电动机及电气设备的制作方法
电动机及电气设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电动机及电气设备。该电动机具有：定子，其卷装有绕组；转子，其包含与定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与旋转体相连接的转轴；球轴承，其以转轴旋转自如的方式支承转轴；以及止推板，其与转轴相连接。而且，球轴承具有与其外圈电连接的防尘板，止推板与球轴承的内圈电连接，且具有与球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。通过采用上述结构，能够抑制轴承的电腐蚀噪音。
【专利说明】电动机及电气设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动机及电气设备，特别是涉及为了抑制轴承发生电腐蚀而改良的电动机以及具备该电动机的电气设备。
【背景技术】
[0002]众所周知，在基于正弦波的对称三相交流电路中，在使各相的电路条件相同时，Y结线的中性点始终表示为恒定的值，在电源侧的Y结线的中性点与负载侧的Y结线的中性点之间不产生电位差。此外，此时的三相电源的正弦波是不含有高次谐波成分的无失真的正弦波，作为前提自不待言。
[0003]另外，在三相电路的各相的环路电路的条件不平衡时，Y结线的负载侧的中性点不是零电位，而是表示为某个值的电位。这些情况如例如专利文献I等那样被广泛知晓。此夕卜，接下来要说明的轴电压的观测如以下这样需要花些功夫，即，对三相交流电路的某一个电路部位、为了方便而设定的分压电路的中点作为虚拟的中性点等的电位差进行测量等。
[0004]在实际的对称三相交流电路中，由于各种原因，导致三相电源不平衡、三相电源的正弦波包含若干高次谐波成分，可以观测到在电源侧的Y结线的中性点以及负载侧的Y结线的中性点处产生了些许电位。而且，由于该中性点的电位变化，而在发电机的旋转轴、电动机的旋转轴上感应出的电压值，即所谓的轴电压被观测。该轴电压也施加于用于将旋转轴旋转自如地支承的轴承的内圈。
[0005]另一方面，轴承的外圈与发电机或者电动机的外廓、接地部位电连接，因此，轴承的外圈变为与轴承的内圈的电位不同的电位，在轴承的内圈与外圈之间产生电位差。而且，借助轴承的滚动体，在外圈、滚动体以及内圈这些构件之间发生放电。在该放电部位产生放电痕，将该放电痕称为电腐蚀。而且，该放电痕，即电腐蚀导致轴承在旋转时产生不良情况。
[0006]例如，像专利文献2?4等所记载的那样，在三相电源的发电机中，由发电机的组装不规则而引起的磁路的不平衡，导致无法得到对称三相交流而产生不平衡的三相交流，从而产生由中性点产生电位而引起的轴电压。
[0007]另外，在发电机的励磁绕组的励磁电源为采用了晶闸管等的励磁装置的情况下，对励磁绕组施加包含大量高次谐波的非正弦波波形的电压。该非正弦波波形的电压借助由发电机的除励磁绕组以外的构成构件产生的等效阻抗成分，产生由上述的励磁装置的励磁电力引起的轴电压。
[0008]另外，如上述专利文献等所记载的那样，作为发电机特有的现象，与蒸汽涡轮的叶片碰撞的蒸汽的一部分发生离子化而带电。而且，公知有由蒸汽的离子化所产生的电荷借助发电机的构成构件产生的等效阻抗成分向旋转轴传递，并表现为发电机的轴电压，从而导致轴承的电腐蚀。
[0009]另一方面，例如专利文献5等所记载的那样，公知有在三相交流电路中的负载侧的电动机中，也发生由三相交流的不平衡引起的轴电压所导致的轴承的电腐蚀。另外，如该文献等所记载的那样，在使用逆变器装置来驱动电动机的情况下，由每次电源转换引起瞬时的电压不平衡，导致中性点电位以非常高的频率成分(数MHz)发生变动，从而产生轴电压(轴电流)，并产生电动机的轴承的电腐蚀。
[0010]最近，在电动机的领域内，利用逆变器装置的驱动技术非常盛行。利用该逆变器装置的驱动与利用无失真的正弦波电压源的驱动完全不同，利用该逆变器装置的驱动构成矩形波状的电压源，从而实现虚拟的三相驱动。在利用逆变器装置的驱动中，如上述的专利文献5那样，产生由于中性点电位的变动所引起的轴电流(轴电压)，并且容易产生电动机的轴承的电腐蚀。
[0011]众所周知，利用逆变器装置的驱动不是由无失真的正弦波产生的三相交流的驱动。因此，显然可知，在电动机的Y结线的中性点处，不会存在各相的电压值彼此抵消而始终成为零电平的情况，而是产生某个电压值的情况。
[0012]例如，如非专利文献I等所记载的那样，在利用逆变器装置驱动的电动机的Y结线的中性点处产生表示由凸状波形波和方形波产生的周期性且较大振幅的电压变化的电压值，该凸状波形波和方形波的最大值能达到逆变器装置的电源电压值。而且，如该非专利文献等所记载的那样，该中性点的电位变化作为由其所引起的旋转轴的轴电压被观察。
[0013]也如非专利文献I等所记载的那样，来自逆变器装置的各相的驱动电压自电动机的定子的定子绕组经过定子构成构件的阻抗成分，作为电能向定子的外部传递。该电能的传递是借助电动机的定子和转子之间的分布电容成分向电动机的转子传递，并进一步经过转子构成构件的阻抗成分，到达旋转轴。在此，旋转轴位于三相交流电路的等效的Y结线的中性点，因此，能够在该旋转轴处观测一些电位的变化。如上所述，将该电位的变化称为轴电压。
[0014]然而，众所周知，三相交流电路的各相的3次谐波成分不会彼此抵消，而能在Y结线的中性点处被观测到。另外，众所周知，在Y结线的中性点处还能观测到各相的不平衡成分。
[0015]另夕卜，具体而言，作为逆变器驱动，大多采用利用脉宽调制(Pulse WidthModulat1n)方式(以下称为PWM方式)的逆变器进行驱动的方式。在这样的PWM方式的逆变器驱动的情况下，绕组的中性点的电位不会成为零而是会产生一些电压，理由如上所述。
[0016]另外，针对上述的中性点的电位变化，在从将电动机的各构成要素的电等效阻抗成分产生的等效电路作为三相交流电路的视点进行了解析的情况下，电动机的旋转轴也可以认为是上述的等效电路的等效的Y结线的中性点，在旋转轴产生一些电位变化的情况自不待言。
[0017]以由该电动机的各构成要素的电等效阻抗成分产生的等效电路的视点，来解析轴电压的产生，谋求电腐蚀的抑制，关于这样的记载在上述的专利文献5等公知文献中随处可见。电动机的等效电路分为很多种，如从分布定数电路的视点的解析得到的，从分布定数电路向集中定数电路模型化了的视点的解析得到的等效电路等。
[0018]由电动机的逆变器驱动导致产生轴电压，从而在轴承的外圈与内圈之间产生电位差。而且，在轴电压中包含由切换所产生的高频成分。当由轴电压引起的电位差达到轴承内部的油膜的绝缘破坏电压时,在轴承的内部有高频电流流动，而在轴承内部产生电腐蚀。在该电腐蚀发展了的情况下，在轴承内圈或者外圈的内部产生波状磨损现象，有时会产生异常音，电腐蚀作为电动机的有代表性的不良现象，其解决方法一直在被寻求。
[0019]如上所述，该电腐蚀是轴承材料因电弧放电而受到损伤的现象，由轴电压引起在轴承的内圈与轴承的外圈之间产生电位差，因此，轴电流在轴承的内圈-滚珠-轴承的外圈这样的路径中流动。因此，为了抑制电动机的电腐蚀，提出如下对策。
[0020](I)使轴承内圈和外圈之间处于导通状态。
[0021](2)使轴承内圈和外圈之间处于绝缘状态。
[0022](3)降低轴电压。
[0023]而且，作为上述(I)的具体方法，例举出使轴承的润滑剂具有导电性。但是，存在导电性润滑剂经过一段时间其导电特性会变差、滑动可靠性欠缺等课题。另外，还可考虑在旋转轴上设置电刷，来实现导通状态的方法，该方法也存在会产生电刷磨损粉、需要电刷设置空间等课题。
[0024]另外，作为上述(I)的其他方法，也研究将滑动轴承作为轴承的结构。例如，通过采用烧结金属含油轴承，能够使轴承部处于导通状态。众所周知，在近年的PWM方式的逆变器驱动的电动机中，采用一对球轴承的电动机成为主流，但也看到以前使用一对滑动轴承的电动机。
[0025]例如，专利文献6、专利文献7等所记载的情况为一个例子。轴承部处于导通状态，因此没有放电产生，也就不产生电腐蚀，但转轴的旋转精度与使用了球轴承的情况相比劣化。另外，众所周知，轴承损耗较大，因此，与使用了球轴承的情况相比，电动机的效率降低了。
[0026]而且，作为上述(2)的具体方法，例举出将轴承内部的滚动体的材质从导电性材料的铁等金属材料转换成绝缘体的陶瓷材料等方法。该方法在防止电腐蚀的方面非常有效，但使用陶瓷材料的情况成本变高，导致经济方面的问题。
[0027]另外，作为上述(2)的其他方法，也研究将绝缘性的滑动轴承作为轴承的结构。例如，采用使用了专利文献8等记载的树脂的绝缘性滑动轴承，从而能够使轴承部处于绝缘状态。在具有绝缘性的轴承部上不产生电腐蚀。但是，与上述情况一样，转轴的旋转精度与使用球轴承的情况相比劣化，另外，众所周知，轴承损耗较大，因此，与使用了球轴承的情况相比，电动机的效率降低了。
[0028]另外，作为上述(3)的具体方法，公知有通过使定子铁芯与具有导电性的金属制的端盖之间电短路，使电动机的等效电路变化，且使静电容量成分的贡献度变化，从而降低轴电压的方法(例如专利文献9等)。另外，也公知有电动机的定子铁芯等与大地的地线电连接的结构(例如专利文献10等)。
[0029]但是，专利文献9那样的以往的方法是使定子铁芯与金属制的端盖之间短路的方法，因此，电动机的等效电路的静电容量分布将整体变高，导致轴电压变高。
[0030]另外，在构成为以PWM方式对电动机进行逆变器驱动的驱动电路(包含控制电路等)的电源供给电路与该电源供给电路的I次侧电路以及I次侧电路侧的向大地连接的地线之间电绝缘的情况下，如专利文献10所示，即使采用电动机的定子铁芯等与大地的地线电连接的结构，轴电压的降低也较困难。
[0031]另外，如果轴电压不是与轴承单体的绝缘破坏耐电压相比足够小的电压值，则难以长期地防止轴承内产生的电短路现象，从而难以抑制电腐蚀。其原因在于，在长期向轴承施加轴电压的情况下，由润滑脂的劣化、轴承表面的损伤引起轴承单体的绝缘破坏耐电压降低。
[0032]因此，在电动机的驱动初期，与轴电压相比，轴承的绝缘破坏耐电压较高，不产生短路现象，即使在这种情况下，在进行长期驱动时，轴承单体的绝缘破坏耐电压降低，与轴电压相比，轴承单体的绝缘破坏耐电压变小，从而引起短路现象，其结果是产生电腐蚀。
[0033]轴承的绝缘破坏耐电压能够通过加厚润滑脂的油膜来增加，通常采用使润滑脂的基础油的运动粘度增加的方法。但是，当使润滑脂的基础油的运动粘度增加时，轴承损耗增力口，并且电动机的效率降低，因此，使油膜厚度增加是存在限度的。
[0034]专利文献1:日本特开平8-340637号公报
[0035]专利文献2:日本特公昭47-41121号公报
[0036]专利文献3:日本特开昭50-76547号公报
[0037]专利文献4:日本特开昭57-16549号公报
[0038]专利文献5:日本特开平10-32953号公报
[0039]专利文献6:日本特公昭61-52618号公报
[0040]专利文献7:日本特开平8-214488号公报
[0041]专利文献8:日本特开2011-47495号公报
[0042]专利文献9:日本特开2007-159302号公报
[0043]专利文献10:日本特开2004-229429号公报
[0044]非专利文献1:【富士时报第72卷、第2号(1999年2月)】、4 >八一夕駆動誘導電動機O軸電圧(一种逆变器驱动感应电动机的轴电压)P.144?P.149
实用新型内容
[0045]本实用新型提供一种能够抑制轴承产生电腐蚀的电动机以及具备该电动机的电气设备。
[0046]本实用新型的电动机具有:定子，其卷装有绕组；转子，其包含与定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与旋转体相连接的转轴；球轴承，其以轴旋转自如的方式支承转轴；以及止推板(Thrust plate)，其与转轴相连接。而且，球轴承具有与其外圈电连接的防尘板，止推板与球轴承的内圈电连接，且具有与球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。
[0047]另外，本实用新型的电动机还包含如下结构:止推板的外径大于球轴承的防尘板的平面部的外径。
[0048]另外，本实用新型的电动机还包含如下结构:止推板同与球轴承的外圈连接通电的防尘板之间的距离为50μηι?100 μ m。
[0049]另外，本实用新型的电气设备搭载有上述的电动机。
[0050]采用这样的结构，能够提供一种抑制了轴承的电腐蚀噪音的电动机以及具备该电动机的电气设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1是表示本实用新型的实施方式I的无刷电动机的剖面的构造图。
[0052]图2是本实用新型的实施例1的轴承附近的构造剖视图。
[0053]图3是本实用新型的实施例1的止推板的立体图。
[0054]图4是表示本实用新型的实施方式I的轴承的内圈与外圈之间的静电容量、和轴电压之间的关系的图。
[0055]图5是本实用新型的实施例2的轴承附近的构造剖视图。
[0056]图6是本实用新型的实施例2的E型止推板的立体图。
[0057]图7是作为本实用新型的实施方式2的电气设备的例子的空调室内机的结构图。
【具体实施方式】
[0058]以下，参照附图和表说明本实用新型。此外，本实用新型并不限于以下的实施方式和实施例。
[0059](实施方式I)
[0060]图1是表示本实用新型的实施方式I的电动机的剖面的构造图。在本实施方式中，例举了无刷电动机100作为电动机的一个例子来进行说明，该无刷电动机100搭载于作为电气设备的空调上，用于驱动送风扇。此外，在本实施方式中，列举转子旋转自如地配置在定子内周侧的内转子型的电动机的例子来进行说明。
[0061]在图1中，在定子铁芯11上隔着作为用于将定子铁芯11绝缘的绝缘体的树脂21卷绕安装有定子绕组12。而且，这样的定子铁芯11利用作为模制材料的绝缘树脂13来与其他的固定构件一起模制成形。在本实施方式中，通过这样地将这些构件模制一体成形，而能够构成外形是大致圆筒形状的定子10。
[0062]在定子10的内侧隔着空隙插入转子14。转子14具有包含转子铁芯31的圆板状的旋转体30和以贯穿旋转体30中央的方式连接旋转体30的转轴16。旋转体30面对定子10的内周侧地在周向保持有作为永磁体的铁氧体树脂的磁体32。
[0063]在图1中，作为旋转体30，示出了将上述转子铁芯31和铁氧体树脂的磁体32 —体成形的结构例。这样一来，定子10的内周侧与旋转体30的外周侧以相面对方式配置。
[0064]作为用于支承转轴16的轴承15，在转子14的转轴16上安装有输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b。输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b是具有多个铁球的圆筒形状的轴承，输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b的内圈侧固定于转轴16。
[0065]在图1中，在成为转轴16自无刷电动机本体突出的一侧的输出轴侧，输出轴侧轴承15a支承转轴16，在其相反一侧(输出轴相反侧)，输出轴相反侧轴承15b支承转轴16。
[0066]而且，上述输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b分别借助具有导电性的金属制的端盖，将输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b的外圈侧固定。在图1中，输出轴侧轴承15a由输出轴侧端盖17固定，输出轴相反侧轴承15b由输出轴相反侧端盖19固定。利用以上这样的结构，将转轴16支承于输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b，并使转子14旋转自如地旋转。
[0067]此外，输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b填充有在其轴承内部的内部空间的局部填满的润滑脂。上述作为本实施方式中的轴承15的输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b是被称为“两侧防尘型的球轴承”，在轴承领域中以“代号”的项目标记为“ZZ”，被广泛知晓的轴承。针对这样的轴承15的详细结构，将在下面进一步说明。
[0068]另外，在本实施方式中，配置有靠近这样的轴承15，并且连接在转轴上的圆盘状的止推板。该止推板的详细结构将在下面进行说明。
[0069]而且，本实施方式的无刷电动机100内置有安装了驱动电路的印刷基板18，该驱动电路包含控制电路。在内置了该印刷基板18后，通过将输出轴侧端盖17压入定子10而形成无刷电动机100。
[0070]另外，在印刷基板18上连接有连接线20，该连接线20是用于施加绕组的电源电压Vdc、控制电路的电源电压Vcc以及控制转速的控制电压Vsp的导线、控制电路的接地线等。
[0071]另外，安装有驱动电路的印刷基板18上的零电位点部与大地的地线以及I次侧(电源)电路绝缘，大地的地线和I次侧电源电路的电位处于浮动状态。
[0072]在这里，零电位点部是指在印刷基板18上作为基准电位的O伏电位的布线，表示通常被称为地的地布线。连接线20所包含的地线与该零电位点部，即地布线连接。
[0073]另外，安装有驱动电路的印刷基板18上连接的用于供给绕组的电源电压的电源电路、用于供给控制电路的电源电压的电源电路、用于施加控制电压的导线以及控制电路的地线等与针对供给绕组的电源电压的电源电路的I次侧(电源)电路、针对供给控制电路的电源电压的电源电路的I次侧(电源)电路、以及上述I次侧(电源)电路连接的大地的地线和独立接地的大地的地线中的任一者之间都电绝缘。
[0074]S卩，对于I次侧(电源)电路电位和大地的地线的电位，安装在了印刷基板18的驱动电路处于电绝缘状态，因此，电位为悬浮状态。
[0075]这也表现为电位浮动的状态，是广为人知的。另外，由此，与印刷基板18连接的用于供给绕组的电源电压的电源电路和用于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，这也是广为人知的表现。
[0076]对于以上那样构成的本无刷电动机100，借助连接线20供给各电源电压和控制信号，从而利用印刷基板18的驱动电路驱动定子绕组12。当定子绕组12被驱动时，驱动电流在定子绕组12流动，自定子铁芯11产生磁场。
[0077]而且，利用来自定子铁芯11的磁场和来自铁氧体树脂的磁体32的磁场，与上述磁场的极性相应地产生引力和斥力，利用上述力使转子14以转轴16为中心旋转。
[0078]接着，对本无刷电动机100的详细结构进行说明。首先,本无刷电动机100，如上所述，转轴16由输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b支承，并且各输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b也分别被端盖17、端盖19固定、支承。
[0079]而且，在本实施方式中，构成为各输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b分别被具有导电性的金属制的端盖17、端盖19固定。即，在本实施方式中，对于输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b的固定，采用预先由钢板加工而成的尺寸精度良好的导电性的端盖17、19。特别是，在要求电动机的高输出化的情况下，更加优选这样的结构。
[0080]具体而言，首先，对于输出轴相反侧轴承15b，利用外周径与输出轴相反侧轴承15b的外周径大致相等的输出轴相反侧的端盖19进行固定。另外，该输出轴相反侧的端盖19与绝缘树脂13模制一体成形。
[0081]输出轴相反侧的端盖19具有呈中空圆筒状的杯子形状，更具体而言，具有:端盖的圆筒部19a，其在一侧开口 ；以及端盖的环状的凸缘部1%，其从开口侧的圆筒端部向外周方向稍微扩展而成。端盖的圆筒部19a的内周径与输出轴相反侧轴承15b的外周径大致相等,通过将输出轴相反侧轴承15b压入端盖的圆筒部19a，从而输出轴相反侧轴承15b借助输出轴相反侧的端盖19也固定在绝缘树脂13上。
[0082]通过这样构成，输出轴相反侧轴承15b的外圈侧部分牢固地固定在金属制的输出轴相反侧的端盖19，因此，能够抑制例如被称为蠕变(Creep)的现象所引起的不良状况。另夕卜，端盖的凸缘部1%的外周径比输出轴相反侧轴承15b的外周径稍大。
[0083]S卩，端盖的凸缘部19b的外周径比输出轴相反侧轴承15b的外周径大，并且至少比旋转体30的外周径小。将输出轴相反侧的端盖19形成为这样的形状，由此，例如与凸缘部超过旋转体30的外周扩展到定子10的构造相比，能够抑制成本高的金属材料的使用。
[0084]接着，对于输出轴侧轴承15a，利用外周径与定子10的外周径大致相等的输出轴侧的端盖17进行固定。输出轴侧的端盖17为大致圆板形状，在圆板的中央部具有直径与输出轴侧轴承15a的外周径大致相等的突出部，该突出部的内侧为中空。内置了印刷基板18后，以如下的方式将输出轴侧的端盖17压入定子10而形成本无刷电动机，即，这样的输出轴侧的端盖17的突出部的内侧部分压入输出轴侧轴承15a，并且使在输出轴侧的端盖17的外周设置的连接端部和定子10的连接端部相嵌合。
[0085]利用这样的结构，能够实现组装作业的容易化，并且输出轴侧轴承15a的外圈侧部分固定在金属制的输出轴侧的端盖17，因此也能够抑制蠕变带来的问题。
[0086](实施例1)
[0087]图2是本实用新型的实施例1的轴承15附近的构造剖视图。轴承15使用了JIS (Japanese Industrial Standards,日本工业标准)编号为608的单列深沟球轴承。而且，如上所述，轴承15是两侧防尘型。
[0088]另外，图3是本实用新型的实施例1的止推板60组装于发动机之前的外观立体图。
[0089]如图2所示,轴承15是所谓的球轴承,具有:内圈41 ;滚动体42,其配置于该内圈41的外周部；以及外圈43，其与内圈41夹持该滚动体42。而且，轴承15具有覆盖滚动体42两侧部的一对防尘板44。另外，在转子14的轴承15所处的一侧具有图3所示那样的圆环状的形状的止推板60。如图2所示，止推板60固定于转轴16，借助转轴16与内圈41电连接。而且，无刷电动机100构成为防尘板44和止推板60在轴向相面对。
[0090]在轴承15中，内圈41固定并支承转轴16。另一方面,夕卜圈43固定于端盖17、端盖19。另外，滚动体42是滚珠，以圆周状地包围转轴16的方式沿着周向配置有多个滚动体42。上述多个滚动体42在设置于内圈41和外圈43的轨道的槽中滚动，由此，固定于内圈41的转轴16自由地旋转。而且，在作为单列深沟球轴承的轴承15中，该轨道的槽具有半径比滚动体42的半径稍大的圆弧的横截面。而且，在滚动体42的轴向两侧分别配置有形成为圆环状的形状的防尘板44。
[0091]如图2的形状那样，防尘板44由平面形状部44a和平面形状部44a的外径部的漩涡部44b构成，该平面形状部44a是形成为自轴向观察为圆环状形状的平面部。而且，平面形状部44a的环状面与止推板60的环状面相面对。另外，利用漩涡部44b将防尘板44与外圈43之间电连接。此外，在图2中，将成为平面形状部44a外周的部位设为外周50。SP，如从图2所知晓的那样，与防尘板44的外周50的直径相比，止推板60的外径较大。另外，防尘板44和止推板60之间相面对的间隔为50 μ mo利用以上这样的结构,使防尘板44和止推板60之间在未电连接的状态下相面对。
[0092]这样一来，防尘板44和止推板60是彼此非电接触的状态，此时的防尘板44和止推板60之间的静电容量是15pF。在本实施例中，I个电动机使用2个轴承15和2个止推板60，因此，防尘板44和止推板60之间的总计静电容量为30pF。
[0093]本实施例所使用的轴承15在内圈41和外圈43之间的静电容量为2个轴承15总计80pF。在使用了本实用新型的止推板60的情况下，再加上防尘板44和止推板60之间的总计静电容量30pF，2个轴承15的内圈41和外圈43之间的静电容量达到了 llOpF。
[0094]图4表示本实施方式的轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量的变化、和轴电压的变化之间的关系。在未使用本实用新型的止推板60的情况下，轴电压是5.5V，轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量是80pF。
[0095]如图4所示，通过使用实施例1的止推板60，轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量达到IlOpF,因此，轴电压变成4.0V，能够使轴电压降低1.5V。而且，如果降低轴电压，在轴承内部导致产生电腐蚀的能量变小,从而能够防止产生由电腐蚀弓丨起的噪音。
[0096]另外，止推板60被固定保持于轴承15的内圈41和转轴16，也具有承受施加于轴承15的推力负载的功能。通常，这些电动机轴承使用被称为E环的E型形状的金属板，来支承轴承的推力负载。然而，通常的E环是这样的构造，即，与防尘板44的平面形状部44a的外周50相比，外径相当小，并且E环与防尘板之间离开的间隔是200 μ m以上。因此，E环与防尘板之间的静电容量非常小。
[0097]轴承15的防尘板44与止推板60之间的间隔在50 μ m?100 μ m之间最合适。在防尘板44与止推板60的间隔比100 μ m大的情况下，与通常的E环一样，防尘板44和止推板60之间的静电容量变小，难以获得降低轴电压的效果。
[0098]另外，在防尘板44与止推板60之间的间隔比50 μ m小的情况下，在电动机驱动时，防尘板44与止推板60接触的可能性变大，容易产生噪音、接触磨损等异常。
[0099]另外，作为将防尘板44与止推板60之间的间隔调整到50 μ m?100 μ m的部件，存在使防尘板44的平面形状部44a接近止推板60来进行调整的部件、以与防尘板44相面对的方式在止推板60上设置突起部并利用止推板60的形状进行调整的部件等。
[0100](实施例2)
[0101]图5是本实用新型的实施例2的轴承15附近的构造剖视图。另外，图6是本实用新型的实施例2的E型止推板61组装于电动机之前的立体图。在实施例2中，除了将实施例I的止推板60替换为E型止推板61以外，其他的结构与实施例1相同。即，在本实施例2中，作为无刷电动机100的结构，与实施例1 一样是图1所示的结构，轴承15也与实施例1一样是两侧防尘型的单列深沟球轴承。
[0102]E型止推板61形成为图6所示的E型形状，E型止推板61的外径与止推板60 —样，比轴承15的防尘板44的平面形状部44a的外周50的外径大。此时的防尘板44和E型止推板61之间的静电容量是10pF。在本实施例中，I个电动机使用2个轴承15和2个止推板61，因此，防尘板44与E型止推板61之间的总计静电容量是20pF。实施例2使用的轴承15与实施例1 一样，内圈41和外圈43之间的静电容量为2个轴承15总计80pF。因此，在使用了止推板61的情况下的2个轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量是
10pFo
[0103]如图4所示，使用实施例2的E型止推板61，轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量是10pF,因此轴电压是4.5V，能够使轴电压降低IV。由此，能减小在轴承内部导致产生电腐蚀的能量，从而能够防止产生由电腐蚀弓丨起的噪音。
[0104]E型止推板61因其形状，与轴承15的防尘板44相面对的面积比止推板60与轴承15的防尘板44相面对的面积小。
[0105]因此，与使用止推板60的情况相比，E型止推板61与防尘板44之间的静电容量变小，但是作为E型止推板61向转轴16的连接方法，通过从相对于转轴16垂直的方向将E型止推板61向转轴加压，从而能够将E型止推板61与转轴连接起来，因此，止推板的组装方法较简便。
[0106](实施方式2)
[0107]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本实用新型的实施方式2。在本实施方式中，作为本实用新型的电气设备的例子，对空调室内机的结构进行说明。
[0108]图7是表示作为本实用新型的实施方式2的电气设备的例子的空调室内机的结构的示意图。
[0109]在图7中，在空调室内机200的壳体211内搭载有无刷电动机201。在该无刷电动机201的旋转轴上安装有作为送风扇的横流风扇212。无刷电动机201由电动机驱动装置213驱动。由电动机驱动装置213通电，无刷电动机201旋转，横流风扇212伴随着无刷电动机201的旋转而旋转。通过该横流风扇212的旋转，将利用室内机用换热器(未图示)进行空气调和后的空气送风到室内。在这里，无刷电动机201例如能够适用上述实施方式所示的无刷电动机100。
[0110]本实用新型的电气设备具有无刷电动机和该无刷电动机所搭载的壳体，作为无刷电动机采用上述结构的本实用新型的无刷电动机。
[0111]在以上的说明中，作为本实用新型的电气设备的实施例，举出了搭载于空调室内机的无刷电动机，但是，搭载于空调室外机的无刷电动机、，搭载于其他的电气设备的无刷电动机，例如各种家电用设备所使用的无刷电动机、各种信息设备搭载的无刷电动机、工业设备所使用的无刷电动机也能够适用是自不待言的。
[0112]像以上说明的那样，本实用新型的电动机具有:定子，其卷装有绕组；转子，其包含与定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与旋转体相连接的转轴；球轴承，其以轴旋转自如的方式支承转轴；以及止推板，其与转轴相连接。而且，球轴承具有与其外圈电连接的防尘板，止推板与球轴承的内圈电连接，且具有与球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。
[0113]另外，本实用新型的电气设备搭载有上述的电动机。
[0114]本实用新型具有这样的结构，能够降低轴电压，因此，能够提供抑制了轴承的电腐蚀噪音的电动机和具有该电动机的电气设备。
[0115]而且，本实用新型的电动机是能够抑制轴承发生电腐蚀的电动机，对主要要求电动机的廉价化和高寿命化的空调室内机等设备所搭载的电动机是有用的。
【权利要求】
1.一种电动机，其具有:定子，其卷装有绕组；转子，其包含与上述定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与上述旋转体相连接的转轴；球轴承，其以上述转轴旋转自如的方式支承上述转轴；以及止推板，其与上述转轴相连接，该电动机的特征在于， 上述球轴承具有与其外圈电连接的防尘板， 上述止推板与上述球轴承的内圈电连接，且具有与上述球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 包含如下结构:上述止推板的外径大于上述球轴承的防尘板的平面部的外径。
3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 包含如下结构:上述球轴承的防尘板与上述止推板之间的距离为50 μ m?100 μ m。
4.一种电气设备,其特征在于， 搭载有权利要求1?3中任一项所述的电动机。
【文档编号】H02K5/173GK203967881SQ201420401245
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】中野圭策, 黑住诚治, 从野知子 申请人:松下电器产业株式会社
【专利摘要】本实用新型提供一种电动机及电气设备。该电动机具有：定子，其卷装有绕组；转子，其包含与定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与旋转体相连接的转轴；球轴承，其以转轴旋转自如的方式支承转轴；以及止推板，其与转轴相连接。而且，球轴承具有与其外圈电连接的防尘板，止推板与球轴承的内圈电连接，且具有与球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。通过采用上述结构，能够抑制轴承的电腐蚀噪音。
【专利说明】电动机及电气设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动机及电气设备，特别是涉及为了抑制轴承发生电腐蚀而改良的电动机以及具备该电动机的电气设备。
【背景技术】
[0002]众所周知，在基于正弦波的对称三相交流电路中，在使各相的电路条件相同时，Y结线的中性点始终表示为恒定的值，在电源侧的Y结线的中性点与负载侧的Y结线的中性点之间不产生电位差。此外，此时的三相电源的正弦波是不含有高次谐波成分的无失真的正弦波，作为前提自不待言。
[0003]另外，在三相电路的各相的环路电路的条件不平衡时，Y结线的负载侧的中性点不是零电位，而是表示为某个值的电位。这些情况如例如专利文献I等那样被广泛知晓。此夕卜，接下来要说明的轴电压的观测如以下这样需要花些功夫，即，对三相交流电路的某一个电路部位、为了方便而设定的分压电路的中点作为虚拟的中性点等的电位差进行测量等。
[0004]在实际的对称三相交流电路中，由于各种原因，导致三相电源不平衡、三相电源的正弦波包含若干高次谐波成分，可以观测到在电源侧的Y结线的中性点以及负载侧的Y结线的中性点处产生了些许电位。而且，由于该中性点的电位变化，而在发电机的旋转轴、电动机的旋转轴上感应出的电压值，即所谓的轴电压被观测。该轴电压也施加于用于将旋转轴旋转自如地支承的轴承的内圈。
[0005]另一方面，轴承的外圈与发电机或者电动机的外廓、接地部位电连接，因此，轴承的外圈变为与轴承的内圈的电位不同的电位，在轴承的内圈与外圈之间产生电位差。而且，借助轴承的滚动体，在外圈、滚动体以及内圈这些构件之间发生放电。在该放电部位产生放电痕，将该放电痕称为电腐蚀。而且，该放电痕，即电腐蚀导致轴承在旋转时产生不良情况。
[0006]例如，像专利文献2?4等所记载的那样，在三相电源的发电机中，由发电机的组装不规则而引起的磁路的不平衡，导致无法得到对称三相交流而产生不平衡的三相交流，从而产生由中性点产生电位而引起的轴电压。
[0007]另外，在发电机的励磁绕组的励磁电源为采用了晶闸管等的励磁装置的情况下，对励磁绕组施加包含大量高次谐波的非正弦波波形的电压。该非正弦波波形的电压借助由发电机的除励磁绕组以外的构成构件产生的等效阻抗成分，产生由上述的励磁装置的励磁电力引起的轴电压。
[0008]另外，如上述专利文献等所记载的那样，作为发电机特有的现象，与蒸汽涡轮的叶片碰撞的蒸汽的一部分发生离子化而带电。而且，公知有由蒸汽的离子化所产生的电荷借助发电机的构成构件产生的等效阻抗成分向旋转轴传递，并表现为发电机的轴电压，从而导致轴承的电腐蚀。
[0009]另一方面，例如专利文献5等所记载的那样，公知有在三相交流电路中的负载侧的电动机中，也发生由三相交流的不平衡引起的轴电压所导致的轴承的电腐蚀。另外，如该文献等所记载的那样，在使用逆变器装置来驱动电动机的情况下，由每次电源转换引起瞬时的电压不平衡，导致中性点电位以非常高的频率成分(数MHz)发生变动，从而产生轴电压(轴电流)，并产生电动机的轴承的电腐蚀。
[0010]最近，在电动机的领域内，利用逆变器装置的驱动技术非常盛行。利用该逆变器装置的驱动与利用无失真的正弦波电压源的驱动完全不同，利用该逆变器装置的驱动构成矩形波状的电压源，从而实现虚拟的三相驱动。在利用逆变器装置的驱动中，如上述的专利文献5那样，产生由于中性点电位的变动所引起的轴电流(轴电压)，并且容易产生电动机的轴承的电腐蚀。
[0011]众所周知，利用逆变器装置的驱动不是由无失真的正弦波产生的三相交流的驱动。因此，显然可知，在电动机的Y结线的中性点处，不会存在各相的电压值彼此抵消而始终成为零电平的情况，而是产生某个电压值的情况。
[0012]例如，如非专利文献I等所记载的那样，在利用逆变器装置驱动的电动机的Y结线的中性点处产生表示由凸状波形波和方形波产生的周期性且较大振幅的电压变化的电压值，该凸状波形波和方形波的最大值能达到逆变器装置的电源电压值。而且，如该非专利文献等所记载的那样，该中性点的电位变化作为由其所引起的旋转轴的轴电压被观察。
[0013]也如非专利文献I等所记载的那样，来自逆变器装置的各相的驱动电压自电动机的定子的定子绕组经过定子构成构件的阻抗成分，作为电能向定子的外部传递。该电能的传递是借助电动机的定子和转子之间的分布电容成分向电动机的转子传递，并进一步经过转子构成构件的阻抗成分，到达旋转轴。在此，旋转轴位于三相交流电路的等效的Y结线的中性点，因此，能够在该旋转轴处观测一些电位的变化。如上所述，将该电位的变化称为轴电压。
[0014]然而，众所周知，三相交流电路的各相的3次谐波成分不会彼此抵消，而能在Y结线的中性点处被观测到。另外，众所周知，在Y结线的中性点处还能观测到各相的不平衡成分。
[0015]另夕卜，具体而言，作为逆变器驱动，大多采用利用脉宽调制(Pulse WidthModulat1n)方式(以下称为PWM方式)的逆变器进行驱动的方式。在这样的PWM方式的逆变器驱动的情况下，绕组的中性点的电位不会成为零而是会产生一些电压，理由如上所述。
[0016]另外，针对上述的中性点的电位变化，在从将电动机的各构成要素的电等效阻抗成分产生的等效电路作为三相交流电路的视点进行了解析的情况下，电动机的旋转轴也可以认为是上述的等效电路的等效的Y结线的中性点，在旋转轴产生一些电位变化的情况自不待言。
[0017]以由该电动机的各构成要素的电等效阻抗成分产生的等效电路的视点，来解析轴电压的产生，谋求电腐蚀的抑制，关于这样的记载在上述的专利文献5等公知文献中随处可见。电动机的等效电路分为很多种，如从分布定数电路的视点的解析得到的，从分布定数电路向集中定数电路模型化了的视点的解析得到的等效电路等。
[0018]由电动机的逆变器驱动导致产生轴电压，从而在轴承的外圈与内圈之间产生电位差。而且，在轴电压中包含由切换所产生的高频成分。当由轴电压引起的电位差达到轴承内部的油膜的绝缘破坏电压时,在轴承的内部有高频电流流动，而在轴承内部产生电腐蚀。在该电腐蚀发展了的情况下，在轴承内圈或者外圈的内部产生波状磨损现象，有时会产生异常音，电腐蚀作为电动机的有代表性的不良现象，其解决方法一直在被寻求。
[0019]如上所述，该电腐蚀是轴承材料因电弧放电而受到损伤的现象，由轴电压引起在轴承的内圈与轴承的外圈之间产生电位差，因此，轴电流在轴承的内圈-滚珠-轴承的外圈这样的路径中流动。因此，为了抑制电动机的电腐蚀，提出如下对策。
[0020](I)使轴承内圈和外圈之间处于导通状态。
[0021](2)使轴承内圈和外圈之间处于绝缘状态。
[0022](3)降低轴电压。
[0023]而且，作为上述(I)的具体方法，例举出使轴承的润滑剂具有导电性。但是，存在导电性润滑剂经过一段时间其导电特性会变差、滑动可靠性欠缺等课题。另外，还可考虑在旋转轴上设置电刷，来实现导通状态的方法，该方法也存在会产生电刷磨损粉、需要电刷设置空间等课题。
[0024]另外，作为上述(I)的其他方法，也研究将滑动轴承作为轴承的结构。例如，通过采用烧结金属含油轴承，能够使轴承部处于导通状态。众所周知，在近年的PWM方式的逆变器驱动的电动机中，采用一对球轴承的电动机成为主流，但也看到以前使用一对滑动轴承的电动机。
[0025]例如，专利文献6、专利文献7等所记载的情况为一个例子。轴承部处于导通状态，因此没有放电产生，也就不产生电腐蚀，但转轴的旋转精度与使用了球轴承的情况相比劣化。另外，众所周知，轴承损耗较大，因此，与使用了球轴承的情况相比，电动机的效率降低了。
[0026]而且，作为上述(2)的具体方法，例举出将轴承内部的滚动体的材质从导电性材料的铁等金属材料转换成绝缘体的陶瓷材料等方法。该方法在防止电腐蚀的方面非常有效，但使用陶瓷材料的情况成本变高，导致经济方面的问题。
[0027]另外，作为上述(2)的其他方法，也研究将绝缘性的滑动轴承作为轴承的结构。例如，采用使用了专利文献8等记载的树脂的绝缘性滑动轴承，从而能够使轴承部处于绝缘状态。在具有绝缘性的轴承部上不产生电腐蚀。但是，与上述情况一样，转轴的旋转精度与使用球轴承的情况相比劣化，另外，众所周知，轴承损耗较大，因此，与使用了球轴承的情况相比，电动机的效率降低了。
[0028]另外，作为上述(3)的具体方法，公知有通过使定子铁芯与具有导电性的金属制的端盖之间电短路，使电动机的等效电路变化，且使静电容量成分的贡献度变化，从而降低轴电压的方法(例如专利文献9等)。另外，也公知有电动机的定子铁芯等与大地的地线电连接的结构(例如专利文献10等)。
[0029]但是，专利文献9那样的以往的方法是使定子铁芯与金属制的端盖之间短路的方法，因此，电动机的等效电路的静电容量分布将整体变高，导致轴电压变高。
[0030]另外，在构成为以PWM方式对电动机进行逆变器驱动的驱动电路(包含控制电路等)的电源供给电路与该电源供给电路的I次侧电路以及I次侧电路侧的向大地连接的地线之间电绝缘的情况下，如专利文献10所示，即使采用电动机的定子铁芯等与大地的地线电连接的结构，轴电压的降低也较困难。
[0031]另外，如果轴电压不是与轴承单体的绝缘破坏耐电压相比足够小的电压值，则难以长期地防止轴承内产生的电短路现象，从而难以抑制电腐蚀。其原因在于，在长期向轴承施加轴电压的情况下，由润滑脂的劣化、轴承表面的损伤引起轴承单体的绝缘破坏耐电压降低。
[0032]因此，在电动机的驱动初期，与轴电压相比，轴承的绝缘破坏耐电压较高，不产生短路现象，即使在这种情况下，在进行长期驱动时，轴承单体的绝缘破坏耐电压降低，与轴电压相比，轴承单体的绝缘破坏耐电压变小，从而引起短路现象，其结果是产生电腐蚀。
[0033]轴承的绝缘破坏耐电压能够通过加厚润滑脂的油膜来增加，通常采用使润滑脂的基础油的运动粘度增加的方法。但是，当使润滑脂的基础油的运动粘度增加时，轴承损耗增力口，并且电动机的效率降低，因此，使油膜厚度增加是存在限度的。
[0034]专利文献1:日本特开平8-340637号公报
[0035]专利文献2:日本特公昭47-41121号公报
[0036]专利文献3:日本特开昭50-76547号公报
[0037]专利文献4:日本特开昭57-16549号公报
[0038]专利文献5:日本特开平10-32953号公报
[0039]专利文献6:日本特公昭61-52618号公报
[0040]专利文献7:日本特开平8-214488号公报
[0041]专利文献8:日本特开2011-47495号公报
[0042]专利文献9:日本特开2007-159302号公报
[0043]专利文献10:日本特开2004-229429号公报
[0044]非专利文献1:【富士时报第72卷、第2号(1999年2月)】、4 >八一夕駆動誘導電動機O軸電圧(一种逆变器驱动感应电动机的轴电压)P.144?P.149
实用新型内容
[0045]本实用新型提供一种能够抑制轴承产生电腐蚀的电动机以及具备该电动机的电气设备。
[0046]本实用新型的电动机具有:定子，其卷装有绕组；转子，其包含与定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与旋转体相连接的转轴；球轴承，其以轴旋转自如的方式支承转轴；以及止推板(Thrust plate)，其与转轴相连接。而且，球轴承具有与其外圈电连接的防尘板，止推板与球轴承的内圈电连接，且具有与球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。
[0047]另外，本实用新型的电动机还包含如下结构:止推板的外径大于球轴承的防尘板的平面部的外径。
[0048]另外，本实用新型的电动机还包含如下结构:止推板同与球轴承的外圈连接通电的防尘板之间的距离为50μηι?100 μ m。
[0049]另外，本实用新型的电气设备搭载有上述的电动机。
[0050]采用这样的结构，能够提供一种抑制了轴承的电腐蚀噪音的电动机以及具备该电动机的电气设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1是表示本实用新型的实施方式I的无刷电动机的剖面的构造图。
[0052]图2是本实用新型的实施例1的轴承附近的构造剖视图。
[0053]图3是本实用新型的实施例1的止推板的立体图。
[0054]图4是表示本实用新型的实施方式I的轴承的内圈与外圈之间的静电容量、和轴电压之间的关系的图。
[0055]图5是本实用新型的实施例2的轴承附近的构造剖视图。
[0056]图6是本实用新型的实施例2的E型止推板的立体图。
[0057]图7是作为本实用新型的实施方式2的电气设备的例子的空调室内机的结构图。
【具体实施方式】
[0058]以下，参照附图和表说明本实用新型。此外，本实用新型并不限于以下的实施方式和实施例。
[0059](实施方式I)
[0060]图1是表示本实用新型的实施方式I的电动机的剖面的构造图。在本实施方式中，例举了无刷电动机100作为电动机的一个例子来进行说明，该无刷电动机100搭载于作为电气设备的空调上，用于驱动送风扇。此外，在本实施方式中，列举转子旋转自如地配置在定子内周侧的内转子型的电动机的例子来进行说明。
[0061]在图1中，在定子铁芯11上隔着作为用于将定子铁芯11绝缘的绝缘体的树脂21卷绕安装有定子绕组12。而且，这样的定子铁芯11利用作为模制材料的绝缘树脂13来与其他的固定构件一起模制成形。在本实施方式中，通过这样地将这些构件模制一体成形，而能够构成外形是大致圆筒形状的定子10。
[0062]在定子10的内侧隔着空隙插入转子14。转子14具有包含转子铁芯31的圆板状的旋转体30和以贯穿旋转体30中央的方式连接旋转体30的转轴16。旋转体30面对定子10的内周侧地在周向保持有作为永磁体的铁氧体树脂的磁体32。
[0063]在图1中，作为旋转体30，示出了将上述转子铁芯31和铁氧体树脂的磁体32 —体成形的结构例。这样一来，定子10的内周侧与旋转体30的外周侧以相面对方式配置。
[0064]作为用于支承转轴16的轴承15，在转子14的转轴16上安装有输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b。输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b是具有多个铁球的圆筒形状的轴承，输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b的内圈侧固定于转轴16。
[0065]在图1中，在成为转轴16自无刷电动机本体突出的一侧的输出轴侧，输出轴侧轴承15a支承转轴16，在其相反一侧(输出轴相反侧)，输出轴相反侧轴承15b支承转轴16。
[0066]而且，上述输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b分别借助具有导电性的金属制的端盖，将输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b的外圈侧固定。在图1中，输出轴侧轴承15a由输出轴侧端盖17固定，输出轴相反侧轴承15b由输出轴相反侧端盖19固定。利用以上这样的结构，将转轴16支承于输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b，并使转子14旋转自如地旋转。
[0067]此外，输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b填充有在其轴承内部的内部空间的局部填满的润滑脂。上述作为本实施方式中的轴承15的输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b是被称为“两侧防尘型的球轴承”，在轴承领域中以“代号”的项目标记为“ZZ”，被广泛知晓的轴承。针对这样的轴承15的详细结构，将在下面进一步说明。
[0068]另外，在本实施方式中，配置有靠近这样的轴承15，并且连接在转轴上的圆盘状的止推板。该止推板的详细结构将在下面进行说明。
[0069]而且，本实施方式的无刷电动机100内置有安装了驱动电路的印刷基板18，该驱动电路包含控制电路。在内置了该印刷基板18后，通过将输出轴侧端盖17压入定子10而形成无刷电动机100。
[0070]另外，在印刷基板18上连接有连接线20，该连接线20是用于施加绕组的电源电压Vdc、控制电路的电源电压Vcc以及控制转速的控制电压Vsp的导线、控制电路的接地线等。
[0071]另外，安装有驱动电路的印刷基板18上的零电位点部与大地的地线以及I次侧(电源)电路绝缘，大地的地线和I次侧电源电路的电位处于浮动状态。
[0072]在这里，零电位点部是指在印刷基板18上作为基准电位的O伏电位的布线，表示通常被称为地的地布线。连接线20所包含的地线与该零电位点部，即地布线连接。
[0073]另外，安装有驱动电路的印刷基板18上连接的用于供给绕组的电源电压的电源电路、用于供给控制电路的电源电压的电源电路、用于施加控制电压的导线以及控制电路的地线等与针对供给绕组的电源电压的电源电路的I次侧(电源)电路、针对供给控制电路的电源电压的电源电路的I次侧(电源)电路、以及上述I次侧(电源)电路连接的大地的地线和独立接地的大地的地线中的任一者之间都电绝缘。
[0074]S卩，对于I次侧(电源)电路电位和大地的地线的电位，安装在了印刷基板18的驱动电路处于电绝缘状态，因此，电位为悬浮状态。
[0075]这也表现为电位浮动的状态，是广为人知的。另外，由此，与印刷基板18连接的用于供给绕组的电源电压的电源电路和用于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，这也是广为人知的表现。
[0076]对于以上那样构成的本无刷电动机100，借助连接线20供给各电源电压和控制信号，从而利用印刷基板18的驱动电路驱动定子绕组12。当定子绕组12被驱动时，驱动电流在定子绕组12流动，自定子铁芯11产生磁场。
[0077]而且，利用来自定子铁芯11的磁场和来自铁氧体树脂的磁体32的磁场，与上述磁场的极性相应地产生引力和斥力，利用上述力使转子14以转轴16为中心旋转。
[0078]接着，对本无刷电动机100的详细结构进行说明。首先,本无刷电动机100，如上所述，转轴16由输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b支承，并且各输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b也分别被端盖17、端盖19固定、支承。
[0079]而且，在本实施方式中，构成为各输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b分别被具有导电性的金属制的端盖17、端盖19固定。即，在本实施方式中，对于输出轴侧轴承15a和输出轴相反侧轴承15b的固定，采用预先由钢板加工而成的尺寸精度良好的导电性的端盖17、19。特别是，在要求电动机的高输出化的情况下，更加优选这样的结构。
[0080]具体而言，首先，对于输出轴相反侧轴承15b，利用外周径与输出轴相反侧轴承15b的外周径大致相等的输出轴相反侧的端盖19进行固定。另外，该输出轴相反侧的端盖19与绝缘树脂13模制一体成形。
[0081]输出轴相反侧的端盖19具有呈中空圆筒状的杯子形状，更具体而言，具有:端盖的圆筒部19a，其在一侧开口 ；以及端盖的环状的凸缘部1%，其从开口侧的圆筒端部向外周方向稍微扩展而成。端盖的圆筒部19a的内周径与输出轴相反侧轴承15b的外周径大致相等,通过将输出轴相反侧轴承15b压入端盖的圆筒部19a，从而输出轴相反侧轴承15b借助输出轴相反侧的端盖19也固定在绝缘树脂13上。
[0082]通过这样构成，输出轴相反侧轴承15b的外圈侧部分牢固地固定在金属制的输出轴相反侧的端盖19，因此，能够抑制例如被称为蠕变(Creep)的现象所引起的不良状况。另夕卜，端盖的凸缘部1%的外周径比输出轴相反侧轴承15b的外周径稍大。
[0083]S卩，端盖的凸缘部19b的外周径比输出轴相反侧轴承15b的外周径大，并且至少比旋转体30的外周径小。将输出轴相反侧的端盖19形成为这样的形状，由此，例如与凸缘部超过旋转体30的外周扩展到定子10的构造相比，能够抑制成本高的金属材料的使用。
[0084]接着，对于输出轴侧轴承15a，利用外周径与定子10的外周径大致相等的输出轴侧的端盖17进行固定。输出轴侧的端盖17为大致圆板形状，在圆板的中央部具有直径与输出轴侧轴承15a的外周径大致相等的突出部，该突出部的内侧为中空。内置了印刷基板18后，以如下的方式将输出轴侧的端盖17压入定子10而形成本无刷电动机，即，这样的输出轴侧的端盖17的突出部的内侧部分压入输出轴侧轴承15a，并且使在输出轴侧的端盖17的外周设置的连接端部和定子10的连接端部相嵌合。
[0085]利用这样的结构，能够实现组装作业的容易化，并且输出轴侧轴承15a的外圈侧部分固定在金属制的输出轴侧的端盖17，因此也能够抑制蠕变带来的问题。
[0086](实施例1)
[0087]图2是本实用新型的实施例1的轴承15附近的构造剖视图。轴承15使用了JIS (Japanese Industrial Standards,日本工业标准)编号为608的单列深沟球轴承。而且，如上所述，轴承15是两侧防尘型。
[0088]另外，图3是本实用新型的实施例1的止推板60组装于发动机之前的外观立体图。
[0089]如图2所示,轴承15是所谓的球轴承,具有:内圈41 ;滚动体42,其配置于该内圈41的外周部；以及外圈43，其与内圈41夹持该滚动体42。而且，轴承15具有覆盖滚动体42两侧部的一对防尘板44。另外，在转子14的轴承15所处的一侧具有图3所示那样的圆环状的形状的止推板60。如图2所示，止推板60固定于转轴16，借助转轴16与内圈41电连接。而且，无刷电动机100构成为防尘板44和止推板60在轴向相面对。
[0090]在轴承15中，内圈41固定并支承转轴16。另一方面,夕卜圈43固定于端盖17、端盖19。另外，滚动体42是滚珠，以圆周状地包围转轴16的方式沿着周向配置有多个滚动体42。上述多个滚动体42在设置于内圈41和外圈43的轨道的槽中滚动，由此，固定于内圈41的转轴16自由地旋转。而且，在作为单列深沟球轴承的轴承15中，该轨道的槽具有半径比滚动体42的半径稍大的圆弧的横截面。而且，在滚动体42的轴向两侧分别配置有形成为圆环状的形状的防尘板44。
[0091]如图2的形状那样，防尘板44由平面形状部44a和平面形状部44a的外径部的漩涡部44b构成，该平面形状部44a是形成为自轴向观察为圆环状形状的平面部。而且，平面形状部44a的环状面与止推板60的环状面相面对。另外，利用漩涡部44b将防尘板44与外圈43之间电连接。此外，在图2中，将成为平面形状部44a外周的部位设为外周50。SP，如从图2所知晓的那样，与防尘板44的外周50的直径相比，止推板60的外径较大。另外，防尘板44和止推板60之间相面对的间隔为50 μ mo利用以上这样的结构,使防尘板44和止推板60之间在未电连接的状态下相面对。
[0092]这样一来，防尘板44和止推板60是彼此非电接触的状态，此时的防尘板44和止推板60之间的静电容量是15pF。在本实施例中，I个电动机使用2个轴承15和2个止推板60，因此，防尘板44和止推板60之间的总计静电容量为30pF。
[0093]本实施例所使用的轴承15在内圈41和外圈43之间的静电容量为2个轴承15总计80pF。在使用了本实用新型的止推板60的情况下，再加上防尘板44和止推板60之间的总计静电容量30pF，2个轴承15的内圈41和外圈43之间的静电容量达到了 llOpF。
[0094]图4表示本实施方式的轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量的变化、和轴电压的变化之间的关系。在未使用本实用新型的止推板60的情况下，轴电压是5.5V，轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量是80pF。
[0095]如图4所示，通过使用实施例1的止推板60，轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量达到IlOpF,因此，轴电压变成4.0V，能够使轴电压降低1.5V。而且，如果降低轴电压，在轴承内部导致产生电腐蚀的能量变小,从而能够防止产生由电腐蚀弓丨起的噪音。
[0096]另外，止推板60被固定保持于轴承15的内圈41和转轴16，也具有承受施加于轴承15的推力负载的功能。通常，这些电动机轴承使用被称为E环的E型形状的金属板，来支承轴承的推力负载。然而，通常的E环是这样的构造，即，与防尘板44的平面形状部44a的外周50相比，外径相当小，并且E环与防尘板之间离开的间隔是200 μ m以上。因此，E环与防尘板之间的静电容量非常小。
[0097]轴承15的防尘板44与止推板60之间的间隔在50 μ m?100 μ m之间最合适。在防尘板44与止推板60的间隔比100 μ m大的情况下，与通常的E环一样，防尘板44和止推板60之间的静电容量变小，难以获得降低轴电压的效果。
[0098]另外，在防尘板44与止推板60之间的间隔比50 μ m小的情况下，在电动机驱动时，防尘板44与止推板60接触的可能性变大，容易产生噪音、接触磨损等异常。
[0099]另外，作为将防尘板44与止推板60之间的间隔调整到50 μ m?100 μ m的部件，存在使防尘板44的平面形状部44a接近止推板60来进行调整的部件、以与防尘板44相面对的方式在止推板60上设置突起部并利用止推板60的形状进行调整的部件等。
[0100](实施例2)
[0101]图5是本实用新型的实施例2的轴承15附近的构造剖视图。另外，图6是本实用新型的实施例2的E型止推板61组装于电动机之前的立体图。在实施例2中，除了将实施例I的止推板60替换为E型止推板61以外，其他的结构与实施例1相同。即，在本实施例2中，作为无刷电动机100的结构，与实施例1 一样是图1所示的结构，轴承15也与实施例1一样是两侧防尘型的单列深沟球轴承。
[0102]E型止推板61形成为图6所示的E型形状，E型止推板61的外径与止推板60 —样，比轴承15的防尘板44的平面形状部44a的外周50的外径大。此时的防尘板44和E型止推板61之间的静电容量是10pF。在本实施例中，I个电动机使用2个轴承15和2个止推板61，因此，防尘板44与E型止推板61之间的总计静电容量是20pF。实施例2使用的轴承15与实施例1 一样，内圈41和外圈43之间的静电容量为2个轴承15总计80pF。因此，在使用了止推板61的情况下的2个轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量是
10pFo
[0103]如图4所示，使用实施例2的E型止推板61，轴承15的内圈41与外圈43之间的静电容量是10pF,因此轴电压是4.5V，能够使轴电压降低IV。由此，能减小在轴承内部导致产生电腐蚀的能量，从而能够防止产生由电腐蚀弓丨起的噪音。
[0104]E型止推板61因其形状，与轴承15的防尘板44相面对的面积比止推板60与轴承15的防尘板44相面对的面积小。
[0105]因此，与使用止推板60的情况相比，E型止推板61与防尘板44之间的静电容量变小，但是作为E型止推板61向转轴16的连接方法，通过从相对于转轴16垂直的方向将E型止推板61向转轴加压，从而能够将E型止推板61与转轴连接起来，因此，止推板的组装方法较简便。
[0106](实施方式2)
[0107]以下，参照【专利附图】
【附图说明】本实用新型的实施方式2。在本实施方式中，作为本实用新型的电气设备的例子，对空调室内机的结构进行说明。
[0108]图7是表示作为本实用新型的实施方式2的电气设备的例子的空调室内机的结构的示意图。
[0109]在图7中，在空调室内机200的壳体211内搭载有无刷电动机201。在该无刷电动机201的旋转轴上安装有作为送风扇的横流风扇212。无刷电动机201由电动机驱动装置213驱动。由电动机驱动装置213通电，无刷电动机201旋转，横流风扇212伴随着无刷电动机201的旋转而旋转。通过该横流风扇212的旋转，将利用室内机用换热器(未图示)进行空气调和后的空气送风到室内。在这里，无刷电动机201例如能够适用上述实施方式所示的无刷电动机100。
[0110]本实用新型的电气设备具有无刷电动机和该无刷电动机所搭载的壳体，作为无刷电动机采用上述结构的本实用新型的无刷电动机。
[0111]在以上的说明中，作为本实用新型的电气设备的实施例，举出了搭载于空调室内机的无刷电动机，但是，搭载于空调室外机的无刷电动机、，搭载于其他的电气设备的无刷电动机，例如各种家电用设备所使用的无刷电动机、各种信息设备搭载的无刷电动机、工业设备所使用的无刷电动机也能够适用是自不待言的。
[0112]像以上说明的那样，本实用新型的电动机具有:定子，其卷装有绕组；转子，其包含与定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与旋转体相连接的转轴；球轴承，其以轴旋转自如的方式支承转轴；以及止推板，其与转轴相连接。而且，球轴承具有与其外圈电连接的防尘板，止推板与球轴承的内圈电连接，且具有与球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。
[0113]另外，本实用新型的电气设备搭载有上述的电动机。
[0114]本实用新型具有这样的结构，能够降低轴电压，因此，能够提供抑制了轴承的电腐蚀噪音的电动机和具有该电动机的电气设备。
[0115]而且，本实用新型的电动机是能够抑制轴承发生电腐蚀的电动机，对主要要求电动机的廉价化和高寿命化的空调室内机等设备所搭载的电动机是有用的。
【权利要求】
1.一种电动机，其具有:定子，其卷装有绕组；转子，其包含与上述定子相面对地在周向保持有永磁体的旋转体和与上述旋转体相连接的转轴；球轴承，其以上述转轴旋转自如的方式支承上述转轴；以及止推板，其与上述转轴相连接，该电动机的特征在于， 上述球轴承具有与其外圈电连接的防尘板， 上述止推板与上述球轴承的内圈电连接，且具有与上述球轴承的防尘板的平面部相面对的相对面。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 包含如下结构:上述止推板的外径大于上述球轴承的防尘板的平面部的外径。
3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 包含如下结构:上述球轴承的防尘板与上述止推板之间的距离为50 μ m?100 μ m。
4.一种电气设备,其特征在于， 搭载有权利要求1?3中任一项所述的电动机。
【文档编号】H02K5/173GK203967881SQ201420401245
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】中野圭策, 黑住诚治, 从野知子 申请人:松下电器产业株式会社
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