JP4623273B2 - 電動機および電動機の電食防止装置。 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ装置、サーボドライブ装置などで駆動される回転形電動機あるいは直動形電動機に関し、特に電動機の可動子に発生する電荷による軸受の電食を防止する電動機の電食防止装置に関する。

従来、機器の駆動源として、インバータ装置あるいはサーボドライブ装置などで駆動される回転形電動機は、図４のようになっている。なお、図４は表面磁石形ロータが使用される同期電動機の一例を用いて説明する。
図４は従来例を示す電動機の側断面図である。
図４において、１はフレーム、２は積層鉄心からなる電機子コア、３は電機子コア２のスロット部に装入した駆動用巻線、４は電機子コア２および巻線３とで構成する電機子、５、６はフレーム１の負荷側および反負荷側に固定したブラケット、７は回転軸、８は回転軸７の外周に嵌合された積層鉄心からなるロータ、９は電機子４と空隙を介して設けられ、ロータ８の表面に設けた永久磁石、１０はロータ８および永久磁石９とで２次側を構成する界磁、１１はブラケット５、６を介して回転軸７を回転自在に支承する転がり軸受である。電動機は一方の界磁を可動子に、他方の電機子を固定子として相対的に回転する（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、上記の構成において、インバータ装置により電動機を駆動すると、インバータ装置による可動子は固定子に対して電気的に浮いた状態にあるため、高調波と静電容量によってロータに電荷が発生する。そしてロータに蓄積された電荷は回転軸に伝わり、回転軸の支持点である転がり軸受を経由して、ブラケット側へ軸電流となって流れる。これは、ブラケットと接する軸受のボール（転動体）の部分で潤滑剤を介して放電（スパーク）を起こすことにより軸電流が流れることになり、この放電によって、転がり軸受の転動体、内外輪の軌道面を電食する。さらに電食が進行すると、転がり軸受にて異音が発生したり、転がり軸受が焼き付きあるいは熔融したりする場合もあった。
このため、電食を避ける対策として、転がり軸受とブラケットの間隙に転がり軸受に予圧を付与する予圧バネを備え、予圧バネにブラケットと軸受内輪を導通するブラシを設けて、軸受に流れる電流を回避し、ブラシにバイパスさせる方法が用いられている（例えば、特許文献２を参照）。
また、この他、軸受部に非導電性のボール、例えばセラミックス製のボールなどを使用する対策が講じられている。
特開平９−９３８４５号公報 特開２００３−３２４８８９号公報

上記に述べ電食を防止する方法として、可動子に発生する高調波電圧・電流をブラシによる回避する方法では、ブラシの摩耗によるブラシ交換のメンテナンスが必要なことや、ブラシ粉が電動機、軸受内部あるいは周辺に散乱することにより、電動機、軸受の損傷あるいは外部機器に悪影響を及ぼす問題があった。それから、ブラシは磨耗による部品寿命がそれほど長くないため、安定して可動子に発生する高調波電圧・電流を回避するには不十分であった。
また、軸受部に非導電性のボールなどを使用して電食を防止する方法では、部品が高価であるという問題があった。
本発明は、このような課題を解決する為になされたもので、安価で、且つ、メンテナンスフリーであり、容易に可動子に発生する高調波電圧・電流を回避することができる電動機の電食防止装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電動機は、駆動用巻線を巻回した電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置され積層鉄心に複数の導体バーあるいは磁石を装着してなる２次側を構成し前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、前記電機子と前記界磁の何れか一方を移動自在に支承する軸受と、前記電機子側に設けられ第１フェライトコアに巻回された１次コイルと当該１次コイルと空隙を介して前記界磁側に設けられ第２フェライトコアに巻回された２次コイルとを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間で前記空隙を介して電流をバイパスさせるバイパス手段と、を備え、前記１次コイルは前記電機子における駆動巻線のＹ結線の中性点と前記電機子を支持する支持体との間で結線されていることを特徴としている。
また、本発明に係る電動機の電食防止装置は、駆動用巻線を巻回した電機子と、前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置され積層鉄心に複数の導体バーあるいは磁石を装着してなる２次側を構成し前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、前記電機子と前記界磁の何れか一方を移動自在に支承する軸受と、を備えた電動機に用いられ、前記電機子側に設けられ第１フェライトコアに巻回された１次コイルと当該１次コイルと空隙を介して前記界磁側に設けられ第２フェライトコアに巻回された２次コイルとを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間で前記空隙を介して電流をバイパスさせるバイパス手段と、を備え、前記１次コイルは前記電機子における駆動巻線のＹ結線の中性点と前記電機子を支持する支持体との間で結線されている。

本発明によれば、電機子側に設けられ第１フェライトコアに巻回された１次コイルと当該１次コイルと空隙を介して界磁側に設けられ第２フェライトコアに巻回された２次コイルとを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間で前記空隙を介して電流をバイパスさせるバイパス手段を備える構成にしたので、電動機を商用電源で駆動したときにころがり軸受あるいはリニアガイドに流れる電流を回避して、バイパス手段にバイパスすることができるため、軸受の電食の問題を防止することができる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて具体的に説明する。

図１は、本発明の第１実施例を示す回転形電動機であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はその電飾防止装置を説明するためのブロック図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものついてはその説明を省略し、異なる点について説明する。
図において、１２は１次コイル、１３は２次コイル、１４は抵抗、１５、１６はフェライトコアである。
本発明が従来例と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、固定子を構成する電機子４側に設けられると共に、第１フェライトコア１５に巻回された１次コイル１２と、１次コイル１２と空隙を介して界磁１０のロータ８に設けられると共に、第２フェライトコア１６に巻回された２次コイル１３とを備えた点である。
具体的には、図１（ｂ）に示すように、１次コイル１２は電機子４における駆動巻線３のＹ結線の中性点とフレーム１との間で結線されている。また、ロータ８側に設けた２次コイル１３には抵抗１４が接続され、１次コイル１２から２次コイル１３にバイパスした電流を抵抗１４によって熱に変換するようにしている。なお、界磁側に設置する抵抗１４に替えて、界磁側に軸電流が流れていることが確認できるように、２次コイル１３にＬＥＤなどの素子（不図示）を接続しても構わない。
第１実施はこのような構成にしたので、ロータ８側から軸受１１へ流れ込む電流を回避して、１次コイル１２と２次コイル１３からなるバイパス手段にバイパスさせ、ブラケット５．６、フレーム１に逃がすことができるため、軸受１１の電食の問題を防止することができる。

図２は、本発明の第２実施例を示す直動形電動機の側面図である。なお、本実施例では可動子側に界磁を、固定子側に電機子を有するムービングマグネット形リニアモータの例を用いて説明する。
図において、２１は固定台となるベース、２２は永久磁石、２３は磁性体からなるテーブル、２４は界磁、２５は電機子、２６はリニアガイド、２７は１次コイル、２８は２次コイル、２９は抵抗、３０、３１はフェライトコアである。なお、電機子コア、電機子巻線の図示は省略している。
第２実施例は、第１実施例の回転形に替えて直動形に適用したものであって、具体的には電機子２５を備えたベース２１側には、第１フェライトコア３０に巻回した１次コイル２７を設置し、界磁２４を備えたテーブル２３側には、１次コイル２７と空隙を介して、第２フェライトコア３１に巻回された２次コイル２８を設けた構成にしてある。
具体的には、１次コイル２７は電機子２５における駆動巻線（不図示）のＹ結線の中性点とベース２１との間で結線されている。また、テーブル２３側に設けた２次コイル２８には抵抗２９が接続され、１次コイル２７から２次コイル２８にバイパスした電流を抵抗２９によって熱に変換するようにしている。なお、第１実施例と同様に、２次側（界磁側）に設置する抵抗２９に替えて、界磁側に軸電流が流れていることが確認できるように、２次コイルにＬＥＤなどの素子（不図示）を接続しても構わない。
第２実施はこのような構成にしたので、ベース２１側からリニアガイド２６へ流れ込む電流を回避して、１次コイル２７と２次コイル２８からなるバイパス手段にバイパスさせ、テーブル２３に逃がすことができるため、リニアガイドの電食の問題を防止することができる。

図３は、本発明の第３実施例を示す直動形電動機の側面図である。なお、本実施例では可動子側に電機子を、固定子側に界磁を有するムービングコイル形リニアモータの例を用いて説明する。
図において、３２は界磁ヨークである。
第３実施例が、第２実施例と異なる点は、電機子２５を備えたテーブル２３側には、第１フェライトコア３０に巻回した１次コイル２７を設置し、界磁２４を備えたベース２１側には、１次コイル２７と空隙を介して、第２フェライトコア３１に巻回された２次コイル２８を設けた構成にしてある。
１次コイル２７は電機子２５における駆動巻線（不図示）のＹ結線の中性点とテーブル２３との間で結線されている。また、ベース２１側に設けた２次コイル２８には抵抗２９が接続され、１次コイル２７から２次コイル２８にバイパスした電流を抵抗２９によって熱に変換するようにしている。なお、第２実施例と同様に、界磁側に設置する抵抗２９に替えて、界磁側に軸電流が流れていることが確認できるように、２次コイル２８にＬＥＤなどの素子（不図示）を接続しても構わない。
第３実施はこのような構成にしたので、テーブル２３からリニアガイド２６へ流れ込む電流を回避して、１次コイル２７と２次コイル２８からなるバイパス手段にバイパスさせ、ベース２１側に逃がすことができるため、リニアガイドの電食の問題を防止することができる。

本発明は、インバータ駆動される同期電動機あるいは誘導電動機等を駆動源として、工作機械、半導体製造装置などのＦＡ分野の自動化機器の他、風水力動力機械、建設・土木機械などにも適用できる。

本発明の第１実施例を示す回転形電動機であって、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はその電飾防止装置を説明するためのブロック図 本発明の第２実施例を示す直動形電動機の側面図 本発明の第３実施例を示す直動形電動機の側面図 従来例を示す電動機の側断面図

符号の説明

１ フレーム、
２ 電機子コア（積層鉄心）、
３ 駆動用巻線、
４ 電機子、
５、６ ブラケット、
７ 回転軸、
８ ロータ（積層鉄心）、
９ 永久磁石、
１０ 界磁、
１１ 転がり軸受、
１２ １次コイル、
１３ ２次コイル、
１４ 抵抗Ｒ
２１ ベース、
２２ 永久磁石
２３ テーブル、
２４ 界磁、
２５ 電機子、
２６ リニアガイド
２７ １次コイル、
２８ ２次コイル
２９ 抵抗、
３０、３１ フェライトコア
３２ 界磁ヨーク

Claims (2)

1. 駆動用巻線を巻回した電機子と、
   前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置され積層鉄心に複数の導体バーあるいは磁石を装着してなる２次側を構成し前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、
   前記電機子と前記界磁の何れか一方を移動自在に支承する軸受と、
   前記電機子側に設けられ第１フェライトコアに巻回された１次コイルと当該１次コイルと空隙を介して前記界磁側に設けられ第２フェライトコアに巻回された２次コイルとを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間で前記空隙を介して電流をバイパスさせるバイパス手段と、
   を備え、
   前記１次コイルは前記電機子における駆動巻線のＹ結線の中性点と前記電機子を支持する支持体との間で結線されていることを特徴とする電動機。
2. 駆動用巻線を巻回した電機子と、
   前記電機子と磁気的空隙を介して対向配置され積層鉄心に複数の導体バーあるいは磁石を装着してなる２次側を構成し前記電機子に対して相対的に移動する界磁と、
   前記電機子と前記界磁の何れか一方を移動自在に支承する軸受と、
   を備えた電動機に用いられ、
   前記電機子側に設けられ第１フェライトコアに巻回された１次コイルと当該１次コイルと空隙を介して前記界磁側に設けられ第２フェライトコアに巻回された２次コイルとを含み、前記１次コイルと前記２次コイルとの間で前記空隙を介して電流をバイパスさせるバイパス手段と、
   を備え、
   前記１次コイルは前記電機子における駆動巻線のＹ結線の中性点と前記電機子を支持する支持体との間で結線されていることを特徴とする電動機の電食防止装置。

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