JPWO2014155631A1 - モールド電動機および空調室外機 - Google Patents

Abstract

固定子８ａにモールド樹脂を施して成るモールド固定子８と、前記モールド固定子８の内部に設けられる回転子１０と、前記回転子１０の回転子軸１を支持する一対の軸受１１，１２と、前記モールド固定子８の軸方向端部に形成された開口部の内周部２ｂに嵌め合わされ、中心部に形成された凹部１３ａによって前記軸受１２の外輪１２ｃを取り囲んで支持し、絶縁性の樹脂で構成される絶縁ブラケット１３と、を備えたモールド電動機１００。

Description

本発明は、モールド電動機および空調室外機に関するものである。

従来より、電食による軸受不具合を防止するため軸受の外輪を支持する部材を樹脂などで覆い軸受に流れる軸電流を低減する構造を採用した電動機が提案されている。従来の電動機では、軸受と絶縁ブラケットとの分離防止を図るために固く嵌め合わせる必要があり、モータ組立における作業性が悪いという問題点があった。

例えば下記特許文献１に示される従来の電動機では、軸受ブラケットの絶縁材と接触する側に凹部が形成され、絶縁材にはこの凹部に対応する凸部が設けられ、絶縁材の凸部が軸受ブラケットの凹部に嵌合することにより、軸受と絶縁ブラケットとの分離が防止されつつ組み立て性が改善されている。

特許第３６３５９４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される従来の電動機では、径方向に対する回転子の位置決めを行う箇所が複数存在する。例えば（１）軸受外輪を覆う樹脂部の内周部と軸受外輪とが接する部分や、（２）樹脂部の外側を覆う金属製のブラケットと樹脂部とが接する部分や、（３）モールドされた固定子の内周面と金属製のブラケットの外周面とが接する部分などである。このように回転子の位置決め箇所が多いほど（１）から（３）の各部の公差の積み上げによるバラツキに起因して、固定子の中心と回転子の中心との軸ずれや回転子の偏心が大きくなり、磁気吸引力がアンバランスになるなどして振動および騒音が増大するという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動および騒音を低減することができるモールド電動機および空調室外機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、固定子にモールド樹脂を施して成るモールド固定子と、前記モールド固定子の内部に設けられる回転子と、前記回転子の回転子軸を支持する一対の軸受と、前記モールド固定子の軸方向端部に形成された開口部の内周部に嵌め合わされ、前記軸受の外輪を取り囲んで支持し、絶縁性の樹脂で構成される絶縁ブラケットと、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、径方向に対する回転子の位置決めを行う箇所を減らすことにより固定子の中心と回転子の中心との軸ずれや回転子の偏心を抑えるようにしたので、振動および騒音の悪化を低減することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るモールド電動機の側面図である。 図２は、図１に示される矢印Ａの方向からみたモールド電動機の正面図である。 図３は、図２に示されるＢ−Ｂ矢視の断面図（図１に示されるモールド電動機の縦断面図）である。 図４は、従来のモールド電動機の縦断面図である。 図５は、図３に示される矢印Ｃの方向からみたブラケットの正面図である。 図６は、ブラケットの第１の変形例を説明するためブラケットの正面図である。 図７は、ブラケットの第２の変形例を説明するためモールド電動機の側面図である。 図８は、図１に示されるモールド電動機が搭載されたトップフロー型空調室外機の側面図である。

以下に、本発明に係るモールド電動機および空調室外機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１に係るモールド電動機の側面図である。図２は、図１に示される矢印Ａの方向からみたモールド電動機の正面図である。図３は、図２に示されるＢ−Ｂ矢視の断面図（図１に示されるモールド電動機の縦断面図）である。図４は、従来のモールド電動機の縦断面図である。図５は、図３に示される矢印Ｃの方向からみたブラケットの正面図である。図６は、ブラケットの第１の変形例を説明するためブラケットの正面図である。図７は、ブラケットの第２の変形例を説明するためモールド電動機の側面図である。図８は、図１に示されるモールド電動機が搭載されたトップフロー型空調室外機の側面図である。

本実施の形態に係るモールド電動機１００は、主たる構成として、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などの熱硬化性の樹脂２で固定子鉄心８ａと一体成形されたモールド固定子８と、固定子鉄心８ａの内周部と対向して配置される複数の永久磁石を有する回転子１０と、回転子１０の軸中心部に固定される回転子軸１と、回転子軸１を支持する一対の軸受１１，１２と、一方の軸受１２の外輪を支持すると共にモールド固定子８の軸方向の反負荷側からモールド固定子８の内径側に嵌め合わされる絶縁ブラケット１３と、絶縁ブラケット１３の反負荷側面に対向して配置され、かつ、モールド固定子８の反負荷側端部に固定されるブラケット３と、を有して構成されている。

回転子軸１には負荷が接続され、回転子１０は固定子鉄心８ａからの回転磁界によって回転力を得て回転子軸１にトルクを伝達して負荷を駆動する。図１にはモールド電動機１００の負荷を接続する側が「負荷側」と表記され、負荷を接続しない側が「反負荷側」と表記されている。

樹脂２には例えば寸法の安定性が高いＢＭＣが使用され、モールド固定子８の軸方向の反負荷側には開口部（図示せず）が形成される。

ブラケット３には、モールド電動機１００を固定するための複数の取り付け穴３ｂが絶縁ブラケット１３の角部（四隅）の近傍に設けられている（図２参照）。ブラケット３には複数の風穴３ａが形成されている。これらの風穴３ａは空力特性や放熱性の改善を目的として設けられているため、その位置、大きさ、数などは任意でよい。またブラケット３には、絶縁ブラケット１３をブラケット３に固定する際に用いられるネジ６の挿入穴３ｅと、樹脂２の外周側から径外側に延びる複数の脚部２ａにブラケット３を固定する際に用いられるネジ４の挿入穴３ｄとが形成されている（図３，５参照）。

ブラケット３は、絶縁ブラケット１３およびモールド固定子８と対向する面（負荷側面３ｃ）が平面状に形成されている。そして、ブラケット３は、ネジ４によって、絶縁ブラケット１３の反負荷側面１３ｆと樹脂２の脚部２ａとに接するように固定される。本実施の形態に係るモールド電動機１００では、絶縁ブラケット１３によって回転子１０の径方向の位置決めが行われており、ブラケット３では径方向の位置決めは不要である。従ってブラケット３は、後述するブラケット３Ａ（図４参照）のような凹凸形状にする必要がなく、その負荷側面３ｃを平面で構成することができ、加工費を低減することができる。なお、ブラケット３を平面状に構成したことに伴う撓みを防止するためのリブ加工や、固定子鉄心８ａの巻線に接続される配線をモールド固定子８の外部に引き出すための穴の加工などは、回転子１０の径方向に対する位置決め精度に大きな影響を及ぼすものではないため加工費用の増加を招くことがない。

またブラケット３は、金属あるいは絶縁ブラケット１３と同様の材料で製造してもよい。ブラケット３を金属で製造した場合、ブラケット３をＢＭＣで製造した場合に比べて、回転子軸１の軸方向に対する強度を高めることができる。特に回転子軸１にファン２０（図８参照）を取り付けた場合、回転子軸１の軸方向に大きな力がかかるため、絶縁ブラケット１３だけでは軸方向の強度が不足する可能性がある。金属製のブラケット３を絶縁ブラケット１３に固定することによって回転子軸１の軸方向に対する絶縁ブラケット１３の強度を補うことができる。

なお、金属の板金をプレス加工してブラケット３を製造する場合、板金の厚みが大きくなる傾向にあるため、板金の厚みに比例して寸法公差が大きくなる。寸法精度を出すためにはプレス以外に別の機械加工を施す必要があるが、例えば板金のプレス精度を一般的な５％と考えたとき、板金厚さｔ＝１ｍｍの板金では加工精度Ａ＝０．０５ｍｍとなる。回転子１０の偏心量が大きくなるに従って騒音が増加する傾向にあるため、回転子１０と固定子鉄心８ａとの間の径方向の空隙Ｇの５％以上の偏心量を許容することはできない。このことから、板金厚さｔ×５％＜空隙Ｇ×５％(板金厚さｔ＜空隙Ｇ)が必要となる。すなわち板金の厚さを空隙Ｇ以上にした場合、偏心量が５％を超えてしまうため、空隙Ｇ以上の厚さの板金でブラケット３を製造した場合、このブラケット３には精度を出すための後加工が必要になる。このように板金の厚さが大きくなった場合でもプレスの加工精度を上げることは可能であるが、プレス力が増加し、あるいは金型の摩耗が大きくなるなど、設備の大型化やメンテナンスの増加を招くため加工費が増加する。

本実施の形態に係るモールド電動機１００では、絶縁ブラケット１３によって回転子１０の径方向の位置決めが行われており、ブラケット３では径方向の位置決めが不要である。従って、金属の板金を用いてブラケット３を製造した場合でも、ブラケット３に対しての径方向の位置決め精度を確保するための後加工が不要であり、モールド電動機１００の製造コストの増加を招くことがない。

また、ブラケット３は鉄で構成した場合、同じ体積のアルミで製造したブラケット３に比べて、回転子軸１の軸方向に対する強度を高めることができる。特に回転子軸１にファン２０を取り付けた場合、回転子軸１の軸方向に大きな力がかかるが、ブラケット３を鉄で構成することによって回転子軸１の軸方向に対する強度を高めることができる。

また、ブラケット３はアルミダイキャスト（金型鋳造）で構成してもよい。アルミは鉄に比べて比重が軽く、かつ、安価に形状を作り出すことができるものの、精度がでないため後加工が必要である。本実施の形態に係るモールド電動機１００では、絶縁ブラケット１３によって回転子１０の径方向の位置決めが行われており、ブラケット３では径方向の位置決めは不要である。従って、アルミダイキャストでブラケット３を製造した場合でも、ブラケット３に対しての径方向の位置決め精度確保のための後加工が不要であり、モールド電動機１００の製造コストを増加させることなく軽量化を図ることができる。

絶縁ブラケット１３には、回転子１０と対向する面（負荷側面１３ｅ）の中心部に負荷側から反負荷側に向かって突となる凹部１３ａが形成されている（図３参照）。

凹部１３ａは、その内径が軸受１２の外輪１２ｃの直径と略等しい大きさに形成されている。このことにより軸受１２の外輪１２ｃが絶縁ブラケット１３の凹部１３ａに保持される。

絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂは、その直径が、モールド固定子８の開口部における内周部２ｂの内径と略等しい大きさに形成されている。このことにより絶縁ブラケット１３がモールド固定子８に保持される。なお、絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂの寸法公差や凹部１３ａの内周部の寸法公差が大きい場合、径方向に対する回転子１０の位置決め精度に影響を及ぼす。そのため絶縁ブラケット１３の寸法は精度よく形成することが望ましい。

また、本実施の形態に係るモールド電動機１００では、絶縁ブラケット１３の反負荷側面１３ｆにブラケット３が設置され、絶縁ブラケット１３の挿入穴１３ｄとブラケット３の挿入穴３ｅとにネジ６が挿入され、このネジ６がナット５（図１参照）に締め込まれることによってブラケット３が絶縁ブラケット１３に固定される。特に回転子軸１にファン２０を取り付けた場合、回転子軸１の軸方向に大きな力がかかるため、ブラケット３を絶縁ブラケット１３に固定することによって、回転子軸１の軸方向に対する強度を高めることができる。

回転子１０、絶縁ブラケット１３、およびブラケット３をモールド固定子８に組み付ける場合、まず回転子軸１の負荷側に軸受１１、１２が圧入され、軸受１１、１２が圧入された回転子１０をモールド固定子８の反負荷側の開口部からモールド固定子８の内部に挿入する。次に、絶縁ブラケット１３に挿入されたネジ６をブラケット３の反負荷側面に露出させてこのネジ６にナット７が締め付けられる。その後、絶縁ブラケット１３がモールド固定子８の内周部２ｂに嵌め込まれる。そして、モールド固定子８の脚部２ａにネジ４が挿入され、ブラケット３の反負荷側面に露出したネジ４にナット５が締め付けられてモールド電動機１００が完成する。

また、回転子１は磁石を含んでいるため、回転子１０をモールド固定子８に組み付ける際、回転子１０が固定子鉄心８ａに引き付けられて傾いてしまう。この状態で回転子１０の回転子軸１に、絶縁ブラケット１３に設置された軸受１２を組み付けた場合、モールド固定子８の中心と絶縁ブラケット１３の中心とが偏心する。そのため、絶縁ブラケット１３の負荷側面１３ｅと絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂとの間の角部１３ｇが、モールド固定子８に干渉して組み立て性が悪化してしまう。そこで、本実施の形態に係るモールド電動機１００では、この角部１３ｇに面取り加工または丸取り加工が施されている。なお、面取りまたは丸取りは、その寸法が例えば前述した空隙Ｇ（図３参照）よりも大きな値となるように加工されている。このことにより、組み立て性を改善することができる。また、同じような加工をモールド固定子８の内周部２ｂの角部に施したり、絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂとの間の角部１３ｇとモールド固定子８の内周部２ｂの角部両方に施しても効果を示すことが出来る。

また、本実施の形態にかかるブラケット３は、その軸方向の厚さが空隙Ｇよりも大きな値となるように構成することが望ましい。前述したように空隙Ｇの５％以上の偏心量を許容することはできないため、ブラケット３は空隙Ｇ以上の厚さを確保することが望ましいが、その場合、ブラケット３の寸法精度を出すため後加工が必要になる。実施の形態に係るモールド電動機１００では絶縁ブラケット１３によって回転子１０の径方向の位置決めが行われているため、ブラケット３では径方向の位置決めが不要である。従って、ブラケット３の厚さが空隙Ｇよりも大きな値となるように構成した場合でも、径方向の寸法精度を出すための後加工が不要であり、加工費を増加させることがない。

また、図３に示されるように絶縁ブラケット１３の反負荷側面１３ｆには、反負荷側（ブラケット３側）に向かって突となる突起１３ｃが形成されている。またブラケット３には、この突起１３ｃに対応した位置に窪み３ｆが形成されている。突起１３ｃが窪み３ｆに嵌め合わされることにより、ブラケット３の径方向の位置ずれが防止され、ブラケット３を絶縁ブラケット１３に組み付ける際の組み立て性が改善される。なお、突起１３ｃおよび窪み３ｆは、組み立て性を確保するためのものであるので、ブラケット３の窪み３ｆの加工精度を上げる必要はなく、加工費用の増加を招くことがない。図示例の窪み３ｆはブラケット３を軸方向に貫通した穴状に形成されているが、窪み３ｆの形状は図示例に限定されるものではなく、貫通しない凹状に形成してもよい。

なお、窪み３ｆは以下のように構成してもよい。回転子軸１から軸方向にかかる力は、軸受１２の外輪１２ｃから絶縁ブラケット１３に伝わるため絶縁ブラケット１３の強度を確保する必要がある。そこで、図３，５に示されるように、窪み３ｆの直径ｄを、軸受１２の外輪１２ｃの外径Ｄより小さく形成することにより、外輪１２ｃから絶縁ブラケット１３側にかかる力をブラケット３で受けることができるため、回転子軸１の軸方向に対する絶縁ブラケット１３の強度を補うことができる。

次に、電食の発生原理と電食を抑制する構造に関して説明する。モールド電動機１００をインバータで駆動する場合、印加される電源に不平衡が生じ、あるいは固定子に施された各相の巻線に不平衡が生じることによって、インバータのスイッチングに伴い、回転子軸１の軸端間等に電圧が誘起される。この電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧を超えたとき、各軸受１１，１２の内部には微小な軸電流（放電電流）が流れる。そして、この軸電流が、軸受１１，１２の内部に電食を発生させる。電食が進行した場合、内輪１２ａ、外輪１２ｃ、または転動体１２ｂに、波状の摩耗現象が発生し、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。このような電食の発生を抑制するためには、軸電流の流路上に絶縁材を配設することによって軸電流を低減することが有効である。本実施の形態に係る回転電機１００Ａでは、電流を低減するため、回転子軸１の反負負荷側に配設される軸受１２の外輪１２ｃが絶縁ブラケット１３で保持されている。

図４に示される従来のモールド電動機１００Ａでは金属製のブラケット３Ａが用いられている。このブラケット３Ａには、回転子１０と対向する面の中心部に環状の円環部３Ａ１が形成され、回転子１０と対向する面の外周側に環状の円環部３Ａ３が形成されている。円環部３Ａ１の内周部３Ａ２には絶縁ブラケット１３Ａが設けられ、円環部３Ａ１の内径は絶縁ブラケット１３Ａの直径と略等しい大きさに形成されている。円環部３Ａ３の外周部３Ａ４は、その直径がモールド固定子８の開口部近傍の内周部２ｂの内径と略等しい大きさに形成されている。軸受１２の外輪１２ｃは絶縁ブラケット１３の内周部３Ａ２が保持され、さらに絶縁ブラケット１３Ａがブラケット３Ａの円環部３Ａ１に嵌め合わされる。従って軸電流の流路上に絶縁材が介在するため軸電流が低減される。

しかしながら、従来のモールド電動機１００Ａでは、径方向に対する回転子１０の位置決めを行う箇所が３つ存在する。すなわちモールド電動機１００Ａの位置決め箇所としては、外輪１２ｃを覆う絶縁ブラケット１３Ａの内周部１３Ａ２と外輪１２ｃとが接する部分（位置決め箇所ａ）、絶縁ブラケット１３Ａの外周部１３Ａ１と円環部３Ａ１の内周部３Ａ２とが接する部分（位置決め箇所ｂ）、さらに、樹脂２の内周部２ｂと円環部３Ａ３の外周部３Ａ４とが接する部分（位置決め箇所ｃ）などが存在する。このように回転子１０の位置決め箇所が多いほど、これらの位置決め箇所における公差の積み上げによるバラツキに起因して固定子鉄心８ａの中心と回転子１０の中心との軸ずれや回転子１０の偏心が大きくなり、磁気吸引力がアンバランスになるなどして振動および騒音が増大する。

本実施の形態に係る回転電機１００では、径方向に対する回転子の位置決めを行う箇所が従来のモールド電動機１００Ａよりも低減されている。具体的には、モールド電動機１００の位置決め箇所としては、図３に示されるように凹部１３ａの内径部と外輪１２ｃとが接する部分（位置決め箇所ａ）と、絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂとモールド固定子８の内周部２ｂとが接する部分（位置決め箇所ｂ）とが存在する。すなわち従来のモールド電動機１００Ａに比べて位置決め箇所が１つ低減される。位置決め箇所を減らすことによって、固定子鉄心８ａの中心と回転子１０の中心との軸ずれや回転子１０の偏心を小さくすることができ、振動および騒音を抑えることができる。

なお、電食の影響を小さくするためには軸受１１，１２に流れる軸電流の低減が必要である。軸電流を低減するためには外輪１２ｃと金属部分（ブラケット３）とをできる限り離すことが効果的である。そこで、図６に示されるブラケット３の窪み３ｆは、窪み外郭の一部３ｆ１が外輪１２ｃの外径Ｄをブラケット３に向かって投影してなる領域（点線部）の径内側に位置し、かつ、窪み外郭の他の部分３ｆ２がこの領域の径外側に位置するように形成されている。この構成により、外輪１２ｃから絶縁ブラケット１３側にかかる力に対する強度を確保することができると共に、軸電流を低減することもできる。

また、出力が小さいため軸にかかる反力が小さい場合や電動機の自重が小さい場合には、図６の例よりも窪み３ｆの外径を大きくしてもよい。すなわち、窪み３ｆの外郭が、図６の点線で示される領域の径外側に位置するように形成してもよい。この構成により、軸受１２の軸方向に位置する金属が図６の構成よりも少なくなり、軸電流を一層低減することができる。

また、ブラケット３の強度を改善するためには、図７に示されるようにブラケット３の一部を折り曲げた、あるいはブラケット３にリブ（図示せず）を設けることが有効である。図７に示されるブラケット３は、モールド固定子８と対向する位置よりも外側の２箇所が軸方向（図示例では負荷側）に折り曲げられている。この屈曲部３ｇによって回転子軸１の軸方向に対するブラケット３の強度を高めることができる。また、屈曲部３ｇの加工精度を上げる必要はなく、加工費用の増加を招くことがない。

また、本実施の形態ではネジ４を用いてブラケット３を固定する例を説明したが、ネジ４の代わりに接着やカシメでモールド固定子８にブラケット３を固定してもよい。ただしネジ４を用いた場合には組み立て性が向上すると共に締め付けの管理ができるため、ネジ４を用いてブラケット３を固定することが望ましい。

また、本実施の形態ではネジ６を用いて絶縁ブラケット１３にブラケット３を固定しているが他の固定方法であってもよい。また、ブラケット３の材料に絶縁ブラケット１３と同一の材料が用いられ、かつ、ブラケット３が絶縁ブラケット１３と一体成形される場合にはネジ６が不要である。他の例としては、ブラケット３の材料が絶縁ブラケット１３の材料とは異なる材料が用いられる場合でも、ブラケット３が絶縁ブラケット１３と一体成形される場合にはネジ６が不要である。また、本実施の形態に係るモールド電動機１００では、一例として絶縁ブラケット１３の反負荷側面１３ｆにブラケット３が設置されているが、絶縁ブラケット１３をモールド固定子８に圧入することによって回転子軸１の軸方向の位置決めが可能であるため、例えば回転子軸１にかかる反力が小さい場合や電動機の自重が小さい場合にはブラケット３を省略してもよい。その場合でも例えばモールド固定子８の脚部２ａに用いることにより室外機等にモールド電動機１００を固定することができる。

また、絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂにはモールド固定子８の内周部２ｂ側に向かって突となる突起（図示せず）を設け、モールド固定子８の内周部２ｂには、この突起に対応した位置に窪みを設けてもよい。この突起が窪みに嵌め合わされることにより、絶縁ブラケット１３の周方向の位置ずれが防止され、例えば固定子鉄心８ａの巻線に接続される配線をモールド固定子８の外部に引き出すための穴の位置などが決まるため、組み立て性を改善することができる。

また、絶縁ブラケット１３は、径方向に対する回転子１０の位置決め精度に影響を及ぼすため、絶縁ブラケット１３の寸法は精度よく形成することが望ましい。そこで、絶縁ブラケット１３の材料には、成型時の収縮率や線膨張係数が小さいＢＭＣを用いることが望ましい。ＢＭＣを用いることによって寸法の安定性がよくなり、他の樹脂に比べて高精度に絶縁ブラケット１３を構成できる。

図８にはトップフロー型空調機に本実施の形態に係るモールド電動機１００を用いた実施例が示されており、トップフロー型空調機は、筐体２３の側面に設けられた熱交換器２２と、熱交換器２２に空気が通流するように筐体２３の側面に設けられた空気吸込口２４と、熱交換器２２に通流した空気を室外機上面に排出する空気吹出口２１と、室外機側面の空気を機内に取り込むと共にこの空気を空気吹出口２１から機外へ排出するためのファン２０と、熱交換器２２とファン２０との間に介在しファン２０を回転させるファンモータであるモールド電動機１００とを有している。そして、ブラケット３に形成された取り付け穴３ｂ（図２参照）が筐体２３に固定されることによってモールド電動機１００がトップフロー型空調室外機に設置される。このように構成されたトップフロー型空調室外機では、室外機内の圧縮機（図示せず）が動作した際、熱交換器２２に冷媒が循環し、この熱交換器２２の周囲の空気と冷媒との間で熱交換が行われ、ファン２０が回転することによって空気吸込口２４から室外機内部に空気が取り込まれ、このときに生じる風が熱交換器２２を通流することによって熱交換が促される。

トップフロー型空調機では上面に空気吹出口２１が設けられ、モールド電動機１００の回転子軸１が上面を向く構造である。従って、回転子１０の自重や羽根２５の反力が回転子軸１を通じて回転子軸１下部の軸受１１，１２に伝わる。そのため軸受１１，１２の油膜が薄くなり軸電流が流れやすくなる。また絶縁ブラケット１３およびブラケット３（図３参照）の軸方向に対する強度を確保する必要がある。特にファンモータの負荷は羽根２５であることから、トップフロー型空調機ではモータ以外の騒音が少ないため、モータの低騒音化が求められる。

トップフロー型空調機のファンモータとして本実施の形態に係るモールド電動機１００を用いた場合、ブラケット３によって回転子軸１の軸方向に対する強度を確保することができると共に、回転子１０の偏心を抑えて低騒音化を図ることができる。そのため、モールド電動機１００はトップフロー型空調機に適した構造を有していると言える。

なお、本実施の形態で説明したブラケット３と絶縁ブラケット１３の構造は軸受１１側に適用してもよく、その場合でも上述した種々の効果と同様の効果を得ることができる。

以上に説明したように本実施の形態に係るモールド電動機１００は、固定子８ａにモールド樹脂を施して成るモールド固定子８と、モールド固定子８の内部に設けられる回転子１０と、回転子１０の回転子軸１を支持する一対の軸受１１，１２と、モールド固定子８の軸方向端部に形成された開口部の内周部２ｂに嵌め合わされ、軸受１２の外輪１２ｃを取り囲んで支持し、絶縁性の樹脂で構成される絶縁ブラケット１３と、を備える。この構成により、径方向に対する回転子の位置決めを行う箇所が従来のモールド電動機１００Ａよりも低減され、位置決め箇所を減らすことによって固定子鉄心８ａの中心と回転子１０の中心との軸ずれや回転子１０の偏心を小さくすることができ、振動および騒音を抑えることができる。

なお、本実施の形態に示したモールド電動機および空調室外機は、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、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、モールド電動機および空調室外機に適用可能であり、特に、振動および騒音を低減することができる発明として有用である。

１ 回転子軸、２ 樹脂、２ａ 脚部、２ｂ 内周部、３ ブラケット、３ａ 風穴、３ｂ 取り付け穴、３ｃ 負荷側面、３ｄ，３ｅ 挿入穴、３ｆ 窪み、３ｆ１ 窪み外郭の一部、３ｆ２ 窪み外郭の他の部分、３ｇ 屈曲部、３Ａ ブラケット、３Ａ１ 円環部、３Ａ２ 内周部、３Ａ３ 円環部、３Ａ４ 外周部、４ ネジ、５ ナット、６ ネジ、７ ナット、８ モールド固定子、８ａ 固定子鉄心、９ 永久磁石、１０ 回転子、１１，１２ 軸受、１２ａ 内輪、１２ｂ 転動体、１２ｃ 外輪、１３ 絶縁ブラケット、１３ａ 凹部、１３ｂ 外周部、１３ｃ 突起、１３ｄ 挿入穴、１３ｅ 負荷側面、１３ｆ 反負荷側面、１３ｇ 角部、１３Ａ 絶縁ブラケット、１３Ａ１ 外周部、１３Ａ２ 内周部、２０ ファン、２１ 空気吹出口、２２ 熱交換器、２３ 筐体、２４ 空気吸込口、２５ 羽根、１００，１００Ａ モールド電動機。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、固定子にモールド樹脂を施して成るモールド固定子と、前記モールド固定子の内部に設けられる回転子と、前記回転子の回転子軸を支持する一対の軸受と、前記モールド固定子の軸方向端部に形成された開口部の内周部に嵌め合わされ、前記軸受の外輪を取り囲んで支持し、絶縁性の樹脂で構成される絶縁ブラケットと、前記絶縁ブラケットの反回転子側に設けられ、少なくとも前記モールド固定子に固定されるブラケットと、を備えたことを特徴とする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るモールド電動機１００の側面図である。図２は、図１に示される矢印Ａの方向からみたモールド電動機１００の正面図である。図３は、図２に示されるＢ−Ｂ矢視の断面図（図１に示されるモールド電動機１００の縦断面図）である。図４は、従来のモールド電動機１００Ａの縦断面図である。図５は、図３に示される矢印Ｃの方向からみたブラケット３の正面図である。図６は、ブラケット３の第１の変形例を説明するためブラケット３の正面図である。図７は、ブラケット３の第２の変形例を説明するためモールド電動機１００の側面図である。図８は、図１に示されるモールド電動機１００が搭載されたトップフロー型空調室外機の側面図である。

ブラケット３には、モールド電動機１００を固定するための複数の取り付け穴３ｂが絶縁ブラケット１３の角部（四隅）の近傍に設けられている（図２参照）。ブラケット３には複数の風穴３ａが形成されている。これらの風穴３ａは空力特性や放熱性の改善を目的として設けられているため、その位置、大きさ、数などは任意でよい。またブラケット３には、絶縁ブラケット１３をブラケット３に固定する際に用いられるネジ６の挿入穴３ｅと、樹脂２の外周側から外径側に延びる複数の脚部２ａにブラケット３を固定する際に用いられるネジ４の挿入穴３ｄとが形成されている（図３，５参照）。

また、回転子１０は磁石を含んでいるため、回転子１０をモールド固定子８に組み付ける際、回転子１０が固定子鉄心８ａに引き付けられて傾いてしまう。この状態で回転子１０の回転子軸１に、絶縁ブラケット１３に設置された軸受１２を組み付けた場合、モールド固定子８の中心と絶縁ブラケット１３の中心とが偏心する。そのため、絶縁ブラケット１３の負荷側面１３ｅと絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂとの間の角部１３ｇが、モールド固定子８に干渉して組み立て性が悪化してしまう。そこで、本実施の形態に係るモールド電動機１００では、この角部１３ｇに面取り加工または丸取り加工が施されている。なお、面取りまたは丸取りは、その寸法が例えば前述した空隙Ｇ（図３参照）よりも大きな値となるように加工されている。このことにより、組み立て性を改善することができる。また、同じような加工をモールド固定子８の内周部２ｂの角部に施したり、絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂとの間の角部１３ｇとモールド固定子８の内周部２ｂの角部両方に施しても効果を示すことが出来る。

次に、電食の発生原理と電食を抑制する構造に関して説明する。モールド電動機１００をインバータで駆動する場合、印加される電源に不平衡が生じ、あるいは固定子に施された各相の巻線に不平衡が生じることによって、インバータのスイッチングに伴い、回転子軸１の軸端間等に電圧が誘起される。この電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧を超えたとき、各軸受１１，１２の内部には微小な軸電流（放電電流）が流れる。そして、この軸電流が、軸受１１，１２の内部に電食を発生させる。電食が進行した場合、内輪１２ａ、外輪１２ｃ、または転動体１２ｂに、波状の摩耗現象が発生し、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。このような電食の発生を抑制するためには、軸電流の流路上に絶縁材を配設することによって軸電流を低減することが有効である。本実施の形態に係るモールド電動機１００Ａでは、電流を低減するため、回転子軸１の反負負荷側に配設される軸受１２の外輪１２ｃが絶縁ブラケット１３で保持されている。

図４に示される従来のモールド電動機１００Ａでは金属製のブラケット３Ａが用いられている。このブラケット３Ａには、回転子１０と対向する面の中心部に環状の円環部３Ａ１が形成され、回転子１０と対向する面の外周側に環状の円環部３Ａ３が形成されている。円環部３Ａ１の内周部３Ａ２には絶縁ブラケット１３Ａが設けられ、円環部３Ａ１の内径は絶縁ブラケット１３Ａの直径と略等しい大きさに形成されている。円環部３Ａ３の外周部３Ａ４は、その直径がモールド固定子８の開口部近傍の内周部２ｂの内径と略等しい大きさに形成されている。軸受１２の外輪１２ｃは絶縁ブラケット１３の内周部１３Ａ２が保持され、さらに絶縁ブラケット１３Ａがブラケット３Ａの円環部３Ａ１に嵌め合わされる。従って軸電流の流路上に絶縁材が介在するため軸電流が低減される。

本実施の形態に係るモールド電動機１００では、径方向に対する回転子の位置決めを行う箇所が従来のモールド電動機１００Ａよりも低減されている。具体的には、モールド電動機１００の位置決め箇所としては、図３に示されるように凹部１３ａの内径部と外輪１２ｃとが接する部分（位置決め箇所ａ）と、絶縁ブラケット１３の外周部１３ｂとモールド固定子８の内周部２ｂとが接する部分（位置決め箇所ｂ）とが存在する。すなわち従来のモールド電動機１００Ａに比べて位置決め箇所が１つ低減される。位置決め箇所を減らすことによって、固定子鉄心８ａの中心と回転子１０の中心との軸ずれや回転子１０の偏心を小さくすることができ、振動および騒音を抑えることができる。

なお、電食の影響を小さくするためには軸受１１，１２に流れる軸電流の低減が必要である。軸電流を低減するためには外輪１２ｃと金属部分（ブラケット３）とをできる限り離すことが効果的である。そこで、図６に示されるブラケット３の窪み３ｆは、窪み外郭の一部３ｆ１が外輪１２ｃの外径Ｄをブラケット３に向かって投影してなる領域（点線部）の径方向内側に位置し、かつ、窪み外郭の他の部分３ｆ２がこの領域の径方向外側に位置するように形成されている。この構成により、外輪１２ｃから絶縁ブラケット１３側にかかる力に対する強度を確保することができると共に、軸電流を低減することもできる。

また、出力が小さいため軸にかかる反力が小さい場合や電動機の自重が小さい場合には、図６の例よりも窪み３ｆの外径を大きくしてもよい。すなわち、窪み３ｆの外郭が、図６の点線で示される領域の径方向外側に位置するように形成してもよい。この構成により、軸受１２の軸方向に位置する金属が図６の構成よりも少なくなり、軸電流を一層低減することができる。

以上に説明したように本実施の形態に係るモールド電動機１００は、固定子鉄心８ａにモールド樹脂を施して成るモールド固定子８と、モールド固定子８の内部に設けられる回転子１０と、回転子１０の回転子軸１を支持する一対の軸受１１，１２と、モールド固定子８の軸方向端部に形成された開口部の内周部２ｂに嵌め合わされ、軸受１２の外輪１２ｃを取り囲んで支持し、絶縁性の樹脂で構成される絶縁ブラケット１３と、を備える。この構成により、径方向に対する回転子の位置決めを行う箇所が従来のモールド電動機１００Ａよりも低減され、位置決め箇所を減らすことによって固定子鉄心８ａの中心と回転子１０の中心との軸ずれや回転子１０の偏心を小さくすることができ、振動および騒音を抑えることができる。

Claims (15)

1. 固定子にモールド樹脂を施して成るモールド固定子と、
   前記モールド固定子の内部に設けられる回転子と、
   前記回転子の回転子軸を支持する一対の軸受と、
   前記モールド固定子の軸方向端部に形成された開口部の内周部に嵌め合わされ、前記軸受の外輪を取り囲んで支持し、絶縁性の樹脂で構成される絶縁ブラケットと、
   を備えたことを特徴とするモールド電動機。
2. 前記絶縁ブラケットは、前記回転子と対向する面と前記絶縁ブラケットの外周部との間の角部が、面取りまたは丸取りされ、かつ、面取りまたは丸取りの寸法が前記回転子と前記固定子との間の径方向の空隙よりも大きな値となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド電動機。
3. 前記絶縁ブラケットの反回転子側には、少なくとも前記モールド固定子に固定されるブラケットが設置されことを特徴とする請求項１または２に記載のモールド電動機。
4. 前記ブラケットは金属で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のモールド電動機。
5. 前記ブラケットはアルミダイキャストで構成されていることを特徴とする請求項３に記載のモールド電動機。
6. 前記ブラケットは鉄で構成されていることを特徴とする請求項３に記載のモールド電動機。
7. 前記ブラケットは、その軸方向の厚さが前記回転子と前記固定子との間の径方向の空隙よりも大きな値となるように構成されていることを特徴とする請求項３〜６の何れか１つに記載のモールド電動機。
8. 前記ブラケットは、前記絶縁ブラケットおよび前記モールド固定子と対向する面が平面状に形成されていることを特徴とする請求項３〜７の何れか１つに記載のモールド電動機。
9. 前記絶縁ブラケットの反回転子側には、反回転子側に突となる突起が形成され、
   前記ブラケットには、この突起に対応した位置に窪みが形成されていることを特徴とする請求項３〜８の何れか１つに記載のモールド電動機。
10. 前記窪みは、その直径が前記軸受の外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項９に記載のモールド電動機。
11. 前記窪みは、この窪みの外郭の一部が前記軸受の外輪の外径を前記ブラケットに向かって投影してなる領域の径内側に位置し、かつ、前記外郭の他の部分がこの領域の径外側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項９に記載のモールド電動機。
12. 前記絶縁ブラケットの外周部には、前記モールド固定子の内周部側に向かって突となる突起が形成され、
    前記モールド固定子の内周部には、この突起に対応した位置に窪みが形成されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１つに記載のモールド電動機。
13. 前記ブラケットは、前記モールド固定子と対向する位置よりも径外側の部分が軸方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項３〜１２の何れか１つに記載のモールド電動機。
14. 前記絶縁ブラケットの材料は、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１つに記載のモールド電動機。
15. 側面に空気吸込口を有すると共に上面に空気吹出口を有するトップフロー型空調機のファンモータとして、請求項１〜１４の何れか１つに記載のモールド電動機を用いたことを特徴とする空調室外機。

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