JP2023023564A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルの絶縁被膜を傷つけることなく、コイルの熱を十分に放熱できるモータを提供する。【解決手段】モータは、中心軸を中心として回転可能なロータと、ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、を備える。ステータは、中心軸を囲む環状のコアバック21と、コアバックから径方向内側に延びるティース22とを有するステータコア20と、ティースに巻き回されたコイル30と、を有する。ステータコアは、中心軸の軸方向に貫通する少なくとも一つの孔HLと、孔とステータコアの径方向外側とを繋ぐ空間であるスリットSLと、を有する。孔に保持され孔に沿って軸方向に延びるヒートパイプ50と、孔とヒートパイプとの間に充填された接着剤と、を有する。【選択図】図2
Description
本発明は、モータに関する。
モータにおいては、コイルの発熱をモータハウジング等を介して十分放熱することが出来ず、モータ出力の上限が発熱によるコイルの温度上昇によって頭打ちになっている。そこで、熱抵抗を下げることによって、同じサイズのモータで出力を上げることが行われている。
特許文献1には、回転軸方向に延びるヒートパイプを、ステータコアのコアバックとコイルとの隙間に配置することでコイルの発熱を放熱することが開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された構成では、ヒートパイプを安定して固定することが難しいため、ヒートパイプとコイルが当たる部分で、コイルの絶縁被膜を傷つける可能性がある。また、特許文献1に開示された構成では、コイルのうち回転軸方向でステータコアよりも突出するコイルの領域を十分に冷却することは困難であった。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コイルの絶縁被膜を傷つけることなく、コイルの熱を十分に放熱できるモータを提供することを目的とする。
本発明のモータの一つの態様は、中心軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、を備え、前記ステータは、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、前記コアバックから径方向内側に延びるティースとを有するステータコアと、前記ティースに巻き回されたコイルと、を有し、前記ステータコアは、前記中心軸の軸方向に貫通する少なくとも一つの孔と、前記孔と前記ステータコアの径方向外側とを繋ぐ空間であるスリットと、を有し、前記孔に保持され前記孔に沿って軸方向に延びるヒートパイプと、前記孔と前記ヒートパイプとの間に充填された接着剤と、を有する。
本発明の一つの態様によれば、モータにおいてコイルの絶縁被膜を傷つけることなく、コイルの熱を十分に放熱できる。
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について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
各図に適宜示すZ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸Jは、Z軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸Jの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「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。
なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
<第1実施形態>
図1に示すように、第1実施形態のモータ1は、インナーロータ型のモータである。モータ1の中心軸は、中心軸Jである。モータ1は、ハウジング2と、ロータ3と、ステータ10と、ベアリング5a,5bと、ヒートパイプ50と、を備える。ハウジング2は、ロータ3、ステータ10、およびベアリング5a,5bを収容している。ロータ3は、中心軸Jを中心として回転可能である。ロータ3は、シャフト3aと、ロータ本体3bと、を有する。
図1に示すように、第1実施形態のモータ1は、インナーロータ型のモータである。モータ1の中心軸は、中心軸Jである。モータ1は、ハウジング2と、ロータ3と、ステータ10と、ベアリング5a,5bと、ヒートパイプ50と、を備える。ハウジング2は、ロータ3、ステータ10、およびベアリング5a,5bを収容している。ロータ3は、中心軸Jを中心として回転可能である。ロータ3は、シャフト3aと、ロータ本体3bと、を有する。
ハウジング2は、蓋部7と底板部8とを有する。蓋部7は、貫通孔7aを有する。貫通孔7aは、蓋部7を軸方向に貫通する。貫通孔7aは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。底板部8は、貫通孔8aを有する。貫通孔8aは、底板部8を軸方向に貫通する。貫通孔8aは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。
シャフト3aは、中心軸Jに沿って軸方向に延びている。シャフト3aは、例えば、中心軸Jを中心として軸方向に延びる円柱状である。シャフト3aは、ベアリング5a,5bによって中心軸J回りに回転可能に支持されている。ベアリング5a,5bは、ハウジング2のベアリングホルダ4a、4bに保持されている。ロータ本体3bは、シャフト3aの外周面に固定されている。図示は省略するが、ロータ本体3bは、シャフト3aの外周面に固定されたロータコアと、ロータコアに固定されたマグネットと、を有する。
ステータ10は、ロータ3と隙間を介して径方向に対向している。本実施形態においてステータ10は、ロータ3の径方向外側に位置する。図2および図3に示すように、ステータ10は、ステータコア20と、複数のコイル30と、インシュレータ40(図2では図示を省略)と、を有する。ステータコア20は、中心軸Jを囲む環状のコアバック21と、コアバック21から径方向内側に延びる複数のティース22と、を有する。コアバック21は、例えば、中心軸Jを中心とする円筒状である。
複数のティース22は、周方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数のティース22は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。本実施形態において複数のティース22は、コアバック21と一体に成形されている。各ティース22は、径方向に沿って直線状に延びる略直方体状である。ティース22の周方向の寸法は、径方向の全体に亘って略一定である。
なお、ティース22の径方向内側の端部には、周方向両側に突出するアンブレラ部が設けられてもよい。また、ティース22は、コアバック21と別部材であってもよい。この場合、ティース22は、例えば、コアバック21の径方向内側面に設けられた凹部にティース22の径方向外側の端部に設けられた凸部が圧入されること等によって、コアバック21に固定されていてもよい。
複数のコイル30は、複数のティース22にそれぞれ装着されている。本実施形態においてコイル30は、インシュレータ40を介してティース22に装着されている。各コイル30の内側には、各ティース22が径方向に通されている。ティース22の径方向内端部は、コイル30よりも径方向内側に突出している。
コイル30は、一例として、平角線が巻き回されて構成されている。そのため、丸線を用いる場合に比べて、コイル30の占積率を向上させることができる。なお、本明細書において「平角線」とは、断面形状が四角形状または略四角形状の線材である。本明細書において「略四角形状」とは、四角形状の角部が丸みを帯びた角丸の四角形状を含む。図示は省略するが、本実施形態においてコイル30を構成する平角線は、表面にエナメルの被膜を有するエナメル線である。
本実施形態のステータコア20は、少なくとも一つの孔HLと、スリットSLと、を有する。孔HLは、ステータコア20を軸方向に貫通する。孔HLは、周方向に沿って間隔を空けて複数配置されている。複数の孔HLは、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。孔HLは、コアバック21に配置されている。複数の孔HLは、径方向でそれぞれティース22と重なる。孔HLは、ティース22毎に設けられている。孔HLの周方向の中心位置は、ティース22の周方向の中心位置と同一である。孔HLの径方向最も外側の位置は、ステータコア20の外周より径方向内側にある。孔HLには、ヒートパイプ50が保持される。孔HLの径方向最も外側の位置がステータコア20の外周より径方向内側にあることで、コイル30とヒートパイプ50との距離を短くできコイル30からの熱をヒートパイプ50に効率的に逃がすことができる。
スリットSLは、孔HLとステータコア20の径方向外側とを繋ぐ空間である。スリットSLは、軸方向に延びる。スリットSLの周方向の幅は、ヒートパイプ50の直径より小さい。スリットSLの周方向の幅がヒートパイプ50の直径より小さいことで、孔HL保持されたヒートパイプ50がスリットSLを介して径方向外側に抜けることを抑制できる。
ヒートパイプ50は、熱伝導素子である。ヒートパイプ50は、作動液が減圧状態で密封された軸状の密閉容器を有する。ヒートパイプ50は、密閉容器の内壁に毛細管構造(ウイック)を有する。ヒートパイプ50は、複数の孔HLのそれぞれに保持される。本実施形態のステータコア20における極数は、12極である。ヒートパイプ50は、周方向に等間隔(30°間隔)で12本配置されている。図4に示すように、ヒートパイプ50と孔HLの間には、接着剤51が充填されている。接着剤51としては、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。
スリットSLが設けられてないステータコア20の孔HLにヒートパイプ50を接着剤51で固定する場合、孔HLとヒートパイプ50との間に接着剤51を充填することが困難で隙間が生じる可能性がある。例えば、予め孔HLの内周面に接着剤51を塗布し、ヒートパイプ50を孔HLに挿入すると接着剤51が押し出されてしまう。例えば、ヒートパイプ50の外周面に接着剤51を塗布し、ヒートパイプ50を孔HLに挿入する際に、接着剤51が孔HLの挿入側端部で扱かれることでそぎ落とされてしまう。このため、接着剤51をヒートパイプ50と孔HLとの間に十分に充填できない。この場合、ステータコア20へのヒートパイプ50の保持性が低下するとともに、孔HLとヒートパイプ50との間に接着剤51が充填されている状態よりも熱抵抗が大きい空気が存在する状態となり熱伝達の効率が低下してしまう。
これに対して、本実施形態では、孔HLとステータコア20の径方向外側とを繋ぐスリットSLが設けられることで、孔HLに挿入されたヒートパイプ50にスリットSLを介して接着剤51を塗布することで、孔HLとヒートパイプ50との間に容易、且つ、十分に接着剤51を行き渡らせて充填することができる。孔HLとヒートパイプ50との間に接着剤51を隙間なく充填することで、熱抵抗が小さくなり熱伝達の効率が向上する。
軸方向でヒートパイプ50は、ステータコア20よりも長い。図2に示すように、ヒートパイプ50は、ステータコア20の上側および下側に突出している。図1に示すように、ヒートパイプ50の一部は、ハウジング2に接する。ヒートパイプ50の上端および下端は、ハウジング2に接する。ヒートパイプ50の端部がハウジング2に接することで、吸収した熱をハウジング2を介して効果的に放熱でき放熱効率が向上する。
ステータコア20の上側に突出したヒートパイプ50とコイル30との間には、接着剤52が塗布されている。接着剤52は、上側に突出したヒートパイプ50とコイル30とを繋ぐ。ステータコア20の上側に位置するコイル30で生じた熱は、接着剤52を介してヒートパイプ50に伝達される。ステータコア20の下側に突出したヒートパイプ50とコイル30との間には、接着剤53が塗布されている。接着剤53は、下側に突出したヒートパイプ50とコイル30とを繋ぐ。ステータコア20の下側に位置するコイル30で生じた熱は、接着剤53を介してヒートパイプ50に伝達される。接着剤52、53は、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。接着剤52、53は、接着剤51と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
また、接着剤52、53の代わりに接着剤よりも熱伝導性が高い金属等の素材で除熱部材を別部品として製作し、当該除熱部材をヒートパイプ50とコイル30との間に介在させてもよい。この場合、除熱部材は接着剤でヒートパイプ50およびコイル30に固定することができる。熱伝導性が高い接着剤52、53を用いた場合でも、金属として、例えばアルミニウム素材と比較すると、1/10~1/100オーダの熱伝導率である。そのため、金属等の素材の除熱部材を用いることで更に熱抵抗を下げることができ、コイル30の熱を効果的に除熱できる。
また、接着剤52、53の代わりに接着剤よりも熱伝導性が高い金属等の素材で除熱部材を別部品として製作し、当該除熱部材をヒートパイプ50とコイル30との間に介在させてもよい。この場合、除熱部材は接着剤でヒートパイプ50およびコイル30に固定することができる。熱伝導性が高い接着剤52、53を用いた場合でも、金属として、例えばアルミニウム素材と比較すると、1/10~1/100オーダの熱伝導率である。そのため、金属等の素材の除熱部材を用いることで更に熱抵抗を下げることができ、コイル30の熱を効果的に除熱できる。
上記のヒートパイプ50は、ステータコア20の孔HLに保持されている領域および接着剤52、53が塗布された領域において、コイル30で生じた熱が伝達されて高温領域となる。高温領域のヒートパイプ50は、内部の作動液が蒸発する際の気化熱で除熱される。従って、ヒートパイプ50においてステータコア20の孔HLに保持されている領域および接着剤52、53が塗布された領域は、除熱領域となる。ヒートパイプ50の内部で蒸発した作動液は、低温領域において熱を放出して液化する。ヒートパイプ50の内部で蒸発した作動液は、ハウジング2に接する低温領域において熱を放出して液化する。従って、ヒートパイプ50において、特にハウジング2に接した領域は、放熱領域となる。放熱領域で液化した作動液は、毛細管構造によって高温領域に移動する。
本実施形態では、ヒートパイプ50がコイル30と直接接触しないため、コイル30の絶縁被膜を傷つけない。孔HLとヒートパイプ50との間に十分に接着剤51を行き渡らせて充填することができるため、熱抵抗が小さくなりコイル30で生じた熱を十分に放熱できる。コイル30で生じた熱を十分に放熱できない場合には、モータ1の出力の上限がコイル30の温度上昇で制限されてしまう。本実施形態では、コイル30で生じた熱を十分に放熱することで、コイル30の温度上昇による制限が緩和され、同じサイズおよび仕様のモータ1で出力を上げることが可能になる。
<第2実施形態>
続いて、モータ1の第2実施形態について、図5乃至図11を参照して説明する。
これらの図において、図1乃至図4に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。第2実施形態のモータ1においては、中心軸Jが水平方向に配置される。ただし、各部の配置関係等を説明する際には、Z軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする。
続いて、モータ1の第2実施形態について、図5乃至図11を参照して説明する。
これらの図において、図1乃至図4に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。第2実施形態のモータ1においては、中心軸Jが水平方向に配置される。ただし、各部の配置関係等を説明する際には、Z軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする。
図5に示すように、第2実施形態のモータ1は、電動飛行機100に設けられている。電動飛行機100は、本体部110と、回転翼装置120と、取付部130と、を備える。取付部130は、本体部110から軸方向と直交する方向に延びる。回転翼装置120は、取付部130に取り付けられる。回転翼装置120は、電動飛行機100の上側への推進力を発生させる装置である。本実施形態において回転翼装置120は、複数設けられる。
回転翼装置120は、モータ1と、フロントコーン部101と、回転翼部102と、リアコーン部103と、を有する。回転翼部102は、ハウジング2の軸方向上側に隙間をあけて設けられている。回転翼部102は、中心軸Jを中心とする円環状である。回転翼部102は、貫通孔102aと、プロペラ102bと、吸入孔102cと、を有する。
貫通孔102aは、回転翼部102を軸方向に貫通する。貫通孔102aは、中心軸Jと同軸である。貫通孔102aには、シャフト3aの上端が挿入されている。貫通孔102aに挿入されたシャフト3aは、回転翼部102に固定されている。シャフト3aに固定された回転翼部102は、ロータ本体3bと同期して回転する。
プロペラ102bは、回転翼部102の外周面から径方向外側に延びる。プロペラ102bは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。吸入孔102cは、外部からエアを吸入する。吸入孔102cは、複数のプロペラ102b毎に設けられている。吸入孔102cの周方向の位置は、プロペラ102bの周方向の位置と同一である。吸入孔102cの上端は、回転翼部102の外周面におけるプロペラ102bの上側に開口している。吸入孔102cは、上端から径方向内側に向かうにつれて下側に向かう方向に延びる。吸入孔102cの下端は、回転翼部102の下側の面に開口している。吸入孔102cの下端の位置は、回転翼部102が回転したときにハウジング2の貫通孔7aと軸方向に対向する位置である。吸入孔102cの上端から吸入されたエアは、吸入孔102cの下端から貫通孔7aを介してハウジング2の内部に流入可能である。
取付部130の上側には、モータ1のハウジング2が取り付けられる。取付部130は、貫通孔131と、貫通孔132と、を有する。貫通孔131は、取付部130を軸方向に貫通する。貫通孔131は、孔HLおよびヒートパイプ50と軸方向に対向する位置に設けられている。貫通孔131は、ヒートパイプ50を保持する。ヒートパイプ50は、貫通孔131に挿し通される。貫通孔132は、取付部130を軸方向に貫通する。貫通孔132は、底板部8の貫通孔8aと軸方向に重なる。貫通孔132が底板部8の貫通孔8aと軸方向に重なることで、吸入孔102cからハウジング2の内部に流入したエアは、底板部8の貫通孔8aを介して取付部130の貫通孔132に流入可能である。
モータ1は、放熱部60と、取付部70と、を有する。放熱部60は、ハウジング2の軸方向一方側である下側に、取付部130を介して配置されている。放熱部60は、軸方向に並ぶ複数層のフィン部61を有する。図6に示すように、各層のフィン部61は、周方向に延びる円環状である。各層のフィン部61は、周方向に等分された複数のフィン62を有する。各層のフィン部61は、周方向に六等分された六つのフィン62を有する。フィン62の周方向の角度は、全周に対して六等分された60°である。複数のフィン62は、内周の径寸法と、外周の径寸法が同一である。複数のフィン62について、内周の径寸法と、外周の径寸法を同一とすることで、円環状の素材から隙間なくフィン62を製作でき材料ロスを低減できる。
図7に示すように、フィン62は、フィン本体62aと、フランジ部62bと、を有する。フィン本体62aは、軸方向に貫通する貫通孔62cを有する。貫通孔62cは、周方向に間隔をあけて二つ設けられている。貫通孔62cの中心位置は、フィン62の周方向の中心から周方向の両側に15°の位置である。二つの貫通孔62cの中心位置は、周方向に30°離れている。図8に示すように、フィン本体62aは、下側に突出するボス62dを有している。ボス62dは、貫通孔62cと同軸である。貫通孔62cは、ボス62dを含めてフィン本体62aを軸方向に貫通している。各層のフィン部61は、フィン62の貫通孔62cにヒートパイプ50が挿し通される。貫通孔62cに挿し通されたヒートパイプ50は、接着剤54によりフィン62に固定される。接着剤54は、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。
フランジ部62bは、フィン本体62aの周方向の両端の位置に設けられている。フランジ部62bは、フィン本体62aの下側に位置する。フランジ部62bは、フィン本体62aと平行である。二つのフランジ部62bは、フィン本体62aと軸方向の距離が同一である。
図9に示すように、取付部70は、中心軸Jを中心とする円環状である。取付部70の内周面の径寸法は、フィン62の内周の径寸法である。取付部70の外周面の径寸法は、フィン62の外周の径寸法である。取付部70の内周面の径寸法およびフィン62の内周の径寸法は、取付部130の貫通孔132の最も径方向外側の径寸法よりも大きい。このため、吸入孔102cからハウジング2の内部に流入したエアは、底板部8の貫通孔8aおよび取付部130の貫通孔132を介して放熱部60の内部空間に流入可能である。吸入孔102cからハウジング2の内部を介して放熱部60の内部空間に流入したエアは、フィン62同士の隙間から外側に排気できる。従って、コイル30で生じた熱は、ヒートパイプ50による除熱に加えて、吸入孔102cから吸入したエアとの熱交換により除熱できる。
取付部70は、複数の貫通孔71を有する。貫通孔71は、周方向に30°のピッチで12個設けられている。貫通孔71は、取付部70を軸方向に貫通する。貫通孔71の径方向の位置は、孔HLの径方向の位置と同一である。貫通孔71には、ヒートパイプ50の下端側が挿し通される。ヒートパイプ50の下端は、図5に示すように、リアコーン部103の上面に接する。貫通孔71に挿し通されたヒートパイプ50は、上側に延び上端がハウジング2に接する。
すなわち、ヒートパイプ50は、放熱部60を貫通する。
中心軸Jおよびヒートパイプ50を水平方向に配置した場合には、ヒートパイプ50内の作動液に作用する重力の影響が小さい。このため、放熱領域で液化した作動液は、中心軸Jおよびヒートパイプ50を鉛直方向に配置した場合よりも容易に除熱領域に移動できる。その結果、放熱部60を貫通する長さでヒートパイプ50を設けた場合でも、放熱領域から除熱領域への作動液の移動に支障を来しづらい。
中心軸Jおよびヒートパイプ50を水平方向に配置した場合には、ヒートパイプ50内の作動液に作用する重力の影響が小さい。このため、放熱領域で液化した作動液は、中心軸Jおよびヒートパイプ50を鉛直方向に配置した場合よりも容易に除熱領域に移動できる。その結果、放熱部60を貫通する長さでヒートパイプ50を設けた場合でも、放熱領域から除熱領域への作動液の移動に支障を来しづらい。
ヒートパイプ50は、放熱部60を貫通することで、放熱部60の軸方向全体に亘って放熱領域として放熱できる。このため、コイル30で生じた熱を効果的に放熱部60で放熱できる。フィン62は、ヒートパイプ50の貫通部分(貫通孔62c)にボス62dが設けられることで、機械強度が向上する。フィン62は、ヒートパイプ50の貫通部分(貫通孔62c)にボス62dが設けられることで、ヒートパイプ50との接触面積が大きくなる。このため、ヒートパイプ50の放熱効率を向上させることができる。
フィン62は、取付部70の上側に軸方向に複数層に並んで積層される。軸方向で隣り合うフィン部61におけるフィン62は、周方向に互いに半ピッチずれて軸方向に重なり合う。具体的には、図9に示すように、第1層目のフィン62(符号62-1で示される)と、第2層目のフィン62(符号62-2で示される)は、周方向に互いに半ピッチとなる30°ずれて配置されている。
第1層目の六つのフィン62-1が周方向に並んだときに、フィン62-1の貫通孔62cは周方向に30°間隔で並ぶ。第2層目の六つのフィン62-2が周方向に並んだときに、フィン62-2の貫通孔62cは周方向に30°間隔で並ぶ。第1層目のフィン62-1と、第2層目のフィン62-2は、周方向に30°ずれて配置されている。このため、フィン62-1の貫通孔62cと、フィン62-2の貫通孔62cは軸方向に重なる。従って、取付部70から上側に延びるヒートパイプ50に貫通孔62cを挿入して第1層目(奇数層目)のフィン62-1を周方向に並べて配置した後に、第2層目(偶数層目)のフィン62-2を、フィン62-1に対して周方向に半ピッチずらせてヒートパイプ50に貫通孔62cを挿入する。この結果、図6に示すように、軸方向で隣り合うフィン部61におけるフィン62が、周方向に互いに半ピッチずれて軸方向に重なり合う。
軸方向で隣り合うフィン部61における同一形状のフィン62が、周方向にずれることなく軸方向に重なり合った場合、軸方向に積層したフィン62同士の間に十分な隙間を確保できない場合がある。軸方向で隣り合うフィン部61におけるフィン62を、周方向に互いに半ピッチずれて配置することで、各層において周方向の隙間、軸方向で隣り合うフィン62同士の隙間を確保できる。
本実施形態のモータ1は、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、中心軸Jが水平方向に配置された場合に、放熱部60を貫通してヒートパイプ50を配置することで、コイル30で生じた熱をより効率的に放熱できる。
このため、モータ1を有する電動飛行機100においては、リアコーン部103と放熱部60は、プロペラ102bの回転による後方流れの整流機能を維持しながら、大きな空冷面積を有し十分な冷却性能を発現する放熱部60でモータ1の発熱を放熱することができる。このため、電動飛行機100に搭載されたモータ1においては、コイル30の温度上昇による制限が緩和され、同じサイズおよび仕様のモータ1で連続運転のパワーウェイトレシオと最高出力を大幅に上げることができる。
<第2実施形態の変形例>
第2実施形態の変形例について、図10および図11を参照して説明する。
図10に示すように、フィン62は、面62eと、肉抜き部63a、63bと、を有する。面62eは、フィン62の外周に位置する。面62eは、径方向外側に向かうにつれて軸方向の下側に傾斜する。
第2実施形態の変形例について、図10および図11を参照して説明する。
図10に示すように、フィン62は、面62eと、肉抜き部63a、63bと、を有する。面62eは、フィン62の外周に位置する。面62eは、径方向外側に向かうにつれて軸方向の下側に傾斜する。
傾斜する面62eを設けることで、図11に示すように、放熱部60においてはフィン62の外側を流れる矢印T1で示す気流によってフィン62から、内部のエアを吸い出す矢印T2で示す作用が発生する。このため、モータ1の内部を通るエアの風量が増えるため冷却効率を上げることができる。
肉抜き部63aは、フィン62を貫通する孔である。肉抜き部63aは、軸方向視でフィン62の周方向の中心から周方向両側に延びる円弧状である。肉抜き部63bは、フィン62を貫通する孔である。肉抜き部63bは、貫通孔62cよりも周方向外側に配置されている。肉抜き部63bは、軸方向視で円形である。フィン62に肉抜き部63a、63bを設けることでフィン62を軽量化できる。フィン62を軽量化することで、フィン62における重量当たりの冷却性能を向上できる。
上記第2実施形態では、ヒートパイプ50がハウジング2から取付部70に亘る長さを有する構成を例示したが、この構成に限定されない。ヒートパイプ50が長い場合には、組み立てに時間が掛かる可能性がある。この場合には、ハウジング2から取付部130までの長さの第1ヒートパイプと、放熱部60から取付部130までの長さの第2ヒートパイプとをそれぞれ設ける構成としてもよい。
<第3実施形態>
続いて、モータ1の第3実施形態について、図12および図13を参照して説明する。
これらの図において、図5乃至図11に示す第2実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。第3実施形態のモータ1においては、中心軸Jが鉛直方向に配置される。
続いて、モータ1の第3実施形態について、図12および図13を参照して説明する。
これらの図において、図5乃至図11に示す第2実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。第3実施形態のモータ1においては、中心軸Jが鉛直方向に配置される。
図12に示すように、回転翼部102は、ハウジング2と対向する下側に窪み102dを有する。窪み102dは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって先細る。モータ1におけるハウジング2の蓋部7は、複数のリブ部7bを有する。リブ部7bの周方向の位置は、孔HLの周方向の位置と同一である。周方向で隣り合うリブ部7bの間に貫通孔7aが設けられている。リブ部7bは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって傾斜している。
図13に示すように、リブ部7bは、径方向に延びる溝部7cを有する。溝部7cは、上側に開口する。溝部7cの底部は、半円形の断面形状である。溝部7cの底部の径寸法は、ヒートパイプ50の径寸法と同一である。溝部7cには、上側からリブ部9が嵌め込まれる。リブ部9は、径方向に延びる。リブ部9は、径方向に延びる溝部9aを有する。溝部9aは、下側に開口する。溝部9aの底部は、半円形の断面形状である。溝部9aの底部の径寸法は、ヒートパイプ50の径寸法と同一である。
ヒートパイプ50は、コイル30の上側において、上側に向かうにつれて径方向内側に向かう方向に曲がる湾曲部を有する。ヒートパイプ50は、湾曲部よりも上側が径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって直線状に延びている。ヒートパイプ50は、湾曲部よりも上側で直線状に延びる領域がリブ部7bの溝部7cに挿入されている。溝部7cに挿入されたヒートパイプ50の下側は、溝部7cの底部に保持される。溝部7cに挿入されたヒートパイプ50の上側は、リブ部9における溝部9aの底部に保持される。リブ部9は、接着剤でリブ部7bに固定される。ヒートパイプ50の上側は、リブ部7bとリブ部9との間で保持された状態で接着剤で固定されている。接着剤は、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。ヒートパイプ50は、リブ部7bとリブ部9との間で保持された領域が放熱領域となる。
中心軸Jおよびヒートパイプ50を垂直方向に配置した場合には、ヒートパイプ50内の作動液に作用する重力の影響が大きい。ヒートパイプ50の放熱領域が下側にあり、ヒートパイプ50が長いと、放熱領域で液化した作動液が毛細管構造で移動することが困難な場合がある。図12に示すように、ヒートパイプ50の下端は、取付部130に位置する。ヒートパイプ50の下端が、取付部130に位置することで、ヒートパイプ50の下端が放熱部60に位置した場合に、液化した作動液が除熱領域まで移動しないことを抑制できる。
ヒートパイプ50は、湾曲部よりも上側が径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって直線状に延びることで、ヒートパイプ50の放熱領域を長くできる。長くなったヒートパイプ50の放熱領域は上側に位置する。このため、放熱領域で液化した作動液は自重で下側の除熱領域に容易に移動できる。
従って、本実施形態では、中心軸Jが鉛直方向に配置された場合に、コイル30で生じた熱を効率的に放熱できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、フィン部61が周方向に等分された複数のフィン62を有する構成を例示したが、この構成に限定されず、一つの円環状部材で構成されたフィン部61であったもよい。
図示は省略するが、放熱部60の外周に軸方向に延びる整流フィンを設ける構成としてもよい。整流フィンを設けることでプロペラ102bの回転による後方流れを一層整流することができる。
1…モータ、 2…ハウジング、 3…ロータ、10…ステータ、 20…ステータコア、 21…コアバック、 22…ティース、 50…ヒートパイプ、 51、52、53…接着剤、 60…放熱部、 61…フィン部、 62…フィン、 62c…貫通孔(貫通部分)、 62d…ボス、 62e…面、 HL…孔、 J…中心軸、 SL…スリット
Claims (10)
- 中心軸を中心として回転可能なロータと、
前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、
を備え、
前記ステータは、
前記中心軸を囲む環状のコアバックと、前記コアバックから径方向内側に延びるティースとを有するステータコアと、
前記ティースに巻き回されたコイルと、
を有し、
前記ステータコアは、
前記中心軸の軸方向に貫通する少なくとも一つの孔と、
前記孔と前記ステータコアの径方向外側とを繋ぐ空間であるスリットと、
を有し、
前記孔に保持され前記孔に沿って軸方向に延びるヒートパイプと、
前記孔と前記ヒートパイプとの間に充填された接着剤と、
を有する、モータ。 - 前記孔の径方向最も外側の位置は、前記ステータコアの外周より径方向内側にある、
請求項1に記載のモータ。 - 前記スリットの周方向の幅は、前記ヒートパイプの直径より小さい、
請求項1または2に記載のモータ。 - 前記ヒートパイプと前記コイルとの間に接着剤が塗布されている、
請求項1から3のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングを有し、
前記ヒートパイプの軸方向の端部の少なくとも一部は、前記ハウジングに接する、
請求項1から4のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
前記ハウジングの軸方向一方側に配置された放熱部と、
を有し、
前記ヒートパイプは、前記放熱部を貫通する、
請求項1から4のいずれか一項に記載のモータ。 - 前記放熱部は、軸方向に並ぶ複数層のフィン部を有する、
請求項6に記載のモータ。 - 各層の前記フィン部は、周方向に等分された複数のフィンを有し、
軸方向で隣り合う前記フィン部における前記フィンは、周方向に互いに半ピッチずれて軸方向に重なり合う、
請求項7に記載のモータ。 - 少なくとも前記フィンの一つは、径方向外側に向かうにつれて軸方向一方側に傾斜する面を外周に有する、
請求項8に記載のモータ。 - 前記フィンは、前記ヒートパイプの貫通部分にボスが設けられる、
請求項8または9に記載のモータ。
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2021
- 2021-08-05 JP JP2021129192A patent/JP2023023564A/ja active Pending
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