电动机和具有该电动机的电设备的制作方法

专利名称：电动机和具有该电动机的电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机和具有该电动机的电设备，特别是涉及改良以抑制轴承的电蚀的发生的电动机和具有该电动机的电设备。
背景技术：
近年来，电动机采用通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)方式(PWM方式)的逆变器驱动的方式的例子变多。在像这样的PWM方式的变频驱动的情况下，由于绕组的中性点电位不为零，所以轴承的外轮和内轮之间产生电位差(以下，称为轴电压)。轴电压包括由开关产生的高频成分，当轴电压达到轴承内部的油膜的绝缘破坏电压时，微小电流流过轴承内部，在轴承内部发生电蚀。在电蚀进行的情况下，轴承内轮、轴承外轮或轴承珠上发生波状磨损现象，以至出现异常音，成为电动机的故障的主要原因之一。此外，以PWM方式变频驱动电动机的驱动电路(包括控制电路等)的电源供给电路，与该电源供给电路的一次侧电路和一次侧电路侧接地的地线之间为电绝缘的结构。现有技术中，为了防止电蚀，考虑有如下的对策。(1)使轴承内轮与轴承外轮为导通状态。(2)使轴承内轮与轴承外轮为绝缘状态。(3)降低轴电压。作为上述(1)的具体方法，可以举出使轴承的润滑剂为导电性的方法。但是，导电性润滑剂存在随着时间经过导电性变差和缺乏滑动可靠性等课题。此外，虽然可以考虑在旋转轴设置电刷，使之成为导通状态的方法，但是该方法也存在需要电刷磨损粉和空间等课题。作为上述(2)的具体方法，可以举出将轴承内部的铁珠变更为非导电性的陶瓷珠的方法。该方法虽然电蚀防止的效果非常高，但是存在成本高的问题，无法在通用的电动机中采用。作为上述⑶的具体方法，通过使定子铁心与具有导电性的金属制的支架 (bracket)短路，使静电电容变化来降低轴电压的方法，在现有技术中是公知的(例如，参照专利文献1)。此外，在抑制电动机的轴承的电蚀的现有技术中，也公开有多个将电动机的定子铁心等与接地的地线电连接的结构。在专利文献1中，通过使定子铁心与支架短路，降低定子铁心侧的阻抗，由此抑制轴承的电蚀。S卩，一般而言，在洗衣机、洗碗干燥机等的用水的地方使用、有触电风险的电动机， 在充电部的绝缘(基础绝缘)之外，有必要追加独立的绝缘(以下，称为附加绝缘)。另一方面，此外的空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化器等所使用的电动机，由于没有触电的风险，所以不需要附加绝缘。因此，空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化器等所使用的电动机，转子不是绝缘结构，所以转子侧(轴承内轮侧)的阻抗处于低的状态。与此相对地，定子侧(轴承外轮侧)为绝缘结构，所以阻抗处于高的状态。在这种情况下，由于阻抗产生电压下降差，轴承内轮侧的电位高，与之相对地，轴承外轮侧的电位低，所以变为不平衡状态，会产生高的轴电压。而且，由于这种高的轴电压，有可能在轴承上发生电蚀。为了规避这种状态，专利文献1中采用如下方法通过使定子铁心与支架短路，如上所述降低定子侧(轴承外轮侧)的阻抗，使之与转子侧(轴承内轮侧)的阻抗近似。此外，近年来，提案有将定子侧的定子铁心等固定部件用模铸(mold)材料等模铸，从而提高了可靠性的模铸电动机。在此，考虑代替金属制的支架用这种绝缘性的模铸材料固定轴承，抑制发生于轴承外轮侧的不必要的高频电压和流过轴承内外轮间的不必要的高频电流。但是，这种模铸材料是树脂，存在固定轴承强度不足，或者由于树脂成型所以尺寸精度差、容易发生轴承的蠕变故障等课题。即，轴承(bearing)这种轴承，一般而言，例如在外轮和外壳内周面间存在间隙的情况下，由于传递负载而在轴上产生径向的力。当产生这样的力时，由于径向的相对差而容易发生滑动现象，这种滑动现象被称为蠕变。这种蠕变，一般而言，能够通过将外轮牢固地固定于支架等的外壳而得到抑制。此外，近年来，伴随着电动机的高输出化，需要更加牢固地固定轴承。因此，例如，预先将用钢板等加工的尺寸精度好的金属制的支架用于固定轴承等实施蠕变对策变得不可或缺。特别是，轴承一般是相对于旋转轴在两个部位受力的结构，但出于这里所述的强度方面和实施的容易性等理由，优选对两个轴承用金属制的支架固定。但是，如专利文献1所述的现有的方法，存在如下课题。即，由于该现有的方法是短路的方法，所以不能进行阻抗的调整，由转子的磁铁材质和构造，存在轴电压变高的情况。此外，作为其他的课题还可以列举如下由于是降低阻抗的方法，所以这是在轴承内轮和轴承外轮之间总是在电位高的状态下取得平衡的状态。在这种状态的情况下，如果因电动机的使用环境或定子和转子的组装精度偏差等而使阻抗的平衡受到破坏，则也存在轴电压反而增大，容易发生电蚀的可能。通过在反输出轴侧也采用导电性支架，也存在比以往用绝缘树脂固定时的阻抗低的状态的课题。即，以前的树脂外壳是为了具有牢固的绝缘性能而在轴承内外轮间不使电流流过的状态，但通过采用导电性支架，使绝缘性能下降，变成电流流过轴承内外轮间的状态，存在反输出轴侧的轴承也容易发生电蚀的可能。先行技术文献专利文献专利文献1 日本特开2007-159302号公报

发明内容
本发明的电动机包括含有卷装绕组的定子铁心的定子；含有与定子相对且在圆周方向上保持永久磁铁的旋转体，和以贯通旋转体的中央的方式固接的轴的转子；支承轴的轴承；固定轴承的两个导电性的支架；和装载有驱动绕组的驱动电路的印刷电路板。而且，在旋转体的外周与轴之间设置有电介质层，两个支架电连接，且在定子铁心与支架之间连接有调整阻抗的阻抗调整部件。根据这种结构，通过在旋转轴和旋转体的外周之间设置的电介质层，在低阻抗的转子中，等价地是电介质层的静电电容串联连接的结构，能够提高转子侧的阻抗。通过这样的方式，如果提高转子侧的阻抗，则能够使其与作为高阻抗的定子侧的阻抗近似。其结果是，能够取得平衡以使轴承内轮和轴承外轮的高频电位相等。而且，由于定子侧和转子侧的阻抗是高状态，所以轴承内轮和轴承外轮的电位能够在低状态下取得平衡，能够不受使用环境等的影响地抑制轴电压。像这样，由于对于被导电性的支架固定的轴承，降低轴承内轮和外轮之间的电位差，所以能够确保轴承的固定强度，并且抑制因PWM等的高频而产生的轴承的电蚀的发生。而且，还在定子铁心和支架之间连接阻抗调整部件，由此能够容易地对定子侧的阻抗进行微调，能够适当地进行匹配以使定子侧的阻抗和转子侧的阻抗更加近似或相同。通过该阻抗的匹配，能够使轴承内轮的电位和轴承外轮的电位更加相等或近似，能够降低各个轴承的轴电压。此外，将两个支架电连接使其形成相同电位，由此，阻抗调整仅需在任一个支架进行即可，能够用简单的结构对两个轴承分别降低轴电压。此外，本发明的电设备装载有上述电动机。根据该结构，在内部用电压发生异常的情况下，通过保护电路部，能够仅对涉及安全性的特定控制电路停止异常电压的供给。因此，能够防止起因于异常电压的特定的控制电路部的破坏等。进而，通过将特定的控制电路部例如作为电动机驱动电路，能够防止起因于异常电压的电动机的异常动作，所以也能够确保安全性。如上所述，根据本发明的电动机，能够降低轴电压，所以能够提供一种抑制了轴承的电蚀的发生的电动机和具有该电动机的电设备。


图1是表示本发明的实施方式1的电动机的截面的结构图。
图2是表示该电动机的旋转体的结构的图。
图3是表示该电动机的主要部分的图。
图4是表示实施例1的轴电压的测定方法的图。
图5是表示完全波形溃散的波形的一例的图。
图6是表示局部波形溃散的波形的一例的图。
图7是表示无波形溃散的波形的一例的图。
图8是表示电压波形比零电压线向下时的波形的图。
图9是表示实施例1的接地与轴之间的电压的测定方法的图。
图10是表示实施例3的电动机的结构的图。
图11是表示比较例1的电动机的结构的图。
图12是表示为了比较而制作的电电介质层未设置的状态的旋转体的图。
图13是表示比较例2的电动机的结构的图。
图14是表示比较例3的电动机的结构的图。
图15是表示比较例3的电动机的其他结构的图。
图16是表示各实施例和比较例的评价结果的图。
图17是本发明的实施方式2的电设备(空调室内机)的结构图。
图18是本发明的实施方式3的电设备(空调室外机)的结构图。
图19是本发明的实施方式4的电设备(热水器)的结构图。
图20是本发明的实施方式5的电设备(空气净化器)的结构图。
具体实施例方式下面，使用附图，对本发明的电动机和具有该电动机的电设备进行说明。(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1的无刷电动机的截面的结构图。在本实施方式中，举出作为装载于作为电设备的空调，用于驱动送风风扇用的电动机的无刷电动机的一个例子进行说明。此外，本实施方式中，举出转子旋转自如地配置于定子的内周侧的内转子 (inner rotor)型的无刷电动机的例子进行说明。作为该电动机的方式，将以转子具有永久磁铁的无刷电动机为例进行说明。本发明的电动机并未限定于这些例子。在图1中，在定子铁心11，间隔作为用于将定子铁心11绝缘的树脂的绝缘体21， 卷装有作为绕组的定子绕组12。而且，这种定子铁心11，与其他的固定部件一起，用作为模铸材料的绝缘树脂13模铸成型。在本实施方式中，通过将这些部件像这样模铸一体成型， 构成外形为大致圆筒形状的定子10。在定子10的内侧间隔空隙插入转子14。转子14具有包含转子铁心31的圆板状的旋转体30 ；和贯通旋转体30的中央固接旋转体30的轴16。旋转体30，与定子10的内周侧相对地在周方向上保持铁素体树脂磁铁的永久磁铁32。图2表示本发明的实施方式1的电动机的旋转体30的结构。图2表示从旋转体 16的长度方向看旋转体30的结构。下面对其进行详细的说明，如图1和图2所示，旋转体 30具有依次配置以下部分的结构从最外周部的永久磁铁32向内周侧的轴16，构成转子铁心31的外周部的外侧铁心31a;电介质层50 ；和构成转子铁心31的内周部的内侧铁心31b。 此外，在图1和图2中，表示将这些转子铁心31、电介质层50和永久磁铁32 —体成型作为旋转体30的结构例。这种旋转体30的外周侧配置成与固定10的内周侧相对。在旋转体14的轴16安装有支承轴16的两个轴承15。轴承15是具有多个铁珠的圆筒形状的轴承(bearing)，轴承15的内轮侧固定于轴16。在图1中，在成为轴16从无刷电动机主体突出的一侧的输出轴侧，轴承1 支承轴16，在其相反侧(以下，称为反输出轴侧)，轴承1 支承轴16。而且，这些轴承15，分别通过具有导电性的金属制的支架，固定轴承15的外轮侧。在图1中，输出轴侧的轴承15a由支架17固定，反输出轴侧的轴承15b由支架19固定。通过如上所述的结构，轴16被两个轴承15支承，转子14旋转自如地旋转。另外，在该无刷电动机中内置有安装了包含控制电路的驱动电路的印刷电路板 18。驱动电路包括驱动定子绕组12的脉冲宽度调制方式的逆变器等。在内置了该印刷电路板18后，通过将支架17压入定子10，形成无刷电动机。在印刷电路板18连接有包括施加绕组的电源电压Vdc、控制电路的电源电压Vcc和控制转数的控制电压Vsp的导线和接地线20g等的连接线20。包含于连接线20的接地线20g，与印刷电路板18上的接地GND连接。接地GND在印刷电路板18中，是用来预先设定作为零点(zero point)的基准电位的零电位点部(零电位基准)，在印刷电路板18上配置有作为接地配线的配线图形。S卩，包含于连接线20的接地线20g，与印刷电路板18上的接地配线连接。而且，本实施方式的无刷电动机经由导通部件60，将定子铁心11与作为印刷电路板18上的零电位基准的接地配线电连接。此外，安装有驱动电路的印刷电路板18上的接地GND，与接地的地线和一次侧(电源)电路绝缘，接地的地线和一次侧电源电路的电位，为浮动状态。连接线20所包含的地线 20g，与作为零电位点部的接地配线连接。此外，供给与安装有驱动电路的印刷电路板18连接的绕组的电源电压的电源电路、供给控制电路的电源电压的电源电路、施加控制电压的导线和控制电路的地线等，与供给绕组的电源电压的电源电路所对应的一次侧(电源)电路、供给控制电路的电源电压的电源电路所对应的一次侧(电源)电路、与这些一次侧(电源)电路连接的接地的地线和独立接地的地线的任一个都电绝缘。即，相对于一次侧(电源)电路电位和接地的地线电位，安装于印刷电路板18的驱动电路为电绝缘状态，所以电位为浮动状态。这表现为电浮状态，为大家所熟知。此外，由此，供给连接于印刷电路板18 的绕组的电源电压的电源电路和供给控制电路的电源电压的电源电路的结构，也被称为浮动电源，这也是大家所熟知的。而且，在本实施方式中，与外部和定子铁心11绝缘的导通销22，与支架19以预先电连接的状态用绝缘树脂13模铸一体成型。于是，成为在定子10的输出轴侧的端面，导通销22的前端从绝缘树脂13露出的状态。此外，在导通销22的前端，还连接用于与支架17 电连接的导通销23，将支架17压入定子10时，确保支架17与导通销23导通。通过这样的结构，在电动机内部，在支架17和支架19与定子铁心11绝缘的状态下，支架17和支架19 电连接。而且，本实施方式的特征在于，在定子铁心11与支架17之间还电连接有作为介电元件的电容器40，作为阻抗调整部件。S卩，电容器40连接在双方间电绝缘的定子11与支架 17之间。为了使定子铁心11和轴承15的内轮之间的阻抗，与定子铁心11和轴承15的外轮之间的阻抗匹配，该电容器40作为匹配部件而设置。为了进行这样的连接，在作为模铸材料的绝缘树脂13的一部分设置贯通孔41，使通过贯通孔41与定子铁心11连接的连接销 42的一端突出。而且，将电容器40的一端与连接销42连接，将电容器40的另一端与支架 17连接。对于如上所述结构的本无刷电动机，通过经由连接线20供给各电源电压和控制信号，由印刷电路板18的驱动电路驱动定子绕组12。当驱动定子绕组12时，驱动电流在定子绕组12流动，从定子铁心11产生磁场。然后，通过来自定子铁心11的磁场和来自磁铁32的磁场，与这些磁场的极性相应地产生吸力和斥力，通过这些力使转子14以轴16为中心旋转。接着，对本无刷电动机的更详细结构进行说明。首先，本无刷电动机，如上所述，轴16被两个轴承15支承，并且各个轴承15也被支架固定、支承。而且，为了抑制如上所述的蠕变导致的问题，在本实施方式中，采用各个轴承15被具有导电性的金属制的支架固定的结构。即，在本实施方式中，将预先用钢板加工的尺寸精度好的导电性的支架用于轴承15的固定。特别是，在要求电动机高输出的情况下，优选采用这种结构。具体而言，首先，对反输出轴侧的轴承15b，利用与轴承15b的外周径大致相等的外周径的支架19来固定。此外，该支架19，与绝缘树脂13模铸一体成型。即，如图1所示， 反输出轴侧的绝缘树脂13的形状，是具有从本无刷电动机主体向反输出轴侧突出的主体突出部13a的形状。在该主体突出部13a的主体内部侧，配置有支架19作为内支架(inner bracket)，与绝缘树脂13模铸一体成型。支架19具有中空圆筒状的杯形状，更具体地说，具有打开一边的圆筒部19a，和从打开侧的圆筒端部稍向外方向扩展的环状的檐部19b。圆筒部19a的内周径与轴承15b的外周径大致相等，将圆筒部19a插入轴承15b，由此，轴承 15b经由支架19也被固定于绝缘树脂13。通过采用这种结构，轴承15b的外轮侧被固定于金属制的支架19，所以能够抑制蠕变导致的问题。此外，檐部19b的外周径仅比轴承1 的外周径稍大。即，檐部1%的外周径比轴承15b的外周径大，且至少比旋转体30的外周径小。通过使支架19形成为这样的形状，与例如檐部超过旋转体30的外周扩展到定子铁心 10的结构相比，成本高的金属材料的使用受到抑制。此外，由于像这样抑制了金属制的支架19的面积，而且以用绝缘树脂13覆盖支架19的外轮廓的方式模铸一体成型，所以能够抑制从轴承1 产生的噪音。接着，对输出轴侧的轴承15a，利用与定子10的外周径大致相等的外周径的支架 17固定。支架17为大致圆板形状，在圆板的中央部具有与轴承15a的外周径大致等径的突出部，该突出部的内侧为中空。在内置印刷电路板18后，将这样的支架17的突出部的内侧压入轴承15a，并且将支架17压入定子10以使设置于支架17的外周的连接端部与定子 10的连接端部嵌合，由此，形成本无刷电动机。通过采用这种结构，能够实现组装作业的容易化，并且将轴承15a的外轮侧固定于金属制的支架17，所以也能抑制由蠕变导致的问题。此外，在支架19预先电连接有导通销22。即，如图1所示，在支架19的檐部19b 连接有导通销22的一个前端部。导通销22，配置于绝缘树脂13的内部，与支架19同样地， 与绝缘树脂13模铸一体成型。此外，通过将导通销22配置于绝缘树脂13的内部，预防导通销22生锈或受到外力等，相对于使用环境、外部应力等，可靠性高地电连接。导通销22， 在绝缘树脂13的内部，从檐部19b向本无刷电动机的外周方向延伸，从本无刷电动机的外周近旁与轴16大致平行地向输出轴侧进一步延伸。而导通销22的另一个前端部，从绝缘树脂13的输出轴侧的端面露出。而且，在露出的前端部，连接有用于将导通销22与支架17 电连接的导通销23。即，将支架17压入定子10时，导通销23的前端部与支架17接触，确保支架17与导通销23导通。根据这样的结构，支架17和支架19两个支架，经由导通销22 电连接。此外，支架17和支架19通过绝缘树脂13与定子铁心11绝缘，在这样的状态下， 该两个支架电连接。接着，对旋转体30的详细情况进行说明。在本实施方式中，如上所述，在旋转体30 中，在轴16和旋转体30的外周之间设置有电介质层50。图3是表示本发明的实施方式1的电动机的主要部分的图。在图3中示意性地表示图1所示的本无刷电动机的主要部分。如图3所示，支架17和支架19电连接，且处于与定子铁心11不连接的状态。在此，在未连接支架17和支架19的情况下，由于两个支架的形状和配置状态不同，所以两个支架的阻抗各不相同。因此，在被支架17激励的电位和被支架19激励的电位中产生不平衡。在本实施方式中，通过将支架17和支架19电连接来使两个支架变成相同电位，抑制电位的不平衡。另外，如果将连接支架17和支架19的导通销22也与定子铁心11连接，则定子侧的阻抗会降低。而且，如果阻抗降低，则如上所述，定子侧即轴承的外轮侧的电位变成高的状态。与之相对地，在本实施方式中，使导通销22和定子铁心11处于绝缘的状态，抑制阻抗的极度下降，将轴承外轮侧的电位抑制在低状态。此外，由此，如以下所说明的那样，成为容易取得定子侧和转子侧的阻抗平衡的状态。此外，下面对其详细情况进行说明，在本实施方式中，还能够利用电容器40进行定子侧和转子侧的阻抗的微调。而且，通过使两个支架变成相同电位，阻抗调整仅用任一个支架即可进行，所以仅在一个支架连接阻抗调整部件， 就能够对两个轴承分别抑制轴电压。如图3所示，旋转体30在最外周部配置有永久磁铁32，进一步向内周侧依次配置有构成转子铁心31的外侧铁心31a、电介质层50、构成转子铁心31的内侧铁心31b。此外，电介质层50是用绝缘树脂形成的层。在本实施方式中，设置这种电介质层50来抑制电蚀。图3表示电介质层50形成为在旋转体30的内周侧与外周侧之间绕轴16旋转的环状的一例。旋转体30像这样采用由永久磁铁32、外侧铁心31a、形成电介质层50的绝缘树脂和内侧铁心31b —体成型的结构。此外，在内侧铁心31b的内周的固接部51，旋转体30与旋转体16固接。由此构成被轴承15支承的转子14。在旋转体30中，电介质层50是用作为绝缘物的绝缘树脂形成的层，将外侧铁心 31a和内侧铁心31b串联地绝缘分离。另一方面，电介质层50用具有规定的介电常数的绝缘树脂形成，高频电流能够流过外侧铁心31a与内侧铁心31b之间。然而，在没有设置这种电介质层50的情况下，如上所述，以定子铁心为基准的支架间的阻抗高，反之，与旋转体电连接的轴的阻抗低。从定子铁心等产生的脉冲宽度调制的高频电流等，流入具有这种阻抗成分的等价电路。因此，在与支架电连接的轴承的外轮和轴承内轮侧的轴之间，产生高频电流引起的电位差。在本实施方式中，在阻抗低的转子的旋转体设置有图3所示的电介质层50，由此提高转子14的阻抗以使其近似支架侧的阻抗。即，通过在外侧铁心31a和内侧铁心31b之间设置电介质层50，转子14等价地成为电介质层50的静电电容串联连接的结构，能够提高转子14的阻抗。而且，通过提高转子14的阻抗，从旋转体30流向轴16的高频的电压下降变大，所以由此通过高频电流能够降低在轴16产生的电位。根据这种原理，本实施方式的无刷电动机使与支架17和19电连接的轴承15的外轮，与轴承15的内轮侧的轴16之间的高频电流引起的电位差变低。接着，对在定子铁心11和支架17之间连接的电容器40的详细情况进行说明。通过采用上述旋转体30的结构，能够提高转子14的阻抗，能够使其与阻抗高的支架侧近似。此外，通过改变旋转体30的电介质层50的宽度和介电常数，能够调整转子14 侧的阻抗。但是，这种改变由于是旋转体30的形状和材质的改变，所以不容易改变。因此， 在本实施方式中，设置有电容器40，使得能够容易地进行微调等。具体而言，经由电容器40将定子铁心11和支架17连接。为了进行这样的连接， 首先，切削位于定子铁心11的侧面的绝缘树脂13的一部分设置贯通孔41，使定子铁心11 的一部分露出。然后，通过贯通孔41将连接销42的一端与所露出的定子铁心11的一部分连接。在连接销42的另一端与电容器40的一端连接，将电容器40的另一端与支架17连接。如上所述，支架17和支架19采用不与定子铁心11直接连接的结构，所以支架侧的阻抗处于高阻抗状态。对于这种状态，通过调整电容器40的阻抗，使支架侧的阻抗适当地降低。像这样，进一步适当地调整支架侧的阻抗，使转子14的阻抗和支架侧的阻抗匹配以使它们更加近似或者相同。通过该阻抗的匹配，能够使轴承15各个内轮的电位和轴承15 各个外轮的电位大致相等，能够对轴承1 和轴承1 分别降低轴电压。像这样，对被导电性的支架17固定的轴承1 和被导电性的支架19固定的轴承15b，能够降低轴承内轮和外轮之间的电位差即轴电压，所以能够确保轴承的固定强度，并且抑制因PWM等的高频产生的轴承的电蚀的发生。另外，通过调整电容器40和电介质层50的静电电容和电阻，以支架侧为基准，轴或轴承内轮侧和支架或轴承的外轮侧之间的轴电压被调整成负方向。通过这种调整，与轴承内轮侧相比，能够使所产生的电蚀更容易在轴承外轮侧发生。即，由于外轮侧的珠传送面面积比内轮侧的珠传送面面积大，所以能够更高效地抑制电蚀。此外，虽然举了将作为阻抗调整部件的电容器40的一端与支架17连接的一例进行了说明，但是也可以代替支架17，采用将电容器40的一端与支架19、导通销22或导通销 23连接的结构。此外，阻抗调整并不限定于作为介电元件的电容器，只要是介电元件和电阻元件的至少一个即可。此外，也可以使用多个这种阻抗调整部件，采用与定子铁心11、支架 17、支架19、导通销22或导通销23连接的结构。接着，对将定子铁心11与印刷电路板18上的接地GND电连接的结构的详细情况进行说明。在本实施方式中，除了上述结构外，经由导通部件60用印刷电路板18上的接地 GND将作为产生轴电压的高频信号的主发生源的定子铁心11与接地线20g电连接。通过采用这种结构，用简单的结构使定子铁心11的电位变成零电位，能够使在定子铁心11产生的高频信号衰减。像这样，由于能够抑制从定子铁心11激励到轴承内轮和轴承外轮的高频信号的电位，所以能够进一步抑制轴电压，能够减少发生电蚀的能量。另外，也可以代替将定子铁心11直接与接地线20g电连接的结构，采用经由作为介电元件的电容器等连接的结构。在将定子铁心11直接与接地线20g连接的情况下，也可以经由接地线20g，与组装有本无刷电动机的电设备的接地直接连接。在这种情况下，从定子铁心11产生的高频信号有可能作为噪音被传播至电设备。因此，通过间隔电容器等，能够抑制从定子铁心11经由接地线20g传播至电设备的高频信号的信号电平。如以上所说明的那样，本发明的实施方式1的电动机包括含有卷装绕组的定子铁心的定子；含有与定子相对且在圆周方向上保持永久磁铁的旋转体，和以贯通旋转体的中央的方式固接的轴的转子；支承轴的轴承；固定轴承的两个导电性的支架；和装载有驱动绕组的驱动电路的印刷电路板。而且，在旋转体的外周与轴之间设置有电介质层，两个支架电连接，且在定子铁心与支架之间连接有调整阻抗的阻抗调整部件。根据这种结构，在低阻抗的转子中，等价地是电介质层的静电电容串联连接的结构，能够提高转子侧的阻抗。能够使转子侧的阻抗与作为高阻抗的定子侧的阻抗近似。其结果是，能够取得平衡以使轴承内轮和轴承外轮的高频电位相等。而且，由于定子侧和转子侧的阻抗是高状态，所以轴承内轮和轴承外轮的电位能够在低状态下取得平衡。因此，能够不受使用环境等的影响地抑制轴电压。此外，通过使两个支架同电位，能够使一个轴承内轮外轮间的电位差与另一个轴承内轮外轮间的电位差近似或相同。像这样，能够对被导电性的支架固定的轴承，确保轴承的固定强度，降低轴承内轮和外轮之间的电位差。还通过连接阻抗调整部件，能够容易地对定子侧的阻抗进行微调，能够适当地进行匹配以使定子侧的阻抗和转子侧的阻抗更加近似或相同。通过该阻抗的匹配，能够使轴承内轮的电位和轴承外轮的电位更加相等或近似，能够降低各个轴承的轴电压。而且，由于使两个支架同电位，所以阻抗调整仅需在任一个支架进行即可，能够用简单的结构对两个轴承分别降低轴电压。而且，本发明的实施方式1的电动机，定子铁心与印刷电路板上的作为零电位基准的地线电连接。根据这种结构，定子铁心的电位为零电位，由此，能够减少从定子铁心放射的高频成分，能够降低轴电压，所以能够更高效地防止电蚀的发生。因此，根据本发明的电动机，能够确保轴承的固定强度，并且能够适当地抑制因 PWM等的高频而产生的轴承电蚀的发生。以下，用实施例对本实施方式进行更加具体的说明。此外，本发明并不限定于以下的实施例，只要不改变本发明的主旨，并不限定于这些实施例。(实施例1)在图1所示的结构中，电介质层50使用介电常数为3. 6的PBT树脂，其形状是图 2所示的圆柱状，树脂厚度在径向上是0. 3mm。此外，经由导通部件60连接定子铁心11和印刷电路板18上的零电位点(接地GND)。此外，制成间隔IOOpF的电容器40的状态和间隔115pF的电容器40的状态的两种电动机，测定轴电压和接地GND与轴间的电压。轴承15使用日本Minebea公司生产的608轴承(使用正好是239的润滑脂 (grease))，永久磁铁32使用铁氧树脂磁铁，绝缘树脂13使用不饱和聚酯树脂成型材料，定子铁心11和转子铁心31使用电磁钢板的层叠品，绝缘体21使用PBT树脂。轴电压测定时使用直流稳定电源，令定子绕组的电源电压Vdc为391V，令控制电路的电源电压Vcc为15V，在转速为lOOOr/min的相同运转条件下进行测定。此外，转速通过控制电压Vsp进行调整，运转时的无刷电动机姿势为轴水平。图4是表示实施例1的轴电压的测定方法的图。轴电压的测定，通过数字示波器130 CTektronix制造DP07104)和高电压差动探针 120 (Tektronix公司制造P5205)，观测电压波形，确认是否发生波形溃散，将峰-峰之间的测定电压作为轴电压。此外，对于轴电压的波形溃散，区分为完全波形溃散、局部波形溃散、无波形溃散
^^ ο图5 图7是表示这种波形溃散的一个例子的图，图5表示完全波形溃散时的波形，图6表示局部波形溃散时的波形，图7表示无波形溃散时的波形。此外，图8是表示电压波形比零电压线向下时的波形的图。在图5 图8中，使测定时的横轴时间为50 μ s/div 的相同条件。此外，数字示波器130用隔离变压器140绝缘。此外，高电压差动探针120的+侧120a，经由长度约30cm的导线110，使导线的导体为直径约15mm的环状，将其内周与轴16的外周导电接触，由此与轴16电连接。高电压差动探针120的-侧120b，经由长度约30cm的导线111，用导电性带112将导线111的前端与支架17导电接触，由此与支架17电连接。用这样的结构，实施作为支架17和轴16之间的电压的输出轴侧的轴承的轴电压的测定。此外，反输出轴侧的轴承的轴电压也同样地，高电压差动探针120的+侧120a，经由长度约30cm的导线110，使导线的导体为直径约15mm的环状，将其内周与轴16的外周导电接触，由此与轴16电连接。高电压差动探针120的-侧120b，在切削掉一部分树脂部分露出支架19的一部分的部分经由长度约为30cm的导线111，用导电性带112将导线111 的前端与支架19导电接触，由此与支架19电连接。此外，电流方向，根据轴电压波形的朝向判断。由于图5 图7所述的电压波形比零电压线向上，所以可知轴16 (轴承内轮)侧的电位比支架17或支架19 (轴承外轮)侧高。因此，能够判断电流的方向为从轴承内轮侧向轴承外轮侧流动，轴电压表现为正方向。 反之，在如图8所示电压波形为比零电压线向下的情况下，判断电流的方向为从轴承外轮侧向轴承内轮侧流动，轴电压的表现为负方向。接着，图9是表示实施例1的接地GND与轴之间的电压的测定方法的图。接地GND与轴之间的电压的测定，通过数字示波器130 CTektronix制造DP07104) 和高电压差动探针120 (Tektronix公司制造P52(^)，观测电压波形，将50 μ s时的峰-峰间的测定电压作为接地GND与轴之间的电压。此外，高电压差动探针120的+侧120a，经由长度约30cm的导线110，使导线的导体为直径约15mm的环状，将其内周与轴16的外周导电接触，由此与轴16电连接。高压差分探头120的-极120b直接与印刷电路板18上的接地GND连接。此外，为了确认上述方法的电蚀防止效果，准备各个电动机，用电蚀耐久试验来确认电蚀抑制的效果。另外，电蚀耐久试验在令绕组的电源电压Vdc为391V，控制电路的电源电压Vcc为 15V,控制电压Vsp为3V，转速为lOOOr/min，电动机姿势为轴水平，气氛温度为10°C，无负载的条件下实施试验。此外，为了使电蚀比通常快，安装有仅使轴承的7个铁珠的一个为铁珠，其余的为陶瓷珠的特殊的轴承。此外，电蚀的判断在确认听觉上的异常和轴承内部的波状磨损的时判断为到了电蚀寿命。(实施例2)在图1所示的结构中，电介质层50使用介电常数为3. 6的PBT树脂，其形状是图 2所示的圆柱状，树脂厚度在径向上是2. 5mm。此外，制作经由230pF的电容器40的状态的电动机，测定轴电压和接地线与轴间的电压。轴电压和接地GND与轴之间的电压，以及电蚀耐久试验中的电蚀抑制的效果确认是用与实施例1相同的方法来实施的。(实施例3)图10是表示实施例3的电动机的结构的图。在图10所示的结构中，电介质层50 使用介电常数为3. 6的PBT树脂，其形状是图2所示的圆柱状，树脂厚度在径向上是2. 5mm。 此外，间隔230pF的电容器40，且定子铁心11与印刷电路板18上的接地GND的连接是经由介电元件62来连接的。在本实施例中，介电元件62使用0. IyF的电容器。轴电压和接地GND与轴之间的电压，以及电蚀耐久试验中的电蚀抑制的效果确认是用与实施例1相同的方法来实施的。(比较例1)图11是表示比较例1的电动机的结构的图。图12是表示为了比较而制作的，未设置电介质层的状态的旋转体。如图11所示，未将支架17和支架19电连接，而将支架17和定子铁心11用导电材料70连接，旋转体使用图12所示的未设置电介质层的状态的旋转体。制作出这种电动机，测定轴电压和接地GND与轴之间的电压。轴电压和接地GND与轴之间的电压，以及电蚀耐久试验中的电蚀抑制的效果确认是用与实施例1相同的方法来实施的。(比较例2)图13是表示比较例2的电动机的结构的图。如图13所示，将支架17和支架19 电连接，而未将支架17和定子铁心11连接，旋转体使用图12所示的未设置电介质层的状态的旋转体。制作出这种电动机，测定轴电压和接地线与轴间的电压。轴电压和接地GND与轴之间的电压，以及电蚀耐久试验中的电蚀抑制的效果确认是用与实施例1相同的方法来实施的。(比较例3)图14表示比较例3的电动机的结构。如图14所示，将支架17和支架19电连接， 将定子铁心11和印刷电路板18上的接地GND经由导通部件60连接，旋转体使用图12所示的未设置电介质层的状态的旋转体，制作出这种电动机，在经由40pF的电容器40连接定子铁心11和支架17之间的状态下，测定轴电压和接地GND与轴之间的电压。此外，图15是表示比较例3的电动机的其他结构的图。如图15所示，也在定子铁心11和支架17之间没有连接任何东西的开放状态下，测定轴电压和接地GND与轴之间的电压。轴电压和接地GND与轴之间的电压，以及电蚀耐久试验中的电蚀抑制的效果确认是用与实施例1相同的方法来实施的。图16是表示个各个实施例和比较例的评估结果的图。图16表示比较例1 3和实施例1 3的电动机规格的概略、输出轴侧的轴承和反输出轴侧的轴承的轴电压、轴电压波形状态、轴电压的波形方向、以支架或轴承的外轮侧为基准的轴电压的电压方向、接地 GND与轴之间的电压、电蚀耐久试验结果。根据图16的实施例1的2的方法或者实施例2的结果可知，使两个支架17、19导通，将定子铁心11和印刷电路板18上的接地GND连接，设置电介质层50，经由电容器40连接定子铁心11和支架17之间，且调整电容器40的静电电容，由此能够使轴电压变小，且使电压方向变为负方向，还能够抑制发生电蚀。此外，根据图16的比较例3的1和2的方法或者实施例1的1的方法的结果可知， 在省略电介质层50和电容器40双方或者其中任意一个结构的情况下，难以得到定子端与转子端的阻抗的最佳匹配，获得轴电压的最小值极其困难。此外，根据比较例1、2和实施例1、2、3的结果可知，在未实施定子铁心11和印刷电路板18上的接地GND的连接的情况下，不能降低接地GND与轴之间的电压。在接地GND 与轴之间的电压高的情况下，轴承内轮和轴承外轮总是处于电位高的状态，定子端和转子端的阻抗平衡的微小偏移会成为导致发生大的轴电压的原因，所以不优选。此外，根据图16的实施例1的3的方法的结果可知，在电压方向为正方向的情况， 即，电流方向是从轴承内轮侧流向轴承外轮侧的情况下，即使在相同的轴电压下，在电蚀耐久试验中也不是优选的结果。这可以推测为，由于与内轮侧的珠传送面面积相比，外轮侧的珠传送面面积更大，所以进行调整使其在外轮侧发生电蚀的方式，即，使内轮电位比外轮电位低的方式，更能够抑制电蚀的发生。此外，根据图16的实施例3的结果可知，定子铁心11与印刷电路板18上的接地 GND的连接经由电容器来进行也不会影响轴电压等的结果。因此，采用该方法的方式，高频噪音难以传播到组装有电动机的电设备，是更优选的对策。(实施方式2)作为本发明的电设备的例子，首先，将空调室内机的结构作为实施方式2，进行详细说明。在图17中，在空调室内机210的框体211内装载有电动机201。在该电动机201 的旋转轴安装有横流扇212。电动机201由电动机驱动装置213驱动。利用来自电动机驱动装置213的通电，电动机201旋转，随之横流扇212旋转。通过该横流扇212的旋转，将由室内机用热交换器(未图示)进行空气调节后的空气向室内送风，在此，电动机201能够应用例如上述实施方式1的无刷电动机。本发明的电设备，具有电动机和装载有该电动机的框体，电动机采用上述结构的本发明的电动机。(实施方式3)接着，作为本发明的电设备的例子，将空调室外机的结构作为实施方式3，进行详细说明。在图18中，空调室外机301，在框体311的内部装载有电动机308。该电动机308， 在旋转轴安装有风扇312，作为送风用电动机起作用。空调室外机301，通过直立设置于框体311的底板302的分隔板304，被划分为压缩机室306和热交换器室309。在压缩机室306配置有压缩机305。在热交换器室309配置有热交换器307和上述送风用电动机。在分隔板304的上部配置有电子部件箱310。在该送风用电动机中，伴随着由收容在电子部件箱310内的电动机驱动装置303 驱动的电动机308的旋转，风扇312旋转，通过热交换器307向热交换器室309送风。在此， 电动机308能够应用例如上述实施方式1的无刷电动机。本发明的电设备，具有电动机和装载有该电动机的框体，电动机采用上述结构的本发明的电动机。(实施方式4)接着，作为本发明的电设备的例子，以热水器的结构作为实施方式4，进行详细说明。在图19中，在热水器330的框体331内装载有电动机333。在该电动机333的旋转轴安装有风扇332。电动机333由电动机驱动装置334驱动。利用来自电动机驱动装置 334的通电，电动机333旋转，随之风扇332旋转。通过该风扇332的旋转，对燃料气化室 (未图示)输送燃烧所需的空气。在此，电动机333能够应用例如上述实施方式1的无刷电动机。本发明的电设备，具有电动机和装载有该电动机的框体，电动机采用上述结构的本发明的电动机。(实施方式5)接着，作为本发明的电设备的例子，以空气净化器的结构作为实施方式5，进行详细说明。在图20中，在空气净化器340的框体341内装载有电动机343。在该电动机343 的旋转轴安装有空气循环用风扇；342。电动机343由电动机驱动装置344驱动。利用来自电动机驱动装置344的通电，电动机343旋转，随之风扇342旋转。通过该风扇342的旋转循环空气。在此，电动机343能够应用例如上述实施方式1的无刷电动机。本发明的电设备，具有电动机和装载有该电动机的框体，电动机采用上述结构的本发明的电动机。在上述说明中，作为本发明的电设备的实施例，安装了装载于空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化器等的电动机，但也能够应用其他的电动机，以及装载于各种信息设备的电动机、工业设备所用的电动机，这是不言而喻的。产业上的利用可能性本发明的电动机，能够降低轴电压，最适合抑制轴承的电蚀的发生。因此，对主要期望电动机的低价格和高寿命的设备，例如空调室内机、空调室外机、热水器、空气净化器等所装载的电动机是有效的。符号说明10 定子11 定子铁心12 定子绕组13绝缘树脂13a 主体突出部14 转子15、15a、15b 轴承16 轴17、19 支架18 印刷电路板19a 圆筒部20连接线20g接地线21 绝缘体22、23 导通销30 旋转体31 转子铁心31a 外侧铁心31b 内侧铁心32永久磁铁40 电容器41 贯通孔42连接销50 电介质层
51固接部60 导通部件62 介电元件70 导电材料IlOUll 导线112导电性胶带120 高电压差动探针130 电子示波器140 绝缘变压器201,308,333,343 电动机210 空调室内机211、311、331、341 框体212 横流风扇213、303、334、344301 空调室外机302 底板304 分隔板305 压缩机306 压缩机室307热交换器309热交换器室310 电子部件箱312、332 风扇330 热水器340 空气净化器342空气循环用风扇
电动机驱动装置
权利要求
1.一种电动机，其特征在于，包括 含有卷装绕组的定子铁心的定子；含有与所述定子相对且在圆周方向上保持永久磁铁的旋转体，和以贯通所述旋转体的中央的方式固接的轴的转子； 支承所述轴的轴承； 固定所述轴承的两个导电性的支架；和装载有驱动所述绕组的驱动电路的印刷电路板，其中在所述旋转体的外周与所述轴之间设置有电介质层，两个所述支架电连接，且在所述定子铁心与所述支架之间连接有调整阻抗的阻抗调整部件。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于所述定子铁心与所述印刷电路板上的作为零电位基准的地线电连接。
3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于所述定子铁心与所述印刷电路板上的所述接地的连接，是通过介电元件连接的。
4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于所述阻抗调整部件连接在彼此间被电绝缘的所述定子铁心与所述支架之间。
5.如权利要求1所述的电动机，其特征在于与含有卷装所述绕组的所述定子铁心的固定部件一起，两个所述支架的至少一个用绝缘树脂模铸一体成型。
6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于 所述电介质层是绝缘树脂，设置成绕所述轴旋转。
7.如权利要求6所述的电动机，其特征在于所述旋转体具有构成外周部的外侧铁心和构成与所述轴固接的内周部的内侧铁心，所述外侧铁铁心和内侧铁心经由所述电介质层以电绝缘的状态紧贴。
8.如权利要求1所述的电动机，其特征在于所述阻抗调整部件，是对所述定子铁心与任意一个所述支架之间的阻抗进行调整的阻抗调整部件。
9.如权利要求8所述的电动机，其特征在于所述阻抗调整部件，是使所述定子铁心和所述轴承的内轮之间的阻抗，与所述定子铁心和所述轴承的外轮之间的阻抗匹配的匹配元件。
10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于 所述阻抗调整部件是介电元件和电阻元件的至少一个。
11.如权利要求8所述的电动机，其特征在于所述轴承具有外轮、内轮和铁制的珠，在所述电动机驱动时，对所述电介质层和所述阻抗调整部件的至少一个进行调整，以使所述内轮的电位比所述外轮的电位低。
12.如权利要求1所述的电动机，其特征在于具有驱动卷装于所述定子铁心的所述绕组的脉冲宽度调制方式的逆变器。
13.一种电设备，其特征在于装载有权利要求1 12中任一项所述的电动机。
全文摘要
本发明的电动机包括含有卷装绕组的定子铁心的定子；含有与定子相对且在圆周方向上保持永久磁铁的旋转体，和以贯通旋转体的中央的方式固接的轴的转子；支承轴的轴承；固定轴承的两个导电性的支架；和装载有驱动绕组的驱动电路的印刷电路板，其中，在旋转体的外周与轴之间设置有电介质层，两个支架电连接，且在定子铁心与支架之间连接有调整阻抗的电容器。
文档编号H02K5/16GK102334265SQ201080009610
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者水上裕文, 渡边彰彦, 角治彦, 长谷川武彦 申请人:松下电器产业株式会社