JP2002281698A - 回転電機の固定子およびそれを用いた回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動および騒音の低減を十分効果的に図るこ
と。 【解決手段】固定子枠２と、固定子枠２の内周部に固定
された円筒状の固定子鉄心３とを備えて構成される回転
電機の固定子１において、固定子鉄心３の外周部に周方
向に沿って、固定子鉄心３を固定子枠２の内周部に支持
する支持用のリブ８を複数設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電動機、発
電機、同期機等の回転電機において、特に振動および騒
音の低減を十分効果的に図れるようにした回転電機の固
定子およびそれを用いた回転電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、回転電機の一つとして、例え
ば誘導電動機が知られている。

【０００３】図１２は、この種の従来の誘導電動機の構
成例を示す縦断面図である。

【０００４】図１２において、固定子１は、固定子枠２
と、当該固定子枠２の内周部に嵌合固定された固定子鉄
心３とから構成されている。

【０００５】また、回転子４は、軸受５を介して支承さ
れた回転軸６に、回転子鉄心７を取り付けて構成されて
いる。

【０００６】ところで、最近では、このような誘導電動
機を、インバータにより速度制御することが多くなって
きている。

【０００７】しかしながら、インバータによる速度制御
運転においては、速度が変化することから、電磁力の周
波数と誘導電動機の構造系である固定子鉄心３の固有振
動数とが一致して共振現象となり、大きな振動と騒音が
発生する可能性が非常に高くなるという問題点がある。
そして、速度が変化することから、共振点を避けること
ができない。

【０００８】そこで、このような共振現象による騒音を
低減するための手段の一つとして、例えば固定子枠２の
内周部に周方向に沿って、固定子鉄心３を支持する支持
用のリブを複数設ける構成とすることにより、振動と騒
音を低減できるようにした誘導電動機が提案されてきて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような手段を講じた誘導電動機においては、固定子枠２
の内周部にリブを設けていることから、固定子鉄心３の
外周部を加工しないと、固定子鉄心３の内周と外周の同
心精度が悪く、特性悪化や軸電圧発生の要因になり、短
寿命となる。

【００１０】一方、固定子鉄心３の内周と外周の同心精
度を向上させる場合に、固定子鉄心３の外周部を機械加
工することにより、精度を向上することができるが、こ
の場合、固定子鉄心３を固着する部分は外周部であるこ
とから、当該外周部に機械加工量よりも深い凹部を設け
て、当該凹部で固着したり、または固定子鉄心３にキリ
穴を設けて、ボルトで固定したりする必要がある。

【００１１】しかしながら、凹部やキリ穴を設けると、
固定子鉄心３の剛性が低下して、結果的に振動や騒音が
悪化することになる。

【００１２】また、固定子鉄心３は、電磁鋼板積層品で
あることから、面加工精度が悪く、加工のかえり等で特
性が悪化することもある。

【００１３】さらに、固定子鉄心３の外周部の加工後
に、巻線納めおよびワニス処理を行なうと、機械加工面
にワニスが付着してしまい、除去作業や人体・環境にと
って好ましいものではない。 以上のような種々の問題点があることから、従来の誘導
電動機においては、固定子１から外部への振動伝達の低
減を十分には図れないため、騒音の低減を十分に図るこ
とができない。

【００１４】本発明の目的は、前述のような種々の問題
点が生じることなく、振動および騒音の低減を十分効果
的に図ることが可能な回転電機の固定子およびそれを用
いた回転電機を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、固定子枠と、当該
固定子枠の内周部に固定された円筒状の固定子鉄心とを
備えて構成される回転電機の固定子において、固定子鉄
心の外周部に周方向に沿って、当該固定子鉄心を固定子
枠の内周部に支持する支持用のリブを複数設けている。

【００１６】従って、請求項１に対応する発明の回転電
機の固定子においては、円筒状の固定子鉄心の外周部に
周方向に沿ってあらかじめ、固定子鉄心を固定子枠の内
周部に支持する支持用のリブを複数設けることにより、
固定子鉄心の剛性が向上して、電磁力に打ち勝つ構造系
の剛性が確保できるため、固定子枠へ伝達される振動が
低減され、固定子で発生する振動および騒音を極めて効
果的に低減することができる。

【００１７】さらに、固定子鉄心にあらかじめリブを複
数設けていることにより、固定子枠にリブを設ける場合
と異なって、前述したような種々の問題点が生じること
もなくなる。

【００１８】また、請求項２に対応する発明では、固定
子枠を設けない円筒状の固定子鉄心のみで構成される回
転電機の固定子において、固定子鉄心の外周部に周方向
に沿って、当該固定子鉄心を支持する支持用のリブを複
数設け、かつ各々のリブの配置を、固定子鉄心の軸方向
に直交する方向の断面において対角線状でかつ非対称と
なるようにしている。

【００１９】従って、請求項２に対応する発明の回転電
機の固定子においては、円筒状の固定子鉄心の外周部に
周方向に沿ってあらかじめ、固定子鉄心を支持する支持
用のリブを複数設け、かつ各々のリブの配置を、固定子
鉄心の軸方向に直交する方向の断面において対角線状で
かつ非対称となるようにすることにより、固有モードの
角度を電磁モードを打ち消すようにして、固定子で発生
する振動および騒音を極めて効果的に低減することがで
きる。また、各々のリブの配置を、固定子鉄心の軸方向
に直交する方向の断面において対角線状でかつ非対称と
なるようにすることにより、電磁力の楕円モードに対し
て、構造系で振動を打ち消し、固定子鉄心の変形が発生
し難くなり、固定子鉄心外周に生じる振動が打ち消し合
い、これにより回転電機に搭載した場合に、回転電機全
体の振動および騒音を低減することができる。

【００２０】さらに、請求項３に対応する発明では、固
定子枠と、当該固定子枠の内周部に固定された円筒状の
固定子鉄心とを備えて構成される回転電機の固定子にお
いて、固定子鉄心の外周部に周方向に沿って、当該固定
子鉄心を固定子枠の内周部に支持する支持用のリブを複
数設け、かつ各々のリブの配置を、固定子鉄心の軸方向
に直交する方向の断面において対角線状でかつ非対称と
なるようにしている。

【００２１】従って、請求項３に対応する発明の回転電
機の固定子においては、円筒状の固定子鉄心の外周部に
周方向に沿ってあらかじめ、固定子鉄心を固定子枠の内
周部に支持する支持用のリブを複数設け、かつ各々のリ
ブの配置を、固定子鉄心の軸方向に直交する方向の断面
において対角線状でかつ非対称となるようにすることに
より、固有モードの角度を電磁モードを打ち消すように
して、固定子で発生する振動および騒音を極めて効果的
に低減することができる。また、各々のリブの配置を、
固定子鉄心の軸方向に直交する方向の断面において対角
線状でかつ非対称となるようにすることにより、電磁力
の楕円モードに対して、構造系で振動を打ち消し、固定
子鉄心の変形が発生し難くなり、固定子鉄心外周に生じ
る振動が打ち消し合い、これにより回転電機に搭載した
場合に、回転電機全体の振動および騒音を低減すること
ができる。特に、固定子鉄心をリブで固定子枠の内周部
へ嵌合固定することにより、周方向に剛性を変化させ
て、より一層電磁力が分散することとなるため、固定子
で発生する振動および騒音をより一層効果的に低減する
ことができる。

【００２２】一方、請求項４に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する発明の
回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロットをス
キューさせている。

【００２３】従って、請求項４に対応する発明の回転電
機の固定子においては、固定子鉄心のスロットをスキュ
ーさせることにより、スキュー効果を増加させて、より
一層電磁力が分散することとなるため、固定子で発生す
る振動および騒音をより一層効果的に低減することがで
きる。

【００２４】また、請求項５に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する発明の
回転電機の固定子において、少なくとも一つのリブにお
ける固定子鉄心の外周側に、通風路となる切欠部を設け
ている。

【００２５】従って、請求項５に対応する発明の回転電
機の固定子においては、少なくとも一つのリブにおける
固定子鉄心の外周側に、通風路となる切欠部を設けるこ
とにより、固定子鉄心に対して周方向に冷却風を導くこ
とができる。これにより、回転電機の冷却風は回転する
ため、より一層冷却性能を向上させることができ、小形
化や低温度による寿命の延長化を図ることができる。ま
た、小形化してもリブにより高い剛性が得られるため、
固定子で発生する振動および騒音を低減することができ
る。

【００２６】さらに、請求項６に対応する発明では、上
記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明
の回転電機の固定子において、各々のリブの固定子鉄心
外径方向長さを、固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面において非対称となるようにしている。

【００２７】従って、請求項６に対応する発明の回転電
機の固定子においては、各々のリブの固定子鉄心外径方
向長さ（リブの高さ）を、固定子鉄心の軸方向に直交す
る方向の断面において非対称となるようにすることによ
り、固有モードの角度を電磁モードを打ち消すようにし
て、固定子で発生する振動および騒音を極めて効果的に
低減することができる。また、各々のリブの固定子鉄心
外径方向長さ（リブの高さ）を、固定子鉄心の軸方向に
直交する方向の断面において非対称となるようにするこ
とにより、電磁力の楕円モードに対して、構造系で振動
を打ち消し、固定子鉄心の変形が発生し難くなり、固定
子鉄心外周に生じる振動が打ち消し合い、これにより回
転電機に搭載した場合に、回転電機全体の振動および騒
音をより一層低減することができる。特に、固定子鉄心
をリブで固定子枠の内周部へ嵌合固定した場合には、周
方向に剛性を変化させて、より一層電磁力が分散するこ
ととなるため、固定子で発生する振動および騒音をより
一層効果的に低減することができる。

【００２８】さらにまた、請求項７に対応する発明で
は、上記請求項１、請求項３乃至請求項６のいずれか１
項に対応する発明の回転電機の固定子において、固定子
枠における各々のリブの外周部と相対する位置に溝を設
け、固定子枠と各々のリブとを隙間嵌めにより嵌合して
いる。

【００２９】従って、請求項７に対応する発明の回転電
機の固定子においては、固定子枠における各々のリブの
外周部と相対する位置に溝を設け、固定子枠と各々のリ
ブとを隙間嵌めにより嵌合することにより、嵌合力を低
くできるため、嵌合による固定子鉄心のストレス・変形
が抑制されて、固定子で発生する振動および騒音をより
一層効果的に低減することができると共に、不平衡等に
よる特性の悪化も抑制することができる。さらに、固定
子鉄心の組立・分解も容易になり、生産性やメンテナン
ス性を向上させることができる。

【００３０】一方、請求項８に対応する発明では、固定
子と回転子とを備えて構成される回転電機において、固
定子として、上記請求項１乃至請求項７のいずれか１項
に対応する発明の固定子を備えている。

【００３１】従って、請求項８に対応する発明の回転電
機においては、固定子として、上記請求項１乃至請求項
７のいずれか１項に対応する発明の固定子を備えること
により、回転電機全体で発生する振動および騒音を極め
て効果的に低減することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】初めに、本発明の一つの考え方の
前提となる騒音の発生メカニズムについて説明する。

【００３３】図７は、振動と騒音発生のメカニズムを説
明するための図である。

【００３４】この振動と騒音の発生メカニズムは、図７
に示すように、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、固定子鉄心の固有振動数と
が共振した場合、固定子枠（フレーム）が著しく振動
し、その振動が空気中に放射されて騒音として発生する
ものである。

【００３５】この電磁力による固定子枠の変形モード
は、一般的に、円環振動モードの楕円形状（ｎ＝２）で
ある。固定子鉄心の起磁力分布によって、図中太線で示
したような振動モードが生ずる。この固定子鉄心の振動
モードは、回転電機の運転中に回転しており、固定子枠
に伝達されると、固定子枠が引張り・圧縮を繰り返す。
このことにより、固定子枠に歪が生じたり、回転電機全
体の振動発生の要因となる。

【００３６】この円環振動モードとは、図８に示すよう
な半径方向に外形が変形するモードであり、膨張収縮
（モードｎ＝０）、並進（モードｎ＝１）、楕円（モー
ドｎ＝２）、三角形（モードｎ＝３）、四角形（モード
ｎ＝４）、五角形（モードｎ＝５）等で表わされる。

【００３７】従来において、電動機における固定子鉄
心、およびこれを収容する固定子枠の横断面（回転軸に
直交する方向の断面）の外周は、固定子枠は、例えば円
筒状あるいは四角形等のように、左右対称状である場合
が多い。

【００３８】このため、固定子鉄心に発生する楕円（モ
ードｎ＝２）の変形振動が、固定子枠にも伝達され易
く、電磁力が固定子鉄心と共振した場合には、大きな振
動および騒音が発生することがある。

【００３９】そこで、このような電動機での振動および
騒音を低減するためには、固定子鉄心に発生する円環振
動の楕円（モードｎ＝２）の変形が、固定子枠に伝達さ
れ難くする必要がある。

【００４０】例えば、固定子枠が、楕円に変形し難い構
造とすることにより、外形振動が生じ難くなり、振動や
騒音を低減できるようにすることである。

【００４１】次に、騒音発生の原理について、具体的に
説明する。

【００４２】電磁力は、回転磁界であることから、固定
子鉄心のある位置から見ると、図９に示すように、固定
子鉄心の内径に強制振動として、ｎ＝２（楕円）、ｎ＝
４（四角形）……で時間的に回転して変化していくモー
ドが発生する。

【００４３】上記の電磁力のモードを式で表わしたもの
を、式（１）に示す。

【００４４】

【数１】

【００４５】ここで、ｆ_M：電磁力、Ａ：電磁力の振
幅、ω：電磁力の角振動数、Ｍ：電磁力のモード次数、
θ：機械角、ｔ：時間。

【００４６】一方、固定子鉄心の固有振動モードφ
_Nは、円環の面内振動のみを考えると、式（２）に示す
ようになる。

【００４７】

【数２】

【００４８】ここで、φ_N：円環の固有振動モード、Φ
_N ：固有振動モードの振幅、Ｎ：固有振動モード次数、
α：位相。

【００４９】そこで、上記式（１）と式（２）とから、
電動機に働く電磁力による円環の振動振幅をｚとする
と、式（３）で表わすことができる。

【００５０】

【数３】

【００５１】これは、ある角度θにおける振動であるか
ら、円環全体の振動振幅Ｚは、θについて円環を全円周
で積分することによって、式（４）により求めることが
できる。

【００５２】この式（４）から、振動は、電磁力モード
と固有モードとの積によって求めることができる。

【００５３】

【数４】 次に、具体的な数値を代入して計算する。

【００５４】電磁力モードＭ＝２と固有振動モードＮ＝
２の発生する振動Ｚは、図１０（ａ）に示すように、ベ
クトル積から求めることができる。

【００５５】ここで、半径方向の外向きのベクトルがプ
ラス、内向きのベクトルがマイナスとする。

【００５６】計算する点数は、概略計算として、代表点
として円周上に８点とする。

【００５７】図１０（ａ）において、電磁力モードＭ＝
２、固有ベクトルＮ＝２の場合、以下のベクトル積の行
列式で示すように計算することができる。

【００５８】行列式の数値は、図１０（ａ）に示す各８
点のモード形のベクトル量として示している。

【００５９】

【数５】

【００６０】電磁力モードＭ＝２と固有振動モードＮ＝
２との組み合わせは、ベクトル積の値がＺ＝４となる大
きさの振動が発生する。

【００６１】次に、電磁力モードＭ＝２と固有振動モー
ドＮ＝３との組み合わせで発生する振動Ｚは、図１０
（ｂ）に示すように、ベクトル積の計算で求めることが
できる。

【００６２】

【数６】

【００６３】電磁力モードＭ＝２と固有モードＮ＝３と
の組み合わせでは、Ｚ＝０となり、振動が発生しないこ
とになる。

【００６４】すなわち、以上のような関係は、固有振動
モードと電磁力モードを一致させないことが、振動およ
び騒音を発生させない条件であることを示している。

【００６５】さらに、一般に、固定子鉄心の変形時の変
形量は、１／（モード数）^３に比例して小さくなること
から、モード数が多いほど振動が低減する。

【００６６】これは、固定子鉄心に誘起する電磁加振力
に対して固定子鉄心が共振しても、確実に振動が低減で
きることを意味する。

【００６７】すなわち、例えば図１１にその代表的な斜
視図を示すように、上記固定子鉄心に誘起する電磁力に
よる強制モードＭが、円環振動モードＭ＝２であること
から、固定子枠の断面の外周形状を、円環振動モードｎ
＝３、５、７……、あるいは、三角形、五角形、七角形
……にすることにより、振動が打ち消し合い、モードが
一致しないようにできる、つまり振動と騒音を低減する
ことができる。

【００６８】これにより、固定子鉄心に誘起する電磁加
振力に対して、固定子鉄心が共振しても、確実に振動を
低減することができる。

【００６９】固定子鉄心に誘起する電磁加振力の加振力
モードＭは、偶数の円環振動モードＭ=２、４、６、８
……であることからから、固定子鉄心および固定子枠の
外形形状を、円環振動モードｎ＝３、５、７……の奇数
次数形もしくは奇数角形とすることにより、モードが一
致しないようにできる、つまり振動と騒音を低減するこ
とができる。

【００７０】しかしながら、固定子鉄心および固定子枠
の外形形状を奇数角形とした場合には、上下左右のいず
れかに頂点が配置されることになるため、固定子の外形
が大きくなることが考えられ、最良の方法であるとは言
い難い。 以上のような点から、本発明では、上記のような観点と
は異なった観点に立って見出されたものであり、その一
つの考え方として、回転電機の固定子において、円筒状
の固定子鉄心の外周部に周方向に沿って、固定子鉄心を
支持する支持用のリブを複数設け、さらに各々のリブの
配置を、固定子鉄心の軸方向に直交する方向の断面にお
いて対角線状でかつ非対称となるようにするものであ
る。

【００７１】また、本発明では、上記以外の他のもう一
つの考え方として、固定子枠と、円筒状の固定子鉄心と
から構成される回転電機の固定子において、固定子鉄心
の外周部に周方向に沿って、固定子鉄心を固定子枠の内
周部に支持する支持用のリブを複数設けるものである。

【００７２】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００７３】（第１の実施の形態）図１（ａ）および
（ｂ）は、本実施の形態による回転電機の固定子の構成
例を示す横断面（固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面）図および縦断面図である。

【００７４】なお、回転電機の全体構成は、図１２の従
来と同様の構成であるので、同一要素には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００７５】すなわち、図１に示すように、本実施の形
態による回転電機の固定子１は、固定子枠２と、当該固
定子枠２の内周部に嵌合固定された円筒状の固定子鉄心
３とを備えて構成されるものにおいて、固定子鉄心３の
外周部に周方向に沿って、固定子鉄心３を固定子枠２の
内周部に支持する支持用のリブ８を複数（本例では８
つ）設けた構成としている。

【００７６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、円筒状の固定子
鉄心３の外周部に周方向に沿ってあらかじめ、固定子鉄
心３を固定子枠２の内周部に支持する支持用のリブ８を
複数設けていることにより、固定子鉄心３の剛性が向上
して、電磁力に打ち勝つ構造系の剛性を確保することが
できる。

【００７７】これにより、固定子枠２へ伝達される振動
が低減され、固定子１で発生する振動および騒音を極め
て効果的に低減することができる。

【００７８】さらに、固定子鉄心３にあらかじめリブ８
を複数設けていることにより、前述した従来のような固
定子枠２にリブを設ける場合と異なって、前述したよう
な種々の問題点が生じることもなくなる。

【００７９】すなわち、 （ａ）固定子鉄心３の内周と外周の同心精度が悪く、特
性悪化や軸電圧発生の要因になり、短寿命となるという
問題点 （ｂ）固定子鉄心３にキリ穴を設けてボルトで固定した
りすることにより、固定子鉄心３の剛性が低下して、振
動や騒音が悪化するという問題点 （ｃ）固定子鉄心３はの面加工精度が悪く、加工のかえ
り等で特性が悪化するという問題点 （ｄ）固定子鉄心３加工後の巻線納め、ワニス処理が、
除去作業や人体・環境にとって好ましくないという問題
点を解消することができる。 上述したように、本実施の形態による回転電機の固定子
１では、固定子鉄心３の剛性が向上して、電磁力に打ち
勝つ構造系の剛性を確保し、前述のような種々の問題点
が生じることなく、しかも固定子の外形が大きくなるこ
となく、固定子１で発生する振動および騒音を極めて効
果的に低減することが可能となる。

【００８０】（第２の実施の形態）図２（ａ）および
（ｂ）は、本実施の形態による回転電機の固定子の構成
例を示す横断面（固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面）図および縦断面図である。

【００８１】なお、回転電機の全体構成は、図１２の従
来と同様の構成であるので、同一要素には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００８２】すなわち、図２に示すように、本実施の形
態による回転電機の固定子１は、固定子枠を設けない円
筒状の固定子鉄心３のみで構成されるものにおいて、固
定子鉄心３の外周部に周方向に沿って、固定子鉄心３を
支持する支持用のリブ８を複数（本例では９つ）設け、
さらに各々のリブ８の配置を、固定子鉄心３の軸方向に
直交する方向の断面において対角線状でかつ非対称とな
るようにした構成としている。

【００８３】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、円筒状の固定子
鉄心３の外周部に周方向に沿ってあらかじめ、固定子鉄
心３を支持する支持用のリブ８を複数設け、かつ各々の
リブ８の配置を、固定子鉄心３の軸方向に直交する方向
の断面において対角線状でかつ非対称となるようにして
いることにより、固有モードの角度θを電磁モードを打
ち消すようにして、固定子１で発生する振動および騒音
を極めて効果的に低減することができる。

【００８４】また、各々のリブ８の配置を、固定子鉄心
３の軸方向に直交する方向の断面において対角線状でか
つ非対称となるようにしていることにより、電磁力の楕
円モードに対して、構造系で振動を打ち消し、固定子鉄
心３の変形が発生し難くなり、固定子鉄心３外周に生じ
る振動が打ち消し合い、これにより電動機等の回転電機
に搭載した場合に、回転電機全体の振動および騒音を低
減することができる。

【００８５】上述したように、本実施の形態による回転
電機の固定子１では、電磁力モードと固有モードとが異
なることによって打ち消し合い、固定子１で発生する振
動および騒音を極めて効果的に低減することが可能とな
る。

【００８６】（変形例）本変形例による回転電機の固定
子１は、固定子枠２と、当該固定子枠２の内周部に嵌合
固定された円筒状の固定子鉄心３とを備えて構成される
ものにおいて、固定子鉄心３の外周部に周方向に沿っ
て、固定子鉄心３を支持する支持用のリブ８を複数（本
例では９つ）設け、さらに各々のリブ８の配置を、固定
子鉄心３の軸方向に直交する方向の断面において対角線
状でかつ非対称となるようにした構成としている。

【００８７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、円筒状の固定子
鉄心３の外周部に周方向に沿ってあらかじめ、固定子鉄
心３を支持する支持用のリブ８を複数設け、かつ各々の
リブ８の配置を、固定子鉄心３の軸方向に直交する方向
の断面において対角線状でかつ非対称となるようにして
いることにより、固有モードの角度θを電磁モードを打
ち消すようにして、固定子１で発生する振動および騒音
を極めて効果的に低減することができる。

【００８８】また、各々のリブ８の配置を、固定子鉄心
３の軸方向に直交する方向の断面において対角線状でか
つ非対称となるようにしていることにより、電磁力の楕
円モードに対して、構造系で振動を打ち消し、固定子鉄
心３の変形が発生し難くなり、固定子鉄心３外周に生じ
る振動が打ち消し合い、これにより電動機等の回転電機
に搭載した場合に、回転電機全体の振動および騒音を低
減することができる。

【００８９】さらに、特に本変形例の場合には、固定子
鉄心３をリブ８で固定子枠２の内周部へ嵌合固定してい
ることにより、周方向に剛性を変化させて、より一層電
磁力が分散することとなるため、固定子１で発生する振
動および騒音をより一層効果的に低減することができ
る。

【００９０】従って、本変形例による回転電機の固定子
１でも、電磁力モードと固有モードとが異なることによ
って打ち消し合い、固定子１で発生する振動および騒音
を極めて効果的に低減することが可能となる。

【００９１】（第３の実施の形態）図３（ａ）および
（ｂ）は、本実施の形態による回転電機の固定子の構成
例を示す横断面（固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面）図および縦断面図であり、図２と同一要素には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。

【００９２】すなわち、図３に示すように、本実施の形
態による回転電機の固定子１は、前記図２に示す第２の
実施の形態による回転電機の固定子１において、円筒状
の固定子鉄心３のスロット９をスキューさせた構成とし
ている。

【００９３】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、円筒状の固定子
鉄心３のスロット９をスキューさせていることにより、
スキュー効果を増加させて、より一層電磁力が分散する
こととなるため、固定子１で発生する振動および騒音を
より一層効果的に低減することができる。

【００９４】上述したように、本実施の形態による回転
電機の固定子１では、固定子１で発生する振動および騒
音をより一層極めて効果的に低減することが可能とな
る。

【００９５】（変形例）本変形例による回転電機の固定
子１は、固定子枠２と、当該固定子枠２の内周部に嵌合
固定された円筒状の固定子鉄心３とを備えて構成される
ものにおいて、固定子鉄心３のスロット９をスキューさ
せた構成としている。

【００９６】本変形例による回転電機の固定子１でも、
固定子１で発生する振動および騒音をより一層極めて効
果的に低減することが可能となる。

【００９７】（第４の実施の形態）図４（ａ）および
（ｂ）は、本実施の形態による回転電機の固定子の構成
例を示す横断面（固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面）図および縦断面図であり、図２と同一要素には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。

【００９８】すなわち、図４に示すように、本実施の形
態による回転電機の固定子１は、前記図２に示す第２の
実施の形態による回転電機の固定子１において、少なく
とも一つのリブ８における円筒状の固定子鉄心３の外周
側に、通風路となる切欠部１０を設け構成としている。

【００９９】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、少なくとも一つ
のリブ８における円筒状の固定子鉄心３の外周側に、通
風路となる切欠部１０を設けていることにより、固定子
鉄心３に対して周方向に冷却風を導くことができる。

【０１００】これにより、電動機等の回転電機の冷却風
は回転するため、より一層冷却性能を向上させることが
でき、小形化や低温度による寿命の延長化を図ることが
できる。

【０１０１】また、小形化してもリブ８により高い剛性
が得られるため、固定子１で発生する振動および騒音を
低減することができる。

【０１０２】上述したように、本実施の形態による回転
電機の固定子１では、固定子１で発生する振動および騒
音を極めて効果的に低減すると共に、冷却性能を向上さ
せることができ、小形化や低温度による寿命の延長化を
図ることが可能となる。

【０１０３】（変形例）本変形例による回転電機の固定
子１は、固定子枠２と、当該固定子枠２の内周部に嵌合
固定された円筒状の固定子鉄心３とを備えて構成される
ものにおいて、少なくとも一つのリブ８における固定子
鉄心３の外周側に、通風路となる切欠部１０を設け構成
としている。

【０１０４】本変形例による回転電機の固定子１でも、
固定子１で発生する振動および騒音を極めて効果的に低
減すると共に、冷却性能を向上させることができ、小形
化や低温度による寿命の延長化を図ることが可能とな
る。

【０１０５】（第５の実施の形態）図５（ａ）および
（ｂ）は、本実施の形態による回転電機の固定子の構成
例を示す横断面（固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面）図および縦断面図であり、図４と同一要素には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。

【０１０６】すなわち、図５に示すように、本実施の形
態による回転電機の固定子１は、前記図４に示す第４の
実施の形態による回転電機の固定子１において、各々の
リブ８の固定子鉄心３外径方向長さ、すなわちリブ８の
高さを、本例では二つのリブ８の高さを他のリブ８の高
さよりも高くすることで、固定子鉄心３の軸方向に直交
する方向の断面において非対称となるようにした構成と
している。

【０１０７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、各々のリブ８の
円筒状の固定子鉄心３外径方向長さ（リブ８の高さ）
を、固定子鉄心３の軸方向に直交する方向の断面におい
て非対称となるようにしていることにより、固有モード
の角度θを電磁モードを打ち消すようにして、固定子１
で発生する振動および騒音を極めて効果的に低減するこ
とができる。

【０１０８】また、各々のリブ８の固定子鉄心３外径方
向長さ（リブ８の高さ）を、固定子鉄心３の軸方向に直
交する方向の断面において非対称となるようにしている
ことにより、電磁力の楕円モードに対して、構造系で振
動を打ち消し、固定子鉄心３の変形が発生し難くなり、
固定子鉄心３外周に生じる振動が打ち消し合い、これに
より電動機等の回転電機に搭載した場合に、回転電機全
体の振動および騒音をより一層低減することができる。

【０１０９】上述したように、本実施の形態による回転
電機の固定子１では、電磁力モードと固有モードとが異
なることによって打ち消し合い、固定子１で発生する振
動および騒音をより一層極めて効果的に低減することが
可能となる。

【０１１０】（変形例）本変形例による回転電機の固定
子１は、固定子枠２と、当該固定子枠２の内部に固定さ
れた円筒状の固定子鉄心３とを備えて構成されるものに
おいて、各々のリブ８の固定子鉄心３外径方向長さ、す
なわちリブ８の高さを、本例では二つのリブ８の高さを
他のリブ８の高さよりも高くすることで、固定子鉄心３
の軸方向に直交する方向の断面において非対称となるよ
うにした構成としている。

【０１１１】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、各々のリブ８の
円筒状の固定子鉄心３外径方向長さ（リブ８の高さ）
を、固定子鉄心３の軸方向に直交する方向の断面におい
て非対称となるようにしていることにより、固有モード
の角度θを電磁モードを打ち消すようにして、固定子１
で発生する振動および騒音を極めて効果的に低減するこ
とができる。

【０１１２】また、各々のリブ８の固定子鉄心３外径方
向長さ（リブ８の高さ）を、固定子鉄心３の軸方向に直
交する方向の断面において非対称となるようにしている
ことにより、電磁力の楕円モードに対して、構造系で振
動を打ち消し、固定子鉄心３の変形が発生し難くなり、
固定子鉄心３外周に生じる振動が打ち消し合い、これに
より電動機等の回転電機に搭載した場合に、回転電機全
体の振動および騒音をより一層低減することができる。

【０１１３】従って、本変形例による回転電機の固定子
１でも、電磁力モードと固有モードとが異なることによ
って打ち消し合い、固定子１で発生する振動および騒音
をより一層極めて効果的に低減することが可能となる。

【０１１４】（第６の実施の形態）図６（ａ）および
（ｂ）は、本実施の形態による回転電機の固定子の構成
例を示す横断面（固定子鉄心の軸方向に直交する方向の
断面）図および縦断面図であり、図４と同一要素には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。

【０１１５】すなわち、図６に示すように、本実施の形
態による回転電機の固定子１は、固定子枠２と、当該固
定子枠２の内周部に嵌合固定された円筒状の固定子鉄心
３とを備えて構成される、前記図４に示す第４の実施の
形態による回転電機の固定子１において、固定子枠２に
おける各々のリブ８の外周部と相対する位置に溝１１を
設け、固定子枠２と各々のリブ８とを隙間嵌めにより嵌
合した構成としている。

【０１１６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による回転電機の固定子１においては、固定子枠２にお
ける各々のリブ８の外周部と相対する位置に溝１１を設
け、固定子枠２と各々のリブ８とを隙間嵌めにより嵌合
していることにより、嵌合力を低くできるため、嵌合に
よる固定子鉄心３のストレス・変形が抑制されて、固定
子１で発生する振動および騒音をより一層効果的に低減
することができると共に、不平衡等による特性の悪化も
抑制することができる。

【０１１７】また、固定子鉄心１の組立・分解も容易に
なり、生産性やメンテナンス性を向上させることができ
る。

【０１１８】上述したように、本実施の形態による回転
電機の固定子１では、固定子１で発生する振動および騒
音を極めて効果的に低減すると共に、特性の悪化も抑制
することができ、固定子鉄心１の組立・分解の容易化、
ならびに生産性やメンテナンス性の向上を図ることが可
能となる。

【０１１９】（第７の実施の形態）本実施の形態では、
固定子１と回転子４とを備えて構成される回転電機にお
いて、固定子１として、前記第１乃至第６のいずれか一
つの実施の形態の固定子を備えて回転電機を構成してい
る。

【０１２０】これにより、回転電機全体で発生する振動
および騒音を極めて効果的に低減することが可能とな
る。 （その他の実施の形態）尚、本発明は、上記各実施の形
態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、種々に変形して実施することが可能
である。 例えば、本発明は、一般産業用・巻上機等の電動機への
用途に限らず、発電機、同期機等のその他の回転電機に
ついても、前述の場合と同様に適用して同様の作用効果
を得ることができる。

【０１２１】また、各実施の形態は可能な限り適宜組合
わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効
果を得ることができる。 さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含ま
れており、開示される複数の構成要件における適宜な組
合わせにより、種々の発明を抽出することができる。 例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの
構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題
の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一
つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構
成を発明として抽出することができる。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転電機
の固定子によれば、円筒状の固定子鉄心の外周部に周方
向に沿ってあらかじめ、固定子鉄心を固定子枠の内周部
に支持する支持用のリブを複数設けるようにしているの
で、前述した従来のような種々の問題点が生じることな
く、しかも固定子の外形が大きくなることなく、固定子
鉄心の剛性が向上して、電磁力に打ち勝つ構造系の剛性
を確保し、振動および騒音の低減を十分効果的に図るこ
とが可能となる。

【０１２３】また、本発明の回転電機の固定子によれ
ば、円筒状の固定子鉄心の外周部に周方向に沿ってあら
かじめ、固定子鉄心を支持する支持用のリブを複数設
け、かつ各々のリブの配置を、固定子鉄心の軸方向に直
交する方向の断面において対角線状でかつ非対称となる
ようにしているので、電磁力モードと固有モードとが異
なることによって打ち消し合い、振動および騒音の低減
を十分効果的に図ることが可能となる。

【０１２４】さらに、本発明の回転電機の固定子によれ
ば、円筒状の固定子鉄心を支持する支持用のリブの形状
や構成を改良するようにしているので、固定子鉄心の組
立・分解の容易化、および温度特性、生産性、ならびに
メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。

【０１２５】さらにまた、本発明の回転電機によれば、
上記構成の固定子を備えるようにしているので、固定子
鉄心自体が変形し難く、固定子枠に楕円モードの変形が
発生し難くなり、これにより回転電機全体での振動およ
び騒音を十分効果的に低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の固定子の第１の実施の
形態を示す横断面図および縦断面図。

【図２】本発明による回転電機の固定子の第２の実施の
形態を示す横断面図および縦断面図。

【図３】本発明による回転電機の固定子の第３の実施の
形態を示す横断面図および縦断面図。

【図４】本発明による回転電機の固定子の第４の実施の
形態を示す横断面図および縦断面図。

【図５】本発明による回転電機の固定子の第５の実施の
形態を示す横断面図および縦断面図。

【図６】本発明による回転電機の固定子の第６の実施の
形態を示す横断面図および縦断面図。

【図７】騒音発生のメカニズムを説明するための図。

【図８】円環振動モードを説明するための図。

【図９】電磁力モードを説明するための図。

【図１０】電磁力と固有モードの関係から振動を発生す
るしくみを説明するための図。

【図１１】振動特性を説明するための図。

【図１２】従来の誘導電動機の一構成例を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１…固定子、 ２…固定子枠、 ３…固定子鉄心、 ４…回転子、 ５…軸受、 ６…回転軸、 ７…回転子鉄心、 ８…リブ、 ９…スロット、 １０…切欠部、 １１…溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 忠 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 松下 真琴 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AB04 AC02 AD04 5H605 AA04 BB05 BB10 CC01 CC03 FF01 GG02 GG04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子枠と、当該固定子枠の内周部に固
   定された円筒状の固定子鉄心とを備えて構成される回転
   電機の固定子において、 前記固定子鉄心の外周部に周方向に沿って、当該固定子
   鉄心を前記固定子枠の内周部に支持する支持用のリブを
   複数設けて成ることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 【請求項２】 固定子枠を設けない円筒状の固定子鉄心
   のみで構成される回転電機の固定子において、 前記固定子鉄心の外周部に周方向に沿って、当該固定子
   鉄心を支持する支持用のリブを複数設け、 かつ前記各々のリブの配置を、前記固定子鉄心の軸方向
   に直交する方向の断面において対角線状でかつ非対称と
   なるようにしたことを特徴とする回転電機の固定子。
3. 【請求項３】 固定子枠と、当該固定子枠の内周部に固
   定された円筒状の固定子鉄心とを備えて構成される回転
   電機の固定子において、 前記固定子鉄心の外周部に周方向に沿って、当該固定子
   鉄心を前記固定子枠の内周部に支持する支持用のリブを
   複数設け、 かつ前記各々のリブの配置を、前記固定子鉄心の軸方向
   に直交する方向の断面において対角線状でかつ非対称と
   なるようにしたことを特徴とする回転電機の固定子。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１
   項に記載の回転電機の固定子において、 前記固定子鉄心のスロットをスキューさせたことを特徴
   とする回転電機の固定子。
5. 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
   項に記載の回転電機の固定子において、 前記少なくとも一つのリブにおける前記固定子鉄心の外
   周側に、通風路となる切欠部を設けたことを特徴とする
   回転電機の固定子。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１
   項に記載の回転電機の固定子において、 前記各々のリブの前記固定子鉄心外径方向長さを、前記
   固定子鉄心の軸方向に直交する方向の断面において非対
   称となるようにしたことを特徴とする回転電機の固定
   子。
7. 【請求項７】 前記請求項１、請求項３乃至請求項６の
   いずれか１項に記載の回転電機の固定子において、 前記固定子枠における前記各々のリブの外周部と相対す
   る位置に溝を設け、前記固定子枠と各々のリブとを隙間
   嵌めにより嵌合したことを特徴とする回転電機の固定
   子。
8. 【請求項８】 固定子と回転子とを備えて構成される回
   転電機において、 前記固定子として、前記請求項１乃至請求項７のいずれ
   か１項に記載の固定子を備えて成ることを特徴とする回
   転電機。