JP2005287232A - アウタロータモータ - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な放熱手段を有するアウタロータモータを提供する。
【解決手段】固定子鉄心１０に巻回された巻線１２に電流を流すことによって回転磁界を発生させるステータ１４と、ステータ１４の外周側に隙間１６を空けて回転自在に配設されるロータ１８と、を備えたアウタロータモータであって、隙間１６を形成するステータ１４およびロータ１８のそれぞれの部位にフィン部３０を形成し、かかるフィン部３０同士がラビリンス構造を形成するようにした。また、フィン部３０の表面に遠赤外線放射膜を形成し、この遠赤外線放射膜の表面を凹凸形状とすることによって、高い放熱効率を有するアウタロータモータを実現することができる。なお、フィン部３０を形成することなく、遠赤外線放射膜の形成のみでも放熱効果を高めることが可能である。
【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、アウタロータモータに関し、特に、放熱性を向上させたアウタロータモータに関するものである。

電気モータにはインナロータ型のモータとアウタロータ型のモータがある。アウタロータ型のモータは、巻線が施されたステータの外側に界磁用の永久磁石を備えたアウタロータを配設し、位置センサからの位相情報に基づいてステータの巻線に３相交流電流を流すことによって回転磁界を発生させ、アウタロータを回転駆動するように構成されている。

このアウタロータモータは、ロータが外側にあるので、同じモータサイズの場合、インナロータモータよりもロータ外径を大きくでき、そのため発生トルクもインナロータモータに比べて高トルク化できるという特長がある。そのため、より大きなトルクが必要な電気機器に適している。

このようなアウタロータモータは、例えば、下記特許文献１に開示されているように、車輪を直接モータで駆動するようにした電気自動車におけるホイールインモータとして好適に使用することができる。

特表平９−５０６２３６号公報

しかしながら、アウタロータモータの場合、主たる発熱体である巻線コアはモータ内部のステータに組み付けられているため、熱を外気に放出するには不利な構造を有している。特に、ホイールインモータとしてアウタロータモータを適用する場合、冷却を考慮しなければ絶縁材料の熱劣化等によってモータ効率の低下等の不具合を生じてしまうことになる。

従来実施されている液冷方式を採用すれば発熱問題を解消することはできるのであるが、配管系の取り回し等が煩雑となって設計上の制約となり、例えば電気自動車の場合には、ブレーキ等の周辺部品との設置が困難となる。

そこで、本発明は、液冷方式を採ることなく効率的に抜熱することが可能なアウタロータモータを提供するものである。

本発明に係るアウタロータモータは、固定子鉄心に巻回された巻線に電流を流すことによって回転磁界を発生させるステータと、ステータの外周側に隙間を空けて回転自在に配設されるロータと、を備えたものであって、前記隙間を形成するステータおよびロータのそれぞれの部位に遠赤外線放射膜を形成したことを特徴とする。

また、本発明に係る他のアウタロータモータは、固定子鉄心に巻回された巻線に電流を流すことによって回転磁界を発生させるステータと、ステータの外周側に隙間を空けて回転自在に配設されるロータと、を備えたものであって、前記隙間を形成するステータおよびロータのそれぞれの部位にフィン部を形成し、かかるフィン部同士がラビリンス構造を形成するようにしたことを特徴とする。

本発明に係る他のアウタロータモータは、前記フィン部の表面に遠赤外線放射膜を形成することが好適である。

上記アウタロータモータにおいて、前記遠赤外線放射膜は、凹凸形状を有するように形成されていることが好適である。

本発明によれば、液冷方式などのモータ設計上の制約となる構成を採ることなく、効率的に抜熱することが可能なアウタロータモータを提供することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１の実施形態］
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明が適用される一般的なアウタロータモータを例示する図であり、図１Ａはアウタロータモータの縦断面を、図１Ｂは図１Ａにおける（Ａ−Ａ）断面を示す図である。

図１Ａおよび図１Ｂからも明らかな通り、アウタロータモータは、固定子鉄心１０に巻回された巻線１２に電流を流すことによって回転磁界を発生させるステータ１４と、このステータ１４の外周側に隙間１６を空けて回転自在に配設されるロータ１８と、から構成されている。

このような構造を有するアウタロータモータにおいて、本実施形態では、図２に示すように、隙間１６を形成するステータ１４およびロータ１８のそれぞれの部位に遠赤外線放射膜２０（図２における網掛けの部分）を形成することとした。この遠赤外線放射膜２０は、例えば、遠赤外線放射率の高いセラミックをコーティングすることによって実現することが可能である。

このセラミックコーティングの実施部位については、磁束が鎖交するステータ１４およびロータ１８の各極面以外に行うことが好適であり、固定子鉄心１０や巻線１２等から発生した熱は、ステータ１４側のセラミックコーティング部から遠赤外線の放射電熱によってロータ１８側のセラミックコーティング部に伝わり、そして外気に接するロータ１８の外側面から大気中に放熱されることになる。

なお、セラミックコーティングなどで実現される遠赤外線放射膜２０は、図３Ａにおいて例示されるような平坦な基盤面上に平坦にコーティングすることによって形成しても良いのであるが、例えば、図３Ｂおよび図３Ｃにおいて例示されるように、遠赤外線放射膜２０が凹凸形状を有するように形成されていることとすることも好適である。このような凹凸形状を採用することによって放熱面積が拡大するので、より放熱効果を高めることが可能となる。なお、遠赤外線放射膜２０の凹凸形状については、例えば、図３Ｂに示すように、平坦な基盤面上に凹凸のコーティングを施しても良いし、図３Ｃにおいて示されるように、凹凸基盤面上に均厚なコーティングを施しても良い。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、隙間１６を形成するステータ１４およびロータ１８のそれぞれの部位に遠赤外線放射膜２０を形成することによって、固定子鉄心１０や巻線１２等から発生する熱を効率的に放熱することが可能なアウタロータモータについて説明した。本実施形態では、固定子鉄心１０や巻線１２等から発生する熱をさらに効率的に放熱することができるアウタロータモータについて説明する。

図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係るアウタロータモータを例示する図であり、図４Ａはアウタロータモータの縦断面を、図４Ｂは図４Ａにおける（Ｂ−Ｂ）断面を示す図である。

本実施形態に係るアウタロータモータにおいて特徴的なことは、ステータ１４およびロータ１８によって形成される隙間１６部分において、この隙間１６の外郭を形成するステータ１４およびロータ１８のそれぞれの部位にフィン部３０が形成されていることである。かかるフィン部３０は、円環形状を有するとともに、径の異なる円環が多数配設された多重環状フィンであって、しかも、ステータ１４およびロータ１８側のそれぞれに形成されているフィン部３０同士がラビリンス構造を形成するように設置されていることを特徴とするものである。

図５Ａおよび図５Ｂは、フィン部３０の詳細な形状を示す図であり、図５Ａは多重環状フィンを正面から観た図であり、図５Ｂは図５Ａにおける（Ｃ−Ｃ）断面を示す図である。このような多重環状フィンについては、隙間１６を形成するステータ１４およびロータ１８のそれぞれの部位に形成することによって大きな放射面積を得ることができるので、より大きな放熱効果を得ることが可能となるのである。したがって、固定子鉄心１０や巻線１２等から発生した熱は、ステータ１４側のフィン部３０からロータ１８側のフィン部３０に伝わり、そして外気に接するロータ１８の外側面から大気中に放熱されることになる。

さらに、このフィン部３０の表面には、図６において示すように、第１の実施形態と同様の遠赤外線放射膜２０を形成することも可能である。かかる遠赤外線放射膜２０は、フィン部３０の有する放熱効果をさらに向上することができる。なお、フィン部３０の表面に形成される遠赤外線放射膜２０についても、第１の実施形態の場合と同様、凹凸形状を有するように形成することが好適である。この凹凸形状は、平坦なフィン基盤面上に凹凸なコーティングを施しても良いし、凹凸フィン基盤面上に均厚なコーティングを施しても良い。この凹凸形状によって、さらに放射面積を拡大することができるので、大きな放熱効果を得ることが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明が適用される一般的なアウタロータモータを例示する図であり、アウタロータモータの縦断面を示す図である。 本発明が適用される一般的なアウタロータモータを例示する図であり、図１Ａにおける（Ａ−Ａ）断面を示す図である。 第１の実施形態に係るアウタロータモータを例示する断面図である。 第１の実施形態に係るアウタロータモータに施される遠赤外線放射膜の設置例を示す図である。 第１の実施形態に係るアウタロータモータに施される遠赤外線放射膜の設置例を示す図である。 第１の実施形態に係るアウタロータモータに施される遠赤外線放射膜の設置例を示す図である。 第２の実施形態に係るアウタロータモータを例示する図であり、アウタロータモータの縦断面を示す図である。 第２の実施形態に係るアウタロータモータを例示する図であり、図４Ａにおける（Ｂ−Ｂ）断面を示す図である。 フィン部の詳細な形状を示す正面図である。 図５Ａにおける（Ｃ−Ｃ）断面を示す図である。 フィン部の表面に形成される遠赤外線放射膜の設置例を示す図である。

符号の説明

１０ 固定子鉄心、１２ 巻線、１４ ステータ、１６ 隙間、１８ ロータ、２０ 遠赤外線放射膜、３０ フィン部。

Claims (4)

1. 固定子鉄心に巻回された巻線に電流を流すことによって回転磁界を発生させるステータと、
   ステータの外周側に隙間を空けて回転自在に配設されるロータと、
   を備えたアウタロータモータにおいて、
   前記隙間を形成するステータおよびロータのそれぞれの部位に遠赤外線放射膜を形成したことを特徴とするアウタロータモータ。
2. 固定子鉄心に巻回された巻線に電流を流すことによって回転磁界を発生させるステータと、
   ステータの外周側に隙間を空けて回転自在に配設されるロータと、
   を備えたアウタロータモータにおいて、
   前記隙間を形成するステータおよびロータのそれぞれの部位にフィン部を形成し、かかるフィン部同士がラビリンス構造を形成するようにしたことを特徴とするアウタロータモータ。
3. 請求項２に記載のアウタロータモータにおいて、
   前記フィン部の表面に遠赤外線放射膜を形成したことを特徴とするアウタロータモータ。
4. 請求項１又は３に記載のアウタロータモータにおいて、
   前記遠赤外線放射膜は、凹凸形状を有するように形成されていることを特徴とするアウタロータモータ。

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