JP3285632B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒状で鋼板製又はア
ルミ製で形成された固定子枠を有する回転電機で振動・
騒音を低減するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動機を図７乃至図１１に示す。

【０００３】図において、１は回転子、２は回転子に圧
入された軸で、軸受３により支持されている。４は固定
子で、鋼板製又はアルミ製の固定子枠５に圧入され固定
されている。６は軸受ブラケットで、中央に軸受３を保
持する穴７を有し、外周部には固定子枠５と周方向に嵌
合する突出部８と、締付ボルト９が貫通する通しボルト
孔１０を夫々複数個有している。固定子枠５と突出部８
との嵌合部は、固定子枠５の内周両端を面取加工１１を
行い形成していた。

【０００４】上記のような従来の電動機は、固定子枠５
と軸受ブラケット６とで嵌合部を形成していた。そし
て、図９に示すように固定子枠５と軸受ブラケット６の
嵌合部にゴムリング１２を介挿し、また通しボルト９の
頭部にもゴム１３を介在して構成している（例えば、実
開昭４８−６６０１０号公報）。前記ゴムリング１２は
雨水からの防水の為にシール材として用いられるもの
で、屋外用に使用する全閉形電動機を対象としている。
これは振動・騒音を低減するためのものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様な鋼板製又はア
ルミ製の固定子枠を有する電動機が、近年では高調波成
分を含んだ電源（以下インバータと呼ぶ）を駆動源とし
て運転しているものがある。しかしながら、インバータ
による速度制御は、電圧及び電流波形に歪を生じ、交流
電動機の固定子及び回転子に高調波磁束が発生し、その
電磁力から振動・騒音が発生する。さらに、商用電源駆
動の電動機では、固定子および固定子枠などの固有振動
数を避けて電磁振動の周波数との共振を防いでいたが、
この電動機をインバータで速度制御すると周波数可変と
なる為、共振を避けることは困難である。

【０００６】即ち、鋼板製及びアルミ製の固定子枠が用
いられた場合、振動の減衰効果が小さいことから、共振
時にはかなりの振動・騒音が大きくなるという問題があ
る。その共振時の振動現象は、鋼板製およびアルミ製の
固定子枠では半径方向の振動が大きい。この共振時の半
径方向の振動加速度（Ｇ）分布を図１０及び図１１に示
す。図１０から明らかなように複数ある通しボルト９間
で半径方向の振動が大きいことが明らかとなった。

【０００７】これは、通しボルト９近傍では軸方向の締
付力により固定子枠５の嵌合部の振動が抑制されている
が、通しボルト９間の中間では通しボルト９の締付力が
緩和されるため振動が抑制されず大きくなっている。ま
た、図１１に示す側面方向から見た半径方向の振動分布
からみると、図１０の嵌合部５ｂに対応する位置では固
定子鉄心４が圧入された固定子枠５上の振動は小さい
が、固定子枠５の両端で半径方向から見た通しボルト９
間の中間での固定子枠５の嵌合部５ｂの振動が最大にな
り、軸受ブラケット６上では振動は小さい。つまり、固
定子枠５の嵌合部では相対変位が生じていることにな
る。

【０００８】このように鋼板製又はアルミ製の固定子枠
を用いる電動機は、固定子枠５の振動の振幅が大きいた
め騒音大になる問題がある。その一例を運転周波数に対
する騒音値ｄＢ（Ａ）として図５に示す。これより明ら
かなように騒音ピーク点は固定子枠の影響がでている。
これは鋼板製又はアルミ製の固定子枠の材料特性である
振動減衰が小さいことが要因となる。

【０００９】さらに鋼板製又はアルミ製の固定子枠の板
厚は、例えば３．７ｋＷの電動機では３ｍｍ前後で非常
に薄いために固有振動数が多数存在し、この固有振動数
が増加することは共振点が増えるということであり、振
動・騒音が大になる要因となる。

【００１０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、回転電機の鋼板製またはアルミ製の
固定子枠を使用した時に、この固定子枠の共振時の振動
・騒音を低減する減衰効果を出すことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の回転電機
は、内部に固定子を有し鋼板製又はアルミ製の固定子枠
端面に軸受ブラケットを嵌合させ通しボルトにて締付け
固定して成る回転電機において、前記固定子枠端面内周
側に形成された嵌合部と、前記軸受ブラケットの外周部
内径側に形成された軸方向に突出し円周方向に有する突
出部と、この突出部の先端外周部に円周方向に形成され
た第１段差部及び該第１段差部より径大で突出部の根元
側に形成の第２段差部を有し、固定子枠端面の前記嵌合
部に軸受ブラケットの前記第２段差部を嵌合させると共
に、前記嵌合部と前記第１段差部とで形成された空間に
弾性体が前記嵌合部と第１段差部の両面に夫々接触しな
がらを配設したことに特徴を有する。請求項２は前記防
振材を、弾性ゴム又はエポキシ樹脂或いはコンクリート
材とすることに特徴を有する。

【００１２】

【００１３】

【作用】請求項１及び２記載の回転電機によれば、固定
子枠に、突出部の先端に第１段差部及び該第１段差部よ
り径大の第２段差部を有する軸受ブラケットを嵌合させ
て組立てると、固定子枠の嵌合部に前記軸受ブラケット
の第２段差部が適正な嵌め合い公差で嵌合され接触して
いるので、固定子枠が半径方向の振動で大きく変形して
いても第２段差部によって変形が保持されると共に、通
しボルトによる締付力は嵌合部に嵌合した第２段差部で
保持する。又、前記嵌合部と第１段差部とで形成された
空間に介挿された弾性体が夫々の面に接触している。こ
の時、通しボルトによる締付力は嵌合部に嵌合した第２
段差部で保持しているので、弾性体には締付力が働かず
減衰作用を発揮し、固定子枠から伝達される振動を該弾
性体によって減衰させることができる。即ち、この振動
減衰は、軸受ブラケットと固定子枠との嵌合部の相対変
位が生じていることから振動減衰作用が働くことを利用
していると共に、弾性体の内部減衰が他の物質に比べて
はるかに大きいことを利用し、振動減衰を増加させてい
る。その結果、回転電機の振動・騒音が減少する。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１及び図２
と図５を参照し、従来と同一部品については同一符号を
使用して説明する。

【００１７】図において、１は回転子、２は回転子に圧
入された軸で、軸受３により支持されている。４は固定
子で鋼板製又はアルミ製の固定子枠５に圧入され固定さ
れている。この固定子枠５の軸方向両端内周にはＬ字形
の嵌合部５ｂが形成され面取加工されている。１６は軸
受ブラケットで、中央に軸受３を保持する凹部と軸が貫
通する孔７を有し、外周部内径側には軸方向に突出し円
周方向に形成され固定子枠５と嵌合する突出部１８と、
通しボルト９の貫通する通しボルト孔１０を有してい
る。そして、突出部１８の先端外周部には円周方向に形
成された第１段差部１８ａと、該第１段差部１８ａより
径大で突出部１８の根元側に形成の第２段差部１８ｂが
あって２段の段差を形成している。そして、電動機の組
立てに際しては、予め軸受ブラケット１６の突出部１８
の第１段差部１８ａ外周に弾性体１４である例えばゴム
リングを挿入しておき、この状態で軸受ブラケット１６
と固定子枠５を嵌合させ組立てる。この時、嵌合部５ｂ
と前記突出部１８の第２段差部１８ｂは適正な嵌め合い
公差で嵌合され接触している。一方、嵌合部５ｂと突出
部１８の第１段差部１８ａとの間には空間が形成されて
弾性体１４が介在し、この弾性体１４は前記嵌合部５ｂ
及び第１段差部１８ａの両面に夫々接触している。この
状態で、通しボルト９を通しボルト孔１０に貫通させ締
付けて電動機の組立てが終了する。尚、弾性体１４であ
るゴムリングのゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ６３８５で規定
する１０乃至５０までの範囲のもので、内部減衰は他の
物質に比べてはるかに大きい振動減衰を有する性質があ
る。

【００１８】次に作用を説明する。電動機の運転中に固
定子枠５が共振すると、従来技術で述べたように固定子
枠５では半径方向の振動が大きくなって変形している
が、固定子枠５の嵌合部５ｂと軸受ブラケット１６の第
２段差部１８ｂが適正な嵌め合い公差で嵌合され接触し
ているので、第２段差部１８ｂによって変形が保持され
ると共に、通しボルト９による締付力は嵌合部５ｂに嵌
合した第２段差部１８ｂで保持する。そして、固定子枠
５の嵌合部５ｂと軸受ブラケット１６の第１段差部１８
ａで形成された空間に弾性体１４を介挿させ、この弾性
体１４が嵌合部５ｂ及び第１段差部１８ａの両面と夫々
接触している。この時、通しボルト９による締付力は嵌
合部５ｂに嵌合した第２段差部１８ｂで保持しているの
で、弾性体１４には締付力が働かず減衰作用を大きく発
揮し、固定子枠５から伝達される振動を該弾性体１４に
よって減衰させることができる。即ち、この振動減衰
は、軸受ブラケット１６と固定子枠５との嵌合部５ｂの
相対変位が生じていることから振動減衰作用が働くこと
を利用していると共に、弾性体１４の内部減衰が他の物
質に比べてはるかに大きいことを利用し、振動減衰を増
加させている。

【００１９】その結果、回転数に対する騒音値のオーバ
・オール値は図５に示すように、従来に比較して本実施
例においては共振点ピークの騒音レベルが低減してい
る。又、共振点で回転数を一定とした時の騒音周波数分
析結果を示す図６のように、ゴム硬度が３０の時は減衰
効果が最大で、続いて２０，４０そして１０，５０の順
で効果が減少している。

【００２０】次に第１参考例を図３により説明する。電
動機の運転中に固定子枠５が共振すると、円筒状の鋼板
を形成した鋼板製又はアルミ製の固定子枠５と、固定子
枠５を軸方向から見た通しボルト９間で最大になり、固
定子枠５と軸受ブラケット１６に相対変位が生じる。こ
の相対変位が生じる部分は通しボルト９間のみであり、
その部分だけは介挿させる弾性体１４を固定子枠５の嵌
合部５ｂと軸受ブラケット１６の第１段差部１８ａの表
面に夫々接触させ（図３（ａ），（ｂ）参照）、通しボ
ルト９の付近は全面接触でなく弾性体１４と嵌合部５ｂ
及び第１段差部１８ａとは隙間を設けて（図３（ａ），
（ｃ）参照）介挿させることにより、第１実施例と同様
の振動減衰の作用が働く。この第１参考例の効果は、第
１実施例と同様である。

【００２１】次に第２参考例を図４により説明する。前
記弾性体の中には金属状の素線材（例えば、ピアノ線）
を挿入したＣ形ワッシャ状として固定する。弾性体をＣ
形ワッシャ状にすると、電動機の組立時に嵌め込むだけ
の作業でよく作業性が容易になる。この第２参考例の効
果は、振動減衰効果と電動機の組立性の向上である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の回転電機は、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。

【００２３】即ち、鋼板製又はアルミ製の固定子枠は、
共振時には側面方向から見て固定子上の振動が最も少な
く軸受ブラケットとの嵌合部で振動が最大になり、軸受
ブラケット部分では振動が小さい。つまり、軸受ブラケ
ットと固定子枠の嵌合部では相対変位があるので、この
相対変位のある部分の構成である軸受ブラケットに第１
及び第２段差部を設けた。すると、嵌合部と嵌合する第
２段差部によって変形を保持させることになり、そし
て、嵌合部と第１段差部で形成された空間に内部減衰が
他の物質に比べてはるかに大きい弾性体を接触させなが
ら介挿させることで、振動している固定子枠の振動減衰
効果が大きくなり、回転電機の振動・騒音が低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図、

【図２】図１の一部拡大図、

【図３】弾性体の位置を示す図、

【図４】Ｃ形ワッシャの説明図、

【図５】電動機の騒音値を説明する図、

【図６】電動機の周波数分析図、

【図７】従来例の図１相当図、

【図８】図７の正面図、

【図９】従来例の図２相当図、

【図１０】振動加速度分析の説明図、

【図１１】振動加速度分析の説明図。

【符号の説明】４は固定子 、 ５は固定子枠、
５ｂは嵌合部、６，１６は軸受ブラケット、 ９は通
しボルト、１４は弾性体（ゴムリング）、 １８は突出
部、１８ａは第１段差部、 １８ｂは第２段差
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 5/04 H02K 5/24 H02K 5/15

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に固定子を有し鋼板製又はアルミ製
   の固定子枠端面に軸受ブラケットを嵌合させ通しボルト
   にて締付け固定して成る回転電機において、前記固定子
   枠端面内周側に形成された嵌合部と、前記軸受ブラケッ
   トの外周部内径側に形成された軸方向に突出し円周方向
   に有する突出部と、この突出部の先端外周部に円周方向
   に形成された第１段差部及び該第１段差部より径大で突
   出部の根元側に形成の第２段差部を有し、固定子枠端面
   の前記嵌合部に軸受ブラケットの前記第２段差部を嵌合
   させると共に、前記嵌合部と前記第１段差部とで形成さ
   れた空間に弾性体が前記嵌合部と第１段差部の両面に夫
   々接触しながら配設したことを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】 前記弾性体は、ゴム硬度がＪＩＳに規定
   されるＫ６３８５の１０乃至５０とする請求項１記載の
   回転電機。