【０１１３】
この振動子３０は、ばね棒３１と、このばね棒３１に第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂを介して連結される円環部材３５と、を有する。この振動子３０は、固定子フレーム１２の外周面に、２枚の固定子フレーム連結板、すなわち第１固定子フレーム連結板５５ａおよび第２固定子フレーム連結板５５ｂを介して、取り付けられている。
【０１１４】
第１固定子フレーム連結板５５ａは、中央に穴が形成されて且つ半径方向に広がる面が形成された穴あき円板状の部材で、この穴の内側に固定子フレーム１２があるように配置されている。また、第１固定子フレーム連結板５５ａは、第４固定子鉄心リブ板２４を半径方向外側の延長上の固定子フレーム１２の外周面に設けられている。
【０１１５】
この半径方向に広がる面に、各ばね棒３１の一方の端部が連結されている。第１固定子フレーム連結板５５ａは、各ばね棒３１の端部が連結される部位よりも半径方向内側に、周方向に沿って約半周弱の半円弧貫通穴６１が、図２１における上下に２箇所、回転軸中心を含み当該軸中心に垂直な水平線に対して線対称に形成されている。
【０１１６】
この第１固定子フレーム連結板５５ａは、２つの半円弧貫通穴６１が形成された板状の部材である。この半円弧貫通穴６１以外で半径方向位置が同じ部分が、振動子３０が固定子フレーム１２に連結される外側連結部５７となる。
【０１１７】
第２固定子フレーム連結板５５ｂは、第１固定子フレーム連結板５５ａと同様に形状で、第６固定子鉄心リブ板２６の半径方向外側の延長上の固定子フレーム１２の外周面に取り付けられている。この第２固定子フレーム連結板５５ｂに、各ばね棒３１の端部が連結されている。これにより、円環部材３５は固定子フレーム１２に対して弾性的に支持され、振動子３０を構成する。
【０１１８】
また、脚部１３は、第３の実施形態と同様に位置に固定子フレーム１２の外周面に設けられる。
【０１１９】
以上の構成により、第３の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。また、振動子３０が固定子フレーム１２の外側に配置されるため、振動子３０を有さない既設の回転電機に対して振動を抑制するために当該振動子３０を取り付けることも可能である。
【０１２０】
［第５の実施形態］
本発明に係る回転電機の第５の実施形態について、図１、図３、図４、および図２２〜図２７を用いて説明する。図２２は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図２３は、図２２のXXIII−XXIII矢視概略横断面図である。図２４は、図２２のXXIV−XXIV矢視概略横断面図である。図２５は、図２２のXXV−XXV矢視概略横断面図である。図２６は、図２２のXXVI−XXVI矢視概略横断面図である。図２７は、図２２のXXVII−XXVII矢視概略横断面図である。なお、図２３〜図２７では、回転子１の図示を省略している。
【０１２１】
なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図１４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１２２】
以下に、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
【０１２３】
この回転電機は、第１の実施形態と同様に、第１〜第９固定子鉄心リブ板２１〜２９によって、複数のリブ棒１４が固定子鉄心１１に固定されている。また、第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８それぞれの半径方向外側には、固定子フレーム連結部５０が一体に形成されている。これらの固定子フレーム連結部５０は、図４を用いて説明した第２および第８固定子鉄心リブ板２２、２８に形成された固定子フレーム連結部５０と同様に、固定子フレーム１２の内側に４箇所で連結される。
【０１２４】
本実施形態の振動子３０は、第１の実施形態で説明した振動子３０（図１）が、２つの振動子３０、すなわち第１振動子３７ａおよび第２振動子３７ｂに上下に分割されてそれぞれの軸方向位置が異なるように構成されている。以下に、第１および第２振動子３７ａ、３７ｂの構成について説明する。
【０１２５】
第１振動子３７ａは、ばね棒３１と、このばね棒３１に第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂを介して連結される第１半円弧部材３６ａ（図２３）と、を有する。
【０１２６】
第１半円弧部材３６ａは、第１の実施形態で説明した円環部材３５を、中心角が約１８０度になるように分割した内の一方の部材である。ばね棒３１および第１半円弧部材３６ａを連結する第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂは、第１の実施形態（図１）と同様に構成されている。
【０１２７】
第３〜第５固定子鉄心リブ板２３〜２５それぞれの半径方向外側には、第１振動子３７ａのばね棒３１を固定するための第１〜第３ばね棒取付け部４０ａ〜４０ｃがそれぞれ一体に形成されている。これらの第１〜第３ばね棒取付け部４０ａ〜４０ｃは、第３〜第５固定子鉄心リブ板２３〜２５それぞれを半径方向外側から全周で覆い、半径方向に広がる面が形成された板状である。各ばね棒３１の一方の端部（図２２の左方端部）は、第３固定子鉄心リブ板２３に形成された第１ばね棒取付け部４０ａの半径方向に広がる面に取り付けられている。各ばね棒３１の反対側の端部（図２２の右方端部）は、第５固定子鉄心リブ板２５の第３ばね棒取付け部４０ｃの当該面に取り付けられる。また、各ばね棒３１は、第４固定子鉄心リブ板２４の第２ばね棒取付け部４０ｂの半径方向に広がる面を貫通した状態で固定されている。
【０１２８】
第３ばね棒取付け部４０ｃの半径方向に広がる面は、第１振動子３７ａのばね棒３１が連結される側の反対側に後述する第２振動子３７ｂのばね棒３１が連結される。
【０１２９】
また、第３および第４固定子鉄心リブ板２３、２４に形成された第１および第２ばね棒取付け部４０ａ、４０ｂは、第３および第４固定子鉄心リブ板２３、２４それぞれに所定の周方向位置で連結されて、それ以外は、半径方向間隔があいた状態が保たれている。連結部となる周方向位置、すなわち第１固定子鉄心連結部４１（図２４）は、回転軸の回転中心よりやや上方から下側半分に形成される。この半径方向間隔は、図２４に示すように、周方向に沿って約半周弱の半円弧貫通穴６１で、図２４における上方に形成されている。すなわち、これらの第３および第４固定子鉄心リブ板２３、２４は、半円弧貫通穴６１が１つ形成された板状の部材である。
【０１３０】
また、第５固定子鉄心リブ板２５に形成された第３ばね棒取付け部４０ｃは、第５固定子鉄心リブ板２５に所定の周方向位置で連結されて、それ以外は、半径方向間隔があいた状態が保たれている。連結部となる周方向位置、すなわち第１固定子鉄心連結部４１（図２７）は、回転軸の回転中心とほぼ同じ高さの位置の２箇所（図中の左右）に形成される。この半径方向間隔は、図２７に示すように、周方向に沿って約半周弱の半円弧貫通穴６１で、図２７における上下に２箇所、回転軸中心を含み当該軸中心に垂直な水平線に対して線対称に形成されている。すなわち、この第５固定子鉄心リブ板２５は、２つの半円弧貫通穴６１が形成された板状の部材で、第１の実施形態（図３）で説明した第４〜第６固定子鉄心リブ板２４〜２６と同じ形状である。
【０１３１】
第２振動子３７ｂは、ばね棒３１と、このばね棒３１に第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂを介して連結される第２半円弧部材３６ｂ（図２５）と、を有する。
【０１３２】
第２半円弧部材３６ｂは、第１半円弧部材３６ａと同じ形状で、第１半円弧部材３６ａに対して下方に対向するように且つ軸方向位置が異なるように配置される。また、ばね棒３１および第２半円弧部材３６ｂを連結する第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂは、第１半円弧部材３６ａに形成された第１および第２円環取付け板３３ａ、３３ｂと同様に構成されている。
【０１３３】
第５〜第７固定子鉄心リブ板２５〜２７それぞれの半径方向外側には、第２振動子３７ｂのばね棒３１を固定するための第３〜第５ばね棒取付け部４０ｃ〜４０ｅがそれぞれ一体に形成されている。第３〜第５ばね棒取付け部４０ｃ〜４０ｅは、第５〜第７固定子鉄心リブ板２５〜２７それぞれを半径方向外側から全周で覆い、半径方向に広がる面が形成された板状である。各ばね棒３１の一方の端部（図２２の左方端部）は、第５固定子鉄心リブ板２５に形成された第３ばね棒取付け部４０ｃの半径方向に広がる面に取り付けられている。各ばね棒３１の反対側の端部（図２２の右方端部）は、第７固定子鉄心リブ板２７の第５ばね棒取付け部４０ｅの当該面に取り付けられる。また、各ばね棒３１は、第６固定子鉄心リブ板２６の第５ばね棒取付け部４０ｄの半径方向に広がる面を貫通した状態で固定されている。
【０１３４】
第５固定子鉄心リブ板２５の第３ばね棒取付け部４０ｃは、図２２における右側に第１振動子３７ａのばね棒３１が連結されて、左側に第２振動子３７ｂのばね棒３１が連結されている。
【０１３５】
また、第６および第７固定子鉄心リブ板２６、２７に形成された第４および第５ばね棒取付け部４０ｄ、４０ｅは、第６および第７固定子鉄心リブ板２７それぞれに所定の周方向位置で連結されて、それ以外は、半径方向間隔があいた状態が保たれている。連結部となる周方向位置、すなわち第１固定子鉄心連結部４１（図２６）は、回転軸の回転中心よりやや下方から上側半分に形成される。この半径方向間隔は、図２６に示すように、周方向に沿って約半周弱の半円弧貫通穴６１で、図２６における下方に形成されている。すなわち、これらの第６および第７固定子鉄心リブ板２６、２７は、半円弧貫通穴６１が１つ形成された板状の部材である。
【０１３６】
第１および第２振動子３７ａ、３７ｂは、第１の実施形態の振動子３０と同様に作用する。したがって、第１および第２振動子３７ａ、３７ｂを固定子鉄心１１に取り付けると、４節円環振動モードの第１モードの固有振動数が２つに分離する。これら２つの固有振動数の内、低次の振動数ｆＬは電磁加振力の振動数ｆＭｇより低く、高次の振動数ｆＨはｆＭｇより高くなるよう第１および第２振動子３７ａ、３７ｂの構造を設定する。
【０１３７】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３８】
また、第１の実施形態では振動子３０が所定の軸方向位置で全周に形成されるのに対して、本実施形態では第１および第２振動子３７ａ、３７ｂの軸方向位置が異なるように形成されている。これにより、軸方向に流れる冷却用の気体媒体をより効率よく流通させることが可能になる。
【０１３９】
［第６の実施形態］
本発明に係る回転電機の第６の実施形態について、図２８を用いて説明する。図２８は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。なお、本実施形態は、第５の実施形態（図２２〜図２７）の変形例であって、第５の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１４０】
本実施形態では、第１および第２振動子３７ａ、３７ｂを、互いに軸方向間隔をあけて設けられている。これにより、第５の実施形態と同様の効果を得ると共に、冷却用の気体媒体をより効率よく流通させることが可能になる。
【０１４１】
［第７の実施形態］
本発明に係る回転電機の第７の実施形態について、図８、図９、および図２９〜図３３を用いて説明する。図２９は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図３０は、図２９のXXX−XXX矢視概略横断面図である。図３１は、図２９のXXXI−XXXI矢視概略横断面図である。なお、図３０および図３１では、回転子１の図示を省略している。
【０１４２】
図３２は、図２９の固定子１０の第２固有円環振動モード（第２モード）を示すモデル図で、固定子鉄心１１および第２モード用振動子３８ｂの変形が同方向となる同相モードを示している。図３３は、図２９の固定子１０の第２固有円環振動モード（第２モード）を示すモデル図で、固定子鉄心１１および第２モード用振動子３８ｂの変形が逆方向となる逆相モードを示す。
【０１４３】
なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図１４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１４４】
以下に、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
【０１４５】
この回転電機は、２つの振動子３０、すなわち、第１モード用振動子３８ａと、この振動子３０に所定の軸方向間隔をあけて配置された第２モード用振動子３８ｂと、を有する。
【０１４６】
第１モード用振動子３８ａは、第１の実施形態で説明した振動子３０と同様に構成されている。この第１モード用振動子３８ａが取り付けられることによって、固定子鉄心１１の４節環振動モードの第１モードに対応する固有振動数が、低次の周波数ｆＬ１および高次の周波数ｆＨ１に分離される。これらの固有振動数は電磁加振力の振動数ｆＭｇを挟むように第１モード用振動子３８ａの質量および剛性等が設定される。
【０１４７】
第２モード用振動子３８ｂは、第１モード用振動子３８ａと同じ形状で、且つ第２モード用振動子３８ｂの第１固定子鉄心連結部４１の周方向位置が、第１モード用振動子３８ａの第１固定子鉄心連結部４１に対して、約４５度ずれている（図３０）。
【０１４８】
この第２モード用振動子３８ｂを取り付けることによって、固定子鉄心１１の４節円環振動モードの第２モードに対応する固有振動数が、低次の周波数ｆＬ２および高次の周波数ｆＨ２に分離される。これらの固有振動数は電磁加振力の振動数ｆＭｇを挟むように第２モード用振動子３８ｂは質量および剛性等が設定される。
【０１４９】
一般に、第１モードおよび第２モードの固有振動数はほぼ同じ値である。すなわち、ｆＬ１＝ｆＬ２＝ｆＬ且つｆＨ１＝ｆＨ２＝ｆＨとみなすことができる。さらに、ｆＬ、ｆＨ、およびｆＭｇは、式（４）の関係が成り立つように、第１および第２モード用振動子３８ａ、３８ｂの円環部材３５の構造、構成、形状や、ばね棒３１の剛性、本数等を調整する。
【０１５０】
また、第１モード用振動子３８ａは固定子鉄心１１の４節円環振動モードの第２モードには影響を与えず、且つ、第２モード用振動子３８ｂは固定子鉄心１１の４節円環振動モードの第１モードには影響を与えない。すなわち、第１モード用振動子３８ａおよび第２モード用振動子３８ｂは、固有振動数は等しいが、互いに独立の関係にある。
【０１５１】
また、図３１に示すように、固定子鉄心１１および固定子フレーム１２は、フレームリブ板５９によって、全周で連結される。すなわち、第１の実施形態で説明した第２固定子鉄心連結部５２（図４）に相当する部位は、固定子鉄心１１の周方向全域である。
【０１５２】
続いて、第１モード用振動子３８ａおよび第２モード用振動子３８ｂの作用について説明する。
【０１５３】
第１モード用振動子３８ａを取り付けることにより、固定子鉄心１１の第１モードの固有振動数は低次の周波数ｆＬ１および高次の周波数ｆＨ１に分離される。このときの固有振動モードの形態は第１の実施形態で説明した図８および図９に示すものと同じである。すなわち、固定子鉄心１１と円環部材３５の変位の位相関係は、低次では同相、高次では逆相となる。
【０１５４】
固有振動数と電磁加振力の振動数の間に式（４）が成り立つとき、電磁加振力に対するモード応答は図８および図９の固有振動モードの形態を呈するので、固定子鉄心１１の変位は低次モードと高次モードで互いに逆相となって、それぞれのモードを合成して得られる第１モードの応答変位は互いに相殺される。
【０１５５】
一方、第２モード用振動子３８ｂの設置により固定子鉄心１１の第２モードの固有振動数が低次の周波数ｆＬ２および高次の周波数ｆＨ２に分離される。このときの円環固有振動モードは図３２および図３３に示すような形態をなし、固定子鉄心１１と円環部材３５の変位の位相関係は、図３２の低次のモード形態では同相、図３３の高次のモード形態では逆相となる。
【０１５６】
式（４）が成り立てば、電磁加振力に対するモード応答は第２モードについても同様に、図３２および図３３の固有振動モードの形態となるので、固定子鉄心１１の変位が低次モードと高次モードで逆相となって、それぞれのモードを合成すれば第２モードの高次と低次の応答変位を互いに相殺することができる。
【０１５７】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、固定子鉄心１１の第１モードおよび第２モードの振動をそれぞれ抑制することが可能になる。これのより、固定子フレーム１２に設けられた脚部１３を介して、回転電機が設置される基礎へ、当該振動が伝播することを抑制可能となる。
【０１５８】
［第８の実施形態］
本発明に係る回転電機の第８の実施形態について、図１５、図３１、および図３４〜図３９を用いて説明する。図３４は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図３５は、図３４のXXXV−XXXV矢視概略横断面図である。なお、図３５では、回転子１の図示を省略している。
【０１５９】
図３６は、図３４の固定子の第１固有円環振動モード（第１モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心１１と円環部材３５の変形が同方向となる同相モードを示す。図３７は、図３４の固定子の第１固有円環振動モード（第１モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心１１と円環部材３５の変形が逆方向となる逆相モードである。
【０１６０】
図３８は、図３４の固定子の第２固有円環振動モード（第２モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心１１と円環部材３５の変形が同方向となる同相モードを示す。図３９は、図３４の固定子の第２固有円環振動モード（第２モード）を模式的に示すモデル図で、固定子鉄心１１と円環部材３５の変形が逆方向となる逆相モードである。
【０１６１】
なお、本実施形態は、第２の実施形態（図１５）の特徴に第７の実施形態（図２９〜図３３）を組み合わせたものであって、第２および第７の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１６２】
本実施形態の第１固定子鉄心連結部４１は、図３５に示すように、周方向に沿って等間隔に８箇所形成されている。これは、第２の実施形態で図１５を用いて説明した接続方式のものと、これを周方向に４５度回転移動させたものと、を合成したものである。
【０１６３】
また、固定子鉄心１１および固定子フレーム１２は、第７の実施形態で図３１を用いて説明したフレームリブ板５９と同様に、全周で連結される。
【０１６４】
第１固定子鉄心連結部４１を上記のように構成すると、振動子３０を４節円環振動モードの第１モードおよび第２モードの双方に作用させることができる。固定子鉄心１１の４節円環振動モードの第１モードに対応して固定子鉄心１１の変位に対する円環部材３５の変位の位相関係によって図３６および図３７に示す２つのモードが現れる。
【０１６５】
図３６は固定子鉄心１１と円環部材３５の変位が同じ方向を向いている同相モードであり、図３７は固定子鉄心１１と円環部材３５の変位が反対方向を向いている逆相モードである。このとき、同相モードの固有振動数ｆＬ１は、元の固有振動数より低くなり、逆相モードの固有振動数ｆＨ１は元の固有振動数より高くなる。
【０１６６】
第２モードについては、図３８および図３９に示すような２つのモードが現れる。第１モードと比較すると第２モード（楕円）の主軸の方向が周方向に４５度傾いている。図３８は固定子鉄心１１と円環部材３５の振幅の方向は同じ方向であることを示し、図３９は固定子鉄心１１と円環部材３５の振幅の方向は反対方向を向いていることを示している。すなわち、図３８は同相モードであり、図３９は逆相モードである。
【０１６７】
このとき、同相モードの固有振動数ｆＬ２は、元の固有振動数より低くなり、逆相モードの固有振動数ｆＨ２は元の固有振動数より高くなる。
【０１６８】
上記の構成では、固定子鉄心１１および振動子３０は、剛性、質量が方向によって相違のない等方性であるため、第１モードと第２モードの固有振動数はほぼ同じ値となる。すなわち、第７の実施形態と同様に、ｆＬ１＝ｆＬ２＝ｆＬ且つｆＨ１＝ｆＨ２＝ｆＨとみなすことができる。さらに、ｆＬ、ｆＨ、およびｆＭｇは、式（４）の関係が成り立つように、振動子３０の円環部位材の構造、構成、形状や、ばね棒３１の剛性、本数等を調整する。
【０１６９】
加振力によって発生する構造物の振動応答は、それぞれの固有振動モードの振動応答を重ね合わせて求めることができる。電磁加振力では４節の円環振動モードのみが励起されるので、固定子１０の振動応答は図３６〜図３９に示す４つの円環固有振動モードにおける応答を足し加えることによって求められる。円環固有振動モードにおける応答は、加振力の大きさ、固有振動数、加振振動数および減衰率の関数として与えられる応答感度を円環固有振動モードに乗じたもので、変位の形態は固有振動モードに一致する。すなわち、固定子１０の応答の計算は各円環固有振動モードにそれぞれ係数を乗じたものを足し加えればよい。
【０１７０】
式（４）の関係が成り立つとき、各モードにおける振動応答もまた図３６〜図３９に示す変形とみなすことができる。つまり、第１モードでは、低次固有振動モードに対応して図３６の振動応答が発生し、高次固有振動モードに対応して図３７の振動応答が現れる。固定子鉄心１１の変位は低次および高次で逆相の関係にあり、円環部材３５の変位は同相の関係にある。これらの２つの円環振動モードの応答を重ね合わせると、固定子鉄心１１の変位は逆相の変位を加算するので小さくなる。したがって、第１モードについては、固定子鉄心１１の変位を小さく抑制することが可能になる。
【０１７１】
同様に、第２モードの応答についても固定子鉄心１１の変位を小さくすることができる。
【０１７２】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、１つの振動子３０で２つの固有振動モードに同時に作用させているため、振動子３０をより小型化することができる。
【０１７３】
［第９の実施形態］
本発明に係る回転電機の第９の実施形態について、図４０および図４１を用いて説明する。図４０は、本実施形態の回転電機の概略縦断面図である。図４１は、図４０の固定子鉄心１１の第１固有円環振動モード（第１モード）の軸方向の形態を模式的に示すモデル図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図１４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１７４】
本実施形態の回転電機は、第１の実施形態で説明した振動子３０が軸方向に２つ配置されている（図４０）。
【０１７５】
固定子鉄心１１の円環固有振動モードは軸方向で振幅が異なることがある。図４１に示すように、固定子鉄心１１の中央部（図中のｂ）に比べて、自由境界である端部（図中ａ、ｃ）では振幅が大きくなるのが一般的である。振動子３０を、固定子鉄心１１の振幅の大きい箇所に設置することで、振動子３０の慣性力がより強く作用する。このため、振幅の小さい中央部に設置する場合と比較して、振動子３０の効果が高まる。また、振動子３０を小型化しても第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。
【０１７６】
［第１０の実施形態］
本発明に係る回転電機の第１０の実施形態について、図４２〜図４４を用いて説明する。図４２は、本実施形態の回転電機の概略横断面図である。なお、図４２では、回転子１の図示を省略している。図４３は、図４２の固定子フレームにおける固有振動モードの概略を模式的に示すモデル図である。図４４は、本実施形態の変形例を示す概略横断面図である。
【０１７７】
なお、本実施形態は、第４の実施形態（図１９〜図２１）の変形例であって、第４の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【０１７８】
本実施形態の固定子フレーム１２は、断面が略正方向状の角型である。
【０１７９】
この固定子フレーム１２の外側には、図４２に示すように、例えば鋼板を溶接して固定子フレーム１２の外形に沿うように形成されたはり構造部材７０が設けられている。固定子フレーム１２が角型の場合は、図４３の実線で示すような円環振動モードが発生する。この固定子フレーム１２の円環振動モードの腹部が生じる部位、すなわち回転軸とほぼ同じ鉛直方向位置の２箇所で、はり構造部材７０および固定子フレーム１２を連結する。
【０１８０】
はり構造部材７０の円環固有振動モードの腹部（図４２における上方）に、鋼板を積層して構成される錘７１を設置する。この錘７１およびはり構造部材７０で、振動子３０を構成する。このとき、固定子フレーム１２の円環振動モードの固有振動数が式（４）を満たすように、錘７１の鋼板枚数等を調整する。
【０１８１】
図示していないが、固定子鉄心１１は固定子フレーム１２と第２モードの節部に相当する位置で連結される。
【０１８２】
振動子３０のはり構造部材７０の形状を角型フレームの外形に沿った角型とすることで、角型の固定子フレーム１２のタービン発電機に用いることができる。また、錘７１の鋼板枚数を変更できるので、振動子３０の固有振動数の調整が容易になる。
【０１８３】
なお、基礎１００が干渉する場合には、図４４に示すように、接続部より下側の振動子３０を省略することが可能である。
【０１８４】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【０１８５】
例えば、第１〜第９の実施形態では、振動子３０の弾性部材をばね棒３１としているが、これに限らない。半径方向に弾性変形が可能な弾性部材であればよい。また、ばね棒３１を省くことも可能である。この場合、円環部材３５の弾性係数が振動子３０の弾性係数になる。
【０１８６】
また、円環部材３５は、一体物であるが、これに限らない。例えば、円板を積層して円環部材３５を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１８７】
１…回転子、１０…固定子、１１…固定子鉄心、１２…固定子フレーム、１３…脚部、１４…リブ棒、２１…第１固定子鉄心リブ板、２２…第２固定子鉄心リブ板、２３…第３固定子鉄心リブ板、２４…第４固定子鉄心リブ板、２５…第５固定子鉄心リブ板、２６…第６固定子鉄心リブ板、２７…第７固定子鉄心リブ板、２８…第８固定子鉄心リブ板、２９…第９固定子鉄心リブ板、３０…振動子、３１…ばね棒、３１ａ…第２ばね棒、３３ａ…第１円環取付け板、３３ｂ…第２円環取付け板、３５…円環部材、３６ａ…第１半円弧部材、３６ｂ…第２半円弧部材、３７ａ…第１振動子、３７ｂ…第２振動子、３８ａ…第１モード用振動子、３８ｂ…第２モード用振動子、４０ａ…第１ばね棒取付け部、４０ｂ…第２ばね棒取付け部、４０ｃ…第３ばね棒取付け部、４０ｄ…第４ばね棒取付け部、４０ｅ…第５ばね棒取付け部、４１…第１固定子鉄心連結部、５０…固定子フレーム連結部、５２…第２固定子鉄心連結部、５５ａ…第１固定子フレーム連結板、５５ｂ…第２固定子フレーム連結板、５７…外側連結部、５９…フレームリブ板、６１…半円弧貫通穴、６２…部分円弧貫通穴、７０…はり構造部材、７１…錘、７２…溝、１００…基礎
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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