JP2014075921A - 電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長期使用時においても軸受の電食を抑制することが可能な電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法を得る。
【解決手段】外輪１５ａ−１と電気的に接続され、かつ、回転軸１０と接触することなくモールド固定子１に固定される基板側固定円盤状導体１７ａ−１と、基板側固定円盤状導体１７ａ−１と接触することなく回転軸１０に設置される基板側回転円盤状導体１７ａ−２と、外輪１５ｂ−１と電気的に接続され、かつ、回転軸１０と接触することなくモールド固定子１に固定される反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と接触することなく反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の近傍に配置されるように、回転軸１０に設置される反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法に関する。

近年、電動機は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（以下、適宜、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電動機では、巻線の中性点電位が零とならないため、軸受の外輪と内輪との間に電位差（以下、軸電圧という）が発生する。この軸電圧にはインバータのスイッチングによる高周波成分が含まれており、軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流（以下、軸電流という）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転動体に波状摩耗現象が発生し、この摩耗現象に起因した異常音が電動機における不具合の主要因の１つとなっている。

従来の電動機では、軸受内輪と外輪を電気的に接続することにより、軸受内部に流れる電流が低減され、軸受内輪、軸受外輪または軸受転動体における波状摩耗の発生が抑制され、波状摩耗現象に起因した異常音の発生が抑制される(例えば下記特許文献１参照)。

特開平９−２９１９４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される電動機は、軸受内輪と外輪を電気的に接続する際に、回転に伴って動作する可動部と非可動部とが接触する構成を利用しているため、長期使用時に、摩耗により軸受内輪と外輪とが電気的に未接続となり、軸電流抑制効果が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期使用時においても、軸受の電食を抑制することが可能な電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、環状の固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内側に配置され、前記固定子鉄心と対向して回転軸の外周側に配置された永久磁石を有する回転子と、前記回転軸の一端を回転自在に支持する第１の軸受と、前記回転軸の他端を回転自在に支持する第２の軸受と、前記回転軸の軸線方向において前記固定子と前記第１の軸受との間にて前記軸線方向に対して略垂直に配置され、前記回転子を回転駆動する回路が実装された駆動回路基板と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第１の軸受と前記永久磁石との間に位置し、前記第１の軸受の外輪と電気的に接続され、かつ、前記回転軸と接触することなく前記固定子に固定される第１の固定円盤状導体と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第１の固定円盤状導体と前記永久磁石との間に位置し、前記第１の固定円盤状導体と接触することなく前記第１の固定円盤状導体の近傍に配置されるように、前記回転軸に設置される第１の回転円盤状導体と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第２の軸受と前記永久磁石との間に位置し、前記第２の軸受の外輪と電気的に接続され、かつ、前記回転軸と接触することなく前記固定子に固定される第２の固定円盤状導体と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第２の固定円盤状導体と前記永久磁石との間に位置し、前記第２の固定円盤状導体と接触することなく前記第２の固定円盤状導体の近傍に配置されるように、前記回転軸に設置される第２の回転円盤状導体と、前記固定子鉄心および前記駆動回路基板を一体的に成形すると共に、内部に前記回転子を収容可能に形成された凹部が設けられたモールド樹脂と、前記凹部の開口部を塞ぐようにして前記モールド樹脂の内周部に嵌め込まれると共に、前記第２の軸受の外輪が内側に嵌め込まれた導電性ブラケットと、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、固定円盤状導体と回転円盤状導体とを接触させることなく、かつ、高周波的に導通状態となるように設ける配置としたので、回転に伴って動作する可動部と非可動部とが接触することなく、長期使用時においても、軸受の電食を抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る電動機の側面断面図である。 図２は、回転子組立を模式的に示す図である。 図３は、回転軸および基板側固定円盤状導体の横断面、または回転軸および反基板側固定円盤状導体の横断面を示す図である。 図４は、実施の形態２に係る電動機の製造工程を示す図である。 図５は、実施の形態３に係る空気調和機の構成図である。

以下に、本発明にかかる電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態にかかる電動機１００の側面断面図であり、図２は、電動機１００の主要部を模式的に示す図である。図３は、回転軸１０および基板側固定円盤状導体１７ａ−１の横断面、または回転軸１０および反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の横断面を示す図である。図１に示される電動機１００は、主たる構成要素として、固定子６と、駆動回路基板４と、回転子１４と、基板側軸受１５ａ（第１の軸受）と、反基板側軸受１５ｂ（第２の軸受）と、基板側固定円盤状導体１７ａ−１（第１の固定円盤状導体）と、基板側回転円盤状導体１７ａ−２（第１の回転円盤状導体）と、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１（第２の固定円盤状導体）と、反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２（第２の回転円盤状導体）と、モールド樹脂２と、導電性ブラケット２０とを有して構成されている。電動機１００は、例えばインバータで駆動されるブラシレスＤＣモータである。なお、図１では、電動機１００の構成のうち回転軸１０を中心として左側半分のみを示しているが、右側半分についても同様である。

固定子組立３は、電動機１００の構成要素の内、固定子６、および駆動回路基板４を組み立てたものである。回転子組立１５は、電動機１００の構成要素の内、回転子１４、基板側軸受１５ａ、および反基板側軸受１５ｂを組み立てたものである。

モールド固定子１は、回転軸１０を中心とする概略円筒状に形成され、固定子組立３とモールド樹脂２とから構成されている。固定子組立３は、モールド樹脂２により一体的に成形される。固定子組立３は駆動回路基板４等を含んでいる。ただし、駆動回路基板４等は、強度的に弱い構造であるため低圧成形が望ましく、駆動回路基板４等を一体に成形するには、例えば不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂（モールド樹脂２）が用いられる。

駆動回路基板４および固定子６は、モールド樹脂２により機械的に結合されて一体的に成形されている。モールド樹脂２は、電動機１００の外郭を構成すると共に、モールド固定子１の基板側面（図１の上側）にて軸受ハウジング部２ｂを構成する。軸受ハウジング部２ｂは、基板側軸受１５ａの外輪１５ａ−１を取り囲んで支持する。

モールド樹脂２には、モールド樹脂２の負荷（ファン等）側の面とは反対側の面（図１の下側）に設けられた開口部からモールド固定子１内部へ回転子組立１５を収容可能に形成された例えばすり鉢状の凹部１９が設けられている。開口部は、図１において導電性ブラケット２０が設けられている部分である。なお、導電性ブラケット２０は、例えば導電性の金属をプレス加工して製造される。

固定子６は、巻線７、固定子鉄心８、およびインシュレータ９で構成される。固定子鉄心８は、厚さが例えば０．１〜０．７ｍｍ程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、および接着等で積層されて製作される。固定子鉄心８は、環状で、内周側に複数個のティース（図示せず）を備え、ティースにはインシュレータ９が施される。インシュレータ９は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心８と一体に又は別体で成形される。インシュレータ９が施されたティースには集中巻の巻線７が巻回される。複数個の集中巻の巻線７を接続して、例えば、三相のシングルＹ結線の巻線が形成される。但し、分布巻でもよい。

駆動回路基板４は、軸受ハウジング部２ｂに保持される基板側軸受１５ａの近傍にてモールド固定子１に内蔵されている。具体的には、駆動回路基板４は、回転軸１０の軸線方向において基板側軸受１５ａと固定子６との間に配設され、軸線方向に対して略垂直に配置されている。駆動回路基板４には電動機１００を駆動するための電力変換回路（図示せず）が実装され、電力変換回路は、インバータ回路などを含んで構成される。インバータ回路は、回転子１４を回転駆動するための交流電力を直流電源から変換生成する。インバータ回路からの電圧は、駆動回路基板４と巻線７とを電気的に接続する端子（図示せず）を介して、巻線７に印加される。なお、駆動回路基板４には、インバータ回路の他にも例えば、位置検出用磁石１１が発生する磁束密度変化によって回転子１４の回転速度もしくは回転位置を検出するホール素子や、駆動回路基板４と電動機１００の外部の回路（図示せず）とを電気的に接続する接続リードなどが実装されているが、図１ではこれらの図示を省略している。

駆動回路基板４の中心には回転子組立１５（回転軸１０）を挿通するための穴が設けられている。

回転子１４は、回転軸１０と、回転軸１０の外周部に設けられた円環状の回転子絶縁部１２と、回転子絶縁部１２の外周側に周設され固定子鉄心８と対向して配設された永久磁石である回転子磁石１３と、回転軸１０の軸線方向において回転子磁石１３と駆動回路基板４との間に設けられる位置検出用磁石１１と、これらを一体成形する樹脂部１８とを有して構成されている。樹脂部１８は、回転軸１０に設けられたローレット１０ａを中心とした回転軸１０の外周面に形成される。回転子１４は、回転軸１０を中心に回転自在で設置され、固定子６からの回転磁界によって回転力を得て回転軸１０にトルクを伝達し、回転軸１０に設けられた図示しない負荷（例えば空気調和機の室内機および／または室外機に内蔵されるファン）を駆動する。

回転子絶縁部１２は、回転軸１０と回転子磁石１３とを絶縁すると共に、回転軸１０と固定子鉄心８とを絶縁するために設けられる。回転子磁石１３、回転軸１０、および位置検出用磁石１１は、例えば縦型成形機により射出された回転子絶縁部１２で一体的に形成される。回転子絶縁部１２には、例えば、ＰＢＴ (ポリブチレンテレフタレート)、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可塑性樹脂が用いられるが、これらの樹脂にガラス充填剤を配合したものも好適である。回転子絶縁部１２には、誘電体層を構成する。回転子磁石１３には、熱可塑性樹脂に磁性材を混合して成形された樹脂磁石、希土類磁石（ネオジム、サマリウム鉄）、またはフェライト焼結磁石等が使用される。

回転軸１０の軸線方向において、ファン等が取り付けられる回転軸１０の負荷側（図１の上側）には基板側軸受１５ａが取り付けられ、負荷側と反対側（図１の下側）の回転軸１０には反基板側軸受１５ｂが取り付けられる。回転軸１０は、これら基板側軸受１５ａおよび反基板側軸受１５ｂによって、回転自在に支持される。

基板側軸受１５ａは玉軸受けであり、回転軸１０と一体的に回転する内輪１５ａ−３と、軸受ハウジング部２ｂの内周面に嵌め込まれる外輪１５ａ−１と、これらの内外輪間に配置された複数個の転動体１５ａ−２と、転動体１５ａ−２を潤滑に転動させるための潤滑油と、潤滑油を封入するためのシール板（図示せず）とを備えて構成されている。外輪１５ａ−１、転動体１５ａ−２、内輪１５ａ−３、シール板は一般に鉄などの導体性の金属で構成される。シール板は外輪１５ａ−１に固定されており、外輪１５ａ−１と電気的に接続されている。シール板は内輪１５ａ−３とは接触しておらず、外輪１５ａ−１と共に回転する。内輪１５ａ−３は、回転軸１０に取り付けられており、回転軸１０と電気的に接続されている。

反基板側軸受１５ｂは玉軸受けであり、回転軸１０と一体的に回転する内輪１５ｂ−３と、導電性ブラケット２０の内周面に嵌め込まれる外輪１５ｂ−１と、これらの内外輪間に配置された複数個の転動体１５ｂ−２と、転動体１５ｂ−２を潤滑に転動させるための潤滑油と、潤滑油を封入するためのシール板（図示せず）とを備えて構成されている。外輪１５ｂ−１、転動体１５ｂ−２、内輪１５ｂ−３、シール板は一般に鉄などの導体性の金属で構成される。シール板は外輪１５ｂ−１に固定されており、外輪１５ｂ−１と電気的に接続されている。シール板は内輪１５ｂ−３とは接触しておらず、外輪１５ｂ−１と共に回転する。導電性ブラケット２０は外輪１５ｂ−１と接触して電気的に接続されている。内輪１５ｂ−３は、回転軸１０に取り付けられているため、回転軸１０と電気的に接続されている。

基板側固定円盤状導体１７ａ−１は、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において基板側軸受１５ａと回転子磁石１３（あるいは樹脂部１８）との間に位置し、基板側軸受１５ａの外輪１５ａ−１と電気的に接続され、かつ、回転軸１０と接触することなくモールド固定子１に固定される。基板側固定円盤状導体１７ａ−１の内径は、回転軸１０の外径より大きく形成され、基板側固定円盤状導体１７ａ−１の外径は、基板側固定円盤状導体１７ａ−１を軸受ハウジング部２ｂの内周部２ｃに固定することが出来るように、この内周部２ｃの内径寸法より僅かに大きく形成されている。

図３には、回転軸１０と基板側固定円盤状導体１７ａ−１（または反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１）とを含み、かつ、回転軸１０の軸線と直交する面における断面構成が示されている。基板側固定円盤状導体１７ａ−１は、軸受ハウジング部２ｂの内周面に嵌め込まれることにより、回転軸１０の軸線中心に対して同軸的に配置される。またその内径は、回転軸１０の外径より大きく形成されているため、回転軸１０と基板側固定円盤状導体１７ａ−１との間には、図３に示されるような空隙２１が形成される。この空隙２１により基板側固定円盤状導体１７ａ−１が回転軸１０と接触せずに回転軸１０の周囲に配置される。そして、基板側固定円盤状導体１７ａ−１は、図２に示されるように、リード線１６ａを介して外輪１５ａ−１と電気的に接続される。リード線１６ａは、例えばモールド樹脂２と一体にモードルされ、その両端が軸受ハウジング部２ｂの内周面上から回転軸１０側に露出するように設けられる。このようにリード線１６ａを設けることにより、リード線１６ａの一端と外輪１５ａ−１との接続が容易化され、同様にリード線１６ａの他端と基板側固定円盤状導体１７ａ−１との接続が容易化される。

基板側回転円盤状導体１７ａ−２は、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において基板側固定円盤状導体１７ａ−１と回転子磁石１３（あるいは樹脂部１８）との間に位置し、基板側固定円盤状導体１７ａ−１と接触することなく基板側固定円盤状導体１７ａ−１の近傍に配置されるように、回転軸１０に設置される。基板側回転円盤状導体１７ａ−２の内径は、回転軸１０の外径より僅かに小さく形成されており、回転軸１０に圧入されることにより、基板側回転円盤状導体１７ａ−２が回転軸１０と電気的に接続される。また、基板側回転円盤状導体１７ａ−２の外径は、軸受ハウジング部２ｂの内周部２ｃに接触することがないように、軸受ハウジング部２ｂの内周部２ｃの内径寸法より小さく形成されている。基板側回転円盤状導体１７ａ−２は、回転軸１０に圧入される際、基板側固定円盤状導体１７ａ−１の近傍に配設され、かつ、基板側固定円盤状導体１７ａ−１と平行に配置される。このように配置することにより、基板側固定円盤状導体１７ａ−１と基板側回転円盤状導体１７ａ−２との間に静電容量が形成される。

反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１は、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において反基板側軸受１５ｂと回転子磁石１３（あるいは樹脂部１８）との間に位置し、反基板側軸受１５ｂの外輪１５ｂ−１と電気的に接続され、かつ、回転軸１０と接触することなくモールド固定子１に固定される。反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の内径は、回転軸１０の外径より大きく形成されている。また、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の外径は、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１をモールド樹脂２の内周部２ａに固定することが出来るように、この内周部２ａの内径寸法より僅かに大きく形成されている。

このように形成された反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１は、モールド樹脂２の凹部１９に嵌め込まれることにより、モールド固定子１に固定され、かつ、回転軸１０の軸線中心に対して同軸的に配置される。またその内径は、回転軸１０の外径より大きく形成されているため、回転軸１０と反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１との間には、図３に示されるような空隙２１が形成される。この空隙２１により反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１が回転軸１０と接触せずに回転軸１０の周囲に配置される。そして、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１は、図１に示されるように、ブラケット２０を介して外輪１５ｂ−１と電気的に接続される。すなわち、モールド樹脂２の内周部２ａに導電性ブラケット２０が組み付けられた際、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１は、導電性ブラケット２０の外周側の当接部２０ａと接することで、導電性ブラケット２０を介して外輪１５ｂ−１と電気的に接続される（図１参照）。この構成により、導電性ブラケット２０以外の部品を用いなくとも外輪１５ｂ−１と反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１との電気的な接続が可能となる。

なお、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と外輪１５ｂ−１との接続方法はこれに限定されるものではない。例えば図２に示すように、リード線１６ｂを用いて反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と外輪１５ｂ−１とを接続するように構成してもよい。例えばリード線１６ｂの一端が反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１に半田付けされ、リード線１６ｂの他端が外輪１５ｂ−１と導電性ブラケット２０との間に嵌め込まれる。例えば導電性ブラケット２０の製造誤差により導電性ブラケット２０と基板側固定円盤状導体１７ｂ−１とが確実に接続されない場合でも、このようにリード線１６ｂを用いることにより、外輪１５ｂ−１と基板側固定円盤状導体１７ｂ−１との電気的な接続が可能となる。

反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２は、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と回転子磁石１３（あるいは樹脂部１８）との間に位置し、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と接触することなく反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の近傍に配置されるように、回転軸１０に設置される。反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２の内径は、回転軸１０の外径より僅かに小さく形成されており、回転軸１０に圧入されることにより、反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２が回転軸１０と電気的に接続される。また、反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２の外径は、モールド樹脂２の内周部２ａに接触することがないように、内周部２ａの内径寸法より小さく形成されている。反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２は、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の近傍に配設され、かつ、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と平行に配置される。このように配置することにより、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２との間に静電容量が形成される。

回転子組立１５がモールド固定子１の開口部から凹部１９内へ挿入された際、回転軸１０に取り付けられた基板側軸受１５ａが軸受ハウジング部２ｂに組み込まれる。そして、回転軸１０の一端は、軸受ハウジング部２ｂを貫通し、この回転軸１０には上述したファン等が取り付けられる。一方、回転軸１０の他端には、反基板側軸受１５ｂが取り付けられており、導電性ブラケット２０がモールド樹脂２の内周部２ａへ圧入され開口部を塞ぐようにして嵌め込まれる際、この導電性ブラケット２０の内側に反基板側軸受１５ｂが組み込まれる。

以下、動作を説明する。インバータのスイッチングに伴い、基板側軸受１５ａおよび反基板側軸受１５ｂ（以下、単に「軸受」とも言う）の内外輪間に電圧が誘起されたとき、基板側固定円盤状導体１７ａ−１および反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１（以下、単に「固定円盤状導体」とも言う）と、基板側回転円盤状導体１７ａ−２および反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２（以下、単に「回転円盤状導体」とも言う）との間が、高周波的に導通状態になる。これは、軸受外輪と電気的に接続される固定円盤状導体と、軸受内輪と電気的に接続される回転円盤状導体とが、近接して配置されていることによって、固定円盤状導体と回転円盤状導体との間に静電容量が形成され、軸受内外輪間に誘起される電圧の高周波成分に対して固定円盤状導体と回転円盤状導体との間が低インピーダンス（導通状態）となるためである。これにより、軸電流が固定円盤状導体と回転円盤状導体との間に流れるため、軸受内外輪間を通流する軸電流が低減する。従って、内輪、外輪、または転動体における波状摩耗の発生が抑制され、波状摩耗現象に起因した異常音の発生が抑制される。

以上説明したように、本実施の形態に係る電動機１００は、環状の固定子鉄心８を有する固定子６と、この固定子６の内側に配置され、固定子鉄心８と対向して回転軸１０の外周側に配置された永久磁石（回転子磁石１３）を有する回転子１４と、回転軸１０の一端を回転自在に支持する第１の軸受（基板側軸受１５ａ）と、回転軸１０の他端を回転自在に支持する第２の軸受（反基板側軸受１５ｂ）と、回転軸１０の軸線方向において固定子６と第１の軸受（基板側軸受１５ａ）との間にて前記軸線方向に対して略垂直に配置され、回転子１４を回転駆動する回路が実装された駆動回路基板４と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において基板側軸受１５ａと回転子磁石１３との間に位置し、基板側軸受１５ａの外輪１５ａ−１と電気的に接続され、かつ、回転軸１０と接触することなくモールド固定子１に固定される第１の固定円盤状導体（基板側固定円盤状導体１７ａ−１）と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において基板側固定円盤状導体１７ａ−１と回転子磁石１３との間に位置し、基板側固定円盤状導体１７ａ−１と接触することなく基板側固定円盤状導体１７ａ−１の近傍に配置されるように、回転軸１０に設置される第１の回転円盤状導体（基板側回転円盤状導体１７ａ−２）と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において反基板側軸受１５ｂと回転子磁石１３との間に位置し、反基板側軸受１５ｂの外輪１５ｂ−１と電気的に接続され、かつ、回転軸１０と接触することなくモールド固定子１に固定される第２の固定円盤状導体（反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１）と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、回転軸１０の軸線方向において反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と回転子磁石１３との間に位置し、反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１と接触することなく反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１の近傍に配置されるように、回転軸１０に設置される第２の回転円盤状導体（反基板側回転円盤状導体１７ｂ−２）と、固定子鉄心８および駆動回路基板４を一体的に成形すると共に、内部に回転子１４を収容可能に形成された凹部１９が設けられたモールド樹脂２と、凹部１９の開口部を塞ぐようにしてモールド樹脂２の内周部２ａに嵌め込まれると共に、反基板側軸受１５ｂの外輪が内側に嵌め込まれた導電性ブラケット２０と、を備えるようにしたので、インバータのスイッチングに伴い軸受内外輪間に電圧が誘起された場合、本電圧に含まれる高周波成分に対して軸受内外輪間が固定円盤状導体（１７ａ−１，１７ｂ−１）と回転円盤状導体（１７ａ−２，１７ｂ−２）を介して導通状態となり、軸受内外輪間を通流していた軸電流が固定円盤状導体と回転円盤状導体を経由して流れるため、軸電流が低減する。

また本実施の形態に係る電動機１００は、上記特許文献１に記載の従来技術のように可動部と非可動部とが接触する構成でないため、摩耗による不具合が発生せず、従来技術に比べて、長期使用時においても、軸受の電食を抑制することができる。

また、本実施の形態では、固定子鉄心８と回転軸１０との間には、誘電体層（回転子絶縁部１２）が設けられているため、回転軸１０と回転子磁石１３とを絶縁することができると共に、回転軸１０と固定子鉄心８とを絶縁することが可能である。そのため、回転子１４のラジアル方向のインピーダンスが高くなり、回転子１４から固定子６へ流れる軸電流を低減することが可能である。

また、図１に示すように、上記誘電体層（回転子絶縁部１２）は、例えば、回転軸１０と回転子磁石１３との間に設けることができる。これにより、回転軸１０と回転子磁石１３とを絶縁することが可能となり、回転子１４のラジアル方向のインピーダンスが高くなり、回転子１４から固定子６へ流れる軸電流を低減することが可能である。

また、モールド樹脂２は、熱可塑性樹脂であるため、低圧成形が可能となり、強度的に弱い駆動回路基板４等を容易に一体成形することが可能である。

実施の形態２.
図４は、実施の形態２に係る電動機１００の製造工程を示す図である。電動機１００の構成は、実施の形態１で説明した通りである。以下、図４を参照して、電動機１００の製造方法について説明する。
（１）まず固定子６を製造すると共に（ステップＳ１）、駆動回路基板４を製造する（ステップＳ２）。
（２）次に固定子６に駆動回路基板４を組み付け、固定子組立３を製造する（ステップＳ３）。
（３）この固定子組立３を熱硬化性樹脂（モールド樹脂２）にて一体成形しモールド固定子１を製造する（ステップＳ４）。
（４）そして、モールド固定子１の軸受ハウジング部２ｂに、基板側軸受１５ａを挿入し、さらに基板側固定円盤状導体１７ａ−１を挿入する（ステップＳ５）。
（５）ステップＳ４の工程と平行して回転子１４を製造する（ステップＳ６）。
（６）この回転子１４に回転円盤状導体（１７ａ−２，７ｂ−２）を圧入する（ステップＳ７）。
（７）ステップＳ５で製作されたモールド固定子１の凹部１９に、ステップＳ７で製作された回転子１０を挿入する（ステップＳ８）。
（８）そしてモールド固定子１の内周部２ａに反基板側固定円盤状導体１７ｂ−１を圧入し、その後、回転子１０に反基板側軸受１５ｂを圧入する（ステップＳ９）。
（９）最後に導電性ブラケット２０をモールド固定子１の凹部１９に圧入し凹部１９の開口部を塞ぐ（ステップＳ１０）。これにより電動機１００が製造される。このような製造工程を採用することによって、本実施の形態に係る電動機１００を効率良く製造することが可能となる。

実施の形態３.
図５は、実施の形態３に係る空気調和機の構成図である。空気調和機３００は、室内機３１０と、室内機３１０に接続される室外機３２０とを備える。室内機３１０は室内機用送風機（図示せず）を搭載し、室外機３２０は室外機用送風機３３０を搭載している。

室外機用送風機３３０および室内機用送風機は、それぞれ駆動源として実施の形態１で説明した電動機１００を内蔵している。空気調和機３００の主用部品である室外機用送風機３３０および室内機用送風機に電動機１００を搭載することにより、空気調和機３００の耐久性が向上すると共に、軸受（１５ａ，１５ｂ）から発生する電食による騒音を軽減することができる。これら軸受（１５ａ，１５ｂ）の電食によって特に問題となるのは騒音であり、室内機３１０は、居住空間で長時間使用するために静音性が求められ、電食の耐力を向上することが製品の信頼性に大きく寄与する。なお、電動機１００は、空気調和機３００の他にも、例えば換気扇、家電機器、工作機などに搭載して利用することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。

本発明は、主に電動機、この電動機を内蔵した空気調和機、およびこの電動機の製造方法に適用可能であり、特に、長期使用時においても軸受の電食を抑制することができる発明として有用である。

１ モールド固定子、２ モールド樹脂、２ａ 内周部、２ｂ 軸受ハウジング部、２ｃ 内周部、３ 固定子組立、４ 駆動回路基板、６ 固定子、７ 巻線、８ 固定子鉄心、９ インシュレータ、１０ 回転軸、１０ａ ローレット、１１ 位置検出用磁石、１２ 回転子絶縁部、１３ 回転子磁石、１４ 回転子、１５ 回転子組立、１５ａ 基板側軸受、１５ｂ 反基板側軸受、１５ａ−１，１５ｂ−１ 外輪、１５ａ−２，１５ｂ−２ 転動体、１５ａ−３，１５ｂ−３ 内輪、１６ａ，１６ｂ リード線、１７ａ−１ 基板側固定円盤状導体、１７ａ−２ 基板側回転円盤状導体、１７ｂ−１ 反基板側固定円盤状導体、１７ｂ−２ 反基板側回転円盤状導体、１８ 樹脂部、１９ 凹部、２０ 導電性ブラケット、２０ａ 当接部、２１ 空隙、１００ 電動機、３００ 空気調和機、３１０ 室内機、３２０ 室外機、３３０ 室外機用送風機。

Claims (9)

1. 環状の固定子鉄心を有する固定子と、
   この固定子の内側に配置され、前記固定子鉄心と対向して回転軸の外周側に配置された永久磁石を有する回転子と、
   前記回転軸の一端を回転自在に支持する第１の軸受と、
   前記回転軸の他端を回転自在に支持する第２の軸受と、
   前記回転軸の軸線方向において前記固定子と前記第１の軸受との間にて前記軸線方向に対して略垂直に配置され、前記回転子を回転駆動する回路が実装された駆動回路基板と、
   環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第１の軸受と前記永久磁石との間に位置し、前記第１の軸受の外輪と電気的に接続され、かつ、前記回転軸と接触することなく前記固定子に固定される第１の固定円盤状導体と、
   環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第１の固定円盤状導体と前記永久磁石との間に位置し、前記第１の固定円盤状導体と接触することなく前記第１の固定円盤状導体の近傍に配置されるように、前記回転軸に設置される第１の回転円盤状導体と、
   環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第２の軸受と前記永久磁石との間に位置し、前記第２の軸受の外輪と電気的に接続され、かつ、前記回転軸と接触することなく前記固定子に固定される第２の固定円盤状導体と、
   環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第２の固定円盤状導体と前記永久磁石との間に位置し、前記第２の固定円盤状導体と接触することなく前記第２の固定円盤状導体の近傍に配置されるように、前記回転軸に設置される第２の回転円盤状導体と、
   前記固定子鉄心および前記駆動回路基板を一体的に成形すると共に、内部に前記回転子を収容可能に形成された凹部が設けられたモールド樹脂と、
   前記凹部の開口部を塞ぐようにして前記モールド樹脂の内周部に嵌め込まれると共に、前記第２の軸受の外輪が内側に嵌め込まれた導電性ブラケットと、
   を備えることを特徴とする電動機。
2. 前記第１の固定円盤状導体と前記第１の軸受の外輪とがリード線を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記第２の固定円盤状導体と前記第１の軸受の外輪が前記導電性ブラケットを介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
4. 前記第２の固定円盤状導体と前記第１の軸受の外輪がリード線を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
5. 前記固定子鉄心と前記回転軸との間には、誘電体層が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記誘電体層は、前記回転軸と前記永久磁石との間に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電動機。
7. 前記モールド樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機を内蔵したことを特徴とする空気調和機。
9. 環状の固定子鉄心を有する固定子と、この固定子の内側に配置され、前記固定子鉄心と対向して回転軸の外周側に配置された永久磁石を有する回転子と、前記回転軸の一端を回転自在に支持する第１の軸受と、前記回転軸の他端を回転自在に支持する第２の軸受と、前記回転軸の軸線方向において前記固定子と前記第１の軸受との間にて前記軸線方向に対して略垂直に配置され、前記回転子を回転駆動する回路が実装された駆動回路基板と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第１の軸受と前記永久磁石との間に位置し、前記第１の軸受の外輪と電気的に接続され、かつ、前記回転軸と接触することなく前記固定子に固定される第１の固定円盤状導体と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第１の固定円盤状導体と前記永久磁石との間に位置し、前記第１の固定円盤状導体と接触することなく前記第１の固定円盤状導体の近傍に配置されるように、前記回転軸に設置される第１の回転円盤状導体と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第２の軸受と前記永久磁石との間に位置し、前記第２の軸受の外輪と電気的に接続され、かつ、前記回転軸と接触することなく前記固定子に固定される第２の固定円盤状導体と、環状の板状に形成された導電性部材から成り、前記回転軸の軸線方向において前記第２の固定円盤状導体と前記永久磁石との間に位置し、前記第２の固定円盤状導体と接触することなく前記第２の固定円盤状導体の近傍に配置されるように、前記回転軸に設置される第２の回転円盤状導体と、前記固定子鉄心および前記駆動回路基板を一体的に成形すると共に、内部に前記回転子を収容可能に形成された凹部が設けられたモールド樹脂と、前記凹部の開口部を塞ぐようにして前記モールド樹脂の内周部に嵌め込まれると共に、前記第２の軸受の外輪が内側に嵌め込まれた導電性ブラケットと、を備えた電動機の製造方法であって、
   前記固定子を製造するステップと、
   前記駆動回路基板を製造するステップと、
   前記固定子に前記駆動回路基板を組み付け、固定子組立を製造するステップと、
   前記固定子組立を前記モールド樹脂にて一体成形してモールド固定子を製造するステップと、
   前記モールド固定子の軸受ハウジング部に前記第１の軸受と前記第１の固定円盤状導体を挿入するステップと、
   前記回転子を製造するステップと、
   前記回転子に前記第１の回転円盤状導体および前記第２の回転円盤状導体を圧入するステップと、
   前記モールド固定子の凹部内に前記回転子を挿入するステップと、
   前記モールド固定子の凹部内に前記第２の固定円盤状導体を圧入し、前記回転子に前記第２の軸受を圧入するステップと、
   前記導電性ブラケットを前記モールド固定子の凹部に圧入し凹部の開口部を塞ぐステップと、
   を含むことを特徴とする電動機の製造方法。

Images