WO2011030536A1 - 電動機およびそれを備えた電気機器 - Google Patents
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Definitions
- PWM pulse width modulation
- the neutral point potential of the winding does not become zero, and therefore a potential difference (hereinafter referred to as shaft voltage) is generated between the outer ring and the inner ring of the bearing.
- the shaft voltage includes a high-frequency component due to switching.
- the shaft voltage reaches the dielectric breakdown voltage of the oil film inside the bearing, a minute current flows inside the bearing and electric corrosion occurs inside the bearing.
- electrolytic corrosion progresses, a wavy wear phenomenon may occur in the bearing inner ring, the bearing outer ring or the bearing ball, resulting in abnormal noise, which is one of the main causes of problems in the motor.
- stator side bearing outer ring side
- the impedance is high.
- the potential on the bearing inner ring side is high while the potential on the bearing outer ring side is low, an unbalanced state occurs and a high shaft voltage is generated.
- high shaft voltage may cause electric corrosion in the bearing.
- the dielectric layer provided between the outer iron core and the inner iron core results in a configuration in which the capacitance by the dielectric layer is equivalently connected in series in the low impedance rotor, and the rotor side It is possible to increase the impedance of the.
- the impedance on the rotor side is increased in this way, the impedance on the stator side, which is a high impedance, can be approximated, and as a result, the high-frequency potentials on the bearing inner ring side and the bearing outer ring side become equal. Balance can be taken. And since the impedance on the stator side and rotor side is high, balance can be achieved with low potentials on the bearing inner ring side and outer ring side, and the shaft voltage is suppressed without being affected by the usage environment. it can.
- the electric motor of the present invention has a configuration in which the dielectric layer circulates around the shaft.
- the dielectric layer is disposed so as to insulate and separate the inside and the outside.
- the shaft 16 is supported by the two bearings 15 and each bearing 15 is also fixed and supported by the bracket. Furthermore, in order to suppress the above-described defects due to creep, the present embodiment is configured such that each bearing 15 is fixed by a metal bracket having conductivity. That is, in the present embodiment, a conductive bracket that has been processed in advance with a steel plate and has good dimensional accuracy is employed for fixing the bearing 15. In particular, when a high output of the electric motor is required, such a configuration is more preferable.
- the output shaft side bearing 15 a is fixed by an output shaft side bracket 17 having an outer peripheral diameter substantially equal to the outer peripheral diameter of the stator 10.
- the output shaft side bracket 17 has a substantially disk shape, and has a protruding portion having a diameter substantially equal to the outer peripheral diameter of the output shaft side bearing 15a at the center of the disk, and the inside of the protruding portion is hollow.
- the inside of the projecting portion of the output shaft side bracket 17 is press-fitted into the output shaft side bearing 15a, and the connection end provided on the outer periphery of the output shaft side bracket 17 and the stator 10
- the brushless motor is formed by press-fitting the output shaft side bracket 17 into the stator 10 so that the connection end is fitted. With this configuration, the assembly work is facilitated, and the outer ring side of the output shaft side bearing 15a is fixed to the metal output shaft side bracket 17, so that problems due to creep are also suppressed.
- the resin generally used for the insulating resin of an electric motor uses a resin reinforced with an inorganic filler such as glass fiber to polybutylene terephthalate (hereinafter referred to as PBT) resin or polyethylene terephthalate (PET) resin.
- PBT polybutylene terephthalate
- PET polyethylene terephthalate
- the dielectric layer 60 is disposed so as to extend in a cylindrical shape from the lower end surface to the upper end surface of the rotary body 30. More specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, the dielectric layer 60 includes a cylindrical main body 61 provided so as to go around the shaft, and a plurality of protrusions protruding from the main body 61. 62. That is, the dielectric layer 60 has a shape that repeatedly circulates at least a convex shape on the outer peripheral side.
- the rotating body 30 is configured such that each protrusion 62 and each permanent magnet 32 are in contact with each other. In the rotating body 30 shown in FIGS.
- the dielectric layers 60 and 70 of the present embodiment have the main body portions 61 and 71 provided so as to go around the shaft 16 and the plurality of protrusion portions 62 protruding from the main body portions 61 and 71. 72, and the protrusions 62 and 72 and the respective permanent magnets 32 are arranged to contact each other. For this reason, the configuration in which the dielectric layers 60 and 70 are provided can suppress electrolytic corrosion, prevent idling, and increase the holding strength of the permanent magnet 32.
- the example of the shape as described above has been described as the shape of the dielectric layer.
- the rotor layer may be formed by the capacitance of the dielectric layer. It is sufficient if the impedance can be increased.
- the electric device of the present invention includes an electric motor and a casing in which the electric motor is mounted, and employs the electric motor of the present invention having the above configuration as the electric motor.
- FIG. 16 is a structural diagram of an electric device according to the fifth embodiment of the present invention.
- the electric device of the present invention includes an electric motor and a casing in which the electric motor is mounted, and employs the electric motor of the present invention having the above configuration as the electric motor.
- the electric motor of the present invention can reduce the shaft voltage and is optimal for suppressing the occurrence of electrolytic corrosion of the bearing. For this reason, it is effective for a motor that is mainly mounted on an air conditioner indoor unit, an air conditioner outdoor unit, a water heater, an air purifier, or the like, for a device that requires a reduction in price and long life of the motor.
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1における電動機の断面を示した構造図である。本実施の形態では、電気機器としてのエアコン用に搭載され、送風ファンを駆動するためのブラシレスモータである電動機の一例を挙げて説明する。また、本実施の形態では、回転子が固定子の内周側に回転自在に配置されたインナロータ型の電動機の例を挙げて説明する。
図4は、本発明の実施の形態2におけるブラシレスモータの断面を示した構造図である。また、図5A、5Bは、本発明の実施の形態2におけるブラシレスモータの回転体30の上面およびその5B-5B断面を示した図である。実施の形態1との比較において、本実施の形態の電動機であるブラシレスモータは、回転体30が実施の形態1の誘電体層50とは異なった形状となる誘電体層60を備えている。なお、本実施の形態において、誘電体層60以外については実施の形態1と同一であり、これらの詳細な説明は省略する。
図5A、5Bに示すような構成で、誘電体層60には誘電率3.6のPBT樹脂を使用し、最小部の樹脂厚を4mmの回転体30として、図4に示すような構成のブラシレスモータを作製し、軸電圧を測定した。
図5A、5Bと同一の形状の回転子で、外側鉄心31aと内側鉄心31bとの間が絶縁されていない、すなわち誘電体層を有しないものを使用した。図12は、比較例1のブラシレスモータの断面を示した構造図、また、図13A、13Bは、比較例1のブラシレスモータの上面およびその13B-13B断面を示した図である。図12の断面図に示すように、出力軸側ブラケット17と反出力軸側ブラケット19とが電気的に接続されていない図1と同一の形状でブラシレスモータを作製し、実施例1と同様な方法で評価を実施した。
本発明にかかる電気機器の例として、まず、エアコン室内機の構成を実施の形態3として、詳細に説明する。
次に、本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室外機の構成を実施の形態4として、詳細に説明する。
次に、本発明にかかる電気機器の例として、給湯機の構成を実施の形態5として、詳細に説明する。
次に、本発明にかかる電気機器の例として、空気清浄機の構成を実施の形態6として、詳細に説明する。
11 固定子鉄心
12 固定子巻線
13 絶縁樹脂
14 回転子
15 軸受
15a 出力軸側軸受
15b 反出力軸側軸受
16 シャフト
17 出力軸側ブラケット
18 プリント基板
19 反出力軸側ブラケット
20 接続線
21 樹脂
22,23 導通ピン
30 回転体
31 回転子鉄心
31a 外側鉄心
31b 内側鉄心
32 永久磁石
33 挿入孔
35 締結部
50,60,70 誘電体層
61,71 本体部
62,72 突起部
L1~L3 ゼロ電圧ライン
Claims (14)
- 巻線を巻装した固定子鉄心を含む固定子と、前記固定子の内側に配置される回転体と前記回転体の中央を貫通するように前記回転体を締結したシャフトとを含む回転子と、前記シャフトを回転自在に支持する軸受と、前記軸受を固定するブラケットとを含む電動機であって、
前記回転体は、
前記回転体の外周部を構成する外側鉄心と、
前記シャフトに締結された内周部を構成する内側鉄心と、
前記外側鉄心と前記内側鉄心との間に配置された誘電体層と、
前記外側鉄心を軸方向に貫通する複数の挿入孔と、
複数の前記挿入孔にそれぞれ挿入された永久磁石とを備えたことを特徴とする電動機。 - 導電性の2つの前記ブラケットを備え、それぞれのブラケットは、電気的に接続されるとともに、前記固定子鉄心とは絶縁されていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記2つのブラケットの少なくとも一方と、前記巻線を巻装した前記固定子鉄心とは、絶縁樹脂により一体成形されていることを特徴とする請求項2に記載の電動機。
- 前記2つのブラケットは、電動機内部で電気的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の電動機。
- 前記誘電体層は、電食抑制用の絶縁物であることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記誘電体層は、絶縁樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記誘電体層は、前記シャフトの周りを周回するように設けられたことを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記外側鉄心と前記内側鉄心とは、前記誘電体層を介して固着されていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記誘電体層は、その内側と外側とを絶縁分離するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記誘電体層は前記シャフトの周りを周回するように設けられた本体部と前記本体部から突出した複数の突起部を有し、前記突起部とそれぞれの前記永久磁石とが接触するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- それぞれの前記突起部は、前記回転体の上端面と下端面との間の中間層部において前記本体部から外周方向へと突出していることを特徴とする請求項10に記載の電動機。
- それぞれの前記突起部は、前記回転体の上端面および下端面において前記本体部から外周方向へと突出していることを特徴とする請求項10に記載の電動機。
- 前記固定子鉄心と前記シャフトとの間のインピーダンスが高くなるように前記誘電体層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 請求項1に記載の電動機を搭載したことを特徴とする電気機器。
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