(57)【要約】【課題】固定子鉄心の外径形状や重量をほとんど変えることなく、振動および騒音を抑制する。【解決手段】固定子鉄心１は電磁鋼板を積層して構成され、軸方向両側に設けられた押さえ板３，３により締め付けられている。この固定子鉄心１の外周にリング４を取り付けて固定子鉄心１の剛性を高める。これにより固定子鉄心１に作用する電磁力による径方向の変形モードを抑制することができ、振動および騒音の発生を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、
この固定子鉄心の軸方向両側に設けられ、前記固定子鉄心を締め付ける押さえ板と、
前記固定子鉄心に巻装された固定子巻線と、
前記固定子鉄心の径方向外側に全周にわたって設けられ、前記固定子鉄心の変形を拘束するリングと、
を備えてなる回転電機の固定子。
【請求項２】
前記リングは、周方向に沿って複数個に分割可能な構造を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記リングの径方向内側の、振動モードの腹を押さえることのできる複数箇所の位置にそれぞれ突起部を設け、これら複数個の突起部を介して前記固定子鉄心を押さえつけることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記リングを、前記固定子鉄心の軸方向に沿って複数個取り付けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記リングが円筒状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機などの回転電機の固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機をはじめとする回転電機においては、インバータによる速度制御運転を行うことが多くなり、これに伴って電磁力の周波数が固定子鉄心の固有振動数と一致して共振する現象を生じるようになり、大きな振動および騒音を発生することが問題になってきている。この振動および騒音は、回転電機の寿命を短くしたり、あるいは破壊に至らしめたりするおそれがある。
【０００３】
このような問題については、たとえば特許文献１に記載されている。すなわち、回転電機は、固定子の内側に回転子を配設して構成されているが、この回転電機における振動と騒音の主な原因は、回転子鉄心と固定子鉄心との間のエアギャップに働く電磁力の周波数と、固定子鉄心の固有振動数とが共振した場合に、固定子枠（フレーム）が著しく変形して振動し、その振動が空気中に騒音となって放射されるっところにある。
【０００４】
この固定子枠を変形させて振動を発生させる変形モードは、一般に膨張収縮モード（ｎ＝０）、並進モード（ｎ＝１）、楕円モード（ｎ＝２）、三角形モード（ｎ＝３）、四角形モード（ｎ＝４）、五角形モード（ｎ＝５）などで表される円環振動モードであり、そのうち楕円モード（ｎ−２）が回転電機の運転中に回転し、固定子枠に径方向に対して引っ張り・圧縮を繰り返すことにより、固定子鉄心の外径を径方向に変形させて振動を発生させている。
【特許文献１】特開２００３−８８００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような回転電機の振動および騒音を低減するためには、固定子鉄心の外径寸法を大きくして剛性を高め、電磁力に打ち勝つように構成する方法があるが、回転電機の大型化や重量増加の原因となり、製造設備や試験装置なども大型化し、製造コストが高価になるという問題が生じる。
【０００６】
また特許文献１に記載されているように、固定子鉄心の外径形状を多角形として電磁力による振動の発生を抑制することも提案されているが、電磁鋼板における磁路の断面積が部分的に縮小することになるので、回転電機の効率が低下するなどの新たな問題が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、固定子鉄心の外径形状や重量をほとんど変えることなく、振動および騒音を低減することのできる回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明による回転電機の固定子は、電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、この固定子鉄心の軸方向両側に設けられ、固定子鉄心を締め付ける押さえ板と、固定子鉄心に巻装された固定子巻線と、固定子鉄心の径方向外側に全周にわたって設けられ、固定子鉄心の変形を拘束するリングと、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定子鉄心の外周にリングを取り付けることにより、固定子鉄心の剛性を高めることができる。これにより固定子鉄心に作用する電磁力による径方向の変形を抑制することができ、振動および騒音の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による回転電機の固定子について図面を参照して説明する。図１は本発明による回転電機の固定子の第一実施の形態を示す斜視図である。
【００１１】
図１において、電磁鋼板を積層して形成された固定子鉄心１の内径側には多数のスロットが周方向に所定の間隔をおいて形成されており、これらスロットに固定子巻線２が巻装されている。固定子鉄心１の軸方向両側には、環状の押さえ板３，３が設けられており、この押さえ板３，３を介して図示しないスタッドボルトおよびナットにより固定子鉄心１を軸方向に締め付けることにより強固な一体構造に構成されている。また押さえ板３，３には図示しない円筒状の固定子枠が取り付けられる。
【００１２】
本実施の形態においては、固定子鉄心１の径方向外側に、全周にわたって延びる鋼製のリング４を設けたところに特徴を有する。このリング４は、押さえ板３，３に固定子枠を取り付ける前に、固定子鉄心１の外周の軸方向中間部に嵌合させて取り付けられ、固定子鉄心１の剛性を高めるように機能するものである。
【００１３】
このような構成とすることにより、リング４が固定子鉄心１の外径を押さえつけ、固定子鉄心１の剛性を向上させているので、回転電機の運転時における固定子鉄心１の変形を抑制することができ、固定子鉄心１の振動および騒音を低減することができる。また固定子鉄心１の外径寸法を大きくしないので、回転電機の大型化や重量増加のみならず、製造設備、試験装置などの大型化を招くこともない。さらに固定子鉄心１における電磁鋼板の磁路の断面積も部分的に縮小させないので、効率の低下を招くようなこともない。
【００１４】
図２は本発明による回転電機の固定子の第二実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態が第一実施の形態と異なる点は、固定子鉄心１に取り付けたリング１４を周方向に複数個に分割可能な構造としたところにある。本実施の形態では、２個のＵ字状の分割リング１４ａ，１４ｂをボルト５などの締結手段によって連結するようになっている。
【００１５】
このような構成とすることにより、第一実施の形態と同様の効果が得られるほか、リング１４の取り付けが容易になり、回転電機の使用開始後、振動および騒音が問題になった際にも事後対策として大きな分解作業を行うことなく、実施することができる。
【００１６】
図３は本発明による回転電機の固定子の第三実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態においては、固定子鉄心１の外周に取り付けたリング２４の径方向内側に、振動モードを考慮した複数個の突起部２４ａを設け、この突起部２４ａで固定子鉄心１を押さえるようにしたものである。
【００１７】
図４は図３に示す固定子の断面を示しており、回転電機の固定子鉄心に発生する、過大振動に起因する楕円モード（ｎ＝２）を説明するため図である。なお固定子巻線については図示を省略してある。楕円モード（ｎ＝２）の場合、振動モードの腹の部分、すなわち振動時に一番大きく振れる部分は４箇所である。よって第一および第二実施の形態では、リング４および１４の内径全体で固定子鉄心１の外径全周を押さえつけていたのに対し、本実施の形態では、振動モードの腹を押さえることのできる複数箇所の位置にそれぞれ突起部２４ａを設けることにより、固定子鉄心１を押さえつける力を固定子鉄心１の変形部分に集中的にかけることができるので、より効果的に楕円モードを抑制することが可能となり、固定子鉄心１の振動および騒音を低減することができる。なお、その他の円環振動モードについても同様に各々のモードの腹の部分に対応させて複数個の突起部を設ければよい。
【００１８】
図５は本発明による回転電機の固定子の第四実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態においては、固定子鉄心１の全長が長く、１個のリングでは振動抑制の効果が十分に得られない場合に、複数個のリング３４，４４，５４を取り付けるようにしたところに特徴を有する。
【００１９】
本実施の形態では、３個のリング３４，４４，５４を取り付けた例を示しており、各リング３４，４４，５４は、２個の分割リング３４ａと３４ｂ、４４ａａと４４ｂ、５４ａと５４ｂからなる分割構造を有する構成となっている。
【００２０】
このような構成とすることにより、複数個のリング３４，４４，５４が固定子鉄心１の外径の変形をより強固に抑制し、より一層固定子鉄心１の騒音および振動を低減することができるようになる。
【００２１】
図６は本発明による回転電機の固定子の第五実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態においては、固定子鉄心１の全長が長く、１個のリングでは、振動抑制の効果が十分に得られない場合に、円筒状のリング６４を取り付けたところに特徴を有する。本実施の形態では、２個の分割リング６４ａ、６４ｂからなる分割構造とした例である。
【００２２】
このような構成とすることにより、円筒状のリング６４が固定子鉄心１の外径の変形を抑制し、固定子鉄心１の剛性が上がるので、より一層固定子鉄心の騒音。振動を低減することができる。
【００２３】
なお、円筒状のリング６４に多数のスリットを設け、このスリットから固定子鉄心１を冷却した冷却風を通過させて排出させるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による回転電機の固定子の第一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明による回転電機の固定子の第二実施の形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による回転電機の固定子の第三実施の形態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す固定子の断面を示しており、回転電機の固定子鉄心に発生する、過大振動に起因する楕円モード（ｎ＝２）を説明するため図である。
【図５】本発明による回転電機の固定子の第四実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明による回転電機の固定子の第五実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…固定子鉄心
２…固定子巻線
３…押さえ板
４，１４，２４，３４，４４，５４，６４…リング
１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ，６４ａ，６４ｂ…分割リング
５…ボルト
２４ａ…突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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