JP2018067991A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータを軽量化しつつ、ロータの変形を抑制できるモータを提供する。
【解決手段】上下に伸びる中心軸Ｃを環状に取り囲むステータ４を有する静止部２と、ステータ４の径方向外側にマグネット８２を配置した回転部３と、を有するアウターロータ型のモータにおいて、回転部３は、ステータ４の少なくとも一部と軸方向に対向して上端を覆う蓋部１０を有し、蓋部１０は、放射状に配置された複数のリブ１１と、リブ１１の径方向外側端部から下側に向かって延びる筒状の壁部１２と、壁部１２から径方向内側に向かって延びる環状部１３と、を有し、環状部１３の下面および壁部１２の内面に接続される複数の衝立部１４が周方向に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明はモータに関する。

従来、回転部が静止部の径方向外側に配置されるアウターロータ型モータが知られている。例えば、マグネットに対向してステータが配設されているアウターロータ型のモータ技術が特許文献１に開示されている。

上記特許文献１では、ハブ本体の下端部の外周部には、ブラケットに向けて下方に突出する環状の取付突部が一体的に設けられ、かかる取付突部の外周面に環状のヨーク部材の一端部が、例えば圧入によって固定されている。

特開２０００−６９７０８号公報

上記特許文献１のモータを軽量化する場合、例えばヨーク部材の厚みを薄くしたり、ハブ本体に貫通孔を設けたりする方法がある。しかしながら、取付突部の外周面にヨーク部材の一端部を圧入によって固定することにより、ヨーク部材やハブ本体が変形し、騒音または振動などを引き起こす虞がある。

本発明の目的は、モータを軽量化しつつ、ロータの変形を抑制できるモータを提供することである。

本発明の例示的な一実施形態のモータは、上下に伸びる中心軸を環状に取り囲むステータを有する静止部と、前記ステータの径方向外側にマグネットを配置した回転部と、を有するアウターロータ型のモータにおいて、前記回転部は、前記ステータの少なくとも一部と軸方向に対向して上端を覆う蓋部を有し、前記蓋部は、放射状に配置された複数のリブと、前記リブの径方向外側端部から下側に向かって延びる筒状の壁部と、前記壁部から径方向内側に向かって延びる環状部と、を有し、前記環状部の下面および前記壁部の内面に接続される複数の衝立部が周方向に配置される。

本発明の例示的な一実施形態のモータによれば、衝立部が壁部の内周面および環状部の下面の２面を支持する。このため、モータの質量を抑えつつ蓋部の強度を向上することができる。

図１は、本発明の例示的な一実施形態に係るモータの縦断面図である。 図２は、本発明の例示的な一実施形態に係るモータの斜視図である。 図３は、本発明の例示的な一実施形態に係るモータの蓋部の斜視図である。 図４は、本発明の例示的な一実施形態に係るモータの上面図である。 図５は、第１の実施形態に係るモータの蓋部の部分拡大図面である。 図６は、第２の実施形態に係るモータの蓋部の部分拡大図面である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、モータ１の中心軸Ｃと平行な方向を「軸方向」、モータ１の中心軸Ｃに直交する方向を「径方向」、モータ１の中心軸Ｃを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、ステータ４に対して蓋部１０側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータ１の使用時の向きを限定する意図はない。

本発明の例示的な実施形態のモータについて以下説明する。図１は、第１実施形態に係るモータの縦断面図である。図２は第１実施形態に係るモータの斜視図である。モータ１はアウターロータ型のモータであり、例えば小型の無人航空機（不図示）に搭載されて回転翼を回転させる。なお、モータ１は、無人航空機以外の用途に使用されてもよい。例えば、モータ１は、自動車や鉄道等の輸送機械、ＯＡ機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等に搭載されて種々の駆動力を発生させるものであってもよい。

モータ１は静止部２と回転部３とを有する。静止部２はステータ４、ブラケット５及び
上下の軸受部６を有し、ブラケット５を介して無人航空機のシャーシ等に固定される。回
転部３はシャフト７、ロータ８及び蓋部１０を有し、中心軸Ｃを中心として回転方向Ｒ１
（本実施形態では、上方から見て時計周り方向）に回転可能になっている。

ステータ４はロータ８の径方向内側に配置される。ステータ４は、ステータコア４１及び複数のコイル４２を有する。ステータコア４１は電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなり、コアバック４１ａと複数のティース４１ｂとを有する。

コアバック４１ａは軸方向に延びた環状に形成される。複数のティース４１ｂはコアバック４１ａの外周面からマグネット８２に向かって径方向の外側に放射状に延びる。これにより、複数のティース４１ｂが周方向に配置される。コイル４２は各ティース４１ｂの周囲にそれぞれ導線を巻き回して形成される。周方向に隣接するコイル４２間には軸方向に貫通する開口部４５が形成される。

すなわち、ステータ４は、環状のコアバック４１ａと、周方向に配置され、コアバック４１ａからマグネット８２に向かって延びる複数のティース４１ｂと、ティース４１ｂのそれぞれに巻き回された複数のコイル４２とを有し、コイル４２間に、後述の吸気口１０１に連通する開口部４５を有する。

コイル４２からリード線が導出され、リード線の一端は電源またはモータ１へ電力を供給する駆動回路に接続される。これにより、コイル４２に電力が供給される。

ブラケット５は環状に形成されてステータ４の下方に配置され、ステータ４の下部を覆う。上方の軸受部６はコアバック４１ａの内側に配置され、下方の軸受部６はブラケット５の中央部に配置される。上下の軸受部６はボールベアリングから成り、シャフト７を回転可能に支持する。なお、上下の軸受部６はボールベアリングに替えて、例えばすべり軸受等の他の方式の軸受を有してもよい。

シャフト７は軸方向に延び、中心軸Ｃを中心として回転方向Ｒ１に回転する。シャフト７の上端部は蓋部１０の内側に設けられた凹部１０ａに嵌められて固定される。回転翼は蓋部１０の軸方向上方に延びる取付部９に固定される。

なお、取付部９を省き、シャフト７をブラケット５よりも下方に突出させ、シャフト７の下端部に回転翼を取り付けてもよい。また、シャフト７をブラケット５よりも下方に突出させ、取付部９及びシャフト７の下端部に回転翼を取り付けてもよい。

ロータ８はステータ４の径方向外側に配置され、シャフト７とともに回転する。ロータ８は、円筒形状のハウジング８１と、ハウジング８１の内周面に配置されるマグネット８２と、を備える。ロータ８の上端は、後述する壁部１２に固定される。本実施形態において、ハウジング８１の内周面には、複数のマグネット８２が配置される。各マグネット８２の径方向内側の面は、各ティース４１ｂの径方向外側の端面に対向する。複数のマグネット８２はＮ極の磁極面とＳ極の磁極面とが交互に並ぶ。複数のマグネット８２は、周方向に等間隔に配列される。

なお、複数のマグネット８２に替えて、単一の環状のマグネットを用いてもよい。この場合、マグネットの内周面にＮ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されていればよい。また、マグネット及びハウジングが磁性体粉を配合した樹脂により一体に成型されてもよい。また、ハウジングの内部にマグネットを埋設してもよい。

ロータ８の軸方向の一端（上端）は蓋部１０により覆われ、蓋部１０はシャフト７に連結される。蓋部１０は、放射状に配置された複数のリブ１１と、リブ１１の径方向外側端部から下側に向かって延びる筒状の壁部１２と、壁部１２から径方向内側に向かって延びる環状部１３と、を有する。本実施形態において、蓋部１０は、５個のリブ１１を有する。隣接する複数のリブ１１間にはステータ４の開口部４５に連通する吸気口１０１が設けられる。

すなわち、モータ１は、上下に伸びる中心軸Ｃを環状に取り囲むステータ４を有する静止部２と、ステータ４の径方向外側にマグネット８２を配置した回転部３と、を有するアウターロータ型のモータである。回転部３は、ステータ４の少なくとも一部と軸方向に対向して上端を覆う蓋部１０を有する。蓋部１０は、放射状に配置された複数のリブ１１と、 リブの径方向外側端部から下側に向かって延びる筒状の壁部１２と、壁部１２から径方向内側に向かって延びる環状部１３と、を有する。

上記構成のモータ１において、リード線を介してコイル４２に電力を供給すると、ティース４１ｂに磁束が生じる。そして、ティース４１ｂとマグネット８２との間の磁束の作用により周方向のトルクが発生する。これにより、回転部３が静止部２に対して中心軸Ｃを中心として回転方向Ｒ１に回転し、モータ１の回転動作が開始される。電力の供給を停止すると、回転部３の回転が停止する。これにより、モータ１の回転動作が終了する。

図３は、第１実施形態に係るモータ１の蓋部１０の斜視図である。蓋部１０は、環状部１３の下面および壁部１２の内面に接続される複数の衝立部１４が周方向に配置される。これにより蓋部１０の厚みを大きくする場合に比べて、蓋部１０の質量の増加を抑えつつ、蓋部１０の強度を向上することができる。また、衝立部１４が壁部１２の内周面および環状部１３の下面の二面を支持することで、蓋部１０の強度をさらに向上することができる。

ロータ８の上端は、壁部１２の外周面に固定される。より具体的には、ハウジング８１の上端は、壁部１２の外周面に固定される。ロータ８の上端が、例えば、圧入により壁部１２の外周面に固定される場合、壁部１２には応力が加わり、蓋部１０が変形する虞がある。本実施形態において、複数の衝立部１４は、環状部１３の下面および壁部１２の内面に接続される。すなわち、蓋部１０は衝立部１４によって強度が保たれるために、蓋部１０に加わった応力によって蓋部１０が変形することを抑制することができる。

上記のような回転部３を有するモータ１において、回転部３の回転アンバランスは回転部３を構成するシャフト７、ロータ８、蓋部１０等の個々の部材の加工寸法のばらつきに起因して発生すると共に、それらの部材の組み立てる際の寸法ばらつき等に起因しても発生する。つまり、例えば圧入等の手段によってロータ８と蓋部１０、あるいは、蓋部１０とシャフト７とを固定する際に、ロータ８や蓋部１０に変形が生じ、あるいはシャフト７の軸心と蓋部１０の軸心とのずれ（又は傾き）が生じる場合がある。その結果、回転部３の回転アンバランスが生ずることになる。

図５は、第１の実施形態に係るモータ１の蓋部１０の部分拡大図面である。隣り合う衝立部１４との間には空間が形成される。つまり、壁部１２、環状部１３および衝立部１４に囲まれる部位に、バランス部材２０を収容する空間を形成することができる。回転部３が許容範囲を超える回転アンバランスを有する場合に、バランス調整用のバランス部材２０の装着箇所として利用することができる。つまり、回転部３の回転アンバランスの測定結果に基づいて、空間の所定の周方向位置に、所定の大きさのバランス部材２０を配置する。本実施形態において、隣り合う衝立部１４との間にバランス部材２０が配置される。

バランス部材２０を回転部３の上下にそれぞれ配置する、いわゆる二面バランス調整を行う場合、上側のバランス部材２０をより上方に配置することができる。これにより上側のバランス部材２０と下側のバランス部材２０とを、上下方向に大きく距離をとることができ、回転部３のバランスの調整が容易となる。

図６は、第２の実施形態に係るモータ１の蓋部１０の部分拡大図面である。バランス部材２０は、衝立部１４の周方向の側面に固定されてもよい。すなわち、バランス部材２０は、衝立部１４に配置される。これにより、バランス部材２０を衝立部１４にこすりつけて塗布することができ、バランス部材２０を塗布しやすい。また、バランス部材２０を衝立部１４、壁部１２の内周面および環状部１３の下面の三面で保持できるため、バランス部材２０がはがれにくい。なお、バランス部材２０は、紫外線硬化剤、エポキシ性接着剤、樹脂と金属の混合剤などが用いられてもよい。

二面修正を行う場合、下側のバランス部材２０は、例えばマグネット８２の下側端部に配置される。本実施形態において、マグネット８２は、ハウジング８１の内周面に複数個が配置される。衝立部１４の数は、マグネット８２の数と同等である。例えば、回転部３は、１４個の複数のマグネット８２が配置される。このとき、衝立部１４の数は１４個である。衝立部１４およびマグネット８２の数はこの限りではなく、１４個以下、または１４個以上でもよい。これにより、二面修正を行う場合、下側のバランス部材２０とのバランスの調整が容易となる。

本実施形態では、複数の衝立部１４は周方向において等間隔に配置される。これにより、回転部３の回転アンバランスの測定結果に基づいて、所定の周方向位置に配置された衝立部１４に、バランス部材２０を配置することができる。すなわち、バランス部材２０を配置する位置を選択しやすい。また、均一に蓋部１０の強度を向上できる。

図４は、第１実施形態に係るモータ１の上面図である。例えば、複数のモータ１が小型の無人航空機（不図示）に搭載される場合、モータ１は無人航空機の外方に設置される。各モータ１によってバランス部材２０が配置される箇所が異なった場合、外観を損ねる。本実施形態では、衝立部１４の径方向内端は、環状部１３の径方向内端と同等あるいは径方向外側に位置する。このため、上側からバランス部材２０が見えにくく、外観を損ねることがない。

衝立部１４の径方向に沿う断面は三角形状である。すなわち、蓋部１０の内方に衝立部１４の角が形成されない。これにより、回転部３の回転時に、ロータ８とステータ４との間の空間を大きくとることができ、干渉する虞がない。

本発明によると、ステータの外周側にロータを配したアウターロータ型のモータに利用することができる。

１・・モータ、２・・・静止部、３・・・回転部、４・・・ステータ、５・・・ブラケット、６・・・軸受部、７・・・シャフト、８・・・ロータ、９・・・取付部、１０・・・蓋部、１１・・・リブ、１２・・・壁部、１３・・・環状部、１４・・・衝立部、１００・・・凹部、１０１・・・吸気口、２０・・・バランス部材、４１・・・ステータコア、４１ａ・・・コアバック、４１ｂ・・・ティース、４２・・・コイル、８１・・・ハウジング、８２・・・マグネット、Ｃ・・・中心軸

Claims (9)

1. 上下に伸びる中心軸を環状に取り囲むステータを有する静止部と、
   前記ステータの径方向外側にマグネットを配置した回転部と、
   を有するアウターロータ型のモータにおいて、
   前記回転部は、
   前記ステータの少なくとも一部と軸方向に対向して上端を覆う蓋部を有し、
   前記蓋部は、
   放射状に配置された複数のリブと、
   前記リブの径方向外側端部から下側に向かって延びる筒状の壁部と、
   前記壁部から径方向内側に向かって延びる環状部と、
   を有し、
   前記環状部の下面および前記壁部の内面に接続される複数の衝立部が周方向に配置されることを特徴とするモータ。
2. 前記回転部は、
   円筒形状のハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に配置される前記マグネットと、
   を備えるロータをさらに有し、
   前記ロータの上端は、前記壁部に固定される、請求項１に記載のモータ。
3. 前記ロータの上端は、前記壁部の外周面に固定される、請求項２に記載のモータ。
4. 隣り合う前記衝立部との間にバランス部材が配置される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記バランス部材が、前記衝立部に配置される、請求項４に記載のモータ。
6. 前記衝立部の径方向内端は、前記環状部の径方向内端と同等あるいは径方向外側に位置する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 複数の前記衝立部は周方向において等間隔に配置される、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 前記マグネットは、前記ハウジングの内周面に複数個が配置され、
   前記衝立部の数は、前記マグネットの数と同等である、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のモータ。
9. 前記衝立部の径方向に沿う断面は三角形状である、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のモータ。
   
   

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