電動機およびそれを備えた電気機器

【課題】ＰＷＭ方式でインバータ駆動される電動機において、軸受の電食の発生を抑制する。
【解決手段】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子と、前記回転子の中央を貫通するように前記回転子を締結したシャフトとを含む回転体と、前記シャフトを支持する軸受と、前記軸受を固定する２つのブラケットとを備え、前記軸受単体の耐電圧よりも、前記軸受の軸受内輪と軸受外輪との間に現れる軸電圧が抑えられている構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関するもので、特に軸受の電食の発生を抑制するように改良された電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機はパルス幅変調（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（以下、ＰＷＭ方式という）のインバータにより駆動する方式を採用するケースが多くなってきている。こうしたＰＷＭ方式のインバータ駆動の場合、巻線の中性点電位が零とならないため、軸受の外輪と内輪間に電位差（以下、軸電圧という）を発生させる。軸電圧は、スイッチングによる高周波成分を含んでおり、軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に微小電流が流れ軸受内部に電食が発生する。電食が進行した場合、軸受内輪、軸受外輪または軸受ボールに波状摩耗現象が発生して異常音に至ることがあり、電動機における不具合の主要因の１つとなっている。
【０００３】
従来、電食を抑制するためには、以下のような対策が考えられている。
（１）軸受内輪と軸受外輪を導通状態にする。
（２）軸受内輪と軸受外輪を絶縁状態にする。
（３）軸電圧を低減する。
【０００４】
上記（１）の具体的方法としては、軸受の潤滑剤を導電性にすることが挙げられる。但し、導電性潤滑剤は、時間経過とともに導電性が悪化することや摺動信頼性に欠けるなどの課題がある。また、回転軸にブラシを設置し、導通状態にする方法も考えられるが、この方法もブラシ摩耗粉やスペースが必要となるなどの課題がある。
【０００５】
上記（２）の具体的方法としては、軸受内部の鉄ボールを非導電性のセラミックボールに変更することが挙げられる。この方法は、電食抑制の効果は非常に高いが、コストが高い課題があり、汎用的な電動機には採用できない。
【０００６】
上記（３）の具体的方法としては、固定子鉄心と導電性を有した金属製のブラケットとを電気的に短絡させることで、静電容量を変化させて軸電圧を低減する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、電動機の固定子鉄心などを大地のアースへ電気的に接続する構成も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
ところで、近年、固定子側の固定子鉄心などの固定部材をモールド材などでモールドして、信頼性を高めたモールドモータが提案されている。そこで、金属製のブラケットに代えてこのような絶縁性のモールド材で軸受を固定し、軸受外輪側に発生する不要な高周波電圧や軸受内外輪間を流れる不要な高周波電流を抑制することが考えられる。
【０００８】
ところが、このようなモールド材は樹脂であり軸受を固定するには強度が不十分な場合がある。また玉軸受のような軸受は一般的に、例えば外輪とハウジング内周面との間に隙間がある場合、伝達負荷によってシャフトにラジアル方向の力が発生する。このような力が発生すると、径方向の相対差によって滑り現象が発生しやすくなる（このような滑り現象はクリープと呼ばれている）。このようなクリープは、一般的に外輪をブラケットなどのハウジングに強固に固定することで抑制できるが、固定部材が樹脂成形のため寸法精度が悪く、軸受のクリープ不具合が発生しやすくなったりするなどの課題があった。
【０００９】
なお、近年の電動機の高出力化に伴い、軸受をより強固に固定することが必要となっているが、予め鋼板で加工され寸法精度の良好な金属製のブラケットを軸受の固定に採用するなど、クリープ対策を施すことが必要不可欠となっている。とりわけ、軸受は回転軸に対して２箇所で受ける構造が一般的であるが、強度的な面や実施の容易性などの理由から、２つの軸受に対して金属製のブラケットで固定することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１５９３０２号公報
【特許文献２】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】
【００１１】
しかしながら、特許文献１のような従来の方法は短絡させる方法なので、軸電圧が高くなってしまう場合があった。
【００１２】
また、電動機をＰＷＭ方式にてインバータ駆動する駆動回路（制御回路などを含む）の電源供給回路と、その電源供給回路の１次側回路および１次側回路側の大地へのアースとは電気的に絶縁された構成である場合、特許文献２のように電動機の固定子鉄心などを大地のアースへ電気的に接続する構成を採用しても、軸電圧の低減は困難であった。
【００１３】
本発明の電動機は、上記課題に鑑みなされたものであり、軸受における電食の発生を抑制した電動機およびそれを備えた電気機器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】
【００１４】
本発明の電動機は、上記目的を達成するために、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子と、前記回転子と締結したシャフトと、前記回転子の前後でシャフトを支持する軸受と、前記軸受を固定するブラケットとを備え、前記軸受の軸受内輪と軸受外輪との間の軸電圧は、前記軸受単体の耐電圧よりも低く抑えられている電動機である。
【００１５】
軸受が回転中に軸受内のグリスで潤滑効果を発生させることにより、内輪と玉、かつ、外輪と玉の間に静電容量が発生し、軸電圧が発生する。この軸受に発生する軸電圧より高い耐電圧の軸受を電動機に付与することで、軸電圧が耐電圧を超えることで発生する軸受内輪と軸受外輪の電気的な短絡現象を防止し、電食を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の電動機は、軸受単体の耐電圧を前記軸受単体のグリスによる油膜厚さとグリスの耐電圧から求めたものである。軸受単体の耐電圧は、グリスによる油膜の厚さとグリス単体の耐電圧の関係から軸受単体の耐電圧を求めることができる。この求まった耐電圧よりも軸電圧が低い電動機であれば、軸電圧が耐電圧を超えることで発生する軸受内輪と軸受外輪の電気的な短絡現象を防止できる効果により、電食を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の電動機は、軸受単体のグリスの静電正接の大きさが０．１以内である。グリスの静電正接の大きさが０．１以内であれば、グリスに掛ける電圧と電流の位相差の大きさが５°以内となり、ほぼ理想的なコンデンサ構造となっている。そのため、コンデンサの内部抵抗をほぼ無視できるため、内部抵抗による絶縁劣化を防止することが可能であるため、軸電圧が耐電圧を超えることで発生する軸受内輪と軸受外輪の電気的な短絡現象を防止できる効果により、電食を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の電動機は、シャフトと回転子の外周との間に誘電体層を設けた構成である。回転体に誘電体層を設けることで回転子側のインピーダンスを調整することが可能となり、固定子側のインピーダンスとのバランスを保つことで、軸受内輪と軸受外輪との間の軸電圧を低減することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の電動機は、２つのブラケットが電気的に接続されるとともに固定子鉄心とは絶縁された構成である。このような構成により、２つのブラケットの電気的電位を同じにすることができ、軸電圧を安定させることができ、使用環境などに影響されることなく軸電圧を抑制できる。
【００２０】
また、本発明の電動機は、２つのブラケットの少なくとも一方と固定子鉄心とが絶縁樹脂により一体成形された構成である。このような構成により、２つの導電性ブラケットを電動機内部でリード線などを介して電気的に接続することで、使用環境や外部応力などに対して、信頼性の高い電気的接続とすることができる。
【００２１】
また、本発明の電動機は、回転子が固定子の内周側に回転自在に配置された構成である。また、本発明の電気機器は、上述した電動機を備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電動機によれば、軸受における電食の発生を抑制した電動機およびそれを備えた電気機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエアコン室内機の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの部分断面図
【図３】同モータの回転体の斜視図
【図４】軸受とグリスの関係を示す図
【図５】シャフトと回転体の最外円周面間の静電容量の測定方法を示す図
【図６】軸電圧の測定方法を示す図
【図７】実施例１における軸電圧４．０Ｖ時の電圧波形を示す図
【図８】実施例１における軸電圧８．０Ｖ時の電圧波形を示す図
【図９】実施例１における軸電圧２０．０Ｖ時の電圧波形を示す図
【図１０】実施例１の評価結果を示す図
【図１１】他の構成例としてのアウタロータ型の電動機の断面図
【図１２】本発明の実施の形態２におけるエアコン室外機の構成図
【図１３】本発明の実施の形態３における給湯機の構成図
【図１４】本発明の実施の形態４における空気清浄機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室内機の構成を示したものである。同図において、エアコン室内機１０１の筐体１０２内には電動機１０３が搭載されている。その電動機１０３の回転軸にはクロスフローファン１０４が取り付けられている。電動機１０３は電動機駆動装置１０５によって駆動される。電動機駆動装置１０５からの通電により、電動機１０３が回転し、それに伴いクロスフローファン１０４が回転する。そのクロスフローファン１０４の回転により、室内機用熱交換器（図示せず）を介して空気調和された空気を室内に送風する。
【００２６】
次に、電動機１０３について説明する。図２において、固定子鉄心１１には、固定子鉄心１１を絶縁するインシュレータとしての樹脂２１が介在して、固定子巻線１２が巻装されている。そして、このような固定子鉄心１１は、他の固定部材とともにモールド材としての絶縁樹脂１３にてモールド成形されている。ここでは絶縁樹脂１３に不飽和ポリエステル樹脂成形材料を使用した。これらの部材をこのようにモールド一体成形することにより、外形が概略円筒形状をなす固定子１０が構成されている。そして固定子１０の内側には、空隙を介して回転体３０（図３参照）が挿入されている。
【００２７】
回転子１４のシャフト１６には、シャフト１６を支持する２つの軸受１５ａ、１５ｂが取り付けられている。軸受１５ａ、１５ｂは複数の鉄ボールを有した円筒形状の玉軸受であり、内輪側がシャフト１６に固定されている。図２では、シャフト１６がブラシレスモータ本体から突出した側となる出力軸側において、軸受１５ａがシャフト１６を支持し、その反対側（以下、反出力軸側と呼ぶ）において、軸受１５ｂがシャフト１６を支持している。以上のような構成により、シャフト１６が２つの軸受１５ａ、１５ｂに支承され、回転子１４が回転自在に回転する。
【００２８】
そして、これらの軸受１５ａ、１５ｂは、上述したようなクリープによる不具合を抑制するため、予め鋼板で加工され寸法精度の良好な、導電性を有した金属製のブラケットにより外輪側が固定されている。電動機の高出力化が要求される場合には、このような構成が有効である。図２では、出力軸側の軸受１５ａが予圧バネ３３を挿入されたブラケット１７により固定され、反出力軸側の軸受１５ｂがブラケット１９により固定されている。
【００２９】
ブラケット１７は概略円板形状であり、円板の中央部に軸受１５ａの外周径とほぼ等しい径の突出部を有しおり、この突出部の内側は中空となっている。プリント基板１８を内蔵したのち、このようなブラケット１７の突出部の内側に予圧バネ３３を挿入し軸受１５ａに圧入するとともに、ブラケット１７の外周に設けた接続端部と固定子１０の接続端部とが嵌合するように、ブラケット１７を固定子１０に圧入することにより、本ブラシレスモータが形成される。このように構成することで、組立作業の容易化を図るとともに、軸受１５ａの外輪側は金属製のブラケット１７に固定されるため、クリープによる不具合も抑制し、予圧バネ３３によりシャフト１６の振れや共振による異音を防止している。
【００３０】
また、ブラケット１９には、導通ピン２２が予め電気的に接続されている。すなわち、図２に示すように、ブラケット１９のつば部１９ｂに導通ピン２２の一方の先端が接続されている。導通ピン２２は絶縁樹脂１３の内部に配置され、ブラケット１９と同様に絶縁樹脂１３とモールド一体成形されている。なお、導通ピン２２を電動機内部として絶縁樹脂１３の内部に配置することで、導通ピン２２を錆や外力などから予防し、使用環境や外部応力などに対して、信頼性の高い電気的接続としている。
【００３１】
そして導通ピン２２は、絶縁樹脂１３の内部において、つば部１９ｂから本ブラシレスモータの外周方向へと延伸し、本ブラシレスモータの外周近辺からシャフト１６とほぼ平行して出力軸側へとさらに延伸している。そして、絶縁樹脂１３の出力軸側の端面から、導通ピン２２の他方の先端が露出しており、その先端には導通ピン２２をブラケット１７に電気接続するための導通ピン２３が接続されている。すなわち、ブラケット１７を固定子１０に圧入したとき、導通ピン２３がブラケット１７に接触し、ブラケット１７と導通ピン２３との導通が確保される。
【００３２】
このような構成により、ブラケット１７とブラケット１９との２つのブラケットは、導通ピン２２を介して電気的に接続される。また、ブラケット１７およびブラケット１９は、絶縁樹脂１３により固定子鉄心１１と絶縁された状態で、この２つのブラケットが電気的に接続される。つまりブラケット１７とブラケット１９とを電気的に接続し両ブラケットを同電位とすることで、シャフト１６を介しての高周波電流が流れにくい状態としている。
【００３３】
次に、図３は回転体３０の斜視図で、回転子鉄心３１を含む円板状の回転子１４と、回転子１４の中央を貫通するようにして回転子１４を締結したシャフト１６とを有している。回転子１４は、固定子１０の内周側に対向して周方向に永久磁石であるフェライト樹脂磁石３２を保持している。なおフェライト樹脂磁石３２はフェライト焼結磁石や希土類ネオジウム系焼結磁石であってもよい。最外周部のフェライト樹脂磁石３２から内周側のシャフト１６に向かって、回転子鉄心３１の外周部を構成する外側鉄心３１ａ、誘電体層５０、回転子鉄心３１の内周部を構成する内側鉄心３１ｂと順に配置するような構造を有している。
【００３４】
誘電体層５０を設けることで回転子１４側のインピーダンスを調整することが可能となり、固定子１０側のインピーダンスとのバランスを保つことで、軸受内輪と軸受外輪との間の軸電圧を低減することが可能となる。すなわち、このインピーダンスを調整することで、軸電圧（すなわち中性点電位から固定子鉄心１１、固定子１０と回転子１４間の空間、回転子１４、誘電体層５０、シャフト１６を介して誘起される軸受の内輪に発生する電圧と、中性点電位からブラケットを介して誘起される軸受の外輪に発生する電圧との差）を同電位に近づけることで軸電圧を小さくし、軸受内輪と軸受外輪の電気的な短絡現象を防止できる効果により、電食を抑制することができる。
【００３５】
なお、このブラシレスモータには制御回路を含めた駆動回路を実装したプリント基板１８が内蔵されている。このプリント基板１８を内蔵したのち、ブラケット１７を固定子１０に圧入することにより、ブラシレスモータが形成される。また、プリント基板１８には、巻線の電源電圧Ｖｄｃ、制御回路の電源電圧Ｖｃｃおよび回転数を制御する制御電圧Ｖｓｐを印加するリード線や制御回路のグランド線などの接続線２０が接続されている。
【００３６】
接続線２０を介して各電源電圧および制御信号を供給することにより、プリント基板１８の駆動回路により、固定子巻線１２に駆動電流が流れ、固定子鉄心１１から磁界が発生する。そして、固定子鉄心１１からの磁界とフェライト樹脂磁石３２からの磁界とにより、それら磁界の極性に応じて吸引力および反発力が生じ、これらの力によってシャフト１６を中心に回転子１４が回転する。
【００３７】
なお、駆動回路を実装したプリント基板１８上のゼロ電位点部は、大地のアースおよび１次側（電源）回路とは絶縁され、大地のアースおよび１次側電源回路の電位とは、フローティングされた状態である。ここで、ゼロ電位点部とはプリント基板１８上における基準電位としての０ボルト電位の配線のことであり、通常グランドと呼ばれるグランド配線を示している。接続線２０に含まれるグランド線は、このゼロ電位点部、すなわちグランド配線に接続される。
【００３８】
つまり、駆動回路が実装されたプリント基板１８に接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路、制御回路の電源電圧を供給する電源回路、制御電圧を印加するリード線および制御回路のグランド線などは、巻線の電源電圧を供給する電源回路に対する１次側（電源）回路、制御回路の電源電圧を供給する電源回路に対する１次側（電源）回路、これら１次側（電源）回路と接続された大地のアースおよび独立して接地された大地のアースのいずれとも電気的に絶縁されている。
【００３９】
ここで１次側（電源）回路電位および大地のアースの電位に対して、プリント基板１８に実装された駆動回路は電気的に絶縁された状態であることから、電位が浮いた状態となっている。これは電位がフローティングされた状態とも表現され、よく知られている。また、このようなことから、プリント基板１８に接続される巻線の電源電圧を供給する電源回路および制御回路の電源電圧を供給する電源回路の構成は、フローティング電源とも呼称され、これもよく知られた表現である。
【００４０】
次に、図４は軸受とグリスの関係を示す図である。軸受は、軸受内輪６２と軸受外輪６１と軸受玉７０とグリスより構成されており、グリスは予圧バネ３３からの予圧Ｆによりグリス油膜７１を形成し、軸受内輪６２と軸受外輪６１および軸受玉７０が接触面積Ｓの面積で油膜厚さｈｃのグリス油膜７１を介し、潤滑されている。
【００４１】
このグリスは絶縁体であり、軸受の導電体によりコンデンサを形成しており、その耐電圧はグリスの油膜厚さｈｃとグリス単体の耐電圧から、以下の（式１）により表される。
【００４２】
【数１】

すなわち、軸受が油膜形成されている状態であれば、その耐電圧は油膜厚さｈｃとグリス単体の耐電圧Ｖ２５ｄに比例する。
【００４３】
また、Ｈａｍｒｏｃｋ−Ｄｏｗｓｏｎによれば、油膜厚さｈｃは以下の（式２）により表される。
【００４４】
【数２】

すなわち、油膜厚さｈｃは、速度の０．６８乗に比例し、予圧の−０．０７３乗に比例する。
【００４５】
このように式（１）と式（２）に記載のパラメータが決まるとことにより、耐電圧Ｖｂｄは一意に求めることができる。この耐電圧Ｖｂｄが、軸受の外輪と内輪間に発生する軸電圧より大きいと、軸受内部に微小電流が流れるという放電現象を防止することができ、電食の進行がない状態を保つことが可能である。
【００４６】
また、軸受の静電容量Ｃは、以下の（式３）により表される。
【００４７】
【数３】

すなわち、軸受の静電容量Ｃは、軸受内輪６２と軸受外輪６１および軸受玉７０により構成される接触面積Ｓに比例し、グリス油膜７１の油膜厚さｈｃに反比例の関係にある。
【００４８】
また、Ｈｅｒｔｚによれば、接触面積Ｓは以下の（式４）により表される。
【００４９】
【数４】

すなわち、接触面積Ｓは予圧の２／３乗に比例する。
【００５０】
また、軸受をコンデンサと考えると、その静電正接は以下の（式５）で表される。
【００５１】
【数５】

すなわち、静電正接は、小さければ抵抗成分が小さく損失が小さくなる。これは、軸受１５ａ・軸受１５ｂが絶縁体とした場合に抵抗成分があると絶縁耐力の低下に繋がり、上記グリス単体の耐電圧Ｖ２５ｄの低下に繋がる。
【００５２】
また、軸受に掛かる電圧と電流の位相差は、コンデンサに掛かる電圧と電流の位相差の９０°が理想的であるが、通常±５°以内であると絶縁体として絶縁耐力の低下を抑えることができる。
【００５３】
この位相差±５°以内は静電正接では±０．１以内である。すなわち、静電正接±０．１以内のグリスを選択し、軸受１５ａ・軸受１５ｂの耐電圧Ｖｂｄが軸受１５ａ・軸受１５ｂに発生する軸電圧Ｖｂよりも大きく調整することも可能となる。
【００５４】
このように、軸受の静電容量は、速度が一定とすると予圧Ｆの変化により油膜厚さｈｃも一定となり影響がほぼ無く、接触面積Ｓが予圧の２／３乗に比例し変化する。
【００５５】
次に、本発明について実施例を用いてより具体的に説明する。
【実施例１】
【００５６】
図２に示すような構成で、ベアリングの耐電圧Ｖｂｄが７．０Ｖのときに軸電圧が４．０Ｖ、８．０Ｖ、２０．０Ｖとなるよう電動機を作成した。軸電圧の調整は、回転体３０に形成された誘電体層５０の幅にて調整しており、静電容量はそれぞれ、５ｐＦ、１０ｐＦ、２５ｐＦとなった。この誘電体層５０の静電容量は図５のように回転体３０の外周とシャフト１６の間をＬＣＲメーター６０を使用し、測定周波数１０ｋＨｚ、測定温度２０℃、測定電圧１Ｖで測定した。軸電圧の測定は、同一固定子を使用し、それぞれの回転子を入れ替える方法で測定を実施した。
【００５７】
図６は、本実施例１の軸電圧の測定方法を示す図である。軸電圧測定時には直流安定化電源を使用し、巻線の電源電圧Ｖｄｃを３９１Ｖ、制御回路の電源電圧Ｖｃｃを１５Ｖとし、回転数１０００ｒ／ｍｉｎの同一運転条件下で測定を行った。なお、回転数は制御電圧Ｖｓｐにて調整し、運転時のブラシレスモータ姿勢はシャフト水平とした。また、ブラシレスモータは厚さ２０ｍｍの木製板の上に設置した。
【００５８】
軸電圧の測定は、デジタルオシロスコープ１３０（テクトロニクス製ＤＰＯ７１０４）と高電圧差動プローブ１２０（テクトロニクス製Ｐ５２０５）により、電圧波形を観測して、波形崩れが発生しないかどうか確認を行い、ピーク−ピーク間の測定電圧を軸電圧とした。なお、デジタルオシロスコープ１３０は、絶縁トランス１４０にて絶縁している。
【００５９】
また、高電圧差動プローブ１２０の＋側１２０ａは、長さ約３０ｃｍのリード線１１０を介し、リード線の導体を直径約１５ｍｍのループ状にして、その内周をシャフト１６の外周に導電接触させることで、シャフト１６に電気的に接続している。高電圧差動プローブ１２０の−側１２０ｂは、長さ約３０ｃｍのリード線１１１を介し、ブラケット１７にリード線１１１の先端を導電性テープ１１２にて導電接触させることで、ブラケット１７に電気的に接続している。
【００６０】
計測した電圧波形は、完全波形崩れ、一部波形崩れ、波形崩れなしの３分類に区分けした。完全波形崩れは軸電圧のパルス状の波形が完全になくなっている状態であり、一部波形崩れは軸電圧のパルス状の波形が数個単位でなくなっている状態であり、波形崩れなしは軸電圧のパルス状の波形が連続して発生しておりかつ一部部分でもなくなっていない状態とする。波形崩れなしの状態は軸受内部の油膜が絶縁破壊を起こしていない状態であり、電食の発生を防止できる状態である。また、波形崩れの状態は軸受内部の油膜が絶縁破壊を起こしている状態であり、運転時間によっては電食を発生させる状態である。
【００６１】
図７は軸電圧が２０．０Ｖ、図８は軸電圧が８．０Ｖ、図９は軸電圧が４．０Ｖのときの電圧波形を示している。図７の波形は完全波形崩れの状態にあり、図８の波形は一部波形崩れの状態にあり、図９の波形は波形崩れなしの状態にある。
【００６２】
図１０はこれらの結果をまとめたものであるが、軸電圧Ｖｂが耐電圧Ｖｂｄ以上の場合では、波形崩れがあり放電現象が起きている。軸電圧Ｖｂが耐電圧Ｖｂｄより小さい場合では、波形崩れがなく、放電現象が発生していない。
【００６３】
これらの結果からもわかるように、軸受単体の耐電圧よりも、軸受の軸受内輪と軸受外輪との間に現れる軸電圧を抑えることで、軸電圧が耐電圧を超えることで発生する軸受内輪と軸受外輪の電気的な短絡現象を防止し、電食を抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では回転子が固定子の内周側に回転自在に配置されたインナロータ型のブラシレスモータである電動機の例を挙げて説明したが、回転子が固定子の外周側に配置されたアウタロータ型の電動機にも本発明を適用することができる。図１１は、本実施の形態における他の構成例としてのアウタロータ型の電動機の断面を示した構成図である。なお、図２と同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００６５】
同図において、固定子巻線１２が巻装された固定子鉄心１１は絶縁樹脂１３にてモールド成形されて、固定子１０が構成されている。さらに、固定子１０にはブラケット１７およびブラケット１９が一体成形されており、ブラケット１７に軸受１５ａが固定され、ブラケット１９に軸受１５ｂが固定されている。軸受１５ａおよび軸受１５ｂの内輪側にはシャフト１６が貫通し、シャフト１６の一方の端部に中空円筒形状の回転子１４が締結されている。
【００６６】
また、回転体３０の内周側中空部に固定子鉄心１１が配置される。そして、回転体３０において、外側鉄心３１ａと内側鉄心３１ｂとで挟むようにして、環状の誘電体層５０を設けている。また、軸受１５ａと軸受１５ｂとを導通ピン２２などで電気的に接続している。このようなアウタロータ型の電動機においても、図１のような構成と同様、図１１に示すように誘電体層５０を設け、かつブラケット１７とブラケット１９を電気的に接続する構造を設けることにより、同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室外機の構成を説明する。図１２において、エアコン室外機は筐体２０１の底板２０２に立設した仕切り板２０３により、
圧縮機室２０４と熱交換器室２０５とに区画されている。圧縮機室２０４には圧縮機２０６が配設されている。熱交換器室２０５には熱交換器２０７および電動機２０８が配設されている。仕切り板２０３の上部には電装品箱２０９が配設されている。
【００６８】
電動機２０８は電装品箱２０９内に収容された電動機駆動装置２１０により駆動され、その電動機２０８の回転に伴い、ファン２１１が回転し、熱交換器２０７を通して熱交換器室２０５に送風する。
【００６９】
（実施の形態３）
次に、本発明にかかる電気機器の例として、給湯機の構成を説明する。図１３において、給湯器の筐体３０１内には電動機３０２が搭載されている。その電動機３０２の回転軸にはファン３０３が取り付けられている。電動機３０２は電動機駆動装置３０４によって駆動される。電動機駆動装置３０４からの通電により、電動機３０２が回転し、それに伴いファン３０３が回転する。そのファン３０３の回転により、燃料気化室（図示せず）に対して燃焼に必要な空気を送風する。
【００７０】
（実施の形態４）
次に、本発明にかかる電気機器の例として、空気清浄機の構成を説明する。図１４において、空気清浄機の筐体４０１内には電動機４０２が搭載されている。その電動機４０２の回転軸には空気循環用ファン４０３が取り付けられている。電動機４０２は電動機駆動装置４０４によって駆動される。電動機駆動装置４０４からの通電により、電動機４０２が回転し、それに伴いファン４０３が回転する。そのファン４０３の回転により空気を循環する。
【００７１】
なお、上述の説明では、本発明にかかる電気機器の実施例として、エアコン室外機、エアコン室内機、給湯機、空気清浄機などに搭載される電動機を取り上げたが、その他の電動機にも、また、各種情報機器に搭載される電動機や、産業機器に使用される電動機にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の電動機は、軸電圧を減少させることが可能であり、軸受の電食発生を抑制したもので、主に電動機の低価格化および高寿命化が要望される機器で、例えばエアコン室内機、エアコン室外機、給湯機、空気清浄機などに搭載される電動機に有効である。
【符号の説明】
【００７３】
１０固定子
１３絶縁樹脂
１４回転子
１５ａ軸受
１５ｂ軸受
１６シャフト
１７ブラケット
１９ブラケット
３０回転体
３１回転子鉄心
３２フェライト樹脂磁石
５０誘電体層
６１軸受外輪
６２軸受内輪

【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子と、前記回転子に締結したシャフトと、前記回転子の前後でシャフトを支持する軸受と、前記軸受を固定するブラケットとを備え、
前記軸受の軸受内輪と軸受外輪との間の軸電圧は、前記軸受単体の耐電圧よりも低く抑えられている電動機。
【請求項２】
前記軸受単体の耐電圧は、前記軸受単体のグリスによる油膜厚さとグリスの耐電圧から求めたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記軸受単体のグリスの静電正接の大きさが０．１以内であることを特徴とする請求項１または２記載の電動機。
【請求項４】
前記シャフトと前記回転子の外周との間に誘電体層を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記ブラケット同士は電気的に接続されるとともに、前記固定子鉄心とは絶縁されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項６】
前記ブラケットの少なくとも一方と前記固定子鉄心とは、絶縁樹脂により一体成形されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記回転子は、前記固定子の内周側に回転自在に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機を備えたことを特徴とする電気機器。

【図１】