JPH01298927A

JPH01298927A - 回転電機の回転子

Info

Publication number: JPH01298927A
Application number: JP63125808A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Kazao; 幸彦風尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1989-12-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は回転電機の回転子の制振構造に係り、特に特定
のねじり振動を抑制する回転電機の回転子構造に関する
。

（従来の技術）タービン発電機などの回転子は長い鉄心部分を有し、こ
の鉄心部分の両端が逆位相でねじれる振動が起こりやす
い、また通常運転状態においては固定子より系統電源周
波数（東日本においては５０Ｈｚ、西日本においては６
０Ｈｚ）とその２倍の周波数の電磁加振力が回転子に作
用し、これにより回転子にはねじり振動が励振される。

さて、固定子よりの電磁力の分布は一様であり、回転子
の鉄心部を含め鉄心中央より見て、左右の慣性モーメン
トが全く同じならば、鉄心両端が逆位相でねじれる振動
モードが励振されることはないが、現実には左右の慣性
モーメントは不均一になり、電磁力による励振を受ける
ことになる。ただし、励振周波数（東日本では５０１Ｉ
ｚ、西日本では６０１１ｚと１２０ｔｌｚ）と鉄心部の
ねじり振動の固有振動数が一致するかかなり近接しない
限り、問題はなかった。なお両者が一致した場合（共振
）には、そのねじり振動は拡大され機器に多大の影響を
及ぼすことになる。

（発明が解決しようとする課題）近年タービン発電機の容量の拡大に伴い、その回転子の
鉄心部も長くなる傾向にある。そのため、前述の鉄心両
端が逆位相でねじれる振動モードの固有振動数が従来よ
りも低くなり、機器によっては加振周波数にかなり近接
したり、場合によって一致する可能性が出て来た。

万一共振が起こると、鉄心部のねじり振動が拡大し、こ
れがタービン側に伝達されて、タービン羽根を大きく振
動させる。ここでタービン羽根の中に、その曲げ振動の
固有振動数が共振しているねじり振動の周波数に近いも
のがあると、羽根の振動が更に拡大され、致命的な破損
に到る。

発電所の公共性を考え合わせると、このような事態は何
としても回避しなくてはならない。

そこで本発明の目的は、上述した問題点を解消し、回転
子鉄心部のねじり振動の固有振動数が、回転電機の電磁
加振周波数に一致したとしても、回転子のねじり振動を
充分に抑制することのできる回転電機の回転子を提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明の回転子は回転上に
回転慣性モーメントを有する慣性質量と回転ばね定数を
有する支持ばねから成り、固有振動数が回転子のねじり
固有振動数に一致する動吸振器を備えた構成とする。

（作用）上記のように構成された本発明の作用を第３図ないし第
５図を用いて説明する。

第３図はタービン発電機の回転子で中央部に鉄心１を有
し、鉄心の両側はそれぞれ軸受２．３によって支えられ
ている。いまタービンロータ４とのカップリング部５に
リング６がスポーク７によって取り付けられているもの
とする。

いま回転子鉄心がその両端が逆の位相でねじり振動を起
こす場合を想定して、第４図の数学モデルを考える。図
中のＪ、、Ｊ、はそれぞれ回転子鉄心部を左右２ケ所に
分けた等偏集中慣性モーメント、ｋは鉄心部のねじ／ば
ね定数、　Ｊｄはリング６の集中慣性モーメント、　ｋ
ｄはスポーク７のねじりばね定数である。

ここでＪｄ＋ｋｄがない場合には、振動系はＪ　Ｉ　Ｉ
Ｊ２の慣性モーメントとばねｋより成り、　その固有振
動数ω。はで求められる。これが回転子鉄心の両端が逆位相でねじ
れる振動の固有振動数に相当し、回転電機固定子より受
ける電磁力によるトルク変動の周波数ωと一致すると、
第５図（ａ）に示す如くねじり振動の振幅は極端に増大
する。

さて慣性リングＪｄとスポークｋｄを取り付けることに
より、第４図の数学モデルの固有振動数は以下の様に求
まる。ただし式が複雑になるため、仮にＪ□”　Ｊ２　
＝　Ｊ　ｔ　Ｊ　ｄ／　Ｊ　＝αとおくこととし、＝ω
。どなっていなくてはならない。　この場合系の固有振
動数は２つ求まり、それぞれω１．ω２とすると、となる。ここでＯくαく１であるとすれば、ω１゜ω２
はω。と一致せず、がっ一般にω１くω。くω２の関係
になるため、固定子より受けるトルク変動の周波数ωは
、第５図に示す如くω＝ω。では極大とならず、　ω。

以外のところで振幅が増大することになる。すなわちＪ
ｄｅｋｄよりなる動吸振器を取り付けたことにより、固
定子よりのトルク変動の周波数ωが、回転子鉄心部のね
じり振動の固有振動ω。と一致したとしても、ねじり振
動の振幅は増大することなく、従ってこのねじり振動が
タービンの羽根に伝わって、致命的な損傷を与えること
がない。

なお、ω０．ω２とω。との間隔は、　＆の値すなわち
Ｊｄの大きさを自由に選ぶことにより任意に設定できる
。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係るタービン発電機の回転子で、中央
部に回転子鉄心１を有し、鉄心の両側は軸受２，３によ
り支えられている。本実施例では慣性リング６とスポー
ク７から成る動吸振器を、タービンシャフト４とのカッ
プリング部５に取り付ける。第２図は動・吸振器の断面
図で、慣性リング６をスポーク７によって支持する構造
となる。

そして、慣性リング６の回転慣性モーメントＪｄ弁ω。

（ω。：回転子鉄心部の特定のねじり振動の固有振動数
）の関係が成り立つように構成しである。特にｋｄはス
ポークのサイズや本数で容易に調整できる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、動吸振器部
の断面図を示し、リング状でない慣性質量８と支持棒９
より成る。慣性質量の回転慣性モーメントＪｄと支持棒
のねじりばね定数ｋｄの間に第７図は慣性質量１０（リ
ング状あるいはリング状でない）が支持ばね１１により
回転子１２上のたとえばファン取付部１３に取り付く。

支持ばねは図の通り、格子状に構成され、ねじり変形に
対しばね定数ｋｄのばね効果を有し、かつ慣性質量には
回転慣性モーメントＪｄを有するよう構成する。ｋｄと
Ｊｄの関係は前述の通りである。

第８図は慣性質量１４をスタッドボルト１５とナツト１
６により、回転子上の例えばファン取付部などに取り付
けた例で、スタッドボルト部のねじりばね定数は慣性質
量の取付位置を左右らずらしてスタッドボルトの長さを
変えることにより、自由に調整できる。

第９図は慣性質量１７がスリーブ状のばね１８に取り付
けられ、これが回転子上の任意の位置に固定されている
例である。

なお第６図から第９図の例についてはすへて慣性質量の
慣性モーメントＪｄとねじりばね定数ｋｄでいなくては
ならない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば回転電
機の回転子に、回転子のねじり振動の固有振動数に等し
い固有振動数を有する慣性質量とねじりばねより成る動
吸振器を取り付けたことにより、固定子より受けるトル
ク変動の周波数がこの回転子ねじり振動の固有振動数と
一致しても共振することなく、よってタービン羽根との
間に連成振動を生じて羽根に致命的な損傷を与えること
が回避できるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示す回転電機の回転子
の側面図、第２図は動吸振器の断面図、第３図ないし第
５図は本発明による作用を説明するための図、第６図な
いし第９図は本発明の他の実施例を示す断面図である。１・・・回転子鉄心　　　２・・・軸受３・・・軸受　
　　　　　４・・・タービンシャフト５・・・カップリ
ング　　６・・・慣性リング７・・・スポーク　　　　
８・・・慣性質量９・・・支持棒　　　　　１０・・・
慣性質量１１・・・支持ばね　　　　１２・・・回転子
シャフト１３・・・ファン取付部　　１４・・・慣性質
量１５・・・スタッドボルト　１６・・・ナツト１７・
・・慣性質量　　　　１８・・・スリーブ状ばね代理人
　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第３ｖ！Ｊ第４図わ／ｌ第７図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

回転慣性モーメントを有する慣性質量と回転ばね定数を
有する支持ばねから成り、固有振動数が回転子のねじり
固有振動数に一致する動吸振器を備えていることを特徴
とする回転電機の回転子。