JPS6321417B2

JPS6321417B2 -

Info

Publication number: JPS6321417B2
Application number: JP54084479A
Authority: JP
Inventors: Esu Rinsukotsuto Junia Fuiritsupu
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1978-08-25
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1988-05-06
Also published as: SG35183G; IL57992A0; JPS5532493A; GB2029120A; DE2928393C2; IL57992A; GB2029120B; FR2434506A1; CA1120987A; FR2434506B1; US4250423A; DE2928393A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、飛行機用発電機のように広い温度範
囲において運転しなければならず且つ運転温度範
囲の間ずつと固定子を固定位置に保持するための
装置を備えている交流発電機を含んでいる発電機
に関するものである。

飛行機用発電機は、広い温度範囲の間ずつと運
転しなければならない。発電機は、現在、約−54
℃（−65〓）から179℃（355〓）まで運転するよ
うに噴霧油冷却を有するように設計され、作られ
ている。発電機の普通の構造は、ハウジングの内
孔の中に差し込まれた、鉄心の回りの巻線から成
立つている固定子を有しており、また、重量を節
約するために、ハウジングはしばしばマグネシウ
ム又はアルミニウム鋳物製である。固定子がハウ
ジングの内部に、放射方向にも軸方向にも、発電
機の運転温度範囲の間終始正確に位置決めされて
いる必要がある。運転の間におけるハウジングに
相対的な固定子の運動は、電気的事故を生じさせ
得る。固定子を位置決めさせるために使用される
一つの普通の方法は、固定子の外表面と、ハウジ
ングの内表面との間に締りばめを与えることにあ
る。

固定子鉄心に対して使用される鉄に比べて、マ
グネシウム又はアルミニウムの比較的に高い熱膨
張率のために、固定子をハウジングの内部は、完
全な運転温度範囲（上記の例では、233℃）（420
〓）の間ずつと保持するのに、しばしば、問題に
出会う。例えば、マグネシウムハウジングは、低
温度における降伏無しに、あるいは、固定子がよ
り高温度において緩くなることを許すこと無し
に、約139℃（250〓）の温度範囲に耐えることが
できるだけである。現在においては、139℃（250
〓）を越えて温度範囲能力を延ばすために、多数
のねじが発電機のハウジングを放射方向に貫通し
て位置決めされているが、油噴霧冷却発電機にお
いては、これらのねじは、発電機から油の漏れる
ことを阻止するために、漏れ止めされなければな
らない。

本発明の主な特徴は、固定子を大きな運転範囲
の間終始所定位置に保持し、固定子及び支持構造
物が本質的に異なつた熱膨張率を有している材料
製であり、これらの部材が運転温度範囲の間ずつ
と締りばめで関係付けられ且つ運転中に出会う低
温度における引張り降伏を防止するように構成さ
れている発電機を得ることにある。その上、引張
り降伏を防止するように設計された構造はまた、
冷却油に対して改善された流れの通路を与える。

更に詳細には、本発明の１実施例においては、
固定子が軽金属製ハウジングの内部に取付けら
れ、これらの両方の部材は運転中に出会う最高温
度において締りばめを有するように組立てられて
おり、このようにして、低温度において締りばめ
を有していて、運転温度の全範囲の間ずつと固定
子の正確な位置決め及び保持を確実にする。固定
子又はハウジングの係合面の一つは、その中に形
成された多数の長手方向のみぞを有していて、発
電機が温度範囲の低い部分内において運転しつつ
ある時は、前記のみぞの領域におけるハウジング
の曲げを許し、これによつて、ハウジングの中に
引張り応力と曲げとの組合わせである応力を生じ
させ、また、この組合わせ応力のレベルが、長手
方向のみぞの無い場合に生ずる相当する引張り応
力よりも、より小さいようにする。

本発明の他の実施例においては、運転温度範囲
の間ずつと固定子を位置決めし、保持するための
構造物が設けられており、また、ハウジングは固
定子よりも本質的により大きな寸法のものとなつ
ている。この構造物は、固定子を包囲し且つ固定
子よりもより大きな熱膨張率及びハウジングより
もより小さな熱膨張率を有する材料製の支持リン
グを有している。このリング及び固定子の表面
は、締りばめを有しており、また、両部材の内の
一方のものの中に長手方向のみぞが形成されてい
て、これらのみぞがハウジングと締りばめ関係に
リングから放射方向に延びている多数の一体の足
に対するたわみアーチを形成しており、この場
合、これらのたわみアーチが、発電機の運転温度
範囲の間ずつと足がハウジングと締りばめを維持
するようにさせる。

その上、この構造物は、たとえ、発電機によつ
て普通出会わされる最高温度が、例えば、設備の
協同作用をする部材の故障によつて起こされるな
どして超過されても、ハウジングと協同して固定
子を保持するようにするための装置を含んでい
る。

以下、本発明をその実施例を示す添附図面に基
づいて説明する。

本発明の第一実施例が第１〜４図に示されてい
るが、この実施例においては、ほぼ円筒形のくぼ
みを有しているハウジング１０が、比較的高い熱
膨張率を有しているマグネシウムのような軽量金
属から形成されている。ハウジング１０は、１対
の固定子１１及び１２を取付けているが、これら
の固定子は、典型的には、電気的鉄積層物から構
成されている。これらの固定子１１，１２のそれ
ぞれは、それぞれ、巻線１４及び１５を支持して
いる。積層回転子鉄心１６及び１７が固定子１１
及び１２と協同されており、また、共通軸２０の
上に支持されているが、この共通軸２０は、ハウ
ジング１０の内部に軸受装置によつて回転可能に
取付けられており、また、この軸受装置は、軸２
０の１端部に置かれ且つハウジング１０に支持さ
れた軸受２１を含んでいる。

発電機１０は、飛行機で使用される時は、−54
℃（−65〓）から179℃（355〓）に及ぶ温度に出
会うことが予測されるが、これは約233℃（420
〓）の運転温度範囲である。固定子１１及び１２
は、ハウジング１０に、それらの間に締りばめを
有して固定されている。上記のような温度の範囲
にさらされる発電機においては、例えば、204℃
（400〓）のような最高運転温度のやや上方の温度
で線ばめ、又は、動きばめを生じさせる締りばめ
が、行なわられている。204℃（400〓）以下の任
意の温度においては、締りばめ状態が、固定子１
１，１２の外径とハウジング１０の内径との間に
存在する。このようにして、固定子１１，１２
は、運転温度範囲を通じて常に正確に位置決めさ
れ、保持される。この組立ての様式は、固定子１
１，１２をハウジング１０の中に、ハウジング１
０を高温度にして組立てることによつて、得られ
ることができる。

発電機がさらされる低温度においてハウジング
１０が引張り降伏することを防止し、又は、固定
子が圧縮降伏することを防止するために、１組の
長手方向のみぞ又は切取り部３０，３１及び３２
が、ハウジング１０の内表面上に設けられてい
る。

あるいは、これらのみぞ、又は、切取りは、固
定子の外表面上に形成されても良い。これらの長
手方向のみぞは、固定子１１，１２の外表面と締
りばめ関係にあるハウジング１０の内表面の中間
部分３３，３４及び３５を残す。より低い運転温
度範囲においては、これらの中間部分３３，３４
及び３５の間のハウジング１０の部分であるハウ
ジング１０の支持されていないアーチは、曲がる
ことによつてたわむことを許され、この場合、ハ
ウジング１０の壁は、引張りと曲げとの組合わせ
応力を加えられ、この合成応力のレベルは、同じ
締りばめではあるが、長手方向のみぞ又は切り取
り３０〜３２の無い場合に生ずる対応する引張り
応力よりも、より小さい。

長手方向のみぞ３０〜３２は、また、発電機の
中に、その対向する端部の間における油の流れに
対する通路を与える。飛行機において使用される
時には、冷却油が飛行機の操縦によつて起こされ
る傾斜の間、発電機の１端部から他端部まで通る
ことが必要とされ、また、長手方向のみぞが無い
場合には、油は回転子と固定子との間のエアギヤ
ツプを通過しなければならないが、これは、高い
風損を生じさせるので望ましくない。この構造は
また、ある程度の裏張りの鉄の冷却も与える。冷
却油は、ハウジング１０との締りばめ関係にある
領域を除いては、固定子のすべての表面に接触す
ることができるが、これによつて、固定子組立体
から熱を有効に除去し、従つて、絶縁系統の寿命
を改善する。

以上には、３個の長手方向のみぞ又は切取りを
説明したが、若しも、希望ならば、より、多数の
みぞが使用されることもでき、また、最初の締り
ばめ、ハウジングの壁厚及びみぞの領域に対する
締りばめの領域の比を選択することによつて、広
範囲のばね常数及び保持力又は保持圧力が得られ
ることができる。

たとえ、発電機の最高運転温度が超過されて
も、固定子の所定位置における保持を確保するた
めの構造が、第３及び４図に示されている。多数
のばねクリツプ４０が、固定子１１，１２とハウ
ジング１０とに、等間隔の関係で協同されている
が、ばねクリツプ４０の一つが、第３及び４図に
示されている。ばねクリツプ４０は、ハウジング
１０のみぞ穴４１の中にはまり、また、固定子１
１，１２は、トルクねじ４２によつてハウジング
１０の内表面内に形成された肩４３と接合する関
係に押し進められている。特に、第４図に示され
るように、みぞ穴４１及びばねクリツプ４０は、
固定子の回転が防止されるように形成されてい
る。

第５及び６図に示される実施例においては、ハ
ウジング１０は、固定子１１の直径よりも実質的
により大きな寸法の内室を有している。３本足リ
ングの形状の支持構造物が、固定子１１の希望さ
れた位置における正確な位置決め及び保持のため
に、固定子１１及びハウジング１０と協同されて
いる。リング５０は、それと一体に形成された１
組の放射方向に延び且つ外方にハウジングの壁の
内表面まで延びている足５１，５２及び５３を有
している。第６図に示されるように、これらの足
５１〜５３のそれぞれは、外表面５５を有してい
るが、これはハウジング１０の壁の内表面と締り
ばめ関係にある。各足５１〜５３と協同される保
持ねじ５６が、足５１〜５３をハウジング１０に
固着し、リング５０を位置決めし、その軸方向運
動並びに回転運転を阻止している。

前に説明されたのと同一の運転温度範囲におい
て、リング５０は、固定子１１よりもより高い熱
膨張率を有しているアルミニウムのような材料か
ら作られる。第１〜４図の実施例に関連してハウ
ジング１０と固定子１１とについて説明されたよ
うに、固定子１１及びリング５０の寸法は、正常
の最高温度以上の温度においては動きばめを有し
ており、これによつて、正常の運転温度範囲を通
じてそれらの間に締りばめがあるように選択され
る。リング５０の内表面は、長手方向のみぞ又は
切り取り６０，６１及び６２を設けられていて、
それらの間に、接触部分６３，６４及び６５を与
えるが、これらの接触部分は、固定子１１の外表
面と締りばめ関係にある。

一体の足５１〜５３の寸法を検討すると、これ
らの足の有効長さは、最初の組立ての後及び固定
子及びリングの室温へのもどり後は、長手方向の
みぞ６０〜６２によつて与えられるようなリング
５０の曲げ運動のために、減少することが分か
る。それ故、足５１〜５３の最初の長さは、リン
グ５０の幾何学的中心から測られた時に、ハウジ
ング１０の内径の半分よりも、わずかに大きくな
ければならない。その上、組立の温度が変わる時
には、足の有効長さは、膨張又は収縮によつて、
リング５０と固定子１１との相対的膨張率及びそ
れらの間における締りばめによつて起こされるた
わみの量による割合で、変化する。リング５０の
厚さ、長手方向のみぞ６０〜６２と締りばめ接触
部分６３〜６５との間のアークの比及び度合、リ
ング５０の材料を注意深く選択することによつ
て、足の有効長さは、たとえ、リングと足とがア
ルミニウムから作られても、マグネシウム製のハ
ウジング１０と同じ線膨張率で膨張するように作
られることもできる。このような結果は、長手方
向のみぞ又は切取り６０〜６２によつて与えられ
るような「たわみアーチ」の特長を利用すること
によつて、達成される。３個の足５１〜５３は、
長手方向のみぞ６０〜６２のそれぞれの上に、リ
ングと固定子の外表面及び足との間の接触領域又
は接触点が60゜離れているように中心決めされる。
固定子及びリングが組立てられる時に、リング５
０との接触点における固定子１１の半径は、締り
ばめ力による内方たわみによつて減少する。同時
に、リング５０の半径は、同じ理由で、接触点又
は接触領域において減少する傾向となる。接触点
又は接触領域におけるリング５０のこの外方向の
放射方向のたわみは、長手方向のみぞの領域内に
おいて内方のたわみを生じさせる。これは、ハウ
ジング１０の内表面と接する３本の足の有効長さ
の減少を生じさせる。

公知のたわみの公式から、３接触点の設計に対
しては、みぞ又は切取り領域の中心が、接触点に
おける外方たわみの89％内方へたわむことが分か
る。これは最大値であり、接触点が小さな面積の
ものである時にだけ、当てはまるものである。

接触点の面積が増加するにつれ、たわみ割合は
89％よりも少くなる。接触点が拡大する時は、公
知のたわみの公式は不正確となり、適正な設計の
確立のためには、試験がされなければならない。

この設計過程は、最初に、固定子１１とリング
５０との間に締まりばめを確立するステツプを含
んでおり、また、204℃（400〓）において動きば
めがあるべきであり且つ固定子１１は、例えば、
101.6mm（４インチ）の外径を有しているものと
仮定して、この時には、固定子が鉄、リングがア
ルミニウム製として、リング５０の内径は、
101.4mm（3.992インチ）であるべきであると計算
されることができる。リング５０の204℃（400
〓）までの膨張は、動きばめを与える寸法までそ
の内径の増加を生じさせる。

次ぎのステツプとして、固定子１１の外径と、
リング５０の内径との間の差である全たわみを考
慮に入れて、リングと固定子との間におけるたわ
み比についての決定がなされるが、一つの例にお
いては、リング５０の接触点における外方たわみ
は、0.124mm（0.0049インチ）である。次ぎのス
テツプは、足５１〜５３の外表面５５と、ハウジ
ング１０の内表面との間の、204℃（400〓）にお
ける動きばめの要求のあるはめ合いを確立するこ
とである。一つの例においては、21℃（70〓）に
おけるハウジング１０の内径が172.7mm（6.8イン
チ）であるとして、21℃（70〓）における足の外
表面５５によつて決められる有効外径は、172.8
mm（6.8045インチ）であるべきことが分かる。こ
のことは、必要とされる0.114mm（0.0045インチ）
のたわみを確立し、また、接触点におけるアルミ
ニウムリングの外方たわみの値の89％は0.112mm
（0.0044インチ）であることがチエツクされ、こ
の値に決定される。このことは、部材の最初の組
立が、みぞの領域におけるリング５０の十分の内
方のアーチを生じさせ、足の有効な内方運動を生
じさせ、足の外径をハウジングの内径に等しい値
に有効にもたらすための十分な量を生じさせるこ
とを、確実にする。

前述の関係は、例えば、21℃（70〓）の室温に
おいて、0.0025mm（0.0001インチ）の締りばめの
あることを確めることによつてチエツクされる。
なぜならば、リングの足５１〜５３の有効外径
は、その固定子１１の上への締りばめのために
は、172.7mm（6.8001インチ）であるからである。
177℃（350〓）において生ずる膨張を計算する
と、ハウジング１０の内径は173.4389mm（6.8283
インチ）であり、リングの足５１〜５３の有効外
径は173.4414mm（6.8284インチ）であり、これは
0.0025mm（0.0001インチ）の締りばめを維持する
ことが分かる。同様の解析が−54℃（−65〓）に
対しても、リング５０の足５１〜５３と、ハウジ
ング１０との間のはめ合いが一定のままであるこ
とを示すために、なされることができる。

前述のことから、リング５０及びハウジング１
０の材料の公正な選択、例えば、それぞれアルミ
ニウム及びマグネシウムの選択並びにリングの厚
さ及び長手方向のみぞ６０〜６２と、接触部分６
３〜６５との間の比の公正な選択によつて、足の
外表面５５と、ハウジング１０の内表面との間に
均一な締りばめを維持することのできることが分
かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の縦断面図、第２図
は第１図の２−２線による拡大断面図、第３図は
固定子用の補助保持構造体を示す部分側面図、第
４図は第３図の４−４線による断面図、第５図は
他の実施例の第２図と同様の図、第６図は第５図
の６−６線による部分縦断面図である。１０……ハウジング；１１，１２……固定子；
１６……回転子；２０……共通軸；３０，３１，
３２……みぞ；３３，３４，３５……中間部分；
４０……ばねクリツプ；４１……みぞ穴；４２…
…トルクねじ；４３……肩；５０……リング；５
１，５２，５３……足；５５……外表面；５６…
…保持ねじ；６０，６１，６２……みぞ；６３，
６４，６５……接触部分。

Claims

【特許請求の範囲】１ハウジング１０と、その内部に取り付けられ
た固定子１１と、その内部に回転するように取り
付けられた回転子１６とを有しており、ハウジング１０と固定子１１とは、異なつた熱
膨張係数を有する材料から形成されており、固定子１１の外周には、ハウジング１０が締ま
りばめにより係合しておりハウジング１０の内表面又は固定子１１の外表
面は、多数の長手みぞ３０〜３２を有しておりこれにより、固定子１１がハウジング１０の内
表面に発電機の運転の温度範囲の間ずつと締まり
ばめによつて係合されているが、発電機が温度範
囲の下方部分内において運転しつつある時には、
ハウジング１０の内表面が、長手みぞ３０−３２
の中に屈曲することが可能であるようにしたことを特徴とする発電機。２ハウジング１０が、高い熱膨張係数を有する
マグネシウムから形成され、固定子１１が比較的
に低い熱膨張係数を有している鉄から形成されて
いる特許請求の範囲第１項記載の発電機。３ハウジング１０と、その内部にその壁と間隔
を置かれた関係に取り付けられた固定子１１と、
固定子１１に相対的に回転するように取り付けら
れた回転子１６とを有しており、ハウジング１０と固定子１１とは、異なつた熱
膨張係数を有する材料から形成されており固定子１１とハウジング１０との間にはリング
５０が設けられておりリング５０は一体に形成され且つハウジング１
０の内表面まで放射方向に延びている１組の足５
１−５３を有しており固定子１１とリング５０とは、異なつた熱膨張
係数を有している材料から形成されておりリング５０の足５１−５３は、その外表面５５
をハウジング１０の内表面に締まりばめされてお
り固定子１１の外周にはリング５０が締まりばめ
により係合しておりリング５０の内表面又は固定子１１の外表面
は、多数の長手みぞ６０−６２を有しておりこれにより、固定子１１がリング５０の内表面
に発電機の運転温度範囲の間ずつと締まりばめに
より係合されているが、発電機の温度範囲の下方
部分内において運転しつつある時には、リング５
０の内表面が、長手みぞ６０−６２の中に屈曲す
ることが可能であるようにしたことを特徴とする発電機。４ハウジング１０が、高い熱膨張係数を有して
いるマグネシウムから形成され、固定子１１が比
較的に低い熱膨張係数を有している鉄から形成さ
れ、リング５０が、ハウジング１０と固定子１１
との材料の中間の熱膨張係数を有しているアルミ
ニウムから形成されている特許請求の範囲第３項
記載の発電機。