(57)【要約】本発明のブラシレスモータであるモールドモータ（１）は、巻線（１１）を巻装した固定子鉄心（１２）を有する固定子（１０）と、この固定子（１０）に対向して周方向に永久磁石（２３）を有する回転体（２１）と、この回転体（２１）の軸芯を貫通する回転軸（２２）とを含む回転子（２０）と、一対の回転子（２０）を回転自在に挟んで支持する軸受（１０２）、（３）と、一対の軸受（１０２）、（３）を保持するブラケット（１０４）、（５）と、を備える。軸受（１０２）、（３）は、潤滑油を含んだ滑り軸受である。
2013088670.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有する固定子と、
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、前記回転体の軸芯を貫通する回転軸とを含む回転子と、
一対の前記回転子を回転自在に挟持する軸受と、
一対の前記軸受を保持するブラケットと、を備え、
前記軸受は、潤滑油を含んだ滑り軸受であるブラシレスモータ。
【請求項２】
前記滑り軸受は、焼結金属である請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
さらに、一対の前記軸受の外周面間を電気的に接続する第１の接続部を備えた請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
さらに、一対の前記ブラケット間を電気的に接続する第２の接続部を備えた請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記固定子は、樹脂材でモールド成形されたモールドフレームを形成する請求項１に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子が軸受で挟んで支持されたブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータは、電磁コイルを有する固定子と、磁石を有する回転子と、を備える。電磁コイルに電流が流れると、電磁コイルは磁界を生じる。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルに発生する磁界の向きが切替えられると、磁石を有する回転子は回転する。電磁コイルは、固定子鉄心へ巻線を巻装して形成される。インバータ制御回路により巻線へ流される電流の向きが切替えられると、電磁コイルに発生する磁界は切替えられる。【０００３】
近年、ブラシレスモータは、高効率化が強く求められる。この要求を満たすために、ブラシレスモータの駆動電圧は、高電圧化される。あるいは、ブラシレスモータを制御するインバータ周波数は、高周波化される。インバータ周波数が高周波化されると、巻線から軸受を保持するブラケットなどの導電体へ、電圧が誘起される。導電体は、ブラケットや固定子鉄心、回転子などで構成される。導電体へ誘起された電圧の電位が変化すれば、軸受内で放電が発生する。この軸受内の放電により、軸受が電食されていた。【０００４】
更に、ブラシレスモータには、低騒音化および低振動化が強く求められる。この要求を満たすために、ブラシレスモータは、モールド形成されてモールドモータとなる。モールドモータは、電磁コイルが樹脂で封止される。モールドモータは、騒音や振動に対する改善の効果は高い。しかし、一対の軸受を保持するブラケット間において、静電容量が生じる。この静電容量により、回転軸と固定子との間の電位差が大きくなる。電位差が大きくなると、電食が発生しやすくなっていた。なお、鋼板モータでは、このような静電容量は見られない。【０００５】
このような電食を抑制するために提案されているものについて、図９を用いて説明する。【０００６】
固定子１０は、固定子鉄心であるステータコア１２と、このステータコア１２へ巻かれた巻線１１とを有する。固定子１０は、モールド成形されてモールドフレーム１３を形成する。【０００７】
回転子２０は、回転体２１と、回転体２１の軸心に固定された回転軸２２とを有する。回転体２１は、ステータコア１２に対向して回転自在に配される。回転軸２２は、軸心方向において回転体２１を挟んで支持する位置へ一対の軸受１１３、１１４を有する。軸受１１３、１１４は、ブラケット１０５、１０６を介してモールドフレーム１３へ固定される。【０００８】
巻線１１に電流が流されると、ステータコア１２に磁界が発生する。発生した磁界により、回転子２０は回転する。このとき、固定子１０と回転子２０に誘起される電圧は異なる。この結果、軸受１１３、１１４の回転部である内輪１１３ａ、１１４ａと、軸受１１３、１１４の固定部である外輪１１３ｂ、１１４ｂとの間に電位差が生じる。この回転部と固定部との間の電位差を「軸電圧」と定義する。【０００９】
なお、「回転部」とは、回転軸２２を含み、この回転軸２２と電気的に接続された部分をいう。また、「固定部」とは、固定子１０を含み、この固定子１０と電気的に接続された部分をいう。【００１０】
図９に示すように、玉軸受の場合、軸受１１３、１１４は、内輪１１３ａ、１１４ａと外輪１１３ｂ、１１４ｂとの間に転動体１１３ｃ、１１４ｃが挟まれている。軸受１１３、１１４内には、グリスなどの潤滑剤が封入される。玉軸受に生じる軸電圧は、内輪側電位と外輪側電位との電位差である。内輪側電位とは、内輪１１３ａ、１１４ａと内輪１１３ａ、１１４ａに電気的に接続された導体部に生じる電位をいう。外輪側電位とは、外輪１１３ｂ、１１４ｂと外輪１１３ｂ、１１４ｂに、電気的に接続された導体部に生じる電位をいう。ブラシレスモータが停止していると、玉軸受は、内輪１１３ａ、１１４ａと外輪１１３ｂ、１１４ｂとが転動体１１３ｃ、１１４ｃによって電気的に接続される。しかし、ブラシレスモータが回転すると、軸受１１３、１１４内には封入されたグリスによって動圧が生じる。この動圧により、内輪１１３ａ、１１４ａと転動体１１３ｃ、１１４ｃとの間、または、外輪１１３ｂ、１１４ｂと転動体１１３ｃ、１１４ｃとの間に絶縁状態と導通状態とが発生する。この絶縁状態から導通状態へ移行する際、回転子２０に蓄積された電荷が、瞬間的に内輪１１３ａ、１１４ａ側から外輪１１３ｂ、１１４ｂ側へ電流として流れる。この電流の流れが、玉軸受内で発生するアーク放電となる。このアーク放電により、内輪１１３ａ、１１４ａの摺動面と外輪１１３ｂ、１１４ｂの摺動面とが損傷して電食が生じる。【００１１】
転動体１１３ｃ、１１４ｃが鉄などの導体を主原料として構成された場合、軸電圧は、転動体１１３ｃ、１１４ｃと接する内輪１１３ａ、１１４ａの接触箇所、または、転動体１１３ｃ、１１４ｃと接する外輪１１３ｂ、１１４ｂの接触箇所で放電する。この放電により、内輪１１３ａ、１１４ａの摺動面と外輪１１３ｂ、１１４ｂの摺動面とが損傷する。【００１２】
この摺動面の損傷を防ぐために、転動体１１３ｃは、セラミクスや樹脂などの絶縁体を主原料として構成される。このような電食対策が知られている。【００１３】
その他の電食対策として、軸受として滑り軸受を採用し、セラミクスや樹脂などの絶縁体で構成された滑り軸受を使用するものも知られている。【００１４】
さらに、その他の電食対策として、特許文献１が示される。特許文献１は、滑り軸受とブラケットとの間に絶縁体を設ける。滑り軸受とブラケットとの間に絶縁体が設けられると、軸電圧によって生じる電流が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実開平２−８３６５２号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明に関するブラシレスモータは、巻線を巻装した固定子鉄心を有する固定子と、固定子に対向して周方向に永久磁石を有する回転体と、回転体の軸芯を貫通する回転軸とを含む回転子と、一対の回転子を回転自在に挟持する軸受と、一対の軸受を保持するブラケットと、を備える。軸受は、潤滑油を含んだ滑り軸受である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１における軸受の２−２断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１における他のブラシレスモータの縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１における軸受の４−４断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの縦断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータの縦断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの軸電圧波形図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの軸電圧波形図である。
【図９】図９は従来のブラシレスモータの縦断面図である。
【図１０】図１０は従来のブラシレスモータの軸電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態であるブラシレスモータは、滑り軸受を介して回転部と固定部との間に軸電圧が発生することを抑制する。また、軸電圧が発生した場合には、本発明の実施の形態であるブラシレスモータは、回転部から固定部へ流れる電流の電流密度を適正な範囲に抑制する。
【００１９】
この結果、ブラシレスモータは、電食の発生が低減される。
【００２０】
つまり、従来のブラシレスモータには、つぎの改善点があった。すなわち、図９に示す従来のブラシレスモータには、玉軸受が用いられている。モールドされたブラシレスモータへ玉軸受が用いられると、転動体１１３ｃ、１１４ｃを挟んで回転部である内輪１１３ａ、１１４ａと固定部である外輪１１３ｂ、１１４ｂとの間に軸電圧が発生する。
【００２１】
例えば、絶縁体で構成された転動体１１３ｃ、１１４ｃを使用すると、以下の問題が生じる。転動体１１３ｃ、１１４ｃの材料が、鉄からセラミクスへ変更される。セラミクスは高硬度であるため、転動体１１３ｃ、１１４ｃに用いるためにセラミクスを研磨することは困難である。よって、セラミクス製の転動体１１３ｃ、１１４ｃは、生産に時間が掛かるようになり、安定した供給が難しくなる。
【００２２】
また、鉄製の転動体１１３ｃ、１１４ｃに比べて、セラミクス製の転動体１１３ｃ、１１４ｃは大変高価である。その他、転動体１１３ｃ、１１４ｃの材料が、鉄から樹脂へ変更される。この場合、樹脂は鉄に比べて耐荷重性や耐摩耗性が低い。
【００２３】
よって、樹脂製の転動体１１３ｃ、１１４ｃは鉄製の転動体１１３ｃ、１１４ｃに比べて、強度や寿命という点で信頼性が低下する。
【００２４】
あるいは、モールドモータへ上述した滑り軸受を用いる場合、回転軸と滑り軸受のどちらか一方を絶縁体で構成することが知られている。
【００２５】
しかしながら、絶縁体として樹脂を用いた場合、剛性が不足する。また、絶縁体としてセラミクスを用いた場合、加工が困難である。つまり、いずれの方法も、上述した改善点を解決する最適な方法ではなかった。
【００２６】
後述する本発明の実施の形態であるブラシレスモータには、回転軸を支持する軸受に電気伝導性を有する滑り軸受が用いられる。本構成によれば、回転部と固定部とが導通状態で、ブラシレスモータは回転する。
【００２７】
その結果、回転部に誘導電圧が蓄積することがなくなるため、回転部と固定部との間でアーク放電の発生が抑制される。
【００２８】
以下、特に顕著な効果を発揮するモールドモータ、いわゆるブラシレスモールドモータを用いて説明する。
【００２９】
なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３０】
また、背景技術で説明したものと同じ構成要素については、同一の符号を付し、説明を援用する。
【００３１】
（実施の形態１）
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、図１から図４を用いて説明する。
【００３２】
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縦断面図である。図に示すブラシレスモータは、モールド形成されたブラシレスＤＣモータ（以下、「モールドモータ」と記す。）である。
【００３３】
モールドモータ１は、固定子１０と、固定子１０の内側に配された回転子２０とを備える。
【００３４】
固定子１０は、巻線１１を巻装した固定子鉄心であるステータコア１２を有する。具体的には、巻線１１は、ステータコア１２の周りに対してコイル状に巻き回される。固定子１０は、樹脂材、特に熱硬化性樹脂でモールド成形されたモールドフレーム１３と一体化して構成される。
【００３５】
回転子２０は、回転体２１と回転軸２２とを有する。回転体２１は、固定子１０に対向して周方向に永久磁石２３を有する。回転軸２２は、回転体２１の軸心を貫通して取り付けられる。
【００３６】
軸受は、潤滑油を含んだ滑り軸受１０２、３である。一対の滑り軸受１０２、３は、回転子２０を回転自在に挟んで支持する。滑り軸受１０２、３は、金属粉末を焼結させた焼結金属で構成される。滑り軸受１０２、３は、焼結金属に潤滑油が含浸される。また、潤滑油を含んだ滑り軸受１０２、３は、潤滑油を含浸した成長鋳鉄で構成できる。
【００３７】
一対のブラケット１０４、５は、軸受である滑り軸受１０２、３を保持する。ブラケット１０４、５は、導電性を有する金属からなる。例えば、亜鉛めっき鋼板、アルミダイカスト、ステンレス鋼板などが用いられる。より具体的には、亜鉛めっき鋼板として、ＳＥＣＣやＳＥＣＤを用いることができる。アルミダイカストとして、ＡＤＣ１２を用いることができる。ステンレス鋼板として、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０を用いることができる。なお、同様の特性を得ることができれば、他の金属を用いることもできる。
【００３８】
モールドモータ１は、インバータ回路を搭載した制御基板６を内部に有する。このインバータ回路で制御された高周波パルスが、巻線１１へ流す電流を切替える。
【００３９】
更に、図１から図４を用いて滑り軸受１０２、３について、説明する。
【００４０】
図２は、本発明の実施の形態１における軸受の２−２断面図である。図３は、本発明の実施の形態１における他のブラシレスモータの縦断面図である。図４は、本発明の実施の形態１における軸受の４−４断面図である。
【００４１】
図２に示すように、滑り軸受３は、回転軸２２を囲うように配される。滑り軸受３の周囲には、ブラケット５の一部を回転体２１方向へ凸状に突き出して環状の壁面とした環状部５ａが設けられる。滑り軸受３は、環状部５ａに対して嵌め合い公差で固定される。図３および図４に示すように、環状部４ｂ、５ｂは、ブラケット１０４、５の回転軸２２を中心とした回転体２１側の表面を窪ませて形成できる。
【００４２】
滑り軸受１０２、３は、金属粉末を圧縮成形し、焼結させた焼結金属である。よって、滑り軸受１０２、３は、内部に多数の気孔を有する多孔質である。この気孔に潤滑油が含浸されるため、滑り軸受１０２、３は自己給油ができる状態を形成する。また、滑り軸受１０２、３は、多孔質であるため、油膜圧力が低くなる。よって、滑り軸受１０２、３の表面に形成される油膜の膜厚は、滑り軸受１０２、３の表面に存在する凹凸の高さよりも薄くなる。この結果、滑り軸受１０２、３は、軸受全体として電気導電性を有する。
【００４３】
以上のように構成されたブラシレスモータについて、その作用を説明する。
【００４４】
本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータは、停止状態において、回転軸２２が滑り軸受１０２、３を介してブラケット１０４、５と導通する。その理由は、以下の通りである。金属粉体の焼結体である滑り軸受１０２、３は、電気導電性を有する。この滑り軸受１０２、３を介して回転軸２２とブラケット１０４、５とが接することで、電気的に接続される。
【００４５】
つぎに、動作状態において、回転軸２２が回転することでポンプ作用が起こり、滑り軸受１０２、３内部に含浸された潤滑油が吸い出される。図４に示すように、この吸い出された潤滑油によって生じる潤滑油のくさび７が、滑り軸受３と回転軸２２との間、および、滑り軸受３と環状部５ｂとの間に入り込み、潤滑作用を行う。
【００４６】
なお、図１、図２に示すブラシレスモータにおいては、同様の作用が、滑り軸受３と回転軸２２との間、および、滑り軸受３と環状部５ａとの間に生じる。
【００４７】
この結果、回転軸２２とブラケット１０４、５の一部である環状部４ｂ、５ｂとは、導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。あるいは、回転軸２２とブラケット１０４、５の一部である環状部４ａ、５ａとは、導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。つまり、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３を介して、回転部である回転軸２２と固定部であるブラケット１０４、５とが導通するため、回転部に誘導電圧が蓄積することを抑制できる。よって、回転部と固定部との間でアーク放電が発生することを防止できる。
【００４８】
また、回転軸２２と滑り軸受１０２、３および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面積は、玉軸受に比べて広く取ることができる。よって、回転部である回転軸２２から滑り軸受１０２、３を介して固定部であるブラケット１０４、５へ電流を流す場合、電流密度を小さくできる。その結果、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面は、通電による損傷の発生を抑制できる。同様の作用効果は、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４ｂ、５ｂとの接触面でも得ることができる。
【００４９】
なお、上記環状部４ａ、５ａを別部材で作成して、環状部４ａ、５ａとブラケット１０４、５とが電気的に接続される構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの縦断面図である。図に示すブラシレスモータは、実施の形態１と同様、モールドモータである。
【００５１】
なお、実施の形態１で説明したものと同じ構成要素については、同一の符号を付し、説明を援用する。
【００５２】
図５に示すように、モールドモータ３１は、実施の形態１で説明したモールドモータ１に加えて、一対の軸受の外周面間を電気的に接続する第１の接続部である接続端子３２を備える。詳述すると、一対の軸受である滑り軸受１０２、３は、環状部４ａ、５ａの内部を摺動する。この環状部４ａ、５ａの外周面４ｃ、５ｃは、接続端子３２で電気的に接続される。
【００５３】
接続端子３２としては、真鍮、燐青銅やベリリウム銅などのばね弾性を有する銅材料が使用できる。ばね弾性を有する銅材料を用いた場合、モールド成形時に生じる樹脂からの圧力に起因する接続端子３２の変形を抑制できる。しかも、銅材料は抵抗値も低い。また、接続端子３２と外周面４ｃ、５ｃとの接続は、モールド成形時の熱を用いる、圧力に耐性を有するカシメを用いる、ヒュージング、溶接などの方法で接続される。
【００５４】
以上のように構成されたブラシレスモータについて、その作用を説明する。
【００５５】
本発明の実施の形態２に係るブラシレスモータは、実施の形態１で説明したように、回転軸２２と、ブラケット１０４、５の一部である環状部４ａ、５ａとは、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。つまり、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３を介して、回転部である回転軸２２と固定部であるブラケット１０４、５とが導通するため、回転部に誘導電圧が蓄積することを抑制できる。よって、回転部と固定部との間でアーク放電が発生することを防止できる。
【００５６】
また、回転軸２２と滑り軸受１０２、３および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面積は、玉軸受に比べて広く取ることができる。よって、回転部である回転軸２２から滑り軸受１０２、３を介して固定部であるブラケット１０４、５へ電流を流す場合、電流密度を小さくできる。その結果、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面は、通電による損傷の発生を抑制できる。
【００５７】
さらに、ブラケット１０４の一部である環状部４ａとブラケット５の一部である環状部５ａとは、接続端子３２を介して電気的に接続される。よって、ブラケット１０４−滑り軸受１０２−回転軸２２−滑り軸受３−ブラケット５という電気的経路に加え、ブラケット１０４−環状部４ａ−接続端子３２−環状部５ａ−ブラケット５という電気的経路を得ることができる。つまり、モールドモータ３１は、ブラケット１０４−滑り軸受１０２−回転軸２２−滑り軸受３−ブラケット５−外周面５ｃ−接続端子３２−外周面４ｃ−ブラケット１０４という電気的に接続された閉ループを構成する。その結果、回転部と固定部との間における誘電電圧がより低く抑えられるため、アーク放電が発生することを抑制できる。
【００５８】
なお、上記環状部４ａ、５ａを別部材で作成して、環状部４ａ、５ａがブラケット１０４、５へ電気的に接続される構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータの縦断面図である。図に示すブラシレスモータは、実施の形態１と同様、モールドモータである。
【００６０】
なお、実施の形態１で説明したものと同じ構成要素については、同一の符号を付し、説明を援用する。
【００６１】
図６に示すように、モールドモータ４１は、実施の形態１で説明したモールドモータ１に加えて、一対のブラケット４２、４３間を電気的に接続する第２の接続部である接続端子４４を備える。
【００６２】
また、モールドモータ４１において、軸受４５、４６は、ブラケット４２、４３と環状部４７、４８とが別体で構成される。ブラケット４２と環状部４７、ブラケット４３と環状部４８とは、電気的に接続される。環状部４７、４８は、内部に滑り軸受１０２、３を有する。
【００６３】
本実施の形態３では、ブラケット４２とブラケット４３とは、互いに向い合う表面４２ａ、４３ａが接続端子４４によって電気的に接続される。
【００６４】
接続端子４４としては、真鍮、燐青銅やベリリウム銅などのばね弾性を有する銅材料が使用できる。ばね弾性を有する銅材料を用いた場合、モールド成形時に生じる樹脂からの圧力に起因する接続端子４４の変形を抑制できる。しかも、銅材料は抵抗値も低い。また、接続端子４４とブラケットの表面４２ａ、４３ａとの接続は、モールド成形時の熱を用いる、圧力に耐性を有するカシメを用いる、ヒュージング、溶接などの方法で接続される。
【００６５】
以上のように構成されたブラシレスモータについて、その作用を説明する。
【００６６】
本発明の実施の形態３に係るブラシレスモータは、実施の形態１と同様に、回転軸２２と、ブラケット４２、４３と電気的に接続された環状部４７、４８とは、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。つまり、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３を介して、回転部である回転軸２２と固定部であるブラケット４２、４３とが導通するため、回転部に誘導電圧が蓄積することを抑制できる。よって、回転部と固定部との間でアーク放電が発生することを防止できる。
【００６７】
また、回転軸２２と滑り軸受１０２、３および、滑り軸受１０２、３と環状部４７、４８との接触面積は、玉軸受に比べて広く取ることができる。よって、回転部である回転軸２２から滑り軸受１０２、３を介して固定部であるブラケット４２、４３へ電流を流す場合、電流密度を小さくできる。その結果、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４７、４８との接触面は、通電による損傷の発生を抑制できる。
【００６８】
さらに、ブラケット４２と電気的に接続された環状部４７と、ブラケット４３と電気的に接続された環状部４８とは、接続端子４４を介して電気的に接続される。よって、ブラケット４２−環状部４７−滑り軸受１０２−回転軸２２−滑り軸受３−環状部４８−ブラケット４３という電気的経路に加え、ブラケット４２−接続端子４４−ブラケット４３という電気的経路を得ることができる。つまり、モールドモータ４１は、ブラケット４２−軸受４５−回転軸２２−軸受４６−ブラケット４３−接続端子４４−ブラケット４２という電気的に接続された閉ループを構成する。その結果、回転部と固定部との間における誘電電圧がより低く抑えられるため、アーク放電が発生することを抑制できる。
【００６９】
なお、上記環状部４７とブラケット４２および、環状部４８とブラケット４３とを各々一体で作成して、環状部４７がブラケット４２および、環状部４８がブラケット４３へ電気的に接続される構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
（比較例）
従来の玉軸受を備えたブラシレスモータを回転させた場合について、その回転時の軸電圧波形を図１０に示す。図中、縦軸は軸電圧を示し、横軸はブラシレスモータの動作時間を示す。縦軸は、１Ｖ毎に目盛りを示す。横軸は、１０μｓ毎に目盛りを示す。なお、図１０を分かりやすくするために、縦軸、横軸とも５目盛り分の表示を記載する。
【００７１】
ブラシレスモータは、キャリア周波数を２０ｋＨｚとして、１０００ｒ／ｍで回転された。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルをなす巻線にはＰＷＭ電流が流される。ＰＷＭ電流が流されると、電磁コイルで磁界が発生する。この磁界により、電磁コイルの周辺に存在する導体には、誘導電流が流れる。導体に誘導電流が流れると、誘導電圧が発生する。このとき、回転部と固定部とでは、インピーダンスが異なるために誘起電圧が異なる。この誘起電圧差が要因となって、軸電圧が発生する。
【００７２】
玉軸受の内部には、粘弾性を有する潤滑油が封入されている。回転軸が回転すると、潤滑油の粘弾性の作用により、玉軸受の内部には、内輪−転動体−外輪間に薄い油膜が生じる。この薄い油膜が介在すると、内輪と転動体間、転動体と外輪間が各々絶縁状態となる。
【００７３】
絶縁状態は薄い油膜で支持されている。よって、軸電圧が高くなり、この薄い油膜で絶縁状態を支えきれなくなると、放電現象が発生する。この絶縁状態と放電現象とが繰り返されると、軸電圧波形は激しく変動する。この軸電圧波形が変動する様子を図１０に示す。図１０から明らかなように、従来の玉軸受を備えたブラシレスモータを回転させた場合、ピーク−ピーク電圧で５０Ｖ程度の軸電圧が発生していることがわかる。
【００７４】
このように激しい軸電圧の変動により、玉軸受の内部には、短時間で電食が発生する。電食により、玉軸受の内部表面が荒らされるため、騒音が発生する。
【００７５】
（実施例１）
本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータを回転させた場合について、その回転時の軸電圧波形を図７に示す。図中、縦軸は軸電圧を示し、横軸はブラシレスモータの動作時間を示す。縦軸は、１６０ｍＶ毎に目盛りを示す。横軸は、１０μｓ毎に目盛りを示す。なお、図７を分かりやすくするために、縦軸、横軸とも５目盛り分の表示を記載する。ブラシレスモータは、キャリア周波数を２０ｋＨｚとして、１０００ｒ／ｍで回転された。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルをなす巻線にはＰＷＭ電流が流される。ＰＷＭ電流が流されると、電磁コイルで磁界が発生する。この磁界により、電磁コイルの周辺に存在する導体には、誘導電流が流れる。導体に誘導電流が流れると、誘導電圧が発生する。図７から明らかなように、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータを回転させた場合、ピーク−ピーク電圧で２．０Ｖ程度の軸電圧が発生していることがわかる。
【００７６】
上記比較例と異なり、本発明の実施の形態１に係る滑り軸受を用いた場合、軸電圧を抑制できる。具体的には、軸電圧が２０分の１程度まで抑制できる。その理由として、以下の内容が考えられる。
【００７７】
すなわち、本願発明の実施の形態１に係る滑り軸受は、焼結金属からなり、潤滑油が含浸されている。滑り軸受は、多孔質であるため、油膜圧力が低くなる。よって、滑り軸受の表面に形成される油膜の膜厚は、滑り軸受の表面に存在する凹凸の高さよりも薄くなる。滑り軸受は、直接、回転軸やブラケットと接触することになる。この結果、滑り軸受は、軸受全体として電気導電性を有する。従って、ブラシレスモータが回転すると、常に、良導体の滑り軸受は、回転軸とブラケットとを電気的に接続しながら回転する。この結果、回転部と固定部との誘起電圧差が解消され、軸電圧は低下する。
【００７８】
さらに、本発明の実施の形態１に係る滑り軸受を用いた場合、電食の発生を防止できる。その理由として、以下の内容が考えられる。
【００７９】
すなわち、該滑り軸受は、回転軸を中心とする回転部で生じた電荷を、ブラケットを含む固定部へ流すための経路となる。該滑り軸受が形成する回転軸と軸受および、軸受と環状部という経路は、従来の玉軸受が形成する内輪と転動体および、転動体と外輪という経路に比べ、広い接触面積を有する。よって、該滑り軸受を用いると、電流密度が小さくなり、電食の発生が防止できる。
【００８０】
（実施例２）
本発明の実施の形態２に係るブラシレスモータを回転させた場合について、その回転時の軸電圧波形を図８に示す。図中、縦軸は軸電圧を示し、横軸はブラシレスモータの動作時間を示す。縦軸は、１２０ｍＶ毎に目盛りを示す。横軸は、１０μｓ毎に目盛りを示す。なお、図８を分かりやすくするために、縦軸、横軸とも５目盛り分の表示を記載する。ブラシレスモータは、比較例、実施例１と同様、キャリア周波数を２０ｋＨｚとして、１０００ｒ／ｍで回転された。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルをなす巻線にはＰＷＭ電流が流される。ＰＷＭ電流が流されると、電磁コイルで磁界が発生する。この磁界により、電磁コイルの周辺に存在する導体には、誘導電流が流れる。導体に誘導電流が流れると、誘導電圧が発生する。図８から明らかなように、本発明の実施の形態２に係るブラシレスモータを回転させた場合、ピーク−ピーク電圧で１．５Ｖ程度の軸電圧が発生していることがわかる。上記実施例１に加え、本発明の実施の形態２に係る滑り軸受を用いた場合、さらに軸電圧の発生を抑制できる。具体的には、軸電圧が４分の３程度まで抑制できる。
【００８１】
本実施例２は、上記実施例１の作用効果に加え、以下に示す作用効果があるものと考える。
【００８２】
すなわち、回転軸２２−滑り軸受１０２−環状部４ａを介する経路へ生じる誘起電圧と、回転軸２２−滑り軸受３−環状部５ａを介する経路へ生じる誘起電圧とは、位相が反転している。よって、相反する位相を有する誘起電圧を、接続端子を用いて電気的に接続する。この結果、双方の誘起電圧は打消し合い、軸電圧を低下できる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の利用分野は特に制限はなく、軸受けの電食が低減されたブラシレスＤＣモールドモータとして広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１    モールドモータ
３    滑り軸受（軸受）
４ａ    環状部
４ｂ    環状部
４ｃ    外周面
５    ブラケット
５ａ    環状部
５ｂ    環状部
５ｃ    外周面
１０    固定子
１１    巻線
１２    ステータコア（固定子鉄心）
１３    モールドフレーム
２０    回転子
２１    回転体
２２    回転軸
２３    永久磁石
３１    モールドモータ
３２    接続端子（第１の接続部）
４１    モールドモータ
４２    ブラケット
４２ａ    表面
４３    ブラケット
４３ａ    表面
４４    接続端子（第２の接続部）
４５    軸受
４６    軸受
４７    環状部
４８    環状部
１０２    滑り軸受（軸受）
１０４    ブラケット
【図１】
2013088670.tif 000003
【図２】
2013088670.tif 000004
【図３】
2013088670.tif 000005
【図４】
2013088670.tif 000006
【図５】
2013088670.tif 000007
【図６】
2013088670.tif 000008
【図７】
2013088670.tif 000009
【図８】
2013088670.tif 000010
【図９】
2013088670.tif 000011
【図１０】
2013088670.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月12日(2014.5.12)
【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、回転子が軸受で挟んで支持されたブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータは、電磁コイルを有する固定子と、磁石を有する回転子と、を備える。電磁コイルに電流が流れると、電磁コイルは磁界を生じる。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルに発生する磁界の向きが切替えられると、磁石を有する回転子は回転する。電磁コイルは、固定子鉄心へ巻線を巻装して形成される。インバータ制御回路により巻線へ流される電流の向きが切替えられると、電磁コイルに発生する磁界は切替えられる。
【０００３】
近年、ブラシレスモータは、高効率化が強く求められる。この要求を満たすために、ブラシレスモータの駆動電圧は、高電圧化される。あるいは、ブラシレスモータを制御するインバータ周波数は、高周波化される。インバータ周波数が高周波化されると、巻線から軸受を保持するブラケットなどの導電体へ、電圧が誘起される。導電体は、ブラケットや固定子鉄心、回転子などで構成される。導電体へ誘起された電圧の電位が変化すれば、軸受内で放電が発生する。この軸受内の放電により、軸受が電食されていた。
【０００４】
更に、ブラシレスモータには、低騒音化および低振動化が強く求められる。この要求を満たすために、ブラシレスモータは、モールド形成されてモールドモータとなる。モールドモータは、電磁コイルが樹脂で封止される。モールドモータは、騒音や振動に対する改善の効果は高い。しかし、一対の軸受を保持するブラケット間において、静電容量が生じる。この静電容量により、回転軸と固定子との間の電位差が大きくなる。電位差が大きくなると、電食が発生しやすくなっていた。なお、鋼板モータでは、このような静電容量は見られない。
【０００５】
このような電食を抑制するために提案されているものについて、図９を用いて説明する。
【０００６】
固定子１０は、固定子鉄心であるステータコア１２と、このステータコア１２へ巻かれた巻線１１とを有する。固定子１０は、モールド成形されてモールドフレーム１３を形成する。
【０００７】
回転子２０は、回転体２１と、回転体２１の軸心に固定された回転軸２２とを有する。回転体２１は、ステータコア１２に対向して回転自在に配される。回転軸２２は、軸心方向において回転体２１を挟んで支持する位置へ一対の軸受１１３、１１４を有する。軸受１１３、１１４は、ブラケット１０５、１０６を介してモールドフレーム１３へ固定される。
【０００８】
巻線１１に電流が流されると、ステータコア１２に磁界が発生する。発生した磁界により、回転子２０は回転する。このとき、固定子１０と回転子２０に誘起される電圧は異なる。この結果、軸受１１３、１１４の回転部である内輪１１３ａ、１１４ａと、軸受１１３、１１４の固定部である外輪１１３ｂ、１１４ｂとの間に電位差が生じる。この回転部と固定部との間の電位差を「軸電圧」と定義する。
【０００９】
なお、「回転部」とは、回転軸２２を含み、この回転軸２２と電気的に接続された部分をいう。また、「固定部」とは、固定子１０を含み、この固定子１０と電気的に接続された部分をいう。
【００１０】
図９に示すように、玉軸受の場合、軸受１１３、１１４は、内輪１１３ａ、１１４ａと外輪１１３ｂ、１１４ｂとの間に転動体１１３ｃ、１１４ｃが挟まれている。軸受１１３、１１４内には、グリスなどの潤滑剤が封入される。玉軸受に生じる軸電圧は、内輪側電位と外輪側電位との電位差である。内輪側電位とは、内輪１１３ａ、１１４ａと内輪１１３ａ、１１４ａに電気的に接続された導体部に生じる電位をいう。外輪側電位とは、外輪１１３ｂ、１１４ｂと外輪１１３ｂ、１１４ｂに、電気的に接続された導体部に生じる電位をいう。ブラシレスモータが停止していると、玉軸受は、内輪１１３ａ、１１４ａと外輪１１３ｂ、１１４ｂとが転動体１１３ｃ、１１４ｃによって電気的に接続される。しかし、ブラシレスモータが回転すると、軸受１１３、１１４内には封入されたグリスによって動圧が生じる。この動圧により、内輪１１３ａ、１１４ａと転動体１１３ｃ、１１４ｃとの間、または、外輪１１３ｂ、１１４ｂと転動体１１３ｃ、１１４ｃとの間に絶縁状態と導通状態とが発生する。この絶縁状態から導通状態へ移行する際、回転子２０に蓄積された電荷が、瞬間的に内輪１１３ａ、１１４ａ側から外輪１１３ｂ、１１４ｂ側へ電流として流れる。この電流の流れが、玉軸受内で発生するアーク放電となる。このアーク放電により、内輪１１３ａ、１１４ａの摺動面と外輪１１３ｂ、１１４ｂの摺動面とが損傷して電食が生じる。
【００１１】
転動体１１３ｃ、１１４ｃが鉄などの導体を主原料として構成された場合、軸電圧は、転動体１１３ｃ、１１４ｃと接する内輪１１３ａ、１１４ａの接触箇所、または、転動体１１３ｃ、１１４ｃと接する外輪１１３ｂ、１１４ｂの接触箇所で放電する。この放電により、内輪１１３ａ、１１４ａの摺動面と外輪１１３ｂ、１１４ｂの摺動面とが損傷する。
【００１２】
この摺動面の損傷を防ぐために、転動体１１３ｃは、セラミクスや樹脂などの絶縁体を主原料として構成される。このような電食対策が知られている。
【００１３】
その他の電食対策として、軸受として滑り軸受を採用し、セラミクスや樹脂などの絶縁体で構成された滑り軸受を使用するものも知られている。
【００１４】
さらに、その他の電食対策として、特許文献１が示される。特許文献１は、滑り軸受とブラケットとの間に絶縁体を設ける。滑り軸受とブラケットとの間に絶縁体が設けられると、軸電圧によって生じる電流が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実開平２−８３６５２号公報
【発明の概要】
【００１６】
本発明に関するブラシレスモータは、巻線を巻装した固定子鉄心を有する固定子と、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回転軸とを含む回転子と、一対の回転子を回転自在に挟持する軸受と、一対の軸受を保持するブラケットと、を備える。軸受は、潤滑油を含んだ滑り軸受である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１における軸受の２−２断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１における他のブラシレスモータの縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１における軸受の４−４断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの縦断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータの縦断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの軸電圧波形図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの軸電圧波形図である。
【図９】図９は従来のブラシレスモータの縦断面図である。
【図１０】図１０は従来のブラシレスモータの軸電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態であるブラシレスモータは、滑り軸受を介して回転部と固定部との間に軸電圧が発生することを抑制する。また、軸電圧が発生した場合には、本発明の実施の形態であるブラシレスモータは、回転部から固定部へ流れる電流の電流密度を適正な範囲に抑制する。
【００１９】
この結果、ブラシレスモータは、電食の発生が低減される。
【００２０】
つまり、従来のブラシレスモータには、つぎの改善点があった。すなわち、図９に示す従来のブラシレスモータには、玉軸受が用いられている。モールドされたブラシレスモータへ玉軸受が用いられると、転動体１１３ｃ、１１４ｃを挟んで回転部である内輪１１３ａ、１１４ａと固定部である外輪１１３ｂ、１１４ｂとの間に軸電圧が発生する。
【００２１】
例えば、絶縁体で構成された転動体１１３ｃ、１１４ｃを使用すると、以下の問題が生じる。転動体１１３ｃ、１１４ｃの材料が、鉄からセラミクスへ変更される。セラミクスは高硬度であるため、転動体１１３ｃ、１１４ｃに用いるためにセラミクスを研磨することは困難である。よって、セラミクス製の転動体１１３ｃ、１１４ｃは、生産に時間が掛かるようになり、安定した供給が難しくなる。
【００２２】
また、鉄製の転動体１１３ｃ、１１４ｃに比べて、セラミクス製の転動体１１３ｃ、１１４ｃは大変高価である。その他、転動体１１３ｃ、１１４ｃの材料が、鉄から樹脂へ変更される。この場合、樹脂は鉄に比べて耐荷重性や耐摩耗性が低い。
【００２３】
よって、樹脂製の転動体１１３ｃ、１１４ｃは鉄製の転動体１１３ｃ、１１４ｃに比べて、強度や寿命という点で信頼性が低下する。
【００２４】
あるいは、モールドモータへ上述した滑り軸受を用いる場合、回転軸と滑り軸受のどちらか一方を絶縁体で構成することが知られている。
【００２５】
しかしながら、絶縁体として樹脂を用いた場合、剛性が不足する。また、絶縁体としてセラミクスを用いた場合、加工が困難である。つまり、いずれの方法も、上述した改善点を解決する最適な方法ではなかった。
【００２６】
後述する本発明の実施の形態であるブラシレスモータには、回転軸を支持する軸受に電気伝導性を有する滑り軸受が用いられる。本構成によれば、回転部と固定部とが導通状態で、ブラシレスモータは回転する。
【００２７】
その結果、回転部に誘導電圧が蓄積することがなくなるため、回転部と固定部との間でアーク放電の発生が抑制される。
【００２８】
以下、特に顕著な効果を発揮するモールドモータ、いわゆるブラシレスモールドモータを用いて説明する。
【００２９】
なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３０】
また、背景技術で説明したものと同じ構成要素については、同一の符号を付し、説明を援用する。
【００３１】
（実施の形態１）
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、図１から図４を用いて説明する。
【００３２】
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縦断面図である。図に示すブラシレスモータは、モールド形成されたブラシレスＤＣモータ（以下、「モールドモータ」と記す。）である。
【００３３】
モールドモータ１は、固定子１０と、固定子１０の内側に配された回転子２０とを備える。
【００３４】
固定子１０は、巻線１１を巻装した固定子鉄心であるステータコア１２を有する。具体的には、巻線１１は、ステータコア１２の周りに対してコイル状に巻き回される。固定子１０は、樹脂材、特に熱硬化性樹脂でモールド成形されたモールドフレーム１３と一体化して構成される。
【００３５】
回転子２０は、回転体２１と回転軸２２とを有する。回転体２１は、固定子１０に対向して周方向に永久磁石２３を有する。回転軸２２は、回転体２１の軸心を貫通して取り付けられる。
【００３６】
軸受は、潤滑油を含んだ滑り軸受１０２、３である。一対の滑り軸受１０２、３は、回転子２０を回転自在に挟んで支持する。滑り軸受１０２、３は、金属粉末を焼結させた焼結金属で構成される。滑り軸受１０２、３は、焼結金属に潤滑油が含浸される。また、潤滑油を含んだ滑り軸受１０２、３は、潤滑油を含浸した成長鋳鉄で構成できる。
【００３７】
一対のブラケット１０４、５は、軸受である滑り軸受１０２、３を保持する。ブラケット１０４、５は、導電性を有する金属からなる。例えば、亜鉛めっき鋼板、アルミダイカスト、ステンレス鋼板などが用いられる。より具体的には、亜鉛めっき鋼板として、ＳＥＣＣやＳＥＣＤを用いることができる。アルミダイカストとして、ＡＤＣ１２を用いることができる。ステンレス鋼板として、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０を用いることができる。なお、同様の特性を得ることができれば、他の金属を用いることもできる。
【００３８】
モールドモータ１は、インバータ回路を搭載した制御基板６を内部に有する。このインバータ回路で制御された高周波パルスが、巻線１１へ流す電流を切替える。
【００３９】
更に、図１から図４を用いて滑り軸受１０２、３について、説明する。
【００４０】
図２は、本発明の実施の形態１における軸受の２−２断面図である。図３は、本発明の実施の形態１における他のブラシレスモータの縦断面図である。図４は、本発明の実施の形態１における軸受の４−４断面図である。
【００４１】
図２に示すように、滑り軸受３は、回転軸２２を囲うように配される。滑り軸受３の周囲には、ブラケット５の一部を回転体２１方向へ凸状に突き出して環状の壁面とした環状部５ａが設けられる。滑り軸受３は、環状部５ａに対して嵌め合い公差で固定される。図３および図４に示すように、環状部４ｂ、５ｂは、ブラケット１０４、５の回転軸２２を中心とした回転体２１側の表面を窪ませて形成できる。
【００４２】
滑り軸受１０２、３は、金属粉末を圧縮成形し、焼結させた焼結金属である。よって、滑り軸受１０２、３は、内部に多数の気孔を有する多孔質である。この気孔に潤滑油が含浸されるため、滑り軸受１０２、３は自己給油ができる状態を形成する。また、滑り軸受１０２、３は、多孔質であるため、油膜圧力が低くなる。よって、滑り軸受１０２、３の表面に形成される油膜の膜厚は、滑り軸受１０２、３の表面に存在する凹凸の高さよりも薄くなる。この結果、滑り軸受１０２、３は、軸受全体として電気導電性を有する。
【００４３】
以上のように構成されたブラシレスモータについて、その作用を説明する。
【００４４】
本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータは、停止状態において、回転軸２２が滑り軸受１０２、３を介してブラケット１０４、５と導通する。その理由は、以下の通りである。金属粉体の焼結体である滑り軸受１０２、３は、電気導電性を有する。この滑り軸受１０２、３を介して回転軸２２とブラケット１０４、５とが接することで、電気的に接続される。
【００４５】
つぎに、動作状態において、回転軸２２が回転することでポンプ作用が起こり、滑り軸受１０２、３内部に含浸された潤滑油が吸い出される。図４に示すように、この吸い出された潤滑油によって生じる潤滑油のくさび７が、滑り軸受３と回転軸２２との間、および、滑り軸受３と環状部５ｂとの間に入り込み、潤滑作用を行う。
【００４６】
なお、図１、図２に示すブラシレスモータにおいては、同様の作用が、滑り軸受３と回転軸２２との間、および、滑り軸受３と環状部５ａとの間に生じる。
【００４７】
この結果、回転軸２２とブラケット１０４、５の一部である環状部４ｂ、５ｂとは、導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。あるいは、回転軸２２とブラケット１０４、５の一部である環状部４ａ、５ａとは、導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。つまり、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３を介して、回転部である回転軸２２と固定部であるブラケット１０４、５とが導通するため、回転部に誘導電圧が蓄積することを抑制できる。よって、回転部と固定部との間でアーク放電が発生することを防止できる。
【００４８】
また、回転軸２２と滑り軸受１０２、３および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面積は、玉軸受に比べて広く取ることができる。よって、回転部である回転軸２２から滑り軸受１０２、３を介して固定部であるブラケット１０４、５へ電流を流す場合、電流密度を小さくできる。その結果、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面は、通電による損傷の発生を抑制できる。同様の作用効果は、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４ｂ、５ｂとの接触面でも得ることができる。
【００４９】
なお、上記環状部４ａ、５ａを別部材で作成して、環状部４ａ、５ａとブラケット１０４、５とが電気的に接続される構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの縦断面図である。図に示すブラシレスモータは、実施の形態１と同様、モールドモータである。
【００５１】
なお、実施の形態１で説明したものと同じ構成要素については、同一の符号を付し、説明を援用する。
【００５２】
図５に示すように、モールドモータ３１は、実施の形態１で説明したモールドモータ１に加えて、一対の軸受の外周面間を電気的に接続する第１の接続部である接続端子３２を備える。詳述すると、一対の軸受である滑り軸受１０２、３は、環状部４ａ、５ａの内部を摺動する。この環状部４ａ、５ａの外周面４ｃ、５ｃは、接続端子３２で電気的に接続される。
【００５３】
接続端子３２としては、真鍮、燐青銅やベリリウム銅などのばね弾性を有する銅材料が使用できる。ばね弾性を有する銅材料を用いた場合、モールド成形時に生じる樹脂からの圧力に起因する接続端子３２の変形を抑制できる。しかも、銅材料は抵抗値も低い。また、接続端子３２と外周面４ｃ、５ｃとの接続は、モールド成形時の熱を用いる、圧力に耐性を有するカシメを用いる、ヒュージング、溶接などの方法で接続される。
【００５４】
以上のように構成されたブラシレスモータについて、その作用を説明する。
【００５５】
本発明の実施の形態２に係るブラシレスモータは、実施の形態１で説明したように、回転軸２２と、ブラケット１０４、５の一部である環状部４ａ、５ａとは、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。つまり、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３を介して、回転部である回転軸２２と固定部であるブラケット１０４、５とが導通するため、回転部に誘導電圧が蓄積することを抑制できる。よって、回転部と固定部との間でアーク放電が発生することを防止できる。
【００５６】
また、回転軸２２と滑り軸受１０２、３および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面積は、玉軸受に比べて広く取ることができる。よって、回転部である回転軸２２から滑り軸受１０２、３を介して固定部であるブラケット１０４、５へ電流を流す場合、電流密度を小さくできる。その結果、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４ａ、５ａとの接触面は、通電による損傷の発生を抑制できる。
【００５７】
さらに、ブラケット１０４の一部である環状部４ａとブラケット５の一部である環状部５ａとは、接続端子３２を介して電気的に接続される。よって、ブラケット１０４−滑り軸受１０２−回転軸２２−滑り軸受３−ブラケット５という電気的経路に加え、ブラケット１０４−環状部４ａ−接続端子３２−環状部５ａ−ブラケット５という電気的経路を得ることができる。つまり、モールドモータ３１は、ブラケット１０４−滑り軸受１０２−回転軸２２−滑り軸受３−ブラケット５−外周面５ｃ−接続端子３２−外周面４ｃ−ブラケット１０４という電気的に接続された閉ループを構成する。その結果、回転部と固定部との間における誘電電圧がより低く抑えられるため、アーク放電が発生することを抑制できる。
【００５８】
なお、上記環状部４ａ、５ａを別部材で作成して、環状部４ａ、５ａがブラケット１０４、５へ電気的に接続される構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータの縦断面図である。図に示すブラシレスモータは、実施の形態１と同様、モールドモータである。
【００６０】
なお、実施の形態１で説明したものと同じ構成要素については、同一の符号を付し、説明を援用する。
【００６１】
図６に示すように、モールドモータ４１は、実施の形態１で説明したモールドモータ１に加えて、一対のブラケット４２、４３間を電気的に接続する第２の接続部である接続端子４４を備える。
【００６２】
また、モールドモータ４１において、軸受４５、４６は、ブラケット４２、４３と環状部４７、４８とが別体で構成される。ブラケット４２と環状部４７、ブラケット４３と環状部４８とは、電気的に接続される。環状部４７、４８は、内部に滑り軸受１０２、３を有する。
【００６３】
本実施の形態３では、ブラケット４２とブラケット４３とは、互いに向い合う表面４２ａ、４３ａが接続端子４４によって電気的に接続される。
【００６４】
接続端子４４としては、真鍮、燐青銅やベリリウム銅などのばね弾性を有する銅材料が使用できる。ばね弾性を有する銅材料を用いた場合、モールド成形時に生じる樹脂からの圧力に起因する接続端子４４の変形を抑制できる。しかも、銅材料は抵抗値も低い。また、接続端子４４とブラケットの表面４２ａ、４３ａとの接続は、モールド成形時の熱を用いる、圧力に耐性を有するカシメを用いる、ヒュージング、溶接などの方法で接続される。
【００６５】
以上のように構成されたブラシレスモータについて、その作用を説明する。
【００６６】
本発明の実施の形態３に係るブラシレスモータは、実施の形態１と同様に、回転軸２２と、ブラケット４２、４３と電気的に接続された環状部４７、４８とは、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３により電気的に接続される。つまり、電気導電性を有する滑り軸受１０２、３を介して、回転部である回転軸２２と固定部であるブラケット４２、４３とが導通するため、回転部に誘導電圧が蓄積することを抑制できる。よって、回転部と固定部との間でアーク放電が発生することを防止できる。
【００６７】
また、回転軸２２と滑り軸受１０２、３および、滑り軸受１０２、３と環状部４７、４８との接触面積は、玉軸受に比べて広く取ることができる。よって、回転部である回転軸２２から滑り軸受１０２、３を介して固定部であるブラケット４２、４３へ電流を流す場合、電流密度を小さくできる。その結果、回転軸２２と滑り軸受１０２、３との接触面および、滑り軸受１０２、３と環状部４７、４８との接触面は、通電による損傷の発生を抑制できる。
【００６８】
さらに、ブラケット４２と電気的に接続された環状部４７と、ブラケット４３と電気的に接続された環状部４８とは、接続端子４４を介して電気的に接続される。よって、ブラケット４２−環状部４７−滑り軸受１０２−回転軸２２−滑り軸受３−環状部４８−ブラケット４３という電気的経路に加え、ブラケット４２−接続端子４４−ブラケット４３という電気的経路を得ることができる。つまり、モールドモータ４１は、ブラケット４２−軸受４５−回転軸２２−軸受４６−ブラケット４３−接続端子４４−ブラケット４２という電気的に接続された閉ループを構成する。その結果、回転部と固定部との間における誘電電圧がより低く抑えられるため、アーク放電が発生することを抑制できる。
【００６９】
なお、上記環状部４７とブラケット４２および、環状部４８とブラケット４３とを各々一体で作成して、環状部４７がブラケット４２および、環状部４８がブラケット４３へ電気的に接続される構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
（比較例）
従来の玉軸受を備えたブラシレスモータを回転させた場合について、その回転時の軸電圧波形を図１０に示す。図中、縦軸は軸電圧を示し、横軸はブラシレスモータの動作時間を示す。縦軸は、１Ｖ毎に目盛りを示す。横軸は、１０μｓ毎に目盛りを示す。なお、図１０を分かりやすくするために、縦軸、横軸とも５目盛り分の表示を記載する。
【００７１】
ブラシレスモータは、キャリア周波数を２０ｋＨｚとして、１０００ｒ／ｍで回転された。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルをなす巻線にはＰＷＭ電流が流される。ＰＷＭ電流が流されると、電磁コイルで磁界が発生する。この磁界により、電磁コイルの周辺に存在する導体には、誘導電流が流れる。導体に誘導電流が流れると、誘導電圧が発生する。このとき、回転部と固定部とでは、インピーダンスが異なるために誘起電圧が異なる。この誘起電圧差が要因となって、軸電圧が発生する。
【００７２】
玉軸受の内部には、粘弾性を有する潤滑油が封入されている。回転軸が回転すると、潤滑油の粘弾性の作用により、玉軸受の内部には、内輪−転動体−外輪間に薄い油膜が生じる。この薄い油膜が介在すると、内輪と転動体間、転動体と外輪間が各々絶縁状態となる。
【００７３】
絶縁状態は薄い油膜で支持されている。よって、軸電圧が高くなり、この薄い油膜で絶縁状態を支えきれなくなると、放電現象が発生する。この絶縁状態と放電現象とが繰り返されると、軸電圧波形は激しく変動する。この軸電圧波形が変動する様子を図１０に示す。図１０から明らかなように、従来の玉軸受を備えたブラシレスモータを回転させた場合、ピーク−ピーク電圧で５０Ｖ程度の軸電圧が発生していることがわかる。
【００７４】
このように激しい軸電圧の変動により、玉軸受の内部には、短時間で電食が発生する。電食により、玉軸受の内部表面が荒らされるため、騒音が発生する。
【００７５】
（実施例１）
本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータを回転させた場合について、その回転時の軸電圧波形を図７に示す。図中、縦軸は軸電圧を示し、横軸はブラシレスモータの動作時間を示す。縦軸は、１６０ｍＶ毎に目盛りを示す。横軸は、１０μｓ毎に目盛りを示す。なお、図７を分かりやすくするために、縦軸、横軸とも５目盛り分の表示を記載する。ブラシレスモータは、キャリア周波数を２０ｋＨｚとして、１０００ｒ／ｍで回転された。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルをなす巻線にはＰＷＭ電流が流される。ＰＷＭ電流が流されると、電磁コイルで磁界が発生する。この磁界により、電磁コイルの周辺に存在する導体には、誘導電流が流れる。導体に誘導電流が流れると、誘導電圧が発生する。図７から明らかなように、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータを回転させた場合、ピーク−ピーク電圧で２．０Ｖ程度の軸電圧が発生していることがわかる。
【００７６】
上記比較例と異なり、本発明の実施の形態１に係る滑り軸受を用いた場合、軸電圧を抑制できる。具体的には、軸電圧が２０分の１程度まで抑制できる。その理由として、以下の内容が考えられる。
【００７７】
すなわち、本願発明の実施の形態１に係る滑り軸受は、焼結金属からなり、潤滑油が含浸されている。滑り軸受は、多孔質であるため、油膜圧力が低くなる。よって、滑り軸受の表面に形成される油膜の膜厚は、滑り軸受の表面に存在する凹凸の高さよりも薄くなる。滑り軸受は、直接、回転軸やブラケットと接触することになる。この結果、滑り軸受は、軸受全体として電気導電性を有する。従って、ブラシレスモータが回転すると、常に、良導体の滑り軸受は、回転軸とブラケットとを電気的に接続しながら回転する。この結果、回転部と固定部との誘起電圧差が解消され、軸電圧は低下する。
【００７８】
さらに、本発明の実施の形態１に係る滑り軸受を用いた場合、電食の発生を防止できる。その理由として、以下の内容が考えられる。
【００７９】
すなわち、該滑り軸受は、回転軸を中心とする回転部で生じた電荷を、ブラケットを含む固定部へ流すための経路となる。該滑り軸受が形成する回転軸と軸受および、軸受と環状部という経路は、従来の玉軸受が形成する内輪と転動体および、転動体と外輪という経路に比べ、広い接触面積を有する。よって、該滑り軸受を用いると、電流密度が小さくなり、電食の発生が防止できる。
【００８０】
（実施例２）
本発明の実施の形態２に係るブラシレスモータを回転させた場合について、その回転時の軸電圧波形を図８に示す。図中、縦軸は軸電圧を示し、横軸はブラシレスモータの動作時間を示す。縦軸は、１２０ｍＶ毎に目盛りを示す。横軸は、１０μｓ毎に目盛りを示す。なお、図８を分かりやすくするために、縦軸、横軸とも５目盛り分の表示を記載する。ブラシレスモータは、比較例、実施例１と同様、キャリア周波数を２０ｋＨｚとして、１０００ｒ／ｍで回転された。ブラシレスモータにおいて、電磁コイルをなす巻線にはＰＷＭ電流が流される。ＰＷＭ電流が流されると、電磁コイルで磁界が発生する。この磁界により、電磁コイルの周辺に存在する導体には、誘導電流が流れる。導体に誘導電流が流れると、誘導電圧が発生する。図８から明らかなように、本発明の実施の形態２に係るブラシレスモータを回転させた場合、ピーク−ピーク電圧で１．５Ｖ程度の軸電圧が発生していることがわかる。上記実施例１に加え、本発明の実施の形態２に係る滑り軸受を用いた場合、さらに軸電圧の発生を抑制できる。具体的には、軸電圧が４分の３程度まで抑制できる。
【００８１】
本実施例２は、上記実施例１の作用効果に加え、以下に示す作用効果があるものと考える。
【００８２】
すなわち、回転軸２２−滑り軸受１０２−環状部４ａを介する経路へ生じる誘起電圧と、回転軸２２−滑り軸受３−環状部５ａを介する経路へ生じる誘起電圧とは、位相が反転している。よって、相反する位相を有する誘起電圧を、接続端子を用いて電気的に接続する。この結果、双方の誘起電圧は打消し合い、軸電圧を低下できる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の利用分野は特に制限はなく、軸受けの電食が低減されたブラシレスＤＣモールドモータとして広範囲に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１    モールドモータ
３    滑り軸受（軸受）
４ａ    環状部
４ｂ    環状部
４ｃ    外周面
５    ブラケット
５ａ    環状部
５ｂ    環状部
５ｃ    外周面
１０    固定子
１１    巻線
１２    ステータコア（固定子鉄心）
１３    モールドフレーム
２０    回転子
２１    回転体
２２    回転軸
２３    永久磁石
３１    モールドモータ
３２    接続端子（第１の接続部）
４１    モールドモータ
４２    ブラケット
４２ａ    表面
４３    ブラケット
４３ａ    表面
４４    接続端子（第２の接続部）
４５    軸受
４６    軸受
４７    環状部
４８    環状部
１０２    滑り軸受（軸受）
１０４    ブラケット
【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有する固定子と、
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回転軸とを含む回転子と、
一対の前記回転子を回転自在に挟持する軸受と、
一対の前記軸受を保持するブラケットと、を備え、
前記軸受は、潤滑油を含んだ滑り軸受であるブラシレスモータ。
【請求項２】
前記滑り軸受は、焼結金属である請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
さらに、一対の前記軸受の外周面間を電気的に接続する第１の接続部を備えた請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
さらに、一対の前記ブラケット間を電気的に接続する第２の接続部を備えた請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記固定子は、樹脂材でモールド成形されたモールドフレームを形成する請求項１に記載のブラシレスモータ。
【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】
2013088670.tif 000013
【図２】
2013088670.tif 000014
【図３】
2013088670.tif 000015
【図４】
2013088670.tif 000016
【図５】
2013088670.tif 000017
【図６】
2013088670.tif 000018
【図７】
2013088670.tif 000019
【図８】
2013088670.tif 000020
【図９】
2013088670.tif 000021
【図１０】
2013088670.tif 000022
【国際調査報告】
2013088670.tif 000023
2013088670.tif 000024
2013088670.tif 000025
2013088670.tif 000026
2013088670.tif 000027
2013088670.tif 000028