WO2022045340A1 - 電動機 - Google Patents

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WO2022045340A1
WO2022045340A1 PCT/JP2021/031814 JP2021031814W WO2022045340A1 WO 2022045340 A1 WO2022045340 A1 WO 2022045340A1 JP 2021031814 W JP2021031814 W JP 2021031814W WO 2022045340 A1 WO2022045340 A1 WO 2022045340A1
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WO
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bearing
electric motor
rotor
motor
conductive member
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2021/031814
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English (en)
French (fr)
Inventor
チャイリー カンパナート
パンウォラポット アーティット
慎悟 鈴木
智則 小嶋
洋一 田邉
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40—Structural association with grounding devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor including two bearing houses and a conductive member that conducts the bearing houses to each other.
  • an inner rotor type motor in which a cylindrical rotor having a permanent magnet is arranged coaxially with the stator on the inner diameter side of a cylindrical stator that generates a rotating magnetic field is known.
  • This electric motor is used, for example, for rotationally driving a blower fan mounted on an air conditioner.
  • the thickness and shape of the insulating layer are determined by the mold forming the rotor core, and when adjusting the capacitance, the mold is changed and the rotor core is used. Cutting etc. is required. Therefore, there is a problem that the capacitance cannot be easily adjusted after the mold of the rotor core is completed.
  • an object of the present invention is to provide an electric motor capable of easily adjusting the capacitance between the stator side and the rotor side of the electric motor to suppress the occurrence of electrolytic corrosion.
  • One aspect of the motor of the present invention includes a rotor, a shaft arranged along the rotation axis of the rotor and fixed to the rotor, a first bearing arranged on one end side of the shaft, and the above.
  • a second bearing arranged on the other end side of the shaft, a stator core arranged on the outer peripheral side of the rotor, a resin outer shell covering the stator core, and outer rings provided by each of the first bearing and the second bearing. It is provided with a conductive member for electrically connecting the bearings.
  • a conductive member that covers at least a part of the conductive member is attached to the surface of the resin outer shell.
  • the capacitance between the stator side and the rotor side of the motor can be easily adjusted to suppress the occurrence of electrolytic corrosion.
  • ⁇ Overall configuration of motor> 1 to 6 are diagrams illustrating the configuration of the electric motor 1 in the present embodiment.
  • the electric motor 1 is, for example, a brushless DC motor.
  • the electric motor 1 is used, for example, to rotationally drive a blower fan mounted on an outdoor unit of an air conditioner.
  • the motor 1 in the present embodiment includes a stator (stator) 2, a rotor (rotor) 3, a motor outer shell (resin outer shell) 10, a bracket 41, and a conduction member 5.
  • a stator stator 2
  • a rotor rotor 3
  • a motor outer shell motor outer shell
  • a conduction member 5 conduction member 5.
  • an inner rotor type permanent magnet motor 1 in which a cylindrical rotor 3 having a permanent magnet portion 31 is rotatably arranged inside a cylindrical stator 2 that generates a rotating magnetic field is taken as an example. explain.
  • the rotor 3 is rotatably arranged with a predetermined gap on the inner peripheral side of the stator core 21 of the stator 2.
  • the rotor 3 is a surface magnet type in which a permanent magnet 31 is arranged in an annular shape on an outer peripheral surface facing the stator core 21.
  • the permanent magnet 31 is fixed around the shaft 32 via the outer peripheral side iron core 32, the insulating member 33, and the inner peripheral side iron core 35.
  • the shaft 32 is supported by a first bearing 33 and a second bearing 34.
  • each of the bearing accommodating portion 42 (bracket 41) described later in which the first bearing 33 is accommodated and the second bearing accommodating portion 43 described later in which the second bearing 34 is accommodated are housed in the resin motor outer shell 10.
  • the rotor 3 is rotatably supported.
  • the permanent magnet 31 is formed in an annular shape by a plurality of (for example, 8 or 10) permanent magnet pieces 311 so that the N pole and the S pole appear alternately at equal intervals in the circumferential direction.
  • a plastic magnet formed in an annular shape by solidifying the magnet powder with a resin may be used.
  • the outer peripheral side iron core 32 is formed in an annular shape and is located on the inner diameter side of the permanent magnet 31.
  • the outer peripheral side protrusion is formed so as to extend from one end to the other end of the outer peripheral side iron core 32 in the central axis direction.
  • the inner peripheral side iron core 35 is formed in an annular shape and is located on the inner diameter side of the outer peripheral side iron core 32. Further, the center of the inner peripheral side iron core 35 is provided with a through hole penetrating in the direction of the central axis.
  • the shaft 32 is fixed to a through hole provided in the inner peripheral side iron core 35 by press fitting or caulking.
  • the inner peripheral side iron core 35 may be provided with a plurality of through holes (not shown) for lightening the weight between the through hole and the outer peripheral surface of the inner peripheral side iron core 35. .. These plurality of through holes are arranged at equal intervals in the circumferential direction so that the shape of the inner peripheral side iron core 35 in which the through holes are formed becomes a spoke shape when viewed from the central axis direction.
  • the insulating member 33 is made of a dielectric resin such as PBT (polybutylene terephthalate) or PET (polyethylene terephthalate), and is located between the outer peripheral side iron core 32 and the inner peripheral side iron core 35.
  • the insulating member 33 is integrally molded with the outer peripheral side iron core 32 and the inner peripheral side iron core 35 by insert molding in which a resin is filled between the outer peripheral side iron core 32 and the inner peripheral side iron core 35.
  • the capacitance between the outer peripheral side iron core 32 and the inner peripheral side iron core 35 depends on the thickness (diameter length) of the insulating member 33.
  • the electric motor 1 in which the capacitance on the rotor 3 side is adjusted by the thickness of the insulating member 33 is the inner ring 334 and 344 side by matching the capacitance on the stator 2 side and the capacitance on the rotor 3 side.
  • the potential difference between the outer ring 332 and the outer ring 332 and 342 is adjusted to be small, thereby preventing electrolytic corrosion of the bearing.
  • the rotor core of the rotor 3 has a structure in which two cylindrical cores, an inner peripheral side core 32 and an outer peripheral side iron core 35, are connected by an insulating member 33, but the structure of the rotor core is Is not limited to this.
  • the rotor core may not be provided with the insulating member 33, and may be formed from one cylindrical core.
  • the stator 2 is wound around a stator core (stator core) 21 having a cylindrical yoke portion (not shown) and a plurality of teeth portions (not shown) extending from the yoke portion to the inner diameter side, and a teeth portion via an insulator. It has a winding (not shown).
  • the stator 2 is covered with a motor outer shell 10 (resin outer shell) made of resin except for the inner peripheral surface of the stator core 21 by resin integral molding (see FIG. 2). That is, the motor outer shell 10 covers the stator 2 provided with the stator core 21 and the winding, and accommodates the rotor 3 inside.
  • the stator 2 is arranged on the outer peripheral side of the rotor 3 (outside in the radial direction of the permanent magnet motor 1). Further, the stator core 21 of the stator 2 is arranged so that the teeth portion of the stator core 21 faces the permanent magnet portion 31 of the rotor 3 in the radial direction. In other words, the stator 2 is arranged so that the annular permanent magnet portion 31 included in the rotor 3 faces the stator core 21 of the stator 2 in the radial direction.
  • the motor outer shell 10 as the main body may have any shape, but for example, the central axis of the permanent magnet motor 1, that is, one end side (hereinafter, the rotation axis C) of the rotation axis of the rotor 3 in the axial direction (shaft 32). It is formed in a bottomed cylindrical shape having an opening O on the output side).
  • the motor outer shell 10 includes an opening O and an end surface portion (bottom surface) 13 formed at an end portion on the opposite side of the opening O (the counter-output side of the shaft 32).
  • the motor outer shell 10 is formed of, for example, a BMC (Bulk Molding Compound: unsaturated polyester resin) resin.
  • the motor outer shell 10 does not need to be entirely formed of an insulating material such as resin, and a part of the motor outer shell 10 may be formed of a metal such as a conductive material. Further, in this embodiment, the case where the appearance of the motor outer shell 10 is columnar is illustrated, but the appearance of the motor outer shell 10 may be a square pillar or a hexagonal pillar.
  • the rotor 3 is rotatably arranged on the inner peripheral side of the stator core 21 of the stator 2 with a predetermined gap between the stator core 21 and the stator core 21.
  • the permanent magnet portions 31 arranged in an annular shape are arranged on the outer side (outer peripheral side) in the radial direction of the rotor 3 so as to face the stator core 21.
  • the rotor 3 is fixed around the shaft 32.
  • the shaft 32 is rotatably supported (held) by a first bearing 33 and a second bearing 34 (bearings, bearings) fixed to the outer peripheral surface of the shaft 32. Further, the rotor 3 rotates by accommodating (holding) the first bearing 33 in the first bearing accommodating portion 42 described later and accommodating (holding) the second bearing 34 in the second bearing accommodating portion 43 described later. It is supported freely.
  • the first bearing accommodating portion 42 and the second bearing accommodating portion 43 are formed of, for example, a magnetic material of chromium nickel-based stainless steel.
  • the inner ring 334 side of the first bearing 33 is fixed to one end side (counter-output side) of the shaft 32.
  • the inner ring 344 side of the second bearing 34 is fixed to the other end side (output side) of the shaft 32.
  • the first bearing 33 and the second bearing 34 (a pair of bearings) cooperate to rotatably support the shaft 32 and the rotor 3 connected to the shaft 32.
  • first bearing 33 and the second bearing 34 for example, a ball bearing composed of an outer ring 332, 342, an inner ring 334, 344, a cage 346, a ball 338, 348, and a shield 360 is used (FIGS. 1, 4, and 6). reference).
  • the bracket 41 includes a second bearing accommodating portion 43 accommodating the second bearing 34, and an end face portion 44 covering the opening O.
  • the bracket 41 is arranged at one end in the direction of the rotation axis C, that is, on the output side of the shaft 32 in the motor outer shell 10 of the permanent magnet motor 1.
  • the end face 44 of the bracket 41 and the second bearing accommodating portion 43 are integrally molded (see FIG. 6).
  • the bracket 41 is formed, for example, by pressing a metal plate.
  • the bracket 41 is attached to the end of the motor outer shell 10 on the output side by crimping, screwing, or the like as a lid that covers the opening O of the motor outer shell 10.
  • the opening O of the motor outer shell 10 may be opened toward the counter-output side.
  • the bracket 41 is arranged not on the output side of the shaft 32 but on the opposite output side of the shaft 32.
  • the end face portion 44 of the bracket 41 is formed in a substantially disk shape in which the outer shape in the radial direction extends in the radial direction to the outer peripheral surface of the motor outer shell 10. Further, the end face portion 44 forms the outer shell of the permanent magnet motor 1 together with the outer shell 10 of the motor.
  • a second bearing accommodating portion (bearing house portion) 43 for accommodating the second bearing 34 is arranged on the inner side of the permanent magnet motor 1. (See FIGS. 3 (A) and 6).
  • the second bearing 34 is arranged on the counter-output side of the permanent magnet motor 1 when viewed from the second bearing accommodating portion 43.
  • the second bearing accommodating portion 43 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape by, for example, pressing.
  • a first bearing accommodating portion (bearing house portion) 42 for accommodating the first bearing 33 is arranged on the inner side of the permanent magnet motor 1 in the central portion of the counter-output side end portion of the motor outer shell 10 (FIG. 3 (B) and 6).
  • the first bearing 33 is arranged on the output side of the permanent magnet motor 1 when viewed from the first bearing accommodating portion 42.
  • the first bearing accommodating portion 42 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, similarly to the second bearing accommodating portion 43.
  • the first bearing accommodating portion 42 is arranged inside (inner diameter side) of the annular permanent magnet portion 31 in the radial direction of the rotor 3.
  • a connection portion 45 connected to the first bearing accommodating portion 42 is provided on the inner diameter side of the end face portion 13 of the resin motor outer shell 10 which is a non-magnetic material (see FIG. 6).
  • the first bearing accommodating portion 42 has a tubular portion 421 that holds the outer ring 332 side of the first bearing 33 from the radial direction and a rotor from one end of the tubular portion 421 in the rotation axis C direction.
  • An annular flange portion 422 extending radially outward (outer peripheral side) in No. 3 and a crown portion 423 extending radially inward (inner peripheral side) from the other end of the tubular portion 421 in the rotation axis C direction.
  • the crown portion 423 covers the other end side of the first bearing 33 in the rotation axis C direction.
  • the outer peripheral edge of the annular flange portion 422 is located on the inner side (inner peripheral side) of the rotor 3 in the radial direction with respect to the permanent magnet portion 31.
  • the first bearing accommodating portion 42 is formed so as not to overlap the permanent magnet portion 31 when viewed from the rotation axis C direction of the rotor 3.
  • the first bearing accommodating portion 42 is arranged inside (inner diameter side) in the radial direction of the rotor 3 with respect to the permanent magnet portion 31 when viewed from the rotation axis C direction. Further, the outer peripheral edge portion (edge portion on the outer diameter side) of the flange portion 422 of the first bearing accommodating portion 42 is covered with a resin which is a non-magnetic material. That is, in the outer shell 10, the outer peripheral edge portion of the flange portion 422 of the first bearing accommodating portion 42 is covered with the resin connecting portion 45.
  • the first bearing accommodating portion 42 is arranged on the inner diameter side of the permanent magnet portion 31 in the radial direction of the rotor 3. Further, the outer peripheral edge portion of the flange portion 422 included in the first bearing accommodating portion 42 is covered with the end face portion 13 (connecting portion 45) of the motor outer shell 10 made of resin, which is a non-magnetic material. As a result, the leakage flux flowing from the permanent magnet 31 to the first bearing accommodating portion 42 can be suppressed.
  • the second bearing accommodating portion 43 is formed in the same shape as the first bearing accommodating portion 42, and has a tubular portion 431 that holds the outer ring 342 side of the second bearing 34 from the radial direction, and a rotating shaft C of the tubular portion 431. It has a crown 433 that extends radially inward from the other end in the direction.
  • the bracket 41 includes a cover main body 414 attached along the upper end surface of the stator 2 and a fitting portion 415 integrally formed with the cover main body 414. These cover body 414 and fitting portion 415 correspond to the above-mentioned end face portion 44.
  • the entire cover body 414 is formed in a disk shape as a whole.
  • the fitting portion 415 is formed as an annular protrusion arranged on the outer peripheral edge portion of the cover main body 414.
  • the fitting portion 415 is fitted to the output side end of the motor outer shell 10 (the upper end surface of the motor outer shell 10 in FIG. 6) from the rotation axis C direction.
  • the motor outer shell 10 and the bracket 41 are axially aligned, and the second bearing 34 is housed in the second bearing accommodating portion 43 provided in the bracket 41.
  • a notch groove 108 for arranging the conductive member 5 is formed on the outer peripheral surface and the end surface of the motor outer shell 10 (see FIGS. 3 and 5).
  • the notch groove 108 formed in the end surface 13 of the motor outer shell 10 extends from the vicinity of the center in the radial direction of the permanent magnet motor 1 to the outer edge portion.
  • the notch groove 108 formed on the outer peripheral surface 14 of the motor outer shell 10 is formed so as to extend along the rotation axis direction of the permanent magnet motor 1 so as to be continuous from the notch groove 108 formed on the end surface 13.
  • ⁇ Conduction member> When the motor 1 is driven by a PWM type inverter that performs high frequency switching, the neutral point potential of the winding does not become zero, and a voltage called a common mode voltage is generated. Due to this common mode voltage, the stray capacitance inside the motor 1 causes a potential difference (shaft voltage) between the inner rings 334 and 344 of the first bearing 33 and the second bearing 34 and the outer rings 332 and 342, respectively. ..
  • Electrolytic corrosion is a phenomenon in which a bearing is damaged by a discharge (electric spark) generated when the axial voltage between the inner rings 334 and 344 of the first bearing 33 and the second bearing 34 and the outer rings 332 and 342 is high.
  • electrolytic corrosion occurs in a bearing, scratches on the rolling surface of the bearing cause abnormal noise when the bearing rotates, or the rotation efficiency of the motor is lowered.
  • a conduction member that conducts the first bearing accommodating portion 42 in which each of the two bearings is accommodated and the second bearing accommodating portion 43. It is equipped with 5.
  • the conductive member 5 is formed by processing, for example, a conductive material (for example, SUS304 of stainless steel) into a band shape or a wire shape.
  • the conductive member 5 is formed by bending a steel plate having a thickness of about 0.3 mm, which is punched out in a strip shape, into an L-shape or a U-shape along the outer surfaces of the motor outer shell 10 and the bracket 41 (. See FIGS. 3 and 6).
  • the conductive member 5 has a spring characteristic in consideration of attachment to the motor 1.
  • the conduction member 5 has the first bearing 33 and the second bearing 33 by conducting the first bearing accommodating portion 42 in which the first bearing 33 is accommodated and the second bearing accommodating portion 43 in which the second bearing 34 is accommodated.
  • the potentials of the outer rings 332 and 342 of the bearing 34 can be set to the same potential, and the occurrence of electrolytic corrosion can be suppressed by making the potential difference between the inner and outer rings of each bearing relatively small.
  • the conduction member 5 includes a connection end portion connected to the bearing accommodating portions 42 and 43, an end face side arrangement portion arranged radially extending to the end surface 13 of the outer shell of the motor 1, and an outer peripheral surface 14 of the outer shell of the motor 1. Is provided with an outer peripheral surface side arrangement portion arranged along the rotation axis C direction.
  • the conductive member 5 is formed of one strip-shaped member is illustrated, but a plurality of conductive members may be connected to form the conductive member 5.
  • the conductive member 5 As shown in FIGS. It is arranged so as to extend to the inside of the 415. By arranging the conductive member 5 in the notch groove 108, the conductive member 5 does not project to the surface of the outer shell of the motor 1 and the conductive member 5 can be prevented from falling off from the motor 1.
  • connection ends at both ends of the conduction member 5 are bent along the tubular connection portion 45 of the resin outer shell, the tubular portion 421 of the bearing house portion 42, and the fitting portion 415 of the bracket 41. For example, it is press-fitted and fixed. As a result, both connecting ends of the conductive member 5 are fixed in contact with each of the flange portion 422 and the fitting portion 415 of the bearing house portion 42, so that the first bearing 33 and the second bearing 34 are brought into contact with each other. It is conducted.
  • the means for fixing both ends of the conductive member 5 to the bearing house portion is not limited to the above-mentioned means.
  • the connection end portion of the conductive member 5 may be fixed to the bearing house portions 42, 43 by a caulking member (not shown).
  • the capacitance (stator capacitance) Cs on the stator 2 side is between the stator 2 and the bracket 41, and the rotor 3 side is between the rotor 3 and the shaft 32.
  • Cb2 is present.
  • the capacitances Cb1 and Cb2 between the inner ring and the outer ring of each bearing are considered to be smaller than the stator capacitance Cs and the rotor capacitance Cr in consideration of size, mass, material and the like.
  • FIG. 8 is a non-grounded bridge type equivalent circuit diagram of the motor 1 with respect to these capacitances.
  • the ground capacitance of the stator (stator) 2 is C1
  • the ground capacitance of the rotor (rotor) 3 is C2
  • the pulse voltage synchronized with the PWM frequency in the high frequency switching of the motor 1 is Vp
  • the shaft voltage between the inner ring and the inner ring is
  • C1 and C2 have relatively small values and can be approximated to C1 ⁇ C2. Therefore, the condition for minimizing the shaft voltage
  • is Cr Cs.
  • the capacitance of Cs can be easily increased and the capacitance of Cs can be brought closer to the capacitance of Cr. ..
  • can be reduced to suppress the occurrence of electrolytic corrosion in the bearing.
  • a conductive sheet (conductive member) 6 is attached to the outer peripheral surface 14 (surface) of the motor outer shell 10 so as to cover at least a part of the conductive member 5. At least a part of the conductive sheet 6 faces the stator core 21 in the radial direction via the resin motor outer shell 10. In the present embodiment, the conductive sheet 6 is adhered to the motor outer shell 10 in a state of being in contact with the conductive member 5 (see FIGS. 5, 14 and the like).
  • the seat 6 and the stator core 21 function as a capacitor (capacitance), and the capacitance Cs on the stator 2 side can be increased. That is, when the conductive sheet 6 faces the stator core 21 of the conductor with the resin outer shell (motor outer shell) 10 of the insulator in between, charges are accumulated between the two conductors of the sheet 6 and the stator core 21. ..
  • the stator capacitance Cs depends on the presence or absence of the sheet 6. It is known that there is almost no change in. For example, when the conductive sheet 6 attached to the outer peripheral surface 14 of the motor outer shell 10 is arranged 1 cm away from the conductive member 5 in the circumferential direction of the motor, the stator capacitance Cs does not increase due to the sheet 6. It is presumed that this is because when the conductive sheet 6 does not cover the conductive member 5 at all, the conductive sheet 6 is in a state of being electrically floated, so that the conductive sheet 6 does not function as a capacitor. Will be done.
  • the size of the stator capacitance Cs that increases when the conductive sheet 6 covers at least a part of the conductive member 5 is the size of the area of the region overlapping the stator core 21 of the sheet 6 in the radial direction. It is estimated that it is roughly proportional to the static electricity. Therefore, in the present embodiment, the seat 6 is arranged in the region where the stator core 21 is projected in the outer diameter direction on the surface of the motor outer shell 10 (see FIG. 7). As a result, the capacitance Cs on the stator 2 side can be appropriately adjusted so that the sheet 6 contributes to the increase in the stator capacitance Cs without waste.
  • the sheet 6 is formed so that the angle ⁇ in the circumferential direction formed by the sheet 6 attached on the outer peripheral surface 14 of the motor outer shell 10 around the rotation axis C is, for example, about 30 °. (See Figures 5 and 7 etc.).
  • This angle ⁇ can be arbitrarily changed according to the desired capacitance Cs.
  • the dimensions of the seat 6 in the rotation axis C direction can be arbitrarily changed.
  • the sheet 6 has a rectangular shape and is arranged so that the long sides intersect the axis direction of the rotation axis C.
  • the long sides of the sheet 6 are arranged orthogonal to the axial direction of the rotation axis C.
  • the shape of the sheet 6 can be arbitrarily changed such as a rhombus, a circle, and a square.
  • the conductive sheet 6 is formed by depositing a metal such as aluminum on the front surface of a thin plate (sheet) made of PET material and providing an adhesive surface on the back surface.
  • the sheet 6 is formed by adhering a metal to a thin resin plate.
  • the adhesive surface of the conductive sheet 6 is formed of a conductive adhesive.
  • the adhesive surface of the conductive sheet 6 may be formed of an insulating material, and the conductive portion (metal or the like) of the sheet 6 and the stator core 21 are sandwiched between the insulating material (resin outer shell, adhesive surface). By being close to each other, it functions as a capacitor (capacitance).
  • the sheet 6 may be formed of a sheet metal having a thickness of about 0.2 mm and may be fastened to the motor outer shell 10 with screws or the like.
  • a rated name plate 7 may be attached to the outer peripheral surface 14 of the motor outer shell 10 separately from the seat 6 (see FIGS. 3, 5, and 7).
  • the rating plate 7 is a name plate (label) on which values (rated values) such as specifications, performance, and usage limits under specified conditions are described for equipment, devices, parts, and the like.
  • the rated name plate 7 may be made of the same material as the sheet 6. As a result, the material used as the rated name plate 7 can be diverted to the sheet 6, or the material used as the sheet 6 can be diverted to the rated name plate 7, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the rated name plate 7 may be used as the sheet 6 as another embodiment in which the rated name plate 7 is formed of the same material as the sheet 6. That is, the rated name plate 7 made of a conductive material may be attached to the position of the sheet 6 in FIG. 7. As a result, since the rated name plate 7 functions as the seat 6 of the present invention, it is not necessary to separately prepare the seat 6, and the manufacturing cost of the permanent magnet motor 1 can be reduced.
  • FIG. 9 shows the output waveform of the shaft voltage in the motor (comparative example) in the state where the conductive sheet 6 is not attached
  • FIG. 10 shows the conductive sheet 6 attached to the electric motor in the comparative example. It is an output waveform of the shaft voltage in the motor 1 of an Example.
  • the sheet 6 is a rectangular thin plate having a width of 3.0 cm, a depth (height) of 2.0 cm, and a thickness of about 0.05 mm.
  • the driving conditions of the motor were such that the applied voltage was DC380V and the rotation speed was 1,520 rotations / min.
  • the maximum value of the shaft voltage on the + side is 2.34V and the maximum value on the-side is -1.68V in the comparative example (without sheet 6), whereas the maximum value on the-side is -1.68V, whereas the maximum value on the-side is -1.68V. Yes), the maximum value on the + side of the shaft voltage is 1.48V, and the maximum value on the-side is -0.77V. That is, it can be seen that by attaching the conductive sheet 6 to the motor 1, the maximum value of the shaft voltage can be reduced to about half as compared with the case where the conductive sheet 6 is not attached.
  • FIG. 11 is a graph showing the stator capacitance Cs with respect to the area change of the conductive sheet 6. As shown in this figure, the stator capacitance Cs is linear with respect to changes in the area ACS of the conductive sheet 6.
  • stator capacitance Cs is [Equation 1]
  • Cs C 0 + k ⁇ A CS / d
  • C 0 is the stator capacitance when there is no conductive sheet 6
  • k is a coefficient determined by the shape of the motor such as the bracket 41
  • ⁇ is the resin outer shell 10 existing between the sheet 6 and the stator core 21.
  • the dielectric constant, ACS is the area of the conductive sheet 6
  • d is the distance between the opposing sheet 6 and the stator core 21 via the resin outer shell 10. That is, the stator capacitance Cs can be easily adjusted by changing the area ACS of the conductive sheet 6.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a part of the electric motor 1 without the conductive sheet 6 according to the present invention.
  • the resin outer shell 10 is transmitted and displayed.
  • the stator capacitance Cs may be further adjusted by changing the width W of the conductive member 5.
  • Table 1 and FIG. 13 show the stator capacitance Cs with respect to the change in the width W of the conductive member 5.
  • stator capacitance Cs increases approximately linearly. That is, the stator capacitance Cs can also be increased (+4.75pF) by increasing the width W of the conductive member 5 (for example, changing from 5.0 mm to 10 mm).
  • FIG. 14 is a partial side perspective view showing the electric motor 1 provided with the conductive sheet 6 according to the present invention. That is, No. 1 in Table 1.
  • the motor 1 of the embodiment has a conductive sheet 6 attached to the motor of 1 (comparative example).
  • Table 2 and FIG. 15 show the stator capacitance Cs with respect to the change in the area ACS of the rectangular conductive sheet 6.
  • the case where the area ACS of the seat 6 is changed by changing the height H of the seat 6 is illustrated.
  • Table 2 instead of the width T (mm) which is the length dimension, the angle ⁇ (°) formed by the sheet 6 attached on the outer peripheral surface 14 of the motor outer shell 10 around the rotation axis C (FIG. 7).
  • 14 is the angle formed by the two line segments connecting both ends of the sheet 6 in the circumferential direction and the rotation axis C) as a representative value.
  • r 46 (mm).
  • the motor 1 (No. 7 to No. 9 in Table 2) of the embodiment provided with the conductive sheet 6 includes the conductive sheet 6.
  • the stator capacitance Cs can be made larger than that of the motor of the comparative example (No. 1 in Table 1). Further, it can be seen that the amount of increase in the stator capacitance Cs due to the provision of the conductive sheet 6 is substantially linear with the amount of increase in the area ACS of the conductive sheet 6. Therefore, in the electric motor 1 of the embodiment, the stator capacitance Cs can be easily adjusted by changing the area ACS of the conductive sheet 6.
  • the area ACS of the seat 6 is changed by changing the height H of the seat 6 (the length of the seat 6 in the rotation axis C direction of the motor 1), but the conductive seat.
  • the area ACS of the seat 6 may be changed by changing the width T (the length of the seat 6 in the circumferential direction of the motor 1) of 6.
  • a conductive sheet that covers at least a part of the conductive member is attached to the outer peripheral surface 14 (surface) of the outer peripheral surface of the motor. Therefore, when the conductive sheet and the stator core face each other via the resin outer shell, the conductive sheet functions as a capacitor and adjusts the capacitance (increases the capacitance Cs on the stator side). can.
  • the capacitance on the stator side can be easily adjusted by changing the area of the conductive sheet. As a result, the balance between the capacitance on the stator side and the capacitance on the rotor side can be easily adjusted, and the shaft voltage can be reduced to suppress the occurrence of electrolytic corrosion.

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Abstract

【課題】電動機のステータ側とロータ側との間の静電容量を容易に調整して電食の発生を抑制する電動機を提供する。 【解決手段】本発明の電動機の一態様は、回転子と、上記回転子の回転軸に沿って配置されて上記回転子が固定されたシャフトと、上記シャフトの一端側に配置された第１軸受と、上記シャフトの他端側に配置された第２軸受と、上記回転子の外周側に配置されたステータコアと、上記ステータコアを覆う樹脂外郭と、上記第１軸受および上記第２軸受のそれぞれが備える外輪同士を電気的に接続する導通部材と、を備える。上記樹脂外郭の表面には、上記導通部材の少なくとも一部を覆う導電性部材が取り付けられる。

Description

電動機
　本発明は、２つのベアリングハウスと、これらのベアリングハウス同士を導通させる導通部材とを備えた電動機に関する。
　従来、電動機として、回転磁界を発生させる円筒状の固定子の内径側に、永久磁石を有する円柱状の回転子を固定子と同軸的に配置したインナーロータ型の電動機が知られている。この電動機は、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンの回転駆動に用いられる。
　この電動機は、高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動する場合に、軸受の内輪と外輪の間に電位差（軸電圧）を生じる。この軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流が流れて軸受に電食を発生させる。
　この電食の発生を抑制する従来技術として、電動機のステータ側の静電容量とロータ側の静電容量とが概ね等しくなるよう調整することで、軸電圧を小さくして電食の発生を抑制したものが知られている（特許文献１）。
　特許文献１では、ロータコアを内側コアと外側コアとに分割し、それらの間に誘電体（絶縁体）層を設けることで、静電容量が調整される。
特開２０１４－１２４０８２号公報
　ここで、ロータコアを分割して間に誘電体を挟む構造では、ロータコアを形成する金型によって絶縁層の厚さや形状が決まってしまい、静電容量を調整する場合には金型の変更、ロータコアの切削等が必要となる。そのため、ロータコアの金型が完成した後では、静電容量を容易に調整することができないという問題があった。
　そこで本発明は、電動機のステータ側とロータ側との間の静電容量を容易に調整して電食の発生を抑制することが可能な電動機を提供することを目的とする。
　本発明の電動機の一態様は、回転子と、上記回転子の回転軸に沿って配置されて上記回転子が固定されたシャフトと、上記シャフトの一端側に配置された第１軸受と、上記シャフトの他端側に配置された第２軸受と、上記回転子の外周側に配置されたステータコアと、上記ステータコアを覆う樹脂外郭と、上記第１軸受および上記第２軸受のそれぞれが備える外輪同士を電気的に接続する導通部材と、を備える。上記樹脂外郭の表面には、前記導通部材の少なくとも一部を覆う導電性部材が取り付けられる。
　本発明によれば、電動機のステータ側とロータ側との間の静電容量を容易に調整して電食の発生を抑制することができる。
本発明に係る電動機の回転子の斜視図である。 本発明に係る電動機の固定子の斜視図である。 本発明に係る導電性のシートなしの電動機を示す上面および下面斜視図である。 本発明に係る電動機の第２軸受の正面図および部品展開図である。 本発明に係る電動機を示す側面斜視図である。 本発明に係る電動機および静電容量の結合を示す横断面図である。 本発明に係る電動機を示す下面図である。 静電容量に関しての本発明に係る電動機の非接地ブリッジ型等価回路図である。 導電性のシートなしの本発明に係る電動機における軸電圧の出力波形である。 本発明に係る電動機に導電性のシートを貼り付けたときの軸電圧の出力波形である。 本発明に係る導電性のシートの面積変化に対するステータ静電容量を示したグラフである。 本発明に係る導電性のシートなしの電動機を示す部分側面斜視図である。 本発明に係る導通部材の幅の変化に対するステータ静電容量を示したグラフである。 本発明に係る導電性のシートありの電動機を示す部分側面斜視図である。 本発明に係る導通部材および導電性のシートの面積変化に対するステータ静電容量を示したグラフである。
　次に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なり得ることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。
　また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
　以下に、本発明の一実施形態に係る電動機について説明する。
＜電動機の全体構成＞
　図１～６は、本実施形態における電動機１の構成を説明する図である。これらの図に示すように、この電動機１は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。この電動機１は、図示しないが、例えば空気調和機の室外機に搭載される送風ファンを回転駆動するために用いられる。
　本実施形態における電動機１は、図６に示すように、固定子（ステータ）２と、回転子（ロータ）３と、モータ外郭（樹脂外郭）１０と、ブラケット４１と、導通部材５と、を備えている。
　以下では、回転磁界を発生する円筒状の固定子２の径方向の内側に、永久磁石部３１を有する円柱状の回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機１を例に説明する。
＜固定子と回転子とモータ外郭＞
　回転子３は、図６に示すように、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に所定の空隙（ギャップ）を持って回転自在に配置されている。この回転子３は、固定子鉄心２１に対向する外周面に環状に永久磁石３１を配置した表面磁石型である。
　永久磁石３１は、図１および６に示すように、外周側鉄心３２、絶縁部材３３および内周側鉄心３５を介してシャフト３２の周りに固定されている。このシャフト３２は、第１軸受３３および第２軸受３４によって支持されている。そして、第１軸受３３が収容される後述の軸受収容部４２（ブラケット４１）、および、第２軸受３４が収容される後述の第２軸受収容部４３のそれぞれが、樹脂製のモータ外郭１０に固定されることで、回転子３が回転自在に支持されている。
　永久磁石３１は、Ｎ極とＳ極が周方向に等間隔に交互に現れるように、複数（例えば８または１０個）の永久磁石片３１１で環状に形成されている。なお、永久磁石３１は、磁石粉末を樹脂で固めることで環状に形成されたプラスチックマグネットを用いてもよい。
　外周側鉄心３２は、環状に形成されており、永久磁石３１の内径側に位置している。外周側鉄心３２には、永久磁石３１の位置決めをするために、外周側鉄心３２の外周面から外径側に突出する複数（例えば円周方向に１０個）の外周側突起（図示せず）を備えている。例えば、外周側突起は、中心軸方向において、外周側鉄心３２の一端から他端まで延びるように形成される。
　内周側鉄心３５は、環状に形成されており、外周側鉄心３２の内径側に位置している。また、内周側鉄心３５の中心には、中心軸方向に貫通する貫通穴を備えている。シャフト３２は、内周側鉄心３５が備える貫通穴に圧入やカシメなどによって固着されている。
　なお、内周側鉄心３５は、この貫通穴と内周側鉄心３５の外周面との間に、重量を軽くするための肉抜き用の複数の貫通穴（図示せず）を備えてもよい。これらの複数の貫通穴は、中心軸方向から見て、貫通穴が形成された内周側鉄心３５の形状がスポーク状になるように、円周方向に等間隔に配置される。
　絶縁部材３３は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの誘電体の樹脂で形成されており、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間に位置している。絶縁部材３３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間に樹脂が充填されるインサート成形により、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５と一体に成形されている。
　この絶縁部材３３を設けることで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間の静電容量（固定子２の巻線とシャフト３２の間の静電容量の一部）をより小さくできる。このとき、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間の静電容量は、絶縁部材３３の厚み（径方向の長さ）に依存している。回転子３側の静電容量が絶縁部材３３の厚みによって調整されている電動機１は、固定子２側の静電容量と回転子３側の静電容量を合わせることで、内輪３３４、３４４側と外輪３３２、３４２側との間の電位差が小さくなるように調整されており、これによって軸受の電食を防止している。
　なお、本実施例では、回転子３の回転子鉄心は、内周側鉄心３２と外周側鉄心３５の２つの円筒状の鉄心を絶縁部材３３で連結する構造としたが、回転子鉄心の構造はこれに限定されない。例えば、回転子鉄心は、絶縁部材３３を備えずともよく、１つの円筒状の鉄心から形成されていてもよい。
　固定子２は、図示しない円筒形状のヨーク部と同ヨーク部から内径側に延びる図示しない複数のティース部を有した固定子鉄心（ステータコア）２１と、インシュレータを介してティース部に巻回された図示しない巻線とを備えている。この固定子２は、樹脂一体成形によって、固定子鉄心２１の内周面を除いて、樹脂で形成されたモータ外郭１０（樹脂外郭）で覆われている（図２参照）。
　すなわち、モータ外郭１０は、固定子鉄心２１と巻線とを備えた固定子２を覆っており、回転子３を内部に収容する。固定子２は、回転子３の外周側（永久磁石電動機１の径方向における外側）に配置される。また、固定子２の固定子鉄心２１は、同固定子鉄心２１の有するティース部が回転子３の永久磁石部３１と径方向で対向するように配置されている。換言すれば、固定子２は、回転子３の備える環状の永久磁石部３１が固定子２の固定子鉄心２１に径方向で対向するように配置されている。
　本体部としてのモータ外郭１０は、任意の形状でよいが、例えば、永久磁石電動機１の中心軸、つまり回転子３の回転軸（以下、回転軸Ｃ）の軸線方向の一端側（シャフト３２の出力側）に開口部Ｏを有する有底円筒状に形成される。本実施例では、モータ外郭１０は、開口部Ｏと、開口部Ｏとは反対側（シャフト３２の反出力側）の端部に形成された端面部（底面）１３とを備える。
　モータ外郭１０は、例えばＢＭＣ（Bulk Molding Compound:不飽和ポリエステル樹脂）樹脂で形成される。なお、モータ外郭１０は、全体が樹脂等の絶縁性材料から形成される必要はなく、一部が導電性材料の金属で形成されてもよい。また、本実施例ではモータ外郭１０の外観が円柱状である場合を例示したが、モータ外郭１０の外観が四角柱状や六角柱状であってもよい。
　回転子３は、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に、固定子鉄心２１と所定の空隙（ギャップ）を持って回転自在に配置されている。図１および６に示すように、環状に配置された永久磁石部３１は、固定子鉄心２１に対向するように、回転子３における径方向の外側（外周側）に配置されている。
　回転子３は、シャフト３２の周りに固定されている。シャフト３２は、同シャフト３２の外周面に固定された第１軸受３３および第２軸受３４（ベアリング、軸受）によって回転自在に支持（保持）されている。
　また、第１軸受３３が後述する第１軸受収容部４２に収容（保持）され、第２軸受３４が後述する第２軸受収容部４３に収容（保持）されることで、回転子３が回転自在に支持されている。第１軸受収容部４２および第２軸受収容部４３は、例えばクロムニッケル系ステンレス鋼の磁性体で形成されている。
＜軸受とブラケットとベアリングハウス部＞
　図６に示すように、第１軸受３３は、同第１軸受３３の内輪３３４側がシャフト３２の一端側（反出力側）に固定されている。第２軸受３４は、同第２軸受３４の内輪３４４側がシャフト３２の他端側（出力側）に固定されている。第１軸受３３と第２軸受３４（一対のベアリング）は協働して、シャフト３２およびシャフト３２に連結される回転子３を回転自在に支持している。
　第１軸受３３および第２軸受３４は、例えば、外輪３３２、３４２、内輪３３４、３４４、保持器３４６、ボール３３８、３４８、シールド３６０から構成されるボールベアリングが用いられる（図１、４、６参照）。
　ブラケット４１は、第２軸受３４を収容する第２軸受収容部４３と、開口部Ｏを覆う端面部４４とを備える。ブラケット４１は、永久磁石電動機１のモータ外郭１０において、回転軸Ｃの方向の一端、すなわちシャフト３２の出力側に配置される。ブラケット４１の端面４４および第２軸受収容部４３は、一体的に成形されている（図６参照）。ブラケット４１は、例えば、金属板をプレス加工することで形成される。
　このブラケット４１は、モータ外郭１０の開口部Ｏを覆う蓋として、モータ外郭１０の出力側の端部に圧着、ねじ止めなどされて取り付けられる。なお、モータ外郭１０の開口部Ｏは、反出力側に向けて開口するようにしてもよい。この場合、ブラケット４１は、シャフト３２の出力側でなく、シャフト３２の反出力側に配置される。
　ブラケット４１の端面部４４は、径方向の外形がモータ外郭１０の外周面まで径方向に広がる、概ね円板形状に形成されている。また、端面部４４は、モータ外郭１０とともに、永久磁石電動機１の外郭を形成している。
　また、円板状のブラケット４１の中央部に、永久磁石電動機１の内部側に第２軸受３４を収容するための第２軸受収容部（ベアリングハウス部）４３が配置される。（図３（Ａ）および６参照）。第２軸受３４は、第２軸受収容部４３から見て、永久磁石電動機１の反出力側に配置されている。第２軸受収容部４３は、例えばプレス加工によって概ね有底円筒状に形成されている。
　モータ外郭１０の反出力側端部の中央部には、永久磁石電動機１の内部側に第１軸受３３を収容するための第１軸受収容部（ベアリングハウス部）４２が配置されている（図３（Ｂ）および６参照）。第１軸受３３は、第１軸受収容部４２から見て、永久磁石電動機１における出力側に配置されている。この第１軸受収容部４２は、第２軸受収容部４３と同様に、概ね有底円筒状に形成されている。
　第１軸受収容部４２は、回転子３の径方向において、環状の永久磁石部３１よりも内側（内径側）に配置されている。非磁性体である樹脂製のモータ外郭１０の端面部１３の内径側には、第１軸受収容部４２に接続される接続部４５を有する（図６参照）。
　図６に示すように、第１軸受収容部４２は、第１軸受３３の外輪３３２側を径方向から保持する筒状部４２１と、筒状部４２１の回転軸Ｃ方向の一端部から回転子３における径方向の外側（外周側）に延びる円環状のフランジ部４２２と、筒状部４２１の回転軸Ｃ方向の他端部から径方向の内側（内周側）へと延びる冠部４２３と、を有する。
　冠部４２３は、第１軸受３３の回転軸Ｃ方向の他端側を覆う。円環状のフランジ部４２２の外周縁は、永久磁石部３１よりも回転子３の径方向における内側（内周側）に位置している。換言すると、第１軸受収容部４２は、回転子３の回転軸Ｃ方向から見て、永久磁石部３１と重ならないように形成されている。
　第１軸受収容部４２は、回転軸Ｃ方向から見て、永久磁石部３１よりも回転子３における径方向の内側（内径側）に配置されている。また、第１軸受収容部４２のフランジ部４２２の外周縁部（外径側の縁部）は、非磁性体である樹脂によって覆われている。
　すなわち、外郭１０において、第１軸受収容部４２のフランジ部４２２の外周縁部は、樹脂製の接続部４５によって覆われている。
　第１軸受収容部４２は、回転子３の径方向で永久磁石部３１よりも内径側に配置されている。また、第１軸受収容部４２が備えるフランジ部４２２の外周縁部が、非磁性体である樹脂製のモータ外郭１０の端面部１３（接続部４５）によって覆われている。これにより、永久磁石３１から第１軸受収容部４２へと流れる漏れ磁束を抑制することができる。
　第２軸受収容部４３は、第１軸受収容部４２と同様の形状に形成され、第２軸受３４の外輪３４２側を径方向から保持する筒状部４３１と、筒状部４３１の回転軸Ｃ方向の他端部から径方向の内側へと延びる冠部４３３と、を有する。
　ブラケット４１は、固定子２の上端面に沿って取り付けられるカバー本体４１４と、カバー本体４１４と一体的に形成された嵌合部４１５とを備えている。これらのカバー本体４１４および嵌合部４１５は、上記の端面部４４に相当する。
　カバー本体４１４は、全体が概ね円板形状に形成されている。嵌合部４１５は、図６に示すように、カバー本体４１４の外周縁部に配置された円環形状の突起として形成されている。嵌合部４１５がモータ外郭１０の出力側の端部（図６におけるモータ外郭１０の上端面）に回転軸Ｃ方向から嵌合されることで、図３（Ａ）および５に示すように、モータ外郭１０とブラケット４１とが軸合わせされるとともに、第２軸受３４がブラケット４１に設けられた第２軸受収容部４３に収容される。
　モータ外郭１０の外周面および端面には、導通部材５を配置するための切り込み溝部１０８が形成されている（図３、５参照）。モータ外郭１０の端面１３に形成された切り込み溝部１０８は、永久磁石電動機１の径方向における中心付近から外縁部まで延びて形成されている。モータ外郭１０の外周面１４に形成された切り込み溝部１０８は、端面１３に形成された切り込み溝部１０８から連続するように、永久磁石電動機１の回転軸方向に沿って延びて形成されている。
＜導通部材＞
　電動機１は、高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動される場合に、巻線の中性点電位が零にならず、コモンモード電圧と呼ばれる電圧が発生する。このコモンモード電圧に起因して、電動機１の内部の浮遊容量によって、第１軸受３３および第２軸受３４の各々の内輪３３４、３４４と外輪３３２、３４２との間に電位差（軸電圧）を生じる。
　この軸電圧が軸受の内部にある油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受の内部に電流が流れて軸受に電食を発生させる。電食は、第１軸受３３および第２軸受３４の内輪３３４、３４４と外輪３３２、３４２との間の軸電圧が高いときに生じる放電（電気火花）によって、軸受が損傷する現象である。軸受に電食が発生すると、軸受の転走面に生じた傷によって軸受の回転時に異音が生じたり、電動機の回転効率の低下を招いたりしてしまう。
　本実施例の電動機１は、この軸受での電食の発生を抑制するために、２つの軸受のそれぞれが収容される第１軸受収容部４２と第２軸受収容部４３とを導通させる導通部材５を備えている。
　導通部材５は、例えば、導電性の材料（例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４）を帯状やワイヤ状に加工して形成される。本実施例では、導通部材５は、帯状に打ち抜いた厚さ０．３ｍｍ程度の鋼板を、モータ外郭１０及びブラケット４１の外面に沿うようにＬ字状やＵ字状に折り曲げて形成される（図３、６参照）。導通部材５は、電動機１への取り付けを考慮したばね特性を有する。
　導通部材５は、第１軸受３３が収容される第１軸受収容部４２と、第２軸受３４が収容される第２軸受収容部４３と、を導通させることにより、第１軸受３３と第２軸受３４の各々の外輪３３２、３４２の電位を同電位とすることができ、各軸受の内外輪間の電位差を相対的に小さくすることで電食の発生を抑制できる。
　導通部材５は、軸受収容部４２、４３に接続される接続端部と、電動機１の外郭の端面１３に径方向に延びて配置される端面側配置部と、電動機１の外郭の外周面１４に回転軸Ｃ方向に沿って配置される外周面側配置部とを備える。なお、本実施例では導通部材５が１本の帯状の部材から形成されている場合を例示したが、複数の導電性の部材を接続して導通部材５を形成してもよい。
　導通部材５は、図３、６に示すように、電動機１の外面に、第１軸受収容部４２のフランジ部４２２の位置から、モータ外郭１０の切り込み溝部１０８を経て、ブラケット４１の嵌合部４１５の内部まで延びて配置される。
　導通部材５が切り込み溝部１０８に配置されることにより、導通部材５が電動機１の外郭の表面に突出せず、電動機１から導通部材５が脱落するのを防止できる。
　この導通部材５の両端である接続端部は、樹脂外郭の筒状の接続部４５、ベアリングハウス部４２の筒状部４２１、およびブラケット４１の嵌合部４１５に沿うように折り曲げられたうえで、例えば圧入して固定される。
　これにより、導通部材５の両接続端部がベアリングハウス部４２のフランジ部４２２および嵌合部４１５のそれぞれに当接した状態で固定されることにより、第１軸受３３と第２軸受３４とが導通される。
　なお、導通部材５の両端部をベアリングハウス部に固定する手段は、上述の手段に限定されない。例えば、導通部材５の接続端部は、図示しないカシメ部材によってベアリングハウス部４２、４３に対して固定されてもよい。
　図６に示されているように、固定子２とブラケット４１との間に固定子２側の静電容量（ステータ静電容量）Ｃｓ、回転子３とシャフト３２との間に回転子３側の静電容量（ロータ静電容量）Ｃｒ、第１軸受３３の内輪３３４と外輪３３２との間に静電容量Ｃｂ１、および、第２軸受３４の内輪３４４と外輪３４２との間に静電容量Ｃｂ２が存在する。各軸受の内輪と外輪との間の静電容量Ｃｂ１およびＣｂ２は、サイズ、質量、材質などを考慮すると、ステータ静電容量Ｃｓおよびロータ静電容量Ｃｒに比べて微小容量であると考えられる。
　図８は、これらの静電容量に関する電動機１の非接地ブリッジ型等価回路図である。
　ここで、固定子（ステータ）２の対地静電容量をＣ１、回転子（ロータ）３の対地静電容量をＣ２、電動機１の高周波スイッチングにおけるＰＷＭ周波数に同期したパルス電圧をＶｐ、軸受の外輪と内輪との間の軸電圧を｜Ｖｓ－Ｖｒ｜とする。
　このとき、軸電圧｜Ｖｓ－Ｖｒ｜が最小となる条件は、Ｃｓ・Ｃ２＝Ｃｒ・Ｃ１である。また、ＰＷＭ周波数ωでの固定子２および回転子３の対地インピーダンスをそれぞれ、Ｚ１＝（１／ωＣ１）、Ｚ２＝（１／ωＣ２）とすると、対地インピーダンスは、非常に大きな値をとるので、Ｃ１およびＣ２は相対的に小さな値になり、Ｃ１≒Ｃ２に近似できる。したがって、軸電圧｜Ｖｓ－Ｖｒ｜を最小化する条件は、Ｃｒ＝Ｃｓである。本実施形態では、回転子３側の静電容量（ロータ静電容量Ｃｒ）が固定子２側の静電容量（ステータ静電容量Ｃｓ）よりも大きい状態の永久磁石電動機１、すなわちＣｒ＞Ｃｓである状態の永久磁石電動機１に、後述する導電性のシート（導電性部材）６を取り付けることで、Ｃｓの静電容量を容易に増やして、ＣｓをＣｒの静電容量に近づけることができる。これにより、軸電圧｜Ｖｓ－Ｖｒ｜を小さくして、軸受での電食の発生を抑制することができる。
　モータ外郭１０の外周面１４（表面）には、導通部材５の少なくとも一部を覆うように導電性のシート（導電性部材）６が取り付けられる。この導電性のシート６は、同シート６の少なくとも一部が、樹脂製のモータ外郭１０を介してステータコア２１と径方向で対向している。本実施形態では、導電性のシート６が導通部材５に接触した状態でモータ外郭１０に接着されている（図５、１４等参照）。
　これにより、シート６とステータコア２１とがキャパシタ（静電容量）として機能し、固定子２側の静電容量Ｃｓを増大させることができる。すなわち、導電性のシート６が、絶縁体の樹脂外郭（モータ外郭）１０を間に介して、導体のステータコア２１と対向することにより、シート６とステータコア２１という２つの導体間に電荷が蓄積する。
　なお、導電性のシート６が導通部材５を全く覆わない場合（導電性のシート６が導通部材５と電動機の径方向で重ならない場合）は、シート６の有無の違いによるステータ静電容量Ｃｓの変化は殆ど無いことが分かっている。例えば、モータ外郭１０の外周面１４に取り付けられる導電性のシート６を、電動機の周方向で導通部材５から１ｃｍ離して配置すると、シート６によるステータ静電容量Ｃｓの増大は生じなかった。これは、導電性のシート６が導通部材５を全く覆わない場合、導電性のシート６が電気的に浮いた状態となるため、導電性のシート６がキャパシタとして機能しなくなるからであると推定される。
　詳しくは後述するが、導電性のシート６が導通部材５の少なくとも一部を覆うことにより増大するステータ静電容量Ｃｓの大きさは、径方向においてシート６のステータコア２１と重なる領域の面積の大きさに概ね比例していると推定される。そこで、本実施形態では、シート６は、モータ外郭１０の表面においてステータコア２１を外径方向に投影した領域内に配置されるようにした（図７参照）。これにより、シート６を無駄なくステータ静電容量Ｃｓの増大に寄与するようにして固定子２側の静電容量Ｃｓを適切に調整することができる。
　本実施形態では、シート６は、モータ外郭１０の外周面１４上に貼り付けられたシート６が回転軸Ｃまわりで成す周方向の角度θが、例えば３０°程度となる長さに形成されている（図５、７等参照）。この角度θは、所望の静電容量Ｃｓに応じて任意に変更できる。例えば、シート６は、モータ外郭１の周方向において全周にわたって（θ＝３６０°となるように）延びてもよい。シート６の回転軸Ｃ方向の寸法も同様に任意に変更可能である。
　図５に示されているように、シート６は長方形状であり、長辺が前記回転軸Ｃの軸方向に交差するように配置される。本実施例では、シート６の長辺が回転軸Ｃの軸方向に直交して配置されている。これにより、電動機１が回転軸Ｃ方向に小型である場合でも、導電性のシート６の面積を大きくとることができ、固定子２側の静電容量Ｃｓをより大きくすることができる。当然ながら、シート６の形状は、ひし形、円状、正方形状など任意に変更可能である。
　本実施形態では、導電性のシート６は、図示しないが、ＰＥＴ素材の薄板（シート）の表面にアルミ等の金属を蒸着し、裏面に接着面を設けて形成される。言い換えれば、シート６は、樹脂製の薄板に金属を付着させて形成される。接着面を有する薄板を用いることにより、シート６を安価に形成するとともに接着により容易にモータ外郭１０の曲面状の外周面１４に取り付けることができる。本実施例では、導電性のシート６の接着面は、導電性の接着剤で形成されている。なお、導電性のシート６の接着面は絶縁材で形成されていてもよく、シート６の導電部（金属等）とステータコア２１とが、間に絶縁材（樹脂外郭、接着面）を介して互いに近接することで、キャパシタ（静電容量）として機能する。
　あるいは他の実施形態として、シート６は、厚み０．２ｍｍ程度の板金で形成され、ねじ等でモータ外郭１０に留められてもよい。
　さらに、モータ外郭１０の外周面１４には、シート６とは別に、定格銘板７が張り付けられていてもよい（図３、５、７参照）。定格銘板７は、機器や装置、部品などについて、指定された条件における仕様、性能、使用限度などの値（定格値）を記載した銘板（ラベル）である。
　なお、定格銘板７は、シート６と同じ材料で形成されてよい。これにより、定格銘板７として使用していた材料をシート６に転用でき、あるいはシート６として使用していた材料を定格銘板７として転用でき、製造コストを削減することができる。
　また、本発明では、定格銘板７をシート６と同じ材料で形成する他の実施形態として、定格銘板７をシート６として用いてもよい。すなわち、導電性の材料で形成された定格銘板７を図７におけるシート６の位置に貼るようにしてもよい。これにより、定格銘板７が本発明のシート６として機能するため、シート６を別途用意する必要がなく、永久磁石電動機１の製造コストを削減することができる。
　図９は、導電性のシート６が貼り付けられていない状態の電動機（比較例）における軸電圧の出力波形であり、図１０は、比較例の電動機に導電性のシート６を貼り付けた、実施例の電動機１における軸電圧の出力波形である。シート６は、幅３．０ｃｍ、奥行（高さ）２．０ｃｍ、厚さ０．０５ｍｍ程度の長方形状の薄板である。電動機の駆動条件は、いずれの場合においても、印加電圧をＤＣ３８０Ｖ、回転速度を１，５２０回転／ｍｉｎとした。
　これら２つの図を比較すると、比較例（シート６なし）における軸電圧は＋側の最大値が２．３４Ｖ、－側の最大値が－１．６８Ｖであるのに対し、実施例（シート６あり）における軸電圧の＋側の最大値は１．４８Ｖ、－側の最大値は－０．７７Ｖとなっている。すなわち、電動機１に導電性のシート６を貼り付けることによって、導電性のシート６を貼り付けない場合に比べて、軸電圧の最大値を半分程度に小さくできていることが分かる。
　図１１は、導電性のシート６の面積変化に対するステータ静電容量Ｃｓを示したグラフである。
　この図に示されているように、ステータ静電容量Ｃｓは、導電性のシート６の面積ＡＣＳの変化に対して線形である。
　具体的には、ステータ静電容量Ｃｓは、
[式１]
　　　Ｃｓ＝Ｃ０＋ｋεＡＣＳ／ｄ
という関係式で表せる。
　ここで、Ｃ０は導電性のシート６が無い場合におけるステータ静電容量であり、ｋはブラケット４１などのモータ形状で決まる係数、εはシート６とステータコア２１の間に存在する樹脂外郭１０の誘電率、ＡＣＳは導電性のシート６の面積、ｄは樹脂外郭１０を介して対向するシート６とステータコア２１間の距離である。
　すなわち、導電性のシート６の面積ＡＣＳを変化させることにより、ステータ静電容量Ｃｓを容易に調整することができる。
　図１２は、本発明に係る導電性のシート６なしの電動機１の一部を示す斜視図である。なお、図１２においては、樹脂外郭１０を透過して表示している。
　本発明の他の実施形態として、導電性のシート６の他に、導通部材５の幅Ｗを変化させることによって、ステータ静電容量Ｃｓを更に調整してもよい。
　この導通部材５の幅Ｗの変化に対するステータ静電容量Ｃｓを表１および図１３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１および図１３に示されているように、導通部材５の幅Ｗを５．０ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍずつ増加させると、ステータ静電容量Ｃｓはおおよそ線形に増加していくことが分かる。すなわち、導通部材５の幅Ｗを太く（例えば５．０ｍｍから１０ｍｍに変更）することによっても、ステータ静電容量Ｃｓを増加（＋４．７５ｐＦ）させることができる。
　図１４は、本発明に係る導電性のシート６を備えた電動機１を示す部分側面斜視図である。すなわち、表１におけるＮｏ．１（比較例）の電動機に、導電性のシート６を貼り付けたものが、実施例の電動機１である。
　この長方形状の導電性のシート６の面積ＡＣＳの変化に対するステータ静電容量Ｃｓを、表２および図１５に示す。シート６の面積ＡＣＳは、シート６の高さ（電動機１の回転軸Ｃ方向におけるシート６の長さ）をＨ、シート６の幅（電動機１の周方向におけるシート６の長さ）をＴとしたとき、ＡＣＳ＝Ｔ×Ｈ（ｍｍ２）で求められている。本実施例では、シート６の高さＨを変化させることによりシート６の面積ＡＣＳを変化させた場合を例示する。なお、表２では、長さ寸法である幅Ｔ（ｍｍ）の代わりに、モータ外郭１０の外周面１４上に貼り付けられたシート６が回転軸Ｃまわりで成す角度θ（°）（図７、１４においてシート６の周方向の両端部と回転軸Ｃとを結んだ２つの線分が成す角度）を代表値として示す。このとき、幅Ｔ（ｍｍ）は、回転軸Ｃからモータ外郭１０の外周面１４までの距離を半径ｒ（ｍｍ）としたとき、円周率をπとして、Ｔ＝π×ｒ×θ／１８０で求めることができる。本実施例では、ｒ＝４６（ｍｍ）としている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２および図１５に示すように、Ｎｏ．７～Ｎｏ．９においては、導電性のシート６の幅Ｔを一定（角度θ＝４０°）とする一方、高さＨを段階的に変化させることで、シート６の面積ＡＣＳの変化に伴うステータ静電容量Ｃｓの変化が計測されている。導電性のシート６の面積ＡＣＳの減少に伴い、ステータ静電容量Ｃｓも段階的に下がっていることが分かる。
　また、表１および表２より、導電性のシート６を備える実施例のＮｏ．７～Ｎｏ．９のいずれの場合においても、導電性のシート６を備えない比較例であるＮｏ．１よりも、ステータ静電容量Ｃｓが増加（＋６．１０～＋１０．４６ｐＦ）していることが分かる。
　すなわち、表１～２および図１４に示されているように、導電性のシート６を備える実施例の電動機１（表２のＮｏ．７～Ｎｏ．９）は、導電性のシート６を備えない比較例（表１のＮｏ．１）の電動機よりも、ステータ静電容量Ｃｓを大きくすることができる。また、導電性のシート６を備えることによるステータ静電容量Ｃｓの増加量は、導電性のシート６の面積ＡＣＳの増加量に対して概ね線形であることが分かる。よって、実施例の電動機１は、導電性のシート６の面積ＡＣＳを変更することで容易にステータ静電容量Ｃｓを調整することができる。
　なお、本実施例では、シート６の高さＨ（電動機１の回転軸Ｃ方向におけるシート６の長さ）を変化させることによりシート６の面積ＡＣＳを変化させているが、導電性のシート６の幅Ｔ（電動機１の周方向におけるシート６の長さ）を変化させることでシート６の面積ＡＣＳを変化させるようにしてもよい。
　上述したように、本実施形態では、モータ外郭の外周面１４（表面）に、導通部材の少なくとも一部を覆う導電性のシート（導電性部材）が取り付けられている。そのため、導電性のシートとステータコアとが樹脂外郭を介して対向することで、導電性のシートがキャパシタとして機能し、静電容量を調整する（ステータ側の静電容量Ｃｓを増加させる）ことができる。特に、静電容量の増加量は、導電性のシートの面積に比例するため、導電性のシートの面積を変更することで容易にステータ側の静電容量を調整できる。
　これにより、ステータ側の静電容量とロータ側の静電容量との間のバランスを容易に調整することができ、軸電圧を低減して電食の発生を抑制することができる。
　　１…電動機
　１０…モータ外郭（樹脂外郭）
　１３…端面部
１０５…切り込み溝部
　　２…固定子
　２１…ステータコア
　　３…回転子
　３２…シャフト
　３３…第１軸受
　３４…第２軸受
　４１…ブラケット
　４４…端面部
　　５…導通部材
　　６…導電性のシート（導電性部材）
　　７…定格銘板
　　Ｃ…回転軸

Claims (8)

  1. 　回転子と、
    　前記回転子の回転軸に沿って配置されて前記回転子が固定されたシャフトと、
    　前記シャフトの一端側に配置された第１軸受と、
    　前記シャフトの他端側に配置された第２軸受と、
    　前記回転子の外周側に配置されたステータコアと、
    　前記ステータコアを覆う樹脂外郭と、
    　前記第１軸受および前記第２軸受のそれぞれが備える外輪同士を電気的に接続する導通部材と、を備える電動機であって、
    　前記樹脂外郭の表面には、前記導通部材の少なくとも一部を覆う導電性部材が取り付けられる
    　電動機。
  2. 　請求項１に記載の電動機であって、
    　前記導電性部材は、同導電性部材の少なくとも一部が、前記樹脂外郭を介して前記ステータコアと径方向で対向する
    　電動機。
  3. 　請求項１または２に記載の電動機であって、
    　前記導電性部材は、前記導通部材に接触している
    　電動機。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の電動機であって、
    　前記導電性部材は、樹脂製の薄板に金属を付着させて形成される
    　電動機。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の電動機であって、
    　前記導電性部材は、接着面を有する
    　電動機。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の電動機であって、
    　前記導電性部材は、前記樹脂外郭の表面において前記ステータコアを外径方向に投影した領域内に配置される
    　電動機。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の電動機であって、
    　前記導電性部材は、長方形状であり、長辺が前記回転軸の軸方向に交差するように配置される
    　電動機。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の電動機であって、
    　前記樹脂外郭の表面には、定格銘板が取り付けられ、
    　前記定格銘板は、前記導電性部材と同じ材料で形成される
    　電動機。
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