回転電機
【課題】振動の低減および固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、回転電機は、円筒フレームを有する固定子枠１２と、円周方向に複数に分割された分割板３１を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心３２と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、円筒フレーム内に同軸的に配置され、固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路３５を規定している固定子３０と、それぞれ分割板間の継ぎ目３７、３９に重ねて固定子鉄心の外周面に固定され、固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサ３６と、を備えている。
【解決手段】実施形態によれば、回転電機は、円筒フレームを有する固定子枠１２と、円周方向に複数に分割された分割板３１を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心３２と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、円筒フレーム内に同軸的に配置され、固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路３５を規定している固定子３０と、それぞれ分割板間の継ぎ目３７、３９に重ねて固定子鉄心の外周面に固定され、固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサ３６と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、例えば、昇降機の巻上機等に用いる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、昇降機の巻上機等に用いる回転電機は、円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に回転自在に支持された回転子と、を備えている。固定子鉄心には、複数のスリットが形成され、これらのスリットに固定子コイルが埋め込まれている。固定子鉄心は、通常、多数枚の環状の電磁鋼板を積層して構成されている。
【０００３】
容量の大きい大型の回転電機とする場合、固定子鉄心の径も大きくなる。この場合、プレス機械の寸法制限から、環状の電磁鋼板を一体に形成することが困難になる。そのため、電磁鋼板を円周方向に複数に分割して形成し、組立て時に、これらを継ぎ合わせて環状の固定子鉄心を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２９１５０号公報
【特許文献２】特開２００８−０９９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した回転電機では、インバータによる速度制御運転により速度が変化することから、回転子鉄心と固定子鉄心とのエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子枠を含む固定子鉄心の固有振動数とが、近接し、あるいは、共振状態となり、大きな振動、騒音が発生する。固定子鉄心を円周方向に分割した場合、円環剛性が低下し、固定子鉄心の固有振動数が低下するため、電磁力周波数と共振し易い状態となりえる。
【０００６】
また、回転電機を小型、軽量化、および大容量化とする場合、単位体積あたりの発熱密度が増大する。特に、固定子鉄心コイルの温度が上昇し、耐久性および信頼性に影響を与える。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、振動の低減および固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、回転電機は、円筒フレームを有する固定子枠と、円周方向に複数に分割された分割板を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、前記円筒フレーム内に同軸的に配置され、前記固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路を規定している固定子と、それぞれ前記分割板間の継ぎ目に重ねて前記固定子鉄心の外周面に固定され、前記固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、前記円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る回転電機を示す斜視図。
【図２】図２は、前記回転電機の冷却風の流れを示す縦断面図。
【図３】図３は、前記回転電機の固定子枠を示す斜視図。
【図４】図４は、前記固定子枠と固定子鉄心との間に配置されるスペーサ（リブ）を示す斜視図。
【図５】図５は、前記回転電機の固定子鉄心を示す斜視図。
【図６】図６は、前記固定子鉄心を示す斜視図。
【図７】図７は、前記固定子鉄心の一部を拡大して示す斜視図。
【図８】図８は、前記固定子鉄心とスペーサとの固定位置関係を示す平面図。
【図９】図９は、前記回転電機の固定子枠および固定子鉄心を示す側面図。
【図１０】図１０は、前記回転電機の固定子枠を相手側マシーンビームに設置した状態を示す斜視図。
【図１１】図１１は、前記回転電機の回転子を示す斜視図。
【図１２】図１２は、前記回転電機における電磁力周波数振動の発生メカニズムを説明するための平面図。
【図１３】図１３は、前記回転電機の振動モードを概略的に示す図。
【図１４】図１５は、運転周波数と振動加速度との関係を示す図。
【図１５】図１４は、前記回転電機の振動モードを概略的に示す図。
【図１６】図１６は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心およびスペーサを示す斜視図。
【図１７】図１７は、第２の実施形態における制振部材を示す斜視図。
【図１８】図１８は、第２の実施形態における固定子鉄心、固定子枠および制振部材を示す断面図。
【図１９】図１９は、第２の実施形態における固定子枠、固定子鉄心および制振部材を示す側面図。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示す斜視図。
【図２１】図２１は、第４の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示す斜視図。
【図２２】図２２は、第５の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示す斜視図。
【図２３】図２３は、第６の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転電機１０を示し、図２は、回転電機１０の縦断面を示し、図３ないし図１１は回転電機１０の種々の構成要素を示している。
図１および図２に示すように、回転電機１０は、固定子枠１２と、固定枠内に支持された円筒状の固定子３０と、固定子の内側に回転自在に設けられた回転子４０と、回転子４０に形成された冷却ファン５０ａ、５０ｂと、固定子および回転子の両側を覆った一対のファンカバー６０ａ、６０ｂと、を備えている。
【００１２】
図１および図３に示すように、固定子枠１２は、円筒フレーム１４と円筒フレームの軸方向両端の外周部に一体に形成された一対のフランジ部（多角形枠）１６を備えている。各フランジ部１５は、環状に形成され、かつ、外形が多角形、例えば、六角形に形成されている。フランジ部１６の下部には一対の脚座１８が一体に形成されている。円筒フレーム１４には、複数の排気孔２０、例えば、矩形状の排気孔２０が形成され、円周方向に沿って間隔をおいて設けられている。本実施形態では、排気孔２０は、フランジ部１６の角部近傍に設けられている。また、円筒フレーム１４の上端部、すなわち、鉛直方向の上端部には、小径の円形の排気孔２２が形成されている。脚座１８の近傍で円筒フレーム１４の下部外面に、複数の補強リブ２４が一体に形成されている。
【００１３】
図２、図５、および図６に示すように、固定子３０は、円筒状の固定子鉄心３２を備えている。固定子鉄心３２は、磁性材、例えば、電磁鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。固定子鉄心３２の内周部には、それぞれ軸方向に延びた複数のスロット３３が形成され、これらのスロットに固定子鉄心コイル３４が埋め込まれている。鉄心コイル３４のコイルエンドは固定子鉄心３２の両端面から軸方向に張り出している。固定子鉄心３２および鉄心コイル３４により固定子３０が構成されている。
【００１４】
図５ないし図９に示すように、固定子鉄心３２は、回転電機１０の大容量化を図るために比較的大きな外形を有している。その際、打ち抜きプレス機械の寸法制限から固定子鉄心３２を構成する各金属板は、円周方向に複数、例えば８つ、に分割してプレス成型され、これら８つの分割板３１を継ぎ合わせて環状の金属板を構成している。そして、複数の金属板をラップ積み（交互積み）により積層されている。すなわち、奇数層の金属板の各継ぎ目３７が固定子鉄心３２の軸方向に並んで位置し、また、偶数層の金属板の各継ぎ目３９が固定子鉄心３２の軸方向に並んで位置している。更に、奇数層の金属板の継ぎ目３７が偶数層の金属板の継ぎ目３９に対して円周方向にずれ位置するように、ここでは、隣合う２つの継ぎ目３９間の中央に位置するように、金属板が積層されている。
【００１５】
このように、複数に分割された分割片を継ぎ合わせて固定子鉄心３２を構成した場合、円周方向に分割のない一体打ち抜き固定子鉄心に比較して、円環曲げ剛性が小さくなる。そこで、本実施形態によれば、固定子鉄心３２の外周側のラップ接合部、つまり、分割板３１間の継ぎ目３７、３９に棒状のスペーサ３６（リブ）を重ねて例えば溶接で固定子鉄心３２に固定し、さらに、円筒フレーム１４と結合することにより、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性を補強している。補強により固定子鉄心の円環曲げ剛性が向上することから固有振動数が上昇することができる。
【００１６】
なお、固定子鉄心３２の分割板３１は、継ぎ目３７、３９が固定子鉄心３２の軸方向と平行な方向に並ぶように積層配置する構成としたが、これに限らず、継ぎ目が固定子鉄心の軸方向に対し斜めに傾斜して並ぶように、分割板３１を積層配置してもよい。この場合、スペーサ３６は、継ぎ目に合わせて、斜めに傾斜した状態で固定子鉄心３２に固定される。
【００１７】
図５および図８に示すように、固定子鉄心３２の円周方向に沿った各スペーサ３６の幅Ｗは、一列の継ぎ目３７あるいは３９のみと重なる幅に、すなわち、固定子鉄心３２の円周方向において、複数列の継ぎ目３７、３９と重ならない幅に、形成されている。
【００１８】
固定子鉄心３２の外径Ｑ２は、円筒フレーム１４の内径Ｑ１よりも僅かに小さく形成されている。固定子鉄心３２は円筒フレーム１４内に同軸的に配置され、固定子鉄心３２の外周面と円筒フレーム１４との間に複数のスペーサ３６が嵌合されている。各スペーサ３６は、細長い角柱形状（リブ形状）に形成されている。図４および図５に示すように、大多数のスペーサ３６は、その中央部に凹所３６ａが形成されている。これらのスペーサ３６は、それぞれ固定子鉄心３２の軸方向に延在しているとともに、固定子鉄心３２の円周方向に一定の間隔を置いて並んで配置されている。凹所３６ａを有するスペーサ３６は、例えば、凹所３６ａ側が円筒フレーム１４の内周面に対向した状態で設置されている。
【００１９】
本実施形態では、図５および図９に示すように、複数のスペーサ３６は、固定子鉄心３２の外周面に固定され、この固定子鉄心３２を圧入あるいは焼ばめによって円筒フレーム１４内に嵌合することにより、固定子鉄心３２が円筒フレーム１４内に同軸的に固定されている。また、固定子鉄心３２は、図示しない鉄心押えにより円筒フレーム１４内に固定保持されている。
【００２０】
図２、図３、図５、および図９に示すように、固定子鉄心３２の外周面と円筒フレーム１４の内周面との間の隙間により、後述する冷却風が流れる冷却通風路３５が形成されている。ここで、隣合うスペーサ３６により仕切られた空間は、スペーサ３６の凹所３６ａを通して互いに連通している。そして、円筒フレーム１４に形成された複数の排気孔２０、２２は、冷却通風路３５に開口および連通している。なお、大部分の排気孔２０は、隣接する２つのスペーサ３６間で円筒フレーム１４に設けられ、一部の排気孔２０は、スペーサと重なって、円筒フレームに形成されている。
【００２１】
排気孔２０の円周方向の略中央に重なって位置するスペーサ３６は、凹所３６ａを持たず、中実に形成されている。そのため、このスペーサ３６は、冷却風の温風をさらに固定子鉄心３２の外形側に廻さないように防風板として作用し、更に、冷却通風路３５を流れる冷却風を、排気孔２０に導くガイドとして機能することができる。
【００２２】
図３、図９、および図１０に示すように、固定子枠１２の脚座１８は、隣接する２つのスペーサ３６間と対向して位置している。そして、回転電機１０は、例えば、矩形の枠状の相手側マシーンビーム５４に脚座１８を固定することにより、この相手側マシーンビーム５４上に設置および支持される。この際、隣合うスペーサ３６間に固定子枠１２の脚座１８を配置した構成とすることにより、固定子鉄心３２の電磁振動が直接、マシーンビームに伝達しない。従って、相手側マシーンビーム５４側への振動伝達が小さくなり、相手側マシーンビームの振動に起因する騒音を低減できる。
【００２３】
図２および図１１に示すように、回転子４０は、回転軸４２と、回転軸の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒状の回転子鉄心４４と、回転軸に固定された図示しない鉄心押さえと、を有している。回転軸４２は固定子鉄心３２と同軸的に延在し、その軸方向両端部は、図示しない軸受により回転自在に支持されている。回転子鉄心４４は、固定子鉄心３２の内側に、隙間を置いて、同軸的に位置している。回転軸４２の駆動側端部４２ａは、後述するファンカバーを貫通し、機外に延出している。
【００２４】
回転子鉄心４４は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成され、その内部に図示しない永久磁石が配置されている。固定子鉄心コイル３４に通電することにより、回転子鉄心４４が回転し、回転軸４２が固定子鉄心と一体に回転される。これにより、永久磁石型の回転電機が構成されている。なお、回転子４０は、かご型回転ことし、誘導型の回転電機を構成してもよい。
【００２５】
回転子鉄心４４の軸方向両端面に、複数のフィン５２が固定され、それぞれ冷却ファン５０ａ、５０ｂを構成している。フィン５２は、それぞれ矩形板状に形成され、複数のフィン５２は、回転子鉄心４４の回転中心に対して放射状に延在され、かつ、円周方向に等間隔を置いて配置されている。冷却ファン５０ａ、５０ｂは、回転子４０と共に回転し、後述するように、外気を吸引して放射方向外方に噴出す。
【００２６】
図１および図２に示すように、ファンカバー６０ａ、６０ｂは、外周部が内側に湾曲して折り曲げられた円盤状（ほぼ皿状）に形成されている。ファンカバー６０ａ、６０ｂは、金属、例えば、板厚３．２mmの薄板鋼板により形成されている。ファンカバー６０ａは、その周縁部が固定子枠１２に固定され、固定子３０および回転子４０と同軸的に配置されているとともに、固定子３０および回転子４０の一端側を覆っている。ファンカバー６０ａと固定子３０および回転子４０との間に、冷却風を流す空間が形成されている。また、ファンカバー６０の中心部に円形の吸気口６２ａが形成されている。この吸気口６２ａは、回転子４０と同軸的に位置している。回転軸４２の出力側端部は、吸気口６２ａを通って機外に延出している。
【００２７】
他方のファンカバー６０ｂは、その周縁部が固定子枠１２に固定され、固定子３０および回転子４０と同軸的に配置されているとともに、固定子３０および回転子４０の他端側を覆っている。ファンカバー６０ｂと固定子３０および回転子４０との間に、冷却風を流す空間が形成されている。また、ファンカバー６０ｂの中心部に環状の吸気口６２ｂが形成されている。この吸気口６２ｂは、回転子４０と同軸的に位置している。
【００２８】
図２に示すように、回転子４０と共に冷却ファン５０ａ、５０ｂが回転すると、ファンカバー６０ａ、６０ｂの吸気口６２ａ、６２ｂから外気（冷却空気）が機内に吸い込まれ、冷却ファン５０ａ、５０ｂにより放射方向外方に送られる。この冷却風は、固定子鉄心コイル３４のコイル端部を通りこれを冷却した後、固定子鉄心３２と円筒フレーム１４との間の冷却通風路３５を流れて固定子鉄心３２を冷却する。その後、冷却風は、排気孔２０から機外に排気される。このように、発生熱源である鉄心コイル（銅損）３４と固定子鉄心（鉄損）３２に冷却風を当てることにより、外気へ放熱し、これらの熱源の温度上昇が抑制する。
【００２９】
上記のように構成された回転電機１０において、振動の発生メカニズムについて説明する。図１２ないし図１５は、振動発生のメカニズムを説明するための図である。図１２に示すように、固定子３０の固定子鉄心３２と回転子４０とのエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子枠１２を含む固定子鉄心３２の固有振動数とが、近接もしくは共振した場合、固定子鉄心３２が振動し、その振動が固定子枠１２から脚座１８、そして相手側マシーンビーム５４に振動伝達され、更に、機械室の床に振動が伝わる。
【００３０】
この電磁力による固定子枠１２の変形モードは、一般的に、円環振動モードの楕円形状（ｎ＝２）である。この円環振動モードとは、図１３に示すような、半径方向に外形が変形するモードであり、楕円（モードｎ＝２）で表わされる。回転電機１０における固定子鉄心３２、およびこれを収容する固定子枠１２の横断面（回転軸に直角）の外周は、円筒状である場合が多い。
【００３１】
この場合、図１４に示すように、縦軸を振動レベル、横軸を運転周波数とすると、回転電機１０の運転周波数が３５Ｈｚと３７Ｈｚに２つ大きなピークが見られる。これが、共振の影響で発生する振動である。運転周波数を０Ｈｚ〜３１Ｈｚまでであれば、許容振動レベル以下であることから、３５Ｈｚ、３７Ｈｚの２つ大きなピークと共振する前に運転周波数を３２Ｈｚ以上にしなければ、振動の影響はない。
【００３２】
振動発生の原理について、具体的に説明する。電磁力は、回転磁界であることから、固定子鉄心３２のある位置から見ると、固定子鉄心の内径に強制振動として、主にｎ＝２（楕円）で時間的に回転して変化していくモードが発生する。
【００３３】
（１）固定子枠１２を含む固定子鉄心３２の固有振動数が、電磁力の周波数に近接もしくは共振した場合には、運転中の振動モードは、固定子鉄心、すなわち構造系の固有振動モードに依存する。
【００３４】
（２）固定子鉄心３２、すなわち構造系の振動モードは定在波であり回転しない。固定子鉄心の特定の場所が常に振動の腹や節になる。しかし、固定子鉄心は円環形状であるため、構造系の固有振動モードの定在波を決定するのは固定子枠１２の形状に支配されることになる。つまり、図１に示すように固定子枠１２が略多角形の辺なる部分と角となる部分を有する場合、図１３において、辺なる部分であるＸ−Ｘ線とＹ−Ｙ線は機械的剛性が小さいことから振動のモードの腹になる。角となる部分であるＺ−Ｚ線とＷ−Ｗ線は、機械的剛性が大きいことから振動のモードの節になる。さらに、３７Ｈｚのピークでは、角となる部分であるＺ−Ｚ線とＷ−Ｗ線は機械的剛性が大きいことから振動の節と腹が異なる位置にあり、固有振動数が大きくなる。
【００３５】
インバータによる回転電機の速度制御運転においては、速度が変化することから回転子鉄心４４と固定子鉄心３２とのエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子枠を含む固定子鉄心３２の固有振動数との共振を回避することが必要である。共振回避するには電磁力周波数から固定子鉄心の固有振動数を２０％以上にすることが望ましい。
【００３６】
上述した本実施形態に係る回転電機１０によれば、固定子鉄心３２の外周側で、分割板の継ぎ目に重ねてスペーサ３６を固定し、更に、固定子鉄心３２をスペーサ３６を介して円筒フレーム１４と結合することにより、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性を補強することができる。補強により固定子鉄心の円環曲げ剛性が向上することから、固定子鉄心３２の固有振動数を上げることができる。従って、電磁力に対する固定子鉄心３２の変形量が小さくなり、振動、騒音を低減することができる。
【００３７】
スペーサ３６に凹所３６ａを設けることにより、円筒フレーム１４内周側と固定子鉄心３２の外周側との間に、円周方向に連通する通風路を形成することができる。通風路があることにより、固定子鉄心３２の外形周りを冷却ファン５０ａ、５０ｂから発生された冷却風が流れる。冷却風が流れることから、固定子鉄心３２および巻線の熱を外気へ放熱し、これらを冷却することができる。
【００３８】
また、多角形枠の角の位置に円筒フレーム１４の排気孔２０を配置したことにより、多角形枠１６と円筒フレーム１４の円環曲げ剛性のバランスが取れる。円筒フレーム１４の一部に排気孔２０を設けると円筒フレームの円環曲げ剛性が小さくなるが、多角形枠の角は円環曲げ剛性が大きいことから、円周方向に排気孔２０と多角形枠の角の位置を一致されれば、円筒フレームの排気風窓の弱点箇所が補われ、円環曲げ剛性はバランスがとれてトータル的に大きくなる。したがって、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性が向上することから固有振動数が上昇することができる。更に、固定子鉄心３２の温度を低減でき、冷却効率を向上できる。温度が低下した分、鉄心コイル３４に流す電流を増すことができ、回転電機の出力をより増すことが可能となり、回転電機を大容量化することができる。
【００３９】
円筒フレーム１４の上部に排気孔２２を配置したことにより、回転電機１０が運転中から停止した際、自然冷却作用で、上部に温かい流れができ排気孔２２から外気に放熱される。これにより、回転電機の運転停止時にも固定子鉄心３２の温度上昇を抑制し、冷却効率を向上できる。
【００４０】
固定子枠１２の多角形枠１６の角に対して辺部は円環曲げ剛性が小さくなる。多角形枠１６の辺部近傍で円筒フレーム１４の垂直面に側面補強リブ２４を例えば溶接して配置することにより、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性の補強となる。これにより、固定子鉄心３２の固有振動数を上げることができる。従って、電磁力に対する固定子鉄心３２の変形量が減少し、振動、騒音が低減される。
【００４１】
また、固定子鉄心３２から側面補強リブ２４に熱伝導でき、自然冷却の作用から垂直に配置することにより放熱フィンとしての冷却効果と断面２次モーメントによる剛性補強が効果的にできる。したがって、側面補強リブ２４は、振動面と冷却面の効果を同時に得ることができる。
以上のことから、本実施形態によれば、振動の低減および固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００４２】
次に、他の実施形態に係る回転電機について説明する。
以下に述べる実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
（第２の実施形態）
図１６ないし図１９は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子３０、制振部材、固定子枠を示している。
図１６、図１８、図１９に示すように、第２の実施形態では、回転電機１０の固定子３０は、分割板を積層して構成された円筒状の固定子鉄心３２を備えている。固定子鉄心３２の外周面には、円周方向に間隔を置いて複数のスペーサ３６が溶接等により固定されている。各スペーサ３６は、固定子鉄心３２の軸方向に延び、望ましくは、固定子鉄心３２の継ぎ目に重ねて固定されている。
【００４４】
固定子鉄心３２および複数のスペーサ３６を、例えば、圧入あるいは焼ばめによって固定子枠１２の円筒フレーム１４内に嵌合することにより、固定子鉄心３２が円筒フレーム１４内に同軸的に固定されている。大多数のスペーサ３６は、その中央部に凹所３６ａが形成されている。これらのスペーサ３６は、それぞれ固定子鉄心３２の軸方向に延在しているとともに、固定子鉄心３２の円周方向に一定の間隔を置いて並んで配置されている。
【００４５】
図１９に示すように、固定子枠１２の多角形枠１６は、水平に延びる上辺を有し、多角形の角部と角部を結ぶ対角線上に脚座１８が設けられている。第２の実施形態では、図１６ないし図１９に示すように、固定子鉄心３２の外周と円筒フレーム１４との間、かつ固定子鉄心の軸方向幅の中央位置に、複数の制振部材６４が設けられている。各制振部材６４は、円弧状に延びる板材により形成され、内周側の側縁に沿って複数、例えば、３つの凹所６４ａが形成されている。固定子鉄心３２の軸方向の厚さをＴとした場合、制振部材６４の板厚は、Ｔ／２０程度に形成されている。そして、制振部材６４は、各凹所６４ａにスペーサ３６が嵌合した状態で、固定子鉄心３２の外周面と円筒フレーム１４の内周面との間に挟まれている。
【００４６】
複数の制振部材６４は、回転電機１０における水平軸Ｘ−Ｘに対してほぼ±３０度の範囲、および鉛直軸Ｙ−Ｙに対してほぼ角度±３０度の範囲に、それぞれに介在するように配置されている。
【００４７】
制振部材６４を形成する振動減衰材料としては、減衰作用に優れたシリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。シリコン性材料は、−４０〜＋２００℃という非常に幅広い温度範囲で防振効果を発揮できる。
【００４８】
高分子粘弾性材料としては、天然ゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素系ゴム等の合成ゴム、ポリエチレン樹脂、ポリアミド等の熱硬化性樹脂等の振動損失係数の高い素材が挙げられる。
【００４９】
更に、高分子粘弾性材料に形成する硬質被覆層には、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化型または紫外線硬化等の高分子樹脂等が挙げられ、前記高分子粘弾性材料と同様に、求める形状や温度特性に合わせて選定ができる。
第２の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５０】
上記構成の回転電機において、固定子枠１２を含む固定子鉄心３２の共振領域では構造系の振動モードは定在波であり回転することなく、固定子鉄心３２の特定の場所が常に振動の腹や節になる。円筒フレーム１４においても特定の場所が常に振動の腹や節になる。この固定子鉄心３２の振動の腹と円筒フレーム１４の振動の腹には相対変位が生じる。この相対変位の生じる部分に制振部材６４を介在させることにより、すなわち、振動モードの腹なる部分に制振部材６４を設けることにより、振動減衰作用が最も大きくなり、円筒フレーム１４など回転電機１０の構造部材に伝わってしまった振動の振幅を減衰し、振動を抑制することができる。
【００５１】
以上のことから、第２の実施形態によれば、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図２０は、第３の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示している。
本実施形態によれば、分割固定子鉄心３２を構成する分割板３１間の継ぎ目３７、３９に制振材６６が挿入されている。この制振材６６は、少なくとも、回転電機における水平軸Ｘ−Ｘに対してほぼ±３０度の範囲内に存在する継ぎ目、および鉛直軸Ｙ−Ｙに対してほぼ±３０度の範囲内に存在する継ぎ目に配置されている。制振材６６は、全ての継ぎ目３７、３９に配置しても良い。制振材６６としては、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。
第３の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５３】
上記構成の回転電機において、固定子鉄心３２の振動モードの腹では、隣合う分割板３１間に相対変位が生じる。この相対変位の生じる部分に制振材６６を介在させ、振動モードの腹なる部分を振動減衰することにより、振動減衰作用が最も大きくなり、固定子鉄心の振動を抑制することができる。従って、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００５４】
（第４の実施形態）
図２０は、第４の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示している。
【００５５】
本実施形態によれば、回転子の冷却ファンの冷却風の入り口部分に位置するスペーサ３６に制振材６８を被せ、全体の形状が翼形状となるように制振材を整形している。すなわち、制振材６８は、冷却風の入り口側に丸みを持たせ、風の流れに沿って流線形としている。制振材６８としては、前述した第２実施形態と同様に、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。第４の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５６】
固定子鉄心３２の振動モードは定在波であり回転することなく、固定子鉄心の特定の場所が常に振動の腹や節になる。固定子鉄心と円筒フレームに相対変位が生じる部分に制振材６６を介在させることにより、振動モードの腹なる部分に振動を減衰し、振動を抑制することができる。回転子の冷却ファンの冷却風の入り口におけるスペーサ３６を制振材６８によって翼形状に整形することにより、冷却風が固定子鉄心の中央までいきわたり、冷却作用が大きくなる。風の流れの乱れも無いことから通風騒音も小さくできる。
【００５７】
以上のことから、第４の実施形態によれば、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図２２は、第５の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示している。
本実施形態によれば、固定子枠１２の円筒フレーム１４の側面に、複数の側面リブ２４が固定されている。各側面リブ２４に複数の凹所を設け、これらの凹所に制振材７０がはめ込まれている。制振材７０としては、前述した第２実施形態と同様に、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。第５の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５９】
上記構成によれば、側面リブ２４により円筒フレーム１４を補強するとともに、振動モードの腹なる部分に制振材７０を介在させることにより、振動減衰作用が最も大きくなり、固定子枠１２および固定子鉄心３２の振動を抑制することができる。電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００６０】
（第６の実施形態）
図２３は、第６の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示している。
本実施形態によれば、固定子鉄心３２は、複数の分割板３１を積層し継ぎ合わせた分割固定子鉄心として構成されている。固定子鉄心３２のスロット３３の内面と鉄心コイル３４との間、（スロット内面と絶縁紙との間）、に制振材７４が挿入されている。この制振材７４は、少なくとも、回転電機における水平軸Ｘ−Ｘに対してほぼ±３０度の範囲内に存在するスロット３３、および鉛直軸Ｙ−Ｙに対してほぼ±３０度の範囲内に存在するスロット３３内に配置されている。制振材７４は、全てのスロット３３に配置しても良い。制振材７４としては、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。
第６の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００６１】
上記構成の回転電機において、固定子鉄心３２の振動の腹となる部分では、固定子鉄心のスロット３３と鉄心コイル（絶縁紙）との間に相対変位が生じる。この相対変位の生じる部分に制振材７４を介在させ、振動モードの腹なる部分の振動を減衰することにより、振動減衰作用が最も大きくなり、固定子鉄心の振動を抑制することができる。これにより、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００６２】
前述した第２ないし第６の実施形態において、制振材料は、シリコン系材料、高分子系粘性材料、もしくはプラスチック系を用いることできる。制振材料の粘性係数は温度によって異なる。制振作用が最も効率よく作用する温度を選定して使用すると効果的である。つまり、回転電機の運転中において各部の温度が異なる。
【００６３】
制振材料として用いられる高分子材料やゴムなどの粘弾性体の弾性係数（（弾性、横弾性とも）は、温度Ｔと周波数Ｆの関数で示される。ある温度Ｔ０を規準温度に設定し、温度Ｔ１における弾性係数を縦軸に、周波数を横軸（対数軸）にとり、これを横軸方向に平行移動すると、基準温度Ｔ０における複素弾性係数と一致することが知られている。制振材料の制振の能力は損失係数で表され、大きいほうが良いが、その性能は温度依存性が強く、実用の際は、使用温度に適した制振材料を選択することが望ましい。
【００６４】
前述した第２の実施形態において、固定子鉄心３２の外側と円筒フレーム１４との間の温度は、略４０ないし１００度であることから、制振材料としては、高分子系粘性材料、例えば、シリコン系もしくはゴム系を採用する。
【００６５】
第３の実施形態では、分割鉄心の分割板間の継ぎ目の温度は、略６０〜１２０度であることから、ここに設ける制振材６６は、高分子系粘性材料、例えば、シリコン系を使用する。
【００６６】
第４の実施形態において、冷却ファンの冷却風の入り口の温度は、略４０〜６０度であることから、この位置に設けられたスペーサ３６に被せて配置する制振材６８は、高分子系粘性材料もしくはプラスチック系、例えば、ゴム系を使用する。
【００６７】
第５の実施形態において、側面リブ２４の温度は略３０〜５０度であることから、この側面リブに設ける制振材は、高分子系粘性材料もしくはプラスチック系、例えば、ゴム系を用いる。
【００６８】
第６の実施形態において、固定子鉄心３２のスロット３３と絶縁紙との間は、略１２０〜１８０度であることから、制振材７４は、高分子系粘性材料、例えば、シリコン系を使用する。
【００６９】
以上のように、設置場所の温度に応じて、制振材料を選択することにより、制振材の振動減衰能力を有効に発揮することができ、回転電機の振動、騒音を効果的に低減することができる。
【００７０】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
この発明に係る回転電機は、昇降機の巻上げ機に限らず、種々の回転電機に適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…回転電機、１２…固定子枠、１４…円筒フレーム、
１６…フランジ部（多角形枠）、２０、２２…排気孔、２４…側面リブ、
３０…固定子、３１…分割板、３２…固定子鉄心、３３…スロット、
３４…鉄心コイル、３５…冷却通風路、３６…スペーサ、３７、３９…継ぎ目、
３７…冷却通風路、４０…回転子、４２…回転軸、４４…回転子鉄心、
５０ａ、５０ｂ…冷却ファン、５２…フィン、６０ａ、６０ｂ…ファンカバー、
６２ａ、６２ｂ…吸気口、６４…制振部材、６６、６８、７０、７４…制振材
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、例えば、昇降機の巻上機等に用いる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、昇降機の巻上機等に用いる回転電機は、円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心の内側に回転自在に支持された回転子と、を備えている。固定子鉄心には、複数のスリットが形成され、これらのスリットに固定子コイルが埋め込まれている。固定子鉄心は、通常、多数枚の環状の電磁鋼板を積層して構成されている。
【０００３】
容量の大きい大型の回転電機とする場合、固定子鉄心の径も大きくなる。この場合、プレス機械の寸法制限から、環状の電磁鋼板を一体に形成することが困難になる。そのため、電磁鋼板を円周方向に複数に分割して形成し、組立て時に、これらを継ぎ合わせて環状の固定子鉄心を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２９１５０号公報
【特許文献２】特開２００８−０９９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した回転電機では、インバータによる速度制御運転により速度が変化することから、回転子鉄心と固定子鉄心とのエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子枠を含む固定子鉄心の固有振動数とが、近接し、あるいは、共振状態となり、大きな振動、騒音が発生する。固定子鉄心を円周方向に分割した場合、円環剛性が低下し、固定子鉄心の固有振動数が低下するため、電磁力周波数と共振し易い状態となりえる。
【０００６】
また、回転電機を小型、軽量化、および大容量化とする場合、単位体積あたりの発熱密度が増大する。特に、固定子鉄心コイルの温度が上昇し、耐久性および信頼性に影響を与える。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、振動の低減および固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、回転電機は、円筒フレームを有する固定子枠と、円周方向に複数に分割された分割板を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、前記円筒フレーム内に同軸的に配置され、前記固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路を規定している固定子と、それぞれ前記分割板間の継ぎ目に重ねて前記固定子鉄心の外周面に固定され、前記固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、前記円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る回転電機を示す斜視図。
【図２】図２は、前記回転電機の冷却風の流れを示す縦断面図。
【図３】図３は、前記回転電機の固定子枠を示す斜視図。
【図４】図４は、前記固定子枠と固定子鉄心との間に配置されるスペーサ（リブ）を示す斜視図。
【図５】図５は、前記回転電機の固定子鉄心を示す斜視図。
【図６】図６は、前記固定子鉄心を示す斜視図。
【図７】図７は、前記固定子鉄心の一部を拡大して示す斜視図。
【図８】図８は、前記固定子鉄心とスペーサとの固定位置関係を示す平面図。
【図９】図９は、前記回転電機の固定子枠および固定子鉄心を示す側面図。
【図１０】図１０は、前記回転電機の固定子枠を相手側マシーンビームに設置した状態を示す斜視図。
【図１１】図１１は、前記回転電機の回転子を示す斜視図。
【図１２】図１２は、前記回転電機における電磁力周波数振動の発生メカニズムを説明するための平面図。
【図１３】図１３は、前記回転電機の振動モードを概略的に示す図。
【図１４】図１５は、運転周波数と振動加速度との関係を示す図。
【図１５】図１４は、前記回転電機の振動モードを概略的に示す図。
【図１６】図１６は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心およびスペーサを示す斜視図。
【図１７】図１７は、第２の実施形態における制振部材を示す斜視図。
【図１８】図１８は、第２の実施形態における固定子鉄心、固定子枠および制振部材を示す断面図。
【図１９】図１９は、第２の実施形態における固定子枠、固定子鉄心および制振部材を示す側面図。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示す斜視図。
【図２１】図２１は、第４の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示す斜視図。
【図２２】図２２は、第５の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示す斜視図。
【図２３】図２３は、第６の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る回転電機１０を示し、図２は、回転電機１０の縦断面を示し、図３ないし図１１は回転電機１０の種々の構成要素を示している。
図１および図２に示すように、回転電機１０は、固定子枠１２と、固定枠内に支持された円筒状の固定子３０と、固定子の内側に回転自在に設けられた回転子４０と、回転子４０に形成された冷却ファン５０ａ、５０ｂと、固定子および回転子の両側を覆った一対のファンカバー６０ａ、６０ｂと、を備えている。
【００１２】
図１および図３に示すように、固定子枠１２は、円筒フレーム１４と円筒フレームの軸方向両端の外周部に一体に形成された一対のフランジ部（多角形枠）１６を備えている。各フランジ部１５は、環状に形成され、かつ、外形が多角形、例えば、六角形に形成されている。フランジ部１６の下部には一対の脚座１８が一体に形成されている。円筒フレーム１４には、複数の排気孔２０、例えば、矩形状の排気孔２０が形成され、円周方向に沿って間隔をおいて設けられている。本実施形態では、排気孔２０は、フランジ部１６の角部近傍に設けられている。また、円筒フレーム１４の上端部、すなわち、鉛直方向の上端部には、小径の円形の排気孔２２が形成されている。脚座１８の近傍で円筒フレーム１４の下部外面に、複数の補強リブ２４が一体に形成されている。
【００１３】
図２、図５、および図６に示すように、固定子３０は、円筒状の固定子鉄心３２を備えている。固定子鉄心３２は、磁性材、例えば、電磁鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。固定子鉄心３２の内周部には、それぞれ軸方向に延びた複数のスロット３３が形成され、これらのスロットに固定子鉄心コイル３４が埋め込まれている。鉄心コイル３４のコイルエンドは固定子鉄心３２の両端面から軸方向に張り出している。固定子鉄心３２および鉄心コイル３４により固定子３０が構成されている。
【００１４】
図５ないし図９に示すように、固定子鉄心３２は、回転電機１０の大容量化を図るために比較的大きな外形を有している。その際、打ち抜きプレス機械の寸法制限から固定子鉄心３２を構成する各金属板は、円周方向に複数、例えば８つ、に分割してプレス成型され、これら８つの分割板３１を継ぎ合わせて環状の金属板を構成している。そして、複数の金属板をラップ積み（交互積み）により積層されている。すなわち、奇数層の金属板の各継ぎ目３７が固定子鉄心３２の軸方向に並んで位置し、また、偶数層の金属板の各継ぎ目３９が固定子鉄心３２の軸方向に並んで位置している。更に、奇数層の金属板の継ぎ目３７が偶数層の金属板の継ぎ目３９に対して円周方向にずれ位置するように、ここでは、隣合う２つの継ぎ目３９間の中央に位置するように、金属板が積層されている。
【００１５】
このように、複数に分割された分割片を継ぎ合わせて固定子鉄心３２を構成した場合、円周方向に分割のない一体打ち抜き固定子鉄心に比較して、円環曲げ剛性が小さくなる。そこで、本実施形態によれば、固定子鉄心３２の外周側のラップ接合部、つまり、分割板３１間の継ぎ目３７、３９に棒状のスペーサ３６（リブ）を重ねて例えば溶接で固定子鉄心３２に固定し、さらに、円筒フレーム１４と結合することにより、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性を補強している。補強により固定子鉄心の円環曲げ剛性が向上することから固有振動数が上昇することができる。
【００１６】
なお、固定子鉄心３２の分割板３１は、継ぎ目３７、３９が固定子鉄心３２の軸方向と平行な方向に並ぶように積層配置する構成としたが、これに限らず、継ぎ目が固定子鉄心の軸方向に対し斜めに傾斜して並ぶように、分割板３１を積層配置してもよい。この場合、スペーサ３６は、継ぎ目に合わせて、斜めに傾斜した状態で固定子鉄心３２に固定される。
【００１７】
図５および図８に示すように、固定子鉄心３２の円周方向に沿った各スペーサ３６の幅Ｗは、一列の継ぎ目３７あるいは３９のみと重なる幅に、すなわち、固定子鉄心３２の円周方向において、複数列の継ぎ目３７、３９と重ならない幅に、形成されている。
【００１８】
固定子鉄心３２の外径Ｑ２は、円筒フレーム１４の内径Ｑ１よりも僅かに小さく形成されている。固定子鉄心３２は円筒フレーム１４内に同軸的に配置され、固定子鉄心３２の外周面と円筒フレーム１４との間に複数のスペーサ３６が嵌合されている。各スペーサ３６は、細長い角柱形状（リブ形状）に形成されている。図４および図５に示すように、大多数のスペーサ３６は、その中央部に凹所３６ａが形成されている。これらのスペーサ３６は、それぞれ固定子鉄心３２の軸方向に延在しているとともに、固定子鉄心３２の円周方向に一定の間隔を置いて並んで配置されている。凹所３６ａを有するスペーサ３６は、例えば、凹所３６ａ側が円筒フレーム１４の内周面に対向した状態で設置されている。
【００１９】
本実施形態では、図５および図９に示すように、複数のスペーサ３６は、固定子鉄心３２の外周面に固定され、この固定子鉄心３２を圧入あるいは焼ばめによって円筒フレーム１４内に嵌合することにより、固定子鉄心３２が円筒フレーム１４内に同軸的に固定されている。また、固定子鉄心３２は、図示しない鉄心押えにより円筒フレーム１４内に固定保持されている。
【００２０】
図２、図３、図５、および図９に示すように、固定子鉄心３２の外周面と円筒フレーム１４の内周面との間の隙間により、後述する冷却風が流れる冷却通風路３５が形成されている。ここで、隣合うスペーサ３６により仕切られた空間は、スペーサ３６の凹所３６ａを通して互いに連通している。そして、円筒フレーム１４に形成された複数の排気孔２０、２２は、冷却通風路３５に開口および連通している。なお、大部分の排気孔２０は、隣接する２つのスペーサ３６間で円筒フレーム１４に設けられ、一部の排気孔２０は、スペーサと重なって、円筒フレームに形成されている。
【００２１】
排気孔２０の円周方向の略中央に重なって位置するスペーサ３６は、凹所３６ａを持たず、中実に形成されている。そのため、このスペーサ３６は、冷却風の温風をさらに固定子鉄心３２の外形側に廻さないように防風板として作用し、更に、冷却通風路３５を流れる冷却風を、排気孔２０に導くガイドとして機能することができる。
【００２２】
図３、図９、および図１０に示すように、固定子枠１２の脚座１８は、隣接する２つのスペーサ３６間と対向して位置している。そして、回転電機１０は、例えば、矩形の枠状の相手側マシーンビーム５４に脚座１８を固定することにより、この相手側マシーンビーム５４上に設置および支持される。この際、隣合うスペーサ３６間に固定子枠１２の脚座１８を配置した構成とすることにより、固定子鉄心３２の電磁振動が直接、マシーンビームに伝達しない。従って、相手側マシーンビーム５４側への振動伝達が小さくなり、相手側マシーンビームの振動に起因する騒音を低減できる。
【００２３】
図２および図１１に示すように、回転子４０は、回転軸４２と、回転軸の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒状の回転子鉄心４４と、回転軸に固定された図示しない鉄心押さえと、を有している。回転軸４２は固定子鉄心３２と同軸的に延在し、その軸方向両端部は、図示しない軸受により回転自在に支持されている。回転子鉄心４４は、固定子鉄心３２の内側に、隙間を置いて、同軸的に位置している。回転軸４２の駆動側端部４２ａは、後述するファンカバーを貫通し、機外に延出している。
【００２４】
回転子鉄心４４は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成され、その内部に図示しない永久磁石が配置されている。固定子鉄心コイル３４に通電することにより、回転子鉄心４４が回転し、回転軸４２が固定子鉄心と一体に回転される。これにより、永久磁石型の回転電機が構成されている。なお、回転子４０は、かご型回転ことし、誘導型の回転電機を構成してもよい。
【００２５】
回転子鉄心４４の軸方向両端面に、複数のフィン５２が固定され、それぞれ冷却ファン５０ａ、５０ｂを構成している。フィン５２は、それぞれ矩形板状に形成され、複数のフィン５２は、回転子鉄心４４の回転中心に対して放射状に延在され、かつ、円周方向に等間隔を置いて配置されている。冷却ファン５０ａ、５０ｂは、回転子４０と共に回転し、後述するように、外気を吸引して放射方向外方に噴出す。
【００２６】
図１および図２に示すように、ファンカバー６０ａ、６０ｂは、外周部が内側に湾曲して折り曲げられた円盤状（ほぼ皿状）に形成されている。ファンカバー６０ａ、６０ｂは、金属、例えば、板厚３．２mmの薄板鋼板により形成されている。ファンカバー６０ａは、その周縁部が固定子枠１２に固定され、固定子３０および回転子４０と同軸的に配置されているとともに、固定子３０および回転子４０の一端側を覆っている。ファンカバー６０ａと固定子３０および回転子４０との間に、冷却風を流す空間が形成されている。また、ファンカバー６０の中心部に円形の吸気口６２ａが形成されている。この吸気口６２ａは、回転子４０と同軸的に位置している。回転軸４２の出力側端部は、吸気口６２ａを通って機外に延出している。
【００２７】
他方のファンカバー６０ｂは、その周縁部が固定子枠１２に固定され、固定子３０および回転子４０と同軸的に配置されているとともに、固定子３０および回転子４０の他端側を覆っている。ファンカバー６０ｂと固定子３０および回転子４０との間に、冷却風を流す空間が形成されている。また、ファンカバー６０ｂの中心部に環状の吸気口６２ｂが形成されている。この吸気口６２ｂは、回転子４０と同軸的に位置している。
【００２８】
図２に示すように、回転子４０と共に冷却ファン５０ａ、５０ｂが回転すると、ファンカバー６０ａ、６０ｂの吸気口６２ａ、６２ｂから外気（冷却空気）が機内に吸い込まれ、冷却ファン５０ａ、５０ｂにより放射方向外方に送られる。この冷却風は、固定子鉄心コイル３４のコイル端部を通りこれを冷却した後、固定子鉄心３２と円筒フレーム１４との間の冷却通風路３５を流れて固定子鉄心３２を冷却する。その後、冷却風は、排気孔２０から機外に排気される。このように、発生熱源である鉄心コイル（銅損）３４と固定子鉄心（鉄損）３２に冷却風を当てることにより、外気へ放熱し、これらの熱源の温度上昇が抑制する。
【００２９】
上記のように構成された回転電機１０において、振動の発生メカニズムについて説明する。図１２ないし図１５は、振動発生のメカニズムを説明するための図である。図１２に示すように、固定子３０の固定子鉄心３２と回転子４０とのエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子枠１２を含む固定子鉄心３２の固有振動数とが、近接もしくは共振した場合、固定子鉄心３２が振動し、その振動が固定子枠１２から脚座１８、そして相手側マシーンビーム５４に振動伝達され、更に、機械室の床に振動が伝わる。
【００３０】
この電磁力による固定子枠１２の変形モードは、一般的に、円環振動モードの楕円形状（ｎ＝２）である。この円環振動モードとは、図１３に示すような、半径方向に外形が変形するモードであり、楕円（モードｎ＝２）で表わされる。回転電機１０における固定子鉄心３２、およびこれを収容する固定子枠１２の横断面（回転軸に直角）の外周は、円筒状である場合が多い。
【００３１】
この場合、図１４に示すように、縦軸を振動レベル、横軸を運転周波数とすると、回転電機１０の運転周波数が３５Ｈｚと３７Ｈｚに２つ大きなピークが見られる。これが、共振の影響で発生する振動である。運転周波数を０Ｈｚ〜３１Ｈｚまでであれば、許容振動レベル以下であることから、３５Ｈｚ、３７Ｈｚの２つ大きなピークと共振する前に運転周波数を３２Ｈｚ以上にしなければ、振動の影響はない。
【００３２】
振動発生の原理について、具体的に説明する。電磁力は、回転磁界であることから、固定子鉄心３２のある位置から見ると、固定子鉄心の内径に強制振動として、主にｎ＝２（楕円）で時間的に回転して変化していくモードが発生する。
【００３３】
（１）固定子枠１２を含む固定子鉄心３２の固有振動数が、電磁力の周波数に近接もしくは共振した場合には、運転中の振動モードは、固定子鉄心、すなわち構造系の固有振動モードに依存する。
【００３４】
（２）固定子鉄心３２、すなわち構造系の振動モードは定在波であり回転しない。固定子鉄心の特定の場所が常に振動の腹や節になる。しかし、固定子鉄心は円環形状であるため、構造系の固有振動モードの定在波を決定するのは固定子枠１２の形状に支配されることになる。つまり、図１に示すように固定子枠１２が略多角形の辺なる部分と角となる部分を有する場合、図１３において、辺なる部分であるＸ−Ｘ線とＹ−Ｙ線は機械的剛性が小さいことから振動のモードの腹になる。角となる部分であるＺ−Ｚ線とＷ−Ｗ線は、機械的剛性が大きいことから振動のモードの節になる。さらに、３７Ｈｚのピークでは、角となる部分であるＺ−Ｚ線とＷ−Ｗ線は機械的剛性が大きいことから振動の節と腹が異なる位置にあり、固有振動数が大きくなる。
【００３５】
インバータによる回転電機の速度制御運転においては、速度が変化することから回転子鉄心４４と固定子鉄心３２とのエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子枠を含む固定子鉄心３２の固有振動数との共振を回避することが必要である。共振回避するには電磁力周波数から固定子鉄心の固有振動数を２０％以上にすることが望ましい。
【００３６】
上述した本実施形態に係る回転電機１０によれば、固定子鉄心３２の外周側で、分割板の継ぎ目に重ねてスペーサ３６を固定し、更に、固定子鉄心３２をスペーサ３６を介して円筒フレーム１４と結合することにより、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性を補強することができる。補強により固定子鉄心の円環曲げ剛性が向上することから、固定子鉄心３２の固有振動数を上げることができる。従って、電磁力に対する固定子鉄心３２の変形量が小さくなり、振動、騒音を低減することができる。
【００３７】
スペーサ３６に凹所３６ａを設けることにより、円筒フレーム１４内周側と固定子鉄心３２の外周側との間に、円周方向に連通する通風路を形成することができる。通風路があることにより、固定子鉄心３２の外形周りを冷却ファン５０ａ、５０ｂから発生された冷却風が流れる。冷却風が流れることから、固定子鉄心３２および巻線の熱を外気へ放熱し、これらを冷却することができる。
【００３８】
また、多角形枠の角の位置に円筒フレーム１４の排気孔２０を配置したことにより、多角形枠１６と円筒フレーム１４の円環曲げ剛性のバランスが取れる。円筒フレーム１４の一部に排気孔２０を設けると円筒フレームの円環曲げ剛性が小さくなるが、多角形枠の角は円環曲げ剛性が大きいことから、円周方向に排気孔２０と多角形枠の角の位置を一致されれば、円筒フレームの排気風窓の弱点箇所が補われ、円環曲げ剛性はバランスがとれてトータル的に大きくなる。したがって、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性が向上することから固有振動数が上昇することができる。更に、固定子鉄心３２の温度を低減でき、冷却効率を向上できる。温度が低下した分、鉄心コイル３４に流す電流を増すことができ、回転電機の出力をより増すことが可能となり、回転電機を大容量化することができる。
【００３９】
円筒フレーム１４の上部に排気孔２２を配置したことにより、回転電機１０が運転中から停止した際、自然冷却作用で、上部に温かい流れができ排気孔２２から外気に放熱される。これにより、回転電機の運転停止時にも固定子鉄心３２の温度上昇を抑制し、冷却効率を向上できる。
【００４０】
固定子枠１２の多角形枠１６の角に対して辺部は円環曲げ剛性が小さくなる。多角形枠１６の辺部近傍で円筒フレーム１４の垂直面に側面補強リブ２４を例えば溶接して配置することにより、固定子鉄心３２の円環曲げ剛性の補強となる。これにより、固定子鉄心３２の固有振動数を上げることができる。従って、電磁力に対する固定子鉄心３２の変形量が減少し、振動、騒音が低減される。
【００４１】
また、固定子鉄心３２から側面補強リブ２４に熱伝導でき、自然冷却の作用から垂直に配置することにより放熱フィンとしての冷却効果と断面２次モーメントによる剛性補強が効果的にできる。したがって、側面補強リブ２４は、振動面と冷却面の効果を同時に得ることができる。
以上のことから、本実施形態によれば、振動の低減および固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００４２】
次に、他の実施形態に係る回転電機について説明する。
以下に述べる実施形態において、前述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
（第２の実施形態）
図１６ないし図１９は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子３０、制振部材、固定子枠を示している。
図１６、図１８、図１９に示すように、第２の実施形態では、回転電機１０の固定子３０は、分割板を積層して構成された円筒状の固定子鉄心３２を備えている。固定子鉄心３２の外周面には、円周方向に間隔を置いて複数のスペーサ３６が溶接等により固定されている。各スペーサ３６は、固定子鉄心３２の軸方向に延び、望ましくは、固定子鉄心３２の継ぎ目に重ねて固定されている。
【００４４】
固定子鉄心３２および複数のスペーサ３６を、例えば、圧入あるいは焼ばめによって固定子枠１２の円筒フレーム１４内に嵌合することにより、固定子鉄心３２が円筒フレーム１４内に同軸的に固定されている。大多数のスペーサ３６は、その中央部に凹所３６ａが形成されている。これらのスペーサ３６は、それぞれ固定子鉄心３２の軸方向に延在しているとともに、固定子鉄心３２の円周方向に一定の間隔を置いて並んで配置されている。
【００４５】
図１９に示すように、固定子枠１２の多角形枠１６は、水平に延びる上辺を有し、多角形の角部と角部を結ぶ対角線上に脚座１８が設けられている。第２の実施形態では、図１６ないし図１９に示すように、固定子鉄心３２の外周と円筒フレーム１４との間、かつ固定子鉄心の軸方向幅の中央位置に、複数の制振部材６４が設けられている。各制振部材６４は、円弧状に延びる板材により形成され、内周側の側縁に沿って複数、例えば、３つの凹所６４ａが形成されている。固定子鉄心３２の軸方向の厚さをＴとした場合、制振部材６４の板厚は、Ｔ／２０程度に形成されている。そして、制振部材６４は、各凹所６４ａにスペーサ３６が嵌合した状態で、固定子鉄心３２の外周面と円筒フレーム１４の内周面との間に挟まれている。
【００４６】
複数の制振部材６４は、回転電機１０における水平軸Ｘ−Ｘに対してほぼ±３０度の範囲、および鉛直軸Ｙ−Ｙに対してほぼ角度±３０度の範囲に、それぞれに介在するように配置されている。
【００４７】
制振部材６４を形成する振動減衰材料としては、減衰作用に優れたシリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。シリコン性材料は、−４０〜＋２００℃という非常に幅広い温度範囲で防振効果を発揮できる。
【００４８】
高分子粘弾性材料としては、天然ゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素系ゴム等の合成ゴム、ポリエチレン樹脂、ポリアミド等の熱硬化性樹脂等の振動損失係数の高い素材が挙げられる。
【００４９】
更に、高分子粘弾性材料に形成する硬質被覆層には、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化型または紫外線硬化等の高分子樹脂等が挙げられ、前記高分子粘弾性材料と同様に、求める形状や温度特性に合わせて選定ができる。
第２の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５０】
上記構成の回転電機において、固定子枠１２を含む固定子鉄心３２の共振領域では構造系の振動モードは定在波であり回転することなく、固定子鉄心３２の特定の場所が常に振動の腹や節になる。円筒フレーム１４においても特定の場所が常に振動の腹や節になる。この固定子鉄心３２の振動の腹と円筒フレーム１４の振動の腹には相対変位が生じる。この相対変位の生じる部分に制振部材６４を介在させることにより、すなわち、振動モードの腹なる部分に制振部材６４を設けることにより、振動減衰作用が最も大きくなり、円筒フレーム１４など回転電機１０の構造部材に伝わってしまった振動の振幅を減衰し、振動を抑制することができる。
【００５１】
以上のことから、第２の実施形態によれば、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図２０は、第３の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示している。
本実施形態によれば、分割固定子鉄心３２を構成する分割板３１間の継ぎ目３７、３９に制振材６６が挿入されている。この制振材６６は、少なくとも、回転電機における水平軸Ｘ−Ｘに対してほぼ±３０度の範囲内に存在する継ぎ目、および鉛直軸Ｙ−Ｙに対してほぼ±３０度の範囲内に存在する継ぎ目に配置されている。制振材６６は、全ての継ぎ目３７、３９に配置しても良い。制振材６６としては、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。
第３の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５３】
上記構成の回転電機において、固定子鉄心３２の振動モードの腹では、隣合う分割板３１間に相対変位が生じる。この相対変位の生じる部分に制振材６６を介在させ、振動モードの腹なる部分を振動減衰することにより、振動減衰作用が最も大きくなり、固定子鉄心の振動を抑制することができる。従って、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００５４】
（第４の実施形態）
図２０は、第４の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示している。
【００５５】
本実施形態によれば、回転子の冷却ファンの冷却風の入り口部分に位置するスペーサ３６に制振材６８を被せ、全体の形状が翼形状となるように制振材を整形している。すなわち、制振材６８は、冷却風の入り口側に丸みを持たせ、風の流れに沿って流線形としている。制振材６８としては、前述した第２実施形態と同様に、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。第４の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５６】
固定子鉄心３２の振動モードは定在波であり回転することなく、固定子鉄心の特定の場所が常に振動の腹や節になる。固定子鉄心と円筒フレームに相対変位が生じる部分に制振材６６を介在させることにより、振動モードの腹なる部分に振動を減衰し、振動を抑制することができる。回転子の冷却ファンの冷却風の入り口におけるスペーサ３６を制振材６８によって翼形状に整形することにより、冷却風が固定子鉄心の中央までいきわたり、冷却作用が大きくなる。風の流れの乱れも無いことから通風騒音も小さくできる。
【００５７】
以上のことから、第４の実施形態によれば、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図２２は、第５の実施形態に係る回転電機の固定子枠およびスペーサを示している。
本実施形態によれば、固定子枠１２の円筒フレーム１４の側面に、複数の側面リブ２４が固定されている。各側面リブ２４に複数の凹所を設け、これらの凹所に制振材７０がはめ込まれている。制振材７０としては、前述した第２実施形態と同様に、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。第５の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００５９】
上記構成によれば、側面リブ２４により円筒フレーム１４を補強するとともに、振動モードの腹なる部分に制振材７０を介在させることにより、振動減衰作用が最も大きくなり、固定子枠１２および固定子鉄心３２の振動を抑制することができる。電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００６０】
（第６の実施形態）
図２３は、第６の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心を示している。
本実施形態によれば、固定子鉄心３２は、複数の分割板３１を積層し継ぎ合わせた分割固定子鉄心として構成されている。固定子鉄心３２のスロット３３の内面と鉄心コイル３４との間、（スロット内面と絶縁紙との間）、に制振材７４が挿入されている。この制振材７４は、少なくとも、回転電機における水平軸Ｘ−Ｘに対してほぼ±３０度の範囲内に存在するスロット３３、および鉛直軸Ｙ−Ｙに対してほぼ±３０度の範囲内に存在するスロット３３内に配置されている。制振材７４は、全てのスロット３３に配置しても良い。制振材７４としては、シリコン系材料、高分子粘弾性材料等を用いることがきる。
第６の実施形態において、回転電機１０の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一である。
【００６１】
上記構成の回転電機において、固定子鉄心３２の振動の腹となる部分では、固定子鉄心のスロット３３と鉄心コイル（絶縁紙）との間に相対変位が生じる。この相対変位の生じる部分に制振材７４を介在させ、振動モードの腹なる部分の振動を減衰することにより、振動減衰作用が最も大きくなり、固定子鉄心の振動を抑制することができる。これにより、電磁力の周波数の高周波数との固定子枠を含む固定子鉄心の構造系の振動数とが接近した場合においても、振動、騒音の発生を防止することができる。また、第１の実施形態と同様に、固定子鉄心コイルの温度上昇を抑制し大容量化を図ることが可能な回転電機が得られる。
【００６２】
前述した第２ないし第６の実施形態において、制振材料は、シリコン系材料、高分子系粘性材料、もしくはプラスチック系を用いることできる。制振材料の粘性係数は温度によって異なる。制振作用が最も効率よく作用する温度を選定して使用すると効果的である。つまり、回転電機の運転中において各部の温度が異なる。
【００６３】
制振材料として用いられる高分子材料やゴムなどの粘弾性体の弾性係数（（弾性、横弾性とも）は、温度Ｔと周波数Ｆの関数で示される。ある温度Ｔ０を規準温度に設定し、温度Ｔ１における弾性係数を縦軸に、周波数を横軸（対数軸）にとり、これを横軸方向に平行移動すると、基準温度Ｔ０における複素弾性係数と一致することが知られている。制振材料の制振の能力は損失係数で表され、大きいほうが良いが、その性能は温度依存性が強く、実用の際は、使用温度に適した制振材料を選択することが望ましい。
【００６４】
前述した第２の実施形態において、固定子鉄心３２の外側と円筒フレーム１４との間の温度は、略４０ないし１００度であることから、制振材料としては、高分子系粘性材料、例えば、シリコン系もしくはゴム系を採用する。
【００６５】
第３の実施形態では、分割鉄心の分割板間の継ぎ目の温度は、略６０〜１２０度であることから、ここに設ける制振材６６は、高分子系粘性材料、例えば、シリコン系を使用する。
【００６６】
第４の実施形態において、冷却ファンの冷却風の入り口の温度は、略４０〜６０度であることから、この位置に設けられたスペーサ３６に被せて配置する制振材６８は、高分子系粘性材料もしくはプラスチック系、例えば、ゴム系を使用する。
【００６７】
第５の実施形態において、側面リブ２４の温度は略３０〜５０度であることから、この側面リブに設ける制振材は、高分子系粘性材料もしくはプラスチック系、例えば、ゴム系を用いる。
【００６８】
第６の実施形態において、固定子鉄心３２のスロット３３と絶縁紙との間は、略１２０〜１８０度であることから、制振材７４は、高分子系粘性材料、例えば、シリコン系を使用する。
【００６９】
以上のように、設置場所の温度に応じて、制振材料を選択することにより、制振材の振動減衰能力を有効に発揮することができ、回転電機の振動、騒音を効果的に低減することができる。
【００７０】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
この発明に係る回転電機は、昇降機の巻上げ機に限らず、種々の回転電機に適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…回転電機、１２…固定子枠、１４…円筒フレーム、
１６…フランジ部（多角形枠）、２０、２２…排気孔、２４…側面リブ、
３０…固定子、３１…分割板、３２…固定子鉄心、３３…スロット、
３４…鉄心コイル、３５…冷却通風路、３６…スペーサ、３７、３９…継ぎ目、
３７…冷却通風路、４０…回転子、４２…回転軸、４４…回転子鉄心、
５０ａ、５０ｂ…冷却ファン、５２…フィン、６０ａ、６０ｂ…ファンカバー、
６２ａ、６２ｂ…吸気口、６４…制振部材、６６、６８、７０、７４…制振材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒フレームを有する固定子枠と、
円周方向に複数に分割された分割板を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、前記円筒フレーム内に同軸的に配置され、前記固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路を規定している固定子と、
それぞれ前記分割板間の継ぎ目に重ねて前記固定子鉄心の外周面に固定され、前記固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、前記円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサと、
を備える回転電機。
【請求項２】
前記リブ状スペーサは、前記円筒フレームの内面側に開口する凹所を有し、この凹所は、前記冷却通風路に連通する通路を形成している請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定子枠は、前記円筒フレームの外周に設けられ多角形の外形を有する多角形枠と、前記多角形枠の角の位置で前記円筒フレームに形成され前記冷却通風路に開口した排気孔と、を備えている請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記リブ状スペーサは、前記固定子鉄心の軸方向に沿って延在し、前記固定子鉄心の軸方向に一列に並んだ継ぎ目のみと重なる幅に形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
円筒フレームを有する固定子枠と、
円周方向に複数に分割された分割板を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、前記円筒フレーム内に同軸的に配置され、前記固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路を規定している固定子と、
それぞれ前記固定子鉄心の外周面に固定され、前記固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、前記円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサと、
前記固定子鉄心および固定子枠の振動モードの腹となる部分の範囲内で、前記固定子鉄心あるいは固定子枠に設けられ、振動を減衰する制振材と、
を備える回転電機。
【請求項６】
前記制振材は、円弧状の板材により形成され、前記固定子鉄心の外周と前記円筒フレームの内周との間に挟持されている請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記制振材は、前記固定子鉄心の隣合う分割板間の継ぎ目に挿入されている請求項５に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子鉄心は、その内周面に形成され前記鉄心コイルが埋め込まれた複数のスロットを備え、前記制振材は、前記スロットの内面と前記鉄心コイルとの間に設けられている請求項５に記載の回転電機。
【請求項９】
前記回転子に設けられた冷却ファンを備え、
前記制振材は、冷却ファンの冷却風の入り口に位置する前記リブ状スペーサに被せて設けられ、翼形状に成形されている請求項５に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記固定子枠は、前記円筒フレームの側面部外周に固定された複数の補強リブを備え、
前記制振材は、前記補強リブに埋め込まれている請求項５に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記固定子枠は、前記円筒フレームの外周に設けられ多角形の外形を有する多角形枠を備え、前記制振材は、前記固定子鉄心の水平軸に対して±３０度の範囲内、および、鉛直軸に対して±３０度の範囲内で、前記固定子鉄心あるいは固定子枠に設けられている請求項５ないし１０のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１】
円筒フレームを有する固定子枠と、
円周方向に複数に分割された分割板を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、前記円筒フレーム内に同軸的に配置され、前記固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路を規定している固定子と、
それぞれ前記分割板間の継ぎ目に重ねて前記固定子鉄心の外周面に固定され、前記固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、前記円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサと、
を備える回転電機。
【請求項２】
前記リブ状スペーサは、前記円筒フレームの内面側に開口する凹所を有し、この凹所は、前記冷却通風路に連通する通路を形成している請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定子枠は、前記円筒フレームの外周に設けられ多角形の外形を有する多角形枠と、前記多角形枠の角の位置で前記円筒フレームに形成され前記冷却通風路に開口した排気孔と、を備えている請求項１又は２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記リブ状スペーサは、前記固定子鉄心の軸方向に沿って延在し、前記固定子鉄心の軸方向に一列に並んだ継ぎ目のみと重なる幅に形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
円筒フレームを有する固定子枠と、
円周方向に複数に分割された分割板を継ぎ合わせて環状の金属板とし、この金属板を複数枚積層して構成された環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられた複数の鉄心コイルと、を有し、前記円筒フレーム内に同軸的に配置され、前記固定子鉄心の外周と円筒フレームの内面との間に冷却通風路を規定している固定子と、
それぞれ前記固定子鉄心の外周面に固定され、前記固定子鉄心の外周方向に間隔を置いて設けられ、前記円筒フレームの内面に嵌合した複数のリブ状スペーサと、
前記固定子鉄心および固定子枠の振動モードの腹となる部分の範囲内で、前記固定子鉄心あるいは固定子枠に設けられ、振動を減衰する制振材と、
を備える回転電機。
【請求項６】
前記制振材は、円弧状の板材により形成され、前記固定子鉄心の外周と前記円筒フレームの内周との間に挟持されている請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記制振材は、前記固定子鉄心の隣合う分割板間の継ぎ目に挿入されている請求項５に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子鉄心は、その内周面に形成され前記鉄心コイルが埋め込まれた複数のスロットを備え、前記制振材は、前記スロットの内面と前記鉄心コイルとの間に設けられている請求項５に記載の回転電機。
【請求項９】
前記回転子に設けられた冷却ファンを備え、
前記制振材は、冷却ファンの冷却風の入り口に位置する前記リブ状スペーサに被せて設けられ、翼形状に成形されている請求項５に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記固定子枠は、前記円筒フレームの側面部外周に固定された複数の補強リブを備え、
前記制振材は、前記補強リブに埋め込まれている請求項５に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記固定子枠は、前記円筒フレームの外周に設けられ多角形の外形を有する多角形枠を備え、前記制振材は、前記固定子鉄心の水平軸に対して±３０度の範囲内、および、鉛直軸に対して±３０度の範囲内で、前記固定子鉄心あるいは固定子枠に設けられている請求項５ないし１０のいずれか１項に記載の回転電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−７０４５０（Ｐ２０１３−７０４５０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０５２８０（Ｐ２０１１−２０５２８０）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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