JP2017034933A - モータ、および回転翼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】翼を取り付けやすく、かつ、翼の回転中心をロータの回転中心と合わせやすい構造を有するモータを提供する。【解決手段】本発明の一つの態様のモータは、翼が取り付けられるモータであって、ベース部材と、ベース部材に取り付けられ、上下方向に延びる中心軸を中心とする静止シャフトと、静止シャフトよりも径方向外側に位置するマグネットを有するロータと、ベース部材に取り付けられ、マグネットと隙間を介し対向するステータと、ロータを静止シャフトに対して回転可能に支持するベアリングと、を備える。ロータは、翼が取り付けられる翼取付部を有し、翼取付部の少なくとも一部は、静止シャフトよりも上側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ、および回転翼装置に関する。

従来、シャフトがモータ支持部に固定されたモータがある。例えば、特許文献１に開示されているファンモータには、複数の翼を備えるインペラが取り付けられる。

特開２０１２−１０２６８６号公報

シャフトがモータ支持部に固定されるモータの場合、シャフトに翼を取り付けることができない。そのため、翼は、ロータ保持部に取り付けられる。しかし、この場合、シャフトに翼を取り付けることができる場合に比べて、翼をモータに取り付けにくい問題があった。また、翼の回転中心を、ロータの回転中心と合わせにくい問題もあった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、翼を取り付けやすく、かつ、翼の回転中心をロータの回転中心と合わせやすい構造を有するモータ、およびそのようなモータを備える回転翼装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一つの態様のモータは、翼が取り付けられるモータであって、ベース部材と、前記ベース部材に取り付けられ、上下方向に延びる中心軸を中心として配置される静止シャフトと、前記静止シャフトよりも径方向外側に位置するマグネットを有するロータと、前記ベース部材に取り付けられ、前記マグネットと隙間を介し対向するステータと、前記ロータを前記静止シャフトに対して回転可能に支持するベアリングと、を備え、前記ロータは、前記翼が取り付けられる翼取付部を有し、前記翼取付部の少なくとも一部は、前記静止シャフトよりも上側に位置する。

本発明の一つの態様の回転翼装置は、上記モータと、前記翼取付部に取り付けられる前記翼と、を備える。

本発明の一つの態様によれば、モータにおいて、翼を取り付けやすく、かつ、翼の回転中心をロータの回転中心と合わせやすい。また、そのようなモータを備える回転翼装置が提供される。

図１は、第１実施形態の回転翼装置を示す断面図である。 図２は、第１実施形態のモータの一部を示す断面図である。 図３は、第１実施形態のモータを示す平面図である。 図４は、第１実施形態の他の一例であるモータの一部を示す断面図である。 図５は、第２実施形態のモータを示す断面図である。 図６は、第３実施形態のモータを示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ、および回転翼装置について説明する。以下の説明においては、図１の中心軸Ｊの延びる方向を上下方向とする。中心軸Ｊの軸方向の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態の回転翼装置１を示す断面図である。図２は、本実施形態のモータ１０の一部を示す断面図である。図３は、本実施形態のモータ１０を示す平面図である。

図１に示すように、回転翼装置１は、モータ１０と、翼２と、を備える。モータ１０には、翼２が取り付けられる。モータ１０は、ベース部材２０と、静止シャフト３３と、止め輪６１と、ステータ３０と、ベアリング５０と、ロータ４０と、を有する。ベース部材２０は、ブラケット２０ａと、ステータホルダ２０ｂと、を有する。

ステータホルダ２０ｂは、ステータ３０を保持する。ステータホルダ２０ｂは、軸方向に延びる筒状のシャフト固定部２１と、板状の腕部２２と、筒状のステータ保持筒部２３と、支持突出部２４と、を有する。腕部２２は、シャフト固定部２１の上側の端部から径方向外側に延びる。ステータ保持筒部２３は、腕部２２の径方向外側の端部から上側に延びる。支持突出部２４は、シャフト固定部２１の上面から上側に突出する。

シャフト固定部２１は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。シャフト固定部２１は、ブラケット２０ａの上側に固定される。これにより、ステータホルダ２０ｂは、ブラケット２０ａの上側に固定される。

シャフト固定部２１は、シャフト固定部２１を貫通するシャフト固定孔２１ａを有する。シャフト固定孔２１ａの断面形状は、円形状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。

シャフト固定部２１は、シャフト固定部２１を軸方向に貫通するホルダ貫通孔２１ｂを有する。ホルダ貫通孔２１ｂは、シャフト固定孔２１ａよりも径方向外側に位置する。ホルダ貫通孔２１ｂは、周方向において、ブラケット２０ａを軸方向に貫通するブラケット孔部２５ａと同じ位置にある。ホルダ貫通孔２１ｂは、例えば、ネジ孔である。

ステータ保持筒部２３は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。ステータ保持筒部２３の径方向外側の面には、後述する環状のコアバック３１ａが固定される。ステータ保持筒部２３は、上側から下側に向かってステータ保持筒部２３の外径が大きくなる段差部２３ａを有する。

支持突出部２４は、例えば、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。支持突出部２４は、シャフト固定部２１の径方向内側の縁に位置する。支持突出部２４は、後述する下ベアリング５２を下側から支持する。

ブラケット２０ａとステータホルダ２０ｂとは、例えば、互いに別部材である。ステータホルダ２０ｂはステータ３０を保持する部分であるため、ステータホルダ２０ｂの成形精度は、比較的高い必要がある。一方、ブラケット２０ａの成形精度は、ステータホルダ２０ｂの成形精度に比べて、比較的低くてもよい。

ステータ３０は、ベース部材２０に取り付けられ、マグネット４２ｂと隙間を介し対向する。ステータ３０は、環状のステータコア３１と、複数のコイル３２と、を有する。ステータコア３１は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成される。ステータコア３１は、環状のコアバック３１ａと、コアバック３１ａから径方向外側に延びる複数のティース３１ｂと、を有する。

コアバック３１ａの内側面は、ステータ保持筒部２３の外側面と、例えば、圧入等により固定される。コアバック３１ａの下側の端部は、段差部２３ａと接触する。これにより、ステータホルダ２０ｂに対するステータコア３１の軸方向位置が決められる。

静止シャフト３３は、ベース部材２０に取り付けられる。すなわち、モータ１０は、静止シャフト３３が回転しない軸固定型のモータである。静止シャフト３３は、上下方向に延びる中心軸Ｊを中心として配置される。静止シャフト３３は、例えば、ステータホルダ２０ｂに固定される。そのため、静止シャフト３３とステータ３０との相対的な配置精度を向上できる。これにより、静止シャフト３３にベアリング５０を介して支持されるロータ４０を、ステータ３０に対して軸精度よく配置しやすい。静止シャフト３３の下側の端部は、例えば、シャフト固定部２１の内側に圧入される。

止め輪６１は、略環状である。止め輪６１は、例えば、Ｃ形止め輪である。止め輪６１は、静止シャフト３３の外周面に固定される。止め輪６１は、後述する上ベアリング５１よりも上側に位置する。止め輪６１の軸方向位置は、静止シャフト３３の上側の端部近傍である。

ベアリング５０は、静止シャフト３３に固定される。ベアリング５０は、ロータ４０を静止シャフト３３に対して回転可能に支持する。ベアリング５０は、例えば、上ベアリング５１と、上ベアリング５１よりも下側に位置する下ベアリング５２と、を有する。上ベアリング５１と下ベアリング５２とは、例えば、ボールベアリングである。

図２に示すように、上ベアリング５１は、環状の内輪である上内輪５１ａと、上外輪５１ｂと、球状の上ボール５１ｃと、を有する。上外輪５１ｂは、上内輪５１ａの径方向外側を囲む環状の部材である。上ボール５１ｃは、上内輪５１ａと上外輪５１ｂとの径方向の間に位置する。

下ベアリング５２は、環状の内輪である下内輪５２ａと、下外輪５２ｂと、球状の下ボール５２ｃと、を有する。下外輪５２ｂは、下内輪５２ａの径方向外側を囲む環状の部材である。下ボール５２ｃは、下内輪５２ａと下外輪５２ｂとの径方向の間に位置する。

上内輪５１ａおよび下内輪５２ａには、静止シャフト３３が、例えば、挿入または嵌合される。上内輪５１ａの上側の端部は、止め輪６１の下側の端部と接触する。これにより、上内輪５１ａが静止シャフト３３に対して上側に動くことが防止される。

下内輪５２ａの下側の端部は、支持突出部２４の上側の端部と接触する。これにより、下内輪５２ａが静止シャフト３３に対して下側に動くことが防止される。上外輪５１ｂおよび下外輪５２ｂは、後述する筒状のベアリング保持部４３に、例えば、挿入または嵌合される。

図１に示すように、上ベアリング５１は、ステータ３０よりも上側に位置する。下ベアリング５２は、ステータ３０と径方向に重なる。そのため、下ベアリング５２がステータ３０よりも上側、あるいはステータ３０よりも下側に位置する場合に比べて、モータ１０を軸方向に小型化しやすい。

ロータ４０は、軸方向に延びる筒状のベアリング保持部４３と、弾性部材６０と、筒状のマグネット保持部４１と、環状のマグネット支持部材４２ａと、マグネット４２ｂと、翼取付部４４と、を有する。弾性部材６０は、ベアリング保持部４３内に位置する。マグネット保持部４１は、ベアリング保持部４３の外周面に固定される。マグネット支持部材４２ａは、マグネット保持部４１に固定される。マグネット４２ｂは、静止シャフト３３よりも径方向外側に位置する。マグネット４２ｂは、マグネット保持部４１に保持される。翼取付部４４は、マグネット保持部４１の上側に固定される。

ベアリング保持部４３は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。ベアリング保持部４３は、ベアリング５０よりも径方向外側に位置する。ベアリング保持部４３は、内部にベアリング５０、すなわち上ベアリング５１および下ベアリング５２を保持する。

ベアリング保持部４３は、軸方向に延びる円筒状のベアリング保持部本体４３ａと、外側突出部４３ｂと、内側突出部４３ｃと、を有する。外側突出部４３ｂは、ベアリング保持部本体４３ａの外周面から径方向外側に突出する。内側突出部４３ｃは、ベアリング保持部本体４３ａの内周面から径方向内側に突出する。ベアリング保持部本体４３ａは、軸方向両側に開口する。

外側突出部４３ｂおよび内側突出部４３ｃは、例えば、静止シャフト３３を周方向に囲む円環状である。外側突出部４３ｂおよび内側突出部４３ｃは、軸方向において、ベアリング保持部本体４３ａの中央に位置する。内側突出部４３ｃは、軸方向において、上ベアリング５１と下ベアリング５２との間に位置する。内側突出部４３ｃの軸方向の寸法は、外側突出部４３ｂの軸方向の寸法よりも大きい。

弾性部材６０は、例えば、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。図２に示すように、弾性部材６０は、軸方向において、内側突出部４３ｃと上外輪５１ｂとの間に位置する。弾性部材６０は、例えば、ウェーブワッシャーである。弾性部材６０は、例えば、上外輪５１ｂに直接的に接触し、かつ上外輪５１ｂを上側へ押す。

弾性部材６０は、内側突出部４３ｃの上側の端部と接触する。弾性部材６０は、例えば、下外輪５２ｂに内側突出部４３ｃを介して間接的に接触する。弾性部材６０は、内側突出部４３ｃを介して下外輪５２ｂを下側へ押す。このように、弾性部材６０は、上ベアリング５１および下ベアリング５２に、上外輪５１ｂと下外輪５２ｂとが軸方向に互いに離れる向きに予圧を加える。

上ベアリング５１および下ベアリング５２は、予圧が加えられることで、上ベアリング５１および下ベアリング５２における、外輪とボールとの軸方向および径方向の隙間と、内輪とボールとの軸方向および径方向の隙間と、を無くすことができる。これにより、外輪、内輪およびボールが軸方向および径方向に振動することを抑制でき、ロータ４０の回転精度を向上できる。

上外輪５１ｂは、弾性部材６０によって上側に押されることで、上内輪５１ａに対してわずかに上側に移動する。これにより、上ボール５１ｃと上外輪５１ｂとが接触する外側接触点Ｐ１２（図２参照）は、上ボール５１ｃと上内輪５１ａとが接触する内側接触点Ｐ１１よりも下側に位置する。その結果、上ボール５１ｃは、径方向内側から径方向外側に向かうに従って下側に傾く仮想バネＶＳ１として機能する。

下外輪５２ｂは、弾性部材６０によって内側突出部４３ｃを介して下側に押されることで、下内輪５２ａに対してわずかに下側に移動する。これにより、下ボール５２ｃと下外輪５２ｂとが接触する外側接触点Ｐ２２は、下ボール５２ｃと下内輪５２ａとが接触する内側接触点Ｐ２１よりも上側に位置する。その結果、下ボール５２ｃは、径方向内側から径方向外側に向かうに従って上側に傾く仮想バネＶＳ２として機能する。

モータ１０に取り付けられる翼２の回転等によって、例えば、ベアリング５０には、図２に太矢印で示す向きにモーメント荷重Ｍが加えられる。モーメント荷重Ｍは、例えば、上ベアリング５１と下ベアリング５２との間の軸方向の中央を中心として、軸方向と略直交する方向周りに加えられる。

上ボール５１ｃが仮想バネＶＳ１として機能し、下ボール５２ｃが仮想バネＶＳ２として機能することで、モーメント荷重Ｍを上ボール５１ｃの弾性および下ボール５２ｃの弾性で受けやすい。そのため、モーメント荷重Ｍによって上ベアリング５１および下ベアリング５２が損耗することを抑制できる。

マグネット保持部４１は、軸方向に延びる筒状の固定筒部４１ｂと、固定筒部４１ｂから径方向外側に拡がる板状の蓋部４１ａと、蓋部４１ａの径方向外側の端部から下側に延びる筒状のマグネット保持筒部４１ｃと、を有する。

固定筒部４１ｂは、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。固定筒部４１ｂの内周面は、ベアリング保持部本体４３ａの外周面に、例えば、圧入等により固定される。固定筒部４１ｂの下側の端部は、外側突出部４３ｂの上側の端部と接触する。これにより、ベアリング保持部４３に対するマグネット保持部４１の軸方向位置が決められる。

固定筒部４１ｂは、固定筒部４１ｂを軸方向に貫通する取付部固定孔４１ｄを有する。取付部固定孔４１ｄは、固定筒部４１ｂの内側面よりも径方向外側に位置する。固定筒部４１ｂは、例えば、周方向に沿って複数の取付部固定孔４１ｄを有する。取付部固定孔４１ｄは、例えば、ネジ孔である。

図３に示すように、蓋部４１ａは、例えば、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。図１に示すように、蓋部４１ａは、例えば、固定筒部４１ｂの下側の端部に接続される。蓋部４１ａは、上ベアリング５１よりも下側に位置する。蓋部４１ａの径方向外側の端部は、ステータ３０よりも径方向外側に位置する。

翼取付部４４は、翼２が取り付けられる部分である。翼取付部４４の少なくとも一部は、静止シャフト３３よりも上側に位置する。そのため、モータ１０に翼２を取り付けやすい。また、翼取付部４４の一部として静止シャフト３３と同心の部分を設けやすく、取り付けた翼２の回転中心をロータ４０の回転中心と合わせやすい。したがって、本実施形態によれば、翼２を取り付けやすく、かつ、翼２の回転中心をロータ４０の回転中心と合わせやすい構造を有するモータ１０が得られる。

翼取付部４４は、例えば、ベアリング保持部４３およびマグネット保持部４１と別部材である。そのため、翼２の設計変更があった場合に、設計変更された翼２に合わせて翼取付部４４のみを交換することができる。これにより、翼２の設計変更に合わせてロータ４０全体を交換する必要がないため、簡便で、かつ、翼２の設計変更に合わせたモータの製造コストを低減できる。

翼取付部４４は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる取付軸部４４ａを有する。そのため、取付軸部４４ａに対して翼２を取り付けることで、翼２の回転中心とロータ４０の回転中心とをより合わせやすい。

翼取付部４４は、径方向に拡がる取付フランジ部４４ｂを有する。そのため、翼２を翼取付部４４に対して安定して固定できる。また、翼２が傾いて取り付けられることを抑制できる。

図３に示すように、取付フランジ部４４ｂは、例えば、円板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。図１に示すように、取付フランジ部４４ｂは、例えば、取付軸部４４ａの下側の端部に接続される。

取付フランジ部４４ｂの外径は、ベアリング５０の外径よりも大きく、ロータ４０の最外径よりも小さい。そのため、取付フランジ部４４ｂの上面であるフランジ部上面４４ｉの面積を大きくして翼２を精度よく安定させることができ、かつ、ロータ４０が径方向に大型化することを抑制できる。図１では、ロータ４０の最外径とは、マグネット保持筒部４１ｃの最外径である。

フランジ部上面４４ｉは、下側に窪む第１凹部４４ｈを有する。第１凹部４４ｈは、フランジ部上面４４ｉの径方向外側の端部に位置する。図３に示すように、フランジ部上面４４ｉは、例えば、４つの第１凹部４４ｈを有する。４つの第１凹部４４ｈは、周方向に等間隔に配置される。

図１に示すように、取付フランジ部４４ｂの下面であるフランジ部下面４４ｄは、上側に窪む第２凹部４４ｅを有する。第２凹部４４ｅは、静止シャフト３３と軸方向に隙間を介し対向する。そのため、翼取付部４４を静止シャフト３３と近づけて配置しやすい。これにより、翼取付部４４と静止シャフト３３との軸方向距離が比較的大きい場合に比べて寸法公差等の影響が小さく、静止シャフト３３に対する翼取付部４４の配置精度を向上させることができる。したがって、翼取付部４４の一部（例えば、取付軸部４４ａ）の中心を静止シャフト３３の中心軸Ｊと合わせやすく、翼２の回転中心とロータ４０の回転中心とをより合わせやすい。また、モータ１０を軸方向に小型化しやすい。また、翼取付部４４を軽量化できる。

翼取付部４４は、取付フランジ部４４ｂの径方向外縁から下側に延びる筒状の取付脚部４４ｃを有する。取付脚部４４ｃの下側の端部は、例えば、固定筒部４１ｂの上側の端部と接触する。取付脚部４４ｃの下側の端部は、ベアリング保持部本体４３ａの径方向外側に位置する。取付脚部４４ｃは、例えば、ベアリング保持部本体４３ａに径方向外側から嵌め合わされる。

翼取付部４４は、翼２が取り付けられる第１孔部４４ｇと、マグネット保持部４１に取り付けられる第２孔部４４ｆと、を有する。第１孔部４４ｇは、取付フランジ部４４ｂを軸方向に貫通する。第２孔部４４ｆは、取付フランジ部４４ｂおよび取付脚部４４ｃを軸方向に貫通する。

図１および図３に示すように、第１孔部４４ｇと第２孔部４４ｆとは、周方向において異なる位置に配置される。そのため、取付フランジ部４４ｂの軸方向の寸法が大きくなることを抑制できる。翼取付部４４は、例えば、４つの第１孔部４４ｇと、４つの第２孔部４４ｆと、を有する。第１孔部４４ｇと第２孔部４４ｆとは、例えば、それぞれ周方向に沿って等間隔に配置される。第１孔部４４ｇと第２孔部４４ｆとは、周方向に沿って交互に配置される。

第１孔部４４ｇの数と第２孔部４４ｆの数とは、４つに限らず、例えば３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。また、第１孔部４４ｇの数と、第２孔部４４ｆの数とは、互いに異なってもよい。

第１孔部４４ｇは、例えば、ネジ孔である。図１に示すように、第２孔部４４ｆは、第１凹部４４ｈおよび取付部固定孔４１ｄと軸方向に重なる。

翼取付部４４は、例えば、ネジ７１等によってマグネット保持部４１に固定される。ネジ７１は、翼取付部４４の上側から、第１凹部４４ｈおよび第２孔部４４ｆを介して取付部固定孔４１ｄに締め込まれる。ネジ７１のヘッド部は、第１凹部４４ｈ内に位置する。ネジ７１の上側の端部は、フランジ部上面４４ｉよりも下側に位置する。そのため、フランジ部上面４４ｉに、後述する翼２の固定部２ｂを固定する際に、固定部２ｂの平行度を保つことができる。

翼２は、例えば、マルチコプター用のプロペラである。翼２は、翼取付部４４に取り付けられる。翼２は、翼取付部４４に固定される環状の固定部２ｂと、固定部２ｂから径方向外側に延びる複数の翼本体２ａと、を有する。固定部２ｂは、例えば、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。固定部２ｂの内側面である固定部内側面２ｃには、取付軸部４４ａが挿入される。固定部２ｂの下面は、フランジ部上面４４ｉと接触する。

固定部２ｂは、固定部２ｂを軸方向に貫通する固定部貫通孔２ｄを有する。固定部貫通孔２ｄは、第１孔部４４ｇと軸方向に重なる。固定部２ｂは、翼取付部４４と、例えば、ネジ７２等によって固定される。ネジ７２は、例えば、固定部２ｂの上側から、固定部貫通孔２ｄを介して、第１孔部４４ｇに締め込まれる。ネジ７２は、固定部２ｂ（翼２）の回り止めとして機能する。これにより、翼２がロータ４０に対して相対的に回転することを防止できる。すなわち、取付フランジ部４４ｂが設けられることで、翼２の回り止めとしてネジ７２を設けることができる。

図示は省略するが、複数の翼本体２ａは、周方向に沿って等間隔に配置される。翼本体２ａは、モータ１０よりも径方向外側に延びる。すなわち、翼２は、モータ１０よりも径方向外側に延びる。一例として、翼２の外径は、モータ１０の外径の８倍程度である。

例えば、アウターロータ型のモータで、かつ、シャフトが回転する軸回転型のモータの場合、ステータよりも径方向外側に延びる蓋部を有するマグネット保持部がシャフトに固定される。そのため、マグネット保持部をシャフトの上部に固定する場合、シャフトを支持するベアリングが蓋部よりも下側に位置し、翼取付部とベアリングとの軸方向の距離が大きくなる問題があった。翼取付部とベアリングとの距離が大きくなると、翼取付部に取り付けられる翼の重心とベアリングの重心とが離れ、翼の回転が不安定になる虞があった。

一方、マグネット保持部をシャフトの下部に固定すれば、ベアリングを翼取付部に近づけることができる。しかし、この場合、モータの構造が複雑化しやすい問題があった。

これに対して、本実施形態のように、アウターロータ型で、かつ、静止シャフト３３が回転しない軸固定型のモータ１０の場合、マグネット保持部４１は、ベアリング保持部４３に接続される。そのため、モータ１０の構造を複雑化することなく、ベアリング５０を蓋部４１ａよりも上側に配置しやすい。これにより、ベアリング５０を翼取付部４４に近づけやすく、翼２の重心とベアリング５０の重心とを近づけやすい。したがって、翼２の回転を安定化させやすい。

図１では、上ベアリング５１は、蓋部４１ａよりも上側に位置する。そのため、上ベアリング５１と翼取付部４４との距離を小さくできる。これにより、翼２の回転を安定化することができる。

また、第２凹部４４ｅが設けられることで、静止シャフト３３を翼取付部４４に近づけやすいため、上ベアリング５１をより翼取付部４４に近づけることができる。したがって、翼２の回転をより安定化することができる。

また、翼２がモータ１０よりも大きい場合、翼２の回転は特に不安定になりやすい。これに対して、本実施形態によれば、翼取付部４４に上ベアリング５１を近づけて、翼２の回転を安定化できる。すなわち、本実施形態における翼２の回転を安定化させる効果は、翼２がモータ１０よりも大きい場合に、特に大きく得られる。

また、アウターロータ型のモータで、かつ、シャフトが回転する軸回転型のモータの場合、ステータの熱は、２つのベアリングからシャフトへと伝わり、シャフトからロータへと伝わる。この場合、シャフトからロータへの熱の伝達経路がシャフトとロータとの接続箇所を通る経路のみであるため、ステータの熱がロータへと伝わりにくい。その結果として、ステータの熱がベアリングに蓄積しやすく、ベアリングが高温となりやすい問題があった。

これに対して、アウターロータ型で、かつ、静止シャフト３３が回転しない軸固定型のモータ１０の場合、ステータ３０の熱は、ベース部材２０を介して静止シャフト３３に伝わり、静止シャフト３３からベアリング５０を介してロータ４０へと伝わる。そのため、静止シャフト３３からロータ４０への熱の伝達経路が、上ベアリング５１を通る経路と、下ベアリング５２を通る経路と、の少なくとも２つある。これにより、ステータ３０の熱がロータ４０へと伝達されやすく、上ベアリング５１および下ベアリング５２が高温となることを抑制できる。

また、ステータホルダ２０ｂが径方向に延びる腕部２２を有するため、ステータ３０が固定されるステータ保持筒部２３をベアリング５０から離れた位置に配置しやすい。これにより、ステータ３０の熱がベアリング５０に到達するまでの経路長を長くできる。したがって、ステータ３０の熱がベアリング５０に到達する前に外部に放出されやすく、ベアリング５０が高温となることをより抑制できる。

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。以下の説明において上記説明と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

翼取付部４４の構成は、少なくとも一部が静止シャフト３３よりも上側に位置すればよく、翼取付部４４全体が静止シャフト３３よりも上側に位置してもよい。翼取付部４４は、取付軸部４４ａを有していなくてもよいし、取付フランジ部４４ｂを有していなくてもよい。翼取付部４４は、例えば、ベアリング保持部４３とマグネット保持部４１とのいずれか一方、または両方と、単一の部材であってもよい。

第２孔部４４ｆは、ベアリング保持部４３が取り付けられる孔であってもよい。ベアリング５０は、ボールベアリングに限られず、焼結金属を用いたスリーブベアリングであってもよい。ベアリング５０がスリーブベアリングである場合、ベアリング５０の数は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。また、ベアリングは、液体または気体を潤滑流体として用いた流体動圧軸受でもよい。

例えば、流体動圧軸受は、温度変化によるフリクションロスの変動が大きい。流体動圧軸受の温度が高くなる程、フリクションロスは小さくなるが、同時に流体動圧軸受の剛性も低下する。そのため、流体動圧軸受の温度が最高温度となる場合の剛性を最低限必要な剛性とする必要があるが、その場合、結果的にモータ使用時に生じるフリクションロスの総和が大きくなる問題がある。

この問題に対して、本実施形態によれば、上述したようにステータ３０の熱がベアリング５０に到達する前に外部に放出されやすく、ベアリング５０が高温となることをより抑制できる。そのため、ベアリング５０の温度変化の幅を抑制できる。これにより、ベアリング５０を流体動圧軸受としても用いた場合でも、モータ使用時に生じるフリクションロスの総和が大きくなることを抑制できる。

一方、ボールベアリングは、温度変化によるフリクションロスの変動が小さい。そのため、本実施形態のように、ベアリング５０としてボールベアリングを用いた場合、流体動圧軸受を用いる場合に比べて、モータ使用時に生じるフリクションロスの総和をより小さくしやすい。

弾性部材６０は、例えば、上外輪５１ｂに直接的または間接的に接触し、かつ上外輪５１ｂを上側へ押す構成であってもよい。弾性部材６０は、例えば、下外輪５２ｂに直接的または間接的に接触し、かつ下外輪５２ｂを下側へ押す構成であってもよい。弾性部材６０の他の構成例を図４に示す。図４は、本実施形態の他の一例であるモータ１１０の一部を示す断面図である。

図４に示すように、モータ１１０は、ロータ１４０を有する。ロータ１４０は、弾性部材１６０を有する。弾性部材１６０は、軸方向において、内側突出部４３ｃと下外輪５２ｂとの間に位置する。弾性部材１６０は、例えば、下外輪５２ｂに直接的に接触し、かつ下外輪５２ｂを下側へ押す。

弾性部材１６０は、内側突出部４３ｃの下側の端部と接触する。弾性部材１６０は、例えば、上外輪５１ｂに内側突出部４３ｃを介して間接的に接触する。弾性部材１６０は、内側突出部４３ｃを介して上外輪５１ｂを上側へ押す。これにより、図２に示す構成と同様に、上ベアリング５１と下ベアリング５２とには、上外輪５１ｂと下外輪５２ｂとが互いに軸方向に離れる向きに予圧が加えられる。弾性部材１６０のその他の構成は、図２に示す弾性部材６０の構成と同様である。

また、他の例として、例えば、弾性部材６０を、止め輪６１と上内輪５１ａとの軸方向の間、または支持突出部２４と下内輪５２ａとの軸方向の間に配置してもよい。

弾性部材６０は、上ベアリング５１および下ベアリング５２に予圧を加えられるならば、特に限定されない。弾性部材６０は、例えば、コイルバネであってもよい。

翼２は、特に限定されず、例えば、インペラであってもよい。翼本体２ａの寸法および枚数等は、特に限定されない。

回転翼装置１の用途は、特に限定されない。回転翼装置１は、例えば、マルチコプターに搭載される駆動装置であってもよいし、送風装置であってもよい。

＜第２実施形態＞
図５は、本実施形態のモータ２１０を示す断面図である。以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

図５に示すように、ロータ２４０は、ベアリング保持部２４３を有する。ベアリング保持部２４３は、ベアリング保持部本体４３ａと、外側突出部２４３ｂと、内側突出部４３ｃと、を有する。外側突出部２４３ｂは、ベアリング保持部本体４３ａの外周面から径方向外側に突出する。外側突出部２４３ｂは、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。外側突出部２４３ｂは、ベアリング保持部２４３の軸方向のほぼ中央から、ベアリング保持部２４３の上側の端部まで延びる。

ベアリング保持部２４３は、上面から下側に窪む取付部嵌合凹部２４３ｅを有する。取付部嵌合凹部２４３ｅは、例えば、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。取付部嵌合凹部２４３ｅは、ベアリング保持部２４３の内側面に開口する。

ベアリング保持部２４３は、取付部嵌合凹部２４３ｅの底面から下側に窪む取付部固定穴２４３ｄを有する。取付部固定穴２４３ｄは、第２孔部４４ｆと軸方向に重なる。取付部固定穴２４３ｄは、外側突出部２４３ｂに位置する。取付部固定穴２４３ｄは、例えば、ネジ穴である。

マグネット保持部２４１は、ベアリング保持部２４３の上側の端部から径方向外側に延びる板状の蓋部２４１ａと、蓋部２４１ａの径方向外側の端部から下側に延びる筒状のマグネット保持筒部２４１ｃと、を有する。蓋部２４１ａは、例えば、上ベアリング５１よりも上側に位置する。ベアリング保持部２４３とマグネット保持部２４１とは、例えば、単一の部材である。なお、ベアリング保持部２４３とマグネット保持部２４１とは、別々の部材であってもよい。

翼取付部２４４は、取付軸部２４４ａと、取付フランジ部４４ｂと、を有する。翼取付部２４４は、第１実施形態の翼取付部４４と異なり、取付脚部４４ｃを有していない。取付軸部２４４ａは、軸方向に延びる。取付軸部２４４ａは、取付軸部２４４ａを軸方向に貫通する軸部貫通孔２４４ｊを有する。

軸部貫通孔２４４ｊの断面形状は、例えば、円形状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。軸部貫通孔２４４ｊの下側の端部は、第２凹部４４ｅに開口する。軸部貫通孔２４４ｊが設けられることで、例えば、翼の固定部がモータ２１０側に突出する軸を有する場合に、軸を軸部貫通孔２４４ｊに嵌め合わせて翼を取り付けることができる。そのため、翼取付部２４４に取り付けられる翼の種類を増やすことができる。

取付フランジ部４４ｂの下側の端部は、取付部嵌合凹部２４３ｅ内に位置する。取付フランジ部４４ｂは、例えば、取付部嵌合凹部２４３ｅに嵌め合わされる。取付フランジ部４４ｂの下側の端部は、蓋部２４１ａの上側の端部よりも下側に位置する。そのため、翼取付部２４４を上ベアリング５１に近づけて配置しやすい。これにより、翼取付部２４４に取り付けられる翼２の回転を安定させやすい。

取付フランジ部４４ｂは、ネジ７１が第１凹部４４ｈおよび第２孔部４４ｆを介して取付部固定穴２４３ｄに締め込まれることで、ベアリング保持部２４３に固定される。すなわち、本実施形態において第２孔部４４ｆは、ベアリング保持部２４３に取り付けられる孔部である。

＜第３実施形態＞
図６は、本実施形態のモータ３１０を示す断面図である。以下の説明においては、上記実施形態と同様の構成については、適宜同一の符号を付す等により説明を省略する場合がある。

ロータ３４０におけるロータコア本体３４１ａは、ロータコア本体３４１ａの上面から下側に窪む取付部嵌合凹部３４１ｇを有する。取付部嵌合凹部３４１ｇは、例えば、円環状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。

蓋部３４１ｂは、例えば、円環板状であり、その中心を中心軸Ｊが通る。蓋部３４１ｂは、ステータ３０の上側を覆う。蓋部３４１ｂの径方向外側の端部は、径方向において、ステータ保持筒部３２３の外周面と同じ位置にある。

モータ３１０は、インナーロータ型のモータである。インナーロータ型で、かつ、シャフトが回転する軸回転型のモータの場合、ロータコアがシャフトを支持するベアリング同士の軸方向の間に位置するため、ベアリング同士の軸方向の距離が大きくなる。これにより、モータが軸方向に大型化しやすい問題があった。

これに対して、本実施形態のモータ３１０のように、静止シャフト３３が固定される軸固定型のモータでは、ベアリング５０同士を軸方向に近づけやすく、モータ３１０が軸方向に大型化することを抑制できる。

翼取付部３４４は、取付軸部４４ａと、取付フランジ部４４ｂと、を有する。翼取付部３４４は、第２実施形態の翼取付部２４４と同様に、取付脚部４４ｃを有しない。取付フランジ部４４ｂの下側の端部は、取付部嵌合凹部３４１ｇ内に位置する。取付フランジ部４４ｂは、例えば、取付部嵌合凹部３４１ｇに嵌め合わされる。取付フランジ部４４ｂの下側の端部は、ロータコア３４１の上面よりも下側に位置する。取付フランジ部４４ｂは、ネジ７１等によりロータコア３４１に固定される。

本発明が適用できるモータは、ステータとマグネットとが径方向に隙間を介して対向するモータに限られず、ステータとマグネットとが軸方向に隙間を介して対向するアキシャルギャップ型のモータも含む。

上記第１実施形態から第３実施形態の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１…回転翼装置、２…翼、１０，１１０，２１０，３１０…モータ、２０…ベース部材、３０…ステータ、３３…静止シャフト、４０，１４０，２４０，３４０…ロータ、４１，２４１…マグネット保持部、４２ｂ…マグネット、４３，２４３…ベアリング保持部、４４，２４４，３４４…翼取付部、４４ａ，２４４ａ…取付軸部、４４ｂ…取付フランジ部、４４ｄ…フランジ部下面、４４ｅ…第２凹部（凹部）、４４ｆ…第２孔部、４４ｇ…第１孔部、５０…ベアリング、５１…上ベアリング、５１ｂ…上外輪（外輪）、５２…下ベアリング、５２ｂ…下外輪（外輪）、６０，１６０…弾性部材、Ｊ…中心軸

Claims (11)

1. 翼が取り付けられるモータであって、
   ベース部材と、
   前記ベース部材に取り付けられ、上下方向に延びる中心軸を中心として配置される静止シャフトと、
   前記静止シャフトよりも径方向外側に位置するマグネットを有するロータと、
   前記ベース部材に取り付けられ、前記マグネットと隙間を介し対向するステータと、
   前記ロータを前記静止シャフトに対して回転可能に支持するベアリングと、
   を備え、
   前記ロータは、前記翼が取り付けられる翼取付部を有し、
   前記翼取付部の少なくとも一部は、前記静止シャフトよりも上側に位置する、モータ。
2. 前記翼取付部は、前記中心軸を中心として軸方向に延びる取付軸部を有する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記翼取付部は、径方向に拡がる取付フランジ部を有する、請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記取付フランジ部の外径は、前記ベアリングの外径よりも大きく、前記ロータの最外径よりも小さい、請求項３に記載のモータ。
5. 前記取付フランジ部の下面であるフランジ部下面は、上側に窪む凹部を有し、
   前記凹部は、前記静止シャフトと軸方向に隙間を介し対向する、請求項３または４に記載のモータ。
6. 前記ロータは、前記ベアリングよりも径方向外側に位置し前記ベアリングを保持する筒状のベアリング保持部と、前記マグネットが保持されるマグネット保持部と、を有し、
   前記翼取付部は、前記ベアリング保持部および前記マグネット保持部と別部材である、請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ。
7. 前記翼取付部は、前記翼が取り付けられる第１孔部と、前記ベアリング保持部または前記マグネット保持部が取り付けられる第２孔部と、を有し、
   前記第１孔部と前記第２孔部とは、周方向において異なる位置に配置される、請求項６に記載のモータ。
8. 前記ベアリングは、上ベアリングと、前記上ベアリングよりも下側に位置する下ベアリングと、を有し、
   前記上ベアリングと下ベアリングとは、ボールベアリングであり、
   前記ロータは、
   前記ベアリングよりも径方向外側に位置し前記ベアリングを保持する筒状のベアリング保持部と、
   前記ベアリング保持部内に位置する弾性部材と、
   を有し、
   前記弾性部材は、前記上ベアリングの外輪に直接的または間接的に接触し、かつ前記上ベアリングの外輪を上側へ押し、
   前記弾性部材は、前記下ベアリングの外輪に直接的または間接的に接触し、かつ前記下ベアリングの外輪を下側へ押す、請求項１から７のいずれか一項に記載のモータ。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のモータと、
   前記翼取付部に取り付けられる前記翼と、
   を備える、回転翼装置。
10. 前記翼は、前記モータよりも径方向外側に延びる、請求項９に記載の回転翼装置。
11. 翼が取り付けられるモータであって、
    ベース部材と、
    前記ベース部材に取り付けられ、上下方向に延びる中心軸を中心として配置される静止シャフトと、
    前記静止シャフトよりも径方向外側に位置するマグネットを有するロータと、
    前記ロータを前記静止シャフトに対して回転可能に支持するベアリングと、
    を備え、
    前記ベアリングは、上ベアリングと、前記上ベアリングよりも下側に位置する下ベアリングと、を有し、
    前記上ベアリングと下ベアリングとは、ボールベアリングであり、
    前記ロータは、
    前記ベアリングよりも径方向外側に位置し前記ベアリングを保持する筒状のベアリング保持部と、
    前記ベアリング保持部内に位置する弾性部材と、
    を有し、
    前記弾性部材は、前記上ベアリングの外輪に直接的または間接的に接触し、かつ前記上ベアリングの外輪を上側へ押し、
    前記弾性部材は、前記下ベアリングの外輪に直接的または間接的に接触し、かつ前記下ベアリングの外輪を下側へ押す、モータ。

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