JP2000134860A - Electric rotating machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、軸受として転が
り軸受を用いた回転電機に係り、特にインバータ駆動さ
れる誘導電動機として好適な交流電動機等の回転電機に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotating electric machine using a rolling bearing as a bearing, and more particularly to a rotating electric machine such as an AC motor suitable for an induction motor driven by an inverter.
【0002】[0002]
【従来の技術】交流電動機の電機子巻線と回転子の間に
は静電容量が存在し、この結果、電源からの電圧が電機
子巻線から回転子に誘起され、軸電圧として現われる
が、この結果、この軸電圧により軸受を介して電流が流
れ、軸受に電食が発生してしまうようになる。そして、
この電食が発生すると、転がり軸受の転動面、つまりボ
ールやローラーの表面とインナーレース(内側のリング
部材)の外周面、アウターレース(外側のリング部材)
の内周面に荒れを生じ、寿命が短縮されてしまう。2. Description of the Related Art Capacitance exists between an armature winding and a rotor of an AC motor. As a result, a voltage from a power source is induced on the rotor from the armature winding and appears as an axial voltage. As a result, a current flows through the bearing due to the shaft voltage, and electric erosion occurs in the bearing. And
When this electrolytic corrosion occurs, the rolling surface of the rolling bearing, that is, the surface of the ball or roller, the outer peripheral surface of the inner race (the inner ring member), the outer race (the outer ring member)
The inner peripheral surface becomes rough, and the life is shortened.
【0003】また、電動機の駆動にインバータ装置を用
いた場合、その出力には、一般に高調波を多く含むの
で、大きな軸電圧が発生するようになり、この結果、著
しい寿命短絡が生じてしまうので、特に問題となる。When an inverter is used to drive a motor, the output of the motor generally contains many harmonics, so that a large shaft voltage is generated. As a result, a remarkable short circuit occurs in the life of the motor. Is especially problematic.
【0004】図4は、例えば特開平10−28350号
公報に示された従来の誘導電動機の構成を示す図であ
る。これは、グリースで潤滑された転がり軸受により回
転子軸を軸支し、固定子の内側に回転子を回転自在に保
持した交流電動機において、転がり軸受を潤滑するグリ
ースとして、その絶縁破壊電圧が25℃で1V以下のも
のを用いることにより、転がり軸受の回転部と固定部の
間に現われる軸電圧を1V以下に抑えるようにしたもの
である。転がり軸受の回転部と固定部の間に現われる軸
電圧を1V以下に抑えることにより、放電エネルギーの
大きさが電食を起こす値以下にされるので、電食を防止
することができるというものである。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional induction motor disclosed in, for example, JP-A-10-28350. This is because, in an AC motor in which a rotor shaft is supported by a rolling bearing lubricated with grease and the rotor is rotatably held inside a stator, the grease lubricating the rolling bearing has a dielectric breakdown voltage of 25 g / m. By using a roller bearing having a temperature of 1 V or less at 1 ° C., the shaft voltage appearing between the rotating part and the fixed part of the rolling bearing is suppressed to 1 V or less. By suppressing the shaft voltage that appears between the rotating part and the fixed part of the rolling bearing to 1 V or less, the magnitude of the discharge energy is reduced to a value or less that causes electrolytic corrosion, so that electrolytic corrosion can be prevented. is there.
【0005】図において、20は誘導電動機全体、21
はフレーム、22,23は軸受ブラケットで、ボールベ
アリングからなる軸受24,25を保持し、フレーム2
1の両端に各インロー嵌合などにより取り付けられてい
る。26は固定子鉄心で、この固定子鉄心26には、そ
のスロットに巻回した固定子巻線27が設けてある。2
8は回転子で、回転軸29を有し、この回転軸29が軸
受ブラケット22,23の軸受24,25により回転自
在に保持されることにより、固定子鉄心26内の所定の
位置で、この固定子鉄心26に対向した位置で、自由に
回転できるように構成されている。In the figure, reference numeral 20 denotes the whole induction motor, 21
Is a frame, 22 and 23 are bearing brackets which hold bearings 24 and 25 made of ball bearings.
1 are attached to both ends by fitting each spigot. Reference numeral 26 denotes a stator core. The stator core 26 has a stator winding 27 wound around its slot. 2
Reference numeral 8 denotes a rotor having a rotating shaft 29. The rotating shaft 29 is rotatably held by bearings 24, 25 of bearing brackets 22, 23 so that the rotating shaft 29 is fixed at a predetermined position in the stator core 26. It is configured to be able to rotate freely at a position facing the stator core 26.
【0006】固定子巻線27に、図示していないインバ
ータ装置などの交流電源から三相交流電力が供給される
ことにより、固定子と回転子の間の空隙に回転磁界が発
生し、これにより回転子28にトルクが発生して回転
し、回転軸29から動力を取り出すことができるが、こ
のとき、固定子巻線27と回転子28の間に存在する静
電容量により、回転軸29に或る値の電位が発生する。[0006] When three-phase AC power is supplied to the stator winding 27 from an AC power source such as an inverter device (not shown), a rotating magnetic field is generated in a gap between the stator and the rotor. The rotor 28 generates a torque and rotates, so that power can be taken out from the rotating shaft 29. At this time, due to the capacitance existing between the stator winding 27 and the rotor 28, the rotating shaft 29 A certain value of potential is generated.
【0007】このとき、軸受24,25にはグリースが
封入されており、その転動面にはグリース油膜が形成さ
れているので、アウターレースとインナーレースとは電
気的に絶縁された状態にされ、この結果、回転軸29に
軸電圧が発生する。しかしながら、回転軸29に発生す
る軸電圧の値が1V以下に抑えられるように、軸受2
4,25に封入してあるグリースの材質が選ばれてお
り、軸受24,25での電食発生を充分に抑えることが
できる。At this time, grease is sealed in the bearings 24 and 25, and a grease oil film is formed on the rolling surfaces thereof, so that the outer race and the inner race are electrically insulated. As a result, a shaft voltage is generated on the rotating shaft 29. However, the bearing 2 is controlled so that the value of the shaft voltage generated on the rotating shaft 29 is suppressed to 1 V or less.
The material of the grease enclosed in the bearings 4 and 25 is selected, and the occurrence of electrolytic corrosion in the bearings 24 and 25 can be sufficiently suppressed.
【0008】図5は、例えば特開平10−28350号
公報に示されたグリースによる油膜の厚さに対する物理
量の影響を示す図である。軸受内でのグリースの絶縁破
壊電圧は、主として油膜の厚さによって決まり、油膜が
厚くなるにつれ油膜による絶縁耐力が増すことになる。
油膜形成に対する影響としては、 a.基油の粘度:グリースに固有。 影響度:大。 b.軸荷重による膜厚の変化:油膜の厚さは荷重の0.
74乗に反比例する。 影響度:中。 c.温度の影響:極めて顕著に現われ、20℃の温度上
昇で膜圧は半減する。 影響度:大。 d.回転速度の影響:回転速度の上昇に伴って膜圧は増
加し、回転速度の0.74乗に比例する。 影響度:中。 がある。FIG. 5 is a diagram showing the effect of a physical quantity on the thickness of an oil film formed by grease disclosed in, for example, JP-A-10-28350. The dielectric breakdown voltage of grease in the bearing is mainly determined by the thickness of the oil film. As the oil film becomes thicker, the dielectric strength due to the oil film increases.
The effects on oil film formation include: a. Base oil viscosity: Specific to grease. Impact: Large. b. Change in film thickness due to axial load: Oil film thickness is 0.
It is inversely proportional to the 74th power. Impact: Medium. c. Influence of temperature: Appears very remarkably, and the film pressure is halved with a temperature rise of 20 ° C. Impact: Large. d. Influence of rotation speed: The film pressure increases as the rotation speed increases, and is proportional to the rotation speed to the 0.74th power. Impact: Medium. There is.
【0009】グリースによる油膜の厚さは、主として温
度による影響が大きく現われ、温度が上昇するにつれ
て、油膜の厚みは減少して行くことが判り、このことか
らすれば、グリースの選択に際しては、その温度の下限
を限定してやる必要があり、使用温度の下限でも充分に
薄い油膜の形成が得られるものを選定する。[0009] It is understood that the thickness of the oil film formed by grease is largely affected by the temperature, and the thickness of the oil film decreases as the temperature rises. It is necessary to limit the lower limit of the temperature, and a material that can form a sufficiently thin oil film even at the lower limit of the operating temperature is selected.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の交
流電動機では、温度が低くなると、軸受に封入してある
グリースの粘度が高くなり、油膜の厚さが増すことか
ら、使用温度の下限でも充分に薄い油膜の形成が得られ
るグリースを選択することにより、軸受での電食発生を
抑えるものであり、温度が上昇するにつれて減少する油
膜の厚みは、グリースに固有である基油の粘度によって
きまってしまうという問題点があった。In the conventional AC motor as described above, when the temperature decreases, the viscosity of the grease sealed in the bearing increases, and the thickness of the oil film increases. However, by selecting a grease that can form a sufficiently thin oil film, the occurrence of electrolytic corrosion in the bearing is suppressed, and the thickness of the oil film that decreases as the temperature rises depends on the viscosity of the base oil, which is unique to grease. There was a problem that it would be decided by.
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、広範囲の温度範囲において、軸
受でのグリースによる油膜の厚さを一定とし、インバー
タ装置で駆動したときでも、充分に軸受での電食発生を
抑えることができ、転がり軸受における耐用期間短縮の
虞れのない交流電動機等の回転電機を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a constant oil film thickness of grease in a bearing in a wide temperature range. It is an object of the present invention to provide a rotating electric machine such as an AC motor or the like that can suppress the occurrence of electrolytic corrosion in a bearing and does not have a risk of shortening the service life of the rolling bearing.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】コイルが巻回されてなる
固定子と、この固定子を固定するフレームと、前記固定
子とわずかな空隙を介して対向する回転子と、この回転
子が固着され、転がり軸受を介して回転自在に支承され
る回転軸と、前記転がり軸受を支持する軸受ブラケット
と、を有する回転電機において、前記転がり軸受として
アンギュラーコンタクト型軸受を使用するとともに、前
記軸受ブラケットと前記転がり軸受との間に、形状記憶
合金またはバイメタル等の温度変形材料を使用したプレ
ロードスプリングを介在させ、このプレロードスプリン
グにより低温時は前記転がり軸受に予圧を加えるバネ圧
力を増加させることによって、軸受内グリースの最小油
膜厚さを一定にするようしたものである。Means for Solving the Problems A stator having a coil wound thereon, a frame for fixing the stator, a rotor opposed to the stator via a small gap, and the rotor are fixed. A rotating shaft rotatably supported via a rolling bearing, and a bearing bracket for supporting the rolling bearing, wherein an angular contact type bearing is used as the rolling bearing, and the bearing bracket Between the rolling bearing, a preload spring using a temperature deformable material such as a shape memory alloy or bimetal is interposed, and at a low temperature, the spring pressure for applying a preload to the rolling bearing at a low temperature is increased. The minimum oil film thickness of the grease in the bearing is made constant.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
一実施の形態である電動機の構造を示す図である。図に
おいて、21、22、23、26、27、28、29は
上述に記載の従来装置と同様であり、その説明を省略す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a structure of an electric motor according to one embodiment of the present invention. In the figure, 21, 22, 23, 26, 27, 28, and 29 are the same as those in the conventional device described above, and the description thereof is omitted.
【0014】1は誘導電動機全体、2,3はアンギュラ
ーコンタクト型軸受、4は形状記憶合金またはバイメタ
ル等の温度変形材料を構成材料として使用しているプレ
ロードスプリングである。1 is a whole induction motor, 2 and 3 are angular contact type bearings, 4 is a preload spring using a temperature deformable material such as a shape memory alloy or bimetal as a constituent material.
【0015】図2はこの発明の一実施の形態である電動
機に使用するアンギュラーコンタクト型軸受の構造を示
す図で、図1において2,3として図示したものであ
る。図において、11は外輪、12は内輪、13は転動
体、14は保持器、15はシール板である。このアンギ
ュラーコンタクト型軸受は横方向からの圧力に耐える構
造を有している。FIG. 2 is a view showing the structure of an angular contact type bearing used in an electric motor according to an embodiment of the present invention, which is shown as 2 and 3 in FIG. In the figure, 11 is an outer ring, 12 is an inner ring, 13 is a rolling element, 14 is a retainer, and 15 is a seal plate. This angular contact type bearing has a structure that can withstand a pressure from the lateral direction.
【0016】図3はこの発明の一実施の形態である電動
機に使用するアンギュラーコンタクト型軸受の取付け構
造を示す図である。回転軸29と軸受ブラケット23と
の間にアンギュラーコンタクト型軸受3を設け、形状記
憶合金またはバイメタルの温度変形材料を構成材料とし
て使用しているプレロードスプリング4により横方向か
らの圧力を加えるようにしたものである。このプレロー
ドスプリング4は、低温時はバネ圧力が増加するように
構成されている。FIG. 3 is a view showing a mounting structure of an angular contact type bearing used for an electric motor according to an embodiment of the present invention. The angular contact type bearing 3 is provided between the rotating shaft 29 and the bearing bracket 23, and a lateral pressure is applied by a preload spring 4 using a temperature deformable material such as a shape memory alloy or a bimetal as a constituent material. It was done. The preload spring 4 is configured so that the spring pressure increases at low temperatures.
【0017】油膜の厚さは、ベアリング圧力の0.74
乗に反比例し、温度の20℃下降で倍増するので、プレ
ロードスプリング4による横からの圧力はこのベアリン
グの圧力に換算すると大きめになるが、温度が20℃下
降したとき、圧力を2.5倍になるような比率にすると
膜厚は一定とすることができる。The thickness of the oil film is 0.74 of the bearing pressure.
Since it is inversely proportional to the power and doubles when the temperature drops by 20 ° C., the pressure from the side by the preload spring 4 becomes larger when converted to the pressure of this bearing. When the ratio is set so as to be as follows, the film thickness can be made constant.
【0018】この発明においては、横方向の荷重に対し
て強いアンギュラーコンタクト型軸受を使用し、さらに
形状記憶合金またはバイメタルの温度変形材料を構成材
料として使用しているプレロードスプリングを軸受ブラ
ケットと軸受との間に介在させ、低温時はバネ圧力が増
加するようにしたことにより、温度の下降による膜厚の
増加の影響を少なくするようにしたものである。According to the present invention, the bearing bracket and the bearing are provided with a preload spring using an angular contact type bearing which is strong against a lateral load, and further using a temperature-deformable material such as a shape memory alloy or a bimetal as a constituent material. And at a low temperature, the spring pressure is increased, so that the influence of the increase in the film thickness due to the decrease in temperature is reduced.
【0019】[0019]
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【0020】転がり軸受としてアンギュラーコンタクト
型軸受を使用するとともに、軸受ブラケットと転がり軸
受との間に、形状記憶合金またはバイメタル等の温度変
形材料を使用したプレロードスプリングを介在させ、こ
のプレロードスプリングにより低温時は転がり軸受に予
圧を加えるバネ圧力を増加させることによって、軸受内
グリースの最小油膜厚さを一定にするようしたので、広
範囲の温度範囲において、インバータ装置で駆動したと
きでも、充分に軸受での電食発生を抑えることができ、
転がり軸受の耐用期間短縮の虞れのない回転電機を提供
することができる。An angular contact type bearing is used as a rolling bearing, and a preload spring using a temperature deformable material such as a shape memory alloy or a bimetal is interposed between the bearing bracket and the rolling bearing. At times, the minimum oil film thickness of the grease in the bearing is made constant by increasing the spring pressure that applies a preload to the rolling bearing.Thus, even when driven by the inverter device in a wide temperature range, the bearing can be fully used. Can reduce the occurrence of electrolytic corrosion,
It is possible to provide a rotating electric machine that does not have a risk of shortening the service life of the rolling bearing.
【図1】 この発明の一実施の形態である電動機の構造
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of an electric motor according to an embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の一実施の形態である電動機に使用
するアンギュラーコンタクト型軸受の構造を示す図であ
る。FIG. 2 is a view showing a structure of an angular contact type bearing used in the electric motor according to one embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の一実施の形態である電動機に使用
するアンギュラーコンタクト型軸受の取付け構造を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a mounting structure of an angular contact type bearing used for an electric motor according to an embodiment of the present invention.
【図4】 例えば特開平10−28350号公報に示さ
れた従来の誘導電動機の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional induction motor disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-28350.
【図5】 例えば特開平10−28350号公報に示さ
れたグリースによる油膜の厚さに対する物理量の影響を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the effect of a physical quantity on the thickness of an oil film due to grease disclosed in, for example, JP-A-10-28350.
1 誘導電動機全体、 2,3 アンギュラーコンタク
ト型軸受、 4 形状記憶合金またはバイメタル等の温
度変形材料を構成材料として使用しているプレロードス
プリング、 11 外輪、 12 内輪、 13 転動
体、 14 保持器、 15 シール板、 20 誘導
電動機全体、 21 フレーム、 22,23 軸受ブ
ラケット、 24,25 ボールベアリングからなる軸
受、 26 固定子鉄心、 27 固定子巻線、 28
回転子、 29 回転軸。1 whole induction motor, 2, 3 angular contact type bearing, 4 preload spring using temperature deformable material such as shape memory alloy or bimetal as constituent material, 11 outer ring, 12 inner ring, 13 rolling element, 14 cage, 15 seal plate, 20 whole induction motor, 21 frame, 22, 23 bearing bracket, 24, 25 ball bearing bearing, 26 stator core, 27 stator winding, 28
Rotor, 29 rotation axis.
Claims (1)
固定子を固定するフレームと、前記固定子とわずかな空
隙を介して対向する回転子と、この回転子が固着され、
転がり軸受を介して回転自在に支承される回転軸と、前
記転がり軸受を支持する軸受ブラケットと、を有する回
転電機において、前記転がり軸受としてアンギュラーコ
ンタクト型軸受を使用するとともに、前記軸受ブラケッ
トと前記転がり軸受との間に、形状記憶合金またはバイ
メタル等の温度変形材料を使用したプレロードスプリン
グを介在させ、このプレロードスプリングにより低温時
は前記転がり軸受に予圧を加えるバネ圧力を増加させる
ことによって、軸受内グリースの最小油膜厚さを一定に
するようにしたことを特徴とする回転電機。1. A stator having a coil wound thereon, a frame for fixing the stator, a rotor facing the stator with a small gap therebetween, and the rotor being fixed,
In a rotating electrical machine having a rotating shaft rotatably supported via a rolling bearing and a bearing bracket supporting the rolling bearing, an angular contact type bearing is used as the rolling bearing, and the bearing bracket and the bearing bracket are used. A preload spring using a temperature deformable material such as a shape memory alloy or a bimetal is interposed between the rolling bearing and the preload spring increases the spring pressure for applying a preload to the rolling bearing at a low temperature, so that the inside of the bearing is increased. A rotating electric machine wherein the minimum oil film thickness of grease is made constant.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10300807A JP2000134860A (en) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Electric rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10300807A JP2000134860A (en) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Electric rotating machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000134860A true JP2000134860A (en) | 2000-05-12 |
Family
ID=17889347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10300807A Pending JP2000134860A (en) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | Electric rotating machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000134860A (en) |
Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
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JP2008057691A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Nsk Ltd | Ball bearing |
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-
1998
- 1998-10-22 JP JP10300807A patent/JP2000134860A/en active Pending
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