JP2014075908A - Electric motor, air conditioner mounting the same, and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機、この電動機を搭載した空気調和機、およびこの電動機の製造方法に関する。 The present invention relates to an electric motor, an air conditioner equipped with the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor.
近年、電動機は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（以下、「ＰＷＭ方式」という）のインバータにより駆動する方式を採用するケースが多くなってきている。こうしたＰＷＭ方式のインバータ駆動の電動機では、巻線の中性点電位が零とならないため、軸受の外輪と内輪との間に電位差（以下、「軸電圧」という）が発生する。この軸電圧にはインバータのスイッチングによる高周波成分が含まれており、軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流（以下、「軸電流」という）が流れ軸受内部に電食が発生する。電食が進行した場合、軸受内輪、軸受外輪、あるいは軸受転動体に波状摩耗現象が発生し、この摩耗現象に起因した異常音が電動機における不具合の１つとなっている。 In recent years, electric motors are increasingly adopting a system driven by an inverter of a pulse width modulation system (hereinafter referred to as “PWM system”). In such a PWM inverter-driven electric motor, the neutral point potential of the winding does not become zero, so that a potential difference (hereinafter referred to as “shaft voltage”) occurs between the outer ring and the inner ring of the bearing. This shaft voltage contains high-frequency components due to switching of the inverter. When the shaft voltage reaches the breakdown voltage of the oil film inside the bearing, a current (hereinafter referred to as “shaft current”) flows inside the bearing. Electric corrosion occurs. When electrolytic corrosion progresses, a wave-like wear phenomenon occurs in the bearing inner ring, the bearing outer ring, or the bearing rolling element, and abnormal noise resulting from this wear phenomenon is one of the problems in the motor.
従来、軸受内輪と外輪を電気的に接続することにより、軸受内部に流れる電流を低減して、軸受内輪、軸受外輪、あるいは軸受転動体における波状摩耗の発生を抑制し、波状摩耗現象に起因した異常音の発生を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。 Conventionally, by electrically connecting the bearing inner ring and outer ring, the current flowing inside the bearing is reduced, and the occurrence of wave wear in the bearing inner ring, bearing outer ring, or bearing rolling element is suppressed, resulting from the wave wear phenomenon. A technique for suppressing the occurrence of abnormal noise is disclosed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術では、軸受内輪と外輪を電気的に接続する際に、回転に伴って動作する可動部と非可動部とが接触する構成を利用しているため、長期使用時に、摩耗により軸受内輪と外輪とが電気的に未接続となり、軸電流抑制効果が低下するため、長期使用時において軸受内輪、軸受外輪、あるいは軸受転動体の波状磨耗やこれに起因する異常音の要因となる軸受の電食の抑制効果が低下する、という問題があった。 However, in the above prior art, when the bearing inner ring and the outer ring are electrically connected, a structure in which the movable part that moves with rotation and the non-movable part are in contact with each other is used. Since the bearing inner ring and outer ring are electrically disconnected and the shaft current suppression effect is reduced, this will cause wavy wear of the bearing inner ring, bearing outer ring, or bearing rolling element and abnormal noise due to this during long-term use. There was a problem that the effect of suppressing the electric corrosion of the bearing was lowered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期使用時においても、軸受の電食の抑制効果を維持することが可能な電動機、この電動機を搭載した空気調和機、およびこの電動機の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an electric motor capable of maintaining the effect of suppressing electric corrosion of a bearing even during long-term use, an air conditioner equipped with the electric motor, and an electric motor of the electric motor An object is to provide a manufacturing method.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電動機は、環状の固定子鉄心を有する固定子と、前記固定子の内側に配置され、前記固定子鉄心と対向して回転軸の外周側に配置された永久磁石を有する回転子と、軸受外輪、軸受内輪、複数個の軸受転動体、および、前記軸受外輪と電気的に接続され、前記軸受転動体を潤滑に転動させる潤滑油を封入するための軸受シール板を備えて構成され、前記回転軸を回転自在に支持する第１の軸受および第２の軸受と、導電性部材で形成され、前記回転軸と電気的に接続されると共に、前記第１の軸受に関して、前記軸受シール板および前記軸受外輪と非接触状態で近接して配置され、前記軸受シール板との間、あるいは、前記軸受シール板および前記軸受外輪との間に静電容量を形成する第１の円盤状導体と、導電性部材で形成され、前記回転軸と電気的に接続されると共に、前記第２の軸受に関して、前記軸受シール板および前記軸受外輪と非接触状態で近接して配置され、前記軸受シール板との間、あるいは、前記軸受シール板および前記軸受外輪との間に静電容量を形成する第２の円盤状導体と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electric motor according to the present invention includes a stator having an annular stator core, a rotary shaft disposed inside the stator and facing the stator core. A rotor having a permanent magnet disposed on the outer peripheral side of the bearing, a bearing outer ring, a bearing inner ring, a plurality of bearing rolling elements, and the bearing outer ring, and electrically connected to the bearing rolling element to lubricate the bearing rolling element A bearing seal plate for enclosing the lubricating oil is formed, and is formed of a first bearing and a second bearing that rotatably support the rotating shaft, and a conductive member, and is electrically connected to the rotating shaft. And connected to the bearing seal plate and the bearing outer ring in a non-contact state with respect to the first bearing, and between the bearing seal plate and the bearing seal plate and the bearing outer ring. Form the capacitance between A first disk-shaped conductor that is electrically connected to the rotary shaft, and is adjacent to the bearing seal plate and the bearing outer ring in a non-contact state with respect to the second bearing. And a second disk-shaped conductor that forms a capacitance between the bearing seal plate or between the bearing seal plate and the bearing outer ring.
本発明によれば、長期使用時においても、軸受の電食を抑制することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the electrolytic corrosion of the bearing can be suppressed even during long-term use.
以下に添付図面を参照し、本発明の電動機、この電動機を搭載した空気調和機、およびこの電動機の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of an electric motor of the present invention, an air conditioner equipped with the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電動機の側面断面図である。また、図２は、実施の形態１にかかる電動機の製造工程の一例を示す図である。また、図３は、実施の形態１にかかる電動機の回転子組立を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a side sectional view of the electric motor according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the electric motor according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the rotor assembly of the electric motor according to the first embodiment.
図１に示される電動機１００は、例えばインバータで駆動されるブラシレスＤＣモータであり、主たる構成要素として、固定子６と、駆動回路基板４と、回転子１４と、負荷側軸受１５ａ（第１の軸受）と、反負荷側軸受１５ｂ（第２の軸受）と、負荷側円盤状導体１６ａ（第１の円盤状導体）と、反負荷側円盤状導体１６ｂ（第２の円盤状導体）と、モールド樹脂２と、導電性ブラケット２０とを有して構成されている。なお、図１では、電動機１００の構成のうち回転軸１０を中心として左側半分のみの断面図を示しているが、右側半分についても同様である。
An
本実施の形態にかかる電動機１００の製造方法としては、まず、固定子６および駆動回路基板４が製造される（図２のステップＳＴ１０１、ステップＳＴ１０２）。
As a method of manufacturing the
固定子６は、巻線７、固定子鉄心８、およびインシュレータ９で構成される。固定子鉄心８は、厚さが例えば０．１〜０．７ｍｍ程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、および接着等で積層されて製作される。固定子鉄心８は、環状で、内周側に複数個のティース（図示せず）を備え、ティースにはインシュレータ９が施される。インシュレータ９は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心８と一体にまたは別体で成形される。インシュレータ９が施されたティースには集中巻の巻線７が巻回される。複数個の集中巻の巻線７を接続して、例えば、三相のシングルＹ結線の巻線が形成される。なお、巻線７の巻回は、集中巻に限るものではなく、例えば分布巻であってもよい。 The stator 6 includes a winding 7, a stator core 8, and an insulator 9. The stator core 8 is manufactured by punching a magnetic steel sheet having a thickness of, for example, about 0.1 to 0.7 mm into a strip shape, and laminating by caulking, welding, adhesion, or the like. The stator core 8 is annular and includes a plurality of teeth (not shown) on the inner peripheral side, and an insulator 9 is applied to the teeth. The insulator 9 is formed integrally or separately with the stator core 8 using a thermoplastic resin such as PBT (polybutylene terephthalate). Concentrated windings 7 are wound around the teeth to which the insulator 9 is applied. A plurality of concentrated windings 7 are connected to form, for example, a three-phase single Y-connection winding. Note that the winding of the winding 7 is not limited to concentrated winding, and may be distributed winding, for example.
駆動回路基板４の中心には、後述する回転子組立１５（回転軸１０）を挿通するための穴が設けられている。駆動回路基板４には電動機１００を駆動するための駆動回路（図示せず）が実装される。この駆動回路は、インバータ回路などを含んで構成される。インバータ回路は、回転子１４を回転駆動するための交流電力を直流電源から変換生成する。インバータ回路からの電圧は、駆動回路基板４と巻線７とを電気的に接続する端子（図示せず）を介して巻線７に印加される。なお、駆動回路基板４には、インバータ回路の他にも、例えば、位置検出用磁石１１が発生する磁束密度変化によって回転子１４の回転速度もしくは回転位置を検出するホール素子や、駆動回路基板４と電動機１００の外部の回路（図示せず）とを電気的に接続する接続リードなどが実装されているが、図１ではこれらの図示を省略している。
In the center of the
つぎに、固定子６に駆動回路基板４を組み付けられることにより、固定子組立３が製造される（図２のステップＳＴ１０３）。
Next, the
駆動回路基板４は、固定子６の軸方向端部に、軸方向に対して略垂直に配設され、巻線７と半田にて接続される。
The
つぎに、固定子組立３がモールド樹脂２により一体成形され、モールド固定子１が製造される（図２のステップＳＴ１０４）。
Next, the
モールド固定子１は、モールド樹脂２により回転軸１０を中心とする概略円筒状に形成される。このモールド樹脂２は、電動機１００の外郭を構成する。ここで、駆動回路基板４等は、強度的に弱い構造であるため低圧成形が望ましい。このため、モールド樹脂２としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。
The
モールド固定子１の軸方向の一方の端部（図１の駆動回路基板４側の端部）には、回転軸１０を挿通すると共に、負荷側軸受１５ａを嵌め込み支持する軸受ハウジング部２ｂを形成する。
At one end in the axial direction of the mold stator 1 (the end on the side of the
また、モールド固定子１の軸方向の他方の端部（上述した基板側の反対側の端部）には、後述する回転子組立１５を挿入して収容するためのすり鉢状の凹部を形成する。
In addition, a mortar-shaped recess for inserting and accommodating a
モールド固定子１に形成された凹部の開口部は、図１において導電性ブラケット２０が設けられている部分である。なお、この導電性ブラケット２０は、例えば導電性の金属をプレス加工して製造される。
The opening part of the recessed part formed in the
上述したようにモールド固定子１が製造される一方で、回転軸１０、円環状の回転子絶縁部１２、永久磁石である回転子磁石１３、および位置検出用磁石１１を組み合わせて、回転子１４が製造される（図２のステップＳＴ１０５）。
While the
回転子１４は、回転軸１０の外周部に円環状の回転子絶縁部１２が設けられ、その回転子絶縁部１２の外周側に周設され固定子鉄心８と対向して回転子磁石１３が配設され、回転軸１０の軸方向において回転子磁石１３と駆動回路基板４との間に位置検出用磁石１１が設けられ構成されている。この回転子１４は、回転軸１０を中心に回転自在であり、固定子６からの回転磁界によって回転力を得て回転軸１０にトルクを伝達し、回転軸１０に設けられた図示しない負荷（例えば、空気調和機の室内機あるいは室外機に内蔵されるファン等）を駆動する。
The
回転子絶縁部１２は、回転軸１０と回転子磁石１３とを絶縁すると共に、回転軸１０と固定子鉄心８とを絶縁し、回転子１４から固定子６へ流れる軸電流を低減するために設けられる。回転子磁石１３、回転軸１０、および位置検出用磁石１１は、例えば、縦型成形機により射出された回転子絶縁部１２で一体的に形成される。回転子絶縁部１２には、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可塑性樹脂が用いられるが、これらの樹脂にガラス充填剤を配合したものも好適である。この回転子絶縁部１２は、誘電体層を構成する。これにより、回転子１４のラジアル方向のインピーダンスを高くすることができ、回転子１４から固定子６へ流れる軸電流を低減することが可能である。
The
また、回転子磁石１３としては、熱可塑性樹脂に磁性材を混合して成形された樹脂磁石、希土類磁石（ネオジム、サマリウム鉄）、またはフェライト焼結磁石等が使用される。
Further, as the
つぎに、図２に示すように、回転子１４に負荷側軸受（第１の軸受）１５ａ、反負荷側軸受（第２の軸受）１５ｂ、負荷側円盤状導体（第１の円盤状導体）１６ａ、および反負荷側円盤状導体（第２の円盤状導体）１６ｂが組み付けられることにより、回転子組立１５が製造される（図２のステップＳＴ１０６）。
Next, as shown in FIG. 2, the
回転軸１０の軸方向において、ファン等の負荷を接続する側の端部（以下、「負荷側端部」という）から負荷側円盤状導体１６ａを圧入し、さらに、負荷側軸受１５ａを圧入する。
In the axial direction of the
また、回転軸１０の軸方向において、ファン等の負荷を接続する側と反対側の端部（以下、「反負荷側端部」という）から反負荷側円盤状導体１６ｂを圧入し、さらに、反負荷側軸受１５ｂを圧入する。
Further, in the axial direction of the
回転軸１０は、これら負荷側軸受１５ａおよび反負荷側軸受１５ｂによって、回転自在に支持される。
The rotating
つぎに、モールド固定子１の凹部内に回転子組立１５を挿入し（図２のステップＳＴ１０７）、導電性ブラケット２０をモールド固定子１の凹部に圧入して、凹部の開口部を塞ぐ（図２のステップＳＴ１０８）。これにより、実施の形態１にかかる電動機１００が製造される。
Next, the
回転子組立１５がモールド固定子１に形成された凹部の開口部から凹部内へ挿入された際、回転軸１０の負荷側端部は、軸受ハウジング部２ｂに挿通され、回転軸１０に取り付けられた負荷側軸受１５ａが軸受ハウジング部２ｂに嵌め込まれる。この回転軸１０の負荷側端部に上述したファン等の負荷が取り付けられる。一方、導電性ブラケット２０がモールド樹脂２に形成された凹部の内周部２ａへ圧入され開口部を塞ぐようにして嵌め込まれる際、この導電性ブラケット２０の内側に、回転軸１０の反負荷側端部から圧入された反負荷側軸受１５ｂが嵌め込まれる。
When the
ここで、実施の形態１にかかる電動機１００の負荷側軸受１５ａ、反負荷側軸受１５ｂ、負荷側円盤状導体１６ａ、および反負荷側円盤状導体１６ｂの詳細構成および回転軸１０への組み付け位置について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１にかかる電動機の負荷側軸受、反負荷側軸受、負荷側円盤状導体、および反負荷側円盤状導体の詳細構成および組み付け位置の一例を示す図である。なお、図４に示す例では、反負荷側軸受および反負荷側円盤状導体を構成する各構成部を括弧付きの符号で示している。
Here, the detailed configuration of the load-
負荷側軸受１５ａは、玉軸受けであり、回転軸１０と一体的に回転する軸受内輪１５ａ−３と、軸受ハウジング部２ｂの内周面に嵌め込まれる軸受外輪１５ａ−１と、これらの軸受内輪１５ａ−３と軸受外輪１５ａ−１との間に配置された複数個の軸受転動体１５ａ−２と、軸受転動体１５ａ−２を潤滑に転動させるための潤滑油と、潤滑油を封入するための軸受シール板１５ａ−４とを備えて構成されている。軸受外輪１５ａ−１、軸受転動体１５ａ−２、軸受内輪１５ａ−３、軸受シール板１５ａ−４は、一般に、鉄などの導体性の金属で構成される。軸受シール板１５ａ−４は、軸受内輪１５ａ−３とは接触せず、軸受外輪１５ａ−１に固定されており、電気的に接続されている。
The load-
反負荷側軸受１５ｂは、負荷側軸受１５ａと同様の玉軸受けであり、回転軸１０と一体的に回転する軸受内輪１５ｂ−３と、導電性ブラケット２０の内周面に嵌め込まれる軸受外輪１５ｂ−１と、これらの軸受内輪１５ｂ−３と軸受外輪１５ｂ−１との間に配置された複数個の軸受転動体１５ｂ−２と、軸受転動体１５ｂ−２を潤滑に転動させるための潤滑油と、潤滑油を封入するための軸受シール板１５ｂ−４とを備えて構成されている。軸受外輪１５ｂ−１、軸受転動体１５ｂ−２、軸受内輪１５ｂ−３、軸受シール板１５ｂ−４は、一般に、鉄などの導体性の金属で構成される。軸受シール板１５ｂ−４は、軸受内輪１５ｂ−３とは接触せず、軸受外輪１５ｂ−１に固定されており、電気的に接続されている。なお、この軸受外輪１５ｂ−１は、導電性ブラケット２０と接触して電気的に接続されている。
The anti-load-
負荷側円盤状導体１６ａおよび反負荷側円盤状導体１６ｂは、円盤状の導電性部材により形成されている。これらの負荷側円盤状導体１６ａおよび反負荷側円盤状導体１６ｂは、上述したように、負荷側軸受１５ａおよび反負荷側軸受１５ｂと同様に、例えば、回転軸１０に圧入することにより嵌め合わされており、回転軸１０と電気的に接続されている。また、これらの負荷側円盤状導体１６ａあるいは反負荷側円盤状導体１６ｂは、各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１および各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４とはそれぞれ非接触状態で配置される。なお、図４に示す例では、負荷側円盤状導体１６ａあるいは反負荷側円盤状導体１６ｂを負荷側軸受１５ａあるいは反負荷側軸受１５ｂの回転子絶縁部１２側の面に対向して配置する例を示したが、負荷側軸受１５ａあるいは反負荷側軸受１５ｂの回転子絶縁部１２側の面とは反対側の面に対向して配置してもよいことは言うまでもない。
The load side disk-shaped
本実施の形態では、図４に示すように、各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４を各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３の側面および各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１の側面よりも軸方向内側に配置し、負荷側円盤状導体１６ａおよび反負荷側円盤状導体１６ｂの外周径を軸受外輪１５ａ−１の内周径より小さくしている。これにより、負荷側円盤状導体１６ａあるいは反負荷側円盤状導体１６ｂと各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３の側面とが接触状態となり、且つ、負荷側円盤状導体１６ａあるいは反負荷側円盤状導体１６ｂと各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３および各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４とがそれぞれ非接触状態で近接して配置することが可能となり、負荷側円盤状導体１６ａあるいは反負荷側円盤状導体１６ｂと各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４との間にそれぞれ静電容量が形成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
つぎに、上述したように構成された本実施の形態にかかる電動機１００の動作について説明する。
Next, the operation of the
駆動回路基板４に実装された電力変換回路のインバータ回路のスイッチングに伴い、負荷側軸受１５ａおよび反負荷側軸受１５ｂ（以下、特に区別する必要のない場合には、単に「各軸受１５ａ，１５ｂ」という）の軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３と軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１との間（以下、「軸受内外輪間」という）に電圧が誘起されたとき、各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と負荷側円盤状導体１６ａあるいは反負荷側円盤状導体１６ｂ（以下、特に区別する必要のない場合には、単に「各円盤状導体１６ａ，１６ｂ」という）との間が高周波的に導通状態になる。
As the inverter circuit of the power conversion circuit mounted on the
これは、上述したように、各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとが非接触状態で近接して配置されていることによって、軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間に静電容量が形成され、軸受内外輪間に誘起される電圧の高周波成分に対して、各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４と電気的に接続されている各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間が低インピーダンス状態（導通状態）となるためである。
As described above, the
つまり、本実施の形態では、各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３と共に回転し、軸電流の通流経路となる各円盤状導体１６ａ，１６ｂと、モールド固定子１の軸受ハウジング部２ｂあるいは導通性ブラケット２０に固定された各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１および各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４とが非接触状態で、軸受内外輪間を通流する軸電流が各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間に流れ、軸受転動体を介して軸受内外輪間を通流する軸電流を低減することができる。したがって、長期使用時においても、各軸受１５ａ，１５ｂ内の電食の抑制効果を維持することができ、この電食の進行による各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３、各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１、あるいは各軸受転動体１５ａ−２,１５ｂ−２の波状摩耗現象の発生、およびこの波状摩耗現象の発生に起因した異常音の発生を抑制することができる。
In other words, in the present embodiment, the disk-shaped
以上説明したように、実施の形態１の電動機によれば、導電性部材で形成され、回転軸と電気的に接続されると共に、負荷側軸受および反負荷側軸受に関して、それぞれ、軸受シール板と非接触状態で近接して配置され、この軸受シール板との間に静電容量を形成する負荷側円盤状導体および反負荷側円盤状導体を備え、インバータ回路のスイッチングに伴い軸受内外輪間に誘起された電圧に含まれる高周波成分に対して、軸受内外輪間が各軸受外輪と非接触状態の各円盤状導体（負荷側円盤状導体および反負荷側円盤状導体）を介して導通状態となり、軸受内外輪間を通流する軸電流が各軸受外輪と各円盤状導体を経由して流れ、各軸受転動体を介して軸受内外輪間を通流する軸電流を低減することができるので、長期使用時においても、各軸受内の電食の抑制効果を維持することができ、この電食の進行による各軸受内輪、各軸受外輪、あるいは各軸受転動体の波状摩耗現象の発生、およびこの波状摩耗現象の発生に起因した異常音の発生を抑制することができる。 As described above, according to the electric motor of the first embodiment, it is formed of a conductive member and is electrically connected to the rotating shaft, and with respect to the load-side bearing and the anti-load-side bearing, respectively, A load-side disk-shaped conductor and an anti-load-side disk-shaped conductor that are arranged close to each other in a non-contact state and form a capacitance between the bearing seal plate and between the bearing inner and outer rings when the inverter circuit is switched. With respect to the high-frequency component contained in the induced voltage, the inner and outer rings of the bearing become conductive through the respective disk-shaped conductors (the load-side disk-shaped conductor and the anti-load-side disk-shaped conductor) that are not in contact with the bearing outer rings. Since the axial current flowing between the bearing inner and outer rings flows via each bearing outer ring and each disk-shaped conductor, the axial current flowing between the bearing inner and outer rings via each bearing rolling element can be reduced. Even during long-term use, The effect of suppressing electrolytic corrosion in the bearing can be maintained, and the occurrence of the wave wear phenomenon of each bearing inner ring, each bearing outer ring, or each rolling element of the bearing due to the progress of this electric corrosion, and the occurrence of this wave wear phenomenon The occurrence of abnormal noise can be suppressed.
また、固定子鉄心と回転軸との間に、回転子絶縁部（誘電体層）を設け、回転軸と固定子鉄心とを絶縁し、また、この誘電体層を、回転軸と回転子磁石との間に設けることにより、回転軸と回転子磁石とを絶縁することが可能となり、回転子のラジアル方向のインピーダンスを高くすることができ、回転子から固定子へ流れる軸電流を低減することが可能である。 In addition, a rotor insulator (dielectric layer) is provided between the stator core and the rotating shaft to insulate the rotating shaft from the stator core, and this dielectric layer is also connected to the rotating shaft and the rotor magnet. Between the rotor shaft and the rotor magnet, it is possible to insulate the rotor in the radial direction and reduce the axial current flowing from the rotor to the stator. Is possible.
また、モールド固定子を形成し、電動機の外郭を構成するモールド樹脂は、熱可塑性樹脂であるため、低圧成形が可能となり、強度的に弱い構造である駆動回路基板等を容易に一体成形することが可能である。 In addition, since the mold resin that forms the mold stator and forms the outer shell of the motor is a thermoplastic resin, low-pressure molding is possible, and a drive circuit board or the like having a weak structure can be easily integrally molded. Is possible.
実施の形態２.
図５は、実施の形態２にかかる電動機の負荷側軸受、反負荷側軸受、負荷側円盤状導体、および反負荷側円盤状導体の詳細構成および組み付け位置の一例を示す図である。なお、図５に示す例では、反負荷側軸受および反負荷側円盤状導体を構成する各構成部を括弧付きの符号で示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration and an assembling position of the load side bearing, the anti-load side bearing, the load side disk-shaped conductor, and the anti-load side disk-shaped conductor of the electric motor according to the second embodiment. In addition, in the example shown in FIG. 5, each component which comprises an anti-load side bearing and an anti-load side disk shaped conductor is shown with the code | symbol with a parenthesis.
本実施の形態では、図５に示すように、各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４を各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３の側面および各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１の側面と同一面あるいは外側に配置し、各円盤状導体１６ａ，１６ｂの外周径を各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１の外周径と同一あるいは大きくすると共に、各軸受１５ａ，１５ｂと各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間にそれぞれスペーサ３１を配置している。これにより、各円盤状導体１６ａ，１６ｂと各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３および各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４とがそれぞれ非接触状態で近接して配置することが可能となり、各円盤状導体１６ａ，１６ｂと各軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４との間、および各円盤状導体１６ａ，１６ｂと各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１との間にそれぞれ静電容量が形成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the
このため、駆動回路基板４に実装された電力変換回路のインバータ回路のスイッチングに伴い、各軸受１５ａ，１５ｂの軸受内外輪間に電圧が誘起され、各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間が高周波的に導通状態となると、上述したように、各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間、および軸受シール板１５ａ−４，１５ｂ−４と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間の双方に静電容量が形成されることにより、軸受内外輪間に誘起される電圧の高周波成分に対して、実施の形態１よりも各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間のインピーダンスがより低下し、軸受内外輪間を通流する軸電流が各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１と各円盤状導体１６ａ，１６ｂとの間により多く流れるため、軸受転動体を介して軸受内外輪間を通流する軸電流をより低減することができる。したがって、長期使用時において、実施の形態１よりも各軸受１５ａ，１５ｂ内の電食の抑制効果を高めることができ、この電食の進行による各軸受内輪１５ａ−３，１５ｂ−３、各軸受外輪１５ａ−１，１５ｂ−１、あるいは各軸受転動体１５ａ−２，１５ｂ−２の波状摩耗現象の発生、およびこの波状摩耗現象の発生に起因した異常音の発生をさらに抑制することができる。
For this reason, with the switching of the inverter circuit of the power conversion circuit mounted on the
以上説明したように、実施の形態２の電動機によれば、各軸受と各円盤状導体との間にそれぞれスペーサ３１を配置し、各円盤状導体と各軸受シール板との間、および各円盤状導体と各軸受外輪との間にそれぞれ静電容量を形成するようにしたので、軸受内外輪間に誘起される電圧の高周波成分に対して、実施の形態１よりも各軸受外輪と各円盤状導体との間のインピーダンスがより低下し、軸受内外輪間を通流する軸電流が各軸受外輪と各円盤状導体との間により多く流れるため、軸受転動体を介して軸受内外輪間を通流する軸電流をより低減することができる。したがって、長期使用時において、実施の形態１よりも各軸受内の電食の抑制効果を高めることができ、この電食の進行による各軸受内輪、各軸受外輪、あるいは各軸受転動体の波状摩耗現象の発生、およびこの波状摩耗現象の発生に起因した異常音の発生をさらに抑制することができる。
As described above, according to the electric motor of the second embodiment, the
実施の形態３.
本実施の形態では、上述した実施の形態１乃至２にかかる電動機１００を搭載した空気調和機３００について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態３にかかる空気調和機の室内機および室外機の概観図である。
In the present embodiment, an
図６に示すように、実施の形態３にかかる空気調和機３００は、室内機３１０と、室内機３１０に接続される室外機３２０とを備える。室内機３１０は、室内機用送風機（図示せず）を搭載し、室外機３２０は室外機用送風機３３０を搭載している。
As shown in FIG. 6, the
室外機用送風機３３０および室内機用送風機は、それぞれ駆動源として実施の形態１乃至２で説明した電動機１００を内蔵している。空気調和機３００の主要部品である室外機用送風機３３０および室内機用送風機に電動機１００を搭載することにより、空気調和機３００の耐久性が向上すると共に、軸受の電食により発生する騒音を軽減することができる。軸受の電食によって発生する騒音は、静音性が求められる居住空間で長時間使用する空気調和機３００の室内機３１０において特に問題となる。また、電食に対する耐力を向上することは、製品の信頼性に大きく寄与する。なお、上述した実施の形態１乃至２にかかる電動機１００は、空気調和機３００の他にも、例えば換気扇、家電機器、工作機などに搭載して利用することができる。
The
以上説明したように、実施の形態３の空気調和機によれば、実施の形態１乃至２の電動機を搭載することにより、耐久性の向上と長期に亘る静音性を実現することができ、製品の信頼性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the air conditioner of the third embodiment, by mounting the electric motor of the first or second embodiment, the durability can be improved and the long-term quietness can be realized. It becomes possible to improve the reliability.
なお、以上の実施の形態に示した電動機、この電動機を搭載した空気調和機、およびこの電動機の製造方法は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。 The electric motor, the air conditioner equipped with the electric motor, and the method for manufacturing the electric motor shown in the above embodiment are examples of the contents of the present invention, and are combined with other known techniques. Of course, it is possible to change and configure such as omitting a part without departing from the gist of the present invention.
１ モールド固定子、２ モールド樹脂、２ｂ 軸受ハウジング部、２ａ 内周部、３ 固定子組立、４ 駆動回路基板、６ 固定子、７ 巻線、８ 固定子鉄心、９ インシュレータ、１０ 回転軸、１１ 位置検出用磁石、１２ 回転子絶縁部（誘電体層）、１３ 回転子磁石、１４ 回転子、１５ 回転子組立、１５ａ 負荷側軸受（第１の軸受）、１５ｂ 反負荷側軸受（第２の軸受）、１５ａ−１，１５ｂ−１ 軸受外輪、１５ａ−２，１５ｂ−２ 軸受転動体、１５ａ−３，１５ｂ−３ 軸受内輪、１５ａ−４，１５ｂ−４ 軸受シール板、１６ａ 負荷側円盤状導体（第１の円盤状導体）、１６ｂ 反負荷側円盤状導体（第２の円盤状導体）、２０ 導電性ブラケット、３１ スペーサ、１００ 電動機、３００ 空気調和機、３１０ 室内機、３２０ 室外機、３３０ 室外機用送風機。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記固定子の内側に配置され、前記固定子鉄心と対向して回転軸の外周側に配置された永久磁石を有する回転子と、
軸受外輪、軸受内輪、複数個の軸受転動体、および、前記軸受外輪と電気的に接続され、前記軸受転動体を潤滑に転動させる潤滑油を封入するための軸受シール板を備えて構成され、前記回転軸を回転自在に支持する第１の軸受および第２の軸受と、
導電性部材で形成され、前記回転軸と電気的に接続されると共に、前記第１の軸受に関して、前記軸受シール板および前記軸受外輪と非接触状態で近接して配置され、前記軸受シール板との間、あるいは、前記軸受シール板および前記軸受外輪との間に静電容量を形成する第１の円盤状導体と、
導電性部材で形成され、前記回転軸と電気的に接続されると共に、前記第２の軸受に関して、前記軸受シール板および前記軸受外輪と非接触状態で近接して配置され、前記軸受シール板との間、あるいは、前記軸受シール板および前記軸受外輪との間に静電容量を形成する第２の円盤状導体と、
を備えることを特徴とする電動機。 A stator having an annular stator core;
A rotor having a permanent magnet disposed on the inner side of the stator and disposed on the outer peripheral side of the rotation shaft facing the stator core;
A bearing outer ring, a bearing inner ring, a plurality of bearing rolling elements, and a bearing seal plate which is electrically connected to the bearing outer ring and encloses lubricating oil for rolling the bearing rolling elements to lubrication. A first bearing and a second bearing that rotatably support the rotating shaft;
Formed of a conductive member, electrically connected to the rotary shaft, and arranged in close contact with the bearing seal plate and the bearing outer ring in a non-contact state with respect to the first bearing; Or a first disk-shaped conductor that forms a capacitance between the bearing seal plate and the bearing outer ring,
Formed of a conductive member, electrically connected to the rotating shaft, and disposed in close contact with the bearing seal plate and the bearing outer ring with respect to the second bearing, Or a second disk-shaped conductor that forms a capacitance between the bearing seal plate and the bearing outer ring,
An electric motor comprising:
前記回転軸を挿通して前記第１の軸受の前記軸受外輪を嵌め込み支持する軸受ハウジングと前記回転子を収容可能な凹部とが形成され、前記固定子および前記駆動回路基板を一体的に成形するモールド樹脂と、
前記モールド樹脂の前記凹部の内周部に嵌め込まれ、前記凹部の開口部を塞ぎつつ、前記第２の軸受の前記軸受外輪を嵌め込み支持する導電性ブラケットと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動機。 A drive circuit for rotating the rotor is mounted, and an annular drive circuit board disposed substantially perpendicular to the axial direction at the axial end of the stator;
A bearing housing for inserting and supporting the bearing outer ring of the first bearing through the rotating shaft and a recess capable of accommodating the rotor are formed, and the stator and the drive circuit board are integrally formed. Mold resin,
A conductive bracket that is fitted into the inner peripheral portion of the concave portion of the mold resin and plugs and supports the bearing outer ring of the second bearing while closing the opening of the concave portion;
The electric motor according to claim 1, comprising:
前記固定子を製造するステップと、
前記駆動回路基板を製造するステップと、
前記固定子に前記駆動回路基板を組み付け、固定子組立を製造するステップと、
前記固定子組立を前記モールド樹脂にて一体成形してモールド固定子を製造するステップと、
前記回転子を製造するステップと、
前記回転軸に前記第１の円盤状導体と前記第１の軸受と第２の円盤状導体と前記第２の軸受とを圧入し、回転子組立を製造するステップと、
前記凹部内に前記回転子を挿入するステップと、
前記導電性ブラケットを前記凹部内に圧入し前記開口部を塞ぐステップと、
を含むことを特徴とする電動機の製造方法。 It is a manufacturing method of the electric motor according to any one of claims 2 to 6,
Manufacturing the stator;
Manufacturing the drive circuit board;
Assembling the drive circuit board to the stator to produce a stator assembly;
Producing the mold stator by integrally molding the stator assembly with the mold resin; and
Manufacturing the rotor;
Press-fitting the first disk-shaped conductor, the first bearing, the second disk-shaped conductor, and the second bearing into the rotating shaft, and manufacturing a rotor assembly;
Inserting the rotor into the recess;
Press-fitting the conductive bracket into the recess and closing the opening;
A method for manufacturing an electric motor, comprising:
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