JP2011205724A - Air conditioner - Google Patents

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JP2011205724A
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Yoshinori Isomura
宜典 礒村
Akihiko Watanabe
彰彦 渡辺
Tatsuo Maetani
達男 前谷
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Panasonic Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioner having a built-in motor to be driven by an inverter in a PWM system, wherein the occurrence of electrolytic corrosion of a bearing of the motor is prevented.SOLUTION: The air conditioner 100 includes a heat exchanger 102, a fan 103, and a motor 104 for driving and rotating the fan 103 by a rotary shaft 16, and has a grounding part 110 for grounding at least the heat exchanger 102. The motor 104 includes a stator having a winding 12 wound around a stator core 11, a rotor including a rotary body 30 centered at the rotary shaft 16, bearings 15a, 15b for supporting the rotary shaft 16, and two conductive brackets 17, 19 for fixing the bearings 15a, 15b. Further, a dielectric layer 50 is provided between the rotary shaft 16 and the outer circumference of the rotary body 30, and the stator core 11 is electrically connected to the grounding part 110.

Description

本発明は、送風のための電動機を備えた空気調和機に関し、特に、内蔵した電動機の軸受における電食の発生を抑制するように改良された空気調和機に関する。   The present invention relates to an air conditioner including an electric motor for blowing air, and more particularly, to an air conditioner improved so as to suppress the occurrence of electrolytic corrosion in a built-in motor bearing.

冷暖房などの空気調和を行う空気調和機は、一般に、送風を行うためのファンおよびそのファンを回転駆動するための電動機を備えている。また、近年、電動機は、いわゆるブラシレスモータを採用するケースが多くなってきている。このようなブラシレスモータは、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)方式(以下、適宜、PWM方式という)のインバータが用いられる。一方、PWM方式は、高周波のパルスを利用してスイッチングを行うため、ブラシレスモータから不要な高周波信号が輻射されやすかった。   An air conditioner that performs air conditioning such as cooling and heating generally includes a fan for blowing air and an electric motor for rotationally driving the fan. In recent years, there have been an increasing number of cases in which electric motors employ so-called brushless motors. Such a brushless motor uses an inverter of a pulse width modulation type (hereinafter, referred to as a PWM type as appropriate). On the other hand, in the PWM method, since switching is performed using high-frequency pulses, unnecessary high-frequency signals are easily radiated from the brushless motor.

このため、このような電動機から輻射される高周波ノイズの低減を図った空気調和機が従来提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような、空気調和機は、ノイズが輻射されやすい箇所をシールドケースで覆い、シールドケースを空気調和機内部のアース線に接続するような手法が用いられている。   For this reason, the air conditioner which aimed at reduction of the high frequency noise radiated | emitted from such an electric motor is proposed conventionally (for example, refer patent document 1). In such an air conditioner, a method is used in which a portion where noise is easily radiated is covered with a shield case, and the shield case is connected to a ground wire inside the air conditioner.

また、電動機が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つとなっていた。   Further, when the motor is driven by a PWM inverter, the neutral point potential of the winding does not become zero, so that a potential difference (hereinafter referred to as shaft voltage) is generated between the outer ring and the inner ring of the bearing. The shaft voltage includes a high-frequency component due to switching. When the shaft voltage reaches the dielectric breakdown voltage of the oil film inside the bearing, a minute current flows inside the bearing and electric corrosion occurs inside the bearing. When electrolytic corrosion has progressed, a wavy wear phenomenon may occur in the bearing inner ring, bearing outer ring or bearing ball, resulting in abnormal noise, which has been one of the main causes of problems in motors.

このように、PWM方式を用いた電動機は、ノイズとなるような不要な高周波信号を発生しやすく、さらに、このような不要な電磁輻射によって軸受に電食が発生しやすいという課題があった。   As described above, the motor using the PWM method has a problem that it is easy to generate an unnecessary high-frequency signal that causes noise, and further, electric corrosion is likely to occur in the bearing due to such unnecessary electromagnetic radiation.

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。
Conventionally, the following countermeasures have been considered to suppress electric corrosion.
(1) Bring the bearing inner ring and bearing outer ring into a conductive state.
(2) Insulate the bearing inner ring and the bearing outer ring.
(3) Reduce the shaft voltage.

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。   As a specific method of the above (1), it is possible to make the bearing lubricant conductive. However, the conductive lubricant has problems such as deterioration of conductivity with time and lack of sliding reliability. Moreover, although the method of installing a brush in a rotating shaft and making it a conduction | electrical_connection state is also considered, this method also has subjects, such as a brush abrasion powder and space being required.

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。   As a specific method of the above (2), the iron ball in the bearing is changed to a non-conductive ceramic ball. This method has a very high effect of suppressing electrolytic corrosion, but has a problem of high cost, and cannot be used for a general-purpose electric motor.

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、従来、公知である(例えば、特許文献2参照)。   As a specific method of the above (3), a method of changing the electrostatic capacity by electrically short-circuiting the stator iron core and the conductive metal bracket to reduce the shaft voltage is conventionally known. Is known (see, for example, Patent Document 2).

特許文献2では、固定子鉄心とブラケットとを短絡させることにより、固定子側のインピーダンスを低くし、これによって軸受の電食を抑制している。   In Patent Document 2, the stator iron core and the bracket are short-circuited to reduce the impedance on the stator side, thereby suppressing the electrolytic corrosion of the bearing.

すなわち、一般的に、洗濯機や食器洗い乾燥機などの水まわりで使用され、感電のおそれのある電動機は、充電部の絶縁(基礎絶縁)以外に、独立した絶縁を追加(以下、付加絶縁という)する必要がある。一方、空気調和機に使用される電動機は、感電のおそれがないため、付加絶縁は必要としない。   That is, in general, an electric motor that is used around water such as a washing machine or a dishwasher and has a risk of an electric shock has added independent insulation in addition to insulation of the charging part (basic insulation) (hereinafter referred to as additional insulation). )There is a need to. On the other hand, since the electric motor used for the air conditioner has no fear of electric shock, no additional insulation is required.

したがって、空気調和機に使用される電動機は、通常、回転子を絶縁構造としていないために、回転子側(軸受内輪側)のインピーダンスは、低い状態にある。それに対して、固定子側(軸受外輪側)は、絶縁構造となっているため、インピーダンスは高い状態にある。この場合、インピーダンスによる電圧降下の差が生じ、軸受内輪側の電位は高いのに対して軸受外輪側の電位は低いためアンバランス状態となり、高い軸電圧が発生してしまうこととなる。そして、このような高い軸電圧により軸受に電食が発生する可能性があった。   Therefore, since the motor used for the air conditioner does not normally have a rotor having an insulating structure, the impedance on the rotor side (bearing inner ring side) is low. On the other hand, since the stator side (bearing outer ring side) has an insulating structure, the impedance is high. In this case, a difference in voltage drop due to impedance occurs, and the potential on the bearing inner ring side is high, while the potential on the bearing outer ring side is low, so that an unbalanced state occurs and a high shaft voltage is generated. In addition, such high shaft voltage may cause electric corrosion in the bearing.

このような状態を避けるために、特許文献2は、固定子鉄心とブラケットとを短絡させることで、その間の静電容量成分をなくし、上述したように固定子側(軸受外輪側)のインピーダンスを低くし、回転子側(軸受内輪側)のインピーダンスに近似させる方法を採用している。   In order to avoid such a state, Patent Document 2 eliminates the capacitance component between the stator core and the bracket by short-circuiting, and the impedance on the stator side (bearing outer ring side) as described above. A method of lowering and approximating the impedance on the rotor side (bearing inner ring side) is adopted.

特に、一般的なブラシレスモータの構造の場合、固定子側のインピーダンスとして、固定子鉄心から軸受の外輪までの間を考えると、通常、両間は、電気的には接続されておらず、ある程度の間隔を持って配置されるため、この間のインピーダンスは高い状態といえる。さらに、この間のインピーダンスは高いため、固定子鉄心から発生した高周波信号は減衰して軸受の外輪に達し、その結果、軸受の外輪には低電位の高周波の電圧が生じるものと考えられる。   In particular, in the case of a general brushless motor structure, when considering the impedance from the stator core to the outer ring of the bearing as the impedance on the stator side, the two are usually not electrically connected, and to some extent Therefore, it can be said that the impedance during this period is high. Further, since the impedance during this period is high, the high-frequency signal generated from the stator core is attenuated and reaches the outer ring of the bearing, and as a result, a low-frequency high-frequency voltage is generated in the outer ring of the bearing.

一方、回転子側のインピーダンスとして、固定子鉄心から軸受の内輪までの間を考えると、固定子鉄心と回転子とはわずかな空隙を介して対面しているとともに、通常回転子および回転軸は導電体の金属であるため、この間のインピーダンスは低い状態といえる。さらに、この間のインピーダンスは低いため、固定子鉄心から発生した高周波信号は減衰せずに軸受の内輪に達し、その結果、軸受の内輪には高電位の高周波の電圧が生じるものと考えられる。   On the other hand, when considering the impedance on the rotor side from the stator core to the inner ring of the bearing, the stator core and the rotor face each other through a slight gap, and the normal rotor and rotating shaft are Since it is a metal of a conductor, the impedance during this period can be said to be low. Further, since the impedance during this period is low, the high frequency signal generated from the stator core reaches the inner ring of the bearing without being attenuated, and as a result, a high potential high frequency voltage is generated in the inner ring of the bearing.

このように、ブラシレスモータ自体の構造によっても、回転子側と固定子側とのインピーダンスがアンバランス状態となりやすく、軸受の内輪と外輪との間に電位差、すなわち軸電圧が生じ、軸受に電食が発生すると考えられる。また、このような軸電圧を発生させる信号の発生源としては、PWM方式の高周波のスイッチングで駆動される巻線を巻装した固定子鉄心が主な発生源と考えられる。すなわち、固定子鉄心は、高周波の電流で駆動される巻線を巻装しているため、固定子鉄心には、駆動電流によって発生する磁束とともに駆動高周波による高周波信号も発生し、発生した高周波信号が空間を介して軸受内輪および軸受外輪にも誘導されると考えられる。   Thus, even with the structure of the brushless motor itself, the impedance between the rotor side and the stator side is likely to be in an unbalanced state, and a potential difference, that is, a shaft voltage is generated between the inner ring and the outer ring of the bearing. Is considered to occur. Further, as a generation source of a signal for generating such a shaft voltage, a stator core around which a winding driven by high frequency switching of a PWM system is wound is considered as a main generation source. That is, since the stator core is wound with a winding driven by a high-frequency current, the stator core also generates a high-frequency signal due to the drive high-frequency together with the magnetic flux generated by the drive current. It is considered that is induced to the bearing inner ring and the bearing outer ring through the space.

また、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。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であったり、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。すなわち、ベアリング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、伝達負荷によって回転軸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り、このような滑り現象が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。また、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。このため、例えば、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、ここで述べた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。   In recent years, a mold motor has been proposed in which a fixing member such as a stator iron core on the stator side is molded with a molding material or the like to improve reliability. Therefore, it is considered to fix the bearing with such an insulating mold material instead of the metal bracket to suppress unnecessary high-frequency voltage generated on the bearing outer ring side and unnecessary high-frequency current flowing between the bearing inner and outer rings. It is done. However, such a molding material is a resin and has problems such as insufficient strength to fix the bearing, poor dimensional accuracy due to resin molding, and easy occurrence of a creep failure of the bearing. It was. That is, in general, in a bearing such as a bearing, when there is a gap between the outer ring and the inner peripheral surface of the housing, a radial force is generated on the rotating shaft by the transmission load. When such a force is generated, a slip phenomenon is likely to occur due to a relative difference in the radial direction, and such a slip phenomenon is called creep. Such creep can be generally suppressed by firmly fixing the outer ring to a housing such as a bracket. Further, with the recent increase in output of electric motors, it is necessary to more firmly fix the bearings. For this reason, for example, it is indispensable to take a countermeasure against creep, such as adopting a metal bracket that is processed in advance with a steel plate and has good dimensional accuracy for fixing the bearing. In particular, the bearings are generally received at two locations with respect to the rotating shaft, but for reasons such as the strength and ease of implementation described here, metal brackets are used for the two bearings. It is preferable to fix.

特開2007−198628号公報JP 2007-198628 A 特開2007−159302号公報JP 2007-159302 A

電食を抑制する手法として、特許文献2のような従来の方法は、次のような課題があった。すなわち、この従来の方法は固定子側のインピーダンスを変更して軸受内輪と軸受外輪との間の電位バランスを保ち、電食を抑制しようとする方法である。このような方法の場合、電動機の使用環境によって、インピーダンスのバランスが崩れてしまうと、逆に軸電圧が高くなり電食が発生しやすくなってしまうというケースも可能性として考察された。   As a method for suppressing electrolytic corrosion, the conventional method such as Patent Document 2 has the following problems. That is, this conventional method is a method for changing the impedance on the stator side to maintain a potential balance between the bearing inner ring and the bearing outer ring and to suppress electrolytic corrosion. In the case of such a method, if the balance of the impedance is lost depending on the use environment of the motor, the case where the shaft voltage becomes higher and the electric corrosion tends to occur is considered as a possibility.

特に、室内機としての空気調和機の場合、通常金属で形成される熱交換器が空気調和機内部を占める割合が大きい。さらに、この熱交換器に対面して、回転軸に接続されたファンが配置されることになるため、熱交換器とファンとの間で大きな静電容量が形成されやすくなる。このため、このような空気調和機の場合、この静電容量が影響して、電動機でのインピーダンスのバランスも崩れる可能性が高くなる。すなわち、例えば、固定子鉄心から輻射された高周波信号が、熱交換器およびファンを介して回転軸に高周波電流として流れ込み、軸受内輪側の電位がさらに高くなる可能性もあった。   In particular, in the case of an air conditioner as an indoor unit, the proportion of heat exchangers that are usually made of metal occupy the air conditioner is large. Furthermore, since the fan connected to the rotating shaft is disposed facing the heat exchanger, a large electrostatic capacity is easily formed between the heat exchanger and the fan. For this reason, in the case of such an air conditioner, there is a high possibility that the balance of impedance in the electric motor is lost due to the influence of the capacitance. That is, for example, a high-frequency signal radiated from the stator core flows as a high-frequency current into the rotating shaft via the heat exchanger and the fan, and the potential on the bearing inner ring side may be further increased.

また、上述のような強度的な理由から、2つの軸受それぞれを金属製のブラケットで固定する場合、通常、一方のブラケットと他方のブラケットとの形状や配置状態が異なるため、両ブラケットのインピーダンスは異なる。このため、一方のブラケットに誘起される電位と他方のブラケットに誘起される電位とは異なることになる。このため、2つの軸受で軸電圧も異なることとなり、一方の軸受で電食が発生しなくても、他方の軸受で電食が発生するというような不具合を生じるおそれがあった。   In addition, for reasons of strength as described above, when each of the two bearings is fixed with a metal bracket, since the shape and arrangement of one bracket and the other bracket are usually different, the impedance of both brackets is Different. For this reason, the potential induced in one bracket is different from the potential induced in the other bracket. For this reason, the shaft voltages are different between the two bearings, and there is a possibility that even if one of the bearings does not generate electrolytic corrosion, the other bearing may generate electrolytic corrosion.

本発明の空気調和機は、上記課題に鑑みなされたものであり、内蔵した電動機の軸受における電食の発生を抑制した空気調和機を提供することを目的とする。   The air conditioner of this invention is made in view of the said subject, and it aims at providing the air conditioner which suppressed generation | occurrence | production of the electrolytic corrosion in the bearing of the built-in electric motor.

上記目的を達成するために、本発明の空気調和機は、導電性金属部材を含み構成された熱交換を行う熱交換器と、熱交換器により空気調和された空気を送風するファンと、ファンに接続された回転軸によりファンを回転駆動する電動機とを備え、少なくとも熱交換器の導電性金属部材を大地アースするための接地部を有する。また、この電動機は、固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、固定子に対向して周方向に永久磁石を保持した回転体と回転体の中央を貫通するように回転体を締結した回転軸とを含む回転子と、回転軸を支持する軸受と、軸受を固定する2つの導電性のブラケットとを備えている。そして、回転軸と回転体の外周との間に誘電体層を設け、かつ、固定子鉄心を接地部に電気的に接続した構成である。   In order to achieve the above object, an air conditioner of the present invention includes a heat exchanger that includes a conductive metal member and performs heat exchange, a fan that blows air conditioned by the heat exchanger, and a fan And an electric motor that rotationally drives the fan by a rotating shaft connected to the, and has a grounding portion for grounding at least the conductive metal member of the heat exchanger. This motor also has a stator that is wound around a stator iron core, a rotating body that holds a permanent magnet in the circumferential direction facing the stator, and a rotating body that passes through the center of the rotating body. A rotor including the rotating shaft, a bearing that supports the rotating shaft, and two conductive brackets that fix the bearing. And it is the structure which provided the dielectric material layer between the rotating shaft and the outer periphery of the rotary body, and electrically connected the stator core to the grounding part.

このような構成により、軸受内輪および軸受外輪に高周波電圧を誘導するその電圧発生源と考えられる固定子鉄心に対し、固定子鉄心は接地部に接続されるため、固定子鉄心の電位がゼロ電位となる。さらに、熱交換器も接地部に接続する構成であるため、熱交換器からファンを介し、回転軸に流れ込むような高周波電流も抑制でき、軸受内輪側の電位への影響を抑えることができる。また、固定子鉄心の接地は直接大地アースに電気的に接続しても同様の効果が得られる。さらに、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。このように、導電性のブラケットでそれぞれ固定された2つの軸受に対して、軸受内輪と外輪との間の電位差を低くできるため、軸受の固定強度を確保しながら、PWMなどによる高周波によって生じる軸受の電食の発生を抑制することが可能となる。   With such a configuration, the stator core is connected to the grounding portion with respect to the stator core that is considered to be the voltage source that induces high-frequency voltage in the bearing inner ring and the bearing outer ring, so the potential of the stator core is zero potential. It becomes. Furthermore, since the heat exchanger is also connected to the grounding portion, a high-frequency current that flows from the heat exchanger through the fan to the rotating shaft can be suppressed, and the influence on the potential on the bearing inner ring side can be suppressed. In addition, the same effect can be obtained by grounding the stator core directly to earth ground. Furthermore, by providing a dielectric layer on the rotor, it is possible to adjust the impedance on the rotor side, and by maintaining a balance with the impedance on the stator side, the shaft voltage between the bearing inner ring and the bearing outer ring can be adjusted. It becomes possible to reduce. As described above, the potential difference between the inner ring and the outer ring of the bearing can be reduced with respect to the two bearings fixed by the conductive brackets, so that the bearing generated by the high frequency by PWM or the like while ensuring the fixing strength of the bearing. It is possible to suppress the occurrence of electric corrosion.

また、本発明の空気調和機は、2つのブラケットを電気的に接続した構成である。   Moreover, the air conditioner of this invention is the structure which connected two brackets electrically.

このような構成により、両ブラケットを同電位とし、回転軸を介しての高周波電流の流れを抑制している。さらに、両ブラケットを同電位とすることで、一方の軸受内輪外輪間の電位差と他方の軸受内輪外輪間の電位差とを近似あるいは同一とすることが可能となる。   With such a configuration, both brackets are set to the same potential, and the flow of high-frequency current through the rotating shaft is suppressed. Furthermore, by setting both brackets to the same potential, the potential difference between one bearing inner ring and the outer ring and the potential difference between the other bearing inner ring and the outer ring can be approximated or the same.

また、本発明の空気調和機は、電動機における2つのブラケットが、電動機内部で電気的に接続された構成としてもよい。   Moreover, the air conditioner of this invention is good also as a structure by which two brackets in an electric motor were electrically connected inside the electric motor.

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接続ピン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。   With such a configuration, the two conductive brackets are electrically connected to each other through a connection pin or the like inside the motor, thereby providing a highly reliable electrical connection with respect to the use environment or external stress. it can.

また、本発明の空気調和機は、電動機における互いに電気的に接続した2つのブラケットを、さらに接地部に電気的に接続した構成としてもよい。   Moreover, the air conditioner of this invention is good also as a structure which electrically connected two brackets mutually connected in the electric motor further to the earthing | grounding part.

また、本発明の空気調和機は、少なくとも電動機における固定子鉄心が、キャパシタを介して接地部に電気的に接続された構成である。   The air conditioner of the present invention has a configuration in which at least the stator core in the electric motor is electrically connected to the grounding part via the capacitor.

このような構成により、固定子鉄心はキャパシタを介して接地部に接続されるため、固定子鉄心の高周波的な電位がゼロ電位になる。このため、軸電圧を低減させるのみならず、固定子鉄心より発生する高周波ノイズ電圧を、キャパシタを介すことにより、空気調和機内の他の電気回路などに伝達させないため、空気調和機の誤動作を防止することができる。   With such a configuration, the stator core is connected to the ground via the capacitor, so that the high-frequency potential of the stator core becomes zero potential. For this reason, in addition to reducing the shaft voltage, the high-frequency noise voltage generated from the stator core is not transmitted to other electric circuits in the air conditioner through the capacitor, so that the air conditioner malfunctions. Can be prevented.

また、本発明の空気調和機は、電動機における2つのブラケットの少なくとも一方と巻線を巻装した固定子鉄心とが、絶縁樹脂により一体成形された構成である。   The air conditioner of the present invention has a configuration in which at least one of the two brackets in the electric motor and the stator core around which the winding is wound are integrally formed of an insulating resin.

また、本発明の空気調和機は、電動機における固定子鉄心に巻装した巻線が、パルス幅変調方式のインバータにより駆動される構成である。   Moreover, the air conditioner of this invention is the structure by which the coil | winding wound around the stator core in an electric motor is driven by the inverter of a pulse width modulation system.

以上のように、本発明の空気調和機によれば、電動機の2つの軸受に発生する軸電圧を低く抑えることができるため、内蔵した電動機の電食の発生を抑制した空気調和機を提供することができる。   As described above, according to the air conditioner of the present invention, since the shaft voltage generated in the two bearings of the electric motor can be suppressed to a low level, an air conditioner that suppresses the occurrence of electric corrosion of the built-in electric motor is provided. be able to.

本発明の実施の形態における空気調和機の構成図The block diagram of the air conditioner in embodiment of this invention 同空気調和機の電動機の断面を示した構造図Structural diagram showing a cross section of the motor of the air conditioner 同空気調和機における電動機の回転体の構成例を示した図The figure which showed the structural example of the rotary body of the electric motor in the same air conditioner 同空気調和機における電動機の回転体の他の構成例を示した図The figure which showed the other structural example of the rotary body of the electric motor in the air conditioner 同空気調和機の構成を模式的に示した図The figure which showed the composition of the air conditioner typically 同空気調和機の他の構成例を模式的に示した図The figure which showed the other structural example of the air conditioner typically 同空気調和機のさらに他の構成例を模式的に示した図A diagram schematically showing still another configuration example of the air conditioner

以下、本発明について図面を参照しながら説明する。   The present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における空気調和機の構成図である。本実施の形態では、室内機として室内に設置される空気調和機を挙げて説明する。図1に示すように、空気調和機100は、筐体101内に、熱交換器102とファン103と電動機104と電源部105とを備える。
(Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, an air conditioner installed indoors will be described as an indoor unit. As shown in FIG. 1, the air conditioner 100 includes a heat exchanger 102, a fan 103, an electric motor 104, and a power supply unit 105 in a housing 101.

熱交換器102は、導電性金属部材を含み構成され、暖房や冷房のために、吸入部から取り込んだ空気の熱交換を行う。ファン103は、クロスフローファンであり、熱交換器102により空気調和された空気を送風する。電動機104は、電動機104の回転軸を介してファン103に接続されており、ファン103を回転駆動する。また、電源部105は、電動機104やその他の電気部品を動作させるための電力を供給する。このような空気調和機100の構成により、熱交換器102により空気調和された空気が、ファン103の回転により、例えば室内に送風される。   The heat exchanger 102 is configured to include a conductive metal member, and performs heat exchange of air taken from the suction portion for heating and cooling. The fan 103 is a cross flow fan and blows air that has been conditioned by the heat exchanger 102. The electric motor 104 is connected to the fan 103 via the rotating shaft of the electric motor 104 and rotationally drives the fan 103. In addition, the power supply unit 105 supplies power for operating the electric motor 104 and other electric components. With such a configuration of the air conditioner 100, air conditioned by the heat exchanger 102 is blown into the room, for example, by the rotation of the fan 103.

次に、本実施の形態における空気調和機100に内蔵した電動機104の構成について説明する。図2は、本発明の実施の形態における空気調和機100の電動機104の断面を示した構造図である。本実施の形態では、電動機104として、PWM方式を利用したブラシレスモータの一例を挙げて説明する。また、本実施の形態では、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の例を挙げて説明する。   Next, the structure of the electric motor 104 built in the air conditioner 100 in this Embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a structural diagram showing a cross section of the electric motor 104 of the air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, an example of a brushless motor using a PWM method will be described as the electric motor 104. In the present embodiment, an example of an inner rotor type brushless motor in which a rotor is rotatably disposed on the inner peripheral side of a stator will be described.

図2において、固定子鉄心11には、インシュレータなどを介在させて、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。本実施の形態では、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。   In FIG. 2, a stator winding 12 is wound around a stator core 11 with an insulator or the like interposed therebetween. Such a stator core 11 is molded with an insulating resin 13 as a molding material together with other fixing members. In the present embodiment, the stator 10 whose outer shape is substantially cylindrical is formed by integrally molding these members in this way.

固定子10の内側には、空隙を介して回転子14が挿入されている。回転子14は、金属製の回転子鉄心31を含む円板状の回転体30と、回転体30の中央を貫通するようにして回転体30を締結した回転軸16とを有している。回転体30は、固定子10の内周側に対向して周方向に磁石32を保持している。また、回転体30は、最外周部の磁石32から内周側の回転軸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。図2では、回転体30として、これらの回転子鉄心31、誘電体層50および磁石32が一体成形された構成例を示している。このように、固定子10の内周側と回転体30の外周側とが対向するように配置されている。   A rotor 14 is inserted inside the stator 10 through a gap. The rotor 14 includes a disk-shaped rotating body 30 including a metal rotor core 31 and a rotating shaft 16 that fastens the rotating body 30 so as to penetrate the center of the rotating body 30. The rotating body 30 holds the magnet 32 in the circumferential direction facing the inner peripheral side of the stator 10. The rotating body 30 includes an outer iron core 31a, a dielectric layer 50, and an inner rotor core 31 that constitute the outer peripheral portion of the rotor core 31 from the outermost peripheral magnet 32 toward the inner peripheral rotation shaft 16. It has a structure which arranges in order with the inner iron core 31b which comprises a surrounding part. FIG. 2 shows a configuration example in which the rotor core 31, the dielectric layer 50, and the magnet 32 are integrally formed as the rotor 30. In this manner, the inner peripheral side of the stator 10 and the outer peripheral side of the rotating body 30 are arranged to face each other.

回転子14の回転軸16には、回転軸16を支持する2つの軸受15が取り付けられている。軸受15は、複数の鉄ボールを有した円筒形状のベアリングであり、軸受15の内輪側が回転軸16に固定されている。図2では、回転軸16が電動機104本体から突出した側となる出力軸側において、軸受15aが回転軸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が回転軸16を支持している。そして、これらの軸受15は、それぞれ導電性を有した金属製のブラケットにより、軸受15の外輪側が固定されている。図2では、出力軸側の軸受15aがブラケット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。以上のような構成により、回転軸16が2つの軸受15に支承され、回転子14が回転自在に回転する。   Two bearings 15 that support the rotating shaft 16 are attached to the rotating shaft 16 of the rotor 14. The bearing 15 is a cylindrical bearing having a plurality of iron balls, and the inner ring side of the bearing 15 is fixed to the rotating shaft 16. In FIG. 2, the bearing 15a supports the rotating shaft 16 on the output shaft side where the rotating shaft 16 protrudes from the main body of the electric motor 104, and the bearing 15b on the opposite side (hereinafter referred to as the non-output shaft side). The rotating shaft 16 is supported. These bearings 15 are fixed on the outer ring side of the bearings 15 by metal brackets having conductivity. In FIG. 2, the bearing 15 a on the output shaft side is fixed by a bracket 17, and the bearing 15 b on the opposite output shaft side is fixed by a bracket 19. With the configuration as described above, the rotary shaft 16 is supported by the two bearings 15, and the rotor 14 rotates freely.

さらに、電動機104には制御回路や駆動回路を実装したプリント基板18が内蔵されている。また、プリント基板18には、駆動回路の電源、グランド線や制御信号などの接続線20が接続されている。   Further, the electric motor 104 incorporates a printed circuit board 18 on which a control circuit and a drive circuit are mounted. In addition, the printed circuit board 18 is connected to a power source of a drive circuit, a connection line 20 such as a ground line and a control signal.

そして、本実施の形態では、導通ピン22がブラケット19に予め電気的に接続された状態でモールド一体成形されており、固定子10の出力軸側端面には、導通ピン22の先端が露出し、この先端がブラケット17と電気的に接続されている。この構成により、ブラケット17とブラケット19とは電動機104内部で互いに電気的に接続されている。   In this embodiment, the conductive pin 22 is molded integrally with the bracket 19 in an electrically connected state in advance, and the tip of the conductive pin 22 is exposed on the output shaft side end surface of the stator 10. The tip is electrically connected to the bracket 17. With this configuration, the bracket 17 and the bracket 19 are electrically connected to each other inside the electric motor 104.

さらに、本実施の形態では、モールド材である絶縁樹脂13の一部に貫通孔23を設け、貫通孔23を通して固定子鉄心11に接続された接続ピン24の一端を外部へ突出させている。この、接続ピン24は、以下で詳細について説明するが、大地アースするための接地部に電気的に接続される。   Further, in the present embodiment, a through hole 23 is provided in a part of the insulating resin 13 that is a molding material, and one end of a connection pin 24 connected to the stator core 11 through the through hole 23 protrudes to the outside. As will be described in detail below, the connection pin 24 is electrically connected to a ground portion for grounding.

以上のように構成された電動機104に対して、接続線20を介して電源部105から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の駆動回路によって固定子巻線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回転軸16を中心に回転子14が回転する。そして、回転軸16の出力軸側にはファン103が接続されており、回転軸16の回転に応じてファン103が回転駆動される。   By supplying each power supply voltage and control signal from the power supply unit 105 via the connection line 20 to the motor 104 configured as described above, a drive current is supplied to the stator winding 12 by the drive circuit of the printed circuit board 18. Flows, and a magnetic field is generated from the stator core 11. The magnetic field from the stator core 11 and the magnetic field from the magnet 32 generate an attractive force and a repulsive force according to the polarities of the magnetic fields, and the rotor 14 rotates about the rotating shaft 16 by these forces. The fan 103 is connected to the output shaft side of the rotary shaft 16, and the fan 103 is driven to rotate according to the rotation of the rotary shaft 16.

次に、電動機104の構造におけるより詳細な構成について説明する。   Next, a more detailed configuration in the structure of the electric motor 104 will be described.

まず、電動機104は、上述したように、回転軸16が2つの軸受15で支持されるとともに、それぞれの軸受15もブラケットにより固定され、支持されている。さらに、上述したようなクリープによる不具合を抑制するため、本実施の形態では、それぞれの軸受15が、導電性を有した金属製のブラケットにより固定されるような構成としている。すなわち、本実施の形態では、予め鋼板で加工され寸法精度の良好な導電性のブラケットを軸受15の固定に採用している。特に、電動機104の高出力化が要求される場合には、このような構成とすることがより好ましい。   First, as described above, in the electric motor 104, the rotating shaft 16 is supported by the two bearings 15, and the respective bearings 15 are also fixed and supported by the brackets. Furthermore, in order to suppress the above-described defects due to creep, the present embodiment is configured such that each bearing 15 is fixed by a metal bracket having conductivity. That is, in the present embodiment, a conductive bracket that has been processed in advance with a steel plate and has good dimensional accuracy is employed for fixing the bearing 15. In particular, when a high output of the electric motor 104 is required, such a configuration is more preferable.

具体的には、まず、反出力軸側の軸受15bに対して、軸受15bの外周径とほぼ等しい外周径のブラケット19により固定している。また、このブラケット19は、絶縁樹脂13とモールド一体成形されている。すなわち、図2に示すように、反出力軸側における絶縁樹脂13の形状は、本ブラシレスモータ本体から反出力軸方向へと突出する本体突出部13aを有した形状である。この本体突出部13aの本体内部側に、インナーブラケットとしてブラケット19を配置し、絶縁樹脂13とモールド一体成形している。ブラケット19は中空円筒状となるカップ形状を有しており、より具体的には、一方を開いた円筒部19aと、開いた側の円筒端部から外方向に少しだけ広がった環状のつば部19bとを有している。円筒部19aの内周径は軸受15bの外周径とほぼ等しく、円筒部19aに軸受15bを挿入することにより、軸受15bはブラケット19を介するようにして絶縁樹脂13にも固定されることになる。このように構成することで、軸受15bの外輪側は金属製のブラケット19に固定されるため、クリープによる不具合を抑制できる。また、つば部19bの外周径は軸受15bの外周径よりも少しだけ大きくしている。すなわち、つば部19bの外周径は、軸受15bの外周径よりも大きく、かつ少なくとも回転体30の外周径よりも小さくしている。ブラケット19をこのような形状とすることにより、例えばつば部が回転体30の外周を超えて固定子鉄心11まで広がるような構造に比べて、コスト高となる金属材料の使用を抑制している。また、このように金属製のブラケット19の面積を抑制し、さらに絶縁樹脂13でブラケット19の外郭を覆うようにモールド一体成形しているため、軸受15bから発生する騒音を抑制することもできる。   Specifically, first, it is fixed to the bearing 15b on the side opposite to the output shaft by a bracket 19 having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the bearing 15b. The bracket 19 is integrally molded with the insulating resin 13. That is, as shown in FIG. 2, the shape of the insulating resin 13 on the side opposite to the output shaft is a shape having a main body protruding portion 13a that protrudes from the brushless motor main body in the direction opposite to the output shaft. A bracket 19 is disposed as an inner bracket on the inner side of the main body protruding portion 13a, and is integrally molded with the insulating resin 13. The bracket 19 has a cup shape having a hollow cylindrical shape, and more specifically, a cylindrical portion 19a that is open on one side, and an annular collar portion that slightly extends outward from the cylindrical end portion on the open side. 19b. The inner diameter of the cylindrical portion 19a is substantially equal to the outer diameter of the bearing 15b. By inserting the bearing 15b into the cylindrical portion 19a, the bearing 15b is fixed to the insulating resin 13 via the bracket 19. . By comprising in this way, since the outer ring | wheel side of the bearing 15b is fixed to the metal bracket 19, the malfunction by creep can be suppressed. The outer diameter of the collar portion 19b is slightly larger than the outer diameter of the bearing 15b. That is, the outer diameter of the collar portion 19 b is larger than the outer diameter of the bearing 15 b and at least smaller than the outer diameter of the rotating body 30. By using the bracket 19 in such a shape, for example, compared to a structure in which the flange portion extends beyond the outer periphery of the rotating body 30 to the stator core 11, the use of a metal material that increases the cost is suppressed. . In addition, since the area of the metal bracket 19 is suppressed and the mold is integrally formed so as to cover the outline of the bracket 19 with the insulating resin 13, noise generated from the bearing 15b can be suppressed.

次に、出力軸側の軸受15aに対しては、固定子10の外周径とほぼ等しい外周径のブラケット17により固定している。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ており、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、ブラケット17の突出部の内側に軸受15aが配置されるように挿入するとともに、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、電動機104が形成される。このように構成することで、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を抑制できる。   Next, the bearing 15a on the output shaft side is fixed by a bracket 17 having an outer peripheral diameter substantially equal to the outer peripheral diameter of the stator 10. The bracket 17 has a substantially disc shape, and has a protrusion having a diameter substantially equal to the outer diameter of the bearing 15a at the center of the disk, and the inside of the protrusion is hollow. After incorporating the printed circuit board 18, the bearing 15 a is inserted inside the protruding portion of the bracket 17, and the connection end provided on the outer periphery of the bracket 17 and the connection end of the stator 10 are fitted together. Thus, the electric motor 104 is formed by press-fitting the bracket 17 into the stator 10. By comprising in this way, since the outer ring | wheel side of the bearing 15a is fixed to metal bracket 17, the malfunction by creep can be suppressed.

次に、本実施の形態における電食を抑制するための構成について説明する。本実施の形態では、概略、次のようにして電食を抑制している。まず、電動機104の回転体30において誘電体層50を設けることにより、回転子側のインピーダンスを高くし、インピーダンスの高い固定子側に近似させている。これによって、軸受の内輪と外輪との間の電位差、すなわち軸電圧を低くしている。また、この誘電体層50を設けた構成によって、固定子鉄心11で発生した高周波信号がファン103や熱交換器102まで伝達するのを抑制し、ファン103などからの不要な輻射による軸電圧を低減している。そして、さらに、固定子鉄心11を接地部110に電気的に接続することで、固定子鉄心11から発生する高周波信号を減衰させ、これによっても軸電圧を低減している。また、ブラケット17とブラケット19とを電気的に接続した構成とすることで、両ブラケットが同電位となるようにし、一方のブラケットの軸電圧が高くなるような不具合を抑制している。   Next, the structure for suppressing the electric corrosion in this Embodiment is demonstrated. In the present embodiment, electrolytic corrosion is generally suppressed as follows. First, by providing the dielectric layer 50 in the rotating body 30 of the electric motor 104, the impedance on the rotor side is increased and approximated to the stator side having a high impedance. As a result, the potential difference between the inner ring and the outer ring of the bearing, that is, the shaft voltage is lowered. In addition, the configuration provided with the dielectric layer 50 suppresses transmission of high-frequency signals generated in the stator core 11 to the fan 103 and the heat exchanger 102, thereby reducing the shaft voltage due to unnecessary radiation from the fan 103 and the like. Reduced. Further, by electrically connecting the stator core 11 to the grounding part 110, the high frequency signal generated from the stator core 11 is attenuated, thereby reducing the shaft voltage. Moreover, the bracket 17 and the bracket 19 are configured to be electrically connected, so that both brackets have the same potential, and a problem that the axial voltage of one bracket becomes high is suppressed.

以下、このようにして電食を抑制するための詳細な構成について説明する。   Hereinafter, a detailed configuration for suppressing electrolytic corrosion will be described.

図3は、本実施の形態の空気調和機100における電動機104の回転体30の構成例を示した図である。図3は、回転体30を上面から見た構成を示している。図3に示すように、回転体30は、回転軸16と回転体30の外周との間に誘電体層50を設けた構成である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the rotating body 30 of the electric motor 104 in the air conditioner 100 of the present embodiment. FIG. 3 shows a configuration in which the rotating body 30 is viewed from above. As shown in FIG. 3, the rotating body 30 has a configuration in which a dielectric layer 50 is provided between the rotating shaft 16 and the outer periphery of the rotating body 30.

すなわち、回転体30は、最外周部に磁石32を配置し、さらに、内周側に向かって、回転子鉄心31を構成する外側鉄心31a、誘電体層50、回転子鉄心31を構成する内側鉄心31bと順に配置されている。また、誘電体層50は、絶縁樹脂で形成された層である。図3では、誘電体層50が、回転体30の内周側と外周側との間で回転軸16の周りを周回するようなリング状に形成された一例を示している。回転体30は、このように、磁石32、外側鉄心31a、誘電体層50を形成する絶縁樹脂、および内側鉄心31bが一体形成された構成である。また、内側鉄心31bの内周の締結部35において、回転体30が回転軸16に締結される。これにより、軸受15に支承された回転子14が構成される。   That is, the rotor 30 has the magnet 32 disposed on the outermost periphery, and further, toward the inner periphery, the outer iron core 31a, the dielectric layer 50, and the inner iron core 31 that constitute the rotor iron core 31. It arranges in order with the iron core 31b. The dielectric layer 50 is a layer formed of an insulating resin. FIG. 3 shows an example in which the dielectric layer 50 is formed in a ring shape that circulates around the rotation shaft 16 between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the rotary body 30. Thus, the rotating body 30 has a configuration in which the magnet 32, the outer iron core 31a, the insulating resin forming the dielectric layer 50, and the inner iron core 31b are integrally formed. Further, the rotating body 30 is fastened to the rotating shaft 16 at the fastening portion 35 on the inner periphery of the inner iron core 31b. Thereby, the rotor 14 supported by the bearing 15 is configured.

回転体30において、誘電体層50は、絶縁物である絶縁樹脂で形成された層であり、外側鉄心31aと内側鉄心31bとを直列的に絶縁分離している。本実施の形態では、このような誘電体層50を設けることにより、回転子側のインピーダンスが固定子側のインピーダンスに近似するように、回転子側のインピーダンスを高くしている。なお、ここで、固定子側のインピーダンスは、固定子鉄心11から軸受15の外輪までの間のインピーダンスであり、回転子側のインピーダンスは、固定子鉄心11から回転子14を介して軸受15の内輪までの間のインピーダンスである。   In the rotating body 30, the dielectric layer 50 is a layer formed of an insulating resin that is an insulator, and insulates and separates the outer iron core 31a and the inner iron core 31b in series. In the present embodiment, by providing such a dielectric layer 50, the impedance on the rotor side is increased so that the impedance on the rotor side approximates the impedance on the stator side. Here, the impedance on the stator side is the impedance between the stator core 11 and the outer ring of the bearing 15, and the impedance on the rotor side is the impedance of the bearing 15 from the stator core 11 through the rotor 14. It is the impedance between the inner ring.

このように、回転体30の中間部に誘電体層50を設けることで、回転子側の等価回路として、誘電体層50による静電容量が直列接続された構成となり、回転子14のインピーダンスを高くできる。そして、固定子鉄心11で発生した高周波信号が回転体30を介して回転軸16へと高周波電流として流れる経路において、回転子14のインピーダンスを高くすることにより、高周波の電圧降下が大きくなる。なお、このような高周波信号は、PWM方式に基づくスイッチングなどにより主に固定子鉄心11から発生する信号である。   Thus, by providing the dielectric layer 50 in the middle part of the rotator 30, an equivalent circuit on the rotator side has a configuration in which the capacitance of the dielectric layer 50 is connected in series, and the impedance of the rotator 14 is reduced. Can be high. In the path where the high-frequency signal generated in the stator core 11 flows as a high-frequency current to the rotating shaft 16 via the rotor 30, the high-frequency voltage drop increases by increasing the impedance of the rotor 14. Such a high-frequency signal is a signal generated mainly from the stator core 11 by switching based on the PWM method.

このため、高周波電流により回転軸16に発生する電位、すなわち軸受15の内輪側の電位を低くできる。そして、軸受15の内輪側の電位を低くして、軸受15の外輪側の電位に近似させ、軸受内外輪間の電位差、すなわち軸電圧を低く抑えている。これによって、軸受内輪と軸受外輪との間は、常に電位が低い状態で、その電位差が少なくなるようにバランスが保たれている状態となる。本実施の形態では、このようにして軸電圧を低く抑え、軸電圧による軸受の電食の発生を防止している。特に、本実施の形態では、軸受内外輪それぞれの電位が低い状態で軸電圧を低く抑える構成であるため、軸受内外輪それぞれの電位が高い状態で軸電圧のバランスをとるような手法に比べて、電位差が少なくなるようにバランスをとりやすい。また、バランスが崩れたとしても低電圧であるため、電食発生に対する影響は少なくてすむ。   For this reason, the electric potential which generate | occur | produces in the rotating shaft 16 by a high frequency electric current, ie, the electric potential of the inner ring | wheel side of the bearing 15, can be made low. The potential on the inner ring side of the bearing 15 is lowered to approximate the potential on the outer ring side of the bearing 15, and the potential difference between the inner and outer rings of the bearing, that is, the shaft voltage is kept low. As a result, the bearing inner ring and the bearing outer ring are in a state where the potential is always low and the balance is maintained so that the potential difference is reduced. In the present embodiment, the shaft voltage is thus kept low, and the occurrence of electrolytic corrosion of the bearing due to the shaft voltage is prevented. In particular, in the present embodiment, since the shaft voltage is kept low when the potential of each of the bearing inner and outer rings is low, compared to a method that balances the shaft voltage when the potential of each of the bearing inner and outer rings is high. Easy to balance so that the potential difference is small. Moreover, even if the balance is lost, the voltage is low, so that the influence on the occurrence of electrolytic corrosion is small.

また、固定子鉄心11で発生した高周波信号は、回転体30から回転軸16を経由してファン103まで伝達しやすく、さらにファン103から熱交換器102まで伝達したりする。特に、本実施の形態のような室内機としての空気調和機100の場合、ファン103や熱交換器102は面積や体積が大きいため、これらに伝達した高周波信号は不要な信号として輻射されやすく、輻射された信号が軸受15に回り込み軸電圧に影響を与える可能性がある。このような不具合に対し、誘電体層50は固定子鉄心11からファン103までの間に直列接続されたインピーダンス成分として作用するため、誘電体層50によって、ファン103まで伝達する高周波信号を減衰させることができる。すなわち、ファン103や熱交換器102からの不要な輻射による軸電圧の発生も抑制することができる。   The high-frequency signal generated in the stator core 11 is easily transmitted from the rotating body 30 to the fan 103 via the rotating shaft 16 and further transmitted from the fan 103 to the heat exchanger 102. In particular, in the case of the air conditioner 100 as an indoor unit such as the present embodiment, the fan 103 and the heat exchanger 102 have a large area and volume, so that the high-frequency signal transmitted to these is easily radiated as an unnecessary signal, There is a possibility that the radiated signal goes around the bearing 15 and affects the shaft voltage. In order to deal with such a problem, the dielectric layer 50 acts as an impedance component connected in series between the stator core 11 and the fan 103, so that the high-frequency signal transmitted to the fan 103 is attenuated by the dielectric layer 50. be able to. That is, generation of shaft voltage due to unnecessary radiation from the fan 103 and the heat exchanger 102 can also be suppressed.

なお、誘電体層50は不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリブチレンテレフタレートやポリアミドなどの熱可塑性樹脂、エラストマーや加硫型ゴムのような弾性体を使用している。このような誘電体層50の材料を変えることに加えて、その形状や肉厚なども変えることによって任意にインピーダンスを調整することができるため、回転子側のインピーダンスを最適に設定することもできる。   The dielectric layer 50 uses a thermosetting resin such as unsaturated polyester resin or epoxy resin, a thermoplastic resin such as polybutylene terephthalate or polyamide, or an elastic body such as an elastomer or vulcanized rubber. In addition to changing the material of the dielectric layer 50, the impedance can be arbitrarily adjusted by changing the shape, thickness, etc., so that the impedance on the rotor side can be set optimally. .

図4は、本実施の形態の空気調和機100における電動機104の回転体30の他の構成例を示した図である。図4は、他の構成例としての回転体30の上面およびそのA−A断面を示した図である。図3では、回転体30の外周表面に磁石を設けたいわゆるSPM(Surface Permanent Magnet、表面磁石)型構造であるのに対し、図4では、IPM(Interior Permanent Magnet、埋込磁石)型構造の回転子14である。図4に示す回転体30は、最外周部に配置されて複数の挿入孔33を有している外側鉄心31aと、誘電体層50と、内側鉄心31bとが内周側に向かって順に配置されている。また、複数の挿入孔33には、例えばネオジウム系希土類焼結磁石などの永久磁石である磁石32がそれぞれ挿入されている。電動機104は、このような構成であってもよい。   FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the rotating body 30 of the electric motor 104 in the air conditioner 100 according to the present embodiment. FIG. 4 is a view showing an upper surface of a rotating body 30 as another configuration example and a cross section taken along the line AA. 3 shows a so-called SPM (Surface Permanent Magnet) type structure in which a magnet is provided on the outer peripheral surface of the rotating body 30, whereas FIG. 4 shows an IPM (Interior Permanent Magnet) type structure. The rotor 14. In the rotating body 30 shown in FIG. 4, an outer iron core 31a, a dielectric layer 50, and an inner iron core 31b, which are arranged on the outermost periphery and have a plurality of insertion holes 33, are arranged in order toward the inner circumference. Has been. Further, magnets 32 that are permanent magnets such as neodymium rare earth sintered magnets are inserted into the plurality of insertion holes 33, respectively. The electric motor 104 may have such a configuration.

さらに、本実施の形態では、電食を抑制するために、次に説明するような構成を有している。   Furthermore, in this Embodiment, in order to suppress an electric corrosion, it has a structure which is demonstrated below.

図5は、本発明の実施の形態における空気調和機100の構成を模式的に示した図である。以下、図5を参照しながら、本実施の形態における電食を抑制するための構成について、さらに説明する。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration for suppressing electrolytic corrosion in the present embodiment will be further described with reference to FIG.

まず、図5に示すように、熱交換器102は、大地アースするための接地部110を有している。この接地部110は、接地線を介して、大地アースするための接地棒などに電気的に接続される。具体的には、例えば接地線が室外機まで延伸され、室外機から大地に接地棒を用いて接地される。   First, as shown in FIG. 5, the heat exchanger 102 has a grounding part 110 for grounding the earth. The grounding part 110 is electrically connected to a grounding rod or the like for grounding via a grounding wire. Specifically, for example, a grounding wire is extended to the outdoor unit, and grounded from the outdoor unit to the ground using a grounding rod.

このように熱交換器102を接地することにより、熱交換器102に誘導された高周波信号は大地へと流れ込むため、熱交換器102の電位をゼロにできる。さらに、固定子鉄心11から回転体30を介して軸受15の内輪に達した高周波の電圧も、回転軸16およびファン103から熱交換器102へと伝達し、その結果、軸受15の内輪に発生する電位も抑えることができる。   By grounding the heat exchanger 102 in this way, the high-frequency signal induced in the heat exchanger 102 flows into the ground, so that the potential of the heat exchanger 102 can be zero. Further, the high frequency voltage reaching the inner ring of the bearing 15 from the stator core 11 through the rotating body 30 is also transmitted from the rotating shaft 16 and the fan 103 to the heat exchanger 102 and, as a result, generated in the inner ring of the bearing 15. The potential to be suppressed can also be suppressed.

また、図5に示すように、軸電圧を発生させる高周波信号の主な発生源である固定子鉄心11は、接続ピン24を介して接地部110に電気的に接続されている。このため、固定子鉄心11から発生する高周波信号も大地へと流れ込むため、固定子鉄心11に発生する高周波信号を減衰させることができ、軸受の内輪と外輪に生じる電位を抑えることができる。   In addition, as shown in FIG. 5, the stator core 11, which is a main generation source of the high-frequency signal that generates the shaft voltage, is electrically connected to the ground unit 110 via the connection pin 24. For this reason, since the high frequency signal generated from the stator core 11 also flows into the ground, the high frequency signal generated in the stator core 11 can be attenuated, and the potential generated in the inner ring and the outer ring of the bearing can be suppressed.

さらに、本実施の形態では、2つのブラケット、すなわち、ブラケット17とブラケット19とを導通ピン22により電気的に接続した構成としている。このような構成とすることで、両ブラケットを同電位とし、回転軸を介しての高周波電流の流れを抑制している。さらに、両ブラケットを同電位とすることで、軸受15aの内輪外輪間の電位差と軸受15bの内輪外輪間の電位差とを近似あるいは同一とすることが可能となる。このため、一方のブラケットのみに電食が集中して発生するような不具合を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, two brackets, that is, the bracket 17 and the bracket 19 are electrically connected by the conduction pin 22. By setting it as such a structure, both brackets are made into the same electric potential and the flow of the high frequency current through a rotating shaft is suppressed. Furthermore, by setting both brackets to the same potential, the potential difference between the inner and outer rings of the bearing 15a and the potential difference between the inner and outer rings of the bearing 15b can be approximated or the same. For this reason, the malfunction that electric corrosion concentrates and generate | occur | produces only in one bracket can be suppressed.

以上説明したように、空気調和機100は、熱交換器102を大地アースするための接地部110を有するとともに、回転体30に誘電体層50を設け、さらに固定子鉄心11も接地部110に電気的に接続している。さらに、ブラケット17とブラケット19と互いに電気的に接続している。このため、軸受15aおよび軸受15bそれぞれの軸電圧を低く抑えることができ、これによって電食の発生を抑制することが可能となる。また、固定子鉄心の接地は直接大地アースに電気的に接続しても同様の効果が得られる。   As described above, the air conditioner 100 has the grounding part 110 for grounding the heat exchanger 102, the dielectric layer 50 is provided on the rotating body 30, and the stator core 11 is also connected to the grounding part 110. Electrically connected. Further, the bracket 17 and the bracket 19 are electrically connected to each other. For this reason, the shaft voltage of each of the bearing 15a and the bearing 15b can be suppressed low, and it becomes possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion. In addition, the same effect can be obtained by grounding the stator core directly to earth ground.

なお、以上の説明では、固定子鉄心11を接地部110に電気的に接続するような例を挙げて説明したが、互いに電気的に接続したブラケット17とブラケット19とをさらに、接地部110に電気的に接続するような構成としてもよい。図6は、本発明の実施の形態における空気調和機100の他の構成例を模式的に示した図である。図6に示す構成では、接続ピン24と導通ピン22とを、さらに電気的に接続し、この接続を接地部110に電気的に接続している。このような構成とすることにより、ブラケット17、19も大地アースされ、ブラケット17、19に発生する高周波の電圧を抑えることができ、軸電圧を低くすることができる。   In the above description, the example in which the stator core 11 is electrically connected to the ground part 110 has been described. However, the bracket 17 and the bracket 19 that are electrically connected to each other are further connected to the ground part 110. It is good also as a structure which connects electrically. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating another configuration example of the air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 6, the connection pin 24 and the conduction pin 22 are further electrically connected, and this connection is electrically connected to the ground part 110. By adopting such a configuration, the brackets 17 and 19 are also grounded, the high frequency voltage generated in the brackets 17 and 19 can be suppressed, and the shaft voltage can be lowered.

また、図7は、本発明の実施の形態における空気調和機100のさらに他の構成例を模式的に示した図である。図7に示す構成では、接続ピン24と導通ピン22とを電気的に接続し、キャパシタを介して、この接続を接地部110に電気的に接続している。このような構成とすることにより、キャパシタ111を介して、高周波信号のみ大地アースされるため、電食の抑制とともに、ノイズの低減も図ることが可能となる。なお、図5の構成に対して、固定子鉄心11のみキャパシタ111を介して接地部110に電気的に接続するような構成であってもよい。   FIG. 7 is a diagram schematically showing still another configuration example of the air conditioner 100 according to the embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG. 7, the connection pin 24 and the conduction pin 22 are electrically connected, and this connection is electrically connected to the ground part 110 via a capacitor. By adopting such a configuration, only the high-frequency signal is grounded via the capacitor 111, so that it is possible to reduce electric noise and reduce noise. 5 may be configured such that only the stator core 11 is electrically connected to the grounding part 110 via the capacitor 111.

以上説明したように、本発明の空気調和機は、導電性金属部材を含み構成された熱交換を行う熱交換器と、熱交換器により空気調和された空気を送風するファンと、ファンに接続された回転軸によりファンを回転駆動する電動機とを備え、少なくとも熱交換器の導電性金属部材を大地アースするための接地部を有する。また、この電動機は、固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、回転軸を中心に固定子に対向して配置された回転子と、誘電体層を設けた回転体と、回転軸を支持する軸受と、軸受を固定する2つの導電性のブラケットとを備える。そして、回転軸と回転体の外周との間に誘電体層を設け、かつ、固定子鉄心を接地部に電気的に接続した構成である。   As described above, the air conditioner of the present invention includes a heat exchanger that includes a conductive metal member and performs heat exchange, a fan that blows air that is air-conditioned by the heat exchanger, and a fan connected And an electric motor that rotationally drives the fan by the rotating shaft, and has a grounding portion for grounding at least the conductive metal member of the heat exchanger. Further, the electric motor includes a stator in which a winding is wound around a stator iron core, a rotor disposed opposite to the stator around the rotation axis, a rotation body provided with a dielectric layer, and a rotation shaft. And two conductive brackets for fixing the bearing. And it is the structure which provided the dielectric material layer between the rotating shaft and the outer periphery of the rotary body, and electrically connected the stator core to the grounding part.

このような構成により、固定子鉄心は接地部に接続されるため、固定子鉄心の電位がゼロ電位となり、軸電圧を低減させることができる。さらに、熱交換器も接地部に接続されているため、熱交換器からファンを介して回転軸へと回り込むような高周波信号も減衰させることができる。さらに、固定子側と回転子側のインピーダンスバランスを保つことができ、軸電圧を低減させることができる。このため、軸受の外輪と内輪間に電位差、すなわち軸電圧を極めて低く抑えることができ、電食の発生も抑制できる。したがって、本発明によれば、内蔵した電動機の軸受における電食の発生を抑制した空気調和機を提供することができる。   With such a configuration, since the stator core is connected to the grounding portion, the potential of the stator core becomes zero and the shaft voltage can be reduced. Furthermore, since the heat exchanger is also connected to the grounding portion, a high-frequency signal that circulates from the heat exchanger to the rotating shaft through the fan can be attenuated. Furthermore, the impedance balance between the stator side and the rotor side can be maintained, and the shaft voltage can be reduced. For this reason, the potential difference between the outer ring and the inner ring of the bearing, that is, the shaft voltage can be suppressed extremely low, and the occurrence of electrolytic corrosion can also be suppressed. Therefore, according to this invention, the air conditioner which suppressed generation | occurrence | production of the electric corrosion in the bearing of the built-in electric motor can be provided.

本発明の空気調和機は、内蔵した電動機の軸電圧を低減させることが可能であり、軸受の電食発生を抑制するのに最適である。このため、空気調和機の室内機などに有効である。   The air conditioner of the present invention can reduce the shaft voltage of the built-in electric motor, and is optimal for suppressing the occurrence of electrolytic corrosion of the bearing. Therefore, it is effective for an indoor unit of an air conditioner.

10 固定子
11 固定子鉄心
12 固定子巻線
13 絶縁樹脂
13a 本体突出部
14 回転子
15,15a,15b 軸受
16 回転軸
17,19 ブラケット
18 プリント基板
20 接続線
22 導通ピン
23 貫通孔
24 接続ピン
30 回転体
31 回転子鉄心
31a 外側鉄心
31b 内側鉄心
32 磁石
35 締結部
50 誘電体層
100 空気調和機
101 筐体
102 熱交換器
103 ファン
104 電動機
105 電源部
110 接地部
111 キャパシタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator 11 Stator core 12 Stator winding 13 Insulation resin 13a Main body protrusion 14 Rotor 15, 15a, 15b Bearing 16 Rotating shaft 17, 19 Bracket 18 Printed circuit board 20 Connection line 22 Conduction pin 23 Through hole 24 Connection pin DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Rotating body 31 Rotor core 31a Outer iron core 31b Inner iron core 32 Magnet 35 Fastening part 50 Dielectric layer 100 Air conditioner 101 Housing | casing 102 Heat exchanger 103 Fan 104 Electric motor 105 Power supply part 110 Grounding part 111 Capacitor

Claims (7)

導電性金属部材を含み構成された熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器により空気調和された空気を送風するファンと、前記ファンに接続された回転軸により前記ファンを回転駆動する電動機とを備えた空気調和機であって、
少なくとも前記熱交換器の導電性金属部材を大地アースするための接地部を有し、
前記電動機は、
固定子鉄心に巻線を巻装した固定子と、
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体と、前記回転体の中央を貫通するように前記回転体を締結した前記回転軸とを含む回転子と、
前記回転軸を支持する軸受と、
前記軸受を固定する2つの導電性のブラケットとを備え、
前記回転軸と前記回転体の外周との間に誘電体層を設け、かつ、前記固定子鉄心を前記接地部に電気的に接続したことを特徴とする空気調和機。
A heat exchanger that includes a conductive metal member that performs heat exchange, a fan that blows air that is air-conditioned by the heat exchanger, and an electric motor that rotationally drives the fan by a rotating shaft connected to the fan An air conditioner equipped with
A grounding portion for grounding at least the conductive metal member of the heat exchanger;
The motor is
A stator with windings wound around the stator core;
A rotor including a rotating body that holds a permanent magnet in a circumferential direction facing the stator, and the rotating shaft that fastens the rotating body so as to penetrate the center of the rotating body;
A bearing that supports the rotating shaft;
Two conductive brackets for fixing the bearing;
An air conditioner, wherein a dielectric layer is provided between the rotating shaft and the outer periphery of the rotating body, and the stator core is electrically connected to the grounding portion.
前記2つのブラケットを互いに電気的に接続したことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 The air conditioner according to claim 1, wherein the two brackets are electrically connected to each other. 前記2つのブラケットは、前記電動機内部で電気的に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。 The air conditioner according to claim 2, wherein the two brackets are electrically connected inside the electric motor. 互いに電気的に接続した前記2つのブラケットを、さらに前記接地部に電気的に接続したことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。 The air conditioner according to claim 2, wherein the two brackets electrically connected to each other are further electrically connected to the grounding portion. 少なくとも前記固定子鉄心は、キャパシタを介して前記接地部に電気的に接続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項に記載の空気調和機。 The air conditioner according to any one of claims 1 to 4, wherein at least the stator iron core is electrically connected to the grounding portion via a capacitor. 前記2つのブラケットの少なくとも一方と、前記巻線を巻装した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に記載の空気調和機。 2. The air conditioner according to claim 1, wherein at least one of the two brackets and the stator core around which the winding is wound are integrally formed of an insulating resin. 前記固定子鉄心に巻装した前記巻線は、パルス幅変調方式のインバータにより駆動されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和機。 The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the winding wound around the stator core is driven by a pulse width modulation type inverter.
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