JP2012182931A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機に関し、特にラジアルギャップ型の回転電機を搭載する電動機に関するものである。 The present invention relates to an electric motor, and more particularly to an electric motor equipped with a radial gap type rotating electrical machine.
回転電機を搭載する電動機において、当該回転電機が備える電機子コアに発生する電磁振動がベアリングに伝達することを防止すべく、ベアリングを外輪で支持するブラケットと電機子コアとの間には、通常は樹脂等が介在して設けられているため、絶縁されている。また、ベアリングは、外輪/転動体/内輪という構造を有し、いずれも金属製であることが通常であるものの、潤滑油の存在により、三者は絶縁されている。 In an electric motor equipped with a rotating electric machine, in order to prevent electromagnetic vibrations generated in the armature core included in the rotating electric machine from being transmitted to the bearing, there is usually no gap between the bracket supporting the bearing with the outer ring and the armature core. Is insulated because a resin or the like is interposed therebetween. Further, the bearing has a structure of outer ring / rolling element / inner ring, and all of them are usually made of metal, but the three are insulated by the presence of lubricating oil.
回転子とベアリングの内輪とにはシャフトが取付けられる。シャフトには回転負荷が取付けられるので、シャフトは強度を担保するために通常は金属製であって導電性を有する。当該シャフトは上述のように導電性であり、通常は回転子から回転負荷まで延在するので、電動機の外部に対して大きな静電容量を有する。 A shaft is attached to the rotor and the inner ring of the bearing. Since a rotational load is attached to the shaft, the shaft is usually made of metal and has conductivity to ensure strength. Since the shaft is conductive as described above and normally extends from the rotor to the rotational load, it has a large capacitance with respect to the outside of the electric motor.
PWMインバータによって制御される回転電機にあっては、回路と基準面(筐体等)との間にパルス電圧(コモンモード電圧)が発生する。当該パルス電圧による電流は、電機子巻線から電機子コアへと流れる。電機子コアが電動機外部に対して大きな静電容量を有するように取付けられる場合、当該電流はベアリングを経由せずに電動機の外部へと流れるので、ベアリングの電蝕は発生しにくい。しかしながら、電機子コアが電動機外部に対して小さな静電容量を有するように取付けられる場合、シャフトは電動機の外部に対して大きな静電容量を有するので、当該電流はブラケット、外輪、内輪を介してシャフトへと流れやすくなってしまう。上述のとおり、ベアリングの外輪/転動体/内輪は潤滑油の存在により絶縁されているが、シャフトに対するベアリングの電圧が潤滑油の絶縁破壊電圧に達すると、ベアリングに電流(ベアリング電流)が流れ、ベアリングの電蝕を発生させやすくする。 In a rotating electrical machine controlled by a PWM inverter, a pulse voltage (common mode voltage) is generated between a circuit and a reference plane (such as a casing). The current due to the pulse voltage flows from the armature winding to the armature core. When the armature core is attached to the outside of the electric motor so as to have a large capacitance, the current flows to the outside of the electric motor without passing through the bearing, so that the electric corrosion of the bearing hardly occurs. However, when the armature core is mounted so as to have a small capacitance with respect to the outside of the motor, the shaft has a large capacitance with respect to the outside of the motor, so that the current flows through the bracket, the outer ring, and the inner ring. It becomes easy to flow to the shaft. As described above, the outer ring / rolling element / inner ring of the bearing is insulated by the presence of the lubricating oil, but when the bearing voltage with respect to the shaft reaches the breakdown voltage of the lubricating oil, a current (bearing current) flows through the bearing, It is easy to generate electric corrosion of the bearing.
下掲の特許文献1には、ブラケットとモータの外部との間の静電容量を大きくするラビリンス部を当該ブラケットに設けることによって、ベアリングの電蝕を回避する技術が開示されている。 Patent Document 1 listed below discloses a technique for avoiding the electrolytic corrosion of a bearing by providing a labyrinth portion that increases the electrostatic capacitance between the bracket and the outside of the motor.
しかしながら、ラビリンス部のように複雑な形状を採用すると製造工程が煩雑化し、ひいては製造コストの増大を招来する。また、ラビリンス部を設けたとはいえ、ブラケットに電圧が印加されることには相違なく、ブラケットからベアリングを介してシャフトへと電流が流れる可能性を排除できない。 However, when a complicated shape such as a labyrinth portion is employed, the manufacturing process becomes complicated, and as a result, the manufacturing cost increases. Even though the labyrinth portion is provided, a voltage is applied to the bracket, and the possibility that a current flows from the bracket to the shaft through the bearing cannot be excluded.
本発明は、上記課題に鑑み、ベアリングの電蝕を回避又は抑制する技術を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the technique which avoids or suppresses the electric corrosion of a bearing in view of the said subject.
上記課題を解決すべく、本発明に係る電動機の第1の態様は、外輪と内輪とを有するベアリング(2)と、前記外輪を支持するブラケット(4)と、前記内輪によって支持される導電性シャフト(6)と、前記導電性シャフトが取付けられて導電性を有する回転子(8)と、前記ブラケットと絶縁された電機子コア(12)と、前記電機子コアに設けられた電機子巻線(14)と、前記電機子コアに設けられて前記回転子の回転軸方向端面に近接する導電板(16)とを有する電機子(10)とを備える電動機(100)である。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the electric motor according to the present invention includes a bearing (2) having an outer ring and an inner ring, a bracket (4) for supporting the outer ring, and a conductive material supported by the inner ring. A shaft (6), a rotor (8) to which the conductive shaft is attached and having conductivity, an armature core (12) insulated from the bracket, and an armature winding provided on the armature core An electric motor (100) comprising a wire (14) and an armature (10) having a conductive plate (16) provided on the armature core and proximate to an end surface in the rotation axis direction of the rotor.
本発明に係る電動機の第2の態様は、その第1の態様であって、前記導電板(16)は前記導電性シャフト(6)とも近接する。 The 2nd aspect of the electric motor which concerns on this invention is the 1st aspect, Comprising: The said electroconductive plate (16) adjoins also with the said electroconductive shaft (6).
本発明に係る電動機の第3の態様は、その第2の態様であって、前記導電板(8)の前記導電性シャフト(6)側の端部は前記回転軸方向に沿って延在する。 The 3rd aspect of the electric motor which concerns on this invention is the 2nd aspect, Comprising: The edge part by the side of the said conductive shaft (6) of the said electroconductive board (8) extends along the said rotating shaft direction. .
本発明に係る電動機の第1の態様によれば、電機子コアと回転子との間の静電容量を大きくできる。もって電機子コアが電動機外部に対して大きな静電容量を有するように取付けられるか否かにかかわらず、ベアリングの電蝕を回避又は抑制できる。 According to the first aspect of the electric motor of the present invention, the capacitance between the armature core and the rotor can be increased. Therefore, regardless of whether or not the armature core is attached to the outside of the motor so as to have a large electrostatic capacity, the electric corrosion of the bearing can be avoided or suppressed.
本発明に係る電動機の第2の態様によれば、電機子コアと導電性シャフトとの間の静電容量を大きくできる。もって電機子コアが電動機外部に対して大きな静電容量を有するように取付けられるか否かにかかわらず、ベアリングの電蝕を回避又は抑制できる。 According to the second aspect of the electric motor of the present invention, the capacitance between the armature core and the conductive shaft can be increased. Therefore, regardless of whether or not the armature core is attached to the outside of the motor so as to have a large electrostatic capacity, the electric corrosion of the bearing can be avoided or suppressed.
本発明に係る電動機の第3の態様によれば、電機子コアと導電性シャフトとの間の静電容量を大きくすることに資する。 According to the 3rd aspect of the electric motor which concerns on this invention, it contributes to enlarging the electrostatic capacitance between an armature core and a conductive shaft.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図1を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings including FIG. 1, only elements related to the present invention are shown.
〈装置構成の概要〉
図1は本発明の実施形態に係る電動機100の断面図であり、電動機100が備える回転子8の回転軸Aに沿った断面を示している。図1に示すように電動機100は、基準電位として機能する筐体200の内部に搭載され、ファン等の回転負荷201A,201Bに取付けられる。
<Outline of device configuration>
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
電動機100は、ベアリング2、ブラケット4、導電性シャフト6、回転子8及び電機子10を備えている。導電性シャフト6は、その両端でシャフト支持部202A,202Bによって支持されている。なお、シャフト支持部202A,202Bは、強度を担保するために例えば金属製であって導電性を有する。なお、強度を担保できれば、導電性を有する金属製である必要はなく、別途に導電性シャフト6を筐体200に接地する接地線(図示省略)を設けても良い。又は、導電性シャフト6に取付けられる回転負荷201A,201Bと筐体200との距離を小さくするようにしても良い。
The
また、ブラケット4及び電機子10は、モータ支持部203A,203Bによって支持されている。シャフト支持部202Aとモータ支持部203Aとの間の導電性シャフト6には回転負荷201Aが、シャフト支持部202Bとモータ支持部203Bとの間の導電性シャフト6には回転負荷201Bが、それぞれ取付けられている。これによって電動機100は、筐体200の内部で回転負荷201A,201Bを回転させる。
The bracket 4 and the armature 10 are supported by
ベアリング2は外輪21、内輪22及び転動体23を有する。ブラケット4は外輪21を支持し、導電性シャフト6は内輪22によって支持される。なお、ベアリング2は、一の電動機100に2つ(回転軸Aの両端近傍にそれぞれ1つ)設けられている。つまり、ブラケット4と導電性シャフト6とはベアリング2を介して回転自在に支持されている。
The bearing 2 includes an
回転子8は導電性を有し、導電性シャフト6に取付けられる。回転子8は底面の中心を回転軸Aが貫通する略円柱形状を呈する。回転子8は具体的には例えば、回転軸Aに平行な方向(以下、「回転軸方向」と称する)に積層された複数の鋼板によって形成された回転子コアに磁石(いずれも図示省略)が埋設されている。
The rotor 8 has conductivity and is attached to the
電機子10は、ブラケット4と絶縁された電機子コア12と、電機子コア12に設けられた電機子巻線14と、電機子コア12に設けられて回転子8の回転軸方向の端面に近接する導電板16とを有する。電機子10は、回転子8に対して導電性シャフト6とは反対側(回転軸Aを中心として回転子8の外側)で回転軸Aを中心とする径方向(以下、単に「径方向」と称する)Rに沿って予め定められた空隙を介して対向する。つまり、電機子10は、具体的には電機子コア12は、回転軸方向からの平面視で略環状を呈する(図示省略)。
The armature 10 includes an
電機子コア12は例えば、回転子8が回転軸方向に延在する長さと略等しい長さを呈する。そして電機子コア12は、回転軸方向からの平面視(図示省略)で回転軸Aを中心とする円筒形状を呈し、当該円筒の外縁を形成する外縁部121Aの内側に複数の電機子巻線14が設けられている。具体的には、電機子コア12の外縁部121Aの回転軸A側には回転軸Aへと向かって突出するティース部121Bの複数が設けられており、当該ティース部121Bに電機子巻線14が巻回されている。
For example, the
導電板16は、ティース部121Bの回転軸A側にある内縁部121Cに取付けられて、電機子10が回転子8と対向した状態となったときに回転子8の回転軸方向の端面に近接する。さらに、導電板16は、電機子10が回転子8と対向した状態となったときに導電性シャフト6とも近接する。具体的には例えば、導電板16は、内縁部121Cを起点として、回転子8と電機子12との径方向Rに沿った空隙と同程度の距離の空隙を回転軸方向に介して対向しながら、導電性シャフト6へと向かって延在する第1の部位16Aと、第1の部位16Aの導電性シャフト6側の端部で回転軸方向に沿って回転子8から遠離る方向に延在する第2の部位16Bとを呈する。
The conductive plate 16 is attached to the inner edge portion 121C on the rotation axis A side of the
ただし、第2の部位16Bとブラケット4との間の静電容量は、第2の部位16Bと導電性シャフト6との間の静電容量よりも小さいことが望ましい。具体的には例えば、第2の部位16Bの、第1の部位16Aとは反対側の端部は、ブラケット4に近接しないことが望ましい。より具体的には、当該端部とブラケット4との最短距離は、当該端部と導電性シャフト6との最短距離よりも大きいことが望ましい。また、ブラケット4に対向する当該端部の面積は、導電性シャフト6に対向する部位の面積よりも小さいことが望ましい。何となれば、ブラケット4は強度を担保するために金属製であることが要請されており、当該端部からブラケット4へと電流が漏洩するとベアリングの電蝕を招来するからである。
However, the capacitance between the second portion 16B and the bracket 4 is preferably smaller than the capacitance between the second portion 16B and the
ブラケット4は、強度を担保するために金属製であって、おおむね次のような形状を呈する。すなわち、第1の半径ρ1を呈する円を底面とする中空の円柱体41の両底面41A,41B上にそれぞれ、第1の半径ρ1と同心で第2の半径ρ2(<ρ1)を呈する円を底面とする円筒体42A,42Bを組合せた形状を呈する。具体的には、円柱体41の底面41A,41B上に円筒体42A,42Bをそれぞれ設け、底面41A,41Bのうち円筒体42A,42Bの底面に相当する領域を切取った形状を呈する。ただし、ブラケット4は概形として当該形状を呈するが、内部に回転子8や電機子10を格納するため、実際には複数の部材を組合せることで当該形状を実現する。具体的には例えば、回転軸Aを含む回転軸方向に沿って2つに分割した状態に相当する部材を個別に形成し、当該部材同士を接合する。あるいは、ブラケット4を回転軸方向の中心における回転軸方向を法線とする面で2つに分割した状態に相当する部材を個別に形成し、当該部材同士を接合する。なお、図1においてはブラケット4を形成する2つの部材や当該部材同士の接合面は図示を省略している。
The bracket 4 is made of metal in order to secure strength, and generally has the following shape. That is, a circle exhibiting a second radius ρ2 (<ρ1) concentric with the first radius ρ1 is formed on both
ブラケット4は、円柱体41の内部に電機子10を保持し、しかもブラケット4と電機子10とは絶縁されている。具体的には、電機子10のうち回転子8と対向する面以外の領域が、電機子巻線14とともに樹脂で覆われ、当該樹脂をブラケット4が支持する。また、ブラケット4は、円筒体42の内側でベアリング2の外輪21を支持する。これにより、回転子8と電機子10とが回転自在に支持される。
The bracket 4 holds the armature 10 inside the
ブラケット4の円筒体42の外側は、モータ支持部203A,203Bによって支持されている。円筒体42Aの回転軸方向で円柱体41から遠離る一方側に設けられるモータ支持部203Aは、環状部204Aと、環状部204Aを筐体200上で支持する支持部205Aとを有する。同様に円筒体42Bに対して円柱体41から遠離る他方側に設けられるモータ支持部203Bは、環状部204Bと、環状部204Bを筐体200上で支持する支持部205Bとを有する。これにより、ブラケット4、ひいては電機子10を筐体200内で支持する。つまり、回転子4が取付けられた導電性シャフト6はシャフト支持部202A,202Bが支持し、電機子10を格納するブラケット4はモータ支持部203A,203Bが支持する。導電性シャフト6の回転に伴って生じ、ブラケットに伝達する振動を吸収するため、環状部204A,204Bはゴム等の樹脂で形成される。
The outside of the cylindrical body 42 of the bracket 4 is supported by
PWMインバータ(図示省略)によってコモンモード電圧による電流は、各構成要素(電機子巻線14、電機子コア12、ブラケット4、ベアリング2、導電性シャフト6及び筐体200)を介して流れ得る。
Current due to the common mode voltage can flow through each component (the armature winding 14, the
導電板16が電機子コア12に取付けられていない態様では、コモンモード電圧による電流が、電機子巻線14から電機子コア12へと流れた後に、電機子コア12からブラケット4へと流れ得る。ブラケット4へと流れた電流は、ブラケット4が電動機100外部に対して大きな静電容量を有するように取付けられていなければ、ベアリング2を介して導電性シャフト6へと流れ得る。そして当該電流は導電性シャフト6から筐体200(接地)へと流れ得る。
In an embodiment in which the conductive plate 16 is not attached to the
導電板16が電機子コア12に取付けられている態様では、コモンモード電圧による電流が、電機子巻線14から電機子コア12へと流れた後に、電機子コア12から回転子8、ひいては導電性シャフト6へと流れやすい。何となれば、電機子コア12とブラケット4との間には樹脂が介在しているのに対して、電機子コア12と回転子8及び導電性シャフト6との間には導電板16が介在しているからである。導電性シャフト6へと流れた電流は、筐体200(接地)へと流れ得る。つまり、ブラケット4が電動機100外部に対して大きな静電容量を有するように取付けられていたとしても、そもそもブラケット4へと電流が流れることを回避又は抑制するので、電流は導電性シャフト6を経由して接地へ流れ、ベアリング2の電蝕を回避又は抑制する。
In the aspect in which the conductive plate 16 is attached to the
〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、導電板16のうち、ブラケット4と対向する部位に樹脂コーティングを施すなどして、導電板16とブラケット4との間の静電容量を小さくするようにしても良い。これにより、ベアリング2の電蝕を更に回避又は抑制できる。
<Modification>
As mentioned above, although the suitable aspect of this invention was demonstrated, this invention is not limited to this. For example, the electrostatic capacitance between the conductive plate 16 and the bracket 4 may be reduced by applying a resin coating to a portion of the conductive plate 16 facing the bracket 4. Thereby, the electric corrosion of the bearing 2 can be further avoided or suppressed.
2 ベアリング
4 ブラケット
6 導電性シャフト
8 回転子
10 電機子
12 電機子コア
14 電機子巻線
16 導電板
100 電動機
2 Bearing 4
Claims (3)
前記外輪を支持するブラケット(4)と、
前記内輪によって支持される導電性シャフト(6)と、
前記導電性シャフトが取付けられて導電性を有する回転子(8)と、
前記ブラケットと絶縁された電機子コア(12)と、前記電機子コアに設けられた電機子巻線(14)と、前記電機子コアに設けられて前記回転子の回転軸方向端面に近接する導電板(16)とを有する電機子(10)と
を備える電動機(100)。 A bearing (2) having an outer ring and an inner ring;
A bracket (4) for supporting the outer ring;
A conductive shaft (6) supported by the inner ring;
A rotor (8) to which the conductive shaft is attached and has conductivity;
An armature core (12) insulated from the bracket, an armature winding (14) provided on the armature core, and provided on the armature core and close to the end surface in the rotation axis direction of the rotor. An electric motor (100) comprising an armature (10) having a conductive plate (16).
請求項1記載の電動機(100)。 The conductive plate (16) is also close to the conductive shaft (6).
The electric motor (100) according to claim 1.
請求項2記載の電動機(100)。 An end of the conductive plate (8) on the conductive shaft (6) side extends along the rotation axis direction.
The electric motor (100) according to claim 2.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018179833A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 日本電産テクノモータ株式会社 | Motor |
KR20190092013A (en) * | 2018-01-30 | 2019-08-07 | 인천대학교 산학협력단 | Motor based on reduction of shaft voltage by adjusting the parasitic capacitance between the windings and rotor |
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2011
- 2011-03-02 JP JP2011044980A patent/JP2012182931A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
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WO2018179833A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 日本電産テクノモータ株式会社 | Motor |
KR20190092013A (en) * | 2018-01-30 | 2019-08-07 | 인천대학교 산학협력단 | Motor based on reduction of shaft voltage by adjusting the parasitic capacitance between the windings and rotor |
KR102089576B1 (en) * | 2018-01-30 | 2020-03-16 | 인천대학교 산학협력단 | Motor based on reduction of shaft voltage by adjusting the parasitic capacitance between the windings and rotor |
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Legal Events
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