CN102577040A - 电动机和具备它的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以PWM方式驱动逆变器的电动机，其抑制轴承的电蚀的发生。转子的旋转体具备：构成旋转体的外周部的外侧铁心；与轴连接的构成内周部的内侧铁心；配置在外侧铁心和内侧铁心之间的电介质层；在轴方向贯通外侧铁心的多个插入孔；和分别插入多个插入孔的永磁铁。由此，提高转子侧(轴承内轮侧)的阻抗，使其与定子侧(轴承外轮侧)的阻抗相近，能够取得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频电位的平衡，因此，能够提供抑制轴承的电蚀的发生的电动机和具备该电动机的电气设备。

Description

电动机和具备它的电气设备

技术领域

本发明涉及具备在插入孔中分别插入永磁铁的转子的电动机，特别是涉及以抑制轴承的电蚀的发生的方式改良的电动机。

背景技术

近年来，电动机采用由脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)方式(以下，称为PWM方式)的逆变器(inverter)驱动的方式的案例逐渐增多。在这样的PWM方式的逆变器驱动的情况下，绕组的中性点电位不为零，因此，轴承的外轮和内轮之间产生电位差(以下，称为轴电压)。轴电压包括切换(switching)导致的高频成分，轴电压达到轴承内部的油膜的绝缘破坏电压时，在轴承内部流过微小电流，在轴承内部发生电蚀。在电蚀进行时，轴承内轮、轴承外轮或者轴承珠发生波状磨损现象，发生异常音，成为电动机中的不良情况的主要原因之一。

其中，结构为，通过PWM方式进行逆变器驱动的驱动电路(包括控制电路等)的电源供给电路，与该电源供给电路的1次侧电路和1次侧电路侧的接地的地线电绝缘。

目前，为了抑制电蚀，存在以下的对策。

(1)使轴承内轮和轴承外轮为导通状态。

(2)使轴承内轮和轴承外轮为绝缘状态。

(3)降低轴电压。

作为上述(1)的具体方法，能够举出使轴承的润滑剂为导电性的方案。但是，导电性润滑剂存在随时间的经过其导电性逐渐恶化、滑动可靠性差等问题。此外，也考虑过在轴设置电刷，使之成为导通状态的方法，但是该方法也存在电刷摩耗粉、需要空间等的问题。

作为上述(2)的具体方法，能够举出将轴承内部的铁珠变更为非导电性的陶瓷珠的方法。该方法的电蚀抑制效果非常高，但是存在成本高的问题，不能够在通用的电动机中采用。

作为上述(3)的具体方法，在现有技术中公知的有使得定子铁心与具有导电性的金属制的托架电短路，使静电电容变化而降低轴电压的方法(例如，参照专利文献1)。此外，在抑制电动机的轴承的电蚀的现有技术中，较多地公开有将电动机的定子铁心等与接地的地线电连接的结构(例如，参照专利文献2)。

其中，并联连接静电电容和电阻时的阻抗，以Z＝1/jωC+R的关系式表示。在此，Z表示阻抗，j表示虚数，ω表示角频率、C表示静电电容，R表示电阻。从该式可知，在静电电容变大或者电阻变小时，阻抗变低。此外，相反地当静电电容变小或电阻变大时，阻抗变高。

在专利文献1中，使得定子铁心和托架短路，降低定子侧的阻抗，由此抑制轴承的电蚀。

即，通常，在洗衣机或洗碗干燥机等的水环境中使用、有触电的可能的电动机，有必要在充电部的绝缘(基础绝缘)之外，追加独立的绝缘(以下，称为附加绝缘)。另一方面，除此之外的空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化机等中使用的电动机，没有触电的危险，因此不需要附加绝缘。因此，空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化机等中使用的电动机，转子不是绝缘结构，转子侧(轴承内轮侧)的阻抗为低的状态。与此相对，定子侧(轴承外轮侧)为绝缘结构，因此阻抗为高状态。这种情况下，轴承内轮侧的电位高，轴承外轮侧的电位低，因此，为不平衡的状态，会产生高的轴电压。由于该高的轴电压的存在，有可能导致在轴承上发生电蚀。

为了避免这种状态，在专利文献1中，采用如下方法：使得定子铁心和托架短路，在其间消除静电电容成分，如上所述，降低定子侧(轴承外轮侧)的阻抗，使其与转子侧(轴承内轮侧)的阻抗相近。

此外，近年来，提案有定子侧的定子铁心等的固定部件由模制部件模制，可靠性提高的模制电动机。在此，代替金属制的托架，用这样的绝缘性的模制部件固定轴承，抑制在轴承外轮侧发生的不必要的高频电压、流过轴承内外轮间的不必要的高频电流。但是，这样的模制部件为树脂，对于固定轴承来说存在强度不充分、由于是树脂成型因而尺寸精度差、轴承的蠕变(creep)容易发生等的问题。即，对于轴承部件(bearing)这样的轴承，通常在例如外轮和外壳内周面之间存在缝隙的情况下，由于传递负荷而在轴上产生径向的力。产生这样的力时，由于径方向的相对差而容易产生滑动现象，这样的滑动现象称为蠕变。这样的蠕变，通常能够通过在托架等的外壳上牢固固定外轮而抑制。此外，近年来伴随着电动机的高输出化，需要更牢固地固定轴承。因此，例如，在轴承的固定中采用预先由钢板等加工的尺寸精度好的金属制的托架等，蠕变的对策的实施变得非常必要。特别是，轴承相对于轴在2个位置承受的结构为通常结构，从在此所述的强度的方面、实施的容易性等的理由出发，优选对2个轴承，以金属制的托架固定。

但是，首先，专利文献1这样的现有的方法中，存在如下问题。即，该现有的方法为短路的方法，不能够进行阻抗的调整，根据转子的磁铁材质、结构的不同，存在轴电压变高的情况。此外，作为其他问题，能够举出：虽然为降低阻抗的方法，但在轴承内轮和轴承外轮间电位总是为高的状态下，需要保持平衡。这样的状态的情况下，考察到电动机的使用环境、定子和转子的组合精度偏差等，阻抗的平衡被破坏时，反而会造成轴电压增高、容易发生电蚀的情况。

此外，从上述的强度的理由出发，采用金属制的托架的情况下，与用绝缘树脂这样的模制部件固定轴承的情况相比，定子侧的阻抗有可能变低。即，考察到，对于树脂外壳，由于稳固的绝缘性能使得轴承内外轮间为不流过电流的状态，但是由于采用导电性托架，绝缘性能降低，轴承内外轮间成为流过电流的状态，容易发生电蚀。此外，导电性的托架的采用，降低了定子的阻抗，因此，轴承内轮和外轮电位变高，由此带来与专利文献1同样的问题。

此外，本申请的课题的结构，如上所述，是对电动机通过PWM方式以逆变器驱动的驱动电路(包括控制电路等)的电源供给电路、该电源供给电路的1次侧电路和1次侧电路侧的接地的地线电绝缘的结构。因此，采用现有技术的电动机的将定子铁心等与接地的地线电连接的结构，在此结构基础上进行改良，由此来实现问题的解决，从电动机的规格、特性的观点出发，还考察到其他的问题，是很困难的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-159302号公报

专利文献2：日本特开2004-229429号公报

发明内容

本发明的电动机，具备：定子，其包括以在外侧缠绕有绕组的方式安装(卷装)的定子铁心；转子，其包括配置在定子的内侧的旋转体，和以贯通旋转体的中央的方式与旋转体连接的轴；以使轴自由旋转的方式支承轴的轴承；和固定轴承的托架。其中旋转体包括：构成旋转体的外周部的外侧铁心；与轴连接的构成内周部的内侧铁心；配置在外侧铁心和内侧铁心之间的电介质层；在轴方向贯通外侧铁心的多个插入孔；和分别插入多个插入孔的永磁铁。

根据上述结构，通过在外侧铁心和内侧铁心之间设置的电介质层，在低阻抗的转子中，成为等价于电介质层的静电电容串联连接的结构，能够使得转子侧的阻抗变高。如此，使得转子侧的阻抗变高，能够与作为高阻抗的定子侧的阻抗相近，其结果是，能够使得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频电位相等，取得平衡。定子侧和转子侧的阻抗为高的状态，因此，轴承内轮侧和轴承外轮侧的电位为低的状态，能够取得平衡，能够不受使用环境等影响而抑制轴电压。

此外，本发明的电动机，具备具有导电性的2个托架，各个托架电连接并且与定子铁心绝缘。

这样的电连接2个托架的结构，能够使得两托架为等电位，能够使一个轴承内轮外轮间的电位差和另一个轴承内轮外轮间的电位差相近或相同。在这样的结构中，利用电介质层，适宜调整转子侧的阻抗，相对于各个轴承，内轮外轮间的电位差，即，轴电压能够变低。如此，相对于导电性的托架分别固定的2个轴承，能够使轴承内轮和外轮间的电位差变低，能够确保轴承的固定强度，能够抑制由PWM等的高频导致的轴承的电蚀的发生。

此外，通过改变电介质层的宽度或材料，能够改变静电电容，因此，能够适宜设定转子侧的阻抗。此外，电介质层，是指使得电介质的介电常数和厚度、与电介质连接的导电物(电极)表面积有意变化的层，恰好在轴和旋转体之间存在电介质元件。

并且，通过2个托架和定子铁心绝缘的结构，能够使得定子侧的阻抗更高。即，定子侧的阻抗如此高，并且通过电介质层转子侧的阻抗也增高，因此，能够使轴承内轮侧和外轮侧各个的电位降低。轴承内轮侧和外轮侧的电位在低的状态下，能够取得平衡，能够不受使用环境等的影响而抑制轴电压。

此外，本发明的电动机，2个托架的至少一个和以在外侧缠绕有绕组的方式安装的定子铁心通过绝缘树脂一体成型。

根据这样的结构，2个导电性托架在电动机内部通过连接销等电连接，相对于使用环境、外部应力等，能够可靠性高的电连接。

此外，本发明的电动机，电介质层以围绕轴的周围的方式设置。

此外，本发明的电动机，外侧铁心和内侧铁心隔着电介质层被固定。

此外，本发明的电动机，电介质层以使其内侧和外侧绝缘分离的方式配置。

通过这样的结构，使其成为能够容易地制造的旋转体的结构，因此，能够提高转子侧的阻抗增高的转子的生产性。

此外，本发明的电动机，电介质层具有以围绕轴的周围的方式设置的主体部和从主体部突出的多个突起部，突起部和各个的永磁铁以接触的方式配置。

此外，本发明的电动机，各个突起部在旋转体的上端面和下端面之间的中间层部从主体部向外周方向突出。

此外，本发明的电动机，各个突起部在旋转体的上端面和下端面从主体部向外周方向突出。

根据这样的结构，除了能够通过电介质层抑制电蚀的发生，还能够通过电介质层的突起部，固定插入至插入孔的永磁铁，能够容易地提高永磁铁的保持强度。

此外，本发明的电动机，设置有电介质层以使得定子铁心和轴之间的阻抗变高。

此外，本发明的电气设备(电力设备)搭载上述电动机。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式1的无电刷电动机的截面的结构图。

图2为示意性的表示该无电刷电动机的主要部分的图。

图3A为表示该无电刷电动机的旋转体的结构的上面图。

图3B为表示图3A的3B-3B截面的图。

图4为表示本发明的实施方式2的无电刷电动机的截面的结构图。

图5A为表示该无电刷电动机的旋转体的结构的上面图。

图5B为表示图5A中的5B-5B截面的图。

图6为表示该无电刷电动机的其他的结构例的截面的结构图。

图7A为表示该无电刷电动机的旋转体的其他结构例的上面图。

图7B为表示图7A中的7B-7B截面的图。

图8为表示实施例1的轴电压的测定方法的图。

图9为表示完全波形破坏的一例的图。

图10为表示部分波形破坏的一例的图。

图11为表示无波形破坏的一例的图。

图12为表示比较例1的无电刷电动机的截面的结构图。

图13A为表示比较例1的无电刷电动机的旋转体的结构的上面图。

图13B为表示图13A中的13B-13B截面的图。

图14为表示本发明的实施方式3的电气设备(空调室内机)的大致结构的结构图。

图15为表示本发明的实施方式4的电气设备(空调室外机)的大致结构的结构图。

图16为表示本发明的实施方式5的电气设备(热水器)的大致结构的结构图。

图17为表示本发明的实施方式6的电气设备(空气净化机)的大致结构的结构图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1为表示本发明实施方式1的电动机的截面的结构图。本实施方式中，作为电气设备举出在空调用中搭载的、用于驱动送风风扇的无电刷电动机的电动机的一例进行说明。此外，本实施方式中，举出转子以能够自由旋转的方式配置在定子的内周侧的内转子型的电动机为例进行说明。

图1中，在定子铁心11，隔着使定子铁心11绝缘的作为绝缘体的树脂21，卷装定子绕组12。该定子铁心11，与其他的固定部件一起，通过作为模制部件的绝缘树脂13模制成型。本实施方式中，这些部件如上述这样模制一体成型，由此，构成外形形成为大致圆筒形状的定子10。

定子10的内侧，隔着缝隙插入转子14。转子14具有：包括转子铁心31的圆板状的旋转体30，和贯通旋转体30的中央与旋转体30连接的轴16。此外，以下进行详细说明，但是，旋转体30，如图1所示，从最外周部向着内周侧的轴16，依次配置有：构成转子铁心31的外周部的外侧铁心31a、电介质层50、构成转子铁心31的外周部的内侧铁心31b。此外，旋转体30，以其外轴侧与定子10的内周侧相对的方式配置。外侧铁心31a上设置在轴16延伸的在轴方向贯通的多个插入孔33。各插入孔33插入永磁铁32。永磁铁32，对应于电动机的特性，能够适应稀土类、铁氧体类的烧结磁铁或树脂磁铁中的任一个，但本实施方式中使用钕系稀土类烧结磁铁。

转子14的轴16安装有支承轴16的2个轴承15。轴承15为具有多个铁珠的圆筒形状的轴承部件(bearing)，轴承15的内轮侧固定在轴16。图1中，轴16在作为从无电刷电动机主体突出的一侧的输出轴侧，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)，反输出轴侧轴承15b支承轴16。这些轴承15，分别通过具有导电性的金属制的托架，固定轴承15的外轮侧。图1中，输出轴侧轴承15a通过输出轴侧托架17固定，反输出轴侧轴承15b通过反输出轴侧托架19固定。通过以上结构，轴16被支承在2个轴承15上，转子14能够自由旋转。

该无电刷电动机上内置了安装有包括控制电路的驱动电路的印刷基板18。内置该印刷基板18，将输出轴侧托架17压入定子10，由此，形成无电刷电动机。此外，在印刷基板18上，连接施加控制绕组的电源电压Vdc、控制电路的电源电压Vcc和旋转数的控制电压Vsp的引线、控制电路的地线等的连接线20。

其中，安装有驱动电路的印刷基板18上的零电位点部，与接地的地线和1次侧(电源)电路绝缘，接地的地线和1次侧电源电路的电位，为浮置状态。在此，零电位点部是指在印刷基板18上作为基准电位的0伏电位的配线，表示通常称为地线的地线配线。连接线20所包括的地线，与该零电位点部，即地线配线连接。此外，安装有驱动电路的印刷基板18上连接的供给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、施加控制电压的引线和控制电路的地线等，与相对于供给绕组的电源电路的电源电路的1次侧(电源)电路、相对于供给控制电路的电源电路的1次侧(电源)电路、与这些1次侧(电源)电路连接的接地的地线和独立接地的接地的地线的任一个都电绝缘。即，相对于1次侧(电源)电路电位和接地的地线的电位，安装在印刷基板18上的驱动电路为电绝缘状态，因此，电位为浮起状态。这也表现为电位被浮置的状态，是已知的。此外，由此，供给与印刷基板18连接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，称为浮置电源，这也为已知的表现。

相对于以上结构的该无电刷电动机，通过连接线20，供给各电源电压和控制信号，由此，以轴16为中心，转子14旋转。

接着，对该无电刷电动机的详细结构进行说明。

首先，该无电刷电动机，如上所述，轴16由2个轴承15支承，并且各个轴承15通过托架固定、支承。为了抑制上述的蠕变造成的问题，本实施方式，各个轴承15，通过具有导电性的金属制的托架固定。即，本实施方式，在轴承15的固定中采用预先由钢板加工的尺寸精度良好的导电性的托架。特别是，在要求电动机的高输出化的情况下，优选这种结构。

具体来说，首先，相对于反输出轴侧轴承15b，通过与反输出轴侧轴承15b的外周径大致相等的外周径的反输出轴侧托架19固定。此外，该反输出轴侧托架19，与绝缘树脂13模制一体成型。即，如图1所示，反输出轴侧中的绝缘树脂13的形状，为具有从本无电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的主体内部侧配置反输出轴侧托架19作为内部托架，与绝缘树脂13模制一体成型。反输出轴侧托架19具有为中空圆筒状的罩形状，更具体来说，具有一边开口的圆筒部19a和从开口侧的圆筒端部向外方向稍微扩展的环状的缘部19b(轴环)。圆筒部19a的内周径与反输出轴侧轴承15b的外周径大致相等，在圆筒部19a压入反输出轴侧轴承15b，由此，反输出轴侧轴承15b经由反输出轴侧托架19固定在绝缘树脂13上。根据这样的结构，反输出轴侧轴承15b的外轮侧固定在金属制的反输出轴侧托架19，因此，能够抑制蠕变带来的问题。此外，缘部19b的外周径比反输出轴侧轴承15b的外周径稍大。即，缘部19b的外周径，比反输出轴侧轴承15b的外周径稍大，并且至少比旋转体30的外周径小。反输出轴侧托架19成为如此形状，例如与缘部超过旋转体30的外周扩展到定子10的结构相比，能够抑制成本高的金属材料的使用。此外，能够抑制这样的金属制的反输出轴侧托架19的面积，与绝缘树脂13以覆盖反输出轴侧托架19的外轮廓的方式模制一体成型，因此，能够抑制从反输出轴侧轴承15b产生的杂音。

接着，相对于输出轴侧轴承15a，通过与定子10的外周径大致相等的外周径的输出轴侧托架17固定。输出轴侧托架17为大约圆板形状，在圆板的中央部具有与输出轴侧轴承15a的外周径大致相等的径长的突出部，该突出部的内侧为中空。内置印刷基板18，将这样的输出轴侧托架17的突出部的内侧压入输出轴侧轴承15a，并且将输出轴侧托架17压入定子10，使得在输出轴侧托架17的外周设置的连接端部和定子10的连接端部嵌合，由此，形成本无电刷电动机。根据这样的结构，能够实现组装操作的容易化，并且输出轴侧轴承15a的外轮侧固定在金属制的输出轴侧托架17，因此能够抑制蠕变的问题。

此外，在反输出轴侧托架19，预先电连接导通销22。即，如图1所示，在反输出轴侧托架19连接导通销22的一个前端部。导通销22配置在绝缘树脂13的内部，与反输出轴侧托架19同样，与绝缘树脂13模制一体成型。此外，导通销22在电动机内部配置在绝缘树脂13的内部，由此防止导通销22生锈，或者远离外力等，相对于使用环境、外部应力等，可靠性高地电连接。导通销22在绝缘树脂13的内部，从反输出轴侧托架19向本无电刷电动机的外周方向延伸，从本无电刷电动机的外周附近几乎与轴16平行地向输出轴侧进一步延伸。导通销22的另一个前端部，从绝缘树脂13的输出轴侧的端面露出。在另一个前端部，连接有用于将导通销22和输出轴侧托架17电连接的导通销23。即，将输出轴侧托架17压入定子10时，导通销23与输出轴侧托架17接触，确保输出轴侧托架17和导通销23导通。根据上述结构，输出轴托架17和反输出轴侧托架19这2个托架，通过导通销22电连接。此外，输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19，在通过绝缘树脂13与定子铁心11绝缘的状态下，该2个托架电连接。

本实施方式，在旋转体30中，在轴16和旋转体30的外周之间设置电介质层50。

图2为示意性的表示本发明的实施方式1中无电刷电动机的主要部分的图。如图2所示，输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19通过导通销22、23电连接，为与定子铁心11不连接的状态。

在此，输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19不连接的情况下，两托架的形状、配置状态不同，因此，两托架的阻抗不同。因此，在输出轴侧托架17感应的电位与在反输出轴侧托架19感应的电位发生不平衡。该电位的不平衡，有可能导致成为通过轴16从输出轴侧到反输出轴侧或者从反输出轴侧到输出轴侧容易流过高频电流的状态。

在本实施方式中，输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19电连接，由此使两托架为同电位，能够抑制电位的不平衡，成为为通过轴16难以流过高频电流的状态。

此外，连接输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19的导通销22与定子铁心11连接，定子侧的阻抗变低。在阻抗变低时，如上所述，在定子侧，即轴承中的外轮侧的电位为高的状态。与此相对，本实施方式中，导通销22和定子铁心11为绝缘状态，能够抑制阻抗的降低，抑制轴承外轮侧的电位为低状态。此外，由此，如以下说明，成为容易取得定子侧和转子侧的阻抗的平衡的状态。再者，本实施方式，如上所述，仅通过将输出轴侧托架17压入定子10，就能够在确保与定子铁心11的绝缘的同时，能够电连接输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19。因此，在制造工序中，能够容易抑制定子侧的阻抗的降低，并且能够使得两托架为同电位。

接着，对旋转体30详细说明。图3A、3B为表示本发明的实施方式1中的无电刷电动机的旋转体30的上面和其3B-3B截面的图。

如图3A、3B所示，旋转体30，朝向内周侧依次配置：配置在最外周部的具有多个插入孔33的外侧铁心31a、电介质层50、内侧铁心31b。此外，在多个插入孔33分别插入例如钕系稀土类烧结磁铁等的永磁铁32。此外，电介质层50为由绝缘树脂形成的层。本实施方式中，作为电蚀抑制用，设置这样的电介质层50。在图3A、3B中，电介质层50，表示为在旋转体30的内周侧和外周侧之间围绕轴16的周围、形成为环状的一例。旋转体30，如此，为保持多个永磁铁32的外侧铁心31a、形成电介质层50的绝缘树脂和内侧铁心31b一体形成的结构。此外，在内侧铁心31b的内周的连接部35中，旋转体30与轴16连接。由此，构成支承在轴承15上的转子14。

在旋转体30中，电介质层50，为由作为绝缘物的绝缘树脂形成的层，外侧铁心31a和内侧铁心31b串联绝缘分离。另一方面，电介质层50由具有规定的介电常数的绝缘树脂形成，高频电流能够流过外侧铁心31a和内侧铁心31b之间。

在未设置这样的电介质层50的情况下，如上所述，定子铁心和托架之间的阻抗高，相反，与转子电连接的轴和定子铁心之间的阻抗低。相对于这样的具有阻抗成分的等价电路，会流入从定子铁心等产生的脉冲宽度调制的高频电流等。因此，在与托架电连接的轴承的外轮、轴承内轮侧的轴之间，因高频电流而产生电位差。

在本实施方式中，在阻抗低的转子的旋转体中，如图2所示设置电介质层50，由此，提高转子14的阻抗使得其与托架侧的阻抗相近。即，在外侧铁心31a和内侧铁心31b之间设置电介质层50，由此，转子14等价于通过电介质层50静电电容串联连接的结构，能够提高转子14的阻抗。通过提高转子14的阻抗，从转子14流到轴16的高频的电压下降变大，因此，由此能够使得因高频电流而在轴16产生的电位变低。基于上述原理，本实施方式的无电刷电动机，与输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19电连接的轴承15的外轮、轴承15的内轮侧的与轴16之间的因高频电流导致的电位差降低。如上所述，在本实施方式中，输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19与定子铁心11为绝缘状态，能够抑制输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19的阻抗的降低，输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19也成为高的阻抗状态。因此，在轴承内轮和轴承外轮之前总是电位为低的状态，成为使得该电位差变低以确保平衡的状态，由此，抑制轴承上电蚀的产生。

在本实施方式中，通过导通销22、23电连接输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19，由此，两托架为同电位，能够抑制经由轴的高频电流的流动。两托架同电位，能够使得输出轴侧轴承15a的内轮外轮间的电位差与反输出轴侧轴承15b的内轮外轮间的电位差相近或相同。根据这样的结构，利用电介质层50适宜调整转子侧的阻抗，由此，相对于输出轴侧轴承15a和反输出轴侧轴承15b的各个，内轮外轮间的电位差，即轴电压能够降低。由此，能够抑制虽然一个轴承的电蚀得到抑制，但在另一个轴承上发生电蚀这样的问题。如此，相对于在导电性的托架分别固定的2个轴承，能够降低轴承内轮和外轮之间的电位差，因此，能够确保轴承的固定强度，并且能够抑制PWM等由高频导致的轴承的电蚀的发生。

此外，通过改变电介质层50的宽度或材料，能够改变静电电容，因此，能够适宜设定转子14侧的阻抗。即，通过降低形成电介质层50的绝缘树脂的介电常数，增大绝缘树脂的厚度(电极间的距离)，或者缩小电极面积等，能够降低电介质层50的静电电容。如此，能够降低电介质层50的静电电容，提高转子14的阻抗。

此外，作为形成电介质层50的绝缘树脂，通过使用间规聚苯乙烯(Syndiotactic Polystyrene，以下，称为SPS)，能够低介电常数化，即使绝缘树脂的厚度小，也能够进一步提高转子14的阻抗。即，通常电动机的绝缘树脂使用的树脂，使用在聚对苯二甲酸丁二酯(以下，称为PBT)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂等中以玻璃纤维等的无机填充剂强化的树脂，该材料的介电常数在约3.5左右。与此相对，SPS树脂的介电常数，非强化品在2.6，强化品在2.8，为比通常的树脂低的介电常数。因此，绝缘树脂的厚度上限由结构上规定，能够在使用PBT树脂时阻抗不够低的情况下，通过使用SPS树脂来缩小静电电容。

如图3A、3B所示，通过电介质层50在外侧铁心31a和内侧铁心31b分离的旋转体30的结构，在制造工艺中，能够在没有轴16的状态下使转子铁心和绝缘树脂一体成型。因此，与在轴和转子铁心之间设置电介质层的结构相比较，在如图3A、3B所示的结构中，能够在没有轴的状态下使旋转体30成型，能够提高生产性。此外，如果是图3A、3B所示的结构，即使在改变轴16的品种时，也能够通过铆接或压入来固定轴16，因此，品种替换的对应变得容易，由此能够提高生产性。

(实施方式2)

图4为表示本发明实施方式2中的无电刷电动机的截面的结构图。此外，图5A、5B为表示本发明的实施方式2中的无电刷电动机的旋转体30的上面和其5B-5B的截面的图。与实施方式1相比较，作为本实施方式的电动机的无电刷电动机，旋转体30具备与实施方式1的电介质层50不同形状的电介质层60。此外，在本实施方式中，除电介质层60以外，与实施方式1相同，省略详细说明。

如图4和图5A、5B所示，本实施方式的旋转体30，朝向内周侧依次配置：配置在最外周部的具有多个插入孔33的外侧铁心31a、电介质层60、内侧铁心31b。此外，在各插入孔33，在轴方向将外侧铁心31a贯通，插入孔33内分别插入永磁铁32。此外，电介质层60，为绝缘树脂形成的层，在旋转体30的内周侧和外周侧之间包围轴16的周围而形成。如此，本实施方式的旋转体30，为保持多个永磁铁32的外侧铁心31a、形成电介质层60的绝缘树脂以及内侧铁心31b一体形成的结构。此外，在内侧铁心31b的内周的连接部35，旋转体30与轴16连接。由此，构成在轴承15支承的转子14。通过电介质层60，外侧铁心31a和内侧铁心31b绝缘分离。即，本实施方式中，基于实施方式1说明的原理，作为电蚀抑制用设置这样的电介质层60。

电介质层60，从旋转体30内部的下端面到上端面延伸为圆筒状配置。更详细而言，如图5A、5B所示，电介质层60形成包括包围轴的周围而设置的圆筒形状的主体部61；从主体部61突出的多个突起部62的形状。即，电介质层60，将具有至少在外周侧重复凸的突起形状而包围的形状。此外，旋转体30构成为各突起部62和各永磁铁32分别相互接触。图5A、5B所示的旋转体30中，电介质层60的各突起部62，在旋转体30的上端面和下端面之间的中央层部中，从主体部61向外周方向突出。突起部62的突出的前端部与永磁铁32的中间部接触，使得永磁铁32被按压向外周侧。

本实施方式的旋转体30为这样的结构，特别是，电介质层60具有突起部62，因此，在旋转体30旋转时，能够实现电介质层60和外侧铁心31a的空转防止。还有，通过突起部62，为固定永磁铁32的结构，因此，能够提高永磁铁32和外侧铁心31a的接合强度，能够防止永磁铁32的脱落等的问题。此外，例如，能够不使用粘合剂等的粘合方法而在外侧铁心31a固定永磁铁32。并且，能够防止在着磁时的冲击引发的磁铁的破损。

此外，从防止空转等更有效的方面考虑，优选如电介质层60的突起部62那样的凸的突起形状也设置在内侧铁心31b侧。

此外，电介质层60和永磁铁32接触的位置、形状能够任意设定。作为这样的变形的一例，图6为表示本发明的实施方式2中的无电刷电动机的其他的结构例的截面的结构图。此外，图7A、7B为表示本发明的实施方式2的无电刷电动机的旋转体30的其他的结构例的上面和7B-7B截面的图。该例中，如图6和图7A、7B所示，电介质层70具有在旋转体30的上端面和下端面中从主体部71向外周方向突出的突起部72。此外，主体部71具有与上述的主体部61同样的形状。上下的突起部72，以向外周侧按压永磁铁32的方式与永磁铁32接触。因此，与图5A、5B的结构同样，能够防止空转、永磁铁32的脱落等的问题。

如以上说明，本实施方式的电介质层60、70按照具有以包围(绕轴)轴16的周围的方式设置的主体部61、71和从主体部61、71突出的多个突起部62、72，突起部62、72和各个永磁铁32接触的方式配置。因此，通过设置电介质层60、70的结构，能够抑制电蚀，实现防止空转，提高永磁铁32的保持强度。

以下，对本发明使用实施例进行更具体的说明。此外，本发明不限于以下的实施例，只要不变更本发明的主旨，就不受这些实施例的限制。

(实施例1)

以图5A、5B所示的结构，在电介质层60使用介电常数为3.6的PBT树脂作为最小部分的树脂厚度为4mm的旋转体30，制作图4所示的结构的无电刷电动机，测定轴电压。

图8为表示实施例1的轴电压的测定方法的图。在轴电压测定时使用直流稳定化电源，绕组的电源电压Vdc为391V、控制电路的电源电压Vcc为15V，旋转数1000r/min的同一运转条件下进行测定。其中，旋转数通过控制电压Vsp调整，运转时的无电刷电动机的姿势为轴水平。

轴电压的测定，通过数字示波器130和高电压差动探针120，观测电压波形，进行是否发生波形破坏的确认，将峰-峰之间的测定电压作为轴电压。

此外，针对轴电压的波形破坏，分为完全波形破坏、部分波形破坏、无波形破坏3种。

从图9到图11，为表示这样的波形破坏的一例的图，图9表示完全波形破坏的情况下的波形，图10表示部分波形破坏的情况下的波形，图11表示无波形破坏的情况下的波形。从图9到图11中，测定时的横轴时间为50μs/div这一相同条件，L1～L3分别为零电压线。其中，数字示波器130通过绝缘变换器140绝缘。

此外，高电压差动探针120的+侧120a，通过长度约为30cm的引线110，引线的导体为直径约15mm的环状，其内周与轴16的外周导电接触，由此与轴16电连接。高电压差动探针120的一侧120b，通过长度约30cm的引线111，引线111的前端通过导电性带112与输出轴侧托架17导电接触，由此与输出轴侧托架17电连接。在这样的结构中，实施对作为输出轴侧托架17和轴16之间的电压的输出轴侧轴承15a的轴电压的测定。

(比较例1)

以与图5A、5B同样形状的转子，外侧铁心31a和内侧铁心31b之间不绝缘，即使用没有电介质层的制品。图12为表示比较例1的无电刷电动机的截面的结构图，图13A、13B为表示比较例1的无电刷电动机的上面和其13B-13B截面的图。如图12的截面图所示，以输出轴侧托架17和反输出轴侧托架19未电连接的与图1相同的形状制作无电刷电动机，以与实施例1同样的方法实施评价。

以下的表1表示实施例1和比较例1的评价结果。

[表1]

	比较例1	实施例1
			轴电压(V)	27.5	-6.2
波形的状态	完全波形破坏	无波形破坏

从表1的评价结果可知，通过设置电介质层50、60、70，调整阻抗，能够降低轴电压。

如以上说明，在本发明的电动机中，转子的旋转体具备：构成旋转体外周部的外侧铁心；与轴连接、构成内周部的内侧铁心；在外侧铁心和内侧铁心之间配置的电介质层；在轴方向贯通外侧铁心的多个插入孔；以及分别插入多个插入孔的永磁铁。

因此，通过在轴和旋转体的外周之间设置的电介质层，在低阻抗的转子中，等价于电介质层的静电电容串联连接，由此能够提高转子侧的阻抗。其结果是，能够使得轴承内轮侧和轴承外轮侧的阻抗相近。由此，能够取得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频电位的平衡，能够抑制PWM等的高频引起的轴承的电蚀的发生。因此，根据本发明的电动机，能够提供抑制轴承的电蚀的发生的电动机。此外，通过将本发明的电动机组合在电气设备中，能够提供具备抑制轴承的电蚀的发生的电动机的电气设备。

其中，上述实施方式中，作为电介质层的形状举出了上述的形状的例子进行说明，但是也可以是除此之外的形状，只要是通过电介质层的静电电容能够提高转子的阻抗就可以。

(实施方式3)

作为本发明的电气设备的例子，首先以空调室内机的结构作为实施方式3，详细说明。

图14为本发明的实施方式3的电气设备的结构图。

图14中，空调室内机210的框体211内搭载电动机201。该电动机201的旋转轴上安装有横流(贯流)风机212。电动机201通过电动机驱动装置213被驱动。通过来自电动机驱动装置213的通电，电动机201旋转，伴随于此，横流风机212旋转。通过该横流风机212的旋转，室内机用热交换器(未图示)将经过空气调和的空气送到室内。在此，电动机201，例如能够适用上述实施方式1、2。

本发明的电气设备，具备电动机和搭载该电动机的框体，作为电动机，采用上述结构的本发明的电动机。

通常，在空调室内机等中使用的电动机，不会有触电的危险，因此不需要附加绝缘。因此，空调室内机等中使用的电动机，转子不是绝缘结构，因此，转子侧(轴承内轮侧)的阻抗，为低状态。与此相对，定子侧(轴承外轮侧)为绝缘结构，因此，阻抗为高状态。这种情况下，轴承内轮侧的电位高，轴承外轮侧的电位低，因此，为不平衡状态，会产生高的轴电压。因此，通过这样的高的轴电压有可能发生轴承的电蚀，但是通过适用上述实施方式的电动机，能够使轴承内轮侧和轴承外轮侧的阻抗相近。由此，能够取得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频的电位的平衡，因此，能够抑制在空调室内机等中使用的电动机发生的轴承的电蚀。

(实施方式4)

接着，作为本发明的电气设备，以空调室外机的结构作为实施方式4，进行详细说明。

图15为本发明的实施方式4的电气设备的结构图。

图15中，空调室外机301，在框体311内部搭载电动机308。该电动机308在旋转轴安装风扇312，作为送风用电动机起作用。

空调室外机301，通过在框体311的底板302立起设置的隔板304，划分为压缩机室306和热交换器室309。在压缩机室306配设压缩机305。在热交换器室309配设热交换器307和送风用电动机。在隔板304的上部配设电装品箱310。

该送风用电动机，伴随着在电装品箱310内收纳的电动机驱动装置303驱动的电动机308的旋转，风扇312旋转，通过热交换器307送风到热交换器室309。在此，电动机308，例如能够使用上述的实施方式1、2。

本发明的电气设备，具备电动机和搭载该电动机的框体，作为电动机采用上述结构的本发明的电动机。

通常，空调室外机等中使用的电动机，没有触电的危险，因此不需要附加绝缘。因此，空调室外机等中使用的电动机，转子不是绝缘结构，因此，转子侧(轴承内轮侧)的阻抗，为低状态。与此相对，定子侧(轴承外轮侧)为绝缘结构，因此，阻抗为高状态。这种情况下，轴承内轮侧的电位高，轴承外轮侧的电位低，因此，为不平衡状态，会产生高的轴电压。因此，通过这样的高的轴电压有可能发生轴承的电蚀，但是通过适用上述实施方式的电动机，能够使轴承内轮侧和轴承外轮侧的阻抗相近。由此，能够取得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频的电位的平衡，因此，能够抑制空调室外机等中使用的电动机发生的轴承的电蚀。

(实施方式5)

接着，作为本发明的电气设备，以热水器的结构为实施反式5进行详细说明。

图16为本发明实施方式5的电气设备的结构图。

图16中，热水器330的框体331内搭载电动机333。该电动机333的轴上安装风扇332。电动机333通过电动机驱动装置334被驱动，通过来自电动机驱动装置334的通电，电动机333旋转，伴随于此，风扇332旋转。通过该风扇332的旋转，对燃料气化室(未图示)输送燃烧所需要的空气。在此，电动机333，例如能够适用上述实施方式1、2。

本发明的电气设备，具备电动机和搭载该电动机的框体，作为电动机采用上述结构的本发明的电动机。

通常，热水器等中使用的电动机，没有触电的危险，因此不需要附加绝缘。因此，热水器等中使用的电动机，转子不是绝缘结构，因此，转子侧(轴承内轮侧)的阻抗为低状态。与此相对，定子侧(轴承外轮侧)为绝缘结构，因此，阻抗为高状态。这种情况下，轴承内轮侧的电位高，轴承外轮侧的电位低，因此，为不平衡状态，会产生高的轴电压。因此，这样的高的轴电压有可能导致发生轴承的电蚀，但是通过适用上述实施方式的电动机，能够使轴承内轮侧和轴承外轮侧的阻抗相近。由此，能够取得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频的电位的平衡，因此，能够抑制热水器等中使用的电动机发生的轴承的电蚀。

(实施方式6)

接着，作为本发明的电气设备，以空气净化机的结构作为实施方式6，进行详细说明。

图17为本发明的实施方式6的电气设备的结构图。

图17中，空气净化机340的框体341内搭载电动机343。该电动机343的轴上安装空气循环用风扇342。电动机343由电动机驱动装置344驱动。通过来自电动机驱动装置344的通电，电动机343旋转，伴随于此，风扇342旋转。通过该风扇342的旋转使空气循环。在此，电动机343，例如能够适用上述实施方式1、2。

本发明的电气设备，具备电动机和搭载该电动机的框体，作为电动机采用上述结构的本发明的电动机。

通常，空气净化机等中使用的电动机，没有触电的危险，因此不需要附加绝缘。因此，空气净化机等中使用的电动机，转子不是绝缘结构，因此，转子侧(轴承内轮侧)的阻抗，为低状态。与此相对，定子侧(轴承外轮侧)为绝缘结构，因此，阻抗为高状态。这种情况下，轴承内轮侧的电位高，轴承外轮侧的电位低，因此，为不平衡状态，会产生高的轴电压。因此，这样的高的轴电压有可能导致发生轴承的电蚀，但是通过适用上述实施方式的电动机，能够使轴承内轮侧和轴承外轮侧的阻抗相近。由此，能够取得轴承内轮侧和轴承外轮侧的高频的电位的平衡，因此，能够抑制在空气净化机等中使用的电动机发生的轴承的电蚀。

在上述实施方式3～6的说明中，作为本发明的电气设备的实施例，举出了安装在空调室外机、空调室内机、热水器、空气净化机等中搭载的电动机，但是显然其他的电动机，或者各种信息设备中搭载的电动机、工业设备中使用的电动机，也能够适用。

此外，本申请的实施方式的结构，如上所述，为对电动机以PWM方式逆变器驱动的驱动电路(包括控制电路等)的电源供给电路、与该电源供给电路的1次侧电路和1次侧电路侧的接地的地线为电绝缘的结构。即使不采用现有技术的电动机的定子铁心等与接地的地线电连接的结构，也能够得到抑制轴承的电蚀的效果。

产业上的可利用性

本发明的电动机，适合于能够减少轴电压，抑制轴承的电蚀发生。因此，在主要期望电动机的低价格化和高寿命化的设备中，例如空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化机等中搭载的电动机有效。

符号说明

10定子

11定子铁心

12定子绕组

13绝缘树脂

14转子

15轴承

15a输出轴侧轴承

15b反输出轴侧轴承

16轴

17输出轴侧托架

18印刷基板

19反输出轴侧托架

20连接线

21树脂

22、23导通销

30旋转体

31转子铁心

31a外侧铁心

31b内侧铁心

32永磁铁

33插入孔

35连接部

50、60、70电介质层

61、71主体部

62、72突起部

L1～L3零电压线

Claims (14)

1.一种电动机，其特征在于，具备：

定子，其包括以在外侧缠绕有绕组的方式安装的定子铁心；

转子，其包括配置在所述定子的内侧的旋转体，和以贯通所述旋转体的中央的方式与所述旋转体连接的轴；

以使所述轴自由旋转的方式支承所述轴的轴承；和

固定所述轴承的托架，其中

所述旋转体包括：

构成所述旋转体的外周部的外侧铁心；

与所述轴连接的构成内周部的内侧铁心；

配置在所述外侧铁心和所述内侧铁心之间的电介质层；

在轴方向贯通所述外侧铁心的多个插入孔；和

分别插入多个所述插入孔的永磁铁。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，具备：

具有导电性的2个所述托架，其中各个托架电连接，并且与所述定子铁心绝缘。

3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于：

所述2个托架的至少一个和以在外侧缠绕有所述绕组的方式安装的所述定子铁心通过绝缘树脂一体成型。

4.如权利要求2所述的电动机，其特征在于：

所述2个托架在电动机内部电连接。

5.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述电介质层为电蚀抑制用的绝缘物。

6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述电介质层为绝缘树脂。

7.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述电介质层以围绕所述轴的周围的方式设置。

8.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述外侧铁心和所述内侧铁心隔着所述电介质层被固定。

9.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述电介质层以使其内侧和外侧绝缘分离的方式配置。

10.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述电介质层具有以围绕所述轴的周围的方式设置的主体部和从所述主体部突出的多个突起部，所述突起部和各个所述永磁铁以接触的方式配置。

11.如权利要求10所述的电动机，其特征在于：

各个所述突起部在所述旋转体的上端面和下端面之间的中间层部从所述主体部向外周方向突出。

12.如权利要求10所述的电动机，其特征在于：

各个所述突起部在所述旋转体的上端面和下端面从所述主体部向外周方向突出。

13.如权利要求1所述的电动机，其特征在于：

设置有电介质层以使得所述定子铁心和所述轴之间的阻抗变高。

14.一种电气设备，其特征在于：

搭载有权利要求1所述的电动机。

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