JPH10234146A - 回転電機 - Google Patents

回転電機

Info

Publication number
JPH10234146A
JPH10234146A JP3447697A JP3447697A JPH10234146A JP H10234146 A JPH10234146 A JP H10234146A JP 3447697 A JP3447697 A JP 3447697A JP 3447697 A JP3447697 A JP 3447697A JP H10234146 A JPH10234146 A JP H10234146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
stator core
stator frame
vibration
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3447697A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Noda
伸一 野田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3447697A priority Critical patent/JPH10234146A/ja
Publication of JPH10234146A publication Critical patent/JPH10234146A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子鉄心から固定子枠への振動伝播を少な
くするには、弾性はりは小剛性が適正だが固定子鉄心の
重量と周方向トルクの支持を要して剛性を余り小さくで
きない。この為、電動機から外部への振動伝達低減を図
ることができない。又、この弾性はりの配設スペース分
全体の大形化を来し、製作コストが高くなる問題もあっ
た。 【解決手段】 固定子鉄心と嵌合する固定子枠との平均
締めしろ面圧力が20kg f/cm2 以下としている。或い
は固定子枠の半径方向の厚さtと固定子鉄心の半径方向
のヨーク厚さty の寸法を、t=ty 〜5ty の範囲と
する。これによれば、固定子枠と固定子鉄心の嵌合境界
面に接線方向の相対変位が生じ、滑りによる摩擦減衰作
用が働いて振動低減効果が得られる。そして回転電機全
体の小形化に寄与できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動,騒音の低減
を図った回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】回転電機例えば誘導電動機としては、図
11および図12に示すように構成されたものが知られ
ている。ここに示す誘導電動機において、固定子1は、
スロット3aに収納された巻線4を有する固定子鉄心3
から構成され、固定子枠2に嵌合固定されている。前記
巻線4は図13に示すように、U字形のスロット絶縁物
5を介して固定子鉄心3のスロット3aに収納され、ス
ロット用楔6により抜脱が防止されている。回転子7
は、嵌合した回転軸7aを有する回転子鉄心9で構成さ
れ、固定子枠2に軸受8を介して支承されている。
【0003】ところで、最近は電動機をインバータによ
り速度制御することが多くなってきている。このインバ
ータによる速度制御においては、電圧および電流波形に
歪みを生じ、電動機の固定子鉄心3および回転子鉄心9
に磁束高調波が発生し、その電磁加振力により振動や騒
音が発生する。更に、電源周波数が固定の電動機におい
ては、固定子鉄心3の固有振動数と電磁加振力の周波数
との共振を回避していたが、インバータを用いた速度制
御の場合は周波数可変となるため困難である。
【0004】また、巻線4に交流電流を流すと固定子鉄
心3により磁界が生じ、回転子7の導体に誘導電流が流
れて回転トルクが生ずると共に、固定子鉄心3と回転子
鉄心9との間に磁気吸引力によって半径方向の電磁力が
作用する。この電磁力が加振力となって固定子鉄心3ひ
いては固定子枠2を振動させる。
【0005】この電磁力には、基本波磁束によるもの
と、固定子鉄心3および回転子鉄心9のスロットの影響
で生ずるスロット高調波磁束によるものとがある。この
うち基本波磁束による加振力は電源周波数fの2倍の周
波数となる。
【0006】また、スロット高調波磁束による加振力
は、固定子鉄心3のスロット数Qsと回転子鉄心9のス
ロット数Qrとの組合わせ及び磁極数Pにより異なり、
その発生周波数feは(1)式となる。
【0007】
【数1】 ただし、Sはすべりである。また、その発生周波数fe
のモード次数Keは(2)式となる。
【0008】
【数2】
【0009】このスロット高調波磁束による発生周波数
feは、普通50Hzから5000Hz程度となる。し
かし、加振力となる加振周波数と、固定子鉄心3の固有
振動数が近いか或いは一致している場合には、振動が拡
大されて大きな振動および騒音が生ずる。この振動およ
び騒音は、上記基本波磁束による加振力と、スロット高
調波磁束による加振力とのうち、特に基本波磁束による
加振力の影響が大きいことが知られている。
【0010】この振動は、固定子鉄心3の径方向加振力
を受けているので円環振動となって固定子鉄心3から固
定子枠2に伝達され、更に脚10から相手負荷(例えば
機械等)の取付場所に伝達されて、そこで振動が発生す
る。このような振動を低減するものとして、例えば実開
昭55−109353号公報のものが知られている。こ
の公報には図14に示すように、固定子枠2の内周面に
リング11a,11bを取付けると共に、このリング1
1a,11bに弾性はり12を設けて固定子鉄心3を弾
性支持させる構成としている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図14の構
成の場合、固定子鉄心3から固定子枠2への振動伝播を
少なくするためには、弾性はり12の剛性を小さくする
ことが肝要である。ここで、固定子鉄心3は回転子7の
駆動トルク反力として周方向のトルクも受けている。従
って、弾性はり12は、固定子鉄心3の重量を支えると
共にこの周方向トルクをも支持しなければ成らず、この
弾性はり12の剛性をあまり小さくできず、この為、電
動機から外部への振動伝達の低減を十分に図ることがで
きないといった問題がある。また、この弾性はり12の
配設スペース分全体の大形化を来し、製作コストが高く
なる問題もあった。
【0012】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、全体が大形化することなく、外部
への振動伝播の低減を十分に図ることができる回転電機
を提供するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の手段は、固定子鉄
心と嵌合する固定子枠との平均締めしろ面圧力が20kg
f/cm2 以下としている。これによれば、固定子枠と固
定子鉄心の嵌合境界面に接線方向の相対変位が生じ、滑
りによる摩擦減衰作用が働いて振動低減効果が得られ
る。そして回転電機全体の小形化に寄与できる。
【0014】第2の手段は、第1の手段において、固定
子枠の半径方向の厚さtと固定子鉄心の半径方向のヨー
ク厚さty の寸法を、t=ty 〜5ty の範囲とする。
これによれば、固定子枠と固定子鉄心に接線方向の相対
変位が生じる寸法比の取り合いが最大に滑る位置であ
り、振動減衰効果を図ることができる。
【0015】第3の手段は、固定子枠単体の内径形状を
多角形とする。これによれば、例えば、電磁力により固
定子鉄心の振動モードの変形が楕円変形した場合に、固
定子枠の内径形状を多角形(四角形)としておくと、固
定子鉄心と固定子枠とが接触し、嵌合境界に接線方向の
相対変位が生じる最大の振動低減効果が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施例につ
き図1乃至図5を参照しながら説明する。まず、図1に
は、回転電機例えば誘導電動機を示している。固定子2
1は、スロット23aに収納された巻線24を有する固
定子鉄心23で構成され、固定子枠22に嵌合固定され
ている。回転子25は、嵌合した回転軸25aを有する
回転子鉄心23で構成され、固定子枠22に軸受26を
介して支承されている。そして固定子鉄心23は、固定
子枠22に嵌合固定された固定子鉄心23との平均締め
しろ面圧力が20kg f/cm2 以下としている。
【0017】ここで、平均締めしろ面圧力Pは、文献の
材料力学共立出版 清家政一郎著の149頁に示される
公式を(3)式に示すように、固定子鉄心23の外径R
2 と固定子枠22の外径R3 の寸法で決まるものであ
る。ここで2δは、固定子枠22内径と固定子鉄心23
の外径の差をいう。又、Eは材料の縦弾性係数である。
さらに固定子鉄心23の内径R1 は、スロット23aの
底の寸法としている。
【0018】
【数3】
【0019】ここで、固定子枠22と固定子鉄心23と
の締めしろ面圧力を変えて振動の減衰効果を比較する。
例えば、図3は4極2.2kWモータの事例で、締めし
ろ面圧力50,25,20,10kg f/cm2 の違いによ
るサンプル試験機を作り、打撃による振動減衰波形を測
定した結果を示している。横軸に周波数f(Hz)をと
り、縦軸に単位力当りの振動加速度a/F(Fは力、a
は振動加速度)をとっている。図3から判るように、2
0kg f/cm2 以下になると振動減衰が大きいことが判
る。
【0020】この相違を検討するために、本発明者は、
固定子鉄心23と固定子枠22の有限要素法による固有
モード解析を行い、その結果を図4に示す。この結果か
ら締めしろ面圧力25kg f/cm2 では、固定子鉄心23
と固定子枠22の嵌合境界部が一体になって変形してい
るが、締めしろ面圧力20kg f/cm2 では、固定子鉄心
23と固定子枠22の嵌合境界部が接線方向に相対変位
する振動モードであることが判った。これらのことか
ら、固定子鉄心23と固定子枠22の相対滑りが生じ摩
擦減衰作用により振動減衰を生じている構成しているこ
とが判った。
【0021】また、図5に4極7.5kWモータでの振
動加速度応答特性を示している。この図5からも判るよ
うに、20kg f/cm2 以下に顕著にレベルの高い振動加
速度はみられず、振動低速効果が大きいことが判る。こ
のように、いずれの機種の誘導電動機においても、振動
低減効果を確実に得ることができるものである。そし
て、本実施例では弾性はりを用いることなく振動低減を
図り得るから、全体の大形化を抑制できる。又、インバ
ータ運転により電動機に対する電源周波数が変化しても
共振応答が小さく、騒音および振動をやはり低減するこ
とができる。
【0022】図6乃至図9は本発明の第2実施例を示し
ており、この実施例においては、固定子枠22の半径方
向の厚さtと固定子鉄心23の半径方向のヨーク厚さt
y の寸法を、t=ty 〜5ty の範囲から構成されてい
る。
【0023】ところで、図6は4極2.2kWモータ例
で、固定子枠22の半径方向の厚さtと固定子鉄心23
の半径方向のヨーク厚さty の寸法を、t=ty 〜5t
y と構成して4種類のサンプル試験機を作り、打撃によ
る振動減衰波形を測定した結果を示している。横軸に周
波数f(Hz)をとり、縦軸に単位力当りの振動加速度
a/F(Fは力、aは振動加速度)を取っている。そし
て、図7から判るように、t=ty 〜5ty の範囲にな
ると振動減衰が大きいことが判る。
【0024】次に、この相違を検討する。図8に示すよ
うに、固定子鉄心23と固定子枠22に発生する応力を
見ると、変形の大きいA部分では、固定子鉄心23と固
定子枠22の全体に渡って引張応力と圧縮応力が夫々に
働く。又、変形の小さいB部分は、固定子鉄心23の引
張応力と圧縮応力が働き、そして、固定子枠22にも引
張応力と圧縮応力が働く。すると、勘合境界面に引張と
圧縮応力が働くことから滑りが生じる。図9に示すよう
に、固定子鉄心23の引張応力と固定子枠22の圧縮応
力の絶対値の和αが大きくなることによって、この滑り
の相対変位が生じる寸法比の取り合いがt=ty 〜5t
y の範囲にあり、振動減衰効果を図ることができる。そ
して、本実施例では弾性はりを用いることなく振動低減
を図り得るから、全体の大形化を抑制できる。又、イン
バータ運転により電動機に対する電源周波数が変化して
も共振応答が小さく、騒音および振動を低減することが
できる。
【0025】図10は本発明の第3の実施例を示してお
り、図10(a)は固定子鉄心23と嵌合させる前の固
定子枠22単体の内径形状を、多角形の四角形とした。
固定子枠22の内径を多角形にする製造方法は、旋盤を
4本爪チャック、或いは三角形なら3本爪チャックにす
るなどにより得られる。但し、固定子枠22の内径は平
均径R2 で表わすものとする。また、図10の撓み量j
は、R2 /2000〜R2 /3000としている。
【0026】これによれば、例えば図10(b)に示す
ように、嵌合前の固定子枠22自体の内径形状を多角形
(四角形)とした場合、固定子鉄心23と嵌合すること
によって、c,d,e,fの4ヶ所部分が接触する。固
定子鉄心23の振動モードの変形が楕円変形した場合
に、嵌合接触箇所が図12に示すように、c,d,e,
fの4ヶ所部分が接触すべりによる摩擦減衰が得られて
いる。これは従来のように、単に固定子枠22と固定子
鉄心23が嵌合した場合は、一般的に接触点は3ヶ所と
なるという現象からどの位置に接触するか判らない。し
かし、本実施例によれば、嵌合境界に接線方向の相対変
位が生じる位置、つまり、滑り摩擦の働く有効な部分に
接触するため効果的に摩擦減衰効果が得られる。
【0027】又、上記は固定子鉄心21が楕円振動モー
ドを示すことについて述べたが、三角形振動モードであ
れば、固定子枠21の内径形状は六角形とするものであ
る。これについても振動効果は同様である。
【0028】そして、本実施例では弾性はりを用いるこ
となく振動低減を図り得るから、全体の大形化を抑制で
きる。そして、インバータ運転により電動機に対する電
源周波数が変化しても共振応答が小さく、騒音および振
動をやはり低減することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、次の効果を得ることができる。請求項1によれば、
固定子鉄心と固定子枠との平均締めしろ面圧力を20kg
f/cm2 以下としているので、固定子枠と固定子鉄心の
嵌合境界面に接線方向の相対変位が生じ、滑りによる摩
擦減衰が生じ振動低減効果が得られる。そして回転電機
全体の小形化に寄与できる。
【0030】請求項2によれば、第1の手段で、固定子
枠の半径方向の厚さtと固定子鉄心の半径方向のヨーク
厚さty の寸法をt=ty 〜5ty としているので、固
定子枠と固定鉄心に接線方向の相対変位が生じる最適寸
法比の取り合いであり、振動減衰効果を図ることができ
る。そして回転電機全体の小形化に寄与できる。
【0031】請求項3によれば、固定子枠単体の内径形
状を多角形にしているので、固定子鉄心の振動モードの
変形が楕円変形した場合に、嵌合境界に接線方向の滑り
が生じる位置が接触し振動低減効果が得られる。そして
回転電機全体の小形化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す誘導電動機全体の縦
断正面図、
【図2】図1の横断面図、
【図3】締めしろ面圧力が異なる場合の振動加速度特性
を示した図、
【図4】有限要素法解析による締めしろの異なる振動モ
ード図、
【図5】締めしろ面圧力が異なる場合の振動スペクトル
を示した図、
【図6】本発明の第2実施例を示す図1相当図、
【図7】固定子枠の半径方向の厚さtと固定子鉄心の半
径方向のヨーク厚さty の比が異なる場合の振動スペク
トルを示した図、
【図8】振動モードと発生応力を示す図、
【図9】固定子枠の半径方向の厚さtと固定子鉄心の半
径方向のヨーク厚さty の比が異なる場合の発生応力を
示した図、
【図10】本発明の第3実施例を示す図2相当図、
【図11】従来例を示す誘導電動機の縦断面図、
【図12】図12の横断面図、
【図13】スロット部分の縦断面図、
【図14】従来例を示す誘導電動機の縦断面図。
【符号の説明】
1,21…固定子、 2,22…固定子
枠、3,23…固定子鉄心、 4,24…巻
線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定子鉄心の外周に接触するように設け
    られた固定子枠を備え、前記固定子鉄心と固定子枠の平
    均締めしろ面圧力が20kg f/cm2 以下として固定子枠
    内に嵌合された固定子鉄心を有することを特徴とする回
    転電機。
  2. 【請求項2】 固定子枠の半径方向の厚さtと固定子鉄
    心の半径方向のヨーク厚さty の寸法を、t=ty 〜5
    y の範囲とした請求項1記載の回転電機。
  3. 【請求項3】 固定子枠単体の内径形状を多角形状とし
    た請求項1又は2記載の回転電機。
JP3447697A 1997-02-19 1997-02-19 回転電機 Pending JPH10234146A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3447697A JPH10234146A (ja) 1997-02-19 1997-02-19 回転電機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3447697A JPH10234146A (ja) 1997-02-19 1997-02-19 回転電機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10234146A true JPH10234146A (ja) 1998-09-02

Family

ID=12415313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3447697A Pending JPH10234146A (ja) 1997-02-19 1997-02-19 回転電機

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10234146A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006090484A1 (ja) * 2005-02-24 2008-07-24 トヨタ自動車株式会社 回転電機を有する駆動装置
JP5916961B1 (ja) * 2014-12-25 2016-05-11 三菱電機株式会社 電動機固定ベース

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006090484A1 (ja) * 2005-02-24 2008-07-24 トヨタ自動車株式会社 回転電機を有する駆動装置
KR100937757B1 (ko) * 2005-02-24 2010-01-20 도요타 지도샤(주) 회전전기기계를 구비한 구동장치
JP4697224B2 (ja) * 2005-02-24 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 回転電機を有する駆動装置
US8097997B2 (en) 2005-02-24 2012-01-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Driving device with rotating electric machine
JP5916961B1 (ja) * 2014-12-25 2016-05-11 三菱電機株式会社 電動機固定ベース
WO2016103410A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 三菱電機株式会社 電動機固定ベース

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ede et al. Rotor resonances of high-speed permanent-magnet brushless machines
TWI283506B (en) Rotary electric machine
US5828155A (en) Alternating current generator
JP2006516879A (ja) 磁束を増大してモータトルク密度を改善する台形状モータ磁極装置
CN108696003B (zh) 用于电动马达/发电机的优化的定子齿
EP1643613A2 (en) Electric motor in which the stator laminations are of different thickness and/or material to the rotor laminations
CN108432100B (zh) 旋转电机
US3812392A (en) Composite armature core for dynamoelectric machine
US4614889A (en) Charging dynamoelectric machine having reduced noise output
JP7172239B2 (ja) 車両用駆動装置
US3395296A (en) Dynamoelectric machine mounting with reduced stator vibration
KR100323327B1 (ko) 회전체의진동억제장치
JPH10234146A (ja) 回転電機
JP2002281698A (ja) 回転電機の固定子およびそれを用いた回転電機
JP6069695B2 (ja) モータ用ロータ
JP3497644B2 (ja) 回転電機の固定子
US6747379B2 (en) Dynamoelectric machine with reduced vibration
JPH01318532A (ja) ブラシレス交流発電機の回転子
US1994922A (en) Turbine generator rotor
US20190280545A1 (en) Stator for high speed electric machine
US20230223878A1 (en) A controller for an axial flux machine and method
Harries et al. Acoustics of a 6-phase transversal flux outer-rotor switched reluctance drive
JP5219932B2 (ja) 回転電機
KR100564521B1 (ko) 회전 전기기계
GB2156599A (en) Commutator motor combined with a tachometric generator and its manufacturing process