電動(dòng)機(jī)以及具備該電動(dòng)機(jī)的電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到在電動(dòng)機(jī)所具有的軸承中特別抑制電腐蝕的發(fā)生。另外，涉及一種具備該電動(dòng)機(jī)的電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在基于正弦波的對(duì)稱三相交流電路中，在使構(gòu)成各相的電路環(huán)的條件相等的情況下，Y形接線的中性點(diǎn)的電位始終呈現(xiàn)固定的值。在位于電源側(cè)的Y形接線的中性點(diǎn)與位于負(fù)載側(cè)的Y形接線的中性點(diǎn)之間不產(chǎn)生電位差。此時(shí)，作為三相電源的正弦波，施加了不包含諧波分量的不失真的正弦波。
[0003]另外，在對(duì)稱三相交流電路中，在構(gòu)成各相的電路環(huán)的條件不平衡的情況下，已知如下內(nèi)容。即，位于負(fù)載側(cè)的Y形接線的中性點(diǎn)不呈現(xiàn)零電位，而是呈現(xiàn)某個(gè)值的電位。以上內(nèi)容例如在專利文獻(xiàn)I中被公開。
[0004]此外，關(guān)于軸電壓的觀測(cè)，例如如以下那樣需要一些手段。即，關(guān)于軸電壓的觀測(cè)，將對(duì)稱三相交流電路所具有的某一個(gè)電路位置、為了方便起見而設(shè)定的分壓電路的中點(diǎn)作為偽中性點(diǎn)來觀測(cè)其電位差。
[0005]在實(shí)際的對(duì)稱三相交流電路中，由于各種原因，三相電源有時(shí)會(huì)變得不平衡?；蛘撸趯?duì)稱三相交流電源中，三相電源所提供的正弦波有時(shí)會(huì)包含少許諧波分量。另外，觀測(cè)到在位于電源側(cè)的Y形接線的中性點(diǎn)和位于負(fù)載側(cè)的Y形接線的中性點(diǎn)處產(chǎn)生了一些電位。并且，由于該中性點(diǎn)的電位發(fā)生變化，導(dǎo)致在發(fā)電機(jī)所包括的旋轉(zhuǎn)軸、電動(dòng)機(jī)所包括的旋轉(zhuǎn)軸處感應(yīng)出電壓。所感應(yīng)出的電壓被觀測(cè)為所謂的軸電壓。該軸電壓有時(shí)也會(huì)被施加于將旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)自如地支承的軸承的內(nèi)圈。
[0006]另一方面，軸承的外圈與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的輪廓或接地的部分電連接。因此，軸承的外圈所具有的電位變得與軸承的內(nèi)圈所具有的電位不同。也就是說，在軸承的內(nèi)圈與軸承的外圈之間產(chǎn)生電位差。因而，當(dāng)外圈與內(nèi)圈通過軸承所具有的滾動(dòng)體而電連接時(shí)，在外圈、滾動(dòng)體、內(nèi)圈之間會(huì)分別發(fā)生放電。當(dāng)發(fā)生放電時(shí)，在發(fā)生放電的位置處會(huì)殘留放電痕。將該放電痕稱為電腐蝕。當(dāng)產(chǎn)生放電痕、即電腐蝕時(shí)，在軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生不良狀況。
[0007]例如，如專利文獻(xiàn)2?4所公開的那樣，在三相電源的發(fā)電機(jī)中，有時(shí)會(huì)因組裝發(fā)電機(jī)時(shí)產(chǎn)生的誤差、錯(cuò)位等而導(dǎo)致磁路變得不平衡。如果磁路變得不平衡，則無法得到對(duì)稱三相交流電路，因此會(huì)產(chǎn)生不平衡的三相交流。當(dāng)產(chǎn)生不平衡的三相交流時(shí)，中性點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電位，因此會(huì)產(chǎn)生軸電壓。
[0008]另外，對(duì)發(fā)電機(jī)所具有的勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電源。有時(shí)將使用晶閘管等的勵(lì)磁裝置用作勵(lì)磁電源。在該情況下，對(duì)勵(lì)磁繞組施加大量包含諧波的非正弦波波形的電壓。發(fā)電機(jī)具有基于包括勵(lì)磁繞組在內(nèi)的發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的等效阻抗成分。所施加的非正弦波波形的電壓通過等效阻抗成分而產(chǎn)生因勵(lì)磁裝置所提供的勵(lì)磁電力而引起的軸電壓。
[0009]另外，如前述的專利文獻(xiàn)等所公開的那樣，發(fā)電機(jī)中會(huì)產(chǎn)生下面的特有現(xiàn)象。即，發(fā)電機(jī)所具有的蒸汽渦輪的葉片處會(huì)有蒸汽碰撞。碰撞的蒸汽的一部分離子化而帶電。蒸汽離子化而產(chǎn)生的電荷通過等效阻抗成分傳遞到旋轉(zhuǎn)軸。傳遞到旋轉(zhuǎn)軸的電荷表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)的軸電壓。發(fā)電機(jī)的軸電壓會(huì)招致軸承的電腐蝕，這是公知的。
[0010]另一方面，專利文獻(xiàn)5中公開了以下內(nèi)容。即，在對(duì)稱三相交流電路中的負(fù)載側(cè)的電動(dòng)機(jī)中，由于三相交流發(fā)生的不平衡而產(chǎn)生軸電壓。負(fù)載側(cè)的電動(dòng)機(jī)由于所產(chǎn)生的軸電壓而在軸承處發(fā)生電腐蝕。另外，專利文獻(xiàn)5中公開了使用逆變器裝置來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的情況。即，在電動(dòng)機(jī)中，每當(dāng)電源進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)，發(fā)生一瞬間的電壓不平衡。換言之，電動(dòng)機(jī)的中性點(diǎn)的電位以非常高的頻率變動(dòng)。頻率有時(shí)也會(huì)為幾MHz。因此，由于中性點(diǎn)的電位變動(dòng)，因此產(chǎn)生軸電壓，流通軸電流。其結(jié)果，在電動(dòng)機(jī)的軸承處發(fā)生電腐蝕。
[0011]近來，在電動(dòng)機(jī)的領(lǐng)域中，使用逆變器裝置的驅(qū)動(dòng)技術(shù)極盡興盛。使用逆變器裝置的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與使用產(chǎn)生不失真的正弦波的電壓源的驅(qū)動(dòng)技術(shù)完全不同。也就是說，在使用逆變器裝置的驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，構(gòu)成矩形波狀的電壓源，進(jìn)行偽三相驅(qū)動(dòng)。專利文獻(xiàn)5中公開了以下內(nèi)容。即，在使用逆變器裝置的驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，因中性點(diǎn)的電位變動(dòng)而導(dǎo)致產(chǎn)生軸電壓。當(dāng)產(chǎn)生軸電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)中流通軸電流。因此，在電動(dòng)機(jī)的軸承處容易發(fā)生電腐蝕。
[0012]眾所周知，使用逆變器裝置的驅(qū)動(dòng)技術(shù)并不是基于以不失真的正弦波為電源的對(duì)稱三相交流進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)。因而，各相的電壓不會(huì)相互抵消來始終呈零水平。也就是說，在電動(dòng)機(jī)所具有的Y形接線的中性點(diǎn)處，會(huì)產(chǎn)生具有某種值的電壓。
[0013]例如，后述的非專利文獻(xiàn)I中公開了以下內(nèi)容。即，由逆變器裝置驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)具有Y形接線的中性點(diǎn)。在Y形接線的中性點(diǎn)處，周期性地發(fā)生基于凸?fàn)畈ㄐ蔚牟ê头叫尾ǖ拇笳穹碾妷鹤兓?。凸?fàn)畈ㄐ蔚牟ê头叫尾ǖ淖畲笾涤袝r(shí)也會(huì)達(dá)到逆變器裝置的電源電壓值。
[0014]非專利文獻(xiàn)I中存在涉及到“富士時(shí)報(bào)第72卷、第2號(hào)(1999年2月)”中刊登的逆變器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的軸電壓(P.144?P.149)的內(nèi)容。
[0015]如該非專利文獻(xiàn)I所示，中性點(diǎn)的電位變化被觀測(cè)為旋轉(zhuǎn)軸的軸電壓。
[0016]如非專利文獻(xiàn)I等中也公開過的那樣，從逆變器裝置提供的各相的驅(qū)動(dòng)電壓作為電能經(jīng)過以下路徑被傳播到定子的外部。即，各相的驅(qū)動(dòng)電壓從電動(dòng)機(jī)所具有的定子的定子繞組經(jīng)過構(gòu)成定子的構(gòu)件的阻抗成分被傳遞到定子的外部。
[0017]電能通過電動(dòng)機(jī)所具有的定子與轉(zhuǎn)子之間的分布電容被傳播到電動(dòng)機(jī)所具有的轉(zhuǎn)子。并且，電能經(jīng)由構(gòu)成轉(zhuǎn)子的構(gòu)件的阻抗成分而到達(dá)旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸位于與包括電動(dòng)機(jī)的等效電路的對(duì)稱三相交流電路等效的Y形接線的中性點(diǎn)。因此，在電動(dòng)機(jī)所具有的旋轉(zhuǎn)軸處觀測(cè)到某種電位的變化。該電位如上所述那樣被稱為軸電壓。
[0018]在對(duì)稱三相交流電路中，各相中存在3次諧波分量。3次諧波分量不會(huì)相互抵消。已知在Y形接線的中性點(diǎn)處會(huì)觀測(cè)到3次諧波分量。另外，已知在Y形接線的中性點(diǎn)處還會(huì)觀測(cè)到各相的不平衡成分。
[0019]另外，關(guān)于電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法，很多情況下采用使用脈寬調(diào)制(PulseWidthModulat1n)方式(以下稱為“PWM方式”)的逆變器驅(qū)動(dòng)。在使用PWM方式的逆變器驅(qū)動(dòng)的情況下，繞組的中性點(diǎn)的電位不為零。如上所述，在繞組的中性點(diǎn)產(chǎn)生某種電位。
[0020]按下面的觀點(diǎn)來分析在上述的繞組的中性點(diǎn)處電位發(fā)生變化的情況。即，電動(dòng)機(jī)具有構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素。從構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素導(dǎo)出等效電路。等效電路是基于各要素所具有的電氣的等效阻抗成分而導(dǎo)出的。所導(dǎo)出的等效電路被當(dāng)作對(duì)稱三相交流電路。
[0021]在等效電路中，能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸認(rèn)作Y形接線的中性點(diǎn)。因此，可知在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸處會(huì)發(fā)生某種電位的變化。
[0022]例如，從構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素提取各要素所具有的電氣的等效阻抗成分。根據(jù)所提取出的等效阻抗成分來導(dǎo)出包括構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素的電動(dòng)機(jī)的等效電路。嘗試根據(jù)所導(dǎo)出的電動(dòng)機(jī)的等效電路來計(jì)算軸電壓。
[0023]專利文獻(xiàn)5、非專利文獻(xiàn)I等中公開了以下內(nèi)容。即，從構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素提取各要素所具有的電氣的等效阻抗成分。根據(jù)所提取出的等效阻抗成分來導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)的等效電路?；谒鶎?dǎo)出的等效電路來分析產(chǎn)生軸電壓的過程?；诜治鼋Y(jié)果來抑制電腐蝕的發(fā)生。
[0024]對(duì)電動(dòng)機(jī)的等效電路進(jìn)行分析的方法包括以下方法。即，使用分布常數(shù)電路這樣的思維方式來進(jìn)行分析?；蛘撸捶植汲?shù)電路的主要的電路元件進(jìn)行集中常數(shù)元件化，來導(dǎo)出模型化后的集中常數(shù)電路。使用模型化后的集中常數(shù)電路來進(jìn)行分析。除此以外，存在多樣的分析手法。
[0025]此外，包括構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素的電動(dòng)機(jī)的等效電路根據(jù)電動(dòng)機(jī)的種類、電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造而不同。具體地說，對(duì)于利用絕緣性的樹脂來覆蓋定子繞組和定子鐵芯的電動(dòng)機(jī)和利用金屬制的殼體來覆蓋定子繞組和定子鐵芯的電動(dòng)機(jī)來說，電動(dòng)機(jī)的等效電路明顯不同。
[0026]另外，電動(dòng)機(jī)的等效電路還根據(jù)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)所具有的轉(zhuǎn)子的要素而不同。例如，等效電路根據(jù)是否具有形成轉(zhuǎn)子的背軛的轉(zhuǎn)子鐵芯而不同。或者，等效電路根據(jù)在構(gòu)成轉(zhuǎn)子的磁極的磁體中磁體的電阻值高還是低而不同。另外，電動(dòng)機(jī)的等效電路明顯還根據(jù)上述的情況的組合而不同。
[0027]如上所述，包括構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的各要素的電動(dòng)機(jī)的等效電路按電動(dòng)機(jī)的種類、電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造而不同。因而，被認(rèn)為最佳的降低電腐蝕的技術(shù)按電動(dòng)機(jī)的種類、電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造而不同。也就是說，對(duì)于全部種類的電動(dòng)機(jī)提供能夠同樣應(yīng)用的降低電腐蝕的技術(shù)是極為困難的。
[0028]因此，一般來說，按電動(dòng)機(jī)的種類、電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造來研究降低電腐蝕的技術(shù)。以往，提出了很多降低電腐蝕的技術(shù)。
[0029]如果通過進(jìn)行逆變器驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生軸電壓，則在軸承的外圈與軸承的內(nèi)圈之間產(chǎn)生電位差。軸電壓包含因開關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的高頻成分。軸承的內(nèi)部存在油膜。當(dāng)因軸電壓引起的電位差達(dá)到將油膜絕緣擊穿的電壓時(shí)，高頻電流流過軸承的內(nèi)部。由于高頻電流流過軸承的內(nèi)部，因此在軸承的內(nèi)部發(fā)生電腐蝕。若電腐蝕發(fā)展，則有時(shí)會(huì)在軸承所具有的內(nèi)圈的內(nèi)部或軸承所具有的外圈的內(nèi)部產(chǎn)生波狀磨損現(xiàn)象，從而成為異響的原因。在電動(dòng)機(jī)中，電腐蝕為需要解決的代表性的不良現(xiàn)象。
[0030]如上所述，電腐蝕是構(gòu)成軸承的構(gòu)件由于電弧放電而受到損傷的現(xiàn)象。因軸電壓而導(dǎo)致在軸承所具有的內(nèi)圈與軸承所具有的外圈之間產(chǎn)生電位差。關(guān)于因軸電壓引起的放電電流，軸電流按軸承的內(nèi)圈-作為滾動(dòng)體的球-軸承的外圈這個(gè)路徑流動(dòng)。因而，為了抑制電腐蝕的發(fā)生，提出了如下的對(duì)策。
[0031](I)使軸承的內(nèi)圈與軸承的外圈為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0032](2)使軸承的內(nèi)圈與軸承的外圈為絕緣狀態(tài)。
[0033](3)降低軸電壓。
[0034]作為實(shí)現(xiàn)上述(I)的具體方法，可列舉出使軸承中使用的潤(rùn)滑劑為具有導(dǎo)電性的潤(rùn)滑油。但是，具有導(dǎo)電性的潤(rùn)滑劑存在隨著時(shí)間經(jīng)過而導(dǎo)電性變差、或者缺乏滑動(dòng)移動(dòng)的可靠性等問題。
[0035]作為實(shí)現(xiàn)上述(I)的其它具體方法，還可考慮在旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置電刷來設(shè)為導(dǎo)通狀態(tài)的方法。該方法存在產(chǎn)生電刷的磨損粉、或者需要用于設(shè)置電刷的空間等問題。
[0036]并且，作為實(shí)現(xiàn)上述(I