(57)【要約】【課題】回転電機の熱伸びに際して、軸受での不安定現象の発生を抑制する。【解決手段】回転電機１００は、結合対象機シャフトとカップリング部において軸心を合わせて結合され水平に延びたロータシャフト１１と回転子鉄心とを有する回転子と、カップリング側軸受と、反カップリング側軸受と、固定子と、フレーム３１と、フレーム３１に固定されてフレーム３１を支持ベース１の上面で支持する回転電機支持部３２とを有する。回転電機支持部３２が支持ベース１に接触する面は、ロータシャフト１１の中心と同じ高さである。【選択図】図２
2016208624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ベース上に据え付けられて結合対象機と結合される回転電機であって、
前記結合対象機の結合対象機シャフトと軸心を合わせて結合可能な水平に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心と、を有する回転子と、
前記ロータシャフトのカップリング側で前記回転子を回転自在に支持するカップリング側軸受と、
前記回転子鉄心を挟んで前記カップリング側軸受と反対側で前記回転子を回転自在に支持する反カップリング側軸受と、
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子と、
前記固定子、前記カップリング側軸受、および前記反カップリング側軸受を支持し、前記固定子を収納するフレームと、
前記フレームに固定されて前記フレームを前記支持ベースの上面で支持する回転電機支持部と、
を備えて、
前記回転電機支持部が前記支持ベースに接触する面は、前記ロータシャフトの中心と同じ高さであることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動防止を図った回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、その用途によって、種々の回転機器と、相互に回転シャフトを直結して、あるいは減速機を介して、結合されて用いられる。たとえば、発電機は、ガスタービンや蒸気タービン、あるいはディーゼル機関などの原動機と結合されて用いられる。また、電動機は、駆動対象であるたとえばファン、圧縮機等と結合されて用いられる。
【０００３】
ここで、回転電機の回転子シャフト、その結合相手の機器のシャフトの回転軸の軸心に、ずれが存在する場合、種々の好ましからざる事象を引き起こす原因となる。したがって、運転状態において、回転電機の回転子シャフトと結合相手の機器のシャフトの芯ずれを許容範囲内に抑えることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７８１２３９号公報
【特許文献２】特開２００１−３７０８号公報
【特許文献３】特開平８−１４９７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
芯ずれの原因としては、たとえば、据付精度が不十分な場合があげられる。このため、センタリングすなわち、回転電機の回転子シャフトの軸心と結合相手の機器のシャフトの軸心を精度よく一致させるための技術が知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、芯ずれの原因としては、据付時と運転時の温度の違いによる熱伸びの影響がある。たとえば、ガスタービンや蒸気タービンでは流入する高温の気体により、また発電機では電機子コイル等での発熱により熱伸びが発生する。運転時の荷重条件を緩和するために、据付時に運転時と逆の方向にずらして設定する技術が知られている（特許文献２）。この技術は、熱伸びを前提としており、温度が変化する場合には、最適な位置からずれが生ずるという課題がある。
【０００７】
また、原動機と回転電機のそれぞれの軸芯を一致させる方向に積極的に軸受位置を制御する技術も知られている（特許文献３）。この技術は、設備が大掛かりになるという課題がある。
【０００８】
図３は、従来の回転電機の据付け時の状態を示す概念的横断面図である。ここで、回転電機５は、発電機の場合を示しており、下部からブッシング５０により電力を取り出している。回転電機５は、回転電機支持部６によって、支持ベース１の上面に据え付けられている。ロータシャフト１１は、支持ベース１の上面の高さＨ０より高い高さにある。
【０００９】
回転電機５の熱伸びを発生させる主な原因は固定子コイルおよび回転子コイルの銅損、特に固定子コイルの銅損である。固定子コイルの銅損は、出力の二乗にほぼ比例することから、部分負荷では定格出力に比べて発熱量が低く、温度上昇幅が定格出力に比べて小さい。このため、定格時のロータシャフト１１の高さＨ２に比べて、部分負荷時のロータシャフト１１の高さは、これより低いＨ１となる。
【００１０】
図４は、従来の回転電機のカップリングおよび軸受の定格時の状態を示す概念的立面図である。結合対象機シャフト８のカップリング部８ａと、回転電機５のロータシャフト１１のカップリング部１１ａとは、センタリングによって双方の芯が合っている。また、結合対象機シャフト８とロータシャフト１１の高さもいずれもＨ２と同じレベルにある。
【００１１】
図５は、従来の回転電機のカップリングおよび軸受の部分負荷時の状態を示す概念的立面図である。結合対象機シャフト８のカップリング部８ａと、回転電機５のロータシャフト１１のカップリング部１１ａとは、センタリングによって双方の芯が合っている。
【００１２】
結合対象機シャフト８のレベルが部分負荷でも変わらないとすれば、結合対象機シャフト８のレベルはＨ２のままである。ここで、結合対象機シャフト８のレベルが部分負荷でも変わらない場合の例としては、空調ファンや圧縮機等のように、発熱量が低い場合、あるいは、風車タービンなどのように熱伸びが小さい場合などがある。
【００１３】
これに対して、回転電機５側のロータシャフト１１の高さはＨ１と、結合対象機シャフト８のレベルよりも低いレベルにある。この結果、部分負荷時には、カップリング側軸受４１を貫通するロータシャフト１１には、カップリング部１１ａから上向きへの荷重が付加される状態となっている。
【００１４】
図６は、従来の回転電機のカップリング側軸受の状態を示す概念的断面図であり、（ａ）は定格時、（ｂ）は部分負荷時を示す。（ａ）の定格時には、カップリング側軸受４１を貫通するロータシャフト１１とカップリング側軸受４１との相対的な位置関係は、定格出力の場合に好ましい状態とする調整の結果、好ましい状態にある。ただし、Ａは、カップリング側軸受４１の中心、Ｂは、カップリング側軸受４１を貫通するロータシャフト１１の中心を示す。
【００１５】
一方、（ｂ）の部分負荷時には、カップリング側軸受４１を貫通するロータシャフト１１の中心Ｃと、カップリング側軸受４１の中心Ａとの相対的な位置関係は、好ましい状態よりも、ロータシャフト１１の中心Ｃが、定格時よりも、カップリング側軸受４１の中心Ａに近づいた状態となっている。このような状態においては、オイルホイップなどの不安定現象の発生の可能性等の問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、回転電機の熱伸びに際して、軸受での不安定現象の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明は、支持ベース上に据え付けられて結合対象機と結合される回転電機であって、前記結合対象機の結合対象機シャフトと軸心を合わせて結合可能な水平に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心と、を有する回転子と、前記ロータシャフトのカップリング側で前記回転子を回転自在に支持するカップリング側軸受と、前記回転子鉄心を挟んで前記カップリング側軸受と反対側で前記回転子を回転自在に支持する反カップリング側軸受と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子と、前記固定子、前記カップリング側軸受、および前記反カップリング側軸受を支持し、前記固定子を収納するフレームと、前記フレームに固定されて前記フレームを前記支持ベースの上面で支持する回転電機支持部と、を備えて、前記回転電機支持部が前記支持ベースに接触する面は、前記ロータシャフトの中心と同じ高さであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転電機の熱伸びに際して、軸受での不安定現象の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る回転電機の構成を示す立断面図である。
【図２】実施形態に係る回転電機の据付け時の状態を示す概念的横断面図である。
【図３】従来の回転電機の据付け時の状態を示す概念的横断面図である。
【図４】従来の回転電機のカップリングおよび軸受の定格時の状態を示す概念的立面図である。
【図５】従来の回転電機のカップリングおよび軸受の部分負荷時の状態を示す概念的立面図である。
【図６】従来の回転電機のカップリング側軸受の状態を示す概念的断面図であり、（ａ）は定格時、（ｂ）は部分負荷時を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機の振動防止方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２１】
図１は、実施形態に係る回転電機の構成を示す立断面図である。回転電機１００は、回転子１０、固定子２０、フレーム３１、および軸受４０を有する。回転子１０は、水平に延びたロータシャフト１１、回転子鉄心１２、および回転子鉄心１２の径方向表面に形成されたスロット（図示せず）中に布設された回転子コイル１３を有する。固定子２０は、固定子鉄心２１、および固定子鉄心２１の径方向内側表面に形成されたスロット（図示せず）中に布設された固定子コイル２２を有する。
【００２２】
フレーム３１は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納する。フレーム３１は水平方向に筒状に延びている。軸受４０は、カップリング側軸受４１および、反カップリング側軸受４２を有する。カップリング側軸受４１および反カップリング側軸受４２は、それぞれフレーム３１の端部に設けられている。
【００２３】
結合対象機２００は、結合対象機シャフト２１０を有する。結合対象機２００と回転電機１００とは、結合対象機２００の結合対象機シャフト２１０の端部に設けられた結合対象機カップリング部２１０ａと、回転電機１００のロータシャフト１１の端部に設けられた回転電機カップリング部１１ａとで結合されている。結合対象機シャフト２１０の高さは出力によって変化しない、あるいは許容値以内にあるものとする。すなわち、結合対象機シャフト８のレベルはＨ０（図２）のままである。
【００２４】
図２は、実施形態に係る回転電機の据付け時の状態を示す概念的横断面図である。フレーム３１の両側の側部には、回転電機支持部３２が取り付けられている。回転電機支持部３２の下面は、支持ベース１の上面上に接している。
【００２５】
ロータシャフト１１の軸芯は、回転電機支持部３２の下面の高さと同じ高さとなるように、回転電機１００は形成されている。
【００２６】
このため、回転電機１００の熱伸びに際しても、高さ方向には、ロータシャフト１１の軸芯が回転電機１００の熱伸びの中心となる。このため、ロータシャフト１１の軸芯は、支持ベース１の上面の高さＨ０を維持する。
【００２７】
このため、結合対象機２００の結合対象機カップリング部２１０ａの高さが、実質変化しない場合、あるいは、許容値以内にある場合には、カップリング側軸受４１を貫通するロータシャフト１１とカップリング側軸受４１との相対的な位置関係は、熱伸び後も変化せず、好ましい状態が維持される。この結果、軸受での不安定現象の発生が抑制される。
【００２８】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。また、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。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００２９】
１…支持ベース、５…回転電機、６…回転電機支持部、８…結合対象機シャフト、８ａ…カップリング部、１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ・・・回転電機カップリング部、１２…回転子鉄心、１３…回転子コイル、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子コイル、３１…フレーム、３２…回転電機支持部、４０…軸受、４１…カップリング側軸受、４２…反カップリング側軸受、５０…ブッシング、１００…回転電機、２００…結合対象機、２１０…結合対象機シャフト、２１０ａ…結合対象機カップリング部
【図１】
2016208624.tif 000003
【図２】
2016208624.tif 000004
【図３】
2016208624.tif 000005
【図４】
2016208624.tif 000006
【図５】
2016208624.tif 000007
【図６】
2016208624.tif 000008