JP3480802B2 - 電動機設備 - Google Patents

電動機設備

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JP3480802B2 JP02987098A JP2987098A JP3480802B2 JP 3480802 B2 JP3480802 B2 JP 3480802B2 JP 02987098 A JP02987098 A JP 02987098A JP 2987098 A JP2987098 A JP 2987098A JP 3480802 B2 JP3480802 B2 JP 3480802B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変周波数電源に
より駆動される電動機と、電動機と機械的に結合されて
駆動される被駆動機械とから構成される電動機設備に係
り、特に電動機軸および被駆動機械軸のベアリング部の
電蝕発生を簡単な方法で効果的に抑制できるようにした
電動機設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、この種の従来の電動機設備の据
え付け状態の一例を示す概要図である。図１において、
可変周波数電源１より供給された電圧は、電動機２の固
定子牧線（以下、電動機固定子巻線と称する）３に給電
されて、電動機２が駆動される。
【０００３】また、電動機２と減速機や負荷機械等の被
駆動機械１１は、電動機軸７および被駆動機械軸８によ
り機械的に結合されている。さらに、電動機軸７および
被駆動機械軸８は、それぞれ電動機軸ベアリング６およ
び被駆動機械軸ベアリング１０により支持されている。
【０００４】かかる構成の電動機設備においては、可変
周波数電源１より電動機固定子巻線３に、ＰＷＭインバ
ータやインバータ回路のスイッチングにより発生するよ
うな急峻な立ち上がりを持つ電圧が電動機固定子巻線３
に印加されると、可変周波数電源１より供給される電圧
の変化率ｄｖ／ｄｔに比例した電流が、電動機固定子巻
線３と電動機筐体５との間に存在する固定子巻線・筺体
間浮遊容量４を経由して、電動機筺体５に流れ出す。
【０００５】図２は、この様子を電気的に説明するため
の等価回路図である。なお、図２中、１５は電動機筐体
・接地極間インピーダンス、１６は電動機軸ベアリング
等価抵抗、１７は被駆動機械軸ベアリング等価抵抗、１
８は被駆動機械・接地極間インピーダンスをそれぞれ示
している。
【０００６】図２において、可変周波数電源１より給電
されるパルス状の電圧あるいはサージ状の電圧は、電動
機固定子巻線３と電動機筐体５との間に分布して存在す
る浮遊容量（Ｃｗｓ１、２……）４を経由して、電流が
流れる（ｉ１）。そして、この流れ出した電流は、電動
機筐体５に接続されている電動機接地線１４を経由し
て、接地極（あるいは幹線接地）１３へ流れ込み、最終
的に可変周波数電源１と接地極１３との間に分布する可
変周波数電源・接地極間浮遊容量（Ｃｉｎｖ）を経由し
て、可変周波数電源１に帰還する。
【０００７】ここで、固定子巻線・筐体間浮遊容量４を
流れる電流は、電動機固定子巻線３および可変周波数電
源１と電動機固定子巻線３との間のインダクタンスと、
固定子巻線・筐体間浮遊容量４との共振電流となり、一
般的に、数十（Ｋｈｚ）〜数（Ｍｈｚ）の高周波の電流
となり、電動機筐体・接地極間インピーダンス１５は、
この高周波数の電流に対し、その表皮効果により高くな
ってしまう。
【０００８】一方、被駆動機械筐体１２は、一般に、そ
のベースが建物の鉄骨等により構成されており、接地極
１３間のインピーダンス、特に高周波に対するインピー
ダンスは小さくなっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の電動
機設備においては、図４に示すように、電動機固定子巻
線３から固定子巻線・筐体間浮遊容量４を経由して流出
した電流１Ｌは、電動機軸ベアリング６から電動機軸７
および被駆動機械軸８を経由して、被駆動機械筐体１
２、さらに接地極１３へ電流が流れることになる。
【００１０】そして、この電流は、電動機軸ベアリング
６、および被駆動機械軸ベアリング１０を流れるため、
ベアリング部の電蝕発生の原因となる。そこで、このベ
アリングに流れる電流は、図１に示すように、電動機筐
体５と電動機軸７との間をアースブラシ９で短絡して、
電動機軸ベアリング６に流れる電流を分流させること
で、電蝕発生を防止する方法が、従来から採られてい
る。
【００１１】しかしながら、このような方法では、電動
機軸ベアリング６に流れる電流は減少するが、被駆動機
械軸ベアリング１０に流れる電流はかえって増加してし
まうため、被駆動機械軸８と被駆動機械軸筐体１２との
間にも、アースブラシ９を取付ける必要がある。
【００１２】また、アースブラシ９は、摩耗することか
ら、定期的にメンテナンスを行なう必要がある。本発明
の目的は、電動機軸および被駆動機械軸のベアリング部
の電蝕発生を簡単な方法で効果的に抑制することが可能
な電動機設備を提供することにある。
【００１３】
【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の発明では、可変周波数電源により駆動
される電動機と、ベアリングでそれぞれに支持された電
動機軸および被駆動機械軸により前記電動機と機械的に
結合されて駆動される被駆動機械とから構成される電動
機設備において、電動機の固定側と被駆動機械の筐体側
との少なくとも一部の間に高周波電流が流せるように、
電動機の固定側と被駆動機械の筐体側との間を低インピ
ーダンスの導体で電気的に接続している。
【００１４】ここで、特に例えば請求項２に記載したよ
うに、上記電動機の固定側と被駆動機械の筐体側との間
の少なくとも一部の間に接地電流が流せるように、電動
機と被駆動機械との少なくとも一部を、同一の金属製の
据え付けベース上に載置することが好ましい。
【００１５】従って、本発明の電動機設備においては、
電動機の固定側と被駆動機械の筐体側との間の少なくと
も一部の間に高周波電流が流せるように、電動機の固定
側と被駆動機械の筐体側との間を低インピーダンスの導
体で電気的に接続することにより、可変周波数電源のス
イッチング等によって発生する急峻な立ち上がりを持つ
電圧によって、電動機固定子巻線から電動機筐体、さら
に電動機軸ベアリング、被駆動機械軸ベアリングを経由
して流れる高周波電流を効果的に減ずることが可能とな
るため、ベアリング部の電蝕発生を抑制することができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図３は、本実施の
形態による電動機設備の構成例を示す概要図であり、図
１と同一部分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。
【００１７】すなわち、本実施の形態の電動機設備は、
図３に示すように、図１における電動機２の固定側（こ
こでは電動機２の固定子と同一電位となっている電動機
筐体５とする）と被駆動機械の筐体１２側との間の少な
くとも一部の間に電流（接地電流）が流せるように、電
動機筐体５と被駆動機械筐体１２側との間を、低インピ
ーダンスの導体１９で電気的に接続した構成としてい
る。
【００１８】ここで、特に電動機筐体５と被駆動機械筐
体１２側との間を電気的に接続する導体１９としては、
例えば金属片、または電線（ケーブル）を用いることが
好ましい。
【００１９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電動機設備の作用について説明する。図３において、
電動機筐体５と被駆動機械筐体１２との間を、導体１９
で電気的に接続していることにより、可変周波数電源１
のスイッチング等によって発生する急峻な立ち上がりを
持つ電圧によって、電動機固定子巻線３から、電動機筐
体５、さらに電動機軸ベアリング６、被駆動機械軸ベア
リング１０を経由して流れる電流は、電動機軸ベアリン
グ６、および被駆動機械軸ベアリング１０に流れる電流
を効率良くバイパスさせて、ベアリング部に流れる電流
を効果的に減ずることができるため、ベアリング部の電
蝕発生を抑制することができる。
【００２０】以下、かかる点について、図４を用いてよ
り具体的に述べる。なお、図４は、本実施の形態の電動
機設備の電気的等価回路を示す図であり、図２と同一部
分には同一符号を付して示している。
【００２１】すなわち、可変周波数電源１より供給され
た電圧によって、固定子巻線・筺体間浮遊容量４に流出
した電流は、電動機軸ベアリング等価抵抗１６と被駆動
機械軸ベアリング抵抗１７を経由して、接地極１３に流
れ込む。
【００２２】ここで、本実施の形態の電動機設備におけ
る導体１９は、電動機ベアリング抵抗１６と被駆動機械
軸ベアリング抵抗１７とからなる回路に、電気的には並
列に接続されることになる。
【００２３】従って、この導体１９のインピーダンス
（Ｚｂｙｐ）２０の大きさを、電動機ベアリング抵抗１
６（ＲBRGM）と被駆動機械軸ベアリング抵抗１７（Ｒbr
gl）とからなる回路の直列抵抗値よりも十分に小さな値
にとることにより、電動機軸ベアリング６から被駆動機
械軸ベアリング１０を経由して流れていた電流が、導体
１９に流れるため、ベアリング部に流れている電流を減
じて、電蝕発生を抑制することができる。
【００２４】上述したように、本実施の形態の電動機設
備においては、電動機筐体５と被駆動機械筐体１２との
間を、金属片または電線（ケーブル）のような低インピ
ーダンスの導体１９で接続しているので、従来ベアリン
グ部に流れていた電流を効率良くバイパスさせることが
できるため、電動機軸７および被駆動機械軸８のベアリ
ング部の電蝕発生を抑制することが可能となる。
【００２５】また、電動機軸７および被駆動機械軸８の
ベアリング部の電蝕発生を抑制するに当たって、前述し
た従来のように、電動機筺体５と電動機軸７との間、お
よび被駆動機械軸８と被駆動機械軸筐体１２との間に、
アースブラシ９を取付ける必要がなくなり、さらにその
定期的なメンテナンスを行なう必要もなくなるため、電
動機軸７および被駆動機械軸８のベアリング部の電蝕発
生を、電動機筐体５と被駆動機械筐体１２との間を金属
片または電線（ケーブル）のような導体１９で接続する
という、極めて簡単な方法で効果的に抑制することが可
能となる。
【００２６】（他の実施の形態） （ａ）前記実施の形態では、電動機の固定（電動機筺体
５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間の少なくと
も一部の間に電流が流せるように、電動機の固定（電動
機筺体５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間を低
インピーダンスの導体１９で電気的に接続するための手
段として、電動機の固定（電動機筺体５）側と被駆動機
械１１の筐体１２側との間に接地電流が流せるように、
電動機筐体５と被駆動機械筐体１２との間を金属片また
は電線（ケーブル）で接続する場合について説明した
が、これに限らず、電動機の固定（電動機筺体５）側と
被駆動機械１１の筐体１２側との間の少なくとも一部の
間に電流が流せるように、電動機の固定（電動機筺体
５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間を低インピ
ーダンスの導体１９で電気的に接続するための手段とし
て、電動機の固定（電動機筺体５）側と被駆動機械１１
の筐体１２側との間の少なくとも一部の間に接地電流が
流せるように、電動機２と被駆動機械１１との少なくと
も一部を、同一の金属製の据え付けベース上に載置する
ような構成としてもよい。
【００２７】本実施の形態の電動機設備においても、前
記実施の形態の場合と同様の作用効果を得ることが可能
である。 （ｂ）前記実施の形態では、電動機の固定（電動機筺体
５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間の少なくと
も一部の間に電流が流せるように、電動機の固定（電動
機筺体５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間を低
インピーダンスの導体１９で電気的に接続するための手
段として、電動機筐体５と被駆動機械筐体１２との間を
金属片または電線（ケーブル）で接続する場合について
説明したが、これに限らず、電動機の固定（電動機筺体
５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間の少なくと
も一部の間に電流が流せるように、電動機の固定（電動
機筺体５）側と被駆動機械１１の筐体１２側との間を低
インピーダンスの導体１９で電気的に接続するための手
段として、電動機の固定（電動機筺体５）側と被駆動機
械１１の筐体１２側との間に接地電流が流せるように、
電動機筐体５と被駆動機械筐体１２との間を金属片また
は電線（ケーブル）で接続すると共に、電動機２と被駆
動機械１１との少なくとも一部を、同一の金属製の据え
付けベース上に載置するような構成としてもよい。
【００２８】本実施の形態の電動機設備においては、前
記実施の形態の場合と同様の作用効果をより一層効果的
に得ることが可能である。 （ｃ）前記実施の形態では、電動機２の固定側として、
電動機２の固定子と同一電位となっている電動機筺体５
を対象とした場合について説明したが、これに限らず、
電動機２の固定側として、電動機２の固定子それ自体を
対象とするようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動機の固定側と被駆動機械の筐体側との間の少なくとも
一部の間に電流が流せるように、電動機の固定側と被駆
動機械の筐体側との間を低インピーダンスの導体で電気
的に接続するようにしているので、電動機軸および被駆
動機械軸のベアリング部の電蝕発生を簡単な方法で効果
的に抑制することが可能な電動機設備が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電動機設備の据え付け状態の一例を示す
概要図。
【図２】従来の電動機設備を電気的に説明するための等
価回路図。
【図３】本発明による電動機設備の一実施の形態を示す
概要図。
【図４】同実施の形態の電動機設備を電気的に説明する
ための等価回路図。
【符号の説明】
１…可変周波数電源 ２…電動機 ３…電動機固定子巻線 ４…固定子巻線・筐体間浮遊容量 ５…電動機筐体 ６…電動機軸ベアリング ７…電動機軸 ８…被駆動機械軸 １０…被駆動機械軸ベアリング １１…被駆動機械 １２…被駆動機械筐体 １３…接地極（幹線） １４…電動機接地線 １５…電動機筐体・接地極間インピーダンス １６…電動機軸ベアリング等価抵抗 １７…被駆動機械軸ベアリング等価抵抗 １８…被駆動機械・接地極間インピーダンス １９…導体 ２０…導体インピーダンス
フロントページの続き (72)発明者 小野 浩孝 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (56)参考文献 実開 昭57−113384（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−127577（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−17865（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 11/00 H02K 5/00 - 5/26 H02K 7/00 - 7/20 H02K 13/00 - 13/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変周波数電源により駆動される電動機
    と、ベアリングでそれぞれに支持された電動機軸および
    被駆動機械軸により前記電動機と機械的に結合されて駆
    動される被駆動機械とから構成される電動機設備におい
    て、 前記電動機の固定側と前記被駆動機械の筐体側との少な
    くとも一部の間に高周波電流が流せるように、前記電動
    機の固定側と前記被駆動機械の筐体側との間を低インピ
    ーダンスの導体で電気的に接続したことを特徴とする電
    動機設備。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動機設備において、 前記電動機の固定側と前記被駆動機械の筐体側との間の
    少なくとも一部の間に接地電流が流せるように、前記電
    動機と前記被駆動機械との少なくとも一部を、同一の金
    属製の据え付けベース上に載置したことを特徴とする電
    動機設備。
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