WO2024089836A1 - 電動機、ファン、及び空気調和機 - Google Patents

電動機、ファン、及び空気調和機 Download PDF

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WO2024089836A1
WO2024089836A1 PCT/JP2022/040111 JP2022040111W WO2024089836A1 WO 2024089836 A1 WO2024089836 A1 WO 2024089836A1 JP 2022040111 W JP2022040111 W JP 2022040111W WO 2024089836 A1 WO2024089836 A1 WO 2024089836A1
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WO
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outer ring
electric motor
rotor core
shortest distance
rolling bearing
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/040111
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English (en)
French (fr)
Inventor
篤 松岡
諒伍 ▲高▼橋
隆徳 渡邉
Original Assignee
三菱電機株式会社
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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
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings

Definitions

  • This disclosure relates to electric motors, fans, and air conditioners.
  • each component of the motor has an electric potential, and a potential difference occurs between the components. If the potential difference between the outer ring and shaft of each bearing is large, electrolytic corrosion is likely to occur due to the potential difference between the inner ring and outer ring, posing the problem of vibration and noise in the motor.
  • the objective of this disclosure is to reduce the potential difference between the inner and outer rings and reduce electrical corrosion in rolling bearings.
  • An electric motor includes: a first rolling bearing having a first inner ring and a first outer ring; a second rolling bearing having a second inner ring and a second outer ring; a shaft rotatably supported by the first rolling bearing and the second rolling bearing; A rotor core fixed to the shaft; A stator core disposed outside the rotor core; a drive circuit board arranged on the opposite side of the rotor core with respect to the first rolling bearing, the first outer ring and the second outer ring are electrically insulated from each other, the first outer ring and the stator core are electrically insulated from each other, The shortest distance from the first outer ring to the rotor core is shorter than the shortest distance from the first outer ring to the drive circuit board.
  • An electric motor includes: a first rolling bearing having a first inner ring and a first outer ring; a second rolling bearing having a second inner ring and a second outer ring; a shaft rotatably supported by the first rolling bearing and the second rolling bearing; A rotor core fixed to the shaft; A stator core disposed outside the rotor core; a drive circuit board arranged on the opposite side of the rotor core with respect to the first rolling bearing, the first outer ring and the second outer ring are electrically insulated from each other, the first outer ring and the stator core are electrically insulated from each other, The shortest distance from the first outer ring to the rotor core is shorter than the shortest distance from the second outer ring to the rotor core.
  • a fan according to another aspect of the present disclosure includes: Feathers and and the electric motor that rotates the blades.
  • An air conditioner according to another aspect of the present disclosure includes: An indoor unit; an outdoor unit connected to the indoor unit; Each of the indoor unit, the outdoor unit, or the indoor unit and the outdoor unit includes the electric motor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view that shows a schematic diagram of an electric motor according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a cross-sectional structure of a first rolling bearing.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a cross-sectional structure of a second rolling bearing.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a control system in an electric motor. 2 is an enlarged view showing the periphery of a first rolling bearing shown in FIG. 1; 13 is a graph showing the potential from the stator coil to the drive circuit board. 2 is a graph showing the potentials of several components in an electric motor. 4 is a graph showing bearing voltages in each rolling bearing.
  • FIG. 13 is an enlarged view showing the periphery of a first rolling bearing of an electric motor according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged view showing the periphery of a first rolling bearing of an electric motor according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic structure of an electric motor according to a second embodiment of the present invention;
  • 13 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of an electric motor according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of an electric motor according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of an electric motor according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of an electric motor according to a modified example of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fan according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of an air conditioner according to a fifth embodiment.
  • Embodiment 1 The electric motor 1 according to the first embodiment will be described below.
  • the z-axis direction (z-axis) indicates a direction parallel to the axis Ax of the electric motor 1
  • the x-axis direction (x-axis) indicates a direction perpendicular to the z-axis direction
  • the y-axis direction (y-axis) indicates a direction perpendicular to both the z-axis direction and the x-axis direction.
  • the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2, that is, the rotation axis of the rotor 2.
  • the direction parallel to the axis Ax is also referred to as the "axial direction of the rotor 2" or simply as the “axial direction”.
  • the radial direction is the direction of the radius of the rotor 2, the stator 3, or the stator core 31, and is a direction perpendicular to the axis Ax.
  • the xy plane is a plane perpendicular to the axial direction.
  • the circumferential direction of the rotor 2, the stator 3, or the stator core 31 is also simply referred to as the "circumferential direction”.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view that illustrates a schematic configuration of an electric motor 1 according to a first embodiment.
  • the electric motor 1 includes a rotor 2, a stator 3, a first rolling bearing 41, a second rolling bearing 42, and a drive circuit board 5.
  • the electric motor 1 is, for example, a synchronous motor.
  • the electric motor 1 may further include a resin frame 6 and a resin bracket 7.
  • the rotor 2 has a rotor core 21, a shaft 22, an insulating member 23, and at least one permanent magnet (not shown). Each permanent magnet forms a magnetic pole of the rotor 2, and is provided inside the rotor core 21 or on the outer circumferential surface of the rotor core 21.
  • the rotor core 21 is made of, for example, a plurality of electromagnetic steel plates.
  • the rotor core 21 is fixed to the shaft 22.
  • the rotor core 21 is located between the first rolling bearing 41 and the second rolling bearing 42.
  • the shaft 22 is rotatably supported by the first rolling bearing 41 and the second rolling bearing 42.
  • the insulating member 23 is disposed between the shaft 22 and the rotor core 21. Therefore, the shaft 22 and the rotor core 21 are electrically insulated from each other by the insulating member 23.
  • the insulating member 23 is, for example, an insulating resin.
  • the rotor 2 has the insulating member 23, but it is not necessarily required to have the insulating member 23.
  • the stator 3 has a stator core 31 and a coil 32.
  • the stator 3 (specifically, the stator core 31) is disposed outside the rotor core 21.
  • the coil 32 is attached to an insulator provided on the stator core 31, for example.
  • FIG. 2A is a perspective view that shows a schematic cross-sectional structure of the first rolling bearing 41.
  • FIG. 2B is a perspective view that diagrammatically illustrates the cross-sectional structure of the second rolling bearing 42.
  • the inner ring 41A of the first rolling bearing 41 is also referred to as the "first inner ring 41A,” and the outer ring 41B of the first rolling bearing 41 is also referred to as the “first outer ring 41B.”
  • the inner ring 42A of the second rolling bearing 42 is also referred to as the “second inner ring 42A,” and the outer ring 42B of the second rolling bearing 42 is also referred to as the "second outer ring 42B.”
  • the first rolling bearing 41 has a first inner ring 41A, a first outer ring 41B, and a number of balls 41C.
  • the first inner ring 41A is fixed to the shaft 22.
  • the first outer ring 41B is supported by a resin bracket 7.
  • the number of balls 41C are disposed between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B.
  • Each ball 41C can rotate between the outer peripheral surface of the first inner ring 41A and the inner peripheral surface of the first outer ring 41B.
  • the first inner ring 41A can rotate together with the shaft 22.
  • a retainer may be disposed between adjacent balls 41C.
  • a lubricant is applied to the surface of each ball 41C.
  • the lubricant is, for example, grease.
  • the second rolling bearing 42 has a second inner ring 42A, a second outer ring 42B, and a number of balls 42C.
  • the second inner ring 42A is fixed to the shaft 22.
  • the second outer ring 42B is supported by the resin frame 6.
  • the number of balls 42C are disposed between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B.
  • Each ball 42C can rotate between the outer peripheral surface of the second inner ring 42A and the inner peripheral surface of the second outer ring 42B.
  • the second inner ring 42A can rotate together with the shaft 22.
  • a retainer may be disposed between adjacent balls 42C.
  • a lubricant is applied to the surface of each ball 42C.
  • the lubricant is, for example, grease.
  • each ball 41C and the first inner ring 41A are electrically insulated from each other, and each ball 41C and the first outer ring 41B are electrically insulated from each other. This creates a potential difference between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a control system in the electric motor 1.
  • the inverter main circuit 51 is provided on the drive circuit board 5.
  • the inverter main circuit 51 is electrically connected to the coil 32.
  • the drive circuit board 5 is disposed on the opposite side of the rotor core 21 with respect to the first rolling bearing 41. That is, in the example shown in FIG. 1, the first rolling bearing 41 is disposed between the rotor core 21 and the drive circuit board 5.
  • the resin frame 6 supports the stator 3 and the second rolling bearing 42.
  • the resin frame 6 is made of, for example, a bulk molding compound (BMC).
  • the resin bracket 7 covers the drive circuit board 5 and supports the first rolling bearing 41.
  • the resin bracket 7 is made of, for example, bulk molding compound (BMC).
  • the first outer ring 41B and the second outer ring 42B are electrically insulated from each other.
  • the resin frame 6 is made of an insulating material
  • the resin bracket 7 is also made of an insulating material. Either the resin frame 6 or the resin bracket 7 may be made of an insulating material. This causes the first outer ring 41B and the second outer ring 42B to be electrically insulated from each other.
  • the first outer ring 41B and the stator core 31 are electrically insulated from each other.
  • the second outer ring 42B and the stator core 31 are electrically insulated from each other.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing the periphery of the first rolling bearing 41 shown in FIG.
  • the shortest distance a1 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5.
  • the resin bracket 7 is made of an insulating material.
  • the first outer ring 41B is not electrically connected to the stator core 31. Therefore, a potential difference occurs between the shaft 22 and the first outer ring 41B due to a potential difference generated inside the electric motor 1. As a result, a potential difference occurs between the first inner ring 41A, which is electrically connected to the shaft 22, and the first outer ring 41B.
  • FIG. 5 is a graph showing the potential from the coil 32 of the stator 3 to the drive circuit board 5. As shown in FIG. 1, the electric potential is highest in the coil 32, and lowest in the low-voltage line provided on the drive circuit board 5. Therefore, in Fig. 5, the electric potential of the coil 32 (also referred to as the coil potential) is shown as 1.0, and the electric potential of the drive circuit board 5 (also referred to as the board potential) is shown as 0.
  • the potential of the rotor core 21 is close to the coil potential, so the rotor core 21 has a high potential, and the first outer ring 41B, which is closer to the drive circuit board 5, has the lowest potential.
  • the second outer ring 42B is closer to the coil 32 relative to the drive circuit board 5, so it has a higher potential than the shaft 22 and the first outer ring 41B.
  • the potentials of the first inner ring 41A, the shaft 22, and the second outer ring 42B are at a potential between the potentials of the first outer ring 41B and the second outer ring 42B. Therefore, as shown in FIG. 5, the potential of each component in the electric motor 1 depends on the shortest distance a1 and the shortest distance b1.
  • the potential difference between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B is referred to as the "bearing voltage” or the “first bearing voltage.”
  • the potential difference between the second inner ring 42A and the second outer ring 42B is referred to as the "bearing voltage” or the "second bearing voltage.”
  • FIG. 6 is a graph showing the potentials of some components in the motor 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the bearing voltage in each rolling bearing.
  • the potential of each component of the electric motor 1 depends on the shortest distance a1 and the shortest distance b1.
  • the smaller the shortest distance a1 is with respect to the shortest distance b1 the closer the potential of the first outer ring 41B, the potential of the second outer ring 42B, and the potential of the shaft 22 are to the coil potential.
  • the bearing voltage of the first rolling bearing 41 in particular is reduced.
  • the shortest distance a1 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is smaller than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5. Therefore, the potential difference between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B can be reduced, and electrolytic corrosion due to discharge inside the first rolling bearing 41 can be reduced. Furthermore, the potential difference between the second inner ring 42A and the second outer ring 42B can be reduced, and electrolytic corrosion due to discharge inside the second rolling bearing 42 can be reduced. As a result, the life of the electric motor 1 can be improved.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing the periphery of a first rolling bearing 41 of an electric motor 1 according to a first modification of the first embodiment.
  • the shortest distance a2 from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the inner peripheral surface of the rotor core 21 is shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5.
  • the inner diameter of the rotor core 21 is larger than the outer diameter of the first rolling bearing 41.
  • the shortest distance a2 is the shortest distance from the end of the first outer ring 41B in the axial direction to the end of the inner peripheral surface of the rotor core 21 in the axial direction.
  • the shortest distance a2 from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the inner peripheral surface of the rotor core 21 is shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5. Therefore, the bearing voltage in the first rolling bearing 41 can be reduced, and electrolytic corrosion inside the first rolling bearing 41 can be reduced. Furthermore, the potential difference between the second inner ring 42A and the second outer ring 42B can be reduced, and electrolytic corrosion due to discharge inside the second rolling bearing 42 can be reduced.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing the periphery of a first rolling bearing 41 of an electric motor 1 according to a second modification of the first embodiment.
  • the electric motor 1 according to the second modification of the first embodiment has a first conductor 71 that holds the first outer ring 41B.
  • the first conductor 71 has a cylindrical shape.
  • the first conductor 71 has a portion facing the first outer ring 41B and a portion facing the rotor core 21.
  • the shortest distance a3 from the first conductor 71 to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5. Because there is electrical continuity between the first conductor 71 and the first outer ring 41B, it is possible to make the electrical distance from the first outer ring 41B to the rotor core 21 shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5. This makes it possible to reduce electrical corrosion in the first rolling bearing 41.
  • Embodiment 2 The electric motor 1 according to the second embodiment can have the components described in the first embodiment. Details of the second embodiment that differ from the electric motor 1 according to the first embodiment will be described below.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view that illustrates a schematic structure of an electric motor 1 according to the second embodiment.
  • the shortest distance a1 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance c1 from the second outer ring 42B to the rotor core 21 .
  • FIG. 11 is a graph showing the potential from the coil 32 of the stator 3 to the drive circuit board 5.
  • the potential is highest in the coil 32 and lowest in the low-voltage line provided on the drive circuit board 5. Therefore, in Fig. 11, the potential of the coil 32 (also referred to as the coil potential) is shown as 1.0, and the potential of the drive circuit board 5 (also referred to as the board potential) is shown as 0.
  • the potential of the rotor core 21 is close to the coil potential, so the rotor core 21 has a high potential, and the first outer ring 41B, which is closer to the drive circuit board 5, has the lowest potential.
  • the second outer ring 42B is closer to the coil 32 than the drive circuit board 5, so it has a higher potential than the shaft 22 and the first outer ring 41B.
  • the potentials of the first inner ring 41A, the shaft 22, and the second outer ring 42B are at a potential between the potentials of the first outer ring 41B and the second outer ring 42B. Therefore, as shown in FIG. 11, the potential of each component in the electric motor 1 depends on the shortest distance a1 and the shortest distance b1.
  • FIG. 12 is a graph showing the potentials of several components in the motor 1.
  • FIG. 13 is a graph showing the bearing voltage in each rolling bearing. 12 and 13, the potential of each component of the electric motor 1 depends on the shortest distance a1 and the shortest distance c1. As shown in Fig. 12, the smaller the shortest distance a1 is with respect to the shortest distance c1, the closer the potential of the first outer ring 41B, the potential of the second outer ring 42B, and the potential of the shaft 22 are to the coil potential. This reduces the potential difference between the inner ring and the outer ring in each rolling bearing, and therefore reduces the bearing voltage in each rolling bearing.
  • the shortest distance a1 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance c1 from the second outer ring 42B to the rotor core 21. Therefore, the potential difference between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B can be reduced, and electrolytic corrosion due to discharge inside the first rolling bearing 41 can be reduced. Furthermore, the potential difference between the second inner ring 42A and the second outer ring 42B can be reduced, and electrolytic corrosion due to discharge inside the second rolling bearing 42 can be reduced. As a result, the life of the electric motor 1 can be improved.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view that illustrates a schematic structure of an electric motor 1 according to a first modification of the second embodiment. 14, the shortest distance a2 from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance c2 from the outer peripheral surface of the second outer ring 42B to the inner peripheral surface of the rotor core 21.
  • the shortest distance a2 is the shortest distance from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the inner peripheral surface of the rotor core 21.
  • the inner diameter of the rotor core 21 is larger than the outer diameter of the first rolling bearing 41.
  • a bonded magnet may be used instead of the rotor core 21.
  • the bonded magnet is, for example, a magnet in which magnetic powder and resin are mixed.
  • the shortest distance from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the stator core 31 is shorter than the shortest distance from the outer peripheral surface of the second outer ring 42B to the stator core 31.
  • the electric motor 1 according to the first modification of the second embodiment can reduce the bearing voltage in the first rolling bearing 41, thereby reducing electrolytic corrosion inside the first rolling bearing 41. Furthermore, the potential difference between the second inner ring 42A and the second outer ring 42B can be reduced, thereby reducing electrolytic corrosion due to discharge inside the second rolling bearing 42.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view that illustrates a schematic structure of an electric motor 1 according to a second modification of the second embodiment.
  • the electric motor 1 according to the second modification has a second conductor 72 that holds the second outer ring 42B.
  • the second conductor 72 has a portion facing the second outer ring 42B and a portion facing the rotor core 21.
  • the shortest distance a2 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance c3 from the second conductor 72 to the rotor core 21.
  • the shortest distance a2 is the shortest distance from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the inner peripheral surface of the rotor core 21.
  • the electrical distance from the first outer ring 41B to the rotor core 21 can be made shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5. This makes it possible to reduce electrical corrosion in the first rolling bearing 41. Furthermore, it makes it possible to reduce electrical corrosion in the second rolling bearing 42.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view that illustrates a schematic structure of an electric motor 1 according to the third embodiment.
  • the electric motor 1 according to the third embodiment can have the components described in the first embodiment.
  • the electric motor 1 according to the third embodiment has the structure described in the first embodiment and the structure described in the second embodiment.
  • the shortest distance a1 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is smaller than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5, and the shortest distance a1 from the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance c1 from the second outer ring 42B to the rotor core 21.
  • the potential of the first outer ring 41B becomes a high potential close to the potential of the rotor core 21.
  • the potential of the second outer ring 42B becomes a low potential relative to the potential of the rotor core 21.
  • the potential difference between the first outer ring 41B having a relatively low potential and the second outer ring 42B having a relatively high potential becomes smaller, and the bearing voltage of each rolling bearing (i.e., the first rolling bearing 41 and the second rolling bearing 42) becomes smaller, and the electrolytic corrosion in each rolling bearing can be further reduced. As a result, the lifespan of the motor 1 can be improved.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view that illustrates a schematic structure of an electric motor 1 according to a modified example of the third embodiment.
  • the electric motor 1 according to the modified example of the third embodiment may have the components described in the first embodiment.
  • the electric motor 1 according to the third embodiment has the structure described in the first modified example of the first embodiment and the structure described in the first modified example of the second embodiment.
  • the shortest distance a2 from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the inner peripheral surface of the rotor core 21 is shorter than the shortest distance b1 from the first outer ring 41B to the drive circuit board 5, and the shortest distance a2 from the outer peripheral surface of the first outer ring 41B to the rotor core 21 is shorter than the shortest distance c2 from the outer peripheral surface of the second outer ring 42B to the inner peripheral surface of the rotor core 21.
  • the potential difference between the first inner ring 41A and the first outer ring 41B can be reduced, and electrolytic corrosion caused by discharge inside the first rolling bearing 41 can be reduced. Furthermore, the potential difference between the second inner ring 42A and the second outer ring 42B can be reduced, and electrolytic corrosion caused by discharge inside the second rolling bearing 42 can be reduced. As a result, the life of the electric motor 1 can be improved.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a fan 9 according to the fourth embodiment.
  • the fan 9 includes a blade 91 and an electric motor 1.
  • the fan 9 is also referred to as a blower.
  • the blade 91 is formed of, for example, polypropylene (PP) containing glass fiber.
  • the blade 91 is, for example, a sirocco fan, a propeller fan, a crossflow fan, or a turbo fan.
  • the electric motor 1 is the electric motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples).
  • the blades 91 are fixed to the shaft of the electric motor 1.
  • the electric motor 1 drives the blades 91. Specifically, the electric motor 1 rotates the blades 91. When the electric motor 1 is driven, the blades 91 rotate and an airflow is generated. This enables the fan 9 to blow air.
  • the fan 9 according to the fourth embodiment has the electric motor 1 according to the first, second, or third embodiment (including each of the variations), and therefore can obtain the same advantages as those described in the corresponding embodiment or variation. Furthermore, the performance of the fan 9 can be maintained for a long period of time.
  • the fan 9 according to the fourth embodiment has the electric motor 1 according to the first, second, or third embodiment (including each of the modified examples), it is possible to reduce vibration and noise in the fan 9.
  • FIG. 19 is a diagram that shows a schematic configuration of an air conditioner 10 according to the fifth embodiment.
  • the air conditioner 10 has an indoor unit 11 as a blower (also referred to as a first blower) and an outdoor unit 13 as a blower (also referred to as a second blower) connected to the indoor unit 11.
  • a blower also referred to as a first blower
  • an outdoor unit 13 as a blower (also referred to as a second blower) connected to the indoor unit 11.
  • the air conditioner 10 has an indoor unit 11, a refrigerant pipe 12, and an outdoor unit 13.
  • the outdoor unit 13 is connected to the indoor unit 11 through the refrigerant pipe 12.
  • the indoor unit 11 has an electric motor 11a, an air blowing section 11b that blows air by being driven by the electric motor 11a, and a housing 11c that covers the electric motor 11a and the air blowing section 11b.
  • the electric motor 11a is, for example, the electric motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples).
  • the air blowing section 11b has, for example, a blade 11d that is driven by the electric motor 11a.
  • the blade 11d is fixed to the shaft of the electric motor 11a, and generates an airflow.
  • the outdoor unit 13 has an electric motor 13a, a blower 13b, a compressor 14, a heat exchanger (not shown), and a housing 13c that covers the blower 13b, the compressor 14, and the heat exchanger.
  • the electric motor 13a is, for example, the electric motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples).
  • the blower 13b blows air by being driven by the electric motor 13a.
  • the blower 13b has, for example, blades 13d that are driven by the electric motor 13a.
  • the blades 13d are fixed to the shaft of the electric motor 13a, and generate an airflow.
  • the compressor 14 has an electric motor 14a, a compression mechanism 14b (e.g., a refrigerant circuit) driven by the electric motor 14a, and a housing 14c that covers the electric motor 14a and the compression mechanism 14b.
  • the electric motor 14a is, for example, the electric motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples).
  • At least one of the indoor unit 11 and the outdoor unit 13 has the motor 1 described in embodiment 1, 2, or 3 (including each modification). That is, the indoor unit 11, the outdoor unit 13, or the indoor unit 11 and the outdoor unit 13 each have the motor 1 described in embodiment 1, 2, or 3 (including each modification).
  • the motor 1 described in embodiment 1, 2, or 3 is applied to at least one of the motors 11a and 13a. That is, the motor 1 described in embodiment 1, 2, or 3 (including each modification) is applied to the indoor unit 11, the outdoor unit 13, or the indoor unit 11 and the outdoor unit 13.
  • the motor 1 described in embodiment 1, 2, or 3 (including each modification) may be applied to the motor 14a of the compressor 14.
  • the air conditioner 10 can perform air conditioning, for example, in cooling operation, which blows cool air from the indoor unit 11, and in heating operation, which blows warm air.
  • the electric motor 11a is a drive source for driving the blower unit 11b.
  • the blower unit 11b can blow conditioned air.
  • the motor 11a is fixed to the housing 11c of the indoor unit 11 by, for example, screws.
  • the motor 13a is fixed to the housing 13c of the outdoor unit 13 by, for example, screws.
  • the electric motor 1 described in the first, second, or third embodiment is applied to at least one of the electric motors 11a and 13a, and therefore the same advantages as those described in the first, second, or third embodiment (including each of the modified examples) can be obtained. As a result, the performance of the air conditioner 10 can be maintained for a long period of time.
  • the electric motor 1 described in the first embodiment is applied to at least one of the electric motors 11a and 13a, making it possible to provide an air conditioner 10 that is easy to assemble and has low costs.
  • the motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples) is used as the driving source of a blower (e.g., indoor unit 11), the same advantages as those described in the corresponding embodiment or modified example can be obtained. As a result, the performance of the blower can be maintained over a long period of time.
  • a blower having the motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples) and a blade (e.g., blade 11d or 13d) driven by the motor 1 can be used alone as a device for blowing air. This blower can also be applied to equipment other than the air conditioner 10.
  • the electric motor 1 according to embodiment 1, 2, or 3 (including each of the modified examples) is used as the driving source of the compressor 14, the same advantages as those described in the corresponding embodiment or modified example can be obtained. As a result, the performance of the compressor 14 can be maintained for a long period of time.
  • the electric motor 1 described in the first, second, or third embodiment can be mounted on any electrical device having a drive source, such as a machine tool, an electric vehicle, a drone, or a robot.

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Abstract

電動機（１）は、第１の内輪（４１Ａ）及び第１の外輪（４１Ｂ）を有する第１の転がり軸受（４１）と、第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、第１の転がり軸受（４１）及び第２の転がり軸受（４２）によって回転可能に支持されたシャフト（２２）と、シャフト（２２）に固定された回転子コア（２１）と、固定子コア（３１）と、駆動回路基板（５）とを有する。駆動回路基板（５）は、第１の転がり軸受（４１）に対して回転子コア（２１）とは反対側に配置されている。第１の外輪（４１Ｂ）及び第２の外輪（４２Ｂ）は、互いに電気的に絶縁されている。第１の外輪（４１Ｂ）及び固定子コア（３１）は、互いに電気的に絶縁されている。第１の外輪（４１Ｂ）から回転子コア（２１）までの最短距離（ａ１）は、第１の外輪（４１Ｂ）から駆動回路基板（５）までの最短距離（ｂ１）よりも短い。

Description

電動機、ファン、及び空気調和機
　本開示は、電動機、ファン、及び空気調和機に関する。
　軸方向における軸受の外側に駆動回路が配置された電動機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－２４５３４４号公報
　一般に、電動機の駆動中における電動機の内部の電界の分布により、電動機の各構成要素は、電位を持ち、構成要素間に電位差が生じる。各軸受における外輪とシャフトとの間の電位差が大きい場合、内輪と外輪との間の電位差を起因とする電食が発生しやすく、電動機における振動及び騒音が発生するという課題がある。
　本開示の目的は、内輪と外輪との間の電位差を小さくし、転がり軸受における電食を低減することである。
　本開示の一態様に係る電動機は、
　第１の内輪及び第１の外輪を有する第１の転がり軸受と、
　第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、
　前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受によって回転可能に支持されたシャフトと、
　前記シャフトに固定された回転子コアと、
　前記回転子コアの外側に配置された固定子コアと、
　前記第１の転がり軸受に対して前記回転子コアとは反対側に配置された駆動回路基板と
　を備え、
　前記第１の外輪及び前記第２の外輪は、互いに電気的に絶縁されており、
　前記第１の外輪及び前記固定子コアは、互いに電気的に絶縁されており、
　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第１の外輪から前記駆動回路基板までの最短距離よりも短い。
　本開示の他の態様に係る電動機は、
　第１の内輪及び第１の外輪を有する第１の転がり軸受と、
　第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、
　前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受によって回転可能に支持されたシャフトと、
　前記シャフトに固定された回転子コアと、
　前記回転子コアの外側に配置された固定子コアと、
　前記第１の転がり軸受に対して前記回転子コアとは反対側に配置された駆動回路基板と
　を備え、
　前記第１の外輪及び前記第２の外輪は、互いに電気的に絶縁されており、
　前記第１の外輪及び前記固定子コアは、互いに電気的に絶縁されており、
　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第２の外輪から前記回転子コアまでの最短距離よりも短い。
　本開示の他の態様に係るファンは、
　羽根と、
　前記羽根を回転させる前記電動機と
　を備える。
　本開示の他の態様に係る空気調和機は、
　室内機と、
　前記室内機に接続される室外機と
　を備え、
　前記室内機、前記室外機、又は前記室内機及び前記室外機の各々は、前記電動機を有する。
　本開示によれば、内輪と外輪との間の電位差を小さくすることができ、転がり軸受における電食を低減することができる。
実施の形態１に係る電動機を概略的に示す断面図である。 第１の転がり軸受の断面の構造を概略的に示す斜視図である。 第２の転がり軸受の断面の構造を概略的に示す斜視図である。 電動機における制御系の構成を概略的に示す図である。 図１に示される第１の転がり軸受の周辺を示す拡大図である。 固定子のコイルから駆動回路基板までの電位を示すグラフである。 電動機におけるいくつかの構成要素の電位を示すグラフである。 各転がり軸受における軸受電圧を示すグラフである。 実施の形態１の変形例１に係る電動機の第１の転がり軸受の周辺を示す拡大図である。 実施の形態１の変形例２に係る電動機の第１の転がり軸受の周辺を示す拡大図である。 実施の形態２に係る電動機の構造を概略的に示す断面図である。 固定子のコイルから駆動回路基板までの電位を示すグラフである。 電動機におけるいくつかの構成要素の電位を示すグラフである。 各転がり軸受における軸受電圧を示すグラフである。 実施の形態２の変形例１に係る電動機の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態２の変形例２に係る電動機の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態３に係る電動機の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態３の変形例に係る電動機の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態４に係るファンを概略的に示す図である。 実施の形態５に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。
実施の形態１．
　実施の形態１に係る電動機１について以下に説明する。
　各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、電動機１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、回転子２の回転中心、すなわち、回転子２の回転軸である。軸線Ａｘと平行な方向は、「回転子２の軸方向」又は単に「軸方向」とも称する。径方向は、回転子２、固定子３、又は固定子コア３１の半径の方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。回転子２、固定子３、又は固定子コア３１の周方向を、単に「周方向」とも称する。
　図１は、実施の形態１に係る電動機１を概略的に示す断面図である。
　電動機１は、回転子２と、固定子３と、第１の転がり軸受４１と、第２の転がり軸受４２と、駆動回路基板５とを有する。電動機１は、例えば、同期電動機である。
　図１に示されるように、電動機１は、樹脂フレーム６と、樹脂ブラケット７とをさらに有してもよい。
〈回転子２〉
　回転子２は、回転子コア２１と、シャフト２２と、絶縁部材２３と、少なくとも１つの永久磁石（図示しない）とを有する。各永久磁石は、回転子２の磁極を形成し、回転子コア２１の内部又は回転子コア２１の外周面に設けられる。回転子コア２１は、例えば、複数の電磁鋼板で構成されている。
　回転子コア２１は、シャフト２２に固定されている。回転子コア２１は、第１の転がり軸受４１と第２の転がり軸受４２との間に位置している。シャフト２２は、第１の転がり軸受４１及び第２の転がり軸受４２によって回転可能に支持されている。
　絶縁部材２３は、シャフト２２と回転子コア２１との間に配置されている。したがって、シャフト２２及び回転子コア２１は、絶縁部材２３によって互いに電気的に絶縁されている。絶縁部材２３は、例えば、絶縁性樹脂である。図１に示される例では、回転子２は、絶縁部材２３を有するが、必ずしも絶縁部材２３を有している必要はない。
〈固定子３〉
　固定子３は、固定子コア３１と、コイル３２とを有する。固定子３（具体的には、固定子コア３１）は、回転子コア２１の外側に配置されている。コイル３２は、例えば、固定子コア３１に設けられたインシュレータに取り付けられる。
〈転がり軸受４１，４２〉
　図２Ａは、第１の転がり軸受４１の断面の構造を概略的に示す斜視図である。
　図２Ｂは、第２の転がり軸受４２の断面の構造を概略的に示す斜視図である。
　第１の転がり軸受４１の内輪４１Ａを「第１の内輪４１Ａ」とも称し、第１の転がり軸受４１の外輪４１Ｂを「第１の外輪４１Ｂ」とも称する。第２の転がり軸受４２の内輪４２Ａを「第２の内輪４２Ａ」とも称し、第２の転がり軸受４２の外輪４２Ｂを「第２の外輪４２Ｂ」とも称する。
　第１の転がり軸受４１は、第１の内輪４１Ａと、第１の外輪４１Ｂと、複数の玉４１Ｃとを有する。第１の内輪４１Ａは、シャフト２２に固定されている。第１の外輪４１Ｂは、樹脂ブラケット７によって支持されている。複数の玉４１Ｃは、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間に配置されている。
　各玉４１Ｃは、第１の内輪４１Ａの外周面と第１の外輪４１Ｂ内周面との間で回転可能である。第１の内輪４１Ａは、シャフト２２と共に回転可能である。複数の玉４１Ｃを等間隔に配列するために、隣接する玉４１Ｃの間に保持器が配置されていてもよい。各玉４１Ｃの表面には、潤滑剤が塗布されている。潤滑剤は、例えば、グリスである。
　第２の転がり軸受４２は、第２の内輪４２Ａと、第２の外輪４２Ｂと、複数の玉４２Ｃとを有する。第２の内輪４２Ａは、シャフト２２に固定されている。第２の外輪４２Ｂは、樹脂フレーム６によって支持されている。複数の玉４２Ｃは、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間に配置されている。
　各玉４２Ｃは、第２の内輪４２Ａの外周面と第２の外輪４２Ｂ内周面との間で回転可能である。第２の内輪４２Ａは、シャフト２２と共に回転可能である。複数の玉４２Ｃを等間隔に配列するために、隣接する玉４２Ｃの間に保持器が配置されていてもよい。各玉４２Ｃの表面には、潤滑剤が塗布されている。潤滑剤は、例えば、グリスである。
　シャフト２２と共に第１の内輪４１Ａ及び第２の内輪４２Ａが回転すると、各玉４１Ｃ及び各玉４２Ｃが回転する。各玉４１Ｃが回転すると、各玉４１Ｃと第１の内輪４１Ａとの間に潤滑剤の薄い膜が形成され、各玉４１Ｃと第１の外輪４１Ｂとの間に潤滑剤の薄い膜が形成される。その結果、各玉４１Ｃ及び第１の内輪４１Ａが、互いに電気的に絶縁され、各玉４１Ｃ及び第１の外輪４１Ｂが、互いに電気的に絶縁される。これにより、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間に電位差が生じる。
　シャフト２２と共に第１の内輪４１Ａ及び第２の内輪４２Ａが回転すると、各玉４１Ｃ及び各玉４２Ｃが回転する。各玉４２Ｃが回転すると、各玉４２Ｃと第２の内輪４２Ａとの間に潤滑剤の薄い膜が形成され、各玉４２Ｃと第２の外輪４２Ｂとの間に潤滑剤の薄い膜が形成される。その結果、各玉４２Ｃ及び第２の内輪４２Ａが、互いに電気的に絶縁され、各玉４２Ｃ及び第２の外輪４２Ｂが、互いに電気的に絶縁される。これにより、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間に電位差が生じる。
〈駆動回路基板５〉
　図３は、電動機１における制御系の構成を概略的に示す図である。
　インバータ主回路５１は、駆動回路基板５に設けられている。インバータ主回路５１は、コイル３２に電気的に接続されている。
　図１に示されるように、駆動回路基板５は、第１の転がり軸受４１に対して回転子コア２１とは反対側に配置されている。すなわち、図１に示される例では、第１の転がり軸受４１は、回転子コア２１と駆動回路基板５との間に配置されている。
〈樹脂フレーム６〉
　樹脂フレーム６は、固定子３及び第２の転がり軸受４２を支持している。樹脂フレーム６は、例えば、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）で作られている。
〈樹脂ブラケット７〉
　樹脂ブラケット７は、駆動回路基板５を覆っており、第１の転がり軸受４１を支持している。樹脂ブラケット７は、例えば、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）で作られている。
　第１の外輪４１Ｂ及び第２の外輪４２Ｂは、互いに電気的に絶縁されている。例えば、樹脂フレーム６が絶縁性材料で作られており、樹脂ブラケット７も絶縁性材料で作られている。樹脂フレーム６又は樹脂ブラケット７のどちらかが、絶縁性材料で作られていてもよい。これにより、第１の外輪４１Ｂ及び第２の外輪４２Ｂは、互いに電気的に絶縁される。
　第１の外輪４１Ｂ及び固定子コア３１は、互いに電気的に絶縁されている。第２の外輪４２Ｂ及び固定子コア３１は、互いに電気的に絶縁されている。
　図４は、図１に示される第１の転がり軸受４１の周辺を示す拡大図である。
　図４に示される例では、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ１は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも小さい。
〈電動機１における電位〉
　電動機１では、樹脂ブラケット７は、絶縁性材料で作られている。この場合、第１の外輪４１Ｂは、固定子コア３１とは電気的に接続されていない。そのため、電動機１の内部に生じる電位差によって、シャフト２２と第１の外輪４１Ｂとの間に電位差が生じる。その結果、シャフト２２と電気的に接続されている第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間に電位差が生じる。
　図５は、固定子３のコイル３２から駆動回路基板５までの電位を示すグラフである。
　図１に示される電動機１では、コイル３２において電位が最も高く、駆動回路基板５に設けられた低電圧側のラインにおいて電位が最も低い。したがって、図５では、コイル３２の電位（コイル電位とも称する）が１．０として示されており、駆動回路基板５の電位（基板電位とも称する）が０として示されている。
　図５に示される例では、回転子コア２１の電位はコイル電位に近いため、回転子コア２１は高い電位を有し、駆動回路基板５に近い第１の外輪４１Ｂが最も低い電位を有する。第２の外輪４２Ｂは、駆動回路基板５に対してコイル３２に近いため、シャフト２２及び第１の外輪４１Ｂよりも高い電位を有する。第１の内輪４１Ａの電位、シャフト２２の電位、及び第２の外輪４２Ｂは、第１の外輪４１Ｂの電位と第２の外輪４２Ｂの電位との間の電位である。したがって、図５に示されるように、電動機１における各構成要素における電位は、最短距離ａ１及び最短距離ｂ１に依存する。
　第１の転がり軸受４１において、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間の電位差を、「軸受電圧」又は「第１の軸受電圧」と称する。第２の転がり軸受４２において、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間の電位差を、「軸受電圧」又は「第２の軸受電圧」と称する。
　図６は、電動機１におけるいくつかの構成要素の電位を示すグラフである。
　図７は、各転がり軸受における軸受電圧を示すグラフである。
　図６及び図７に示されるように、電動機１における各構成要素における電位は、最短距離ａ１及び最短距離ｂ１に依存する。図６に示されるように、最短距離ｂ１に対して最短距離ａ１が小さくなるほど、第１の外輪４１Ｂの電位、第２の外輪４２Ｂの電位、及びシャフト２２の電位は、コイル電位に近づく。これにより、各転がり軸受における内輪と外輪との間の電位差が小さくなるため、各転がり軸受における軸受電圧が小さくなる。図７に示されるように、本実施の形態では、特に、第１の転がり軸受４１における軸受電圧が小さくなる。
　本実施の形態では、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ１は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも小さい。したがって、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１の内部における放電による電食を低減することができる。さらに、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第２の転がり軸受４２の内部における放電による電食を低減することができる。その結果、電動機１の寿命を改善することができる。
〈実施の形態１の変形例１〉
　図８は、実施の形態１の変形例１に係る電動機１の第１の転がり軸受４１の周辺を示す拡大図である。
　図８に示される例では、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離ａ２は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも短い。例えば、図８に示される電動機１では、回転子コア２１の内径は、第１の転がり軸受４１の外径はよりも大きい。図８に示される例では、最短距離ａ２は、軸方向における第１の外輪４１Ｂの端部から軸方向における回転子コア２１の内周面の端部までの最短距離である。
　実施の形態１の変形例１によれば、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離ａ２は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも短い。したがって、第１の転がり軸受４１おける軸受電圧を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１の内部における電食を低減することができる。さらに、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第２の転がり軸受４２の内部における放電による電食を低減することができる。
　実施の形態１の変形例１において、回転子コア２１の代わりに、ボンド磁石を用いてもよい。ボンド磁石は、例えば、磁粉及び樹脂が混合された磁石である。この場合、第１の外輪４１Ｂの外周面から固定子コア３１までの最短距離が、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも短い。これにより、図８に示される電動機１と同様に、第１の転がり軸受４１における軸受電圧を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１における電食を低減することができる。
〈実施の形態１の変形例２〉
　図９は、実施の形態１の変形例２に係る電動機１の第１の転がり軸受４１の周辺を示す拡大図である。
　実施の形態１の変形例２に係る電動機１は、第１の外輪４１Ｂを保持する第１の導電体７１を有する。第１の導電体７１は、円筒形状を有している。
　図９に示される例では、第１の導電体７１は、第１の外輪４１Ｂに対向する部分と、回転子コア２１に対向する部分とを有する。第１の導電体７１から回転子コア２１までの最短距離ａ３は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも短い。第１の導電体７１と第１の外輪４１Ｂとの間には導通があるため、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１に対して、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの電気的な距離を小さくすることができる。これにより、第１の転がり軸受４１における電食を低減することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２に係る電動機１は、実施の形態１で説明した構成要素を有することができる。実施の形態２において、実施の形態１に係る電動機１と異なる詳細について以下に説明する。
　図１０は、実施の形態２に係る電動機１の構造を概略的に示す断面図である。
　実施の形態２に係る電動機１では、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ１は、第２の外輪４２Ｂから回転子コア２１までの最短距離ｃ１よりも短い。
　図１１は、固定子３のコイル３２から駆動回路基板５までの電位を示すグラフである。
　実施の形態２に係る電動機１では、実施の形態１と同様に、コイル３２において電位が最も高く、駆動回路基板５に設けられた低電圧側のラインにおいて電位が最も低い。したがって、図１１では、コイル３２の電位（コイル電位とも称する）が１．０として示されており、駆動回路基板５の電位（基板電位とも称する）が０として示されている。
　図１１に示される例では、実施の形態１と同様に、回転子コア２１の電位はコイル電位に近いため、回転子コア２１は高い電位を有し、駆動回路基板５に近い第１の外輪４１Ｂが最も低い電位を有する。第２の外輪４２Ｂは、駆動回路基板５に対してコイル３２に近いため、シャフト２２及び第１の外輪４１Ｂよりも高い電位を有する。第１の内輪４１Ａの電位、シャフト２２の電位、及び第２の外輪４２Ｂは、第１の外輪４１Ｂの電位と第２の外輪４２Ｂの電位との間の電位である。したがって、図１１に示されるように、電動機１における各構成要素における電位は、最短距離ａ１及び最短距離ｂ１に依存する。
　図１２は、電動機１におけるいくつかの構成要素の電位を示すグラフである。
　図１３は、各転がり軸受における軸受電圧を示すグラフである。
　図１２及び図１３に示されるように、電動機１における各構成要素における電位は、最短距離ａ１及び最短距離ｃ１に依存する。図１２に示されるように、最短距離ｃ１に対して最短距離ａ１が小さくなるほど、第１の外輪４１Ｂの電位、第２の外輪４２Ｂの電位、及びシャフト２２の電位は、コイル電位に近づく。これにより、各転がり軸受における内輪と外輪との間の電位差が小さくなるため、各転がり軸受における軸受電圧が小さくなる。
　本実施の形態では、上述のように、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ１は、第２の外輪４２Ｂから回転子コア２１までの最短距離ｃ１よりも短い。したがって、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１の内部における放電による電食を低減することができる。さらに、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第２の転がり軸受４２の内部における放電による電食を低減することができる。その結果、電動機１の寿命を改善することができる。
〈実施の形態２の変形例１〉
　図１４は、実施の形態２の変形例１に係る電動機１の構造を概略的に示す断面図である。
　図１４に示される例では、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１までの最短距離ａ２は、第２の外輪４２Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離ｃ２よりも短い。図１４に示される例では、最短距離ａ２は、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離である。
　図１４に示される例では、回転子コア２１の内径が、第１の転がり軸受４１の外径よりも大きい。
　実施の形態２の変形例１において、回転子コア２１の代わりに、ボンド磁石を用いてもよい。ボンド磁石は、例えば、磁粉及び樹脂が混合された磁石である。この場合、第１の外輪４１Ｂの外周面から固定子コア３１までの最短距離が、第２の外輪４２Ｂの外周面から固定子コア３１までの最短距離よりも短い。これにより、図１４に示される電動機１と同様に、第１の転がり軸受４１における軸受電圧を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１における電食を低減することができる。
　実施の形態２の変形例１に係る電動機１によれば、第１の転がり軸受４１おける軸受電圧を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１の内部における電食を低減することができる。さらに、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第２の転がり軸受４２の内部における放電による電食を低減することができる。
〈実施の形態２の変形例２〉
　図１５は、実施の形態２の変形例２に係る電動機１の構造を概略的に示す断面図である。
　変形例２に係る電動機１は、第２の外輪４２Ｂを保持する第２の導電体７２を有する。
　図１５に示される例では、第２の導電体７２は、第２の外輪４２Ｂに対向する部分と、回転子コア２１に対向する部分とを有する。第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ２は、第２の導電体７２から回転子コア２１までの最短距離ｃ３よりも短い。図１５に示される例では、最短距離ａ２は、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離である。
　第１の導電体７１と第１の外輪４１Ｂとの間には導通があるため、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１に対して、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの電気的な距離を小さくすることができる。これにより、第１の転がり軸受４１における電食を低減することができる。さらに、第２の転がり軸受４２における電食を低減することができる。
実施の形態３．
　図１６は、実施の形態３に係る電動機１の構造を概略的に示す断面図である。
　実施の形態３に係る電動機１は、実施の形態１で説明した構成要素を有することができる。実施の形態３に係る電動機１は、実施の形態１で説明した構造と、実施の形態２で説明した構造とを有する。
　図１６に示されるように、実施の形態３に係る電動機１では、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ１は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも小さく、第１の外輪４１Ｂから回転子コア２１までの最短距離ａ１は、第２の外輪４２Ｂから回転子コア２１までの最短距離ｃ１よりも短い。これにより、第１の外輪４１Ｂの電位は、回転子コア２１の電位に近い高い電位となる。さらに、最短距離ａ１に対して最短距離ｃ１を長くすることで、第２の外輪４２Ｂの電位は、回転子コア２１の電位に対して低い電位となる。したがって、電動機１において、相対的に低い電位を持つ第１の外輪４１Ｂと相対的に高い電位を持つ第２の外輪４２Ｂとの間の電位差が小さくなり、各転がり軸受（すなわち、第１の転がり軸受４１及び第２の転がり軸受４２）の軸受電圧が小さくなり、各転がり軸受における電食をさらに低減することができる。その結果、電動機１の寿命を改善することができる。
〈実施の形態３の変形例〉
　図１７は、実施の形態３の変形例に係る電動機１の構造を概略的に示す断面図である。
　実施の形態３の変形例に係る電動機１は、実施の形態１で説明した構成要素を有することができる。実施の形態３に係る電動機１は、実施の形態１の変形例１で説明した構造と、実施の形態２の変形例１で説明した構造とを有する。
　図１７に示されるように、実施の形態３の変形例に係る電動機１では、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離ａ２は、第１の外輪４１Ｂから駆動回路基板５までの最短距離ｂ１よりも短く、第１の外輪４１Ｂの外周面から回転子コア２１までの最短距離ａ２は、第２の外輪４２Ｂの外周面から回転子コア２１の内周面までの最短距離ｃ２よりも短い。
　実施の形態３の変形例に係る電動機１によれば、第１の内輪４１Ａと第１の外輪４１Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第１の転がり軸受４１の内部における放電による電食を低減することができる。さらに、第２の内輪４２Ａと第２の外輪４２Ｂとの間の電位差を小さくすることができ、第２の転がり軸受４２の内部における放電による電食を低減することができる。その結果、電動機１の寿命を改善することができる。
実施の形態４．
　図１８は、実施の形態４に係るファン９を概略的に示す図である。
　ファン９は、羽根９１と、電動機１とを有する。ファン９は、送風機とも称する。羽根９１は、例えば、ガラス繊維を含むポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）で形成されている。羽根９１は、例えば、シロッコファン、プロペラファン、クロスフローファン、又はターボファンである。
　電動機１は、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１である。羽根９１は、電動機１のシャフトに固定されている。電動機１は、羽根９１を駆動させる。具体的には、電動機１は、羽根９１を回転させる。電動機１が駆動すると、羽根９１が回転し、気流が生成される。これにより、ファン９は送風することができる。
　実施の形態４に係るファン９は、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１を有するので、対応する実施の形態又は変形例で説明した利点と同じ利点を得ることができる。さらに、ファン９の性能を長期にわたって維持することができる。
　さらに、実施の形態４に係るファン９は実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１を有するので、ファン９における振動及び騒音を低減することができる。
実施の形態５．
　実施の形態５に係る空気調和機１０（冷凍空調装置又は冷凍サイクル装置とも称する）について説明する。
　図１９は、実施の形態５に係る空気調和機１０の構成を概略的に示す図である。
　実施の形態５に係る空気調和機１０は、送風機（第１の送風機とも称する）としての室内機１１と、室内機１１に接続される送風機（第２の送風機とも称する）としての室外機１３とを有する。
　本実施の形態では、空気調和機１０は、室内機１１と、冷媒配管１２と、室外機１３とを有する。例えば、室外機１３は、冷媒配管１２を通して室内機１１に接続される。
　室内機１１は、電動機１１ａと、電動機１１ａによって駆動されることにより、送風する送風部１１ｂと、電動機１１ａ及び送風部１１ｂを覆うハウジング１１ｃとを有する。電動機１１ａは、例えば、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１である。送風部１１ｂは、例えば、電動機１１ａによって駆動される羽根１１ｄを有する。例えば、羽根１１ｄは、電動機１１ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。
　室外機１３は、電動機１３ａと、送風部１３ｂと、圧縮機１４と、熱交換器（図示しない）と、送風部１３ｂ、圧縮機１４、及び熱交換器を覆うハウジング１３ｃとを有する。電動機１３ａは、例えば、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１である。送風部１３ｂは、電動機１３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部１３ｂは、例えば、電動機１３ａによって駆動される羽根１３ｄを有する。例えば、羽根１３ｄは、電動機１３ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。
　圧縮機１４は、電動機１４ａと、電動機１４ａによって駆動される圧縮機構１４ｂ（例えば、冷媒回路）と、電動機１４ａ及び圧縮機構１４ｂを覆うハウジング１４ｃとを有する。電動機１４ａは、例えば、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１である。
　空気調和機１０において、室内機１１及び室外機１３の少なくとも１つは、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１を有する。すなわち、室内機１１、室外機１３、又は室内機１１及び室外機１３の各々は、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１を有する。具体的には、送風部の駆動源として、電動機１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１が適用される。すなわち、室内機１１、室外機１３、又は室内機１１及び室外機１３の各々に、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１が適用される。圧縮機１４の電動機１４ａに、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１を適用してもよい。
　空気調和機１０は、例えば、室内機１１から冷たい空気を送風する冷房運転、温かい空気を送風する暖房運転などの空調を行うことができる。室内機１１において、電動機１１ａは、送風部１１ｂを駆動するための駆動源である。送風部１１ｂは、調整された空気を送風することができる。
　室内機１１において、電動機１１ａは、例えば、ねじによって室内機１１のハウジング１１ｃに固定されている。室外機１３において、電動機１３ａは、例えば、ねじによって室外機１３のハウジング１３ｃに固定されている。
　実施の形態５に係る空気調和機１０では、電動機１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１が適用されるので、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、空気調和機１０の性能を長期にわたって維持することができる。
　さらに、実施の形態５に係る空気調和機１０では、電動機１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１が適用されるので、組み立てを容易にするとともにコストの低い空気調和機１０を提供することができる。
　さらに、送風機（例えば、室内機１１）の駆動源として、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１が用いられる場合、対応する実施の形態又は変形例で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、送風機の性能を長期にわたって維持することができる。実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１とその電動機１によって駆動される羽根（例えば、羽根１１ｄ又は１３ｄ）とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和機１０以外の機器にも適用可能である。
　さらに、圧縮機１４の駆動源として、実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）に係る電動機１が用いられる場合、対応する実施の形態又は変形例で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、圧縮機１４の性能を長期にわたって維持することができる。
　実施の形態１、２、又は３（各変形例を含む）で説明した電動機１は、工作機、電気自動車、ドローン、ロボットなどの、駆動源を有するあらゆる電気機器に搭載できる。
　以上に説明した各実施の形態及び各変形例における特徴は、互いに組み合わせることができる。
　１，１１ａ，１３ａ，１４ａ　電動機、　２　回転子、　３　固定子、　５　駆動回路基板、　６　樹脂フレーム、　７　樹脂ブラケット、　９　ファン、　１０　空気調和機、　１１　室内機、　１２　冷媒配管、　１３　室外機、　２１　回転子コア、　２２　シャフト、　３１　固定子コア、　３２　コイル、　４１　第１の転がり軸受、　４１Ａ　第１の内輪、　４１Ｂ　第１の外輪、　４２Ａ　第２の内輪、　４２Ｂ　第２の外輪、　４２　第２の転がり軸受、　７１　第１の導電体、　７２　第２の導電体、　８１，９１　羽根。

Claims (11)

  1. 　第１の内輪及び第１の外輪を有する第１の転がり軸受と、
    　第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、
    　前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受によって回転可能に支持されたシャフトと、
    　前記シャフトに固定された回転子コアと、
    　前記回転子コアの外側に配置された固定子コアと、
    　前記第１の転がり軸受に対して前記回転子コアとは反対側に配置された駆動回路基板と
    　を備え、
    　前記第１の外輪及び前記第２の外輪は、互いに電気的に絶縁されており、
    　前記第１の外輪及び前記固定子コアは、互いに電気的に絶縁されており、
    　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第１の外輪から前記駆動回路基板までの最短距離よりも短い、
    　電動機。
  2. 　前記第１の外輪の外周面から前記回転子コアの内周面までの最短距離は、前記第１の外輪から前記駆動回路基板までの前記最短距離よりも短い請求項１に記載の電動機。
  3. 　前記第１の外輪を保持する第１の導電体をさらに備え、
    　前記第１の導電体から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第１の外輪から前記駆動回路基板までの前記最短距離よりも短い、
    　請求項１又は２に記載の電動機。
  4. 　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの前記最短距離は、前記第２の外輪から前記回転子コアまでの最短距離よりも短い請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
  5. 　前記第１の外輪の外周面から前記回転子コアの内周面までの最短距離は、前記第２の外輪の外周面から前記回転子コアの内周面までの最短距離よりも短い請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機。
  6. 　前記第２の外輪を保持する第２の導電体をさらに備え、
    　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第２の導電体から前記回転子コアまでの前記最短距離よりも短い、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
  7. 　第１の内輪及び第１の外輪を有する第１の転がり軸受と、
    　第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、
    　前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受によって回転可能に支持されたシャフトと、
    　前記シャフトに固定された回転子コアと、
    　前記回転子コアの外側に配置された固定子コアと、
    　前記第１の転がり軸受に対して前記回転子コアとは反対側に配置された駆動回路基板と
    　を備え、
    　前記第１の外輪及び前記第２の外輪は、互いに電気的に絶縁されており、
    　前記第１の外輪及び前記固定子コアは、互いに電気的に絶縁されており、
    　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第２の外輪から前記回転子コアまでの最短距離よりも短い、
    　電動機。
  8. 　前記第１の外輪の外周面から前記回転子コアの内周面までの最短距離は、前記第２の外輪の外周面から前記回転子コアの内周面までの最短距離よりも短い請求項７に記載の電動機。
  9. 　前記第２の外輪を保持する第２の導電体をさらに備え、
    　前記第１の外輪から前記回転子コアまでの最短距離は、前記第２の導電体から前記回転子コアまでの前記最短距離よりも短い、
    　請求項７又は８に記載の電動機。
  10. 　羽根と、
    　前記羽根を回転させる請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機と
    　を備えるファン。
  11. 　室内機と、
    　前記室内機に接続される室外機と
    　を備え、
    　前記室内機、前記室外機、又は前記室内機及び前記室外機の各々は、請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機を有する
    　空気調和機。
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