專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在框架中具有定子及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機。
背景技術(shù)：
作為上述旋轉(zhuǎn)電機中驅(qū)動裝置的主要配置方式，舉例圖8A、圖SB中模式示出的兩種。S卩，圖8A所示的控制殼體I在其內(nèi)部收容反相器等驅(qū)動裝置(省略圖示)，與旋轉(zhuǎn)電機2離間配設(shè)。所述反相器的輸出電壓經(jīng)向控制殼體I的外部引出的電源纜線3供給旋轉(zhuǎn)電機2。在該控制殼體I的配置方式中，除旋轉(zhuǎn)電機2之外必需控制殼體I用的設(shè)置空間，存在空間效率差的問題。另外，還存在如下問題，由于旋轉(zhuǎn)電機2與電源纜線3之間 的反射等而發(fā)生電涌電壓，或從該電源纜線3發(fā)出的電波作為噪聲而對其他設(shè)備帶來影響
坐寸ο另一方面，圖8B所示的控制殼體I’固定在旋轉(zhuǎn)電機2’的框架2a’的外周部(例如參照專利文獻(xiàn)I)。據(jù)此，在不必電源纜線3等的同時，能實現(xiàn)設(shè)置空間的縮小化，還能解決所述噪聲的問題等。先前技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :特開平10-80101號公報專利文獻(xiàn)2 :特開平7-154940號公報
發(fā)明概要發(fā)明所要解決的問題但是，在后者的旋轉(zhuǎn)電機2’中，即便在其框架2a’與控制殼體I’之間配置橡膠等彈性材料的情況下，若控制殼體I’因運行時來自框架2a’的振動傳遞而諧振，則從控制殼體I’放射其共鳴音。另外，因為控制殼體I’中收容包含構(gòu)成反相器的電子部件的公知轉(zhuǎn)換電路或該電子部件安裝用基板等，所以在控制殼體I’形狀較大且振動的情況下，發(fā)生的噪音也大，另一方面，必需保護(hù)電子部件不受振動影響。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開一種旋轉(zhuǎn)電機，通過在旋轉(zhuǎn)電機的定子框中設(shè)置質(zhì)量體，抑制旋轉(zhuǎn)電機的振動或噪音，但實情是對上述控制殼體I’連暗示都不存在。即，在后者的旋轉(zhuǎn)電機2’中，控制殼體I’自身的噪音特別大，或者必需保護(hù)反相器的電子部件不受振動影響，存在在旋轉(zhuǎn)電機2’中附設(shè)控制殼體I’時應(yīng)解決的特有課題。因此，提供一種旋轉(zhuǎn)電機，在旋轉(zhuǎn)電機的框架中設(shè)置控制殼體中，能以較簡單的構(gòu)成抑制控制殼體的噪音及振動。解決問題的手段本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機在框架內(nèi)具有定子及轉(zhuǎn)子，在所述框架中設(shè)置收容反相器等驅(qū)動裝置的控制殼體，在所述控制殼體中設(shè)置用于抑制該控制殼體振動或調(diào)整該控制殼體的固有頻率的振動抑制構(gòu)造。


圖I表示適用于泵裝置的一實施方式，是部分截斷附設(shè)了控制殼體的旋轉(zhuǎn)電機來表示的整體圖。圖2是控制殼體的平面圖。圖3是表示控制殼體的解析模塊的圖。圖4是表示本實施方式的控制殼體中的噪音電平的圖。圖5A是夸張表示本實施方式的控制殼體中裝配殼體蓋的狀態(tài)下、基于固有值解析的振動模式的圖。·
圖5B是本實施方式的控制殼體中取下殼體蓋的狀態(tài)下所示的圖5A相當(dāng)圖。圖6是現(xiàn)有構(gòu)成的控制殼體的圖4相當(dāng)圖。圖7A是現(xiàn)有構(gòu)成的控制殼體中裝配殼體蓋的狀態(tài)下、基于固有值解析的振動模式圖。圖7B是現(xiàn)有構(gòu)成的控制殼體中取下殼體蓋的狀態(tài)下所示的圖7A相當(dāng)圖。圖8A是用于說明現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電機中控制殼體的主要配置方式的圖。圖8B是表示現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電機中其他配置方式的圖8A相當(dāng)圖。符號說明附圖中，10表旋轉(zhuǎn)電機，18表框架，20表控制殼體,30表反相器,35a、35b表不側(cè)面部，35表不殼體本體,36表不殼體蓋,34、39表不扇，37表不肋(振動抑制構(gòu)造)，38表示開口部，40表示閉塞部(振動抑制構(gòu)造)。實施發(fā)明的方式下面，參照圖I-圖7B來說明將旋轉(zhuǎn)電機(下面稱為電動機10)例如適用于泵裝
置的一實施方式。泵裝置11具備電動機10，同時，該電動機10(具體地為后述的統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)體)中，對應(yīng)于使用目的，可構(gòu)成各種泵機殼(casing) 13的連結(jié)。S卩，圖I的泵裝置11中，符號13示例不銹鋼制離心泵專用的泵機殼，作為其余的泵機殼，例如將單吸離心泵用、管線泵用、不銹鋼制管線泵用(均省略圖示)等各種泵機殼分別可連結(jié)于統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)體。如圖I所示，電動機10具備轉(zhuǎn)子15、在該轉(zhuǎn)子15的外周對向配置的定子17、收容轉(zhuǎn)子15及定子17的馬達(dá)框架18、和設(shè)置在該框架18中的控制殼體20。轉(zhuǎn)子15具備由積層鋼板構(gòu)成、形成大致圓柱狀的轉(zhuǎn)子鐵芯21、安裝成貫通于該轉(zhuǎn)子鐵芯21的中央部的旋轉(zhuǎn)軸22、和埋設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯21外周部的磁極形成用永久磁鐵(省略圖示)。雖然省略圖示，但永久磁鐵為了構(gòu)成例如4極構(gòu)造的轉(zhuǎn)子15，在轉(zhuǎn)子鐵芯21外周部向軸向延伸地配設(shè)多個(例如4個)。定子17具備由積層鋼板構(gòu)成的環(huán)狀定子鐵芯23與繞裝在該定子鐵芯23的槽內(nèi)的定子繞線23a，將定子17固定在馬達(dá)框架18內(nèi)周部。馬達(dá)框架18構(gòu)成電動機10的外廓，在其筒部18a的一端側(cè)(圖I中左側(cè))具備閉塞該一端側(cè)開口的薄壁平板狀框架蓋25。在該框架蓋25的中央部，配設(shè)使旋轉(zhuǎn)軸22貫通地延伸的同時、相當(dāng)于軸封裝置的機械密封27。另外，雖然省略圖示，但在馬達(dá)框架18的筒部18a的兩端部分別設(shè)置具備軸承部的軸承支架，旋轉(zhuǎn)軸22由該一對軸承部自由旋轉(zhuǎn)地樞支。另外，馬達(dá)框架18只要在其兩端或一端具備樞支旋轉(zhuǎn)軸22的軸承部即可，也可構(gòu)成為代替框架蓋25而由軸承支架來分隔馬達(dá)與泵。在所述旋轉(zhuǎn)軸22的頂端部(圖I中左端部)裝配葉輪28。之后，通過在馬達(dá)框架18中筒部18a的一端側(cè)形成的法蘭18b，連結(jié)固定包圍葉輪28的泵機殼13，構(gòu)成不銹鋼制離心泵。另外，所述單吸離心泵用、管線泵用或不銹鋼制管線泵用的泵機殼通過對應(yīng)于其用途相對電動機10有選擇地連結(jié)，構(gòu)成單吸離心泵、管線泵或不銹鋼制管線泵。這樣，泵裝置11中，由電動機10、配置在該電動機10中且實現(xiàn)對各種泵機殼的共用化的主要部件(框架蓋25、機械密封27、葉輪28等)構(gòu)成統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)體。因此，通過在統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)體上對應(yīng)于使用目的分別連結(jié)所述各種專用泵機殼，例如能夠構(gòu)成口徑為Φ25-Φ50、輸出為O. 05kW-3. 7kW的各種泵裝置。另外，電動機10如上所述由所謂IPM(InteriorPermanent Magnet :磁鐵埋入型)馬達(dá)構(gòu)成,所以能高效,節(jié)能效率好。接著說明所述控制殼體(端子箱)20與收容在該殼體20中的反相器30。 首先，反相器30眾所周知，由直流電源電路、轉(zhuǎn)換來自該直流電源電路的直流電的轉(zhuǎn)換電路、與開關(guān)控制該轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換元件的控制電路構(gòu)成，這些電路中包含圖I所示的控制電路基板31中設(shè)置的作為電子部件的電容器32和IGBT等轉(zhuǎn)換元件33。另外，反相器30具備用于經(jīng)未圖示的纜線連接于交流電源的連結(jié)端子，構(gòu)成為供電動機10的驅(qū)動控制的驅(qū)動裝置。另外，雖然省略圖示，但在控制殼體20中，在控制電路基板31之外，設(shè)置另外的控制基板，在該控制基板中可從外部設(shè)定操作地配設(shè)用于設(shè)定電動機10的轉(zhuǎn)速的輸入部件。如圖I-圖3所示，控制殼體20具備具有開放一面部的開放面的殼體本體35、與覆蓋該一面部地設(shè)置的殼體蓋36，作為整體，形成矩形箱狀。殼體本體35及殼體蓋36均是由鑄造形成的鑄造品，由金屬材料(例如鋁合金)構(gòu)成。另外，如后所述，作為構(gòu)成殼體本體35及殼體蓋36的材料，也可使用合成樹脂材料或其他材料(包含非金屬材料)。殼體本體35的周壁由4個側(cè)面部(側(cè)壁)35a_35d與對向所述開放面的底面部(裝配面?zhèn)鹊牡妆?35e構(gòu)成。殼體本體35在底面部35e側(cè)裝配固定在馬達(dá)框架18的筒部18a的徑向外側(cè)(例如上側(cè))。在殼體本體35的底面部35e中一體形成沿其長方向延伸的放熱用多個冷卻扇34。如圖3中示例，多個冷卻扇34向馬達(dá)框架18側(cè)突出，各自的突出尺寸通過將外側(cè)(側(cè)面部35a、35b側(cè))設(shè)定得比中央側(cè)大，沿筒部18a的外形來形成。由此，殼體本體35的底面部35e中，使接觸外界的表面積增大，提高冷卻效率。另外，殼體本體35在平面視圖下形成長方形，僅在其4個側(cè)面部35a-35d中、例如彼此相對的面積寬的2個側(cè)面部35a、35b中設(shè)置形成蜂窩狀的蜂窩肋37。具體地，蜂窩肋37利用所述鑄造中的模型成形，一體形成于側(cè)面部35a、35b的表面(前面)全域中。就該尺寸關(guān)系而言，側(cè)面部35a、35b例如將縱橫大小設(shè)定成70mmX255mm(圖3中縱LlX橫L2)，將厚度設(shè)定成5mm。相反，蜂窩肋37例如將高度尺寸(換言之是距側(cè)面部35a、35b表面的突出尺寸，與圖I的紙面垂直方向的尺寸)設(shè)定為IOmm,將厚度L3也設(shè)定為10mm。因此，蜂窩肋37的高度尺寸與厚度尺寸均分別設(shè)定為控制殼體20的側(cè)面部35a、35b中長方向尺寸L2的大致5%前后(具體為約4% )的尺寸。利用設(shè)定為該尺寸形狀的蜂窩肋37，側(cè)面部35a、35b分別形成以規(guī)定間隔將深度為IOmm的六邊形孔部37a配置成千島狀的外觀。
殼體蓋36形成覆蓋殼體本體35的開口面的矩形蓋狀，具有臨近控制殼體20內(nèi)的所述連接端子的開口部38。在殼體蓋36中一體形成冷卻(放熱)用的多個扇39。另外，在殼體蓋36中，利用螺釘40a裝配固定作為閉塞所述開口部38的閉塞部的閉塞板40。閉塞板40由與構(gòu)成殼體蓋36的材料不同的材料(例如不銹鋼)構(gòu)成，形成矩形薄板狀。接著，還參照圖4-圖7B來說明具有上述構(gòu)成的控制殼體20 (模塊A)及現(xiàn)有構(gòu)成的控制殼體I’(模塊B)各自的噪音電平與振動特性。首先，圖6表示將模塊B的現(xiàn)有控制殼體I’裝配在電動機10上、使之以200Hz旋轉(zhuǎn)時的噪音頻率的分析結(jié)果。此時，作為整體的噪音電平為73dB，表示較大的值，同時，在800Hz頻率下表示突出的最大噪音電平。另外，在本實施方式中，電動機10的極數(shù)為4極，所以其額定轉(zhuǎn)速為6000rpm。圖7A及圖7B是模塊B的控制殼體I’中裝配殼體蓋la’的狀態(tài)及取下后的狀態(tài)下的振動模式圖。利用該有限要素模塊的固有值解析，得到殼體蓋la’的固有頻率為834Hz、殼體本體lb’的固有頻率為792Hz的結(jié)果。另外，如圖所示，在殼體蓋la’的上面中央部與·殼體本體lb’中面積寬的2個側(cè)面部中，有位移大的部位(腹)。認(rèn)為形成這種結(jié)果是基于以下理由。即，殼體蓋la’及殼體本體lb’的固有頻率均具有接近作為電動機10的旋轉(zhuǎn)頻率的200Hz的4倍(即800Hz)的值。因此，認(rèn)為控制殼體I’諧振，尤其是殼體蓋la’的上面部及殼體本體lb’的側(cè)面部的振幅變大,通過放射其共鳴音,噪音增大。相反，圖4表示將模塊A的控制殼體20裝配在電動機10中、與上述一樣以200Hz運轉(zhuǎn)時的噪音頻率的分析結(jié)果。此時，作為整體的噪音電平為60dB，與現(xiàn)有(模塊B)的73dB相比，得到明顯的噪音降低效果。另外，可知在圖4所示的全頻域中，噪音比規(guī)定的目標(biāo)值(圖中虛線所示)還低，尤其是降低800Hz頻率下的噪音。另外，圖5A及圖5B是模塊A的控制殼體20中裝配殼體蓋36的狀態(tài)及取下的狀態(tài)下的振動模式圖，為了便于說明，‘夸張’表示其固有振動模式。利用該有限要素模塊的固有值解析，控制殼體20的固有頻率為872Hz。S卩，控制殼體20中構(gòu)成為蜂窩肋37及閉塞板40形成振動抑制構(gòu)造，失諧固有頻率，以便在電動機10的旋轉(zhuǎn)頻率與控制殼體20的固有頻率下該控制殼體20不諧振。在本實施方式中，通過利用蜂窩肋37及閉塞板40將固有頻率相對作為電動機10的旋轉(zhuǎn)頻率4倍的800Hz提高大致I成左右(上述解析中為72Hz)，認(rèn)為防止控制殼體20的諧振,使噪音大大降低。另外，雖然省略圖示，但發(fā)明人對使肋形狀不同的各種控制殼體(省略圖示)進(jìn)行所述固有值解析等。由此，在形成上述尺寸形狀的蜂窩構(gòu)造中，抑制該肋的高度尺寸和厚度尺寸，使控制殼體20非常緊湊，同時還得到能提高控制殼體20的剛性并抑制噪音與振動的結(jié)果。因此，即便開始電動機10的運轉(zhuǎn)后將其轉(zhuǎn)速提高至額定轉(zhuǎn)速或從額定轉(zhuǎn)速下降轉(zhuǎn)速，上述構(gòu)成的控制殼體20也不諧振。在該控制殼體20中，構(gòu)造成抑制大型化，同時能減少其振動，能使噪音大大降低。另外，運轉(zhuǎn)時，即便反相器30的轉(zhuǎn)換元件33發(fā)熱，也能經(jīng)作為控制殼體20的外表面的冷卻扇34、39向外部進(jìn)行熱放出，能抑制電子部件的熱惡化。另外，利用蜂窩肋37，還能使控制殼體20中接觸外界的表面積增大，能提高冷卻效果。如上所述，在電動機10的框架18中，設(shè)置收容反相器30等驅(qū)動裝置的控制殼體，在控制殼體20中，設(shè)置用于抑制該控制殼體20的振動或調(diào)整該控制殼體20的固有頻率的振動抑制構(gòu)造。據(jù)此，能利用振動抑制構(gòu)造來抑制控制殼體20自身的振動，或防止因來自電動機10側(cè)的振動傳遞引起的控制殼體20的諧振。因此，能防止電動機10運轉(zhuǎn)時的噪音，能保護(hù)反相器30中包含的電子部件不受振動影響。另外，振動抑制構(gòu)造設(shè)置在控制殼體20自身中來抑制振動或噪音，所以能省略電動機10與控制殼體20之間的橡膠等彈性材料，能實現(xiàn)構(gòu)成的簡化。振動抑制構(gòu)造由一體形成于控制殼體20中的形成蜂窩狀的肋37構(gòu)成。據(jù)此，抑制肋37的高度尺寸和厚度尺寸，使控制殼體20非常緊湊，同時還能盡量提高控制殼體20中的振動(噪音)抑制效果。另外，肋37能利用模型成形等來容易形成，能廉價簡化振動抑制構(gòu)造。雖然上述橡膠等彈性材料不可避免隨時間惡化，但根據(jù)上述肋37，能省略該彈性材料，能永久維持噪音與噪音的抑制效果。僅在控制殼體20的側(cè)面部35a、35b中形成肋37，在控制殼體20的側(cè)面部35a、35b以外的面部35e、36中設(shè)置冷卻用扇34、39。據(jù)此，控制殼體20中能得到基于肋37的噪音與噪音抑制效果，另一方面，能由扇34、39得到冷卻效果，適于作為收容反相器30的控制殼 體20。肋37形成為失諧固有頻率以便在電動機10的旋轉(zhuǎn)頻率與控制殼體20的固有頻率下該控制殼體20不諧振。這里，所謂‘失諧’包含錯開所述旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍(4倍、8倍等)的頻率與控制殼體20的固有頻率的含義，能防止控制殼體20的諧振并使噪音大大降低。所述振動抑制構(gòu)造由殼體本體35的側(cè)面部35a、35b中設(shè)置的肋37、與閉塞殼體蓋36的開口部38且與構(gòu)成殼體蓋36的材料不同的材料構(gòu)成的閉塞板40構(gòu)成。據(jù)此，殼體本體35與殼體蓋36能分別得到振動與噪音的抑制效果。另外，如本實施方式那樣通過臨近所述連接端子形成開口部38，能從開口部38安全且容易地進(jìn)行所述纜線的連接作業(yè)等。將肋37的厚度尺寸與高度尺寸均分別設(shè)定為控制殼體20的側(cè)面部35a、35b中長方向尺寸的大致5%前后的尺寸。據(jù)此，抑制肋37的高度尺寸與厚度尺寸，使控制殼體20非常緊湊，同時，還能提高控制殼體20的剛性。S卩，控制殼體20中必需確保用于收容各種電子部件或基板31的容積，但根據(jù)該肋37的尺寸形狀，能在抑制控制殼體20大型化的同時，如上述分析結(jié)果所示，使噪音大大降低，盡量抑制振動。通過如本實施方式那樣將控制殼體20設(shè)為鋁合金等輕量金屬制，能遮蔽放射噪音，同時能實現(xiàn)輕量化，實用上有益。另外，因為將控制殼體20附設(shè)在馬達(dá)框架18 (電動機10)的徑向外側(cè)，所以與將控制殼體20附設(shè)在電動機10的軸向的情況相比，能形成難以受到電動機的振動影響的配置構(gòu)成。雖然說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式作為實例提示，不意圖限定發(fā)明的范圍。這些實施方式能以其他各種方式實施，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍下，能進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍或要旨中，同樣包含在權(quán)利要求記載的發(fā)明與其均等的范圍中。例如，上述實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(電動機10)不限于泵裝置11，也能適用為發(fā)電機兼用的各種驅(qū)動電動機。所謂所述蜂窩狀不僅是正六邊形構(gòu)造，還包含使其上下與左右尺寸比不同的圖I的六邊形等一般大致蜂窩構(gòu)造?？刂茪んw20中，所謂側(cè)面部是指去除控制殼體20的裝配側(cè)面部與同該裝配面部對向的殼體蓋的四面，只要在側(cè)面部的一部分或全部中設(shè)置所述肋即可。另外，作為控制殼體20及至振動抑制構(gòu)造的材料，不限于鋁合金或不銹鋼，也可適當(dāng)使用鐵材料外的非金屬(例如合成樹脂材料)等各種材料。·
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機，在框架內(nèi)具有定子及轉(zhuǎn)子，在所述框架中設(shè)置收容反相器等驅(qū)動裝置的控制殼體，其特征在于 在所述控制殼體中設(shè)置用于抑制該控制殼體的振動或調(diào)整該控制殼體的固有頻率的振動抑制構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于 所述振動抑制構(gòu)造由所述控制殼體中一體形成的構(gòu)成蜂窩狀的肋來構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于 僅在所述控制殼體的側(cè)面部中形成所述肋， 在所述控制殼體中所述側(cè)面部以外的面部中設(shè)置冷卻用扇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于 所述肋形成為失諧所述固有頻率，以便該控制殼體在所述旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)頻率與所述控制殼體的固有頻率下不諧振。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4之一所述的旋轉(zhuǎn)電機,其特征在于 所述控制殼體具備開放一面部的殼體本體、與設(shè)置成覆蓋所述一面部、具有開口部的殼體蓋， 所述振動抑制構(gòu)造由所述殼體本體的側(cè)面部中設(shè)置的所述肋、與閉塞所述殼體蓋的所述開口部且由與構(gòu)成所述殼體蓋的材料不同的材料構(gòu)成的閉塞部構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任意一項所述的旋轉(zhuǎn)電機，其特征在于 將所述肋的厚度尺寸與高度尺寸均分別設(shè)定為所述控制殼體的側(cè)面部中長方向尺寸的大致5%前后的尺寸。
全文摘要
本實施方式的旋轉(zhuǎn)電機在其框架中具備收容反相器等驅(qū)動裝置的控制殼體。在該控制殼體中設(shè)置用于抑制該控制殼體的振動或調(diào)整該控制殼體的固有頻率的振動抑制構(gòu)造。
文檔編號H02K5/24GK102906974SQ20118001781
公開日2013年1月30日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者森崎禎夫, 水野末吉, 野田伸一 申請人:東芝產(chǎn)業(yè)機器制造株式會社, 株式會社荏原制作所