JP2013066252A - Motor and electrical apparatus provided with the same - Google Patents

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宜典 礒村
Tatsuo Maetani
達男 前谷
Akihiko Watanabe
彰彦 渡辺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent electric corrosion of a bearing in a motor that is driven by a PWM inverter.SOLUTION: A motor includes a stator, a rotating body, a bearing, and two brackets. The stator has a stator core with windings wound therearound. The rotating body includes: a rotor that faces the stator and holds permanent magnets along a circumferential direction thereof; and a shaft that fastens the rotor thereto so as to pass through the center of the rotor. The bearing holds the shaft. The two brackets fix the bearing. Shaft voltage generated between an inner ring and an outer ring of the bearing is set lower than withstand voltage of the bearing itself.

Description

本発明は、電動機に関するもので、特に軸受の電食の発生を抑制するように改良された電動機に関する。   The present invention relates to an electric motor, and more particularly to an electric motor improved to suppress the occurrence of electrolytic corrosion of a bearing.

近年、電動機はパルス幅変調(Pulse Width Modulation)方式(以下、PWM方式という)のインバータにより駆動する方式を採用するケースが多くなってきている。こうしたPWM方式のインバータ駆動の場合、巻線の中性点電位が零とならないため、軸受の外輪と内輪間に電位差(以下、軸電圧という)を発生させる。軸電圧は、スイッチングによる高周波成分を含んでおり、軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に微小電流が流れ軸受内部に電食が発生する。電食が進行した場合、軸受内輪、軸受外輪または軸受ボールに波状摩耗現象が発生して異常音に至ることがあり、電動機における不具合の主要因の1つとなっている。   In recent years, electric motors are often used in a system driven by an inverter of a pulse width modulation system (hereinafter referred to as a PWM system). In such PWM inverter drive, the neutral point potential of the winding does not become zero, and therefore a potential difference (hereinafter referred to as shaft voltage) is generated between the outer ring and the inner ring of the bearing. The shaft voltage includes a high-frequency component due to switching. When the shaft voltage reaches the dielectric breakdown voltage of the oil film inside the bearing, a minute current flows inside the bearing and electric corrosion occurs inside the bearing. When electrolytic corrosion progresses, a wavy wear phenomenon may occur in the bearing inner ring, the bearing outer ring or the bearing ball, resulting in abnormal noise, which is one of the main causes of problems in the motor.

従来、電食を抑制するためには、以下のような対策が考えられている。
(1)軸受内輪と軸受外輪を導通状態にする。
(2)軸受内輪と軸受外輪を絶縁状態にする。
(3)軸電圧を低減する。
Conventionally, the following countermeasures have been considered to suppress electric corrosion.
(1) Bring the bearing inner ring and bearing outer ring into a conductive state.
(2) Insulate the bearing inner ring and the bearing outer ring.
(3) Reduce the shaft voltage.

上記(1)の具体的方法としては、軸受の潤滑剤を導電性にすることが挙げられる。但し、導電性潤滑剤は、時間経過とともに導電性が悪化することや摺動信頼性に欠けるなどの課題がある。また、回転軸にブラシを設置し、導通状態にする方法も考えられるが、この方法もブラシ摩耗粉やスペースが必要となるなどの課題がある。   As a specific method of the above (1), it is possible to make the bearing lubricant conductive. However, the conductive lubricant has problems such as deterioration of conductivity with time and lack of sliding reliability. Moreover, although the method of installing a brush in a rotating shaft and making it a conduction | electrical_connection state is also considered, this method also has subjects, such as a brush abrasion powder and space being required.

上記(2)の具体的方法としては、軸受内部の鉄ボールを非導電性のセラミックボールに変更することが挙げられる。この方法は、電食抑制の効果は非常に高いが、コストが高い課題があり、汎用的な電動機には採用できない。   As a specific method of the above (2), the iron ball in the bearing is changed to a non-conductive ceramic ball. This method has a very high effect of suppressing electrolytic corrosion, but has a problem of high cost, and cannot be used for a general-purpose electric motor.

上記(3)の具体的方法としては、固定子鉄心と導電性を有した金属製のブラケットとを電気的に短絡させることで、静電容量を変化させて軸電圧を低減する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、電動機の固定子鉄心などを大地のアースへ電気的に接続する構成も知られている(例えば、特許文献2参照)。   As a specific method of the above (3), there is known a method of reducing the axial voltage by changing the capacitance by electrically short-circuiting the stator iron core and the conductive metal bracket. (For example, refer to Patent Document 1). In addition, a configuration in which a stator core of an electric motor or the like is electrically connected to the earth ground is also known (see, for example, Patent Document 2).

ところで、近年、固定子側の固定子鉄心などの固定部材をモールド材などでモールドして、信頼性を高めたモールドモータが提案されている。そこで、金属製のブラケットに代えてこのような絶縁性のモールド材で軸受を固定し、軸受外輪側に発生する不要な高周波電圧や軸受内外輪間を流れる不要な高周波電流を抑制することが考えられる。   By the way, in recent years, a mold motor has been proposed in which a fixing member such as a stator core on the stator side is molded with a molding material or the like to improve reliability. Therefore, it is considered to fix the bearing with such an insulating mold material instead of the metal bracket to suppress unnecessary high-frequency voltage generated on the bearing outer ring side and unnecessary high-frequency current flowing between the bearing inner and outer rings. It is done.

ところが、このようなモールド材は樹脂であり軸受を固定するには強度が不十分な場合がある。また玉軸受のような軸受は一般的に、例えば外輪とハウジング内周面との間に隙間がある場合、伝達負荷によってシャフトにラジアル方向の力が発生する。このような力が発生すると、径方向の相対差によって滑り現象が発生しやすくなる(このような滑り現象はクリープと呼ばれている)。このようなクリープは、一般的に外輪をブラケットなどのハウジングに強固に固定することで抑制できるが、固定部材が樹脂成形のため寸法精度が悪く、軸受のクリープ不具合が発生しやすくなったりするなどの課題があった。   However, such a molding material is a resin, and the strength may be insufficient to fix the bearing. In general, a bearing such as a ball bearing generates a radial force on the shaft by a transmission load when, for example, there is a gap between the outer ring and the inner peripheral surface of the housing. When such a force is generated, a slip phenomenon is likely to occur due to a relative difference in the radial direction (such a slip phenomenon is called creep). Such creep can be generally suppressed by firmly fixing the outer ring to a housing such as a bracket, but the fixing member is resin-molded, resulting in poor dimensional accuracy, which tends to cause bearing creep failure, etc. There was a problem.

なお、近年の電動機の高出力化に伴い、軸受をより強固に固定することが必要となっているが、予め鋼板で加工され寸法精度の良好な金属製のブラケットを軸受の固定に採用するなど、クリープ対策を施すことが必要不可欠となっている。とりわけ、軸受は回転軸に対して2箇所で受ける構造が一般的であるが、強度的な面や実施の容易性などの理由から、2つの軸受に対して金属製のブラケットで固定することが好ましい。   In addition, with the recent increase in output of electric motors, it is necessary to fix the bearings more firmly. However, metal brackets that have been processed in advance with steel plates and have good dimensional accuracy are used for fixing the bearings. It is essential to take measures against creep. In particular, the bearings are generally received at two locations with respect to the rotating shaft, but for reasons of strength and ease of implementation, the two bearings may be fixed with metal brackets. preferable.

特開2007−159302号公報JP 2007-159302 A 特開2004−229429号公報JP 2004-229429 A

しかしながら、特許文献1のような従来の方法は短絡させる方法なので、軸電圧が高くなってしまう場合があった。   However, since the conventional method like patent document 1 is the method of short-circuiting, the shaft voltage may become high.

また、電動機をPWM方式にてインバータ駆動する駆動回路(制御回路などを含む)の電源供給回路と、その電源供給回路の1次側回路および1次側回路側の大地へのアースとは電気的に絶縁された構成である場合、特許文献2のように電動機の固定子鉄心などを大地のアースへ電気的に接続する構成を採用しても、軸電圧の低減は困難であった。   In addition, a power supply circuit of a drive circuit (including a control circuit and the like) that drives an electric motor with an inverter by a PWM method, and a primary circuit of the power supply circuit and a ground to the ground on the primary circuit side are electrically If the configuration is such that the stator core of the motor is electrically connected to the earth ground as in Patent Document 2, it is difficult to reduce the shaft voltage.

本発明の電動機は、上記課題に鑑みなされたものであり、軸受における電食の発生を抑制した電動機およびそれを備えた電気機器を提供することを目的とする。   The electric motor of the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an electric motor that suppresses the occurrence of electrolytic corrosion in a bearing and an electric device including the electric motor.

本発明の電動機は、上記目的を達成するために、巻線を巻装した固定子鉄心を含む固定子と、前記固定子に対向して周方向に永久磁石を保持した回転子と、前記回転子の中央を貫通するように前記回転子を締結したシャフトと、前記回転子の外周と前記シャフトとの間を絶縁するように構成した誘電体層とを含む回転体と、前記シャフトを支持する軸受と、前記軸受を固定する2つの導電性のブラケットとを備え、前記軸受単体を回転させたときの軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を増加させるための予圧を強くする構成を具備する。   In order to achieve the above object, the electric motor of the present invention includes a stator including a stator core wound with a winding, a rotor holding a permanent magnet in a circumferential direction facing the stator, and the rotation A rotating body including a shaft that fastens the rotor so as to pass through the center of the rotor, a dielectric layer configured to insulate between the outer periphery of the rotor and the shaft, and supports the shaft A structure comprising a bearing and two conductive brackets for fixing the bearing, and a configuration for increasing a preload for increasing an electrostatic capacity between a bearing inner ring and a bearing outer ring when the bearing alone is rotated. It has.

このような構成により、使用環境などに影響されることなく軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the shaft voltage can be suppressed without being affected by the use environment or the like.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が608であり、予圧を42N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 608 and a preload of 42 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が608であり、予圧を60N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 608 and a preload of 60 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が6201であり、予圧を60N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 6201 and a preload of 60 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が6202であり、予圧を60N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 6202 and a preload of 60 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が6204であり、予圧を60N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 6204 and a preload of 60 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が6302であり、予圧を60N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 6302 and a preload of 60 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、軸受が呼び番号が6004であり、予圧を60N以上とした構成である。   In the electric motor of the present invention, the bearing has a nominal number of 6004 and a preload of 60 N or more.

このような構成により、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を上げることができ、分圧効果により軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrostatic capacity between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be increased, and the shaft voltage can be suppressed by the voltage dividing effect.

また、本発明の電動機は、2つのブラケットが電気的に接続されるとともに固定子鉄心とは絶縁された構成である。   Moreover, the electric motor of the present invention has a configuration in which two brackets are electrically connected and insulated from the stator core.

このような構成により、2つのブラケットの電気的電位を同じにすることができ、軸電圧を安定させることができ、使用環境などに影響されることなく軸電圧を抑制できる。   With such a configuration, the electrical potentials of the two brackets can be made the same, the shaft voltage can be stabilized, and the shaft voltage can be suppressed without being affected by the use environment or the like.

また、本発明の電動機は、2つのブラケットの少なくとも一方と巻線を巻装した固定子鉄心とが絶縁樹脂により一体成形された構成である。   In addition, the electric motor of the present invention has a configuration in which at least one of the two brackets and the stator core around which the winding is wound are integrally formed of an insulating resin.

このような構成により、2つの導電性ブラケットを電動機内部でリード線などを介して電気的に接続することで、使用環境や外部応力などに対して、信頼性の高い電気的接続とすることができる。   With such a configuration, the two conductive brackets can be electrically connected to each other through a lead wire or the like inside the electric motor, so that the electrical connection can be made highly reliable with respect to the use environment or external stress. it can.

また、本発明の電動機は、回転子が、固定子の内周側に回転自在に配置された構成である。   Moreover, the electric motor of the present invention has a configuration in which the rotor is rotatably arranged on the inner peripheral side of the stator.

また、本発明の電気機器は、上述した電動機を搭載している。   Moreover, the electric device of the present invention is equipped with the above-described electric motor.

本発明の電動機によれば、軸受における電食の発生を抑制した電動機およびそれを備えた電気機器を提供することができる。   According to the electric motor of the present invention, it is possible to provide an electric motor that suppresses the occurrence of electrolytic corrosion in a bearing and an electric device including the electric motor.

本発明の実施の形態1におけるブラシレスモータの断面を示した構造図Structure diagram showing a cross section of the brushless motor according to the first embodiment of the present invention 同モータの回転子の構成例を示した図The figure which showed the example of a structure of the rotor of the motor 同モータの回転体の構成例を示した図The figure which showed the structural example of the rotary body of the motor 従来モータの回転体の構成例を示した図The figure which showed the example of a structure of the rotary body of the conventional motor シャフトと回転体の最外円周面間の静電容量の測定方法を示す図The figure which shows the measuring method of the electrostatic capacitance between a shaft and the outermost circumference surface of a rotary body 回転中の軸受の外輪と内輪間の静電容量の測定方法を示す図The figure which shows the measuring method of the electrostatic capacity between the outer ring and inner ring of the bearing under rotation 実施例1の軸電圧の測定方法を示す図The figure which shows the measuring method of the shaft voltage of Example 1. 完全波形崩れの一例を示す図Diagram showing an example of complete waveform collapse 一部波形崩れの一例を示す図Diagram showing an example of partial waveform collapse 波形崩れなしの一例を示す図The figure which shows an example without waveform collapse 実施例1の評価結果を示す図The figure which shows the evaluation result of Example 1 等価回路のイメージを示す図Diagram showing equivalent circuit image 本発明の実施の形態1における他の構成例としてのアウタロータ型の電動機の断面を示した構造図Structure diagram showing a cross section of an outer rotor type electric motor as another configuration example according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2におけるエアコン室内機の構造図Structure diagram of air conditioner indoor unit in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3におけるエアコン室外機の構造図Structure diagram of air conditioner outdoor unit according to Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4における給湯機の構造図Structure diagram of a water heater in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態5における空気清浄機の構造図Structure diagram of air cleaner in embodiment 5 of the present invention 軸受の内部構成図Bearing internal configuration diagram

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments and examples.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における電動機の断面を示した構造図である。本実施の形態では、電気機器としてのエアコン用に搭載され、送風ファンを駆動するためのブラシレスモータである電動機の一例を挙げて説明する。また、本実施の形態では、回転子が固定子の内周側に回転自在に配置されたインナロータ型の電動機の例を挙げて説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a structural diagram showing a cross section of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention. In the present embodiment, an example of an electric motor that is mounted for an air conditioner as an electric device and that is a brushless motor for driving a blower fan will be described. In the present embodiment, an example of an inner rotor type motor in which a rotor is rotatably arranged on the inner peripheral side of a stator will be described.

図1において、固定子鉄心11には、固定子鉄心11を絶縁するインシュレータとしての樹脂21が介在して、固定子巻線12が巻装されている。そして、このような固定子鉄心11は、他の固定部材とともにモールド材としての絶縁樹脂13にてモールド成形されている。本実施の形態では絶縁樹脂13に不飽和ポリエステル樹脂成形材料を使用した。本実施の形態では、これらの部材をこのようにモールド一体成形することにより、外形が概略円筒形状をなす固定子10が構成されている。   In FIG. 1, a stator winding 12 is wound around a stator core 11 with a resin 21 as an insulator for insulating the stator core 11 interposed therebetween. Such a stator core 11 is molded with an insulating resin 13 as a molding material together with other fixing members. In this embodiment, an unsaturated polyester resin molding material is used for the insulating resin 13. In the present embodiment, the stator 10 whose outer shape is substantially cylindrical is formed by integrally molding these members in this manner.

固定子10の内側には、空隙を介して回転体30が挿入されている。回転体30は、回転子鉄心31を含む円板状の回転子14と、回転子14の中央を貫通するようにして回転子14を締結したシャフト16とを有している。回転子14は、固定子10の内周側に対向して周方向に永久磁石であるフェライト樹脂磁石の磁石32を保持している。また、詳細については以下で説明するが、回転体30は、図1に示すように、最外周部のフェライト樹脂磁石の磁石32から内周側のシャフト16に向かって、回転子鉄心31の外周部を構成する外側鉄心31a、誘電体層50、回転子鉄心31の内周部を構成する内側鉄心31bと順に配置するような構造を有している。図1では、回転体30として、これらの回転子鉄心31、誘電体層50およびフェライト樹脂磁石の磁石32が一体成形された構成例を示している。このように、固定子10の内周側と回転体30の外周側とが対向するように配置されている。   A rotating body 30 is inserted inside the stator 10 through a gap. The rotator 30 includes a disk-shaped rotor 14 including a rotor core 31 and a shaft 16 to which the rotor 14 is fastened so as to penetrate the center of the rotor 14. The rotor 14 holds a magnet 32 of a ferrite resin magnet that is a permanent magnet in the circumferential direction facing the inner peripheral side of the stator 10. Further, as will be described in detail below, the rotating body 30 has an outer periphery of the rotor core 31 from the magnet 32 of the outermost peripheral ferrite resin magnet toward the inner peripheral shaft 16 as shown in FIG. The outer iron core 31 a constituting the part, the dielectric layer 50, and the inner iron core 31 b constituting the inner peripheral part of the rotor core 31 are arranged in this order. FIG. 1 shows a configuration example in which the rotor core 31, the dielectric layer 50 and the ferrite resin magnet magnet 32 are integrally formed as the rotor 30. In this manner, the inner peripheral side of the stator 10 and the outer peripheral side of the rotating body 30 are arranged to face each other.

回転子14のシャフト16には、シャフト16を支持する2つの出力軸側軸受15a及び反出力軸側軸受15bが取り付けられている。軸受15は、複数の鉄ボールを有した円筒形状の玉軸受であり、出力軸側軸受15a及び反出力軸側軸受15bの内輪側がシャフト16に固定されている。図1では、シャフト16がブラシレスモータ本体から突出した側となる出力軸側において、出力軸側軸受15aがシャフト16を支持し、その反対側(以下、反出力軸側と呼ぶ)において、反出力軸側軸受15bがシャフト16を支持している。   Two output shaft side bearings 15 a and a counter output shaft side bearing 15 b that support the shaft 16 are attached to the shaft 16 of the rotor 14. The bearing 15 is a cylindrical ball bearing having a plurality of iron balls, and the inner ring side of the output shaft side bearing 15 a and the non-output shaft side bearing 15 b is fixed to the shaft 16. In FIG. 1, the output shaft side bearing 15a supports the shaft 16 on the output shaft side where the shaft 16 protrudes from the brushless motor body, and the opposite side (hereinafter referred to as the non-output shaft side) counteracts the output. The shaft-side bearing 15 b supports the shaft 16.

そして、これらの出力軸側軸受15a及び反出力軸側軸受15bは、それぞれ導電性を有した金属製のブラケットにより、軸受15の外輪側が固定されている。図1では、出力軸側軸受15aが予圧バネ33を挿入された出力軸側のブラケット17により固定され、反出力軸側軸受15bが反出力軸側のブラケット19により固定されている。以上のような構成により、シャフト16が2つの軸受15に支承され、回転子14が回転自在に回転する。   The output shaft side bearing 15a and the counter output shaft side bearing 15b are fixed to the outer ring side of the bearing 15 by metal brackets having conductivity. In FIG. 1, the output shaft side bearing 15a is fixed by an output shaft side bracket 17 into which a preload spring 33 is inserted, and the counter output shaft side bearing 15b is fixed by a bracket 19 on the counter output shaft side. With the configuration as described above, the shaft 16 is supported by the two bearings 15, and the rotor 14 rotates freely.

さらに、このブラシレスモータには制御回路を含めた駆動回路を実装したプリント基板18が内蔵されている。このプリント基板18を内蔵したのち、出力軸側のブラケット17を固定子10に圧入することにより、ブラシレスモータが形成される。また、プリント基板18には、巻線の電源電圧Vdc、制御回路の電源電圧Vccおよび回転数を制御する制御電圧Vspを印加するリード線や制御回路のグランド線などの接続線20が接続されている。   Further, the brushless motor incorporates a printed circuit board 18 on which a drive circuit including a control circuit is mounted. After the printed board 18 is built in, the bracket 17 on the output shaft side is press-fitted into the stator 10 to form a brushless motor. Also connected to the printed circuit board 18 are connection wires 20 such as a lead wire for applying a winding power supply voltage Vdc, a control circuit power supply voltage Vcc and a control voltage Vsp for controlling the number of revolutions, and a ground wire for the control circuit. Yes.

なお、駆動回路を実装したプリント基板18上のゼロ電位点部は、大地のアースおよび1次側(電源)回路とは絶縁され、大地のアースおよび1次側電源回路の電位とは、フローティングされた状態である。ここで、ゼロ電位点部とは、プリント基板18上における基準電位としての0ボルト電位の配線のことであり、通常グランドと呼ばれるグランド配線を示している。接続線20に含まれるグランド線は、このゼロ電位点部、すなわちグランド配線に接続される。また、駆動回路が実装されたプリント基板18に接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路、制御回路の電源電圧を供給する電源回路、制御電圧を印加するリード線および制御回路のグランド線などは、巻線の電源電圧を供給する電源回路に対する1次側(電源)回路、制御回路の電源電圧を供給する電源回路に対する1次側(電源)回路、これら1次側(電源)回路と接続された大地のアースおよび独立して接地された大地のアースのいずれとも電気的に絶縁されている。   The zero potential point on the printed circuit board 18 on which the drive circuit is mounted is insulated from the earth ground and the primary side (power supply) circuit, and is floated from the earth ground and the potential of the primary side power supply circuit. It is in the state. Here, the zero potential point portion is a wiring of 0 volt potential as a reference potential on the printed circuit board 18, and indicates a ground wiring called a normal ground. The ground line included in the connection line 20 is connected to the zero potential point, that is, the ground wiring. In addition, a power supply circuit that supplies a power supply voltage of a winding connected to the printed circuit board 18 on which the drive circuit is mounted, a power supply circuit that supplies a power supply voltage of the control circuit, a lead wire that applies the control voltage, and a ground line of the control circuit Are the primary side (power supply) circuit for the power supply circuit that supplies the power supply voltage of the winding, the primary side (power supply) circuit for the power supply circuit that supplies the power supply voltage of the control circuit, and these primary side (power supply) circuits. It is electrically isolated from both the connected earth ground and the independently grounded earth earth.

つまり、1次側(電源)回路電位および大地のアースの電位に対して、プリント基板18に実装された駆動回路は電気的に絶縁された状態であることから、電位が浮いた状態となっている。これは電位がフローティングされた状態とも表現され、よく知られている。また、このようなことから、プリント基板18に接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路および制御回路の電源電圧を供給する電源回路の構成は、フローティング電源とも呼称され、これもよく知られた表現である。   That is, since the drive circuit mounted on the printed circuit board 18 is electrically insulated from the primary side (power supply) circuit potential and the ground potential, the potential is floated. Yes. This is also expressed as a state where the potential is floating, and is well known. For this reason, the configuration of the power supply circuit that supplies the power supply voltage of the winding connected to the printed circuit board 18 and the power supply circuit that supplies the power supply voltage of the control circuit is also called a floating power supply, which is also well known. It is an expressed expression.

以上のように構成された本ブラシレスモータに対して、接続線20を介して各電源電圧および制御信号を供給することにより、プリント基板18の駆動回路により固定子巻線12が駆動される。固定子巻線12が駆動されると、固定子巻線12に駆動電流が流れ、固定子鉄心11から磁界が発生する。そして、固定子鉄心11からの磁界とフェライト樹脂磁石のん磁石32からの磁界とにより、それら磁界の極性に応じて吸引力および反発力が生じ、これらの力によってシャフト16を中心に回転子14が回転する。   By supplying each power supply voltage and control signal to the brushless motor configured as described above via the connection line 20, the stator winding 12 is driven by the drive circuit of the printed circuit board 18. When the stator winding 12 is driven, a drive current flows through the stator winding 12 and a magnetic field is generated from the stator core 11. The magnetic field from the stator core 11 and the magnetic field from the ferrite resin magnet 32 generate an attractive force and a repulsive force according to the polarities of the magnetic fields, and the rotor 14 around the shaft 16 is generated by these forces. Rotates.

次に、本ブラシレスモータのより詳細な構成について説明する。   Next, a more detailed configuration of the brushless motor will be described.

まず、本ブラシレスモータは、上述したように、シャフト16が2つの軸受15で支持されるとともに、それぞれの軸受15もブラケットにより固定され、支持されている。さらに、上述したようなクリープによる不具合を抑制するため、本実施の形態では、それぞれの軸受15が、導電性を有した金属製のブラケットにより固定されるような構成としている。すなわち、本実施の形態では、予め鋼板で加工され寸法精度の良好な導電性のブラケットを軸受15の固定に採用している。特に、電動機の高出力化が要求される場合には、このような構成とすることがより好ましい。   First, as described above, in the brushless motor, the shaft 16 is supported by the two bearings 15, and the respective bearings 15 are also fixed and supported by the brackets. Furthermore, in order to suppress the above-described defects due to creep, the present embodiment is configured such that each bearing 15 is fixed by a metal bracket having conductivity. That is, in the present embodiment, a conductive bracket that has been processed in advance with a steel plate and has good dimensional accuracy is employed for fixing the bearing 15. In particular, when a high output of the electric motor is required, such a configuration is more preferable.

次に、出力軸側軸受15aに対しては、固定子10の外周径とほぼ等しい外周径の出力軸側のブラケット17により固定している。出力軸側のブラケット17は概略円板形状であり、円板の中央部に出力軸側軸受15aの外周径とほぼ等しい径の突出部を有しおり、この突出部の内側は中空となっている。プリント基板18を内蔵したのち、このような出力軸側のブラケット17の突出部の内側に予圧バネ33を挿入し出力軸側軸受15aに圧入するとともに、出力軸側のブラケット17の外周に設けた接続端部と固定子10の接続端部とが嵌合するように、出力軸側のブラケット17を固定子10に圧入することにより、本ブラシレスモータが形成される。   Next, the output shaft side bearing 15 a is fixed by an output shaft side bracket 17 having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the stator 10. The bracket 17 on the output shaft side has a substantially disk shape, and has a protruding portion having a diameter substantially equal to the outer peripheral diameter of the output shaft side bearing 15a at the center of the disk, and the inside of this protruding portion is hollow. . After incorporating the printed circuit board 18, a preload spring 33 is inserted inside the protruding portion of the bracket 17 on the output shaft side and is press-fitted into the output shaft side bearing 15 a, and provided on the outer periphery of the bracket 17 on the output shaft side. The brushless motor is formed by press-fitting the output shaft side bracket 17 into the stator 10 so that the connection end and the connection end of the stator 10 are fitted.

このように構成することで、組立作業の容易化を図るとともに、出力軸側軸受15aの外輪側は金属製の出力軸側のブラケット17に固定されるため、クリープによる不具合も抑制し、予圧バネによりシャフト16の振れや共振による異音を防止している。   With this configuration, the assembly work is facilitated, and the outer ring side of the output shaft side bearing 15a is fixed to the metal output shaft side bracket 17, so that a problem due to creep is suppressed, and the preload spring Thus, abnormal noise due to vibration or resonance of the shaft 16 is prevented.

また、反出力軸側のブラケット19には、反出力軸側ブラケットの導通ピン22が予め電気的に接続されている。すなわち、図1に示すように、反出力軸側のブラケット19のつば部19bに反出力軸側ブラケットの導通ピン22の一方の先端部22aが接続されている。反出力軸側ブラケットの導通ピン22は絶縁樹脂13の内部に配置され、反出力軸側のブラケット19と同様に絶縁樹脂13とモールド一体成形されている。   Further, the conduction pin 22 of the non-output shaft side bracket is electrically connected to the bracket 19 on the non-output shaft side in advance. That is, as shown in FIG. 1, one end portion 22a of the conduction pin 22 of the non-output shaft side bracket is connected to the collar portion 19b of the bracket 19 on the counter output shaft side. The conductive pin 22 of the non-output shaft side bracket is disposed inside the insulating resin 13 and is integrally molded with the insulating resin 13 in the same manner as the bracket 19 on the counter output shaft side.

なお、反出力軸側ブラケットの導通ピン22を電動機内部として絶縁樹脂13の内部に配置することで、反出力軸側ブラケットの導通ピン22を錆や外力などから予防し、使用環境や外部応力などに対して、信頼性の高い電気的接続としている。反出力軸側ブラケットの導通ピン22は、絶縁樹脂13の内部において、つば部19bから本ブラシレスモータの外周方向へと延伸し、本ブラシレスモータの外周近辺からシャフト16とほぼ平行して出力軸側へとさらに延伸している。   The conductive pin 22 of the non-output shaft side bracket is disposed inside the insulating resin 13 as an electric motor, thereby preventing the conductive pin 22 of the non-output shaft side bracket from rust, external force, etc. In contrast, the electrical connection is highly reliable. The conductive pin 22 of the non-output shaft side bracket extends from the collar portion 19b toward the outer periphery of the brushless motor inside the insulating resin 13, and is substantially parallel to the shaft 16 from the vicinity of the outer periphery of the brushless motor to the output shaft side. It is further extended.

そして、絶縁樹脂13の出力軸側の端面から、反出力軸側ブラケットの導通ピン22の他方の先端部22bが露出している。さらに、先端部22bには、反出力軸側ブラケットの導通ピン22を出力軸側のブラケット17に電気接続するための出力軸側ブラケットの導通ピン23が接続されている。すなわち、出力軸側のブラケット17を固定子10に圧入したとき、出力軸側ブラケットの導通ピン23が出力軸側のブラケット17に接触し、出力軸側のブラケット17と出力軸側ブラケットの導通ピン23との導通が確保される。このような構成により、出力軸側のブラケット17と反出力軸側のブラケット19との2つのブラケットは、反出力軸側ブラケットの導通ピン22を介して電気的に接続される。   And the other front-end | tip part 22b of the conduction | electrical_connection pin 22 of a non-output shaft side bracket is exposed from the end surface by the side of the output shaft of the insulating resin 13. FIG. Further, a conductive pin 23 of the output shaft side bracket for electrically connecting the conductive pin 22 of the non-output shaft side bracket to the output shaft side bracket 17 is connected to the tip portion 22b. That is, when the output shaft side bracket 17 is press-fitted into the stator 10, the output shaft side bracket conduction pin 23 contacts the output shaft side bracket 17, and the output shaft side bracket 17 and the output shaft side bracket conduction pin. Conductivity with 23 is ensured. With such a configuration, the two brackets of the output shaft side bracket 17 and the non-output shaft side bracket 19 are electrically connected via the conductive pin 22 of the non-output shaft side bracket.

また、出力軸側のブラケット17および反出力軸側のブラケット19は、絶縁樹脂13により固定子鉄心11と絶縁された状態で、この2つのブラケットが電気的に接続される。   Further, the bracket 17 on the output shaft side and the bracket 19 on the opposite output shaft side are electrically connected to each other with the insulating resin 13 being insulated from the stator core 11.

そして、本実施の形態で使用した軸受15は、呼び番号608の軸受であり、予圧バネ33により42Nの予圧を受けており、軸受単体を1000r/minで回転させたときの軸受の内輪62と軸受の外輪61との間の静電容量(測定周波数が10kHz)が63pFのものを使用した。   The bearing 15 used in the present embodiment is a bearing having a nominal number 608, which has received a preload of 42N by the preload spring 33, and the inner ring 62 of the bearing when the bearing alone is rotated at 1000 r / min. A capacitor with a capacitance of 63 pF (measurement frequency: 10 kHz) between the outer ring 61 and the bearing was used.

そして、シャフト16と回転体30の最外円周面との間の静電容量(測定周波数10kHz)を5.0pFに調整し、回転体30において、シャフト16と回転体30の外周との間に誘電体層50を設けている。本実施の形態では誘電体層50を設けて、その誘電体層材料の比誘電率や樹脂肉厚を調整して、5pFの静電容量としたが、フェライト樹脂磁石の磁石32の樹脂成分の重量比率を調整する方法でも可能であり、前述の方法に限定するものではない。   And the electrostatic capacitance (measurement frequency of 10 kHz) between the shaft 16 and the outermost circumferential surface of the rotating body 30 is adjusted to 5.0 pF, and in the rotating body 30, between the shaft 16 and the outer periphery of the rotating body 30. A dielectric layer 50 is provided. In the present embodiment, the dielectric layer 50 is provided and the relative dielectric constant and the resin thickness of the dielectric layer material are adjusted to obtain a capacitance of 5 pF. A method of adjusting the weight ratio is also possible, and is not limited to the method described above.

本発明はこのような構成にすることにより、小さな軸電圧にすることで電食を防止することができる。   By adopting such a configuration, the present invention can prevent electrolytic corrosion by using a small axial voltage.

本実施の形態では、出力軸側のブラケット17と反出力軸側のブラケット19とを電気的に接続し両ブラケットを同電位とすることで、シャフト16を介しての高周波電流が流れにくい状態としている。   In this embodiment, the bracket 17 on the output shaft side and the bracket 19 on the opposite output shaft side are electrically connected so that both brackets have the same potential, so that the high-frequency current through the shaft 16 is difficult to flow. Yes.

次に、図18に示すように、軸受15は、軸受の内輪62と軸受の外輪61と軸受玉70とグリースより構成されており、グリースは予圧バネ33からの予圧Fによりグリース油膜71を形成し、軸受の内輪62と軸受の外輪61および軸受玉70が接触面積Sの面積で油膜厚さhcのグリース油膜71を介し、潤滑されている。   Next, as shown in FIG. 18, the bearing 15 includes a bearing inner ring 62, a bearing outer ring 61, a bearing ball 70, and grease. The grease forms a grease oil film 71 by the preload F from the preload spring 33. The inner ring 62 of the bearing, the outer ring 61 of the bearing, and the bearing ball 70 are lubricated through a grease oil film 71 having an oil film thickness hc in the area of the contact area S.

このグリースは絶縁体であり、軸受の導電体によりコンデンサを形成しており、その静電容量Cは、以下の(式1)により表される。   This grease is an insulator, and a capacitor is formed by the conductor of the bearing. The electrostatic capacity C is expressed by the following (Equation 1).

すなわち、軸受15の静電容量Cは、軸受内輪62と軸受外輪61および軸受玉70により構成される接触面積Sに比例し、グリース油膜71の油膜厚さhcに反比例の関係にある。   That is, the electrostatic capacity C of the bearing 15 is proportional to the contact area S formed by the bearing inner ring 62, the bearing outer ring 61, and the bearing balls 70, and is inversely proportional to the oil film thickness hc of the grease oil film 71.

また、Hamrock−Dowsonによれば、油膜厚さhcは以下の(式2)により表される。   Further, according to Hamrock-Dowson, the oil film thickness hc is expressed by the following (Equation 2).

すなわち、油膜厚さhcは、速度の0.68乗に比例し、予圧の−0.073乗に比例し、予圧による影響はほぼ無視できる。   In other words, the oil film thickness hc is proportional to the 0.68th power of the speed and proportional to the −0.073th power of the preload, and the influence of the preload can be almost ignored.

また、Hertzによれば、接触面積Sは以下の(式3)により表される。   Further, according to Hertz, the contact area S is expressed by the following (Equation 3).

すなわち、接触面積Sは予圧の2/3乗に比例する。   That is, the contact area S is proportional to the 2/3 power of the preload.

このように、軸受15の静電容量は、速度が一定とすると予圧Fの変化により油膜厚さhcも一定となり影響がほぼ無く、接触面積Sが予圧の2/3乗に比例し変化する。   As described above, when the speed is constant, the bearing 15 has a constant oil film thickness hc due to a change in the preload F, and has almost no influence, and the contact area S changes in proportion to the 2/3 power of the preload.

また、予圧バネ33による予圧F(N)は、以下の(式4)により表される。   Further, the preload F (N) by the preload spring 33 is expressed by the following (Equation 4).

すなわち、式(1)と(2)と(3)より、軸受15の静電容量Cを上げるには予圧Fを上げることが最も影響があり、予圧バネ33の板厚t、波数Nがそれぞれ3乗、4乗で影響があり、板厚tと波数Nを調整することで予圧を調整することが可能である。   That is, from equations (1), (2), and (3), increasing the preload F has the greatest effect on increasing the capacitance C of the bearing 15, and the thickness t and the wave number N of the preload spring 33 are respectively The third power and the fourth power are affected, and the preload can be adjusted by adjusting the plate thickness t and the wave number N.

次に、図2に示すように、回転体30は、最外周部にフェライト樹脂磁石32を配置し、さらに、内周側に向かって、回転子鉄心31を構成する外側鉄心31a、誘電体層50、回転子鉄心31を構成する内側鉄心31bと順に配置されている。また、誘電体層50は、絶縁樹脂で形成された層である。本実施の形態では、電食抑制用として、このような誘電体層50を設けている。   Next, as shown in FIG. 2, the rotating body 30 has a ferrite resin magnet 32 disposed on the outermost peripheral portion, and further toward the inner peripheral side, an outer iron core 31 a constituting the rotor iron core 31, and a dielectric layer. 50 and the inner iron core 31b constituting the rotor iron core 31 are arranged in this order. The dielectric layer 50 is a layer formed of an insulating resin. In the present embodiment, such a dielectric layer 50 is provided for suppressing electrolytic corrosion.

図2では、誘電体層50が、回転体30の内周側と外周側との間でシャフト16の周りを周回するようなリング状に形成された一例を示している。回転体30は、このように、フェライト樹脂磁石32、外側鉄心31a、誘電体層50を形成する絶縁樹脂、および内側鉄心31bが一体形成された構成である。本実施の形態ではフェライト樹脂磁石のSPMロータで説明したが、フェライト焼結磁石や希土類ネオジウム系焼結磁石でも同様の結果が得られる。また、IPMロータでも同様の結果が得られる。   FIG. 2 shows an example in which the dielectric layer 50 is formed in a ring shape that circulates around the shaft 16 between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotating body 30. As described above, the rotating body 30 has a configuration in which the ferrite resin magnet 32, the outer iron core 31a, the insulating resin forming the dielectric layer 50, and the inner iron core 31b are integrally formed. In the present embodiment, the SPM rotor of the ferrite resin magnet has been described, but the same result can be obtained with a ferrite sintered magnet or a rare earth neodymium-based sintered magnet. Similar results can be obtained with an IPM rotor.

以下、本発明について実施例を用いてより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限りにおいて、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Note that the present invention is not limited to the following examples, and is not limited to these examples unless the gist of the present invention is changed.

(実施例1)
図1に示すような構成で、予圧を式(4)に基づき、板厚tと波数Nを任意に調整し、28N、35N、42N、49N、56Nの予圧がかかるよう電動機を構成した。
Example 1
With the configuration as shown in FIG. 1, the motor was configured such that the preload was arbitrarily adjusted with the plate thickness t and the wave number N based on the formula (4), and a preload of 28N, 35N, 42N, 49N, and 56N was applied.

また、使用した軸受15はミネベア製608(グリースはちょう度239のものを使用)であり、軸受単体を1000r/minで回転させたときの軸受内輪62と軸受外輪61との間の静電容量は50pFであった。   The bearing 15 used is Minebea 608 (grease having a consistency of 239), and the electrostatic capacity between the bearing inner ring 62 and the bearing outer ring 61 when the bearing alone is rotated at 1000 r / min. Was 50 pF.

軸受単体の静電容量の測定は、図6に示すように、外部駆動により軸受15を1000r/minで回転させ、LCRメータZ60を使用し、測定周波数10kHz、測定温度20℃、測定電圧1Vで測定した。測定は軸受外輪61と、軸受内輪62と機械的かつ電気的に接触しているシャフト16間を測定した。また測定時には外部駆動装置とシャフト間には肉厚20mm以上の絶縁樹脂製カップリングを使用した。また、外部駆動装置とシャフト、軸受は20mmの木製板の上に肉厚20mm以上の絶縁樹脂製台座の上に設置した。   As shown in FIG. 6, the capacitance of a single bearing is measured by rotating the bearing 15 at 1000 r / min by external driving, using an LCR meter Z60, at a measurement frequency of 10 kHz, a measurement temperature of 20 ° C., and a measurement voltage of 1 V. It was measured. The measurement was performed between the bearing outer ring 61 and the shaft 16 in mechanical and electrical contact with the bearing inner ring 62. At the time of measurement, an insulating resin coupling having a wall thickness of 20 mm or more was used between the external drive device and the shaft. In addition, the external drive device, the shaft, and the bearing were installed on an insulating resin base having a thickness of 20 mm or more on a 20 mm wooden board.

また、電動機に組立て、外部駆動で1000r/minで回転させたときの中性点とU相間の誘起電圧も測定した。   The induced voltage between the neutral point and the U phase was also measured when the motor was assembled and rotated at 1000 r / min by external drive.

また測定は、同一固定子を使用し、それぞれの回転子を入れ替える方法で測定を実施した。   Moreover, the measurement was implemented by the method of using the same stator and replacing each rotor.

図7は、本実施例1の軸電圧の測定方法を示す図である。軸電圧測定時には直流安定化電源を使用し、巻線の電源電圧Vdcを391V、制御回路の電源電圧Vccを15Vとし、回転数1000r/minの同一運転条件下で測定を行った。なお、回転数は制御電圧Vspにて調整し、運転時のブラシレスモータ姿勢はシャフト水平とした。また、ブラシレスモータは厚さ20mmの木製板の上に設置した。   FIG. 7 is a diagram illustrating a method for measuring an axial voltage according to the first embodiment. When measuring the shaft voltage, a DC stabilized power supply was used, the power supply voltage Vdc of the winding was 391 V, the power supply voltage Vcc of the control circuit was 15 V, and the measurement was performed under the same operating conditions at a rotational speed of 1000 r / min. The rotational speed was adjusted by the control voltage Vsp, and the brushless motor posture during operation was horizontal on the shaft. The brushless motor was installed on a wooden board having a thickness of 20 mm.

軸電圧の測定は、デジタルオシロスコープ130(テクトロニクス製DPO7104)と高電圧差動プローブ120(テクトロニクス製P5205)により、電圧波形を観測して、波形崩れが発生しないかどうか確認を行い、ピーク−ピーク間の測定電圧を軸電圧とした。   Axis voltage is measured with a digital oscilloscope 130 (Tektronix DPO7104) and a high-voltage differential probe 120 (Tektronix P5205) to check whether or not the waveform collapses. The measured voltage was taken as the axial voltage.

また、軸電圧の波形崩れについては、完全波形崩れ、一部波形崩れ、波形崩れなしの3分類に区分けを行った。波形崩れなしの状態は軸受内部の油膜が絶縁破壊を起こしていない状態であり、電食の発生を防止できる状態である。また、波形崩れの状態は軸受内部の油膜が絶縁破壊を起こしている状態であり、運転時間によっては電食を発生させる状態である。   Moreover, the waveform breakdown of the shaft voltage was divided into three categories: complete waveform collapse, partial waveform collapse, and no waveform collapse. The state without waveform collapse is a state in which the oil film inside the bearing has not caused dielectric breakdown, and is a state in which the occurrence of electrolytic corrosion can be prevented. The waveform collapse state is a state in which the oil film inside the bearing is causing dielectric breakdown, and is a state in which electrolytic corrosion occurs depending on the operation time.

図8から図10は、このような波形崩れの一例を示す図であり、図8は完全波形崩れ、図9は一部波形崩れ、図10は波形崩れなしの場合の波形を示している。図8から図10において、測定時の横軸時間は50μs/divの同一条件としている。なお、デジタルオシロスコープ130は、絶縁トランス140にて絶縁している。   FIGS. 8 to 10 are diagrams showing examples of such waveform collapse. FIG. 8 shows a complete waveform collapse, FIG. 9 shows a partial waveform collapse, and FIG. 10 shows a waveform without waveform collapse. 8 to 10, the horizontal axis time at the time of measurement is the same condition of 50 μs / div. The digital oscilloscope 130 is insulated by an insulation transformer 140.

また、高電圧差動プローブ120の+側120aは、長さ約30cmのリード線110を介し、リード線の導体を直径約15mmのループ状にして、その内周をシャフト16の外周に導電接触させることで、シャフト16に電気的に接続している。高電圧差動プローブ120の−側120bは、長さ約30cmのリード線111を介し、ブラケット17にリード線111の先端を導電性テープ112にて導電接触させることで、ブラケット17に電気的に接続している。このような構成で、ブラケット17とシャフト16との間の電圧である出力軸側の軸受15aの軸電圧の測定を実施した。   Further, the positive side 120a of the high-voltage differential probe 120 is in contact with the outer periphery of the shaft 16 through the inner periphery of the shaft 16 through a lead wire 110 having a length of about 30 cm and a conductor of the lead wire having a diameter of about 15 mm. By doing so, it is electrically connected to the shaft 16. The negative side 120b of the high-voltage differential probe 120 is electrically connected to the bracket 17 by bringing the tip of the lead wire 111 into conductive contact with the bracket 17 via the conductive tape 112 via the lead wire 111 having a length of about 30 cm. Connected. With such a configuration, the shaft voltage of the bearing 15a on the output shaft side, which is the voltage between the bracket 17 and the shaft 16, was measured.

図11は、実施例1の評価結果を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing the evaluation results of Example 1.

図11から明らかなように、静電容量Cは予圧Fの増加に伴い、増加する。また、静電容量Cの増加に伴い、軸電圧が減少する。   As is clear from FIG. 11, the capacitance C increases as the preload F increases. Further, as the capacitance C increases, the shaft voltage decreases.

また、結果より、図12のような等価回路のイメージ図を作成することができる。シャフト16と回転体30の最外円周面との間の静電容量をC1,軸受15の静電容量をC2、また、コモンモード電圧をVとしたときの軸電圧V2を示したものである。図12から、軸受15の静電容量C2を大きくすれば軸電圧V2は小さくなることが計算でき、結果の傾向と同じである。   From the result, an image diagram of an equivalent circuit as shown in FIG. 12 can be created. The electrostatic capacity between the shaft 16 and the outermost circumferential surface of the rotating body 30 is C1, the electrostatic capacity of the bearing 15 is C2, and the shaft voltage V2 when the common mode voltage is V is shown. is there. From FIG. 12, it can be calculated that the shaft voltage V2 decreases if the capacitance C2 of the bearing 15 is increased, which is the same as the tendency of the result.

すなわち、軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量より大きくすることで、軸受の電食発生を抑制する効果をより高めることができる。   That is, by making the capacitance larger between the bearing inner ring and the bearing outer ring, the effect of suppressing the occurrence of electrolytic corrosion of the bearing can be further enhanced.

これらの結果からもわかるように、本発明の電動機は、従来の電動機に比べて、軸電圧が低減し、電動機の軸受電食の発生抑制に極めて優れた効果を持つ。   As can be seen from these results, the electric motor of the present invention has an extremely excellent effect in suppressing the occurrence of bearing electrolytic corrosion of the electric motor because the shaft voltage is reduced as compared with the conventional electric motor.

また、本発明の電動機を電気機器に組み込むことにより、軸受における電食の発生を抑制した電動機を備えた電気機器を提供することができる。   Further, by incorporating the electric motor of the present invention into an electric device, it is possible to provide an electric device including the electric motor that suppresses the occurrence of electrolytic corrosion in the bearing.

また、回転子が固定子の内周側に回転自在に配置されたインナロータ型のブラシレスモータである電動機の例を挙げて説明したが、回転子が固定子の外周側に配置されたアウタロータ型の電動機にも本発明を適用することができる。図13は、本実施の形態における他の構成例としてのアウタロータ型の電動機の断面を示した構造図である。   Further, the example of the electric motor which is an inner rotor type brushless motor in which the rotor is rotatably disposed on the inner peripheral side of the stator has been described, but the outer rotor type in which the rotor is disposed on the outer peripheral side of the stator. The present invention can also be applied to an electric motor. FIG. 13 is a structural diagram showing a cross section of an outer rotor type electric motor as another configuration example in the present embodiment.

なお、図13において、図1と同様の構成要素については同一の符号を付している。図13において、固定子巻線12が巻装された固定子鉄心11は絶縁樹脂13にてモールド成形されて、固定子10が構成されている。さらに、固定子10にはブラケット17およびブラケット19が一体成形されており、ブラケット17に軸受15aが固定され、ブラケット19に軸受15bが固定されている。軸受15aおよび軸受15bの内輪側にはシャフト16が貫通し、シャフト16の一方の端部に中空円筒形状の回転体30が締結されている。また、回転体30の内周側中空部に固定子鉄心11が配置される。   In FIG. 13, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 13, the stator core 11 around which the stator winding 12 is wound is molded with an insulating resin 13 to constitute the stator 10. Further, a bracket 17 and a bracket 19 are integrally formed on the stator 10, a bearing 15 a is fixed to the bracket 17, and a bearing 15 b is fixed to the bracket 19. A shaft 16 passes through the inner ring side of the bearings 15a and 15b, and a hollow cylindrical rotating body 30 is fastened to one end of the shaft 16. Further, the stator core 11 is arranged in the inner peripheral hollow portion of the rotating body 30.

そして、回転体30において、外側鉄心31aと内側鉄心31bとで挟むようにして、環状の誘電体層50を設けている。また、軸受15aと軸受15bとを導通ピン22などで電気的に接続している。このようなアウタロータ型の電動機においても、図1のような構成と同様、図13に示すように誘電体層50を設け、かつブラケット17とブラケット19を電気的に接続する構造を設けることにより、同様の効果を得ることができる。   And in the rotary body 30, the cyclic | annular dielectric material layer 50 is provided so that it may be pinched | interposed by the outer side iron core 31a and the inner side iron core 31b. Further, the bearing 15a and the bearing 15b are electrically connected by a conduction pin 22 or the like. In such an outer rotor type electric motor as well as the configuration shown in FIG. 1, by providing the dielectric layer 50 as shown in FIG. 13 and providing a structure for electrically connecting the bracket 17 and the bracket 19, Similar effects can be obtained.

また、予圧を上げる方法は、式(4)による各項目を調整することで説明したが、予圧バネを複数枚を重ねることでも予圧を上げることができ、同様の効果を得ることができる。   The method for increasing the preload has been described by adjusting each item according to the equation (4). However, the preload can also be increased by stacking a plurality of preload springs, and the same effect can be obtained.

(実施の形態2)
本発明にかかる電気機器の例として、まず、エアコン室内機の構成を実施の形態2として、詳細に説明する。
(Embodiment 2)
As an example of an electrical apparatus according to the present invention, first, the configuration of an air conditioner indoor unit will be described in detail as a second embodiment.

図14において、エアコン室内機210の筐体211内には電動機201が搭載されている。その電動機201の回転軸にはクロスフローファン212が取り付けられている。電動機201は電動機駆動装置213によって駆動される。電動機駆動装置213からの通電により、電動機201が回転し、それに伴いクロスフローファン212が回転する。そのクロスフローファン212の回転により、室内機用熱交換器(図示せず)によって空気調和された空気を室内に送風する。ここで、電動機201は、例えば、上記実施の形態1のものが適用できる。   In FIG. 14, the electric motor 201 is mounted in the housing 211 of the air conditioner indoor unit 210. A cross flow fan 212 is attached to the rotating shaft of the electric motor 201. The electric motor 201 is driven by an electric motor driving device 213. By energization from the electric motor drive device 213, the electric motor 201 rotates, and the crossflow fan 212 rotates accordingly. By the rotation of the cross flow fan 212, air conditioned by an indoor unit heat exchanger (not shown) is blown into the room. Here, as the electric motor 201, for example, the one of the first embodiment can be applied.

本発明の電気機器は、電動機と、その電動機が搭載された筐体とを備え、電動機として上記構成の本発明の電動機を採用したものである。   The electric device of the present invention includes an electric motor and a casing in which the electric motor is mounted, and employs the electric motor of the present invention having the above-described configuration as the electric motor.

(実施の形態3)
次に、本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室外機の構成を実施の形態3として、詳細に説明する。
(Embodiment 3)
Next, as an example of the electrical apparatus according to the present invention, the configuration of an air conditioner outdoor unit will be described in detail as a third embodiment.

図15において、エアコン室外機301は、筐体311の内部に電動機308を搭載している。その電動機308は回転軸にファン312を取り付けており、送風用電動機として機能する。   In FIG. 15, an air conditioner outdoor unit 301 has a motor 308 mounted inside a housing 311. The electric motor 308 has a fan 312 attached to a rotating shaft and functions as a blower electric motor.

エアコン室外機301は、筐体311の底板302に立設した仕切り板304により、圧縮機室306と熱交換器室309とに区画されている。圧縮機室306には圧縮機305が配設されている。熱交換器室309には熱交換器307および前記送風用電動機が配設されている。仕切り板304の上部には電装品箱310が配設されている。   The air conditioner outdoor unit 301 is partitioned into a compressor chamber 306 and a heat exchanger chamber 309 by a partition plate 304 erected on the bottom plate 302 of the housing 311. A compressor 305 is disposed in the compressor chamber 306. A heat exchanger 307 and the blower motor are disposed in the heat exchanger chamber 309. An electrical component box 310 is disposed above the partition plate 304.

その前記送風用電動機は、電装品箱310内に収容された電動機駆動装置303により駆動される電動機308の回転に伴い、ファン312が回転し、熱交換器307を通して熱交換器室309に送風する。ここで、電動機308は、例えば、上記実施の形態1のものが適用できる。   The fan motor 312 is rotated by the rotation of the motor 308 driven by the motor driving device 303 accommodated in the electrical component box 310 and the fan 312 blows air to the heat exchanger chamber 309 through the heat exchanger 307. . Here, as the electric motor 308, for example, the one in the first embodiment can be applied.

本発明の電気機器は、電動機と、その電動機が搭載された筐体とを備え、電動機として上記構成の本発明の電動機を採用したものである。   The electric device of the present invention includes an electric motor and a casing in which the electric motor is mounted, and employs the electric motor of the present invention having the above-described configuration as the electric motor.

(実施の形態4)
次に、本発明にかかる電気機器の例として、給湯機の構成を実施の形態4として、詳細に説明する。
(Embodiment 4)
Next, as an example of the electric apparatus according to the present invention, the configuration of the hot water heater will be described in detail as a fourth embodiment.

図16において、給湯器330の筐体331内には電動機333が搭載されている。その電動機333の回転軸にはファン332が取り付けられている。電動機333は電動機駆動装置334によって駆動される。電動機駆動装置334からの通電により、電動機333が回転し、それに伴いファン332が回転する。そのファン332の回転により、燃料気化室(図示せず)に対して燃焼に必要な空気を送風する。ここで、電動機333は、例えば、上記実施の形態1のものが適用できる。   In FIG. 16, an electric motor 333 is mounted in a housing 331 of the water heater 330. A fan 332 is attached to the rotating shaft of the electric motor 333. The electric motor 333 is driven by an electric motor driving device 334. The electric motor 333 is rotated by energization from the electric motor driving device 334, and the fan 332 is rotated accordingly. The rotation of the fan 332 blows air necessary for combustion to a fuel vaporization chamber (not shown). Here, as the electric motor 333, for example, the one in the first embodiment can be applied.

本発明の電気機器は、電動機と、その電動機が搭載された筐体とを備え、電動機として上記構成の本発明の電動機を採用したものである。   The electric device of the present invention includes an electric motor and a casing in which the electric motor is mounted, and employs the electric motor of the present invention having the above-described configuration as the electric motor.

(実施の形態5)
次に、本発明にかかる電気機器の例として、空気清浄機の構成を実施の形態5として、詳細に説明する。
(Embodiment 5)
Next, as an example of the electric apparatus according to the present invention, the configuration of the air cleaner will be described in detail as a fifth embodiment.

図17において、空気清浄機340の筐体341内には電動機343が搭載されている。その電動機343の回転軸には空気循環用ファン342が取り付けられている。電動機343は電動機駆動装置344によって駆動される。電動機駆動装置344からの通電により、電動機343が回転し、それに伴いファン342が回転する。そのファン342の回転により空気を循環する。ここで、電動機343は、例えば、上記実施の形態1のものが適用できる。   In FIG. 17, an electric motor 343 is mounted in a housing 341 of the air purifier 340. An air circulation fan 342 is attached to the rotating shaft of the electric motor 343. The electric motor 343 is driven by an electric motor driving device 344. By energization from the motor driving device 344, the motor 343 rotates, and the fan 342 rotates accordingly. Air is circulated by the rotation of the fan 342. Here, as the electric motor 343, for example, the one in the first embodiment can be applied.

本発明の電気機器は、電動機と、その電動機が搭載された筐体とを備え、電動機として上記構成の本発明の電動機を採用したものである。   The electric device of the present invention includes an electric motor and a casing in which the electric motor is mounted, and employs the electric motor of the present invention having the above-described configuration as the electric motor.

上述の説明では、本発明にかかる電気機器の実施例として、エアコン室外機、エアコン室内機、給湯機、空気清浄機などに搭載される電動機を取り上げたが、その他の電動機にも、また、各種情報機器に搭載される電動機や、産業機器に使用される電動機にも適用できることは言うまでもない。   In the above description, electric motors mounted on air conditioner outdoor units, air conditioner indoor units, hot water heaters, air purifiers, etc. have been taken up as examples of electric devices according to the present invention. Needless to say, the present invention can also be applied to electric motors mounted on information equipment and electric motors used in industrial equipment.

また、本件出願の実施の形態における構成は、上述したとおり、電動機をPWM方式にてインバータ駆動する駆動回路(制御回路などを含む)の電源供給回路と、その電源供給回路の1次側回路および1次側回路側の大地のアースとは電気的に絶縁された構成である。そして、従来技術の、電動機の固定子鉄心などを大地のアースへ電気的に接続する構成を採用しなくとも、軸受の電食を抑制する効果が得られている。   In addition, as described above, the configuration in the embodiment of the present application includes a power supply circuit of a drive circuit (including a control circuit and the like) that drives an electric motor with an inverter by a PWM method, a primary circuit of the power supply circuit, and The primary circuit side is electrically insulated from the earth ground. And the effect which suppresses the electric corrosion of a bearing is acquired even if it does not employ | adopt the structure which electrically connects the stator core of an electric motor etc. to the earth ground of the prior art.

本発明の電動機は、軸電圧を減少させることが可能であり、軸受の電食発生を抑制したもので、主に電動機の低価格化および高寿命化が要望される機器で、例えばエアコン室内機、エアコン室外機、給湯機、空気清浄機などに搭載される電動機に有効である。   The electric motor of the present invention can reduce the shaft voltage and suppress the occurrence of electrolytic corrosion of the bearing, and is mainly a device that is required to reduce the price and increase the life of the electric motor. It is effective for motors installed in air conditioner outdoor units, water heaters, air purifiers, etc.

10 固定子
11 固定子鉄心
12 固定子巻線
13 絶縁樹脂
14 回転子
15 軸受
15a 出力軸側軸受
15b 反出力軸側軸受
16 シャフト
17 出力軸側のブラケット
18 プリント基板
19 反出力軸側のブラケット
20 接続線
21 樹脂(インシュレータ)
22 反出力軸側ブラケットの導通ピン
23 出力軸側ブラケットの導通ピン
30 回転体
31 回転子鉄心
31a 外側鉄心
31b 内側鉄心
32 磁石
33 予圧バネ
50 誘電体層
61 軸受の外輪
62 軸受の内輪
70 軸受玉
71 グリース油膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator 11 Stator core 12 Stator winding 13 Insulating resin 14 Rotor 15 Bearing 15a Output shaft side bearing 15b Non-output shaft side bearing 16 Shaft 17 Output shaft side bracket 18 Printed circuit board 19 Anti-output shaft side bracket 20 Connection line 21 Resin (insulator)
22 Conducting pin of the non-output shaft side bracket 23 Conducting pin of the output shaft side bracket 30 Rotating body 31 Rotor core 31a Outer iron core 31b Inner iron core 32 Magnet 33 Preload spring 50 Dielectric layer 61 Bearing outer ring 62 Bearing inner ring 70 Bearing ball 71 Grease oil film

Claims (11)

巻線を巻装した固定子鉄心を含む固定子と、前記固定子に対向して周方向に永久磁石を保持した回転子と、前記回転子の中央を貫通するように前記回転子を締結したシャフトと、前記回転子の外周と前記シャフトとの間を絶縁するように構成した誘電体層とを含む回転体と、前記シャフトを支持する軸受と、前記軸受を固定する2つの導電性のブラケットとを備え、前記軸受単体を回転させたときの軸受内輪と軸受外輪との間の静電容量を増加させるための予圧を強くする構成を具備する電動機。 A stator including a stator core wound with a winding, a rotor holding a permanent magnet in a circumferential direction facing the stator, and the rotor fastened to penetrate the center of the rotor A rotating body including a shaft, a dielectric layer configured to insulate between the outer periphery of the rotor and the shaft, a bearing that supports the shaft, and two conductive brackets that fix the bearing And an electric motor having a configuration for increasing the preload for increasing the capacitance between the bearing inner ring and the bearing outer ring when the bearing alone is rotated. 前記軸受が呼び番号が608であり、予圧を42N以上としたことを特徴とする請求項1記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the bearing has a nominal number of 608 and a preload of 42 N or more. 前記軸受が呼び番号が6201であり、予圧を60N以上としたことを特徴とする請求項1記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the bearing has a nominal number of 6201 and a preload of 60 N or more. 前記軸受が呼び番号が6202であり、予圧を60N以上としたことを特徴とする請求項1記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the bearing has a nominal number of 6202 and a preload of 60 N or more. 前記軸受が呼び番号が6204であり、予圧を60N以上としたことを特徴とする請求項1記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the bearing has a nominal number of 6204 and a preload of 60 N or more. 前記軸受が呼び番号が6302であり、予圧を60N以上としたことを特徴とする請求項1記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the bearing has a nominal number of 6302 and a preload of 60 N or more. 前記軸受が呼び番号が6004であり、予圧を60N以上としたことを特徴とする請求項1記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the bearing has a nominal number of 6004 and a preload of 60 N or more. 前記2つのブラケットは、電気的に接続されるとともに、前記固定子鉄心とは絶縁されていることを特徴とする請求項1から7に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the two brackets are electrically connected and insulated from the stator core. 前記2つのブラケットの少なくとも一方と、前記巻線を巻装した前記固定子鉄心とは、絶縁樹脂により一体成形されていることを特徴とする請求項1から7に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein at least one of the two brackets and the stator core around which the winding is wound are integrally formed of an insulating resin. 前記回転子は、前記固定子の内周側に回転自在に配置されていることを特徴とする請求項1から7に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the rotor is rotatably disposed on an inner peripheral side of the stator. 請求項1から10のいずれか1項に記載の電動機を搭載したことを特徴とする電気機器。 An electric device comprising the electric motor according to any one of claims 1 to 10.
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