JPH1141855A - 誘導電動機 - Google Patents

誘導電動機

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JPH1141855A
JPH1141855A JP18623697A JP18623697A JPH1141855A JP H1141855 A JPH1141855 A JP H1141855A JP 18623697 A JP18623697 A JP 18623697A JP 18623697 A JP18623697 A JP 18623697A JP H1141855 A JPH1141855 A JP H1141855A
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JP
Japan
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frame
vibration
stator
joint
induction motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP18623697A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasumasa Nakawa
泰正 名川
Hironori Shiohata
宏規 塩幡
Kanako Nemoto
佳奈子 根本
Koji Kobayashi
孝司 小林
Masaharu Senoo
正治 妹尾
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の誘導電動機の振動騒音の低減では振動の
節の2ヶ所のみを固定ベース部になるようにしていた
が、他の部分からの振動・騒音の発生を抑制することは
できなかった。 【構成】円環振動の節の位置に設置したフレーム1との
接合部3を有する固定子2と回転子4からなる誘導電動
機。 【効果】本発明によれば、誘導電動機の振動騒音を大幅
に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機に係
り、特に固定子とフレームの接合部の構造に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、特開昭50−24713号公報に
開示されているように、極数pの誘導電動機において、
円環振動の節の2カ所を取り付けベースによって接触支
持する様に構成し、ベースの振動防止を目的としたもの
で、フレームの振動を防止することに関しては配慮され
てはいなかった。そのため、フレームと固定子の接合部
の位置が径方向の磁束密度の周方向変化によって生ずる
電磁力に起因する円環振動の腹の部分に位置する場合が
生じ、このときフレームは加振され騒音を発生する。ま
た、特に円環振動モードの空間次数が電動機の極数と一
致する場合には振動騒音が大きくなる恐れがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】誘導電動機の静振静音
化を行うには、電磁力に起因する円環振動の伝達経路を
遮断することである。しかし、上記従来技術では、固定
子の円環振動の振動の大きい腹の部分に固定子とフレー
ムの接合部が位置する場合には、その振動が外側のフレ
ームに伝わりやすいので振動騒音が大きかった。
【0004】本発明の目的は、上記課題を解決し、低振
動低騒音の誘導電動機を提供するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、電磁力に起因する円環振動の各節の位置
にフレームと固定子の接合部を置くこと及び接合部のフ
レームの厚みを接合部以外の厚みの1.3倍以上4倍以
下とし、幅を、接合部以外のフレーム厚みの1倍以上で
接合部のピッチ幅の1/3以下とすることにより接合部
が電磁力に起因する円環振動の節の位置になるようにし
誘導電動機の振動を低減して騒音を低減することを特徴
とする。
【0006】このように、本発明の誘導電動機では、固
定子の円環振動のフレームへの伝達量を低減することよ
り電磁加振力と固定子の円環振動との共振を避けて固定
子の振動騒音を低減することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて
説明する。
【0008】図3に本発明を適用した誘導電動機の全体
構成の外観図を示す。
【0009】図3において、本発明の誘導電動機は、回
転子に接続された回転軸5’、回転子の周囲を囲むよう
に固定子巻線が設けられた固定子、前記固定子が嵌合さ
れたフレーム1とフレーム1の端部に取り付けられたエ
ンドブラケット6、誘導電動機を固定するためのベース
7、とフレーム1の外側に設けられ、固定子巻線に電流
を供給するための電源箱9、及び発生した熱を放散する
ための冷却フィン8から構成されている。
【0010】図1は図3に示すA−A'部の断面図で冷
却フィン8は省略してある。本実施例の誘導電動機の外
径は、320mmで全長は860mmである。
【0011】図1において誘導電動機のフレーム1は鋼
板等で円筒状に形成されている。固定子2は鉄板を軸方
向に積層して形成され、フレーム1に接合部3で圧接嵌
着固定又はボルトにより固定されている。本実施例で説
明する固定子の軸方向長さは260mmである。
【0012】固定子巻線4は、N極とS極を合わせてp
極を形成するように巻かれている。
【0013】回転子5は、固定子2と同様に鉄板を軸方
向に積層して形成されており、固定子巻線4に電流が流
れると軸方向に誘導電流を生じ、これによる磁界と固定
子巻線4に電流が流れる際に生じる磁界との相互作用に
より回転方向に力を受けて回転する。
【0014】この回転子5と固定子2との間の隙間には
漏れ磁束によって回転子5と固定子2は相互に径方向の
電磁力を及ぼし合っている。この電磁力は、径方向の磁
束密度をb、真空中の透磁率をμとすると、数1で表さ
れる。
【0015】
【数1】
【0016】図2は従来の誘導電動機の電磁加振力モー
ドを表した図である。従来の誘導電動機では、フレーム
1と固定子2の間は焼きばめ等で圧入された構成となっ
ている。破線は電磁加振力の基準値で、実線は固定子2
と回転子5との間の隙間の磁束密度の周方向変化によっ
て生じた径方向電磁力を表しており、固定子巻線4での
N極とS極の変化や隙間の変化により正弦波状に周方向
に変化する。この電磁力の空間モード次数は、例えばp
が4極の場合、4次の空間モードが支配的となり、6
極、8極の場合にはそれぞれ6次、8次となり、一般的
にp極の場合p次となる。この電磁力による振動はフレ
ームに伝達し、電磁力と相似なモードの振動を生じ、騒
音の原因になっている。
【0017】図2でpが4極の場合、電磁力モードと相
似に4次の空間モードが支配的となる。図で破線と実線
が交差する点は振動の節と呼ばれる点で、節と節の間は
振動の腹と呼ばれている。
【0018】ところで、この振動の節にフレームへの接
合部を置けば振動はフレームに伝達されにくくなる。こ
れは、6極、8極の誘導電動機でも同様のことが言え
る。
【0019】これを、図4の両端を支持された梁が加振
される場合を例として説明する。梁の長さをL、支持点
からの距離をX、単位長さ当たりの質量をm、振動モー
ドφを2次としφ=sin(2πX/L)とすると、点
Xに加振力F=fcosωtを加えた場合には、梁の点
Xにおける変位Yは、数2で表される。
【0020】
【数2】
【0021】ここで、ωnは梁の固有周波数である。X
=L/2の節の点に加振力Fを加えると、Y=0となり
梁が振れないことが分かる。このことより、円環振動の
節にフレームへの接合部を置けば振動はフレームに伝達
されにくいことが分かる。
【0022】但し、この接合部を円環振動の節になるよ
うにするには、接合部のフレームの剛性を他よりも高く
する必要がある。そのためには、この接合部のフレーム
の材質を高剛性にするか、またはこの接合部のフレーム
を厚くして段差を設けるか補強材を取り付けて、接合部
以外の厚みよりも厚くする必要がある。
【0023】図5に段差の高さとフレームの厚さの比を
示す。
【0024】この厚みは図5の段差の高さbとフレーム
の厚さaの比と、段差が無い場合に対する剛性倍率の関
係より、高さbが低いときには段差の効果は小さく、ま
た、あまり高くしても重量が増大するだけで効果が上が
らないことが分かる。従って、この接合部のフレームの
段差の高さを接合部以外の高さの1.3倍以上4倍以下
とすれば、振動の抑制効果が得られる。なお、4倍以上
にすると、厚くした部材自体の振動が発生し、抑制効果
が減少するものである。また、幅を、接合部以外のフレ
ーム厚み以上で接合部のピッチ幅の1/3以下とするこ
とにより接合部が電磁力に起因する円環振動の節の位置
になるようにすることができる。このことにより接合部
を円環振動の節の位置に配置することができ振動騒音の
低減が可能である。
【0025】本発明の効果を確かめるために、解析モデ
ルを用いて、有限要素法による構造振動解析を行った。
この解析の概略を説明する。まず、解析モデルを要素に
分割し、要素の剛性マトリックス[k]と質量マトリッ
クス[m]を作成する。これらより、全体の剛性マトリ
ックス[K]と質量マトリックス[M]を組み上げて、
全体の運動方程式を求める。
【0026】
【数3】
【0027】ここでfは加振力、yは変位である。ここ
でy=φsinωtと置いて、前式に代入し、fをゼロ
と置けば、数4が得られる。
【0028】
【数4】
【0029】これより固有周波数ωnを計算し、これと
電磁力fより数5を計算すれば固有振動モードが得られ
る。
【0030】
【数5】
【0031】本発明になる4極の誘導電動機をモデル化
して下記の演算した。電源箱、取り付けベース、冷却フ
ィン、エンドブラケット、軸等を省略した場合のフレー
ムと固定子の振動モードの解析例で固有振動数が177
1Hzの場合の結果を従来例と比較した。なお、モデル
のフレームの外径は320mm、厚さ10mmで、外周
の8カ所の厚みを31mm幅で2倍とし、軸方向長さを
260mmとして段差を形成したものである。これに対
応した位置に外径294mm、内径200mmの固定子
を接続するために厚さ3mm、幅31mmの取り付け部
を設けている。この固定子の内径側に、4極の誘導電動
機に生じる電磁力と等価な加振力を作用させた。
【0032】これと同じ加振力を従来方式の誘導電動機
のモデルに作用させた場合の解析結果を比較すると、明
らかに従来方式のほうが大きく振動することが分かっ
た。従って、本発明によれば振動騒音の少ない誘導電動
機を供することができる。前記の実施例では4極の誘導
電動機を例にして説明したが、極数が増えてもその振動
モードの節の部分のフレーム部分の肉厚を厚くし、その
部分で固定子を支持するように構成すれば同様な効果が
得られる。なお、発生する振動の節の部分は4極では
8、6極では12、8極では16と極数の倍の数の節が
発生する。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、誘導電動機の振動騒音
を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成図。
【図2】 電磁加振力の空間モード図。
【図3】 従来の誘導電動機の外観図。
【図4】 振動モードと電磁力の位置との関係を示す
図。
【図5】 接合部に段差が在る場合の無い場合に対する
曲げ剛性倍率を示す図。
【符号の説明】
1…フレーム、2…固定子、3…接合部、4…固定子巻
線、5…回転子、6…エンドブラケット、7…ベース、
8…冷却フィン、9…電源箱。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 孝司 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 妹尾 正治 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転子および固定子巻線を施した固定子
    と、エンドブラケット等からなる2n極の誘導電動機に
    おいて、 固定子を覆うフレームと固定子の接合部を、フレームの
    円環振動の4n個の節に位置するように、固定子のフレ
    ームへの接合部のフレームの厚みを他の部分よりも厚く
    したことを特徴とする誘導電動機。
  2. 【請求項2】回転子および固定子巻線を施した固定子
    と、エンドブラケット等からなる2n極の誘導電動機に
    おいて、 固定子を覆うフレームと固定子の接合部を、フレームの
    円環振動の4n個の節に位置するように、固定子のフレ
    ームへの接合部のフレームに補強材を接合したことを特
    徴とする誘導電動機。
  3. 【請求項3】請求項1において、接合部のフレームの厚
    みを、接合部以外の厚みの1.3倍以上4倍以下とし、
    幅を、接合部以外のフレーム厚みの1倍以上で接合部の
    ピッチ幅の1/3以下にしたことを特徴とする誘導電動
    機。
  4. 【請求項4】請求項2において、接合部のフレームの厚
    みを、接合部以外の厚みの1.3倍以上4倍以下とし、
    幅を、接合部以外のフレーム厚みの1倍以上で接合部の
    ピッチ幅の1/3以下にしたことを特徴とする誘導電動
    機。
  5. 【請求項5】回転子および固定子巻線を施した固定子
    と、エンドブラケット等からなる2n極の誘導電動機に
    おいて、固定子を覆うフレームと固定子の接合部を、フ
    レームの円環振動の4n個の節に位置するように、固定
    子のフレームへの接合部のフレームの材質を接合部以外
    のフレームの材質よりも剛性を高くしたことを特徴とす
    る誘導電動機。
JP18623697A 1997-07-11 1997-07-11 誘導電動機 Pending JPH1141855A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2793371A1 (de) * 2013-04-17 2014-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Rotierende elektrische Maschine
EP2793360A1 (de) * 2013-04-17 2014-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Rotierende elektrische Maschine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2793371A1 (de) * 2013-04-17 2014-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Rotierende elektrische Maschine
EP2793360A1 (de) * 2013-04-17 2014-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Rotierende elektrische Maschine
WO2014170056A1 (de) * 2013-04-17 2014-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Rotierende elektrische maschine

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