JP3626869B2

JP3626869B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP3626869B2
Application number: JP07519799A
Authority: JP
Inventors: 康之奥村
Original assignee: 松下エコシステムズ株式会社
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000270507A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の軸受部に流れるベアリング電流を低減する回転電機のベアリング電流低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、誘動機を始めとする回転電機を回転数制御する方法としてインバータ等の電力変換機によって駆動するのが一般的となってきた。インバータ駆動の方式として電圧形ＰＷＭインバータが最も良く知られている。この種のインバータ駆動方式では、変調正弦波信号の振幅に比例したパルス幅の一定キャリア周期を持つ矩形波状の電圧パルス列を回転電機に印加して、回転電機のコイルに流れる電流を変調正弦波信号の周波数に等しい周波数の正弦波となるように回転電機を駆動する。
【０００３】
さて、最近の高速電力用半導体素子の発展に伴って、電圧形ＰＷＭインバータのキャリア周波数の高周波化が進み、インバータのスイッチング時に生じる急峻な電圧変化に起因して発生する回転電機のベアリング電流による軸受部の不具合が指摘されている。
【０００４】
図１８は、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の原理的回路図を示し、図１９は、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の各部の波形を説明する説明図である。図１８、図１９を併用して、ＰＷＭインバータが回転電機のコイル系に対して共通モードの電圧（以降コモンモード電圧と称す）を供給するメカニズムについて説明する。
【０００５】
図１８において、インバータ１０１はスイッチング素子１０２〜１０７および直流電源１０８から成り、インバータ１０１のＲ相、Ｓ相およびＴ相出力端子１０９〜１１１は回転電機１１２のコイル１１３のＲ相、Ｓ相およびＴ相タップ１１４〜１１６にそれぞれ結線されている。回転電機１１２のフレームグランド端子１１７は、インバータ１０１のフレームグランド端子１１８に接続され、さらに、フレームグランド端子１１８は大地にアース接続されている。
【０００６】
図１９の（ａ），（ｂ），（ｃ）はキャリア波信号Ｖ_cと各相のインバータ指令値Ｕ_R、Ｕ_S、Ｕ_Tとの比較により、インバータ１０１におけるＯＮ−ＯＦＦ制御信号の形成を説明するものである。図１９において、横軸を時間軸にとり、図１９の（ａ），（ｂ），（ｃ）の太線で図示された正弦波がインバータ１０１のＲ、Ｓ、Ｔ各相のインバータ指令値（Ｕ_R，Ｕ_S，Ｕ_T）を示す。同図上に三角波状の細線で示された波形がキャリア波信号Ｖ_Cである。キャリア波信号Ｖ_cがインバータ指令値Ｕ_R、Ｕ_S、Ｕ_Tよりも低いときは、該当するスイッチング素子１０２〜１０４側が導通し、スイッチング素子１０５〜１０７側が非導通となる。逆に、キャリア波信号Ｖ_cがインバータ指令値Ｕ_R、Ｕ_S、Ｕ_Tよりも高いときは、該当するスイッチング素子１０２〜１０４側が非導通となり、スイッチング素子１０５〜１０７側が導通となる。
【０００７】
図１９の（ｄ），（ｅ），（ｆ）は図１８に図示されるスイッチング素子のアーム対（１０２，１０５），（１０３，１０６），（１０４，１０７）の中間点と大地との間に形成される電圧Ｖ_R，Ｖ_S，Ｖ_Tを示す。説明を簡略化するため図１９の（ａ），（ｄ）でＲ相における関係について説明する。キャリア波電圧Ｖ_cがインバータ指令値Ｕ_Rより高いときは、スイッチング素子１０５が導通しアーム対（１０２，１０５）と大地間の電圧Ｖ_Rは零となる。尚、Ｅ_dは直流電源１０８の両端の電圧値である。次に、キャリア波電圧Ｖ_cがインバータ指令値Ｕ_Rより低いときは、スイッチング素子１０２が導通しアーム対（１０２，１０５）と大地間の電圧Ｖ_Rは＋Ｅ_dとなる。
【０００８】
図１９の（Ｇ）はコイル１１３に印可されるコモンモード電圧の関係を示す。コイル１１３の中性点１１９の大地を基準とする電位、すなはち、中性点電位Ｖ_NOは、通常、上述の電圧Ｖ_R，Ｖ_S，Ｖ_Tの平均電圧（数１）となる。
【０００９】
【数１】

【００１０】
ゆえに、中性点電位Ｖ_NOには、上述の電圧Ｖ_R，Ｖ_S，Ｖ_T三相分を重ね合わせたコモンモードの電圧が発生している。すなわち、中性点電位Ｖ_NOにはＰＷＭスイッチングパターン３相分を重ね合せた波形が発生することになる。
【００１１】
回転電機に発生するベアリング電流は、例えば、「ＰＷＭインバータによって発生する誘導電動機のベアリング電流」（ショータン・チェン、アイイーイーイー・トランザンクション・オン・エナジーコンバージョン、１１号１巻ナンバー１、１９９６年３月）（ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｎｄｕｃｔｉｏｎＭｏｔｏｒＢｅａｒｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔｓＣａｕｓｅｄｂｙＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒｓ、ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１，Ｍａｒｃｈ１９９６）に紹介されているように、回転電機のコイルとロータ間、コイルとステータ間、および、ロータとステータ間の静電結合容量に起因して発生する。
【００１２】
図２０は、従来の回転電機の構成を示した断面図であり、スロット１２０と歯１２１を有するステータ鉄心１２２のそのスロット１２０内にコイル１１３を配置して形成したステータ１２３と、ロータ１２４から構成されている。そしてロータ１２４側面に対向するステータ鉄心１２２の空隙側内周面には、スロット１２０の開口部１２５がある。
【００１３】
一般的に、回転電機では、コイル１１３は開口部１２５付近の空隙を介して、ロータ１２４と接近した位置に配置されるので、コイル１１３の巻き取り方向に沿って、コイル１１３とロータ１２４の間に静電結合容量１２６が分布している。
【００１４】
ところで、大容量機では開口スロット、小容量機では半閉スロット形状にしているが、特に大容量機では、開口部の空隙面の面積が大きくなるため、静電結合容量１２６は大きくなる。小容量機でも、開口部の面積が小さくなった分、大容量機ほどではないが、比較的小さな静電結合容量が存在する。
【００１５】
同様に、コイル１１３はステータ鉄心１２２のスロット１２０内に、ステータ鉄心１２２に接近した位置に配置されるので、コイルの巻き取り方向に沿って、コイル１１３とステータ１２３の間にも静電結合容量１２７が分布している。
【００１６】
一般的に、回転電機では、ステータ１２３とロータ１２４の間の空隙間隔は狭く設計されるので、ステータ１２３とロータ１２４は接近した位置に配置され、ステータ１２３とロータ１２４の間にもエアーギャップ容量１２８が存在する。
【００１７】
図２１は、回転電機が高速で回転している時の軸受装置の状態を示す断面図である。この場合、軸受装置１２９の転動体１３０は潤滑油１３１で浸された内輪１３２と外輪１３３の間にできる中空に浮いた状態（以降、流体潤滑状態と称す）となる。この時、内輪１３２と外輪１３３は、電気的には、常時非導通、時々導通する。
【００１８】
図２２は、回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機のコモンモード等価回路図を示し、図２３は、回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の各部の波形を説明する説明図である。図２２、図２３を併用して、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、ディスチャージモードのベアリング電流が発生するメカニズムについて説明する。
【００１９】
図２２において、流体潤滑状態では、軸受装置１２９は電気的に非導通となる。前述したように、コイル１１３とステータ１２３の間に静電結合容量１２６、コイル１１３とロータ１２４の間に静電結合容量１２７、および、ステータ１２３とロータ１２４の間にエアーギャップ容量１２８等が存在するので、これらの静電容量より成り、コイル４とステータ５の間に印加された電圧をエアーギャップ容量１４に発生する軸電圧として伝達するような、図示するような閉じた回路１３４が形成される。同図で図示するように、軸受装置１２９は、抵抗１３５、インダクタンス１３６およびスイッチ１３７を直列接続した軸受装置の等価回路１３８で現すことができる。
【００２０】
図２３において、インバータ１０１からコイル１１３とステータ１２３との間に図２３（ａ）に示すようなコモンモード電圧が印加されると、コイル１１３とステータ１２３の間に印加された電圧をエアーギャップ容量１２８に発生する軸電圧として伝達するような閉じた回路１３４が形成されているので、コモンモード電圧に対する閉じた回路１３４の応答現象として、エアーギャップ容量１２８に図２３（ｂ）に示すような軸電圧が発生する。この軸電圧は、閉じた回路１３４に固有な伝達特性から、コモンモード電圧の立ち上りエッジにおいて、図示するように激しく振動する。振動する軸電圧の瞬時値が、ある電圧レベルを超えると、軸受装置の油膜を絶縁破壊させて軸受部を導通状態にさせ、エアーギャップ容量１２８に蓄積された軸電圧は、抵抗１３５、インダクタンス１３６およびスイッチ１３７を直列接続した軸受装置１２９の等価回路１３８を経て放電し、この時軸受装置１２９に流れる放電電流として図２３（ｃ）に示すようなディスチャージモードのベアリング電流が流れる。
【００２１】
ここで、ディスチャージモードのベアリング電流は、エアーギャップ容量１２８に蓄積された放電電流として発生するので、放電直前にエアーギャップ容量１２８に蓄積された軸電圧に比例するが、軸電圧は、前述したように、コモンモード電圧の立ち上りエッジで大きく振動し、その最大ピーク電圧は大きな値となるので、軸電圧が最大ピーク値付近に達したときに、軸受装置１２９が導通し、エアーギャップ容量１２８が放電したときに発生するベアリング電流の振幅は非常に大きな電流となることがある。例えば、１キロワットクラスの誘導電動機の場合、軸電圧の最大ピーク値Ｖ_rsmaxは４１Ｖとなり、軸電圧が最大ピーク電圧Ｖ_rsmaxが４１Ｖ付近に達した瞬間に放電したとき、１５００ｍＡにもなるベアリング電流が流れることがある。このように、ディスチャージモードのベアリング電流の振幅は、非常に大きな値になることがあり、軸受装置に与える破壊損傷のストレスは大きい。
【００２２】
図２４は、回転電機が低速で回転している時の軸受装置の状態を示す断面図である。この場合、内輪１３２は転動体１３０を介して外輪１３３と常に接触した状態（以降、境界潤滑状態と称す）となり、内輪１３２と外輪１３３は接触しており常に電気的に導通している。
【００２３】
図２５は、回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機のコモンモード等価回路図を示し、図２６は、回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の各部の波形を説明する説明図である。図２５、図２６を併用して、時軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、コンダクティブモードのヘ゛アリンク電流が発生するメカニズムについて説明する。
【００２４】
図２５において、境界潤滑状態では、軸受装置１２９は電気的に導通している。前述したようなコイル１１３とロータ１２４の間の静電結合容量１２６、コイル１１３とステータ１２３の間の静電結合容量１２７、さらに、スイッチ１３７が閉じた状態の軸受装置１２９の等価回路１３８より成り、コイル１１３とステータ１２３の間に印加された電圧を、軸受装置１２９の等価回路１３８に流れるベアリング電流として伝達するような、図示するような閉じた回路１３９が形成される。
【００２５】
図２６において、インバータ１０１からコイル１１３とステータ１２３との間に図２６（ａ）に示すようなコモンモード電圧が印加されると、コイル１１３とステータ１２３の間に印加された電圧を軸受装置１２９の等価回路１３８に流れるベアリング電流として伝達するような閉じた回路１３９が形成されるので、コモンモード電圧に対する閉じた回路１３９の応答電流として、図２６（ｃ）に示すようなコンダクティブモードのベアリング電流が発生する。このベアリング電流は、閉じた回路１３９に固有な伝達特性によって、コモンモード電圧の立ち上りエッジにおいて、図示するように振動する。例えば、回転電機１１２が１キロワットクラスの誘導機の場合、振動するベアリング電流の最大ピーク電流I_bmaxは６０〜１５０ｍＡとなる。このように、コンダクティブモードのベアリング電流は、その最大ピーク値I_bmaxは、ディスチャージモードのベアリング電流ほど大きくはないにしても、コモンモード電圧に対する閉じた回路１３９の応答電流であるため、コモンモード電圧の立ち上がりエッジ毎に必ず発生するので、その発生頻度は高く、軸受装置に与えるストレスは無視できない。
【００２６】
以上で述べたように、インバータ駆動された従来の回転電機では、振幅が大きく軸受装置に与えるストレスの大きなディスチャージモードのベアリング電流、および、振幅は小さいが発生頻度が高く、軸受装置に与えるストレスを無視できないコンダクティブモードのベアリングモード電流が発生するため、回転軸受の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化を招き、場合によっては軸受装置を損傷または破壊することがある。従って、このような障害が発生しないように、回転電機にベアリング電流防止装置が用いられている。通常、このベアリング電流防止装置としては、軸受装置を絶縁する方法と回転軸を接地する方法があるが、軸受部を絶縁する方法は、構造が複雑になり、組み立て工程に細心の注意を要し、工数が多くかかり、かつ回転電機によっては機械的構造上軸受部の絶縁ができないものもあるので、通常は軸受部を絶縁するよりは簡単で、実施し易い回転軸を接地する方法が用いられている。
【００２７】
従来、この種のベアリング電流の発生を防止するベアリング電流防止装置は、特開昭５８−７８７７０号公報、特開昭５４−８８０１号広報、実開昭６３−１２４０５７号広報、および実開昭５８―７８７６９号広報に記載されたものが知られている。
【００２８】
以下、その従来のベアリング電流防止装置について図２７を参照しながら説明する。図に示すように、従来の回転軸を接地する方式の軸電流防止装置１４０はアースブラシホルダ１４１、アースブラシホルダ支え１４２およびアースブラシ組立体１から構成されている。アースブラシホルダ支え１４２は、導電材料の板材を略Ｌ字状に曲げて作られ、その略Ｌ字状の垂直返の端部は、エンドブラケット１４４とエンドブラケット１４４に接合されたシールド玉軸受１４５より成る軸受装置１２９のエンドブラケット１４４の部分にボルト１４６を介して取り付けられ、略Ｌ字状の水平辺には後述するアースブラシホルダ１４１が取付けられている。エンドブラケット１４４は回転電機１１２の金属筐体１４７にボルト１４８を介して取付けられている。アースブラシホルダ１４１はホルダシャンク１４９およびキャップ１５０より成り、ホルダシャンク１４９はアースブラシホルダ支え１４２の水平返にねじまたは半田付け等で固定され、その内側には後述するアースブラシ組立体１４３の取付け穴１５１が設けられている。アースブラシ組み立体１４３はアースブラシ１５２、ばね１５３、ピグテール１５４およびピグテール支え１５５より成っている。従って、アースブラシホルダ１４１のホルダシャンク１４９の取付け穴１５１にアースブラシ組立体１４３を挿入し、ホルダシャンク１４９にキャップ１５０を取付ければ、アースブラシ１５２は、ばね１５３を介して回転軸１５６に押し付けられて接触し、回転軸１５６は、常にアースブラシ１５２、ピグテール１５４、ピグテール支え１５５、キャップ１５０、ホルダシャンク１４９、アースブラシホルダ支え１４２、エンドブラケット１４４および金属筐体１４７を介して接地される。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
以上で述べたように、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機では、インバータより回転電機のコイルとステータ間に、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相のＰＷＭスイッチングパターン三相分を重ね合わせたコモンモード電圧が供給される。
【００３０】
さらに、回転電機が高速で回転し、軸受装置１２９が流体潤滑状態となる場合、軸受装置１２９は電気的に非導通となり、コイル１１３とロータ１２４の間の静電結合容量１２６、コイル１１３とステータ１２３の間の静電結合容量１２７、および、ステータ１２３とロータ１２４の間のエアーギャップ容量１２８から成る閉じた回路１３４が形成され、コモンモード電圧が閉じた回路１３４に供給されると、コモンモード電圧に対する閉じた回路１３４の応答電圧としてエアーギャップ容量１２８の両端に軸電圧が発生する。この軸電圧の瞬時値が、ある電圧レベルを超えると、軸受装置１２９の油膜を絶縁破壊させて軸受装置１２９を導通状態にさせ、エアーギャップ容量１２８に蓄積された軸電圧は軸受装置１２９を経て、軸受装置１２９に放電電流、すなわち、ディスチャージモードのベアリング電流が流れる。このディスチャージモードのベアリング電流は、エアーギャップ容量１２８に蓄積された放電電流として発生するので、その振幅は、放電直前にエアーギャップ容量１２８に蓄積された軸電圧に比例するが、閉じた回路１３４に固有な伝達特性のため、軸電圧はコモンモード電圧の立ち上りエッジにおいて激しく振動し、軸電圧の最大ピーク電圧は大きな値となるので、軸電圧が最大ピーク値付近に達したときに、軸受装置１２９が導通しエアーギャップ容量１２８が放電したときに発生するベアリング電流の振幅は非常に大きな電流となることがあり、この振幅の大きなベアリング電流が、軸受の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化を招き、場合によっては軸受装置１２９が損傷または破壊するという問題があった。
【００３１】
回転電機が低速で回転し、軸受装置１２９が境界潤滑状態となる場合、軸受装置１２９は電気的に導通状態となり、コイル１１３とロータ１２４間の静電結合容量１２６、コイル１１３とステータ１２３間の静電結合容量１２７、および、軸受装置１２７から成る閉じた回路１３９が形成され、インバータからこの閉じた回路１３９にコモンモード電圧が印加されると、コモンモード電圧に対する閉じた回路１３９の応答電流として軸受装置１２９にコンダクティブモードのベアリング電流が発生するが、この種のベアリング電流は、コモンモード電圧の立ち上がりエッジ毎に必ず発生するので、その発生頻度は高く、この発生頻度の高いコンダクティブモードのベアリング電流が、軸受の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化を招き、場合によっては軸受装置１２９を損傷または破壊するという問題があった。
【００３２】
また、このような問題を解決するための従来のベアリング電流防止装置では、アースブラシ１５２は、ばね１５３より回転軸１５６に押し付けられているので、回転軸１５６の表面を摩耗、損傷させないように、カーボンを主成分とした非常に軟質の導電材料で作られているため摩耗が早く、早いものは２〜３箇月で、長くても６〜７箇月でアースブラシを交換しなければならないという欠点があった。
【００３３】
また、このような問題を解決するための従来のベアリング電流防止装置では、アースブラシ１５２を、回転軸１５６に押し付けるためのアースブラシホルダ１４１の機構や、アースブラシホルダ１４１を支えるための機構が大変複雑なものになるため、ベアリング電流防止装置を装備する際に、多くのコストと工数がかかると言う欠点があった。
【００３４】
以上述べたように、ＰＷＭインバータにより駆動された従来の回転電機では、回転電機が高速で回転しているとき、振幅が大きく、軸受装置に与えるストレスの大きいディスチャージモードのベアリング電流が発生してしまうという課題があり、ディスチャージモードのベアリング電流を消滅させて、軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷または破壊を防止することが要求されている。
【００３５】
また、回転電機が低速で回転しているとき、発生頻度が高く、軸受装置に与えるストレスを無視できないコンダクティブモードのベアリング電流が流れてしまうという課題があり、コンダクティブモードのベアリングを消滅させて、軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷または破壊を防止することが要求されている。
【００３６】
また、従来のベアリング電流防止装置では、ブラシの摩耗による保守を数箇月毎に行う必要があるという課題があり、長時間使用しても保守する必要なくベアリング電流を防止できる方法が要求されている。
【００３７】
また、従来のベアリング電流防止装置では、アースブラシを、回転軸に押し付けるためのアースブラシホルダの機構や、アースブラシホルダを支えるための機構が大変複雑なものになるため、これを装備する際に多くのコストと工数がかかるという課題があり、機構が簡単で、これを装備する際にコストと工数をかけずにベアリング電流を防止できる方法が要求されている。
【００３８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ベアリング電流を消滅させて軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷または破壊を防止することができ、かつ、長時間使用しても保守する必要なくベアリング電流を消滅することができ、かつ、機構が簡単でこれを装備する際に、多くのコストと工数をかける必要がない回転電機を提供することを目的としている。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転電機は上記目的を達成するために、スロットと歯を有するステータ鉄心のそのスロット内にコイルを配置して形成したステータと、そのステータを内周面に固定したハウジングと、回転軸を有するロータと、軸受装置を有しその軸受装置を介して前記回転軸を保持し、前記ハウジングの両端部に固定された２枚のエンドブラケットを備えた回転電機において、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる薄い略円筒物を、前記ステータ鉄心と電気的に導通するように、前記スロットの開口部を塞ぐように前記ロータ側面に対向する前記ステータ鉄心の空隙側内周面に配置、固定し、前記略円筒物の両端部を前記エンドブラケットで塞ぐようにして、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように前記コイルを含む前記ステータ鉄心を前記円筒物、前記エンドブラケット、および、前記ハウジングで囲って完全密封状態として、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽した事を特徴とする回転電機としたものである。
【００４０】
本発明によれば、ベアリング電流を消滅させて、軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷または破壊を防止することができ、また、長時間使用しても保守する必要なくベアリング電流の発生を防止することができ、また、これを装備する際に、多くのコストと工数をかける必要がない回転電機が得られる。
【００４１】
また他の手段は、スロットと歯を有するステータ鉄心のそのスロット内にコイルを配置して形成したステータと、そのステータを内周面に固定したハウジングと、回転軸を有するロータと、軸受装置を有しその軸受装置を介して前記回転軸を保持し、前記ハウジングの両端部に固定された２枚のエンドブラケットを備えた回転電機において、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる薄い略円筒物を、前記ステータ鉄心と電気的に導通するように、前記スロットの開口部を塞ぐように前記ロータ側面に対向する前記ステータ鉄心の空隙側内周面に配置、固定し、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる２枚の略円環を、前記略円筒物の両端部に、前記略円筒物と電気的に導通するように固定し、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように前記コイルを含む前記ステータ鉄心を前記略円筒物、前記略円環、および、前記ハウジングで囲って完全密封状態となるようにして、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽した事を特徴とする回転電機としたものである。
【００４２】
本発明によれば、ベアリング電流を消滅させて、軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷または破壊を防止することができ、また、長時間使用しても保守する必要なくベアリング電流の発生を防止することができ、また、これを装備する際に、多くのコストと工数をかける必要がない回転電機が得られる。
【００４３】
また他の手段は、スロットと歯を有するステータ鉄心のそのスロット内にコイルを配置して形成したステータと、そのステータを内周面に固定したハウジングと、回転軸を有するロータと、軸受装置を有しその軸受装置を介して前記回転軸を保持し、前記ハウジングの両端部に固定された２枚のエンドブラケットを備えた回転電機において、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる薄い金属箔を、前記ステータ鉄心と電気的に導通するように、前記スロットの開口部を塞ぐように前記ロータ側面に対向する前記ステータ鉄心の空隙側内周面に配置、固定し、かつ、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように前記コイルを含む前記ステータ鉄心を前記ハウジングと前記金属箔の両端部で囲って完全密封状態として、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽した事を特徴とする回転電機としたものである。
【００４４】
本発明によれば、ベアリング電流を消滅させて、軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷または破壊を防止することができ、また、長時間使用しても保守する必要なくベアリング電流の発生を防止することができ、また、これを装備する際に、多くのコストと工数をかける必要がない回転電機が得られる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明は、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を、ステータ鉄心の空隙側内周面のスロット開口部に配置、固定して、スロット開口部のみを塞ぐようにし、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように、コイルを含むステータ鉄心全体を、ステータ鉄心の空隙側内周面に配置した静電遮蔽材とハウジングで囲って完全密封状態とするか、または、コイルを含むステータ鉄心全体を、ステータ鉄心の空隙側内周面に配置した静電遮蔽材、ハウジング、および、ブラケットで囲って完全密封状態として、コイルとロータを静電遮蔽するようにしたものである。
【００４６】
このような構成の回転電機では、インバータより供給される電流によってコイルに励起された磁束がスロットの開口部に配置された真空中の透磁率に等しい非磁性体を通過する際にできるスロットの開口部付近の空隙部の磁束密度は、静電遮蔽材が無い従来の回転電機におけるスロットの開口部付近の空隙部の磁束密度に等しく、前述した位置に静電遮蔽材を配置したことによって、回転電機に磁気的な影響をに与えないという作用を有する。
【００４７】
次に、インバータより供給される比較的低い数キロヘルツ〜十数キロヘルツの周波数のキャリアを持つ電流によってコイルに励起された磁束の変化が、真空中の透磁率に等しい非磁性体の静電遮蔽材を通過する際に、静電遮蔽材内部に発生する渦電流はほとんど零に等しく、渦電流が流れる事によって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題はほとんど起きないという作用を有する。
【００４８】
このような構成により、コイルとロータとの間を静電遮蔽することにより、コイルとロータの間の静電結合容量を零にして、回転電機が高速で回転しているときに形成されたコイルとロータの間の静電結合容量、コイルとステータの間の静電結合容量、および、ステータとロータの間のエアーギャップ容量により成り、コイルとステータ間に印加された電圧をエアーギャップ容量に発生する軸電圧として伝達する、従来の閉じた回路が形成されないため、コモンモード電圧に対する閉じた回路の応答電圧としてエアーギャップ容量に発生する軸電圧が消滅するため、エアーギャップ容量に蓄積された軸電圧の放電現象として発生するディスチャージモードのベアリング電流が消滅するという作用を有する。
【００４９】
また、回転電機のコイルとロータとの間を静電遮蔽することにより、コイルとロータの間の静電結合容量を零にして、回転電機が低速で回転しているときにに形成されたコイルとロータの間の静電結合容量、コイルとステータの間の静電結合容量、および、軸受装置により成り、コイルとステータ間に印加された電圧を軸受装置に流れるベアリング電流として伝達する、従来の閉じた回路が形成されないため、コモンモード電圧に対する閉じた回路の応答電流として軸受装置に流れるコンダクティブモードのベアリング電流も消滅するという作用を有する。
【００５０】
また、ステータに配置、固定した静電遮蔽材を、ロータと非接触で配置するようにして、ステータとロータ間を静電遮蔽するようにしたものであり、従来のベアリング電流低減装置のように軟質の導電材料で作られたアースブラシが回転軸に押し付けられて摩耗するような個所がないため、長時間使用しても保守する必要がないという作用を有する。
【００５１】
また、静電遮蔽材を、ステータ鉄心の空隙側内周面のスロット開口部に配置、固定して、スロット開口部のみを塞ぐようにし、コイルを含むステータ鉄心全体を、ステータ鉄心の空隙側内周面に配置した静電遮蔽材とハウジングで囲って完全密封状態とするか、または、コイルを含むステータ鉄心全体を、ステータ鉄心の空隙側内周面に配置した静電遮蔽材、ハウジング、または、ブラケットで囲って完全密封状態として、コイルとロータを静電遮蔽するようにしただけの簡単な構造で、ベアリング電流を消滅することができるという作用を有する。
【００５２】
【実施例】
（参考例１）
図１は、本発明の第１参考例の回転電機の構成を示す断面図である。図２は、図１において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図である。図１、図２において、ステータ鉄心１はスロット２と歯３を有し、そのスロット２内にコイル４を配置して形成したステータ５は、ハウジング６の内周面に固定され、ロータ７は回転軸８を有し、後述する例えばかご型巻線を備えた誘導電動機のロータであって、軸受装置９を有し軸受装置９を介して回転軸８を保持する２枚のエンドブラケット１０ａ、１０ｂは、ハウジング６の両端にボルト１１を介してハウジング６に固定されている。そして、ロータ７がコイル４から静電遮蔽されるように、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた小片楔１２が、スロット２の開口部１３を塞ぐようにスロット２の開口部１３に、配置、固定され、小片楔１２はステータ鉄心１と電気的に導通するように、ステータ鉄心１にはんだ付け、または、溶接されている。
【００５３】
図３は、参考例で使用したかご型巻線を備えた誘導電動機のロータの構成を示す構成図である。図３において、ロータ鉄心１４は珪素鋼板１５を軸方向に積層して形成され、回転軸８に固定されている。そのロータ鉄心１４の径方向外周近傍に、その断面が円形をなすような複数のスロット１６が軸方向に形成されている。ロータ巻線１７は、複数のスロット１６に収納された円柱状の複数のバー１８の両端を、ロータ鉄心１４の軸方向両端において、エンドリング１９ａ、１９ｂで短絡接合して一体成形したものであって、ロータ巻線１７は、アルミダイカスト、または、銅ダイカストによって一体成形されている。
【００５４】
このように構成された回転電機、すなはち、誘導電動機がインバータ駆動された場合、インバータより供給される電流によってコイル４に励起された磁束がスロット２の開口部１３に配置された静電遮蔽材を通過する際にできるスロット２の開口部１３付近での空隙部における磁束密度は、静電遮蔽材が真空中の透磁率に等しい非磁性体を使用しているため、小片楔１２が無い従来の回転電機におけるスロット２の開口部１３付近での空隙部における磁束密度に等しい。従って、真空中の透磁率に等しい銅のような非磁性体の小片楔１２をスロット２の開口部１３に配置しても、回転電機には磁気的な影響を与えない。
【００５５】
次に、インバータより供給される比較的低い数キロヘルツ〜数十キロヘルツの周波数のキャリアを持つ電流によってコイル４に励起された磁束の変化が、静電遮蔽材を通過する際、静電遮蔽材の内部において発生する渦電流は、磁束の変化が通過しようとする物質の誘電率に比例するが、静電遮蔽材は真空中の透磁率にほぼ等しい透磁率の小さい非磁性体を使用しているため、静電遮蔽材の内部において渦電流はほとんど発生せず、渦電流が流れる事によって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題はほとんど起きない。
【００５６】
図４は、参考例１の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、インバータに駆動された参考例１の回転電機のコモンモード等価回路図を示し、図５は、参考例１の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、インバータに駆動された実施例１の回転電機における各部の波形を説明する説明図である。図４、図５を併用して、参考例１の回転電機が高速で回転した場合において、ディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止できる理由について説明する。
【００５７】
図４において、従来の回転電機と同様に、コイル４の巻き取り方向に対して、コイル４とステータ５の間に静電結合容量２０が分布しており、ステータ５とロータ７の間にもエアーギャップ容量２１が存在している。同図において、軸受装置９は、抵抗２２、インダクタンス２３、および、スイッチ２４を直列接続した等価回路２５で表現されている。ここで、回転電機は高速で回転しているため、流体潤滑状態となっている軸受装置９は非導通状態なのでスイッチ２４は開いている。実施例１では、銅のような金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる小片楔１２がスロット２の開口部１３に配置、固定され、コイル４とロータ７の間を静電遮蔽してあるので、コイル４とロータ７の間の静電結合容量２６は零となり、コイル４とロータ７の間の静電結合容量２６、コイル４とステータ５の間の静電結合容量２０、および、ステータ５とロータ７の間のエアーギャップ容量２１より成り、コイル４とステータ５の間に印加された電圧をエアーギャップ容量２１に発生する軸電圧として伝達するような、従来の回転電機で形成された閉じた回路１３４は形成されない。
【００５８】
図５において、インバータ２７から図５（ａ）に示すようなコモンモード電圧がコイル４とステータ５の間に供給されても、コイル４とステータ５の間に印加された電圧をエアーギャップ容量２１に発生する軸電圧として伝達する従来の回転電機で形成された閉じた回路１３４が形成されないので、コモンモード電圧に対する閉じた回路の応答現象は起こり得ず、エアーギャップ容量２１に発生する軸電圧は図５（ｂ）に示すように零となる。従って、図５（ｃ）に示すように、エアーギャップ容量２１に蓄積された軸電圧の放電現象として発生するディスチャージモードのベアリング電流も発生せず、ディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止することができる。
【００５９】
図６は、参考例１の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、ＰＷＭインバータに駆動された参考例１の回転電機のコモンモード等価回路図を示し、図７は参考例１の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、ＰＷＭインバータに駆動された参考例１の回転電機における各部の波形を説明する説明図である。図６、図７を併用して、参考例１の回転電機が低速で回転した場合において、コンダクティブモードのベアリング電流の発生を防止できる理由について説明する。
【００６０】
図６において、従来の回転電機と同様に、コイル４の巻き取り方向に対して、コイル４とステータ５の間に静電結合容量２０が分布しており、ステータ５とロータ７の間にもエアーギャップ容量２１が存在している。同図において、軸受装置９は、抵抗２２、インダクタンス２３、および、スイッチ２４を直列接続した等価回路２５で表現されている。ここで、回転電機は低速で回転しているため、境界潤滑状態となっている軸受装置９は非導通状態なのでスイッチ２４は閉じている。実施例１では、銅のような金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる小片楔１２がスロット２の開口部１３に配置、固定され、コイル４とロータ７間を静電遮蔽してあるので、コイル４とロータ７の間の静電結合容量２６は零となり、コイル４とロータ７間の静電結合容量２６、コイル４とステータ５間の静電結合容量２０、および、軸受装置９の等価回路２５より成り、コイル４とステータ５の間に印加された電圧を軸受装置９に流れるベアリング電流として伝達するような、従来の回転電機に形成された閉じた回路１３９は形成されない。
【００６１】
図７において、軸受装置９が境界潤滑状態となる場合、軸受装置９は常に導通しており、エアーギャップ容量２１に蓄積される軸電圧は軸受装置９のを経て常に放電するので、軸電圧は図７（ｂ）に示すように常に零となる。
【００６２】
インバータ２７から図７（ａ）に示すようなコモンモード電圧がコイル４とステータ５の間に供給されても、コイル４とステータ５の間に印加された電圧を軸受装置８に流れるベアリング電流として伝達する従来の回転電機に形成された閉じた回路１３９が形成されないので、コモンモード電圧に対する閉じた回路１３９の応答現象は起こり得ず、エアーギャップ容量２１に発生するベアリング電流は図５（ｃ）に示すように零となり、コンダクティブモードのベアリング電流の発生を防止することができる。
【００６３】
（参考例２）
図８は、本発明の第２参考例の回転電機の構成を示す断面図である。図９は、図８において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図である。図８、図９において、ステータ鉄心１はスロット２と歯３を有し、そのスロット２内にコイル４を配置して形成したステータ５は、ハウジング６の内周面に固定され、ロータ７は回転軸８を有し、例えば実施例１で説明した図３に図示するかご型巻線を備えた誘導電動機のロータであって、軸受装置９を有し軸受装置９を介して回転軸８を保持する２枚のエンドブラケット１０ａ、１０ｂは、ハウジング６の両端にボルト１１を介してハウジング６に固定されている。そして、ロータ７がコイル４から静電遮蔽されるように、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた薄い円筒物が２８、スロット２の開口部１３を塞ぐようにロータ７の側面に対向するステータ鉄心１の空隙内周面に配置、固定され、円筒物２８はステータ鉄心１と電気的に導通するように、ステータ鉄心１にはんだ付け、または、溶接されている。
【００６４】
このような構成で、コイル４とロータ７間を静電遮蔽した参考例２の回転電機がインバータ駆動された場合、実施例１で述べたのと同様に、前述した位置に静電遮蔽物を設置したことによって、回転電機に磁気的な影響を与えることなく、かつ、渦電流が流れる事が原因となって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題を起こす事なく、従来の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合に発生していたディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止することができ、また、従来の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合に発生していたコンダクティブモードのベアリング電流の発生も防止することができる、等の効果が生じる。これらの効果が生じる説明は、実施例１と同様の説明となるので省略する。
【００６５】
（実施例１）
図１０は、本発明の第１実施例の回転電機の構成を示す断面図である。図１１は、図１０において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図である。図１０、図１１において、ステータ鉄心１はスロット２と歯３を有し、そのスロット２内にコイル４を配置して形成したステータ５は、ハウジング６の内周面に固定され、ロータ７は回転軸８を有し、例えば実施例１で説明した図３に図示するかご型巻線を備えた誘導電動機のロータであって、軸受装置９を有し軸受装置９を介して回転軸８を保持する２枚のエンドブラケット１０ａ、１０ｂは、ハウジング６の両端にボルト１１を介してハウジング６に固定されている。そして、ロータ７がコイル４から静電遮蔽されるように、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた薄い円筒物２９を、スロット２の開口部１３を塞ぐようにロータ７の側面に対向するステータ鉄心１の空隙内周面に配置、固定し、円筒物２９をステータ鉄心１と電気的に導通するようにステータ鉄心３にはんだ付けまたは溶接し、円筒物２９の両端をエンドブラケット１０ａ、１０ｂで塞ぐように配置し、コイル４とロータ７を静電遮蔽するようにコイル４を含むステータ鉄心１全体を円筒物２９、エンドブラケット１０ａ、１０ｂ、および、ハウジング６で囲って完全密封状態としている。
【００６６】
このような構成で、コイル４とロータ７間を静電遮蔽した実施例１の回転電機がインバータ駆動された場合、参考例１で述べたのと同様に、前述した位置に静電遮蔽物を設置したことによって、回転電機に磁気的な影響を与えることなく、かつ、渦電流が流れる事が原因となって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題を起こす事なく、従来の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合に発生していたディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止することができ、また、従来の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合に発生していたコンダクティブモードのベアリング電流の発生も防止することができる、等の効果が生じる。これらの効果が生じる説明は、参考例１と同様の説明となるので省略する。
【００６７】
（実施例２）
図１２は、本発明の第２実施例の回転電機の構成を示す断面図である。図１３は、図１２に６いて図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図である。図１２、図１３において、ステータ鉄心１はスロット２と歯３を有し、そのスロット２内にコイル４を配置して形成したステータ５は、ハウジング６の内周面に固定され、ロータ７は回転軸８を有し、例えば参考例１で説明した図３に図示するかご型巻線を備えた誘導電動機のロータであって、軸受装置９を有し軸受装置９を介して回転軸８を保持する２枚のエンドブラケット１０ａ、１０ｂは、ハウジング６の両端にボルト１１を介してハウジング６に固定されている。そして、ロータ７がコイル４から静電遮蔽されるように、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた薄い円筒物３０を、スロット２の開口部１３を塞ぐようにロータ７の側面に対向するステータ鉄心１の空隙内周面に配置、固定し、円筒物３０をステータ鉄心１と電気的に導通するようにステータ鉄心３にはんだ付けまたは溶接し、円筒物３０の両端を、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた円環３１ａ、３１ｂで塞ぐように配置し、円環３１ａ、３１ｂをハウジング６と電気的に導通するようにハウジング６にはんだ付けまたは溶接し、コイル４とロータ７を静電遮蔽するようにコイル４を含むステータ鉄心１全体を円筒物３０、円環３１ａ、３１ｂ、および、ハウジング６で囲って完全密封状態としている。
【００６８】
このような構成で、コイル４とロータ７間を静電遮蔽した実施例２の回転電機がインバータ駆動された場合、参考例１で述べたのと同様に、前述した位置に静電遮蔽物を設置したことによって、回転電機に磁気的な影響を与えることなく、かつ、渦電流が流れる事が原因となって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題を起こす事なく、従来の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合に発生していたディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止することができ、また、従来の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合に発生していたコンダクティブモードのベアリング電流の発生も防止することができる、等の効果が生じる。これらの効果が生じる説明は、参考例１と同様の説明となるので省略する。
【００６９】
（参考例３）
図１４は、本発明の第３参考例の回転電機の構成を示す断面図である。図１５は、図１４において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図である。図１４、図１５において、ステータ鉄心１はスロット２と歯３を有し、そのスロット２内にコイル４を配置して形成したステータ５は、ハウジング６の内周面に固定され、ロータ７は回転軸８を有し、例えば参考例１で説明した図３に図示するかご型巻線を備えた誘導電動機のロータであって、軸受装置９を有し軸受装置９を介して回転軸８を保持する２枚のエンドブラケット１０ａ、１０ｂは、ハウジング６の両端にボルト１１を介してハウジング６に固定されている。そして、ロータ７がコイル４から静電遮蔽されるように、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた薄い金属箔３２が、スロット２の開口部１３を塞ぐようにロータ７の側面に対向するステータ鉄心１の空隙内周面に配置、固定され、金属箔３２はステータ鉄心１と電気的に導通するように、ステータ鉄心１にはんだ付け、または、溶接されている。
【００７０】
このような構成で、コイル４とロータ７間を静電遮蔽した参考例３の回転電機がインバータ駆動された場合、参考例１で述べたのと同様に、前述した位置に静電遮蔽物を設置したことによって、回転電機に磁気的な影響を与えることなく、かつ、渦電流が流れる事が原因となって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題を起こす事なく、従来の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合に発生していたディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止することができ、また、従来の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合に発生していたコンダクティブモードのベアリング電流の発生も防止することができる、等の効果が生じる。これらの効果が生じる説明は、参考例１と同様の説明となるので省略する。
【００７１】
（実施例３）
図１６は、本発明の第３実施例の回転電機の構成を示す断面図である。図１７は、図１６において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図である。図１６、図１７において、ステータ鉄心１はスロット２と歯３を有し、そのスロット２内にコイル４を配置して形成したステータ５は、ハウジング６の内周面に固定され、ロータ７は回転軸８を有し、例えば参考例１で説明した図３に図示するかご型巻線を備えた誘導電動機のロータであって、軸受装置９を有し軸受装置９を介して回転軸８を保持する２枚のエンドブラケット１０ａ、１０ｂは、ハウジング６の両端にボルト１１を介してハウジング６に固定されている。そして、ロータ７がコイル４から静電遮蔽されるように、例えば銅のような透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られた薄い金属箔３３が、スロット２の開口部１３を塞ぐようにロータ７の側面に対向するステータ鉄心１の空隙内周面に配置、固定され、金属箔３３はステータ鉄心１と電気的に導通するように、ステータ鉄心１にはんだ付けまたは溶接され、さらに、金属箔３３の両端部はハウジング６と電気的に導通するように、ハウジング６にはんだ付けまたは溶接し、コイル４とロータ７を静電遮蔽するようにコイル４を含むステータ鉄心１は、ハウジング６と金属箔３３で囲って完全密封状態としている。
【００７２】
このような構成で、コイル４とロータ７間を静電遮蔽した実施例３の回転電機がインバータ駆動された場合、実施例１で述べたのと同様に、前述した位置に静電遮蔽物を設置したことによって、回転電機に磁気的な影響を与えることなく、かつ、渦電流が流れる事が原因となって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題を起こす事なく、従来の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合に発生していたディスチャージモードのベアリング電流の発生を防止することができ、また、従来の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合に発生していたコンダクティブモードのベアリング電流の発生も防止することができる、等の効果が生じる。これらの効果が生じる説明は、参考例１と同様の説明となるので省略する。
【００７３】
なお、参考例１〜３および実施例１〜実施例３では、静電遮蔽材に銅を用いたが、銅にかえて、アルミニウム、銀、白金、鉛、その他透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、導体である金属または金属合金を用いてもよく、その作用効果に差を生じない。
【００７４】
なお、参考例１〜３および実施例１〜実施例３では、ロータにかご型巻線を備えた誘導電動機のロータを用いたが、かご型巻線を備えた誘導電動機のロータにかえて、これ以外の誘導電動機、ＤＣモータ、同期電動機、その他回転軸を有する他の方式の回転電機のロータを用いてもよく、その作用効果に差を生じない。
【００７５】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、静電遮蔽材で、スロットの開口部のみを塞ぐようにし、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように、コイルを含むステータ鉄心全体を、静電遮蔽材とハウジングで囲って完全密封状態とするか、または、コイルを含むステータ鉄心全体を、静電遮蔽材とハウジングとエンドブラケットで囲って完全密封状態として、コイルとロータを静電遮蔽することによって、回転電機に磁気的な影響を与えたり、渦電流が流れる事が原因となって静電遮蔽材に発生する損失や発熱の問題を起こす等の二次的な影響を与える事無く、従来のＰＷＭインバータにより駆動された回転電機が高速で回転しているときに発生するベアリング電流の振幅が大きく軸受装置に与えるストレスの大きいディスチャージモードや、回転電機が低速で回転しているときに発生する発生頻度が高く軸受装置に与えるストレスを無視できないコンダクティブモードのベアリング電流の発生を防止することができ、軸受部の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の風化、軸受装置の損傷、または、破壊を防止することができるという効果のある回転電機が得られる。
【００７６】
また、本発明によれば、ベアリング電流の発生を防止しているので、従来のベアリング電流低減装置のように軟質の導電材料を回転軸に押し付けているため、数ヶ月でブラシ交換を必要とするような保守の必要なもくベアリング電流を防止することができるという効果のある回転電機が得られる。
【００７７】
また、本発明によれは、ベアリング電流を防止することができ、これを装備する際に多くのコストと工数をかける必要がないという効果のある回転電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１参考例の回転電機の構成を示す断面図
【図２】図１において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図
【図３】参考例で使用したかご型巻線を備えた誘導電動機のロータの構成を示す構成図
【図４】参考例１の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、インバータに駆動された参考例１の回転電機のコモンモード等価回路図
【図５】参考例１の回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、インバータに駆動された参考例１の回転電機における各部の波形を説明する説明図
【図６】参考例１の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、ＰＷＭインバータに駆動された参考例１の回転電機のコモンモード等価回路図
【図７】参考例１の回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、ＰＷＭインバータに駆動された参考例１の回転電機における各部の波形を説明する説明図
【図８】本発明の第２参考例の回転電機の構成を示す断面図
【図９】図８において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図
【図１０】本発明の第１実施例の回転電機の構成を示す断面図
【図１１】図１０において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図
【図１２】本発明の第２実施例の回転電機の構成を示す断面図
【図１３】図１２において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図
【図１４】本発明の第３参考例の回転電機の構成を示す断面図
【図１５】図１４において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図
【図１６】本発明の第３実施例の回転電機の構成を示す断面図
【図１７】図１６において図示するＡの方向から見た回転電機の構成を示す断面図
【図１８】従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の原理的回路図
【図１９】従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の各部の波形を説明する説明図
【図２０】従来の回転電機の構成を示した断面図
【図２１】回転電機が高速で回転している時の軸受装置の状態を示す断面図
【図２２】回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機のコモンモード等価回路図
【図２３】回転電機が高速で回転し、軸受装置が流体潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の各部の波形を説明する説明図
【図２４】回転電機が低速で回転している時の軸受装置の状態を示す断面図
【図２５】回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機のコモンモード等価回路図
【図２６】回転電機が低速で回転し、軸受装置が境界潤滑状態となる場合において、従来のＰＷＭインバータに駆動された回転電機の各部の波形を説明する説明図
【図２７】従来のベアリング電流防止装置の構成を示す構成図
【符号の説明】
１ステータ鉄心
２スロット
３歯
４コイル
５ステータ
６ハウジング
７ロータ
８回転軸
９軸受装置
１０ａエンドブラケット
１０ｂエンドブラケット
１２小片楔
１３開口部
２８円筒物
２９円筒物
３０円筒物
３１円環
３２金属箔
３３金属箔

Claims

スロットと歯を有するステータ鉄心のそのスロット内にコイルを配置して形成したステータと、そのステータを内周面に固定したハウジングと、回転軸を有するロータと、軸受装置を有しその軸受装置を介して前記回転軸を保持し、前記ハウジングの両端部に固定された２枚のエンドブラケットを備えた回転電機において、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる薄い略円筒物を、前記ステータ鉄心と電気的に導通するように、前記スロットの開口部を塞ぐように前記ロータ側面に対向する前記ステータ鉄心の空隙側内周面に配置、固定し、前記略円筒物の両端部を前記エンドブラケットで塞ぐようにして、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように前記コイルを含む前記ステータ鉄心を前記円筒物、前記エンドブラケット、および、前記ハウジングで囲って完全密封状態として、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽した事を特徴とする回転電機。
スロットと歯を有するステータ鉄心のそのスロット内にコイルを配置して形成したステータと、そのステータを内周面に固定したハウジングと、回転軸を有するロータと、軸受装置を有しその軸受装置を介して前記回転軸を保持し、前記ハウジングの両端部に固定された２枚のエンドブラケットを備えた回転電機において、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる薄い略円筒物を、前記ステータ鉄心と電気的に導通するように、前記スロットの開口部を塞ぐように前記ロータ側面に対向する前記ステータ鉄心の空隙側内周面に配置、固定し、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる２枚の略円環を、前記略円筒物の両端部に、前記略円筒物と電気的に導通するように固定し、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように前記コイルを含む前記ステータ鉄心を前記略円筒物、前記略円環、および、前記ハウジングで囲って完全密封状態となるようにして、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽した事を特徴とする回転電機。
スロットと歯を有するステータ鉄心のそのスロット内にコイルを配置して形成したステータと、そのステータを内周面に固定したハウジングと、回転軸を有するロータと、軸受装置を有しその軸受装置を介して前記回転軸を保持し、前記ハウジングの両端部に固定された２枚のエンドブラケットを備えた回転電機において、透磁率がほぼ真空中の透磁率に等しい非磁性体であって、かつ、金属導体である静電遮蔽材を加工して得られる薄い金属箔を、前記ステータ鉄心と電気的に導通するように、前記スロットの開口部を塞ぐように前記ロータ側面に対向する前記ステータ鉄心の空隙側内周面に配置、固定し、かつ、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽するように前記コイルを含む前記ステータ鉄心を前記ハウジングと前記金属箔の両端部で囲って完全密封状態として、前記コイルと前記ロータを静電遮蔽した事を特徴とする回転電機。