JP5990346B1 - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果の高いモータの構造を提供する。【解決手段】固定子鉄心１６１を有するモータであって、前記固定子鉄心を収容するフレーム１１０、筒状に形成された筒状部を有するフランジ１２０、を備え、前記フレームの外周は、前記モータの回転軸が延伸する方向に沿って、前記固定子鉄心を収容する固定子収容部、および前記フランジと嵌合する嵌合部を有し、前記筒状部は、前記固定子収容部が前記固定子鉄心を収容している部分のうち少なくとも半分を覆っていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、モータに関する。

比較的小型のモータは一般に、当該モータの固定子鉄心を収容するケース（フレームと呼ぶ場合もある）と、ケースの少なくとも一端を覆うフランジとを備えている。ケースの端部のうちモータの回転力を出力する側に設けられたフランジは、出力側フランジと呼ぶ場合もある。ケースの反対側を覆う部材は、反出力側ブラケットと呼ぶ場合もある。

下記特許文献１は、モータとその周辺のフランジやブラケットなどの部材の構造について記載している。同文献の図１は、固定子鉄心（１５）を収容するモータケース（１１）のフレームエンド（１４）（出力側フランジに相当）がモータケース（１１）の一端を覆う構造について記載している。

特許第５３１６４６９号公報

モータの固定子鉄心とその内部のコイルは、熱を発生させる。この熱によりモータ温度が上昇すると様々な不具合を生じさせるので、発生した熱を放熱する手段が求められる。

上記特許文献１の図１記載のモータにおいては、固定子鉄心（１５）から発生する熱はモータケース（１１）〜フレームエンド（１４）に至る経路を放熱経路として放熱されると考えられる。しかし同図記載の構成においては、熱発生源からフレームエンド（１４）までの距離が比較的長いので、モータケース（１１）における温度飽和が起こりやすい傾向があると想定される。そうすると、熱抵抗が上昇して熱流が流れにくくなり、放熱性能が不十分となる可能性が懸念される。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、放熱効果の高いモータの構造を提供することを目的とする。

本発明に係るモータにおいて、出力側フランジは、モータフレームのうち固定子鉄心を収容している部分をその長さ方向における少なくとも半分以上覆う。

本発明に係るモータによれば、放熱経路を効果的に形成して充分な放熱効果を得ることができる。

実施形態１に係るモータ１００の構成部品を分解した様子を示す斜視図である。 モータ１００の構成部品を組み立てた様子を示す斜視図である。 モータ１００の側断面図である。 モータ１００の側断面図である。 従来のモータ２００の斜視図である。 実施形態２に係るモータ１００の斜視図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係るモータ１００の構成部品を分解した様子を示す斜視図である。モータ１００は、フレーム１１０、出力側フランジ１２０、反出力側ブラケット１３０、回転検出部１４０、取付ねじ１５０を備える。

フレーム１１０は、後述の図３で説明する固定子鉄心１６１を収容するケースである。出力側フランジ１２０は、フレーム１１０のモータ出力側の端部を覆う部材であり、円筒部１２１と鍔部１２２を有する。反出力側ブラケット１３０は、フレーム１１０の他端を覆う部材である。回転検出部１４０は、例えばエンコーダなどの回転位置検出素子を用いて構成される。回転検出部１４０は、反出力側ブラケット１３０のうちフレーム１１０と接していない側の端部に配置されており、モータの回転位置を検出してその結果を出力する。取付ねじ１５０は、鍔部１２２が備えるねじ穴に対して嵌合することにより出力側フランジ１２０を固定するための部材である。

図２は、モータ１００の構成部品を組み立てた様子を示す斜視図である。フレーム１１０は円筒形状を有し、円筒部１２１と嵌合するように構成されている。フレーム１１０と円筒部１２１を嵌合することにより、円筒部１２１はフレーム１１０の外壁の少なくとも一部を覆うようにしてフレーム１１０を収容する。

図３は、モータ１００の側断面図である。部品の構造を見やすくするため、一部の構成要素については記載を省略した。フレーム１１０の内部には、モータの固定子鉄心１６１が配置されている。フレーム１１０は、その先端部（図３における左端）において出力側フランジ１２０と嵌合する部位を有するとともに、固定子鉄心１６１を収容する部位を有する。固定子鉄心１６１およびその内部のコイルから発生した熱は、フレーム１１０から円筒部１２１に至る伝熱経路を介して、出力側フランジ１２０へ向かって伝搬する。

円筒部１２１は、その筒状空洞内にフレーム１１０を収容するので、フレーム１１０はその大部分が円筒部１２１によって覆われることになる。図３においては、固定子鉄心１６１の軸方向に沿った長さのうち半分以上が円筒部１２１によって覆われているが、より多くの部分を覆うこともできる（例えば固定子鉄心１６１の全長を覆うことができる）。これにより、伝熱経路が効果的に形成され、放熱性能を高めることができる。

回転検出部１４０は、その内部に検出素子１４１を収容している。円筒部１２１は、反出力側ブラケット１３０と直接接触しないように配置されている。すなわち、固定子鉄心１６１から発生した熱が円筒部１２１に向かって伝搬したとしても、さらに円筒部１２１から反出力側ブラケット１３０に対してその熱が伝搬する量は少ないと考えられる。したがって、特に検出素子１４１などのような熱による影響を受けやすい部品を反出力側ブラケット１３０側に配置している場合、熱による不具合を抑制することができる。

図４は、モータ１００の側断面図である。ここでは図３のうち円筒部１２１近辺を拡大した図を示した。円筒部１２１とフレーム１１０との間の空間は、フレーム１１０と出力側フランジ１２０との間の嵌合強度が充分であれば空洞にすることもできるし、あるいはこれら部材間の接着を強固にするための接着剤１２３によって埋めることもできる。接着剤１２３を充填する場合、接着剤１２３の材料として熱伝導性のよいものを用いることが望ましい。例えば高熱伝導性樹脂を用いた接着剤が候補として挙げられるが、これに限られるものではない。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係るモータ１００において、出力側フランジ１２０は円筒部１２１を備え、円筒部１２１はフレーム１１０のうち固定子鉄心１６１を収容している部位を少なくとも半分以上覆う。これにより、固定子鉄心１６１から発生する熱を、出力側フランジ１２０を介して効果的に伝搬させることができる。実機評価においては、モータの連続定格出力を従来の２０Ｗから２８Ｗに向上させることができた。

＜実施の形態２＞
図５は、従来のモータ２００の斜視図である。モータ２００は、フレーム２１０と出力側フランジ２２０を備える。ただし出力側フランジ２２０は、本発明に係るモータ１００とは異なり円筒部を備えていない。

モータ２００を取り付ける手法として、図５（ａ）に示すようにモータ軸を貫通させる穴とねじ穴を備えた取付板２５１に対して、取付ねじ２５２を出力側フランジ２２０の端部から挿入することにより、出力側フランジ２２０を取付板２５１に対して固定することが考えられる。しかしこの取付手法は、取付板２５１から見てモータ２００の反対側の空間において作業スペースが必要なので、特に作業場所が狭い場合は取付作業を実施しにくい難点がある。

図５（ｂ）に示すように、取付板２５１から見てモータ２００と同じ側から取付ねじ２５２を挿入することも考えられる。しかしこの手法においては、特にモータ２００が比較的小型である場合、取付ねじ２５２の頭部がフレーム２１０に対して接触し、取付ねじ２５２をねじ穴に対して垂直に挿入することができない可能性がある。一般にねじの頭部径は軸径よりも大きいからである。そうすると、モータ２００を取り付ける現実的な手段としては図５（ａ）に示す方法しかなく、モータ２００を含む周辺機材の省スペース化を阻害する要因となっていた。

図６は、本発明の実施形態２に係るモータ１００の斜視図である。本実施形態２において、モータ１００は概ね実施形態１と同様の構成を備えるが、取付ねじ２５２を用いて出力側フランジ１２０を取付板２５１に対して取り付けることに関連して、以下に説明する構成を備える。

図６（ａ）は、モータ１００を出力側フランジ１２０の端部から取り付ける様子を示す図である。鍔部１２２は、取付ねじ２５２を挿入するためのねじ穴１２４を備える。ねじ穴１２４の表面にはねじ溝が形成されている。ねじ穴１２４は、例えば鍔部１２２の表面の対角上に２つ設けることができるが、ねじ穴１２４の個数や位置はこれに限られるものではない。鍔部１２２と取付ねじ２５２によって取付板２５１を挟み、ねじ穴１２４に対して取付ねじ２５２を嵌合させることにより、反出力側ブラケット１３０の反対側からモータ１００を取り付けることができる。

図６（ｂ）は、モータ１００を反出力側ブラケット１３０の側から取り付ける様子を示す図である。鍔部１２２の平面サイズは、円筒部１２１の平面サイズよりも大きく形成されている。ねじ穴１２４は、取付ねじ２５２を挿入したとき取付ねじ２５２の頭部が円筒部１２１に対して接触しない程度に、円筒部１２１の側面から充分に離れた位置に配置されている。したがって図５（ｂ）とは異なり、反出力側ブラケット１３０の側からモータ１００を取付板２５１に対して取り付けることができる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることができる。

以上の実施形態において、出力側フランジ１２０はフレーム１１０を収容する構造として円筒部１２１を備えることを説明したが、フレーム１１０を収容する部分は必ずしも円筒でなくともよく、何らかの筒形状であればよい。例えば四角柱状の筒形状であってもよい。フレーム１１０の形状についても同様である。

以上の実施形態において、フレーム１１０と出力側フランジ１２０との間に接着剤１２３を充填してもよいことを説明したが、具体的な製品仕様によってはその他充填材を充填することもできる。例えば高熱伝導性グリスを充填することが考えられる。

以上の実施形態において、取付板２５１に対して取付ねじ２５２を挿入することによりモータ１００を取り付けることを説明したが、その他取付部材を用いてモータ１００を取り付けることもできる。例えば棒状の取付部材を用いるとともに、その取付部材を挿入する通し穴を取付板２５１上に設けることができる。いずれの場合であっても、取付部材の頭部が円筒部１２１に対して接触しない位置に穴を設けることが望ましい。

１００：モータ、１１０：フレーム、１２０：出力側フランジ、１２１：円筒部、１２２：鍔部、１２３：接着剤、１２４：ねじ穴、１３０：反出力側ブラケット、１４０：回転検出部、１６１：固定子鉄心。

Claims (5)

1. 固定子鉄心を有するモータであって、
   前記固定子鉄心を収容するフレーム、
   筒状に形成された筒状部を有するフランジ、
   を備え、
   前記フレームの外周は、前記モータの回転軸が延伸する方向に沿って、前記固定子鉄心を収容する固定子収容部、および前記フランジと嵌合する嵌合部を有し、
   前記筒状部は、前記固定子収容部が前記固定子鉄心を収容している部分のうち少なくとも半分を覆っており、
   前記筒状部は、前記フレームの一端を収容し、
   前記モータはさらに、前記フレームの他端に取り付けられたブラケットを備え、
   前記筒状部と前記ブラケットは、互いに直接接触しないようにそれぞれ前記フレームに対して取り付けられている
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記筒状部は、前記固定子収容部が前記固定子鉄心を収容している範囲を全て覆っている
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
3. 前記モータはさらに、前記モータの回転位置を検出する回転検出部を備え、
   前記回転検出部は、前記ブラケットのうち前記フレームと接触しない側の端部に対して取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
4. 前記モータはさらに、前記筒状部と前記フレームが嵌合する箇所に充填された充填材を備える
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
5. 前記フランジは、前記筒状部の中心軸方向に対して直交する面内に形成された鍔部を備え、
   前記鍔部は、前記鍔部を貫通する穴を備え、
   前記穴は、前記穴に対して取付部材を挿入したとき前記取付部材が前記筒状部に対して接触しない位置に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ。

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