电动机以及具备该电动机的电设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到在电动机所具有的轴承中特别抑制电腐蚀的发生。另外，涉及一种具备该电动机的电设备。
【背景技术】
[0002]以往，在基于正弦波的对称三相交流电路中，在使构成各相的电路环的条件相等的情况下，Y形接线的中性点的电位始终呈现固定的值。在位于电源侧的Y形接线的中性点与位于负载侧的Y形接线的中性点之间不产生电位差。此时，作为三相电源的正弦波，施加了不包含谐波分量的不失真的正弦波。
[0003]另外，在对称三相交流电路中，在构成各相的电路环的条件不平衡的情况下，已知如下内容。即，位于负载侧的Y形接线的中性点不呈现零电位，而是呈现某个值的电位。以上内容例如在专利文献I中被公开。
[0004]此外，关于轴电压的观测，例如如以下那样需要一些手段。即，关于轴电压的观测，将对称三相交流电路所具有的某一个电路位置、为了方便起见而设定的分压电路的中点作为伪中性点来观测其电位差。
[0005]在实际的对称三相交流电路中，由于各种原因，三相电源有时会变得不平衡。或者，在对称三相交流电源中，三相电源所提供的正弦波有时会包含少许谐波分量。另外，观测到在位于电源侧的Y形接线的中性点和位于负载侧的Y形接线的中性点处产生了一些电位。并且，由于该中性点的电位发生变化，导致在发电机所包括的旋转轴、电动机所包括的旋转轴处感应出电压。所感应出的电压被观测为所谓的轴电压。该轴电压有时也会被施加于将旋转轴旋转自如地支承的轴承的内圈。
[0006]另一方面，轴承的外圈与发电机、电动机的轮廓或接地的部分电连接。因此，轴承的外圈所具有的电位变得与轴承的内圈所具有的电位不同。也就是说，在轴承的内圈与轴承的外圈之间产生电位差。因而，当外圈与内圈通过轴承所具有的滚动体而电连接时，在外圈、滚动体、内圈之间会分别发生放电。当发生放电时，在发生放电的位置处会残留放电痕。将该放电痕称为电腐蚀。当产生放电痕、即电腐蚀时，在轴承旋转时会发生不良状况。
[0007]例如，如专利文献2?4所公开的那样，在三相电源的发电机中，有时会因组装发电机时产生的误差、错位等而导致磁路变得不平衡。如果磁路变得不平衡，则无法得到对称三相交流电路，因此会产生不平衡的三相交流。当产生不平衡的三相交流时，中性点处会产生电位，因此会产生轴电压。
[0008]另外，对发电机所具有的励磁绕组提供励磁电源。有时将使用晶闸管等的励磁装置用作励磁电源。在该情况下，对励磁绕组施加大量包含谐波的非正弦波波形的电压。发电机具有基于包括励磁绕组在内的发电机的结构构件的等效阻抗成分。所施加的非正弦波波形的电压通过等效阻抗成分而产生因励磁装置所提供的励磁电力而引起的轴电压。
[0009]另外，如前述的专利文献等所公开的那样，发电机中会产生下面的特有现象。即，发电机所具有的蒸汽涡轮的叶片处会有蒸汽碰撞。碰撞的蒸汽的一部分离子化而带电。蒸汽离子化而产生的电荷通过等效阻抗成分传递到旋转轴。传递到旋转轴的电荷表现为发电机的轴电压。发电机的轴电压会招致轴承的电腐蚀，这是公知的。
[0010]另一方面，专利文献5中公开了以下内容。即，在对称三相交流电路中的负载侧的电动机中，由于三相交流发生的不平衡而产生轴电压。负载侧的电动机由于所产生的轴电压而在轴承处发生电腐蚀。另外，专利文献5中公开了使用逆变器装置来驱动电动机的情况。即，在电动机中，每当电源进行开关动作时，发生一瞬间的电压不平衡。换言之，电动机的中性点的电位以非常高的频率变动。频率有时也会为几MHz。因此，由于中性点的电位变动，因此产生轴电压，流通轴电流。其结果，在电动机的轴承处发生电腐蚀。
[0011]近来，在电动机的领域中，使用逆变器装置的驱动技术极尽兴盛。使用逆变器装置的驱动技术与使用产生不失真的正弦波的电压源的驱动技术完全不同。也就是说，在使用逆变器装置的驱动技术中，构成矩形波状的电压源，进行伪三相驱动。专利文献5中公开了以下内容。即，在使用逆变器装置的驱动技术中，因中性点的电位变动而导致产生轴电压。当产生轴电压时，电动机中流通轴电流。因此，在电动机的轴承处容易发生电腐蚀。
[0012]众所周知，使用逆变器装置的驱动技术并不是基于以不失真的正弦波为电源的对称三相交流进行的驱动。因而，各相的电压不会相互抵消来始终呈零水平。也就是说，在电动机所具有的Y形接线的中性点处，会产生具有某种值的电压。
[0013]例如，后述的非专利文献I中公开了以下内容。即，由逆变器装置驱动的电动机具有Y形接线的中性点。在Y形接线的中性点处，周期性地发生基于凸状波形的波和方形波的大振幅的电压变化。凸状波形的波和方形波的最大值有时也会达到逆变器装置的电源电压值。
[0014]非专利文献I中存在涉及到“富士时报第72卷、第2号(1999年2月)”中刊登的逆变器驱动感应电动机的轴电压(P.144?P.149)的内容。
[0015]如该非专利文献I所示，中性点的电位变化被观测为旋转轴的轴电压。
[0016]如非专利文献I等中也公开过的那样，从逆变器装置提供的各相的驱动电压作为电能经过以下路径被传播到定子的外部。即，各相的驱动电压从电动机所具有的定子的定子绕组经过构成定子的构件的阻抗成分被传递到定子的外部。
[0017]电能通过电动机所具有的定子与转子之间的分布电容被传播到电动机所具有的转子。并且，电能经由构成转子的构件的阻抗成分而到达旋转轴。旋转轴位于与包括电动机的等效电路的对称三相交流电路等效的Y形接线的中性点。因此，在电动机所具有的旋转轴处观测到某种电位的变化。该电位如上所述那样被称为轴电压。
[0018]在对称三相交流电路中，各相中存在3次谐波分量。3次谐波分量不会相互抵消。已知在Y形接线的中性点处会观测到3次谐波分量。另外，已知在Y形接线的中性点处还会观测到各相的不平衡成分。
[0019]另外，关于电动机的驱动方法，很多情况下采用使用脉宽调制(PulseWidthModulat1n)方式(以下称为“PWM方式”)的逆变器驱动。在使用PWM方式的逆变器驱动的情况下，绕组的中性点的电位不为零。如上所述，在绕组的中性点产生某种电位。
[0020]按下面的观点来分析在上述的绕组的中性点处电位发生变化的情况。即，电动机具有构成电动机的各要素。从构成电动机的各要素导出等效电路。等效电路是基于各要素所具有的电气的等效阻抗成分而导出的。所导出的等效电路被当作对称三相交流电路。
[0021]在等效电路中，能够将电动机的旋转轴认作Y形接线的中性点。因此，可知在电动机的旋转轴处会发生某种电位的变化。
[0022]例如，从构成电动机的各要素提取各要素所具有的电气的等效阻抗成分。根据所提取出的等效阻抗成分来导出包括构成电动机的各要素的电动机的等效电路。尝试根据所导出的电动机的等效电路来计算轴电压。
[0023]专利文献5、非专利文献I等中公开了以下内容。即，从构成电动机的各要素提取各要素所具有的电气的等效阻抗成分。根据所提取出的等效阻抗成分来导出电动机的等效电路。基于所导出的等效电路来分析产生轴电压的过程。基于分析结果来抑制电腐蚀的发生。
[0024]对电动机的等效电路进行分析的方法包括以下方法。即，使用分布常数电路这样的思维方式来进行分析。或者，按分布常数电路的主要的电路元件进行集中常数元件化，来导出模型化后的集中常数电路。使用模型化后的集中常数电路来进行分析。除此以外，存在多样的分析手法。
[0025]此外，包括构成电动机的各要素的电动机的等效电路根据电动机的种类、电动机的构造而不同。具体地说，对于利用绝缘性的树脂来覆盖定子绕组和定子铁芯的电动机和利用金属制的壳体来覆盖定子绕组和定子铁芯的电动机来说，电动机的等效电路明显不同。
[0026]另外，电动机的等效电路还根据构成电动机所具有的转子的要素而不同。例如，等效电路根据是否具有形成转子的背轭的转子铁芯而不同。或者，等效电路根据在构成转子的磁极的磁体中磁体的电阻值高还是低而不同。另外，电动机的等效电路明显还根据上述的情况的组合而不同。
[0027]如上所述，包括构成电动机的各要素的电动机的等效电路按电动机的种类、电动机的构造而不同。因而，被认为最佳的降低电腐蚀的技术按电动机的种类、电动机的构造而不同。也就是说，对于全部种类的电动机提供能够同样应用的降低电腐蚀的技术是极为困难的。
[0028]因此，一般来说，按电动机的种类、电动机的构造来研究降低电腐蚀的技术。以往，提出了很多降低电腐蚀的技术。
[0029]如果通过进行逆变器驱动而产生轴电压，则在轴承的外圈与轴承的内圈之间产生电位差。轴电压包含因开关动作而产生的高频成分。轴承的内部存在油膜。当因轴电压引起的电位差达到将油膜绝缘击穿的电压时，高频电流流过轴承的内部。由于高频电流流过轴承的内部，因此在轴承的内部发生电腐蚀。若电腐蚀发展，则有时会在轴承所具有的内圈的内部或轴承所具有的外圈的内部产生波状磨损现象，从而成为异响的原因。在电动机中，电腐蚀为需要解决的代表性的不良现象。
[0030]如上所述，电腐蚀是构成轴承的构件由于电弧放电而受到损伤的现象。因轴电压而导致在轴承所具有的内圈与轴承所具有的外圈之间产生电位差。关于因轴电压引起的放电电流，轴电流按轴承的内圈-作为滚动体的球-轴承的外圈这个路径流动。因而，为了抑制电腐蚀的发生，提出了如下的对策。
[0031](I)使轴承的内圈与轴承的外圈为导通状态。
[0032](2)使轴承的内圈与轴承的外圈为绝缘状态。
[0033](3)降低轴电压。
[0034]作为实现上述(I)的具体方法，可列举出使轴承中使用的润滑剂为具有导电性的润滑油。但是，具有导电性的润滑剂存在随着时间经过而导电性变差、或者缺乏滑动移动的可靠性等问题。
[0035]作为实现上述(I)的其它具体方法，还可考虑在旋转轴上设置电刷来设为导通状态的方法。该方法存在产生电刷的磨损粉、或者需要用于设置电刷的空间等问题。
[0036]并且，作为实现上述(I