JP6349523B1 - アウターロータ型モータ、防水リング部材、および無人航空機 - Google Patents

Abstract

モータ側面の隙間からの水滴等が浸入を防止可能なアウターロータ型モータ、既存のアウターロータ型モータに装着可能な防水リング部材、および、防水リング部を有するアウターロータ型モータが搭載された無人航空機を提供する。永久磁石を有する回転子と、固定子コイルを有する固定子と、を有するアウターロータ型モータであって、前記アウターロータ型モータの底部を構成し、前記固定子を支持するベース部をさらに備え、前記回転子には、前記ベース部の外周面における少なくとも上端を覆う部分である防水リング部が設けられていることを特徴とするアウターロータ型モータ、その防水リング部を構成する防水リング部材、および、防水リング部を有するアウターロータ型モータが搭載されたマルチコプターにより解決する。

Description

本発明は、アウターロータ型モータ、防水リング部材、および無人航空機に関する。

無人航空機の一種として、複数の回転翼を備えるマルチコプターが知られている。このようなマルチコプターの回転翼には、一般にアウターロータ型モータが用いられている。

アウターロータ型モータの構造としては、図５に示すものが公知である。図５のアウターロータ型モータ１００（以下、「モータ１００」ともいう。）は、主に、ステータ部１２０、ロータ部１４０、およびベース部１３０により構成されている。

ステータ部１２０は、コア１２４と、コア１２４に巻回された固定子コイル１２２とを有しており、ベース部１３０の上面に固定されている。ステータ部１２０は、その径方向中心にシャフト１４４が挿通される貫通孔１３１が形成されている。ロータ部１４０は、カップ状のモータケース１４２、モータケース１４２の内周面に貼着された永久磁石１４６、および、モータケース１４２の径方向中心に結合されたシャフト１４４を有している。シャフト１４４はコア１２４の貫通孔１３１に挿入されており、コア１２４に設けられたベアリング１３２により周方向へ回転可能に支持されている。モータケース１４２は、ステータ部１２０に上からかぶせられるように配置されている。また、ロータ部１４０の永久磁石１４６とステータ部１２０とは水平方向に対向配置されている。

モータ１００は、電力が供給されると、シャフト１４４を回転中心として、シャフト１４４とモータケース１４２とが周方向へ回転する。モータ１００は、モータケース１４２の外周面における下端と、ベース部１３０の外周面における上端との間に、隙間１５０が設けられている。

特開平２−３０３３５０号公報

回転翼の駆動源としてモータ１００が搭載されたマルチコプターを、雨天時の屋外や、農薬の散布等で用いる場合、モータ１００の隙間１５０から、雨滴や散布された農薬等が浸入するおそれがある。モータ内部への水滴の侵入は、モータの故障につながるおそれがる。

上記問題に鑑み、本発明の目的は、モータ側面の隙間からの水滴等の浸入を防止可能なアウターロータ型モータ、既存のアウターロータ型モータに装着可能な防水リング部材、および、防水リング部を有するアウターロータ型モータが搭載された無人航空機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のアウターロータ型モータは、永久磁石を有する回転子と、固定子コイルを有する固定子と、を有するアウターロータ型モータであって、前記アウターロータ型モータの底部を構成し、前記固定子を支持するベース部をさらに備え、前記回転子には、前記ベース部の外周面における少なくとも上端を覆う部分である防水リング部が設けられていることを特徴とする。

本発明のアウターロータ型モータは、前記ベース部の外径寸法と、前記回転子の前記防水リング部以外の部分の外径寸法と、は略同一であることが好ましい。

本発明のアウターロータ型モータは、前記回転子の外面が、その全面において流体が通過不能に構成されていることが好ましい。

本発明のアウターロータ型モータは、前記防水リング部は、前記回転子とは別体の部材により構成されており、前記回転子の外周面における下端と、前記ベース部の外周面における上端との間には隙間が設けられており、前記防水リング部は、前記回転子の外周面に固定される取付部と、前記ベース部の外周面における少なくとも上端を覆う防水部と、を有していることが好ましい。

本発明のアウターロータ型モータは、前記防水リング部は、前記回転子の一部として該回転子と一体成形されている構成としてもよい。

本発明のアウターロータ型モータは、前記回転子の永久磁石と前記固定子とは、前記アウターロータ型モータの径方向に対向配置されている構成としてもよい。

本発明のアウターロータ型モータは、前記回転子の永久磁石と前記固定子とは、前記アウターロータ型モータの軸方向に対向配置されている構成としてもよい。

本発明のアウターロータ型モータは、前記固定子コイルへ供給する電流を制御する駆動回路を備えるブラシレスモータであることが好ましい。

本発明の防水リング部材は、永久磁石を有する回転子と、固定子コイルを有する固定子と、モータの底部を構成し、前記固定子を支持するベース部と、を備え、前記回転子の外周面における下端と、前記ベース部の外周面における上端との間には隙間が設けられているアウターロータ型モータに装着される防水リング部材であって、前記防水リング部材は、前記回転子の外周面に固定される取付部と、前記ベース部の外周面における少なくとも上端を覆う防水部と、を有していることを特徴とする。

本発明の無人航空機は、複数の回転翼を備える無人航空機であって、前記各回転翼を駆動させるモータとして本発明のアウターロータ型モータが用いられていることを特徴とする。

本発明のアウターロータ型モータ、および防水リング部材によれば、回転子とベース部との隙間が防水リング部により覆われるため、モータ内部に水滴等が浸入することを抑制することができる。これにより、防水リング部を有するアウターロータ型モータが搭載された無人航空機は、雨天時の屋外や、農薬の散布等に好適に使用することができる。

本発明のアウターロータ型モータの一例を示す縦断面図である。 図１のアウターロータ型モータの防水リングを示す外観斜視図である。 本発明のアウターロータ型モータの他の例を示す縦断面図である。 図１のアウターロータ型モータを用いたマルチコプター用回転翼の一例を示す正面図である。 従来のアウターロータ型モータを示す縦断面図である。

以下、本発明のアウターロータ型モータについて、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明のアウターロータ型モータの一例を示す縦断面図である。図１に示すアウターロータ型モータ１０（以下、「モータ１０」ともいう。）は、無人航空機であるマルチコプターの回転翼を駆動するモータである。

モータ１０と、図５に示すモータ１００との相違点は、モータ１００にはない防水リング部６０がモータ１０に備えられている点である。防水リング部６０は、モータケース４２の外周面における下部からベース部３０側に延設されており、モータケース４２の外周面における下端と、ベース部３０の外周面における上端との間に設けられた隙間５０を覆っている。

モータ１０は、隙間５０が防水リング部６０で覆われていることにより、雨滴等が隙間５０から侵入することが抑制されている。なお、ベース部３０の外周面と防水リング部６０との間には、図中下方に開口する隙間５２が設けられている。しかし、この隙間５２は、隙間５０とは異なり、モータ１０の下方に開口しているため、そこから雨滴等が浸入する危険性は低い。

モータ１０の基本的な構成は、防水リング部６０を除き、図５のモータ１００と同様である。モータ１０は、既存のアウターロータ型モータに対して、防水リング部６０を構成する防水リング部材６０Ａ（後述する）を後付けで装着したものである。すなわち、防水リング部６０は、モータケース４２とは別体として形成された防水リング部材６０Ａを、モータ１０の組み立て後にモータケース４２に取り付けて、モータケース４２と一体化させたものである。

モータ１０では、ステータ部２０の径方向外側にモータケース４２の永久磁石４６が対向配置されている。モータ１０は、モータ１０の底部を構成するベース部３０、ベース部３０の上面に固定されたステータ部２０（固定子）、および、ロータ部４０により構成されており、ロータ部４０が有するカップ状のモータケース４２（回転子）は、ステータ部２０に上からかぶせられるように配置されている。また、モータケース４２の外周面における下端と、ベース部３０の外周面における上端との間には隙間５０が形成されている。

ロータ部４０を構成するモータケース４２の内周面には永久磁石４６が貼着されている。ステータ部２０と永久磁石４６とはモータ１０の径方向に対向配置されている。モータケース４２の回転中心にはシャフト４４が結合されており、シャフト４４は、ステータ部２０中央に形成された貫通孔３１に挿入されている。モータケース４２の外面は、シャフト４４との結合部を含め、水滴が通過不能に構成されている。シャフト４４はベアリング３２を介してステータ部２０に回転可能に支持されている。モータ１０に電力が供給されると、シャフト４４を回転中心として、シャフト４４とモータケース４２とが周方向に回転する。

モータ１０は、コミュテータとブラシのないブラシレスＤＣモータとして構成されている。ブラシレスモータの整流には、図示しない磁気センサと電子回路が用いられている。また磁気センサを用いずに、電子回路のみで整流を行ってもよい。

図２は、図１のモータ１０に用いられている防水リング部材６０Ａを示す外観斜視図である。図２に示すように防水リング部材６０Ａは、円筒形状に形成された取付部６２と、傘状の防水部６４とにより構成されている。これら取付部６２および防水部６４は一体成形されている。

取付部６２の内径寸法は、モータケース４２の外周面の外径寸法と略同じ大きさに形成されている。本実施形態では、取付部６２は、モータケース４２の外周面に接着固定されている。防水部６４は、取付部６２よりも内径寸法が大きくなるように形成されている。なお、本実施形態の防水リング部材６０Ａは樹脂製の部材であるが、その他、アルミニウム、鉄等の金属材料を用いて形成してもよい。防水リング部材６０Ａを用いることにより、既存のアウターロータ型モータに対して、事後的に防水性を付与することが可能とされている。

防水リング部材６０Ａの軸方向（図２中の上下方向）の寸法は、取付部６２については、モータケース４２の外周面に固着可能な長さがあればよく、防水部６４については、隙間５０を覆うことができる長さがあればよい。また、防水部６４の内径寸法は、ベース部３０の外周面と接触しない程度の大きさに形成されていればよい。

モータ１０は、ベース部３０の外径寸法と、モータケース４２の外径寸法とがほぼ同じ大きさに形成されている。このようなアウターロータ型モータであれば、これらの外径寸法が異なるモータに比べて、防水部６４の内周面とベース部３０の外周面との間隔を最小にすることができる。また、簡易な構造の防水リング部材６０Ａを用いることができ、その装着も容易である。

図３は、本発明のアウターロータ型モータの他の形態を示す縦断面図である。図１で示した形態と同じ構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３のアウターロータ型モータ１１には、モータケース４２と防水部６４とが一体成形された防水モータケース４８が用いられている。防水モータケース４８は、モータケース４２のベース部３０側の開口端部が拡径しつつ延設されることで防水部６４が一体に形成されている。

防水モータケース４８における防水部６４の内径寸法、長さ等の構成は、図１の防水リング部６０の防水部６４と同様に、ベース部３０の形状、大きさ等に応じて適宜設定すればよい。

図４は、ロータ８０の正面図である。ロータ８０は、モータ１０を駆動源とするマルチコプター（無人航空機）用回転翼の一例である。図４に示すように、ロータ８０は、モータ１０のシャフト４４に取り付けられたブレード７０を有しており、ブレード７０はモータケース４２と一体に回転する。モータ１０のベース部３０は、マルチコプター９０の本体に結合されている。

モータ１０をロータ８０の駆動源として用いた場合、モータケース４２とベース部３０との隙間５０から雨滴等が侵入することを防止することができる。マルチコプター９０は垂直方向や水平方向へ飛行することができ、マルチコプター９０がどの方向へ移動するときでも、ロータ８０は基本的にその軸方向を略鉛直にした状態に維持する。マルチコプター９０が水平方向に飛行する場合、従来のアウターロータ型モータ１００では、マルチコプター９０の進行方向に対して隙間１５０が開口することとなる。一方、モータ１０では、防水リング部６０によりその隙間５０が覆われており、マルチコプター９０の水平飛行中に隙間５０から雨滴等が浸入することが防止される。これにより、マルチコプター９０を、雨天時の屋外や、農薬の散布等に好適に使用することが可能とされている。

本発明の無人航空機には、種々のタイプ、サイズ、形状のものを使用することができ、回転翼の数等も特に制限されない。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、図１のアウターロータ型モータ１０は、ステータ部２０と永久磁石４６とがモータ１０の径方向に対向配置されたものであるが、ステータ部２０と永久磁石４６とを軸方向に対向配置し、いわゆるアキシャルギャップ型（フラット型とも称される）モータとして構成してもよい。

Claims (3)

1. 無人航空機用のアウターロータ型モータであって、
   永久磁石を有する回転子と、
   固定子コイルを有する固定子と、
   モータの底部を構成し、前記固定子を支持するベース部と、を備え、
   前記回転子の外周面における下端と、前記ベース部の外周面における上端との間には、モータの軸方向に隙間が設けられており、
   前記回転子には、該回転子とは別体の部材により構成された防水リング部が装着され、
   前記防水リング部は、前記回転子の外周面に固定される取付部と、前記ベース部の外周面における少なくとも上端を覆う防水部と、を有していることを特徴とするアウターロータ型モータ。
2. 永久磁石を有する回転子と、固定子コイルを有する固定子と、モータの底部を構成し、前記固定子を支持するベース部と、を備え、前記回転子の外周面における下端と、前記ベース部の外周面における上端との間にはモータの軸方向に隙間が設けられている無人航空機用アウターロータ型モータに装着される防水リング部材であって、
   前記防水リング部材は、前記回転子の外周面に固定される取付部と、前記ベース部の外周面における少なくとも上端を覆う防水部と、を有していることを特徴とする防水リング部材。
3. 複数の回転翼を備える無人航空機であって、
   前記各回転翼を駆動させるモータとして請求項１に記載のアウターロータ型モータが用いられていることを特徴とする無人航空機。

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