JP2006115672A - Structure having countermeasure against electrolytic corrosion of brushless dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスDCモータで発生する電食を防止するための構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for preventing electrolytic corrosion generated in a brushless DC motor.
従来のブラシレスDCモータにおいては、駆動回路としてインバータ回路を用いPWM制御を行なっている(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional brushless DC motor, PWM control is performed using an inverter circuit as a drive circuit (see, for example, Patent Document 1).
上記のようなPWM制御を行なうブラシレスDCモータにおいて、モータフレームが鋼板の場合には軸受けの電食が問題となっている。問題になる理由は、回転磁界の電気的、磁気的な不均衡からモータ内に電位差が発生し、通常、電位差が発生しても絶縁物があるために問題にはならないが、駆動方法として高周波数でPWM制御をするものは、貫通電流が流れ易くなり、コイル、軸受け、軸、というような回路を形成する。ここで軸受を経由する際にそのエネルギーで傷が付き異音が発生する。
図3及び図4に基づいて、上記で説明した電食についてさらに詳しく説明する。 Based on FIG.3 and FIG.4, it demonstrates still in detail about the electric corrosion demonstrated above.
電食とは、図3に示すようなブラシレスDCモータ120において、軸受け(ボールベアリング)100の外輪104、転動体(ボール)106、内輪102、軸110、モータフレーム112を経由する回路が構成されて、潤滑油であるグリス108の油膜の絶縁を突き抜けて放電することにより転送面が荒れて異音に至る現象をいう。この回路を構成する要因は、インバータ回路による駆動による誘導で軸受け100の内輪102と外輪104の間で電位差を生じる。
In the
図4に示すように、軸受け100の構成は内輪102、外輪104の間に転動体106があり、その潤滑油としてグリス108が存在する。グリス108は絶縁体であるため、通常は電位差が生じても通電しないが、PWM制御による高周波になるとそのインピーダンスが下がり、通電し易い状態となり、内輪102と外輪104の間で通電することとなる。そして軸受け100の間で通電が行なわれると、金属製の回転軸110、もう一方の軸受け100、鋼板製のモータフレーム112を介して再び軸受け100に至る回路が形成されることとなる。これにより、軸受け100が傷つき異音が発生することとなる。
As shown in FIG. 4, the
従来、このような電食対策としては、内輪102と外輪104の間を絶縁するために、セラミックボールよりなる転動体106を用いて絶縁を強化し放電をさせなかったり、内輪102と外輪104の間を低インピーダンス化し、放電エネルギーが転送面を傷つけるほどに大きなエネルギーが溜まる前に電流を流す構造等が挙げられる。
Conventionally, as a countermeasure against such electric corrosion, in order to insulate between the
しかしながら、上記のような従来の構造において、前者の場合にはセラミックボールを用いることによりコスト高になり、後者の場合には導電性グリスを使うこととなり、グリスの寿命が短く、また、用途が限定される。 However, in the conventional structure as described above, the cost is increased by using ceramic balls in the former case, and conductive grease is used in the latter case, so that the life of the grease is short, and the use is limited. Limited.
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、より簡単にかつ確実に電食対策を施せるブラシレスDCモータの電食対策構造を提供する。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an electrolytic corrosion countermeasure structure for a brushless DC motor that can more easily and reliably take countermeasures against electrolytic corrosion.
請求項1に係る発明は、インバータ回路によりPWM制御されるブラシレスDCモータの電食対策構造であって、前記ブラシレスDCモータの回転軸が、高い体積抵抗率と低い誘電率よりなる絶縁物で形成されている ことを特徴とするブラシレスDCモータの電食対策構造である。 The invention according to claim 1 is an electrolytic corrosion prevention structure for a brushless DC motor that is PWM-controlled by an inverter circuit, wherein the rotating shaft of the brushless DC motor is formed of an insulator having a high volume resistivity and a low dielectric constant. This is an anti-corrosion structure for brushless DC motors.
請求項2に係る発明は、前記回転軸が、フッ素系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータである。 The invention according to claim 2 is the brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotating shaft is made of a fluorine-based resin.
請求項3に係る発明は、インバータ回路によりPWM制御されるブラシレスDCモータの電食対策構造であって、前記ブラシレスDCモータの回転軸を回転自在に支持する軸受けの転動体の直径を、前記軸受けの外輪の外径から内輪の内径を差し引いた寸法の半分以下にすることを特徴とするブラシレスDCモータの電食対策構造である。 The invention according to claim 3 is an electrolytic corrosion prevention structure for a brushless DC motor that is PWM-controlled by an inverter circuit, and the diameter of a rolling element of a bearing that rotatably supports the rotating shaft of the brushless DC motor is defined as the bearing. This is a structure for preventing electric corrosion of a brushless DC motor, characterized in that the outer diameter of the outer ring is less than half of the dimension obtained by subtracting the inner diameter of the inner ring.
本発明の請求項1,2に係る発明のブラシレスDCモータにおいては、回転軸が高い体積抵抗率と低い体積抵抗率の低い誘電率の絶縁物(例えば、フッ素系樹脂)で形成されているため、軸受けにおいて電流が流れても、回転軸が高い体積抵抗率と低い誘電体で形成されているため電流が流れることがなく、軸受け、回転軸、鋼板製のモータフレームによる回路を形成することがなく、電食が発生しない。 In the brushless DC motor according to the first and second aspects of the present invention, the rotating shaft is formed of an insulator (for example, a fluorine resin) having a high volume resistivity and a low volume resistivity and a low dielectric constant. Even if current flows in the bearing, the rotating shaft is formed of a high volume resistivity and a low dielectric, so that no current flows, and a circuit can be formed by the bearing, the rotating shaft, and a motor frame made of a steel plate. There is no electric corrosion.
また、請求項3に係る発明のブラシレスDCモータにおいては、転動体の直径を軸受けの外輪の外径から内輪の内径を差し引いた寸法の半分以下にすることにより、軸受けに封入されている潤滑油による油膜を形成する量を少なくし、油膜によるコンデンサの役割をなくして、電食に必要なエネルギーのチャージを防止する。 Further, in the brushless DC motor of the invention according to claim 3, the lubricating oil sealed in the bearing is obtained by reducing the diameter of the rolling element to half or less of the dimension obtained by subtracting the inner diameter of the inner ring from the outer diameter of the outer ring of the bearing. This reduces the amount of oil film formed by the oil film, eliminates the role of the capacitor by the oil film, and prevents charging of energy required for electrolytic corrosion.
以下、本発明の一実施形態のブラシレスDCモータ(以下、単にモータという)10の電食対策構造について説明する。 Hereinafter, an electrolytic corrosion prevention structure of a brushless DC motor (hereinafter simply referred to as a motor) 10 according to an embodiment of the present invention will be described.
このモータ10は、インバータ回路によるPWM制御によってその回転数や正逆回転を制御されるものである。
The
(1)モータ10の構造
モータ10の構造について図1について説明する。
(1) Structure of
鋼板を積層した回転子鉄心12にプレモールド等により絶縁層が形成され、その上にコイル14が巻回され固定子16を形成している。この固定子16には、リング状の配線基板18が取り付けられている。
An insulating layer is formed on the
配線基板18を取り付けたリング状の固定子16は、鋼板製のカップ状のモータフレーム本体20に収納し固定されている。モータフレーム20のブラケットの位置には、軸受け22が固定されている。この軸受け22については後から詳しく説明する。
The ring-
この軸受け22と、もう一方の軸受け24とにより回転子26が回転自在に支持されている。もう一方の軸受け24は、モータフレーム本体20に被せられる金属製のブラケット28に取り付けられており、この場合に軸受け24とブラケット28との間には皿バネ30が取り付けられている。
A
(2)第1の電食対策構造
第1の電食対策構造は、回転子26における回転軸32が金属製でなく、高い体積抵抗率と低い誘電率の特性を併せ持つ絶縁物で形成されている点にある。例えば、この絶縁物としてはフッ素系樹脂が挙げられ、フッ素系樹脂の体積抵抗率が1014(Ω・cm)であり、誘電率が2〜3%である。
(2) First galvanic corrosion prevention structure In the first galvanic corrosion prevention structure, the
このように回転軸32を高い抵抗率と低い誘電体よりなる絶縁物で形成することにより、軸受け22,24で通電が発生しても、軸受け22、回転軸32、軸受け24、ブラケット28、モータフレーム本体20を介する回路が形成されず、電食が発生しない。
By forming the
(3)第2の電食対策構造
第2の電食対策構造は、軸受け22及び軸受け24の構造にある。軸受け24は軸受け22と同じ構造であるため、軸受け22の構造について図2に基づいて説明する。なお、図2において、内輪34と外輪36がずれた位置にあるのは、皿バネ30によって外輪36が一方向に押圧しているためである。
(3) Second Electric Corrosion Countermeasure Structure The second electric corrosion countermeasure structure is the structure of the
軸受け22はボールベアリングであり、内輪34と外輪36と、その間に挟まれた転動体(ボール)38とにより形成されている。また、転動体38がスムーズに回転するためにグリスよりなる潤滑油40が封入されている。
The
従来は、この潤滑油40の油膜がコンデンサの役割をして、電食に必要なエネルギーをチャージし、それがあるきっかけで放電し、軸受けを傷つけ異音になる。
Conventionally, the oil film of the lubricating
そこで、この第2の電食対策構造としては、軸受け22内にある転動体38の直径を極力小さくし、転動体38と内輪34, 外輪36の接触量を小さくし、潤滑油40による油膜を形成する量を少なくすることにより、コンデンサの役割を果たさないようにして、放電エネルギーを小さくする。
Therefore, as the second structure for preventing electric corrosion, the diameter of the
具体的には、転動体38の直径Rを、外輪36の外径と内輪34の差し引いた寸法Aの半分以下にすることにより、転動体38の接触量が小さくなり、油膜が形成される量も少なくなり、放電エネルギーも小さくなる。具体的には、放電する際に発生するエネルギーは、油膜によるコンデンサの静電容量をC、軸受け22の内外輪に発生する電位差をVとした場合に、エネルギーは1/2CV2 となる。したがって、この静電容量Cが小さくなればエネルギーも小さくなるので、電食による軸受け22の異音を防止することができる。
Specifically, by making the diameter R of the
(変更例)
本発明は上記主旨を逸脱しないかぎり、種々に変更することができる。
(Example of change)
The present invention can be variously modified without departing from the above gist.
例えば、転動体38の直径Rは寸法Aの半分以下であればよく、1/3であっても1/4であってもよい。
For example, the diameter R of the
本発明は、モータフレームが鋼板で形成されると共に、インバータ回路によりPWM制御されるブラシレスDCモータに好適である。 The present invention is suitable for a brushless DC motor in which a motor frame is formed of a steel plate and PWM controlled by an inverter circuit.
10 モータ
16 固定子
20 モータフレーム本体
22 軸受け
24 軸受け
26 回転子
28 ブラケット
30 皿バネ
32 回転軸
34 内輪
36 外輪
38 転動体
40 潤滑油
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ブラシレスDCモータの回転軸が、高い体積抵抗率と低い誘電率よりなる絶縁物で形成されている
ことを特徴とするブラシレスDCモータの電食対策構造。 An electric corrosion countermeasure structure for a brushless DC motor PWM controlled by an inverter circuit,
The rotating shaft of the brushless DC motor is formed of an insulator having a high volume resistivity and a low dielectric constant.
ことを特徴とする請求項1記載のブラシレスDCモータ。 The brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotation shaft is made of a fluorine-based resin.
前記ブラシレスDCモータの回転軸を回転自在に支持する軸受けの転動体の直径を、前記軸受けの外輪の外径から内輪の内径を差し引いた寸法の半分以下にする
ことを特徴とするブラシレスDCモータの電食対策構造。
An electric corrosion countermeasure structure for a brushless DC motor PWM controlled by an inverter circuit,
The diameter of the rolling element of the bearing that rotatably supports the rotating shaft of the brushless DC motor is made to be half or less of the dimension obtained by subtracting the inner diameter of the inner ring from the outer diameter of the outer ring of the bearing. Electric corrosion countermeasure structure.
Priority Applications (1)
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JP2004303494A JP2006115672A (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Structure having countermeasure against electrolytic corrosion of brushless dc motor |
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---|---|---|---|---|
JP2008263698A (en) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Daikin Ind Ltd | Electromotor |
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2004
- 2004-10-18 JP JP2004303494A patent/JP2006115672A/en active Pending
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