CN102474152A - 空气调节机 - Google Patents

Abstract

空气调节机具备热交换器(102)和使风扇(103)旋转的电动机。电动机具备具有定子铁芯(11)的定子、转子和对支承旋转轴(16)的轴承(15a、15b)进行固定的两个导电性的托架(17、19)。两个托架(17、19)相互电连接。热交换器(102)具有用于进行地面接地的接地部(110)，定子铁芯(11)与接地部(110)电连接。根据该结构，由于热交换器(102)和定子铁芯(11)的电位为零，所以能抑制从热交换器(102)通过风扇(103)流入旋转轴(16)的高频电流。另外，由于两个托架(17、19)为相同电位，所以能抑制高频电流的流动。因而，能抑制由高频引起的轴承(15a、15b)的电蚀的发生。

Description

空气调节机

技术领域

本发明涉及具备对用于进行送风的风扇进行旋转驱动的电动机的空气调节机。

背景技术

进行冷却和供暖等的空气调节的空气调节机，一般具备用于进行送风的风扇和用于对该风扇进行旋转驱动的电动机。另外，近年作为电动机，多采用所谓无刷电动机。在无刷电动机中使用脉冲宽度调节(Pulse Width Modulation)方式(以下称PWM方式)的逆变器。然而，PWM方式，由于利用高频的脉冲来进行切换，所以从无刷电动机容易辐射不需要的高频信号。

因此，例如专利文献1所公开的空气调节机实现减小来自电动机辐射的高频噪音。该空气调节机的容易被噪音辐射的地方被防护盖覆盖，防护盖与空气调节机的内部的接地线连接。

另外，在电动机是PWM方式的逆变器驱动的情况下，绕组的中性点电位不为零。由此，在轴承的外轮与内轮之间产生电位差(以下称轴电压)。轴电压包含由切换引起的高频成分，当轴电压达到轴承的内部的油膜的绝缘破坏电压时，微小电流在轴承的内部流动。因此，在轴承的内部发生电蚀。在电蚀进行的情况下，可能在轴承的内轮、轴承的外轮或轴承球发生波状的磨耗现象，甚至导致异响。该异响是电动机故障的主要原因之一。

如上述，在使用了PWM方式的电动机中，容易发生成为噪音的不需要的高频信号。而且，由于这样的不需要的电磁辐射，容易在轴承发生电蚀。

历来，为了抑制电蚀，实施以下那样的对策。

(1)将轴承的内轮与轴承的外轮导通。

(2)使轴承的内轮与轴承的外轮绝缘。

(3)减低轴电压。

作为上述(1)的具体的结构，是使用导电性的润滑剂作为轴承的润滑剂的结构。但是，导电性润滑剂随着时间的推移而导电性恶化。另外，导电性润滑剂随着时间的推移而滑动可靠性恶化。另外，也有在旋转轴设置电刷并设为导通状态的结构，但是产生电刷的磨耗粉，和需要设置电刷的空间。

作为上述(2)的具体的结构，是将轴承的内部的铁球变更为非导电性的瓷球的结构。该结构对于电蚀的抑制是非常有效的，但是另一方面成本高。因此，不能用于通用的电动机。

作为上述(3)的具体的结构，是通过使定子铁芯与具有导电性的金属制的托架电性短路来使静电电容变化，来减低轴电压的结构。例如，在专利文献2中，通过使定子铁芯与托架短路，定子一侧的阻抗率变低，由此能抑制轴承的电蚀。

一般的，洗衣机和食器洗涤干燥机等、使用水并且需要防止触电的电动机，除充电部的绝缘(即基础绝缘)以外，需要追加独立的绝缘。另一方面，使用在空气调节机的电动机，由于没有触电的担忧，所以不需要这样的、基础绝缘以外的独立的绝缘。

因而，使用在空气调节机的电动机的转子为非绝缘结构的情况较多。因此，转子侧(也就是轴承的内轮侧)的阻抗率低。与此相反，定子侧(也就是轴承的外轮侧)由于是绝缘结构，所以阻抗率高。该情况下，发生由阻抗率所致的电压下降的差，并且轴承的内轮侧的电位高，与此相对轴承的外轮侧的电位低。因此，在轴承的电位变为不平衡，发生高的轴电压。通过这样的高的轴电压，在轴承发生电蚀。

为了避开这样的状态，在上述电动机中，定子铁芯与托架短路。由此，定子铁芯与托架之间的静电电容成分消失，如上述，定子侧的阻抗率变低，并且与转子侧的阻抗率近似。

另外，在近年的电动机中，定子侧的定子铁芯等固定部件通过模压(Mold)材料等被模压，以实现可靠性的提高。这样的电动机被称为模压电机(Molded Motor)。在模压电机中，代替金属制的托架，通过绝缘性的模压材料，轴承被固定，由此能抑制在轴承的外轮侧发生的不需要的高频电压，和在轴承的内外轮之间流动的不需要的高频电流。然而，由于这样的模压材料是树脂，所以作为固定轴承的用途，强度不充分。另外，由于这样的模压材料通过树脂成形被制作，所以尺寸精度差，并且容易发生轴承的蠕变。一般的，支承(bearing)那样的轴承，例如在外轮和外罩的内周面之间有间隙的情况下，通过传递负荷，在旋转轴发生径向的方向的力。发生这样的力时，根据径方向的相对差容易发生滑动现象。这样的滑动现象被称为蠕变。一般的，蠕变通过将外轮坚固地固定在托架等的外罩而被抑制。另一方面，伴随电动机的高输出化，需要更坚固地固定轴承。因此，作为蠕变对策，在轴承的固定中使用例如预先用钢板加工的、尺寸精度高的金属制的托架是不可缺的。另外，一般是轴承对于旋转轴在两处承受的结构。因此，由于强度和实施的容易性等的理由，两个轴承通过金属制的托架被固定。

这样，在通过改变定子侧的阻抗率来保持轴承的内轮与轴承的外轮之间的电位平衡并且抑制电蚀的结构的情况下，根据电动机的使用环境阻抗率失去平衡时，相反地轴电压变高，并且容易发生电蚀。

特别是，作为室内机的空气调节机的情况下，由金属形成的热交换器占空气调节机的内部的比例大。而且，由于与热交换器对置配置与旋转轴连接的风扇，所以在热交换器与风扇之间容易形成大的静电电容。因此，这样的空气调节机的情况下，静电电容进行影响而在电动机的阻抗率失去平衡的可能性高。即，从定子铁芯辐射的高频信号通过热交换器和风扇作为高频电流流入旋转轴，并且轴承的内轮侧的电位可能变得更高。

另外，两个轴承分别被金属制的托架固定的情况下，通常由于上述的强度性的理由，一个托架与另一个托架的形状和配置状态不同。因此，两托架的阻抗率不同。因而，被一个托架引起的电位和被另一个托架引起的电位不同。也就是，在两个轴承的轴电压不同，即使在一个轴承上不发生电蚀的情况下，在另一个他方轴承也可能发生电蚀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-198628号公报

专利文献2：日本特开2007-159302号公报

发明内容

本发明提供能抑制在电动机的轴承的电蚀的发生的空气调节机。本发明的空气调节机包括：包含导电性金属部件而构成的热交换器；对通过热交换器而被空气调节后的空气进行送风的风扇；和通过与风扇连接的旋转轴对风扇进行旋转驱动的电动机。而且本发明，电动机包括：绕组卷绕在定子铁芯的定子；以旋转轴为中心与定子对置配置的转子；支承旋转轴的轴承；和将轴承固定的两个导电性的托架。而且本发明，在热交换器的导电性金属部件具有用于进行地面接地的接地部。而且本发明，使两个托架相互电连接，并且将定子铁芯与接地部电连接。

根据该结构，由于定子铁芯与接地部连接，所以定子铁芯的电位为零。而且，由于热交换器也与接地部连接，所以能抑制从热交换器经由风扇流入旋转轴的高频电流，并且能抑制对轴承的内轮侧的电位的影响。另外，通过使两个托架电连接，两托架变为相同电位，能抑制经由旋转轴的高频电流的流动。而且，由于两托架为相同电位，所以一个轴承的内轮与外轮之间的电位差和另一个轴承的内轮与外轮之间的电位差，为近似或者相同。这样，对于由导电性的托架分别固定的两个轴承，轴承的内轮和轴承的外轮之间的电位差变小。也就是，能一边确保轴承的固定强度，一边抑制因高频而发生的轴承的电蚀。

因而，根据本发明的空气调节机，由于能抑制在电动机的两个轴承发生的轴电压变低，所以能抑制电动机的电蚀的发生。

附图说明

图1是本发明的实施方式一的空气调节机的结构图。

图2是同一实施方式的空气调节机的电动机的局部截面图。

图3是表示同一实施方式的空气调节机的结构的示意图。

图4是表示同一实施方式的空气调节机的其它结构的示意图。

图5是表示同一实施方式的空气调节机的又一其它结构的示意图。

具体实施方式

(实施方式一)

图1是本发明的实施方式一的空气调节机100的结构图。在本实施方式中，作为室内机以设置于室内的空气调节机100为例进行说明。如图1所示，空气调节机100在机箱101的内部具备热交换器102、风扇103、电动机104和电源部105。

热交换器102包含导电性金属部件而构成，为了进行供暖气和制冷，而对从吸入部(未图示)获得的空气进行热交换。风扇103是横流(crossflow)风扇，通过热交换器102对已被空气调节的空气进行送风。电动机104通过电动机104的旋转轴16与风扇103连接，对风扇103进行旋转驱动。另外，电源部105供给用于使电动机104和其它电气部件工作的电力。根据这样的空气调节机100的结构，由热交换器102进行了空气调节的空气，通过风扇103的旋转例如被送风到室内。

接着，针对内置于本实施方式的空气调节机100的电动机104的结构进行说明。图2是本发明的实施方式的空气调节机100的电动机104的局部截面图。在本实施方式中，作为电动机104，举例说明利用了PWM方式的无刷电动机。另外，在本实施方式中，举例说明转子14在定子10的内周侧以能够自由旋转的方式配置的内齿轮型的无刷电动机。

在图2中，在定子铁芯11隔着绝缘体(未图示)等卷绕有作为绕组的定子绕组12。这样的定子铁芯11与其它的固定部件一起通过作为模压材料的绝缘树脂13进行模压成形。在本实施方式中，通过将这些部件进行模压一体成形，而构成外形为大致圆筒形状的定子10。

在定子10的内侧隔着空隙插入转子14。转子14具有包含转子铁芯31的圆板状的旋转体30和贯穿旋转体30的中央而连结的旋转轴16。旋转体30中，磁铁32被保持在与定子10的内周侧对置的圆周方向上。磁铁32是例如铁氧体树脂磁铁等永久磁铁。这样，定子10的内周侧与旋转体30的外周侧对置配置。

在转子14的旋转轴16安装有两个支承旋转轴16的轴承15。轴承15是具有多个铁球15c的圆筒形状的轴承。轴承15的内轮侧被固定于旋转轴16。在图2中，在旋转轴16成为从电动机104的主体突出的一侧的输出轴侧，轴承15a支承旋转轴16。另外，在与输出轴侧相反一侧(以下称反输出轴侧)，轴承15b支承旋转轴16。这些轴承15的外轮侧分别通过具有导电性的金属制的托架17、19固定。在图2中，输出轴侧的轴承15a通过托架17被固定，并且反输出轴侧的轴承15b通过托架19被固定。根据以上那样的结构，旋转轴16通过两个轴承15被支承，转子14自由旋转。

而且，在电动机104内置有安装了控制电路和驱动电路(都未图示)的印制电路板18。另外，在印制电路板18连接有驱动电路的电源(未图示)、地线和控制信号等的连接线20。

在本实施方式中，在导通销22预先与托架19电连接的状态下被模压一体成形。在定子10的输出轴侧的端面，导通销22的前端露出，并且该前端与托架17电连接。根据该结构，托架17与托架19在电动机104的内部相互电连接。

而且，在本实施方式中，在作为模压材料的绝缘树脂13的一部分设置有贯穿孔23。与定子铁芯11连接的连接销24的一端通过贯穿孔23而向外部突出。连接销24如后述，与用于进行地面接地的接地部110电连接。

对于如以上方式结构的电动机104，通过连接线20从电源部105供给各电源电压和控制信号。由此，驱动电流从印制电路板18的驱动电路向定子绕组12流动，从定子铁芯11发生磁场。通过来自定子铁芯11的磁场和来自磁铁32的磁场，对应于磁场的极性产生吸引力和排斥力。通过该吸引力和排斥力，转子14以旋转轴16为中心进行旋转。由于在旋转轴16的输出轴侧连接有风扇103，所以通过旋转轴16的旋转而风扇103被旋转驱动。

接着，针对电动机104的结构进行详细说明。首先，电动机104如上述，旋转轴16被两个轴承15支承，并且各个的轴承15被托架17、19固定并支承。而且，为了抑制上述那样的由蠕变(creep)引起的故障，在本实施方式中，各个的轴承15被具有导电性的金属制的托架17、19固定。即，在本实施方式中，将预先用钢板进行加工并且尺寸精度高的导电性的托架17、19用于轴承15的固定。特别是，在要求电动机104的高输出化的情况下，更优选采用这样的结构。

具体而言，首先反输出轴侧的轴承15b通过与轴承15b的外周直径大致相等的外周直径的托架19被固定。另外，托架19与绝缘树脂13被模压一体成形。即，如图2所示，在反输出轴侧的绝缘树脂13的形状是具有从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。在该主体突出部13a的主体内部侧，作为内部托架而设置托架19，并且通过绝缘树脂13被模压一体成形。托架19具有中空圆筒状的杯形状，更具体而言具有一方打开的圆筒部19a和从打开一侧的圆筒端部向外方向稍微扩展的环形的凸缘部19b。圆筒部19a的内周直径与轴承15b的外周直径大致相等，并且通过在圆筒部19a插入轴承15b，轴承15b通过托架19也被固定于绝缘树脂13。根据该结构，由于轴承15b的外轮侧被固定于金属制的托架19，所以能抑制由蠕变引起的故障。另外，凸缘部19b的外周直径比轴承15b的外周直径稍微大。即，凸缘部19b的外周直径比轴承15b的外周直径大，且至少比旋转体30的外周直径小。通过将托架19设计为这样的形状，例如与凸缘部19b超过旋转体30的外周扩展到定子铁芯11的构造相比，能抑制金属材料的使用量，并且能抑制制造成本。另外，这样能抑制金属制的托架19的面积，进而利用绝缘树脂13覆盖托架19的外廓而被模压一体成形，因此能抑制从轴承15b发生的噪音。

接着，输出轴侧的轴承15a通过与定子10的外周直径大致相等的外周直径的托架17而被固定。托架17是大致圆板形状，在圆板的中央具有与轴承15a的外周直径大致相等的直径的突出部13b。突出部13b的内侧为中空。电动机104内置印制电路板18后，在托架17的突出部13b的内侧插入轴承15a。插入轴承15a，并且按照设置于托架17的外周的连接端部和定子10的连接端部嵌合的方式，将托架17压入定子10。这样做形成电动机104。根据该结构，由于轴承15a的外轮侧被固定于金属制的托架17，所以能抑制由蠕变引起的故障。

按以上方式结构的电动机104在电方面如上所述，转子14侧(也就是轴承15的内轮侧)的阻抗率低，并且定子10侧(也就是轴承15的外轮侧)高。此处，定子铁芯11与旋转体30隔着很小的空隙对置。另外，旋转体30和旋转轴16是导电体。因此，作为转子14侧的阻抗率，考虑到从定子铁芯11到轴承15的内轮之间时，此间的阻抗率低。而且，由于此间的阻抗率低，所以从定子铁芯11发生的高频信号不衰减而到达轴承15的内轮。其结果是，在轴承15的内轮发生高电位的高频的电压。

而且，一般而言，作为室内机的空气调节机100按照热交换器102与风扇103以大面积相对的方式配置。因此，作为转子14一侧的阻抗率，热交换器102和风扇103的静电电容成为并列连接的电路结构。也就是，阻抗率进一步降低。换言之，从定子铁芯11发生的高频信号经由金属制的热交换器102和风扇103到达旋转轴16，对转子14一侧的电位发生影响。

对此，作为定子10一侧的阻抗率，由于考虑到从定子铁芯11到轴承15的外轮之间时，例如与轴承15a的外轮连接的托架17从定子铁芯11保持一定程度的间隔而配置，所以此间的阻抗率高。而且，由于此间的阻抗率高，所以从定子铁芯11发生的高频信号衰减后到达轴承15的外轮。该结果是，在轴承15的外轮发生低电位的高频的电压。

这样，由于转子14一侧和定子10一侧的阻抗率是不平衡的，所以在轴承15的内轮与外轮之间发生电位差、即轴电压。通过发生轴电压，在轴承15发生电蚀。另外，使这样的轴电压发生的信号的主要发生源，是卷有以PWM方式的高频的切换驱动的绕组的定子铁芯11。即，定子铁芯11由于卷有以高频电流驱动的绕组，所以在定子铁芯11发生通过驱动电流而发生的磁通量，并且也发生由驱动高频引起的高频信号。该发生的高频信号隔着空间，被感应到轴承15的内轮和外轮。

图3是表示本发明的实施方式的空气调节机100的结构的示意图。下面参照图3针对本实施方式的用于抑制电蚀的结构进行说明。

首先，如图3所示，热交换器102具有用于进行地面接地的接地部110。接地部110设置于热交换器102的导电性金属部件。接地部110通过接地线110a与用于进行地面接地的接地棒(未图示)等电连接。具体而言，例如与接地部110连接的接地线110a延伸到室外机(未图示)，从室外机使用接地棒对地面进行接地。

通过这样将热交换器102接地，被热交换器102感应的高频信号流入地面。因此，热交换器102的电位成为零。而且，从定子铁芯11经由旋转体30到达轴承15的内轮的高频电压，也从旋转轴16和风扇103到达热交换器102。其结果是，能抑制在轴承15的内轮发生的电位。

另外，如图3所示，作为使轴电压发生的高频信号的主要的发生源的定子铁芯11，通过连接销24与接地部110电连接。因此，从定子铁芯11发生的高频信号也流入地面。因而，从定子铁芯11发生的高频信号衰减，能抑制在轴承15的内轮和外轮之间发生的电位。

而且，本实施方式是两个托架、即托架17和托架19通过导通销22电连接的结构。根据该结构，两个托架成为相同电位，并且能抑制经由旋转轴16的高频电流的流动。而且，由于两个托架为相同电位，所以轴承15a的内轮与外轮之间的电位差和轴承15b的内轮与外轮之间的电位差，近似或者相同。因此，能抑制电蚀仅在一个托架集中发生。

如以上已说明的，空气调节机100在热交换器102具有用于进行地面接地的接地部110，并且托架17和托架19相互电连接，而且电连接定子铁芯11和接地部110。因此，轴承15a和轴承15b的各自的轴电压被抑制为较低。由此，能抑制电蚀的发生。

并且，在以上的说明中，说明了将定子铁芯11与接地部110电连接的例子。另一方面，能采用将相互电连接的托架17和托架19再与接地部110电连接的结构。用图4说明该结构。图4是表示本发明的实施方式的空气调节机100的其它结构的示意图。图4所示的结构中，连接销24与导通销22电连接，并且也与接地部110电连接。根据该结构，托架17和托架19也与地面接地，能抑制在两个托架发生的高频电压，并且轴电压变低。

另外，图5是表示本发明的实施方式的空气调节机100的又一其它结构的示意图。在图5所示的结构中，连接销24与导通销22电连接，而且通过电容器111与接地部110电连接。由于通过电容器111，所以仅高频信号与地面接地。因此，能抑制电蚀的发生，并且也能减低噪音的发生。并且，图5的结构是在图4的结构中进一步设置了电容器111的结构，但是另一方面，对于图3的结构，也能采用仅使定子铁芯11通过电容器111与接地部110电连接的结构。

产业上的可利用性

本发明的空气调节机通过减低电动机的轴电压来抑制轴承的电蚀的发生。因此，能利用于空气调节机的室内机等。

符号说明

10 定子

11 定子铁芯

12 定子绕组(绕组)

13 绝缘树脂

13a 主体突出部

13b 突出部

14 转子

15，15a，15b 轴承

15c 铁球

16 旋转轴

17，19 托架

18 印制电路板

20 连接线

22 导通销

24 连接销

30 旋转体

31 转子铁芯

32 磁铁

100 空气调节机

101 机箱

102 热交换器

103 风扇

104 电动机

105 电源部

110 接地部

110a 接地线

111 电容器

Claims (6)

1.一种空气调节机，其特征在于，包括：

包含导电性金属部件而构成的热交换器；对通过所述热交换器被空气调节后的空气进行送风的风扇；和利用连接于所述风扇的旋转轴对所述风扇进行旋转驱动的电动机，其中，

所述电动机具备：

在定子铁芯卷绕有绕组的定子；

以所述旋转轴为中心与所述定子相对配置的转子；

支承所述旋转轴的轴承；和

固定所述轴承的两个导电性的托架，

所述热交换器，在所述导电性金属部件具有用于进行地面接地的接地部，

所述两个托架相互电连接，

所述定子铁芯与所述接地部电连接。

2.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

相互电连接的所述两个托架进一步与所述接地部电连接。

3.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

至少所述定子铁芯经由电容器与所述接地部电连接。

4.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

所述两个托架的至少一个与卷绕有所述绕组的所述定子铁芯利用绝缘树脂一体成形。

5.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

所述两个托架在所述电动机的内部电连接。

6.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

卷绕在所述定子铁芯的所述绕组，被脉冲宽度调节方式的逆变器驱动。

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