JP2007124805A - モータ冷却構造およびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 効果的にロータの温度上昇を抑制することができ、それにより効果的にモータ出力を上げることのできるモータ冷却構造を提供すること。
【解決手段】 本モータ冷却構造は、ロータ５の内部からモータ１０の反出力側９に亘って設けられ、循環可能な熱伝達媒体により熱交換を行う熱循環装置１と、モータ１０の回転軸７の反出力側９に設けられ、熱循環装置１により伝達された熱を放熱するための放熱手段２とを備えてなることを特徴とする。熱循環装置１はロータ５内部位置の部位にて受熱、放熱手段２位置の部位にて放熱がなされるものであり、ヒートパイプを好適に用いることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明はモータ冷却構造およびモータに係り、特に、効果的にロータの温度上昇を抑制することによりモータ出力を上げることのできる、モータ冷却構造およびモータに関する。

図５は、従来のモータにおける冷却方法を示す横断面図である。図に示されるように、モータの冷却には従来、外部からの強制的な冷却手段が主として用いられてきた。かかる手段はつまり、特により外側に位置するステータ（巻き線）の温度上昇を抑制することによって、モータ全体の温度上昇を抑制するというものである。

外部からの冷却方法としては他に、筐体外側に受熱板とこれに密着して設けるヒートパイプからなる放熱装置を構成したもの（特許文献１）、筐体に巻き付けられるようにエバポレータがフレキシブル基板によって構成されるヒートパイプを用いるもの（特許文献２）等も提案されている。

特開２００４−３０１４２７「変形発熱部用放熱装置」 特開２００４−０３２９４８「モータ、ロボット及び電子機器装置」

しかし、外部からのみの冷却では、ロータ（マグネット）部分における温度上昇を抑制することはできず、そのためにモータ全体の温度上昇抑制効果は限界的なものであった。

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を除き、効果的にロータの温度上昇を抑制することができ、それにより効果的にモータ出力を上げることのできる、モータ冷却構造およびモータを提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、ロータ内部に直接ロータからの熱を受けて熱交換することのできる熱循環装置を設けることによって上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下のとおりである。

（１） ロータの内部からモータの反出力側に亘って設けられ、循環可能な熱伝達媒体により熱交換を行う熱循環装置と、該モータの反出力側に設けられ、該熱循環装置により伝達された熱を放熱するための放熱手段とを備えてなることを特徴とする、モータ冷却構造。
（２） 前記熱循環装置は、前記ロータの内部から該ロータに連続して設けられる回転軸の中空内部を通して設けられ、前記放熱手段は該回転軸の反出力側端部に設けられた放熱体であることを特徴とする、（１）に記載のモータ冷却構造。
（３） 前記ロータと前記熱循環装置との間には熱伝導性部材が設けられていることを特徴とする、（１）または（２）に記載のモータ冷却構造。
（４） 前記熱伝導部材は前記ロータと前記熱循環装置との間を充填して設けられていることを特徴とする、（３）に記載のモータ冷却構造。
（５） 前記熱伝導部材はさらに、前記熱循環装置と前記回転軸の中空内部の内壁との間をも充填して設けられていることを特徴とする、（４）に記載のモータ冷却構造。
（６） 前記放熱体は、モータの回転に伴い風を発生することのできるファン形状に形成されていることを特徴とする、（２）ないし（５）のいずれかに記載のモータ冷却構造。
（７） モータ反出力側の防水のため、前記放熱体は被覆されて外部から離隔されていることを特徴とする、（２）ないし（５）のいずれかに記載のモータ冷却構造。
（８） 前記被覆に用いられるカバーの内部には冷却媒体を流通させるための流路が設けられていることを特徴とする、（７）に記載のモータ冷却構造。
（９） （１）ないし（８）のいずれかに記載のモータ冷却構造を備えたモータ。

本発明のモータ冷却構造およびモータは上述のように構成されるため、これによれば、ロータ内部に設けられた熱循環装置および放熱手段の作用によってロータ（マグネット）部分において発生した熱が直接受熱されて効率良く熱交換、放熱され、効果的にロータの温度上昇を抑制することができ、それにより効果的にモータ出力を上げることができる。

本発明のモータ冷却構造を、従来からの手段である適宜の外部からの冷却手段、たとえば水冷手段や空冷手段と併せ用いることにより、モータは内外両面から冷却、放熱がなされ、より一層冷却効果を高めることができ、さらなる出力向上も図ることができる。つまり、空冷、水冷といった外部からのモータ冷却の効果を、本発明を併用することによって増大させることができる。

特に、ロータと熱循環装置との間を充填して熱伝導部材を設けた場合、熱伝導は一層効率的となり、高い効果が得られる。また、放熱体をファン形状に形成する構成の本発明では、モータの外側からの空気冷却を実現でき、別途外部冷却手段を設ける必要がなく、便利である。

また、放熱体が被覆された構成の本発明モータ冷却構造によれば、放熱体は外部から離隔されてモータ内部に存在する状態であるため、モータの防水効果を得ることができる。この場合、放熱体の被覆に用いるカバーの内部には冷却媒体を通すことのできる構成とすることによって、放熱体が設けられる反出力側周辺、センサ室内の放熱効果が高められ、温度上昇が防止されて、モータ出力向上効果を得ることができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明のモータ冷却構造の基本構成を示す、モータの横断面図である。図示するように本モータ冷却構造は、ロータ５の内部からモータ１０の反出力側９に亘って設けられ、循環可能な熱伝達媒体により熱交換を行う熱循環装置１と、該モータ１０の回転軸７の反出力側９に設けられ、該熱循環装置１により伝達された熱を放熱するための放熱手段２とを備えてなることを、主たる構成とする。該熱循環装置１は、ロータ５内部位置の部位にて受熱、該放熱手段２位置の部位にて放熱がなされるものであり、これにはヒートパイプを好適に用いることができる。

かかる構成により本冷却構造を用いたモータ１０においては、ロータ５において発生した熱は、その内部に設けられたヒートパイプ等の該熱循環装置１の受熱部位によって直接に受熱され、ロータ５内部は排熱されて冷却され、ロータ５全体にその排熱、冷却効果が及ぶ。受熱された熱は、該熱循環装置１の機能によりモータ１０の反出力側９に設けられた該放熱手段２に伝達されて、外部に放熱される。

図において本モータ冷却構造の熱循環装置１は、前記ロータ５の内部から該ロータ５に連続して設けられる、中空内部が形成された回転軸７の該中空内部を通して設けられた構成とすることができる。また、前記放熱手段２は、該回転軸７の反出力側端部９に設けられた放熱体とすることができる。該放熱体の形状は特に限定されるものではないが、たとえばフィン形状を備えたものなど、放熱効果を十分に発揮できるよう比表面積の大きい構造が望ましい。

図２は、本発明モータ冷却構造の別の構成例を示す、モータの横断面図である。図示するように本モータ冷却構造は、前記ロータ１５と前記熱循環装置１１との間に、熱伝導性部材１３を設けた構成とすることができる。該熱伝導性部材１３としては、熱の良導体により構成された種々の形態のものを、特に限定なく適宜用いることができるが、殊に、該ロータ１５と該熱循環装置１１との間隙、あるいはこれに加えて、図示するように前記回転軸１７の中空内部の内壁との間隙をも埋めるように設けることのできるペースト状の熱伝導性部材、たとえば放熱シリコン、放熱シリコングリスといった、放熱部分の熱伝導性改善用材料を、好適に用いることができる。

かかる構成により、該ロータ１５において発生する熱は、該熱伝導部材１３を通して効率よく該熱循環装置１１に受熱され、また該放熱手段１２に対して効率よく伝達され、放熱、冷却効果を一層高めることができる。

図３は、ファン形状の放熱体を備えた本発明モータ冷却構造の構成を示す、モータの横断面図である。図示するように本モータ冷却構造は、前記放熱体２４を、モータ３０の運転による回転軸２７の回転に伴って風を発生することのできるようなファン形状に形成されたものとすることができる。

より良い空冷効果を得るには、ファン形状とする放熱体２４は、モータ３０の運転によってこれが回転する際、反出力側２９方向から吸気して出力側２８方向に対して送風可能な形状とすればよい。送風が、ステータ２６位置に対応する外側面に対して十分なされるようなファン形状の設計は、適宜になすことができる。

図４は、放熱体をモータ内部に設ける構成とした本発明モータ冷却構造の構成を示す、モータの横断面図である。図示するように本モータ冷却構造は、モータ４０の防水を図るため、反出力側３９に取り付けられるカバー３４により前記放熱体３２が被覆されて、外部から離隔された構成をとることができる。

図において前記カバー３４の内部には、冷却媒体用流路とすることのできる空間３４Ｖを設けて、これに適宜の冷却媒体を流通させることにより、該放熱体３２のある反出力側３９周辺、つまりセンサ室内の放熱効果を高め、温度上昇防止効果を得ることができる。

本発明のモータ冷却構造は上述のように構成されているため、外部からの空冷と内部におけるロータの放熱が同時になされ得、モータの発熱がより効果的に放熱されて温度上昇が抑制され、モータ出力の向上が可能となる。したがって、ＦＡ、ＯＡ分野を始めとして、広く産業上利用価値が高い発明である。

本発明のモータ冷却構造の基本構成を示す、モータの横断面図である。 本発明モータ冷却構造の別の構成例を示す、モータの横断面図である。 ファン形状の放熱体を備えた本発明モータ冷却構造の構成を示す、モータの横断面図である。 放熱体をモータ内部に設ける構成とした本発明モータ冷却構造の構成を示す、モータの横断面図である。 従来のモータにおける冷却方法を示す横断面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１…熱循環装置
１３、２３、３３…熱伝導性部材
２、１２、３２…放熱手段（放熱体）
２４…放熱体（ファン形状）
３４…カバー
３４Ｖ…カバー内部の冷却媒体用流路となる空間
５、１５、２５、３５…ロータ
６、１６、２６、３６…ステータ
７、１７、２７、３７…回転軸
８、１８、２８、３８…出力側
９、１９、２９、３９…反出力側
１０、２０、３０、４０…モータ
４５…ロータ
４６…ステータ
４７…回転軸
５０…モータ
Ｃ…冷却作用

Claims (9)

1. ロータの内部からモータの反出力側に亘って設けられ、循環可能な熱伝達媒体により熱交換を行う熱循環装置と、該モータの反出力側に設けられ、該熱循環装置により伝達された熱を放熱するための放熱手段とを備えてなることを特徴とする、モータ冷却構造。
2. 前記熱循環装置は、前記ロータの内部から該ロータに連続して設けられる回転軸の中空内部を通して設けられ、前記放熱手段は該回転軸の反出力側端部に設けられた放熱体であることを特徴とする、請求項１に記載のモータ冷却構造。
3. 前記ロータと前記熱循環装置との間には熱伝導性部材が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のモータ冷却構造。
4. 前記熱伝導部材は前記ロータと前記熱循環装置との間を充填して設けられていることを特徴とする、請求項３に記載のモータ冷却構造。
5. 前記熱伝導部材はさらに、前記熱循環装置と前記回転軸の中空内部の内壁との間をも充填して設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のモータ冷却構造。
6. 前記放熱体は、モータの回転に伴い風を発生することのできるファン形状に形成されていることを特徴とする、請求項２ないし５のいずれかに記載のモータ冷却構造。
7. モータ反出力側の防水のため、前記放熱体は被覆されて外部から離隔されていることを特徴とする、請求項２ないし５のいずれかに記載のモータ冷却構造。
8. 前記被覆に用いられるカバーの内部には冷却媒体を流通させるための流路が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載のモータ冷却構造。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のモータ冷却構造を備えたモータ。
   

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