(57)【要約】【課題】固定子鉄心の十分な制振効果を得ること。【解決手段】円筒状の固定子鉄心12と、固定子鉄心12の外周面に固定されたサポートリング17と、固定子鉄心12を取り囲む固定子枠13と、サポートリング17の嵌合部を有し、板面が前記固定子鉄心の軸方向に沿って延在して固定子枠13内で固定子鉄心12を支持する、固定子鉄心12に発生する振動を吸収する可撓性を有した、複数の補強板31-1と、を備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の外周面に固定されたサポートリングと、
前記固定子鉄心を取り囲む固定子枠と、
前記サポートリングの嵌合部を有し、板面が前記固定子鉄心の軸方向に沿って延在して前記固定子枠内で前記固定子鉄心を支持する、前記固定子鉄心に発生する振動を吸収する可撓性を有した、複数の補強板と、
を備える回転電機。
【請求項２】
前記複数の補強板は、板面が前記固定子鉄心の径方向にも沿って延在して前記固定子枠内で前記固定子鉄心を支持し、前記サポートリング嵌合部から伝播する前記振動を吸収する、前記固定子鉄心径方向の実効長を低減する切欠き部を形成する、請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記複数の補強板の切欠き部は、前記固定子鉄心の径方向の内側で前記サポートリング寄りに形成され、前記固定子鉄心の軸方向に伸びた開口面を有するスリットを形成し、当該スリットと前記サポートリングとで挟まれる部分の補強板の可撓性により前記振動を吸収する、請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
前記サポートリングの嵌合部を前記補強板に代えて形成した抑え板を、前記補強板の前記スリットと前記サポートリングとで挟まれる部分に固着する、請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
前記嵌合部を有する、前記スリットと前記サポートリングとで挟まれる部分の補強板の板厚が他の部分より大きくなるように前記補強板の２面の少なくとも一方が傾斜面を形成する、請求項３記載の回転電機。
【請求項６】
前記複数の補強板の切欠き部は、前記サポートリングの位置と前記固定子鉄心の径方向に沿って相対向する、前記固定子枠側の端辺に形成される、請求項２記載の回転電機。
【請求項７】
前記複数の補強板は、板面が前記固定子鉄心の断面円形の接線方向にも沿って延在して前記固定子枠内で前記固定子鉄心を支持し、前記サポートリング嵌合部から伝播する前記振動を吸収する、請求項１記載の回転電機。
【請求項８】
前記複数の補強板は、前記固定子鉄心の外周面に沿って奇数枚が等間隔に配置される、請求項１乃至７いずれか記載の回転電機。
【請求項９】
円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外周面に固定されたサポートリングと、前記固定子鉄心を取り囲む固定子枠と、前記サポートリングの嵌合部を有し、板面が前記固定子鉄心の軸方向に沿って延在して前記固定子枠内で前記固定子鉄心を支持する複数の補強板とを有する回転電機の運転方法であって、
前記複数の補強板の可撓性により前記固定子鉄心に発生する振動を吸収させる、回転電機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、一般的な回転電機１０の固定子周辺の構造を例示する斜視図である。同図は、略円筒形状の固定子枠１３の一部を切り欠いて示す図であり、この固定子枠１３内の中心に固定子鉄心１２が配置されている。固定子鉄心１２の外周面を、該鉄心１２の軸方向ＡＸに平行な棒状の複数のリブ１５により包囲して直接支持している。
【０００３】
また、各リブ１５の断面形状に合わせた切欠きを内周に形成して、これらリブ１５を接続、固定する平板リング状のサポートリング１７と、このサポートリング１７を挟んで配置され、前記各リブ１５を外側から抑えるようにした平板リング状の複数の間隔板１６の各外周面が、前記固定子枠１３の内周面に当接されることにより、前記固定子枠１３内での固定子鉄心１２の位置が支持、固定される。サポートリング１７及び間隔板１６は、この回転電機の製作時に、複数の部材を溶接して一体化した固定子枠１３を形成する際の位置決め用の部材を兼用している。
【０００４】
さらに、前記リブ１５と間隔板１６とを固定子鉄心１２の軸方向に沿って貫通するように、前記リブ１５と平行な棒状の複数のバネ構造物２０が設けられる。
【０００５】
回転電機では、回転子の磁気吸引力によって、回転周波数を磁極数倍した周波数で固定子鉄心に円環振動が生じるため、固定子鉄心の振動がそのまま固定子枠に伝達されると、当該回転電機を支持している基礎部分に過度な振動が発生し、騒音の原因となる。
【０００６】
前記図７の構成では、バネ構造物２０が、固定子枠１３内で固定子鉄心１２を支持する間隔板１６及びサポートリング１７に対して設けられ、固定子鉄心１２で発生した振動を吸収する可撓性部材として用いられることで、固定子枠１３への振動の伝達を吸収する。
【０００７】
同様の考え方に基づいて、外周板と隔板とからなる固定子枠、鉄心抜板を積層してなる固定子鉄心、鉄心支え板、スプリング棒を備えた回転電機の固定子において、固定子鉄心の磁気振動が固定子枠に伝達されない固定子鉄心の弾性支持構造により、固定子枠の円環固有振動数を固定子鉄心の磁気振動周波数から離調する必要のない構造を有するための技術が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
具体的には、円筒状の固定子鉄心の外周側に、それぞれ軸方向に沿って配置される複数のスプリング棒を円環振動モードの接続となる部位に集中的に配設し、且つ円板リング状の鉄心支え板にもリング鉄心支え板にも前記円環振動モードの節となる部位に円弧状の切欠きを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−３０４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
製造後の回転電機を鉄道を用いて輸送する場合を考慮すると、回転電機の特に径方向のサイズを極力小さくすることが望ましい。そのため、前記図７に示した構造、及び前記特許文献に記載された技術を含めて、固定子鉄心の外周面側に専用のバネ構造物を取付ける構造とした場合、前述した如く回転電機の径方向のサイズを小さくすると、スペース上の制約からバネ構造物の大きさ自体が制限されて、十分な制振効果が得られない可能性が高くなる。
【００１１】
本発明は前述の課題を解決するためになされたものであり、十分な制振効果を奏することが可能な回転電機及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態の回転電機は、円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外周面に固定されたサポートリングと、前記固定子鉄心を取り囲む固定子枠と、前記サポートリングの嵌合部を有し、板面が前記固定子鉄心の軸方向に沿って延在して前記固定子枠内で前記固定子鉄心を支持する、前記固定子鉄心に発生する振動を吸収する可撓性を有した、複数の補強板と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の各実施形態によれば、十分な制振効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機の固定子周辺の構造を例示する斜視図。
【図２】同実施形態に係る補強板周辺の可撓性を有する構造を示す斜視図。
【図３】第２の実施形態に係る補強板の可撓性を有する構造を示す斜視図。
【図４】第３の実施形態に係る補強板の可撓性を有する構造を示す斜視図。
【図５】第４の実施形態に係る固定子鉄心の軸方向と直交する平面における補強板の配置を説明する図。
【図６】第５の実施形態に係る固定子鉄心の軸方向と直交する平面における補強板の配置を説明する図。
【図７】一般的な回転電機の固定子周辺の構造を例示する斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、回転電機の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機３０の固定子周辺の構造を例示する斜視図である。なおこの回転電機３０において、前記図７で示した構成と同様である部分については、同一符号を用いるものとしてその説明を省略する。
【００１６】
この回転電機３０においては、固定子枠１３の外周面にそれぞれ軸方向ＡＸに沿って配置された複数のリブ１５を、サポートリング１７によりさらにその外周面側から固着している。さらに固定子鉄心１２の外周面に沿って、前記サポートリング１７の形状に嵌合する嵌合部を形成した、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸ（長辺方向）、及び固定子鉄心１２の径方向（短辺方向）に板面が延在するようにした矩形板の複数の補強板３１を放射状に配設する。これら補強板３１は、サポートリング１７及び固定子鉄心１２の外周面に対して溶接される。
【００１７】
これら補強板３１は、この回転電機３０の製造時に、溶接によって複数の部材から固定子枠１３を形成する場合の位置決め用の部材として用いられるもので、固定子枠１３に対しても溶接される。回転電機の製造後は、補強板３１は、固定子枠１３内でサポートリング１７の位置ずれを防止しながら、固定子鉄心１２を支持する構造物である。すなわち、補強板３１の存在自体はこれまでの回転電機においても用いられていたものである。
【００１８】
本実施形態においては、これら補強板３１に、固定子鉄心１２の振動を吸収する可撓性を付与する構成とする。以下、その詳細な構成について説明する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る補強板３１−１周辺の構成を示す斜視図である。補強板３１−１は、長手方向（固定子鉄心１２の軸方向ＡＸ）に沿った、例えば長円形状の開口を有するスリット３２−１をサポートリング１７毎に、且つサポートリング１７寄りに形成する。
【００２０】
補強板３１−１は、サポートリング１７に対して直接ではなく、抑え板３３を介して接続される。すなわち、抑え板３３は、図中に破線の円形で示す裏面側の溶接部ＷＬにおいて補強板３１−１と固着され、抑え板３３に形成された図中下端側の切欠き部においてサポートリング１７を嵌合する。
【００２１】
補強板３１−１において、スリット３２−１に対する図中下端側の薄くなった部分に直接サポートリング１７を嵌合させるのではなく、同部に溶接によって固着した抑え板３３を介してサポートリング１７を嵌合する。
【００２２】
前記のような構成にあって、補強板３１−１と抑え板３３との溶接部ＷＬの面積をより広く採ることで、図示しない回転子の回転角度に応じた磁気吸引力によって固定子鉄心１２の周方向に発生するトルクを、抑え板３３を介在して、補強板３１−１においてはスリット３２−１の下端側の、前記抑え板３３を固着した部分を含む、より広い範囲で分散して受け止める。
【００２３】
そのため、当該部分にサポートリング１７の幅に相当する範囲で局所的に外力が加わって破損を招くのを回避すると共に、当該部分全体の可撓性を持って確実に振動を吸収させることができる。図中の矢印IIは、このとき抑え板３３が振動により変位する方向を示している。
【００２４】
なお、前記図２では、スリット３２−１の一箇所毎に１枚の抑え板３３を設ける構成について示したが、これに代えて、スリット３２−１の一箇所毎に、２枚の抑え板３３で補強板３１−１をその表裏から挟むようにして、２枚の抑え板３３を固着させる構成としても良い。
【００２５】
また反対に、補強板３１−１において、スリット３２−１の下端側の可撓性を有する部分が同時に十分な剛性を有している場合には、当該可撓性部分に直接サポートリング１７が嵌合するものとして、前記抑え板３３の構成を省略してもよい。
【００２６】
このような構成とすることで、回転電機３０全体の構成をより簡略化できる。
【００２７】
［第２の実施形態］
図３は、前記第１の実施形態の図２に代わる、補強板３１−２周辺の構成を示す斜視図である。本実施形態に係る補強板３１−２は、全体が平板状ではなく、特に固定子鉄心１２及びサポートリング１７の側（図の下方）の略半分において、断面が台形状となる傾斜面を表裏に形成して、板厚を増加ざるものとしている。さらに前記台形の下底の幅に相当する板厚を維持する下端部を形成してサポートリング１７に嵌合、当接するものとしている。
【００２８】
加えて、前記下端部の直上部である、前記断面台形状部分の下端寄りにおいて、前記サポートリング１７が嵌合される位置と対応するように、それぞれ矩形の貫通孔であるスリット３２−２を形成している。
【００２９】
前記のように構成にあって、サポートリング１７が嵌合される部分の補強板３１−２の断面の形状を、（補強板３１−２の板厚の方向に相当する）幅が広く、且つ（補強板３１−２の面の方向に相当する）厚さが薄い、断面二次モーメントの小さいものとしている。
【００３０】
そのため、補強板３１−２のサポートリング１７を嵌合する側の端面の面積をより広く採って、固定子鉄心１２及びサポートリング１７の振動による変位を、サポートリング１７との接触面積を広くした状態で分散して受け止めることができる。
【００３１】
したがって、補強板３１−２におけるサポートリング１７との接触部分に局所的に外力が加わって破損を招くのを回避すると共に、スリット３２−２下端側の面全体の十分な可撓性を持って振動を確実に吸収させることができる。
【００３２】
［第３の実施形態］
図４は、前記第１の実施形態の図２、及び前記第２の実施形態の図３に代わる、補強板３１−３周辺の構成を示す斜視図である。本実施形態に係る補強板３１−３は、全体を平板状とした上で、固定子鉄心１２の径方向に沿って、サポートリング１７と相対向する、外側の固定子枠１３と接触する端部側に、当該端部側が下底となる台形状の切欠き３４を形成すると共に、サポートリング１７を嵌合、当接している内側の端部においても、各サポートリング１７の位置を互いに挟んで同間隔で同様の台形形状の切欠き３５を形成している。
【００３３】
前記のような構成とすることにより、切欠き３４と切欠き３５とが補強板３１−３の面に外側と内側の各端部に沿ってジグザグ状に配置されることとなるとともに、特に前述した如くサポートリング１７と固定子鉄心１２の径方向に沿った相対向する外側の端部側に位置するよう切欠き３４を形成している。
【００３４】
そのため、補強板３１−３が、面方向に沿った弾性ブリッジが軸方向ＡＸと平行に連続した構成として機能し、固定子鉄心１２及びサポートリング１７がその径方向に振動する際の変位を、補強板３１−３全体の可撓性により吸収することができる。
【００３５】
したがって、補強板３１−３におけるサポートリング１７との接触部分に局所的に外力が加わっても、補強板３１−３の面全体で、その十分な可撓性を持って振動を確実に吸収させることができる。
【００３６】
［第４の実施形態］
図５は、第４の実施形態として、前記第１乃至第３の実施形態のいずれか記載の補強板３１（３１−１，３１−２，３１−３）の、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸと直交する平面における配置を説明する図である。同図に示すように補強板３１は、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸと直交する平面において、放射状に、且つ奇数を等間隔に配置するものとしている。
【００３７】
同図中の一点鎖線による楕円ＯＶは、固定子鉄心１２の軸中心に位置する回転子（不図示）の磁極位置に対応した磁気吸引力によって変形する、固定子鉄心１２の形状を示す。
【００３８】
同図に示すように、楕円ＯＶが図面中の縦方向に長軸、左右方向に短軸となるように固定子鉄心１２が変形した場合、その変形に応じて長軸方向にある下端側の補強板３１が、固定子枠１３に強く押圧されるような外径方向の力が働くことになる。また、同長軸方向の上端側に位置する補強板３１はなく、同上端位置を挟むように２つの補強板３１が等間隔で配置されているので、固定子鉄心１２の変形による２枚の補強板３１に対する固定子枠１３への押圧力は分散されることになる。
【００３９】
一方で、前記楕円ＯＶの短軸方向においては、図中の左右両端のいずれにおいても当該位置に補強板３１はなく、同左右端の若干下側の位置と上側の少し離れた位置とに補強板３１が配置されているので、固定子鉄心１２の変形によるそれぞれ２枚の補強板３１に対して固定子枠１３から吸引するような、内径方向への力が働くことになる。
【００４０】
このように、補強板３１の配置数を奇数として固定子鉄心１２の外周面に等間隔に配置するものとしたので、固定子鉄心１２が回転子の回転角度に応じた磁気吸引力により前記楕円ＯＶで示したように変形したとしても、その長軸方向及び短軸方向のそれぞれにおいて、少なくとも一方にでは当該軸上に接補強板３１が配置されておらず、近接する２枚の補強板３１により、固定子鉄心１２の変形に伴う固定子枠１３への押圧力／吸引力を分散して受け止めることになる。
【００４１】
したがって、補強板３１自体が、前記第１乃至第３の実施形態において説明した如くそれぞれ可撓性を有して振動を吸収する構造を有するため、前記楕円ＯＶの長軸及び短軸の各軸上に相対向するように補強板３１が配置される場合と比べて、より効率的に固定子鉄心１２の変形に伴う振動を吸収し、合わせて回転電機３０で発生する騒音を低減させることができる。
【００４２】
［第５の実施形態］  
前記第１乃至第４の実施形態では、いずれも補強板３１（３１−１，３１−２，３１−３）が、固定子鉄心１２の軸方向と直交する面において、円筒状の固定子鉄心１２に対して放射状に延在した面を有する場合について説明した。この第６実施形態では、前記補強板３１（３１−１，３１−２，３１−３）に代えて、固定子鉄心１２の断面となる円周に対する接線方向に延在した面を有する補強板３６を用いた回転電機３０′について図６により説明する。この図６においても、前記図７で示した構成と同様である部分については、同一符号を用いるものとしてその説明を省略する。
【００４３】
図６は、第５の実施形態として、回転電機３０′における、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸと直交する平面における複数の補強板３６の配置を説明する図である。同図に示すように補強板３６は、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸに沿うと共に、固定子鉄心１２の断面における円形の接線方向にも沿って延在した板面を有する。
【００４４】
これら補強板３６は、サポートリング１７との嵌合部を形成して当該サポートリング１７と溶接すると共に、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸに沿った両端辺で前記固定子枠１３の内周面と当接されて溶接される。
【００４５】
同図では、５枚の補強板３６により固定子枠１３内で固定子鉄心１２及びサポートリング１７を支持した状態を示している。これら補強板３６は、互いに隣接する補強板３６との端辺間が近接するように固定子枠１３内で等間隔に配置されることで、同図に示すように略五角形状の断面形状をなしている。
【００４６】
これら補強板３６の構成にあっては、それらの面全体で可撓性を有するもので、固定子鉄心１２で発生する振動を、リブ１５、サポートリング１７を介して吸収することで、固定子枠１３へ振動が伝播するのを回避している。
【００４７】
なお、前記補強板３６に関しては、その可撓性を調整するものとして、固定子鉄心１２の軸方向ＡＸと平行、あるいは直交するような長軸方向となるスリットや、端辺部における切欠き等を適宜形成するものとしてもよい。
【００４８】
以上、前記第１乃至第５の実施形態によれば、回転電機３０，３０′の径方向の外形サイズを抑えながら、十分な制振効果を奏することが可能となる。
【００４９】
その他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…回転電機、１２…固定子鉄心、１３…固定子枠、１５…リブ、１６…間隔板、１７…サポートリング、３０，３０′…回転電機、３１−１，３１−２，３１−３…補強板、３２−１，３２−２…スリット、３３…抑え板、３４…（外径側）切欠き、３５…（内径側）切欠き、３６…補強板
【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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