JP2015019514A - Motor and air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ及びそのモータを用いた空気調和装置に関する。 The present invention relates to a motor and an air conditioner using the motor.
インバータを用いてモータを運転するとき、回路に実装されたトランジスタのスイッチング動作に伴って、モータから騒音が発生する。このモータから発生する騒音を低減するため、インバータのキャリア周波数を高く設定することが、従来から行われている。モータのシャフトには、電磁誘導に基づいて軸電圧が発生しているが、インバータのキャリア周波数が高くなるに従って、この軸電圧が増大し、シャフトを支持するベアリングの内輪と外輪との電位差が大きくなる。このため、ベアリングに多大な電流が流れ、ベアリングの内輪及び外輪の周方向の軌道面、内輪と外輪との間に配置された転動体の転動面に電食といわれる腐食が発生する。そして、ベアリングに電食が発生すると、このベアリングから異音が発生したり、ベアリングの耐久性が劣化したりする。このようなベアリングの電食を抑制するため、以下のような技術が提案されている。 When a motor is operated using an inverter, noise is generated from the motor along with a switching operation of a transistor mounted on the circuit. In order to reduce the noise generated from the motor, it has been conventionally performed to set the inverter carrier frequency high. A shaft voltage is generated on the motor shaft based on electromagnetic induction. However, as the carrier frequency of the inverter increases, this shaft voltage increases, and the potential difference between the inner ring and the outer ring of the bearing that supports the shaft increases. Become. For this reason, a great amount of current flows through the bearing, and corrosion called electric corrosion occurs on the raceway surfaces in the circumferential direction of the inner ring and the outer ring of the bearing, and the rolling surfaces of the rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring. When electric corrosion occurs in the bearing, abnormal noise is generated from the bearing or the durability of the bearing is deteriorated. In order to suppress such electrolytic corrosion of the bearing, the following techniques have been proposed.
特許文献1には、固定子鉄心と、ベアリングを支持するブラケットとが、鉄心接続端子(ケーブル)及びブラケット接続端子(ケーブル)を介して短絡されたブラシレスモータが開示されている。この従来技術は、固定子鉄心とブラケットとが短絡されることにより、ベアリングにかかる電圧を低減し、ベアリングの電食を抑制しようとするものである。しかし、この従来技術は、ロータ(回転子)のインピーダンスとステータ(固定子)のインピーダンスとがアンバランス状態となり、高い軸電圧が発生する場合があり、このような高い軸電圧によりベアリングに電食が発生する可能性があった。
特許文献2には、上記特許文献1に開示された技術の課題を解決するため、シャフトとロータの外周との間に、絶縁樹脂で形成した誘電体層を設けた電動機が開示されている。この従来技術は、誘電体層によってロータのインピーダンスを高くすることで、回転子のインピーダンスを、高インピーダンスであるステータのインピーダンスに近似させる。その結果、ベアリングの内輪と外輪との間の電位差を少なくし、ベアリングの電食を抑制しようとするものである。
Patent Document 2 discloses an electric motor in which a dielectric layer formed of an insulating resin is provided between a shaft and an outer periphery of a rotor in order to solve the problems of the technique disclosed in
ロータの内周側と外周側との間に設ける絶縁部材には、以下のような理由から、シャフトの軸方向に窪んだ凹部を形成するのが望ましい。例えば射出成形によって絶縁部材を形成する場合、部材の厚みが大きいほど成形後の収縮(ヒケ)が生じ易い。このような収縮によって絶縁部材とロータとの剥離を避けるため、いわゆる肉盗みとして凹部を形成する。また、凹部を形成することで、射出成形時の冷却効率を向上することができる。また、絶縁部材に凹部を形成することで、絶縁部材を形成する材料の使用量を削減でき、製品コストを低減できる。 In the insulating member provided between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotor, it is desirable to form a concave portion recessed in the axial direction of the shaft for the following reasons. For example, when an insulating member is formed by injection molding, shrinkage (sink) after molding tends to occur as the thickness of the member increases. In order to avoid peeling between the insulating member and the rotor due to such contraction, a recess is formed as so-called meat stealing. Moreover, the cooling efficiency at the time of injection molding can be improved by forming a recessed part. Further, by forming the recess in the insulating member, the amount of material used to form the insulating member can be reduced, and the product cost can be reduced.
しかしながら、絶縁部材に形成された凹部には、モータ内部が高湿度となると空気中の水分が結露した結露水などの液体が溜まる場合があり、絶縁部材の劣化、つまりモータの絶縁劣化を促す要因となる。また、絶縁部材に形成された凹部に液体が溜まることにより、ロータの荷重にアンバランスが生じ、ロータの回転に偏心が生じて騒音が発生する。 However, in the recess formed in the insulating member, when the inside of the motor becomes highly humid, liquids such as condensed water that moisture in the air has condensed may accumulate, which is a factor that promotes deterioration of the insulating member, that is, motor insulation deterioration It becomes. Further, when liquid accumulates in the recess formed in the insulating member, an unbalance occurs in the load of the rotor, and eccentricity occurs in the rotation of the rotor, generating noise.
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、ロータの絶縁部材に形成された凹部への液体の残留を抑制するモータ及びそのモータを有する空気調和装置を提供するものである。 The present invention has been made against the background of the above problems, and provides a motor that suppresses liquid remaining in a recess formed in an insulating member of a rotor and an air conditioner having the motor.
本発明に係るモータは、シャフトと、前記シャフトに固定され、磁石を有するロータと、前記ロータを収納し、回転磁界を発生するステータと、を備え、前記ロータは、前記シャフトに締結された内周側ロータと、前記ロータの外周部を構成し、前記磁石を保持する外周側ロータと、絶縁体によって形成され、前記内周側ロータと前記外周側ロータとの間に設けられた絶縁部材と、を備え、前記絶縁部材は、前記シャフトの軸方向に窪んだ凹部が形成され、前記凹部の前記外周側ロータ側の壁面は、前記シャフトの軸に対して傾斜していることを特徴とする。 A motor according to the present invention comprises a shaft, a rotor fixed to the shaft and having a magnet, and a stator that houses the rotor and generates a rotating magnetic field, and the rotor is fastened to the shaft. A peripheral rotor, an outer peripheral rotor that constitutes an outer peripheral portion of the rotor, and holds the magnet; an insulating member that is formed of an insulator and provided between the inner peripheral rotor and the outer peripheral rotor; The insulating member is formed with a recess recessed in the axial direction of the shaft, and a wall surface of the recess on the outer rotor side is inclined with respect to the shaft axis. .
本発明は、絶縁体の凹部の外周側ロータ側の壁面は、シャフトの軸に対して傾斜している。このため、ロータの絶縁部材に形成された凹部への液体の残留を抑制することができる。 In the present invention, the outer peripheral rotor-side wall surface of the recess of the insulator is inclined with respect to the shaft axis. For this reason, the residual of the liquid to the recessed part formed in the insulating member of the rotor can be suppressed.
以下、本発明に係るモータ及び空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Embodiments of a motor and an air conditioner according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Moreover, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空気調和装置1を示す概略図である。この図1に基づいて、空気調和装置1について説明する。図1に示すように、空気調和装置1は、室外機1aと室内機1bとを備えている。このうち、室外機1aには、送風機21、圧縮機22、第1の熱交換器23及び膨張手段24が設けられており、室内機1bには、第2の熱交換器25が設けられている。送風機21は、第1の熱交換器23で熱交換された空気を、室外機1aの外部に排出するものである。そして、これらの圧縮機22、第1の熱交換器23、膨張手段24及び第2の熱交換器25が、配管接続され、この配管に冷媒が循環している。これにより、冷媒回路が構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an
次に、送風機21に使用されるモータ2について説明する。図2は、実施の形態1に係るモータ2を示す斜視図である。図2に示すように、モータ2は、回転磁界を発生させてシャフト7を回転させるモータ本体2aと、モータ本体2aが載置された基台3とを備えている。この基台3は、例えば、四角形状をなしており、周縁部は屈曲して屈曲部3aとなっている。そして、基台3には、端子ケーブル4の一端部が取り付けられており、この端子ケーブル4の他端部は、室外機1aの内部に設置された電源(図示せず)に接続されている。そして、この電源から、端子ケーブル4を介して、モータ2に電力が供給される。
Next, the motor 2 used for the
次に、モータ本体2a、第1のベアリング5a及び第2のベアリング5b及びブラケット6について説明する。図3は、実施の形態1に係るモータ2を示す断面図である。モータ本体2aの下面には、非導電性のブラケット6が取り付けられており、このブラケット6は、基台3の上面に、ネジ16で締結されている。そして、ブラケット6の中心には、棒状のシャフト7が設けられており、このシャフト7の基端には、第1のベアリング5aが取り付けられ、シャフト7が第1のベアリング5aによって支持されている。ブラケット6は、この第1のベアリング5aの外周を覆い、第1のベアリング5aを保持している。また、ブラケット6の中心には、シャフト7に対し平行の方向に、水抜き孔17が設けられており、この水抜き孔17は、水等がモータ2の内部に侵入した場合、この水等を、モータ2の外部に排出するものである。
Next, the
また、ブラケット6の上方(矢印Z1方向)において、シャフト7の周囲には、円筒状のロータ11がシャフト7と同軸に固定されている。更に、このロータ11の周囲には、円筒状のステータ12がシャフト7と同軸に設けられている。このステータ12は、ステータコイル13と、ステータコイル13が巻回されたインシュレータ14とから構成されている。ステータ12は、ステータコイル13に流れる電流によって回転磁界を発生し、この回転磁界と同じ周期でロータ11を回転させる。そして、ロータ11が回転することによって、このロータ11の中心に設置されているシャフト7も回転する。
A
また、ロータ11の上方(矢印Z1方向)には、第2のベアリング5bが設けられている。この第2のベアリング5bと上記の第1のベアリング5aとによって、シャフト7の回転を円滑なものとしている。また、ハウジング15は、これらのロータ11、ステータ12、第1のベアリング5a及び第2のベアリング5bを保護するものであり、モータ2の外殻を構成する。このハウジング15は、これらの部材を封止するモールドとしてもよい。
A
また、ハウジング15は、シャフト7に沿って突出しており、第2のベアリング5bを収納するベアリングハウジング15aを有する。そして、このベアリングハウジング15aの上方(矢印Z1方向)には、このベアリングハウジング15aを覆うように、有底円筒状のフリンガ8がシャフト7に固定されている。このフリンガ8は、モータ2の内部、即ちハウジング15の内部に水等の異物が混入することを抑制するものである。
The
次に、ロータ11について詳細に説明する。図4は、実施の形態1におけるロータ11を示す斜視図、図5は、実施の形態1におけるロータ11を示す断面図である。図4及び図5に示すように、ロータ11は、シャフト7に締結された内周側ロータ33と、ロータ11の外周部を構成する外周側ロータ32と、内周側ロータ33と外周側ロータ32との間に設けられた絶縁部材34とを備えている。
Next, the
外周側ロータ32は、円筒状に形成され、シャフト7と同軸に配置されている。また外周側ロータ32の外周には、ステータ12と対向して複数の永久磁石31が設けられている。外周側ロータ32は、磁性材料によって形成され、永久磁石31の磁束を増加させるヨークとして機能する。内周側ロータ33は、円筒状に形成され、シャフト7と同軸に締結されている。なお、内周側ロータ33の材料は、磁性材料又は非磁性材料の何れの材料でも良い。絶縁部材34は、絶縁体によって形成されている。例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)などの熱可塑性樹脂によって形成されている。この絶縁部材34は、外周側ロータ32と内周側ロータ33との間を絶縁することで、ロータ11のインピーダンスを高くし、軸電位の低減を図るものである。
The
また、絶縁部材34には、シャフト7の軸方向に窪んだ凹部35が形成されている。凹部35は、ロータ11の上面側と下面側にそれぞれ複数設けられている。なお、本実施の形態1においては、凹部35を複数設ける場合を説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば重力方向に対して上側となる面にのみ設けても良い。また、凹部35を周方向に連続して設けなくても良い。
The insulating
凹部35の外周側ロータ32側の壁面35aは、シャフト7の軸7aに対して傾斜している。絶縁部材34は例えば射出成形によって成形される。例えば、内周側ロータ33と外周側ロータ32とを同軸に配置した状態で、絶縁部材34の形状に対応する金型を配置し、軟化した熱可塑性樹脂を金型に充填することで絶縁部材34を成形する。ここで、射出成形においては成形品から金型の離型を容易にするため、成形品の凹凸部分に抜き勾配を設ける場合がある。このような抜き勾配は、一般に0.5°〜1.0°程度あれば十分である。一方、本実施の形態1における絶縁部材34は、凹部35の壁面35aは、シャフト7の軸に対して、射出成形の抜き勾配よりも傾斜している。例えば3°以上傾斜している。なお、凹部35の内周側ロータ33側の壁面35bは、射出成形の抜き勾配程度傾斜させても良いし、抜き勾配よりも傾斜させるようにしても良い。
A
次に、本実施の形態1に係るモータ2の作用について説明する。本実施の形態1のモータ2の作用についてわかりやすく説明するために、本実施の形態1のモータ2の比較例1と比較して説明する。図6は、比較例1におけるロータ51の作用を示す断面図、図7は、実施の形態1おけるロータ11の作用を示す断面図である。先ず、比較例1におけるロータ51について説明する。図6に示すように、比較例1におけるロータ51は、シャフト7に締結された内周側ロータ33と、ロータ51の外周部を構成し永久磁石31を保持する外周側ロータ32と、内周側ロータ33と外周側ロータ32との間に設けられた絶縁部材52とを備えている。絶縁部材52には、シャフト7の軸方向に窪んだ凹部53が形成されている。この凹部53の壁面は、シャフト7の軸7aと略平行に形成されている。
Next, the operation of the motor 2 according to the first embodiment will be described. In order to explain the operation of the motor 2 of the first embodiment in an easy-to-understand manner, a description will be given in comparison with the comparative example 1 of the motor 2 of the first embodiment. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the
比較例1におけるロータ51において、モータ本体2a内での結露又はモータ本体2a外からの水分の進入等により、凹部53内に液体αが溜まる場合がある。このような状態でロータ51が回転すると、液体αには回転に伴い遠心力Fが作用する。しかし、凹部53の壁面は、シャフト7の軸7aと略平行に形成されているため、遠心力Fの方向が凹部53の壁面と略垂直となり、液体αは壁面に押さえつけられるのみで、凹部53から排出されることはない。
In the
これに対し、本実施の形態1におけるロータ11は、凹部35の外周側ロータ32側の壁面35aは、シャフト7の軸7aに対して傾斜している。このため、図7に示すように、ロータ11が回転すると、凹部35に溜まった液体αが排出される。即ち、ロータ11が回転すると、液体αには回転に伴い遠心力Fが作用する。この遠心力Fの方向と凹部35の壁面35aとの角度が鋭角(垂直より小さい角度)となる。つまり、凹部35の外周側ロータ32側の壁面35aは、遠心力Fの方向に対して傾斜している。このため、液体αは遠心力Fの作用により壁面35a上を移動し、凹部35外へ排出される。
On the other hand, in the
なお、シャフト7の軸7aが重力方向に対して傾斜している場合には、ロータ11が回転しない状態においても、凹部35に溜まった液体αを排出することができる。例えば、シャフト7の軸7aが水平方向に配置される場合、結露等により凹部35内発生した液体αは、凹部35の壁面35a又は壁面35bの傾斜によって凹部35外へ排出される。
When the
以上のように本実施の形態1においては、絶縁部材34に形成された凹部35への液体αの残留を抑制することができる。よって、ロータ11の絶縁部材34の劣化を抑制し、モータ2の絶縁劣化を抑制することができる。また、絶縁部材34に形成された凹部35への液体αの残留に起因するロータ11の偏心を抑制することができ、騒音の発生を抑制することができる。
As described above, in the first embodiment, it is possible to suppress the liquid α from remaining in the
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係るモータ2について説明する。図8は、実施の形態2におけるロータ11を示す断面図である。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, the motor 2 according to Embodiment 2 will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the
本実施の形態2では、図8に示すように、絶縁部材34の凹部35の底面35cに、絶縁部材34をシャフト7の軸方向に連通する貫通穴40が形成されている。このような構成により本実施の形態2では、実施の形態1で得られる効果に加え、ロータ11が回転しない状態においても、凹部35に溜まった液体を貫通穴40から排出することができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, a through
1 空気調和装置、1a 室外機、1b 室内機、2 モータ、2a モータ本体、3 基台、3a 屈曲部、4 端子ケーブル、5a 第1のベアリング、5b 第2のベアリング、6 ブラケット、7 シャフト、7a 軸、8 フリンガ、11 ロータ、12 ステータ、13 ステータコイル、14 インシュレータ、15 ハウジング、15a ベアリングハウジング、16 ネジ、17 水抜き孔、21 送風機、22 圧縮機、23 第1の熱交換器、24 膨張手段、25 第2の熱交換器、31 永久磁石、32 外周側ロータ、33 内周側ロータ、34 絶縁部材、35 凹部、35a 壁面、35b 壁面、35c 底面、40 貫通穴、51 ロータ、52 絶縁部材、53 凹部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記シャフトに固定され、磁石を有するロータと、
前記ロータを収納し、回転磁界を発生するステータと、
を備え、
前記ロータは、
前記シャフトに締結された内周側ロータと、
前記ロータの外周部を構成し、前記磁石を保持する外周側ロータと、
絶縁体によって形成され、前記内周側ロータと前記外周側ロータとの間に設けられた絶縁部材と、
を備え、
前記絶縁部材は、
前記シャフトの軸方向に窪んだ凹部が形成され、
前記凹部の前記外周側ロータ側の壁面は、前記シャフトの軸に対して傾斜している
ことを特徴とするモータ。 A shaft,
A rotor fixed to the shaft and having a magnet;
A stator that houses the rotor and generates a rotating magnetic field;
With
The rotor is
An inner rotor fastened to the shaft;
An outer peripheral rotor that constitutes an outer peripheral portion of the rotor and holds the magnet;
An insulating member formed by an insulator and provided between the inner circumferential rotor and the outer circumferential rotor;
With
The insulating member is
A recess that is recessed in the axial direction of the shaft is formed,
The motor is characterized in that a wall surface of the recess on the outer rotor side is inclined with respect to the shaft axis.
前記凹部の前記外周側ロータ側の壁面は、前記シャフトの軸に対して、前記射出成形の抜き勾配よりも傾斜している
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ。 The insulating member is formed by injection molding,
The motor according to claim 1, wherein a wall surface of the concave portion on the outer rotor side is inclined with respect to an axis of the shaft from a draft of the injection molding.
前記凹部の底面に、前記絶縁部材を前記シャフトの軸方向に連通する貫通穴が形成された
ことを特徴とする請求項1または2に記載のモータ。 The insulating member is
3. The motor according to claim 1, wherein a through hole that communicates the insulating member in the axial direction of the shaft is formed in a bottom surface of the recess.
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のモータ。 The motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating member is made of a thermoplastic resin.
第2の熱交換器を備える室内機と、を有し、
前記圧縮機、前記第1の熱交換器、前記膨張手段及び前記第2の熱交換器が、配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路が構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 An outdoor unit comprising a blower, a compressor, a first heat exchanger, and an expansion unit having the motor according to any one of claims 1 to 4,
An indoor unit comprising a second heat exchanger,
The air conditioner characterized in that the compressor, the first heat exchanger, the expansion means, and the second heat exchanger are connected by piping to form a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates.
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