(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームおよびその両側開口部に取付けられるブラケットからなる固定部と、前記フレームの内周に取付けられ、スロットに巻線を巻回した固定子と、前記ブラケットにベアリングを介し回転自在に支承されたシャフトと、前記シャフトに取付けられる回転子と、を有する回転電機において、
絶縁皮膜で包まれた短冊状の非磁性導体からなる静電シールド板を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、この静電シールド板の長手方向の片側を前記固定部に接続するようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記絶縁皮膜で包まれた複数の短冊状の非磁性導体をリング部の片側に櫛状に接続して形成され、前記短冊状の非磁性導体を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、前記リング部を前記固定部に接続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。
【請求項３】
前記絶縁皮膜で包まれた複数の短冊状の非磁性導体をリング部の片側に櫛状に接続して形成され、前記短冊状の非磁性導体を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、前記リング部を前記固定部に接続するようにした第１の静電シールド板と、前記固定子のスロットより外側にある前記巻線のコイルエンド部と前記回転子との間に挿入されるとともに、前記固定部に接続するようにした筒状の第２の静電シールド板と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
前記第１の静電シールド板における短冊状の非磁性導体を前記第２の静電シールド板の筒状の胴部に取り付けたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の回転電機。
【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】
産業の発展とともに、生産性や品質の向上を目的として広い分野で可変速運転の必要性が増大している。可変速運転のなかで、インバータ装置により電動機を可変速運転する方法は、使い易さ、経済性から、広く使われるようになってきている。
また、電動機の騒音の低減などの目的からインバータ装置のキャリア周波数を高く設定するようになり、インバータ装置により駆動される電動機の回転軸に、高周波誘導に基づいて発生する電圧（軸電圧）が増大する傾向になっている。
そして、この軸電圧の増大に伴って、回転軸を支持している転がり軸受の内輪と外輪との間に存在する電位差が大きくなり、転がり軸受内に電流（軸電流）が流れ易くなる。この軸電流は、内輪、外輪両軌道並びに転動体の転動面に電食と呼ばれる腐食を発生させて、転がり軸受の耐久性を悪化させるので、電食の発生を防止する対策が必要であった。
【０００３】
図１０は、従来例としての例えば特開平９−２０５７９９号公報に示された軸電圧の説明図で、（ａ）はモータの摸式図、（ｂ）はモータ各部位のインピーダンスと等価回路を示す図である。
図において、Ａは固定子コアＢに巻回される電機子巻線（一次コイル）、Ｃはロータ（回転子）、ＤはモータのエンドブラケットＥに設けてあるボールベアリングなどの軸受Ｆにより回転自在に支承されるモータの回転軸である。そして、エンドブラケットＥがアースされ、接地点に接続されるようになっている。
【０００４】
また、ＶＢは軸電圧、ＶＺはＰＷＭ制御インバータによりモータを駆動した場合に、インバータの仮想中性点とモータ巻線の中性点との間に誘起される零相電圧で、等価的にはモータの電機子巻線（一次コイル）Ａと接地点（共通電位点）の間に現われる。
【０００５】
従って、これらモータの各部には、種々の浮遊静電容量が現われる。そこで、電機子巻線Ａと固定子コアＢの間の静電容量をＣＳ、電機子巻線ＡとロータＣの間の静電容量をＣＥ、固定子コアＢとロータＣの間の静電容量をＣＧ、そして軸受Ｆの油膜による静電容量をＣＢとすると、零相電圧ＶＺに関するモータの等価回路は（ｂ）に示すようになる。
【０００６】
図１１は、従来例としての例えば特開平１０−３２９５３号公報に示された誘導電動機の概略構成を示す図である。これは、仕切部材を用いることによって固定子コイルエンド、回転子エンドリング間の静電容量を小さくするようにしたもので、軸電圧の大きさが静電容量の分布によって決まることに着目し、その静電容量の分布を変更することで軸電圧を下げるようにしたものである。
【０００７】
図において、誘導電動機１０は、ハウジング（またはフレーム）１１と、ハウジング１１の内周に取付けられた固定子１２と、ハウジング１１の両側の開口部に嵌合し、かつボルト等の締結手段により取付けられエンドブラケット（またはブラケット）１３ａ，１３ｂと、これらエンドブラケット１３ａ，１３ｂにベアリング１４ａ，１４ｂを介し回転自在に支承されたシャフト１５と、シャフト１５に取付けられた回転子１６とを有している。
【０００８】
固定子１２には、軸方向の両端部にコイルエンド２２ａ，２２ｂが突出するように三相交流巻線が装着されている。
シャフト１５において、負荷側の反対側の一端部にはファン２３が取付けられると共に、その近傍にはカバー２４が配置され、ファン２３が回転すると、外部空気をカバー２４の内側に取り込むと共に、ハウジング１１の外周に沿って通風し、冷却機能を果たすようにしている。
また、回転子１６の軸方向の両端部にはエンドリング２０ａ，２０ｂおよび冷却用羽根２１ａ，２１ｂが軸方向に沿って突設されている。
【０００９】
ハウジング１１の内周部に、固定子１２から突出するコイルエンド２２ａ，２２ｂと、回転子１６から突出するエンドリング２０ａ，２０ｂおよび冷却用羽根２１ａ，２１ｂとの間を互い仕切るようにキャンド１８ａ，１８ｂが取付けられている。このキャンド１８ａ，１８ｂは、例えば薄鋼板のような導電材により断面Ｌ字形に形成されている。
【００１０】
キャンド１８ａ，１８ｂにおいて、径方向に沿う部分である一端部が、ハウジング１１に溶接やねじ止め等の電気接続兼用の取付手段を介し固定されると共に、軸方向に沿う部分である他端側が、固定子１２のコイルエンド２２ａ，２２ｂと回転子１６のエンドリング２０ａ，２０ｂおよび冷却用羽根２１ａ，２１ｂとの間に配置されることにより、それらコイルエンド２２ａ，２２ｂとエンドリング２０ａ，２０ｂおよび冷却用羽根２１ａ，２１ｂとの間を互いに仕切っている。
この場合、キャンド１８ａ，１８ｂはエンドリング２０ａ，２０ｂとコイルエンド２２ａ，２２ｂとに対し、若干の隙間をもつようにしている。
【００１１】
さらに、キャンド１８ａ，１８ｂの他端側の面、すなわちコイルエンド２２ａ，２２ｂ側の面には絶縁材１９ａ，１９ｂが貼付けられている。
【００１２】
上述のように、固定子１２から突出するコイルエンド２２ａ，２２ｂと、回転子１６から突出するエンドリング２０ａ，２０ｂとを互いに仕切り、しかも導電材からなるキャンド１８ａ，１８ｂがハウジング１１に取付けられているので、コイルエンド２２ａ，２２ｂおよびキャンド１８ａ，１８ｂ間で静電結合が起こり、コイルエンド２２ａ，２２ｂとエンドリング２０ａ，２０ｂとの間の静電容量がおきかえられたことになり、静電容量の分布が変わり、軸電圧を小さくすることができ、ベアリングが損傷するのを防止することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の誘導電動機では、仕切部材（キャンド１８ａ，１８ｂ）の径方向に沿う部分である一端部がハウジング１１に固定されると共に、仕切部材の軸方向に沿う部分である他端側が固定子１２のコイルエンド２２ａ，２２ｂと回転子１６のエンドリング２０ａ，２０ｂおよび冷却用羽根２１ａ，２１ｂとの間に配置されることにより、それらコイルエンド２２ａ，２２ｂとエンドリング２０ａ，２０ｂおよび冷却用羽根２１ａ，２１ｂとの間を互いに仕切るものであり、仕切部材の取付作業が複雑であるという問題点があった。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な部品の追加で軸電圧を下げることを可能とし、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を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機は、フレームおよびその両側開口部に取付けられるブラケットからなる固定部と、前記フレームの内周に取付けられ、スロットに巻線を巻回した固定子と、前記ブラケットにベアリングを介し回転自在に支承されたシャフトと、前記シャフトに取付けられる回転子と、を有する回転電機において、絶縁皮膜で包まれた短冊状の非磁性導体からなる静電シールド板を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、この静電シールド板の長手方向の片側を前記固定部に接続するようにしたものである。
【００１９】
また、前記絶縁皮膜で包まれた複数の短冊状の非磁性導体をリング部の片側に櫛状に接続して形成され、前記短冊状の非磁性導体を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、前記リング部を前記固定部に接続するようにしたものである。
【００２０】
さらに、前記絶縁皮膜で包まれた複数の短冊状の非磁性導体をリング部の片側に櫛状に接続して形成され、前記短冊状の非磁性導体を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、前記リング部を前記固定部に接続するようにした第１の静電シールド板と、前記固定子のスロットより外側にある前記巻線のコイルエンド部と前記回転子との間に挿入されるとともに、前記固定部に接続するようにした筒状の第２の静電シールド板と、を備えたものである。
【００２１】
さらに、前記第１の静電シールド板における短冊状の非磁性導体を前記第２の静電シールド板の筒状の胴部に取り付けたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である電動機の構成を示す図、図２はこの発明の実施の形態１である電動機の断面構成を示す図である。図において、１１〜１６、２０〜２３は図１１の従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。
【００２３】
１は固定子１２の円周上に設けられたスロット、２はスロット１に挿入される巻線、３はステンレス等の薄い非磁性体の金属板で、この金属板３を固定子１２と回転子１６間のギャップの固定子１２側に接着材または粘着材により張り付け、固定子１２と導通させることにより巻線２と回転子１６はシールドされ、巻線２（電機子巻線Ａ）と回転子１６との間の静電容量ＣＥはなくなる。
【００２４】
金属板３としては、導体板または箔の他、アルミ箔でも良く、また、プラスチックのフィルムに銅、アルミ等を蒸着したものでも良い。
【００２５】
さらに、この実施の形態においては、薄い非磁性体の金属板１を固定子１２側の内周に張り付けるので、非常に薄い箔（例えば、２０〜１００μｍ）であっても良く、固定子１２と回転子１６間のギャップを特に広くする必要がない。これにより、電動機の効率を下げることはなくシールドができるので、容易で安価な電食の発生のない電動機を提供できる。
【００２６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る電動機の断面構成を示す図である。図において、１は固定子１２の円周上に設けられたスロット、２はスロット１に挿入される巻線、４は絶縁スリーブ、１５は回転軸、１６は回転子である。
【００２７】
固定子１２のスロット１内に巻いた電線２とスロット１の回転子１６側への開口部との間に設ける絶縁スリーブ４の固定子１２に接する側を導電膜５としたものであり、この導電膜５は固定子１２に接触するので、回転子１６側への開口部がシールドされる。
【００２８】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係る電動機の構成を示す図、図５はこの発明の一実施の形態に係る電動機の断面構成を示す図である。図において、１１〜１６、２０〜２３は図１１の従来装置と同様のものであり、その説明を省略する。図において、１は固定子１２の円周上に設けられたスロット、２はスロット１に挿入される巻線、１５は回転軸、１６は回転子である。
また、３１は非磁性導体からなる第１の静電シールド板で、固定子１２のスロット１に巻回した巻線と、スロット１の回転子１６側への開口部との間に設けられ、長手方向の片側を固定部に接続する。３２（３２ａ，３２ｂ）は、コイルエンド２２ａ，２２ｂと回転子１６との間に設けられる第２の静電シールド板で、片側を固定部に接続する。３３は第１の静電シールド板を包む絶縁皮膜である。
【００２９】
第１の静電シールド板３１または第２の静電シールド板３２で使用する非磁性導体としては、アルミニウムや銅が使用できる。
【００３０】
図６〜図８はこの発明の実施の形態３に係る静電シールド板の構成を示す図である。
図６は１個の第１の静電シールド板と２個の第２の静電シールド板とから静電シールド板を構成した例である。図において、３１は第１の静電シールド板であり、複数の短冊状の非磁性導体をリングの片側に櫛状に接続した形状とし、この短冊状の非磁性導体をスロット１の開口部に挿入することにより容易に組み立てできる。また、３２ａ，３２ｂは第２の静電シールド板で、第１の静電シールド板３１のリング形状外径よりも若干大きい径を有する筒状であり、コイルエンド２２ａ，２２ｂと第１の静電シールド板３１との間に差し込むように取り付けることにより容易に組み立てできる。
第２の静電シールド板３２ａ，３２ｂは固定子１２に溶接などで固定してもよく、また固定部に溶接などで固定してもよい。
【００３１】
図７は第２の静電シールド板３２ｂに図６の第１の静電シールド板３１を構成する短冊状の非磁性導体を櫛状に接続した静電シールド板と、第２の静電シールド板３２ａとから静電シールド板を構成した例である。図において、３３は第１の静電シールド板３１における短冊状の非磁性導体を前記第２の静電シールド板３２（図６における３２ｂ）の筒状の胴部に取り付けた静電シールド板である。
【００３２】
図８は第２の静電シールド板３２ａ，３２ｂに図６の第１の静電シールド板３１を構成する短冊状の非磁性導体を櫛状に接続した静電シールド板を２個使用して静電シールド板を構成した例である。図において、３４，３５は第１の静電シールド板３１における短冊状の非磁性導体を前記第２の静電シールド板３２（図６における３２ａ，３２ｂ）の筒状の胴部に取り付けた静電シールド板で、スロット１の開口部に挿入する複数の短冊状の非磁性導体を静電シールド板３４，３５の両者で分担したものである。
【００３３】
図９はこの発明の一実施の形態に係る静電シールド板を電動機に使用した場合の電圧を示す図である。図において、４０は電動機の巻線に加えた電圧波形であり、２００Ｖのステップ状の電圧変化がある。４１はこの電圧変化によって回転子１６に励起される電圧で、通常は５〜８Ｖの電圧が発生するが、上述の静電シールド板を電動機に使用した場合には図に示すように１２２ｍＶという、約１／５０に低減することができる。この電圧（１２２ｍＶ）では、転がり軸受に電流が流れず、転がり軸受が電食で損傷するのを防止することができる。
【００３４】
【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、以下に示すような効果を奏する。
【００３５】
この発明に係る回転電機は、フレームおよびその両側開口部に取付けられるブラケットからなる固定部と、前記フレームの内周に取付けられ、スロットに巻線を巻回した固定子と、前記ブラケットにベアリングを介し回転自在に支承されたシャフトと、前記シャフトに取付けられる回転子と、を有する回転電機において、絶縁皮膜で包まれた短冊状の非磁性導体からなる静電シールド板を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、この静電シールド板の長手方向の片側を前記固定部に接続するようにしたので、固定部と同電位に保たれることになり、スロット１の開口部から回転子１６への静電容量を遮断することができる。また、固定子１２の磁界によって発生する電流が流れないので、損失を増加させたり、電動機の効率を低下させたりすることがない。
【００３９】
また、前記絶縁皮膜で包まれた複数の短冊状の非磁性導体をリング部の片側に櫛状に接続して形成され、前記短冊状の非磁性導体を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、前記リング部を前記固定部に接続するようにしたので、静電シールド板の組立の容易な回転電機を得ることができる。
【００４０】
さらに、前記絶縁皮膜で包まれた複数の短冊状の非磁性導体をリング部の片側に櫛状に接続して形成され、前記短冊状の非磁性導体を、前記固定子のスロットに巻回した巻線と前記スロットの前記回転子側への開口部との間に挿入するとともに、前記リング部を前記固定部に接続するようにした第１の静電シールド板と、前記固定子のスロットより外側にある前記巻線のコイルエンド部と前記回転子との間に挿入されるとともに、前記固定部に接続するようにした筒状の第２の静電シールド板と、を備えたので、静電シールド板の組立がさらに容易となる。
【００４１】
さらに、前記第１の静電シールド板における短冊状の非磁性導体を前記第２の静電シールド板の筒状の胴部に取り付けたので、静電シールド板の組立がさらに容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である電動機の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１である電動機の断面構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る電動機の断面構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る電動機の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る電動機の断面構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る静電シールド板の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る静電シールド板の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る静電シールド板の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る静電シールド板を電動機に使用した場合の電圧を示す図である。
【図１０】従来例としての軸電圧の説明図で、（ａ）はモータの摸式図、（ｂ）はモータ各部位のインピーダンスと等価回路を示す図である。
【図１１】従来例としての誘導電動機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  スロット、  ２  巻線、  ３  薄い非磁性体の金属板、  ４  絶縁スリーブ、  ５  導電膜、  １０  誘導電動機、  １１  ハウジング（またはフレーム）、
１２  固定子、  １３ａ，１３ｂ  エンドブラケット（またはブラケット）、  １４ａ，１４ｂ  ベアリング、  １５  シャフト、  １６  回転子、  １８ａ，１８ｂ  キャンド、  １９ａ，１９ｂ  絶縁材  、  ２０ａ，２０ｂ  エンドリング、  ２１ａ，２１ｂ    冷却用羽根、  ２２ａ，２２ｂ  コイルエンド、  ２３  ファン、  ２４  カバー、  ３１  第１の静電シールド板、３２ａ，３２ｂ  第２の静電シールド板、  ３３  絶縁皮膜、  ３３，３４，３５  静電シールド板、  ４０，４１  電圧波形、  Ａ  電機子巻線（一次コイル）、  Ｂ  固定子コア、  Ｃ  ロータ（回転子）、  Ｄ  モータの回転軸、  Ｅ  エンドブラケット、  Ｆ  軸受、  ＶＢ  軸電圧、  ＶＺ  零相電圧、  ＣＳ    電機子巻線Ａと固定子コアＢの間の静電容量、  ＣＥ  電機子巻線ＡとロータＣの間の静電容量、ＣＧ  固定子コアＢとロータＣの間の静電容量、  ＣＢ  軸受Ｆの油膜による静電容量。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003546776.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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