JPH0256022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステータばね支持装置を有する回転
電機に関し、更に詳細には、発電機ステータを並
行作業で製造できる２つの独立のセグメントに分
けて製造することを可能にするばね支持装置に関
する。

発電機のロータが回転すると、その磁界もそれ
と同期して回転する。この磁界は、発電機のステ
ータコアに力を及ぼす。２極ロータを有する回転
電機のコアは、動作時ロータの回転に追従する楕
円形の変形を受ける。かくして、この２極の回転
電機では、コアは典型的には3600RPMであるロ
ータの回転速度の２倍の周波数で振動する。

この周期的な歪みによりステータフレームには
不都合な振動が生じるが、もしステータコアがス
テータフレーム内に剛性的に取り付けられている
場合は、その振動は回転電機の基礎に伝達され
る。

コアをステータフレームに弾性的に取り付ける
手段としてばねを用いる場合、その基礎への振動
の伝達は最少限に抑えることができる。米国特許
第2320843号明細書は、複数のばねを用いてコア
をステータフレーム内に弾性支持するコア取り付
け装置を開示する。ばねは平らな板状に作られ、
その板状ばねは半径方向の弾性を与えると同時に
接線方向においてはかなりのこわさ及び剛性を与
えるように取り付けられる。半径方向の弾性は、
上述した振動を吸収するよう作用し、また接線方
向の剛性はコアの重量を支持してそのコアを定位
置に保持する。

米国特許第2561994号明細書は、複数組の４つ
のばねを全て垂直方向から45゜の方向に延びるよ
うに取り付けたコア支持装置を開示する。この装
置においても、ばねは半径方向の弾性と接線方向
のこわさを与えるように取り付けられる。

米国特許第2811659号明細書には、軸方向に延
びる棒状ばねをステータフレームにその長さ方向
に沿ひ複数の位置で取り付けたばね支持装置が記
載されている。コアは、上述した取り付け個所の
間であつて軸方向にその棒状ばねに沿つて位置す
る点でボルトで取り付けられ、これらのボルト接
続した点で棒状ばねが変形することにより半径方
向の弾性が得られる。同様に、米国特許第
2846603号明細書に開示されるように、コアの構
造棒に接線方向のスロツトを設けることによつて
も半径方向の弾性が得られる。

上述したように、発電機コア支持のための現在
用いられている方法は、ばねを用い、ステータフ
レーム構造体が積層ステータコアの同軸的積重ね
及びその内部への配設以前に完成していることを
必要とする。このため、ステータフレームとコア
は、順次に製造することが必要となり、これはそ
の製造設備使用の点で相当不利であり製造計画の
策定がめんどうになる。板状ばねを用いる場合、
内側及び外側のステータセグメントの設計は、外
側フレームセグメント強度の要求で難しい局面に
立たされる。

これは、ひとつには板状ばねの接線方向のこわ
さによる。コアに過渡的な力が加わると、これら
の接線方向の荷重は発電機のフレーム構造に直接
伝達され、その内部で大きい反力が生ずる。この
ため、フレーム構造はこれらの力に抗することが
できるべくかなりの強度を持つように製造する必
要がある。従つて、別々に製造したあと組み立て
られるそれぞれ別体のコア及びフレームセグメン
トには不適合な構造が必要となる。

もしステータフレームとコアを並行作業で製造
し後で組立てることができるのであれば、著しい
経済性が得られる。

本発明の目的は、半径方向の弾性と限られたし
かしながら充分な接線方向のこわさを有し、ステ
ータフレームとコアを並行作業で製造した後組立
てることができるようなステータコア支持装置を
提供することにある。

本発明の一実施例によれば、回転電機は、外側
フレーム部材と内側コア部材とより成り、前記フ
レーム部材は円筒状で前記コア部材をその内部に
同軸的に受け入れる形状を有しかつ外殻とその外
殻に接続されその外殻の半径方向内方に延びる複
数のフレームリングを有するステータ構造体と、
前記コア部材の外周に沿い軸方向に延び前記コア
部材に接続されかつ前記コア部材の外周から半径
方向に突起した複数の構造棒と、前記フレーム部
材の内周に沿い軸方向に延び前記フレームリング
に剛性的に接続される複数の棒状ばねとより成
り、前記棒状ばねの半径方向内側表面は、前記構
造棒を軸方向に摺動させて受け入れることができ
る形状を有し、さらに前記棒状ばねの部分を半径
方向内方に変形させる前記フレームリングの隣接
するものの間に配設した変形手段とより成ること
を特徴とする。

本発明は、半径方向弾性と限られたしかしなが
ら充分な接線方向のこわさを有し、ステータフレ
ームとコアが並行して製造されるのを可能にする
ステータコア支持装置に関する。

回転電機、特に発電機においては、ステータコ
アは、中央貫通孔を有する円筒状のコアを形成す
るよう積み重ねられる複数の積層押抜きより成
る。構造的一体性を与え積層物が正しく配列され
るようにするため、複数の軸方向に延びる構造棒
を用いる。典型的には、これらの構造棒は、円筒
体を形成するよう配設し、個々の押抜きはそれら
と協働するよう積み重ねる。通常押抜きは構造棒
の周りにはめ込める形状の凹所を有するように作
る。

押抜きの積み重ね前にこれらの構造棒を正しく
配置すると、正しい形状で正確に作られたコア組
立体が得られる。本発明は、この技術を用いる
が、構造棒をコア積み重ね作業前にステータフレ
ームに組み込むことは必要条件ではない。その代
わり、構造棒はコア積み重ね作業時それらの位置
を維持するための取り付け具により支持される。
ステータフレームは、予め組立てたコア構造体を
摺動させて受け入れることのできる形状に製造さ
れる。

ステータフレーム構造体は、円筒状の外殻より
成り、その内側表面に複数のフレームリングを剛
性的に接続する。複数の棒状ばねをフレームリン
グに剛性的に取り付ける。それらの棒状ばねは、
フレーム構造内で軸方向に延び円筒を形成するよ
うに配置する。各棒状ばねは、そのフレームリン
グとの接触点で支持され、それらの間のでは支持
されない。棒状ばねが半径方向内方及び外方への
変形を許容することにより、半径方向の弾性を与
えるのは、それらの支持されない領域においてで
ある。半径方向弾性を与えながら同時に限られた
しかしながら充分な接線方向のこわさを維持する
ため、棒状ばねは、それらの半径方向で薄くかつ
接線方向では厚いものである。

半径方向の寸法は、コア部材の半径方向の振動
を吸収しその振動がフレーム構造を介して基礎に
伝達されないような値に選び、また接線方向の寸
法は、コア部材を支持するようにしかしながら限
られた可撓性により動作時生じる過渡的な接線方
向の力が吸収されるように選ぶ。このようにして
接線方向の力が吸収されてフレーム構造に対する
その影響が減衰し、外側フレーム構造を前述した
ように板状ばねを用いる場合必要であるよりも低
い強度条件で製造することが可能となる。

棒状ばねの各々は、コア構造の構造棒を摺動さ
せて受け入れることのできる形状の半径方向内側
表面に有する。この協働的な関係により、予め製
造した内側コア組立体を外側ステータフレーム部
材内に同軸同心的に摺動させ得るためそれらを並
行作業で製造することが出来、製造日程管理の効
率が最大限で製造設備の最適使用が可能となる。

棒状ばねは、その半径内側表面にボス部分を持
つよう設計する。コアの構造棒と嵌合する形状の
溝を設けるのは、このボス部分である。棒状ばね
と構造棒の接触を局所的に限定することにより、
もし棒状ばねと構造棒がそれらの長さ全体に旦り
全面的に接触する場合には不可能であるような非
常に効率的な態様で棒状ばねの弾性を利用するこ
とができる。棒状ばねとフレームリングとの間の
接触点は、棒状ばねのこれらボス部分の間にあ
る。また、棒状ばねは、その半径方向外側表面に
沿う溶接の熱による影響を最小限にするため膨径
部分を設けた所でフレームリングに溶接する。

ステータフレームの棒状ばねとステータコアの
構造棒の間の組立てに必要な間隙を減少しそれら
が半径方向において良好に接触するようにするた
め、軸方向においてボス部分近傍の棒状ばねの変
形可能な部分の周りにクランプ用リングを配設す
る。組立て完了後、クランプ用リングを用いて棒
状ばねを半径方向内方にわずかに変形させ、その
ばねを受け入れる形状の構造棒と確実に接触させ
る。

本発明は、ステータフレームとコアを並行作業
で別々に製作することにより製造日程管理の点で
著しい利点が得られるだけでなく、発電機のステ
ータコア支持装置に必要とされる半径方向弾性及
び限られたしかしながら充分な接線方向こわさを
与えるステータばね支持装置を提供する。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を
詳細に説明する。

第１図は、発電機コア構造体をステータフレー
ム構造体内で弾性支持する手段を示す。コア１０
は、円筒状コア構造体を形成するよう積み重ねた
複数の積層押抜き１２より成る。コアの外周面に
沿つて軸方向に延びる複数の構造棒１４は、コア
構造体から半径方向に突出し、そのコア構造体を
整列関係で構造的に支持する。

コア１０の半径方向外側に配設するステータフ
レーム構造体は、外側円筒状殻１６とその内側表
面に取り付けた複数のフレームリング１８ａ及び
１８ｂより成り、その円筒状外殻１６はプレート
を溶接して構成したケーシングより成る。これら
のフレームリングは、リング１８ａが棒状ばね２
０に剛性的に取り付けられるがリング１８ｂは剛
性的には取り付けられない点を除いて本質的に同
一である。

フレームリング１８ａは、第１図に示すように
溶接部２２により棒状ばねに接続する。棒状ばね
２０を、フレーム構造体に対して剛性的に支持す
るために他の任意の適当な手段を用いてもよい。

棒状ばね２０はフレームリング１８ｂ近傍の領
域では支持されないため、その長さ方向のこの部
分に沿つて半径方向に自由に変形可能である。フ
レームリング１８ｂ近傍の棒状ばね２０が半径方
向に変形可能な領域では、棒状ばね２０に半径方
向で内方に向かう力を加える手段としてクランプ
用リング２４を用い、棒状ばね２０をコア構造体
の構造棒１４と強制的に確実に接触させる。

この半径方向で内方に向かう力を与えるため
に、クランプ用リング２４には、割れ目２６とク
ランプ用リング２４の端部を接線方向に互いに近
づく方向に引張る手段を設ける。これは、その端
部にブロツク２８を取り付けそのブロツクに設け
た穴にねじ付き部材２９を貫通させることにより
実現できる。クランプ用リング２４は棒状ばね２
０の半径方向外側表面上を自由に摺動できるた
め、ねじ付き部材２９の各端部のナツトを締める
と、クランプ用リング２４の周長が減少し、その
ため棒状ばね２０がクランプ用リング２４の領域
において構造棒１４の方に半径方向内方へ変形す
る。

棒状ばね２０の半径方向内側表面は、構造棒１
４に嵌合する形状の溝３２を有するボス部分３０
を具備する。この構成は、コアに接線方向の支持
を与えると同時に、コアが棒状ばね２０と共に半
径方向に運動するのを可能にする。第１図におい
て、棒状ばね２０のボス部分３０だけに構造棒１
４と嵌合する形状の溝を設ける。

棒状ばね２０と構造棒１４との間のこの局部的
な接触により、ばね支持装置の半径方向の弾性が
増加するが、本発明の範囲内で同一効果が得られ
る他の適当な構成を用いることが可能である。

第２図は、円筒状コア２０とその構造棒１４の
うちのひとつとより成るコア構造体を示す断面図
である。コア構造体の半径方向外側に配置される
のはステータフレーム構造体であり、その構造体
は円筒状外殻１６とフレームリング１８ａ及び１
８ｂより成る。

棒状ばね２０のひとつは、フレームリング１８
ａに溶接部１２で固着される。第２図には示され
ないが、棒状ばね２０のボス部分３０は溝（第１
図で３２）を有し、その溝は棒状ばね２０が半径
方向内方に変形して構造棒１１と確固とした接触
関係を確立するため構造棒１４を摺動させて受け
入れることのできる形状を有する。上述したよう
に、この変形は、棒状ばね２０の円筒状表面の周
りに配置するクランプ用リング２４を用いて行な
う。クランプ用リング２４を締め付け即ちその実
効周長を減少させることにより、棒状ばね２０に
半径方向で内方に向かう力を加え、そのばねと構
造棒１４が確実に接触するまで構造棒１４の方に
変形させる。ここで重要なことは、クランプ用ば
ね１４は棒状ばね２２は固着されず、棒状ばね２
０の半径方向外側表面に沿い自由に摺動できるこ
とである。この摺動ができるという特徴により、
クランプ用リング２４は棒状ばね２０上に接線方
向の力を生ぜしめることなく締め付けることがで
きる。この接線方向の力は、もし生じた場合、棒
状ばね２０を半径方向とは異なる方向に移動させ
る恐れがある。

棒状ばね２０は、フレームリング１８ａに剛性
的に固着するが、フレームリング１８ｂには剛性
的に固着しない。この構成により、棒状ばね２０
は隣接するフレームリング１８ａ間の領域では支
持されないことになる。棒状ばね２０が変形可能
であり、このためクランプ用リング２４により構
造棒１４と接触する内方へ変形できるだけでな
く、本発明のコア支持装置に半径方向の弾性とコ
ア構造体を支持するに必要な充分な接線方向のこ
わさを与えそれと同時に多少の接線方向運動によ
り過渡的な力を吸収せしめるのは、この領域にお
いてである。フレームリング１８ｂの正確な位置
は、ステータフレームの構造的一体性及び外殻１
６の支持へのその影響の点を除くと、本発明装置
の動体にとつては重要ではない。

第３図は、第２図の棒状ばね２０及び構造棒１
４の断面図である。第２図において棒状ばね２０
は、そのボス部分３０が構造棒１４を受け入れる
形状の溝３２を有するものとして示されている。
この構造棒１４は、コア積層体１２の押抜きスロ
ツト３８内に嵌合するように形状を有する。棒状
ばね２０の半径方向で外側に配置するのはクラン
プ用リング２４であり、このリングは締めつけら
れると棒状ばね２０と構造棒１４の間のギヤツプ
４０を消滅させてそれらの間に確固として接触関
係を確立する。

本発明のばね特性は、その特定の寸法の関数で
あり特定の用途に適合するよう変えることができ
ることは言うまでもない。例えば、第３図に示す
棒状ばね２０の厚さＴ及び幅Ｗは、限られたしか
しながら充分な接線方向こわさと共に半径方向の
弾性を与えるような値に選択する。また、棒状ば
ね２０が第２図に示すようにフレームリング１８
ａに剛性的に接続されている点間のスパンＳは、
使用する棒状ばね２０の数及びそのばねにより構
成される円筒体の実効半径と共に、本発明装置の
弾性を決定する。

クランプ用リング２４が締め付け前の状態にあ
る時、ギヤツプ４０の寸法はコア構造体をステー
タフレーム構造体内に組立て挿入する際の隙間を
提供する。このギヤツプは、半径方向で10分の１
インチのオーダーである。その側にも、それに比
例する量のギヤツプを与える。コア構造体は、フ
レーム構造体内に軸方向に摺動させ、続いてクラ
ンプ用リング２４を締め付ける。これにより棒状
ばね２０が変形して構造棒１４と確実に接触し、
コア構造体がステータフレーム内に支持される。

第４図は、クランプ用棒機構を更に詳細に示
す。

棒状ばね２０は、構造棒１４の半径方向外側に
配設し、第４図には図示しない所のフレームリン
グに接続し、また構造棒１４は円筒状のコア構造
体を形成するため積み重ねた複数の積層体１２に
固着する。構造ばね２０の半径方向外側に配設し
たクランプ用リング２４は、その割れ目領域２６
においてその端部を互いに近づく方向に引張る手
段を具備する。この構成では、２つのブロツク２
８をクランプ用リング２４の端部に取り付け、ね
じ付き部材２９をブロツク２８の心合孔を貫通さ
せる。２つのボルト４０を締め付けて、ブロツク
２８を強制的に互いに近づく方向に引張り、クラ
ンプ用リング２４の実効周長を減少する。この作
業を行うと、棒状ばね２０は強制的に半径方向内
方に変形し構造棒１４と確実に接触する。棒状ば
ね２０のボス部分３０は溝３２を有し、その溝３
２は構造棒１４と嵌合する形状を有し、これによ
りコア構造体に半径方向の支持を与える。この半
径方向の変形により、ステータフレーム構造体内
へコア構造体を組み込むための隙間であるギヤツ
プ４０が消滅する。

以上より、本発明は、半径方向の弾性及び限ら
れたしかしながら充分な接線方向のこわさを有
し、コアとフレーム構造を並行作業で別々に製造
するのを可能にするコア支持装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の斜視図；第２図は、本
発明装置の棒状ばねを他の構成要素と共に示す断
面図；第３図は、本発明装置の棒状ばね及び構造
棒の断面図；第４図は、本発明装置のクランプ用
リングを示す図である。 １０……コア、１２……押抜き、１４……構造
棒、１６……外殻、１８ａ……フレームリング、
２０……棒状ばね、２２……溶接部、２４……ク
ランプ用リング、２６……割れ目、３０……ボス
部分、３２……溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側フレーム部材と内側コア部材とを有する
   ステータ構造体を含み、前記フレーム部材は円筒
   状で前記コア部材を同軸的に収容する形状を有し
   かつ外殻とその外殻に接続されそれから半径方向
   内方に延びる複数のフレームリングとを有し、更
   に前記コア部材の外周に沿つて軸方向に延び前記
   コア部材に接続されて前記コア部材の外周から半
   径方向に突起する複数の構造棒と、前記フレーム
   部材お内周に沿つて軸方向に延び前記フレームリ
   ングに剛性的に接続されその半径方向内側表面が
   前記構造棒を軸方向に摺動させて受け入れること
   ができるような形状を有する複数の棒状ばねと、
   隣接する前記フレームリング間に配設され前記棒
   状ばねの部分を半径方向内方に変形させる手段と
   より成ることを特徴とする回転電機。 ２ 前記変形手段は、前記棒状ばねの半径方向外
   側に配設されて前記棒状ばねに半径方向内方の力
   を加えることができるクランプ用リングより成る
   ことを特徴とする前記第１項記載の回転電機。 ３ 前記クランプ用リングは、その２つの端部を
   周方向に互いに近付く方向に引張るねじ付き手段
   を具備することを特徴とする前記第１又は２項記
   載の回転電機。 ４ 前記棒状ばねは軸方向において前記変形手段
   近傍で半径方向内方に延びる膨径部分を有し前記
   膨径部分は前記構造棒を受け入れる形状の溝を有
   することを特徴とする前記第１乃至３項のうち任
   意の一項に記載した回転電機。 ５ 円筒状外殻と、前記外殻の内側周面に接続し
   た複数のリングと、前記内側部材に接続した第１
   の複数の棒とを含み、前記第１の複数の棒の各々
   は前記内側部材の外側表面に沿つて軸方向に延び
   かつ前記内側部材の外側表面から半径方向で外側
   に突出し、第２の複数の棒は前記環状リングに接
   続されて前記外殻内で軸方向に延び、前記第２の
   複数の棒の各々は前記第１の複数の棒の所定のも
   のを軸方向に摺動させることにより受け入れるこ
   とができるような形状を有し、更に前記第２の複
   数の棒の所定の部分を前記第１の複数の棒に対し
   て半径方向内方に圧縮する手段を含むことを特徴
   とする前記第１乃至４項のうち任意の一項に記載
   した回転電機。 ６ 前記第２の複数の棒は、前記内側部材を弾性
   支持できることを特徴とする前記第５項記載の回
   転電機。 ７ 発電機のステータ構造体を含み、前記ステー
   タ構造体は、円筒状外殻、前記外殻に接続され前
   記外殻の半径方向内方へ延びる環状フレームリン
   グ、前記環状フレームリングに接続されその内側
   を軸方向に延び前記外殻に関し円筒形に配設した
   複数の棒状ばね、前記コア部材の外側筒状表面に
   接続され前記コア部材の軸方向に延びかつ半径方
   向外側に突起するよう円筒状に配設した複数の構
   造棒より成り、前記円筒状に配設した複数の構造
   棒は前記円筒状に配設した複数の棒状ばねの内径
   より小さい外径を有し、更に前記棒状ばねの所定
   部分を前記構造棒に対して半径方向内方に変形さ
   せる手段を含み、円筒状に配設した前記棒状ばね
   は、円筒状に配設した前記構造棒を摺動させて同
   軸関係で受け入れることができる形状を有するこ
   とを特徴とする前記第１乃至４項のうち任意の一
   項に記載した回転電機。 ８ 前記変形手段は、円筒状に配設した前記棒状
   ばねの周りに配設したクランプ用リングであるこ
   とを特徴とする前記第７項記載の回転電機。 ９ 前記クランプ用リングは、360゜より小さい角
   度に亘つて延び、その２つの端部間の周長を減少
   してその直径を減少させる手段を有することを特
   徴とする前記第８項記載の回転電機。