(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
前記回転子の回転軸に沿って配置されて前記回転子が固定されたシャフトと、
前記シャフトの一端側に配置された第１軸受と、
前記シャフトの他端側に配置された第２軸受と、
前記回転子の外周側に配置されたステータコアと、
前記ステータコアを覆う樹脂外郭と、
前記第１軸受および前記第２軸受のそれぞれが備える外輪同士を電気的に接続する導通部材と、を備える電動機であって、
前記樹脂外郭の表面には、前記導通部材の少なくとも一部を覆う導電性部材が取り付けられる
電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機であって、
前記導電性部材は、同導電性部材の少なくとも一部が、前記樹脂外郭を介して前記ステータコアと径方向で対向する
電動機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動機であって、
前記導電性部材は、前記導通部材に接触している
電動機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記導電性部材は、樹脂製の薄板に金属を付着させて形成されるである
電動機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記導電性部材は、接着面を有する
電動機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記導電性部材は、前記樹脂外郭の表面において前記ステータコアを外径方向に投影した領域内に配置される
電動機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記導電性部材は、長方形状であり、長辺が前記回転軸の軸方向に交差するように配置される
電動機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動機であって、
前記樹脂外郭の表面には、定格銘板が取り付けられ、
前記定格銘板は、前記導電性部材と同じ材料で形成される
電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのベアリングハウスと、これらのベアリングハウス同士を導通させる導通部材とを備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機として、回転磁界を発生させる円筒状の固定子の内径側に、永久磁石を有する円柱状の回転子を固定子と同軸的に配置したインナーロータ型の電動機が知られている。この電動機は、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンの回転駆動に用いられる。
【０００３】
この電動機は、高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動する場合に、軸受の内輪と外輪の間に電位差（軸電圧）を生じる。この軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流が流れて軸受に電食を発生させる。
この電食の発生を抑制する従来技術として、電動機のステータ側の静電容量とロータ側の静電容量とが概ね等しくなるよう調整することで、軸電圧を小さくして電食の発生を抑制したものが知られている（特許文献１）。
特許文献１では、ロータコアを内側コアと外側コアとに分割し、それらの間に誘電体（絶縁体）層を設けることで、静電容量が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２４０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ロータコアを分割して間に誘電体を挟む構造では、ロータコアを形成する金型によって絶縁層の厚さや形状が決まってしまい、静電容量を調整する場合には金型の変更、ロータコアの切削等が必要となる。そのため、ロータコアの金型が完成した後では、静電容量を容易に調整することができないという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、電動機のステータ側とロータ側との間の静電容量を容易に調整して電食の発生を抑制することが可能な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】
本発明の電動機の一態様は、回転子と、上記回転子の回転軸に沿って配置されて上記回転子が固定されたシャフトと、上記シャフトの一端側に配置された第１軸受と、上記シャフトの他端側に配置された第２軸受と、上記回転子の外周側に配置されたステータコアと、上記ステータコアを覆う樹脂外郭と、上記第１軸受および上記第２軸受のそれぞれが備える外輪同士を電気的に接続する導通部材と、を備える。上記樹脂外郭の表面には、前記導通部材の少なくとも一部を覆う導電性部材が取り付けられる。
【０００８】
本発明によれば、電動機のステータ側とロータ側との間の静電容量を容易に調整して電食の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動機の回転子の斜視図である。
【図２】本発明に係る電動機の固定子の斜視図である。
【図３】本発明に係る導電性のシートなしの電動機を示す上面および下面斜視図である。
【図４】本発明に係る電動機の第２軸受の正面図および部品展開図である。
【図５】本発明に係る電動機を示す側面斜視図である。
【図６】本発明に係る電動機および静電容量の結合を示す横断面図である。
【図７】本発明に係る電動機を示す下面図である。
【図８】静電容量に関しての本発明に係る電動機の非接地ブリッジ型等価回路図である。
【図９】導電性のシートなしの本発明に係る電動機における軸電圧の出力波形である。
【図１０】本発明に係る電動機に導電性のシートを貼り付けたときの軸電圧の出力波形である。
【図１１】本発明に係る導電性のシートの面積変化に対するステータ静電容量を示したグラフである。
【図１２】本発明に係る導電性のシートなしの電動機を示す部分側面斜視図である。
【図１３】本発明に係る導通部材の幅の変化に対するステータ静電容量を示したグラフである。
【図１４】本発明に係る導電性のシートありの電動機を示す部分側面斜視図である。
【図１５】本発明に係る導通部材および導電性のシートの面積変化に対するステータ静電容量を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なり得ることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００１１】
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態に係る電動機について説明する。
【００１３】
＜電動機の全体構成＞
図１〜６は、本実施形態における電動機１の構成を説明する図である。これらの図に示すように、この電動機１は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。この電動機１は、図示しないが、例えば空気調和機の室外機に搭載される送風ファンを回転駆動するために用いられる。
【００１４】
本実施形態における電動機１は、図６に示すように、固定子（ステータ）２と、回転子（ロータ）３と、モータ外郭（樹脂外郭）１０と、ブラケット４１と、導通部材５と、を備えている。
以下では、回転磁界を発生する円筒状の固定子２の径方向の内側に、永久磁石部３１を有する円柱状の回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機１を例に説明する。
【００１５】
＜固定子と回転子とモータ外郭＞
回転子３は、図６に示すように、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に所定の空隙（ギャップ）を持って回転自在に配置されている。この回転子３は、固定子鉄心２１に対向する外周面に環状に永久磁石３１を配置した表面磁石型である。
永久磁石３１は、図１および６に示すように、外周側鉄心３２、絶縁部材３３および内周側鉄心３５を介してシャフト３２の周りに固定されている。このシャフト３２は、第１軸受３３および第２軸受３４によって支持されている。そして、第１軸受３３が収容される後述の軸受収容部４２（ブラケット４１）、および、第２軸受３４が収容される後述の第２軸受収容部４３のそれぞれが、樹脂製のモータ外郭１０に固定されることで、回転子３が回転自在に支持されている。
【００１６】
永久磁石３１は、Ｎ極とＳ極が周方向に等間隔に交互に現れるように、複数（例えば８または１０個）の永久磁石片３１１で環状に形成されている。なお、永久磁石３１は、磁石粉末を樹脂で固めることで環状に形成されたプラスチックマグネットを用いてもよい。
【００１７】
外周側鉄心３２は、環状に形成されており、永久磁石３１の内径側に位置している。外周側鉄心３２には、永久磁石３１の位置決めをするために、外周側鉄心３２の外周面から外径側に突出する複数（例えば円周方向に１０個）の外周側突起（図示せず）を備えている。例えば、外周側突起は、中心軸方向において、外周側鉄心３２の一端から他端まで延びるように形成される。
【００１８】
内周側鉄心３５は、環状に形成されており、外周側鉄心３２の内径側に位置している。また、内周側鉄心３５の中心には、中心軸方向に貫通する貫通穴を備えている。シャフト３２は、内周側鉄心３５が備える貫通穴に圧入やカシメなどによって固着されている。
なお、内周側鉄心３５は、この貫通穴と内周側鉄心３５の外周面との間に、重量を軽くするための肉抜き用の複数の貫通穴（図示せず）を備えてもよい。これらの複数の貫通穴は、中心軸方向から見て、貫通穴が形成された内周側鉄心３５の形状がスポーク状になるように、円周方向に等間隔に配置される。
【００１９】
絶縁部材３３は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの誘電体の樹脂で形成されており、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間に位置している。絶縁部材３３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間に樹脂が充填されるインサート成形により、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５と一体に成形されている。
この絶縁部材３３を設けることで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間の静電容量（固定子２の巻線とシャフト３２の間の静電容量の一部）をより小さくできる。このとき、外周側鉄心３２と内周側鉄心３５の間の静電容量は、絶縁部材３３の厚み（径方向の長さ）に依存している。回転子３側の静電容量が絶縁部材３３の厚みによって調整されている電動機１は、固定子２側の静電容量と回転子３側の静電容量を合わせることで、内輪３３４、３４４側と外輪３３２、３４２側との間の電位差が小さくなるように調整されており、これによって軸受の電食を防止している。
なお、本実施例では、回転子３の回転子鉄心は、内周側鉄心３２と外周側鉄心３５の２つの円筒状の鉄心を絶縁部材３３で連結する構造としたが、回転子鉄心の構造はこれに限定されない。例えば、回転子鉄心は、絶縁部材３３を備えずともよく、１つの円筒状の鉄心から形成されていてもよい。
【００２０】
固定子２は、図示しない円筒形状のヨーク部と同ヨーク部から内径側に延びる図示しない複数のティース部を有した固定子鉄心（ステータコア）２１と、インシュレータを介してティース部に巻回された図示しない巻線とを備えている。この固定子２は、樹脂一体成形によって、固定子鉄心２１の内周面を除いて、樹脂で形成されたモータ外郭１０（樹脂外郭）で覆われている（図２参照）。
すなわち、モータ外郭１０は、固定子鉄心２１と巻線とを備えた固定子２を覆っており、回転子３を内部に収容する。固定子２は、回転子３の外周側（永久磁石電動機１の径方向における外側）に配置される。また、固定子２の固定子鉄心２１は、同固定子鉄心２１の有するティース部が回転子３の永久磁石部３１と径方向で対向するように配置されている。換言すれば、固定子２は、回転子３の備える環状の永久磁石部３１が固定子２の固定子鉄心２１に径方向で対向するように配置されている。
【００２１】
本体部としてのモータ外郭１０は、任意の形状でよいが、例えば、永久磁石電動機１の中心軸、つまり回転子３の回転軸（以下、回転軸Ｃ）の軸線方向の一端側（シャフト３２の出力側）に開口部Ｏを有する有底円筒状に形成される。本実施例では、モータ外郭１０は、開口部Ｏと、開口部Ｏとは反対側（シャフト３２の反出力側）の端部に形成された端面部（底面）１３とを備える。
モータ外郭１０は、例えばＢＭＣ（Bulk Molding Compound:不飽和ポリエステル樹脂）樹脂で形成される。なお、モータ外郭１０は、全体が樹脂等の絶縁性材料から形成される必要はなく、一部が導電性材料の金属で形成されてもよい。また、本実施例ではモータ外郭１０の外観が円柱状である場合を例示したが、モータ外郭１０の外観が四角柱状や六角柱状であってもよい。
【００２２】
回転子３は、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に、固定子鉄心２１と所定の空隙（ギャップ）を持って回転自在に配置されている。図１および６に示すように、環状に配置された永久磁石部３１は、固定子鉄心２１に対向するように、回転子３における径方向の外側（外周側）に配置されている。
【００２３】
回転子３は、シャフト３２の周りに固定されている。シャフト３２は、同シャフト３２の外周面に固定された第１軸受３３および第２軸受３４（ベアリング、軸受）によって回転自在に支持（保持）されている。
また、第１軸受３３が後述する第１軸受収容部４２に収容（保持）され、第２軸受３４が後述する第２軸受収容部４３に収容（保持）されることで、回転子３が回転自在に支持されている。第１軸受収容部４２および第２軸受収容部４３は、例えばクロムニッケル系ステンレス鋼の磁性体で形成されている。
【００２４】
＜軸受とブラケットとベアリングハウス部＞
図６に示すように、第１軸受３３は、同第１軸受３３の内輪３３４側がシャフト３２の一端側（反出力側）に固定されている。第２軸受３４は、同第２軸受３４の内輪３４４側がシャフト３２の他端側（出力側）に固定されている。第１軸受３３と第２軸受３４（一対のベアリング）は協働して、シャフト３２およびシャフト３２に連結される回転子３を回転自在に支持している。
【００２５】
第１軸受３３および第２軸受３４は、例えば、外輪３３２、３４２、内輪３３４、３４４、保持器３４６、ボール３３８、３４８、シールド３６０から構成されるボールベアリングが用いられる（図１、４、６参照）。
【００２６】
ブラケット４１は、第２軸受３４を収容する第２軸受収容部４３と、開口部Ｏを覆う端面部４４とを備える。ブラケット４１は、永久磁石電動機１のモータ外郭１０において、回転軸Ｃの方向の一端、すなわちシャフト３２の出力側に配置される。ブラケット４１の端面４４および第２軸受収容部４３は、一体的に成形されている（図６参照）。ブラケット４１は、例えば、金属板をプレス加工することで形成される。
このブラケット４１は、モータ外郭１０の開口部Ｏを覆う蓋として、モータ外郭１０の出力側の端部に圧着、ねじ止めなどされて取り付けられる。なお、モータ外郭１０の開口部Ｏは、反出力側に向けて開口するようにしてもよい。この場合、ブラケット４１は、シャフト３２の出力側でなく、シャフト３２の反出力側に配置される。
【００２７】
ブラケット４１の端面部４４は、径方向の外形がモータ外郭１０の外周面まで径方向に広がる、概ね円板形状に形成されている。また、端面部４４は、モータ外郭１０とともに、永久磁石電動機１の外郭を形成している。
【００２８】
また、円板状のブラケット４１の中央部に、永久磁石電動機１の内部側に第２軸受３４を収容するための第２軸受収容部（ベアリングハウス部）４３が配置される。（図３（Ａ）および６参照）。第２軸受３４は、第２軸受収容部４３から見て、永久磁石電動機１の反出力側に配置されている。第２軸受収容部４３は、例えばプレス加工によって概ね有底円筒状に形成されている。
【００２９】
モータ外郭１０の反出力側端部の中央部には、永久磁石電動機１の内部側に第１軸受３３を収容するための第１軸受収容部（ベアリングハウス部）４２が配置されている（図３（Ｂ）および６参照）。第１軸受３３は、第１軸受収容部４２から見て、永久磁石電動機１における出力側に配置されている。この第１軸受収容部４２は、第２軸受収容部４３と同様に、概ね有底円筒状に形成されている。
第１軸受収容部４２は、回転子３の径方向において、環状の永久磁石部３１よりも内側（内径側）に配置されている。非磁性体である樹脂製のモータ外郭１０の端面部１３の内径側には、第１軸受収容部４２に接続される接続部４５を有する（図６参照）。
【００３０】
図６に示すように、第１軸受収容部４２は、第１軸受３３の外輪３３２側を径方向から保持する筒状部４２１と、筒状部４２１の回転軸Ｃ方向の一端部から回転子３における径方向の外側（外周側）に延びる円環状のフランジ部４２２と、筒状部４２１の回転軸Ｃ方向の他端部から径方向の内側（内周側）へと延びる冠部４２３と、を有する。
冠部４２３は、第１軸受３３の回転軸Ｃ方向の他端側を覆う。円環状のフランジ部４２２の外周縁は、永久磁石部３１よりも回転子３の径方向における内側（内周側）に位置している。換言すると、第１軸受収容部４２は、回転子３の回転軸Ｃ方向から見て、永久磁石部３１と重ならないように形成されている。
【００３１】
第１軸受収容部４２は、回転軸Ｃ方向から見て、永久磁石部３１よりも回転子３における径方向の内側（内径側）に配置されている。また、第１軸受収容部４２のフランジ部４２２の外周縁部（外径側の縁部）は、非磁性体である樹脂によって覆われている。
すなわち、外郭１０において、第１軸受収容部４２のフランジ部４２２の外周縁部は、樹脂製の接続部４５によって覆われている。
【００３２】
第１軸受収容部４２は、回転子３の径方向で永久磁石部３１よりも内径側に配置されている。また、第１軸受収容部４２が備えるフランジ部４２２の外周縁部が、非磁性体である樹脂製のモータ外郭１０の端面部１３（接続部４５）によって覆われている。これにより、永久磁石３１から第１軸受収容部４２へと流れる漏れ磁束を抑制することができる。
第２軸受収容部４３は、第１軸受収容部４２と同様の形状に形成され、第２軸受３４の外輪３４２側を径方向から保持する筒状部４３１と、筒状部４３１の回転軸Ｃ方向の他端部から径方向の内側へと延びる冠部４３３と、を有する。
【００３３】
ブラケット４１は、固定子２の上端面に沿って取り付けられるカバー本体４１４と、カバー本体４１４と一体的に形成された嵌合部４１５とを備えている。これらのカバー本体４１４および嵌合部４１５は、上記の端面部４４に相当する。
カバー本体４１４は、全体が概ね円板形状に形成されている。嵌合部４１５は、図６に示すように、カバー本体４１４の外周縁部に配置された円環形状の突起として形成されている。嵌合部４１５がモータ外郭１０の出力側の端部（図６におけるモータ外郭１０の上端面）に回転軸Ｃ方向から嵌合されることで、図３（Ａ）および５に示すように、モータ外郭１０とブラケット４１とが軸合わせされるとともに、第２軸受３４がブラケット４１に設けられた第２軸受収容部４３に収容される。
【００３４】
モータ外郭１０の外周面および端面には、導通部材５を配置するための切り込み溝部１０８が形成されている（図３、５参照）。モータ外郭１０の端面１３に形成された切り込み溝部１０８は、永久磁石電動機１の径方向における中心付近から外縁部まで延びて形成されている。モータ外郭１０の外周面１４に形成された切り込み溝部１０８は、端面１３に形成された切り込み溝部１０８から連続するように、永久磁石電動機１の回転軸方向に沿って延びて形成されている。
【００３５】
＜導通部材＞
電動機１は、高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動される場合に、巻線の中性点電位が零にならず、コモンモード電圧と呼ばれる電圧が発生する。このコモンモード電圧に起因して、電動機１の内部の浮遊容量によって、第１軸受３３および第２軸受３４の各々の内輪３３４、３４４と外輪３３２、３４２との間に電位差（軸電圧）を生じる。
【００３６】
この軸電圧が軸受の内部にある油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受の内部に電流が流れて軸受に電食を発生させる。電食は、第１軸受３３および第２軸受３４の内輪３３４、３４４と外輪３３２、３４２との間の軸電圧が高いときに生じる放電（電気火花）によって、軸受が損傷する現象である。軸受に電食が発生すると、軸受の転走面に生じた傷によって軸受の回転時に異音が生じたり、電動機の回転効率の低下を招いたりしてしまう。
本実施例の電動機１は、この軸受での電食の発生を抑制するために、２つの軸受のそれぞれが収容される第１軸受収容部４２と第２軸受収容部４３とを導通させる導通部材５を備えている。
【００３７】
導通部材５は、例えば、導電性の材料（例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４）を帯状やワイヤ状に加工して形成される。本実施例では、導通部材５は、帯状に打ち抜いた厚さ０．３ｍｍ程度の鋼板を、モータ外郭１０及びブラケット４１の外面に沿うようにＬ字状やＵ字状に折り曲げて形成される（図３、６参照）。導通部材５は、電動機１への取り付けを考慮したばね特性を有する。
導通部材５は、第１軸受３３が収容される第１軸受収容部４２と、第２軸受３４が収容される第２軸受収容部４３と、を導通させることにより、第１軸受３３と第２軸受３４の各々の外輪３３２、３４２の電位を同電位とすることができ、各軸受の内外輪間の電位差を相対的に小さくすることで電食の発生を抑制できる。
【００３８】
導通部材５は、軸受収容部４２、４３に接続される接続端部と、電動機１の外郭の端面１３に径方向に延びて配置される端面側配置部と、電動機１の外郭の外周面１４に回転軸Ｃ方向に沿って配置される外周面側配置部とを備える。なお、本実施例では導通部材５が１本の帯状の部材から形成されている場合を例示したが、複数の導電性の部材を接続して導通部材５を形成してもよい。
【００３９】
導通部材５は、図３、６に示すように、電動機１の外面に、第１軸受収容部４２のフランジ部４２２の位置から、モータ外郭１０の切り込み溝部１０８を経て、ブラケット４１の嵌合部４１５の内部まで延びて配置される。
導通部材５が切り込み溝部１０８に配置されることにより、導通部材５が電動機１の外郭の表面に突出せず、電動機１から導通部材５が脱落するのを防止できる。
【００４０】
この導通部材５の両端である接続端部は、樹脂外郭の筒状の接続部４５、ベアリングハウス部４２の筒状部４２１、およびブラケット４１の嵌合部４１５に沿うように折り曲げられたうえで、例えば圧入して固定される。
これにより、導通部材５の両接続端部がベアリングハウス部４２のフランジ部４２２および嵌合部４１５のそれぞれに当接した状態で固定されることにより、第１軸受３３と第２軸受３４とが導通される。
【００４１】
なお、導通部材５の両端部をベアリングハウス部に固定する手段は、上述の手段に限定されない。例えば、導通部材５の接続端部は、図示しないカシメ部材によってベアリングハウス部４２、４３に対して固定されてもよい。
【００４２】
図６に示されているように、固定子２とブラケット４１との間に固定子２側の静電容量（ステータ静電容量）Ｃｓ、回転子３とシャフト３２との間に回転子３側の静電容量（ロータ静電容量）Ｃｒ、第１軸受３３の内輪３３４と外輪３３２との間に静電容量Ｃｂ１、および、第２軸受３４の内輪３４４と外輪３４２との間に静電容量Ｃｂ２が存在する。各軸受の内輪と外輪との間の静電容量Ｃｂ１およびＣｂ２は、サイズ、質量、材質などを考慮すると、ステータ静電容量Ｃｓおよびロータ静電容量Ｃｒに比べて微小容量であると考えられる。
【００４３】
図８は、これらの静電容量に関する電動機１の非接地ブリッジ型等価回路図である。
ここで、固定子（ステータ）２の対地静電容量をＣ１、回転子（ロータ）３の対地静電容量をＣ２、電動機１の高周波スイッチングにおけるＰＷＭ周波数に同期したパルス電圧をＶｐ、軸受の外輪と内輪との間の軸電圧を｜Ｖｓ−Ｖｒ｜とする。
このとき、軸電圧｜Ｖｓ−Ｖｒ｜が最小となる条件は、Ｃｓ・Ｃ２＝Ｃｒ・Ｃ１である。また、ＰＷＭ周波数ωでの固定子２および回転子３の対地インピーダンスをそれぞれ、Ｚ１＝（１／ωＣ１）、Ｚ２＝（１／ωＣ２）とすると、対地インピーダンスは、非常に大きな値をとるので、Ｃ１およびＣ２は相対的に小さな値になり、Ｃ１≒Ｃ２に近似できる。したがって、軸電圧｜Ｖｓ−Ｖｒ｜を最小化する条件は、Ｃｒ＝Ｃｓである。本実施形態では、回転子３側の静電容量（ロータ静電容量Ｃｒ）が固定子２側の静電容量（ステータ静電容量Ｃｓ）よりも大きい状態の永久磁石電動機１、すなわちＣｒ＞Ｃｓである状態の永久磁石電動機１に、後述する導電性のシート（導電性部材）６を取り付けることで、Ｃｓの静電容量を容易に増やして、ＣｓをＣｒの静電容量に近づけることができる。これにより、軸電圧｜Ｖｓ−Ｖｒ｜を小さくして、軸受での電食の発生を抑制することができる。
【００４４】
モータ外郭１０の外周面１４（表面）には、導通部材５の少なくとも一部を覆うように導電性のシート（導電性部材）６が取り付けられる。この導電性のシート６は、同シート６の少なくとも一部が、樹脂製のモータ外郭１０を介してステータコア２１と径方向で対向している。本実施形態では、導電性のシート６が導通部材５に接触した状態でモータ外郭１０に接着されている（図５、１４等参照）。
【００４５】
これにより、シート６とステータコア２１とがキャパシタ（静電容量）として機能し、固定子２側の静電容量Ｃｓを増大させることができる。すなわち、導電性のシート６が、絶縁体の樹脂外郭（モータ外郭）１０を間に介して、導体のステータコア２１と対向することにより、シート６とステータコア２１という２つの導体間に電荷が蓄積する。
【００４６】
なお、導電性のシート６が導通部材５を全く覆わない場合（導電性のシート６が導通部材５と電動機の径方向で重ならない場合）は、シート６の有無の違いによるステータ静電容量Ｃｓの変化は殆ど無いことが分かっている。例えば、モータ外郭１０の外周面１４に取り付けられる導電性のシート６を、電動機の周方向で導通部材５から１ｃｍ離して配置すると、シート６によるステータ静電容量Ｃｓの増大は生じなかった。これは、導電性のシート６が導通部材５を全く覆わない場合、導電性のシート６が電気的に浮いた状態となるため、導電性のシート６がキャパシタとして機能しなくなるからであると推定される。
【００４７】
詳しくは後述するが、導電性のシート６が導通部材５の少なくとも一部を覆うことにより増大するステータ静電容量Ｃｓの大きさは、径方向においてシート６のステータコア２１と重なる領域の面積の大きさに概ね比例していると推定される。そこで、本実施形態では、シート６は、モータ外郭１０の表面においてステータコア２１を外径方向に投影した領域内に配置されるようにした（図７参照）。これにより、シート６を無駄なくステータ静電容量Ｃｓの増大に寄与するようにして固定子２側の静電容量Ｃｓを適切に調整することができる。
本実施形態では、シート６は、モータ外郭１０の外周面１４上に貼り付けられたシート６が回転軸Ｃまわりで成す周方向の角度θが、例えば３０°程度となる長さに形成されている（図５、７等参照）。この角度θは、所望の静電容量Ｃｓに応じて任意に変更できる。例えば、シート６は、モータ外郭１の周方向において全周にわたって（θ＝３６０°となるように）延びてもよい。シート６の回転軸Ｃ方向の寸法も同様に任意に変更可能である。
【００４８】
図５に示されているように、シート６は長方形状であり、長辺が前記回転軸Ｃの軸方向に交差するように配置される。本実施例では、シート６の長辺が回転軸Ｃの軸方向に直交して配置されている。これにより、電動機１が回転軸Ｃ方向に小型である場合でも、導電性のシート６の面積を大きくとることができ、固定子２側の静電容量Ｃｓをより大きくすることができる。当然ながら、シート６の形状は、ひし形、円状、正方形状など任意に変更可能である。
本実施形態では、導電性のシート６は、図示しないが、ＰＥＴ素材の薄板（シート）の表面にアルミ等の金属を蒸着し、裏面に接着面を設けて形成される。言い換えれば、シート６は、樹脂製の薄板に金属を付着させて形成される。接着面を有する薄板を用いることにより、シート６を安価に形成するとともに接着により容易にモータ外郭１０の曲面状の外周面１４に取り付けることができる。本実施例では、導電性のシート６の接着面は、導電性の接着剤で形成されている。なお、導電性のシート６の接着面は絶縁材で形成されていてもよく、シート６の導電部（金属等）とステータコア２１とが、間に絶縁材（樹脂外郭、接着面）を介して互いに近接することで、キャパシタ（静電容量）として機能する。
あるいは他の実施形態として、シート６は、厚み０．２ｍｍ程度の板金で形成され、ねじ等でモータ外郭１０に留められてもよい。
【００４９】
さらに、モータ外郭１０の外周面１４には、シート６とは別に、定格銘板７が張り付けられていてもよい（図３、５、７参照）。定格銘板７は、機器や装置、部品などについて、指定された条件における仕様、性能、使用限度などの値（定格値）を記載した銘板（ラベル）である。
なお、定格銘板７は、シート６と同じ材料で形成されてよい。これにより、定格銘板７として使用していた材料をシート６に転用でき、あるいはシート６として使用していた材料を定格銘板７として転用でき、製造コストを削減することができる。
【００５０】
また、本発明では、定格銘板７をシート６と同じ材料で形成する他の実施形態として、定格銘板７をシート６として用いてもよい。すなわち、導電性の材料で形成された定格銘板７を図７におけるシート６の位置に貼るようにしてもよい。これにより、定格銘板７が本発明のシート６として機能するため、シート６を別途用意する必要がなく、永久磁石電動機１の製造コストを削減することができる。
【００５１】
図９は、導電性のシート６が貼り付けられていない状態の電動機（比較例）における軸電圧の出力波形であり、図１０は、比較例の電動機に導電性のシート６を貼り付けた、実施例の電動機１における軸電圧の出力波形である。シート６は、幅３．０ｃｍ、奥行（高さ）２．０ｃｍ、厚さ０．０５ｍｍ程度の長方形状の薄板である。電動機の駆動条件は、いずれの場合においても、印加電圧をＤＣ３８０Ｖ、回転速度を１，５２０回転／ｍｉｎとした。
これら２つの図を比較すると、比較例（シート６なし）における軸電圧は＋側の最大値が２．３４Ｖ、−側の最大値が−１．６８Ｖであるのに対し、実施例（シート６あり）における軸電圧の＋側の最大値は１．４８Ｖ、−側の最大値は−０．７７Ｖとなっている。すなわち、電動機１に導電性のシート６を貼り付けることによって、導電性のシート６を貼り付けない場合に比べて、軸電圧の最大値を半分程度に小さくできていることが分かる。
【００５２】
図１１は、導電性のシート６の面積変化に対するステータ静電容量Ｃｓを示したグラフである。
この図に示されているように、ステータ静電容量Ｃｓは、導電性のシート６の面積ＡＣＳの変化に対して線形である。
【００５３】
具体的には、ステータ静電容量Ｃｓは、
［式１］
Ｃｓ＝Ｃ０＋ｋεＡＣＳ／ｄ
という関係式で表せる。
ここで、Ｃ０は導電性のシート６が無い場合におけるステータ静電容量であり、ｋはブラケット４１などのモータ形状で決まる係数、εはシート６とステータコア２１の間に存在する樹脂外郭１０の誘電率、ＡＣＳは導電性のシート６の面積、ｄは樹脂外郭１０を介して対向するシート６とステータコア２１間の距離である。
すなわち、導電性のシート６の面積ＡＣＳを変化させることにより、ステータ静電容量Ｃｓを容易に調整することができる。
【００５４】
図１２は、本発明に係る導電性のシート６なしの電動機１の一部を示す斜視図である。なお、図１２においては、樹脂外郭１０を透過して表示している。
本発明の他の実施形態として、導電性のシート６の他に、導通部材５の幅Ｗを変化させることによって、ステータ静電容量Ｃｓを更に調整してもよい。
この導通部材５の幅Ｗの変化に対するステータ静電容量Ｃｓを表１および図１３に示す。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
表１および図１３に示されているように、導通部材５の幅Ｗを５．０ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍずつ増加させると、ステータ静電容量Ｃｓはおおよそ線形に増加していくことが分かる。すなわち、導通部材５の幅Ｗを太く（例えば５．０ｍｍから１０ｍｍに変更）することによっても、ステータ静電容量Ｃｓを増加（＋４．７５ｐＦ）させることができる。
【００５７】
図１４は、本発明に係る導電性のシート６を備えた電動機１を示す部分側面斜視図である。すなわち、表１におけるＮｏ．１（比較例）の電動機に、導電性のシート６を貼り付けたものが、実施例の電動機１である。
この長方形状の導電性のシート６の面積ＡＣＳの変化に対するステータ静電容量Ｃｓを、表２および図１５に示す。シート６の面積ＡＣＳは、シート６の高さ（電動機１の回転軸Ｃ方向におけるシート６の長さ）をＨ、シート６の幅（電動機１の周方向におけるシート６の長さ）をＴとしたとき、ＡＣＳ＝Ｔ×Ｈ（ｍｍ２）で求められている。本実施例では、シート６の高さＨを変化させることによりシート６の面積ＡＣＳを変化させた場合を例示する。なお、表２では、長さ寸法である幅Ｔ（ｍｍ）の代わりに、モータ外郭１０の外周面１４上に貼り付けられたシート６が回転軸Ｃまわりで成す角度θ（°）（図７、１４においてシート６の周方向の両端部と回転軸Ｃとを結んだ２つの線分が成す角度）を代表値として示す。このとき、幅Ｔ（ｍｍ）は、回転軸Ｃからモータ外郭１０の外周面１４までの距離を半径ｒ（ｍｍ）としたとき、円周率をπとして、Ｔ＝π×ｒ×θ／１８０で求めることができる。本実施例では、ｒ＝４６（ｍｍ）としている。
【００５８】
【表２】
0006984704.tif 000003
【００５９】
表２および図１５に示すように、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．９においては、導電性のシート６の幅Ｔを一定（角度θ＝４０°）とする一方、高さＨを段階的に変化させることで、シート６の面積ＡＣＳの変化に伴うステータ静電容量Ｃｓの変化が計測されている。導電性のシート６の面積ＡＣＳの減少に伴い、ステータ静電容量Ｃｓも段階的に下がっていることが分かる。
また、表１および表２より、導電性のシート６を備える実施例のＮｏ．７〜Ｎｏ．９のいずれの場合においても、導電性のシート６を備えない比較例であるＮｏ．１よりも、ステータ静電容量Ｃｓが増加（＋６．１０〜＋１０．４６ｐＦ）していることが分かる。
【００６０】
すなわち、表１〜２および図１４に示されているように、導電性のシート６を備える実施例の電動機１（表２のＮｏ．７〜Ｎｏ．９）は、導電性のシート６を備えない比較例（表１のＮｏ．１）の電動機よりも、ステータ静電容量Ｃｓを大きくすることができる。また、導電性のシート６を備えることによるステータ静電容量Ｃｓの増加量は、導電性のシート６の面積ＡＣＳの増加量に対して概ね線形であることが分かる。よって、実施例の電動機１は、導電性のシート６の面積ＡＣＳを変更することで容易にステータ静電容量Ｃｓを調整することができる。
なお、本実施例では、シート６の高さＨ（電動機１の回転軸Ｃ方向におけるシート６の長さ）を変化させることによりシート６の面積ＡＣＳを変化させているが、導電性のシート６の幅Ｔ（電動機１の周方向におけるシート６の長さ）を変化させることでシート６の面積ＡＣＳを変化させるようにしてもよい。
【００６１】
上述したように、本実施形態では、モータ外郭の外周面１４（表面）に、導通部材の少なくとも一部を覆う導電性のシート（導電性部材）が取り付けられている。そのため、導電性のシートとステータコアとが樹脂外郭を介して対向することで、導電性のシートがキャパシタとして機能し、静電容量を調整する（ステータ側の静電容量Ｃｓを増加させる）ことができる。特に、静電容量の増加量は、導電性のシートの面積に比例するため、導電性のシートの面積を変更することで容易にステータ側の静電容量を調整できる。
これにより、ステータ側の静電容量とロータ側の静電容量との間のバランスを容易に調整することができ、軸電圧を低減して電食の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…電動機
１０…モータ外郭（樹脂外郭）
１３…端面部
１０５…切り込み溝部
２…固定子
２１…ステータコア
３…回転子
３２…シャフト
３３…第１軸受
３４…第２軸受
４１…ブラケット
４４…端面部
５…導通部材
６…導電性のシート（導電性部材）
７…定格銘板
Ｃ…回転軸
【要約】
【課題】電動機のステータ側とロータ側との間の静電容量を容易に調整して電食の発生を抑制する電動機を提供する。
【解決手段】本発明の電動機の一態様は、回転子と、上記回転子の回転軸に沿って配置されて上記回転子が固定されたシャフトと、上記シャフトの一端側に配置された第１軸受と、上記シャフトの他端側に配置された第２軸受と、上記回転子の外周側に配置されたステータコアと、上記ステータコアを覆う樹脂外郭と、上記第１軸受および上記第２軸受のそれぞれが備える外輪同士を電気的に接続する導通部材と、を備える。上記樹脂外郭の表面には、上記導通部材の少なくとも一部を覆う導電性部材が取り付けられる。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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