JP2006187144A - 電動回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコイルにインシュレータが被着された電動回転機において、軸電流による電食の発生を抑制し得る構成を提供する。
【解決手段】転がり軸受け（７ａ・７ｂ）を介して支持されたマグネット（ロータ５）と、ケーシング（８）に固定された空芯コイル（２）及びコア（３）とを有し、コイルの内周面と外周面との少なくともいずれか一方に円筒状をなす放熱体（インシュレータ９ａ・９ｂ）を被着してなる回転機（発電機１）において、絶縁被覆された導電線を所定のパターンで巻回して形成した筒状の電食抑制体（１０）をコイルと放熱体との間に配置し、且つ少なくともその一端を接地するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動回転機に関し、特に軸受けに電食が発生しないように改良された電動回転機に関するものである。

例えば、ＰＷＭインバータによって駆動される電動機は、巻線の中性点電位が零とならず、ある電圧（コモンモード電圧）が発生する。このコモンモード電圧によって軸受けに電流が流れ、軸受けに電食が発生して軸受けのボール転動面が損傷することが知られている。

このような軸受けの耐久性を低下させる電食の発生を防止するための技術として、電動機のアウタケースと導電体からなるロータとを空隙を空けて対向させ、その空隙の静電容量で分圧回路を形成させて電食の発生を抑制するようにした技術が公知である（特許文献１を参照されたい）。
特開２００３−３２９４４号

しかるに、このような所定の静電容量を持つ部分を設けることが困難な場合もあり得る。例えば、冷却媒体の流通路を画成するためのインシュレータをステータコイルに被着する構造を採る場合、インシュレータのもつ容量成分によってコモンモード電圧による軸電流がむしろ流れ易くなってしまうことがある。

本発明は、このような不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、ステータコイルにインシュレータが被着された電動回転機において、軸電流による電食の発生を抑制し得る構成を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明の請求項１は、転がり軸受け（７ａ・７ｂ）を介して支持されたマグネット（ロータ５）と、ケーシング（８）に固定された空芯コイル（２）及びコア（３）とを有し、前記コイルの内周面と外周面との少なくともいずれか一方に円筒状をなす放熱体（インシュレータ９ａ・９ｂ）を被着してなる電動回転機（発電機１）において、絶縁被覆された導電線を所定のパターンで巻回して形成した筒状の電食抑制体（１０）を前記コイルと前記放熱体との間に配置し、且つ少なくともその一端を接地したことを特徴とするものとした。

特に、前記放熱体を、チョーク特性を備えた磁性材料（フェライトなど）で形成するもの（請求項２）としたり、ケーシングとコアとの間に誘電体層（１１）を配置するもの（請求項３）としたりすると良い。

このような本発明の請求項１によれば、軸とコイルとの間に生ずる電位差を低減でき、軸電流を低減し得る。また、請求項２によれば、高周波電流による磁界変動に対してフィルタ効果を持つので、軸電流の高調波を遮断し、これによって電流経路に存在する容量成分のインピーダンスが大きくなり、軸電流そのものを小さくすることができる。さらに請求項３によれば、コイルとケーシング間のキャパシタンスを低下させ、軸とコイルとの間の電位差をより一層低減することができる。このようにして、本発明によれば、簡単な構成で転がり軸受けの電食を防止して軸受けの耐久性を高める上に多大な効果を奏することができる。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。図１は、本発明に基づき構成された発電機の軸線に沿う縦断面図である。この発電機１は、コイル２及び積層コア３からなる空芯のステータ４と、ステータ４の空芯内にステータ４と同軸的に設けられた永久磁石からなるロータ５と、ロータ５の軸６の両端を回転自在に支持する球軸受け７ａ・７ｂと、球軸受け７ａ・７ｂを支持すると共にステータ４及びロータ５を受容するケーシング８とを備えている。

コイル２におけるロータ５の外周面とコア２の内周面との対向面間には、放熱体としての円筒状をなすインシュレータ９ａ・９ｂが装着されている。

両インシュレータ９ａ・９ｂとコイル２との間には、導線で形成された電食抑制体１０が装着されている。この電食抑制体１０は、例えば１本の連続した絶縁被覆銅線を筒状体の周囲に巻いて成型されており、コイル型（図２）、櫛型（図３）、メッシュ型（図４）などの形状をとることができる。そしてこの導線の一端は、ケーシング８を介して接地されている。

この電食抑制体１０により、コイル２とロータ５との間の容量成分が接地され、この部分の電位が大地レベルとなるので、電食の因になる軸電流の発生が抑制される。

なお、この電食抑制体１０は、単なる導線であると、ロータ５の回転磁界変動によって渦電流損が発生するので、絶縁被覆を施して互いに隣り合う導線同士を絶縁して渦電流が流れることを防止している。

電食抑制体１０を形成する被覆銅線の線径は、インシュレータ９ａ・９ｂにロータ５が及ぼす磁界変化がインシュレータ９ａ・９ｂから観測される周波数によって決定する。この周波数磁界がもたらす表皮効果の浸透深さをδとした場合、線径はδ／２以下とすると良い。

他方、インシュレータ９ａ・９ｂの材質としては、例えばフェライトなどのチョークコア素材を用い、高周波電流による磁界変動に対してフィルタ効果を持つものを使用すると良い。

誘電率の低い材料で形成された誘電体層１１を、コア３とケーシング８との間に配置すると、キャパシタンスがより一層低下し、電食抑制に寄与し得る。

本発明が適用された発電機の縦断面図である。 抑制体の一例を示す概念的な斜視図である。 抑制体の別例を示す概念的な斜視図である。 抑制体のさらなる別例を示す概念的な斜視図である。

符号の説明

１ 発電機
２ コイル
３ コア
５ ロータ
７ａ・７ｂ 軸受け
８ ケーシング
９ａ・９ｂ インシュレータ
１０ 電食抑制体
１１ 誘電体層

Claims (3)

1. 転がり軸受けを介して支持されたマグネットと、ケーシングに固定された空芯コイル及びコアとを有し、前記コイルの内周面と外周面との少なくともいずれか一方に円筒状をなす放熱体を被着してなる電動回転機であって、
   絶縁被覆された導線を所定のパターンで巻回して形成した筒状の電食抑制体を前記コイルと前記放熱体との間に配置し且つ少なくともその一端を接地したことを特徴とする電動回転機。
2. 前記放熱体は、チョーク特性を備えた磁性材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動回転機。
3. 前記ケーシングと前記コアとの間に誘電体層を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電動回転機。

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