CN108496299A - 无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种在谋求低成本化的同时，能够高效地阻断及吸收定子所产生的电磁噪声的无刷电机。无刷电机(10)包括轴(12)、转子(14)、定子(16)、第一轴承(18)、第二轴承(20)、轴承保持件部件(22)、中心件(24)及电路基板(26)。轴承保持件部件(22)由金属制成，保持第一轴承(18)。中心件(24)由树脂制成，保持第二轴承(20)及定子(16)。在中心件(24)上设置有导电部(120)(镀层(94)及端子部件(102))，该导电部将轴承保持件部件(22)及第二轴承(20)与电路基板(26)的接地部(92)电连接。

Description

无刷电机

技术领域

本发明涉及无刷电机。

背景技术

近年来，在车载用空调鼓风机电机领域中，基于易控制度及确保装配空间等观点，配置有电路基板的无刷电机(例如参照专利文献1)的需求高涨。在这样的无刷电机中，由于利用高频的控制信号来驱动定子，因此存在电磁噪声的问题。因此，作为电磁噪声对策，重要的是阻断以降低振荡能量为代表的的电磁噪声。

为了降低振荡能量，可以考虑电路基板的布图布线设计或通过过滤器元件来防止电磁噪声泄漏等对策。然而，对于电磁噪声中的频率(周波数)低的AM(AmplitudeModulation，调幅)频带，滤波器元件的大型化是不可避免的，存在成本升高及确保装配空间的问题。于是，采取了电磁噪声的阻断和吸收并用的结构的对策。

关于电磁噪声的阻断，采取了使用电磁波吸收材料作为电机的箱体、以金属箱体覆盖电机等对策。然而，若使用电磁波吸收部件或金属箱体，则材料费及组装工时增加，成本升高。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特许第4083353号公报

发明内容

(发明所要解决的问题)

本发明是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供一种在谋求低成本化的同时，能够高效地阻断及吸收定子所产生的电磁噪声的无刷电机。

(用于解决问题的方案)

为了达成所述目的，本发明的一个实施方式的无刷电机包括：轴，由金属制成；转子，具有转子外壳和转子磁体，所述转子外壳由金属制成，具有周壁部及顶壁部且固定于所述轴，所述转子磁体固定于所述周壁部的内周面；定子，容纳于所述转子外壳的内侧，并与所述磁体在径向上对置；第一轴承及第二轴承，由金属制成，组装于所述轴；轴承保持件部件，由金属制成，保持所述第一轴承；中心件，由树脂制成，保持所述第二轴承及所述定子；电路基板，驱动所述定子；以及导电部，设置于所述中心件，并将所述轴承保持件部件及所述第二轴承与所述电路基板的接地部电连接。

根据该无刷电机，由于保持第二轴承及定子的中心件由树脂制成，因此与例如中心件由金属制成的情况相比，材料费便宜，能够谋求低成本化。

另外，在中心件设置有导电部，将轴承保持件部件及第二轴承与电路基板的接地部电连接。据此，能够建立由转子外壳、轴、第一轴承、轴承保持件部件及导电部组成的第一接地通路和由转子外壳、轴、第二轴承及导电部组成的第二接地通路。因此，与仅有一条从容纳定子的金属制转子外壳到接地部的接地通路的系统的情况相比，由于接地通路的数量增加，因此能够高效地阻断及吸收定子所产生的电磁噪声。

附图说明

图1为示出本发明的一个实施方式的无刷电机的自轴起的一侧半边的结构的纵剖视图。

图2为图1的第一轴承及第二轴承周边部的放大图。

图3为图1所示的中心件的仰视图。

图4为图1所示的轴承保持件部件及中心件的主要部分的放大立体图。

图5为表示出图1的无刷电机中的第一接地通路及第二接地通路的图。

图6为示出静电耦合部的电容与间距之间的关系的图表。

图7为示出使绝缘脂介于图1所示的静电耦合部与轴之间的变形例的纵剖视图。

图8为示出向图1所示的无刷电机追加了转子侧静电耦合部及基板侧静电耦合部的变形例的纵剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

如图1所示，无刷电机10包括轴12、转子14、定子16、第一轴承18、第二轴承20、轴承保持件部件22、中心件24及电路基板26(也酌情参照图2～图4)。

轴12由金属制的圆棒材料形成。转子14具有转子外壳28及磁体30。转子外壳28形成为具有周壁部32及顶壁部34的有顶圆筒状。在顶壁部34的中央部形成的筒状部36的内侧压入有轴12，据此，转子外壳28以能够一体地旋转的方式固定于轴12。转子外壳28由金属制成，与轴12导通。磁体30固定于周壁部32的内周面。

定子16具有定子铁芯38、一对绝缘体40、42及多个线圈44。定子铁芯38具有呈放射状延伸的多个齿部46。一对绝缘体40、42从定子铁芯38的轴向两侧安装于定子铁芯38，使定子铁芯38的表面绝缘。线圈44隔着一对绝缘体40、42卷绕于各齿部46。该定子16被容纳于转子外壳28的内侧，与磁体30在径向上对置。在定子16的内周部的周向适当部位组装有防振橡胶48。

作为一个示例，第一轴承18及第二轴承20分别使用了滚珠轴承。第一轴承18具有内环50、外环52及滚动体54，同样地，第二轴承20具有内环60、外环62及滚动体64。第一轴承18的内环50、外环52及滚动体54由金属制成，同样地，第二轴承20的内环60、外环62及滚动体64由金属制成。

在第一轴承18中，内环50与外环52经由滚动体54导通，在第二轴承20中，内环60与外环62经由滚动体64导通。该第一轴承18及第二轴承20在轴12的轴向上隔开间隔地设置。轴12插入(压入)于各内环50、60的内侧，据此，第一轴承18及第二轴承20被组装于轴12。

轴承保持件部件22具有保持件部70及圆筒部72。保持件部70形成为比圆筒部72更大直径的圆环状。第一轴承18容纳(压入)于该保持件部70的内侧，据此，第一轴承18被保持件部70保持。该保持件部70位于定子16的轴向的一侧。轴承保持件部件22由金属制成，该轴承保持件部件22与第一轴承18的外环52导通。圆筒部72被设置为与保持件部70同轴，从保持件部70向第二轴承20一侧延伸。在圆筒部72的内侧插通(松动插通)有轴12。

中心件24由树脂制成，具有中心部74及板状部76。中心部74形成为大致圆筒状，形成于中心件24的中央。上述轴承保持件部件22的圆筒部72压入于中心部74的内侧，据此，轴承保持件部件22被中心件24(中心部74)保持。另外，中心部74插入于形成为环状的定子铁芯38的内侧。板状部76形成为以中心部74的轴向为板厚方向的大致平板状。该板状部76形成于中心部74的基端侧，与转子外壳28的开口部78对置。

另外，在中心部74形成有位于定子16的轴向的另一侧的基座部80，组装于上述定子16的内周部的防振橡胶48被保持件部70及基座部80从轴向的两侧夹持而固定。由此，定子16经由防振橡胶48被轴承保持件部件22及中心件24保持。

另外，在中心部74的基端侧形成有在与保持件部70开口侧相反的一侧开口的凹状的容纳部82。容纳部82具有底壁面84及周壁面86(参照图2)。第二轴承20被容纳(压入)于该容纳部82的内侧，据此，第二轴承20保持于中心件24的中心部74。

电路基板26用于驱动定子16，相对于板状部76被配置于与定子16相反的一侧。该电路基板26具有基板主体90和被安装于该基板主体90的多个电子部件。该多个电子部件包括例如与多个线圈44电连接并对流过多个线圈44的电流的流向进行切换的开关元件或控制该开关元件的切换动作的控制元件等。在基板主体90的表面设置有接地部92(GND)。

另外，上述中心件24中，在中心部74的内周面74A和板状部76的与定子16相反的一侧的面76A的整个面上形成有具有导电性的镀层94(参照图3)。在图1、图2中，镀层94以双点划线示出。该镀层94在中心部74的内周面74A处与轴承保持件部件22的圆筒部72的外周面相接触，在形成于中心件24的板状部76的连接部96处与电路基板26的接地部92相接触。轴承保持件部件22与接地部92经由该镀层94电连接。

另外，如图2所示，容纳部82的底壁面84与第二轴承20的外环62在轴向上具有间隙地对置，金属制的预压部件98介于该底壁面84与外环62之间。作为一个示例，该预压部件98为波浪垫圈，将第二轴承20的外环62在轴向上预压向底壁面84。

上述镀层94及于容纳部82的底壁面84及周壁面86。形成于底壁面84的镀层与预压部件98相接触，形成于周壁面86的镀层与第二轴承20的外环62的外周面相接触。上述第二轴承20与接地部92经由预压部件98及镀层94电连接。

另外，如图1、图2、图4所示，在中心件24设置有端子部件102。该端子部件102具有第一环状部104、第二环状部106及条状部108。

如图4所示，第一环状部104形成于端子部件102的一端。沿着圆筒部72中的与保持件部70相反的一侧的端部的周围设置有该第一环状部104。在底壁面84形成有沿着圆筒部72的周围延伸的环状的槽110，第一环状部104被容纳于槽110。

在圆筒部72的与保持件部70相反的一侧的端部形成有多个铆接片112，使该铆接片112铆接而向底壁面84侧弯曲，由此第一环状部104被夹持于铆接片112与形成于底壁面84的槽110的底面之间。通过第一环状部104被夹持于铆接片112与槽110的底面之间，该第一环状部104与含有圆筒部72的轴承保持件部件22以紧贴的状态而导通。

第二环状部106形成于端子部件102的另一端。该第二环状部106安装于从板状部76突出的圆柱状的连接部96。条状部108呈条状延伸，将第一环状部104与第二环状部106连接。在容纳部82的底壁面84和周壁面86形成有槽114，条状部108被容纳于槽114。轴承保持件部件22与接地部92经由具有第一环状部104、第二环状部106及条状部108的该端子部件102电连接。

如图2所示，在本实施方式中，上述轴承保持件部件22及中心件24的中心部74构成了轴承保持部118。如上所述，轴承保持件部件22的整体由金属制成，在中心部74的内周面形成有镀层。由此，由轴承保持件部件22及中心部74组成的轴承保持部118的内周部具有导电性。该轴承保持部118的内周部构成为具有保持件部70的内周面、轴承保持件部件22的圆筒部72及容纳部82的内周面。另外，端子部件102和镀层94构成将轴承保持部118的内周部与接地部92(参照图1)电连接的导电部120。

如图5所示，在本实施方式中，利用以上的导电结构，建立了由转子外壳28、轴12、第一轴承18、轴承保持部118及导电部120组成的第一接地通路130和由转子外壳28、轴12、第二轴承20及导电部120组成的第二接地通路132。

然而，在提高无刷电机10的EMC性能(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)方面，降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗是有效的。

在此，第一轴承18及第二轴承20为具有内环、外环及滚动体的滚珠轴承，由于在滚珠轴承的滑动部间通常存在电介质油脂，因此滚珠轴承的滑动部间处于电气性的静电耦合状态。由此，第一轴承18及第二轴承20为电阻分量与电容分量的等价电路。使该第一轴承18及第二轴承20的电阻变小对于使EMC性能提高而言是有效的。但是，在降低具有滑动部的滚珠轴承的电阻方面存在界限。

于是，在本实施方式中，作为一个示例，轴承保持部118的内周部的、第一轴承18及第二轴承20之间的部分形成为使轴承保持件部件22的圆筒部72与轴12在径向上接近且对置的结构。由此，将该圆筒部72作为与轴12静电耦合的静电耦合部122。

该静电耦合部122(圆筒部72)以比第一轴承18及第二轴承20的各外环52、62靠近轴12侧的方式接近于轴12。另外，静电耦合部122从其轴向一端侧到另一端侧沿着轴12以直线状延伸。由此，静电耦合部122从其轴向一端侧到另一端侧与轴12静电耦合。

在图6中示出了静电耦合部122的电容C[pF]与间距d[mm]的关系。间距d为静电耦合部122与轴12之间的距离，相当于电介质的厚度。电容C以C＝ε×S/d(ε：介电常数，S：电极面积，d：电介质厚度)来表示，如果使间距(电介质的厚度)d变小，则电容C变大。在本实施方式中，为了获得期望的电容C，静电耦合部122与轴12之间的间距(电介质的厚度)被设定为d1以下。

接下来，对本发明的一个实施方式的作用及效果进行说明。

如以上详细说明的那样，根据本发明的一个实施方式的无刷电机10，保持第二轴承20及定子16的中心件24由树脂制成。由此与例如中心件24由金属制成的情况相比，材料费便宜，因此能够谋求低成本化。

另外，在中心件24设置有导电部120(镀层94及端子部件102)，所述导电部120将轴承保持件部件22及第二轴承20与电路基板26和接地部92电连接。据此，如图5所示，能够建立由转子外壳28、轴12、第一轴承18、轴承保持件22及导电部120组成的第一接地通路130和由转子外壳28、轴12、第二轴承20及导电部120组成的第二接地通路132。因此，与仅有一条从容纳定子16的金属制的转子外壳28到接地部92的接地通路的系统的情况相比，由于接地通路的数量增加，因此能够高效地阻断及吸收定子16所产生的电磁噪声。

另外，导电部120为具有镀层94及端子部件102的简单的结构，因此能够谋求进一步的低成本化。

另外，根据本发明的一个实施方式的无刷电机10，通过如上述那样建立第一接地通路130和第二接地通路132来增加接地通路的数量，能够降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗。

再者，在轴承保持部118的内周部上，在第一轴承18及第二轴承20间形成有与轴12在径向上对置且与轴12静电耦合的静电耦合部122。由此，由于形成在第一接地通路130与第二接地通路132之间并联电容分量124的状态，因此能够进一步降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗。

如上所述，即使在定子16产生了电磁噪声的情况下，也能够将被转子14及轴12所诱发的电势高效地诱导至电路基板26的接地部92(GND)，从而能够提高无刷电机10的EMC性能。

另外，使轴承保持件部件22的圆筒部72与轴12在径向上接近并对置，将该圆筒部72作为与轴12静电耦合的静电耦合部122。因此，与原本的圆筒部72相比，不需要进行为了获得静电耦合部122的特殊的形状的变更，能够抑制成本升高。另外，由于圆筒部72沿着轴12以直线状延伸，因此能够充分地确保静电耦合部122与轴12的对置面积。进而，通过在保持第一轴承18及第二轴承20的轴承保持部118的一部分上形成静电耦合部122，能够减小静电耦合部122的摆动，因此能够减小静电耦合部122与轴12之间的间距。

另外，静电耦合部122(圆筒部72)以比第一轴承18及第二轴承20的各外环52、62靠近轴12侧的方式接近于轴12，因此能够减小静电耦合部122与轴12之间的间距。据此，能够使以电容C＝ε×S/d(ε：介电常数，S：电极面积，d：电介质厚度)表示时的电介质的厚度d变小。其结果，能够使形成于第一接地通路130与第二接地通路132之间的电容分量124的电容C变大，因此能够进一步降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗。

另外，静电耦合部122沿着轴12以直线状延伸，据此，静电耦合部122从其轴向一端侧到另一端侧与轴12静电耦合。据此，能够使以电容C＝ε×S/d(ε：介电常数，S：电极面积，d：电介质厚度)表示时的的电极面积S变大。其结果，能够使形成于第一接地通路130与第二接地通路132之间的电容分量124的电容C变大，因此能够进一步降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗。

接下来，对本发明的一个实施方式的变形例进行说明。

在上述实施方式中，在静电耦合部122与轴12之间隔着空气。但是，如图7所示，在静电耦合部122与轴12之间，也可以隔着电介质油脂140。

若形成为该结构，则能够使以电容C＝ε×S/d(ε：介电常数，S：电极面积，d：电介质厚度)表示时的介电常数ε变大。其结果，能够使形成于第一接地通路130与第二接地通路132之间的电容分量124(参照图5)的电容C变大，因此能够进一步降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗。

另外，如图8所示，在上述实施方式中，也可以在轴承保持部118(金属制的轴承保持件部件22)的轴向的一侧形成转子侧静电耦合部142。该转子侧静电耦合部142与转子外壳28的顶壁部34在轴向上对置从而与顶壁部34静电耦合。另外，该转子侧静电耦合部142通过形成于轴承保持件部件22，与该轴承保持件部件22的圆筒部72，即，轴承保持部118的内周部电连接。

若形成为该结构，则能够与转子侧静电耦合部142与转子外壳28的顶壁部34静电耦合的程度相对应地降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗，因此能够进一步提高无刷电机10的EMC性能。

另外，如图8所示，在上述实施方式中，也可以在电路基板26设置金属制的套管部件144。该套管部件144具有基板侧静电耦合部146和基板连接部148。基板侧静电耦合部146与轴12在径向上对置且与轴12静电耦合，与基板连接部148形成为一体。基板连接部148利用形成于基板主体90的表面的导电图案或布线等与接地部92电连接。

若形成为该结构，则能够与基板侧静电耦合部146与轴12静电耦合的程度相对应地降低转子外壳28及轴12与接地部92之间的阻抗，因此能够进一步提高无刷电机10的EMC性能。

另外，在上述实施方式中，静电耦合部122优选形成为从轴承保持件部件22的圆筒部72的轴向一端侧直到另一端侧，但是也可以形成于圆筒部72的轴向的一部分。

另外，在上述实施方式中，虽然中心件24由树脂制成，但是也可以由金属制成。由轴承保持件部件22及中心件24的中心部74组成的轴承保持部118的整体也可以具有导电性。即，轴承保持部118可以不仅只有其内周部具有导电性，而是整体具有导电性。

此外，在轴承保持部118的整体具有导电性的情况下，导电部120可以不仅将轴承保持部118的内周部与接地部92电连接，也可以将轴承保持部118的内周部及其他部位与接地部92电连接。

另外，在上述实施方式中，导电部120包括镀层94及端子部件102的两者，但是也可以仅具有镀层94及端子部件102中的任一者。

另外，导电部120优选形成为上述结构，但是只要为将轴承保持部118的至少内周部与电路基板26的接地部92电连接的结构，则可以为任意结构。

另外，在上述实施方式中，虽然第一轴承18及第二轴承20为滚珠轴承，但是第一轴承18及第二轴承20也可以为例如滑动轴承等的滚珠轴承以外的种类的轴承。

以上，对本发明的一个实施方式进行说明，但是毫无疑问本发明并不限于上述内容，在不脱离该主旨的范围内也能够以上述实施方式以外进行各种变形来实施。

Claims (7)

1.一种无刷电动机，包括：

轴，由金属制成；

转子，具有转子外壳和转子磁体，所述转子外壳由金属制成，具有周壁部及顶壁部且固定于所述轴，所述转子磁体固定于所述周壁部的内周面；

定子，容纳于所述转子外壳的内侧，并与所述磁体在径向上对置；

第一轴承及第二轴承，由金属制成，组装于所述轴；

轴承保持件部件，由金属制成，保持所述第一轴承；

中心件，由树脂制成，保持所述第二轴承及所述定子；

电路基板，驱动所述定子；以及

导电部，设置于所述中心件，并将所述轴承保持件部件及所述第二轴承与所述电路基板的接地部电连接。

2.根据权利要求1所述的无刷电机，其中，

在所述轴承保持件部件及所述中心件上形成有轴承保持部，所述轴承保持部形成为筒状，至少在内周部具有导电性，并且在所述内周部的内侧容纳有所述第一轴承及所述第二轴承，

所述导电部将所述轴承保持部的至少所述内周部与所述电路基板的接地部电连接，

在所述轴承保持部的所述内周部，在所述第一轴承与所述第二轴承之间形成有静电耦合部，所述静电耦合部与所述轴在径向上对置，并且与所述轴静电耦合。

3.根据权利要求2所述的无刷电机，其中，

所述第一轴承及所述第二轴承分别为具有内环及外环的滚珠轴承，

所述静电耦合部位于与所述第一轴承及所述第二轴承的各所述外环相比靠近所述轴侧。

4.根据权利要求2或3所述的无刷电机，其中，

所述静电耦合部从其轴向一端侧到另一端侧与所述轴静电耦合。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的无刷电机，其中，

在所述静电耦合部与所述轴之间隔着电介质油脂。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的无刷电机，其中，

还包括转子侧静电耦合部，其形成于所述轴承保持部的轴向的一侧，与所述转子外壳的所述顶壁部在轴向上对置且与所述顶壁部静电耦合，并且与所述轴承保持部的所述内周部电连接。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的无刷电机，其中，

还包括基板侧静电耦合部，其设置于所述电路基板，与所述轴在径向上对置且与所述轴静电耦合，并且与所述接地部电连接。