(57)【要約】【課題】巻線から固定子を経由する経路および巻線から回転子を経由する経路のいずれにおいても軸受の電食を抑制できる電動機を提供する。【解決手段】回転子１０は回転軸Ｐの周りで回転する。固定子２０は、回転軸１０と反対側において回転子１０と対面し、回転子１０と反対側に接続端８０を有する固定子コア２１と、固定子コア２１に取り付けられる巻線２２と、接続端８０を露出させつつ巻線２２と固定子コア２１とを覆う絶縁性の樹脂部２３とを有する。シャフト３０は回転子１０に固定される。軸受４１はシャフト３０を支持する内輪と、外輪とを有する。ブラケット５１は樹脂部２３と当該外輪とを固定する。取付部材６１は前記ブラケットと絶縁されつつブラケット５１を保持する。【選択図】図１
2012130157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りで回転する回転子（１０）と、
前記回転軸と反対側において前記回転子と対面し、前記回転子と反対側に接続端（８０）を有する固定子コア（２１）と、前記固定子コアに取り付けられる巻線（２２）と、前記接続端を露出させつつ前記巻線と前記固定子コアとを覆う絶縁性の樹脂部（２３）とを有する固定子（２０）と、
前記回転子に固定されたシャフト（３０）と、
前記シャフトを支持する内輪と、外輪とを有する軸受（４１，４２）と、
前記樹脂部と前記外輪とを固定するブラケット（５１，５２）と、
前記ブラケットと絶縁されつつ前記ブラケットを保持する取付部材（６１，６２）と
を備える、電動機。
【請求項２】
前記接続端（８０）は導線である、請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記取付部材（６１，６２）は前記ブラケットと接触する防振ゴムを有する、請求項１又は２に記載の電動機。
【請求項４】
前記固定子コア（２１）は前記回転軸に沿う方向に積層された複数の鋼板を有し、
前記複数の鋼板のうち少なくとも一つは、他の鋼板よりも径方向で突起する突起部を有し、
前記樹脂部（２３）は前記突起部を露出させて前記固定子コアと前記巻線とを覆い、前記突起部が前記接続端として機能する、請求項１から３のいずれか一つに記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、特に軸受の電食を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高効率モータとして、インバータ駆動のモータが普及している。また高効率のためにスイッチング周波数は増大する傾向にある。そのため、インバータの高周波に励起され、モータの軸受の内輪と外輪との間に寄生する静電容量（以下、浮遊容量とも称す）によって電位差が発生する。この電位差が大きいときには、軸受の潤滑グリスの油膜絶縁が破れて軸受内部で放電現象が発生する。つまり軸受の内輪と転動体（ころ又は玉）との間および転動体と外輪との間で放電現象が発生する。これにより、内輪と外輪の転走面（転動体と接触する面）および転動体の表面に放電による損傷（いわゆる「電食」）が発生する。転走面又は転動体の表面にゆがみが生じることでモータ動作時に騒音が発生する。
【０００３】
かかる電食を抑制すべく、特許文献１に記載の技術では、固定子鉄心とブラケットとをアース端子で接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２９４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、巻線から固定子鉄心、回転子、シャフト、軸受、ブラケットを経由する経路については考慮されていない。かかる経路に電流が流れれば軸受において電食が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、巻線から回転子を経由しない経路、経由する経路のいずれにおいても軸受の電食を抑制できる電動機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】
【０００７】
本発明にかかる電動機の第１の態様は、回転軸の周りで回転する回転子（１０）と、前記回転軸と反対側において前記回転子と対面し、前記回転子と反対側に接続端（８０）を有する固定子コア（２１）と、前記固定子コアに取り付けられる巻線（２２）と、前記接続端を露出させつつ前記巻線と前記固定子コアとを覆う絶縁性の樹脂部（２３）とを有する固定子（２０）と、前記回転子に固定されたシャフト（３０）と、前記シャフトを支持する内輪と、外輪とを有する軸受（４１，４２）と、前記樹脂部と前記外輪とを固定するブラケット（５１，５２）と、前記ブラケットと絶縁されつつ前記ブラケットを保持する取付部材（６１，６２）とを備える。
【０００８】
本発明にかかる電動機の第２の態様は、第１の態様にかかる電動機であって、前記接続端（８０）は導線である。
【０００９】
本発明にかかる電動機の第３の態様は、第１又は第２の態様にかかる電動機であって、前記取付部材（６１，６２）は前記ブラケットと接触する防振ゴムを有する。
【００１０】
本発明にかかる電動機の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる電動機であって、前記固定子コア（２１）は前記回転軸に沿う方向に積層された複数の鋼板を有し、前記複数の鋼板のうち少なくとも一つは、他の鋼板よりも径方向で突起する突起部を有し、前記樹脂部（２３）は前記突起部を露出させて前記固定子コアと前記巻線とを覆い、前記突起部が前記接続端として機能する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる電動機の第１の態様によれば、樹脂部によって巻線と他の部材との間の絶縁を確保することができる。よって絶縁に必要な空間距離を低減することができ、ひいては電動機の小型化に寄与する。しかも軸受と樹脂部とがブラケットで固定されているので、固定子コアの電磁振動が軸受へと伝わりにくい。
【００１２】
さらに固定子コアが備える接続端は樹脂部から露出しているので、巻線と固定子コアとの間の浮遊容量を介して流れる高調波の電流を固定子コアから電動機の外部へと接続端を介して流すことができる。この経路には軸受が介在しないので、軸受の電食を招かない。
【００１３】
一方、取付部材によって電動機をケースに設けたとき、当該ケースが導電性であった場合には、巻線と回転子との間の浮遊容量（固定子コアを介する経路及び介さない経路の両方を含む浮遊容量）を介して流れる高調波の電流は、回転子、軸受、ブラケットおよびケースの相互間に存在する浮遊容量を介してケースから電動機の外部へと流れ得る。しかしながらブラケットは絶縁されつつ取付部材に設けられる。したがって取付部材によって電動機をケースに設けた場合に、当該ケースが導電性であったとしても、ブラケットがケースに接続される場合と比較して、取付部材における静電容量が支持する電圧の分だけ軸受が支持する電圧が低減される。よって軸受の電食を抑制する。
【００１４】
本発明にかかる電動機の第２の態様によれば、導線は屈曲が容易であり、固定子コアとケースとの間に形成する電流経路を比較的簡単に調整できる。したがって、異なる複数の形状のケースの各々に対して、比較的短い距離で固定子コアとケースとを接続することができる。よって複数の製品に搭載する際に接続端についての個別の設計を必要としない。
【００１５】
本発明にかかる電動機の第３の態様によれば、電動機の振動がケースへと伝達することを抑制できる。
【００１６】
本発明にかかる電動機の第４の態様によれば、接続端を固定子コアに設けやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鉛直方向を含む断面における電動機の概念的な構成の一例を示す図である。
【図２】鉛直方向を含む断面における電動機の概念的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態．
図１に例示において、電動機１００は回転子１０と固定子２０とを備えている。図１は回転子１０の回転軸Ｐを含み鉛直方向に沿った断面を示している。回転子１０および固定子２０は回転軸Ｐを中心とした径方向（以下、単に径方向と呼ぶ）において互いに間隙（いわゆるエアギャップ）を介して対面する。より詳細には固定子２０は回転軸Ｐに対して反対側から回転子１０と対面する。かかる電動機１００はいわゆるインナーロータ型の電動機である。固定子２０は回転子１０へと回転磁界を与え、回転子１０は当該回転磁界に応じて回転軸Ｐを中心として回転する。
【００１９】
回転子１０は回転子コアを備えている。回転子コアは例えば回転軸Ｐを中心とした円柱状の形状を有しており、さらに回転子コアには固定子２０へと界磁を供給する永久磁石が設けられても良い。或いは回転子コアはその径方向のサイズが回転軸Ｐを中心とした周方向（以下、単に周方向と呼ぶ）で変動して突極を有していてもよい。このような回転子コアは固定子２０とともに磁気回路を形成する。
【００２０】
固定子２０は固定子コア２１と巻線２２と樹脂部２３と接続端８０とを備えている。固定子コア２１は径方向で回転子１０と対面している。固定子コア２１は磁性体であって、回転軸Ｐを中心に放射状に配置された複数のティース２１１と、これらの複数のティースを周方向に沿って磁気的に連結するヨーク２１２とを備えている。巻線２２は固定子コア２１に取り付けられる。より詳細には、巻線２２は径方向を軸としてティース２１１に巻回される。なお本願で特に断らない限り、巻線は、これを構成する導線の一本一本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻き始め及び巻き終わりの引き出し線、及びそれらの結線も図面においては省略した。この巻線２２に対して電流が流れることで固定子２０は回転子１０へと回転磁界を与えることができる。
【００２１】
固定子コア２１には回転磁界に応じて磁束が流れる一方で、電流も流れる。言い換えれば、固定子コア２１は導電性を有する。なお固定子コア２１は、自身に流れる渦電流を低減すべく、積層鋼板又は圧粉磁心等で形成されてもよい。
【００２２】
接続端８０は回転子１０とは反対側で固定子コア２１に設けられる。図１の例示では接続端８０は導線であって、その一端が固定子コア２１に接続されている。なお、接続端８０は導線に限らず、導通性を有する任意の部材であってよい。
【００２３】
絶縁性の樹脂部２３は接続端８０を露出させつつ固定子コア２１と巻線２２とを覆っている。例えば樹脂部２３はいわゆる樹脂モールドであって、固定子コア２１と巻線２２とに密着してこれらを覆っている。これによって巻線２２と例えば固定子コア２１との間の絶縁性、或いは巻線２２と後述する他の部材との間の絶縁性を高めることができる。よって絶縁に必要な空間的な距離を短縮でき、ひいては電動機１００の小型化に寄与する。
【００２４】
図１の例示では、樹脂部２３は、固定子コア２１のうち回転子１０との対向面を覆っていない。言い換えればかかる対向面は露出している。これによれば、径方向における回転子１０と固定子２０との間に樹脂部２３が介在していないので、固定子２０から回転子１０へと与える磁束が低減しない。よって電動機１００の効率が低減することを回避できる。
【００２５】
また回転子１０（より詳細には回転子コア）にはシャフト３０が取り付けられる。例えば回転子１０には軸Ｐに平行にシャフト孔が形成され、シャフト３０が当該シャフト孔に圧入される。シャフト３０は回転子１０の回転に伴って回転する。なお、かかるシャフト３０は例えば金属で形成されており、導電性を有する。
【００２６】
シャフト３０は軸受４１，４２によって支持されている。軸受４１，４２は回転軸Ｐに沿う方向（以下、軸方向と呼ぶ）において回転子１０に対して互いに反対側に位置している。軸受４１，４２の各々は内輪と外輪と転動体とを備えている。内輪は軸Ｐを中心としたリング状の形状を有し、シャフト３０が当該内輪を軸方向に貫通してこれに固定される。外輪は軸Ｐを中心としたリング状の形状を有し、当該内輪と径方向で対面する。転動体は外輪と内輪との間で回転する、いわゆるころ又は玉である。これによって内輪は外輪に対して軸Ｐを中心として回転することができる。なお摩擦を低減すべく内輪と外輪との間には潤滑グリスが介在する。
【００２７】
軸受４１，４２はそれぞれブラケット５１，５２によって樹脂部２３に固定される。より詳細には、ブラケット５１，５２はそれぞれ軸受４１，４２の外輪と固定され、さらに樹脂部２３に固定される。ブラケット５１，５２は金属である。他方、例えばブラケット５１，５２が樹脂で形成されていれば、軸受４１，４２から漏れた潤滑グリスがブラケット５１，５２に接触することによりブラケット５１，５２が侵食される。本ブラケット５１，５２は金属で形成されているので、このようなブラケット５１，５２の侵食を抑制できる。また、ブラケット５１，５２が固定子コア２１と直接に固定されず、樹脂部２３と直接に固定されている。よって、固定子コア２１の電磁振動が直接にブラケット５１，５２に伝わらず、樹脂部２３を経由してブラケット５１，５２に伝わる。よって、電磁振動がブラケット５１，５２、ひいては軸受４１，４２へと伝わりにくい。
【００２８】
図１の例示では、ブラケット５２は次の形状を有する。即ちブラケット５２は、シャフト３０によって軸方向に貫通される孔を有する板状の第１リング部材と、第１リング部材の外周縁から回転子１０側へと延在する円筒部材と、当該円筒部材から径方向に広がる板状の第２リング部材とを備えている。軸受４２は円筒部材の内周面に圧入されてブラケット５２に固定される。また第２リング部材が樹脂部２３に埋設されることで、ブラケット５２が樹脂部２３に固定される。
【００２９】
また図１の例示では、ブラケット５１は次の形状を有する。即ちブラケット５１は、シャフト３０によって軸方向に貫通される孔を有する板状の第１リング部材と、当該第１リング部材の外周縁から回転子１０側へと延在する円筒部材と、当該円筒部材から径方向に広がる板状の第２リング部材と、第２リング部材の外周縁において回転子１０側に開口するリング状の凹部とを備えている。軸受４１は円筒部材の内周面に圧入されてブラケット５１に固定される。また凹部が樹脂部２３に形成される突部と軸方向で嵌合することで、ブラケット５１が樹脂部２３に固定されている。
【００３０】
ブラケット５１，５２は取付部材６１，６２によって絶縁されつつ保持される。図１の例示では、取付部材６１は絶縁体６１１と取付部６１２，６１３と取付脚６１４とを備えている。絶縁体６１１は例えば軸Ｐを中心としたリング状の形状を有し、ブラケット５１の外周面と接触する。図１の例示では、絶縁体６１１はブラケット５１の円筒部材の外周面と接触し、径方向においてブラケット５１を介して軸受４１と対面する。
【００３１】
絶縁体６１１は例えば取付部６１２，６１３と取付脚６１４とによってケース７０に固定される。図１の例示ではケース７０は電動機１００と、電動機１００によって駆動される負荷９１，９２とを収納する。取付部６１２，６１３はそれぞれ回転軸Ｐを中心とした半円状のリング部材である。取付部６１２，６１３は互いに向き合って固定されることができ、この状態で取付部６１２，６１３は回転軸Ｐを中心としたリング形状を形成する。取付部６１２，６１３は径方向において絶縁体６１１の外周面に接触する。取付部６１２，６１３は絶縁体６１１に接触した状態で互いに固定される。かかる固定によって取付部６１２，６１３は径方向で絶縁体６１１を締め付けることができ、これによって取付部６１２，６１３が絶縁体６１１に固定される。取付脚６１４は取付部６１２に固定される。取付脚６１４は例えば板状の形状を有しており、ケース７０にも固定される。
【００３２】
ここでは取付部６１２，６１３および取付脚６１４は例えば金属で形成されており、導電性を有している。ただし、取付部材６１の全体が絶縁性を有する部材で形成されていてもよい。
【００３３】
また絶縁体６１１として防振ゴムを採用してもよい。これによれば、電動機１００の振動がケース７０へと伝達することを防止できる。
【００３４】
図１の例示では、取付部材６２は取付部材６１と同様であるので繰り返しの説明を避ける。
【００３５】
また図１の例示では、シャフト３０が地面に略平行な水平方向に延在している。かかる構造であればシャフト３０は上述したように２つの軸受４１，４２によって支持されることが望ましい。片持ち支持であれば重力によってシャフト３０が撓みやすいからである。
【００３６】
図１の例示では、シャフト３０には負荷９１，９２が取り付けられている。負荷９１，９２は軸方向において電動機１００に対して互いに反対側に位置している。ただし負荷９１，９２は電動機１００に対して軸方向の一方側のみに位置していてもよく、また複数の負荷が取り付けられずに一つの負荷が取り付けられても良い。負荷９１，９２は例えばファンである。
【００３７】
かかる構造の電動機１００において、巻線２２には例えばＰＷＭ制御によってパルス状の交流電圧が印加される。かかる交流電圧は高調波成分を含んでおり、これに伴って電動機１００に寄生する静電容量を経由して電流が流れ得る。しかるに、本電動機１００に拠れば、固定子コア２１に設けられる接続端８０は樹脂部２３から露出している。よってかかる接続端８０を電動機１００の外部（例えばケース７０）に接続することができる。或いは接続端８０を電動機１００の外部と近接させてもよい。したがって、巻線２２と固定子コア２１との間に寄生する浮遊容量を介して流れる高調波の電流を、固定子コア２１から電動機１００の外部へと接続端８０を介して流すことができる。この経路には軸受４１，４２が介在しないので、軸受４１，４２の電食を招かない。
【００３８】
なお図１の例示では接続端８０はケース７０と電気的に接続されている。よってケース７０が導電性であった場合に、上述の電流は固定子コア２１から電動機１００の外部へとさらに流れやすい。したがって、軸受４１，４２の電食をさらに抑制できる。なおこの場合、ケース７０は接地されていてもよい。
【００３９】
一方、ケース７０が導電性を有しているときには、巻線２２と回転子１０との間の浮遊容量（固定子コア２１を介する経路及び介さない経路の両方を含む浮遊容量）を介して流れる高調波の電流は、回転子１０、シャフト３０、軸受４１，４２、ブラケット５１，５２、取付部材６１，６２およびケース７０の相互間に存在する浮遊容量を介してケース７０へと流れ得る。しかしながらブラケット５１，５２は絶縁されつつ取付部材６１，６２に設けられる。したがって、ブラケット５１，５２がケース７０に接続される場合と比較して、取付部材６１，６２の静電容量が支持する電圧の分だけ軸受４１，４２が支持する電圧が低減される。よって、たとえケース７０が導電性であったとしても軸受４１，４２の電食を抑制することができる。
【００４０】
以上のように、巻線２２から固定子コア２１へと流れる高調波の電流を、接続端８０を介して電動機１００の外部へと流すことで軸受４１，４２の電食を抑制し、巻線２２から回転子１０、シャフト３０を介して軸受４１，４２に流れる電流経路では、取付部材６１，６２によって軸受４１，４２に印加される電圧を低減して軸受４１，４２の電食を抑制する。したがって、軸受４１，４２の電食を適切に抑制することができる。
【００４１】
なお接続端８０がケース７０と接続される構造であれば、接続端８０が導線であることで次に説明する効果を招来する。まず、固定子コア２１とケース７０との間における接続端８０の経路が長いほど、接続端８０の抵抗は高い。一方、接続端８０が導線で形成されていれば導線は屈曲あるいは切断が容易であり、固定子コア２１とケース７０との間に形成する電流経路を比較的簡単に調整できる。したがって、異なる複数の形状のケース７０の各々に対して、比較的短い距離で固定子コア２１とケース７０とを接続することができる。よって複数の製品に本電動機１００を搭載する際に、個別の設計を必要としない。
【００４２】
次に、接続端８０の他の一例について説明する。図２に例示する電動機１００は、図１の電動機１００と比較して、固定子コア２１が複数の鋼板２１３で形成されている。複数の鋼板２１３は回転軸Ｐに沿って積層されている。複数の鋼板２１３のうち少なくとも一枚は、その外周縁において他の鋼板２１３に対して径方向に突起する突起部２１３１を有している。樹脂部２３は当該突起部２１３１を露出させつつ、固定子コア２１と巻線２２とを密着して覆っている。かかる突起部２１３１は接続端８０の一部または全部として機能する。
【００４３】
なおこれらの鋼板２１３はそれぞれ所定の鋼板を打ち抜いて形成することができる。そして、これら複数の鋼板２１３を回転軸Ｐに沿って積層するという従来の製造方法により、接続端８０を有する固定子コア２１を製造できる。よって、固定子コア２１に接続端８０を固定するという工程を省略することができる。言い換えれば、接続端８０を固定子コア２１に設けやすい。
【００４４】
また、樹脂部２３が当該突起部２１３１を露出させつつ巻線２２と固定子コア２１とを密着して覆っている。よって、樹脂部２３を形成した後に当該突起部２１３１に対して導線８１を接続することができる。したがって、導線８１の有無を電動機１００の製造後に決定することができる。図２の例示では、導線８１が突起部２１３１とケース７０とを接続している。かかる例示では、導線８１および突起部２１３１を接続端８０と把握することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  回転子
２０  固定子
２１  固定子コア
２２  巻線
２３  樹脂部
３０  シャフト
４１，４２  軸受
５１，５２  ブラケット
６１，６２  取付部材
７０  ケース
８０  接続端
【図１】
2012130157.tif 000003
【図２】
2012130157.tif 000004