CN103840632A - 电动机以及具备该电动机的电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机以及具备该电动机的电设备。本发明的电动机具备定子、转子、一对轴承、一对托架以及导通材料。定子具有绕组以及用于缠绕绕组的定子铁芯。转子具有旋转体以及贯通旋转体的轴心并被固定于旋转体的转轴，该旋转体在圆周方向上与定子相对置地包括永磁体。一对轴承用于支承转轴。一对托架用于固定轴承，并且具有导电性。导通材料将一对托架电连接。当将静电电容A设为在转轴与旋转体的相对于轴心成为最外周的最外周面之间产生的静电电容、将静电电容B设为在定子铁芯与导通材料之间产生的静电电容时，在测量频率为10kHz时，静电电容A与静电电容B的关系为0.50A≤B≤3.08A。

Description

电动机以及具备该电动机的电设备

技术领域

本发明特别是涉及一种为了抑制轴承中的电腐蚀的发生而进行改进后的电动机以及具备该电动机的电设备。

背景技术

近年来，电动机的驱动方式大多采用使用了脉宽调制(Pulse WidthModulation)方式(以下称为“PWM方式”)的逆变器驱动。在使用了PWM方式的逆变器驱动的情况下，绕组的中性点的电位不会为零。因而，在轴承的外轮与轴承的内轮之间产生电位差(以下称为“轴电压”)。轴电压包含由于开关动作(switching)而产生的高频成分。当轴电压达到存在于轴承内部的油膜会产生绝缘击穿的电压时，在轴承内部有微小的电流流过。当流过该微小的电流时，在轴承内部产生电腐蚀。若电腐蚀发展，则在轴承的内轮、轴承的外轮或者轴承球处会产生波状的磨损现象。当产生波状的磨损现象时，有时会从轴承产生异常音。该异常音的产生成为电动机不良的主要原因之一。

另外，在通过PWM方式对电动机进行逆变器驱动的驱动电路中使用的电源供给电路、形成该电源供给电路的初级侧电路以及将该初级侧电路电连接至大地来进行接地的电路分别是电绝缘的结构。将分别电绝缘结构的电路称为逆变器用电源电路。此外，进行逆变器驱动的驱动电路还包括控制电路等。

以往，为了抑制电腐蚀的发生，考虑了如下的对策。

(1)将轴承的内轮和轴承的外轮形成为导通状态。

(2)将轴承的内轮和轴承的外轮形成为绝缘状态。

(3)降低轴电压。

作为实现上述(1)的具体方法，列举将轴承所使用的润滑剂设为具有导电性的润滑剂。但是，具有导电性的润滑剂存在随时间经过而导电性变差、或者缺乏滑动配合来移动的可靠性等问题。

作为实现上述(1)的其它的具体方法，还考虑在旋转轴上设置电刷并使其为导通状态的方法。该方法存在产生电刷的磨损粉末、或者需要设置电刷的空间等问题。

作为实现上述(2)的具体方法，列举将位于轴承内部的铁球变更为非导电性的陶瓷球。该方法抑制发生电腐蚀的效果非常高。然而，该方法存在成本高这样的问题，因此无法在广泛应用的电动机中采用。

作为实现上述(3)的具体方法，已知有日本特开2007-159302号公报那样的以往的方法。即，使定子铁芯和具有导电性的金属制的托架电短路。当定子铁芯和金属性的托架电短路时，静电电容发生变化，因此能够降低轴电压。

另外，还存在如日本特开2004-229429号公报那样的以往的方法。该以往的方法抑制在电动机所具备的轴承中发生电腐蚀。作为以往的方法，公开了以下结构：作为接地，将电动机的定子铁芯等电连接至大地。

并且，还存在如日本特开2010-158152号公报那样的以往的方法。该以往的方法是在旋转体上设置电介质层。当在旋转体上设置电介质层时，静电电容发生变化，因此能够降低轴电压。

然而，日本特开2007-159302号公报那样的以往的方法是使定子铁芯和金属性的托架电短路。通过该方法不能调整静电电容。并且，存在根据转子所使用的磁体的材质、转子的结构的不同而轴电压变高这样的问题。

另外，日本特开2004-229429号公报那样的以往的方法是提高静电电容的方法。在该方法中，需要在轴承的内轮与轴承的外轮之间始终以高电位的状态保持静电电容的平衡。在本结构中，考虑到下面的情形。即，有时由于使用电动机的环境、将定子和转子组装时的精度偏差等而静电电容的平衡被破坏。在这种情况下，相反地轴电压变高，存在容易发生电腐蚀这样的问题。

发明内容

本发明的电动机是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种抑制在轴承中发生电腐蚀的电动机以及具备该电动机的电设备。

本发明的电动机具备定子、转子、一对轴承、一对托架以及导通材料。

定子具有绕组以及用于缠绕绕组的定子铁芯。转子具有旋转体以及贯通于旋转体的轴心并被固定于旋转体的转轴，该旋转体在圆周方向上与定子相对置地包括永磁体。一对轴承对转轴进行支承。

一对托架将轴承固定并且具有导电性。导通材料将一对托架电连接。

将静电电容A设为在转轴与旋转体的相对于轴心形成为最外周的最外周面之间产生的静电电容。将静电电容B设为在定子铁芯与导通材料之间产生的静电电容。在测量频率为10kHz时，静电电容A与静电电容B之间的关系为0.50A≤B≤3.08A。

另外，本发明的电设备具备上述的电动机以及对该电动机进行驱动的驱动部。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的电动机的截面和放大了的主要部分的结构图。

图2是在该实施方式1的电动机中使用的旋转体的立体结构图。

图3是在该实施方式1的电动机中使用的其它旋转体的立体结构图。

图4是在该实施方式1的电动机中使用的其它旋转体的立体结构图。

图5是表示在该实施方式1的电动机中使用的旋转体所具有的静电电容的测量方法的说明图。

图6是表示构成该实施方式1的电动机的定子组件的截面的结构图。

图7是表示构成该实施方式1的电动机的定子组件所具有的静电电容的测量方法的说明图。

图8是表示该实施方式1的电动机所具有的轴电压的测量方法的说明图。

图9是表示该实施方式1的电动机所具有的其它轴电压的测量方法的说明图。

图10是表示作为以该实施方式1的电动机测量出的电压波形的一例的波形完全走样的波形图。

图11是表示作为以该实施方式1的电动机测量出的电压波形的一例的波形局部走样的波形图。

图12是表示作为以该实施方式1的电动机测量出的电压波形的一例的波形没有走样的波形图。

图13是表示与图10至图12所示的电压波形进行比较的比较例的波形图。

图14是表示该实施方式1的实施例1的评价结果的比较图。

图15是本发明的实施方式2的作为利用了电动机的电设备的空调室内机的结构图。

图16是本发明的实施方式3的作为利用了电动机的电设备的空调室外机的结构图。

图17是本发明的实施方式4的作为利用了电动机的电设备的热水器的结构图。

图18是本发明的实施方式5的作为利用了电动机的电设备的空气清洁器的结构图。

具体实施方式

本发明在后述的实施方式的电动机中抑制在轴承中发生电腐蚀。另外，本发明能够提供具备后述的轴承中电腐蚀的发生得到抑制的电动机的电设备。

首先，在以往的电动机中存在下面的应该注意的点。

即，关于上述的逆变器用电源电路，使在驱动电路中使用的电源供给电路、形成该电源供给电路的初级侧电路以及将该初级侧电路电连接至大地来进行接地的电路分别电绝缘。

因而，在关注电动机的标准、电动机的特性的情况下，认为将该逆变器用电源电路与将电动机所具备的定子铁芯等电连接至大地来进行接地的结构合并采用会产生新的问题。

下面，利用附图说明发挥特别显著的效果的本发明的实施方式。

此外，下面的实施方式是将本发明具体化的一例，并不是限定本发明的技术范围。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的电动机的截面和放大了的主要部分的结构图。图2是在该实施方式1的电动机中使用的旋转体的立体结构图。

在本实施方式中，例示搭载于作为电设备的空调中的电动机进行说明。该电动机是对送风风扇进行驱动的无刷马达。该电动机是内转子型的电动机。内转子型的电动机是将转子旋转自如地配置在定子的内周侧。

如图1所示，作为本发明的实施方式1的电动机的无刷马达100具备定子10、转子14、一对轴承15a、15b、一对托架17、19以及作为导通材料的引线22。

定子10具有作为绕组的定子绕组12以及用于缠绕定子绕组12的定子铁芯11。转子14具有旋转体30以及转轴16。旋转体30在圆周方向上与定子10相对置地包括作为永磁体的铁氧体树脂磁体32。转轴16贯通旋转体30的轴心并固定于旋转体30。一对轴承15a、15b对转轴16进行支承。一对轴承15a、15b被固定于一对托架17、19。一对托架17、19具有导电性。作为导通材料的引线22将一对托架17、19电连接。

如图2所示，静电电容A是在转轴16与旋转体30的相对于轴心为最外周的最外周面32a之间产生的静电电容。如图1所示，静电电容B是在定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间产生的静电电容。在进行测量的频率为10kHz时，静电电容A与静电电容B之间的关系为0.50A≤B≤3.08A。

在进行测量的频率为10kHz时，更优选的静电电容A与静电电容B之间的关系为0.62A≤B≤2.07A。

如果设为这样的结构，则能够取得平衡以使高频时轴承15a、15b的内轮侧和轴承15a、15b的外轮侧的电位相等。因此，无刷马达100不受使用环境等的影响而能够抑制轴电压。

此外，进行测量的频率优选为10kHz。其理由是因为近年来以利用PWM方式的逆变器进行驱动的无刷马达100的驱动频率大致为10kHz。

在静电电容B比静电电容A的3.08倍大的情况下，轴电压变大，会产生存在于轴承15a、15b内部的油膜的绝缘击穿。另外，在静电电容B比静电电容A的0.5倍小的情况下，轴电压也变大，会产生存在于轴承15a、15b内部的油膜的绝缘击穿。

更为优选的范围是静电电容B为静电电容A的0.62倍以上且为静电电容A的2.07倍以下的范围。如果静电电容B处于该范围内，则不会产生存在于轴承15a、15b内部的油膜的绝缘击穿。另外，能够防止轴电压的电压波形走样。

另外，作为本发明的实施方式1的电动机的无刷马达100所使用的导通材料是由作为绝缘材料的覆膜22c覆盖金属线22d的引线22的结构。如果设为这样的结构，则通过调整形成引线22的覆膜22c的材质、引线22的覆膜22c的厚度，能够容易地调整高频时的轴承15a、15b的外轮侧的电位。

此外，作为除引线22以外使用的导通材料，存在导电性带、金属板等。

并且，使用图1详细地进行说明。

如图1所示，在定子铁芯11上缠绕定子绕组12。定子铁芯11具有作为使定子铁芯11与定子绕组12之间绝缘的绝缘体的树脂21。定子铁芯11与其它固定的构件一起通过作为模制材料的绝缘树脂13而被模制成形。这些构件通过绝缘树脂13而一体成形。其结果，构成外形大致形成圆筒形状的定子10。

将转子14隔开空隙地插入到定子10的内侧。如图2所示，转子14具有旋转体30和转轴16。旋转体30是包括转子铁芯31的圆板状。转轴16贯通旋转体30的轴心并被固定于旋转体30。旋转体30在圆周方向上与定子10的内周侧相对置地包括作为永磁体的铁氧体树脂磁体32。

对于旋转体30，从最外周部的铁氧体树脂磁体32朝向内周侧的转轴16按照外侧铁芯31a、电介质层50、内侧铁芯31b的顺序配置。外侧铁芯31a构成转子铁芯31的外周部。内侧铁芯31b构成转子铁芯31的内周部。也就是说，本实施方式1的旋转体30的转子铁芯31、电介质层50以及铁氧体树脂磁体32是一体成形的。这样，定子10的内周侧和旋转体30的外周侧相对置地配置。

如图1所示，在转子14的转轴16上安装有对转轴16进行支承的两个轴承15a、15b。轴承15a、15b是具有多个铁球的圆筒形状的轴承(bearing)。轴承15a、15b的内轮侧被固定于转轴16。将转轴16从无刷马达主体突出的一侧设为输出轴侧，将其相反侧设为反输出轴侧。在图1中，输出轴侧表示左侧，反输出轴侧表示右侧。转轴16的输出轴侧被轴承15a支承，反输出轴侧被轴承15b支承。

金属性的各托架17、19具有导电性。轴承15a、15b的外轮侧被固定于金属制的托架17、19。在图1中，输出轴侧的轴承15a通过托架17被固定，反输出轴侧的轴承15b通过托架19被固定。

根据本结构，由于转轴16被两个轴承15a、15b支承，因此转子14形成为旋转自如。

在无刷马达100中内置有印刷电路板18。在印刷电路板18上安装包括控制电路的驱动电路。在将印刷电路板18内置在托架19内之后，将托架17压入到定子10中。通过这样形成无刷马达100。

在印刷电路板18上连接有连接线20。连接线20包含向印刷电路板18施加定子绕组的电源电压Vdc、控制电路的电源电压Vcc以及控制转速的控制电压Vsp的引线。连接线20还包含控制电路的地线等。

安装有驱动电路的印刷电路板18上的零电位点部与大地的地(earth)和初级侧(电源)电路分别绝缘。零电位点部相对于大地的地和初级侧(电源)电路的电位为浮置(floating)的状态。零电位点部是指印刷电路板18上作为基准电位的0伏特电位的布线。通常，零电位点部表示被称为地的地线布线。连接线20所包括的地线与该零电位点部即地线布线连接。

换言之，在印刷电路板18上安装驱动电路。将供给与印刷电路板18连接的定子绕组12的电源电压的电源电路、供给控制电路的电源电压的电源电路以及施加控制电压的引线和控制电路的地线等称为电源供给电路。

将针对供给定子绕组12的电源电压的电源电路的初级侧(电源)电路和针对供给控制电路的电源电压的电源电路的初级侧(电源)电路称为初级侧电路。

将初级侧电路电连接至大地来进行接地的电路和与该电路相独立地接地的向大地进行接地的电路称为接地电路。

电源供给电路、初级侧电路以及接地电路分别电绝缘。

也就是说，安装于印刷电路板18的驱动电路相对于初级侧电路的电位和大地的地的电位处于分别电绝缘的状态。因此，电位为浮置的状态。该状态也表现为电位浮置的状态，这是众所周知的。另外，供给与印刷电路板18连接的定子绕组12的电源电压的电源电路和供给控制电路的电源电压的电源电路也被称为浮置电源，这也是众所周知的。

经由连接线20对如以上那样结构的无刷马达100分别供给电源电压和控制信号。基于所供给的各电源电压和控制信号，由安装于印刷电路板18上的驱动电路生成向定子绕组12供给的驱动电流。当驱动电流流向定子绕组12时，从定子铁芯11产生磁场。从定子铁芯11产生的磁场和从铁氧体树脂磁体32产生的磁场产生与这些磁场的极性相应的吸引力和排斥力。通过这些吸引力和排斥力，转子14以转轴16为中心进行旋转。

另外，在托架19上预先电连接作为导通材料的引线22。即，在图1中，如将主要部分放大示出的那样，引线22的一个顶端部22a连接于托架19的凸缘部19a。引线22配置于绝缘树脂13的内部。引线22与托架19同样地与绝缘树脂13一体成形。

引线22配置于作为无刷马达100的内部的绝缘树脂13的内部。如果设为本结构，则能够预防从无刷马达100的外部向引线22施加力。如果设为本结构，则能够应对从使用无刷马达100的环境、无刷马达100的外部给予的应力等而获得可靠性高的电连接。

也就是说，作为本发明的实施方式1的电动机的无刷马达100通过绝缘树脂13将一对托架17、19中的至少一方与定子铁芯11一体成形。

另外，通过使引线22和定子铁芯11紧密接合，能够使引线22与定子铁芯11之间产生的静电电容稳定。并且，能够通过引线22所使用的覆膜22c的材质和覆膜22c的厚度来容易地调整静电电容。

与此相对地，在引线22设置于无刷马达100的外侧的情况下，有时引线22由于从无刷马达100的外部受到的力而移动。当引线22移动时，在引线22与定子铁芯11之间产生的静电电容发生变化。静电电容产生变化是不期望的。

也就是说，本发明的实施方式1的无刷马达100所使用的作为导通材料的引线22与定子铁芯11接触，并且通过绝缘树脂13一体成形。

如果设为这样的结构，则通过使引线22与定子铁芯11紧密接合，能够使定子铁芯11与引线22之间的静电电容稳定。并且，能够通过引线22所使用的覆膜22c的材质和覆膜22c的厚度来容易地调整静电电容。

如图1所示，在绝缘树脂13的内部，引线22从凸缘部19a向与转轴16的轴心正交且无刷马达100的侧面100a所在的方向引线。被引线至无刷马达的侧面100a附近的引线22沿着转轴16的轴心方向进一步被向输出轴侧引线。如将主要部分放大示出的那样，引线22的另一个顶端部22b从绝缘树脂13的输出轴侧的端面露出。用于将引线22电连接至托架17的导通销23与顶端部22b连接。

根据本结构，在托架17被压入定子10时，导通销23与托架17接触。由此确保导通销23与托架17电连接。

在本结构中，两个托架17、19和定子铁芯11通过绝缘树脂13维持绝缘的状态。并且，称为托架17和托架19的两个托架通过导通销23电连接。

如果设为这样的结构，则能够在无刷马达100的内部通过连接销、导通销23等将具有导电性的两个托架17、19电连接。因此，通过设为本结构，能够应对从无刷马达100被使用的环境、无刷马达100的外部给予的应力等而获得可靠性高的电连接。

在本实施方式中，作为导通材料的引线22使用公称截面积0.5mm²、覆膜22c的厚度0.3mm的交联聚乙烯电线。使引线22与定子铁芯11接触，并通过绝缘树脂13与定子铁心11一体成形。

如图2所示，旋转体30使用包含20%的玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二酯(Poly Butylene Terephthalate、以下称为“PBT”)树脂作为电介质层50。旋转体30的形成电介质层50的PBT树脂的厚度在轴心的半径方向上为2.5mm。如果利用使用了该电介质层50的旋转体30，则能够得到下面的关系。

即，静电电容A是在转轴16与旋转体30的相对于轴心为最外周的最外周面32a之间产生的静电电容。静电电容B是在定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间产生的静电电容。

在进行测量的频率为10kHz时，静电电容A与静电电容B之间的关系为0.50A≤B≤3.08A。

在进行测量的频率为10kHz时，更优选的静电电容A与静电电容B之间的关系为0.62A≤B≤2.07A。

通过取得这些关系，使托架17和托架19这两个托架为等电位。使托架17和托架19等电位来抑制电位的不平衡，减小轴电压。由此，防止存在于轴承15a、15b内部的油膜的绝缘击穿。

另外，通过改变电介质层50的厚度、材料来调整静电电容。作为具体例，对形成电介质层50的绝缘树脂的介电常数进行调整。对形成电介质层50的绝缘树脂的厚度、即电极间距离进行调整。或者，对形成电介质层50的绝缘树脂的电极面积进行调整。因而，通过电介质层50容易地对静电电容进行调整。

也就是说，本发明的实施方式的无刷马达100所使用的旋转体30是在转轴16与外周部51之间具备电介质层50的结构，该外周部51具有与旋转体30的轴心方向平行的成为旋转体30的外周的外周面。

如果设为这样的结构，则在高频时，通过调整形成电介质层50的材质、电介质层50的厚度来容易地调整静电电容，从而调整轴承15a、15b的内轮侧的电位。

下面，关于本发明的实施方式1示出实施例，更具体地进行说明。此外，本发明的实施方式1不限定于下面的实施例。只要不变更本发明的宗旨，就不限定于这些实施例。

(实施例1)

在本发明的实施方式1中，利用附图说明作为其具体例的实施例1。

图2是在该实施方式1的电动机中使用的旋转体的立体结构图。如图2所示，旋转体30在转轴16与外周部51之间具备电介质层50，该外周部51具有与旋转体30的轴心方向平行的成为旋转体30的外周的最外周面32a。

本实施例1的旋转体30沿着转轴16的轴心方向，在转轴16的周围固定转子铁芯31。转轴16贯通转子铁芯31的轴心，因此转轴16的轴心与旋转体30的轴心相同。在转子铁芯31的外周具有相对于转轴16的轴心方向平行的外周部51。也就是说，旋转体30沿着旋转体30的轴心方向具备铁氧体树脂磁体32作为转子铁芯31的外周部51。转子铁芯31在与转轴16固定的内侧铁芯31b和与外周部51相接的外侧铁芯31a之间具备电介质层50。电介质层50使用包含20%的玻璃纤维的PBT树脂。PBT树脂的径向的厚度为2.5mm。

制作本结构的旋转体30，得到了在转轴16与旋转体30的最外周面32a之间产生的静电电容A为6.5pF的旋转体的样本A1。

接着，如图3所示，本实施例1的其它旋转体30沿着转轴16的轴心方向，直接在转轴16的周围固定铁氧体树脂磁体32。

制作本结构的旋转体30，得到了在转轴16与旋转体30的最外周面32a之间产生的静电电容A为15pF的旋转体的样本A2。

接着，如图4所示，本实施例1的其它旋转体30沿着转轴16的轴心方向，在转轴16的周围固定转子铁芯31。转子铁芯31的外周具有沿着转轴16的轴心方向的外周部51。也就是说，旋转体30沿着旋转体30的轴心方向具备铁氧体树脂磁体32作为转子铁芯31的外周部51。

构成旋转体30的各要素的尺寸如下面那样。

首先，转子铁芯31的直径为25mm。在转子铁芯31的外周具备的作为外周部51的铁氧体树脂磁体32径向的厚度为12.5mm。将这些转子铁芯31和铁氧体树脂磁体32组合来制作直径50mm的旋转体30。

制作本结构的旋转体30，得到了在转轴16与旋转体30的最外周面32a之间产生的静电电容A为32pF的旋转体的样本A3。

另外，以与样本A3不同的尺寸比制作样本A4。在样本A4中，转子铁芯31的直径为36mm。在转子铁芯31的外周具备的作为外周部51的铁氧体树脂磁体32径向的厚度为7mm。将这些转子铁芯31和铁氧体树脂磁体32组合来制作直径50mm的旋转体30。

制作本结构的旋转体30，得到了在转轴16与旋转体30的最外周面32a之间产生的静电电容A为40pF的旋转体的样本A4。

在样本A3、A4中使用尼龙系铁氧体树脂磁体。样本A3、A4中包含的铁氧体磁体粉末大约为88wt%～92wt%。

接着，说明对样本A1至样本A4中所产生的静电电容进行测量的方法。

如图5所示，利用LCR测量仪(LCR Meter)60对样本A1至样本A4中所产生的静电电容进行测量。LCR测量仪60使用株式会社NF回路设计产的LCR测量仪、ZM2353-开尔文测试电缆(Kelvin clip test leads)2325A。在利用LCR测量仪60测量静电电容时，在旋转体30的最外周面32a粘贴铜箔61。转轴16被固定于木制板上。木制板的厚度为20mm。关于各样本，利用LCR测量仪60测量在铜箔61与转轴16之间产生的静电电容。

测量静电电容时的测量条件如下。进行测量的频率为10kHz。进行测量的温度为20℃。电压水平为1V。

接着，在本实施例1中，说明与样本A1至样本A4组合的定子组件。

定子组件具有静电电容B。对于定子组件，制作后述的样本B1至样本B4。

如图6所示，导通材料是由作为绝缘材料的覆膜覆盖金属线的引线22。在定子组件52中，作为导通材料的引线22与定子铁芯11相接触。作为导通材料的引线22通过绝缘树脂13与定子铁芯11一体成形。

下面，说明具体例。

在本实施例1中，在作为样本B1的定子组件52中使用交联聚乙烯电线作为导通材料即引线22。交联聚乙烯电线具有公称的截面积为0.5mm²的金属线22d和覆盖金属线22d的覆膜22c的厚度为0.15mm的绝缘材料。引线22与定子铁芯11接触。引线22通过绝缘树脂13与定子铁芯11一体成形。

制作本结构的定子组件52，得到了在定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间产生的静电电容B为4pF的定子组件的样本B1。

接着，在本实施例1中，在作为样本B2的定子组件52中使用交联聚乙烯电线作为导通材料即引线22。交联聚乙烯电线具有公称的截面积为0.5mm²的金属线22d和覆盖金属线22d的覆膜22c的厚度为0.3mm的绝缘材料。引线22与定子铁芯11接触。引线22通过绝缘树脂13与定子铁芯11一体成形。

制作本结构的定子组件52，得到了在定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间产生的静电电容B为13pF的定子组件的样本B2。

接着，在本实施例1中，制作作为样本B3的定子组件52。样本B3在通过绝缘树脂13将用于缠绕定子绕组12的定子铁芯11一体成形之后，沿着绝缘树脂13的外周面设置引线22。

使用交联聚乙烯电线作为导通材料即引线22。交联聚乙烯电线具有公称的截面积为0.5mm²的金属线22d和覆盖金属线22d的覆膜22c的厚度为0.15mm的绝缘材料。

制作本结构的定子组件52，得到了在定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间产生的静电电容B为20pF的定子组件的样本B3。

同样地，在本实施例1中，制作作为样本B4的定子组件52。样本B4在通过绝缘树脂13将用于缠绕定子绕组12的定子铁芯11一体成形之后，沿着绝缘树脂13的外周面设置引线22。

使用交联聚乙烯电线作为导通材料即引线22。交联聚乙烯电线具有公称的截面积为0.5mm²的金属线22d和覆盖金属线22d的覆膜22c的厚度为0.3mm的绝缘材料。绝缘材料使用作为热固化树脂的不饱和聚酯成型材料(BulkMolding Compound、以下称为“BMC”：团状模压料)。

制作本结构的定子组件52，得到了在定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间产生的静电电容B为31pF的定子组件的样本B4。

接着，说明对在样本B1至样本B4中产生的静电电容进行测量的方法。

如图7所示，利用LCR测量仪60对样本B1至样本B4中产生的静电电容进行测量。在测量静电电容时，从作为电动机的无刷马达取出转子。在转子被取出的无刷马达中，通过设为利用引线22将电连接的两个托架17、19重新安装于定子铁芯11的状态来构成定子组件52。

对静电电容进行测量时的测量条件如下。进行测量的频率为10kHz。进行测量的温度为20℃。电压水平为1V。

在对静电电容进行测量时，使定子铁芯连接金属62与引线22充分地分离以避免影响测量结果。

另外，静电电容的测量利用如图6所示那样从作为电动机的无刷马达中取出转子并将由作为导通材料的引线22电连接的两个托架17、19重新安装于定子10的状态的定子组件52。利用LCR测量仪60对与定子铁芯11电连接的静电电容测量用的定子铁芯连接金属62与托架之间的静电电容进行测量。测量静电电容时的测量条件如下。进行测量的频率为10kHz。进行测量的温度为20℃。电压水平为1V。

将上述的旋转体的样本A1至A4和定子组件的样本B1至B4组合来制作无刷马达。利用所制作的具有各种静电电容的无刷马达来测量轴电压。轴承利用MINEBEA公司产的608。轴承所使用的润滑脂是稠度为239的润滑脂。

接着，在本实施例1中，说明利用具有各种静电电容的无刷马达测量轴电压的方法。

图8是表示该实施方式1的电动机所具有的轴电压的测量方法的说明图。如图8所示，使无刷马达100以转轴16呈水平的状态进行运转来测量轴电压。使用直流稳定电源来在下面的同一运转条件下进行轴电压的测量。定子绕组的电源电压Vdc为391V。控制电路的电源电压Vcc为15V。转子的转速为1000r/min。此外，通过调整控制电压Vsp来调整转子的转速。

利用电压波形来进行轴电压的测量。

如图8所示，利用示波器(oscillo scope)130和探头120来进行轴电压的测量。示波器130通过绝缘变压器140进行绝缘。示波器130使用Tektronix公司产的数字示波器DPO7104。探头120使用Tektronix公司产的高压差分探头(High Voltage Differential Probe)P5205。

接着，说明对位于输出轴侧的轴承的轴电压进行测量的方法。

如图8所示，阳极侧探头120a具有长度大约为30cm的引线110。在引线110的顶端使引线的导体露出。在引线110的顶端，露出的导体被形成为直径大约15mm的环状。对于形成为环状的导体，导体的内周与转轴16的外周以导电的方式接触。其结果，阳极侧探头120a与转轴16电连接。

阴极侧探头120b具有长度大约为30cm的引线111。引线111的顶端与托架17以导电的方式接触。引线111的顶端通过导电性带112固定于托架17。其结果，阴极侧探头120b与托架17电连接。

在以上的结构中，测量了在转轴16与托架17之间产生的电压。该电压是位于输出轴侧的轴承15a的轴电压。

接着，说明对位于反输出轴侧的轴承的轴电压进行测量的方法。

如图9所示，阳极侧探头120a具有长度大约为30cm的引线110。在引线110的顶端使引线的导体露出。在引线110的顶端，露出的导体形成为直径大约15mm的环状。对于形成为环状的导体，导体的内周与转轴16的外周以导电的方式接触。其结果，阳极侧探头120a与转轴16电连接。

阴极侧探头120b具有长度大约为30cm的引线111。无刷马达100的树脂部分被局部削掉以使托架19的局部露出。引线111的一个顶端与露出的托架19以导电的方式接触。引线111的顶端通过导电性带112固定于露出的托架19。其结果，阴极侧探头120b与托架19电连接。

在以上的结构中，测量了在转轴16与托架19之间产生的电压。该电压是位于反输出轴侧的轴承15b的轴电压。

首先，轴电压的测量是观测电压波形。在观测电压波形时，确认电压波形是否发生了波形走样。波形走样分为“波形完全走样”、“波形局部走样”、“波形没有走样”的三个分区。

接着，轴电压的测量是根据观测到的电压波形测量峰-峰间的电压，并设为轴电压的电压值。

利用图10至图12示出测量出的电压波形的一例。图10是表示作为以该实施方式1的电动机测量出的电压波形的一例的波形完全走样的波形图。图11是表示作为以该实施方式1的电动机测量出的电压波形的一例的波形局部走样的波形图。图12是表示作为以该实施方式1的电动机测量出的电压波形的一例的波形没有走样的波形图。

在图10至图12所示的电压波形图中，将横轴表示的时间设为50μs/div。

在图10至图12所示的电压波形图中，根据电压波形的朝向判断了电流的方向。

图10至图12所示的电压波形在图中相比于零电压线是向上的。从该情形可知，转轴16即轴承的内轮侧的电位高于托架17或托架19即轴承的外轮侧的电位。也就是说，能够判断为电流从轴承的内轮侧朝向轴承的外轮侧流动。

为了比较电流的方向而示出图13作为比较例。

图13所示的电压波形在图中相比于零电压线是向下的。此时，判断为电流从轴承的外轮侧朝向轴承的内轮侧流动。

关于上述的说明，为了确认抑制电腐蚀的效果而准备由各个组合构成的无刷马达。针对所准备的无刷马达进行后述的电腐蚀耐久试验。

电腐蚀耐久试验如下。定子绕组的电源电压Vdc为391V。控制电路的电源电压Vcc为15V。转子的转速为1000r/min。此外，通过调整控制电压Vsp来调整转子的转速。试验中的无刷马达以转轴呈水平的状态旋转。无刷马达在空气温度10℃下旋转。进行无刷马达在无负荷的状态下旋转10000个小时的试验。

对于电腐蚀的判断，在当听觉上确认出异常而在轴承内部确认出波状磨损的时刻，判断为是受电腐蚀影响的寿命。

关于以上说明的实施例1，图14示出评价结果。

将转轴16与旋转体30的相对于轴心成为最外周的最外周面32a之间所产生的静电电容设为静电电容A。将定子铁芯11与作为导通材料的引线22之间所产生的静电电容设为静电电容B。

在进行测量的频率为10kHz时，A与B之间的关系为0.50A=B或B=3.08A时，在测量出的电压波形中确认出波形局部走样。但是，即使实施10000个小时的旋转试验，轴承也没有发生电腐蚀。

另外，在进行测量的频率为10kHz时，在A与B之间的关系满足0.50A<B<3.08A的情况下、更具体地说满足0.62A≤B≤2.07A的情况下，在测量出的电压波形中未发现波形走样。另外，即使实施10000个小时的旋转试验，轴承也没有发生电腐蚀。

从以上的情形显然导出下面的结果。即，在进行测量的频率为10kHz时，如果A与B之间的关系满足0.50A≤B≤3.08A，则能够抑制轴承发生电腐蚀。

在进行测量的频率为10kHz时，更优选的静电电容A与静电电容B的关系为0.62A≤B≤2.07A。在满足该关系的情况下，电压波形不会发生波形走样，并且能够抑制轴承发生电腐蚀。

其理由是基于下面的作用。托架17和托架19形成为等电位，从而电位的不平衡得到抑制。轴电压变低而能够防止存在于轴承内部的油膜的绝缘击穿。

另外，如果轴电压变低，则存在于轴承内部的油膜的绝缘击穿的机会也变少，因此发生波形走样的次数也减少。因此，能够抑制轴承发生电腐蚀。

如从这些结果也明确可知的那样，本发明的实施方式的电动机与以往的电动机相比，轴电压低，能够抑制电动机所具备的轴承发生电腐蚀。

(实施方式2)

列举具体例来说明使用本发明的实施方式1中所说明的电动机的电设备。

首先，作为本发明的实施方式2，说明将该电动机用于空调的室内机的情况。

如图15所示，空调的室内机210在壳体211的内部包括电动机201。电动机201在旋转轴的输出轴侧安装作为负载的横流风机(cross flow fan)212。空调的室内机210在壳体211的内部包括作为对电动机201进行驱动的驱动部的电动机驱动装置213。电动机201通过电动机驱动装置213被驱动。电动机201根据来自电动机驱动装置213的驱动信号进行旋转。如果电动机201旋转，则横流风机212也旋转。通过横流风机212旋转，将通过室内机用热交换器调节后的空气送到室内。

(实施方式3)

接着，作为本发明的实施方式3，说明将在上述的实施方式1中所说明的电动机用于空调的室外机的情况。

如图16所示，空调的室外机301在壳体311的内部包括电动机308。电动机308在旋转轴的输出轴侧安装作为负载的风扇312。电动机308作为送风用电动机发挥功能。空调的室外机301在壳体311的底板302上具有分隔板304。空调的室外机301通过分隔板304被划分为压缩机室306和热交换器室309。在压缩机室306中设置压缩机305。在热交换器室309中设置热交换器307和作为送风用电动机发挥功能的电动机308。在分隔板304的上部设置有电器柜310。在电器柜310内设置作为对电动机308进行驱动的驱动部的电动机驱动装置303。电动机308通过电动机驱动装置303被驱动。电动机308根据来自电动机驱动装置303的驱动信号进行旋转。如果电动机308旋转，则风扇312也旋转。如果风扇312旋转，则空气经由热交换器307流入到热交换器室309。

(实施方式4)

接着，作为本发明的实施方式4，说明将上述的实施方式1中所说明的电动机用于热水器的情况。

如图17所示，热水器330在壳体331的内部包括电动机333。电动机333在旋转轴的输出轴侧安装作为负载的风扇332。热水器330在壳体331的内部包括作为对电动机333进行驱动的驱动部的电动机驱动装置334。电动机333通过电动机驱动装置334被驱动。电动机333根据来自电动机驱动装置334的驱动信号进行旋转。如果电动机333旋转，则风扇332也旋转。通过风扇332旋转来向燃料气化室输送燃烧所需要的空气。

(实施方式5)

接着，作为本发明的实施方式5，说明将上述的实施方式1中所说明的电动机用于空气清洁器的情况。

如图18所示，空气清洁器340在壳体341的内部包括电动机343。电动机343在旋转轴的输出轴侧安装有作为负载的空气循环用风扇342。空气清洁器340在壳体341的内部包括作为对电动机343进行驱动的驱动部的电动机驱动装置344。电动机343通过电动机驱动装置344被驱动。电动机343根据来自电动机驱动装置344的驱动信号进行旋转。如果电动机343旋转，则空气循环用风扇342也旋转。通过空气循环用风扇342旋转，使空气在设置有空气清洁器340的室内循环。

在以上的说明中，作为使用本发明的实施方式1所示的电动机的电设备的具体例，示出了空调室内机、空调室外机、热水器、空气清洁器。本发明的实施方式1所示的电动机当然能够作为在其它的家庭用电设备、各种信息设备、产业设备等中使用的电动机来利用。

另外，本申请的实施方式的结构如上述那样是在通过PWM方式对电动机进行逆变器驱动的驱动电路中使用的电源供给电路、形成该电源供给电路的初级侧电路以及将该初级侧电路电连接至大地来进行接地的电路分别电绝缘的结构。对逆变器进行驱动的驱动电路包括控制电路等。

因此，即使不像现有技术那样采用将电动机所包含的定子铁芯等电连接至大地来进行接地的结构，也能够得到抑制轴承的电腐蚀的效果。

本发明的电动机能够减少轴电压，因此最适合抑制轴承发生电腐蚀。因此，主要作为在期望电动机的低价格化和电动机的高寿命化的电设备中使用的电动机是有效的。作为电设备，例如存在空调室内机、空调室外机、热水器、空气清洁器等。

Claims (7)

1.一种电动机，具备：

定子，其具有绕组和用于缠绕上述绕组的定子铁芯；

转子，其具有旋转体和贯通上述旋转体的轴心并固定于上述旋转体的转轴，该旋转体在圆周方向上与上述定子相对置地包括永磁体；

一对轴承，该一对轴承用于支承上述转轴；

一对托架，该一对托架用于固定上述轴承，并且具有导电性；以及

导通材料，其将上述一对托架电连接，

其中，在测量频率为10kHz时，在上述转轴与上述旋转体的相对于轴心成为最外周的最外周面之间产生的静电电容A和在上述定子铁芯与上述导通材料之间产生的静电电容B的关系为0.50A≤B≤3.08A。

2.一种电动机，具备：

定子，其具有绕组和用于缠绕上述绕组的定子铁芯；

转子，其具有旋转体和贯通上述旋转体的轴心并固定于上述旋转体的转轴，该旋转体在圆周方向上与上述定子相对置地包括永磁体；

一对轴承，该一对轴承用于支承上述转轴；

一对托架，该一对托架用于固定上述轴承，并且具有导电性；以及

导通材料，其将上述一对托架电连接，

其中，在测量频率为10kHz时，在上述转轴与上述旋转体的相对于轴心成为最外周的最外周面之间产生的静电电容A和在上述定子铁芯与上述导通材料之间产生的静电电容B的关系为0.62A≤B≤2.07A。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

上述导通材料是由绝缘材料覆盖金属线的引线。

4.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

上述一对托架的至少一方与上述定子铁芯通过绝缘树脂而一体成形。

5.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，

上述导通材料与上述定子铁芯接触，并且通过绝缘树脂一体成形。

6.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

上述旋转体在上述转轴与外周部之间具备电介质层，该外周部具有与上述旋转体的轴心方向平行的、成为上述旋转体的外周的外周面。

7.一种电设备，其具备根据权利要求1或2所述的电动机以及对上述电动机进行驱动的驱动部。

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