JPWO2011114371A1 - インバータ駆動回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケット - Google Patents

インバータ駆動回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケット Download PDF

Info

Publication number
JPWO2011114371A1
JPWO2011114371A1 JP2012505304A JP2012505304A JPWO2011114371A1 JP WO2011114371 A1 JPWO2011114371 A1 JP WO2011114371A1 JP 2012505304 A JP2012505304 A JP 2012505304A JP 2012505304 A JP2012505304 A JP 2012505304A JP WO2011114371 A1 JPWO2011114371 A1 JP WO2011114371A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing
rotating electrical
electrical machine
machine
electric discharge
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.)
Granted
Application number
JP2012505304A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5409894B2 (ja
Inventor
尾畑 功治
功治 尾畑
猛夫 今野
猛夫 今野
恵輔 安部
恵輔 安部
宣長 鈴木
宣長 鈴木
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 Industrial Equipment Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
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 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Publication of JPWO2011114371A1 publication Critical patent/JPWO2011114371A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5409894B2 publication Critical patent/JP5409894B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/083Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/002Conductive elements, e.g. to prevent static electricity
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40Structural association with grounding devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/30Electric properties; Magnetic properties
    • F16C2202/32Conductivity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

本発明では、dv/dtが高いインバータパルス電圧に対しても、軸電圧の発生とこれに伴い軸受の電食を引き起こす軸電流の発生を抑制し、軸受の電食が生じない高信頼,高効率なインバータ駆動回転電機およびシステムを提供することを目的とする。本発明の目的は以下の方法によって実現できる。すなわち、回転子の軸を支える機械支持軸受と、回転子の軸に発生する電圧を放電する電気放電軸受とをそれぞれ1つ以上備え、電気放電軸受には機械支持軸受よりも内輪−外輪間の絶縁破壊電圧が低い軸受を使用した回転電機および回転電機システムによって実現できる。本発明によればインバータパルス電圧に対しても軸受の電食が生じない高信頼,高効率の回転電機、及びそのシステムを提供することができる。

Description

本発明はインバータで駆動される回転電機、及びそのシステムに関する。
近年、省エネルギー化の観点から、インバータ電源を用いた回転電機の可変速運転が電力,産業,自動車,鉄道,家電などの様々な分野で盛んに行われている。しかしながら、回転電機ではインバータ駆動に伴い、軸受電食,絶縁,EMI/EMCなどの様々な問題が発生し、これらの問題への対策技術の開発が行われている。
インバータ駆動に伴う回転電機や駆動力伝達装置の軸受電食対策技術については、従来、〔特許文献1〕,〔特許文献2〕,〔特許文献3〕,〔特許文献4〕などがある。
特開2008−45697号公報 WO01/036832 特開平9−291943号公報 特開平2003−324489号公報
ところが、これらの対策技術には、軸電圧(あるいはシャフト電圧)および、軸受の電食を引き起こす軸電流(あるいはベアリング電流,軸受電流)を抑制する事ができない問題があった。例えば〔特許文献1〕に記載されている導電性シール部材や、〔特許文献2〕に記載されている導電性のグリースや、〔特許文献3〕に記載されている導電性可撓材や、〔特許文献4〕に記載されている摩擦接触型の与圧バネを使用して軸電圧を低減する方法では、電圧変化率dv/dtが大きいインバータのパルス電圧の場合、大きな変位電流i=C・dv/dtがこれらの導電部材や与圧バネの接触抵抗部分に流れ、これらの抵抗部分(抵抗値r)にV=r・iの電圧が発生し、回転子の軸に発生する軸電圧を抑制することができない問題があった。また、軸電圧を抑制できないため、軸とハウジング(アース)間に位置する軸受の内輪−外輪間に電圧が加わり、軸受のグリースの油膜が絶縁破壊し、油膜の絶縁破壊に伴い発生するアーク放電性の軸電流、すなわち軸受の電食を引き起こす軸電流を抑制する事ができない問題があった。
ところで、近年、インバータではスイッチング損失を低減し、変換器効率を向上させるため、インバータに使用するパワーデバイスのdv/dtを高くする傾向にある。この結果、従来の軸受電食対策では今後、軸受の電食防止ができなくなり、軸受の電食が生じない信頼性の高い回転電機を提供することが困難になる恐れがあった。このような問題に対し、インバータのパワーデバイスのdv/dtを制限する対策が考えられるが、インバータ変換器効率を向上させることができなくなるため、今後、さらに高効率なインバータおよびインバータ駆動回転電機システムを提供する事ができなくなる恐れがあった。
以上の問題を鑑み、本発明では、dv/dtが高いインバータパルス電圧に対しても、軸電圧の発生と、これに伴い発生する軸電流の発生を抑制し、軸受の電食が生じない高信頼、高効率なインバータ駆動回転電機およびシステムを提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、本発明は回転電機において、電気放電特性,機械特性が異なる少なくとも1つ以上の軸受あるいは軸受グループを回転子軸の左右で用いたことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機において、前記回転子の軸を支える機械支持軸受と、前記回転子の軸に発生する電圧を放電する電気放電軸受とをそれぞれ1つ以上備え、該電気放電軸受には前記機械支持軸受よりも内輪−外輪間の絶縁破壊電圧が低い軸受を備えたことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機において、前記電気放電軸受には、機械支持軸受よりも絶縁破壊電圧が低いグリースを使用したことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機において、電気放電軸受の内輪と外輪の間に凹凸をつけ、電気放電軸受の内輪−外輪間の絶縁破壊電圧を機械支持軸受の内輪−外輪間の絶縁破壊電圧よりも低くしたことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機において、前記回転子の軸を支える機械支持軸受と、前記回転子の軸に発生する電圧を放電する電気放電軸受とをそれぞれ1つ以上備え、前記電気放電軸受には機械支持軸受よりも比誘電率が高いグリースを使用したことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機の軸受において、前記回転電機の回転子軸に発生する電圧を放電することを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機の軸受において、内輪と外輪のいずれか、あるいは両方の対向する表面に凹凸を設けたことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機の軸受において、内輪と外輪のいずれか、あるいは両方の対向する表面に針状の突起を設けたことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機の軸受において、内輪と外輪のいずれか、あるいは両方の対向する表面に周方向の溝状突起を設けたことを特徴とするものである。
更に、本発明は回転電機の軸受において、電気放電を行う軸受と機械支持軸受を一体化したことを特徴とするものである。
また、本発明はエンドブラケットにおいて、前述の回転電機の軸受を内蔵したことを特徴とするものである。
また、本発明はインバータ駆動回転電機システムにおいて、前述の回転電機,回転電機用の軸受、又はエンドブラケットを使用したことを特徴とするものである。
本発明によればインバータパルス電圧に対しても軸受の電食が生じない高信頼の回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケットを提供することができる。
実施例1の回転電機。 従来と実施例1の回転電機のコモンモード電圧,軸電圧,軸電流。 実施例1の回転電機の電気放電軸受。 電気放電軸受のその他の形態。 電気放電軸受のその他の形態。 電気放電軸受のその他の形態。 電気放電軸受のその他の形態。 電気放電軸受のその他の形態。 電気放電軸受のその他の形態。 電気放電軸受と機械支持軸受の一体構造。 電気放電,機械支持ハイブリッド軸受。 実施例2の回転電機。 実施例3の回転電機。 実施例4の回転電機。 実施例5の回転電機。 実施例6の回転電機。 実施例7の回転電機。 実施例8の回転電機。 実施例9の回転電機および電気放電軸受を内蔵した外付エンドブラケット。 実施例10の回転電機および電気放電軸受を内蔵した外付エンドブラケット。 従来技術のグリースの特性を示す。 本発明のグリースの特性を示す。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図1に実施例1の回転電機を示す。回転電機1は、固定子巻線6を納めた固定子5と、回転磁界に応じて回転する回転子7から構成される。これらはハウジング2とエンドブラケット3,4の中に格納される。回転子7の軸8は、エンドブラケット3,4に取り付けた機械支持軸受9,10によって機械的に支持されている。この機械支持軸受9,10が回転子7の軸8を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、反負荷側のエンドブラケット3に設置した電気放電軸受11には機械的ストレスは加わらない。
一方、電気放電軸受には、機械支持軸受9,10に対し絶縁破壊電圧が低いグリース、望ましくは使用する回転数範囲で0.1V以上低いグリースを使用し、機械支持軸受において油膜が絶縁破壊する前に電気放電軸受で油膜が絶縁破壊するようにしている。つまり、回転電機を駆動するインバータ(図示せず)により発生する電気ストレスは電気放電軸受で支え、機械支持軸受には加わらないようにしている。
図2に、従来の回転電機と、実施例1の回転電機をインバータで回転させたときの、回転電機に加わるインバータコモンモード電圧,回転電機の軸8とアース間に発生する軸電圧,機械支持軸受を流れる軸電流を示す。同じ大きさのインバータのコモンモードパルス電圧が印加された場合、従来の回転電機ではコモンモード電圧の電圧変化部分(立ち上がり,立ち下り部分)で軸電圧が発生し、この軸電圧が機械支持軸受の油膜絶縁破壊電圧110に電圧を越えた時点で油膜の絶縁破壊に伴うパルス状の軸電流が機械支持軸受に流れる。これに対し、実施例1の回転電機では、電気放電軸受の油膜絶縁破壊電圧111によって軸電圧が抑制されており、軸電圧が機械支持軸受の油膜絶縁破壊電圧110に達しないため、機械支持軸受には軸電流は流れない。この結果、機械支持軸受において電食が発生せず、インバータで回転電機を長時間回転させた際にも、機械支持軸受のレース面に洗濯板状の溝が掘られ、回転子7が回転する際に軸8が振動して騒音が発生する問題や、さらに電食が進行して機械支持軸受のレース面が剥離し、機械支持軸受およびこれを使った回転電機が故障してしまう問題を解決できる。一方、電気放電軸受では油膜破壊伴う軸電流の発生やこれに伴う軸受の電食は発生するが、機械的ストレスが加わっていないため、回転子7が回転する際にも軸8が振動して騒音が発生する問題や、レース面が剥離する問題は生じない。
図3に、実施例1の電気放電軸受の詳細な構成図を示す。電気放電軸受20は、内輪22と外輪21から構成され、これらの間の空間24にはグリースが詰められている。また、グリースの流出を防止するため、左右にはシール板23が取り付けられている。グリースには機械支持軸受に使用するグリースよりも絶縁破壊電圧が低いグリースを使用する。しかし、絶縁破壊電圧以外の特性については自由に選択できるため、通常、機械支持軸受では機械損などの観点から使用できないグリースについても幅広く使用することができる。
図4〜図9に、その他の電気放電軸受の構成例を示す。図4の電気放電軸受30では、外輪31と内輪32のうち、内輪32のレース面33をメッシュ加工することで、表面の電界集中箇所を多くし、油膜の絶縁破壊電圧を低下させている。なお、メッシュ加工は表面を研磨するか、あるいは研磨粉で磨くか、あるいはプラズマ処理することで実現できる。これに対し、図5の電気放電軸受40では、外輪41と内輪42のうち、外輪41のレース面43をメッシュ加工することで、表面の電界集中箇所を多くし、油膜の絶縁破壊電圧を低下させている。また、図6の電気放電軸受50では、外輪51と内輪52の両方のレース面53をメッシュ加工することで、表面の電界集中箇所を多くし、油膜の絶縁破壊電圧を低下させている。
一方、図7の電気放電軸受60では、外輪61と内輪62のうち、外輪61のレース面63に山と谷の溝をつけることで、表面の集中電界を高くし、油膜の絶縁破壊電圧を低下させている。同様に図8の電気放電軸受70では、外輪71と内輪72のうち、外輪71のレース面73に山と谷の溝をつけることで、表面の集中電界を高くし、油膜の絶縁破壊電圧を低下させている。また、図9の電気放電軸受80では、外輪81と内輪82の両方のレース面83に山と谷の溝をつけることで、表面の集中電界を高くし、油膜の絶縁破壊電圧を低下させている。なお、図7〜図9では溝を付けたが、表面に針状の突起を設けても良い。
以上の図4〜図9の軸受では軸受のレース面に凹凸をつける加工を施すことで、油膜の絶縁破壊電圧をコントロールし、電気放電軸受にさまざまな種類のグリースを使用する事が可能になる。すなわち、図3の軸受では機械支持軸受よりも絶縁破壊電圧が低いグリースを使用しなければならなかったが、図4〜図9のように、軸受レース面に加工を施すことで、機械支持軸受と同じあるいは逆に機械支持軸受よりも絶縁破壊が高いグリースも使用できるようになる。
図10に電気放電軸受と機械支持軸受を一体化した軸受を示す。図10の軸受では電気放電軸受90と機械支持軸受91が外輪側でリング92によって保持されている。図1では電気放電軸受と機械支持軸受が分離しており、機械的にフリーな電気放電軸受の外輪の芯を合わせるジグが必要であったが、ハイブリッド軸受を使用すれば、電気放電軸受と機械支持軸受の外輪の芯を容易に出すことができる。
図11に電気放電軸受と機械支持軸受の機能を一体化したハイブリッド軸受を示す。ハイブリッド軸受100では機械支持軸受の内輪と外輪に電界集中をさせる溝101を設けている。このようにすることによって2種類の軸受を使わなくても良いため、回転電機のエンドブラケットの軸方向厚みを低減することができる。
実施例2の回転電機を図12に示す。実施例1では反負荷側のエンドブラケットに電気放電軸受を設置したが、実施例2では負荷側のエンドブラケットに電気放電軸受を設置している。すなわち、回転電機121は、固定子巻線126を納めた固定子125と、回転磁界に応じて回転する回転子127から構成される。これらはハウジング122とエンドブラケット123,124の中に格納される。回転子127の軸128は、エンドブラケット123,124に取り付けた機械支持軸受129,1210によって機械的に支持されている。この機械支持軸受129,1210が回転子127の軸128を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、負荷側のエンドブラケット124に設置した電気放電軸受1211には機械的ストレスは加わらない。
本発明の電気放電軸受には機械的なストレスが加わらないため、実施例2のように負荷側に電気放電軸受を設置することもできる。軸128に接続する機械負荷(図示せず)との間隔が広い場合には、このように負荷側のエンドブラケットに電気放電軸受を設置することで、機械負荷を含めたインバータ駆動回転機システム全体の寸法を従来と同等にすることができる。
実施例3の回転電機を図13に示す。実施例1では反負荷側のエンドブラケットの外側に電気放電軸受を設置したが、実施例3では反負荷側のエンドブラケットの内側に電気放電軸受を設置している。すなわち、回転電機131は、固定子巻線136を納めた固定子135と、回転磁界に応じて回転する回転子137から構成される。これらはハウジング132とエンドブラケット133,134の中に格納される。回転子137の軸138は、エンドブラケット133,134に取り付けた機械支持軸受139,1310によって機械的に支持されている。この機械支持軸受139,1310が回転子137の軸138を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、反負荷側のエンドブラケット133に設置した電気放電軸受1311には機械的ストレスは加わらない。
固定子巻線136および固定子135と反負荷側のエンドブラケット133との間の空間が広い回転電機ではこのように回転電機内部に電気放電軸受を設置することができる。
実施例4の回転電機を図14に示す。実施例3では反負荷側のエンドブラケットの内側に電気放電軸受を設置したが、実施例4では負荷側のエンドブラケットの内側に電気放電軸受を設置している。すなわち、回転電機141は、固定子巻線146を納めた固定子145と、回転磁界に応じて回転する回転子147から構成される。これらはハウジング142とエンドブラケット143,144の中に格納される。回転子147の軸148は、エンドブラケット143,144に取り付けた機械支持軸受149,1410によって機械的に支持されている。この機械支持軸受149,1410が回転子147の軸148を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、負荷側のエンドブラケット144に設置した電気放電軸受1411には機械的ストレスは加わらない。
固定子巻線146および固定子145と負荷側のエンドブラケット144との間の空間が広い回転電機ではこのように回転電機内部に電気放電軸受を設置することができる。
実施例5の回転電機を図15に示す。実施例1〜4では機械支持軸受が2個設けられた回転電機であった。しかし、軸を1つの機械支持軸受で支えることができる回転電機では、機械支持軸受を設置したエンドブラケットと異なるエンドブラケットに電気放電軸受を設置することができる。すなわち、回転電機151は、固定子巻線156を納めた固定子155と、回転磁界に応じて回転する回転子157から構成される。これらはハウジング152とエンドブラケット153,154の中に格納される。回転子157の軸158は、エンドブラケット154に取り付けた機械支持軸受1510によって機械的に支持されている。この機械支持軸受1510が回転子157の軸158を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、反負荷側のエンドブラケット153に設置した電気放電軸受1511には機械的ストレスは加わらない。
このように機械支持軸受1つで軸を支えられる回転電機、あるいは従来、機械支持軸受2個で軸を支えていた回転電機でもより径方向,軸方向の機械力に耐えられる機械支持軸受を使用した場合には、他方のエンドブラケットに電気放電軸受を設置して回転電機の大きさを従来の回転電機と同等にすることができる。
実施例6の回転電機を図16に示す。実施例5では負荷側のエンドブラケットに機械支持軸受を、反負荷側のエンドブラケットに電気放電軸受を設置したが、逆に取り付けることもできる。すなわち、回転電機161は、固定子巻線166を納めた固定子165と、回転磁界に応じて回転する回転子167から構成される。これらはハウジング162とエンドブラケット163,164の中に格納される。回転子167の軸168は、エンドブラケット163に取り付けた機械支持軸受169によって機械的に支持されている。この機械支持軸受169が回転子167の軸168を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、負荷側のエンドブラケット154に設置した電気放電軸受1611には機械的ストレスは加わらない。
一般に機械支持軸受はバランスの観点から負荷側のエンドブラケットに取り付けるが、機械負荷の軸受とでバランスをさせることができる場合には、反負荷側に機械支持軸受を、負荷側に電気放電軸受を設置することができる。このようにすることで、機械負荷軸受に近い位置で軸電圧を低減し、機械負荷の軸受を保護することができる。
実施例7の回転電機を図17に示す。実施例1〜6では電気放電軸受を1つ設置したが、2つ取り付けることもできる。すなわち、回転電機171は、固定子巻線176を納めた固定子175と、回転磁界に応じて回転する回転子177から構成される。これらはハウジング172とエンドブラケット173,174の中に格納される。回転子177の軸178は、エンドブラケット173,174に取り付けた機械支持軸受179,1710によって機械的に支持されている。この機械支持軸受179,1710が回転子177の軸178を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、負荷側のエンドブラケット173,174に設置した電気放電軸受1711,1712には機械的ストレスは加わらない。
インバータ駆動回転機で問題となる軸電圧や軸電流は、その種類や発生機構によっては、回転機の大きさ,容量が大きくなると大きくなる場合がある。この場合、電気放電軸受を2つ設置することで、1つの電気放電軸受で流す軸電流を1/2に低減し、電気放電軸受の寿命を延ばすことができる。同様の理由からさらに複数の電気放電軸受を設置することもできる。また、このように複数の電気放電軸受を回転電機の負荷側と反負荷側に設けることで、1個の電気放電軸受では対策できない軸を循環して流れる軸電流も機械支持軸受に流さず、電気放電軸受に流して対策することができる。
実施例8の回転電機を図18に示す。実施例7では電気放電軸受をエンドブラケットの外側に設置したが、内側に設置することもできる。すなわち、回転電機181は、固定子巻線186を納めた固定子185と、回転磁界に応じて回転する回転子187から構成される。これらはハウジング182とエンドブラケット183,184の中に格納される。回転子187の軸188は、エンドブラケット183,184に取り付けた機械支持軸受189,1810によって機械的に支持されている。この機械支持軸受189,1810が回転子187の軸188を径方向,軸方向に対し機械的に支えるため、負荷側のエンドブラケット183,184に設置した電気放電軸受1811,1812には機械的ストレスは加わらない。
回転電機181の固定子巻線186,固定子185とエンドブラケット183,184の間の空間が空いている場合には、このようにエンドブラケット183,184の内側に電気放電軸受1811,1812を設置して従来の回転電機と同等の大きさにすることができる。
実施例9の回転電機を図19に示す。実施例1〜8では電気放電軸受を回転電機のエンドブラケットに設置した。これに対し、実施例9では、電気放電軸受を設置したエンドブラケットを回転電機の外側から追加設置している。すなわち、外付のエンドブラケットを取り付けるボルト192を通す穴197を備え、回転電機191の延長軸198に対し、反負荷側から電気放電軸受193を設置したエンドブラケット194を押し付け、ワッシャ196とナット195およびボルト192で締め付けている。なお、ボルト192、ワッシャ196、ナット195の通す方向は負荷側,反負荷側のいずれでも良い。
このように、電気放電軸受を設置したエンドブラケットを外付けすることで、既存の回転電機に対しても軸受の電食防止対策を施すことができる。
実施例10の回転電機を図20に示す。実施例9では、電気放電軸受を設置したエンドブラケットを回転電機の反負荷側から追加設置している。これに対し、実施例10では負荷側から追加設置している。すなわち、外付のエンドブラケットを取り付けるボルト202を通す穴207を備え、回転電機201の軸208に対し、負荷側から電気放電軸受203を設置したエンドブラケット204を押し付け、ワッシャ206とナット205およびボルト202で締め付けている。なお、ボルト202,ワッシャ206,ナット205の通す方向は負荷側,反負荷側のいずれでも良い。
軸208に接続する機械負荷との間隔が広い場合には、このように負荷側に外付けのエンドブラケットを設置して既存の回転電機に対しても軸受の電食防止対策を施すことができる。
発明の回転電機に使用するグリース特性の実施例を図21及び図22に示す。回転電機の構造は前述の実施例1〜10のいずれにも使用できる。実施例1〜10では電気放電軸受の油膜破壊によって軸電圧を抑制した。しかし、他にも高周波インピーダンスを低下させることによっても軸電圧を抑制することができる。つまり、図21の従来例に示すように、通常の軸受では210に示すように油膜の潤滑性とともに絶縁特性を維持するため高周波に対してインピーダンスが高いグリースを使用しているが、図22に示したように本発明の実施例11では電気放電軸受を新たに機械支持軸受とは別に設けており、機械支持軸受に対して比誘電率の高いグリースを電気放電軸受に使用することで逆に高周波に対してインピーダンスを低くし軸電圧を機械支持軸受の油膜破壊電圧未満に抑制することができる。このため、dv/dtが高く、電圧波形に占める高周波成分が大きいインバータパルス電圧に対しても、機械支持軸受で油膜絶縁破壊が生ぜず、軸受の電食を防止することができる。
本発明は産業上利用されるインバータで駆動される回転電機、及びそのシステムに適用することが可能である。
1 回転電機
2 ハウジング
3,4 エンドブラケット
5 固定子
6 固定子巻線
7 回転子
8 軸
9,10 機械支持軸受
11 電気放電軸受

Claims (12)

  1. インバータで駆動される回転電機において、
    電気放電特性,機械特性が異なる少なくとも1つ以上の軸受あるいは軸受グループを回転子軸の左右で用いたことを特徴とする回転電機。
  2. インバータで駆動される回転電機において、
    前記回転子の軸を支える機械支持軸受と、前記回転子の軸に発生する電圧を放電する電気放電軸受とをそれぞれ1つ以上備え、該電気放電軸受には前記機械支持軸受よりも内輪−外輪間の絶縁破壊電圧が低い軸受を備えたことを特徴とする回転電機。
  3. 請求項1あるいは請求項2の回転電機において、
    前記電気放電軸受には、機械支持軸受よりも絶縁破壊電圧が低いグリースを使用したことを特徴とする回転電機。
  4. 請求項1あるいは請求項2の回転電機において、
    前記電気放電軸受の内輪と外輪の間に凹凸をつけ、前記電気放電軸受の内輪−外輪間の絶縁破壊電圧を機械支持軸受の内輪−外輪間の絶縁破壊電圧よりも低くしたことを特徴とする回転電機。
  5. 請求項1の回転電機において、
    前記回転子の軸を支える機械支持軸受と、前記回転子の軸に発生する電圧を放電する電気放電軸受とをそれぞれ1つ以上備え、前記電気放電軸受には機械支持軸受よりも比誘電率が高いグリースを使用したことを特徴とする回転電機。
  6. 回転電機の軸受において、
    回転電機の回転子軸に発生する電圧を放電することを特徴とする回転電機の軸受。
  7. 請求項6の回転電機の軸受において、
    内輪と外輪のいずれか、あるいは両方の対向する表面に凹凸を設けたことを特徴とする回転電機の軸受。
  8. 請求項7の回転電機の軸受において、
    内輪と外輪のいずれか、あるいは両方の対向する表面に針状の突起を設けたことを特徴とする回転電機の軸受。
  9. 請求項7の回転電機の軸受において、
    内輪と外輪のいずれか、あるいは両方の対向する表面に周方向の溝状突起を設けたことを特徴とする回転電機の軸受。
  10. 請求項6〜請求項9のうちの1つの回転電機の軸受において、
    電気放電を行う軸受と機械支持軸受を一体化したことを特徴とする回転電機の軸受。
  11. 請求項6〜請求項10のうちの1つの回転電機の軸受を内蔵したエンドブラケット。
  12. 請求項1から請求項5のうちの回転電機,請求項6から請求項10の軸受、あるいは請求項11のエンドブラケットを使用したことを特徴とするインバータ駆動回転電機システム。
JP2012505304A 2010-03-17 2010-03-17 インバータ駆動回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケット Expired - Fee Related JP5409894B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/001889 WO2011114371A1 (ja) 2010-03-17 2010-03-17 インバータ駆動回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2011114371A1 true JPWO2011114371A1 (ja) 2013-06-27
JP5409894B2 JP5409894B2 (ja) 2014-02-05

Family

ID=44648510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012505304A Expired - Fee Related JP5409894B2 (ja) 2010-03-17 2010-03-17 インバータ駆動回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケット

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130038182A1 (ja)
EP (1) EP2549626A4 (ja)
JP (1) JP5409894B2 (ja)
WO (1) WO2011114371A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013223673B4 (de) * 2013-11-20 2021-10-07 Zf Friedrichshafen Ag Kraftfahrzeugantriebsstrang
US9917491B2 (en) * 2014-03-07 2018-03-13 Nidec Motor Corporation Ground ring and enclosure in an electric motor
JP5994812B2 (ja) * 2014-04-28 2016-09-21 トヨタ自動車株式会社 車両
DE102014018449B3 (de) 2014-12-12 2016-06-09 Audi Ag Elektrische Maschine
HUE060485T2 (hu) 2016-06-07 2023-03-28 Tesla Inc Villanymotor hûtési rendszer
DE102016216909A1 (de) * 2016-09-06 2018-03-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebseinrichtung
US10967702B2 (en) 2017-09-07 2021-04-06 Tesla, Inc. Optimal source electric vehicle heat pump with extreme temperature heating capability and efficient thermal preconditioning
JP7469586B2 (ja) * 2019-09-06 2024-04-17 株式会社不二越 非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受
DE102020102078A1 (de) * 2020-01-29 2020-12-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Antriebsanordnung mit einer Ableiteinrichtung mit isolierter Lagereinrichtung
DE102020125531A1 (de) 2020-09-30 2021-12-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellenerdungsring, Lagereinheit mit Funkenspitzen, Lagereinheit sowie elektrische Antriebsanordnung mit der Lagereinheit und/oder Wellenerdungsring
US11932078B2 (en) 2021-03-31 2024-03-19 Tesla, Inc. Electric vehicle heat pump using enhanced valve unit
US11943905B2 (en) 2022-01-14 2024-03-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Systems and methods for electromagnetic shielding of rotating components

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07127647A (ja) * 1993-11-04 1995-05-16 Nippon Seiko Kk 回転支持装置
JPH09291943A (ja) 1996-04-25 1997-11-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 転がり軸受および電動機
US5914547A (en) * 1997-11-21 1999-06-22 Magnetek, Inc. Auxiliary bearing assembly for reduction of unwanted shaft voltages in an electric motor
JP2000266067A (ja) * 1999-03-17 2000-09-26 Nsk Ltd 転がり軸受
DE19983988B4 (de) 1999-11-15 2005-11-10 Mitsubishi Denki K.K. Wälzlager
US6984906B1 (en) * 2000-07-13 2006-01-10 General Electric Company Bearing current reduction assembly
US20020121821A1 (en) * 2001-03-02 2002-09-05 Ritter Allen Michael Method and apparatus for reducing bearing current in a motor and/or generator
JP2003061300A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Victor Co Of Japan Ltd ハードディスクドライブ用スピンドルモータ
DE60200707T2 (de) 2002-04-05 2005-07-21 Agilent Technologies Inc., A Delaware Corp., Palo Alto Zitterhistogrammnäherungsverfahren
JP4416455B2 (ja) * 2002-10-22 2010-02-17 Nokクリューバー株式会社 導電性グリース封入軸受
FR2858488B1 (fr) * 2003-07-31 2005-10-21 Valeo Equip Electr Moteur Alternateur comportant des moyens perfectionnes pour eliminer les charges electrostatiques
JP2008045697A (ja) 2006-08-18 2008-02-28 Kobe Steel Ltd 回転駆動力伝達装置
JP2008101696A (ja) * 2006-10-19 2008-05-01 Nsk Ltd 転がり軸受
JP2010035407A (ja) * 2008-06-23 2010-02-12 Panasonic Corp 電動機、ブラシレスモータ、電動機の出力軸支承部、ブラシレスモータの出力軸支承部

Also Published As

Publication number Publication date
US20130038182A1 (en) 2013-02-14
JP5409894B2 (ja) 2014-02-05
WO2011114371A1 (ja) 2011-09-22
EP2549626A4 (en) 2014-07-23
EP2549626A1 (en) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5409894B2 (ja) インバータ駆動回転電機,そのシステム,その軸受及びそのエンドブラケット
JP2008263698A (ja) 電動機
CN203933231U (zh) 电动机、负载结合体以及具备负载结合体的空气调节机
JP2014107998A (ja) 電動機
JP2015023750A (ja) 電動機
CN104052202B (zh) 电机和用于电机的接地装置
JP2012191734A (ja) 電動機
CN203967881U (zh) 电动机及电气设备
US20050253480A1 (en) Apparatus and method for reducing shaft charge
CN215072038U (zh) 一种电机主轴的接地装置及电机
CN201238250Y (zh) 电动转辙机用直流串激电动机
JP5622373B2 (ja) 電器機器
JP2015023751A (ja) 電動機、電気機器
JP6334745B2 (ja) 転がり軸受
JP2011114922A (ja) Dcブラシレスモ−タ及びそれを用いた空気調和機
JP2018119689A (ja) 転がり軸受
JP2014147241A (ja) 電動機およびそれを備えた電気機器
JP2013072491A (ja) 転がり軸受およびそれを備えた電動機
WO2014002627A1 (ja) 回転電機及び圧縮機
JP6077605B2 (ja) 転がり軸受の使用方法
JP6841946B2 (ja) 電器機器の使用方法
JP2013120038A (ja) 空気調和機
JP6841953B2 (ja) 電気自動車の使用方法および鉄道車両の使用方法
JP2014121100A (ja) 電動機
JP5788061B2 (ja) 電器機器の使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130611

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130730

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5409894

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees