JPH0469024A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、非正弦波電源例えばインバータによって駆動
される電動機に関するものである。

（従来の技術） 電動機例えば誘導電動機を可変速運転する場合、インバ
ータによって電源電圧および周波数を可変制御すること
がある。ところが、上記インバータにより電動機を駆動
する場合は、商用交流電源で電動機を駆動する場合に比
べて騒音或いは振動が大きくなるという問題点があった
。この原因を追及してみるに、商用交流電源から出力さ
れる電圧、電流の波形が正弦波であるのに対し、上記し
たインバータから出力される電圧、電流の波形は、非正
弦波であり商用周波数領域（３〜８０Ｈ２）の基本周波
数成分に加えて高調波成分を比較的多く含んでいる。こ
のようなインバータにより電動機を駆動すると、高調波
成分により巻線に高調波磁束が発生し、この高調波磁束
によって固定子鉄心及び回転子鉄心に磁歪が生じること
から、騒音或いは振動が大きくなっていた。

このような電磁騒音を低減するために、従来においては
、電動機とインバータとの間にインダクタンスを挿入す
ることにより、電動機の巻線に流れる電流を平滑し、該
電流に含まれる基本周波数成分に対する高調波成分の比
率を低減し、もって電磁騒音を小さくしている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、上記従来構成では電動機とインバータと
の間にインダクタンスを挿入するから、電動機の巻線に
流れる電流に含まれる高調波成分のみならず、商用周波
数領域の基本周波数成分も減少する。このため、力率或
いは始動トルクなどの運転特性が悪くなるという問題点
もあった。また、インダクタンスを別途必要とするので
、設置スペースが大きくなるという問題点もあった。

そこで本発明の目的は、非正弦波電源で駆動したときに
高調波成分の悪影響を防止し得て低騒音及び低振動を図
り得、しかも運転特性の悪化や設置スペースの増加を防
止できる電動機を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の電動機は固定子積層鉄心において、軸方向の両
端部に位置する部分を低磁歪材により構成し、且つそれ
以外の部分を通常の積層鉄心により構成し、更にその積
層鉄心のうち軸方向の両端部に位置する低磁歪材のスロ
ット部分に磁性楔を装着するところに特徴を有する。又
、固定子積層鉄心において、軸方向の両端部に位置する
・部分を低磁歪材により構成し、且つそれ以外の部分を
通常の積層鉄心により構成し、更にその両端部に位置す
る低磁歪材の内径側（空隙側）部分にリング状の磁性材
を配置するところに特徴を有する。

（作用） 電動機の巻線に流れる高調波電流により作られる高調波
磁束は、実験事実によれば積層鉄心のうち軸方向の両端
に集中する性質がある。したがって、上記手段によれば
、インバータにより電動機を駆動して巻線に高調波成分
を多く含む電流が流れても、その電流に起因する高調波
磁束は積層鉄心の軸方向両端部に位置する低磁歪材中に
生しるから、上記高調波磁束によって積層鉄心に生じる
磁歪が小さくなる。一方、低磁歪材以外の部分である積
層鉄心の中央部分は通常の積層鉄心であるから、基本波
成分の電流に起因する磁束が上記通常の積層鉄心の部分
に生じることができ、低磁歪材があっても主磁束の飽和
か避けられ、もって、運転特性か悪化することが防止で
きる。また、電動機への外付は装置を別途必要とするこ
ともないので、設置スペースが大形化することも防止で
きる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき第１図を参照しながら説
明する。第１図において、１はフレーム、２はこのフレ
ーム１の内部に配設された固定子である。この固定子２
は、積層鉄心である固定子鉄心３及び固定子巻線４より
なっている。上記固定子鉄心３の内部には、複数のスロ
ット５が形成されており、このスロット５内に上記固定
子巻線４が巻装されている。一方、６は前記固定子２の
内部に回転可能な設けられた回転子で、これは回転子軸
７１回転子鉄心８及び回転子導体９よりなっている。上
記回転子鉄心８の外周部には、複数のスロット１０が形
成されており、このスロット１０内に上記回転子導体９
か装着されている。

尚、１１はエンドリングで、これは回転子鉄心８の両端
部に取り付けられている。

さて、前記固定子鉄心３は、軸方向の両端部に低磁歪材
（例えば、６．５％シリコン含有鉄板）を積層した積層
鉄心１２及び１３により構成されている。そして、固定
子鉄心３のうち上記両端部に位置する部分以外の部分で
ある中間部分が通常の積層鉄心１４により構成されてい
る。この通常の積層鉄心１４は、低けい素鋼板である例
えば３゜５％以下シリコン含有鉄板や純鉄板或いは冷間
圧延鉄板を単独又は夫々組合わせて積層してなる。

また、前記回転子鉄心８は、通常の積層鉄心１５により
構成されている。この通常の積層鉄心１５は、低けい素
鋼板である例えば３．５％以下シリコン含有鉄板あるい
は冷間圧延鉄板を単独又はそれぞれ組合せて積層してな
る。更に、固定子鉄心３の両端部に位置する低磁歪鉄板
（例えば、６゜５％シリコン含有鉄板）を積層した積層
鉄心１２及び１３のスロット部分１６．１７に磁性楔１
８゜１９が装着されている。

次に、上記構成の作用を説明する。インバータにより上
述した電動機を駆動すると、固定子巻線４に流れる電流
には基本波成分（例えば５０Ｈｚ。

６０Ｈｚ等の低周波）及び高調波成分（例えば１ｋＨｚ
、　　２ｋＨｚ等の高周波）が含まれている。

上記電流の高調波成分によって固定子巻線４に発生する
高調波磁束は、実験事実によれば固定子鉄心３のうち軸
方向の両端部及び回転子鉄心８のうち軸方向の両端部に
集中する性質がある。この場合、固定子鉄心３のうち軸
方向の両端部に位置する部分か低磁歪鉄板を積層した積
層鉄心１２及び１３により構成されているから、上記高
調波磁束がこれらの鉄心１２．１３を通ってもほとんど
磁歪が生じることがなくなる。このため、電磁騒音を低
減でき、騒音或いは振動を小さくできる。尚、スロット
部分に磁性楔１８．１９が装着されていることから、固
定子鉄心３からの高調波磁束の漏れを減少することがで
き、回転子導体９に誘導される電流の高調波成分も減少
し、その電磁騒音を低減できる。一方、固定子巻線４に
流れる電流の基本波成分によって該固定子巻線４に発生
する基本波磁束は、固定子鉄心３の中間部分が通常の積
層鉄心１４により構成されていると共に、回転子鉄心８
の中央部分が通常の積層鉄心１５により構成されている
から、上記基本波磁束がこれらの積層鉄心１４．１７を
通るときの磁気抵抗は小さくよって損失も小さい。

このように、本実施例では騒音を低減できる。

尚、低磁歪鉄板のみを積層して固定子鉄心を構成した場
合には、高調波磁束による電磁騒音を低減することは可
能であるが、磁束密度の飽和特性が悪くなるため、励磁
電流が増大するという欠点があると共に、製造コストも
高くなる。

このような構成の本実施例によれば、インバータ駆動時
の高調波磁束による電磁騒音を低減するに際して、固定
子鉄心３のうち軸方向の両端部に位置する部分を低磁歪
材を積層した鉄心１２及び１３により構成し、その低磁
歪材の部分のスロットのみ磁性楔を装着する構成だけで
あるので、インダクタンスを挿入する従来に比べて、固
定子巻線４を流れる電流の商用周波数領域の基本周波数
成分が減少することもなく運転特性の悪化を防止できる
。また、インダクタンス等の外付は装置を別途必要とす
ることもないので、設置スペースを小形化できる。

尚、上記実施例では、低磁歪材として６．５％シリコン
含有鉄板を積層した積層鉄心１２．１３を用いたが、こ
れに限られるものではなく、低磁歪材として鉄粉を混入
したプラスチックのモールド体を用いても良い。また、
固定子２内部に回転子６を回転させる構成の内転形のも
のに適用したが、固定子外部に回転子を回転させる構成
の外転形のものに適用しても良い。

又、上記実施例では、磁性楔を低磁歪材の部分のスロッ
ト部にのみ装着しているが、通常の鉄心部分のスロット
部にも磁性楔を装着しても良い。

（他の実施例） 以下、本発明の他の実施例につき、第２図を参照しなが
ら説明する。

第２図において、１はフレーム、２はこのフレーム１の
内部に配設された固定子である。この固定子２は積層鉄
心である固定子鉄心３及び固定子巻線４よりなっている
。上記固定子鉄心３の内部には、複数のスロット５が形
成されており、このスロット５内に上記固定子巻線４が
巻装されている。一方、６は前記固定子２の内部に回転
可能に設けられた回転子で、これは回転子軸７．積層鉄
心である回転子鉄心８及び回転子導体９よりなっている
。上記回転子鉄心８の外周部には、複数のスロット１０
が形成されており、このスロット１０内に上記回転子導
体９が装着されている。尚、１１はエンドリングで、こ
れは回転子鉄心８の両端部に取り付けられている。

さて、前記固定子鉄心３は、軸方向の両端部に位置する
部分が低磁歪材である低磁歪鉄板（例えば、６．５％シ
リコン含有鉄板）を積層した積層鉄心１２及び１３より
構成されている。そして、固定子鉄心３のうち上記両端
部以外の中間部分が通常の積層鉄心１４により構成され
ている。この通常の積層鉄心１４は、低けい素鉄板であ
る例えば３．５％以下シリコン含有鉄板や純鉄板或いは
冷間圧延鋼板を単独又は夫々組合わせて積層してなる。

また、前記回転子鉄心８は、通常の積層鉄心１５により
構成されている。この通常の積層鉄心１５は、低けい素
鋼板である例えば３．５９６以下シリコン含有鉄板や純
鉄板或いは冷間圧延鉄板を単独又はそれぞれ組合わせて
積層してなる。更に、固定子鉄心３の両端部に位置する
低磁歪鉄板（例えば、６．５％シリコン含有鉄板）を積
層した積層鉄心１２及び１３の内径側（空隙側）部分２
０．２１に磁性リング２２．２３が配置されている。

次に上記構成の作用を説明する。インバータにより上述
した電動機を駆動すると、固定子巻線４に流れる電流に
は基本波成分（例えば５０Ｈｚ。

６０Ｈｚ等の低周波）及び高調波成分（例えば１ｋＨｚ
、２ｋＨｚ等の高調波）が含まれている。

上記電流の高調波成分によって固定子巻線４に発生する
高調波磁束は、実験事実によれば固定子鉄心３のうち軸
方向の両端部及び回転鉄心８のうち軸方向の両端部に集
中する性質がある。この場合、固定子鉄心３のうち軸方
向の両端部に位置する部分か低磁歪鉄板を積層した積層
鉄心１２及び１３により構成されているから、上記高調
波磁束がこれらの積層鉄心１２．１３を通ってもほとん
ど磁歪が生じることかなくなる。このため、電磁騒音を
低減でき、騒音或いは振動を小さくできる。尚固定子鉄
心３の内径側（空隙側）部分２０．２１に磁性リング２
２．２３が配置されていることから、固定子鉄心３から
の高調波磁束の漏れを減少することができ、回転子導体
９に誘導される電流の高調波成分も減少し、その電磁騒
音を低減できる。一方、固定子巻線４に流れる電流の基
本波成分によって該固定子巻線４に発生する基本波磁束
は、固定子鉄心３の中間部分か通常の積層鉄心１４によ
り構成されていると共に、回転子鉄心８は通常の積層鉄
心１５により構成されているから、上記基本波磁束がこ
れらの積層鉄心１４．１５を通るときの磁気抵抗は小さ
く、よって損失も小さい。

このように、本発明の他の実施例も同様にインバータ駆
動時の高調波磁束による電磁騒音を低減するに際して、
固定子鉄心３のうち軸方向の両端部に位置する部分を低
磁歪鉄板を積層した積層鉄心１２及び１３により構成し
、その低磁歪材の部分の内径側（空隙側）部分２０．２
１に磁性リング２２．２３を配置する構成だけであるの
で、インダクタンスを挿入する従来に比べて、固定子巻
線４を流れる電流の商用周波数領域の基本周波数成分が
減少することもないため、運転特性の悪化を防止できる
。また、インダクタンス等の外付は装置を別途必要とす
ることもないので、設置スペースを小形化できる。

尚、上記能の実施例では、低磁歪材として６゜５％シリ
コン含有鉄板を積層した積層鉄心１２゜１３を用いたが
、これに限られるものではなく、低磁歪材として鉄粉を
混入したプラスチックのモールド体を用いても良い。ま
た、固定子２内部に回転子６を回転させる構成の内転形
のものに適用したが、固定子外部に回転子を回転させる
構成の外転形のものに適用しても良い。また、磁性リン
グについても透磁率の高い材料、低磁歪の材料を使うこ
とは可能である。

又、第３図に変形例を示すが、磁性リング２２゜２３を
配置する低磁歪材の部分の内径側（空隙側）部分２０．
２１の外径を大きくし、そこに磁性リング２２．２３を
配置することにより、空隙寸法を同一にすることも可能
である。

又、本発明の実施例（第１図）に対して、第４図に示す
ように、磁性楔１８．１９の対向した回転子積層鉄心の
外周面に導電層２４．２５を形成することにより、回転
子積層鉄心８内での高調波成分による騒音の低減が可能
となり、このような構成を適用しても良い。この場合の
導電層２４゜２５の形成方法としては、銅、アルミなど
の溶射、メツキ等のあらゆる方法が適用可能である。

同様に、本発明の変形例（第３図）に対して、第５図に
示すように、磁性リング２２．２３の対向した回転子積
層鉄心の外周面に導電層２４，２５を形成することによ
り、回転子積層鉄心８内での高調波成分による騒音の低
減が可能となり、この構成を適用しても良い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、非正弦波電源
で駆動したときの高調波成分の悪影響を防止し得て低騒
音及び低振動を図り得、しかも、運転特性の悪化並びに
設置スペースの大形化を防止できるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電動機の要部断面図、
第２図乃至第５図は本発明の他の実施例を示す第１図相
当図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気鉄板を積層した固定子積層鉄心を有する電動
   機において、前記鉄心の両端部に低磁歪材を配設すると
   共にこの低磁歪材のスロット部分に磁性楔を装着するこ
   とを特徴とする電動機。
2. （２）前記低磁歪材の内径側（空隙側）部分にリング状
   の磁性材を配設した請求項（１）記載の電動機。