特開2015-228779(P2015-228779A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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▶ 株式会社日立製作所の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-228779(P2015-228779A)
(43)【公開日】2015年12月17日
(54)【発明の名称】回転電機
(51)【国際特許分類】
   H02K 3/38 20060101AFI20151120BHJP
【FI】
   H02K3/38 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2014-114497(P2014-114497)
(22)【出願日】2014年6月3日
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100100310
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 学
(74)【代理人】
【識別番号】100098660
【弁理士】
【氏名又は名称】戸田 裕二
(74)【代理人】
【識別番号】100091720
【弁理士】
【氏名又は名称】岩崎 重美
(72)【発明者】
【氏名】辻 裕司
(72)【発明者】
【氏名】牧 晃司
(72)【発明者】
【氏名】吉成 良孝
【テーマコード(参考)】
5H604
【Fターム(参考)】
5H604AA01
5H604BB08
5H604BB14
5H604CC01
5H604CC05
5H604DB24
5H604DB25
5H604DB26
5H604QA00
5H604QA04
(57)【要約】
【課題】急峻なサージ電圧が発生した時に、コイルの分担電圧を均一に近付ける回転電機を提供する。
【解決手段】回転子8と、固定子巻線3と、前記固定子巻線3に給電するために接続された口出し線7と、前記固定子巻線3を巻回した固定子鉄心2と、前記固定子鉄心を収めた筺体4とを備えた回転電機1において、前記固定子鉄心2を接地すると共に、前記口出し線を誘電体5を介して前記固定子鉄心の外周面に面方向に沿って対向して配置する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転子と、
固定子巻線と、
前記固定子巻線に給電するために接続された口出し線と、
前記固定子巻線が巻回された固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を収めた筺体と
を備えた回転電機であって、
前記固定子鉄心は接地され、
前記口出し線は誘電体を介して前記固定子鉄心の外周面に面方向に沿って対向して配置される
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、
前記口出し線を固定するための溝が前記固定子鉄心に形成される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項3】
請求項2に記載の回転電機において、
前記溝は、前記固定子鉄心を製作する際に用いられる位置合わせ溝である
ことを特徴とする回転電機。
【請求項4】
請求項1に記載の回転電機において、
前記口出し線を固定するための導電性を有するガイドレールが前記固定子鉄心の外周面と前記誘電体との間に設置される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項5】
請求項1に記載の回転電機において、
前記口出し線は、前記固定子鉄心の外周面に沿って軸方向に延伸している
ことを特徴とする回転電機。
【請求項6】
請求項1に記載の回転電機において、
前記口出し線は、前記固定子鉄心の外周面に沿って周方向に延伸している
ことを特徴とする回転電機。
【請求項7】
請求項1に記載の回転電機において、
前記口出し線を固定するために、前記固定子鉄心を軸方向に貫通する穴が形成される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の回転電機において、
前記口出し線の断面形状は、前記固定子巻線の断面形状よりも偏平であり、
前記口出し線の端面は、前記固定子鉄心の外周面に対向して配置される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項9】
回転子と、
固定子巻線と、
前記固定子巻線に給電するために接続された口出し線と、
前記固定子巻線を巻回した固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を収めた導電性を有する筺体と
を備えた回転電機であって、
前記筺体は接地され、
前記口出し線は誘電体を介して前記筺体の内周面に面方向に沿って対向して配置される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項10】
請求項9に記載の回転電機において、
前記口出し線を固定するための溝が前記筺体に形成される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項11】
請求項9に記載の回転電機において、
前記口出し線を固定するための導電性を有するガイドレールが前記筺体の内周面と前記誘電体との間に設置される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項12】
請求項9に記載の回転電機において、
前記口出し線は、前記筺体の内周面に沿って軸方向に延伸している
ことを特徴とする回転電機。
【請求項13】
請求項9に記載の回転電機において、
前記口出し線は、前記筺体の内周面に沿って周方向に延伸している
ことを特徴とする回転電機。
【請求項14】
請求項9乃至13のいずれか1項に記載の回転電機において、
前記口出し線の断面形状は、前記固定子巻線の断面形状よりも偏平であり、
前記口出し線の端面は、前記筺体の内周面に対向して配置される
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、回転電機に関し、特に一般産業用の高圧電動機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、回転電機を駆動した際のインバータ装置の動作により発生する急峻なサージ電圧を減衰・吸収する技術として、dV/dt抑制用フィルタを電動機の入力端に設けるものがあった(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また従来、同じく急峻なサージ電圧を減衰・吸収する技術として、口出し線に接続された導電部材を絶縁部材で覆い、その導電部材を端子台に設けられた積層鉄心中に通すことで、導電部材のインダクタンスと浮遊容量によりLCフィルタを形成し、サージを吸収するものがあった(例えば、特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−38543号公報
【特許文献2】特開2009−33923号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、省エネルギー化の観点からインバータ装置を用いて回転電機を可変速運転することが盛んに行われている。しかしながら、インバータ装置を用いて回転電機を駆動した場合、インバータ装置の動作により発生する急峻なサージ電圧が原因となり、従来の商用周波電源駆動時に比べて高い電圧が、回転電機が備えるコイル間に発生する。
【0006】
このような問題に対して従来は、外付けのフィルタを設置してサージを減衰・吸収するという対策を取ることが多かった。例えば、特許文献1では、dV/dt抑制用フィルタを電動機の入力端に設けるという技術が開示されている。しかしながら、回転電機システム全体の大型化とコスト増加という問題があった。
【0007】
また特許文献2では、口出し線に接続された導電部材を絶縁部材で覆い、その導電部材を端子台に設けられた積層鉄心中に通すことで、導電部材のインダクタンスと浮遊容量によりLCフィルタを形成し、サージを吸収する技術が開示されている。しかしながら、回転電機の端子箱が大型化するという問題があった。
【0008】
本発明は、上記のような従来技術が抱える問題を解決するためになされたものであり、回転電機を大型化することなく、低コストな対策で急峻なサージを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を示せば、次の通りである。すなわち、本発明の回転電機は、回転子と、固定子巻線と、前記固定子巻線に給電するために接続された口出し線と、前記固定子巻線が巻回された固定子鉄心と、前記固定子鉄心を収めた筺体とを備えた回転電機であって、前記固定子鉄心は接地され、前記口出し線は誘電体を介して前記固定子鉄心の外周面に面方向に沿って対向して配置されることを特徴とする。あるいはまた、本発明の回転電機は、回転子と、固定子巻線と、前記固定子巻線に給電するために接続された口出し線と、前記固定子巻線を巻回した固定子鉄心と、前記固定子鉄心を収めた導電性を有する筺体とを備えた回転電機であって、前記筺体は接地され、前記口出し線は誘電体を介して前記筺体の内周面に面方向に沿って対向して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストな対策で急峻なサージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1a】本発明の第1の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の軸に平行な方向の断面図である。
図1b】本発明の第1の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の径方向の断面図である。
図2】本発明の回転電機を含む回転電機システムの全体構成を示す図である。
図3】本発明の第1の実施例による回転電機の第1コイルへの分担電圧の測定結果と従来の回転電機のコイルへの分担電圧の測定結果との比較を示す図である。
図4a】本発明の第2の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の軸に平行な方向の断面図である。
図4b】本発明の第2の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の径方向の断面図である。
図5a】本発明の第3の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の軸に平行な方向の断面図である。
図5b】本発明の第3の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の径方向の断面図である。
図6a】本発明の第4の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の軸に平行な方向の断面図である。
図6b】本発明の第4の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の径方向の断面図である。
図7a】本発明の第5の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の軸に平行な方向の断面図である。
図7b】本発明の第5の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の径方向の断面図である。
図8a】本発明の第6の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の軸に平行な方向の断面図である。
図8b】本発明の第6の実施例による回転電機の断面図であって、回転電機の径方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
上記の通り、本発明の回転電機は、回転子と、固定子巻線と、前記固定子巻線に給電するために接続された口出し線と、前記固定子巻線を巻回した固定子鉄心と、前記固定子鉄心を収めた筺体とを備えた回転電機であって、前記固定子鉄心を接地すると共に、前記口出し線を誘電体を介して前記固定子鉄心の外周面に面方向に沿って対向して配置するか、または、前記筺体を接地すると共に、前記口出し線を誘電体を介して前記筺体の内周面に面方向に沿って対向して配置することを特徴とする。このように構成することで、口出し線のインダクタンスと浮遊容量とを増加させ、口出し線のLCフィルタ機能を強化することができ、以て回転電機を駆動した際に発生する急峻なサージ電圧を抑制できる。
【0013】
上記の構成において、前記口出し線を固定するための溝が前記固定子鉄心に形成されるようにしてもよい。その場合、前記溝は、前記固定子鉄心を製作する際に用いられる位置合わせ溝とするのが好適である。
【0014】
また、上記の構成において、前記口出し線を固定するための導電性を有するガイドレールが前記固定子鉄心の外周面と前記誘電体との間に設置されるようにしてもよい。
【0015】
また、上記の構成において、前記口出し線は、前記固定子鉄心の外周面に沿って軸方向に延伸するようにしてもよいし、あるいは、前記固定子鉄心の外周面に沿って周方向に延伸するようにしてもよい。
【0016】
また、上記の構成において、前記口出し線を固定するために、前記固定子鉄心を軸方向に貫通する穴が形成されるようにしてもよい。
【0017】
以上のいずれかの構成において、前記口出し線の断面形状が前記固定子巻線の断面形状よりも偏平であり、前記口出し線の端面が前記固定子鉄心の外周面に対向して配置されるようにしてもよい。前記口出し線の断面形状が前記固定子巻線の断面形状よりも偏平であることにより面積が増加するので、その口出し線の端面を、前記筺体の内周面に対向して配置すれば好適である。
【0018】
また、以上のいずれかの構成において、前記口出し線の絶縁を強化すればさらに好適である。例えば、上記の構成において、前記口出し線の絶縁の耐電圧を、口出し線で低下した電圧以上にすれば好適である。
【0019】
本発明の回転電機では、回転電機筺体内にある固定子鉄心の外周面、または回転電機筺体の内周面に、口出し線を対向して配置している。回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができる。
【0020】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<全体構成>
図2は、本発明の回転電機を含む回転電機システムの構成を示す。図2に示されるように、本発明の実施例による回転電機1(例えば、モータ)は、回転電機の口出し線7を介して、ケーブル101に接続されたインバータ装置100により電源供給を受ける。口出し線のインダクタンス102と浮遊容量103によりフィルタを形成し、急峻なサージを抑制する。
【実施例1】
【0021】
図1a、図1bは、本発明の回転電機の第1の実施例を示す構成図である。図1aは、回転電機1の軸に平行方向の断面図であり、図1bは、回転電機1の軸に直行方向の断面図である。
【0022】
図1aに示されるように、回転電機1の筐体4には、三相交流電圧によって回転磁界を作るための固定子と、固定子によって作られた回転磁界に応じて回転する回転子8とが収容されている。固定子は、固定子鉄心2と、固定子鉄心2に巻かれる固定子巻線3を備えている。回転子8は、シャフト10によって固定されており、シャフト10は、ベアリング9によって回転自在に軸支されている。図1bに示されるように、固定子鉄心2の内周側には、所定間隔ごとにコイルスロットが設けられており、固定子巻線3がコイルスロットに巻かれている。図1a、図1bに示されるように、固定子巻線3に接続された給電のための口出し線7は、その周囲を絶縁部材5で覆われ、固定子鉄心外周面に軸方向に設けられた溝6に、口出し線は配置される。この際、前記絶縁部材の耐電圧は、口出し線に生じている電圧以上にする必要があるため、固定子巻線と同等以上の絶縁レベルにする。また、口出し線の断面形状を固定子巻線よりも偏平にして、固定子鉄心との対向面積を増やすことで、口出し線の浮遊容量をより大きくしても良い。以上により、本発明の回転電機によれば、回転電機筺体内の口出し線のインダクタンスと浮遊容量を増加させたことで、回転電機を大型化することなく、低コストな対策で急峻なサージを抑制することができる。
【0023】
図3は、実施例1の回転電機の第1コイル分担電圧率と、従来の回転電機の第1コイル分担電圧率との測定結果を示す図である。図3には、上述した条件で立ち上がり時間0.1μsのステップ電圧をインバータ電源として印加し、口出し線のインダクタンスを4.7μH、固定子鉄心との間の浮遊容量を2600pFとし、第1コイルの分担電圧率の測定結果(図3、実施例1)が示される。この測定結果(図3、実施例1)では、第1コイルの分担電圧をステップ電圧の波高値を100%とした場合の割合で示される。さらに、口出し線を誘電体を介して固定子鉄心に対向配置させない従来の回転電機の場合、口出し線のインダクタンスは0.2μH、固定子鉄心との間の浮遊容量3pFとなり、その時の測定結果(図3、比較例)が示される。図3に示されるように、比較例では第1コイルの電圧分担率は86%となった。実施例1では電圧分担率は64%となり、比較例1に比べて22%、第1コイルの分担電圧率を低減できる。
【0024】
本実施例によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができる。
【実施例2】
【0025】
図4a、図4bは、本発明の回転電機の第2の実施例を示す構成図である。図4aは、回転電機1の軸に平行方向の断面図であり、図4bは、回転電機1の軸に直行方向の断面図である。実施例1との相違点は、固定子鉄心外周面の周方向に口出し線を延伸する点である。
【0026】
図4a、図4bにおいて、絶縁部材5で覆われた口出し線7を固定するために、固定子鉄心外周面に周方向に設けられた溝6に、口出し線は配置される。
【0027】
本実施例によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができ、特に、軸方向に口出し線を延伸するよりも長い距離を取ることができ、より大きなサージ抑制効果が期待できる。
【実施例3】
【0028】
図5a、図5bは、本発明の回転電機の第3の実施例を示す構成図である。図5aは、回転電機1の軸に平行方向の断面図であり、図5bは、回転電機1の軸に直行方向の断面図である。実施例1との相違点は、固定子鉄心を軸方向に貫通する穴12に、口出し線を延伸する点である。
【0029】
図5a、図5bにおいて、絶縁部材5で覆われた口出し線7を固定するために、固定子鉄心を軸方向に貫通する穴12に、口出し線は配置される。
【0030】
本実施例によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができ、特に、口出し線の四面全てが固定子鉄心に絶縁部材を介して対向しているため、インダクタンス・浮遊容量が大きくなるので、より大きなサージ抑制効果が期待できる。
【実施例4】
【0031】
図6a、図6bは、本発明の回転電機の第4の実施例を示す構成図である。図6aは、回転電機1の軸に平行方向の断面図であり、図6bは、回転電機1の軸に直行方向の断面図である。実施例1との相違点は、回転電機筺体の内周面の軸方向に沿って口出し線を対向して配置する点である。
【0032】
図6a、図6bにおいて、絶縁部材5で覆われた口出し線7を固定するために、導電性を有するガイドレール11を回転電機筺体4の内周面の軸方向に延伸し、口出し線をガイドレールに対向して配置させた。
【0033】
本実施例によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができ、特に、固定子鉄心外周面に溝を形成する必要がなくなり、製作が容易である。
【実施例5】
【0034】
図7a、図7bは、本発明の回転電機の第5の実施例を示す構成図である。図7aは、回転電機1の軸に平行方向の断面図であり、図7bは、回転電機1の軸に直行方向の断面図である。
【0035】
図7a、図7bにおいて、絶縁部材5で覆われた口出し線7を固定するために、導電性を有するガイドレール11を回転電機筺体4の内部筺体板の面方向に沿って、回転電機筺体の周方向に延伸し、口出し線をガイドレールに対向して配置させた。
【0036】
本実施例によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができる。
【実施例6】
【0037】
図8a、図8bは、本発明の回転電機の第6の実施例を示す構成図である。図8aは、回転電機1の軸に平行方向の断面図であり、図8bは、回転電機1の軸に直行方向の断面図である。
【0038】
図8a、図8bにおいて、絶縁部材5で覆われた口出し線7を固定するために、導電性を有するガイドレール11を回転電機筺体4の面方向に沿って、回転電機筺体の周方向に延伸し、口出し線をガイドレールに対向して配置させた。
【0039】
本実施例によれば、回転電機筺体内の口出し線の部分にフィルタ機能を持たせたことで、回転電機を大型化することなく、低コストの対策で急峻なサージを抑制することができる。
【符号の説明】
【0040】
100 インバータ
101 ケーブル
102 インダクタンス
103 浮遊容量
1 回転電機
2 固定子鉄心
3 固定子巻線
4 回転電機筺体
5 絶縁部材
6 溝
7口出し線
8 回転子
9 ベアリング
10 シャフト
11 ガイドレール
12 穴
図1a
図1b
図2
図3
図4a
図4b
図5a
図5b
図6a
図6b
図7a
図7b
図8a
図8b