JP2005192363A - アウターロータ型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ステータが内側でロータが外側のアウターロータ型のモータに関して、液体や異物がモータ内部に入りにくく、信頼性が高いモータを提供することを目的とする。
【解決手段】ハウジング１とロータフレーム５端部の隙間が外側から内側にかけて徐々に隙間が大きくなる区間と隙間がほぼ一定となる区間とを設け、ハウジング１のこの隙間が一定の区間に対応する部分に複数の溝を設ける。これにより流体の作用で液体や異物がモータ内部に入りにくくなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステータが内側でロータが外側のアウターロータ型のモータに関する。

従来のアウターロータ型モータとして、従来のアウターロータ型モータの構造を示す。図１１においてコア４は、外周側に設けられたマグネット７と周方向に対向し、マグネット７が固定されたロータフレーム５は軸受２により回転自在に保持されている。

この様なアウターロータ型のモータは、トルクの発生部分がモータの外周側にあるため、トルクを発生する部分の面積を大きく取れ、同じサイズでもより大きなトルクを必要とする用途に適している。（例えば、特許文献１・特許文献２参照）
特開平０３−２６１３６０号公報 特開平０３−２８３１４２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、ロータとハウジングの間に隙間があり、水や油などの液体や、塵や埃などの異物がモータ内部に侵入し、内部の部品の腐食を進めたり、ロータとステータ間のギャップを塞いだりすることがあり、極端なケースの場合ロータがロックしてしまうという課題があった。

また、モータ内部への異物侵入を防ぐために、ロータ全体を覆う大きなカバーを装着する方法も考えられるが、同一トルクに対してモータサイズが小さいというアウターロータ型のメリットが薄れると同時に、カバーを設ける分コストが高くなってしまう。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ロータとハウジングの隙間部分に流体力学的な工夫を施すことにより、水や油などの液体や、塵や埃などの異物がモータ内部に入り込みにくくすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本件出願に係る第１の発明のアウターロータ型モータは、ステータが固定されたベース部と、ステータと外周方向に対向するロータとを有し、ステータに設けられたコイルに電流を通電することにより、前記ロータを回転駆動するアウターロータ型モータにおいて、ベース部とロータ端部の隙間が外側から内側にかけて徐々に隙間が大きくなる区間を設けたことを特徴とするアウターロータ型モータである。

また、本件出願に係る第２の発明のアウターロータ型モータは、ステータが固定されたベース部と、ステータと外周方向に対向するロータとを有し、ステータに設けられたコイルに電流を通電することにより、前記ロータを回転駆動するアウターロータ型モータにおいて、ベース部とロータ端部の隙間がほぼ一定となる区間を設けると共に、ベース部またはロータのこの区間に対応する部分に複数の溝を設け、ロータ回転時に圧力を発生させることによりモータ内部への異物の侵入を抑制したことを特徴とするアウターロータ型モータである。

また、本件出願に係る第３の発明のアウターロータ型モータは、ステータが固定されたベース部と、ステータと外周方向に対向するロータとを有し、ステータに設けられたコイルに電流を通電することにより、前記ロータを回転駆動するアウターロータ型モータにおいて、ベース部とロータ端部の隙間が外側から内側にかけて徐々に隙間が大きくなる区間とベース部とロータ端部の隙間がほぼ一定となる区間とを設け、ベース部またはロータ端部のこの隙間が一定の区間に対応する部分に複数の溝を設けたことを特徴とするアウターロータ型モータである。

また、本件出願に係る第４の発明は、上記第２の発明又は第３の発明において、溝の深さと、ベース部とロータ間の隙間の比率（溝深さ／隙間）が０．７以上２．０以下であることを特徴とするアウターロータ型モータである。

また、本件出願に係る第５の発明は、上記第４の発明において、溝の深さと、ベース部とロータ間の隙間の比率（溝深さ／隙間）が１．２以上２．０以下であることを特徴とする。

また、本件出願に係る第６の発明は、上記第２の発明から第５の発明において、溝は、モータが正方向に回転したときに、内側から外側徐々に広がる方向に傾斜して形成されていることを特徴とするアウターロータ型モータである。

また、本件出願に係る第７の発明は、上記第１の発明から第６の発明において、ベース部の内周側に空気の流動を可能にする通風孔が設けられていることを特徴とするアウターロータ型モータである。

また、本件出願に係る第８の発明は、上記第７の発明において、通風孔に異物の進入を防止するための防塵フィルターが取り付けられていることを特徴とするアウターロータ型モータである。

これにより、液体の表面張力のおよび、空気の動圧作用により、液体や異物がモータ内部に入りにくく、信頼性が高いモータを提供することができる。

本件出願に係る発明によれば、水や油などの液体のモータ内部への浸入を抑制する、あるいは、塵や埃などの異物のモータ内部への侵入を抑制するという有利な効果が得られ、信頼性が高いモータを提供できる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１によるアウターロータ型モータの構造断面図である。
図１においてハウジング１には、軸受２及びコイル３が巻回されたステータ４が固定されている。

ロータフレーム５はシャフト６を介して回転自在に保持されており、ロータフレーム５内周にはマグネット７が固定され、前記コイル３に電流を通電することによりロータが回転駆動される。

ここで、ロータフレーム５の端部にはハウジングとの隙間が外側から内側にかけて徐々に大きくなるテーパー部８が設けられている。上記構成により、水や油などの液体は、ハウジング１とロータフレーム５の隙間からモータ内部には浸入しにくくなる。

以下図２を用いてこの原理を説明する。図２はハウジング１とロータフレーム５の隙間に水９が浸入した場合を示している。図２において、水には表面張力と呼ばれる表面積をできる限り小さくしようとする力が加わっている。ここで、ロータフレーム５のテーパー部８にまで水が到達すると、テーパー部と外周側の水の表面積の違いにより、水を外側に押し戻そうとする力が加わる。

この様に、隙間が外側から内側にかけて徐々に大きくなる様にすることにより、単純に隙間を狭めるだけの場合に比較して、水や油などの液体がモータ内部に浸入しにくくなる。

なお、以上の説明ではロータフレーム端部をテーパー状に成型したが、図３に示すようにロータフレーム端部に比較的大きなＲ部１０を設けるなどの方法を用いても全く同様の効果がある。

（実施の形態２）
図４は本実施の形態２によるアウターロータ型モータの構造断面図である。図４において本実施の形態２のモータ構造は上記実施の形態１と同じであるが、ハウジング１のロータフレーム５端部と対向している部分には、隙間が一定となる区間があり、その部分に複数の溝１１が形成されているところだけが異なる。

図５はこのハウジング１の構造図である。図５（ａ）に示す通りハウジング１のロータフレーム５と対向する部分には放射状の溝１１が複数本形成されている。そしてこの溝１１は図５（ｂ）に示す通り、モータ回転方向前方側が隙間が大きくなる傾斜部１３を設けた形状となっている。

このように、ハウジング１に溝を形成することにより、ロータフレーム５が回転した際には、溝１１部分の空気が徐々にハウジング１とロータフレーム５との間の狭い隙間に押し込まれる状態となり、空気のくさび作用により圧力が発生する。
この圧力により、外周側からこの隙間に入ってきた異物には、モータ外周側の側面より、モータ内周側の側面に高い圧力が加わる状態となり、異物を外周側に押し出す力が働き、異物がモータ内部には侵入しにくくなる。なお、この様な圧力を発生させるには、ハウジング１とロータフレーム５の隙間に対する溝深さの比率（溝深さ／隙間）を適切に設定する必要がある。

図６は溝深さ／隙間と特性の関係を示す図である。図６において相対的な圧力の強さを示す圧力係数Ｃｐは溝深さ／隙間が１．２（より好ましい、下限値）の時に最大となり０．７または２．０の間に設定すると最大値の９２％の値となる。つまり溝深さ／隙間を０．７（下限値）から２．０（上限値）の範囲で、望ましくは１．２（より好ましい、下限値）に設定することにより、異物の侵入抑制効果を大きくできる。

また、図６において、摩擦力の大きさを表す抗力係数Ｃｆを圧力係数Ｃｐで割った値Ｃｆ／Ｃｐは１．５の時に最小となり、１．２または２．０の時に最小値の１０２％の値となる。つまり溝深さ／隙間を１．２から２．０（望ましくは最良値の１．５前後の値）に設定することにより、摩擦ロスを増加することなく、異物の侵入抑制効果を大きくすることができる。

図７は、本実施の形態２のもう一例のハウジングの構造図である。図５に示すハウジング１では溝１１は放射方向であったが、図７に示すハウジング１では溝１１がモータが正方向に回転したときに、内側から外側徐々に広がる方向にスパイラル状に傾斜して形成されている。この構成により、前述したくさび作用による圧力発生に加えて、溝に沿って空気を外側に送り出す方向の圧力が発生する。これにより、放射状に溝を形成した場合に比較して更に異物の侵入抑制効果を高めることができる。

なお、以上の説明では、ハウジング１とロータフレ−ム５端部は軸方向に対向しているが、図８に示すように周方向に対向する場合、あるいは図９に示すように対向面が斜めになっている場合などでも同じ効果が得られる。

更に、以上の説明では、ハウジング１側に溝１１が設けられている構成を示しているが、ロータフレーム側に溝を設けた場合も同様に実現可能である。

また、以上の実施の形態２では、実施の形態１で示した液体の浸入を抑制するテーパー部８を複合させた形状を示しているが、いずれか一方のみでも実現可能であることは言うまでもない。

（実施の形態３）
図１０は本実施の形態３によるアウターロータ型モータの構造断面図である。図１０において本実施の形態２のモータの構造は前記実施の形態２と同じであるが、ハウジング１の内周側には通風孔１４が設けられ、通風孔１４にはフィルター１５が装着されているところだけが異なっている。

このように、通風孔１４を設け、空気の流動を可能にすることにより、ロータが回転した場合ハウジング１とロータフレーム５の隙間の部分の空気には遠心力及び溝１１の動圧作用により、外周方向に流れ出そうとする圧力が加わっている。ここで、ハウジング内周側に通風孔を設けることにより、隙間に空気を流し、モータが停止している間に隙間に入り込んだ異物を外周に吹き飛ばす効果を得ることができる。またモータ内部のコイル３等の発熱により暖まった空気を入れ替えることによりモータ内部の温度を低減する効果も得られる。

ここでフィルター（防塵フィルター）１５は通風孔１４から吸い込まれる空気中の異物を取り除く役割を果たしており、通風孔１４から異物の侵入を抑制する効果がある。

以上の実施の形態１から実施の形態３において、モータ内部に液体や異物が侵入しにくくなることについて説明している。侵入した液体が内部の部品の腐食を進めたり、異物ロータとステータ間のギャップを塞いだりすることを抑制し、モータの信頼性を向上することができるという、有用な効果が得られる。

本発明のアウターロータ型モータは、水や油などの液体のモータ内部への浸入を抑制する、あるいは、塵や埃などの異物のモータ内部への侵入を抑制するという有利な効果が得られ、信頼性が高いモータを提供できるものであり、ステータが内側でロータが外側のアウターロータ型のモータに有用である。

本発明実施の形態１によるアウターロータ型モータの構造断面図 本発明実施の形態１によるロータ端部の説明図 本発明実施の形態１によるもう一例のアウターロータ型モータの構造断面図 本発明実施の形態２によるアウターロータ型モータの構造断面図 本発明実施の形態２によるハウジングの構造図、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそのｘ−ｘ‘断面図 隙間／溝深さと特性の関係を示す説明図 本発明実施の形態２によるもう１例のハウジングの構造図 本発明実施の形態２によるもう一例のアウターロータ型モータの構造断面図 本発明実施の形態２によるもう一例のアウターロータ型モータの構造断面図 本発明実施の形態３によるアウターロータ型モータの構造断面図 従来のアウターロータ型モータの一例を示す説明図

符号の説明

１ ハウジング
２ 軸受
３ コイル
４ ステータ
５ ロータフレーム
６ シャフト
７ マグネット
８ テーパー部
９ 水
１０ Ｒ部
１１ 溝
１２ 回転方向
１３ 傾斜部
１４ 通風孔
１５ フィルター（防塵フィルター）

Claims (8)

1. ステータが固定されたベース部と、ステータと外周方向に対向するロータとを有し、ステータに設けられたコイルに電流を通電することにより、前記ロータを回転駆動するアウターロータ型モータにおいて、ベース部とロータ端部の隙間が外側から内側にかけて徐々に隙間が大きくなる区間を設けたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
2. ステータが固定されたベース部と、ステータと外周方向に対向するロータとを有し、ステータに設けられたコイルに電流を通電することにより、前記ロータを回転駆動するアウターロータ型モータにおいて、ベース部とロータ端部の隙間がほぼ一定となる区間を設けると共に、ベース部またはロータのこの区間に対応する部分に複数の溝を設け、ロータ回転時に圧力を発生させることによりモータ内部への異物の侵入を抑制したことを特徴とするアウターロータ型モータ。
3. ステータが固定されたベース部と、ステータと外周方向に対向するロータとを有し、ステータに設けられたコイルに電流を通電することにより、前記ロータを回転駆動するアウターロータ型モータにおいて、ベース部とロータ端部の隙間が外側から内側にかけて徐々に隙間が大きくなる区間とベース部とロータ端部の隙間がほぼ一定となる区間とを設け、ベース部またはロータ端部のこの隙間が一定の区間に対応する部分に複数の溝を設けたことを特徴とするアウターロータ型モータ。
4. 溝の深さと、ベース部とロータ間の隙間の比率（溝深さ／隙間）の下限値が０．７であり、かつその上限値が２．０であることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載のアウターロータ型モータ。
5. 溝の深さと、ベース部とロータ間の隙間の比率（溝深さ／隙間）の下限値が１．２であり、かつその上限値が２．０であることを特徴とする請求項４記載のアウターロータ型モータ。
6. 溝は、モータが正方向に回転したときに、内側から外側徐々に広がる方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のアウターロータ型モータ。
7. ベース部の内周側に空気の流動を可能にする通風孔が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアウターロータ型モータ。
8. 通風孔に異物の進入を防止するためのフィルターが取り付けられていることを特徴とする請求項７記載のアウターロータ型モータ。