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明細書 :モータ

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 再公表特許(A1)
発行日 令和2年1月16日(2020.1.16)
発明の名称または考案の名称 モータ
国際特許分類 H02K   9/06        (2006.01)
FI H02K 9/06 G
国際予備審査の請求
全頁数 23
出願番号 特願2019-503149 (P2019-503149)
国際出願番号 PCT/JP2018/008021
国際公開番号 WO2018/159813
国際出願日 平成30年3月2日(2018.3.2)
国際公開日 平成30年9月7日(2018.9.7)
優先権出願番号 2017041103
優先日 平成29年3月3日(2017.3.3)
優先権主張国 日本国(JP)
指定国 AP(BW , GH , GM , KE , LR , LS , MW , MZ , NA , RW , SD , SL , ST , SZ , TZ , UG , ZM , ZW) , EA(AM , AZ , BY , KG , KZ , RU , TJ , TM) , EP(AL , AT , BE , BG , CH , CY , CZ , DE , DK , EE , ES , FI , FR , GB , GR , HR , HU , IE , IS , IT , LT , LU , LV , MC , MK , MT , NL , NO , PL , PT , RO , RS , SE , SI , SK , SM , TR) , OA(BF , BJ , CF , CG , CI , CM , GA , GN , GQ , GW , KM , ML , MR , NE , SN , TD , TG) , AE , AG , AL , AM , AO , AT , AU , AZ , BA , BB , BG , BH , BN , BR , BW , BY , BZ , CA , CH , CL , CN , CO , CR , CU , CZ , DE , DJ , DK , DM , DO , DZ , EC , EE , EG , ES , FI , GB , GD , GE , GH , GM , GT , HN , HR , HU , ID , IL , IN , IR , IS , JO , JP , KE , KG , KH , KN , KP , KR , KW , KZ , LA , LC , LK , LR , LS , LU , LY , MA , MD , ME , MG , MK , MN , MW , MX , MY , MZ , NA , NG , NI , NO , NZ , OM , PA , PE , PG , PH , PL , PT , QA , RO , RS , RU , RW , SA , SC , SD , SE , SG , SK , SL , SM , ST , SV , SY , TH , TJ , TM , TN , TR , TT
発明者または考案者 【氏名】藤本 康孝
出願人 【識別番号】504182255
【氏名又は名称】国立大学法人横浜国立大学
個別代理人の代理人 【識別番号】110001634、【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所
審査請求 未請求
テーマコード 5H609
Fターム 5H609BB03
5H609BB18
5H609PP02
5H609PP05
5H609PP06
5H609PP07
5H609PP09
5H609PP10
5H609QQ02
5H609QQ08
5H609QQ14
5H609QQ18
5H609RR03
5H609RR06
5H609RR07
5H609RR10
5H609RR42
5H609RR43
要約 一方向に延在する回転軸を有する回転子と、回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、筐体に収容される固定子と、を有し、回転子は、少なくとも回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体を貫通する貫通孔を有し、空冷部の回転軸方向の端部は、筐体の外部に露出して開口し、第1貫通孔は、筐体の内部に開口しており、回転子と固定子とのいずれか一方は、回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、筐体と回転子との少なくともいずれか一方は、コイルに対し空冷部とは反対側に、筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータ。
特許請求の範囲 【請求項1】
一方向に延在する回転軸を有する回転子と、
前記回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、
前記筐体に収容される固定子と、を有し、
前記回転子は、少なくとも前記回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、
前記空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体を貫通する貫通孔を有し、
前記空冷部の回転軸方向の端部は、前記筐体の外部に露出して開口し、
前記貫通孔は、前記筐体の内部に開口しており、
前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は、前記回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、
前記筐体と前記回転子との少なくともいずれか一方は、前記コイルに対し前記空冷部とは反対側に、前記筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータ。
【請求項2】
前記空冷部は、複数の前記貫通孔を有し、
複数の前記貫通孔は、前記回転軸方向の視野において回転対称に配置されている請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記回転子が、前記回転軸の一端に前記空冷部を有し、
複数の前記貫通孔は、前記視野において前記回転軸を中心とする放射状に設けられている請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記空冷部は、前記回転軸の一端に設けられた第1空冷部と、前記回転軸の他端に設けられた第2空冷部とを有し、
前記視野において前記回転軸の中心を通り前記空冷部の外周と交わる点を基準点とし、前記中心と前記基準点とを通る線分を基準線としたとき、
前記第1空冷部における前記貫通孔である第1貫通孔は、前記第1貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対し傾斜し、
前記第2空冷部における前記貫通孔である第2貫通孔は、前記第2貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対して傾斜しており、
前記第1貫通孔の中心線と前記第2貫通孔の中心線とは、前記視野において逆方向に傾斜している請求項2に記載のモータ。
【請求項5】
前記放冷孔は、前記筐体に設けられている請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項6】
前記端部を覆うフィルタを有する請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、モータに関するものである。
本願は、2017年3月3日に出願された日本国特願2017-41103号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
近年の労働人口の減少と高齢者の増加とに伴い、重負荷労働に従事する労働者や高齢者向けに、動作を補助するアシストロボットの開発が進められている。また、生産現場では、人の隣で働くロボット、いわゆる協働ロボットの導入が進められている。このようなロボットでは、アクチュエータの駆動源にモータが用いられている。
【0003】
上述のロボットは、使用感の向上や作業スペースの確保等の要求に従って、小型化することが求められている。そのため、駆動源として用いられるモータは、小型で且つ高出力であることが求められている。
【0004】
一般に、モータの出力は、投入する電力に応じて増大する。一方、モータへの投入電力が増大すると、モータの駆動発熱も増大することになる。そのため、高出力で用いられるモータは、駆動発熱を除熱し、破損を抑制することが求められる。このようなモータとして、空冷や水冷によりモータを外部から冷却する構成を有するものが知られている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【0005】

【特許文献1】特開2006-297487号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献1に記載の構成では、モータを冷却する外部構成の存在により、モータを含む駆動源全体が大型化しやすい。そのため、効率よく冷却可能なモータが求められていた。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、効率よく冷却可能なモータ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】
【0008】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、一方向に延在する回転軸を有する回転子と、前記回転子の少なくとも一部を収容する筐体と、前記筐体に収容される固定子と、を有し、前記回転子は、少なくとも前記回転軸の一端側に円筒状の空冷部を有し、前記空冷部は、円筒状に設けられた空冷部本体を貫通する貫通孔を有し、前記空冷部の回転軸方向の端部は、前記筐体の外部に露出して開口し、前記貫通孔は、前記筐体の内部に開口しており、前記回転子と前記固定子とのいずれか一方は、前記回転軸の周方向に配列する複数のコイルを有し、前記筐体と前記回転子との少なくともいずれか一方は、前記コイルに対し前記空冷部とは反対側に、前記筐体の内部と連通する放冷孔を有するモータを提供する。
【0009】
本発明の一態様においては、前記空冷部は、複数の前記貫通孔を有し、複数の前記貫通孔は、前記回転軸方向の視野において回転対称に配置されている構成としてもよい。
【0010】
本発明の一態様においては、前記回転子が、前記回転軸の一端に前記空冷部を有し、複数の前記貫通孔は、前記視野において前記回転軸を中心とする放射状に設けられている構成としてもよい。
【0011】
本発明の一態様においては、前記空冷部は、前記回転軸の一端に設けられた第1空冷部と、前記回転軸の他端に設けられた第2空冷部とを有し、前記視野において前記回転軸の中心を通り前記空冷部の外周と交わる点を基準点とし、前記中心と前記基準点とを通る線分を基準線としたとき、前記第1空冷部における前記貫通孔である第1貫通孔は、前記第1貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対し傾斜し、前記第2空冷部における前記貫通孔である第2貫通孔は、前記第2貫通孔の中心線が前記基準点を通ると共に前記基準線に対して傾斜しており、前記第1貫通孔の中心線と前記第2貫通孔の中心線とは、前記視野において逆方向に傾斜している構成としてもよい。
【0012】
本発明の一態様においては、前記放冷孔は、前記筐体に設けられている構成としてもよい。
【0013】
本発明の一態様においては、前記端部を覆うフィルタを有する構成としてもよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、効率よく駆動発熱を冷却可能なモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第1実施形態のモータを示す概略斜視図。
【図2】正面側からの視野におけるモータの分解斜視図。
【図3】裏面側からの視野におけるモータの分解斜視図。
【図4】回転子の側面図。
【図5】回転子の裏面側からの視野における斜視図
【図6】空冷部の断面図
【図7】第1実施形態のモータの機能を説明する説明図。
【図8】モータを駆動させたときの温度分布を示すシミュレーション結果。
【図9】第1実施形態のモータの変形例を示す説明図。
【図10】本発明の第2実施形態に係るモータの説明図。
【図11】本発明の第3実施形態に係るモータの説明図。
【図12】第1空冷部の断面図。
【図13】第2空冷部の断面図。
【図14】第3実施形態のモータの機能を説明する説明図。
【図15】第3実施形態のモータの機能を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[第1実施形態]
以下、図1~図9を参照しながら、本発明の第1実施形態に係るモータについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

【0017】
図1は、本実施形態のモータ100を示す概略斜視図である。図2,3は、モータ100の分解斜視図である。

【0018】
図1~3に示すように、モータ100は、モータケース(筐体)1と、モータケース1に収容される固定子2と、モータケース1に一部が収容された回転子3と、を有している。

【0019】
以下の説明においては、後述する回転子3のシャフト31がモータケース1から突出する側をモータ100の「正面」とし、シャフト31の延在方向であって「正面」と反対側をモータ100の「裏面」とする。シャフト31の延在方向に直交する方向の側をモータ100の「側面」とする。以下の説明においては、必要に応じて「正面側」「裏面側」と称して各部材同士の関係や、部材に設けられた構成の配置位置を規定することがある。

【0020】
この関係において、図2は、正面側からの視野におけるモータ100の分解斜視図であり、図3は、裏面側からの視野におけるモータ100の分解斜視図である。

【0021】
(モータケース)
モータケース1は、ケース本体11、第1エンドプレート12、第2エンドプレート13を有している。

【0022】
ケース本体11は、円筒状の部材である。ケース本体11の正面側の壁面には、ケース本体11を貫通する複数の貫通孔11aが設けられている。本実施形態のモータ100においては、特に図3に示すように、ケース本体11に6箇所の貫通孔11aが設けられている。複数の貫通孔11aは、円筒状のケース本体11の中心軸を中心として放射状に設けられている。また、複数の貫通孔11aは、それぞれケース本体11の周方向に等間隔に設けられている。
貫通孔11aは、本発明における放冷孔に該当する。

【0023】
ケース本体11の内部11bには、裏面側の端部11yから正面側の端部11xまでの間で一部内径を小さく変化させることにより、度当たり11zが設けられている。後述する固定子2をケース本体11の内部11bに挿入する際、固定子2は、度当たり11zに当接することにより端部位置が規定される。複数の貫通孔11aは、度当たり11zよりも、端部11x側に設けられている。

【0024】
第1エンドプレート12は、ケース本体11の正面側の端部11xに嵌合する円板状の部材である。第1エンドプレート12の中心には、厚さ方向に貫通孔12aが設けられている。貫通孔12aの中心は、第1エンドプレート12の中心と一致している。

【0025】
貫通孔12a内には、円環状の軸受け121が嵌合している。軸受け121の貫通孔121aは、貫通孔12aおよび第1エンドプレート12の中心と一致している。

【0026】
第2エンドプレート13は、ケース本体11の裏面側の端部11yに取り付けられる円板状の部材である。第2エンドプレート13の中心には、厚さ方向に貫通孔13aが設けられている。貫通孔13aの中心は、第2エンドプレート13の中心と一致している。

【0027】
貫通孔13a内には、円環状の軸受け131が嵌合している。軸受け131の貫通孔131aは、貫通孔13aおよび第2エンドプレート13の中心と一致している。

【0028】
第2エンドプレート13のケース本体11に面する主面には、円環状の凸条部132が設けられている。凸条部132の外周直径は、ケース本体11の内周直径と略一致している。第2エンドプレート13は、凸条部132がケース本体11に嵌合することで、ケース本体11の裏面側の端部11yに取り付けられている。

【0029】
第1エンドプレート12と第2エンドプレート13とのいずれか一方は、ケース本体11と一体に形成されていてもよい。

【0030】
(固定子)
固定子2は、ステータコア21と、複数(図では6つ)のコイル22と、を有する。

【0031】
ステータコア21は、円筒状のコアバック211と、コアバック211の内周側においてコアバック211の径方向に延びる複数(図では6つ)のティース212とを有する。ティース212は、コアバック211の周方向に等間隔で配列している。ステータコア21は、例えば鉄や電磁鋼板を形成材料とする。

【0032】
コイル22は、ティース212にコイル線を巻きつけることで形成される。コイル22は、通電されることでステータコア21を励磁する。隣り合うコイル22の間には、円筒状のステータコア21の軸方向に貫通する空間2Xが6箇所形成されている。

【0033】
(回転子)
回転子3は、シャフト(回転軸)31と、ホルダ32と、マグネット33と、空冷部34と、を有する。シャフト31と空冷部34とは、別部材で構成されていてもよく、連続する同一の部材であってもよい。接合部での劣化を抑制するために、シャフト31と空冷部34とは、連続する同一の部材である方が好ましい。

【0034】
以下、回転子3については、図4~6を用いて説明する。図4は回転子3の側面図、図5は回転子3の裏面側からの視野における斜視図、図6は、空冷部34の断面図であり図4のVI-VIにおける矢視断面図である。

【0035】
シャフト31は、中心軸Cに沿って配置された円柱状の軸である。シャフト31の中心は中心軸Cに一致する。回転子3がモータケース1内に挿入された際には、シャフト31は、軸受け121の貫通孔121aに挿入され、軸受け121に支持される。

【0036】
ホルダ32は、例えば鉄や電磁鋼板を形成材料とし、シャフト31が挿通された円筒状の部材である。ホルダ32は、シャフト31に固定されている。

【0037】
ホルダ32は、複数のマグネット33を覆い、マグネット33の離脱を防ぐ不図示のカバーを有していてもよい。
また、ホルダ32は、外周面に複数のマグネット33が嵌合する凹部が形成されていてもよい。
さらに、ホルダ32は、シャフト31の延在方向に設けられ、マグネット33を挿入する挿入孔を有してもよい。

【0038】
マグネット33は、ホルダ32の外周部にホルダ32の周方向に等間隔で配列した永久磁石である。図では、回転子3は4つのマグネット33を有することとしている。

【0039】
空冷部34は、シャフト31の裏面側の一端に設けられた部材である。空冷部34は、空冷部本体341と、空冷部本体341の内部空間341aに設けられた複数(図では6つ)の羽根342と、を有している。

【0040】
空冷部本体341は、中心軸Cに沿って配置された円筒状の部材である。空冷部本体341の中心は中心軸Cに一致する。

【0041】
空冷部本体341の外周部には、外周半径を変化させることにより、度当たり341xが設けられている。回転子3をケース本体11の内部11bに挿入し、第2エンドプレート13を取り付ける際、度当たり341xが第2エンドプレート13の軸受け131に当接することにより回転子3の位置が規定される。回転子3がモータケース1内に挿入された際には、空冷部34の端部34aは、軸受け131の貫通孔131aに挿入され、軸受け131に支持される。

【0042】
空冷部本体341は、シャフト31の裏面側の端部に開口する内部空間341aと、空冷部本体341の径方向に貫通する複数(図では6つ)の貫通孔341bと、を有する。複数の貫通孔341bは、空冷部本体341の周方向に等間隔に設けられている。

【0043】
複数の貫通孔341bは、度当たり341xよりもホルダ32側に設けられている。貫通孔341bは、空冷部本体341を空冷部本体341の径方向に貫通している。図6に示すように、貫通孔341bは、中心軸Cに沿った方向の視野において、回転対称に配置されている。

【0044】
図では、貫通孔341bは、中心軸Cを中心とする放射状に設けられている。また、複数の貫通孔341bは、空冷部本体341の周方向に等間隔に設けられている。

【0045】
羽根342は、空冷部本体341の内部空間341aにおいて、隣り合う貫通孔341bの間に設けられている。羽根342は、空冷部本体341の径方向に延びている。

【0046】
図7は、モータ100の機能を説明する説明図であり、中心軸Cを含む平面におけるモータ100の概略断面図である。

【0047】
図に示すように、モータ100において空冷部34の端部34aは、モータ100の外部に露出して開口している。また、空冷部34の貫通孔341bは、モータケース1の内部に開口している。すなわち、モータケース1の内部空間1Sは、貫通孔341bを介して、モータケース1の外部と連通している。

【0048】
また、モータケース1は、複数の貫通孔11aを有している。すなわち、モータケース1の内部空間1Sは、貫通孔11aを介して、モータケース1の外部と連通している。

【0049】
このようなモータ100を駆動すると、回転子3の回転に伴って空冷部34も回転する。すると、空冷部34が送風機能を示して、貫通孔341bを介してモータケース1内に外気Aを送り込む。その際、空冷部34が羽根(図6参照)を有することで、空冷部34の送風機能を増長させる。

【0050】
空冷部34によりモータケース1内に送られた外気Aは、コイル22の間の空間2Xを通過する。空間2Xを流動する外気Aは、駆動時に通電することにより発熱するコイル22を空冷(冷却)する。

【0051】
コイル22を冷却した外気Aは、コイル22に対し空冷部34とは反対側に位置する貫通孔11aを介して、モータケース1の外部に放出される。

【0052】
なお、空冷部34は、貫通孔341bが放射状に形成されており、回転子3の回転方向に対して等価である。そのため、空冷部34は、回転子3の回転方向によらず上記送風機能を示す。

【0053】
図8は、モータ100を駆動させたときの温度分布を示すシミュレーション結果である。図中、矢印は気流方向を示す。また、図8においては、高温になるほど薄い色、低温になるほど濃い色となるように、モータ100の内外周辺の温度分布を示している。

【0054】
図に示すように、モータ100駆動時には、コイル22において発熱が見られる。しかし、空冷部34から取り込まれた外気によりコイル22が冷却され、貫通孔11aから放熱される様子が確認できる。

【0055】
以上のような構成のモータ100は、このように空冷部34が取り込んだ外気Aでコイル22を冷却することにより、効率よく駆動発熱を除熱可能である。その結果、モータ100に投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータを実現することができる。

【0056】
本来、モータの内部空間に外気を取り込むと、外気と共に塵埃をモータ内に取り込むおそれがある。そのため、本実施形態のモータ100のように、モータの内部空間に外気を取り込み、直接コイルを冷却するという構成は考慮外とされていた。

【0057】
しかし、近年の製造現場に多く採用されているクリーンルームのように、空気中に浮遊する塵埃が極めて少ない環境であれば、モータ内に外気を取り込む際にモータ内部に塵埃を取り込むおそれが少なくなる。そのため、このような環境においては、塵埃に起因する破損を問題とせず、モータ100を効率的に冷却することができる。その結果、モータ100への投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータとすることができる。

【0058】
また、従来のように空気中の塵埃を考慮すべき使用環境においては、図9に示すように、モータ100の空冷部34の端部に開口する内部空間341aをフィルタ90で覆うとよい。これにより、塵埃の影響を低減することが可能となる。なお、フィルタ90の目開きは、空冷部34から外気を取り込むという発明の効果を奏する範囲で選択すべきであることは言うまでもない。

【0059】
なお、コイル22の発熱が空冷部34による冷却を上回ると、モータ100が破損するおそれが増大する。そのため、予め空冷部34による除熱を考慮した投入電力の最大値を見積もっておき、除熱可能な範囲でモータの最大回転速度を規定しておくとよい。

【0060】
また、本実施形態においては、放冷孔として機能する貫通孔11aがケース本体11の外周面に設けられることとしたが、これに限らない。モータ100において、コイル22に対し空冷部34とは反対側に設けられる孔であれば、孔の位置は限らない。このような位置に設けられた孔であれば、空冷部34でモータ100の内部に取り込まれ、コイル22近傍の空間2Xを通過した外気Aを、モータ100の外部に放出可能となる。

【0061】
この観点から、貫通孔11aに代えて、例えば第1エンドプレート12に放冷孔として機能する貫通孔を設けてもよい。

【0062】
[第2実施形態]
図10は、本発明の第2実施形態に係るモータ110の説明図であり、第1実施形態の図7に対応する図である。本実施形態のモータ110は、第1実施形態のモータ100と一部共通している。異なるのは、したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0063】
図に示すモータ110は、モータケース(筐体)4と、モータケース4に収容される固定子2と、モータケース4に一部が収容された回転子5と、を有している。固定子2については、上述のモータ100が有する固定子と同じ固定子を使用することができる。

【0064】
(モータケース)
モータケース4は、内部空間を有し底板を備えた円筒状の部材である。モータケース4は、モータ100が有するモータケース1と同様に、円筒状のケース本体、ケース本体の開口部に取り付けられる円板状のエンドプレートを有することとしてもよい。

【0065】
モータケース4からは、回転子5が有するシャフト51の一部が突出している。モータ110においては、シャフト51が突出する側を「正面」、反対側を「裏面」とする。

【0066】
モータケース4には、裏面側の側面に複数の貫通孔4aが設けられている。複数の貫通孔4aは、例えばモータ100が有する複数の貫通孔11aと同様に、円筒状のモータケース4の中心軸を中心として放射状に設けられているとよい。また、複数の貫通孔4aは、それぞれモータケース4の周方向に等間隔に設けられているとよい。
貫通孔4aは、本発明における放冷孔に該当する。

【0067】
モータケース4は、正面側に貫通孔を有する軸受け41が設けられ、裏面側に貫通孔を有する軸受け42が設けられている。

【0068】
(回転子)
回転子5は、シャフト(回転軸)51と、ホルダ52と、マグネット53と、を有する。ホルダ52は、上述したホルダ32と同様の構成を採用することができる。同様に、マグネット53は、上述したマグネット53と同様の構成を採用することができる。

【0069】
シャフト51は、一部がモータケース4から露出する略円柱状の部材である。シャフト51は、円柱状の主軸部511と、主軸部511に対し正面側に設けられた円筒状の空冷部512と、主軸部511に対し裏面側に設けられた軸支部513と、を有する。主軸部511、空冷部512、軸支部513は、同一の中心軸に沿って配置されている。また、主軸部511、空冷部512、軸支部513は、連続する同一の部材であると好ましい。

【0070】
空冷部512は、シャフト51の端部に開口する内部空間511aと、空冷部512の径方向に貫通する貫通孔512bと、を有する。複数の貫通孔512bは、例えば、空冷部512の中心軸に沿った方向の視野において、回転対称に配置されている。また、複数の貫通孔512bは、空冷部512の中心軸を中心とする放射状に設けられている。また、複数の貫通孔512bは、空冷部512の周方向に等間隔に設けられている。

【0071】
空冷部512の内部空間511aにおいて、隣り合う貫通孔512bの間には、上述の羽根342と同様の構成を設けてもよい。

【0072】
軸支部513は、主軸部511よりも外周半径が小さい円柱状の構造である。

【0073】
シャフト51は、回転子5がモータケース4内に挿入された際には、空冷部512において軸受け41に支持され、軸支部513において軸受け42に支持される。

【0074】
モータ110において、空冷部512の端部512xは、モータ110の外部に露出して開口している。また、空冷部512の貫通孔512bは、モータケース4の内部に開口している。すなわち、モータケース4の内部空間4Sは、貫通孔512aを介して、モータケース4の外部と連通している。

【0075】
また、モータケース4は、複数の貫通孔4aを有している。すなわち、モータケース4の内部空間4Sは、貫通孔4aを介して、モータケース4の外部と連通している。

【0076】
このようなモータ110を駆動すると、回転子5の回転に伴って空冷部512も回転する。すると、空冷部512が送風機能を示し、貫通孔512bを介してモータケース4内に外気Aを送り込む。その際、空冷部512が羽根を有すると、空冷部512の送風機能を増長させる。

【0077】
空冷部512によりモータケース4内に送られた外気Aは、コイル22の間の空間2Xを通過する。空間2Xを流動する外気Aは、駆動時に通電することにより発熱するコイル22を空冷(冷却)する。

【0078】
コイル22を冷却した外気Aは、コイル22に対し空冷部512とは反対側に位置する貫通孔4aを介して、モータケース4の外部に放出される。

【0079】
以上のような構成のモータ110は、上述のように空冷部512が取り込んだ外気Aでコイル22を冷却することにより、効率よく駆動発熱を除熱可能である。その結果、モータ110に投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータを実現することができる。

【0080】
[第3実施形態]
図11~15は、本発明の第3実施形態に係るモータ120の説明図である。図11は、モータ120の概略断面図であり、第1実施形態の図7に対応する図である。

【0081】
図に示すモータ120は、モータケース(筐体)6と、モータケース4に収容される固定子2と、モータケース6に一部が収容された回転子7と、を有している。固定子2については、上述のモータ100が有する固定子と同じ固定子を使用することができる。

【0082】
(モータケース)
モータケース6は、内部空間を有し底板を備えた円筒状の部材である。モータケース6は、モータ100が有するモータケース1と同様に、円筒状のケース本体、ケース本体の開口部に取り付けられる円板状のエンドプレートを有することとしてもよい。

【0083】
モータケース6からは、回転子7が有するシャフト71の一部が突出している。モータ120においては、シャフト71が突出する側を「正面」、反対側を「裏面」とする。

【0084】
モータケース6は、正面側に貫通孔を有する軸受け61が設けられ、裏面側に貫通孔を有する軸受け62が設けられている。

【0085】
(回転子)
回転子7は、シャフト(回転軸)71と、ホルダ72と、マグネット73と、第1空冷部(空冷部)74と、を有する。ホルダ72は、上述したホルダ32と同様の構成を採用することができる。同様に、マグネット73は、上述したマグネット53と同様の構成を採用することができる。

【0086】
シャフト71は、一部がモータケース6から露出する略円柱状の部材である。シャフト71は、円柱状の主軸部711と、主軸部711に対し正面側に設けられた円筒状の第2空冷部(空冷部)712と、を有する。主軸部711、第2空冷部712は、同一の中心軸に沿って配置されている。また、主軸部711、第2空冷部712は、連続する同一の部材であると好ましい。

【0087】
第2空冷部712は、シャフト71の正面側の端部に開口する内部空間711aと、第2空冷部712の径方向に貫通する第2貫通孔712bと、を有する。複数の第2貫通孔712bは、第2空冷部712の周方向に等間隔に設けられている。

【0088】
第1空冷部74は、シャフト71の裏面側の一端に設けられた円筒状の部材である。第1空冷部74の中心はシャフト71の中心軸に一致する。

【0089】
第1空冷部74は、シャフト71の裏面側の端部に開口する内部空間74aと、第1空冷部74の径方向に貫通する第1貫通孔74bと、を有する。複数の第1貫通孔74bは、第1空冷部74の周方向に等間隔に設けられている。

【0090】
回転子7がモータケース6内に挿入された際には、シャフト71が軸受け61に支持され、第1空冷部74が軸受け62に支持される。

【0091】
モータ120において、第1空冷部74の端部は、モータ120の外部に露出して開口している。また、第1空冷部74の第1貫通孔74bは、モータケース6の内部に開口している。すなわち、モータケース6の内部空間6Sは、第1貫通孔74bを介して、モータケース6の外部と連通している。

【0092】
また、第2空冷部712の第2貫通孔712bは、モータケース6の内部に開口している。すなわち、モータケース6の内部空間6Sは、第2貫通孔712bを介して、モータケース6の外部と連通している。

【0093】
本実施形態のモータ120では、第1空冷部74が内部空間74aに有する羽根、および第2空冷部712が内部空間712aに有する羽根の構成が、第1実施形態のモータ100および第2実施形態のモータ110と異なる。

【0094】
図12は、第1空冷部74の断面図であり、図11のXII-XIIにおける矢視断面図である。図13は、第2空冷部712の断面図であり、図11のXIII-XIIIにおける矢視断面図である。

【0095】
図12に示すように、第1空冷部74の第1貫通孔74bは次のように設定されている。
まず、シャフト71の中心軸(中心)Cを通り第1空冷部74の外周と交わる点を基準点P1とし、中心軸Cと基準点P1とを通る線分を基準線R1とする。このとき、第1貫通孔74bは、第1貫通孔74bの中心線C1が基準点P1を通ると共に基準線R1に対し傾斜するように設定されている。

【0096】
また、複数の第1貫通孔74bにおいては、それぞれの中心軸C1が、第1空冷部74の周方向において同方向に傾斜するように設定されている。

【0097】
羽根742は、第1空冷部74の内部空間74aにおいて、隣り合う第1貫通孔74bの間に設けられている。羽根742は、隣り合う第1貫通孔74bの内壁にそれぞれ連続する壁面を有している。

【0098】
図13に示すように、第2空冷部712の第2貫通孔712bは次のように設定されている。
まず、シャフト71の中心軸(中心)Cを通り第2空冷部712の外周と交わる点を基準点P2とし、中心軸Cと基準点P2とを通る線分を基準線R2とする。このとき、第2貫通孔712bは、第2貫通孔712bの中心線C2が基準点P2を通ると共に基準線R2に対し傾斜するように設定されている。

【0099】
さらに、第1貫通孔74bの中心線C1と第2貫通孔712bの中心線C2とは、中心軸Cの方向に沿った視野において逆方向に傾斜している。

【0100】
複数の第2貫通孔712bにおいては、それぞれの中心軸C2が、第2空冷部712の周方向において同方向に傾斜するように設定されている。

【0101】
羽根713は、第2空冷部712の内部空間712aにおいて、隣り合う第2貫通孔712bの間に設けられている。羽根713は、隣り合う第2貫通孔712bの内壁にそれぞれ連続する壁面を有している。

【0102】
このように形成された第1空冷部74および第2空冷部712を有する回転子7を、例えば図12,13に符号αで示す時計回りの方向に回転させた場合には、次のような挙動を示す。

【0103】
図14,15は、モータ120の動作を説明する概略断面図であり、図7に対応する図である。図14は、図12,13に示す符号αの方向に回転子7を回転させたときのモータ120内部の様子を示す。図15は、図12,13に示す符号αとは逆方向に回転子7を回転させたときのモータ120内部の様子を示す。

【0104】
まず、図14に示すように、モータ120を駆動し、回転子7を図12,13で示す方向に回転させると、回転子7の回転に伴って第1空冷部74および第2空冷部712も回転する。

【0105】
第1空冷部74においては、複数の羽根742および複数の第1貫通孔74bが協働して送風機能を示し、第1空冷部74の内部空間74a内の外気Aを内部空間6Sに向かって押出し、第1貫通孔74bを介してモータケース6の内部空間6Sに導入する。

【0106】
一方、第2空冷部712においては、複数の羽根713および複数の第2貫通孔712bの傾斜方向が回転子7の回転方向と逆方向である。そのため、複数の羽根713および複数の第2貫通孔712bであっても、第2空冷部712の内部空間712a内の外気Aを内部空間6Sに向かって押出しにくい。その結果、第2空冷部712において、モータケース6の内部に導入する外気Aの量は、相対的に第1空冷部74よりも少なくなる。

【0107】
その結果、モータケース6の内部では、第1空冷部74から第2空冷部712に至る外気Aの気流が形成され、効果的に外気Aをモータケース6内に導入することができる。

【0108】
モータケース6内に送られた外気Aは、コイル22の間の空間2Xを通過する。空間2Xを流動する外気Aは、駆動時に通電することにより発熱するコイル22を空冷(冷却)する。

【0109】
コイル22を冷却した外気Aは、第2空冷部712の第2貫通孔712bを介して、モータケース6の外部に放出される。
この場合、第2貫通孔712bは、本発明における放冷孔に該当する。

【0110】
同様に、モータ120を駆動し、回転子7を図12,13で示す符号α方向とは逆方向に回転させると、回転子7を符号α方向に回転させたときと比べ、第1空冷部74の機能と第2空冷部712の機能とが逆転する。

【0111】
すなわち、第2空冷部712においては、複数の羽根713および複数の第2貫通孔712bが協働して送風機能を示し、第2空冷部712の内部空間712a内の外気Aを内部空間6Sに向かって押出し、第2貫通孔712bを介してモータケース6の内部空間6Sに導入する。

【0112】
一方、第1空冷部74においては、第1空冷部74の内部空間74a内の外気Aを内部空間6Sに向かって押出しにくい。その結果、第1空冷部74において、モータケース6の内部に導入する外気Aの量は、相対的に第2空冷部712よりも少なくなる。

【0113】
その結果、モータケース6の内部では、第2空冷部712から第1空冷部74至る外気Aの気流が形成され、効果的に外気Aをモータケース6内に導入することができる。

【0114】
これにより、図15に示すように、モータケース6内に送られた外気Aは、コイル22の間の空間2Xを通過する。空間2Xを流動する外気Aは、駆動時に通電することにより発熱するコイル22を空冷(冷却)する。

【0115】
コイル22を冷却した外気Aは、第1空冷部74の第1貫通孔74bを介して、モータケース6の外部に放出される。
この場合、第1貫通孔74bは、本発明における放冷孔に該当する。

【0116】
仮に、第1空冷部74および第2空冷部712において、第1実施形態の空冷部34と同様に、貫通孔が中心軸Cから放射状に形成されているとすると、第1空冷部74および第2空冷部712において同様に外気Aをモータケース6内に導入しようとする。すると、モータケース6の内部が加圧されることとなり、結果として、第1空冷部74からの外気導入の気流、および第2空冷部712からの外気導入の気流がいずれも形成されない。

【0117】
対して、第1空冷部74および第2空冷部712において、図12,13に示すような貫通孔が形成されていると、モータケース6内において回転子7の回転方向に応じた気流を形成する。これにより、モータケース6内に外気Aを導入し、モータケース6から外気Aを放出させることができる。

【0118】
以上のような構成のモータ120は、モータケース6内に取り込んだ外気Aでコイル22を冷却することにより、効率よく駆動発熱を除熱可能である。その結果、モータ120に投入可能な電力量を増大させることができ、高トルクなモータを実現することができる。

【0119】
なお、本実施形態においては、図12,13で示したように、第1空冷部74の第1貫通孔74bと、第2空冷部712の第2貫通孔712bとについて、形状や貫通孔の数を同様の構成としたが、これに限らない。第1空冷部74と第2空冷部712とはそれぞれ独立した設計により設計することができ、形状や貫通孔の数は任意に変更することができる。

【0120】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0121】
例えば、図7に示すモータ100においては、空冷部34の端部にエンコータを設け、モータ100の回転数、回転角度の管理を可能としてもよい。モータ110,120においても同様である。
【符号の説明】
【0122】
1,4,6…モータケース(筐体)、2…固定子、3,5,7…回転子、4a,11a,12a,13a,121a,131a,341b,512a,512b…貫通孔、11b…内部、11x,11y,34a,512x…端部、22…コイル、31,51,71…シャフト(回転軸)、34,512…空冷部、74…第1空冷部(空冷部)、74b…第1貫通孔、100,110,120…モータ、341…空冷部本体、712…第2空冷部(空冷部)、712b…第2貫通孔、C…中心軸(中心)、C1,C2…中心線、P1,P2…基準点、R1,R2…基準線
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10
【図12】
11
【図13】
12
【図14】
13
【図15】
14