JPH1014159A - 送風機用軸受保護装置 - Google Patents

送風機用軸受保護装置

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JPH1014159A
JPH1014159A JP8159377A JP15937796A JPH1014159A JP H1014159 A JPH1014159 A JP H1014159A JP 8159377 A JP8159377 A JP 8159377A JP 15937796 A JP15937796 A JP 15937796A JP H1014159 A JPH1014159 A JP H1014159A
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JP
Japan
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bearing
shaft
motor
shaft current
blower
Prior art date
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Pending
Application number
JP8159377A
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English (en)
Inventor
Susumu Okada
晋 岡田
Takahiro Asai
貴裕 朝井
Toru Nakahara
徹 中原
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Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Seiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ装置で駆動される送風機におい
て、電動機本体に特殊な手段を講じることなく、通常の
電動機を使用したまま、軸電流による軸受の電食による
損傷を軽減もしくは無くすることを目的とする。 【解決手段】 電動機の固定子巻線5と大地との間で発
生するリプル電圧Vrを電源とし、軸3と軸受4間の油
膜を通じて放電または通電をし、軸受4に流れる軸電流
Ijに対して、閉回路11に軸電流Ijを低減もしくは無
くする手段12を配することで、軸受4に流れる軸電流
Ijを低減もしくは無くし、電動機本体に特殊な手段を
講じることなく、通常の電動機を使用したまま、軸電流
Ijによる軸受4の電食による損傷を軽減もしくは無く
する効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置に
より駆動される送風機の送風機用軸受保護装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、送風機の駆動方法において、イン
バータ装置を用いて羽根の回転速度の調整を行う方法が
主流となっている。
【0003】しかし、電動機をインバータ装置を用いて
駆動した場合、電動機の軸受を介して軸と大地間に軸電
圧と呼ばれる電圧が発生し、軸と軸受間の油膜を通じて
放電または通電をし、軸電流と呼ばれる電流が流れ、軸
受を電食により損傷させる問題があった。
【0004】そこで従来、この種の軸受保護装置として
は、特開昭61−224836号公報に記載されたもの
が知られている。
【0005】以下、その軸受保護装置について図5を参
照しながら説明する。図5に示す方法は軸101に固定
された軸受102の外輪と、接地されている電動機のフ
レーム103の間に、絶縁材104を配して、固定子巻
線105と大地との間に発生するリプル電圧Vrの電気
的閉回路を開放にし、軸受102に軸電流Ijを流れな
くさせることで、軸受102の電食を防止するものであ
る。
【0006】また、軸電流を低減させる方法として他に
は、インバータ装置のスイッチング素子のスイッチング
速度を遅くする方法などが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の方法ではいくつかの課題が発生していた。
【0008】まず、電動機が軸電流対策を施した特殊な
電動機となるため、既に複数台の電動機が稼働している
現場にて軸電流による軸受の損傷が発生した場合、その
全数の電動機を軸電流対策を施した特殊な電動機に交換
することになり、莫大な費用が発生する。
【0009】また、軸受の外輪と電動機のフレームの間
に絶縁材を配するため、構造的に複雑になり、工場での
生産の際、嵌合の寸法調整が困難である。
【0010】また、軸受部は非常に高温になるため、絶
縁材の耐久性に問題があった。また、軸電流を低減させ
る方法として、インバータ装置のスイッチング素子のス
イッチング速度を遅くする方法を採用すると、インバー
タ装置のパルス幅変調された出力電圧の形態を制御して
いるキャリア周波数を、下げなければならない。この
時、キャリア周波数を数十kHzから数kHzに下げる
と、電動機の運転音に高音の耳障りな騒音が発生するこ
とになり、人々が集まる空間の空調設備として、使用さ
れる送風機の電動機の駆動方法として使用出来なくな
る。
【0011】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、電動機本体に特殊な手段を講じることな
く、通常の電動機を使用し、インバータ装置の出力電圧
のキャリア周波数を数十kHzにて、軸電流による軸受
の損傷を無くすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の、送風機用軸受
保護装置は上記目的を達成するために、電動機とインバ
ータ装置と大地との間で構成された電気的閉回路に、軸
受に流れる軸電流を低減もしくは無くする手段を配した
ものである。
【0013】本発明によれば、軸受に流れる軸電流を低
減もしくは無くすることで、電動機本体に特殊な手段を
講じることなく、通常の電動機を使用し、インバータ装
置の出力電圧のキャリア周波数を数十kHzにて、軸受
の電食による損傷を無くすることができる送風機用軸受
保護装置が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、固定子鉄心と対をなした回転子を貫通する軸と、こ
の軸を回転自在に支持する一対の軸受と固定子巻線で構
成され、固定子鉄心と軸受の外輪を支持し、電気的に接
続されているフレームが接地されている電動機と羽根で
構成された送風機と、電動機の固定子巻線にパルス幅変
調された電圧を給電し、シャーシが接地されたインバー
タ装置と、電動機とインバータ装置と大地との間で構成
された電気的閉回路とこの閉回路に配された、閉回路内
の軸受に流れる軸電流を低減もしくは無くする手段とで
構成されたものであり、軸受に流れる軸電流を低減もし
くは無くすることで、軸受の電食による損傷を無くする
という作用を有する。
【0015】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0016】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の実施例1の構成図を示し、
図2はその回路図を示す。図1において固定子鉄心1と
対をなした回転子2を貫通する軸3と、この軸3を回転
自在に支持する一対の軸受4と固定子巻線5で構成さ
れ、固定子鉄心1と軸受4の外輪を支持し、電気的に接
続されているフレーム6が接地されている電動機7と羽
根8で構成された送風機9は、電動機7の固定子巻線5
にパルス幅変調された電圧を給電し、シャーシが接地さ
れたインバータ装置10により駆動されている。この
時、電動機7とインバータ装置10と大地との間で電気
的閉回路11が構成され、この閉回路11において固定
子巻線5と大地の間にリプル電圧Vrが発生すると、閉
回路11の静電誘導により軸受4を介して軸3と大地間
に軸電圧Vbが分圧される。ここで図2を用いて軸電圧
Vbの発生原理を示す。固定子巻線5と大地間にリプル
電圧Vrが存在すると、これが固定子巻線5と軸3との
キャパシタンスCwと、軸3と軸受4の油膜、および軸
受4と接地された電動機フレーム6とのキャパシタンス
Cbとで分圧され、キャパシタンスCbの分担電圧は式
(1)で表され、 Vb=Vr×Cw/(Cw+Cb)・・・(1) となり、この分担電圧が軸電圧Vbとして、軸受4を介
して軸3と大地間に発生する。ここで軸電圧Vbがある
規格値を越えると、軸3と軸受4間の油膜を通じて放電
または通電をし、軸受4に軸電流Ijと呼ばれる電流が
流れる。そこで閉回路11に軸電流Ijを低減もしくは
無くする手段12を配することで、軸受4に流れ軸電流
Ijを低減もしくは無くすることができる。
【0017】(実施例2)図3は本発明の実施例2の構
成図を示し、図3において軸電流Ijを低減もしくは無
くす手段として、電動機7とインバータ装置10と大地
との間で構成された電気的閉回路11に、抵抗13とコ
ンデンサ14で構成された軸電圧を軽減もしくは無くす
る手段12aを電動機7のアース線15と電気的に並列
に配したものである。
【0018】電動機7の運転時、回転子2に発生した電
荷17に相当する相反する電荷18が固定子鉄心1に蓄
積されているため、この固定子鉄心1に蓄積されている
電荷18を取り除くことで回転子2に発生した電荷17
は取り除かれ、軸受4を介して回転子2を貫通する軸3
と大地間に発生する軸電圧Vbを低減することができ
る。固定子鉄心1に蓄積された電荷18を取り除くた
め、固定子鉄心1と電気的および機械的に接続されてい
るフレーム6より軸電圧を軽減もしくは無くする手段1
2aの抵抗13を通し、コンデンサ14に固定子鉄心1
の電荷18を吸収させる。この場合の抵抗13の抵抗値
R1はアース線15の抵抗値R0と比較して式(2)の関
係を満足するもので、コンデンサ14への電荷を充電す
る場合の制限抵抗である。
【0019】R0≫R1・・・(2) また、コンデンサ14については式(3)において高周
波時、低いインピーダンスとすることができるため、ア
ース線15よりかなり低いインピーダンスとなり、結果
として固定子鉄心1に発生した電荷18はコンデンサ1
4に蓄積され、固定子鉄心1に次の電荷18が発生する
までに抵抗13を介して放電されることとなる。
【0020】Z=1/(2πfc)・・・(3) Z・・・インピーダンス f・・・インバータで発生するスイッチング周波数 c・・・コンデンサ容量 なお、インバータ10で発生するスイッチング周波数は
数MHzである。
【0021】(実施例3)図4は本発明の実施例3の構
成図を示し、図4において電動機7とインバータ装置1
0と大地との間で構成された電気的閉回路11におい
て、軸電流Ijを低減もしくは無くする手段として、軸
電流Ijの周波数に対応した周波数特性を有したインピ
ーダンスに設計されたフィルター回路12bを直列に配
することで、軸電流Ijを低減もしくは無くすることと
した。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電動機本
体に特殊な手段を講じることなく、通常の電動機を使用
したまま、軸電流を低減もしくは無くすることで電食に
よる軸受の損傷を軽減もしくは無くするという有利な効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による送風機用軸受保護装置
を示す構成図
【図2】同回路図
【図3】同実施例2による送風機用軸受保護装置を示す
構成図
【図4】同実施例3による送風機用軸受保護装置を示す
構成図
【図5】従来の軸受保護装置を示す構成図
【符号の説明】
1 固定子鉄心 2 回転子 3 軸 4 軸受 5 固定子巻線 6 フレーム 7 電動機 8 羽根 9 送風機 10 インバータ装置 11 閉回路 12 軸電流を低減もしくは無くする手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子鉄心と対をなした回転子を貫通する
    軸と、この軸を回転自在に支持する軸受と固定子巻線を
    有し、前記固定子鉄心と軸受の外輪を支持し、電気的に
    接続されているフレームが接地されている電動機と羽根
    で構成され、前記電動機の固定子巻線にパルス幅変調さ
    れた電圧を給電し、シャーシが接地されたインバータ装
    置により駆動される送風機において、前記電動機とイン
    バータ装置と大地との間で構成された電気的閉回路に配
    され、この閉回路内の軸受に流れる軸電流を低減もしく
    は無くする手段を設けた送風機用軸受保護装置。
  2. 【請求項2】軸電流を低減もしくは無くする手段とし
    て、電動機とインバータ装置と大地との間で構成された
    電気的閉回路に、軸受を介して軸と大地間に発生してい
    る軸電圧を軽減もしくは無くする手段を設けた請求項1
    記載の送風機用軸受保護装置。
  3. 【請求項3】軸電流を低減もしくは無くする手段とし
    て、電動機とインバータ装置と大地との間で構成された
    電気的閉回路に、軸電流の周波数に対応して、軸電流を
    低減するように設計されたインピーダンスを有したフィ
    ルター回路を直列に配してなる請求項1記載の送風機用
    軸受保護装置。
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