JP5490201B2 - Electric motor, air conditioner incorporating the electric motor, and method for manufacturing the electric motor - Google Patents
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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。 The present invention relates to an electric motor, an air conditioner incorporating the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor.
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。 In recent years, electric motors are increasingly used in a system driven by an inverter of a pulse width modulation (Pulse Width Modulation) method (hereinafter referred to as a PWM method as appropriate). In such a PWM inverter-driven electric motor, the neutral point potential of the winding does not become zero, so that a potential difference (hereinafter referred to as a shaft voltage) occurs between the outer ring and the inner ring of the bearing. This shaft voltage contains high-frequency components due to switching of the inverter. When the shaft voltage reaches the breakdown voltage of the oil film inside the bearing, a current (hereinafter referred to as shaft current) flows inside the bearing, and the electric corrosion occurs inside the bearing. Will occur. When electrolytic corrosion progresses, a wave-like wear phenomenon occurs in the bearing inner ring, the bearing outer ring, or the bearing rolling element, and abnormal noise resulting from this wear phenomenon is one of the main causes of problems in the motor.
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)。
In conventional motors, the current flowing inside the bearing is reduced by electrically connecting the bearing inner ring and the outer ring, and the occurrence of wave wear in the bearing inner ring, bearing outer ring or bearing rolling element is suppressed, resulting in the wave wear phenomenon. The occurrence of abnormal noise is suppressed (for example, see
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。
However, since the electric motor shown in
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。 The present invention has been made in view of the above, and includes an electric motor capable of suppressing electric corrosion of a bearing even during long-term use, an air conditioner incorporating the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor. The purpose is to obtain.
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。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a stator having an annular stator core and an outer periphery of a rotating shaft that is disposed inside the stator and faces the stator core. A rotor having a permanent magnet disposed on the side, a first bearing that rotatably supports one end of the rotating shaft, a second bearing that rotatably supports the other end of the rotating shaft, and the rotation A drive circuit board that is disposed substantially perpendicular to the axial direction between the stator and the first bearing in the axial direction of the shaft, and on which a circuit for driving the rotor to rotate is mounted; A conductive member formed in a plate shape, located between the first bearing and the permanent magnet in the axial direction of the rotary shaft, and electrically connected to the outer ring of the first bearing; The first fixed to the stator without contacting the rotating shaft A constant disk-shaped conductor and a conductive member formed in the shape of an annular plate, and positioned between the first fixed disk-shaped conductor and the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft; A first rotating disk-shaped conductor installed on the rotating shaft and an annular plate-like shape are arranged in the vicinity of the first fixed disk-shaped conductor without contacting the fixed disk-shaped conductor. It is made of a conductive member, is located between the second bearing and the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft, is electrically connected to the outer ring of the second bearing, and is in contact with the rotating shaft A second fixed disk-shaped conductor that is fixed to the stator without being formed, and a conductive member formed in an annular plate shape, and the second fixed disk-shaped conductor and the Located between the permanent magnet and the second fixed disk-shaped conductor. The second rotating disk-shaped conductor installed on the rotating shaft, the stator core and the drive circuit board are integrally formed so as to be disposed in the vicinity of the second fixed disk-shaped conductor And a mold resin provided with a recess formed therein so as to be able to accommodate the rotor, and an inner periphery of the mold resin so as to close the opening of the recess, and the second resin And a conductive bracket in which an outer ring of the bearing is fitted inside.
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。 According to the present invention, the fixed disk-shaped conductor and the rotating disk-shaped conductor are disposed so as to be in a conductive state at a high frequency without being in contact with each other. There is an effect that the electrolytic corrosion of the bearing can be suppressed even during long-term use without contact with the part.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of an electric motor according to the present invention, an air conditioner incorporating the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
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。
FIG. 1 is a side cross-sectional view of an
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。
The
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。
The
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。
The drive circuit board 4 and the stator 6 are mechanically coupled by the
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。
The
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。
The stator 6 includes a winding 7, a
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。
The drive circuit board 4 is built in the
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。 A hole for inserting the rotor assembly 15 (rotating shaft 10) is provided at the center of the drive circuit board 4.
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。
The
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。
The
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。
In the axial direction of the
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。
The board-
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。
The non-board-
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。
The board-side fixed disk-shaped
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。
FIG. 3 shows a cross-sectional configuration in a plane that includes the
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。
The substrate-side rotating disk-shaped
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。
The non-substrate-side fixed disk-shaped
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。
The non-substrate-side fixed disk-shaped
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。
In addition, the connection method of the non-board | substrate side fixed disk shaped
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。
The non-substrate-side rotating disk-shaped
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。
When the
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。
The operation will be described below. When a voltage is induced between the inner and outer rings of the substrate-
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。
As described above, the
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。
In addition, since the
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。
In the present embodiment, since the dielectric layer (rotor insulating portion 12) is provided between the
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。
Further, as shown in FIG. 1, the dielectric layer (rotor insulating portion 12) can be provided between the
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。
Further, since the
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating a manufacturing process of the
(1) First, the stator 6 is manufactured (step S1), and the drive circuit board 4 is manufactured (step S2).
(2) Next, the drive circuit board 4 is assembled to the stator 6 to manufacture the stator assembly 3 (step S3).
(3) The
(4) Then, the board-
(5) The
(6) The rotating disk-shaped conductors (17a-2, 7b-2) are press-fitted into the rotor 14 (step S7).
(7) Insert the
(8) Then, the non-substrate-side fixed disk-shaped
(9) Finally, the
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。
FIG. 5 is a configuration diagram of an air conditioner according to
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。
The
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。 An electric motor according to an embodiment of the present invention, an air conditioner incorporating the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor are examples of the contents of the present invention, and are combined with another known technique. Of course, it is possible to change and configure such as omitting a part without departing from the gist of the present invention.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is mainly applicable to an electric motor, an air conditioner incorporating the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor, and is particularly useful as an invention that can suppress electrolytic corrosion of a bearing even during long-term use. is there.
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。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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。 A stator having an annular stator core;
A rotor having a permanent magnet disposed inside the stator and disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft facing the stator core;
A first bearing rotatably supporting one end of the rotating shaft;
A second bearing rotatably supporting the other end of the rotating shaft;
A drive circuit board on which a circuit that rotates and drives the rotor is disposed substantially perpendicular to the axial direction between the stator and the first bearing in the axial direction of the rotating shaft;
It consists of a conductive member formed in the shape of an annular plate, is located between the first bearing and the permanent magnet in the axial direction of the rotary shaft, and is electrically connected to the outer ring of the first bearing. And a first fixed disk-shaped conductor fixed to the stator without contacting the rotating shaft,
It consists of an electroconductive member formed in the shape of an annular plate, and is positioned between the first fixed disk-shaped conductor and the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft, and is in contact with the first fixed disk-shaped conductor A first rotating disk-shaped conductor installed on the rotating shaft so as to be disposed in the vicinity of the first fixed disk-shaped conductor without,
It consists of a conductive member formed in the shape of an annular plate, is located between the second bearing and the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft, and is electrically connected to the outer ring of the second bearing. And a second fixed disk-shaped conductor fixed to the stator without contacting the rotating shaft,
It consists of an electroconductive member formed in the shape of an annular plate, and is located between the second fixed disk-shaped conductor and the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft, and is in contact with the second fixed disk-shaped conductor A second rotating disk-shaped conductor installed on the rotating shaft so as to be disposed in the vicinity of the second fixed disk-shaped conductor without,
Molding resin in which the stator iron core and the drive circuit board are integrally formed, and a recess is formed inside the rotor so as to accommodate the rotor;
A conductive bracket that is fitted into the inner periphery of the mold resin so as to close the opening of the recess, and an outer ring of the second bearing is fitted inside,
An electric motor comprising:
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。 A stator having an annular stator core, a rotor having a permanent magnet disposed inside the stator and disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft so as to face the stator core, and one end of the rotating shaft A first bearing that rotatably supports the second shaft, a second bearing that rotatably supports the other end of the rotating shaft, and the stator and the first bearing in the axial direction of the rotating shaft. The drive circuit board is arranged substantially perpendicular to the axial direction and mounted with a circuit for driving the rotor to rotate, and a conductive member formed in an annular plate shape, and the axial direction of the rotary shaft The first bearing is located between the first bearing and the permanent magnet, is electrically connected to the outer ring of the first bearing, and is fixed to the stator without contacting the rotating shaft. A fixed disk-shaped conductor and a conductive member formed in an annular plate shape The first fixed disk-shaped conductor is positioned between the first fixed disk-shaped conductor and the permanent magnet in the axial direction of the rotating shaft, and is not in contact with the first fixed disk-shaped conductor. A first rotating disk-shaped conductor installed on the rotating shaft and a conductive member formed in an annular plate shape so as to be disposed in the vicinity, and the second bearing in the axial direction of the rotating shaft And a second fixed disk-shaped conductor which is located between the permanent magnet and is electrically connected to the outer ring of the second bearing and fixed to the stator without contacting the rotating shaft; A conductive member formed in the shape of an annular plate, located between the second fixed disk-shaped conductor and the permanent magnet in the axial direction of the rotation shaft, and the second fixed disk-shaped conductor; Arranged in the vicinity of the second fixed disk-shaped conductor without contact. As described above, the second rotating disk-shaped conductor installed on the rotating shaft, the stator core and the drive circuit board are integrally formed, and a recess formed to accommodate the rotor therein. And a conductive bracket in which the outer ring of the second bearing is fitted inwardly while being fitted into the inner peripheral part of the mold resin so as to close the opening of the concave portion. A method of manufacturing an electric motor,
Manufacturing the stator;
Manufacturing the drive circuit board;
Assembling the drive circuit board to the stator to produce a stator assembly;
Producing the mold stator by integrally molding the stator assembly with the mold resin; and
Inserting the first bearing and the first fixed disk-shaped conductor into a bearing housing portion of the mold stator;
Manufacturing the rotor;
Press-fitting the first rotating disk-shaped conductor and the second rotating disk-shaped conductor into the rotor;
Inserting the rotor into the recess of the mold stator;
Press-fitting the second fixed disk-shaped conductor into the recess of the mold stator and press-fitting the second bearing into the rotor;
Press-fitting the conductive bracket into the recess of the mold stator and closing the opening of the recess; and
A method for manufacturing an electric motor, comprising:
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