JP2016013007A - 電動機 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸受の電食を抑制できる電動機を提供する。【解決手段】導電性のシャフト３０は回転軸Ｐに沿って延在してバックヨーク２１２を貫通し、固定子２０および回転子１０の一方と固定される。軸受４１，４２は、シャフト３０に固定される導電性の内輪４１１，４２１と、内輪４１１，４２１に対して回転可能に固定される導電性の外輪４１２，４２２とを有する。導電性の軸受ハウジング５０は、回転軸Ｐに沿う軸方向において固定子２０よりも一方側の第１領域を避けて、軸方向の他方側の第２領域に延在し、軸受４１，４２の外輪４１２，４２２に固定されるとともに、固定子２０および回転子１０の他方と固定される。板部６０は第１領域において固定子２０に対して間隔を空けて対向するように設けられ、電気的に接地される。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関する。
特許文献１は電動機について記載している。特許文献１では、電動機は固定子と回転子とを有しており、回転子は径方向においてエアギャップを介して固定子と対面する。この回転子はシャフトに対して回転不能に固定されており、固定子が軸受を介してシャフトに回転可能に固定されている。これにより回転子が固定子に対して回転可能に固定される。
より具体的に固定子とシャフトとの固定について説明する。固定子は樹脂モールドによって覆われており、この樹脂モールドには導電性のブラケットが固定される。このブラケットは軸受とも固定される。軸受は、いずれも導電性の内輪と外輪と転動体とを有する。転動体が内輪と外輪との間で回転することにより、内輪と外輪とが相互に回転する。特許文献１では軸受は２つ設けられているので、ブラケットも２つ設けられている。
またこれら２つのブラケットは導通ピンを介して電気的に接続される。これにより軸受の電食の発生を抑制している。
特開２０１３−６６２５３号公報
電食の抑制という観点において、なお工夫の余地があった。
そこで、本発明は、軸受の電食を抑制できる電動機を提供することを目的とする。
本発明にかかる電動機の第１の態様は、回転軸(P)に沿う軸方向において、電気的に接地された板部(60)に対して間隔を空けて対向して配置される電動機であって、前記回転軸(P)を中心に回転する回転子(10)と、前記回転子に対して前記回転軸(P)側において、エアギャップを介して前記回転子と対面する導電性のティース(211)と、前記ティースの前記回転軸(P)側の一端同士を連結する筒状の導電性のバックヨーク(212)と、前記ティースに巻回される巻線(22)とを備える固定子(20)と、前記回転軸に沿って延在して前記バックヨークを貫通し、前記固定子および前記回転子の一方と固定される導電性のシャフト(30)と、前記シャフトに固定される導電性の内輪(411,421)と、前記内輪に対して回転可能に固定される導電性の外輪(412,422)とを有する軸受(41,42)と、前記軸方向において前記固定子(20)よりも前記板部側の第１領域を避けて、前記軸方向において前記板部とは反対側の第２領域に延在し、前記軸受の前記外輪に固定されるとともに、前記固定子および前記回転子の他方と固定される導電性の軸受ハウジング(50)とを備える。
本発明にかかる電動機の第２の態様は、第１の態様にかかる電動機であって、前記固定子(20)は、前記シャフト(30)および前記軸受ハウジング(50)が挿入される孔(26)が形成された固定子コア(21)を有し、前記軸受ハウジングの前記板部(60)側の端面(54)が、前記固定子コアの前記板部とは反対側の端面と、前記固定子コアの前記軸方向の中心との間に位置する。
本発明にかかる電動機の第３の態様は、第１または第２の態様にかかる電動機であって、前記軸受は複数(41,42)設けられており、前記軸受ハウジング(50)は空隙を介して前記シャフト(30)を囲む筒状形状を有しており、前記複数の軸受の少なくとも二つの前記外輪(412,422)と接触する。
本発明にかかる電動機の第４の態様は、第３の態様にかかる電動機であって、前記軸受ハウジング(50)は、前記複数の軸受(41,42)の前記外輪(412,422)の外周面よりも前記シャフト(30)側に位置する部位を有する。
本発明にかかる電動機の第５の態様は、第３または第４の態様にかかる電動機であって、前記軸受ハウジング(50)の一部は、前記バックヨーク(212)の内周面によって形成される孔(26)に挿入され、他の一部が前記孔の外部において前記軸方向に沿って延在する。
本発明にかかる電動機の第６の態様は、第１から第５のいずれか一つの態様にかかる電動機であって、前記軸受ハウジング(50)は一体物である。
本発明にかかる電動機の第７の態様は、第１から第６のいずれか一つの態様にかかる電動機であって、前記固定子(20)は、前記軸受ハウジング(50)および前記シャフト(30)のいずれとも絶縁されている。
本発明にかかる電動機の第１の態様によれば、板部と軸受ハウジングとの間の第１浮遊容量の静電容量を小さくできる。一方で、固定子と対向する板部はシャフトに対して小さい面積で対面するので、板部とシャフトとの間の第２浮遊容量も小さい。よってシャフトと板部、軸受ハウジングと板部の浮遊容量が同程度の値をとりバランスがとれるため、軸受ハウジングとシャフトとの間の電位差を低減でき、軸受の電食を抑制できる。
本発明にかかる電動機の第２の態様によれば、軸受ハウジングと固定子コアとの間の浮遊容量と、固定子コアとシャフトとの間の浮遊容量との差を低減できる。よって、軸受ハウジングとシャフトとの間の電位差を低減でき、軸受の電食を抑制できる。
本発明にかかる電動機の第３の態様によれば、軸受の外輪と導通する軸受ハウジングと、軸受の内輪と導通するシャフトとの間の浮遊容量を増大することで、外輪と内輪との合成浮遊容量が増大し、軸受ハウジングと、シャフトとの間の電位差を低減され、以て軸受の電食の発生を抑制することができる。
本発明にかかる電動機の第４の態様によれば、軸受ハウジングとシャフトとの間の浮遊容量を増大することができる。
本発明にかかる電動機の第５の態様によれば、電動機の軸方向のサイズの増大を抑制しつつ、軸受ハウジングの軸方向の長さを長くできる。よって、電動機の当該サイズの増大を抑制しつつ、軸受の外輪と内輪との間の浮遊容量を増大することができる。
本発明にかかる電動機の第６の態様によれば、軸受ハウジングとして部品点数を最小限にすることができる。
本発明にかかる電動機の第７の態様によれば、固定子がシャフトと離間しつつ軸受ハウジングと接触する場合、固定子が軸受ハウジングと離間しつつシャフトと接触する場合の、いずれの場合と比べても、軸受ハウジングと、シャフトとの間の電位差を低減できる。
電動機の概略的な構成の一例を示す断面図である。 固定子および回転子の概略的な構成の一例を示す断面図である。 等価回路の一例を示す図である。 電動機の概略的な構成の一例を示す断面図である。
図１は電動機１の概略的な構成の一例を示す断面図であり、仮想的な回転軸Ｐを含む断面において、電動機１の構成を示している。電動機１は回転子１０と固定子２０とシャフト３０と複数の軸受４１，４２と軸受ハウジング５０とを備えている。
シャフト３０は回転軸Ｐに沿って延在する棒状（例えば円柱状）の部材であり、導電性を有する。シャフト３０は例えば金属（例えばステンレス鋼など）で形成される。
なお以下では、回転軸Ｐに沿う方向を軸方向と呼び、回転軸Ｐを中心とした周方向および径方向をそれぞれ単に周方向および径方向と呼ぶ。
固定子２０は固定子コア２１と巻線２２とを備えている。固定子コア２１は軟磁性体で形成されており、導電性を有する。固定子コア２１は複数のティース２１１とバックヨーク２１２とを有している。図２は固定子２０と回転子１０との概略的な構成の一例を示す断面図である。図２においては、回転軸Ｐに垂直な断面であって、ティース２１１を通る断面が示されている。
ティース２１１は複数設けられており、これら複数のティース２１１はシャフト３０（回転軸Ｐ）の周囲に配置される。より具体的には、複数のティース２１１は周方向に沿って間隔を空けて並んで配置され、回転軸Ｐを中心として放射状に配置される。
バックヨーク２１２は複数のティース２１１の一端（図１では回転軸Ｐ側の一端）同士を磁気的に連結する。バックヨーク２１２は例えば回転軸Ｐを中心とした筒状（略円筒状）の形状を有している。よってバックヨーク２１２には、自身を軸方向に沿って貫通する孔２６が形成されることとなる。
固定子コア２１は例えば軸方向に沿って積層される複数の積層鋼板によって形成されてもよい。これにより、固定子コア２１に生じる渦電流を低減することができる。なお固定子コア２１は必ずしも積層鋼板によって構成される必要はなく、例えば樹脂を含んで形成される圧粉磁心であってもよい。これによっても、渦電流は低減される。
巻線２２は例えばインシュレータ２３を介してティース２１１に巻回される。この巻線２２は径方向に沿う軸を巻回軸としてティース２１１に巻回される。インシュレータ２３は絶縁性の材料によって形成されており、巻線２２とティース２１１との間を絶縁する。なお、本願で特に断りのない限り、巻線はこれを構成する導線の１本１本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻始め及び巻終わりの引出線、及びそれらの結線も図面においては適宜に省略している。
回転子１０は磁極部材１１を備えている。磁極部材１１は固定子２０に対して界磁磁束を供給する部材であり、エアギャップを介して固定子２０に対面する。図１の例示では、磁極部材１１は固定子２０よりも外周側（シャフト３０とは反対側）に設けられている。よってティース２１１は、回転子１０に対して回転軸Ｐ側において、エアギャップを介して回転子１０と対面する。かかる電動機１はいわゆるアウターロータ型の電動機である。
磁極部材１１は例えば永久磁石によって形成され、周方向において交互に異なる極性の磁極面を固定子２０に向けて呈する。磁極部材１１は例えばボンド磁石であって、例えば回転軸Ｐを中心とした円筒形状を有している。よって磁極部材１１には、自身を貫通する孔１３が形成され、固定子２０はこの孔１３の内部に配置されることになる。ボンド磁石における磁石片としては、例えばフェライト磁石を採用することができる。
このような回転子１０および固定子２０において、巻線２２へと適切に交流電圧が印加されることにより、固定子２０は回転子１０へと回転磁界を供給することができる。これに伴って回転子１０は固定子２０に対して回転軸Ｐを中心として回転することとなる。
図１の例示では、固定子２０の少なくとも一部は固定子モールド部２５によって覆われている。固定子モールド部２５は樹脂によって形成されており、固定子２０に対して密着して設けられている。より具体的には、例えば固定子２０の軸方向の両側において固定子モールド部２５が固定子２０を密着して覆っている。また図２に例示するように、巻線２２の周方向における相互間に空隙が存在していれば、固定子モールド部２５は当該空隙を埋めていてもよい。このような固定子モールド部２５は例えば固定子２０と一体で成形される。なお巻線２２の巻数（層数）を増やして、巻線２２の相互間の空隙を狭くしても構わない。これにより、ティース２１１の間の空隙に対して巻線２２が占める体積率（占積率）を向上することができ、ひいては電動機１の効率を向上できる。
固定子モールド部２５は固定子２０を覆うので、固定子２０を保護することができる。ただし、図１の例示では、固定子２０の回転子１０との対向面（ティース２１１の外周面）は固定子モールド部２５によって覆われておらず、露出している。これは、固定子２０と回転子１０との間のエアギャップの距離を狭め、磁気抵抗を低減するためである。これにより、電動機１の効率を向上することができる。なお、図１の例示では、固定子モールド部２５はバックヨーク２１２の内周面を覆っていないものの、この内周面を覆ってもよい。これにより、バックヨーク２１２の内周面も保護することができる。
図１の例示では、バックヨーク２１２の内周面は孔２６を形成しており、この孔２６は軸方向の例えば上側に開口するものの、軸方向の例えば下側において、固定子モールド部２５によって塞がれている。そして図１の例示では、シャフト３０が孔２６（バックヨーク２１２）を軸方向に貫通し、孔２６の底面（固定子モールド部２５によって形成された面）において、シャフト３０の一端部が固定子モールド部２５に埋め込まれて固定されている。このような埋め込み固定は、例えば、シャフト３０と固定子モールド部２５を一体で成形することで行われる。
以上のように、固定子モールド部２５は固定子２０とシャフト３０とを固定するので、固定子２０とシャフト３０とを連結する連結部としても機能する。
シャフト３０には複数の軸受４１，４２が取り付けられる。軸受４１は、いずれも導電性の内輪４１１、外輪４１２および転動体４１３を有している。内輪４１１はリング形状を有し、その内周面において、シャフト３０に接触して固定される。外輪４１２は内輪４１１よりも径が大きいリング形状を有し、内輪４１１に対して外周側から対面する。転動体４１３は例えば球状の形状を有し、内輪４１１と外輪４１２との間で転がり、外輪４１２と内輪４１１との間の相対的な回転を実現する。内輪４１１と転動体４１３との間、および、外輪４１２と転動体４１３との間には、不図示の絶縁性の潤滑油（グリース）が塗布されており、これらの間の摩擦を低減する。
このような軸受４１において、その内輪４１１と外輪４１２との間に電位差が生じて、潤滑油による絶縁が破壊されると、これらの間に電流が流れる。これにより、軸受４１に電食が生じ得る。
軸受４２は、いずれも導電性の内輪４２１、外輪４２２および転動体４２３を備えている。軸受４２の構造は軸受４１の構造と同じであるので、繰り返しの説明を避ける。軸受４２においても、その内輪４２１と外輪４２２との間の電位差によって、潤滑油の絶縁が破壊されると、これらの間に電流が流れる。これにより、軸受４２に電食が生じ得る。本実施の形態では、これらの電食の低減を企図している。
軸受４１，４２はそれぞれ、内輪４１１，４２１がシャフト３０によって嵌合された状態で、シャフト３０に固定される。軸受４１，４２は軸方向で互いに間隔を空けてシャフト３０に取り付けられている。
軸受ハウジング５０は導電性の部材であり、例えば金属（例えばアルミ）によって形成される。また軸受ハウジング５０は、空隙を介してシャフト３０を囲む筒状の形状を有しており、軸受４１，４２の外輪４１２，４２２と接触する。これによって、外輪４１２，４２２が軸受ハウジング５０を介して互いに電気的に接続される。軸受ハウジング５０は少なくとも軸受４１，４２の間において、空隙を介してシャフト３０と対面することとなる。
図１の例示では、軸受４１は固定子２０よりも軸方向の上側に配置されており、軸受４２が孔２６の内部に位置している。言い換えれば、軸受４２は径方向において固定子２０と対向する位置に設けられている。軸受ハウジング５０は軸受４１，４２の両方と接触するので、孔２６の内部から固定子２０よりも上側に向かって延在することとなる。
また図１の例示では、軸受ハウジング５０は、固定子２０よりも上側の領域において、外周側に向かって広がって延在している。よって、図１の例示では、軸受ハウジング５０は、軸受４１，４２と接触する筒状部材５１と、筒状部材５１の上側の部分から外周側に広がるフランジ部５２とを有している、とも説明できる。
連結部１２は軸受ハウジング５０および回転子１０と固定して、軸受ハウジング５０と回転子１０とを連結する。連結部１２は例えば内側筒状部１２３と上面部１２１と外側筒状部１２２とを備えている。内側筒状部１２３は筒状形状を有し、フランジ部５２の外周側の端部において軸受ハウジング５０と固定されている。上面部１２１は内側筒状部１２３の外周側の上端部分から外周側に広がっている。上面部１２１は例えば板状のリング形状を有している。外側筒状部１２２は上面部１２１の外周側の周縁から軸方向の下側へと突出した筒状形状を有している。外側筒状部１２２は回転子１０（磁極部材１１）と固定される。
この連結部１２は例えば樹脂で形成されており、例えば軸受ハウジング５０および回転子１０と一体で成形される。
このような構造によれば、回転子１０は軸受ハウジング５０および連結部１２とともに、シャフト３０に対して回転する。
また図１の例示では、軸受４２と固定子モールド部２５との間には、予圧ばね３５が設けられている。予圧ばね３５は例えば、らせん状に延在した弾性体によって形成されるスプリングであって、シャフト３０によって貫通されている。予圧ばね３５は軸受４２と固定子モールド部２５とを遠ざける方向に不勢する。
このような電動機１によって駆動される負荷（例えばファン）は、例えば軸受ハウジング５０あるいは連結部１２に取り付けられる。この負荷は、電動機１に対して軸方向の上側に設けられる。
一方で、電動機１は負荷とは反対側において製品取付板部６０に固定される。製品取付板部６０は導電性を有しており、例えば金属によって形成される。製品取付板部６０は板状の形状を有しており、回転軸Ｐに対して交差して延在している。製品取付板部６０は軸方向において電動機１と対面しており、例えば回転軸Ｐと略直交する。また、この製品取付板部６０は電気的に接地されている。
図１の例示では、固定子モールド部２５は、回転子１０よりも軸方向の下側の領域において、回転子１０よりも外周側へと広がっており、その外周側の部分において貫通孔２９が形成されている。貫通孔２９は軸方向に当該部分を貫通する。電動機１はこの貫通孔２９を介して、例えばボルトなどによって、製品取付板部６０に取り付けられる。
なお、図１の例示では、製品取付板部６０と電動機１との間には空隙が介在しているものの、例えば固定子モールド部２５と製品取付板部６０とが密着していても構わない。この場合であっても、製品取付板部６０は、電動機１の導電性部材（シャフト３０、軸受４１，４２および固定子コア２１など）とは間隔を空けて対面しており、当該導電性部材と絶縁される。
かかる電動機１は巻線２２へと交流電圧が印加されて駆動される。この交流電圧は例えば電圧形インバータによって生成される。電圧形インバータは出力電圧のパルス幅を調整して擬似的に交流電圧を生成するので、コモンモード電圧の変動が生じる。このコモンモード電圧は、電動機１の各構成要素に生じる浮遊容量を介して、軸受４１の内輪４１１と外輪４１２との間に印加される。そして、この軸受４１に印加される電圧が潤滑油の絶縁破壊電圧を超えると電流が流れて、軸受４１に電食が発生する。軸受４２も同様である。
図３は、電動機１の等価回路を示す図である。図３では、コモンモード電圧の変動がパルス信号源Ｅ１によって表されている。図１も参照して、本電動機１においては、巻線２２と固定子コア２１との間に浮遊容量Ｃ１が介在しており、固定子コア２１とシャフト３０との間には浮遊容量Ｃ２が介在しており、固定子コア２１と軸受ハウジング５０との間には浮遊容量Ｃ３が介在している。またシャフト３０と軸受ハウジング５０との間には、軸受４１，４２の浮遊容量Ｃ４１，Ｃ４２（図３）、および、浮遊容量Ｃ４３が介在している。浮遊容量Ｃ４３は、主として、シャフト３０および軸受ハウジング５０のうち、軸受４１，４２と接触する部分とは別の部分によって構成される。また、シャフト３０と製品取付板部６０との間には浮遊容量Ｃ５が介在し、軸受ハウジング５０と製品取付板部６０との間には浮遊容量Ｃ６が介在する。
図３の等価回路において、浮遊容量Ｃ２，Ｃ５は浮遊容量Ｃ１と接地（製品取付板部６０の電位）との間において互いに直列に接続されており、浮遊容量Ｃ３，Ｃ６は浮遊容量Ｃ１と接地との間において互いに直列に接続されている。浮遊容量Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３は互いに並列に接続されており、その各々の一端が浮遊容量Ｃ２，Ｃ５の間の接続点に接続され、その各々の他端が浮遊容量Ｃ３，Ｃ６の間の接続点に接続されている。浮遊容量Ｃ１は、浮遊容量Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４１〜Ｃ４３，Ｃ５，Ｃ６の一組に対して直列に接続されることになる。
またパルス信号源Ｅ１は、浮遊容量Ｃ１の浮遊容量Ｃ２，Ｃ３の反対側の一端と、接地との間に設けられている。つまり、パルス信号源Ｅ１は、浮遊容量Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ４１〜Ｃ４３，Ｃ５，Ｃ６の一組に対して並列に接続される。
かかる等価回路において、浮遊容量Ｃ４１〜Ｃ４３の合成浮遊容量が大きいほど、軸受４１，４２に印加される電圧を低減することができ、ひいては軸受４１，４２の電食を抑制できる。
さて、軸受４１，４２を電気的に接続する軸受ハウジング５０は、回転軸Ｐの周りで全周に渡ってシャフト３０と対面する。よって、シャフト３０と軸受ハウジング５０との対向面積は大きい。
一方で特許文献１では、軸受に固定される導電性のブラケット同士を電気的に接続する棒状の導通ピンが、棒状のシャフトと対向する。よって、その対向面積は非常に小さい。したがって、特許文献１において浮遊容量Ｃ４３に相当する、棒状の導通ピンと棒状のシャフト間の浮遊容量は小さい。
他方、本電動機１によれば、軸受ハウジング５０はシャフト３０に対して全周で対面するので、シャフト３０と軸受ハウジング５０との間の浮遊容量（合成浮遊容量）は特許文献１に比べて非常に大きくなる。これにより、特許文献１に比して、軸受４１，４２に発生する電食を抑制することができる。
また、図１に例示するように、回転子１０および固定子２０は軸受ハウジング５０とシャフト３０との間を避けて設けられている。よって、回転子１０および固定子２０がこの間に設けられる構造に比して、軸受ハウジング５０は短い距離でシャフト３０に対面することができる。つまり本電動機１によれば、このような構造に比して、浮遊容量Ｃ４３を増大することができる。よって、電食を抑制できる。
以上の説明から理解できるように、電食を抑制するためには、浮遊容量Ｃ４３を大きくすればよい。したがって電動機１は、上述した軸受ハウジング５０と軸受４１，４２とシャフト３０とを有していればよいのである。よってこの観点では、電動機１はアウターロータに限らず、インナーロータであってもよく、また、ラジアルギャップ型の電動機のみならず、アキシャルギャップ型の電動機であってもよい。また図１の例示では、固定子２０がシャフト３０に固定され、回転子１０が軸受ハウジング５０に固定されているものの、その逆に、回転子１０がシャフト３０に固定され、固定子２０が軸受ハウジング５０に固定されてもよい。
また、上述した例では、２つの軸受４１，４２が設けられているものの、３つ以上の軸受が設けられてもよい。
また、図１の例示では、軸受ハウジング５０は、例えば軸受４１，４２の間において、外輪４１２，４２２の外周面よりも内周側（シャフト３０側）に位置する部位を有している。言い換えれば、軸受ハウジング５０の内周面５３は外輪４１２，４２２の外周面よりも内周側に位置している。これにより、軸受ハウジング５０とシャフト３０との間の距離を短縮することができる。よって浮遊容量Ｃ４３を増大することができる。これにより、軸受４１，４２の電食を更に抑制することができる。
なお、外輪４１２，４２２の外径が互いに異なっている場合には、軸受ハウジング５０の内周面５３はシャフト３０から遠い方の外周面よりも内周側に位置していればよい。ただし、内周面５３がシャフト３０に近い方の外周面よりも内周側に位置していれば、浮遊容量Ｃ４３をさらに増大できる。
また、軸受ハウジング５０の内周面５３は、軸受４１，４２の内輪４１１，４２１の外周面よりも内側に位置していてもよい。浮遊容量Ｃ４３を更に増大できるからである。ただし、軸受ハウジング５０は内輪４１１，４２１と接触しておらず、これらと離間する。軸受ハウジング５０はシャフト３０に対して外輪４１２，４２２とともに回転するのに対して、内輪４１１，４２１はシャフト３０に固定されるからである。
また浮遊容量Ｃ４３を増大させるために、軸受ハウジング５０とシャフト３０との対向面積を増大してもよい。この観点では、シャフト３０および軸受ハウジング５０の対向部分の軸方向の長さを長くすることが望ましい。しかしながら、単にシャフト３０および軸受ハウジング５０を軸方向に長くすると、電動機１の軸方向のサイズの増大を招く。
図１の例示では、軸受４２が固定子２０の孔２６の内部に位置しており、軸受４１が固定子２０よりも上側に位置している。よって、軸受４１，４２と接触する軸受ハウジング５０の一部が固定子２０の孔２６の内部に挿入され、他の一部が孔２６から外部において軸方向に沿って延在することとなる。
これによれば、軸受４２および軸受ハウジング５０が固定子２０よりも軸方向の上側の領域のみに存在する場合に比べて、軸受ハウジング５０の軸方向の長さを長くすることができる。しかも、電動機１の軸方向のサイズを増大させる必要はない。孔２６の内部で軸受ハウジング５０を長くしているからである。よって、電動機１の軸方向のサイズを増大させることなく、軸受ハウジング５０の軸方向の長さを長くすることができ、ひいては電食の発生を抑制できる。
なお、軸受４２が固定子２０よりも上側の領域に配置されている場合であっても、軸受ハウジング５０の一部が孔２６の内部に挿入されていればよい。これによって、電動機１の軸方向のサイズを増大させることなく、浮遊容量Ｃ４３を大きくできるからである。
また、図１に例示では、軸受４１，４２を電気的に接続する部材たる軸受ハウジング５０は一体物である。ここでいう一体物とは、同一の材質が連続することで、軸受ハウジング５０を形成することをいう。他方、特許文献１では、軸受を電気的に接続する接続部材が、各軸受と接触するブラケットと、当該ブラケット同士を繋ぐ導電ピンとによって形成される。よって本電動機１によれば、特許文献１の接続部材に比して部品点数を最小限に低減でき、製造コストを低減することができる。
また、図１の例示では、軸受４１，４２を電気的に接続する軸受ハウジング５０は、固定子２０（より具体的には固定子コア２１）の下側（製品取付板部６０側）の端よりも下側の領域を避けて、当該端よりも上側の領域に設けられている。これは、以下で述べるように、例えば浮遊容量Ｃ５，Ｃ６のバランス向上という点で望ましい。なおここでいうバランス向上とは、各浮遊容量の差が小さくなることをいう。
製品取付板部６０は電動機１に対して軸方向において対面している。より具体的には、製品取付板部６０は固定子２０に対して間隔を空けて対面する。よって、浮遊容量Ｃ５は、主として、製品取付板部６０と、シャフト３０の製品取付板部６０側の端面３１とによって形成される。端面３１の面積は小さいので、浮遊容量Ｃ５は小さい。
これに対して、浮遊容量Ｃ６は、軸受ハウジング５０の製品取付板部６０側の端面と製品取付板部６０とによって形成される。図１の例示では、軸受ハウジング５０の端面の面積も小さいので、浮遊容量Ｃ６は小さい。
一方で、特許文献１のブラケット（軸受と電気的に接続される部材）は、図１の軸受ハウジング５０とは異なって、固定子よりも下側（負荷とは反対側）の領域に設けられ、しかも径方向に広がっている。よって、特許文献１の電機子に対して負荷とは反対側から製品取付板部を設けた場合、当該ブラケットと製品取付板部は比較的短い距離かつ広い対向面積で対面する。よって、ブラケットと製品取付板部との間の浮遊容量（浮遊容量Ｃ６に相当）は大きい。
ただし特許文献１でも、シャフトと製品取付板部との間の浮遊容量（浮遊容量Ｃ５に相当）は小さい。シャフトの端面の面積が小さいからである。したがって、これらの浮遊容量のバランスが崩れ、これによってブラケットの電位（軸受の外輪の電位）と、シャフトの電位（軸受の内輪の電位）との差が大きくなる。
これに対して、図１の例示では軸受ハウジング５０は、固定子２０（より詳細には固定子コア２１）の下側の端よりも上側に位置している。例えば図１に示すように、軸受ハウジング５０の下側の端面が孔２６の内部に位置する場合には、軸受ハウジング５０の端面は孔２６よりも外周側に広がることができず、特許文献１に比して狭い対向面積で製品取付板部６０と対面する。よって、浮遊容量Ｃ６は特許文献１に比して小さい。
また、軸受ハウジング５０の下側の端面が固定子２０よりも上側の領域に位置している場合には、軸受ハウジング５０の当該端面は外周側に広がることができるものの、製品取付板部６０との距離が長くなるので、やはり浮遊容量Ｃ６は小さい。
以上のように、浮遊容量Ｃ６を小さくできるので、浮遊容量Ｃ５との差を低減することができ、ひいては軸受４１，４２に印加される電圧を低減することができる。したがって軸受４１，４２の電食を抑制できる。
図４は、電動機１の概略的な構成の一例を示す図である。図４の電動機１は図３と同様の構成を有している。ただし図４では、軸受ハウジング５０の軸方向の下側（製品取付板部６０側）の端面５４が、固定子コア２１の軸方向の中心よりも上側（製品取付板部６０とは反対側）に位置している。より具体的には、端面５４は固定子コア２１の軸方向の中心と固定子コア２１の上側の端面との間に位置している。これは以下で述べるように、浮遊容量Ｃ２，Ｃ３のバランス向上に資する。
さて、浮遊容量は対象部品間の距離の逆数及び対向面積に比例する。よって、固定子２０（より具体的には固定子コア２１）とシャフト３０との間の浮遊容量Ｃ２、固定子コア２１と軸受ハウジング５０との間の浮遊容量Ｃ３について、対向面積の観点で考えると、シャフト３０は軸受ハウジング５０にシールドされるため、シャフト３０のうち軸受ハウジング５０からの露出部と固定子コア２１の対向面積が浮遊容量Ｃ２に影響する。すなわち、浮遊容量Ｃ２は軸受ハウジング５０の端面５４の位置に依存する。このことから、軸受ハウジング５０の端面５４の位置をコントロールすることで、固定子コア２１とシャフト３０の対向面積及び固定子コア２１と軸受ハウジング５０の対向面積をコントロールできることが分かる。
一方、距離の観点で考えると、シャフト３０は軸受ハウジングに比べて固定子コア２１から離れているため、浮遊容量Ｃ２は浮遊容量Ｃ３に比べて小さくなる傾向にある。
そして、電食を抑制するためには、この２つの浮遊容量Ｃ２，Ｃ３の差をできるだけ小さくすることが望ましい。上述のように、距離の観点では浮遊容量Ｃ２が浮遊容量Ｃ３に比べて小さいので、対向面積の観点では浮遊容量Ｃ２を浮遊容量Ｃ３に比して大きくすることが望ましい。
そのため、図４の例示では、端面５４を、固定子コア２１の軸方向の中心と、固定子コア２１の上側の端面との間に位置させているのである。これにより、浮遊容量Ｃ２における対向面積を浮遊容量Ｃ３における対向面積よりも大きくできる。よって、端面５４を固定子コア２１の中心よりも下側に設ける場合に比べて、浮遊容量Ｃ２，Ｃ３のバランスを向上できるのである。
より好ましくは、固定子２０とシャフト３０との間の距離に対する、固定子２０と軸受ハウジング５０と間の距離の比を、固定子コア２１とシャフト３０との対向面積に対する、固定子コア２１と軸受ハウジング５０との対向面積の比に一致させる。これにより、理論的には浮遊容量Ｃ２，Ｃ３を一致させることができる。
また、図１の例示では、シャフト３０が固定子コア２１に固定され、軸受ハウジング５０が回転子１０に固定された。ここで図１の例示とは異なって、シャフト３０が回転子１０に固定され、固定子コア２１が軸受ハウジング５０に固定される場合について考える。この場合、固定子コア２１がシャフト３０と離間するので、シャフト３０とは絶縁される。また固定子コア２１は軸受ハウジング５０に固定されるところ、固定子コア２１が軸受ハウジング５０に接触して固定される構造と、固定子コア２１が絶縁部材を介して軸受ハウジング５０に固定される構造とが考えられる。しかるに、前者の構造においては浮遊容量Ｃ３が無限大になる。よって後者の構造、すなわち、固定子コア２１は絶縁部材(例えば樹脂)を介して軸受ハウジング５０と固定されることが望ましい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、相互に矛盾しない限り、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１ 電動機
１０ 回転子
２０ 固定子
３０ シャフト
４１，４２ 軸受
５０ 軸受ハウジング
６０ 製品取付板部
本発明にかかる電動機の第１の態様は、回転軸(P)に沿う軸方向において、電気的に接地された板部(60)に対して間隔を空けて対向して配置される電動機であって、前記回転軸(P)を中心に回転する回転子(10)と、前記回転子に対して前記回転軸(P)側において、エアギャップを介して前記回転子と対面する導電性のティース(211)と、前記ティースの前記回転軸(P)側の一端同士を連結する筒状の導電性のバックヨーク(212)と、前記ティースに巻回される巻線(22)とを備える固定子(20)と、前記回転軸に沿って延在して前記バックヨークを貫通し、前記固定子および前記回転子の一方と固定される導電性のシャフト(30)と、前記シャフトに固定される導電性の内輪(411,421)と、前記内輪に対して回転可能に固定される導電性の外輪(412,422)とを有する軸受(41,42)と、前記軸方向において前記固定子(20)よりも前記板部側の第１領域を避けて、前記軸方向において前記板部とは反対側の第２領域に延在し、前記軸受の前記外輪に固定されるとともに、前記固定子および前記回転子の他方と固定される導電性の軸受ハウジング(50)と、前記第１領域側において前記固定子と前記シャフトとを連結し、樹脂によって形成される連結部とを備える。
本発明にかかる電動機の第２の態様は、回転軸(P)に沿う軸方向において、電気的に接地された板部(60)に対して間隔を空けて対向して配置される電動機であって、前記回転軸(P)を中心に回転する回転子(10)と、前記回転子に対して前記回転軸(P)側において、エアギャップを介して前記回転子と対面する導電性のティース(211)と、前記ティースの前記回転軸(P)側の一端同士を連結する筒状の導電性のバックヨーク(212)と、前記ティースに巻回される巻線(22)とを備える固定子(20)と、前記回転軸に沿って延在して前記バックヨークを貫通し、前記固定子および前記回転子の一方と固定される導電性のシャフト(30)と、前記シャフトに固定される導電性の内輪(411,421)と、前記内輪に対して回転可能に固定される導電性の外輪(412,422)とを有する軸受(41,42)と、前記軸方向において前記固定子(20)よりも前記板部側の第１領域を避けて、前記軸方向において前記板部とは反対側の第２領域に延在し、前記軸受の前記外輪に固定されるとともに、前記固定子および前記回転子の他方と固定される導電性の軸受ハウジング(50)とを備え、前記固定子(20)は、前記シャフト(30)および前記軸受ハウジング(50)が挿入される孔(26)が形成された固定子コア(21)を有し、前記軸受ハウジングの前記板部(60)側の端面(54)が、前記固定子コアの前記板部とは反対側の端面と、前記固定子コアの前記軸方向の中心との間に位置する。
本発明にかかる電動機の第３の態様は、回転軸(P)に沿う軸方向において、電気的に接地された板部(60)に対して間隔を空けて対向して配置される電動機であって、前記回転軸(P)を中心に回転する回転子(10)と、前記回転子に対して前記回転軸(P)側において、エアギャップを介して前記回転子と対面する導電性のティース(211)と、前記ティースの前記回転軸(P)側の一端同士を連結する筒状の導電性のバックヨーク(212)と、前記ティースに巻回される巻線(22)とを備える固定子(20)と、前記回転軸に沿って延在して前記バックヨークを貫通し、前記固定子および前記回転子の一方と固定される導電性のシャフト(30)と、前記シャフトに固定される導電性の内輪(411,421)と、前記内輪に対して回転可能に固定される導電性の外輪(412,422)とを有する軸受(41,42)と、前記軸方向において前記固定子(20)よりも前記板部側の第１領域を避けて、前記軸方向において前記板部とは反対側の第２領域に延在し、前記軸受の前記外輪に固定されるとともに、前記固定子および前記回転子の他方と固定される導電性の軸受ハウジング(50)とを備え、前記固定子(20)は、前記軸受ハウジング(50)および前記シャフト(30)のいずれとも絶縁されている。
本発明にかかる電動機の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる電動機であって、前記軸受は複数(41,42)設けられており、前記軸受ハウジング(50)は空隙を介して前記シャフト(30)を囲む筒状形状を有しており、前記複数の軸受の少なくとも二つの前記外輪(412,422)と接触する。
本発明にかかる電動機の第５の態様は、第４の態様にかかる電動機であって、前記軸受ハウジング(50)は、前記複数の軸受(41,42)の前記外輪(412,422)の外周面よりも前記シャフト(30)側に位置する部位を有する。
本発明にかかる電動機の第６の態様は、第４または第５の態様にかかる電動機であって、前記軸受ハウジング(50)の一部は、前記バックヨーク(212)の内周面によって形成される孔(26)に挿入され、他の一部が前記孔の外部において前記軸方向に沿って延在する。
本発明にかかる電動機の第７の態様は、第１から第６のいずれか一つの態様にかかる電動機であって、前記軸受ハウジング(50)は一体物である。
本発明にかかる電動機の第２の態様によれば、軸受ハウジングと固定子コアとの間の浮遊容量と、固定子コアとシャフトとの間の浮遊容量との差を低減できる。よって、軸受ハウジングとシャフトとの間の電位差を低減でき、軸受の電食を抑制できる。
本発明にかかる電動機の第３の態様によれば、固定子がシャフトと離間しつつ軸受ハウジングと接触する場合、固定子が軸受ハウジングと離間しつつシャフトと接触する場合の、いずれの場合と比べても、軸受ハウジングと、シャフトとの間の電位差を低減できる。
本発明にかかる電動機の第４の態様によれば、軸受の外輪と導通する軸受ハウジングと、軸受の内輪と導通するシャフトとの間の浮遊容量を増大することで、外輪と内輪との合成浮遊容量が増大し、軸受ハウジングと、シャフトとの間の電位差を低減され、以て軸受の電食の発生を抑制することができる。
本発明にかかる電動機の第５の態様によれば、軸受ハウジングとシャフトとの間の浮遊容量を増大することができる。
本発明にかかる電動機の第６の態様によれば、電動機の軸方向のサイズの増大を抑制しつつ、軸受ハウジングの軸方向の長さを長くできる。よって、電動機の当該サイズの増大を抑制しつつ、軸受の外輪と内輪との間の浮遊容量を増大することができる。
本発明にかかる電動機の第７の態様によれば、軸受ハウジングとして部品点数を最小限にすることができる。

Claims (7)

  1. 回転軸(P)に沿う軸方向において、電気的に接地された板部(60)に対して間隔を空けて対向して配置される電動機であって、
    前記回転軸(P)を中心に回転する回転子(10)と、
    前記回転子に対して前記回転軸(P)側において、エアギャップを介して前記回転子と対面する導電性のティース(211)と、前記ティースの前記回転軸(P)側の一端同士を連結する筒状の導電性のバックヨーク(212)と、前記ティースに巻回される巻線(22)とを備える固定子(20)と、
    前記回転軸に沿って延在して前記バックヨークを貫通し、前記固定子および前記回転子の一方と固定される導電性のシャフト(30)と、
    前記シャフトに固定される導電性の内輪(411,421)と、前記内輪に対して回転可能に固定される導電性の外輪(412,422)とを有する軸受(41,42)と、
    前記軸方向において前記固定子(20)よりも前記板部側の第１領域を避けて、前記軸方向において前記板部とは反対側の第２領域に延在し、前記軸受の前記外輪に固定されるとともに、前記固定子および前記回転子の他方と固定される導電性の軸受ハウジング(50)と
    を備える、電動機。
  2. 前記固定子(20)は、前記シャフト(30)および前記軸受ハウジング(50)が挿入される孔(26)が形成された固定子コア(21)を有し、
    前記軸受ハウジングの前記板部(60)側の端面(54)が、前記固定子コアの前記板部とは反対側の端面と、前記固定子コアの前記軸方向の中心との間に位置する、請求項１に記載の電動機。
  3. 前記軸受は複数(41,42)設けられており、
    前記軸受ハウジング(50)は空隙を介して前記シャフト(30)を囲む筒状形状を有しており、前記複数の軸受の少なくとも二つの前記外輪(412,422)と接触する、請求項１または２に記載の電動機。
  4. 前記軸受ハウジング(50)は、前記複数の軸受(41,42)の前記外輪(412,422)の外周面よりも前記シャフト(30)側に位置する部位を有する、請求項３記載の電動機。
  5. 前記軸受ハウジング(50)の一部は、前記バックヨーク(212)の内周面によって形成される孔(26)に挿入され、他の一部が前記孔の外部において前記軸方向に沿って延在する、請求項３または４に記載の電動機。
  6. 前記軸受ハウジング(50)は一体物である、請求項１から５のいずれか一つに記載の電動機。
  7. 前記固定子(20)は、前記軸受ハウジング(50)および前記シャフト(30)のいずれとも絶縁されている、請求項１から６のいずれか一つに記載の電動機。
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