JP2014082853A

JP2014082853A - 回転負荷結合体及び回転負荷結合体を具備する空気調和機

Info

Publication number: JP2014082853A
Application number: JP2012228607A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Yorino; 知子従野; Keisaku Nakano; 圭策中野; Seiji Kurozumi; 誠治黒住
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】回転負荷結合体の長寿命化・小型化を図ること目的とする。
【解決手段】モールドモータ１３は、回転子２と、回転子２の周囲に配された固定子１０を備える。固定子１０は、ステータコア９とステータコアの周りにコイル状に巻回された巻線８とを備え、モールド成形により熱硬化性樹脂からなるモールド樹脂７と一体化して構成している。回転子２は中心の軸１を金属製のブラケット６に圧入固定された摺動部を内径側に複数個一体成型した焼結含油軸受４でラジアル支持され、スラスト荷重を樹脂のすべり軸受け５で支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機等に具備される回転負荷結合体に関する。

従来の空気調和装置等に具備される回転負荷結合体としては、図２及び図３に示されるような構成のものが知られている。例えば、モータの負荷としてのクロスフローファン２１は複数のブレード２２と、このブレード２２を支持する支持板２３及びモータ側端板２４及びベアリング側端板２５を超音波溶着等の手段で軸方向に連結して構成されている。

そして、モータ側端板２４には、振動の吸収と取付のためのゴムボス２６と取付軸２７が配設されており、ベアリング側端板２５には、軸２８が配設されていて、駆動用のモータ２９のモータ軸３０に取付軸２７を固定ネジ３１により固定し、他方は玉軸受３２で支持されクロスフローファン２１は回転駆動される。（例えば、特許文献１参照。）。

また、負荷を駆動するモータ２９は、例えば、図４に示す構成のものが知られている。図４（図１）において、駆動用のモータ２９は、固定子鉄心４１と、固定子巻線４２と、インシュレータ４３と、アース端子４４と、絶縁キャップ４５とから構成され、モールド樹脂４６と、固定子鉄心４１と固定子巻線４２をモールドして外被を形成するとともに、反負荷側軸受ハウジングも一体成型している。金属製のブラケット４７で、負荷側軸受ハウジングと取付フランジを備えている。

回転子４８は、出力軸となるシャフト４９を一体で備える構成である。玉軸受５０Ａ及び玉軸受５０Ｂは、シャフト４９の出力軸側及び反出力軸側に各々設けられている。そして、図４の例では、金属製のカバー５１及びネジ５２を具備する構成となっている。（例えば、特許文献２参照。）。

そして、従来の空気調和装置等に具備される回転負荷結合体の回転軸は、図２、図３、図４に示すとおり、玉軸受３２、玉軸受５０Ａ及び玉軸受５０Ｂによって支承される。つまり、回転負荷結合体の回転軸は、負荷側の玉軸受とモータ内の二つの玉軸受の三か所で回転軸を支える構成となるため、各玉軸受の配置の誤差に起因する同軸度のずれに対応する必要性があった。これに対応する方法としてモータ内の二つの軸受それぞれに調芯機能を持たせることが必要であり、玉軸受又は調芯機能を有する焼結含油軸受が用いられていた。

さて、近年においては、モータをインバータ駆動するケースが多い。そして、インバータ駆動されるモータは、軸電圧・軸電流が増加する傾向が多く、モータに玉軸受を採用した場合においては、軸電圧・軸電流による電食が玉軸受に生じやすく、玉軸受の軸受内輪、軸受外輪又は軸受ボールに波状摩耗痕が発生して異常音に至ることもあった。

回転軸が駆動されているときの玉軸受の軸受ボールの表面は、潤滑油・潤滑材による油膜にて覆われているため玉軸受の軸受内輪と軸受外輪との間は、電気的に絶縁状態であるが、油膜の厚みの低下や、軸電圧が過大であると放電が生じ、この放電によって波状摩耗痕が生成される。

一方、玉軸受に換えて焼結含油軸受を用いると特許文献３の第１表及び第１１図に示されるとおり、回転軸と軸受部との間は、電気的に恒に低抵抗状態（０．４５〜０．５８Ω，０．５５〜０．６４Ω）であることから、モータの回転軸側と固定子側とを電気的に短絡したに等しい状態となるため、空気調和装置等に具備される回転負荷結合体の回転軸のいずこかに玉軸受が配置されていても、玉軸受の外輪側と内輪側との間に軸電圧・軸電流が印加・通電されることはなく、当然、放電による波状摩耗痕も生成されない。

なお、この場合でも、軸電圧・軸電流の値は、出来るだけ小さな値にすることが好ましいことは、言うまでもない。当然、過度に軸電圧・軸電流の値が大きければ、焼結含油軸受の摺動面における軸電流の通電も過大な値となり、何らかの副作用が課題となる。例えば、焼結含油軸受の寿命に関するが、焼結含油軸受の潤滑油の早期劣化や、焼結含油軸受の摺動面の変性や、焼結含油軸受の摺動面の焼付きなどの課題についての検討を要することとなる。

調芯機能を持った焼結含油軸受は同軸度のずれと電食に対応しているが、焼結含油軸受は油切れによるロック寿命が問題となる。そこで焼結含油軸受の潤滑油の漏れ防止対策として、例えば、特許文献４では油表面改質材を添加した樹脂材料のリング状のワッシャを回転子用軸にハウジング外側から嵌め合わせ、軸受端面に密着させることにより、軸受油の流出を防止する技術思想が示されている。なお、特許文献４には、焼結含油軸受を回転軸の出力軸側及び反出力軸側に各々配置する構成について示している。

特開２００４−２５４３９８号公報特開２００２−２２１１８４号公報特許第４２００２８１号公報特開昭６１−１８９１４９号公報

本発明の解決しようとする課題は、従来の空気調和装置等に具備される回転負荷結合体の回転軸の構造において、軸受部が三ヶ所であることから、支点が三点となり同軸度のずれが生じ、軸受への負荷が増大し軸受が損傷しやすいことを解消することである。

また、従来の空気調和装置等に具備される回転負荷結合体の回転軸の構造において、軸受部の電食（電蝕）を解消することを意図して、軸受部のいずれかを焼結含油軸受にて構成する場合は、回転軸を伝って、モータの外部に軸受の潤滑油が流出しやすく、外観不良、軸受の短寿命化に至るという課題があり、この課題も合わせて解消し得る発明を提案するものである。

本件出願に係る第１の発明は、モータの出力軸と、この出力軸に接続される負荷の軸と、この負荷の軸の他方端を回動自在に支承する軸受とから成る回転負荷結合体において、前記モータの出力軸の非負荷接続端側にのみ焼結含油軸受のみを具備する回転負荷結合体である。

本件出願に係る第２の発明は、第１の発明の回転負荷結合体において、前記焼結含油軸受は、この焼結含油軸受の内径側に複数の軸受摺動部を具備する回転負荷結合体である。

本件出願に係る第３の発明は、第１の発明の回転負荷結合体において、スラスト荷重を樹脂のすべり軸受けで支持する構成を具備する回転負荷結合体である。

本件出願に係る第４の発明は、第１の発明の回転負荷結合体において、負荷がクロスフローファンである回転負荷結合体である。

本件出願に係る第５の発明は、第１から第５の発明の回転負荷結合体を具備する空気調和装置である。

このように、本発明に係る回転負荷結合体は、モータ軸をカップリングで延長した先に負荷と軸受を有する装置に取り付けるモータの軸受構造を含む。そして、モータの回転軸を焼結含油軸受で片持ちに支えたモータの軸受構造である。このモータの軸受構造としては、軸受摺動部を内径側に複数個一体成型した焼結含油軸受を、モータの反出力側に設けた構造や、スラスト荷重を樹脂のすべり軸受けで支持した構造、また負荷としてクロスフローファンを用いた構造が可能である。

そして、本発明の構成により、与圧機構、調芯機構が不要となり、軸受部を小型化でき、モータ全体の体積を低減可能である。また、反出力側に設置した場合、軸受が接触する回転軸の部位はモータ外部と内部の温度差の影響を受けにくくなるため、モータ軸受の潤滑油が外部に流出するのを防止できるので、長寿命化が可能となることから、小型で長寿命なモータ及び回転負荷結合体を実現することが可能である。

本発明によれば、小形化、薄型化と、軸受の長寿命化を両立させた回転負荷結合体及びモータが得られる、という効果を奏する。

本発明に係るモータの一例を示す半断面図回転負荷結合体の一例を示す説明図クロスフローファンの一例を示す斜視外観図従来のモータの構造の一例を示す断面図

以下、本発明について、図面及び表を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。

以下、本発明の実施例１について、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例におけるモータの断面図である。図１に示すように、本発明に係るモールドモータ１３は回転子２と、回転子２の周囲に配された固定子１０を備えるブラシレスＤＣモータである。

固定子１０はステータコア９と、ステータコア９の周りに、インシュレータ１４を介してコイル状に巻回された巻線８とを備え、モールド成形により熱硬化性樹脂からなるモールド樹脂７と一体化して構成している。回転子２は中心の軸１を金属製のブラケット６に圧入固定された摺動部を内径側に複数個一体成型した焼結含油軸受４でラジアル支持され、スラスト荷重をスラスト板５で支持されている。

金属製のブラケット６の内側には焼結含油軸受４と回転子２の間に樹脂製の油切り３が配置され、金属製のブラケット６の端面には撥油剤を塗布している。

このようにすることで、金属製のブラケット１２に軸受が圧入されるよりモータの外気温の影響を受けにくくなり、マランゴニ効果による油の流出を防ぎ、長寿命なモータを実現することが可能である。また、金属製のブラケット１２の成形位置を出力側に寄せて樹脂成形していることから、焼結含油軸受４と負荷の距離が短縮され、出力負荷をラジアル方向に安定に支えることができ、また小型化を実現することが可能である。なお、モールドモータ１３の内部の出力軸側の空間部には、駆動回路搭載印刷配線板１１が収納配置される構成を採用している。

そして、図１に示すモールドモータ１３を、図２及び図３に示す回転負荷結合体３３のモータ２９に適用することで本発明の回転負荷結合体が得られる。モータの負荷としてのクロスフローファン２１は複数のブレード２２と、このブレード２２を支持する支持板２３及びモータ側端板２４及びベアリング側端板２５を超音波溶着等の手段で軸方向に連結して構成されている。

そして、モータ側端板２４には、振動の吸収と取付のためのゴムボス２６と取付軸２７が配設されており、ベアリング側端板２５には、軸２８が配設されていて、駆動用のモータ２９のモータ軸３０に取付軸２７を固定ネジ３１により固定し、他方は玉軸受３２で支持され、モータの出力軸によってクロスフローファン２１は回転駆動される。そして、本発明の回転負荷結合体３３を搭載した空気調和機は、軸受に電食が生じることも抑制され、電食による騒音が生じることも抑制され、より高品質な空気調和機が提供可能である。

本発明に係る回転負荷結合体は、長寿命・小型化を実現できるモータ及びこれを用いた各種電気機器に有用である。

１軸
２回転子
３油切り
４焼結含油軸受
５スラスト板
６ブラケット
７モールド樹脂
８巻線
９ステータコア
１０固定子
１１駆動回路搭載印刷配線板
１２ブラケット
１３モールドモータ
１４インシュレータ
２８軸
４３インシュレータ
４６モールド樹脂
４７ブラケット
４８回転子

Claims

モータの出力軸と、この出力軸に接続される負荷の軸と、この負荷の軸の他方端を回動自在に支承する軸受とから成る回転負荷結合体において、前記モータの出力軸の非負荷接続端側にのみ焼結含油軸受のみを具備する回転負荷結合体。
請求項１記載の回転負荷結合体において、前記焼結含油軸受は、この焼結含油軸受の内径側に複数の軸受摺動部を具備する回転負荷結合体。
請求項１記載の回転負荷結合体において、スラスト荷重を樹脂のすべり軸受けで支持する構成を具備する回転負荷結合体。
請求項１記載の回転負荷結合体において、負荷がクロスフローファンである回転負荷結合体。
請求項１乃至４のいずれかに記載の回転負荷結合体を具備する空気調和機。