JPH0332342A

JPH0332342A - 電動機

Info

Publication number: JPH0332342A
Application number: JP16605789A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Hibino; 日々野　定良; Sukeyasu Mochizuki; 資康望月
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1991-02-12
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2862568B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、非正弦波電源例えばインバータによって駆動
されることがある電動機に関する。

（従来の技術）電動機例えば誘導電動機を可変速運転する場合、インバ
ータによって電源電圧及び周波数を可変制御することが
ある。ところが、上記インバータにより電動機を駆動す
る場合は、商用交流電源で電動機を駆動する場合に比べ
て騒音或いは振動が大きくなるという問題点があった。

この原因を追及してみるに、商用交流電源から出力され
る電圧、電流の波形が正弦波であるのに対し、上記した
インバータから出力される電圧、電流の波形は、非正弦
波であり商用周波数領域（３〜８０Ｈｚ）の基本周波数
成分に加えて高調波成分を比較的多く含んでいる。この
ようなインバータにより電動機を駆動すると、高調波成
分により巻線に高調波磁束が発生し、この高調波磁束に
よって固定子の固定子鉄心及び同転子の同転子鉄心に磁
歪が生じることから、騒音或いは振動が大きくなってい
た。

このような電磁騒音を低減するために、従来においては
、電動機とインバータとの間にインダクタを挿入するこ
とにより、電動機の巻線に流れる電流を平滑化し、該電
流に含まれる基本周波数成分に幻する高調波成分の比率
を低減し、もって電磁騒音を小さくしている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来構成では、電動機とインバータ
との間にインダクタを挿入するから、電動機の巻線に流
れる電流に含まれる高調波成分のみならず、商用周波数
領域の基本周波数成分も減少する。このため、力率或い
は始動トルクなどの運転特性が悪くなるという問題点が
あった。また、インダクタを別途必要とするので、設置
スペースが大きくなるという問題点もあった。

そこで、本発明の目的は、非正弦波電源で駆動したとき
に高調波成分の悪影響を防止し得て低騒音及び低振動を
図り得、しかも、運転特性の悪化や設置スペースの増加
を防止できる電動機を提供するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の電動機は、積層鉄心のうち軸方向の両端部に位
置する部分を低磁歪材により構成し且つそれ以外の部分
を通常の積層鉄心により構成するところに特徴を有する
。

（作用）電動機の巻線に流れる高調波電流により作られる高調波
磁束は、実験事実によれば積層鉄心のうち軸方向の両端
部に集中する性質がある。従って、上記手段によれば、
インバータにより電動機を駆動して巻線に高調波成分を
多く含む電流が流れても、その電流に起因する高調波磁
束は、積層鉄心の軸方向両端部に位置する低磁歪材中に
生じるから、上記高調波磁束によって積層鉄心に生じる
磁歪が小さくなる。一方、低磁歪材以外の部分である積
層鉄心の中間部分は通常の積層鉄心であるから、基本波
成分の電流に起因する磁束が上記通常の積層鉄心の部分
に生じることができ、低磁歪材があっても主磁束の飽和
が避けられ、もって、運転特性が悪化することを防止で
きる。また、電動機への外付は装置を別途必要とするこ
ともないので、設置スペースが大形化することも防止で
きる。

ながら説明する。

まず第１図において、１はフレーム、２はこのフレーム
１の内部に配設された固定子である。この固定子２は、
積層鉄心である固定子鉄心３及び固定子巻線４よりなっ
ている。上記固定子鉄心３の内周部には、複数のスロッ
ト５が形成されており、このスロット５内に上記固定子
巻線４が巻装されている。一方、６は前記固定子２の内
部に回転可能に設けられた回転子で、これは回転子軸７
積層鉄心である回転子鉄心８及び回転子導体９よすなっ
ている。上記回転子鉄心８の外周部には、複数のスロッ
ト１０が形成されており、このスロット１０内に上記回
転子導体９が装着されている。

尚、１１はエンドリングで、これは回転子鉄心８の両端
部に取付けられている。

さて、前記固定子鉄心３は、軸方向の両端部に位置する
部分が低磁歪材である低磁歪鉄板（例えば６．５％シリ
コン含有鉄板）を積層した積層鉄心１２及び１３により
構成されている。そして、固定子鉄心３のうち上記両端
部に位置する部分以外の部分である中間部分が通常の積
層鉄心１４により構成されている。この通常の積層鉄心
１４は、低けい素鋼板である例えば３．５％以下シリコ
ン含有鉄板や純鉄板或いは冷間圧延鋼板を単独又は夫々
組合せて積層してなる。また、前記回転子鉄心８は、軸
方向の両端部に位置する部分が低磁歪材である低磁歪鉄
板（例えば６，５％シリコン含有鉄板）を積層した積層
鉄心１５及び１６により構成されている。そして、回転
子鉄心８のうち上記両端部に位置する部分以外の部分で
ある中間部分が通常の積層鉄心１７により構成されてい
る。

この通常の積層鉄心１７は、低けい素鋼板である例えば
３，５％以下シリコン含有鉄板や純鉄板或いは冷間圧延
鋼板を単独又は夫々組合せて積層してなる。

次に、上記構成の作用を説明する。インバータにより上
述した電動機を駆動すると、固定子巻線４に流れる電流
には基本波成分（例えば５０Ｈｚ。

６０Ｈｚ等の低周波）及び高調波成分（例えば１ｋＨｚ
、２ｋＨｚ等の高周波）が含まれている。

上記電流の高調波成分によって固定子巻線４に発生する
高調波磁束は、実験事実によれば固定子鉄心４のうち軸
方向の両端部及び回転子鉄心８のうち軸方向の両端部に
集中する性質がある。この場合、固定子鉄心３のうち軸
方向の両端部に位置する部分が低磁歪鉄板を積層した積
層鉄心１−２及び１３により構成されていると共に、回
転子鉄心８のうち軸方向の両端部に位置する部分が低磁
歪鉄板を積層した積層鉄心１５及び１６により構成され
ているから、上記高調波磁束がこれらの積層鉄心１．２
．１３，１５．１６を通ってもほとんど磁歪が生じるこ
とがなくなる。このため、電磁騒音を低減でき、騒音或
いは振動を小さくできる。尚、回転子導体９に誘導され
る電流の高調波成分によって該回転子導体９に発生する
高調波磁束（図示しない）についても、同様にしてその
電磁騒音を低減できる。一方、固定子巻線４に流れる電
流の基本波成分によって該固定子巻線４に発生ずる基本
波磁束は、固定子鉄心３の中間部分が通常の積層鉄心１
４により構成されていると共に、回転子鉄心８の中間部
分が通常の積層鉄心１７により構成されているから、上
記基本波磁束がこれらの積層鉄心１４．１７を通るとき
の磁気抵抗は小さく、よって損失も小さい。このような
本実施例の騒音データを測定した結果を第２図において
点ｄで示す。この第２図において、点ａは固定子鉄心及
び回転子鉄心をすべて通常の積層鉄心により構成した従
来構成の騒音データを測定した結果を示す。

また、点す及びＣは比較例１及び２の騒音データを測定
した結果を示す。比較例１は、第３図に示すように、固
定子鉄心及び回転子鉄心のうち中央部に位置する部分を
低磁歪鉄板を積層した積層鉄心１８により構成しはつそ
れ以外の部分を通常の積層鉄心１９．２０により構成し
たものである。

比較例２は、第４図に示すように、固定子鉄心及び回転
子鉄心について、低磁歪鉄板を積層した積層鉄心２１と
通常の積層鉄心２２とを交互に重ねて構成したものであ
る。そして、比較例１及び２は、低磁歪鉄板を全体の鉄
心体積比で１４％程度使用している。この第２図から明
らかなように、本実施例では騒音を低減できる。尚、低
磁歪鉄板のみを積層して固定子鉄心及び回転子鉄心を構
成した場合には、高調波磁束による電磁騒音を低減する
ことは可能であるが、磁束密度の飽和特性が悪くなるた
め、励磁電流が増大するという欠点があると共に、製造
コストも高くなる。

このような構成の本実施例によれば、インバータ駆動時
の高調波磁束による電磁騒音を低減するに際して、固定
子鉄心３のうち軸方向の両端部に位置する部分を低磁歪
鉄板を積層した積層鉄心］２及び］３により構成し、回
転子鉄心８のうち軸方向の両端部に位置する部分を低磁
歪鉄板を積層した積層鉄心１５及び１６により構成する
だけであるので、インダクタを挿入する従来に比べて、
固定子巻線４を流れる電流の商用周波数領域の基本周波
数成分が減少することもないため、運転特性の悪化を防
止できる。また、インダクタ等の外付は装置を別途必要
とすることもないので、設置スペースを小形化できる。

尚、上記実施例では、低磁歪材として６．５％シリコン
含有鉄板を積層した積層鉄心１２．１３゜１５．１６を
用いたが、これに限られるものではなく、低磁歪材とし
て鉄粉を混入したプラスチックのモールド体を用いても
良い。また、固定子２内部に回転子６を回転させる構成
の内転形のものに適用したが、固定子外部に回転子を回
転させる構成の外転形のものに適用しても良い。

更に、上記実施例では、固定子鉄心３及び回転子鉄心８
のうち軸方向両端部をそれぞれ低磁歪材により構成する
ようにしたが、これに代えて、固定子鉄心或いは回転子
鉄心のいずれか一方についてその軸方向両端部を低磁歪
材により構成するようにしても良く、この場合について
も両鉄心の少なくとも一方の軸方向両端部の磁歪が少な
くなるから、それだけ全体の騒音を低減できる。

［発明の効果］本発明は以上の説明から明らかなように、非正弦波電源
で駆動したときの高調波成分の悪影響を防止し得て低騒
音及び低振動を図り得、しかも；運転特性の悪化並びに
設置スペースの大形化を防止できるという優れた効果を
奏する。

図は部分断面図、第２図は騒音データの測定結果のグラ
フ、第３図は比較例１の鉄心の断面図、第］　Ｏ４図は比較例２の鉄心の断面図である。

図面中、２は固定子、３は固定子鉄心（積層鉄心）、６
は回転子、８は回転子鉄心（積層鉄心）、１２．１３．
１５．１６は低磁歪鉄板を積層した積層鉄心（低磁歪材
）、１４．１７は通常の積層鉄心を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１、積層鉄心のうち軸方向の両端部に位置する部分を低
磁歪材により構成し且つそれ以外の部分を通常の積層鉄
心により構成することを特徴とする電動機。