JP4613231B2

JP4613231B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP4613231B2
Application number: JP2008214787A
Authority: JP
Inventors: 忠昭柿本; 浩之前; 圭二府金
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-08-25
Also published as: EP2159904A2; KR20100024352A; CN101662174A; EP2159904A3; US20100045124A1; EP2159904B1; KR101073530B1; CN101662174B; JP2010051135A; US7936098B2

Description

本発明は回転電機に係り、特に、騒音対策が施されているものに好適な回転電機に関する。

一般に回転電機は、３０００rpmあるいは３６００rpm等の高速で回転するため、非常に大きな騒音を発するので、この騒音対策を施す工夫が種々行われている。

特に、騒音規制が厳しい場合、特開平５−２１９６８３号公報に記載のように、防音カバーにて回転電機の全体を囲って防音し、防音カバーの外側では騒音規制値を守るように対策を行っている。また、一般的な騒音規制に対する騒音対策としては、特開平１１−２５２８５０号公報に記載のように、固定子枠の内側に吸音材を設置して内部音の低減を行い騒音低減を計るものがある。さらに、別の騒音対策としては、固定子枠の板厚を厚くすることで、騒音値の低減を図ることが行われている。

特開平５−２１９６８３号公報特開平１１−２５２８５０号公報

ところが、前述のように防音カバーにて回転電機の全体を囲ってしまうと、回転電機の周囲に防音カバーを設置する空間を要し、しかも防音カバーを設置する架台も必要となるという問題がある。防音カバーは、防音カバー外部の騒音は低減するものの、防音カバー内部の騒音は低減しないので、例えば回転電機を点検する場合には点検者がカバー内に入らざるをえず、防音カバー内に入る点検者は、回転電機の大騒音に晒されてしまう恐れがある。加えて、防音カバー内は、回転電機の運転時に固定子枠表面が高温となるため、防音カバー内の温度が上昇するという問題がある。また、防音のために十分に遮蔽されていることにより酸欠の恐れもある。これらを防ぐためには換気設備を付けざるをえなかった。また、安全上の理由から防音カバー内に消火設備も要し、防音カバーに付帯する設備は大がかりなものになっていた。

一方、固定子枠の内側に吸音材を貼り付けた場合は、吸音材の経年劣化により吸音材が脆くなり、回転電機の運転時機内風により吸音材が飛散してしまい、回転電機の冷却性能に影響を及ぼす恐れがある。また、吸音材を貼り付けるために固定子枠に吸音材を固定する構造にする必要があり、固定子枠の構造が複雑になる問題がある。また、固定子枠の板厚を厚くする場合は、板厚を厚くすることにより発電機重量が増加するという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、騒音規制値が厳しい場合でも、簡単な構成で低騒音を実現することが可能であり、しかも、付帯設備が必要なく、かつ、重量の増加も最低限で済む回転電機を提供することにある。

本発明の回転電機は、上記目的を達成するために、固定子コイルが固定子鉄心に組み込まれて成る固定子、及び該固定子と対向配置され回転子コイルが回転子鉄心に組み込まれて成る回転子を固定子枠内に収納して構成される回転電機において、前記固定子枠の外表面に配置される吸音材と、該吸音材の外表面に複数分割配置される防音板と、前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部上下で軸方向に延びる断面Ｌ字形の防音板取付座と、前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部中央で軸方向に延びる断面Ｔ字形の防音板取付座とを備え、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座には、分割配置された前記防音板が締結手段により固定されると共に、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座と前記防音板の間及び前記防音板と前記締結手段の間には弾性体が施されているか、
或いは
前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部上下で軸方向に延びる断面Ｌ字形の防音板取付座と、前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部中央で軸方向に延びる断面Ｔ字形の防音板取付座とを備え、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座には、分割配置された前記防音板が締結手段により固定されると共に、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座と前記防音板の間及び前記防音板と前記締結手段の間に弾性体が施され、かつ、前記固定子枠と前記防音板の間には空間部が形成され、この空間部の圧力を負圧にするか若しくは空間部に不活性ガスを充填したことを特徴とする。

本発明によれば、騒音規制値が厳しい場合でも、簡単な構成で低騒音を実現することが可能であり、しかも、付帯設備が必要なく、かつ、重量の増加も最低限で済む回転電機を得ることができる。

騒音規制値が厳しい場合でも、簡単な構成で低層音を実現することが可能であり、しかも、付帯設備が必要なく、かつ、重量の増加も最低限で済む回転電機を得るという目的を特別な手段を講じることなく実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の回転電機の第１の実施の形態であるタービン発電機の全体構成を示し、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図２のＢ−Ｂ矢視断面図、図４は図１のＣ−Ｃ矢視断面図、図５は図４のＤ−Ｄ矢視断面図、図１２は図１のＥ−Ｅ矢視断面図である。

該図において１は固定子枠であり、この固定子枠１内には、固定子コイルが固定子鉄心に組み込まれて成る固定子、及び固定子と所定間隙をもって対向配置され、回転子コイルが回転子鉄心に組み込まれて成る回転子２が収納されている。

図２及び図３において、固定子枠１の外表面には、吸音材飛散防止用被い９で包まれたグラスウールからなる吸音材８が配置され、この吸音材８の外表面には、複数に分割された防音板４が配置されている。更に、図１２に示す如く、固定子枠１の外表面の側面部中央には、軸方向に延びる断面Ｔ字状の防音板取付座３が溶接にて固着され、このＴ字状の防音板取付座３には、分割配置されている防音板４の端部がボルト７とナット５からなる締結手段により固定されている。また、Ｔ字状の防音板取付座３と防音板４の間には、弾性体であるガスケット１１が配置され、防音板４とナット５の間には、振動の伝播を防ぐ機能を有する弾性体である防振ゴム座１０が配置されている。

即ち、本実施の形態では、Ｔ字状の防音板取付座３，ガスケット１１，防音板４、及び防振ゴム座１０をボルト７が貫通し、このボルト７をナット５で締め付けているが、その際に、ナット５と防音板４の間に防振ゴム座１０を配置し、Ｔ字状の防音板取付座３と防音板４の間にガスケット１１を配置して締め付けている。

一方、図２及び図３に示す部分においては、固定子枠１の側面中央部にＴ字状の防音板取付座３を固定子枠１に固着しているのに対して、図４及び図５に示す部分においては、固定子枠１の側面部上下で軸方向に伸びる断面Ｌ字状の防音板取付座３Ａを固定子枠１に固着している点（図１２参照）が異なる。

このＬ字状の防音板取付座３Ａには、分割配置されている防音板４の端部がボルト７とナット５からなる締結手段により固定されている。また、Ｌ字状の防音板取付座３Ａと防音板４の間には、弾性体であるガスケット１１が配置され、防音板４とナット５の間には、振動の伝播を防ぐ機能を有する防振手段である防振ゴム座１０が配置されている。

図１のＥ−Ｅ矢視断面図である図１２に示す如く、固定子枠１には、固定子枠１の側面部上下で軸方向に延びるＬ字状の防音板取付座３Ａと、固定子枠１の側面部中央部で軸方向に延びるＴ字状の防音板取付座３がそれぞれ溶接にて固着されているが、これらを固定子枠１に取付けた後、吸音材飛散防止用被い９で包まれたグラスウールからなる吸音材８を固定子枠１に接して設置する。次に防音板４を、上部のＬ字状の防音板取付座３Ａと中央部のＴ字上の防音板取付座３及び中央部のＴ字上の防音板取付座３と下部のＬ字状の防音板取付座３Ａに固定する。

そして、防音板４と各防音板取付座３，３Ａに設けた孔にボルト７を貫通させ、このボルト７をナット５で締め付けることで固定している。この際に、ナット５と防音板４の間には防振ゴム座１０を配置し、各防音板取付座３，３Ａと防音板４の間にガスケット１１を配置している。

このような構成の第１の実施の形態によれば、騒音に伴う固定子枠１から防音板４への振動の伝播を防止することができ、効果的な遮音を行うことができる。

即ち、本実施の形態では、固定子枠１やＴ字状の防音板取付座３，Ｌ字状の防音板取付座３Ａ及び防音板４が弾性体であるガスケット１１と防振ゴム座１０を介してのみ接触しているので、固定子枠１やＴ字状防音板取付座３，Ｌ字状の防音板取付座３Ａから防音板４への固体伝播音を低減することができる。従って、防音カバーの設置や固定子枠１の内側への吸音材の設置，固定子枠１の板厚を増加する等の対策をしなくても、効果的な遮音を行う事ができる。

尚、振動の伝達を防ぐ機能と密封する機能を具備する材料としては、防振ゴムの他にゴムやガスケット等が考えられる。また、吸音材８としては、グラスウールの他にロックウールやスポンジ等が考えられる。

図６は、本発明の回転電機であるタービン発電機の第２の実施の形態を示し、上述した第１の実施の形態の変形例である。

上述した第１の実施の形態と異なる点は、ボルト７に代えて、一端部が固定子枠１に固着されると共に、他端が防音板取付座３，ガスケット１１，防音板４、及び防振ゴム座１０を貫通するスタットボルト１２を用い、このスタットボルト１２の他端部をナット５で締め付けている点であり、ナット５と防音板４の間に防振ゴム座１０が配置され、かつ、防音板取付座３と防音板４の間にガスケット１１が配置されている。その他の構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。

このような第２の実施の形態によれば、その効果は上述した第１の実施例と同様であるが、スタットボルト１２により防音板取付座３がより強固に固定されることになり、固定子枠１から防音板４への振動の伝播が、第１の実施の形態に比べてより確実に防止され、効果的な遮音を行うことができる。

図７は、本発明の回転電機であるタービン発電機の第３の実施の形態を示し、上述した第１の実施の形態の変形例である。

上述した第１の実施の形態と異なる点は、固定子枠１と吸音材飛散防止用被い９で包まれた吸音材８の間に空間部１５を形成し、この空間部１５には、吸音材８を保持する吸音材保持金具１３が配置されている点である。

この吸音材保持金具１３は、Ｔ字状の防音板取付座３を中心軸として固定子枠１に固定され、防音板４と前記吸音材保持金具１３との間に吸音材飛散防止用被い９で包まれた吸音材８を支持している。その他の構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。

このような第３の実施の形態によれば、その効果は上述した第１の実施例と同様であるが、本実施の形態では、固定子枠１から吸音材８までの距離により遮音量や遮音する周波数特性が変化することに着目し、固定子枠１から吸音材８の間に任意の距離の空間部１５を設けることにより遮音量や遮音する遮音周波数を調整でき、固定子枠１や防音板取付座３と防音板４が防振ゴム座１０やガスケット１１の弾性体を介してのみ接触しているため、防音板４への振動の伝播を防止することができ、効果的な遮音を行うことができる。

図８は、本発明の回転電機であるタービン発電機の第４の実施の形態を示し、上述した第３の実施の形態の変形例である。

上述した第３の実施の形態と異なる点は、第３の実施の形態では、固定子枠１と吸音材飛散防止用被い９で包まれた吸音材８の間に空間部１５を形成しているのに対して、第４の実施の形態では、同様な空間部１５を吸音材８と防音板４の間に形成し、この吸音材８と防音板４の間の空間部１５に、防音板取付座３に支持された吸音材飛散防止用被い９で包まれた吸音材８を保持する吸音材保持金具１３ａが配置され、固定子枠１と吸音材８の間には、空間部１５が形成されていない点である。

このような第４の実施の形態によれば、その効果は上述した第１の実施例と同様であるが、本実施の形態では、吸音材８から防音板４までの距離により遮音量や遮音する周波数特性が変化することに着目し、吸音材８から防音板４までの間に任意の距離の空間部１５ａを設け、遮音量や遮音する遮音周波数が好ましい値になるように吸音材８から防音板４の間の距離を決定することにより遮音量や遮音する遮音周波数を調整でき、しかも、固定子枠１や防音板取付座３と防音板４が防振ゴム座１０やガスケット１１の弾性体を介してのみ接触しているため、防音板４への振動の伝播を防止することができ、効果的な遮音を行うことができる。

図９は、本発明の回転電機であるタービン発電機の第５の実施の形態を示し、上述した第３の実施の形態と第４の実施の変形例である。

上述した第３の実施の形態と第４の実施の異なる点は、第３の実施の形態では、固定子枠１と吸音材飛散防止用被い９で包まれた吸音材８の間に空間部１５を形成しており、第４の実施の形態では、吸音材８と防音板４の間に空間部１５を形成しているのに対して、第５の実施の形態では、固定子枠１に接触する吸音材８と防音板４に接触する吸音材８の間に空間部１５が形成され、この空間部１５に防音板取付座３に支持された吸音材飛散防止用被い９で包まれた吸音材８を保持する吸音材保持金具１３ｃが配置され、固定子枠１と吸音材８の間と吸音材８と防音板４の間には空間部１５が形成されていない点である。

このような第５の実施の形態によれば、その効果は上述した第１の実施例と同様であるが、本実施の形態では、固定子枠１に接触する吸音材８と防音板４に接触する吸音材８までの距離により遮音量や遮音する周波数特性が変化することに着目し、吸音材８の間に任意の距離の空間部１５を設け、遮音量や遮音する遮音周波数が好ましい値になるように固定子枠１に接触する吸音材８と防音板４に接触する吸音材８までの距離を決定することにより遮音量や遮音する遮音周波数を調整でき、しかも固定子枠１や防音板取付座３と防音板４が防振ゴム座１０やガスケット１１の弾性体を介してのみ接触しているため、防音板４への振動の伝播を防止することができ、効果的な遮音を行うことができる。

図１０及び図１１は、本発明の回転電機であるタービン発電機の第６の実施の形態を示し、上述した第１の実施の形態の変形例である。図１０はタービン発電機の全体構成を示し、図１１は防音板と防音板取付座の断面構造を示す。

該図に示す本実施の形態においても１は固定子枠であり、この固定子枠１内には、固定子コイルが固定子鉄心に組み込まれて成る固定子、及び該固定子と対向配置され回転子コイルが回転子鉄心に組み込まれて成る回転子２が組み込まれている。

そして、本実施の形態では、第１の実施の形態のように、固定子枠１の外表面に吸音材飛散防止用被いで包まれたグラスウールからなる吸音材を配置したり、吸音材の外表面に複数に分割された防音板４を配置したりせず、固定子枠１と防音板４の間に空間部１６を形成し、この空間部１６内に固定子枠１の外表面の一部に溶接にて固着さている防音板取付座３が配置されており、この防音板取付座３に分割配置されている防音板４の端部がボルト７とナット５からなる締結手段により固定されている。

しかも、本実施の形態では、上記空間部１６の圧力を負圧、例えば１０^-1torr乃至１０^-2torrにしている。

また、防音板取付座３と防音板４の間には、弾性体であるガスケット１１が配置され、防音板４とナット５の間には、振動の伝播を防ぐ機能を有する防振手段である防振ゴム座１０が配置されている。上記ボルト７は防音板取付座３，ガスケット１１，防音板４、及び防振ゴム座１０を貫通し、このボルト７をナット５で締め付けているが、その際に、ナット５と防音板４の間に防振ゴム座１０を配置し、防音板取付座３と防音板４の間にガスケット１１を配置して締め付けている。尚、１４は上記空間部１６を負圧状態にするため、この空間部１６に通じるフランジ１４である。

このような第６の実施の形態によれば、その効果は上述した第１の実施例と同様であるが、本実施の形態では、固定子枠１と防音板４の間の圧力状態により遮音量が異なることに着目し、固定子枠１から防音板４の空間部１６を１０^-1torr乃至１０^-2torrの負圧状態にすることで遮音量を増加し、しかも、固定子枠１や防音板取付座３と防音板４が防振ゴム座１０やガスケット１１の弾性体を介してのみ接触しているため、防音板４への振動の伝播を防止することができ、効果的な遮音を行うことができる。

第７の実施の形態は、第６の実施の形態で説明した固定子枠１と防音板４の間の空間部１６に、ヘリウム，アルゴンなどの不活性ガスを充填したものである。

このように構成しても、ヘリウム，アルゴンなどの不活性ガスで遮音量を増加させ、しかも、固定子枠１や防音板取付座３と防音板４が防振ゴム座１０やガスケット１１の弾性体を介してのみ接触しているため、防音板４への振動の伝播を防止することができ、効果的な遮音を行うことができる。

本発明に係る回転電機は、騒音規制値が厳しい場合でも、簡単な構成で低騒音を実現することが可能であり、防音のために、回転電機の周囲を囲う防音カバーや固定子枠の内側の吸音材，固定子枠の板厚増加などの手段をとる必要がない。

なお、本発明では回転電機として発電機を例に説明したが、電動機やその他の回転電機についても広く応用できる。

本発明の回転電機の第１の実施形態であるタービン発電機を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、防音板と防音板取付座の接続構造を示す。図２のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図２の接続構造の詳細を示す。図１のＣ−Ｃ矢視断面図であり、防音板と防音板取付座の端部の接続構造を示す。図４のＤ−Ｄ矢視断面図であり、図４の接続構造の詳細を示す。本発明の回転電機の第２の実施形態であるタービン発電機を示し、図２に相当する図である。本発明の回転電機の第３の実施形態であるタービン発電機を示し、図２に相当する図である。本発明の回転電機の第４の実施形態であるタービン発電機を示し、図２に相当する図である。本発明の回転電機の第５の実施形態であるタービン発電機を示し、図２に相当する図である。本発明の回転電機の第６の実施形態であるタービン発電機を示す斜視図である。本発明の回転電機の第７の実施形態であるタービン発電機の防音板と防音板取付座の接続構造を示す断面図である。図１のＥ−Ｅ矢視断面図であり、防音板と防音板取付座の接続構造を示す。

符号の説明

１固定子枠
２回転子
３，３Ａ防音板取付座
４防音板
５ナット
７ボルト
８吸音材
９吸音材飛散防止用被い
１０防振ゴム座
１１ガスケット
１２防振機能を有するスタットボルト
１３吸音材保持金具
１４フランジ
１５空間部

Claims

固定子コイルが固定子鉄心に組み込まれて成る固定子、及び該固定子と対向配置され回転子コイルが回転子鉄心に組み込まれて成る回転子を固定子枠内に収納して構成される回転電機において、
前記固定子枠の外表面に配置される吸音材と、該吸音材の外表面に複数分割配置される防音板と、前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部上下で軸方向に延びる断面Ｌ字形の防音板取付座と、前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部中央で軸方向に延びる断面Ｔ字形の防音板取付座とを備え、
前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座には、分割配置された前記防音板が締結手段により固定されると共に、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座と前記防音板の間及び前記防音板と前記締結手段の間には弾性体が施されていることを特徴とする回転電機。
固定子コイルが固定子鉄心に組み込まれて成る固定子、及び該固定子と対向配置され回転子コイルが回転子鉄心に組み込まれて成る回転子を固定子枠内に収納して構成される回転電機において、
前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部上下で軸方向に延びる断面Ｌ字形の防音板取付座と、前記固定子枠に固定され、該固定子枠の側面部中央で軸方向に延びる断面Ｔ字形の防音板取付座とを備え、
前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座には、分割配置された前記防音板が締結手段により固定されると共に、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座と前記防音板の間及び前記防音板と前記締結手段の間に弾性体が施され、かつ、前記固定子枠と前記防音板の間には空間部が形成され、この空間部の圧力を負圧にするか若しくは空間部に不活性ガスを充填したことを特徴とする回転電機。
請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記締結手段は、前記防音板取付座，弾性体，防音板及び弾性体を貫通するボルトと、該ボルトを締め付けるナットから成り、該ナットと前記防音板の間の弾性体として防振ゴム座が配置され、かつ、前記防音板取付座と前記防音板の間の弾性体としてガスケットが配置されていることを特徴とする回転電機。
請求項１又は３に記載の回転電機において、
前記吸音材と前記固定子枠の間に空間部を有することを特徴とする回転電機。
請求項１又は３に記載の回転電機において、
前記防音板と前記吸音材の間に空間部を有することを特徴とする回転電機。
請求項４又は５に記載の回転電機において、
前記空間部には前記吸音材を保持する保持金具が配置されていることを特徴とする回転電機。
請求項２に記載の回転電機において、
前記空間部を負圧にする場合は、その圧力を１０^-1torr乃至１０^-2torrとしたことを特徴とする回転電機。
請求項２に記載の回転電機において、
前記空間部に不活性ガスを充填する場合は、その不活性ガスはヘリウム，アルゴンであることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記締結手段は、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座，弾性体，防音板及び弾性体を貫通すると共に、一端が前記固定子枠に固着されたスタットボルトと、該スタットボルトを締め付けるナットから成り、該ナットと前記防音板の間の弾性体として防振ゴム座が配置され、かつ、前記Ｌ字形の防音板取付座及びＴ字形の防音板取付座と前記防音板の間の弾性体としてガスケットが配置されていることを特徴とする回転電機。