CN102246394B - 无刷电动机和具有该无刷电动机的电设备 - Google Patents

Abstract

提供一种无刷电动机，其具有：用树脂将包含卷装有绕组的定子铁心的固定部件铸模一体成形的定子；以轴为中心，将在圆周方向上保持永久磁铁的圆板形状的铁心与定子相对配置的转子；旋转自如地支承轴的轴承；和固定轴承的两个导电性的支架，其中通过定子内部的导通部件，将两个支架电连接。

Description

无刷电动机和具有该无刷电动机的电设备

技术领域

本发明涉及装载于空调设备等的无刷电动机，特别涉及经过改进能够降低风扇电动机的噪音端子电压的发生电平的无刷电动机和具有该无刷电动机的电设备。

背景技术

近年来，空调用风扇电动机为了高效率化而使用无刷电动机正在成为主流。无刷电动机采用通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)方式(以下适当地称为PWM方式)的逆变器驱动的方式的情况变得多起来。在这样的PWM方式的逆变器驱动的情况下，因为用高频脉冲的驱动信号驱动，所以这样的驱动信号作为噪声有对外部设备引起电磁干扰的可能性。对于电设备，一般把在电源内部发生的噪声通过电源的输出流入其他设备的电路的电源系统的电压称为噪音端子电压。因为该噪音端子电压成为噪声源，所以引起电磁干扰，对于周边设备给予坏影响。

例如，在空调设备的情况下，存在从内置于空调的电动机产生的噪音端子电压对作为空调主体的噪音端子电压的电平给予大的影响的情况。即，在这样的情况下，当从空调的电动机产生的噪音端子电压经由空调电源、市用电源系统流向其他设备的电源时，有引起耦合电磁干扰的风险。

作为降低噪音端子电压的方法，有在空调主体侧的对策方法和在风扇电动机侧的对策方法各种各样的方法。例如作为空调主体侧的对策方法，有对电源线的噪声滤波器进行强化，或者设置对地间的电容器(旁路电容器)的方法等。另外，作为风扇电动机侧的对策方法，有在导线上安装铁氧体磁芯，或者调整电源线的电容器容量的方法。这些方法一般从以前就实施，是公知的事实。

此中，有改进电动机的结构，防止来自电动机的噪声发射的技术。作为这样的技术的一例，以往提出有下面的技术：在用树脂将定子铸模(mold，铸型)的铸模电动机中，用两个金属制的支架固定支承电动机的轴的轴承，进而，用金属制的弹簧部件将这些支架彼此弹性结合，使两个支架成为同电位，由此防止来自电动机的噪声发射，降低噪音端子电压(例如参照专利文献1)。

但是，像专利文献1那样的现有的方法，因为是在电动机的外壳上利用金属制的弹簧部件将支架彼此结合的结构，所以存在弹簧部件容易受来自外部的水、尘埃、冲击等影响的耐久性方面的问题。另外，因为弹簧部件作为电动机构造体也兼起保持支架的破坏强度的作用，所以需要牢固，因为成为粗大的结构所以价格高，在成本方面也有问题。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭62-159143号公报

发明内容

本发明提供一种无刷电动机和具有该无刷电动机的电设备，其具有长期耐久性，并且抑制从电动机产生的噪音端子电压。本发明的无刷电动机的结构为，包括：用树脂将包含卷装有绕组的定子铁心的固定部件铸模一体成形的定子；以轴为中心，将在圆周方向上保持永久磁铁的圆板形状的铁心与定子相对配置的转子；旋转自如地支承轴的轴承；和固定轴承的两个导电性的支架，其中通过定子内部的导通部件，将两个支架电连接。

另外，本发明的无刷电动机的结构为，定子包含卷装有绕组的定子铁心和作为导通部件的导电性的导通销，被铸模一体成形，导通销配置在定子的内部，两个支架通过配置在定子的内部的导通销电连接。

另外，本发明的无刷电动机的结构也可以为，两个支架还与定子铁心电连接。

另外，本发明的无刷电动机的结构也可以为，两个支架还与定子铁心电连接，导通销在定子的内部与定子铁心的外周侧电连接。

根据这样的结构，不需要在电动机外壳上构成大的导电性的端板，通过在定子内部配置导通部件那样的简易的结构，能够将两个支架电连接。因此，导通部件被铸模树脂保护，不受水、粉尘、冲击等影响，能够做成兼具导电性和长期耐久性的结构。

另外，本发明的电设备装载有上述的无刷电动机。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的无刷电动机的结构的图。

图2A是表示铸模成形本发明的实施方式1的无刷电动机的固定部件前的定子的结构的分解立体图。

图2B是表示铸模成形本发明的实施方式1的无刷电动机的固定部件前的将各固定部件一体化的样子的图。

图3A是从上面表示该无刷电动机的导通销的形状的图。

图3B是从前面表示该无刷电动机的导通销的形状的图。

图3C是从侧面表示该无刷电动机的导通销的形状的图。

图4是表示作为本发明的实施方式2的电设备的例子的空调室内机的结构的示意图。

具体实施方式

下面使用附图说明本发明的无刷电动机和具有该无刷电动机的电设备。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的无刷电动机的结构的图。在本实施方式中，举出装载于作为电设备的空调，作为用于驱动送风风扇的电动机的无刷电动机的一例进行说明。另外，在本实施方式中，举出转子在定子内周侧旋转自如地配置的内转子型的无刷电动机的例子进行说明。

图1中，在定子铁心11，间隔作为用于绝缘定子铁心11的树脂的绝缘子21，卷装定子绕组12。另外，这样的定子铁心11，与其他固定部件一起用作为铸模材料的绝缘树脂13铸模成形。在本实施方式中，通过将这些部件如此铸模一体成形，构成外形为大致圆筒形状的定子10。

在定子10的内侧，间隔空隙(未图示)插入转子14。转子14具有包含转子铁心31的圆板形状的旋转体30和以贯通旋转体30的中央的方式固接旋转体30的轴16。旋转体30与定子10的内周侧相对在圆周方向上保持作为永久磁铁的铁氧体树脂磁铁32。像这样，旋转体30具有作为金属制的铁心的转子铁心31和在圆周方向配置的铁氧体树脂磁铁32。另外，配置成定子10的内周侧与旋转体30的外周侧相对。

在转子14的轴16上，安装有支承轴16的两个轴承15。轴承15是具有多个铁珠的圆筒形状的轴承，在轴承15的内轮侧固定轴16。在图1中，在成为轴16从无刷电动机主体突出的一侧的输出轴侧，轴承15a支承轴16，在其相反侧(以下称为反输出轴侧)，轴承15b支承轴16。另外，这些轴承15，分别通过具有导电性的金属制的支架固定轴承15的外轮侧。图1中，输出轴侧的轴承15a通过支架17固定，反输出轴侧的轴承15b通过支架19固定。通过如上所述的结构，轴16被两个轴承15支承，转子14旋转自如地旋转。

进而，在该无刷电动机内置有安装了包含控制电路的驱动电路的印刷基板18。在内置该印刷基板18后，通过将支架17压入到定子10内，形成无刷电动机。另外，在印刷基板18连接有驱动电路的电源、接地线和控制信号等连接线20。

此外，安装有驱动电路的印刷基板18上的零电位点部，与大地的地线和一次侧(电源)电路绝缘，大地的地线和一次侧电源电路的电位是浮动的状态。在此，所谓零电位点部，是印刷基板18上的作为基准电位的0伏电位的配线的点，表示通常被称为接地的接地配线。连接线20所含的接地线与该零电位点部即接地配线连接。

另外，供给连接于安装有驱动电路的印刷基板18的绕组的电源电压的电源电路、供给控制电路的电源电压的电源电路、施加控制电压的导线和控制电路的接地线等，与大地的地线绝缘。即这些电源电路和接地线等，与供给绕组的电源电压的电源电路所对应的一次侧(电源)电路、供给控制电路的电源电压的电源电路所对应的一次侧(电源)电路、与这些一次侧(电源)电路连接的大地的地线和独立接地的大地的地线的任一个都电绝缘。即，相对于一次侧(电源)电路电位和大地的地线电位，安装于印刷基板18的驱动电路为电绝缘状态，所以电位为浮动状态。这是电浮状态。

此外，由此，供给连接于印刷基板18的绕组的电源电压的电源电路和供给控制电路的电源电压的电源电路的结构，也被称为浮动电源。

对于如上构成的本无刷电动机，经由连接线20供给各电源电压和控制信号，由此通过印刷基板18的驱动电路驱动定子绕组12，在定子绕组12内流过驱动电流，从定子铁心11产生磁场。另外，通过来自定子铁心11的磁场和来自铁氧体树脂磁铁32的磁场，与这些磁场的极性相应地产生吸力和斥力，通过这些力使转子14以轴16为中心旋转。

接着，对本无刷电动机的更详细结构进行说明。首先，本无刷电动机，如上所述，轴16被两个轴承15支承，并且各个轴承15也被支架固定、支承。进而，为了确保用于固定轴承15的强度，或者抑制由蠕变而导致的问题，在本实施方式中，采用各个轴承15被具有导电性的金属制的支架固定的结构。

此外，像bearing这样的轴承一般例如在外轮和外壳内周面之间存在间隙的情况下，由传递负荷在轴上产生径向的力。当产生这样的力时，由于径向的相对差而容易发生滑动现象，这种滑动现象被称为蠕变。从这样的观点出发，在本实施方式中，在轴承15的固定中采用预先用钢板加工尺寸精度良好的导电性的支架。特别在要求电动机高输出化的情况下，更优选采用这样的结构。

具体而言，首先，对于反输出轴侧的轴承15b，利用与轴承15b的外周径大致相等的外周径的支架19固定。另外，该支架19与绝缘树脂13铸模一体成形。即，如图1所示，反输出轴侧的绝缘树脂13的形状，是具有从本无刷电动机主体向反输出轴方向突出的主体突出部13a的形状。该主体突出部13a的主体内部侧，作为内支架配置有支架19，与绝缘树脂13铸模一体成形。支架19具有成中空圆筒状的杯子形状，更具体而言，具有打开一侧的圆筒部19a和从打开侧的圆筒端部稍向外方向扩展的环状的帽檐部19b。圆筒部19a的内周径与轴承15b的外周径大致相等，通过将轴承15b插入到圆筒部19a内，轴承15b通过支架19也被固定于绝缘树脂13。

通过这样的结构，因为轴承15b的外轮侧被固定于金属制的支架19，所以能够抑制由蠕变引起的问题。另外，帽檐部19b的外周径比轴承15b的外周径大少许。即，使帽檐部19b的外周径比轴承15b的外周径大，而且至少比旋转体30的外周径小。通过将支架19做成这样的形状，与例如帽檐部超过旋转体30的外周扩展到定子10那样的结构相比，成本高的金属材料的使用受到抑制。另外，因为像这样抑制金属制的支架19的面积，进而以用绝缘树脂13覆盖支架19的外壳的方式铸模一体成形，所以也能够抑制从轴承15b产生的噪声。

接着，对输出轴侧的轴承15a，利用与定子10的外周径大致相等的外周径的支架17固定。支架17为大致圆板形状，在圆板的中央部具有与轴承15a的外周径大致等径的突出部，该突出部的内侧为中空。

在内置了印刷基板18后，将这样的支架17的突出部的内侧插入到轴承15a。并且，通过将支架17压入到定子10以使设置于支架17的外周的连接端部与定子10的连接端部嵌合，形成本无刷电动机。通过这样的结构，实现组装作业的容易化，并且因为轴承15a的外轮侧被金属制的支架17固定，所以也能够抑制由蠕变引起的问题。

另外，对于两个轴承15，因为内轮侧是插入金属制的轴16的结构，所以轴承15的内轮彼此必然为同电位。另一方面，两个轴承15的外轮，是分别被收纳于支架17和支架19的结构，但支架17在输出轴侧，支架19在反输出轴侧，大致配置于定子的两侧。因此，一般两个支架不会是同电位。在本实施方式中，为了使两个支架即支架17和支架19为同电位，采用下面说明的通过导通销22和导通销23将两个支架电连接的结构。另外可知，如上所述，通过将这样的多个支架电连接，能够降低来自电动机的噪声发射和噪音端子电压。

为了连接支架17和支架19，首先在支架19预先电连接有作为导通部件的导通销22。即如图1所示，在支架19的帽檐部19b连接有导通销22的一个前端部22a。导通销22配置在绝缘树脂13的内部，与支架19同样地与绝缘树脂13铸模一体成形。

此外，通过将导通销22配置在绝缘树脂13的内部，预防导通销22受锈蚀或者外力的影响，对于使用环境或者外部应力等，形成可靠性高的电连接。导通销22在绝缘树脂13的内部从帽檐部19b向本无刷电动机的外周方向延伸，从本无刷电动机的外周附近与轴16大致平行地向输出轴侧进一步延伸。另外，在导通销22的另一个前端部22b处，用于与支架17电连接的导通销23与该导通销22连接。导通销23向输出轴侧延伸，从绝缘树脂13的输出轴侧的端面，导通销23的前端部23b露出。即，在将支架17压入到定子10时，导通销23的前端部23b与支架17接触，确保支架17与导通销23导通。

通过这样的结构，支架17和支架19这两个支架经由导通销22和导通销23电连接。此外，本无刷电动机，虽然是固定部件用绝缘树脂13铸模成形的铸模电动机，但是两个轴承15的外轮在电位上为等电位的关系与一般的钢板电动机的结构等价。

接着对导通销22、23的详细结构进行说明。图2A和图2B是表示将本发明的实施方式1的无刷电动机的固定部件铸模成形前的定子的结构的图。图2A是铸模成形前的各固定部件的分解立体图，图2B是表示将铸模成形前的各固定部件一体化的样子的图。

如图2A所示，在定子铁心11，间隔绝缘子21卷装有定子绕组12。另外，本实施方式中的导通销22具有一边从支架19侧的前端部22a直角状弯曲一边延伸到前端部22b的形状。如图2B所示，导通销22的前端部22a与支架19的帽檐部19b连接。另外，导通销22从帽檐部19b通过定子绕组12的附近向本无刷电动机的外周方向延伸，此时，为对定子绕组12确保绝缘性，在导通销22保持コ字形的树脂部24。树脂部24与绝缘子21嵌合，被固定于绝缘子21。由此，导通销22一边确保与定子绕组12的绝缘性，一边被保持在定子铁心11上。

导通销22在本无刷电动机的外周附近弯曲成直角状，在定子铁心11的外周面与轴16大致平行地进一步延伸。另外，导通销22在定子铁心11的外周面上进一步弯曲成直角状，向周方向延伸。此时，为了对定子铁心11确保绝缘性，采用使导通销22贯通筒状的树脂部25那样的结构。这样，通过具有树脂部25，防止导通销22与定子铁心11接触。导通销22在向周方向延伸后，在前端部22b处与导通销23连接。

图3A、图3B、图3C是表示本发明的实施方式1的无刷电动机的导通销23的形状的图。图3A表示从上面，图3B表示从前面，图3C表示从侧面看导通销23的形状。如图3A、图3B和图3C所示，导通销23具有通过间隔部(挟み部，居中部)23c连接前端部23a侧和前端部23b侧这两块延伸板状体那样的形状。通过以夹着绝缘子21的方式将间隔部23c插入到绝缘子21，并利用焊锡等将前端部23a与导通销22连接，固定导通销23。

如上所述，通过将如图3B所示的固定部件用绝缘树脂13铸模一体化，形成定子10。另外，在定子10中，导通销23的前端部23b从绝缘树脂13中露出。

另外，如上构成的本实施方式的无刷电动机遵照如下的工序制造。首先，在具有绝缘子21的定子铁心11卷装定子绕组12，形成如图2A和图2B所示的定子铁心11。对这样形成的定子铁心11，将导通销22的树脂部24与绝缘子21嵌合固定，将与导通销22连接的导通销23插入固定到绝缘子21。由此，在卷装有定子绕组12的定子铁心11安装导通销22和导通销23。此后，用绝缘树脂13将定子铁心11铸模成形，形成定子10。此时，以导通销23的前端部23b从绝缘树脂13中露出突出的方式形成定子10。

接着，在这样形成的定子10插入安装有轴承15的转子14。即，在定子10内侧的中空圆筒部内插入轴承15b，在定子10固定轴承15b。接着，从输出轴侧插入印刷基板18。然后，将支架17的突出部的内侧插入到轴承15a，并将支架17压入到定子10以使设置于支架17的外周的连接端部与定子10的连接端部嵌合。由此，导通销23的前端部23b与支架17接触，将支架17和支架19电连接。通过这样的方式形成本无刷电动机。

此外，在以上的说明中，举出将支架17和支架19电连接那样的结构例进行了说明，但是也可以是将支架17和支架19电连接并且也将两支架与定子铁心11电连接的结构。通过采用这样的结构，支架17、支架19和定子铁心11成为同电位。另外，在该种情况下，不设置树脂部25，而在该位置通过焊接或者锡焊等将导通销22与定子铁心11电连接。像这样，能够在导通销22中通过树脂部25的有无，对支架17、19是否与定子铁心11电连接简单地进行调整。

如上所述，本发明的无刷电动机具有：用树脂将包含卷装有绕组的定子铁心的固定部件铸模一体成形的定子；以轴为中心，将在圆周方向上保持永久磁铁的圆板形状的铁心与定子相对配置的转子；旋转自如地支承轴的轴承；和固定轴承的两个导电性的支架。其中，通过定子内部的导通部件将两个支架电连接。通过采用这样的结构，通过在定子内部配置导通部件那样简易的结构，能够将两个支架电连接。由此，导通部件因为被绝缘树脂保护，所以能够做成不受水、粉尘、冲击等影响的具有长期耐久性的结构。因此，根据本发明，能够提供具有长期耐久性并且抑制从电动机产生的噪音端子电压的无刷电动机。

(实施方式2)

在本实施方式中，作为本发明中的电设备的例子对空调室内机的结构进行说明。

图4是表示作为本发明的实施方式2的电设备的例子的空调室内机的结构的示意图。

在图4中，在空调室内机200的框体211内装载有无刷电动机201。在该无刷电动机201的旋转轴上安装有横流风扇212。无刷电动机201通过电动机驱动装置213驱动。通过来自电动机驱动装置213的通电，无刷电动机201旋转，随之横流风扇212旋转。通过该横流风扇212的旋转，由室内机用热交换器(未图示)向室内送入经过空气调节的空气。在此，无刷电动机201能够应用例如上述实施方式所示的电动机。

本发明的电设备，具有无刷电动机和装载有该无刷电动机的框体，作为无刷电动机采用上述结构的本发明的无刷电动机。

在以上的说明中，作为本发明的电设备的实施例，采用装载于空调室内机的无刷电动机，但也能够应用装载于空调室外机的无刷电动机，或装载于其他电设备的无刷电动机，例如各种家电设备所使用的无刷电动机、各种信息设备所装载的无刷电动机、产业设备所使用的无刷电动机。

产业上的利用可能性

本发明的无刷电动机，因为具有长期耐久性，并能够抑制从电动机产生的噪音端子电压，所以主要对期望电动机的低价格和高寿命的电设备，例如空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化器等所装载的电动机是有效的。

附图标记说明

10   定子

11   定子铁心

12   定子绕组

13   绝缘树脂

13a  主体突出部

14   转子

15、15a、15b   轴承

16   轴

17、19   支架

18   印刷基板

19a  圆筒部

20   连接线

21   绝缘子

22、23   导通销

22a、22b、23a、23b   前端部

23c   间隔部

24、25   树脂部

30   旋转体

31   转子铁心

32   铁氧体树脂磁铁

200  空调室内机

201  无刷电动机

211  框体

212  横流风扇

213  电动机驱动装置

Claims (5)

1.一种无刷电动机，其特征在于，包括：

用模塑树脂将卷装有绕组的定子铁心包含在内一体模塑成形的定子；

转子，其以轴为中心，将在圆周方向上保持永久磁铁的圆板形状的铁心与所述定子相对配置；

旋转自如地支承所述轴的两个轴承；

支承所述两个轴承的外轮侧的具有导电性的金属制的两个支架；

将分别支承所述两个轴承的外轮侧的所述两个支架电连接的导通部件；和

安装有驱动电路的印刷基板，所述驱动电路驱动所述绕组在所述绕组流过驱动电流而从所述定子铁心产生磁力，其中

以所述导通部件配置成与所述印刷基板物理上不接触且在所述模塑树脂的内部与所述绕组绝缘，并且所述导通部件沿所述定子铁心的外周面通过的方式，所述模塑树脂以包含卷装有所述绕组的定子铁心和所述导通部件的方式一体模塑，

利用所述导通部件使所述两个轴承的外轮等电位。

2.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于：

所述导通部件在所述模塑树脂的内部与所述定子铁心的外周侧电连接。

3.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于：

所述导通部件在所述模塑树脂的内部与所述绕组隔着树脂部配置以确保与所述绕组的绝缘性。

4.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于：

所述导通部件以至少其一端露出的方式用所述模塑树脂模塑一体成形。

5.一种电设备，其特征在于：

装载有权利要求1～4中任一项所述的无刷电动机。