(57)【要約】本発明のモールドモータは、固定子巻線（１２）を巻装した固定子鉄心（１１）をモールド樹脂によってモールドする固定子（１０）と、固定子（１０）に対向して周方向に永久磁石であるフェライト樹脂磁石（３２）を有する回転体（３０）と、回転体（３０）の軸心を貫通するシャフト（１６）とを含む回転子（１４）と、一対のシャフト（１６）を支持する軸受（１５）と、一対の軸受（１５）を固定する導電性のブラケット（１７、１９）と、一対のブラケット（１７、１９）を電気的に接続する接続部である導通ピン（２２、２３）と、を備える。回転子（１４）は、シャフト（１６）と回転体（３０）の外周面との間に、第１の誘電体層（５０）を有するとともに、シャフト（１６）と軸受（１５）との間には第２の誘電体層（５１）を備える。
2012105193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を巻装した固定子鉄心をモールド樹脂によってモールドする固定子と、
前記固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、前記回転体の軸心を貫通するシャフトとを含む回転子と、
一対の前記シャフトを支持する軸受と、
一対の前記軸受を固定する導電性のブラケットと、
前記一対のブラケットを電気的に接続する接続部と、を備え、
前記回転子は、前記シャフトと前記回転体の外周面との間に第１の誘電体層を有するとともに、前記シャフトと前記軸受との間には第２の誘電体層を備えるモールドモータ。
【請求項２】
前記シャフトと前記軸受との間のインピーダンスを、前記シャフトと前記回転体の外周面との間のインピーダンスよりも大きくした請求項１記載のモールドモータ。
【請求項３】
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層の少なくともいずれか一方は、樹脂成形した誘電体である請求項１または請求項２のいずれか1項に記載のモールドモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子を樹脂でブラケットと一体に成形したモールドモータに関する。特に、軸受に生じる電食の発生を抑制するように改良されたモールドモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの駆動方式は、モータの可変速性や高効率化のために、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（以下、「ＰＷＭ方式」という。）を用いたインバータ制御が多く採用される。【０００３】
しかしながら、ＰＷＭ方式のインバータ制御を用いた場合、巻線の中性点の電位が零とならない。従って、軸受の外輪と軸受の内輪との間には、電位差（以下、「軸電圧」という。）が発生する。軸電圧は、スイッチングによる高周波成分を含んでいる。軸電圧が軸受の内部に存在する油膜の絶縁破壊が生じる電圧に達すると、軸受の内部には微小な電流が流れる。この微小な電流が流れると、軸受の内部には電食が発生する。電食が進行した場合、軸受の内輪、軸受の外輪または軸受ボールには、波状の摩耗現象が発生する。波状の摩耗現象が発生すると、軸受から異常音が発生することがある。この異常音の発生が、モータにおける不具合の主要因の１つとなっている。【０００４】
主に、家電機器の送風機を駆動するモータは、低騒音かつ低振動であることが強く要求される。この要求に応えるため、ステータコア及び巻線を合成樹脂で一体に成形したモールドモータが主流となっている。このモールドモータは、モールドモータ内部に電子部品が搭載された回路基板等を有するものも存在する。【０００５】
モールド材として樹脂が用いられたモールドモータは、軸受を固定するために必要とされる強度が十分ではない。モールド材として樹脂が用いられたモールドモータは、樹脂で成形されるため、寸法の精度が悪い。モールドモータの寸法の精度が悪いと、伝達された負荷で発生したラジアル方向の力によって、軸受とブラケットとの間で滑り現象によるクリープが発生しやすくなる。このような不具合を改善するために、モールドモータは、予め鋼板で加工された金属製のブラケットを用いて軸受を固定することが一般的である。金属性のブラケットは、寸法精度が良好である。【０００６】
ところで、金属性のブラケットが用いられたモールドモータは、固定子がブラケットから絶縁される。固定子がブラケットから絶縁されると、固定子側のインピーダンスが高くなり、軸受の外輪と軸受の内輪との電圧差が大きくなる。換言すると、軸電圧はより高くなる。更に、金属性のブラケットが用いられたモールドモータは、固定子とブラケットとが独立する。固定子とブラケットとが独立すると、モータが取り付けられる外部環境によって、軸電圧が変動しやすくなる。【０００７】
電食とは、軸受の材料がアーク放電によって損傷を受ける現象である。その理由は、軸受の内輪と軸受の外輪との間に発生した軸電圧によって、軸受の内輪−玉−軸受の外輪という経路で軸電流が流れることによる。電食を抑制するために、以下のような対策が考えられる。
（１）軸受の内輪と軸受の外輪との間の軸電圧を低減する。
（２）軸受の内輪−玉−軸受の外輪との間の軸電流を低減する。【０００８】
上記（１）の具体的な方法は、固定子鉄心と導電性を有する金属製のブラケットとを電気的に短絡させることで、静電容量を変化させて軸電圧を低減するものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００９】
また、モールドモータの構造的な観点において、固定子鉄心と導電性を有する金属製のブラケットとを電気的に導通させる構成もある（例えば、特許文献２参照）。【００１０】
上記（２）の具体的な方法は、軸受の内部に位置する鉄ボールを非導電性のセラミックボールへ変更するものである。この方法は、電食の発生を抑制する効果が非常に高い。しかし、この方法は、コストが高く、汎用的なモータへ採用することは困難である。【００１１】
その他、金属フレームと金属ブラケットとを有する鋼板モータにおいて、回転子−軸受−金属フレームに繋がる部分のいずれかに絶縁材をコーティングする方法もある。このような構成は、軸受の静電容量と直列にコーティングの静電容量を接続することになる。従って、軸受に加わる軸電圧は低減される（例えば、特許文献３参照）。【００１２】
ここで、静電容量と抵抗とを並列に接続した場合、インピーダンスは、Ｚ＝１／ｊωＣ＋Ｒの関係式で表される。ここで、Ｚはインピーダンス、ｊは虚数、ωは角周波数、Ｃは静電容量、Ｒは抵抗を示す。この式から、静電容量が大きくなる、または抵抗が小さくなるとインピーダンスは低くなることがわかる。また、この式から、静電容量が小さくなる、または抵抗が大きくなるとインピーダンスは高くなることがわかる。【００１３】
しかしながら、特許文献１のような従来の方法は、固定子鉄心と導電性を有する金属製のブラケットとを短絡させるため、インピーダンスの調整が不可能である。回転子に用いられる磁石の材質や、磁石の構造によっては、軸電圧が高くなることがある。【００１４】
また、特許文献１のような従来の方法は、インピーダンスを低くすることになる。よって、軸受の内輪と軸受の外輪との間は、常に電位が高い状態でバランスを保つ必要がある。しかし、モータが使用される環境や、固定子と回転子とを組み立てる際に生じる精度ばらつきなどによって、インピーダンスのバランスが崩れることがある。このような場合、軸電圧が高くなり過ぎるため、電食が発生しやすくなることも考えられる。【００１５】
特許文献３のような従来の方法は、鋼板モータのように全体のインピーダンスが小さなモータでは効果的である。しかし、モールドモータのように全体のインピーダンスが大きなモータでは、十分に軸電流を防止することができないため、電食を発生することがあった。更に、コーティングで誘電体を構成する場合、製造時にばらつきが発生する。製造時にばらつきが発生すると、インピーダンスにばらつきが生じたり、組み立て時に誘電体からコーティングが剥離したりすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−１５９３０２号公報
【特許文献２】特許第３７７５３７０号公報
【特許文献３】特開２００５−１９８３７４号公報
【発明の概要】
【００１７】
本発明のモールドモータは、巻線を巻装した固定子鉄心をモールド樹脂によってモールドする固定子と、固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、回転体の軸心を貫通するシャフトとを含む回転子と、一対のシャフトを支持する軸受と、一対の軸受を固定する導電性のブラケットと、一対のブラケットを電気的に接続する接続部と、を備える。
【００１８】
回転子は、シャフトと回転体の外周面との間に第１の誘電体層を有するとともに、シャフトと軸受との間には第２の誘電体層を備える。
【００１９】
低インピーダンスの回転子において、第１の誘電体層と第２の誘電体層とを備えることにより、第１の誘電体層が有する静電容量と第２の誘電体層が有する静電容量とは直列に接続された構成と等しくなる。換言すると、回転子側のインピーダンスを高くすることが可能となる。回転子側のインピーダンスを高くすると、高インピーダンスである固定子側のインピーダンスに近似させることができる。その結果、軸受の内輪側と軸受の外輪側との間において、高周波的な電位が等しくなるようにバランスをとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの断面を示す構造図である。
【図２】図２は本発明の実施例１におけるブラシレスモータの軸電圧波形を示すグラフである。
【図３】図３は比較例１におけるブラシレスモータの軸電圧波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のモータについて、図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの断面を示す構造図である。以下、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータについて、送風ファンへ用いられる場合を例示して説明する。この送風ファンは、電気機器であるエアコン等に搭載される。本実施の形態１では、回転子が、固定子の内周側へ回転自在に配置されるインナロータ型のモータを例示して説明する。
【００２３】
図１において、固定子１０は、固定子巻線１２を巻装した固定子鉄心１１がモールド樹脂である絶縁樹脂１３によってモールドされる。固定子鉄心１１は、固定子鉄心１１と固定子巻線１２とを絶縁するインシュレータである樹脂２１を有する。固定子巻線１２は、樹脂２１を介して固定子鉄心１１へ巻装される。固定子鉄心１１は、他の固定部材とともに絶縁樹脂１３によってモールド成形される。これらの部材は、モールド樹脂により一体に成形される。その結果、外形が概ね円筒形状をなす固定子１０が構成される。
【００２４】
固定子１０の内側には、空隙を介して回転子１４が挿入される。回転子１４は、回転体３０と、この回転体３０の軸心を貫通するシャフト１６とを含む。回転体３０は、固定子１０の内周側に対向して周方向に永久磁石であるフェライト樹脂磁石３２を有する。回転体３０は、回転子鉄心３１を含む円板状である。図１を用いて詳細に説明する。回転体３０は、最外周部のフェライト樹脂磁石３２から内周側のシャフト１６に向かって、回転子鉄心３１の外周部を構成する外側鉄心３１ａ、第１の誘電体層５０、回転子鉄心３１の内周部を構成する内側鉄心３１ｂの順に配置される。つまり、本実施の形態１における回転体３０は、回転子鉄心３１と、第１の誘電体層５０と、フェライト樹脂磁石３２とが一体に成形される。このように、固定子１０の内周側と回転体３０の外周側とは、対向して配置される。
【００２５】
一対の軸受１５は、シャフト１６を支持する。回転子１４のシャフト１６には、シャフト１６を支持する２つの軸受１５が取り付けられる。軸受１５は、複数の鉄ボールを有する円筒形状のベアリングである。軸受１５の内輪側は、シャフト１６に固定される。シャフト１６がブラシレスモータ本体から突出した側を出力軸側とし、その反対側を反出力軸側とする。出力軸側は図１において左側を示し、反出力軸側は図１において右側を示す。シャフト１６は、出力軸側を軸受１５ａによって支持され、反出力軸側を軸受１５ｂによって支持される。
【００２６】
一対の導電性のブラケット１７、１９は、軸受１５（１５ａ、１５ｂ）を固定する。軸受１５は、軸受１５の外輪側が金属製のブラケット１７、１９へ固定される。図１では、出力軸側の軸受１５ａはブラケット１７により固定され、反出力軸側の軸受１５ｂはブラケット１９により固定される。
【００２７】
接続部である導通ピン２２、２３は、一対のブラケット１７、１９を電気的に接続する。図１に示すように、ブラケット１９には、予め導通ピン２２が電気的に接続される。導通ピン２２の一方の先端部２２ａは、ブラケット１９のつば部１９ｂへ接続される。導通ピン２２は絶縁樹脂１３の内部に配置される。導通ピン２２は、ブラケット１９と同様に、絶縁樹脂１３により一体に成形される。絶縁樹脂１３の内部において、導通ピン２２は、つば部１９ｂからブラシレスモータの外周方向へと延伸される。ブラシレスモータの外周近辺において、導通ピン２２は、シャフト１６とほぼ平行した方向へ折り曲げられる。導通ピン２２は、シャフト１６の出力軸側へと延伸される。導通ピン２２の他方の先端部２２ｂは、絶縁樹脂１３の出力軸側の端面から露出している。先端部２２ｂには、導通ピン２３が接続される。導通ピン２３は、導通ピン２２とブラケット１７とを電気的に接続する。ブラケット１７が固定子１０へ圧入されると、導通ピン２３はブラケット１７と接触し、ブラケット１７と導通ピン２３との導通が確保される。
【００２８】
回転子１４は、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１（５１ａ、５１ｂ）とを備える。第１の誘電体層５０は、シャフト１６と回転体３０の外周面との間に位置する。第２の誘電体層５１ａは、シャフト１６と軸受１５ａとの間に位置する。第２の誘電体層５１ｂは、シャフト１６と軸受１５ｂとの間に位置する。
【００２９】
以上のような構成により、シャフト１６は２つの軸受１５に支承されるため、回転子１４は回転自在に回転する。２つのブラケットであるブラケット１７とブラケット１９とは、導通ピン２２、２３を介して電気的に接続される。ブラケット１７とブラケット１９とは、絶縁樹脂１３により固定子鉄心１１と絶縁される。なお、導通ピン２２がモータ内部、つまり絶縁樹脂１３の内部へ配置されると、導通ピン２２を錆や外力などから予防できる。よって、２つのブラケット１７、１９の電気的接続は、使用環境や外部応力などに対して、信頼性が高くなる。
【００３０】
また、低インピーダンスの回転子１４において、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１とを備えることにより、第１の誘電体層５０が有する静電容量と第２の誘電体層５１が有する静電容量とは直列に接続された構成と等しくなる。換言すると、回転子１４側のインピーダンスを高くすることが可能となる。回転子１４側のインピーダンスを高くすると、高インピーダンスである固定子１０側のインピーダンスに近似させることができる。その結果、軸受１５の内輪側と軸受の外輪側との間において、高周波的な電位が等しくなるようにバランスをとることができる。
【００３１】
この結果、本発明の実施の形態１におけるモールドモータは、つぎの効果を得ることができる。すなわち、２つのブラケット１７、１９のインピーダンスは、大きく低下することなく、同一となる。回転子１４側（軸受の内輪側）のインピーダンスは、高くなる。回転子１４側のインピーダンスと固定子１０側（軸受外輪側）の２つのブラケット１７、１９のインピーダンスとは、近似する。軸受１５の内輪側と軸受の外輪側との高周波的な電位は、バランスが取れる。こうして、軸受１５における電食の発生が抑制されたモータが提供される。
【００３２】
さらに、本実施の形態１におけるブラシレスモータは、プリント基板１８が内蔵される。このプリント基板１８は、制御回路を含む駆動回路が実装される。プリント基板１８をモータへ内蔵したのち、ブラケット１７は固定子１０へ圧入される。こうして、ブラシレスモータが形成される。
【００３３】
プリント基板１８には、接続線２０が接続される。接続線２０は、プリント基板１８へ、巻線の電源電圧Ｖｄｃ、制御回路の電源電圧Ｖｃｃおよび回転数を制御する制御電圧Ｖｓｐを印加するリード線を含む。接続線２０は、制御回路のグランド線を含む。
【００３４】
駆動回路が実装されたプリント基板１８上のゼロ電位点部は、大地のアースおよび１次側（電源）回路と絶縁される。ゼロ電位点部は、大地のアースおよび１次側（電源）回路の電位に対してフローティングされた状態となる。ゼロ電位点部とは、プリント基板１８上において、基準電位となる０ボルト電位の配線である。通常、ゼロ電位点部は、グランドと呼ばれるグランド配線を示す。接続線２０に含まれるグランド線は、このゼロ電位点部、すなわちグランド配線に接続される。
【００３５】
プリント基板１８には、駆動回路が実装される。プリント基板１８と接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路や、制御回路の電源電圧を供給する電源回路、あるいは、制御電圧を印加するリード線および制御回路のグランド線などは、巻線の電源電圧を供給する電源回路に対する１次側（電源）回路や、制御回路の電源電圧を供給する電源回路に対する１次側（電源）回路、あるいは、これら１次側（電源）回路と接続された大地のアースおよび独立して接地された大地のアースのいずれとも電気的に絶縁される。つまり、１次側（電源）回路電位および大地のアースの電位に対して、プリント基板１８に実装された駆動回路は、電気的に絶縁された状態である。よって、電位は浮いた状態となる。この状態は、電位がフローティングされた状態とも表現され、よく知られている。また、プリント基板１８に接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路および制御回路の電源電圧を供給する電源回路は、フローティング電源とも呼称され、これもよく知られている。
【００３６】
以上のような構成に係るブラシレスモータに対して、接続線２０を介して各電源電圧および制御信号が供給される。供給された各電源電圧および制御信号に基いて、固定子巻線１２へ供給される駆動電流が、プリント基板１８上に実装された駆動回路により生成される。固定子巻線１２へ駆動電流が流されると、固定子鉄心１１から磁界が発生する。固定子鉄心１１から生じた磁界とフェライト樹脂磁石３２から生じた磁界は、これら磁界の極性に応じた吸引力および反発力を発生する。これらの吸引力および反発力によって、回転子１４はシャフト１６を中心に回転する。
【００３７】
また、本実施の形態１におけるモールドモータは、シャフト１６と軸受１５との間のインピーダンスが、シャフト１６と回転体３０の外周面との間のインピーダンスよりも大きい。つまり、固定子１０側のインピーダンスと回転子１４側のインピーダンスは高い状態である。よって、軸受１５の内輪側の電位と軸受１５の外輪側の電位とが低い状態でバランスを取ることになる。その結果、モールドモータが使用される環境などに影響されることなく、軸電圧を抑制し、軸電流の発生を防止できる。
【００３８】
また、本実施の形態１におけるモールドモータは、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１の少なくともいずれか一方を、樹脂成形した誘電体で構成する。第１の誘電体層５０は、シャフト１６と回転体３０の外周面との間に設けられる。第２の誘電体層５１は、シャフト１６とシャフト１６を支持する軸受１５との間に設けられる。本構成とすれば、回転体３０は、容易かつ安定的に製造が可能な構造となる。よって、回転子１４側のインピーダンスを高めた回転子１４の生産性が向上する。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータについて、より詳細な構成を説明する。
【００４０】
上述したように、ブラシレスモータは、２つの軸受１５によりシャフト１６が支持される。それぞれの軸受１５は、ブラケット１７、１９により固定され、支持される。本実施の形態１において、クリープによる不具合を抑制するために、それぞれの軸受１５は、導電性を有した金属製のブラケットにより固定される構成としている。すなわち、軸受１５を固定するために、予め鋼板で加工された、寸法精度が良好な導電性のブラケットが用いられる。特に、モータが高出力を要求される場合、このような構成とすることがより好ましい。
【００４１】
具体的には、反出力軸側の軸受１５ｂを固定するために、軸受１５ｂの外周径とほぼ等しい外周径のブラケット１９が用いられる。このブラケット１９は、絶縁樹脂１３と一体に成形される。図１に示すように、反出力軸側における絶縁樹脂１３の形状は、ブラシレスモータ本体から反出力軸方向へと突出する本体突出部１３ａを有する形状となる。この本体突出部１３ａの本体内部側に、インナーブラケットとしてブラケット１９が配置される。ブラケット１９は、絶縁樹脂１３と一体に成形される。ブラケット１９は、中空で円筒状となるカップ形状を有する。より具体的には、ブラケット１９は、円筒部１９ａとつば部１９ｂとを有する。円筒部１９ａは、一方が開かれている。つば部１９ｂは、この円筒部１９ａの開口端部から外周方向へ少しだけ広がった環状の形状である。円筒部１９ａの内周径は、軸受１５ｂの外周径とほぼ等しい。軸受１５ｂが円筒部１９ａに圧入されると、軸受１５ｂはブラケット１９を介するようにして絶縁樹脂１３にも固定される。このような構成により、軸受１５ｂの外輪側は金属製のブラケット１９に固定されるため、ブラシレスモータはクリープによる不具合を抑制できる。
【００４２】
つば部１９ｂの外周径は、軸受１５ｂの外周径よりも少しだけ大きい。すなわち、つば部１９ｂの外周径は、軸受１５ｂの外周径よりも大きく、かつ、少なくとも回転体３０の外周径よりも小さく構成される。ブラケット１９をこのような形状とすることで、例えば、つば部１９ｂが回転体３０の外周を超えて固定子１０まで広がるような構造に比べて、コスト高となる金属材料の使用が抑制される。また、金属製のブラケット１９の面積を抑制して、ブラケット１９の外郭は絶縁樹脂１３で覆われるように一体に成形される。よって、軸受１５ｂから発生する騒音は、抑制される。
【００４３】
出力軸側の軸受１５ａは、ブラケット１７によりブラシレスモータ本体へ固定される。ブラケット１７の外周径は、固定子１０の外周径とほぼ等しい。ブラケット１７は概略円をした板形状である。ブラケット１７は、円板の中央部に軸受１５ａの外周径とほぼ等しい直径の突出部を有する。この突出部の内側は中空である。プリント基板１８が固定子１０の近傍へ配置された後、上述したブラケット１７が有する突出部の内側へ、軸受１５ａが圧入される。ブラケット１７の外周に設けられた接続端部と固定子１０の接続端部とが嵌合するように、ブラケット１７は固定子１０へ圧入される。
【００４４】
以上の構成により、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータが形成される。本発明の実施の形態におけるブラシレスモータによれば、組立作業が容易化できる。さらに、このブラシレスモータによれば、軸受１５ａの外輪側は金属製のブラケット１７に固定されるため、クリープによる不具合も抑制できる。
【００４５】
（実施例１）
上述した構成について、具体的なブラシレスモータを図１に示す。このブラシレスモータは、以下の構成を有する。回転子１４は、回転体３０と、この回転体３０の軸心を貫通するシャフト１６とを含む。回転子１４は、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１（５１ａ、５１ｂ）とを備える。第１の誘電体層５０は、シャフト１６と回転体３０の外周面との間に位置する。第１の誘電体層５０は、ＰＢＴ樹脂が用いられる。第１の誘電体層５０は、樹脂の厚みが２．５ｍｍである。第２の誘電体層５１（５１ａ、５１ｂ）は、シャフト１６とシャフト１６を支持する軸受１５（１５ａ、１５ｂ）との間に位置する。第２の誘電体層５１は、エポキシ樹脂が用いられる。第２の誘電体層５１は、樹脂の厚みが０．５ｍｍである。ブラシレスモータは、このような回転子１４と、樹脂でモールド成形された固定子とを組み合わせて構成される。このようなブラシレスモータを用いて、軸電圧を測定した。
【００４６】
軸受１５は６０８を使用した。６０８とは、ＪＩＳ規格（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に定められた玉軸受である。この玉軸受は、内輪径が８ｍｍ、外輪径が２２ｍｍ、幅が７ｍｍである。グリースはちょう度２４０のものを使用した。軸電圧の測定時には、実施例１と比較例１とで同じ固定子を使用した。すなわち、軸電圧の測定は、実施例１に記載された固定子と後述する比較例１に記載された回転子とを入れ替えた。軸受１５が回転すると、軸受１５の内輪と外輪との間は潤滑油で絶縁される。
【００４７】
ブラシレスモータは、高周波のキャリア周波数から駆動波形を形成するＰＷＭ駆動で制御される。ブラシレスモータのブラケット１７、１９やシャフト１６には、高周波キャリアに由来する誘導電圧が発生する。軸受１５の絶縁が維持できていれば、この誘導電圧が観測される。一方、軸受１５の絶縁が維持できない場合、軸受１５の内輪と外輪との間にアーク放電が発生し、電食が発生する。つまり、誘導電圧が観測されない場合、軸受１５の内輪と外輪との間が短絡したことがわかる。
【００４８】
図２に、実施例１に記載された固定子を用いたブラシレスモータの軸電圧波形を示す。この軸電圧波形より、ＰＷＭ駆動の基準となるキャリア電圧波形に乱れはなく、軸電流が流れていないことが確認できた。よって、軸受の絶縁は維持できていることがわかる。
【００４９】
（比較例１）
比較例１で用いられた回転子は、実施例１で用いられた回転子と同一の外形寸法を有する。比較例１で用いられた回転子は、外側の鉄心３１ａと内側の鉄心３１ｂとの間が絶縁されていない。シャフトとシャフトを支持する軸受との間は、絶縁されていない。比較例１で用いられたシャフトと軸受は、実施例１で用いられたシャフトと軸受と同一の外形寸法を有する。比較例１で用いられたブラシレスモータは、このような回転子と、シャフトと、軸受とが用いられる。比較例１で用いられたブラシレスモータは、実施例１で用いられたブラシレスモータと同様な方法で評価が行われた。
【００５０】
図３に、比較例１に記載されたブラシレスモータの軸電圧波形を示す。この軸電圧波形より、ＰＷＭ駆動の基準となるキャリア電圧波形に乱れがあり、軸電流が流れていることが確認できた。よって、軸受の絶縁が維持できなかったことがわかる。
【００５１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１におけるモールドモータは、巻線を巻装した固定子鉄心をモールド樹脂によってモールドする固定子と、固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、回転体の軸心を貫通するシャフトとを含む回転子と、一対のシャフトを支持する軸受と、一対の軸受を固定する導電性のブラケットと、一対のブラケットを電気的に接続する接続部と、を備える。
【００５２】
回転子は、シャフトと回転体の外周面との間に第１の誘電体層を有するとともに、シャフトと軸受との間には第２の誘電体層を備える。
【００５３】
このため、シャフトと回転体の外周面との間に設けられた第１の誘電体層により、回転子側のインピーダンスを高くすることができる。回転子のインピーダンスを高くすれば、軸受の内輪側と軸受の外輪側との間において、高周波的な電位が等しくなるようにバランスをとることができる。さらに、固定子内において、シャフト−軸受間のインピーダンスは、シャフト−固定子の鉄心間よりも高い。よって、シャフトの出力側に接続された負荷のインピーダンスが変化しても、その影響を受けにくい。また、ブラシレスモータの外部負荷やブラシレスモータが使用される環境に変化が生じても、軸受に電食の発生が抑制されるモールドモータが提供される。また、本発明の実施の形態１におけるモールドモータが、電気機器に組み込まれると、軸受における電食の発生が抑制されたモールドモータが備えられた電気機器を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のモータは、軸電圧を減少させることが可能であり、軸受において電食が発生することを抑制できる。よって、主にモータの低価格化および高寿命化が要望される電気機器に搭載されるモータに有効である。主な電気機器は、エアコン室内機、エアコン室外機、給湯機、空気清浄機などがある。
【符号の説明】
【００５５】
１０    固定子
１１    固定子鉄心
１２    固定子巻線
１３    絶縁樹脂
１３ａ    本体突出部
１４    回転子
１５，１５ａ，１５ｂ    軸受
１６    シャフト
１７    ブラケット（出力軸側）
１８    プリント基板
１９    ブラケット（反出力軸側）
１９ａ    円筒部
１９ｂ    つば部
２０    接続線
２１    樹脂（インシュレータ）
２２    導通ピン（ブラケット（反出力軸側）側）
２２ａ，２２ｂ    先端部
２３    導通ピン（ブラケット（出力軸側）側）
３０    回転体
３１    回転子鉄心
３１ａ    外側鉄心
３１ｂ    内側鉄心
３２    フェライト樹脂磁石（永久磁石）
５０    第１の誘電体層
５１，５１ａ，５１ｂ    第２の誘電体層
【図１】
2012105193.tif 000003
【図２】
2012105193.tif 000004
【図３】
2012105193.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月18日(2013.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子を樹脂でブラケットと一体に成形したモールドモータに関する。特に、軸受に生じる電食の発生を抑制するように改良されたモールドモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの駆動方式は、モータの可変速性や高効率化のために、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（以下、「ＰＷＭ方式」という。）を用いたインバータ制御が多く採用される。
【０００３】
しかしながら、ＰＷＭ方式のインバータ制御を用いた場合、巻線の中性点の電位が零とならない。従って、軸受の外輪と軸受の内輪との間には、電位差（以下、「軸電圧」という。）が発生する。軸電圧は、スイッチングによる高周波成分を含んでいる。軸電圧が軸受の内部に存在する油膜の絶縁破壊が生じる電圧に達すると、軸受の内部には微小な電流が流れる。この微小な電流が流れると、軸受の内部には電食が発生する。電食が進行した場合、軸受の内輪、軸受の外輪または軸受ボールには、波状の摩耗現象が発生する。波状の摩耗現象が発生すると、軸受から異常音が発生することがある。この異常音の発生が、モータにおける不具合の主要因の１つとなっている。
【０００４】
主に、家電機器の送風機を駆動するモータは、低騒音かつ低振動であることが強く要求される。この要求に応えるため、ステータコア及び巻線を合成樹脂で一体に成形したモールドモータが主流となっている。このモールドモータは、モールドモータ内部に電子部品が搭載された回路基板等を有するものも存在する。
【０００５】
モールド材として樹脂が用いられたモールドモータは、軸受を固定するために必要とされる強度が十分ではない。モールド材として樹脂が用いられたモールドモータは、樹脂で成形されるため、寸法の精度が悪い。モールドモータの寸法の精度が悪いと、伝達された負荷で発生したラジアル方向の力によって、軸受とブラケットとの間で滑り現象によるクリープが発生しやすくなる。このような不具合を改善するために、モールドモータは、予め鋼板で加工された金属製のブラケットを用いて軸受を固定することが一般的である。金属性のブラケットは、寸法精度が良好である。
【０００６】
ところで、金属性のブラケットが用いられたモールドモータは、固定子がブラケットから絶縁される。固定子がブラケットから絶縁されると、固定子側のインピーダンスが高くなり、軸受の外輪と軸受の内輪との電圧差が大きくなる。換言すると、軸電圧はより高くなる。更に、金属性のブラケットが用いられたモールドモータは、固定子とブラケットとが独立する。固定子とブラケットとが独立すると、モータが取り付けられる外部環境によって、軸電圧が変動しやすくなる。
【０００７】
電食とは、軸受の材料がアーク放電によって損傷を受ける現象である。その理由は、軸受の内輪と軸受の外輪との間に発生した軸電圧によって、軸受の内輪−玉−軸受の外輪という経路で軸電流が流れることによる。電食を抑制するために、以下のような対策が考えられる。
（１）軸受の内輪と軸受の外輪との間の軸電圧を低減する。
（２）軸受の内輪−玉−軸受の外輪との間の軸電流を低減する。
【０００８】
上記（１）の具体的な方法は、固定子鉄心と導電性を有する金属製のブラケットとを電気的に短絡させることで、静電容量を変化させて軸電圧を低減するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、モールドモータの構造的な観点において、固定子鉄心と導電性を有する金属製のブラケットとを電気的に導通させる構成もある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
上記（２）の具体的な方法は、軸受の内部に位置する鉄ボールを非導電性のセラミックボールへ変更するものである。この方法は、電食の発生を抑制する効果が非常に高い。しかし、この方法は、コストが高く、汎用的なモータへ採用することは困難である。
【００１１】
その他、金属フレームと金属ブラケットとを有する鋼板モータにおいて、回転子−軸受−金属フレームに繋がる部分のいずれかに絶縁材をコーティングする方法もある。このような構成は、軸受の静電容量と直列にコーティングの静電容量を接続することになる。従って、軸受に加わる軸電圧は低減される（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
ここで、静電容量と抵抗とを並列に接続した場合、インピーダンスは、Ｚ＝１／ｊωＣ＋Ｒの関係式で表される。ここで、Ｚはインピーダンス、ｊは虚数、ωは角周波数、Ｃは静電容量、Ｒは抵抗を示す。この式から、静電容量が大きくなる、または抵抗が小さくなるとインピーダンスは低くなることがわかる。また、この式から、静電容量が小さくなる、または抵抗が大きくなるとインピーダンスは高くなることがわかる。
【００１３】
しかしながら、特許文献１のような従来の方法は、固定子鉄心と導電性を有する金属製のブラケットとを短絡させるため、インピーダンスの調整が不可能である。回転子に用いられる磁石の材質や、磁石の構造によっては、軸電圧が高くなることがある。
【００１４】
また、特許文献１のような従来の方法は、インピーダンスを低くすることになる。よって、軸受の内輪と軸受の外輪との間は、常に電位が高い状態でバランスを保つ必要がある。しかし、モータが使用される環境や、固定子と回転子とを組み立てる際に生じる精度ばらつきなどによって、インピーダンスのバランスが崩れることがある。このような場合、軸電圧が高くなり過ぎるため、電食が発生しやすくなることも考えられる。
【００１５】
特許文献３のような従来の方法は、鋼板モータのように全体のインピーダンスが小さなモータでは効果的である。しかし、モールドモータのように全体のインピーダンスが大きなモータでは、十分に軸電流を防止することができないため、電食を発生することがあった。更に、コーティングで誘電体を構成する場合、製造時にばらつきが発生する。製造時にばらつきが発生すると、インピーダンスにばらつきが生じたり、組み立て時に誘電体からコーティングが剥離したりすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−１５９３０２号公報
【特許文献２】特許第３７７５３７０号公報
【特許文献３】特開２００５−１９８３７４号公報
【発明の概要】
【００１７】
本発明のモールドモータは、巻線を巻装した固定子鉄心をモールド樹脂によってモールドする固定子と、固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、回転体の軸心を貫通するシャフトとを含む回転子と、一対のシャフトを支持する軸受と、一対の軸受を固定する導電性のブラケットと、一対のブラケットを電気的に接続する接続部と、を備える。
【００１８】
回転子は、シャフトと回転体の外周面との間に第１の誘電体層を有するとともに、シャフトと軸受との間には第２の誘電体層を備える。
【００１９】
低インピーダンスの回転子において、第１の誘電体層と第２の誘電体層とを備えることにより、第１の誘電体層が有する静電容量と第２の誘電体層が有する静電容量とは直列に接続された構成と等しくなる。換言すると、回転子側のインピーダンスを高くすることが可能となる。回転子側のインピーダンスを高くすると、高インピーダンスである固定子側のインピーダンスに近似させることができる。その結果、軸受の内輪側と軸受の外輪側との間において、高周波的な電位が等しくなるようにバランスをとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの断面を示す構造図である。
【図２】図２は本発明の実施例１におけるブラシレスモータの軸電圧波形を示すグラフである。
【図３】図３は比較例１におけるブラシレスモータの軸電圧波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のモータについて、図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの断面を示す構造図である。以下、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータについて、送風ファンへ用いられる場合を例示して説明する。この送風ファンは、電気機器であるエアコン等に搭載される。本実施の形態１では、回転子が、固定子の内周側へ回転自在に配置されるインナロータ型のモータを例示して説明する。
【００２３】
図１において、固定子１０は、固定子巻線１２を巻装した固定子鉄心１１がモールド樹脂である絶縁樹脂１３によってモールドされる。固定子鉄心１１は、固定子鉄心１１と固定子巻線１２とを絶縁するインシュレータである樹脂２１を有する。固定子巻線１２は、樹脂２１を介して固定子鉄心１１へ巻装される。固定子鉄心１１は、他の固定部材とともに絶縁樹脂１３によってモールド成形される。これらの部材は、モールド樹脂により一体に成形される。その結果、外形が概ね円筒形状をなす固定子１０が構成される。
【００２４】
固定子１０の内側には、空隙を介して回転子１４が挿入される。回転子１４は、回転体３０と、この回転体３０の軸心を貫通するシャフト１６とを含む。回転体３０は、固定子１０の内周側に対向して周方向に永久磁石であるフェライト樹脂磁石３２を有する。回転体３０は、回転子鉄心３１を含む円板状である。図１を用いて詳細に説明する。回転体３０は、最外周部のフェライト樹脂磁石３２から内周側のシャフト１６に向かって、回転子鉄心３１の外周部を構成する外側鉄心３１ａ、第１の誘電体層５０、回転子鉄心３１の内周部を構成する内側鉄心３１ｂの順に配置される。つまり、本実施の形態１における回転体３０は、回転子鉄心３１と、第１の誘電体層５０と、フェライト樹脂磁石３２とが一体に成形される。このように、固定子１０の内周側と回転体３０の外周側とは、対向して配置される。
【００２５】
一対の軸受１５は、シャフト１６を支持する。回転子１４のシャフト１６には、シャフト１６を支持する２つの軸受１５が取り付けられる。軸受１５は、複数の鉄ボールを有する円筒形状のベアリングである。軸受１５の内輪側は、シャフト１６に固定される。シャフト１６がブラシレスモータ本体から突出した側を出力軸側とし、その反対側を反出力軸側とする。出力軸側は図１において左側を示し、反出力軸側は図１において右側を示す。シャフト１６は、出力軸側を軸受１５ａによって支持され、反出力軸側を軸受１５ｂによって支持される。
【００２６】
一対の導電性のブラケット１７、１９は、軸受１５（１５ａ、１５ｂ）を固定する。軸受１５は、軸受１５の外輪側が金属製のブラケット１７、１９へ固定される。図１では、出力軸側の軸受１５ａはブラケット１７により固定され、反出力軸側の軸受１５ｂはブラケット１９により固定される。
【００２７】
接続部である導通ピン２２、２３は、一対のブラケット１７、１９を電気的に接続する。図１に示すように、ブラケット１９には、予め導通ピン２２が電気的に接続される。導通ピン２２の一方の先端部２２ａは、ブラケット１９のつば部１９ｂへ接続される。導通ピン２２は絶縁樹脂１３の内部に配置される。導通ピン２２は、ブラケット１９と同様に、絶縁樹脂１３により一体に成形される。絶縁樹脂１３の内部において、導通ピン２２は、つば部１９ｂからブラシレスモータの外周方向へと延伸される。ブラシレスモータの外周近辺において、導通ピン２２は、シャフト１６とほぼ平行した方向へ折り曲げられる。導通ピン２２は、シャフト１６の出力軸側へと延伸される。導通ピン２２の他方の先端部２２ｂは、絶縁樹脂１３の出力軸側の端面から露出している。先端部２２ｂには、導通ピン２３が接続される。導通ピン２３は、導通ピン２２とブラケット１７とを電気的に接続する。ブラケット１７が固定子１０へ圧入されると、導通ピン２３はブラケット１７と接触し、ブラケット１７と導通ピン２３との導通が確保される。
【００２８】
回転子１４は、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１（５１ａ、５１ｂ）とを備える。第１の誘電体層５０は、シャフト１６と回転体３０の外周面との間に位置する。第２の誘電体層５１ａは、シャフト１６と軸受１５ａとの間に位置する。第２の誘電体層５１ｂは、シャフト１６と軸受１５ｂとの間に位置する。
【００２９】
以上のような構成により、シャフト１６は２つの軸受１５に支承されるため、回転子１４は回転自在に回転する。２つのブラケットであるブラケット１７とブラケット１９とは、導通ピン２２、２３を介して電気的に接続される。ブラケット１７とブラケット１９とは、絶縁樹脂１３により固定子鉄心１１と絶縁される。なお、導通ピン２２がモータ内部、つまり絶縁樹脂１３の内部へ配置されると、導通ピン２２を錆や外力などから予防できる。よって、２つのブラケット１７、１９の電気的接続は、使用環境や外部応力などに対して、信頼性が高くなる。
【００３０】
また、低インピーダンスの回転子１４において、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１とを備えることにより、第１の誘電体層５０が有する静電容量と第２の誘電体層５１が有する静電容量とは直列に接続された構成と等しくなる。換言すると、回転子１４側のインピーダンスを高くすることが可能となる。回転子１４側のインピーダンスを高くすると、高インピーダンスである固定子１０側のインピーダンスに近似させることができる。その結果、軸受１５の内輪側と軸受の外輪側との間において、高周波的な電位が等しくなるようにバランスをとることができる。
【００３１】
この結果、本発明の実施の形態１におけるモールドモータは、つぎの効果を得ることができる。すなわち、２つのブラケット１７、１９のインピーダンスは、大きく低下することなく、同一となる。回転子１４側（軸受の内輪側）のインピーダンスは、高くなる。回転子１４側のインピーダンスと固定子１０側（軸受外輪側）の２つのブラケット１７、１９のインピーダンスとは、近似する。軸受１５の内輪側と軸受の外輪側との高周波的な電位は、バランスが取れる。こうして、軸受１５における電食の発生が抑制されたモータが提供される。
【００３２】
さらに、本実施の形態１におけるブラシレスモータは、プリント基板１８が内蔵される。このプリント基板１８は、制御回路を含む駆動回路が実装される。プリント基板１８をモータへ内蔵したのち、ブラケット１７は固定子１０へ圧入される。こうして、ブラシレスモータが形成される。
【００３３】
プリント基板１８には、接続線２０が接続される。接続線２０は、プリント基板１８へ、巻線の電源電圧Ｖｄｃ、制御回路の電源電圧Ｖｃｃおよび回転数を制御する制御電圧Ｖｓｐを印加するリード線を含む。接続線２０は、制御回路のグランド線を含む。
【００３４】
駆動回路が実装されたプリント基板１８上のゼロ電位点部は、大地のアースおよび１次側（電源）回路と絶縁される。ゼロ電位点部は、大地のアースおよび１次側（電源）回路の電位に対してフローティングされた状態となる。ゼロ電位点部とは、プリント基板１８上において、基準電位となる０ボルト電位の配線である。通常、ゼロ電位点部は、グランドと呼ばれるグランド配線を示す。接続線２０に含まれるグランド線は、このゼロ電位点部、すなわちグランド配線に接続される。
【００３５】
プリント基板１８には、駆動回路が実装される。プリント基板１８と接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路や、制御回路の電源電圧を供給する電源回路、あるいは、制御電圧を印加するリード線および制御回路のグランド線などは、巻線の電源電圧を供給する電源回路に対する１次側（電源）回路や、制御回路の電源電圧を供給する電源回路に対する１次側（電源）回路、あるいは、これら１次側（電源）回路と接続された大地のアースおよび独立して接地された大地のアースのいずれとも電気的に絶縁される。つまり、１次側（電源）回路電位および大地のアースの電位に対して、プリント基板１８に実装された駆動回路は、電気的に絶縁された状態である。よって、電位は浮いた状態となる。この状態は、電位がフローティングされた状態とも表現され、よく知られている。また、プリント基板１８に接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路および制御回路の電源電圧を供給する電源回路は、フローティング電源とも呼称され、これもよく知られている。
【００３６】
以上のような構成に係るブラシレスモータに対して、接続線２０を介して各電源電圧および制御信号が供給される。供給された各電源電圧および制御信号に基いて、固定子巻線１２へ供給される駆動電流が、プリント基板１８上に実装された駆動回路により生成される。固定子巻線１２へ駆動電流が流されると、固定子鉄心１１から磁界が発生する。固定子鉄心１１から生じた磁界とフェライト樹脂磁石３２から生じた磁界は、これら磁界の極性に応じた吸引力および反発力を発生する。これらの吸引力および反発力によって、回転子１４はシャフト１６を中心に回転する。
【００３７】
また、本実施の形態１におけるモールドモータは、シャフト１６と軸受１５との間のインピーダンスが、シャフト１６と回転体３０の外周面との間のインピーダンスよりも大きい。つまり、固定子１０側のインピーダンスと回転子１４側のインピーダンスは高い状態である。よって、軸受１５の内輪側の電位と軸受１５の外輪側の電位とが低い状態でバランスを取ることになる。その結果、モールドモータが使用される環境などに影響されることなく、軸電圧を抑制し、軸電流の発生を防止できる。
【００３８】
また、本実施の形態１におけるモールドモータは、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１の少なくともいずれか一方を、樹脂成形した誘電体で構成する。第１の誘電体層５０は、シャフト１６と回転体３０の外周面との間に設けられる。第２の誘電体層５１は、シャフト１６とシャフト１６を支持する軸受１５との間に設けられる。本構成とすれば、回転体３０は、容易かつ安定的に製造が可能な構造となる。よって、回転子１４側のインピーダンスを高めた回転子１４の生産性が向上する。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータについて、より詳細な構成を説明する。
【００４０】
上述したように、ブラシレスモータは、２つの軸受１５によりシャフト１６が支持される。それぞれの軸受１５は、ブラケット１７、１９により固定され、支持される。本実施の形態１において、クリープによる不具合を抑制するために、それぞれの軸受１５は、導電性を有した金属製のブラケットにより固定される構成としている。すなわち、軸受１５を固定するために、予め鋼板で加工された、寸法精度が良好な導電性のブラケットが用いられる。特に、モータが高出力を要求される場合、このような構成とすることがより好ましい。
【００４１】
具体的には、反出力軸側の軸受１５ｂを固定するために、軸受１５ｂの外周径とほぼ等しい外周径のブラケット１９が用いられる。このブラケット１９は、絶縁樹脂１３と一体に成形される。図１に示すように、反出力軸側における絶縁樹脂１３の形状は、ブラシレスモータ本体から反出力軸方向へと突出する本体突出部１３ａを有する形状となる。この本体突出部１３ａの本体内部側に、インナーブラケットとしてブラケット１９が配置される。ブラケット１９は、絶縁樹脂１３と一体に成形される。ブラケット１９は、中空で円筒状となるカップ形状を有する。より具体的には、ブラケット１９は、円筒部１９ａとつば部１９ｂとを有する。円筒部１９ａは、一方が開かれている。つば部１９ｂは、この円筒部１９ａの開口端部から外周方向へ少しだけ広がった環状の形状である。円筒部１９ａの内周径は、軸受１５ｂの外周径とほぼ等しい。軸受１５ｂが円筒部１９ａに圧入されると、軸受１５ｂはブラケット１９を介するようにして絶縁樹脂１３にも固定される。このような構成により、軸受１５ｂの外輪側は金属製のブラケット１９に固定されるため、ブラシレスモータはクリープによる不具合を抑制できる。
【００４２】
つば部１９ｂの外周径は、軸受１５ｂの外周径よりも少しだけ大きい。すなわち、つば部１９ｂの外周径は、軸受１５ｂの外周径よりも大きく、かつ、少なくとも回転体３０の外周径よりも小さく構成される。ブラケット１９をこのような形状とすることで、例えば、つば部１９ｂが回転体３０の外周を超えて固定子１０まで広がるような構造に比べて、コスト高となる金属材料の使用が抑制される。また、金属製のブラケット１９の面積を抑制して、ブラケット１９の外郭は絶縁樹脂１３で覆われるように一体に成形される。よって、軸受１５ｂから発生する騒音は、抑制される。
【００４３】
出力軸側の軸受１５ａは、ブラケット１７によりブラシレスモータ本体へ固定される。ブラケット１７の外周径は、固定子１０の外周径とほぼ等しい。ブラケット１７は概略円をした板形状である。ブラケット１７は、円板の中央部に軸受１５ａの外周径とほぼ等しい直径の突出部を有する。この突出部の内側は中空である。プリント基板１８が固定子１０の近傍へ配置された後、上述したブラケット１７が有する突出部の内側へ、軸受１５ａが圧入される。ブラケット１７の外周に設けられた接続端部と固定子１０の接続端部とが嵌合するように、ブラケット１７は固定子１０へ圧入される。
【００４４】
以上の構成により、本発明の実施の形態におけるブラシレスモータが形成される。本発明の実施の形態におけるブラシレスモータによれば、組立作業が容易化できる。さらに、このブラシレスモータによれば、軸受１５ａの外輪側は金属製のブラケット１７に固定されるため、クリープによる不具合も抑制できる。
【００４５】
（実施例１）
上述した構成について、具体的なブラシレスモータを図１に示す。このブラシレスモータは、以下の構成を有する。回転子１４は、回転体３０と、この回転体３０の軸心を貫通するシャフト１６とを含む。回転子１４は、第１の誘電体層５０と第２の誘電体層５１（５１ａ、５１ｂ）とを備える。第１の誘電体層５０は、シャフト１６と回転体３０の外周面との間に位置する。第１の誘電体層５０は、ＰＢＴ樹脂が用いられる。第１の誘電体層５０は、樹脂の厚みが２．５ｍｍである。第２の誘電体層５１（５１ａ、５１ｂ）は、シャフト１６とシャフト１６を支持する軸受１５（１５ａ、１５ｂ）との間に位置する。第２の誘電体層５１は、エポキシ樹脂が用いられる。第２の誘電体層５１は、樹脂の厚みが０．５ｍｍである。ブラシレスモータは、このような回転子１４と、樹脂でモールド成形された固定子とを組み合わせて構成される。このようなブラシレスモータを用いて、軸電圧を測定した。
【００４６】
軸受１５は６０８を使用した。６０８とは、ＪＩＳ規格（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に定められた玉軸受である。この玉軸受は、内輪径が８ｍｍ、外輪径が２２ｍｍ、幅が７ｍｍである。グリースはちょう度２４０のものを使用した。軸電圧の測定時には、実施例１と比較例１とで同じ固定子を使用した。すなわち、軸電圧の測定は、実施例１に記載された固定子と後述する比較例１に記載された回転子とを入れ替えた。軸受１５が回転すると、軸受１５の内輪と外輪との間は潤滑油で絶縁される。
【００４７】
ブラシレスモータは、高周波のキャリア周波数から駆動波形を形成するＰＷＭ駆動で制御される。ブラシレスモータのブラケット１７、１９やシャフト１６には、高周波キャリアに由来する誘導電圧が発生する。軸受１５の絶縁が維持できていれば、この誘導電圧が観測される。一方、軸受１５の絶縁が維持できない場合、軸受１５の内輪と外輪との間にアーク放電が発生し、電食が発生する。つまり、誘導電圧が観測されない場合、軸受１５の内輪と外輪との間が短絡したことがわかる。
【００４８】
図２に、実施例１に記載された固定子を用いたブラシレスモータの軸電圧波形を示す。この軸電圧波形より、ＰＷＭ駆動の基準となるキャリア電圧波形に乱れはなく、軸電流が流れていないことが確認できた。よって、軸受の絶縁は維持できていることがわかる。
【００４９】
（比較例１）
比較例１で用いられた回転子は、実施例１で用いられた回転子と同一の外形寸法を有する。比較例１で用いられた回転子は、外側の鉄心３１ａと内側の鉄心３１ｂとの間が絶縁されていない。シャフトとシャフトを支持する軸受との間は、絶縁されていない。比較例１で用いられたシャフトと軸受は、実施例１で用いられたシャフトと軸受と同一の外形寸法を有する。比較例１で用いられたブラシレスモータは、このような回転子と、シャフトと、軸受とが用いられる。比較例１で用いられたブラシレスモータは、実施例１で用いられたブラシレスモータと同様な方法で評価が行われた。
【００５０】
図３に、比較例１に記載されたブラシレスモータの軸電圧波形を示す。この軸電圧波形より、ＰＷＭ駆動の基準となるキャリア電圧波形に乱れがあり、軸電流が流れていることが確認できた。よって、軸受の絶縁が維持できなかったことがわかる。
【００５１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１におけるモールドモータは、巻線を巻装した固定子鉄心をモールド樹脂によってモールドする固定子と、固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、回転体の軸心を貫通するシャフトとを含む回転子と、一対のシャフトを支持する軸受と、一対の軸受を固定する導電性のブラケットと、一対のブラケットを電気的に接続する接続部と、を備える。
【００５２】
回転子は、シャフトと回転体の外周面との間に第１の誘電体層を有するとともに、シャフトと軸受との間には第２の誘電体層を備える。
【００５３】
このため、シャフトと回転体の外周面との間に設けられた第１の誘電体層により、回転子側のインピーダンスを高くすることができる。回転子のインピーダンスを高くすれば、軸受の内輪側と軸受の外輪側との間において、高周波的な電位が等しくなるようにバランスをとることができる。さらに、固定子内において、シャフト−軸受間のインピーダンスは、シャフト−固定子の鉄心間よりも高い。よって、シャフトの出力側に接続された負荷のインピーダンスが変化しても、その影響を受けにくい。また、ブラシレスモータの外部負荷やブラシレスモータが使用される環境に変化が生じても、軸受に電食の発生が抑制されるモールドモータが提供される。また、本発明の実施の形態１におけるモールドモータが、電気機器に組み込まれると、軸受における電食の発生が抑制されたモールドモータが備えられた電気機器を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のモータは、軸電圧を減少させることが可能であり、軸受において電食が発生することを抑制できる。よって、主にモータの低価格化および高寿命化が要望される電気機器に搭載されるモータに有効である。主な電気機器は、エアコン室内機、エアコン室外機、給湯機、空気清浄機などがある。
【符号の説明】
【００５５】
１０  固定子
１１  固定子鉄心
１２  固定子巻線
１３  絶縁樹脂
１３ａ  本体突出部
１４  回転子
１５，１５ａ，１５ｂ  軸受
１６  シャフト
１７  ブラケット（出力軸側）
１８  プリント基板
１９  ブラケット（反出力軸側）
１９ａ  円筒部
１９ｂ  つば部
２０  接続線
２１  樹脂（インシュレータ）
２２  導通ピン（ブラケット（反出力軸側）側）
２２ａ，２２ｂ  先端部
２３  導通ピン（ブラケット（出力軸側）側）
３０  回転体
３１  回転子鉄心
３１ａ  外側鉄心
３１ｂ  内側鉄心
３２  フェライト樹脂磁石（永久磁石）
５０  第１の誘電体層
５１，５１ａ，５１ｂ  第２の誘電体層
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を巻装した固定子鉄心をモールド樹脂によってモールドする固定子と、
前記固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、前記回転体の軸心を貫通するシャフトとを含む回転子と、
一対の前記シャフトを支持する軸受と、
一対の前記軸受を固定する導電性のブラケットと、
前記一対のブラケットを電気的に接続する接続部と、を備え、
前記回転子は、前記シャフトと前記回転体の外周面との間に第１の誘電体層を有するとともに、前記シャフトと前記軸受との間には第２の誘電体層を備えるモールドモータ。
【請求項２】
前記シャフトと前記軸受との間のインピーダンスを、前記シャフトと前記回転体の外周面との間のインピーダンスよりも大きくした請求項１記載のモールドモータ。
【請求項３】
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層の少なくともいずれか一方は、樹脂成形した誘電体である請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のモールドモータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2012105193.tif 000006
【図２】
2012105193.tif 000007
【図３】
2012105193.tif 000008
【国際調査報告】
2012105193.tif 000009
2012105193.tif 000010