(57)【要約】【課題】固定子と回転子のそれぞれに誘起される電圧が大きくなり、その電圧差によって軸受の回転部と固定部間に通電電流が流れて、軸受に電食が発生する課題があった。【解決手段】軸受は外輪と内輪との間に転動体を保持した玉軸受であり、転動体と内輪と外輪とを異種金属で構成し、その異種金属の接触による起電圧が、インバータ駆動した際の固定子と回転子との誘起電圧差による軸電圧に対して逆電圧になるようにした電動機である。【選択図】図１
2014117004.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含む固定子と、
前記固定子に対向して周方向に永久磁石を保持した回転体と、
前記回転体の中央を貫通するように前記回転体を締結したシャフトとを含む回転子と、
前記シャフトを支持する軸受を備え、
前記軸受は外輪と内輪との間に転動体を保持した玉軸受であり、前記転動体と前記内輪と前記外輪のうち、少なく一つ以上を異種金属の材料で構成し、
前記異種金属の接触による起電圧が、インバータ駆動した際の固定子と回転子との誘起電圧差による軸電圧に対して逆電圧になるようにしたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記玉または前記内輪または前記外輪の表面に、異種金属の材料を表面コーティングしたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ制御を行う電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機であるブラシレスＤＣモータは、固定子の電磁コイルの磁力の向きをインバータ制御回路を用いて、電流の向きを切り替えて回転磁界を発生させることで、磁石を備えたロータが回転する。
【０００３】
近年、ブラシレスＤＣモータには高効率化及び低振動化の要求が強まっているために、駆動電圧は高電圧化され、また制御の基になるインバータ周波数は高周波化されている。
【０００４】
このため、巻線から軸受を保持するブラケット、ステータコア、回転子などを構成する導電体に電圧が誘起され、この電圧の電位の変化によって軸受内で放電が発生して軸受が電食されるという問題が顕在化している。
【０００５】
ブラシレスモータの構成を図１を用いて説明する。ステータコア７に巻線４を巻回してモールド成形した固定子１２が成されている。回転子５が軸１に固定され、固定子１２に相対し回転子５が回転自在に配される。固定子１２に対して回転子５と接続した軸１を回転自在に支持する軸受３ａおよび軸受３ｂを設けている。
【０００６】
巻線４に電流を流すことで、ステータコア７に発生した磁界で回転子５が回転するが、このとき固定子１２と回転子５に誘起される電圧が異なるために、軸受の回転部と固定部との間に電位差が生じ、これを軸電圧と定義する。
【０００７】
玉軸受の場合、図１の軸受部周辺を拡大した図２に示すように、軸受は外輪１２２と内輪１２３の間に転動体１２１を挟むように設けられている。玉軸受での軸電圧は、内輪１２３および内輪１２３に電気的に接続された導体部、外輪１２２および外輪１２２に電気的に接続された導体部に、それぞれ発生する電位によって生じる電圧である。
【０００８】
玉軸受は停止状態において、外輪１２２と内輪１２３の間が転動体１２１を通して、電気的に接続されているが、回転状態では、軸受内に封入されたグリスで発生した動圧によって、外輪１２２と転動体１２１の間、または内輪１２３と転動体１２１の間が絶縁状態と導通状態が発生する。この絶縁状態から導通状態に移行する際に、回転体に蓄積された電荷が瞬間的に電流として流れるので、玉軸受内でアーク放電が発生し、軸受摺動面が損傷して電食が発生する。
【０００９】
転動体１２１が鉄等の導体を主原料として成された場合、前記軸電圧は、転動体１２１と接する内輪１２３または外輪１２２の接触箇所にて放電し、転動面の損傷を招く。この転動面の損傷を防ぐために、転動体１２１をセラミクスや樹脂といった絶縁体を主原料として成すことにより、電食対策とすることが知られている。
【００１０】
また、軸受をすべり軸受とした場合、すべり軸受を絶縁体である樹脂やセラミクスで構成することにより、電食対策とすることが知られている。
【００１１】
さらに、特許文献１には、軸電圧と逆電位を発生する補償装置を設けて、軸電圧の影響を低減して、電食対策とすることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００７−５３２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
インバータ駆動ブラシレスモータに関して上述の玉軸受を用いる場合、転動体１２１を挟んで内輪１２３と外輪１２２の間に軸電圧が発生する。
【００１４】
例えば、転動体１２１を絶縁体とすると以下の問題が生じる。転動体１２１の材質を、鉄製からセラミクス製に変更する場合、高硬度であるため研磨が困難になり、鉄製よりも非常に高価になると共に、生産に時間がかかるために安定した供給が難しくなる。また、転動体１２１を樹脂で成す場合、鉄製よりも耐荷重性や摩耗に対して弱くなり、軸受としての信頼性が低下する。
【００１５】
ブラシレスモータに関して上述のすべり軸受を用いる場合、軸とすべり軸受のどちらか一方を絶縁体で成す手法が知られているが、絶縁体である樹脂では剛性不足となり、セラミクスでは難加工性が課題となり、最適な手法とはならなかった。
【００１６】
また、特許文献１に示すように、補償装置を設けて軸受の軸電圧と逆電圧を印加する方法は、モータ本体以外に別途装置を用意する必要があり、家電などの小型モータではコスト的、スペース的に実現不可能であった。
【００１７】
本発明は、ブラシレスモータの固定部と回転部の間に生じる軸電圧に対して、逆電圧を簡便なる手段にて印加することを可能として、家電などの小型モータにおいても、軸受の電食が低減されたブラシレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記従来の課題を解決するために、本発明の電動機は、巻線を巻装した固定子鉄心を含む固定子と、
前記固定子に対向して周方向に永久磁石を保持した回転体と、
前記回転体の中央を貫通するように前記回転体を締結したシャフトとを含む回転子と、
前記シャフトを支持する軸受を備え、
前記軸受は外輪と内輪との間に転動体を保持した玉軸受であり、前記転動体と前記内輪と前記外輪のうち、少なく一つ以上を異種金属の材料で構成し、前記異種金属の接触による起電圧が、インバータ駆動した際の固定子と回転子との誘起電圧差による軸電圧に対して逆電圧になるようにしている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動機によれば、回転部を支持する玉軸受を、玉と内輪および外輪とを異種金属で構成し、異種金属接触による起電圧が軸電圧と逆電圧になるように構成しているので、軸受に加わる軸電圧の絶対値を低減することが可能となるので、回転部と固定部間で放電することが抑制でき、電食発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータの断面図。
【図２】図１の軸受部分の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る電動機について、ブラシレスモータを例に図面を参照し
ながら説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００２２】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータの断面図である。図１に示すように、回転子５と、回転子５の周囲に配された固定子１２とを備える。固定子１２は、ステータコア７と、ステータコアの回りにコイル状に巻回された巻線４とを備え、モールド成形により熱硬化性樹脂からなるモールド樹脂１１と一体化して構成している。
【００２３】
回転子５は中心の軸１を、固定子１２の両端部に固定した金属製のブラケット２ａ、２ｂの中心部に設けた軸受３ａ、３ｂにより回転自在に支持されている。この軸受３ａ、３ｂは玉軸受で概略構成を図２に示すが、外輪、玉、内輪のいずれかもしくは複数を異種金属の材料で構成している。
【００２４】
図１の構成では、ステータの静電容量が大きいために、軸電圧は軸受の内輪側がマイナス、外輪側がプラスになるので、内輪側に電極電位が正になる材料、外輪側に負になる材料を組み合わせると軸電圧の絶対値を低下させることができる。
【００２５】
異種金属の組み合わせとしては、内輪側にベリリウム銅（Ｃｕ９９Ｂｅ１）、外輪側にステンレス（Ｆｅ７２Ｃｒ１９Ｎｉ９）を用いることで、軸電圧を約０．８Ｖ低減することが可能となるが、素材の組み合わせは、軸電圧と逆電圧を発生するものであれば特に限定はない。
【００２６】
また、内輪、外輪、玉の材料全体を異種金属で構成しても良いが、母材を同一材料として、表面に異種金属を蒸着等の表面処理を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の利用分野は特に制限はなく、軸受の電食が低減された電動機として電気機器など広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  軸
２ａ、２ｂ  ブラケット
３ａ、３ｂ  軸受
４  巻線
５  回転子
７  ステータコア
１１  モールド樹脂
１２  固定子
１２１  転動体
１２２  外輪
１２３  内輪
【図１】
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【図２】
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