JP6796474B2 - Brushless motor - Google Patents
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Description
本発明は、ステータとロータを有して、ステータに生じさせた回転磁界によりロータを回転させるブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a brushless motor having a stator and a rotor and rotating the rotor by a rotating magnetic field generated in the stator.
産業用のDCモータとしては、近年ブラシを省いてメンテナンスフリー化、長寿命化を図ったブラシレスモータが広く使用されている。
ブラシレスモータの応用分野は多岐にわたっており、その一つとして、小型の無人飛行機や無人ヘリコプターのプロベラや回転翼を駆動する用途があった。こうした無人飛行機等は、モータに十分な駆動力を発生させるための電力供給の難しさから、以前はホビーや模型の範囲にとどまるものであった。しかし、近年のバッテリーや駆動制御に係る技術の進歩により、複数の回転翼を備えて重量物を積載した状態でも十分な推進力を有して飛翔可能なマルチコプター(ドローン)が実用の域に達している。
As an industrial DC motor, a brushless motor that omits a brush to make it maintenance-free and has a long life has been widely used in recent years.
Brushless motors have a wide range of applications, one of which is to drive the Provera and rotor blades of small unmanned aerial vehicles and unmanned helicopters. Such unmanned aerial vehicles and the like used to be limited to hobbies and models due to the difficulty of supplying electric power to generate sufficient driving force for the motor. However, due to recent advances in battery and drive control technology, multicopters (drones) that are equipped with multiple rotors and can fly with sufficient propulsion even when loaded with heavy objects have become practical. Has reached.
こうしたマルチコプターに適用可能な従来のブラシレスモータの一例として、特開2016−152750号公報に開示されるものがある。 As an example of a conventional brushless motor applicable to such a multicopter, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-152750.
従来のブラシレスモータは、前記特許文献に示される構成を有しており、特にマルチコプター(ドローン)の回転翼駆動用途では、飛翔に必要な力(揚力)が発生するように回転翼を駆動するために大電流を必要とする分、コイルで発生する熱量も大きかった。 The conventional brushless motor has the configuration shown in the above patent document, and particularly in a multicopter (drone) rotary wing drive application, the rotary wing is driven so as to generate a force (lift) required for flight. Therefore, the amount of heat generated by the coil was large because a large current was required.
こうした回転翼の駆動用の場合、ブラシレスモータのコイルで発生する熱を効率よく放散するために、前記特許文献に示されるように、コイルの一部が外部に現れるようにし、これに風を当てて強制冷却が行える、アウターロータタイプとされていた。しかしながら、アウターロータタイプのブラシレスモータはコイルを露出させる構造を採用したことで、防水、防塵構造とすることができなかった。 In the case of driving such a rotary blade, in order to efficiently dissipate the heat generated by the coil of the brushless motor, as shown in the above patent document, a part of the coil is made to appear to the outside, and a part of the coil is exposed to the wind. It was an outer rotor type that can be forcibly cooled. However, the outer rotor type brushless motor cannot be made waterproof and dustproof because it adopts a structure that exposes the coil.
一方、インナーロータタイプのブラシレスモータは、ステータ及びロータをケースで覆うことで、防水、防塵構造とすることができるものの、回転翼のような高負荷の駆動対象物を駆動するために必要となる電流をコイルに通電した場合に発生する熱を適切に外部に放出することが構造上難しく、放出しきれない熱によるケース内の温度上昇で焼き付き等を生じやすいことから、従来はインナーロータタイプのブラシレスモータをマルチコプターの回転翼駆動用には用いる例は見られなかった。 On the other hand, the inner rotor type brushless motor can have a waterproof and dustproof structure by covering the stator and rotor with a case, but it is required to drive a high-load drive object such as a rotor blade. Since it is structurally difficult to properly release the heat generated when the current is applied to the coil to the outside, and the temperature inside the case rises due to the heat that cannot be completely released, seizure is likely to occur. There was no example of using a brushless motor for driving a multicopter rotor blade.
このように、従来のマルチコプター用ブラシレスモータとしては、放熱による作動状態維持を優先させてアウターロータタイプが採用されていたことで、防水及び防塵性の確保が難しく、こうしたブラシレスモータの制約によってマルチコプターの利用環境が限定され、様々な環境条件に適応させて使用することが難しいという課題を有していた。 In this way, as the conventional brushless motor for multicopters, the outer rotor type was adopted with priority given to maintaining the operating state by heat dissipation, so it is difficult to ensure waterproofness and dustproofness, and due to the restrictions of such brushless motors, multi The usage environment of the copter is limited, and there is a problem that it is difficult to adapt it to various environmental conditions.
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、インナーロータタイプの構造を採用しつつコイルから外部への放熱を可能として、回転翼駆動のような負荷の大きい用途においても継続的な作動を実現させられ、防水、防塵性能を活かしてモータ採用装置を様々な環境で利用できるようにするブラシレスモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to dissipate heat from the coil to the outside while adopting an inner rotor type structure, and it operates continuously even in a heavy load application such as a rotary blade drive. It is an object of the present invention to provide a brushless motor that can be used in various environments by utilizing the waterproof and dustproof performance.
本発明の開示に係るブラシレスモータは、回転磁界を発生する略円環状のステータと、当該ステータの内側に回転可能に配設され、回転磁界に基づいて回転するロータとを備えるブラシレスモータにおいて、前記ロータの回転中心と同じ中心軸周りに対称形となる中空円柱台状に形成され、前記ステータ及びロータを覆うケースを備え、前記ステータが、ケースの円筒面状の側面内周に沿って配設され、ロータの回転中心について径方向となる向きに突出する複数のティース部を形成されてなる磁性材料製のコア部と、前記各ティース部に巻回配設されて磁界を生じさせるコイルとを少なくとも有し、前記ケースの少なくともロータの回転軸方向における端面部が良熱伝導性材質製とされ、前記ステータのケース内配設状態で、コイル外周部のうちロータの回転軸方向における端部とケースの前記端面部の内面との間の隙間に、熱伝導可能な絶縁材質製の伝熱体が、コイル表面とケース内面にそれぞれ密着する状態で収容配設され、前記コイルが、当該コイル外周部とケースの端面部の内面との間隔を、通電状態でケースに対する絶縁を維持可能な最小限の大きさとするように配置され、コイルから伝熱体を介してケースの端面に伝熱可能とされるものである。 The brushless motor according to the disclosure of the present invention is a brushless motor including a substantially annular stator that generates a rotating magnetic field and a rotor that is rotatably arranged inside the stator and rotates based on the rotating magnetic field. It is formed in a hollow cylindrical trapezoidal shape symmetrical about the same central axis as the center of rotation of the rotor, and includes a case that covers the stator and the rotor, and the stator is arranged along the inner circumference of the cylindrical side surface of the case. A core portion made of a magnetic material formed by forming a plurality of teeth portions protruding in the radial direction with respect to the rotation center of the rotor, and a coil wound around each of the teeth portions to generate a magnetic field. At least the end face portion of the case in the rotation axis direction of the rotor is made of a good thermal conductive material, and in the state of being arranged in the case of the stator, the end portion of the coil outer peripheral portion in the rotation axis direction of the rotor A heat transfer body made of a heat conductive insulating material is housed and arranged in a gap between the inner surface of the end face portion of the case in close contact with the coil surface and the inner surface of the case, and the coil is placed on the outer periphery of the coil. The distance between the part and the inner surface of the end face of the case is arranged so as to be the minimum size that can maintain insulation to the case in the energized state, and heat can be transferred from the coil to the end face of the case via the heat transfer body. Is to be done.
このように本発明の開示によれば、インナーロータタイプのモータで、ケース内に位置するステータのコイル巻線表面とケース端面部内面との間に熱伝導性のある伝熱体を配設し、コイルからケースへの熱の伝導経路を確保することにより、コイルで発生する熱を伝熱体を通じてケースに逃がし、ケースから外部に放熱させられ、ケース内部の温度上昇を抑えて、モータを熱による悪影響なく継続的に作動させられることとなり、インナーロータタイプとして防水、防塵性能を確保しつつ、駆動対象物の高い負荷に対応でき、例えば回転翼の駆動に用いても問題なく作動を継続でき、様々な環境条件に対応してブラシレスモータを駆動源として使用することができる。 As described above, according to the disclosure of the present invention, in the inner rotor type motor, a heat transfer body having thermal conductivity is arranged between the coil winding surface of the stator located in the case and the inner surface of the case end surface. By securing a heat conduction path from the coil to the case, the heat generated by the coil is released to the case through the heat transfer body and dissipated from the case to the outside, suppressing the temperature rise inside the case and heating the motor. As an inner rotor type, it can be operated continuously without any adverse effects, and it can handle a high load of the object to be driven while ensuring waterproof and dustproof performance. For example, it can continue to operate without problems even when used for driving a rotary blade. , A brushless motor can be used as a drive source in response to various environmental conditions.
また、本発明の開示に係るブラシレスモータは必要に応じて、前記コア部の各ティース部が、前記径方向の突出寸法を前記ロータ回転軸方向の寸法より大きくして形成され、各ティース部のコイルを巻かれる被巻回部分のうち、ロータ回転軸方向における端部が、ケースの前記端面部の内面と平行をなす平面状に形成され、少なくとも当該平面状部分に対しコイルの巻線が密に整列させて巻かれ、前記平面状部分に沿ってコイルの並列状態の巻線が平らに配置されるものである。 Further, in the brushless motor according to the disclosure of the present invention, each tooth portion of the core portion is formed so that the protrusion dimension in the radial direction is larger than the dimension in the rotor rotation axis direction, and each tooth portion is formed. Of the wound parts around which the coil is wound, the end portion in the direction of the rotor rotation axis is formed in a planar shape parallel to the inner surface of the end face portion of the case, and the coil winding is dense with respect to at least the flat portion. The windings of the coil in a parallel state are arranged flat along the planar portion.
このように本発明の開示によれば、コア部をその各ティース部の径方向突出寸法がロータ回転軸方向寸法より大きくなる扁平形状とすると共に、コイルのケース端面部内面に対向する部位をティース部に沿わせて平面状に配置することにより、ケース端面に近接するコイル巻線の数を最大限確保し、且つコイルの並列する巻線とケース端面部とを一様に近付けられ、コイルの熱をケース側に伝えやすくして放熱の効率を高められ、熱による悪影響を起こりにくくしてモータの作動を安定させることができる。 As described above, according to the disclosure of the present invention, the core portion has a flat shape in which the radial protrusion dimension of each tooth portion is larger than the rotor rotation axis direction dimension, and the portion of the coil facing the inner surface of the case end surface portion is the teeth. By arranging it in a flat shape along the portion, the maximum number of coil windings close to the case end face can be secured, and the parallel windings of the coils and the case end face can be uniformly brought close to each other. It is possible to easily transfer heat to the case side, improve the efficiency of heat dissipation, reduce the adverse effects of heat, and stabilize the operation of the motor.
また、本発明の開示に係るブラシレスモータは必要に応じて、前記ロータが、駆動対象物取付用のシャフトを中心に一体に取付けられて、前記ケースに軸受を介して回転可能に支持されると共に、前記シャフトの駆動対象物を取付可能な端部を、少なくともケースの一方の端面部側から外部に突出させて配設されてなり、前記コア部が、各ティース部ごとの巻線同士を結線するために引き回される導線を、ロータ回転軸方向の一方の端部側にまとめて配置されると共に、前記導線を配置した側をケースの他方の端面部側に向けてケース内に配設され、前記駆動対象物が回転翼であり、ロータと共に回転する回転翼により生じる流体の流れが、少なくともケースの一方の端面部外面に接触するようにされるものである。 Further, in the brushless motor according to the disclosure of the present invention, if necessary, the rotor is integrally mounted around a shaft for mounting a drive object, and is rotatably supported by the case via a bearing. The end portion to which the drive object of the shaft can be attached is disposed so as to project outward from at least one end surface portion side of the case, and the core portion connects the windings of each tooth portion to each other. The conductors to be routed are arranged together on one end side in the rotor rotation axis direction, and the side on which the conductors are arranged is arranged in the case toward the other end surface side of the case. The driven object is a rotary blade, and the flow of fluid generated by the rotary blade rotating with the rotor is brought into contact with at least one end surface of the case.
このように本発明の開示によれば、ロータと一体のシャフトに駆動対象物として回転翼が取付けられ、回転翼により生じる流体の流れを、コア部における結線用の導線を配置せずコイル巻線とケース内面がより近接しているケースの一方の端面部の外面に到達させることにより、コイルで発生した熱が伝わりやすいケースの一方の端面部に沿って継続的に流体が流れることとなり、気流や水流など流体の流れで端面部からの放熱が促され、効率よく放熱を実行させてケース内部の温度を問題ない状態に維持できる。 As described above, according to the disclosure of the present invention, the rotary blade is attached to the shaft integrated with the rotor as a drive object, and the flow of the fluid generated by the rotary blade is coiled without arranging the lead wire for connection in the core portion. By reaching the outer surface of one end face of the case where the inner surface of the case is closer to each other, the fluid continuously flows along one end face of the case where the heat generated by the coil is easily transferred, resulting in an air flow. The flow of fluid such as water or water promotes heat dissipation from the end face, and efficient heat dissipation can be performed to maintain the temperature inside the case at no problem.
また、本発明の開示に係るブラシレスモータは必要に応じて、前記伝熱体が、良熱伝導性材質製の微粒子である添加材を、絶縁材製の母材に加えた複合材であり、前記添加材が、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムのうち少なくとも一つを含むものである。 Further, the brushless motor according to the disclosure of the present invention is a composite material in which the heat transfer body is a composite material in which an additive which is fine particles made of a good heat conductive material is added to a base material made of an insulating material, if necessary. The additive contains at least one of aluminum oxide, silicon nitride, boron nitride, and aluminum nitride.
このように本発明の開示によれば、コイルとケース端面部との間に配設される伝熱体が、添加材の微粒子を母材に加えた複合構造とされ、熱伝導性に優れる添加材同士が母材中で連なって熱の通り道を形成することにより、伝熱体中の添加材を通じて熱をコイルからケース端面外部に速やかに到達させて放熱を促進させられる。 As described above, according to the disclosure of the present invention, the heat transfer body disposed between the coil and the end face of the case has a composite structure in which fine particles of the additive are added to the base material, and the addition is excellent in thermal conductivity. By connecting the materials in the base material to form a heat path, heat can be quickly reached from the coil to the outside of the case end face through the additive in the heat transfer body, and heat dissipation can be promoted.
以下、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータを前記図1ないし図6に基づいて説明する。
前記各図において本実施形態に係るブラシレスモータ1は、回転磁界を発生する略円環状のステータ10と、このステータ10の内側に回転可能に配設され、回転磁界に基づいて回転するロータ20と、これらステータ10及びロータ20を覆う中空円柱台状のケース30とを備える構成である。
Hereinafter, the brushless motor according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
In each of the above figures, the brushless motor 1 according to the present embodiment includes a substantially
この本実施形態に係るブラシレスモータ1は、ロータの回転に伴って生じる逆起電力に基づいてロータ位置や回転速度を推測する、公知のいわゆるセンサレス方式で駆動されるものである。 The brushless motor 1 according to this embodiment is driven by a known so-called sensorless method in which the rotor position and the rotation speed are estimated based on the counter electromotive force generated by the rotation of the rotor.
前記ステータ10は、ケース30の円筒面状の側面内周に沿って配設される磁性材料製のコア部11と、このコア部11の内周側に巻回配設されて磁界を生じさせるコイル13と、コイル13に電気的に接続しつつケース外に一部延出させて配設されるリード線15とを備える構成である。
The
なお、本実施形態に係るブラシレスモータ1では、内蔵センサを省略できるなどモータ構成を簡略化できるセンサレス駆動方式を採用しているが、これに限らず、ステータ10にロータ20の回転角度を検出するホール素子等の検出手段を設けると共に、ロータ20に検出手段と対をなす磁石等の被検出手段とを設け、検出手段での測定に基づいてロータ位置等を取得してモータ駆動を行うようにすることもできる。
The brushless motor 1 according to the present embodiment employs a sensorless drive system that can simplify the motor configuration, such as omitting the built-in sensor, but the present invention is not limited to this, and the rotation angle of the
前記コア部11は、薄板状の磁性金属材を積層して形成され、ロータ20の回転中心について径方向となる向きに複数のティース部(突極)12を突設される構成である。これら各ティース部12の周囲に、所定の絶縁体(インシュレータ)を介してコイル13が巻回配設される。
The
このティース部12は、前記径方向の突出寸法をロータ回転軸方向の寸法より大きくして形成される。また、コア部11における各ティース部12のコイル13を巻かれる被巻回部分のうち、ロータの回転軸方向における端部は、ケース30の端面と平行をなす平面状部分12aとして形成される。
こうした各ティース部12の平面状部分12aに対しコイル13の巻線が密に整列させて巻かれることで、平面状部分12aに沿ってコイル13の並列状態の巻線が平らに配置される。
The
The windings of the
このようなコア部11は、モータ完成時まで外形変化のない最終完成形状に至ってから、各ティース部12にコイル13を巻回配設するものとなっているが、これに限らず、半完成状態のコア部における各ティース部にコイルを巻回配設した後で、コア部を組立又は変形させて最終完成形状に至らせる構成とすることもでき、コイルの巻回配設作業が行いやすい半完成形態のコア部に対し、コイルを配設するようにすれば、製造効率を向上させてコストダウンが図れる。
In such a
また、コア部11は、各ティース部12ごとの巻線同士を結線するために引き回される導線14を、ロータ回転軸方向の一方の端部側にまとめて配置されると共に、前記導線を配置した側をケース30の他方の端面部32側に向けてケース30内に配設される。
Further, in the
このようなステータ10のケース内配設状態で、コイル13外周部のうちロータ回転軸方向における両端部とケース30の二つの端面部31、32の内面との間の隙間に、熱伝導可能な絶縁材質製の伝熱体40が、コイル13表面とケース30内面にそれぞれ密着する状態で収容配設される。
In such a state of being arranged in the case of the
この場合、コイル13は、コイル外周部とケース30の端面部31、32の内面との間隔を、通電状態でケース30に対する絶縁を維持可能な最小限の大きさとするように配置される。このコイル13に通電することで、磁界が生じる一方、熱も発生するが、コイル13の熱は、伝熱体40を介してケース30の端面部31、32に伝熱可能となっている。
In this case, the
前記ロータ20は、中心のハブ部21と最外周の環状ヨーク部22とを一体に連結した磁性金属材製の回転対称体として形成され、回転駆動用の永久磁石23を外周面に複数並べて配設され、ケース30の中央に配設された軸受24で回転可能に支持される構成である。
The
このロータ20は、駆動対象物としての回転翼50取付用の金属製シャフト25を中心のハブ部21に一体に取付け固定され、このシャフト25を軸受24で支持されることで、ケース30に対し回転可能とされる構成である。そして、シャフト25における回転翼50を取付可能な端部を、ケース30の一方の端面部31側から外部に突出させて配設されてなる構成である。
The
シャフト25のケース外に突出した端部には回転翼50取付け用の取付具26が固定される。この取付具26とケース30との間はラビリンスやフリンガなどの外部からケース内に水や塵埃が入らないようにする機構を設けており、ケース30の防水、防塵状態が確保される仕組みである。
A
このシャフト25に回転翼50を取り付けることで、ロータ20と共に回転する回転翼50により生じる流体の流れが、少なくともケース30の一方の端面部31外面に接触することとなる。
By attaching the
ロータ20は、シャフト25を含めて良熱伝導性を有する金属製とされて、モータの作動に伴って永久磁石23で生じた熱をヨーク部22やハブ部21を介してシャフト25に伝導可能であり、さらにケース30外部に一部突出したシャフト25から熱がモータの外部に放出されることで、ロータ20における永久磁石23の過熱とそれに伴う性能低下などの悪影響を防いでいる。
The
前記ケース30は、ロータ20の回転中心と同じ中心軸周りに対称形となる中空円柱(円筒)台状に形成され、ロータ回転軸方向における両端の端面部31、32を含む全体が、金属等の良熱伝導性材質製とされる構成である。
The
ケース30の一方の端面部31にはロータ20と一体のシャフト25が貫通してその一部を外部に突出させている。この一方の端面部31におけるシャフト貫通部分は、ラビリンスシール等の機構が設けられており、シャフト25の回転を許容しつつシャフト25と端面部31間から水や塵埃をケース内部に侵入させない仕組みである。そして、ケース30の他方の端面部32には、モータ設置用のねじ穴34等が設けられるのみであり、ケース内に通じる孔等は設けられず閉じた構造とされる。
A
また、ケース30の他方の端面部32寄りの側面部所定箇所には、リード線15が防水状態を確保しつつ貫通して外部に延出しており、リード線15の端部が外部のモータドライバ等の機器に接続される。
Further, a
このケース30は、ロータ回転軸方向に二分割構造とされており、一方の端面部31を含む一の分割体30aと他方の端面部32を含む他の分割体30bとを、円筒状のケース側面部の所定箇所において一体に連結して組合せてなる構成である。詳細には、組合せ状態でケース側面部の中間所定箇所となる、ケースの一の分割体30aの端部と他の分割体30bの端部とにそれぞれ設けた雄ねじ部と雌ねじ部とを螺合させることで、防水状態を確保しつつ連結一体化されることとなる。このように、ケース30はロータ回転軸方向に二分割構造としているが、これに限らず、ケース内外を隔離可能な構造であれば、より多数の分割体を組み合わせる構造(例えば、単純な押出形材の板や筒を組み合わせた構造)とすることもできる。
なお、ケース30における一方の端面部31には、図2、図4に示すように、周囲への放熱を促すフィン33を複数突出配設するのが好ましい。
This
As shown in FIGS. 2 and 4, it is preferable that a plurality of
前記伝熱体40は、良熱伝導性材質製の添加材を絶縁材製の母材(マトリックス)に加えた複合材であり、コイル巻線やケース内面の表面形状に沿ってこれらに密着可能であり、且つその密着状態を安定的に維持することのできる性質を有するものである。
The
前記添加材としては、例えば、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの、熱伝導性を有すると共に電気抵抗の大きいセラミック材の微粒子が用いられる。また、前記母材としては、例えばシリコーンなどの樹脂材の他、ゴムやエラストマーを用いることができる。 As the additive, for example, fine particles of a ceramic material having thermal conductivity and high electric resistance, such as aluminum oxide, silicon nitride, boron nitride, and aluminum nitride, are used. Further, as the base material, in addition to a resin material such as silicone, rubber or an elastomer can be used.
伝熱体40として添加剤と母材とを組み合わせた状態では、一定の流動性のある高粘度のグリス様物質(コンパウンド)や、柔軟で弾性変形性に富むゴム状シート体をなすこととなる。この伝熱体40の状態での熱伝導率は、例えば1W/m・K以上とするのが望ましく、5W/m・K以上であればさらに望ましい。
When the additive and the base material are combined as the
なお、伝熱体40をシート体とする構成においては、添加材の配向を調整して熱伝導性に方向性を付与するようにしてもよい。その場合、伝熱体40の熱伝導性が良好となる向きは、伝熱体40のケース内配置状態でコイルからケース端面部に向かう方向と一致するように、シート体の厚さ方向に合わせるのが望ましい。
In the configuration in which the
次に、本実施形態に係るブラシレスモータにおけるコイルからケース外への伝熱状態について説明する。
モータを回転作動させるために、コイル13に電流を流すと、モータ各部の抵抗成分に基づいてコイル13の巻線で熱が発生する。コイル13で生じた熱は、コイル外周とケース内面との間に介在する伝熱体40における熱伝導性が、コイル周囲の空気や、コイルとコア部との間の絶縁体における熱伝導性より優れることから、主に伝熱体40を介して他へ伝わる。
Next, the heat transfer state from the coil to the outside of the case in the brushless motor according to the present embodiment will be described.
When an electric current is passed through the
すなわち、コイル13で生じた熱は、コイル13外周部のうちロータ回転軸方向における両端部から、その表面に密着する伝熱体40に伝わり、さらに、伝熱体40から、これと密着するケース30の二つの端面部31、32の内面側に伝わることとなる。
That is, the heat generated in the
ここで、ティース部12が、径方向の突出寸法をロータ回転軸方向の寸法より大きくして形成されることに加え、ティース部12のコイル13を巻かれる被巻回部分のうち、ロータの回転軸方向における端部は、ケース30の端面と平行をなす平面状部分12aとして形成されており、こうした平面状部分12aに対し、コイル13の巻線が密に整列させて巻かれ、平面状部分12aに沿ってコイルの並列状態の巻線が平らに配置される。
Here, in addition to the
これにより、このコイル13のケース端面部内面に対向する部位では、ケース端面に近接するコイル巻線の数を最大限確保できる。また、ケースの一方の端面部31側では、コイル13の並列する巻線と一方の端面部31の内面とを一様に近付けることができる。このため、コイル13の熱が一方の端面部31へ伝わりやすくなり、放熱の効率を高められる。
As a result, the maximum number of coil windings close to the case end face can be secured at the portion of the
一方、コア部11では、各ティース部12ごとのコイル巻線同士を結線するために引き回される導線を、ケース30の他方の端面部32寄りとなる端部側にまとめて配置していることで、こうした導線の存在の分、ケース30の他方の端面部32側ではコイルの巻線が端面部32の内面に一様に近付く状態が得られていない。このため、多くの巻線が端面部31の内面に接近した状態となっている一方の端面部31側で、コイルの熱がより効率よくケース側に伝わる仕組みとなっている。
On the other hand, in the
伝熱体40を通じてコイル13からケース端面部31、32に伝わった熱は、端面部の外面から周囲の空気中に放出されると共に、ケースにおける熱伝導でケース側面部にも伝わり、こうした側面部外面からも周囲に放出される。
The heat transferred from the
特に、ケース30における一方の端面部31の外面側では、回転翼50の回転駆動に伴い、気流が発生し、その一部が端面部31外面側に沿って流れることで、高温のケース外面と空気との接触が促される強制冷却状態となって、さらに効率よく冷却が図れることとなる。
In particular, on the outer surface side of one
このように、本実施形態に係るブラシレスモータは、インナーロータタイプのモータで、ケース30内に位置するステータ10のコイル13巻線表面とケース端面部31、32内面との間に熱伝導性のある伝熱体40を配設し、コイル13からケース30への熱の伝導経路を確保することから、コイル13で発生する熱を伝熱体40を通じてケース30に逃がし、ケース30から外部に放熱させられ、ケース30内部の温度上昇を抑えて、モータを熱による悪影響なく継続的に作動させられることとなり、インナーロータタイプとして防水、防塵性能を確保しつつ、駆動対象物の高い負荷に対応でき、回転翼50の駆動に用いても問題なく作動を継続できるなど、様々な環境条件に対応してブラシレスモータを駆動源として使用することができる。
As described above, the brushless motor according to the present embodiment is an inner rotor type motor, which has thermal conductivity between the
1 ブラシレスモータ
10 ステータ
11 コア部
12 ティース
12a 平面状部分
13 コイル
14 導線
15 リード線
20 ロータ
21 ハブ部
22 ヨーク部
23 永久磁石
24 軸受
25 シャフト
26 取付具
30 ケース
30a、30b 分割体
31、32 端面部
33 フィン
34 ねじ穴
40 伝熱体
50 回転翼
1
Claims (2)
前記ロータの回転中心と同じ中心軸周りに対称形となる中空円柱台状に形成され、前記ステータ及びロータを覆うケースを備え、
前記ステータが、ケースの円筒面状の側面内周に沿って配設され、ロータの回転中心について径方向となる向きに突出する複数のティース部を形成されてなる磁性材料製のコア部と、前記各ティース部に巻回配設されて磁界を生じさせるコイルとを少なくとも有し、
前記ケースの少なくともロータの回転軸方向における端面部が良熱伝導性材質製とされ、
前記ステータのケース内配設状態で、コイル外周部のうちロータの回転軸方向における端部とケースの前記端面部の内面との間の隙間に、熱伝導可能な絶縁材質製の伝熱体が、コイル表面とケース内面にそれぞれ密着する状態で収容配設され、
前記コイルが、当該コイル外周部とケースの端面部の内面との間隔を、通電状態でケースに対する絶縁を維持可能な最小限の大きさとするように配置され、コイルから伝熱体を介してケースの端面に伝熱可能とされ、
前記ロータが、駆動対象物取付用のシャフトを中心に一体に取付けられて、前記ケースに軸受を介して回転可能に支持されると共に、前記シャフトの駆動対象物を取付可能な端部を、少なくともケースの一方の端面部側から外部に突出させて配設されてなり、
前記コア部が、各ティース部ごとの巻線同士を結線するために引き回される導線を、ロータ回転軸方向の一方の端部側にまとめて配置されると共に、前記導線を配置した側をケースの他方の端面部側に向けてケース内に配設され、
前記駆動対象物が回転翼であり、ロータと共に回転する回転翼により生じる流体の流れが、少なくともケースの一方の端面部外面に接触するようにされることを
特徴とするブラシレスモータ。 In a brushless motor including a substantially annular stator that generates a rotating magnetic field and a rotor that is rotatably arranged inside the stator and rotates based on the rotating magnetic field.
It is provided with a case formed in a hollow cylindrical trapezoidal shape symmetrical about the same central axis as the rotation center of the rotor and covering the stator and the rotor.
The stator is arranged along the inner circumference of the cylindrical side surface of the case, and has a core portion made of a magnetic material formed by forming a plurality of tooth portions protruding in the radial direction with respect to the rotation center of the rotor. Each tooth portion has at least a coil that is wound and arranged to generate a magnetic field.
At least the end face portion of the case in the rotation axis direction of the rotor is made of a good thermal conductive material.
In the state of being arranged in the case of the stator, a heat transfer body made of a heat conductive insulating material is placed in the gap between the end portion of the outer peripheral portion of the coil in the rotation axis direction of the rotor and the inner surface of the end face portion of the case. , It is housed and arranged in close contact with the coil surface and the inner surface of the case.
The coil is arranged so that the distance between the outer peripheral portion of the coil and the inner surface of the end face portion of the case is the minimum size that can maintain insulation with respect to the case in the energized state, and the case is provided from the coil via a heat transfer body. It is possible to transfer heat to the end face of
The rotor is integrally mounted around a shaft for mounting a drive object, and is rotatably supported by the case via a bearing, and at least an end portion on which the drive object of the shaft can be mounted is attached. It is arranged so as to project outward from one end face side of the case.
The core portion is arranged with the conductors drawn to connect the windings of each tooth portion together on one end side in the rotor rotation axis direction, and the side on which the conductors are arranged is arranged. Arranged in the case toward the other end face side of the case,
A brushless motor characterized in that the driving object is a rotary blade, and the flow of fluid generated by the rotary blade rotating together with the rotor is brought into contact with at least one end face outer surface of the case .
前記コア部の各ティース部が、前記径方向の突出寸法を前記ロータ回転軸方向の寸法より大きくして形成され、
各ティース部のコイルを巻かれる被巻回部分のうち、ロータ回転軸方向における端部が、ケースの前記端面部の内面と平行をなす平面状に形成され、少なくとも当該平面状部分に対しコイルの巻線が密に整列させて巻かれ、前記平面状部分に沿ってコイルの並列状態の巻線が平らに配置されることを
特徴とするブラシレスモータ。 In the brushless motor according to claim 1,
Each tooth portion of the core portion is formed so that the protruding dimension in the radial direction is larger than the dimension in the rotor rotation axis direction.
Of the wound parts around which the coil of each tooth portion is wound, the end portion in the direction of the rotor rotation axis is formed in a planar shape parallel to the inner surface of the end face portion of the case, and the coil is formed with respect to at least the planar portion. A brushless motor characterized in that the windings are tightly aligned and wound, and the windings in a parallel state of the coil are arranged flat along the planar portion.
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