空氣調節機的制作方法

專利名稱：空氣調節機的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備對用于進行送風的風扇進行旋轉驅動的電動機的空氣調節機。
背景技術：
進行冷卻和供暖等的空氣調節的空氣調節機，一般具備用于進行送風的風扇和用于對該風扇進行旋轉驅動的電動機。另外，近年作為電動機，多采用所謂無刷電動機。在無刷電動機中使用脈沖寬度調節(Pulse Width Modulation)方式(以下稱PWM方式)的逆變器。然而，PWM方式，由于利用高頻的脈沖來進行切換，所以從無刷電動機容易輻射不需要的高頻信號。因此，例如專利文獻1所公開的空氣調節機實現減小來自電動機輻射的高頻噪音。該空氣調節機的容易被噪音輻射的地方被防護蓋覆蓋，防護蓋與空氣調節機的內部的接地線連接。另外，在電動機是PWM方式的逆變器驅動的情況下，繞組的中性點電位不為零。由此，在軸承的外輪與內輪之間產生電位差(以下稱軸電壓)。軸電壓包含由切換引起的高頻成分，當軸電壓達到軸承的內部的油膜的絕緣破壞電壓時，微小電流在軸承的內部流動。因此，在軸承的內部發生電蝕。在電蝕進行的情況下，可能在軸承的內輪、軸承的外輪或軸承球發生波狀的磨耗現象，甚至導致異響。該異響是電動機故障的主要原因之一。如上述，在使用了 PWM方式的電動機中，容易發生成為噪音的不需要的高頻信號。 而且，由于這樣的不需要的電磁輻射，容易在軸承發生電蝕。歷來，為了抑制電蝕，實施以下那樣的對策。(1)將軸承的內輪與軸承的外輪導通。(2)使軸承的內輪與軸承的外輪絕緣。(3)減低軸電壓。作為上述(1)的具體的結構，是使用導電性的潤滑劑作為軸承的潤滑劑的結構。 但是，導電性潤滑劑隨著時間的推移而導電性惡化。另外，導電性潤滑劑隨著時間的推移而滑動可靠性惡化。另外，也有在旋轉軸設置電刷并設為導通狀態的結構，但是產生電刷的磨耗粉，和需要設置電刷的空間。作為上述O)的具體的結構，是將軸承的內部的鐵球變更為非導電性的瓷球的結構。該結構對于電蝕的抑制是非常有效的，但是另一方面成本高。因此，不能用于通用的電動機。作為上述(3)的具體的結構，是通過使定子鐵芯與具有導電性的金屬制的托架電性短路來使靜電電容變化，來減低軸電壓的結構。例如，在專利文獻2中，通過使定子鐵芯與托架短路，定子一側的阻抗率變低，由此能抑制軸承的電蝕。一般的，洗衣機和食器洗滌干燥機等、使用水并且需要防止觸電的電動機，除充電部的絕緣(即基礎絕緣)以外，需要追加獨立的絕緣。另一方面，使用在空氣調節機的電動機，由于沒有觸電的擔憂，所以不需要這樣的、基礎絕緣以外的獨立的絕緣。
因而，使用在空氣調節機的電動機的轉子為非絕緣結構的情況較多。因此，轉子側 (也就是軸承的內輪側)的阻抗率低。與此相反，定子側(也就是軸承的外輪側)由于是絕緣結構，所以阻抗率高。該情況下，發生由阻抗率所致的電壓下降的差，并且軸承的內輪側的電位高，與此相對軸承的外輪側的電位低。因此，在軸承的電位變為不平衡，發生高的軸電壓。通過這樣的高的軸電壓，在軸承發生電蝕。為了避開這樣的狀態，在上述電動機中，定子鐵芯與托架短路。由此，定子鐵芯與托架之間的靜電電容成分消失，如上述，定子側的阻抗率變低，并且與轉子側的阻抗率近似。另外，在近年的電動機中，定子側的定子鐵芯等固定部件通過模壓(Mold)材料等被模壓，以實現可靠性的提高。這樣的電動機被稱為模壓電機(Molded Motor)。在模壓電機中，代替金屬制的托架，通過絕緣性的模壓材料，軸承被固定，由此能抑制在軸承的外輪側發生的不需要的高頻電壓，和在軸承的內外輪之間流動的不需要的高頻電流。然而，由于這樣的模壓材料是樹脂，所以作為固定軸承的用途，強度不充分。另外，由于這樣的模壓材料通過樹脂成形被制作，所以尺寸精度差，并且容易發生軸承的蠕變。一般的，支承(bearing) 那樣的軸承，例如在外輪和外罩的內周面之間有間隙的情況下，通過傳遞負荷，在旋轉軸發生徑向的方向的力。發生這樣的力時，根據徑方向的相對差容易發生滑動現象。這樣的滑動現象被稱為蠕變。一般的，蠕變通過將外輪堅固地固定在托架等的外罩而被抑制。另一方面，伴隨電動機的高輸出化，需要更堅固地固定軸承。因此，作為蠕變對策，在軸承的固定中使用例如預先用鋼板加工的、尺寸精度高的金屬制的托架是不可缺的。另外，一般是軸承對于旋轉軸在兩處承受的結構。因此，由于強度和實施的容易性等的理由，兩個軸承通過金屬制的托架被固定。這樣，在通過改變定子側的阻抗率來保持軸承的內輪與軸承的外輪之間的電位平衡并且抑制電蝕的結構的情況下，根據電動機的使用環境阻抗率失去平衡時，相反地軸電壓變高，并且容易發生電蝕。特別是，作為室內機的空氣調節機的情況下，由金屬形成的熱交換器占空氣調節機的內部的比例大。而且，由于與熱交換器對置配置與旋轉軸連接的風扇，所以在熱交換器與風扇之間容易形成大的靜電電容。因此，這樣的空氣調節機的情況下，靜電電容進行影響而在電動機的阻抗率失去平衡的可能性高。即，從定子鐵芯輻射的高頻信號通過熱交換器和風扇作為高頻電流流入旋轉軸，并且軸承的內輪側的電位可能變得更高。另外，兩個軸承分別被金屬制的托架固定的情況下，通常由于上述的強度性的理由，一個托架與另一個托架的形狀和配置狀態不同。因此，兩托架的阻抗率不同。因而，被一個托架引起的電位和被另一個托架引起的電位不同。也就是，在兩個軸承的軸電壓不同， 即使在一個軸承上不發生電蝕的情況下，在另一個他方軸承也可能發生電蝕。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2007-198628號公報專利文獻2 日本特開2007-159302號公報

發明內容
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本發明提供能抑制在電動機的軸承的電蝕的發生的空氣調節機。本發明的空氣調節機包括包含導電性金屬部件而構成的熱交換器；對通過熱交換器而被空氣調節后的空氣進行送風的風扇；和通過與風扇連接的旋轉軸對風扇進行旋轉驅動的電動機。而且本發明，電動機包括繞組卷繞在定子鐵芯的定子；以旋轉軸為中心與定子對置配置的轉子；支承旋轉軸的軸承；和將軸承固定的兩個導電性的托架。而且本發明，在熱交換器的導電性金屬部件具有用于進行地面接地的接地部。而且本發明，使兩個托架相互電連接，并且將定子鐵芯與接地部電連接。根據該結構，由于定子鐵芯與接地部連接，所以定子鐵芯的電位為零。而且，由于熱交換器也與接地部連接，所以能抑制從熱交換器經由風扇流入旋轉軸的高頻電流，并且能抑制對軸承的內輪側的電位的影響。另外，通過使兩個托架電連接，兩托架變為相同電位，能抑制經由旋轉軸的高頻電流的流動。而且，由于兩托架為相同電位，所以一個軸承的內輪與外輪之間的電位差和另一個軸承的內輪與外輪之間的電位差，為近似或者相同。這樣，對于由導電性的托架分別固定的兩個軸承，軸承的內輪和軸承的外輪之間的電位差變小。也就是，能一邊確保軸承的固定強度，一邊抑制因高頻而發生的軸承的電蝕。因而，根據本發明的空氣調節機，由于能抑制在電動機的兩個軸承發生的軸電壓變低，所以能抑制電動機的電蝕的發生。


圖1是本發明的實施方式一的空氣調節機的結構圖。圖2是同一實施方式的空氣調節機的電動機的局部截面圖。圖3是表示同一實施方式的空氣調節機的結構的示意圖。圖4是表示同一實施方式的空氣調節機的其它結構的示意圖。圖5是表示同一實施方式的空氣調節機的又一其它結構的示意圖。
具體實施例方式(實施方式一)圖1是本發明的實施方式一的空氣調節機100的結構圖。在本實施方式中，作為室內機以設置于室內的空氣調節機100為例進行說明。如圖1所示，空氣調節機100在機箱101的內部具備熱交換器102、風扇103、電動機104和電源部105。熱交換器102包含導電性金屬部件而構成，為了進行供暖氣和制冷，而對從吸入部(未圖示)獲得的空氣進行熱交換。風扇103是橫流(crossflow)風扇，通過熱交換器 102對已被空氣調節的空氣進行送風。電動機104通過電動機104的旋轉軸16與風扇103 連接，對風扇103進行旋轉驅動。另外，電源部105供給用于使電動機104和其它電氣部件工作的電力。根據這樣的空氣調節機100的結構，由熱交換器102進行了空氣調節的空氣， 通過風扇103的旋轉例如被送風到室內。接著，針對內置于本實施方式的空氣調節機100的電動機104的結構進行說明。圖 2是本發明的實施方式的空氣調節機100的電動機104的局部截面圖。在本實施方式中，作為電動機104，舉例說明利用了 PWM方式的無刷電動機。另外，在本實施方式中，舉例說明轉子14在定子10的內周側以能夠自由旋轉的方式配置的內齒輪型的無刷電動機。
在圖2中，在定子鐵芯11隔著絕緣體(未圖示)等卷繞有作為繞組的定子繞組 12。這樣的定子鐵芯11與其它的固定部件一起通過作為模壓材料的絕緣樹脂13進行模壓成形。在本實施方式中，通過將這些部件進行模壓一體成形，而構成外形為大致圓筒形狀的定子10。在定子10的內側隔著空隙插入轉子14。轉子14具有包含轉子鐵芯31的圓板狀的旋轉體30和貫穿旋轉體30的中央而連結的旋轉軸16。旋轉體30中，磁鐵32被保持在與定子10的內周側對置的圓周方向上。磁鐵32是例如鐵氧體樹脂磁鐵等永久磁鐵。這樣， 定子10的內周側與旋轉體30的外周側對置配置。在轉子14的旋轉軸16安裝有兩個支承旋轉軸16的軸承15。軸承15是具有多個鐵球15c的圓筒形狀的軸承。軸承15的內輪側被固定于旋轉軸16。在圖2中，在旋轉軸 16成為從電動機104的主體突出的一側的輸出軸側，軸承1 支承旋轉軸16。另外，在與輸出軸側相反一側(以下稱反輸出軸側)，軸承1 支承旋轉軸16。這些軸承15的外輪側分別通過具有導電性的金屬制的托架17、19固定。在圖2中，輸出軸側的軸承15a通過托架17被固定，并且反輸出軸側的軸承1 通過托架19被固定。根據以上那樣的結構，旋轉軸16通過兩個軸承15被支承，轉子14自由旋轉。而且，在電動機104內置有安裝了控制電路和驅動電路(都未圖示)的印制電路板18。另外，在印制電路板18連接有驅動電路的電源(未圖示)、地線和控制信號等的連接線20。在本實施方式中，在導通銷22預先與托架19電連接的狀態下被模壓一體成形。在定子10的輸出軸側的端面，導通銷22的前端露出，并且該前端與托架17電連接。根據該結構，托架17與托架19在電動機104的內部相互電連接。而且，在本實施方式中，在作為模壓材料的絕緣樹脂13的一部分設置有貫穿孔 23。與定子鐵芯11連接的連接銷M的一端通過貫穿孔23而向外部突出。連接銷M如后述，與用于進行地面接地的接地部110電連接。對于如以上方式結構的電動機104，通過連接線20從電源部105供給各電源電壓和控制信號。由此，驅動電流從印制電路板18的驅動電路向定子繞組12流動，從定子鐵芯 11發生磁場。通過來自定子鐵芯11的磁場和來自磁鐵32的磁場，對應于磁場的極性產生吸引力和排斥力。通過該吸引力和排斥力，轉子14以旋轉軸16為中心進行旋轉。由于在旋轉軸16的輸出軸側連接有風扇103，所以通過旋轉軸16的旋轉而風扇103被旋轉驅動。接著，針對電動機104的結構進行詳細說明。首先，電動機104如上述，旋轉軸16 被兩個軸承15支承，并且各個的軸承15被托架17、19固定并支承。而且，為了抑制上述那樣的由蠕變(creep)引起的故障，在本實施方式中，各個的軸承15被具有導電性的金屬制的托架17、19固定。即，在本實施方式中，將預先用鋼板進行加工并且尺寸精度高的導電性的托架17、19用于軸承15的固定。特別是，在要求電動機104的高輸出化的情況下，更優選采用這樣的結構。具體而言，首先反輸出軸側的軸承1 通過與軸承15b的外周直徑大致相等的外周直徑的托架19被固定。另外，托架19與絕緣樹脂13被模壓一體成形。S卩，如圖2所示， 在反輸出軸側的絕緣樹脂13的形狀是具有從無刷電動機主體向反輸出軸方向突出的主體突出部13a的形狀。在該主體突出部13a的主體內部側，作為內部托架而設置托架19，并且通過絕緣樹脂13被模壓一體成形。托架19具有中空圓筒狀的杯形狀，更具體而言具有一方打開的圓筒部19a和從打開一側的圓筒端部向外方向稍微擴展的環形的凸緣部1%。 圓筒部19a的內周直徑與軸承15b的外周直徑大致相等，并且通過在圓筒部19a插入軸承 15b，軸承1 通過托架19也被固定于絕緣樹脂13。根據該結構，由于軸承1 的外輪側被固定于金屬制的托架19，所以能抑制由蠕變引起的故障。另外，凸緣部19b的外周直徑比軸承1 的外周直徑稍微大。即，凸緣部19b的外周直徑比軸承1 的外周直徑大，且至少比旋轉體30的外周直徑小。通過將托架19設計為這樣的形狀，例如與凸緣部19b超過旋轉體30的外周擴展到定子鐵芯11的構造相比，能抑制金屬材料的使用量，并且能抑制制造成本。另外，這樣能抑制金屬制的托架19的面積，進而利用絕緣樹脂13覆蓋托架19的外廓而被模壓一體成形，因此能抑制從軸承1 發生的噪音。接著，輸出軸側的軸承1 通過與定子10的外周直徑大致相等的外周直徑的托架 17而被固定。托架17是大致圓板形狀，在圓板的中央具有與軸承15a的外周直徑大致相等的直徑的突出部13b。突出部13b的內側為中空。電動機104內置印制電路板18后，在托架17的突出部13b的內側插入軸承15a。插入軸承15a，并且按照設置于托架17的外周的連接端部和定子10的連接端部嵌合的方式，將托架17壓入定子10。這樣做形成電動機 104。根據該結構，由于軸承1 的外輪側被固定于金屬制的托架17，所以能抑制由蠕變引起的故障。按以上方式結構的電動機104在電方面如上所述，轉子14側(也就是軸承15的內輪側)的阻抗率低，并且定子10側(也就是軸承15的外輪側)高。此處，定子鐵芯11與旋轉體30隔著很小的空隙對置。另外，旋轉體30和旋轉軸16是導電體。因此，作為轉子 14側的阻抗率，考慮到從定子鐵芯11到軸承15的內輪之間時，此間的阻抗率低。而且，由于此間的阻抗率低，所以從定子鐵芯11發生的高頻信號不衰減而到達軸承15的內輪。其結果是，在軸承15的內輪發生高電位的高頻的電壓。而且，一般而言，作為室內機的空氣調節機100按照熱交換器102與風扇103以大面積相對的方式配置。因此，作為轉子14 一側的阻抗率，熱交換器102和風扇103的靜電電容成為并列連接的電路結構。也就是，阻抗率進一步降低。換言之，從定子鐵芯11發生的高頻信號經由金屬制的熱交換器102和風扇103到達旋轉軸16，對轉子14 一側的電位發生影響。對此，作為定子10 —側的阻抗率，由于考慮到從定子鐵芯11到軸承15的外輪之間時，例如與軸承1 的外輪連接的托架17從定子鐵芯11保持一定程度的間隔而配置，所以此間的阻抗率高。而且，由于此間的阻抗率高，所以從定子鐵芯11發生的高頻信號衰減后到達軸承15的外輪。該結果是，在軸承15的外輪發生低電位的高頻的電壓。這樣，由于轉子14 一側和定子10 —側的阻抗率是不平衡的，所以在軸承15的內輪與外輪之間發生電位差、即軸電壓。通過發生軸電壓，在軸承15發生電蝕。另外，使這樣的軸電壓發生的信號的主要發生源，是卷有以PWM方式的高頻的切換驅動的繞組的定子鐵芯11。即，定子鐵芯11由于卷有以高頻電流驅動的繞組，所以在定子鐵芯11發生通過驅動電流而發生的磁通量，并且也發生由驅動高頻引起的高頻信號。該發生的高頻信號隔著空間，被感應到軸承15的內輪和外輪。圖3是表示本發明的實施方式的空氣調節機100的結構的示意圖。下面參照圖3針對本實施方式的用于抑制電蝕的結構進行說明。首先，如圖3所示，熱交換器102具有用于進行地面接地的接地部110。接地部110 設置于熱交換器102的導電性金屬部件。接地部110通過接地線IlOa與用于進行地面接地的接地棒(未圖示)等電連接。具體而言，例如與接地部110連接的接地線IlOa延伸到室外機(未圖示)，從室外機使用接地棒對地面進行接地。通過這樣將熱交換器102接地，被熱交換器102感應的高頻信號流入地面。因此， 熱交換器102的電位成為零。而且，從定子鐵芯11經由旋轉體30到達軸承15的內輪的高頻電壓，也從旋轉軸16和風扇103到達熱交換器102。其結果是，能抑制在軸承15的內輪發生的電位。另外，如圖3所示，作為使軸電壓發生的高頻信號的主要的發生源的定子鐵芯11， 通過連接銷M與接地部110電連接。因此，從定子鐵芯11發生的高頻信號也流入地面。因而，從定子鐵芯11發生的高頻信號衰減，能抑制在軸承15的內輪和外輪之間發生的電位。而且，本實施方式是兩個托架、即托架17和托架19通過導通銷22電連接的結構。 根據該結構，兩個托架成為相同電位，并且能抑制經由旋轉軸16的高頻電流的流動。而且， 由于兩個托架為相同電位，所以軸承15a的內輪與外輪之間的電位差和軸承15b的內輪與外輪之間的電位差，近似或者相同。因此，能抑制電蝕僅在一個托架集中發生。如以上已說明的，空氣調節機100在熱交換器102具有用于進行地面接地的接地部110，并且托架17和托架19相互電連接，而且電連接定子鐵芯11和接地部110。因此， 軸承1 和軸承15b的各自的軸電壓被抑制為較低。由此，能抑制電蝕的發生。并且，在以上的說明中，說明了將定子鐵芯11與接地部110電連接的例子。另一方面，能采用將相互電連接的托架17和托架19再與接地部110電連接的結構。用圖4說明該結構。圖4是表示本發明的實施方式的空氣調節機100的其它結構的示意圖。圖4所示的結構中，連接銷M與導通銷22電連接，并且也與接地部110電連接。根據該結構，托架17和托架19也與地面接地，能抑制在兩個托架發生的高頻電壓，并且軸電壓變低。另外，圖5是表示本發明的實施方式的空氣調節機100的又一其它結構的示意圖。 在圖5所示的結構中，連接銷M與導通銷22電連接，而且通過電容器111與接地部110電連接。由于通過電容器111，所以僅高頻信號與地面接地。因此，能抑制電蝕的發生，并且也能減低噪音的發生。并且，圖5的結構是在圖4的結構中進一步設置了電容器111的結構， 但是另一方面，對于圖3的結構，也能采用僅使定子鐵芯11通過電容器111與接地部110 電連接的結構。產業上的可利用性本發明的空氣調節機通過減低電動機的軸電壓來抑制軸承的電蝕的發生。因此， 能利用于空氣調節機的室內機等。符號說明10 定子11定子鐵芯12定子繞組(繞組)13絕緣樹脂13a主體突出部
13b突出部14 轉子15，15a，15b $由7承15c 鐵球16旋轉軸17,19 托架18印制電路板20連接線22導通銷24連接銷30旋轉體31轉子鐵芯32 磁鐵100空氣調節機101 機箱102熱交換器103 風扇104電動機105電源部110接地部IlOa 接地線111電容器
權利要求
1.一種空氣調節機，其特征在于，包括包含導電性金屬部件而構成的熱交換器；對通過所述熱交換器被空氣調節后的空氣進行送風的風扇；和利用連接于所述風扇的旋轉軸對所述風扇進行旋轉驅動的電動機，其中， 所述電動機具備 在定子鐵芯卷繞有繞組的定子； 以所述旋轉軸為中心與所述定子相對配置的轉子； 支承所述旋轉軸的軸承；和固定所述軸承的兩個導電性的托架，所述熱交換器，在所述導電性金屬部件具有用于進行地面接地的接地部，所述兩個托架相互電連接，所述定子鐵芯與所述接地部電連接。
2.如權利要求1所述的空氣調節機，其特征在于相互電連接的所述兩個托架進一步與所述接地部電連接。
3.如權利要求1所述的空氣調節機，其特征在于 至少所述定子鐵芯經由電容器與所述接地部電連接。
4.如權利要求1所述的空氣調節機，其特征在于所述兩個托架的至少一個與卷繞有所述繞組的所述定子鐵芯利用絕緣樹脂一體成形。
5.如權利要求1所述的空氣調節機，其特征在于 所述兩個托架在所述電動機的內部電連接。
6.如權利要求1所述的空氣調節機，其特征在于卷繞在所述定子鐵芯的所述繞組，被脈沖寬度調節方式的逆變器驅動。
全文摘要
空氣調節機具備熱交換器(102)和使風扇(103)旋轉的電動機。電動機具備具有定子鐵芯(11)的定子、轉子和對支承旋轉軸(16)的軸承(15a、15b)進行固定的兩個導電性的托架(17、19)。兩個托架(17、19)相互電連接。熱交換器(102)具有用于進行地面接地的接地部(110)，定子鐵芯(11)與接地部(110)電連接。根據該結構，由于熱交換器(102)和定子鐵芯(11)的電位為零，所以能抑制從熱交換器(102)通過風扇(103)流入旋轉軸(16)的高頻電流。另外，由于兩個托架(17、19)為相同電位，所以能抑制高頻電流的流動。因而，能抑制由高頻引起的軸承(15a、15b)的電蝕的發生。
文檔編號H02K5/16GK102474152SQ20108003632
公開日2012年5月23日 申請日期2010年10月7日 優先權日2009年10月9日
發明者前谷達男, 礒村宜典, 長谷川武彥 申請人:松下電器產業株式會社