(57)【要約】【課題】回転電機の騒音、振動発生の原因の一つである固定子固有振動数に起因する共振を回避する回転電機を提供する。【解決手段】回転電機の筐体内部に取り付けられた固定子３の外周に複数の溝７を設けておき、固定子３の端面にリング状固定部材８を取付部材９などで取り付けることで、前記固定子３の固有振動数を変化させて前記共振を回避する。前記共振の状況に応じて前記固定部材８の材質、サイズを変更することで、インバータを用いて回転電機を駆動する周波数を任意に選択した場合にも、固有振動数を変化させて前記共振を回避する。また、回転電機を設置した後でも、固定部材８の材質、サイズを任意に選択し、固定子３に取り付けられる構造とし、固有振動数を変化させて前記共振を回避する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内壁に取付けられる積層鉄心の内周側に巻線が施された固定子と、この固定子に対向して配置され、前記固定子の作る回転磁界により回転する回転子とを備えた回転電機において、
前記固定子の外周に回転軸方向に伸びる複数の溝が形成され、この溝に挿通された取付部材と、この取付け部材より前記固定子の端面に着脱可能に取付けられた固定部材とを備えたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、前記固定部材は、前記固定子の端面の外周に沿ったリング形状を有するとともに外周に沿った取付用孔を有し、この取付用孔に挿通された取付部材により前記固定子の端面に取付けられたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、前記固定部材は、前記固定子の端面の外周に沿った分割された形状を有するとともに取付用孔を有し、この取付用孔に挿通された取付部材により前記固定子の端面に分割して複数取付けられたことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１または２に記載の回転電機において、前記固定部材は、薄板の積層によって構成されたことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機において、前記固定部材は、設置された状態の回転電機の固定子の端面に前記取付部材により取付けられたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音、振動を抑制した回転電機に係り、特に固定子固有振動数に起因する騒音、振動を抑制した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機等の回転電機の騒音及び振動の大きな原因の一つに、スロット数と回転電機の駆動周波数に依存する加振周波数と、固定子の固有振動数の共振がある。商用電源駆動など特定の駆動周波数用に設計される場合は設計段階で、前記商用電源（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）に基く共振を回避する構造を検討する事が可能である。
【０００３】
回転電気を駆動する場合、様々な要因で騒音、振動を発生する可能性があり、使用者からその対策を求められる。騒音、振動が大きい場合の一つの原因として固定子での共振がある。これは、スロット数と駆動周波数に依存する加振周波数と、固定子の固有振動数とが共振する現象である。回転電機が商用周波数など、あらかじめ特定出来る場合は、前記共振を回避するために、スロット数を変更して加振周波数を変更するか、固定子構造を変更して固有振動数を変更する手法がある。
【０００４】
しかし、出荷された回転電機はインバータを用いて任意の周波数で駆動される可能性があり、前記共振の回避のための都度の構造変更が出来ない場合は、前記共振を回避出来ない場合が発生し得る。
【０００５】
この問題点に対し、従来から、駆動周波数に応じて固定子の固有振動数を変更し前記共振を回避できる構造としている。特許文献１では、インバータ駆動を前提に駆動周波数が任意に設定されることに対しての対応幅を広げるため、回転子固有振動数を調整できるようにしている。具体的には、固定子の剛性を均等にして固定子の固有振動数の存在個所を少なくして共振しにくくし、振動・騒音を低減している。また、特許文献２では、固定子に固有振動数調整用楔を設けて固定子の固有振動数の周波数を移動させて振動・騒音を低減している。さらに、特許文献３では、回転電機の固定子枠に質量体を設置して回転電機全体の固有振動数を変えて、振動・騒音を低減している。
【０００６】
また、インバータを用いて任意の周波数で駆動されるケースは、当初からインバータを用いて駆動周波数を調整する事が明確な場合と、汎用的な回転電機に対して使用者がインバータを用いての駆動周波数の変更を行なう場合があり、後者の場合で前記共振を回避する必要が生じた場合、当該回転電機が設置された後で、スロット数を変更するか固定子の固有振動数を変更できる事が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−１８０５３９号公報
【特許文献２】特開昭５８−１７９１４１号公報
【特許文献３】特開平７−１５４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、固定子の剛性の均等化を製造段階でしか対応できないため、回転電機の設置後の対応は困難であり、更に、固有振動数の存在個所を少なくしているものの、移動させるものではないため、固有振動数を避けるには自由度が少ない。また、特許文献２では、固定子へ固有振動数調整用楔を設置しているが、製造段階でしか対応できないため、特許文献１と同様な問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献３では、回転電機の固定子枠に質量体を設置して、回転電機の設置後の対応は可能である。しかしながら、回転電機の固定子自体の固有振動数には配慮されておらず、固定子自体が固有振動数で共振している状態で、組込後の装置の振動を抑えている場合は効果的な振動低減が期待できない恐れがある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、回転電機の設置後も比較的容易に固定子の固有振動数を変更でき、実態に則して効果的に振動・騒音を低減できる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、筐体内壁に取付けられる積層鉄心の内周側に巻線が施された固定子と、この固定子に対向して配置され、前記固定子の作る回転磁界により回転する回転子とを備えた回転電機において、
前記固定子の外周に回転軸方向に伸びる複数の溝が形成され、この溝に挿通された取付部材と、この取付け部材より前記固定子の端面に着脱可能に取付けられた固定部材とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、上記記載の回転電機において、前記固定部材は、前記固定子の端面の外周に沿ったリング形状を有するとともに外周に沿った取付用孔を有し、この取付用孔に挿通された取付部材により前記固定子の端面に取付けられたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記記載の回転電機において、前記固定部材は、前記固定子の端面の外周に沿った分割された形状を有するとともに取付用孔を有し、この取付用孔に挿通された取付部材により前記固定子の端面に分割して複数取付けられたことを特徴とする。
【００１４】
また、上記記載の回転電機において、前記固定部材は、薄板の積層によって構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記記載の回転電機において、前記固定部材は、設置された状態の回転電機の固定子の端面に前記取付部材により取付けられたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、筐体内壁に取り付けられる積層鉄心の内周側に複数のティースが形成されそのティースに巻線が施された固定子と、この固定子に対向して配置され、前記固定子の作る回転磁界により回転する回転子とを備えた回転電機において、前記固定子の外周には複数の溝が形成され、スロット数と駆動周波数に依存する、加振周波数と固定子の固有振動数が共振する状況に応じて、前記固定子端面にリング状の固定部材を前記固定子外周に設けた溝と取付け部材を用いて取り付け、固定子の固有振動数を変更することで共振を回避できる構造としており、前記固定部材の取り付けは回転電機を設置後も、回転電機の分解、再組立程度の手間で行なえることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、回転電機の騒音、振動の原因の一つである固定子固有振動数に起因した騒音、振動を低減する事ができ、インバータを用いて任意の駆動周波数で駆動される場合や、回転電機が設置された後でも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明実施例の回転電機の構造図。
【図２】同じく回転電機の固定子外観図。
【図３】本発明実施例１の固定子にリング状固定部材を取付けた説明図。
【図４】本発明実施例２の固定子に分割された複数の固定部材を取付けた説明図。
【図５】本発明実施例における固定子固有振動数の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を用い、本発明の実施例による回転電機の全体構成について説明する。
【００２０】
ハウジング１は鋳鉄、アルミ、薄鋼板などによりほぼ筒状に形成されており回転電機の外被を構成している。エンドブラケット２Ａ、２Ｂは、ハウジング１の両側の開口部にそれぞれインロー嵌合などを用いて取付けられている。固定子３は、固定子鉄心３ａと固定子コイル３ｂとから構成されている。固定子３は、ハウジング１の内周部に嵌合し、かつ固定されている。固定子鉄心３ａは、珪素鋼板などの薄板を複数枚積層して形成されている。固定子コイル３ｂは、固定子鉄心３ａに複数形成されたスロット部に巻回されている。
【００２１】
回転子５は、積層鉄心と導体バーとともに一体成形されたエンドリングとによって構成されている。回転子５は、回転軸６の外周部において固定子２と対向位置に取付けられている。回転軸６の両端はエンドブラケット２Ａ、２Ｂに対してそれぞれ軸受４Ａ、４Ｂを介して、回転自在に保持されている。また回転軸６の一端部はエンドブラケット２Ａを挿通して外部に突き出し出力軸となっている。
【００２２】
図２に、本発明の実施例における固定子３の構造を示す。固定子３の外周面には回転軸方向に伸びる複数の溝７が設けられる。この溝７の必要な部分に、スタッドボルト、ナットまたはこれに類する固定用の取付け部材が貫通することで、固定子３の固有振動数を変化させる固定部材（後述）を固定子３の端面に固定する。溝７の数は固定子３の固有振動数の変化の対応幅を広くするためには、出来るだけ多く設ける事が好ましい。しかし、溝７の数及びサイズは固定子３の磁気特性が低下しないように最小限になるように決めるべきである。
【００２３】
次に図３を用い実施例１における、固定子３の固有振動数を変える構造を説明する。図３の左側に固定子３の端面の正面を示し、右側に固定子３の端面の部分側面を示す。８は固定子３の端面の片側もしくは両端に設けられるリング状の固定部材で、固定子３の端面の外周、すなわち、内周側の巻線が施されるティース３ｃを避けた外側の周に沿ったリング状を有している。９はこの固定部材８を取付ける取付部材で、スタッドボルト、ナットまたはこれに類する部材である。
【００２４】
固定部材８にはあらかじめ取付用の孔８ａがリングに沿って複数本設けられており、固定部材８を固定子３の端面に当て、上記の溝７と孔８ａを重ねた状態で、上記スタッドボルト、ナットの取付部材９を通して、固定子３を挟み込むように締め付けて取付ける。取付部材９の本数と取付箇所は固定部材８の大きさや重さによって選択され、固定子３にしっかり固定される。固定部材８は、固定子３の両側の端面、または一方の端面に取付けられるが、この取付端面の選択は固定子３の固有振動数の調整幅により決められる。
【００２５】
ここで、固定子３へ質量物を取付けると、固定子全体の質量が増加して固有周波数が低下するので、固定部材８として重さの異なるものを準備すれば、固有周波数を調整することが出来る。また、固定部材８は一体的な構造体でなく、薄板の積層によって構成されても良い。この構成にすると、薄板の枚数増減で固定部材８の重さを容易に調整でき、しかも軽い薄板の増減のため、重さの微調整が可能となる。固定部材８の材質は鉄、アルミ、樹脂など特に限定されない。サイズも電機品の安全を害しない範囲で固定子３の固有振動数を変化させたい量に応じて決めることができる。
【００２６】
また、取付け部材９の締付け力を強めると、固定子３の剛性が高まるので固有周波数が上昇する。従って、締付け力の調整だけでも、固定子３の固有周波数を微妙に調整が出来るので、固定子３の固有周波数を決めるのに試行錯誤する場合の調整に応用できる。
【００２７】
上記の調整により、インバータを用いて任意の周波数で回転電機を駆動するとき、定常運転時の駆動周波数と固定子の固有周波数を簡単に避けることができ、また、インバータ駆動で駆動周波数を変化させるとき、使用頻度の高い駆動周波数を避けるように固定子の固有周波数を調整することができる。
【００２８】
固定部材８の取付けは前記のほかに接着剤を用いても良い。この場合、固定子３の外周に設けられた溝７を有しない既存の回転電機にも適応ができる。
【００２９】
次に図４を用いて固定子３の固有振動数を変える実施例２の構造を説明する。図４の左側に固定子３の端面の正面を示し、右側に固定子３の端面の部分側面を示す。本実施例では、固定子３の固有振動数を変えるために、リング状の部材を４分割して構成した固定部材１０を用いており、その他は前記実施例１と同じである。あらかじめ、固定子３の外周に設けられた溝７にスタッドボルトまたはこれに類する取付部材９を通し、さらにこの取付部材９を固定部材に設けた孔付用１０ａに通して、固定子３の端面と取付部材９の頭（ナット）で挟み込むように取り付ける。
【００３０】
固定部材１０は分割されてることによって、固定子３の円周方向で振動モードの変形量が大きいところにのみ配置することが可能となり、より経済的に固定子３の固有振動数を調整することができる。また、本実施例は、取付スペースが小さくて実施例１のようなリング状の固定部材８が設けられない場合に採用される。固定部材１０の配置、数、サイズ、材質は回転電機の機能、安全性を害しない範囲で固定子３の固有振動数を変化させたい量に応じて決めることができる。また、前記実施例１と同様に、固定部材１０はひとつの一体的な構造体である他に、薄板の積層によって構成されても良い。
【００３１】
次に図５に示す振動モードの説明図を用いて実施例の効果を説明する。図５は解析による結果であり、固定子３の元々の固有振動数比を１００とした場合、図３に示す実施例１のリング状の固定部材８を固定子３の両端に取り付けた場合、固定子３の固有振動数比は９４となり、図４に示す実施例２の４分割された固定部材１０を固定子３の両端に取り付けた場合、固定子３の固有振動数比は９６となり、固定子３の固有振動数が低下させることができる。この低下後の固定子３の固有振動数を、回転電機の定常運転時の運転周波数と離しておけば、運転時の共振を避けて、騒音、振動を低減する事ができることが出来る。
【００３２】
実施例２の４分割された固定部材１０の場合、図５に示すように振動モードの長手方向と短手方向が、固定部材１０が取付けられた方向となっており、固定部材１０の取付け位置で振動の方向を調整することができ、固定子３の共振時の円周方向に偏在がある場合に対処できる。
【００３３】
前記固定部材８、１０の回転子３の端面への取付は、回転電機の製造時にも回転電機の設置後にも行うことができる。回転電機の設置後に行う場合は、図１においてハウジング１からエンドブラケット２Ａ、２Ｂを外し、これと一緒に回転軸６と回転子５を外し、ハウジング１の内周部に固定子３が固定された状態で、ケーシング１の両側の開口部から作業を行なう。
【００３４】
作業としては、一方の固定部材８または１０の孔に取付部材９を通した状態で、取付部材９を固定子３の溝７に通し、固定子３の一方の端面に一方の固定部材を当接させる。次いで固定部材の固定子３の他方の端面に突出した部分に、他方の固定部材８または１０の孔を嵌合させて、他方の固定部材を固定子の他方の端面に当接させる。この状態で取付部材９を締め付けることにより、固定部材８または１０を固定子３に取付け、その後、再組立を行う。作業としては、このように分解、再組立程度の手間で行なえる。
【符号の説明】
【００３５】
１…ハウジング（筐体）、２Ａ、２Ｂ…エンドブラケット、３…固定子、３ａ…固定子鉄心、３ｂ…固定子コイル、４Ａ、４Ｂ…軸受、５…回転子、６…回転軸、７…固定子外周に設けられた溝、８…リング状固定部材、８ａ、１０ａ…取付用孔、９…取付部材、１０…分割された固定部材。
【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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