JP2000139056A - 回転電機 - Google Patents

回転電機

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JP2000139056A
JP2000139056A JP10312788A JP31278898A JP2000139056A JP 2000139056 A JP2000139056 A JP 2000139056A JP 10312788 A JP10312788 A JP 10312788A JP 31278898 A JP31278898 A JP 31278898A JP 2000139056 A JP2000139056 A JP 2000139056A
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JP
Japan
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bearing
rotating shaft
stator
temperature
rolling bearing
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JP10312788A
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Yoshihide Kanehara
好秀 金原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲の温度範囲において、軸受でのグリー
スによる油膜の厚さを一定とし、インバータ装置で駆動
したときでも、充分に軸受での電食発生を抑えることが
でき、転がり軸受における耐用期間短縮の虞れのない交
流電動機等の回転電機を提供する。 【解決手段】 コイルが巻回されてなる固定子と、この
固定子を固定するフレームと、前記固定子とわずかな空
隙を介して対向する回転子と、この回転子が固着され、
転がり軸受を介して回転自在に支承される回転軸と、前
記転がり軸受を支持する軸受ブラケットと、を有する回
転電機において、軸受ブラケットを熱伝導性の良い材料
で形成するとともに、転がり軸受と回転軸との熱伝導性
を低くして、固定子の温度を転がり軸受に伝導するよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、軸受として転が
り軸受を用いた回転電機に係り、特にインバータ駆動さ
れる誘導電動機として好適な交流電動機等の回転電機に
関する。
【0002】
【従来の技術】交流電動機の電機子巻線と回転子の間に
は静電容量が存在し、この結果、電源からの電圧が電機
子巻線から回転子に誘起され、軸電圧として現われる
が、この結果、この軸電圧により軸受を介して電流が流
れ、軸受に電食が発生してしまうようになる。そして、
この電食が発生すると、転がり軸受の転動面、つまりボ
ールやローラーの表面とインナーレース(内側のリング
部材)の外周面、アウターレース(外側のリング部材)
の内周面に荒れを生じ、寿命が短縮されてしまう。
【0003】また、電動機の駆動にインバータ装置を用
いた場合、その出力には、一般に高調波を多く含むの
で、大きな軸電圧が発生するようになり、この結果、著
しい寿命短絡が生じてしまうので、特に問題となる。
【0004】図5は、例えば特開平10−28350号
公報に示された従来の誘導電動機の構成を示す図で、軸
受のアウターレースとインナーレースの間に現われる電
圧である軸電圧は、軸受でのグリース油膜の絶縁破壊電
圧と事実上同義となることに着目したものである。これ
は、グリースで潤滑された転がり軸受により回転子軸を
軸支し、固定子の内側に回転子を回転自在に保持した交
流電動機において、転がり軸受を潤滑するグリースとし
て、その絶縁破壊電圧が25℃で1V以下のものを用い
ることにより、転がり軸受の回転部と固定部の間に現わ
れる軸電圧を1V以下に抑えるようにしたものである。
転がり軸受の回転部と固定部の間に現われる軸電圧を1
V以下に抑えることにより、放電エネルギーの大きさが
電食を起こす値以下にされるので、電食を防止すること
ができるというものである。
【0005】図において、20は誘導電動機全体、21
はフレーム、22,23は軸受ブラケットで、ボールベ
アリングからなる軸受24,25を保持し、フレーム2
1の両端に各インロー嵌合などにより取り付けられてい
る。26は固定子鉄心で、この固定子鉄心26には、そ
のスロットに巻回した固定子巻線27が設けてある。2
8は回転子で、回転軸29を有し、この回転軸29が軸
受ブラケット22,23の軸受24,25により回転自
在に保持されることにより、固定子鉄心26内の所定の
位置で、この固定子鉄心26に対向した位置で、自由に
回転できるように構成されている。
【0006】固定子巻線27に、図示していないインバ
ータ装置などの交流電源から三相交流電力が供給される
ことにより、固定子と回転子の間の空隙に回転磁界が発
生し、これにより回転子28にトルクが発生して回転
し、回転軸29から動力を取り出すことができるが、こ
のとき、固定子巻線27と回転子28の間に存在する静
電容量により、回転軸29に或る値の電位が発生する。
【0007】このとき、軸受24,25にはグリースが
封入されており、その転動面にはグリース油膜が形成さ
れているので、アウターレースとインナーレースとは電
気的に絶縁された状態にされ、この結果、回転軸29に
軸電圧が発生する。しかしながら、回転軸29に発生す
る軸電圧の値が1V以下に抑えられるように、軸受2
4,25に封入してあるグリースの材質が選ばれてお
り、軸受24,25での電食発生を充分に抑えることが
できる。
【0008】図6は、例えば特開平10−28350号
公報に示されたグリースによる油膜の厚さに対する物理
量の影響を示す図である。軸受内でのグリースの絶縁破
壊電圧は、主として油膜の厚さによって決まり、油膜が
厚くなるにつれ油膜による絶縁耐力が増すことになる。
油膜形成に対する影響としては、 a.基油の粘度:グリースに固有。 影響度:大。 b.軸荷重による膜厚の変化:油膜の厚さは荷重の0.
74乗に反比例する。 影響度:中。 c.温度の影響:極めて顕著に現われ、20℃の温度上
昇で膜圧は半減する。 影響度:大。 d.回転速度の影響:回転速度の上昇に伴って膜圧は増
加し、回転速度の0.74乗に比例する。 影響度:中。 がある。
【0009】グリースによる油膜の厚さは、主として温
度による影響が大きく現われ、温度が上昇するにつれ
て、油膜の厚みは減少して行くことが判り、このことか
らすれば、グリースの選択に際しては、その温度の下限
を限定してやる必要があり、使用温度の下限でも充分に
薄い油膜の形成が得られるものを選定する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の交
流電動機では、温度が低くなると、軸受に封入してある
グリースの粘度が高くなり、油膜の厚さが増すことか
ら、使用温度の下限でも充分に薄い油膜の形成が得られ
るグリースを選択することにより、軸受での電食発生を
抑えるものであり、温度が上昇するにつれて減少する油
膜の厚みは、グリースに固有である基油の粘度によって
きまってしまうという問題点があった。
【0011】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、広範囲の温度範囲において、軸
受でのグリースによる油膜の厚さを一定とし、インバー
タ装置で駆動したときでも、充分に軸受での電食発生を
抑えることができ、転がり軸受における耐用期間短縮の
虞れのない交流電動機等の回転電機を提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】コイルが巻回されてなる
固定子と、この固定子を固定するフレームと、前記固定
子とわずかな空隙を介して対向する回転子と、この回転
子が固着され、転がり軸受を介して回転自在に支承され
る回転軸と、前記転がり軸受を支持する軸受ブラケット
と、を有する回転電機において、軸受ブラケットを熱伝
導性の良い材料で形成するとともに、転がり軸受と回転
軸との熱伝導性を低くして、固定子の温度を転がり軸受
に伝導するようにしたものである。
【0013】また、転がり軸受と回転軸とを部分接触す
るようにしたものである。
【0014】さらに、転がり軸受と回転軸との間に低熱
伝導材を設けたものである。
【0015】また、転がり軸受と回転軸との間にOリン
グを設けたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
一実施の形態である電動機の構成を示す図である。図に
おいて、26〜28は図20に示した従来装置と同様で
あり、その説明を省略する。1はフレーム、2,3は熱
伝導性の良いアルミニウムまたはアルミニウム合金を材
料としたプレス加工品または鋳物により形成された軸受
ブラケット、4,5は軸受、6は回転軸である。
【0017】図2はこの発明の一実施の形態である電動
機に使用する軸受の構成を示す図で、軸受の内輪と回転
軸との接触を全面接触ではなく、部分接触にしたもので
ある。(a)は軸受の内輪の回転軸との嵌め合わせ部分
に切り欠きを設けたもの、(b)は軸受の内輪の回転軸
との嵌め合わせ部分をローレット状にしたものである。
図において、10a,10bは軸受、11は外輪、12
は転動体、13a,13bは内輪である。
【0018】軸受ブラケット2,3を熱伝導性の良い材
料により形成することにより、固定子26の温度を軸受
の外輪11に伝えるようにするとともに、軸受の内輪1
3a,13bと回転軸6とを部分接触にすることによ
り、回転軸6からの熱伝導を少なくするようにしたもの
である。回転軸6との接触面積の調整により、回転軸6
からの熱伝導を調整することができる。
【0019】軸受温度は、(1)インバータの出力電圧
を上昇させることにより損失を増加させ、熱発生源であ
る固定子の温度上昇させることにより、(2)また、熱
伝導性の良いアルミニウムまたはアルミニウム合金を材
料としたプレス加工品または鋳物により形成された軸受
ブラケット2,3の厚さや形状により、熱伝導経路の伝
導性を調整することにより、軸受温度の調整をすること
ができる。
【0020】周囲温度が低い場合においても、固定子の
温度を利用して軸受の温度を上昇させることができるの
で、軸受のグリースの膜圧を薄く保つことができ、軸受
での電食発生を抑えることができる。
【0021】実施の形態2.図3はこの発明の一実施の
形態である電動機の軸受部の構成を示す図である。図に
おいて、14は低熱伝導材、22,23は軸受ブラケッ
ト、24,25は軸受、29は回転軸である。実施の形
態2は、軸受24,25の内輪と回転軸29との間にプ
ラスチックやセラミックなどの低熱伝導材を挟むことに
より、回転軸29からの熱伝導を少なくしたものであ
る。
【0022】実施の形態3.図4はこの発明の一実施の
形態である電動機の軸受部の構成を示す図である。図に
おいて、15はOリング、16は回転軸、17は回転軸
16に設けられたOリング溝、22,23は軸受ブラケ
ット、24,25は軸受である。
【0023】実施の形態3は、回転軸16に凹状に設け
られたOリング溝17に、Oリング15を嵌め込み、こ
のOリング15の外径に軸受24,25を嵌め込むよう
にしたものである。Oリング15及びOリング溝17
は、軸受24,25を嵌め込んだ場合に、Oリング15
の断面形状が変形し、軸受24,25の内輪と回転軸1
6の外径との間にわずかの隙間ができるように設定す
る。
【0024】Oリングは、一般に弾力性のあるゴムやプ
ラスチックを材料としている絶縁体であり、熱伝導率は
金属に比べて極めて悪いことから、回転軸16から軸受
の内輪への熱伝導を少なくすることができ、軸受の内輪
の温度は軸受の外輪の温度に近くなる。従って、軸受の
外輪の温度を上げることにより軸受全体の温度を上げる
ことができるので、軸受のグリスの膜圧を薄く保つこと
ができ、軸受での電食発生を抑えることができる。
【0025】また、グリスの混入によるOリングのすべ
り対策として、軸受の内輪及びOリング溝にローレット
状の凹凸を設け、Oリングの接触部分における摩擦力の
強化を図っても良い。また、軸受内輪の側面及び回転軸
断面の接触部に、互いに勘合するようなまわり止めの凹
凸を設けるようにしても良い。
【0026】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0027】コイルが巻回されてなる固定子と、この固
定子を固定するフレームと、前記固定子とわずかな空隙
を介して対向する回転子と、この回転子が固着され、転
がり軸受を介して回転自在に支承される回転軸と、前記
転がり軸受を支持する軸受ブラケットと、を有する回転
電機において、前記軸受ブラケットを熱伝導性の良い材
料で形成するとともに、前記転がり軸受と前記回転軸と
の熱伝導性を低くして、前記固定子の温度を前記転がり
軸受に伝導するようにしたので、周囲温度が低い場合に
おいても、固定子の温度を利用して軸受の温度を上昇さ
せることができるので、軸受のグリースの膜圧を薄く保
つことができ、軸受での電食発生を抑えることができ
る。
【0028】また、転がり軸受と回転軸とを部分接触す
るようにしたので、回転軸から転がり軸受への熱伝導性
の調整が容易にできる。
【0029】さらに、転がり軸受と回転軸との間に低熱
伝導材を設けるようにしたので、標準タイプの転がり軸
受を使用して、回転軸から転がり軸受への熱伝導を少な
くすることができる。
【0030】また、転がり軸受と回転軸との間にOリン
グを設けるようにしたので、回転軸から転がり軸受への
熱伝導をさらに少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態である電動機の構成
を示す図である。
【図2】 この発明の一実施の形態である電動機に使用
する軸受の構成を示す図で、軸受の内輪と回転軸との接
触を全面接触ではなく、部分接触にしたものである。
【図3】 この発明の一実施の形態である電動機の軸受
部の構成を示す図である。
【図4】 この発明の一実施の形態である電動機の軸受
部の構成を示す図である。
【図5】 例えば特開平10−28350号公報に示さ
れた従来の誘導電動機の構成を示す図である。
【図6】 例えば特開平10−28350号公報に示さ
れたグリースによる油膜の厚さに対する物理量の影響を
示す図である。
【符号の説明】
1 フレーム、 2,3 軸受ブラケット、 4,5
軸受、 6 回転軸、10a,10b 軸受、 11
外輪、 12 転動体、 13a,13b内輪、14
低熱伝導材、 15 Oリング、 16 回転軸、 1
7 Oリング溝、 20 誘導電動機全体、 21 フ
レーム、22,23 軸受ブラケット、 24,25
軸受、 26 固定子鉄心、 27 固定子巻線、 2
8回転子、 29 回転軸。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コイルが巻回されてなる固定子と、この
    固定子を固定するフレームと、前記固定子とわずかな空
    隙を介して対向する回転子と、この回転子が固着され、
    転がり軸受を介して回転自在に支承される回転軸と、前
    記転がり軸受を支持する軸受ブラケットと、を有する回
    転電機において、前記軸受ブラケットを熱伝導性の良い
    材料で形成するとともに、前記転がり軸受と前記回転軸
    との熱伝導性を低くして、前記固定子の温度を前記転が
    り軸受に伝導するようにしたことを特徴とする回転電
    機。
  2. 【請求項2】 前記転がり軸受と前記回転軸とを部分接
    触するようにしたことを特徴とする請求項1記載の回転
    電機。
  3. 【請求項3】 前記転がり軸受と前記回転軸との間に低
    熱伝導材を設けたことを特徴とする請求項1記載の回転
    電機。
  4. 【請求項4】 前記転がり軸受と前記回転軸との間にO
    リングを設けたことを特徴とする請求項1記載の回転電
    機。
JP10312788A 1998-11-04 1998-11-04 回転電機 Pending JP2000139056A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013233035A (ja) * 2012-04-27 2013-11-14 Mitsubishi Electric Corp 電動機の回転子、電動機、空気調和機、および電動機の回転子の製造方法
US10320267B2 (en) 2015-06-03 2019-06-11 Denso Corporation Rotary electric machine
CN113452187A (zh) * 2019-07-26 2021-09-28 广东威灵电机制造有限公司 无刷电机及电器设备

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