JP5921417B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は、回転子の回転運動に起因する振動を低減させるために設置された動吸振器を有する回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine having a dynamic vibration absorber installed in order to reduce vibration caused by rotational movement of a rotor.
回転電機は、回転軸を有する回転子と、回転子の外周を囲うように設置された固定子と、固定子を覆うように構成された筐体と、固定子を支持するために固定子と筐体間に配置された固定子支持部材を有する。回転電機では、回転子の回転運動に伴って発生した電磁加振力が回転子と固定子に作用する。この電磁加振力が主な原因となり、固定子が振動する。このとき、固定子は振動モードと呼ばれる固有の形状で振動する。また、その振動モードの形状は多くの周波数のものがある。 The rotating electrical machine includes a rotor having a rotating shaft, a stator installed so as to surround an outer periphery of the rotor, a casing configured to cover the stator, a stator for supporting the stator, A stator support member disposed between the housings; In a rotating electrical machine, an electromagnetic excitation force generated with the rotational movement of the rotor acts on the rotor and the stator. This electromagnetic excitation force is the main cause and the stator vibrates. At this time, the stator vibrates in a unique shape called a vibration mode. Further, the vibration mode has many shapes.
固定子の半径方向の振動に注目した場合、各振動モードにおいて、半径方向の最大振幅点は腹、半径方向の振幅0の点は節と呼ばれる。回転磁界の発生と共に電磁加振力も回転するため、固定子上の固定子支持部材の取り付け位置では、固定子の半径方向振動の腹と節が交互に発生する。この固定子の振動が固定子支持部材を介して筐体に伝達され、筐体から振動と騒音が発生するという問題があった。 When attention is paid to the radial vibration of the stator, in each vibration mode, the maximum point in the radial direction is called an antinode and the point having zero amplitude in the radial direction is called a node. Since the electromagnetic excitation force also rotates with the generation of the rotating magnetic field, antinodes and nodes of the radial vibration of the stator are alternately generated at the attachment position of the stator support member on the stator. The vibration of the stator is transmitted to the casing through the stator support member, and there is a problem that vibration and noise are generated from the casing.
この問題に対して、固定子に動吸振器を取り付け、動吸振器の力を固定子に加えることによって固定子の振動を抑振することができる。 To solve this problem, the vibration of the stator can be suppressed by attaching a dynamic vibration absorber to the stator and applying the force of the dynamic vibration absorber to the stator.
従来の発明では、固定子上の固定子支持部材の取り付け位置が振動の腹となる振動モードに対してこの振動モードの腹となる位置に固定子の半径方向に振動するように動吸振器を固定子の周囲に設置し、固定子の振動を制御することにより、固定子上の固定子支持部材の取り付け位置を半径方向振動の節付近にすることによって回転電機の振動を抑振する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the conventional invention, the dynamic vibration absorber is arranged to vibrate in the radial direction of the stator at the position where the attachment position of the stator support member on the stator becomes the antinode of the vibration mode. There is a technology that suppresses the vibration of the rotating electrical machine by installing it around the stator and controlling the vibration of the stator so that the mounting position of the stator support member on the stator is near the radial vibration node. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一般に、動吸振器の質量を増加させることと、半径方向振動の腹に動吸振器を設置することで、動吸振器の高い制振効果を得ることが可能である。上記特許文献1は、動吸振器の高い制振効果を得るための手段として、半径方向振動の腹付近で固定子の半径方向に振動するように設置された動吸振器を回転電機に適用するものである。この構成によれば、動吸振器が固定子上の固定子支持部材の取り付け位置が腹となる振動を低減させ、筐体に伝達する振動を抑制することが可能である。しかし、例えば、振動モードの腹付近に冷却器が設けられるなど、回転電機の構造が制約されると、振動モードの腹付近に動吸振器を設置することが困難となるという問題があった。
Generally, it is possible to obtain a high vibration damping effect of the dynamic vibration absorber by increasing the mass of the dynamic vibration absorber and installing the dynamic vibration absorber on the antinode of radial vibration. In
また、振動モードの腹の位置に動吸振器を設置することができても、固定子と筐体との間の空間が狭いといった回転電機の構造の場合、動吸振器の大きさ、つまり質量が制限されるため、十分な制振効果を得ることができないという問題があった。 In the case of a rotating electrical machine structure where the space between the stator and the housing is narrow even if the dynamic vibration absorber can be installed at the antinode position of the vibration mode, the size of the dynamic vibration absorber, that is, the mass However, there is a problem that a sufficient vibration control effect cannot be obtained.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、上記のような構造上の制約がある回転電機に対して、回転電機の振動を低減する動吸振器の設置位置の自由度を上げることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the installation position of the dynamic vibration absorber that reduces the vibration of the rotating electrical machine with respect to the rotating electrical machine having the structural constraints as described above. The purpose is to increase the degree of freedom.
本発明に係る回転電機は、回転子と、上記回転子の外周を囲むように配置された固定子と、上記固定子の外周を覆う筐体と、上記固定子を、上記固定子の外周の面と上記筐体との間に、取り付け位置で支持する弾性部材からなる固定子支持部材と、弾性変形する第1弾性部と上記第1弾性部の一端に取り付けられた第1質量部とを有し、上記第1弾性部の他端が上記固定子に固定されるようにした第1動吸振器とを有し、上記固定子支持部材の取り付け位置が上記固定子の半径方向の振動の腹となり、上記固定子支持部材の取り付け位置から上記固定子の周方向に45度移動した位置が上記半径方向の振動の節となる第1楕円振動モード、及び上記固定子支持部材の取り付け位置が上記半径方向の振動の節となり、上記固定子支持部材の取り付け位置から周方向に45度移動した位置が上記半径方向の振動の腹となる第2楕円振動モードが発生する回転電機おいて、
上記第1質量部が上記固定子の周方向に振動するように構成した上記第1動吸振器を、上記第1楕円振動モードの節の位置または上記第2楕円振動モードの節の位置に配設し、 上記第1動吸振器は、上記第1弾性部が板ばねからなり、同じ長さと幅の2つの上記第1弾性部で上記第1弾性部の幅と同じ厚さを有する上第1記質量部を挟持してなるものである。
また、回転子と、上記回転子の外周を囲むように配置された固定子と、上記固定子の外周を覆う筐体と、上記固定子を、上記固定子の外周の面と上記筐体との間に、取り付け位置で支持する弾性部材からなる固定子支持部材と、弾性変形する第1弾性部と上記第1弾性部の一端に取り付けられた第1質量部とを有し、上記第1弾性部の他端が上記固定子に固定されるようにした第1動吸振器とを有し、上記固定子支持部材の取り付け位置が上記固定子の半径方向の振動の腹となり、上記固定子支持部材の取り付け位置から上記固定子の周方向に45度移動した位置が上記半径方向の振動の節となる第1楕円振動モード、及び上記固定子支持部材の取り付け位置が上記半径方向の振動の節となり、上記固定子支持部材の取り付け位置から周方向に45度移動した位置が上記半径方向の振動の腹となる第2楕円振動モードが発生する回転電機おいて、
上記第1質量部が上記固定子の周方向に振動するように構成した上記第1動吸振器を、上記第1楕円振動モードの節の位置または上記第2楕円振動モードの節の位置に配設し、
上記第1動吸振器を上記第1楕円振動モードの節に配設した場合には上記第1楕円振動モードの腹の位置に、上記第1動吸振器を上記第2楕円振動モードの節に配設した場合には上記第2楕円振動モードの腹の位置に、弾性変形する第2弾性部と上記第2弾性部の一端に取り付けられた第2質量部とを有する第2動吸振器を、上記第2質量部が上記固定子の半径方向に振動するように上記固定子に設置し、
上記第2動吸振器は、上記第2弾性部が上記半径方向に並列に配列された2つの板ばねからなり、上記第2質量部がコの字型であり、上記2つの板ばねの一端が上記コの字型の突出両端の一方の内壁に固定され、他端が上記固定子に接続するための接続部材に固定されているものである。
また、回転子と、上記回転子の外周を囲むように配置された固定子と、上記固定子の外周を覆う筐体と、上記固定子を、上記固定子の外周の面と上記筐体との間に、取り付け位置で支持する弾性部材からなる固定子支持部材と、弾性変形する第1弾性部と上記第1弾性部の一端に取り付けられた第1質量部とを有し、上記第1弾性部の他端が上記固定子に固定されるようにした第1動吸振器とを有し、上記固定子支持部材の取り付け位置が上記固定子の半径方向の振動の腹となり、上記固定子支持部材の取り付け位置から上記固定子の周方向に45度移動した位置が上記半径方向の振動の節となる第1楕円振動モード、及び上記固定子支持部材の取り付け位置が上記半径方向の振動の節となり、上記固定子支持部材の取り付け位置から周方向に45度移動した位置が上記半径方向の振動の腹となる第2楕円振動モードが発生する回転電機おいて、
上記第1質量部が上記固定子の周方向に振動するように構成した上記第1動吸振器を、上記第1楕円振動モードの節の位置または上記第2楕円振動モードの節の位置に配設し、 上記第1動吸振器は、上記第1弾性部が上記周方向に並列に配列された2つの板ばねからなり、上記第1質量部がコの字型であり、上記2つの板ばねの一端が上記コの字型の第1質量部の突出両端の一方の内壁に固定され、他端が上記固定子に接続するための接続部材に固定されているものである。
A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor, a stator arranged so as to surround the outer periphery of the rotor, a casing covering the outer periphery of the stator, the stator, and an outer periphery of the stator. A stator support member made of an elastic member that is supported at an attachment position, a first elastic part that is elastically deformed, and a first mass part that is attached to one end of the first elastic part between the surface and the housing; A first dynamic vibration absorber having the other end of the first elastic portion fixed to the stator, and the attachment position of the stator support member is the vibration of the stator in the radial direction. The first elliptical vibration mode in which the position moved 45 degrees in the circumferential direction of the stator from the attachment position of the stator support member becomes a node of the radial vibration and the attachment position of the stator support member are It becomes a node of the radial vibration, and the stator support member is removed. Only moved 45 degrees from the position in the circumferential position is kept rotating electric machine in which the second elliptical vibration mode in which the antinodes of the vibration of the radial direction is generated,
The first dynamic vibration absorber configured such that the first mass portion vibrates in the circumferential direction of the stator is disposed at a node position of the first elliptical vibration mode or a node position of the second elliptical vibration mode. was set, the first dynamic vibration absorber includes a first upper having the same thickness as the first elastic portion is made of a plate spring, the same length and two widths of the first elastic part in the first elastic portion of the width No. 1 mass part is sandwiched .
A rotor, a stator disposed so as to surround the outer periphery of the rotor, a casing covering the outer periphery of the stator, the stator, an outer peripheral surface of the stator, and the casing; A stator support member made of an elastic member supported at an attachment position, a first elastic part that is elastically deformed, and a first mass part attached to one end of the first elastic part, and the first A first dynamic vibration absorber whose other end is fixed to the stator, and the attachment position of the stator support member becomes an antinode of vibration in the radial direction of the stator. A first elliptical vibration mode in which the position moved 45 degrees in the circumferential direction of the stator from the attachment position of the support member becomes a node of the radial vibration, and the attachment position of the stator support member is the vibration of the radial direction. From the mounting position of the stator support member. 45 degrees moved position is kept rotating electric machine in which the second elliptical vibration mode in which the antinodes of the vibration of the radial direction is generated,
The first dynamic vibration absorber configured such that the first mass portion vibrates in the circumferential direction of the stator is disposed at a node position of the first elliptical vibration mode or a node position of the second elliptical vibration mode. Set up
When the first dynamic vibration absorber is disposed at the node of the first elliptic vibration mode, the first dynamic vibration absorber is disposed at the antinode position of the first elliptic vibration mode, and the first dynamic vibration absorber is disposed at the node of the second elliptic vibration mode. When disposed, a second dynamic vibration absorber having a second elastic part that is elastically deformed and a second mass part attached to one end of the second elastic part at the antinode of the second elliptical vibration mode. , The second mass part is installed on the stator so as to vibrate in the radial direction of the stator,
The second dynamic vibration absorber includes two leaf springs in which the second elastic portion is arranged in parallel in the radial direction, the second mass portion is a U-shape, and one end of the two leaf springs. Is fixed to one inner wall of both ends of the U-shaped protrusion, and the other end is fixed to a connecting member for connecting to the stator.
A rotor, a stator disposed so as to surround the outer periphery of the rotor, a casing covering the outer periphery of the stator, the stator, an outer peripheral surface of the stator, and the casing; A stator support member made of an elastic member supported at an attachment position, a first elastic part that is elastically deformed, and a first mass part attached to one end of the first elastic part, and the first A first dynamic vibration absorber whose other end is fixed to the stator, and the attachment position of the stator support member becomes an antinode of vibration in the radial direction of the stator. A first elliptical vibration mode in which the position moved 45 degrees in the circumferential direction of the stator from the attachment position of the support member becomes a node of the radial vibration, and the attachment position of the stator support member is the radial vibration. From the mounting position of the stator support member. 45 degrees moved position is kept rotating electric machine in which the second elliptical vibration mode in which the antinodes of the vibration of the radial direction is generated,
The first dynamic vibration absorber configured such that the first mass portion vibrates in the circumferential direction of the stator is disposed at a node position of the first elliptical vibration mode or a node position of the second elliptical vibration mode. was set, the first dynamic vibration absorber, the first elastic portion consists of two leaf springs which are arranged in parallel in the circumferential direction, a shape of the first mass portion is co, the two plates One end of the spring is fixed to one inner wall of the protruding both ends of the U-shaped first mass part, and the other end is fixed to a connecting member for connecting to the stator.
本発明の回転電機は、上記のように構成されているため、振動の腹付近に上記第1動吸振器を設置することが困難であっても、振動の節付近に上記第1動吸振器が固定子の周方向に振動するように設置して、周方向振動を抑振することで、固定子の振動を抑制することができる。 Since the rotating electrical machine of the present invention is configured as described above, even if it is difficult to install the first dynamic vibration absorber near the vibration antinode, the first dynamic vibration absorber is disposed near the vibration node. Is installed so as to vibrate in the circumferential direction of the stator and the circumferential vibration is suppressed, whereby the vibration of the stator can be suppressed.
実施の形態1.
本発明に係る回転電機の実施の形態1について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、本発明に係る回転電機の実施の形態1を示す断面図、図2及び図3は、動吸振器が設置されていない場合の回転電機の断面図である。図2における破線は固定子2の第1楕円振動モード10であり、図3における破線は、固定子2の第2楕円振動モード11である。
A first embodiment of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional
本発明の実施の形態1による回転電機において、つるまきばねなどの弾性部材からなる固定子支持部材3は、固定子2の外周面と筐体4との間に、固定子2の周方向に90度の間隔で3つの取り付け位置8において固定子2の半径方向に弾性変形するように固定されている。固定子2は、回転子1の回転運動に伴って発生した電磁加振力によって生じる2つの楕円振動モード、すなわち、第1楕円振動モードと第2楕円振動モードが発生する。固定子2上の固定子支持部材3の取り付け位置では、固定子2の半径方向振動の腹と節が交互に発生する。これら2つの楕円振動モードの固有振動数はほぼ一致する。
In the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention, the
図1では、固定子支持部材3は、固定子の左右方向の位置決めのために左右に2つ設け、上下歩行の位置決めのために下側に1つ設ける例を示したが、上下に設けて4つとしてもよい。また、固定子支持部材3は、後述の実施の形態2のように、2つの板ばねからなる固定子支持部材3を平行に配設し、固定子2の接線方向の接点部を支持するように固定子2の外周面と筐体4との間に配置してもよく、第1楕円振動モードと第2楕円振動モードが発生する構造とすればよい。
FIG. 1 shows an example in which two
図2に示したように、第1楕円振動モード10は半径方向振動が最大値を示す腹10aと半径方向振動が0となる節10bをそれぞれ4つずつ有しており、固定子2上の固定子支持部材3の取り付け位置8が腹10aとなり、取り付け位置8から45度移動した位置が節10bとなる。
As shown in FIG. 2, the first
図3に示したように、第2楕円振動モード11は、第1楕円振動モード10と同様に4つの腹11aと4つの節11bを有しており、固定子2上の固定子支持部材3の取り付け位置8が節11bとなり、取り付け位置8から45度移動した位置が腹11aとなる。
As shown in FIG. 3, the second
固定子2上の固定子支持部材3の取り付け位置で、第1楕円振動モード10の腹10aと第2楕円振動モード11の節が交互に発生する。
At the attachment position of the
図1に戻り、本実施の形態1では、第1質量部6aが第1弾性部7aの一端に固定されてなる第1動吸振器5aが、固定子2の周方向に振動するように、接続部材12を用いて図2に示した第1楕円振動モードの節10b付近に設置されている。固定子2は、電磁加振力の周波数f0で振動する。第1動吸振器5aは、固定子2と同じ固有振動数を有するように設計されている。第1動吸振器5aの第1質量部6aの質量mは、次式(1)で与えられる。
m=μ・M・・・・(1)
式中のMは固定子2の質量であり、μは質量比である。
Returning to FIG. 1, in the first embodiment, the first
m = μ · M (1)
M in the formula is the mass of the
また、第1動吸振器5aのばね定数kは次式(2)で与えられる。
k=4π2f0m・・・・(2)
The spring constant k of the first
k = 4π 2 f 0 m (2)
質量比μを種々の値に変化させた第1動吸振器5aを用いて、制振効果が得られる条件を実験的または解析的に求める。
Using the first
本実施の形態1によれば、第1動吸振器5aが、固定子2の周方向に振動するように、第1楕円振動モード10の節10b付近に設置し、節10bにおける固定子2の周方向振動を抑振することにより径方向振動も抑振される。図1に示したように、第2楕円振動モード11は抑振できないが、第2楕円振動モード11の節11bが取り付け位置8となるので、固定子支持部材3の取り付け位置8における第2楕円振動モード11による振動の影響はない。
According to the first embodiment, the first
図1では、例として第1動吸振器5aが1箇所のみに設置されているが、第1楕円振動モード10の全ての節10b(図2参照)付近に第1動吸振器5aを設置してもよい。これにより回転電機全体の制振効果が向上し、また、第1動吸振器5aの1器あたりの重量が軽量化される。
In FIG. 1, as an example, the first
また、図1では、図2で示した第1楕円振動モード10の節10b付近に第1動吸振器5aを設置したが、図3で示した第2楕円振動モード11の節11bに設けることによって、第2楕円振動モード11を抑振することができる。
Further, in FIG. 1, the first
実施の形態2.
図4は、本発明に係る回転電機の実施の形態2を示す断面図である。固定子支持部材3は板ばねからなり、2つの板ばねからなる固定子支持部材3は平行に配設され、固定子2の接線方向の接点部を支持するように固定子2の外周面と筐体4との間に配置されている。固定子支持部材3は、固定子支持部材3の面と垂直な方向である面外方向に弾性変形することで、筐体4へ伝達される固定子2の半径方向の振動を抑制する。しかし、固定子支持部材3は、面外方向と垂直な方向である面内方向の剛性が高いため、固定子2の周方向の振動が抑制され難い構造になっている。このため、第2楕円振動モード11の振動が筐体4に伝達される。そこで、第2楕円振動モード11の節11b付近に、第1質量部6aが固定子2の周方向に振動するように第1動吸振器5aを設置する。これにより、固定子2上の固定子支持部材3の取り付け位置8における第2楕円振動モード11を抑振し、周方向の振動を抑制することができる。
FIG. 4 is a sectional
図4では、例として第1動吸振器5aが1箇所のみに設置されているが、第2楕円振動モード11の全ての節11b付近に第1動吸振器5aを設置してもよい。これにより、回転電機全体の制振効果が向上し、また、第1動吸振器5aの1器あたり重量が低減される。
In FIG. 4, the first
また、第2楕円振動モード11の節11bの位置に替えて、第1楕円振動モード10の節10bの位置に第1動吸振器5aを設置してもよい。これにより、第1楕円振動モード10を抑振することができる。
Further, instead of the position of the
実施の形態3.
図5は、本発明に係る回転電機の実施の形態3を示す断面図である。本実施の形態3は上記実施の形態1の変形例であり、第1動吸振器5aを第1質量部6aが固定子2の周方向に振動するように第1楕円振動モード10の節10b付近に設置し、さらに、第2質量部6bが第2弾性部7bの一端に固定されてなる第2動吸振器5bを、第2質量部6bが固定子2の半径方向に振動するように第1楕円振動モード10の腹10a付近に設置し、第1動吸振器5aと第2動吸振器5bとを組み合わせたものである。この構成によれば、第1動吸振器5aの第1質量部6aの質量不足を補うことができ、制振効果を向上させることができる。
FIG. 5 is a sectional
また、第1動吸振器5aと第2動吸振器5bとを使用したことによって、1器あたりの重量が低減される。
Further, the use of the first
実施の形態4.
図6は、本発明に係る回転電機の実施の形態4を示す断面図である。本実施の形態4は上記実施の形態2の変形例であり、第1動吸振器5aを第1質量部6aが固定子2の周方向に振動するように第2楕円振動モード11の節11b付近に設置し、さらに、第2質量部6bが第2弾性部7bに一端に固定されてなる第2動吸振器5bを、第2質量部6bが固定子2の半径方向に振動するように第2楕円振動モード11の腹11a付近に設置し、第1動吸振器5aと第2動吸振器5bとを組み合わせたものである。この構成によれば、第1動吸振器5aの第1質量部6aの質量不足を補うことができ、制振効果を向上させることができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention. The fourth embodiment is a modification of the second embodiment, and the
また、第1動吸振器5aと第2動吸振器5bとを使用したことによって、1器あたりの重量が低減される。
Further, the use of the first
実施の形態5.
図7は、本発明に係る回転電機の実施形態5を示す正面図であり、第1動吸振器5aの構造例を示す図である。本実施の形態5は、第1動吸振器5aの第1弾性部7aとして板ばねを採用したものである。板ばねからなる第1弾性部7aの一端に角型ブロック状の第1質量部6aを固定し、板ばねからなる第1弾性部7aの他端を固定子2に固定するようにしたものであり、固定子2に第1弾性部7aの他端が固定された第1動吸振器5aの第1質量部6aは、矢印で示した並進振動13ように、固定子2の周方向に振動する。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a front view showing a fifth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention, and is a view showing a structural example of the first
また、第1動吸振器5aとしての仕様と電磁加振力の周波数f0との関係は次式(3)で示すことができる。
f0=(0.5/π)×(3EI/m/L3)1/2・・・・(3)
ここで、L:第1弾性部(板ばね)7aの弾性部の長さ、E:第1弾性部7aの縦弾性係数、I:第1弾性部7aの断面2次モーメントである。
The relationship between the frequency f 0 of the specification and the electromagnetic excitation force of a first
f 0 = (0.5 / π) × (3EI / m / L 3) 1/2 ···· (3)
Here, L: length of the elastic part of the first elastic part (plate spring) 7a, E: longitudinal elastic modulus of the first
本実施の形態5によれば、第1質量部6aの幅W、高さHと奥行、及び板ばねからなる第1弾性部7aの断面2次モーメントIまたは第1弾性部7aの弾性部の長さLを調節することによって、固定子2と筐体4との隙間に適合した所望の特性の第1動吸振器5aが得られる。
According to the fifth embodiment, the width W, the height H and the depth of the first
なお、本実施の形態5の第1動吸振器5aの第1弾性部7aである板ばねの面を固定子2の外周面と平行になるようにして、図1に示した接続部材12に接続することで、固定子2の半径方向に振動する第2動吸振器5bを構築することができる。
Note that the surface of the leaf spring, which is the first
実施の形態6.
図8は、本発明に係る回転電機の実施の形態6を示す正面図であり、第1動吸振器5aの構造例を示す図である。第1動吸振器5aは、第1弾性部7aが板ばねからなり、板ばねからなる2つの第1弾性部7aが左右方向に並列に配設され、2つの第1弾性部7aの一端が第1質量部6aを支持するようにしたものである。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a front view showing a sixth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention, and is a view showing a structural example of the first
本実施の形態6の第1動吸振器5aの仕様と電磁加振力の周波数f0の関係は次式(4)で示すことができる。
f0=(0.5/π)×(24EI/m/L3)1/2・・・・(4)
ここで、L:第1弾性部(板ばね)7aの弾性部の長さ、E:第1弾性部7aの縦弾性係数、I:板ばね7aの断面2次モーメントである。
Relationship between the frequency f 0 of the specification and the electromagnetic excitation force of the first
f 0 = (0.5 / π) × (24EI / m / L 3) 1/2 ···· (4)
Here, L: length of the elastic part of the first elastic part (plate spring) 7a, E: longitudinal elastic modulus of the first
本実施の形態6によれば、第1質量部6aの幅W、高さHと奥行、及び板ばねからなる第1弾性部7aの断面2次モーメントIまたは第1弾性部7aの弾性部の長さLを調節することによって、固定子2と筐体4との隙間に適合した所望の特性の第1動吸振器5aが得られる。
According to the sixth embodiment, the width W, height H and depth of the first
また、この構成によれば、第1動吸振器5aの矢印で示した並進振動13の固有振動数に比べ、第1動吸振器5aの、例えば、ねじり振動等の他の振動モードの固有振動数を高く設計することによって、並進振動13の振動モードが他の振動モードの影響を受け難くなるようにすることができる。
Further, according to this configuration, the natural vibration of the first
なお、本実施の形態6の第1動吸振器5aの第1弾性部7aの面を固定子2外周面と平行になるようにして、図1に示した接続部材12に接続することで、固定子2の半径方向に振動する第2動吸振器5bを構築することができる。
In addition, by connecting the surface of the first
図8の第1動吸振器5aによる制振効果を確認するため、円筒構造物と第1動吸振器5aを用いて、楕円振動モードを制振対象として振動試験を実施した。図9は、試験で用いた円筒構造物を示す断面図である。表1に、振動試験に用いた第1動吸振器5aの諸元を示す。また、表2に、試験条件を示す。図9の円筒構造物15の点3を半径方向に加振した場合、楕円振動モードは、点1が半径方向における腹に、点2が節になる。
In order to confirm the vibration damping effect by the first
表2に示したように、第1動吸振器5aを設置しない場合を条件1とし、円筒構造物15の半径方向に振動するように第1動吸振器5aを点1に設置した場合を条件2とし、円筒構造物15の周方向に振動するように第1動吸振器5aを点2に設置した場合を条件3とした。表1に示した第1動吸振器5aの固有振動数は、振動試験で用いた円筒構造物15の楕円振動モードに合うように設計した。本来なら、第1動吸振器5aの固有振動数を実機の電磁加振力の周波数に合わせる必要があるが、それができないので、本試験では、第1動吸振器5aの固有振動数を円筒構造物15の固有振動数に合わせた。また、本実験では、点3の円筒構造物15の内周側に加速度計を設けて、各条件における加速度を計測した。
As shown in Table 2,
図10は、振動試験で得られた各条件における加振位置である点3の振動応答倍率(加速度/加振力)をdBに変換した値と周波数の関係を示すグラフである。図10に示したように、円筒構造物15の固有振動数である276Hzにおける振動応答倍率に注目すると、条件1と比較して、条件2では、第1動吸振器5aの第1質量部6aが半径方向に振動するように設置することで、振動応答倍率が約80dB減少した。一方、第1動吸振器5a第1質量部6aが周方向に振動するように設置した場合、振動応答倍率は約45dB減少した。2つの第1動吸振器5aの振動倍率の低減量に大きな差があるが、節である点2付近に、第1質量部6aが周方向に運動するように第1動吸振器5aを設置しても制振効果が得られることが確認された。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the value obtained by converting the vibration response magnification (acceleration / excitation force) at
実施の形態7.
図11は、本発明に係る回転電機の実施の形態7を示す斜視図であり、第1動吸振器5aの構造を示している。図11に示したように、第1動吸振器5aは、矢印で示した並進振動13のように振動するように設計している。第1弾性部7aは同じ長さと幅の板ばねからなり、2つの第1弾性部7aの間に第1弾性部7aの幅と同じ厚さHを有する第1質量部6aを挟持した構成となっており、接続部材12を介して固定子2に設置される。本実施の形態7の第1動吸振器5aの仕様と電磁加振力の周波数f0の関係は次式(5)で示すことができる。
f0=(0.5/π)×(48EI/m/L3)1/2・・・・(5)
ここで、L:第1弾性部(板ばね)7aの弾性部分の長さ、E:第1弾性部7aの縦弾性係数、I:板ばね7aの断面2次モーメントである。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing a seventh embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention, and shows the structure of the first
f 0 = (0.5 / π) × (48EI / m / L 3) 1/2 ···· (5)
Here, L is the length of the elastic portion of the first elastic portion (plate spring) 7a, E is the longitudinal elastic modulus of the first
本実施の形態7によれば、第1質量部6aの幅W、厚さHと長さL1、及び板ばねからなる第1弾性部7aの断面2次モーメントIまたは第1弾性部7aの弾性部分の長さLを調節することで第1動吸振器5aの固有振動数を設計できるため、固定子2と筐体4との隙間に適合する所望の特性の第1動吸振器5aが得られる。
According to the seventh embodiment, the width W, the thickness H and the length L1 of the first
また、固定子2と筐体4との隙間が狭い場合でも第1質量部6a厚さHを小さくし、長さL1と幅Wを大きくすることによって対応することができる。
Further, even when the gap between the
また、第1動吸振器5aの並進振動13の固有振動数に比べ、第1動吸振器5aの、例えば、ねじり等の他の振動モードの固有振動数を高く設計することによって、並進振動13の振動モードが他の振動モードの影響を受け難くなるようにすることができる。
Further, by designing the natural vibration frequency of the first
実施の形態8.
図12は、本発明に係る回転電機の実施の形態8を示す正面図(a)及び側面図(b)である。図12に示したように、第2動吸振器5bは、第2弾性部7bが板ばねからなり、2つの第2弾性部7bを上下方向に並列に配設し、2つの第2弾性部7bの一端が、コの字型をした第2質量部6bの両突出部の一方の内壁に固定され、他端が固定子2に接続するための接続部材12に固定され、第2質量部6bが矢印で示した固定子2の半径方向の並進振動13で振動するように設計している。本実施の形態8による第2動吸振器5bの仕様と電磁加振力の周波数f0の関係は上記式(4)で示すことができる。
FIG. 12: is the front view (a) and side view (b) which show
本実施の形態8によれば、第2動吸振器5bの並進振動13の固有振動数に比べ、例えば、ねじり等の他の振動モードの固有振動数を高く設計することによって、並進振動13の振動モードが他の振動モードの影響を受け難くなるようにすることができる。
According to the eighth embodiment, by designing the natural frequency of other vibration modes such as torsion, for example, higher than the natural frequency of the
また、第2質量部6bをコの字型にし、接続部材12に切り込み部12a形成し、コの字の底部を切り込み部12aに配置する等の手段により、第2質量部6bの周方向重心が接続部材12の固定子2への接続部の周方向中心または中心近傍になるようにすることによって、固定子2は、制振対象とする半径方向の振動のみ第2動吸振器5bから力を受けることができるようになる。
Further, the center of gravity in the circumferential direction of the second
実施の形態9.
図13は、本発明に係る回転電機の実施の形態8を示す平面図(a)及び正面図(b)であり、第1動吸振器5aが固定子2の周方向に振動するように設計した構造例を示す図である。第1動吸振器5aは、第1弾性部7aが板ばねからなり、2つの第1弾性部7aが左右方向に配設され、2つの第1弾性部7aの一端がコの字型の第1質量部6aの両突出部の一方の内壁に固定され、他端が固定子2に接続するための接続部材12に固定されている。
FIG. 13 is a plan view (a) and a front view (b) showing an eighth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention, which is designed so that the first
本実施の形態9による第1動吸振器5aの仕様と電磁加振力の周波数f0の関係は上記式(4)で示すことができる。
Relationship between the frequency f 0 of the specification and the electromagnetic excitation force of the first
本実施の形態9によれば、第1動吸振器5aの並進振動13の方向の固有振動数に比べ、例えば、ねじれ方向等の他の振動モードの固有振動数を高く設計することにより、並進振動13の振動モードが他の振動モードの影響を受け難くなるようにすることができる。
According to the ninth embodiment, the natural frequency in the other vibration mode such as the torsional direction is designed to be higher than the natural frequency in the direction of the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
本発明に係る回転電機は、タービン発電機等の回転電機として有効に利用することができる。 The rotating electrical machine according to the present invention can be effectively used as a rotating electrical machine such as a turbine generator.
1 回転子、2 固定子、3 固定子支持部材、4 筐体、5a 第1動吸振器、
5b 第2動吸振器、6a 第1質量部、6b 第2質量部、7a 第1弾性部、
7b 第2弾性部、8 取り付け位置、10 第1楕円振動モード、
10a,11a 腹、10b,11b 節、11 第2楕円振動モード、
12 接続部材、13 並進振動、15 円筒構造物。
1 rotor, 2 stator, 3 stator support member, 4 housing, 5a first dynamic vibration absorber,
5b 2nd dynamic vibration absorber, 6a 1st mass part, 6b 2nd mass part, 7a 1st elastic part,
7b 2nd elastic part, 8 attachment position, 10 1st elliptical vibration mode,
10a, 11a belly, 10b, 11b node, 11 second elliptical vibration mode,
12 connection member, 13 translational vibration, 15 cylindrical structure.
Claims (4)
上記第1質量部が上記固定子の周方向に振動するように構成した上記第1動吸振器を、上記第1楕円振動モードの節の位置または上記第2楕円振動モードの節の位置に配設し、 上記第1動吸振器は、上記第1弾性部が板ばねからなり、同じ長さと幅の2つの上記第1弾性部で上記第1弾性部の幅と同じ厚さを有する上第1記質量部を挟持してなることを特徴とする回転電機。 A rotor, a stator arranged so as to surround the outer periphery of the rotor, a housing covering the outer periphery of the stator, and the stator between the outer peripheral surface of the stator and the housing A stator support member made of an elastic member that is supported at the attachment position, a first elastic part that is elastically deformed, and a first mass part that is attached to one end of the first elastic part, and the first elastic part The other end of the stator is fixed to the stator, and the attachment position of the stator support member becomes the antinode of the radial vibration of the stator, and the stator support member The first elliptical vibration mode in which the position moved 45 degrees in the circumferential direction of the stator from the mounting position is the radial vibration node, and the mounting position of the stator support member is the radial vibration node. 45 in the circumferential direction from the mounting position of the stator support member. Moved position is kept rotating electric machine in which the second elliptical vibration mode in which the antinodes of the vibration of the radial direction is generated,
The first dynamic vibration absorber configured such that the first mass portion vibrates in the circumferential direction of the stator is disposed at a node position of the first elliptical vibration mode or a node position of the second elliptical vibration mode. was set, the first dynamic vibration absorber includes a first upper having the same thickness as the first elastic portion is made of a plate spring, the same length and two widths of the first elastic part in the first elastic portion of the width A rotating electric machine characterized by sandwiching one mass part .
上記第1質量部が上記固定子の周方向に振動するように構成した上記第1動吸振器を、上記第1楕円振動モードの節の位置または上記第2楕円振動モードの節の位置に配設し、
上記第1動吸振器を上記第1楕円振動モードの節に配設した場合には上記第1楕円振動モードの腹の位置に、上記第1動吸振器を上記第2楕円振動モードの節に配設した場合には上記第2楕円振動モードの腹の位置に、弾性変形する第2弾性部と上記第2弾性部の一端に取り付けられた第2質量部とを有する第2動吸振器を、上記第2質量部が上記固定子の半径方向に振動するように上記固定子に設置し、
上記第2動吸振器は、上記第2弾性部が上記半径方向に並列に配列された2つの板ばねからなり、上記第2質量部がコの字型であり、上記2つの板ばねの一端が上記コの字型の突出両端の一方の内壁に固定され、他端が上記固定子に接続するための接続部材に固定されていることを特徴とする回転電機。 A rotor, a stator arranged so as to surround the outer periphery of the rotor, a housing covering the outer periphery of the stator, and the stator between the outer peripheral surface of the stator and the housing A stator support member made of an elastic member that is supported at the attachment position, a first elastic part that is elastically deformed, and a first mass part that is attached to one end of the first elastic part, and the first elastic part The other end of the stator is fixed to the stator, and the attachment position of the stator support member becomes the antinode of the radial vibration of the stator, and the stator support member The first elliptical vibration mode in which the position moved 45 degrees in the circumferential direction of the stator from the mounting position is the radial vibration node, and the mounting position of the stator support member is the radial vibration node. 45 in the circumferential direction from the mounting position of the stator support member. Moved position is kept rotating electric machine in which the second elliptical vibration mode in which the antinodes of the vibration of the radial direction is generated,
The first dynamic vibration absorber configured such that the first mass portion vibrates in the circumferential direction of the stator is disposed at a node position of the first elliptical vibration mode or a node position of the second elliptical vibration mode. Set up
When the first dynamic vibration absorber is disposed at the node of the first elliptic vibration mode, the first dynamic vibration absorber is disposed at the antinode position of the first elliptic vibration mode, and the first dynamic vibration absorber is disposed at the node of the second elliptic vibration mode. When disposed, a second dynamic vibration absorber having a second elastic part that is elastically deformed and a second mass part attached to one end of the second elastic part at the antinode of the second elliptical vibration mode. , The second mass part is installed on the stator so as to vibrate in the radial direction of the stator,
The second dynamic vibration absorber includes two leaf springs in which the second elastic portion is arranged in parallel in the radial direction, the second mass portion is a U-shape, and one end of the two leaf springs. Is fixed to one inner wall at both ends of the U-shaped projecting end, and the other end is fixed to a connecting member for connecting to the stator.
上記第1質量部が上記固定子の周方向に振動するように構成した上記第1動吸振器を、上記第1楕円振動モードの節の位置または上記第2楕円振動モードの節の位置に配設し、 上記第1動吸振器は、上記第1弾性部が上記周方向に並列に配列された2つの板ばねからなり、上記第1質量部がコの字型であり、上記2つの板ばねの一端が上記コの字型の第1質量部の突出両端の一方の内壁に固定され、他端が上記固定子に接続するための接続部材に固定されていることを特徴とする回転電機。 A rotor, a stator arranged so as to surround the outer periphery of the rotor, a housing covering the outer periphery of the stator, and the stator between the outer peripheral surface of the stator and the housing A stator support member made of an elastic member that is supported at the attachment position, a first elastic part that is elastically deformed, and a first mass part that is attached to one end of the first elastic part, and the first elastic part The other end of the stator is fixed to the stator, and the attachment position of the stator support member becomes the antinode of the radial vibration of the stator, and the stator support member The first elliptical vibration mode in which the position moved 45 degrees in the circumferential direction of the stator from the mounting position is the radial vibration node, and the mounting position of the stator support member is the radial vibration node. 45 in the circumferential direction from the mounting position of the stator support member. Moved position is kept rotating electric machine in which the second elliptical vibration mode in which the antinodes of the vibration of the radial direction is generated,
The first dynamic vibration absorber configured such that the first mass portion vibrates in the circumferential direction of the stator is disposed at a node position of the first elliptical vibration mode or a node position of the second elliptical vibration mode. was set, the first dynamic vibration absorber consists of two leaf springs which the first elastic portion are arranged in parallel with the circumferential direction, a shape of the first mass portion is co, the two one end of the leaf spring is fixed to one inner wall of the projecting ends of the first mass portions of shaped the co and the other end you characterized in that it is fixed to the connecting member for connection to the stator rotating electrical machinery.
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