JP7006697B2 - モータ - Google Patents
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Description
本発明はモータに関する。
例えば、特許文献1には、モータのコイルを冷却媒体で冷却する構成が開示されている。特許文献1では、冷却媒体の膨張と凝縮を利用した自己循環により、モータのコイルを冷却している。モータは、ステータの内側にロータを有するので、インナーロータ型のモータである。ステータとロータはハウジングの内部に設けられている。
特許文献1のモータでは、冷却媒体を循環させるために復水器(コンデンサ)や復水器に至る流路等が必要となり、モータの冷却構造が大型化してしまう。また、特許文献1のモータでは、ロータとステータがハウジングの内部に設けられているため、モータハウジング内に熱がこもりやすい。
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、冷却構造の大型化を抑制しつつ、冷却効率を向上できるモータを提供することを目的の一つとする。
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、冷却構造の大型化を抑制しつつ、冷却効率を向上できるモータを提供することを目的の一つとする。
本発明のモータの一つの態様は、所定方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトの径方向外側に位置するステータと、を備え、前記ステータは、当該ステータに巻回されるコイルを有し、前記モータはさらに、前記ステータの略全体を収容し、前記シャフトを支持する有底略円筒状のハウジング部材と、前記ハウジング部材内部に充填され、前記ステータ及び前記コイルを液浸する冷却媒体と、前記シャフトの中心軸を回転中心として、前記ハウジング部材の径方向外側で回転するロータと、を備える。
本発明の一つの態様によれば、冷却構造の大型化を抑制しつつ、冷却効率を向上できるモータが提供される。
実施形態1
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態1に係るモータを図1~11を用いて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、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、各構造における縮尺及び数等を、実際の構造における縮尺及び数等と異ならせる場合がある。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態1に係るモータを図1~11を用いて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、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、各構造における縮尺及び数等を、実際の構造における縮尺及び数等と異ならせる場合がある。
図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。XYZ座標系において、Z軸方向は、鉛直方向であり、図1及び図2における中心軸Jが延びる方向とする。X軸方向は、Z軸方向と直交する方向である。X軸方向は、図1及び図2においては左右方向である。Y軸方向は、X軸方向とZ軸方向との両方と直交する方向とする。
以下の説明においては、中心軸Jの延びる方向(Z軸方向)を上下方向とする。ある対象に対してZ軸方向の正の側(+Z側)を「上側」と呼ぶ場合があり、ある対象に対してZ軸方向の負の側(-Z側)を「下側」と呼ぶ場合がある。なお、前後方向、前側及び後側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。
以下の説明においては、中心軸Jの延びる方向(Z軸方向)を上下方向とする。ある対象に対してZ軸方向の正の側(+Z側)を「上側」と呼ぶ場合があり、ある対象に対してZ軸方向の負の側(-Z側)を「下側」と呼ぶ場合がある。なお、前後方向、前側及び後側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。
特に断りのない限り、中心軸Jに平行な方向(Z軸方向)を単に「軸方向」と呼ぶ場合があり、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ場合があり、中心軸Jを中心とする周方向、すなわち、中心軸Jの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ場合がある。
図1は、本実施形態のモータ10の外観を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態のモータ10は、外観視において、Z方向に延びる中心軸Jを中心とするシャフト11と、シャフト11と同一の中心軸を有する略円筒状のハウジング部材12と、ハウジング部材の外側に位置するロータ13と、を有する。ロータ13は、シャフト11の中心軸Jを回転中心として、ハウジング部材12の径方向外側で回転する。ハウジング部材12は、シャフト11を支持している。ロータ13はハウジング部材12の外側で回転するので、本実施形態のモータ10はアウターロータ型のモータである。モータ10は、例えば、ドローンや電動航空機などに使用することができる。
図1は、本実施形態のモータ10の外観を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態のモータ10は、外観視において、Z方向に延びる中心軸Jを中心とするシャフト11と、シャフト11と同一の中心軸を有する略円筒状のハウジング部材12と、ハウジング部材の外側に位置するロータ13と、を有する。ロータ13は、シャフト11の中心軸Jを回転中心として、ハウジング部材12の径方向外側で回転する。ハウジング部材12は、シャフト11を支持している。ロータ13はハウジング部材12の外側で回転するので、本実施形態のモータ10はアウターロータ型のモータである。モータ10は、例えば、ドローンや電動航空機などに使用することができる。
次に、図2~図8を参照して、モータ10の構造を詳細に説明する。図2は、図1のII-II線断面図であって、モータ10の垂直斜視断面図である。図3は、ロータ13を取り外した状態のモータ10の斜視図であり、ハウジング部材12の外観を示している。図4は、ロータ13だけを示した斜視図であり、ロータ13を下から見た状態を示している。図5は、ステータ14の斜視図である。図6は、図1のVI-VI線断面図であり、モータ10の水平斜視断面図である。図7は、ステータ14の上側に設けられる第1環状部材15(図2)を示す斜視図である。第1環状部材15は、円環状である。図8(a)は、第1環状部材15の斜視断面図であり、図8(b)は第2環状部材16(図2)の斜視断面図である。
図2に示すように、モータ10は、軸方向に延びるシャフト11と、シャフト11に固定されたロータ13と、ロータ13の内側に位置するハウジング部材12と、ハウジング部材12の中空内部に配置されたステータ14と、ステータ14の上側に設けられた第1環状部材15と、ステータ14の下側に設けられた第2環状部材16と、ステータの下方に設けられた駆動回路17と、を有する。ステータ14は、ハウジング部材12の内部において、シャフト11の径方向外側に位置する。ハウジング部材12は、ステータ14の略全体を収容する。シャフト11の出力端(図示せず)はZ軸方向上側に位置し、例えば、モータ10がドローンに使用される場合、モータ10の駆動力は、モータ10の上側に位置するドローン本体(図示せず)にシャフト11を介して伝達される。
ハウジング部材12は、中心軸Jを中心とする円筒状のハウジング外周部12aと、ハウジング外周部12aより小径の円筒状のハウジング内周部12bと、ハウジング外周部12aとハウジング内周部12bの上側を繋ぐ環状のハウジング上部12cと、ハウジング外周部12aとハウジング内周部12bの下側を繋ぐ環状のハウジング下部12dと、を有する。ハウジング外周部12aと、ハウジング内周部12bと、ハウジング上部12cと、ハウジング下部12dと、により区画される空間を、ハウジング部材の中空内部と称する(「ハウジング部材の内部」と称することもある)。ハウジング部材12は、例えば、金属製または樹脂製である。金属製の場合、ハウジング部材12の内側表面の所定箇所には、絶縁性塗料が塗布される。ハウジング部材の中空内部に、ステータ14と駆動回路17が設けられている。ステータ14は、ステータに巻回されるコイル18を有する。ハウジング部材の中空内部には冷却媒体CMが充填されている。冷却媒体CMは、室温において液体であり、ハウジング部材12の内部では、駆動回路17とコイル18が冷却媒体CMにより液浸される。駆動回路17とコイル18は、モータ10が駆動されている間、発熱するので、以下の記載において、発熱体と称されることがある。コイル18はハウジング外周部12aの径方向内側面に接触するように設けられる。この構成によれば、よりコイル18とロータマグネット25との間隙を小さくできるため、トルク性能を向上しやすい。
図2及び図3に示すように、ハウジング上部12cの軸方向外側面(上側表面)には、ヒートシンク19が凸設されている。本実施形態では、6本のヒートシンク19がY軸方向に平行に延びている。ヒートシンク19は、シャフト11の左側に3本等間隔で設けられ、右側に3本等間隔で設けられている。左右3本ずつのヒートシンク19の間におけるハウジング上部12cの径方向の所定位置には、軸方向に貫通する開口部20が設けられている。開口部20は、軸方向から見ると円形である。
開口部20には、樹脂材料からなる圧力調整要素21が設けられている。冷却媒体CMが気化して気泡になりハウジング部材内部の圧力が上昇すると、圧力調整要素21は開状態になる。圧力調整要素21が開状態になると、圧力調整要素21を介して圧力が解放され、ハウジング部材内部の圧力上昇を緩和することができる。ハウジング部材内部の圧力上昇を緩和することにより、冷却媒体CMの沸点が上昇することを抑制することができる。従って、冷却媒体CMを適切な温度(所望の温度)で気化させることができる。圧力調整要素21は例えば、圧力調整ゴムである。なお、ハウジング部材内部の圧力上昇は、冷却媒体CMが気化しない場合にも生じ得る。例えば、冷却媒体CMの温度上昇により冷却媒体CMの体積が膨張すると、ハウジング部材内部の圧力は上昇する。この場合にも、圧力調整要素21が開状態になり、ハウジング部材内部の圧力上昇を抑制することができる。圧力調整要素21が開状態になる圧力値は、例えば、冷却媒体の沸点等に基づいて決める。
冷却媒体CMは、発熱体(駆動回路17とコイル18)の熱によって気化可能な物質である。冷却媒体CMは、例えば、フッ素系の不活性液体である。冷却媒体CMは、例えば、絶縁性を有する。冷却媒体CMの種類は、モータ10の駆動中に発熱体が到達する最高温度に応じて選択できる。冷却媒体CMの沸点は、発熱体の最高温度よりも低い。
図3に示すように、本実施形態のハウジング部材12は上下に分割可能な2ピース構造を有している。ハウジング部材12の下半割(下側ピース)12Lは、ステータ14のティース部14bの先端を保持する切欠部12eを有する。ハウジング部材12の上半割(上側ピース)12Uが下半割12Lの上に配置されると、切欠部12eは、軸方向に長い矩形の径方向に貫通する開口となる。よって、ハウジング外周部12aには、軸方向に長い矩形の開口(切欠部12e)が、周方向に等間隔で設けられることになる。この開口(切欠部12e)にステータ14のティース部14b(図6)が嵌合することにより、ステータ14がハウジング部材12に保持される。ハウジング部材12の下半割12Lの内周部は、コアバック部14aを支持している。
図3に示すように、本実施形態のハウジング部材12は上下に分割可能な2ピース構造を有している。ハウジング部材12の下半割(下側ピース)12Lは、ステータ14のティース部14bの先端を保持する切欠部12eを有する。ハウジング部材12の上半割(上側ピース)12Uが下半割12Lの上に配置されると、切欠部12eは、軸方向に長い矩形の径方向に貫通する開口となる。よって、ハウジング外周部12aには、軸方向に長い矩形の開口(切欠部12e)が、周方向に等間隔で設けられることになる。この開口(切欠部12e)にステータ14のティース部14b(図6)が嵌合することにより、ステータ14がハウジング部材12に保持される。ハウジング部材12の下半割12Lの内周部は、コアバック部14aを支持している。
図2に示すように、ハウジング内周部12bの内側は、シャフト11を囲む筒状の空間であり、当該空間内に、ベアリングホルダ22(図5)が設けられている。なお、図2には、他の構成要素の配置等の理解を容易にするために、ベアリングホルダ22は図示されていない。図5に示すように、ベアリングホルダ22は、軸方向に延びる円筒形状である。シャフト11はベアリングホルダ22の中央貫通孔の中を延びている。ベアリングホルダ22は、シャフト11の外周に、所定距離を置いて位置している。ベアリングホルダ22は上端部に第1凹部22a(図9)を有し、下端部に第2凹部22bを有する。そして、第1ベアリング23が第1凹部22aに設けられ、第2ベアリング24が第2凹部22bに設けられている。第1ベアリング23と、第2ベアリング24とにより、シャフト11を中心軸J周りに回転可能に支持している。ベアリングホルダ22は、例えば、アルミ製である。
図2に示すように、ロータ13は、シャフト11に固定されて、シャフト11と共に回転する。本実施形態のロータ13は、アウターロータであり、シャフト11の中心軸を回転中心として、ハウジング部材の径方向外側で回転する。ロータ13とハウジング部材12との間には、所定の隙間が設けられている。図2及び図4に示すように、ロータ13は、ハウジング外周部の囲むロータ筒部13aと、ハウジング上部を覆うロータ蓋部13bと、を有する。ステータ14と径方向に対向する位置のロータ筒部13aの内側表面には、ロータマグネット25が設けられている。本実施形態では、12個のロータマグネット25が周方向に等間隔で配置されている。
ロータ蓋部13bは、円板形状であり、中央に中央開口部26を有する。シャフト11は、ロータ蓋部13bの中央開口部26を通って軸方向に延びる。ロータ蓋部13bは、シャフト11に固定される。ロータ蓋部13bの中央開口部26の周囲には、軸方向に貫通する扇形状開口部27が8つ設けられている。各扇形状開口部27は、径方向外側に広がる扇形状である。
図4に示されるように、ロータ蓋部13bの内側表面には、軸方向下側に突出するインペラ部28が設けられている。本実施形態では、8つの扇形状開口部27の間に8つのインペラ部28が位置することになる。インペラ部28は、ロータ13が回転した際に、ロータ蓋部13bとハウジング上部12cとの間で負圧を生じさせる部材である。この負圧により、ロータ13とハウジング部材12との間に気流が発生し、外気が扇形状開口部27を通過してハウジング上部12cに向かって流れるようにしている。
図5及び図6に示すように、ステータ14は、円筒状のコアバック部14aと、コアバック部14aから放射状に径方向外側に延びる複数のティース部14bと、を有する。コアバック部14aは、シャフト11と同心であり、軸方向に中央孔29を有する。ティース部14bは、コアバック部14aの外周面から径方向外側に向かって延びる。ティース部14bの先端部は、ハウジング外周部12aの開口部(切欠部)12eに嵌合している。ティース部14bは、本実施形態では12本設けられ、コアバック部14aの周方向に等間隔で配置される。各ティース部14bには、所定のインシュレータ(図示せず)を介して、コイル18が巻回されている。コイル18は、導電線が巻回されて構成される。コイル18は、ステータ14を励磁する。
コイル18が巻回されたティース部14bは、周方向に間隔をおいて配置されるので、隣り合うティース部14b同士の間には隙間が形成される。冷却媒体CMは、この隙間を通って流れることができる。コアバック部14aには、2つの貫通孔30が設けられている。貫通孔30は、Z軸方向からみるとC字状である。貫通孔30は、コアバック部14aを軸方向に貫通している。ベアリングホルダ22は、コアバック部14aの中央孔29に嵌合している。
図2及び図7に示すように、ステータ14の上に、第1環状部材15が設けられている。図2に示すように、第1環状部材15は、軸方向上側に向かうにつれて径方向外側に延伸する。第1環状部材15は、ハウジング上部12cの下側面(内壁)と所定の距離だけ離れる位置まで延伸している。このように、本実施形態では、ハウジング部材12の内部において、ステータ14の軸方向上側に第1環状部材15が位置している。第1環状部材15は、図8(a)に示すように、環状の基部15aと、当該基部15aから斜め上方に拡径する拡径部15bと、を有する。基部15aの下面15aLは、コアバック部14aに接する。第1環状部材15の内径と外径は、基部15aでは一定である。第1環状部材15の内径と外径は、拡径部15bでは軸方向上側に向かうにつれてそれぞれ増大する。拡径部15bの上面15bUは、環状平面である。後述する放熱室36(図9)は、第1環状部材15の上面15bUと、ハウジング上部12cの下側表面(内壁)と、ハウジング外周部12aの内側表面(内壁)と、ハウジング内周部12bの内側表面(内壁)との間に形成される。第1環状部材15は、拡径部15bによる傾斜構造を有している。第1環状部材15は、冷却媒体CMがハウジング外周部12aに向かって流れるようにするための案内部材である。第1環状部材15は、例えば、アルミニウムまたは樹脂からなる。
図2に示すように、コアバック部14aの下に、第2環状部材16が設けられている。第2環状部材16は、コアバック部14aの下面から軸方向下側に向かって延伸している。第2環状部材16は、ハウジング下部12dの上側表面(内壁)と所定の距離だけ離れる位置まで延伸している。このように、本実施形態では、ハウジング部材12の内部において、ステータ14の軸方向下側に第2環状部材16が位置している。第2環状部材16は、図8(b)に示すように、略円環状の部材である。第2環状部材16は、外径が一定で、内径が下方に向かうにつれて拡大している。第2環状部材16の形状は、全体としては、軸方向下側に向かうにつれて径方向外側に延伸している。第2環状部材16の下面16aと上面16bは、環状平面である。第2環状部材16は、例えば、アルミニウムまたは樹脂からなる。
図2に示すように、駆動回路17は、例えば、回路基板であり、回路素子の一例である。駆動回路17は、シャフト11の中心軸を中心とする円板状の部材である。駆動回路17は、ハウジング下部12dから所定距離だけ上方に設けられている。また、駆動回路17は、ステータ14からも所定距離だけ隔てられている。駆動回路17への電力は、ハウジング部材12の下方からハウジング下部12dを介して駆動回路17に接続されるパワーライン(図示せず)から供給される。駆動回路17の上には、マイクロコンピュータなどのチップ17aが実装されている。マイクロコンピュータは、モータ駆動信号を出力する。
図2に示すように、ハウジング下部12dの外側表面には、ホールセンサ(ホール素子)31が取り付けられている。また、シャフト11の下端には、センサマグネット(図示せず)が付設されている。ホールセンサ31は、ホール効果を利用して、センサマグネットの磁界を検出することにより、シャフト11の回転位置(すなわちロータ13の回転位置)を検出する。
次に、本実施形態のモータ10の冷却構造について、図9~図11を参照して説明する。図9はモータ10の縦断面図である。図10は図9の左半分のうちの冷却媒体CMが流れる通路を示した概略断面図である。図11は低温時の冷却媒体CMの動きを示した概略断面図である。
図9に示すように、ハウジング部材12の中空内部には、ステータ14及び駆動回路17が設けられている。本実施形態では、図10に示すように、ハウジング部材12の中空内部において、ステータ14と駆動回路17以外の空間は、冷却室35と、放熱室36と、第1接続路37と、第2接続路38と、に区画されている。冷却室35、放熱室36、第1接続路37、及び第2接続路38には、冷却媒体CMが充填される。
図9に示すように、ハウジング部材12の中空内部には、ステータ14及び駆動回路17が設けられている。本実施形態では、図10に示すように、ハウジング部材12の中空内部において、ステータ14と駆動回路17以外の空間は、冷却室35と、放熱室36と、第1接続路37と、第2接続路38と、に区画されている。冷却室35、放熱室36、第1接続路37、及び第2接続路38には、冷却媒体CMが充填される。
図9及び図10に示すように、冷却室35はハウジング部材内部の下側から駆動回路17、第2環状部材16及びコイル18を収容するように設けられている。より詳しくは、冷却室35は、ハウジング部材12の下部12dの上面からコアバック部14aの貫通孔30の下端までの空間と、ハウジング部材12の下部12dの上面からティース部14bの下面までの空間とを含むと共に、ハウジング部材12の外周部12aの内面に沿ったティース部14b同士の間の空間と、ティース部14bの上面から第1環状部材15の外周面15cの下端までの空間と、を含む。放熱室36はハウジング部材内部の上側に設けられている。より詳しくは、放熱室36は、第1環状部材15の拡径部15bの上面15bUからハウジング部材12の上部12cの下面までの空間を含む。第1接続路37及び第2接続路38は、冷却室35と放熱室36とを接続する。本実施形態において第1接続路37及び第2接続路38は、鉛直方向(Z軸方向)に延びる。第1の接続路37は、第1環状部材15の外周面15cと、ハウジング部材12の外周部12aの内面との間の空間を含む。第1接続路37の鉛直方向下側の端部は、冷却室35の鉛直方向上側の出口側端部に接続される。第1接続路37の鉛直方向上側の端部は、放熱室36の鉛直方向下側の入口側端部に接続される。第2の接続路38は、第1環状部材15の内周面15dと、ハウジング部材12の内周部12bの内面との間の空間と、コアバック部14aの貫通孔30と、を含む。第2接続路38の鉛直方向下側の端部は、冷却室35の鉛直方向上側の入口側端部に接続される。第2接続路38の鉛直方向上側の端部は、放熱室36の鉛直方向下側の出口側端部に接続される。
第1接続路37が延びる方向(Z軸方向)と直交する方向(X軸方向,Y軸方向)における第1接続路37の最小寸法は、気化した冷却媒体CMの少なくとも一部が第1接続路37内に滞留する大きさである。本実施形態において第1接続路37が延びる方向と直交する方向における第1接続路37の最小寸法とは、第1環状部材15とハウジング外周部12aとの間の径方向の寸法である。
冷却室35は、発熱体である駆動回路17とステータ14(コイル18)を冷却する。冷却室35は、おおよそ駆動回路17を囲む空間である第1冷却空間35aと、当該第1冷却空間35aの上側に形成されて第1環状部材15の外周面15C付近に至るまでの空間である第2冷却空間35bとを含む(以下の記載では、第1冷却空間を第1冷却室と称し、第2冷却空間を第2冷却室と称することがある)。本実施形態では、駆動回路17が第1冷却室35a内に位置し、コイル18が第2冷却室35b内に位置するとする。第1冷却室35aと第2冷却室35bは連続しており、2つの冷却室により冷却室35が構成される。発熱体(駆動回路17とコイル18)は、冷却室35内に収容されている。
図2及び図10に示すように、第2冷却室35b内には、ステータ14の複数のティース部14b及びコイル18が位置している。冷却媒体CMは、第1冷却室35aから第2冷却室35bに流れる。冷却媒体CMは、第2冷却室35bを通過する際、ステータ14の複数のティース部14b及びコイル18同士の隙間を流れる。
第1接続路37は、ハウジング外周部12aに沿って、冷却室35から軸方向上側に延びて放熱室36に至る。第1接続路37は、第1環状部材15の拡径部外周面15Cと、ハウジング外周部12aの内側表面と、により区画されている。
第1接続路37は、ハウジング外周部12aに沿って、冷却室35から軸方向上側に延びて放熱室36に至る。第1接続路37は、第1環状部材15の拡径部外周面15Cと、ハウジング外周部12aの内側表面と、により区画されている。
放熱室36は、ハウジング上部12cの下側に形成されている。放熱室36は、冷却媒体CMの熱を外部に放出する。放熱室36は、発熱体であるコイル18(ステータ14)の軸方向上側に位置する。放熱室36は、環状の空間である。放熱室36の鉛直方向上側には、ヒートシンク19が設けられている。ヒートシンク19は吸熱部の一例である。ヒートシンク19は、放熱室36内の冷却媒体CMから熱を吸収する。吸熱部の構成は、放熱室36内の冷却媒体CMから熱を吸収できるならば、ヒートシンクに限定されない。ヒートシンク19は、例えば、熱伝導率が比較的大きい部材で構成される。ロータ蓋部の下側に設けられたインペラ部28は、ロータ13が回転するとロータ蓋部13bとハウジング上部12cとの間に負圧を生じさせ、この負圧により気流が発生し、ハウジング上部12aを冷却する(放熱室36に送風することができる)。よって、ロータ蓋部13bに形成されたインペラ部28も、放熱室36からの放熱を促進する。
第2接続路38は、ハウジング内周部12bに沿って、放熱室36から軸方向下側に延びて冷却室35に至る。第2接続路38は、第1環状部材15の内周面15Dと、コアバック部14aに設けられた貫通孔30と、により区画されている。
第2接続路38は、ハウジング内周部12bに沿って、放熱室36から軸方向下側に延びて冷却室35に至る。第2接続路38は、第1環状部材15の内周面15Dと、コアバック部14aに設けられた貫通孔30と、により区画されている。
次に、図9及び図11を参照して、本実施形態における冷却媒体CMの循環及び発熱体の冷却について説明する。
本実施形態における冷却は、3つの冷却フェーズ、すなわち第1冷却フェーズ、第2冷却フェーズ及び第3冷却フェーズを有する。本実施形態では、発熱体の温度に応じて、3つの冷却フェーズが適宜切り替えられ、発熱体を効率よく冷却することができる。3つの冷却フェーズは、発熱体の温度が高くなるのに従って、第1冷却フェーズ、第2冷却フェーズ、第3冷却フェーズの順で切り換わる。
本実施形態における冷却は、3つの冷却フェーズ、すなわち第1冷却フェーズ、第2冷却フェーズ及び第3冷却フェーズを有する。本実施形態では、発熱体の温度に応じて、3つの冷却フェーズが適宜切り替えられ、発熱体を効率よく冷却することができる。3つの冷却フェーズは、発熱体の温度が高くなるのに従って、第1冷却フェーズ、第2冷却フェーズ、第3冷却フェーズの順で切り換わる。
図11は、第1冷却フェーズにおける冷却媒体の動きを示している。図11に示すように、第1冷却フェーズは、冷却室35内において生じる冷却媒体CMの対流CFによって、発熱体(駆動回路17とコイル18)を冷却するフェーズである。モータ10が始動し、発熱体の温度が上昇し始めると、発熱体の周囲に位置する冷却媒体CMの温度も上昇する。これにより、温度上昇した冷却媒体CMが冷却室35内において上昇し、対流CFが生じる。すなわち、本実施形態においては、冷却媒体CMの温度が上昇した場合に、冷却室35内において、冷却媒体CMの対流CFが生じる。
対流CFが生じると、対流CFによって冷却室35内における冷却媒体CMが攪拌される。これにより、発熱体の周囲に位置する冷却媒体CMを冷却室35内で循環させることができ、発熱体を冷却できる。第1冷却フェーズにおいては、発熱体の温度は、冷却媒体CMの沸点よりも低い。
本実施形態において冷却室35と放熱室36とは、第1接続路37と第2接続路38とのみで接続される。そのため、図11の状態では、冷却室35内の冷却媒体CMと放熱室36内の冷却媒体CMとの間で冷却媒体CMの循環は生じにくい。
本実施形態において冷却室35と放熱室36とは、第1接続路37と第2接続路38とのみで接続される。そのため、図11の状態では、冷却室35内の冷却媒体CMと放熱室36内の冷却媒体CMとの間で冷却媒体CMの循環は生じにくい。
冷却室35と放熱室36との間で冷却媒体CMの循環が生じにくい場合、冷却室35と放熱室36との間で熱交換が行われにくい。冷却室35内の冷却媒体CMは、発熱体の熱を吸収し、熱を外部に放出するため、冷却媒体の温度は比較的低くなりやすい。図11の状態においては、放熱室36内の冷却媒体CMの温度は、比較的低く保たれる。
冷却室35と放熱室36との間で冷却媒体CMの循環が生じていない場合、冷却室35と放熱室36とを接続する第1接続路37及び第2接続路38においても、冷却媒体CMの温度が比較的低く保たれる。特に、第1接続路37は外気に近いので、冷却媒体CMの温度は低く保たれる。第1冷却フェーズによる冷却は、冷却媒体CMの温度が比較的低い時の冷却である。
冷却室35と放熱室36との間で冷却媒体CMの循環が生じていない場合、冷却室35と放熱室36とを接続する第1接続路37及び第2接続路38においても、冷却媒体CMの温度が比較的低く保たれる。特に、第1接続路37は外気に近いので、冷却媒体CMの温度は低く保たれる。第1冷却フェーズによる冷却は、冷却媒体CMの温度が比較的低い時の冷却である。
図11の状態から発熱体の温度が上昇し、第1冷却フェーズでは発熱体を十分に冷却できず、発熱体の温度が冷却媒体CMの沸点以上となった場合、冷却フェーズは、第1冷却フェーズから第2冷却フェーズに移行する。第2冷却フェーズでは、冷却媒体の気化が始まるが、気化の量は少なく、冷却室35と放熱室36との間で、冷却媒体CMの循環CY(図9)が生じにくい状態であるとする。
第2冷却フェーズは、冷却媒体CMの対流CFと、冷却媒体CMの気化と、によって発熱体を冷却するフェーズである。
第2冷却フェーズにおいては、発熱体の温度が冷却媒体CMの沸点以上となることで、発熱体の周囲の冷却媒体CMが気化し、冷却媒体CMの気体からなる気泡が生じる。そのため、冷却媒体CMが気化する際の潜熱によって、発熱体の熱が吸熱され、発熱体が冷却される。
このように第2冷却フェーズにおいては、対流CFに加えて、冷却媒体CMの気化によっても発熱体が冷却される。そのため、第2冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果は、第1冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果よりも大きい。
第2冷却フェーズにおいては、発熱体の温度が冷却媒体CMの沸点以上となることで、発熱体の周囲の冷却媒体CMが気化し、冷却媒体CMの気体からなる気泡が生じる。そのため、冷却媒体CMが気化する際の潜熱によって、発熱体の熱が吸熱され、発熱体が冷却される。
このように第2冷却フェーズにおいては、対流CFに加えて、冷却媒体CMの気化によっても発熱体が冷却される。そのため、第2冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果は、第1冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果よりも大きい。
第2冷却フェーズにおいて生じた気泡は、鉛直方向上側(+Z側)に上昇し、例えば、第1接続路37内に移動する。第2冷却フェーズにおいては、冷却室35と放熱室36との間で冷却媒体CMの循環CYが生じにくいため、第1接続路37内における冷却媒体CMの温度は比較的低く保たれている。これにより、第1接続路37内において移動した気泡は、凝縮し、再び液体へと戻る。
なお、第2冷却フェーズにおいて、気泡は、第1接続路37を介して放熱室36に移動する場合も有り得る。放熱室36内においても、冷却媒体CMの温度は比較的低く保たれているため、放熱室36内に移動した気泡は、凝縮し、再び液体へと戻る。すなわち、冷却室35内の冷却媒体CMが気化した場合、気化した冷却媒体CMの少なくとも一部は、第1接続路37内及び放熱室36内のいずれかにおいて凝縮する。
第2冷却フェーズによって発熱体が冷却され、発熱体の温度が、冷却媒体CMの沸点よりも小さくなった場合、冷却フェーズは、第2冷却フェーズから第1冷却フェーズへと戻る。
なお、第2冷却フェーズにおいて、気泡は、第1接続路37を介して放熱室36に移動する場合も有り得る。放熱室36内においても、冷却媒体CMの温度は比較的低く保たれているため、放熱室36内に移動した気泡は、凝縮し、再び液体へと戻る。すなわち、冷却室35内の冷却媒体CMが気化した場合、気化した冷却媒体CMの少なくとも一部は、第1接続路37内及び放熱室36内のいずれかにおいて凝縮する。
第2冷却フェーズによって発熱体が冷却され、発熱体の温度が、冷却媒体CMの沸点よりも小さくなった場合、冷却フェーズは、第2冷却フェーズから第1冷却フェーズへと戻る。
一方、第2冷却フェーズでは発熱体を十分に冷却できず、発熱体の温度の上昇とともに、気化する冷却媒体CMの量がある程度増加すると、冷却フェーズは、第2冷却フェーズから第3冷却フェーズに移行する。
図9は、第3冷却フェーズにおける冷却媒体CMの流れを示している。図9に示すように、第3冷却フェーズは、冷却媒体CMの気化と、冷却室35と放熱室36との間で生じる冷却媒体CMの循環CYと、によって発熱体を冷却するフェーズである。なお、図9において、冷媒の循環CYと気泡Bは、ハウジング部材12の左半分のみにおいて示されているが、ハウジング部材12の右半分においても同様な循環CYと気泡Bが生ずる。
図9は、第3冷却フェーズにおける冷却媒体CMの流れを示している。図9に示すように、第3冷却フェーズは、冷却媒体CMの気化と、冷却室35と放熱室36との間で生じる冷却媒体CMの循環CYと、によって発熱体を冷却するフェーズである。なお、図9において、冷媒の循環CYと気泡Bは、ハウジング部材12の左半分のみにおいて示されているが、ハウジング部材12の右半分においても同様な循環CYと気泡Bが生ずる。
発熱体の温度が上昇すると、気化する冷却媒体CM(気泡B)の量が増加する。第1接続路37の最小寸法は、気化した冷却媒体CMである気泡Bを第1接続路37内に滞留させやすい値となっている。そのため、気泡Bの量が増加すると、第1接続路37内において気泡Bが滞留する。これにより、第1接続路37の上端と、第2接続路38の上端との間に圧力差が生じる。すなわち、第1接続路37の上端における圧力が、第2接続路38の上端における圧力よりも小さくなる。この圧力差により、第2接続路38内の冷却媒体CMが重力によって鉛直方向下側に移動して、冷却室35に流入する。第2接続路38内の冷却媒体CMが冷却室35内に流入すると、冷却室35内の冷却媒体CMの一部が第1接続路37に押し出され、第1接続路37を介して放熱室36に移動する。第1接続路37からの冷却媒体CMの流入、及び第2接続路38からの冷却媒体CMの流出に伴って、放熱室36内における冷却媒体CMの一部が第2接続路38に押し出され、第2接続路38を介して冷却室35に移動する。これにより、冷却室35と放熱室36との間で、冷却媒体CMの循環CYが生じる。第2環状部材16は、冷却室35から第2接続路38への冷却媒体CM(気泡B)の流れ(逆流)を規制している。
以上のように、第3冷却フェーズにおいては、冷却室35内における冷却媒体CMの一部が気化した場合に、気化した冷却媒体CM(気泡B)が第1接続路37内に移動する。そして、第3冷却フェーズにおいては、冷却室35の冷却媒体CMが第1接続路37を介して放熱室36へと流れ放熱室36の冷却媒体CMが第2接続路38を介して冷却室35へと流れる循環CYが生じる。第1接続路37から放熱室36に入った冷却媒体は、放熱室36内で冷却され、気泡Bは液体に戻る。
第1冷却フェーズ及び第2冷却フェーズにおいて放熱室36内における冷却媒体CMの温度は比較的低く保たれているため、放熱室36内における冷却媒体CMが循環CYによって冷却室35内に移動することで、発熱体を十分に冷却することができる。冷媒媒体CMの温度は、放熱室36内で、例えば、室温・環境温程度に下がる。
このように第3冷却フェーズにおいては、冷却媒体CMの気化に加えて、冷却媒体CMの循環CYによっても発熱体が冷却される。そのため、第3冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果は、第2冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果よりも大きい。また、第3冷却フェーズにおいて、重力によって生じる冷却媒体CMの循環CYの流速は、冷却媒体CMの対流CFの流速よりも速い。その結果、発熱体を冷却する効果が向上する。
このように第3冷却フェーズにおいては、冷却媒体CMの気化に加えて、冷却媒体CMの循環CYによっても発熱体が冷却される。そのため、第3冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果は、第2冷却フェーズにおける発熱体を冷却する効果よりも大きい。また、第3冷却フェーズにおいて、重力によって生じる冷却媒体CMの循環CYの流速は、冷却媒体CMの対流CFの流速よりも速い。その結果、発熱体を冷却する効果が向上する。
冷却媒体CMの循環CYが生じる場合、比較的温度が高い冷却室35内の冷却媒体CMが放熱室36に流入する。しかし、放熱室36は冷却媒体CMの熱を外部に放出するため、冷却室35から流入した比較的温度が高い冷却媒体CMは、放熱室36において冷却され、比較的温度が低い冷却媒体CMとなって、再び冷却室35へと流入する。冷却媒体CMの循環CYが生じる場合、放熱室36を通過した冷却媒体CMは、自重により第2接続路38を通って下方に移動し、冷却室35に至る。
第3冷却フェーズにおいて、第1接続路37内に存在する気泡Bは、冷却媒体CMの循環CYによって液体である冷却媒体CMとともに放熱室36に移動し、凝縮される。
第3冷却フェーズにおいて、第1接続路37内に存在する気泡Bは、冷却媒体CMの循環CYによって液体である冷却媒体CMとともに放熱室36に移動し、凝縮される。
以上のように、本実施形態においては、冷却フェーズが、発熱体の温度に応じて、自動的に第1冷却フェーズから第3冷却フェーズまでの間で変化する。これにより、発熱体の温度に応じて適切な冷却フェーズが実行され、発熱体を効率的に冷却することができる。第2冷却フェーズと第3冷却フェーズにおいて、冷却媒体の沸騰を利用して発熱体を冷却しているので、モータ10は沸騰冷却を利用した冷却構造を有していると言える。
本実施形態によれば、上述したように冷却媒体CMの対流と、気化と、循環CYと、によって発熱体を効果的に冷却できる。そのため、モータ10の冷却効率を向上できる。また、例えば、冷却媒体CMの気化のみで発熱体を冷却する場合に比べて、気化する冷却媒体CMの量を少なくできる。これにより、気泡Bを凝縮するために大型の凝縮器を設ける必要がなく、モータ10の冷却構造の大型化を抑制できる。
本実施形態によれば、気泡Bを利用して、冷却媒体CMに働く重力を駆動力とすることで、冷却媒体CMの循環CYを生じさせることができる。その結果、冷却媒体CMにおいて、循環CYの流速は、対流CFの流速よりも速くなる。したがって、本実施形態によれば、モータ10の冷却効率を向上することができる。
本実施形態によれば、気泡Bを利用して、冷却媒体CMに働く重力を駆動力とすることで、冷却媒体CMの循環CYを生じさせることができる。その結果、冷却媒体CMにおいて、循環CYの流速は、対流CFの流速よりも速くなる。したがって、本実施形態によれば、モータ10の冷却効率を向上することができる。
本実施形態によれば、生じた気泡Bは、冷却媒体CMの温度が比較的低く保たれる第1接続路37内及び放熱室36内のいずれかにおいて凝縮される。そのため、凝縮器を設ける必要がない。また、ロータ13がハウジング部材12の外に設けられているので、ハウジング部材12の内部に熱がこもりにくい。ロータ13が回転すると、ロータ13に設けられたインペラ28により、ロータ13とハウジング部材12との間に気流が発生する。この気流が放熱室36を冷却するので、放熱室36を低温に保つことができる。
本実施形態によれば、放熱室36の全体は、冷却室35よりも鉛直方向上側に位置する。そのため、第3冷却フェーズにおいて、冷却媒体CMの重力を利用して、冷却室35と放熱室36との間に冷却媒体CMの循環CYを生じさせやすい。
本実施形態によれば、第1環状部材15は、ハウジング部材内部においてステータ14の軸方向上側に位置し、軸方向上側に向かうにつれて径方向外側に延伸している。よって、第1環状部材15は、拡径部による傾斜構造により、冷却媒体CM(気泡B)がハウジング外周部12aに向かって流れるように案内している。ハウジング外周部12aは外気に触れており且つロータ13の回転により空冷されるので、低温に保たれる。よって、冷却媒体CM(気泡B)は、第1接続路37において冷却されやすくなっている。
本実施形態によれば、第1環状部材15は、ハウジング部材内部においてステータ14の軸方向上側に位置し、軸方向上側に向かうにつれて径方向外側に延伸している。よって、第1環状部材15は、拡径部による傾斜構造により、冷却媒体CM(気泡B)がハウジング外周部12aに向かって流れるように案内している。ハウジング外周部12aは外気に触れており且つロータ13の回転により空冷されるので、低温に保たれる。よって、冷却媒体CM(気泡B)は、第1接続路37において冷却されやすくなっている。
本実施形態によれば、第2環状部材16は、ハウジング部材内部においてステータ14の軸方向下側に位置し、軸方向下側に向かうにつれて径方向外側に延伸している。よって、第2環状部材16は、駆動回路17付近で発生した気泡Bが冷却室35から第2接続路38に流れることを規制している。
本実施形態によれば、発熱体である駆動回路17及びコイル18は、冷却室35内に収容され、絶縁性の冷却媒体CMに浸された状態にある。つまり、冷却媒体CMが発熱体に直接的に接触する。したがって、冷却媒体CMによって発熱体をより冷却しやすく、モータ10の冷却効率をより向上できる。
本実施形態によれば、発熱体である駆動回路17及びコイル18は、冷却室35内に収容され、絶縁性の冷却媒体CMに浸された状態にある。つまり、冷却媒体CMが発熱体に直接的に接触する。したがって、冷却媒体CMによって発熱体をより冷却しやすく、モータ10の冷却効率をより向上できる。
本実施形態のモータ10は、冷却媒体CMの沸騰を利用した液浸沸騰冷却による冷却を行っている。よって、本実施形態のモータ10は、空冷よりも冷却性能が高い。本実施形態では、コイル18と駆動回路17が冷却室35に位置しているので、コイル18と駆動回路17を一体的に冷却することができる。
よって、本実施形態のモータ10は、冷却構造を大きくすることなく、冷却効率を向上することができる。モータの小型高出力化が進むと、モータの発熱も大きく成り得る。モータの小型高出力化が進むと、特に、本実施形態のモータ10のような優れた冷却性能を有するモータが必要とされる。
よって、本実施形態のモータ10は、冷却構造を大きくすることなく、冷却効率を向上することができる。モータの小型高出力化が進むと、モータの発熱も大きく成り得る。モータの小型高出力化が進むと、特に、本実施形態のモータ10のような優れた冷却性能を有するモータが必要とされる。
なお、本実施形態のモータ10においては、以下の構成を採用することもできる。
本実施形態において、シャフト11はZ方向に延びる中心軸を中心としたが、Z方向以外の所定の方向に延びる中心軸を中心としてもよい。
冷却媒体CMは、絶縁性を有さなくてもよい。例えば、冷却媒体CMは水でもよい。その場合、冷却媒体と接触する部品(例えば、駆動回路17やコイル18)には絶縁処理を施す。
駆動回路17はハウジング部材12の中空内部に設けられなくてもよい。その場合、冷却媒体CMにより冷却される発熱体はコイル18になる。
ハウジング部材12は、ハウジング外周部12a、ハウジング内周部12b、ハウジング上部12c及びハウジング下部12dからなるとしたが、ハウジング部材12は、有底略円筒状であってもよい。この場合、ハウジング上部12cに代わる蓋部が別途設けられる。
本実施形態において、シャフト11はZ方向に延びる中心軸を中心としたが、Z方向以外の所定の方向に延びる中心軸を中心としてもよい。
冷却媒体CMは、絶縁性を有さなくてもよい。例えば、冷却媒体CMは水でもよい。その場合、冷却媒体と接触する部品(例えば、駆動回路17やコイル18)には絶縁処理を施す。
駆動回路17はハウジング部材12の中空内部に設けられなくてもよい。その場合、冷却媒体CMにより冷却される発熱体はコイル18になる。
ハウジング部材12は、ハウジング外周部12a、ハウジング内周部12b、ハウジング上部12c及びハウジング下部12dからなるとしたが、ハウジング部材12は、有底略円筒状であってもよい。この場合、ハウジング上部12cに代わる蓋部が別途設けられる。
ロータ13の回転に伴いロータ13とハウジング部材12の間に負圧を生じさせるインペラ部28は、ロータ蓋部13bの内側表面に設けられるとしたが、ロータ筒部13aの内側表面にも設けてもよい。
ハウジング部材12は、上下に分割可能な2ピース構造を有するとしたが、他の構造(例えば、1ピース構造や3ピース構造)を有してもよい。
ハウジング部材12は、上下に分割可能な2ピース構造を有するとしたが、他の構造(例えば、1ピース構造や3ピース構造)を有してもよい。
貫通孔30のの数は2に限定されない。例えば、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
第1ベアリング23及び第2ベアリング24はベアリングホルダ22により保持されるとしたが、第1ベアリング23及び第2ベアリング24はハウジング部材12に保持されてもよい。その場合、ベアリングホルダ22は省略してよい。また、ベアリングホルダ22の代わりに、ハウジング部材12とベアリング23、24の間にブラケットを設け、当該ブラケットによりベアリング23、24を保持してもよい。また、ロータ13が第1ベアリング23を保持してもよい。この場合、シャフト11は回転せず、ロータは、軸固定のアウターロータとなる。
第1ベアリング23及び第2ベアリング24はベアリングホルダ22により保持されるとしたが、第1ベアリング23及び第2ベアリング24はハウジング部材12に保持されてもよい。その場合、ベアリングホルダ22は省略してよい。また、ベアリングホルダ22の代わりに、ハウジング部材12とベアリング23、24の間にブラケットを設け、当該ブラケットによりベアリング23、24を保持してもよい。また、ロータ13が第1ベアリング23を保持してもよい。この場合、シャフト11は回転せず、ロータは、軸固定のアウターロータとなる。
第1接続路37の延びる方向(Z軸方向)と直交する断面(XY断面)形状は、図示した形状に限定されない。第2接続路38の延びる方向(Z軸方向)と直交する断面(XY断面)形状も、図示した形状に限定されない。
第1接続路37が延びる方向(Z軸方向)と直交する方向(X軸方向,Y軸方向)における第1接続路37の最小寸法は、気化した冷却媒体CMの少なくとも一部が第1接続路37内に滞留する大きさでなくてもよい。つまり、冷却室35→第1接続路37→放熱室36→第2接続路38→冷却室35という経路で冷却媒体CMの循環CYが生じるのであれば、最小断面寸法は特に限定されない。
第1接続路37が延びる方向(Z軸方向)と直交する方向(X軸方向,Y軸方向)における第1接続路37の最小寸法は、気化した冷却媒体CMの少なくとも一部が第1接続路37内に滞留する大きさでなくてもよい。つまり、冷却室35→第1接続路37→放熱室36→第2接続路38→冷却室35という経路で冷却媒体CMの循環CYが生じるのであれば、最小断面寸法は特に限定されない。
ステータ14は、コアバック部14aの径方向内側部分(貫通孔30が形成されている部分)を有さなくてもよい。ティース部14bがハウジング外周部12aに保持されているので、コアバック部14aの径方向内側部分がなくても、ステータ14はハウジング部材12に保持できる。この場合、コアバック部14aに貫通孔30を設けないが、コアバック部14aの径方向内側部分が無いと、当該部分が占めていた空間が空くので、貫通孔30に代わる通路が形成されることになる。
なお、本実施形態のモータ10が適用される機器は、特に限定されず、ドローンや電動航空機以外の機器に搭載されてもよい。
上記説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
なお、本実施形態のモータ10が適用される機器は、特に限定されず、ドローンや電動航空機以外の機器に搭載されてもよい。
上記説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
実施形態2
以下に、本発明の実施形態2に係るモータを図12~図27を用いて説明する。実施形態1と同じ構成要素については同じ符号を付けて、詳細な説明は省略する。冷却媒体CMは、実施形態1と同じものを使用する。
以下に、本発明の実施形態2に係るモータを図12~図27を用いて説明する。実施形態1と同じ構成要素については同じ符号を付けて、詳細な説明は省略する。冷却媒体CMは、実施形態1と同じものを使用する。
図12は、実施形態2のモータ110の外観を示す斜視図である。図12に示すように、モータ110は、外観視において、Z方向に延びる中心軸Jを中心とするシャフト111と、シャフト111と同一の中心軸を有する略円筒状のハウジング部材112と、ハウジング部材112の外側に位置するロータ113と、を有する。ロータ113は、ロータ筒部113aと、ロータ蓋部113bと、を有する。また、モータ110は、ハウジング部材112の下に位置するモータ基部140を有する。モータ基部140は、所定の高さを有する環状の胴部141と、胴部141の外周壁に接続された筒状の管部142とを有する。ロータ113は、シャフト111の中心軸Jを回転中心として、ハウジング部材112の径方向外側で回転する。ハウジング部材112は、シャフト111を支持している。ロータ113はハウジング部材112の径方向外側において回転するので、本実施形態のモータ110においてもアウターロータ型のモータである。モータ110は、例えば、ドローンや電動航空機などに使用することができる。中心軸Jが延びる方向をZ方向と称し、管部142が延びる方向をX方向と称し、Z方向及びX方向に垂直な方向をY方向と称する。
次に、図13~図27を参照して、モータ110の構造を詳細に説明する。図13は、図12のXIII-XIII線で切断した垂直断面図である。図14は、図13をY方向から見た図である。
図13に示すように、モータ110は、中心軸J方向に延びるシャフト111と、シャフト111に固定されたロータ113と、ロータ113の径方向内側に位置するハウジング部材112と、ハウジング部材112の内部に配置されたステータ114と、ステータの下方に設けられた駆動回路基板117と、を有する。ステータ114は、ハウジング部材112の内部において、シャフト111の径方向外側に位置する。例えば、モータ110がドローンに使用される場合、モータ110の駆動力は、モータ110の上側に位置する羽根145にシャフト111の出力端111aを介して伝達される。
図13に示すように、モータ110は、中心軸J方向に延びるシャフト111と、シャフト111に固定されたロータ113と、ロータ113の径方向内側に位置するハウジング部材112と、ハウジング部材112の内部に配置されたステータ114と、ステータの下方に設けられた駆動回路基板117と、を有する。ステータ114は、ハウジング部材112の内部において、シャフト111の径方向外側に位置する。例えば、モータ110がドローンに使用される場合、モータ110の駆動力は、モータ110の上側に位置する羽根145にシャフト111の出力端111aを介して伝達される。
ロータ113は、シャフト111に固定されて、シャフト111と共に回転する。ロータ113は、シャフト111の中心軸Jを回転中心として、ハウジング部材112の径方向外側で回転する。ロータ113とハウジング部材112との間には、所定の隙間が設けられている。ロータ113は、ハウジング外側部の囲むロータ筒部113aと、ハウジング上部を覆うロータ蓋部113bと、を有する。ステータ114と径方向に対向する位置のロータ筒部113aの内側表面には、ロータマグネット125(図23)が設けられている。ロータマグネット125は、周方向に等間隔で配置されている。
図13及び図14に示されるように、ロータ蓋部113bは、円板状の頂部150aと、頂部から軸方向下方に延びる円筒状の円筒部150bと、を有する。円筒部150bは、中心軸Jに垂直な方向に開口するロータ開口部151を有する。本実施形態のロータ開口部151は、円筒部150bを径方向に貫通する開口部であり、図15Bに示すように、円筒部150bの周方向及び軸方向に所定間隔で複数設けられている。シャフト111は、ロータ蓋部113bの中央開口部126(図15A)を通って軸方向に延びる。ロータ蓋部113bは、シャフト111に固定される。ハウジング部材112の下部112dの下側部分は、モータ基部140内に位置している。また、ハウジング部材112の下部112dには、冷却媒体が充填される空間が設けられている。
図15Aは、ロータ蓋部113bを下から見た斜視図である。図15Aに示されるように、ロータ蓋部113bの頂部150aの内側表面からは、複数のフィン152が軸方向下側に延びている。各フィン152は、緩やかに曲がった略矩形の板部材である。フィン152は、周方向に所定間隔で設けられている。ロータ113が回転すると、フィン152は、ロータ蓋部113bとハウジング上部112cとの間で負圧を生じさせる。この負圧により、ロータ113とハウジング112との間に気流が発生し、空気がロータ開口部151を通過してロータ113内部に流入し、ハウジング上部112cに向かって流れる。ロータ蓋部113bはモータ110を冷却する空気流を生成するので、第1の冷却ファンであると言える。図15Bは、ロータ蓋部113bをY方向から見た図である。
図16は、ロータ筒部113aを下から見た斜視図である。ロータ筒部113aの内側面には、径方向内方に突出する凸部153が、周方向に所定間隔で設けられている。凸部153同士の間は、窪部154となる。ロータマグネット125は、窪部154に配置される。凸部153は、ロータマグネット125を位置決めする。
図17は、図12の状態からロータ蓋部113bを取り外した状態を示している。図18は、図17からロータ筒部113aと、モータ基部140とを取り外した状態を示している。図13及び図18に示されるように、ハウジング部材112は、ハウジング外側部112aと、第1ベアリング123を介してシャフト111を支持するハウジング上部112cと、シャフトを囲む円筒形部112fと、ハウジング下部112dと、を有する。
図19は、図18からハウジング上部112cを取り外した状態を示している。図19に示されるように、ハウジング外側部112aは、上リング部160と、アンブレラ部161と、シール部材162と、により構成される。
図19は、図18からハウジング上部112cを取り外した状態を示している。図19に示されるように、ハウジング外側部112aは、上リング部160と、アンブレラ部161と、シール部材162と、により構成される。
図20は、図19の状態から第1ベアリング123と上リング部160を取り外した状態を示している。図21は、図14のXXI-XXI線の水平断面図である。図22は、ステータ114のみを示した図である。なお、図21において、ロータマグネット125は、7個だけが図示されている(実際には14個のロータマグネット125がある)。また、図22において、ティース部114bに巻回されるコイル118は省略されている。
図20~図22に示されるように、ステータ114は、円筒状のコアバック部114aと、コアバック部114aから放射状に径方向外側に延びる複数のティース部114bと、ティース部114bの先端から周方向に延びるアンブレラ部161と、を有する。コアバック部114aの内周面163は、環状である。コアバック内周面163には、径方向内側に突出する突起167が4つ設けられている。コアバック部114aは、シャフト111と同心であり、軸方向に中央孔129を有する。ティース部114bは、コアバック部114aの外周面から径方向外側に向かって延びる。隣接するアンブレラ部161同士の間には、シール部材162が配置されている。アンブレラ部161とシール部材162と上リング部160により、ハウジング外側部112aが構成される。本実施形態では、12個のティース部114bが、コアバック部114aの周方向に等間隔で配置される。各ティース部114bには、所定のインシュレータ(図示せず)を介して、コイル118が巻回されている。コイル118は、ステータ114を励磁する。ハウジング外側部112aは、ステータ114のうちコイル118が巻回されているティース部114bを囲んでいる。図19から分かるように、ステータ114は、ハウジング部材112に収容されている。
図20~図22に示されるように、各アンブレラ部161の形状は、矩形の湾曲した板状であり、ロータ筒部113a(図16)の周面に平行な曲面を有している。アンブレラ部161の径方向内側面には、アンブレラ切欠部161aが設けられている。シール部材162の各シール部162b(図26)は、隣接する2つのアンブレラ切欠部161aに配置される。
図20~図22に示されるように、各アンブレラ部161の形状は、矩形の湾曲した板状であり、ロータ筒部113a(図16)の周面に平行な曲面を有している。アンブレラ部161の径方向内側面には、アンブレラ切欠部161aが設けられている。シール部材162の各シール部162b(図26)は、隣接する2つのアンブレラ切欠部161aに配置される。
図13、図18~図20及び図23に示されるように、ハウジング部材112は、中心軸Jを中心とする円筒状のハウジング外側部112aと、ハウジング外側部112aより小径の円筒状部112fと、ハウジング外側部112aと円筒状部112fの上側を繋ぐ環状のハウジング上部112cと、ハウジング外側部112aと円筒状部112fの下側を繋ぐ環状のハウジング下部112dと、を有する。ハウジング下部112dは、ステータ114の下側に位置する。円筒状部112fは、ハウジング下部112dの内周面から軸方向上側に延伸する略円筒形状である。本実施形態では、ハウジング下部112dと円筒状部112fは一体である。ハウジング外側部112aと、円筒状部112fと、ハウジング上部112cと、ハウジング下部112dと、により区画される空間を、ハウジング部材の中空内部と称する。ハウジング部材112は、例えば、金属製または樹脂製である。金属製の場合、ハウジング部材112の内側表面の所定箇所には、絶縁性塗料が塗布される。ハウジング部材112の中空内部に、ステータ114が設けられる。ハウジング部材112の内部には冷却媒体CMが充填されている。冷却媒体CMは、室温において液体であり、ハウジング部材112の内部では、コイル118が冷却媒体CMにより液浸される。コイル118は、モータ110が駆動されている間、発熱するので、以下の記載において、発熱体と称されることがある。コイル118は、ハウジング外側部112aの径方向内側面であるアンブレラ部161に接触するように設けられる。この構成によれば、よりコイル118とロータマグネット125との間隙を小さくできるため、トルク性能を向上しやすい。
図23は、図21と同様の水平断面図であるが、円筒形部112fと、ロータ筒部113aと、ロータマグネット125も図示している。コイル118が巻回されたティース部114bは、周方向に間隔をおいて配置されるので、隣り合うティース部114b同士の間には隙間が形成される。この隙間は、冷却媒体CMが通過する冷却室135となる。すなわち、冷却室135は、後述する第2冷却室135bを含む。
図23に示されるように、円筒形部112fは、コアバック部114aの中央孔129の径方向内側に位置している。円筒形部112fは、コアバック部114aのコアバック内周面163に接する円筒形部外周面164を有し、円筒形部外周面164には、径方向内側に窪む第1外周凹部165が12箇所に設けられている。第1外周凹部165の形状は、軸方向から見ると、凸である。第1外周凹部165と、コアバック内周面163との間に設けられる空間(平面視で凸の空間)は、冷却媒体CMが通過する接続路138を構成する。接続路138は、実施形態1の第2接続路38と同じ役割を有する冷却媒体通路である。すなわち、コアバック部114aとハウジング部材112とは径方向において間隙を介して対向する。
また、円筒形部外周面164には、径方向内側に窪む第2外周凹部166が4つ設けられている。第2外周凹部166の形状は、軸方向から見ると、略矩形である。第2外周凹部166は、第1外周凹部165よりも径方向内側に窪んでいる。コアバック内周面163から径方向内側に突出する4つの突起167は、4つの第2外周凹部166にぞれぞれ挿入される。
図23に示されるように、円筒形部112fは、シャフト111を囲んでいる。円筒形部112fは、シャフト111から径方向に所定距離隔てられてシャフト111を囲む円筒形部内周面168を有している。円筒形部内周面168には、径方向内側に突出する放熱フィン170が設けられている。放熱フィン170は、周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。円筒形部112fの径方向内側に位置する内側空間172は、シャフト111の外周面111bと円筒形部内周面168との間に設けられている。内側空間172は、軸方向に延びる。内側空間172は、ロータ開口部151から入る外気が流入する空気通路である。
図24は、ハウジング上部112cのみを示した図である。図24に示すように、ハウジング上部112cは、軸方向に貫通する開口である中央開口部173を有する平板環状部174と、中央開口部173の内周から軸方向に延伸するベアリングホルダ部175と、平板環状部174の上面に設けられたヒートシンク119とを有する。平板環状部174は、平板状であって且つ環状である。本実施形態では、複数のヒートシンク119が中央開口部173から径方向外側に向かって延びている。ヒートシンク119により、ハウジング部材112の内部の熱を外部に放熱し易くなっている。
4つのベアリングホルダ部175は周方向に等間隔で設けられ、隣接するベアリングホルダ部同士の間にはダクト部177が設けられている。第1ベアリング123はベアリングホルダ部175に保持される。ダクト部117は、第1ベアリング123と、平板環状部174との軸方向の間に設けられる開口である。なお、第1ベアリング123の下方に位置する第2ベアリング124は、図14に示されるように、モータ基部140の上に位置している。第1ベアリング123と、第2ベアリング124とにより、シャフト111を中心軸J周りに回転可能に支持している。
第1ベアリング123がベアリングホルダ部175に保持されると、隣接するベアリングホルダ部同士の間の隙間の上側が閉じられ、空気が通過するダクト部177となる。ダクト部177の空気入口は、第1ベアリング123より径方向外側に位置する。隣接するベアリングホルダ同士の間の平板環状部174の内周部は、径方向内側に向かうにつれて軸方向に下側に傾く斜面178を有している。よって、ダクト部177は、径方向内側に下方傾斜してシャフト111に向かって延びる。ロータ開口部151は、ダクト部177と連通している。そして、ダクト部177は、空気通路172に連通している。この構成により、ロータ開口部151を通過してロータ113内部に流入した空気が滑らかに空気通路172に流入する。
図25は、ハウジング下部112dと、円筒形部112fと、シール部材162とを示した図である。図26は、シール部材162のみを示した図である。シール部材162は、環状のリング部162aと、リング部162aから軸方向に延びるシール部162bと、を有する。シール部162bは、リング部162aの周方向に所定間隔で設けられている。リング部162aは、ハウジング下部112dの軸方向上面に接触する。例えば、リング部162aは、接着剤を用いて、ハウジング下部112dの軸方向上面に固定される。その場合、例えば、リング部162aの下面に接着剤を塗布して、リング部162aの下面をハウジング下部112dの軸方向上面に張り付ける。
各シール部162bは、軸方向から見ると、五角形である。図22、図23及び図26から分かるように、各シール部162bの五角形の底辺180aと当該底辺の両端から延びる二辺180bがアンブレラ切欠部161aに挿入され、残りの二辺180cがアンブレラ切欠部161aから径方向内方に突出する。当該突出する部分は、隣接するコイル118同士の間に位置するシール延出部184である。シール延出部184は、隣接するコイル118同士の間に位置するので、コイル118が発熱した場合、当該熱は延出部184を伝搬して、径方向外方に導かれ、ステータ114の外側に放出される。延出部184が無い場合と比較して、延出部184があると、伝熱面積を増加することができるので、モータ110の放熱性能が向上する。
図25に示されるように、ハウジング下部112dの外周には、下部孔179が4つ設けられている。ハウジング下部112dをモータ基部140に取り付ける際、取り付けボルトが下部孔179に挿入され、モータ基部140の雌ネジ部(図示せず)に螺合される。
図27は、図14と同じ垂直断面図であるが、本実施形態のモータ110内における空気Aの流れと、冷却媒体CMを示した図である。ロータ113が回転すると、空気Aは、矢印G1で示すように、ロータ蓋部113bのロータ開口部151からロータ蓋部113bの内側に入る。その後、空気Aの一部は、矢印G2で示すように、ダクト部177を通ってシャフト111方向に進む。そして、当該空気Aの一部は、矢印G3で示すように、シャフト111に到達し、シャフト111に沿って軸方向下方に流れる。また、空気Aの他の部分は、矢印G4で示すように、径方向外方に向かい、ステータ114の外周(アンブレラ部161の外周)とロータ筒部113aとの間に進む。つまり、矢印G4の空気は、ロータ113の筒部113aとハウジング部材112の外側部112aとの間を流れる。よって、特に、円筒形部112f及びシャフト111は矢印G3の空気により冷却され、モータ110の外周部は矢印G4の空気により冷却される。
冷却媒体CMは、図27において、ハッチングで示されている。ハウジング部材112の内部には、ステータ114が位置しており、ハウジング部材112内部において、ステータ114以外の空間は、冷却室135と、放熱室136と、接続路138と、に区画されている。冷却室135、放熱室136及び接続路138には、冷却媒体CMが充填される。
冷却室135はハウジング部材内部の下側からコイル118を収容するように設けられている。より詳しくは、冷却室135は、ハウジング部材112の下部112dに設けられた空間(図27においてステータから下方に延びる細長い空間135a)と、当該空間の上端からコイル118の下端を囲む空間と、ティース部114b同士の間に設けられた空間と、コイル118の上端を囲む空間と、を含む。放熱室136はハウジング部材内部において、冷却室135の上側に設けられている。放熱室136は、ハウジング上部122cの内側(下側)の面に沿って、径方向内方に延びる。接続路138は、放熱室136の径方向内方の端部から、ハウジング部材112の円筒形部112fに沿って下方に延び、冷却室135と放熱室136とを接続する。接続路138の鉛直方向下側の端部は、冷却室135の鉛直方向上側の入口側端部に接続される。
冷却室135は、発熱体であるコイル118を冷却する。冷却室135は、ステータ114の下側の空間である第1冷却室135aと、当該第1冷却室135aの上側に形成されてステータ114及びコイル118を囲む第2冷却室135bとを含む。本実施形態では、コイル118が第2冷却室135b内に位置する。第1冷却室135aと第2冷却室135bは連続しており、2つの冷却室により冷却室135が構成される。発熱体であるコイル18は、冷却室135内に収容されている。
第2冷却室135b内には、ステータ114の複数のティース部114b及びコイル118が位置している。冷却媒体CMは、第1冷却室135aから第2冷却室135bに流れる。冷却媒体CMは、第2冷却室135bを通過する際、ステータ114の複数のティース部114b及びコイル118同士の隙間を流れる。本実施形態では、冷却室135が放熱室136に接続しているので、実施形態1の第1接続路はない。
放熱室136は、ハウジング上部112cの下側に形成されている。放熱室136は、冷却媒体CMの熱を外部に放出する。放熱室136は、環状の空間である。放熱室136の鉛直方向上側には、ヒートシンク119が設けられている。ヒートシンク119は吸熱部の一例である。ヒートシンク119は、放熱室136内の冷却媒体CMから熱を吸収する。吸熱部の構成は、放熱室136内の冷却媒体CMから熱を吸収できるならば、ヒートシンクに限定されない。ヒートシンク119は、例えば、熱伝導率が比較的大きい部材で構成される。ロータ蓋部113bの下側に設けられたフィン152は、ロータ113が回転するとロータ蓋部113bとハウジング上部112cとの間に負圧を生じさせ、この負圧により気流(G2、G4)が発生し、ハウジング上部112cを冷却する(放熱室136に送風することができる)。よって、ロータ蓋部113bに形成されたフィン152も、放熱室136からの放熱を促進する。
接続路138は、円筒形部112fに沿って、放熱室136から軸方向下側に延びて冷却室135に至る。
本実施形態における冷却媒体CMの循環及び発熱体の冷却については、第1接続路37が無いことを除けば、実施形態1とほぼ同様である。コイル118により加熱された冷却媒体CMは冷却室135を上昇して、放熱室136に到達する。冷却媒体CMは、放熱室136で放熱した後、接続路136を通って下方に移動し、冷却室135に到達する。
本実施形態における冷却媒体CMの循環及び発熱体の冷却については、第1接続路37が無いことを除けば、実施形態1とほぼ同様である。コイル118により加熱された冷却媒体CMは冷却室135を上昇して、放熱室136に到達する。冷却媒体CMは、放熱室136で放熱した後、接続路136を通って下方に移動し、冷却室135に到達する。
(実施形態2の効果)
本実施形態では、空気をモータ内部へ導入するロータ開口部151をロータ113に設け、ロータ開口部151に連通するダクト部177をハウジング上部112cに設け、ダクト部177に連通する空間(空気通路)172をシャフト111回りの円筒形部112fに設けたので、ロータ開口部151から入る空気がダクト部177を通って空気通路172に流入する。従って、モータ110内部のシャフト111周辺に風が流れる。この風の流れにより、モータ110内部が冷却されるので、モータ110内部に熱がこもりにくい。
本実施形態では、空気をモータ内部へ導入するロータ開口部151をロータ113に設け、ロータ開口部151に連通するダクト部177をハウジング上部112cに設け、ダクト部177に連通する空間(空気通路)172をシャフト111回りの円筒形部112fに設けたので、ロータ開口部151から入る空気がダクト部177を通って空気通路172に流入する。従って、モータ110内部のシャフト111周辺に風が流れる。この風の流れにより、モータ110内部が冷却されるので、モータ110内部に熱がこもりにくい。
また、図23に示すように、シール部材162はアンブレラ切欠部161aに配置されるので、シール部162aの底辺180aと、ロータマグネット125との間に所定の距離D1が確保できると共に、シール部162aの底辺180aと、ロータ凸部153との間に所定の距離D2が確保できる。よって、たとえシール部162aが熱により径方向外方に膨張したとしても、シール部162aの底辺180aがロータマグネット125に接触したり、ロータ凸部153に接触することはない。また、ロータマグネット125とアンブレラ部161(ステータ114)との径方向の隙間(エアギャップ)を小さくすることができる。
(変形例)
次に実施形態2の変形例を説明する。図28~図30は、変形例に係るハウジング部材112とステータ114を示している。図28は斜視図であり、図29は平面図であり、図30は板状部材193(後述する)の斜視図である。実施形態2(図20~図23)と図28を比較すると分かるように、変形例では、ステータ114はアンブレラ部161を有していない。つまり、ステータ114は、実施形態1と同じように、環状のコアバック部114aと、コアバック部114aから径方向外方に延びる複数のティース部114bとからなり、各ティース部114bにコイル118が巻回されており、各ティース部114bの先端部端面132が径方向外方に露出する。図28は、変形例の構造を理解しやすくするために(先端部端面132が見えるように)、3枚の板状部材193を取り外した状態を示している。
次に実施形態2の変形例を説明する。図28~図30は、変形例に係るハウジング部材112とステータ114を示している。図28は斜視図であり、図29は平面図であり、図30は板状部材193(後述する)の斜視図である。実施形態2(図20~図23)と図28を比較すると分かるように、変形例では、ステータ114はアンブレラ部161を有していない。つまり、ステータ114は、実施形態1と同じように、環状のコアバック部114aと、コアバック部114aから径方向外方に延びる複数のティース部114bとからなり、各ティース部114bにコイル118が巻回されており、各ティース部114bの先端部端面132が径方向外方に露出する。図28は、変形例の構造を理解しやすくするために(先端部端面132が見えるように)、3枚の板状部材193を取り外した状態を示している。
変形例のハウジング部材114は、実施形態2のハウジング部材と比較すると、ハウジング外側部112aの構造が異なる。変形例のステータ114を囲むハウジング外側部112aは、環状の下側環状部191と、下側環状部191から軸方向上向に延びる複数の柱状部192と、複数の柱状部192のそれぞれの間に設けられた複数の板状部材193と、を有する。柱状部192は、周方向に所定間隔で設けられている。各柱状状部192の形状は柱状である。板状部材193の数は、ティース部114bの数に等しい。なお、図示されていないが、ハウジング部材112は、実施形態2と同様に、シャフト111を支持するハウジング上部を有する。ハウジング上部は、図28に示したハウジング外側部112aの上側を覆うように設けられる。下側環状部191と柱状部192は一体形成されており、コアソケットと称されることもある。また、板状部材193はシールコアと称されることもある。板状部材193は、例えば、鉄バルク材で作られている。
図29に示されるように、複数の板状部材193の径方向内側の面(内周面)は、複数のティース部の先端部端部132にそれぞれ接している。また、複数の柱状部192は、複数の板状部材193のぞれぞれの間に位置している。板状部材193の径方向外側に位置する面(外周面)193aは、下側環状部191(図28)の径方向外側に位置する面(外周面)191aと同じ直径である。また、柱状部192の径方向外側に位置する面(外周面)192aも、下側環状部191の外周面191aと同じ直径である。ハウジング外側部112aは、下側環状部191と柱状部192と板状部材193により閉じられるので、冷却媒体CMが、ハウジング外側部112aから漏れることはない。下側環状部191と柱状部192と板状部材193が同一直径を有しているので、ハウジング部材112の外径を大きくせずに、冷却媒体CMが漏れない構造にすることができる。
図28~図30に示されるように、柱状部192は、外周面192aよりも径方向内側の位置に柱状係合部192bを有する。柱状係合部192bは、周方向に突出する凸部であり、各柱状部192の両側に柱状係合部192bが設けられている。板状部材193は、周方向の端面(両側の端面)に、板状部材係合部193bを有する。板状部材係合部193bは、周方向に窪む凹部である。図30に示されるように、各板状部材193は、大きさの異なる3枚の板部194、195、196が径方向内側から外側に重ねられたような形状をしている。径方向内側の板部194が一番大きな板部であり、この板部194に繋がる中央の板部195が一番小さい板部である。中央の板部195に繋がる外側の板部196は、板部195と同じ高さを有するが幅(周方向の大きさ)が板部195より大きい。板部194と板部196の幅は同じである。板部194と板部196の間に、幅の小さい板部195が位置するので、板部195の位置に、周方向に窪む窪み部分が設けられる。当該窪み部分が、板状部材係合部193bとなる。板部194は、板状部材193の内周部である。板部195と196の軸方向の寸法は同じである。板部194の軸方向の寸法は、板部195、196より大きい。
1つの板状部材193が隣接する2つの柱状部192の間に挿入されると、板状部材193の両側の係合部(凹部)193bが、隣接する柱状部192の係合部(凸部)192bに係合する。より詳しくは、柱状部192は、外周面192aよりも径の小さい柱状係合面192dを有し、板状部材193の板部194は、径方向において、柱状係合面192dと接触する板状係合面194aを有しており、1つの板状部材193が隣接する2つの柱状部192の間に挿入されると、柱状係合面192dと板状係合面194aが接触することにより、1つの板状部材193が2つの柱状部192の間に保持される。柱状係合面192d及び(または)板状係合面194aには、例えば、接着剤が塗布され、板状部材193と柱状部192は、接着剤により接合される。
柱状部192は、ハウジング部材112の径方向内方に延びる延出部192cを有する。延出部192cは、隣接するコイル118同士の間に位置する。延出部192cがコイル118同士の間に位置するので、コイル118が発熱した場合、当該熱は延出部192cを伝搬して、径方向外方に導かれ、ステータ114の外側に放出される。延出部192cが無い場合と比較して、延出部192cがあると、伝熱面積を増加することができるので、モータ110の放熱性能が向上する。
なお、実施形態2のハウジング上部112cに、実施形態1の圧力調整要素21と同様な部品を設けてもよい。冷却媒体CMが気化して気泡になりハウジング内部の圧力が上昇すると、圧力調整要素は開状態になる。
実施形態2においても、冷却室135から上方に延びる第1接続路を設け、第1接続路の上端が放熱室136に接続されるようにしてもよい。この場合、ステータ114の上に、例えば、第1環状部材15のような部材を設ける。
上記した実施形態1及び2では、ハウジング上部12c、112cにヒートシンク19、119を設けたが、図示されたヒートシンク19、119の形状とは異なる複数の突起部をハウジング上部12c、112cに設けてもよい。複数の突起部は、軸方向に延びる。
実施形態2のハウジング上部112cは1つの部材で構成されているが、2つの部材で構成されてもよい。ハウジング上部112cを2つの部材で構成する場合、例えば、図18のベアリングホルダ部175を独立した部材とする。
リング部162aは、完全な環状でなくてもよい。例えば、リング部162aはC字形状でもよい。
実施形態2においても、冷却室135から上方に延びる第1接続路を設け、第1接続路の上端が放熱室136に接続されるようにしてもよい。この場合、ステータ114の上に、例えば、第1環状部材15のような部材を設ける。
上記した実施形態1及び2では、ハウジング上部12c、112cにヒートシンク19、119を設けたが、図示されたヒートシンク19、119の形状とは異なる複数の突起部をハウジング上部12c、112cに設けてもよい。複数の突起部は、軸方向に延びる。
実施形態2のハウジング上部112cは1つの部材で構成されているが、2つの部材で構成されてもよい。ハウジング上部112cを2つの部材で構成する場合、例えば、図18のベアリングホルダ部175を独立した部材とする。
リング部162aは、完全な環状でなくてもよい。例えば、リング部162aはC字形状でもよい。
シール部162b(図26)は、弾性を有する材料(例えば、ゴム材)で作られてもよい。シール部162bが弾性を有すると、シール部162bはシール機能に加えて内圧調整機能を備えることができる。より詳しくは、モータの内圧(冷却媒体の液圧及び蒸気圧)が上昇すると、シール部162bが当該圧力により弾性収縮する。当該弾性収縮により冷却媒体の圧力上昇を緩和でき、モータの内圧を調整することができる。シール部162bが内圧調整機能を備えると、内圧調整部品(例えば、圧力上昇を吸収するためのダイヤフラムと、当該ダイヤフラムを保持する固定用カバー及びネジ等)を別途設ける必要がなくなる。その結果、モータ110の部品点数が減少し、モータ110の部品コストが下がる。また、モータ110の重量も軽くなる。
図31Aは、図23の部分拡大図であり、ロータ筒部113a、ロータ凸部153、ロータマグネット125、アンブレラ部161、コイル118、ティース部114b及びシール部材162などを示している。図31Aにおいて、ロータ凸部153とアンブレラ部161との間の距離は、符号D4で示されている。本実施形態のロータ凸部153とアンブレラ部161との間の距離D4は、図31Aで示したものに限定されず、例えば、図31Bに示すように、距離D4よりも大きな距離D4aにしてもよい。図31Bに示す変形例では、ロータ凸部153に溝153aを設けている。溝153aは、径方向外側に窪む溝である。
ロータ凸部153に溝153aを設けると、溝153aが存在する部位において、ロータ凸部153とアンブレラ部161との間の隙間が大きくなる。つまり、ロータ113の内周面とステータの外周面との間のエアギャップ(空気が通過できる隙間)が大きくなる。溝153aは通気用の溝であり、溝153aによりロータ113の内周面とステータの外周面との間のエアギャップを通過する空気の量(風量)が増加する。よって、ロータ蓋部113bのフィン152の回転により生成される空気流(風量)が、ロータ凸部153とアンブレラ部161との間で増加する。この風量の増加により、ロータ内部での換気が増加するので、換気による放熱量も増加する。
溝153aは、ロータの軸方向に延びている。尚、溝153aの断面形状(モータの軸方向で見た場合の断面)は、図31Bでは矩形であるが、矩形以外の断面形状でもよい(例えば、径方向外側に窪む半円形)。溝153aの深さ、幅、曲率半径及び形状等は、ロータ筒部113aの強度等を考慮して決められる。
溝153aは、ロータの軸方向に延びている。尚、溝153aの断面形状(モータの軸方向で見た場合の断面)は、図31Bでは矩形であるが、矩形以外の断面形状でもよい(例えば、径方向外側に窪む半円形)。溝153aの深さ、幅、曲率半径及び形状等は、ロータ筒部113aの強度等を考慮して決められる。
図32Aは図13の部分拡大図であり、ロータ筒部113a、ハウジング上部112c、ステータ114、ティース部114b及びコイル118などを示している。図32Aにおいて、コイル118の上方には放熱室136が設けられている。コイル118とハウジング上部112cとの間には何も設けられていない。本実施形態の放熱室136の構成は、図32Aで示したものに限定されず、例えば、図32Bに示す構成にしてもよい。図32Bに示す変形例では、放熱室136内に位置するコイル118の上に伝熱部材198a及び198bを設けている。尚、図32Bには1つのティース部114bとこれに巻回されたコイル118しか描かれていないが、他のティース部に巻回されたコイルの上にも同様な伝熱部材が設けられている。
図32Bに示された伝熱部材198a、198bは、柱状の部材である。伝熱部材198a、198bの下端はコイル118に接している。また、伝熱部材198a、198bの上端はハウジング上部112cに接している。つまり、コイル118は伝熱部材198a、198bを介してハウジング上部112cに接続される。よって、コイル118の熱は伝熱部材198a、198bを介して、ハウジング上部112cに直接伝達される。伝熱部材が無い場合に比べて、図32Bの構成を採用した場合には、コイル118の熱が伝熱部材198a、198bを介してハウジング上部112cに直接的に伝わり、ハウジング上部112cから、より多くの熱を放熱することができる。放熱室136には、高温の冷却媒体が流入し、冷却媒体はその熱を放出する。よって、放熱室136では、放熱がスムースに進行して、当該放熱により冷却媒体の蒸気が素早く液化されることが望ましい。図32Bの構成によれば、放熱室136からの放熱が増加する。
伝熱部材198a、198bは、高熱電動性の材料からなる。また、伝熱部材198a、198bには絶縁性が必要なので、伝熱部材198a、198bは、樹脂材料で作られる。尚、伝熱部材198a、198bは、表面に絶縁層を有する金属材料で作られてもよい。
伝熱部材198a、198bは、所定の弾性を有する。伝熱部材198a、198bはコイル118とハウジング上部112cの間に挟まれるので、弾性が無いとコイル118及び(または)ハウジング上部を傷づける可能性があるからである。
伝熱部材198a、198bは、所定の弾性を有する。伝熱部材198a、198bはコイル118とハウジング上部112cの間に挟まれるので、弾性が無いとコイル118及び(または)ハウジング上部を傷づける可能性があるからである。
伝熱部材198a、198bは放熱室136内に設けられている。放熱室136には冷却媒体が流れるので、伝熱部材198a、198bの形状及び位置は冷却媒体の流れを大きく妨げない形状及び位置にする。
モータの軸方向で見た場合の伝熱部材198a、198bの断面の大きさや形状は、伝熱部材による伝熱の量や、伝熱部材を設けた場合の冷却媒体の流れ方等を考慮して決める。
モータの軸方向で見た場合の伝熱部材198a、198bの断面の大きさや形状は、伝熱部材による伝熱の量や、伝熱部材を設けた場合の冷却媒体の流れ方等を考慮して決める。
図32Bでは、各ティース部114bに巻回されたコイル118に、2つの伝熱部材198a、198bが設けられているが、伝熱部材の数は冷却媒体の流れを大きく妨げない範囲で3つ以上設けてもよい(この場合、伝熱部材の断面の大きさは、図示したものより小さくする)。また、伝熱部材による伝熱が小さくてよい場合には、伝熱部材の数は1つでもよい。
図32Bでは、モータの軸方向で見た場合の伝熱部材198a、198bの断面は矩形である。尚、伝熱部材198a、198bの断面は矩形以外の形状でもよい。例えば、円形、楕円形、流線形、四角形以外の多角形(三角形、五角形など)でもよい。
図32Bの構成によれば、コイル118からの発熱は、伝熱部材198a、198bを通ってハウジング上部112cに伝わるので、伝熱部材198a、198bにより放熱室136における熱の通路が増加し、モータの放熱能力が向上する。
図32Bでは、モータの軸方向で見た場合の伝熱部材198a、198bの断面は矩形である。尚、伝熱部材198a、198bの断面は矩形以外の形状でもよい。例えば、円形、楕円形、流線形、四角形以外の多角形(三角形、五角形など)でもよい。
図32Bの構成によれば、コイル118からの発熱は、伝熱部材198a、198bを通ってハウジング上部112cに伝わるので、伝熱部材198a、198bにより放熱室136における熱の通路が増加し、モータの放熱能力が向上する。
図33は図25の状態からシール部材162(図26)を取り外した状態を示している。図33には、ハウジング下部112dと、円筒形部112fが示されている。図33に示すように、ハウジング下部112dの上面115は、円筒形部112fの周囲に位置する径方向内側表面115aと、径方向内側表面115aの周囲に位置する径方向外側表面115bとからなる。径方向内側表面115aの形状は、平らな環状であり、径方向内側表面115aには複数の孔127a、127b、127cが所定位置に設けられている。径方向外側表面115bの形状は、径方向外方に向かって下方傾斜する環状であり、径方向外側表面115bには複数の切り欠き部128等が設けられている。本実施形態のハウジング下部112dの径方向内側表面115aの構成は、図33に示しような平らな表面に限定されず、例えば、図34に示す構成にしてもよい。図34は、図33の符号34の部分の拡大図である。図34に示す変形例では、径方向内側表面115aが平らではない。
図34に示すように、この変形例では、径方向内側表面115aは複数のピラミッド状の凸部201を有している。各ピラミッド状凸部201は、底辺が正方形の四角錐である。複数のピラミッド状凸部201は、所定の方向(図34では、右斜め上の方向)に、前後左右隙間なく並べられている。ピラミッド状凸部201は、例えば、フライス加工により形成される。ピラミッド状凸部201の頂角(図35の符号θ1)は、フライス加工で使用するカッターの角度を調節することにより、所望の角度で形成することができる。
図35は、ピラミッド状凸部201の垂直断面図である。ピラミッド状凸部201の頂角θ1は、図35では約90度であるが、好ましい角度は、例えば、30度である。ピラミッド状凸部201のピッチP1は、例えば、0.5mmである。ピラミッド状凸部201の高さH1は、例えば、0.93mmである。
図35は、ピラミッド状凸部201の垂直断面図である。ピラミッド状凸部201の頂角θ1は、図35では約90度であるが、好ましい角度は、例えば、30度である。ピラミッド状凸部201のピッチP1は、例えば、0.5mmである。ピラミッド状凸部201の高さH1は、例えば、0.93mmである。
ハウジング下部112d(径方向内側表面115a)にピラミッド状凸部201を設けると、ピラミッド状凸部201が無い場合に比べ、冷却媒体が沸騰する際に形成される蒸気泡(発泡点)が増加する。つまり、凸部と凸部の間の谷部201aが、発泡点に成長する核(気泡核)の生成起点となり、ハウジング下部に谷部201aが多数あるので、冷却媒体の沸騰時の発泡点が多く形成される。
ハウジング下部112dの径方向内側表面115aは、冷却媒体の冷却室135の一部を構成しており、コイル118が発熱し冷却媒体が沸騰した際に、蒸気泡(発泡点)が最初に形成される場所である。蒸気泡は、潜熱により熱を移送する媒体であるので、蒸気泡が多く形成されるほど、潜熱による熱移送量が増加する。よって、径方向内側表面115a上で、多くの蒸気泡が形成されることが望ましい。図35に示すように、ピラミッド状凸部201を設けると、ピラミッド状凸部201の底部(谷部)201aに蒸気泡BPが形成され易くなる。ピラミッド状凸部201は、蒸気泡(発泡点)形成促進部と称するこもができる。
ハウジング下部112dの径方向内側表面115aは、冷却媒体の冷却室135の一部を構成しており、コイル118が発熱し冷却媒体が沸騰した際に、蒸気泡(発泡点)が最初に形成される場所である。蒸気泡は、潜熱により熱を移送する媒体であるので、蒸気泡が多く形成されるほど、潜熱による熱移送量が増加する。よって、径方向内側表面115a上で、多くの蒸気泡が形成されることが望ましい。図35に示すように、ピラミッド状凸部201を設けると、ピラミッド状凸部201の底部(谷部)201aに蒸気泡BPが形成され易くなる。ピラミッド状凸部201は、蒸気泡(発泡点)形成促進部と称するこもができる。
図36は、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aにピラミッド状凸部201を設けた場合の効果(冷却能力の向上)を示すグラフである。曲線202がピラミッド状凸部201を設けた場合を表し、曲線203がピラミッド状凸部201を設けない場合を表している。図36のグラフの縦軸は熱流速を示し、横軸は伝熱面の過熱度を示している。このグラフから分かるように、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aにピラミッド状凸部201を設けると、ピラミッド状凸部201を設けない場合に比べて6倍の熱流速が得られる。つまり、ピラミッド状凸部201を設けると、冷却室135内での熱移送量が格段に増加する。
尚、図34では、複数のピラミッド状凸部201が前後左右隙間なく設けられたが、所定間隔をおいて設けられてもよい。また、各ピラミッド状凸部201の形状は、四角錐に限定されない。例えば、各ピラミッド状凸部201の形状は、四角錐以外の多角錐(例えば、三角錐)でもよいし、円錐でもよいし、楕円錐でもよい。ピラミッド状凸部201の頂角、ピッチ及び高さの値については、径方向内側表面115aがフラットな場合と比べて発泡点をより多く形成できる限り、任意の値を採用してよい。例えば、頂角θ1は120度であってもよい。
また、図34では発泡点形成促進部として、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aにピラミッド状凸部201を設ける例を示したが、発泡点形成促進部はピラミッド状凸部201に限定されない。例えば、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aに複数の溝を設けるだけでもよい。径方向内側表面115aに溝が設けられると、径方向内側表面115aがフラットな場合に比べて、より多くの発泡点を生成することができるからである。つまり、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aに任意の形状の凹部、凸部または凹凸部が設けられればよい。このような凹凸は、径方向内側表面115aがフラットな場合に比べてより多くの発泡点を生成することができるからである。
また、図34では発泡点形成促進部として、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aにピラミッド状凸部201を設ける例を示したが、発泡点形成促進部はピラミッド状凸部201に限定されない。例えば、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aに複数の溝を設けるだけでもよい。径方向内側表面115aに溝が設けられると、径方向内側表面115aがフラットな場合に比べて、より多くの発泡点を生成することができるからである。つまり、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aに任意の形状の凹部、凸部または凹凸部が設けられればよい。このような凹凸は、径方向内側表面115aがフラットな場合に比べてより多くの発泡点を生成することができるからである。
図34では発泡点形成促進部(ピラミッド状凸部201)を、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aに設ける例を示したが、発泡点形成促進部を設ける位置は、ハウジング下部112dの径方向内側表面115aに限定されない。例えば、図37に示すように、コイル118の表面に凹凸を設けてもよい。
図37の例では、コイル118の表面にピラミッド状凸部205が設けられている。このピラミッド状凸部205は、図34のピラミッド状凸部201と同様な凸部である。コイル118の表面に凹凸を設けるには、例えば、コイル118にサンドブラスト処理を施す。コイル118をティース部114bに巻回した後に、サンドブラスト処理を施すと、コイル118の表面に凹凸を設けることができる。
図37の例では、コイル118の表面にピラミッド状凸部205が設けられている。このピラミッド状凸部205は、図34のピラミッド状凸部201と同様な凸部である。コイル118の表面に凹凸を設けるには、例えば、コイル118にサンドブラスト処理を施す。コイル118をティース部114bに巻回した後に、サンドブラスト処理を施すと、コイル118の表面に凹凸を設けることができる。
尚、サンドブラスト処理以外の方法でもコイル118の表面に凹凸を設けることができる。例えば、コイル118の巻線機のノズル先端にコイル被膜を加工するための凹凸形状の刃を付けることで、コイル巻回作業と同時にコイル表面(被膜)に凹凸を設けることができる。または、コイル118を巻回した後に、化学薬品でコイル118の表面にエッチング処理を施して、コイル表面に凹凸を設けることもできる。
上記のようなサンドブラスト処理等により、コイル被膜(絶縁被膜)の厚さは小さくなるので、コイル118の絶縁被膜の厚さは、サンドブラスト処理等を考慮した厚さにする。
このように、発泡点形成促進部を設ける位置は、発泡点を多く生成したエリアであれば、任意の位置でよい。例えば、ハウジング下部112d(図33)やコイル(図37)だけでなく、冷却室135を区画する部位(例えば、ハウジング円筒形部112fの表面)に凸部や溝等の発泡点形成促進部を設けてもよい。
上記のようなサンドブラスト処理等により、コイル被膜(絶縁被膜)の厚さは小さくなるので、コイル118の絶縁被膜の厚さは、サンドブラスト処理等を考慮した厚さにする。
このように、発泡点形成促進部を設ける位置は、発泡点を多く生成したエリアであれば、任意の位置でよい。例えば、ハウジング下部112d(図33)やコイル(図37)だけでなく、冷却室135を区画する部位(例えば、ハウジング円筒形部112fの表面)に凸部や溝等の発泡点形成促進部を設けてもよい。
第2実施形態のシャフト111は、図20に示すように、つば部111cの下が単純な円柱状になっている。シャフト111の構成は図20に示した構成に限定されない。例えば、図38に示すように、シャフト111は、つば部111cの下にファン207を有してもよい。
図38に示すように、ファン207は複数のブレード207aを有する遠心ファンである。複数のブレード207aは、シャフト111の周方向に所定間隔をおいて設けられている。各ブレード207aは、所定の湾曲を有する湾曲板部材からなる。ファン207は、図14に示された第1ベアリング123の下に位置するように設けられる。つまり、シャフト111が回転すると、ファン207は第1ベアリング123の下のダクト部177内で回転する。ファン207の直径は、例えば、周囲の部材と干渉しない範囲で最大値を有する。
図38に示すように、ファン207は複数のブレード207aを有する遠心ファンである。複数のブレード207aは、シャフト111の周方向に所定間隔をおいて設けられている。各ブレード207aは、所定の湾曲を有する湾曲板部材からなる。ファン207は、図14に示された第1ベアリング123の下に位置するように設けられる。つまり、シャフト111が回転すると、ファン207は第1ベアリング123の下のダクト部177内で回転する。ファン207の直径は、例えば、周囲の部材と干渉しない範囲で最大値を有する。
図27では、空気(外気)Aがモータ110の上部(ロータ蓋部113b)からモータ110に入って、その一部(G2)がシャフト111に沿って下方に流れるとしたが、ロータ113の回転方向によっては、空気はモータ110の下部からモータ110に入って、シャフト111に沿って上方に流れる(G3の反対方向の流れとG2の反対方向の流れが生ずる)。このような空気流がロータ蓋部113bに設けられたフィン152により生成されるとすると、シャフト111に沿って上方に流る空気の流速が遅くなる場合がある。これは、円筒形部112fとシャフト111の間に設けられた内側空間172が狭い場合に生じ易い。内側空間172の水平断面が小さいと通風抵抗が大きくなるので、空気の流速が遅くなってしまうからである。空気の流速が遅くなると、空気による冷却性能が上がらない。そこで図38に示すように、シャフト111にファン207を設け、ファン207が回転することによりシャフト111に沿って上方に流れる空気の流速を上げるようにしている。ロータ蓋部113bにはフィン152が設けられているので、シャフト111のファン207とロータ蓋部113bのフィン152とにより、シャフト111に沿って上方向に流れる空気の量(風量)を増加している。ロータ蓋部113bのフィン152を第1の冷却ファンと称するならば、ファン207は第2の冷却ファンと称することができる。
尚、図27で示すように空気がシャフト111に沿って下方に流れる場合には、ファン207をシャフト111の下部に設ける。具体的には、ファン207が第2ベアリング124の上に位置するように、ファン207を設ける。このファン207により、シャフト111に沿って下方に流れる外気の量を増加することができる。
実施形態3
本発明の実施形態3に係るモータを図39~図48を用いて説明する。実施形態2と同じ構成要素については同じ符号を付けて、詳細な説明は省略する。冷却媒体CMは、実施形態2と同じものを使用する。
図39は実施形態3に係るモータ210の斜視図であり、図40は垂直断面図である。実施形態2との相違点は、実施形態2では第1の冷却ファン(113b、152)をモータ上部に設けたが、実施形態3では第1の冷却ファンをモータ下部に設けている点である。図39に示すように、モータ210は、第1の冷却ファンである冷却ファン212をモータ下部に有している。
本発明の実施形態3に係るモータを図39~図48を用いて説明する。実施形態2と同じ構成要素については同じ符号を付けて、詳細な説明は省略する。冷却媒体CMは、実施形態2と同じものを使用する。
図39は実施形態3に係るモータ210の斜視図であり、図40は垂直断面図である。実施形態2との相違点は、実施形態2では第1の冷却ファン(113b、152)をモータ上部に設けたが、実施形態3では第1の冷却ファンをモータ下部に設けている点である。図39に示すように、モータ210は、第1の冷却ファンである冷却ファン212をモータ下部に有している。
図39及び図40に示すように、モータ210は、シャフト111と、シャフト111と同一の中心軸を有する略円筒状のハウジング部材112と、ハウジング部材112の外側に位置するロータ113と、を有する。ロータ113は、ロータ筒部113aと、ロータ蓋部113cと、を有する。ロータ113は、シャフト111の中心軸Jを回転中心として、ハウジング部材112の径方向外側で回転する。ハウジング部材112は、シャフト111を支持している。ロータ113はハウジング部材112の径方向外側において回転するので、本実施形態のモータ210もアウターロータ型のモータである。中心軸Jが延びる方向をZ方向と称する。
図40に示すように、モータ210は、中心軸J方向に延びるシャフト111と、シャフト111に固定されたロータ113と、ロータ113の径方向内側に位置するハウジング部材112と、ハウジング部材112の内部に配置されたステータ114と、を有する。ステータ114は、ハウジング部材112の内部において、シャフト111の径方向外側に位置する。例えば、モータ210がドローンに使用される場合、モータ210の駆動力は、モータ210の上側に位置する羽根(図示せず)にシャフト111の出力端111aを介して伝達される。
ロータ113は、シャフト111に固定されているので、シャフト111と共に回転する。ロータ113は、シャフト111の中心軸Jを回転中心として、ハウジング部材112の径方向外側で回転する。ロータ113とハウジング部材112との間には、所定の隙間が設けられている。ロータ筒部113aは、ハウジング外側部を囲む。ロータ蓋部113cは、ハウジング上部を覆う。ステータ114と径方向に対向する位置のロータ筒部113aの内側表面には、ロータマグネット125が設けられている。ロータマグネット125は、周方向に等間隔で配置されている。
ロータ蓋部113cは、円板状の頂部150cと、頂部から軸方向下方に延びる円筒状の円筒部150dと、を有する。円筒部150dは、中心軸Jに垂直な方向に開口するロータ開口部151aを有する。本実施形態のロータ開口部151aは、円筒部150dを径方向に貫通する開口部であり、図39に示すように、円筒部150dの周方向及び軸方向に所定間隔で複数設けられている。シャフト111は、ロータ蓋部113cの中央開口部126を通って軸方向に延びる。ロータ蓋部113cは、シャフト111に固定される。ハウジング下部213は、円筒形部214と一体である。
図41は、ロータ蓋部113cを下から見た斜視図である。図41に示されるように、ロータ蓋部113cの頂部150cの内側表面にはフィンが設けられていない。
ロータ筒部113aは、実施形態2のロータ筒部113aと同様な部材である。ロータ筒部113aの内側面(内周面)には、凸部とロータマグネット125が交互に配置されている。
ロータ筒部113aは、実施形態2のロータ筒部113aと同様な部材である。ロータ筒部113aの内側面(内周面)には、凸部とロータマグネット125が交互に配置されている。
図42は、図39の状態からロータ蓋部113cとロータ筒部113aを取り外した状態を示している。図43は、図42からハウジング上部215を取り外した状態を示している。図44は、ハウジング上部215を示している。図45は、ハウジング下部213と円筒形部214を示している。図40~図45に示されるように、ハウジング部材112は、ハウジング外側部112aと、第1ベアリング123を介してシャフト111を支持するハウジング上部215と、シャフトを囲む円筒形部214と、ハウジング下部213と、を有する。円筒形部214の内周面には雌ネジ部214aが設けられている。ハウジング上部215は下方に延びる円筒形の円筒部215aを有する。円筒部215aの下端の外周面には雄ネジ部215bが設けられており、雄ネジ部215bが円筒形部214の雌ネジ部214aに螺合する。ハウジング外側部112aは、上リング部160と、アンブレラ部161(図22)と、アンブレラ部161同士の間を塞ぐシール部材216とにより構成されている。実施形態3のステータ114は、図22に示したものと同様な構成を有している。尚、図43では上リング部160が省略されている。
図40~図45に示したように、ハウジング部材112は、中心軸Jを中心とする円筒状のハウジング外側部112aと、ハウジング外側部112aより小径の円筒状部214と、ハウジング外側部112aと円筒状部214の上側を繋ぐ環状のハウジング上部215と、ハウジング外側部215と円筒状部214の下側を繋ぐ環状のハウジング下部213と、を有する。ハウジング下部213は、ステータ114の下側に位置する。円筒状部214は、ハウジング下部213から軸方向上側に延伸する略円筒形状である。本実施形態では、ハウジング下部213と円筒状部214は一体である。円筒状部214の上部はハウジング上部215の円筒部215aに接続されるので、本実施形態では、ハウジング上部215の円筒部215aと円筒形部214とにより、実施形態2の円筒形部と同様な部材が構成される。ハウジング外側部112aと、円筒状部214と、ハウジング上部215と、ハウジング下部213と、により区画される空間を、ハウジング部材の中空内部と称する。
ハウジング部材112は、例えば、金属製または樹脂製である。金属製の場合、ハウジング部材112の内側表面の所定箇所には、絶縁性塗料が塗布される。ハウジング部材112の中空内部に、ステータ114が設けられる。ハウジング部材112の内部には冷却媒体CMが充填されている。冷却媒体CMは、室温において液体であり、ハウジング部材112の内部では、コイル118が冷却媒体CMにより液浸される。コイル118は、モータ210が駆動されている間、発熱するので、以下の記載において、発熱体と称されることがある。図46に示されるように、コイル118は、ハウジング外側部112aの径方向内側面であるアンブレラ部161に接触するように設けられる。この構成によれば、よりコイル118とロータマグネット125との間隙を小さくできるため、トルク性能を向上しやすい。
図43から分かるように、コイル118が巻回されたティース部114bは、周方向に間隔をおいて配置されるので、隣り合うティース部114b同士の間には隙間が形成される。この隙間は、冷却媒体CMが通過する冷却室135となる。
図46は、モータ210の水平断面図である。図46に示されるように、円筒形部214は、コアバック部114aの中央孔の径方向内側に位置している。円筒形部214は、コアバック部114aのコアバック内周面163に接する円筒形部外周面164を有し、円筒形部外周面164には、径方向内側に窪む第1外周凹部165が複数箇所に設けられている。第1外周凹部165と、コアバック内周面163との間に設けられる空間は、冷却媒体CMが通過する接続路138を構成する。接続路138は、実施形態1の第2接続路38と同じ役割を有する冷却媒体通路である。
図46は、モータ210の水平断面図である。図46に示されるように、円筒形部214は、コアバック部114aの中央孔の径方向内側に位置している。円筒形部214は、コアバック部114aのコアバック内周面163に接する円筒形部外周面164を有し、円筒形部外周面164には、径方向内側に窪む第1外周凹部165が複数箇所に設けられている。第1外周凹部165と、コアバック内周面163との間に設けられる空間は、冷却媒体CMが通過する接続路138を構成する。接続路138は、実施形態1の第2接続路38と同じ役割を有する冷却媒体通路である。
図43に示したように、円筒形部214は、シャフト111を囲んでいる。円筒形部214は、シャフト111から径方向に所定距離隔てられてシャフト111を囲む円筒形部内周面168を有している。図46に示されるように、円筒形部内周面168には、径方向内側に突出する放熱フィン170が設けられている。放熱フィン170は、周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。円筒形部214の径方向内側に位置する内側空間172は、シャフト111の外周面111bと円筒形部内周面168との間に設けられている。内側空間172は、軸方向に延びる。内側空間172は、外気が流れる空気通路である。
図44に示したように、ハウジング上部215は、軸方向に貫通する開口である中央開口部173を有する平板環状部217と、中央開口部173の内周から軸方向下方に延伸するベアリングホルダ部218と、平板環状部174の上面に設けられたヒートシンク219とを有する。平板環状部217は、平板状であって且つ環状である。本実施形態では、複数のヒートシンク219が中央開口部173から径方向外側に向かって延びている。各ヒートシンク219は、ヒートシンク外側部219aとヒートシンク内側部219bとからなる。ヒートシンク外側部219aとヒートシンク内側部219bにより段差が形成されている。ヒートシンク外側部219aは、ヒートシンク内側部219bより高い。ヒートシンク219により、ハウジング部材112の内部の熱を外部に放熱し易くなっている。
ベアリングホルダ部218は周方向に等間隔で設けられ、隣接するベアリングホルダ部同士の間にはダクト部220が設けられている。第1ベアリング123はベアリングホルダ部218に保持される。ダクト部220は、第1ベアリング123と、平板環状部217との間に設けられる開口である。なお、第1ベアリング123の下方に位置する第2ベアリング124は、図40に示されるように、ハウジング下部213に支持されている。第1ベアリング123と、第2ベアリング124とにより、シャフト111を中心軸J周りに回転可能に支持している。
図40に示したように、ハウジング下部213の周囲には、冷却ファン212が設けられている。図47は、冷却ファン212の斜視図である。図47に示すように、冷却ファン212は、環状の本体部212aと、本体部212aの下面から下方に延びる複数のフィン212bとからなる。冷却ファン212は遠心ファンである。各フィン212bは、略矩形の板部材である。複数のフィン212bは、周方向に所定間隔で設けられている。冷却ファン212はロータ113に接続(接合)されており、ロータ113が回転すると冷却ファン212はシャフト111を中心として回転する。ロータ113が回転すると(冷却ファン212が回転すると)、冷却ファン212は、ハウジング外側部112aとの間で負圧を生じさせる。この負圧により、空気Aがモータ210内部に流入し、ハウジング内部を流れる。冷却ファン212は、モータ210を冷却する空気流を生成する第1の冷却ファンであると言える。
図40に示したように、ロータ113が回転すると、空気Aは、矢印G6で示すように、ロータ蓋部113cのロータ開口部151aからロータ蓋部113cの内側に入る。その後、空気Aは、矢印G7で示すように、ダクト部220を通ってシャフト111方向に進む。そして、空気Aは、矢印G8で示すように、シャフト111に到達し、シャフト111に沿って軸方向下方に流れる。その後、空気は矢印G9で示すように、径方向外側に向かって流れ、冷却ファン212を通過して外部に排出される(矢印G10)。
このように、本実施形態によれば、モータ下部に冷却ファン212を設置することにより、空気Aがモータ上部からモータ下部に流れるようにすることができる。モータ210に流入する空気により、まず、モータ上部が冷却される。モータ上部には放熱室136があるので、特に、放熱室136の冷却を効率的に行うことができる。
このように、本実施形態によれば、モータ下部に冷却ファン212を設置することにより、空気Aがモータ上部からモータ下部に流れるようにすることができる。モータ210に流入する空気により、まず、モータ上部が冷却される。モータ上部には放熱室136があるので、特に、放熱室136の冷却を効率的に行うことができる。
ハウジング部材112の内部には、ステータ114が位置しており、ハウジング部材112の内部において、ステータ114以外の空間は、冷却室135と、放熱室136と、接続路138と、に区画されている。冷却室135、放熱室136及び接続路138には、冷却媒体CMが充填される。
冷却室135はハウジング部材内部の下側からコイル118を収容するように設けられている。より詳しくは、冷却室135は、ハウジング下部213の上側の空間と、当該空間の上端からコイル118の下端を囲む空間と、ティース部114b同士の間に設けられた空間と、コイル118の上端を囲む空間と、を含む。放熱室136はハウジング部材内部において、冷却室135の上側に設けられている。接続路138は、放熱室136の径方向内方の端部から、ハウジング部材112の円筒形部214に沿って下方に延び、冷却室135と放熱室136とを接続する。接続路138の鉛直方向下側の端部は、冷却室135の鉛直方向上側の入口側端部に接続される。
冷却室135はハウジング部材内部の下側からコイル118を収容するように設けられている。より詳しくは、冷却室135は、ハウジング下部213の上側の空間と、当該空間の上端からコイル118の下端を囲む空間と、ティース部114b同士の間に設けられた空間と、コイル118の上端を囲む空間と、を含む。放熱室136はハウジング部材内部において、冷却室135の上側に設けられている。接続路138は、放熱室136の径方向内方の端部から、ハウジング部材112の円筒形部214に沿って下方に延び、冷却室135と放熱室136とを接続する。接続路138の鉛直方向下側の端部は、冷却室135の鉛直方向上側の入口側端部に接続される。
冷却室135は、発熱体であるコイル118を冷却する。冷却室135は、ステータ114の下側の空間である第1冷却室135aと、当該第1冷却室135aの上側に形成されてステータ114及びコイル118を囲む第2冷却室135bとを含む。本実施形態では、コイル118が第2冷却室135b内に位置する。第1冷却室135aと第2冷却室135bは連続しており、2つの冷却室により冷却室135が構成される。発熱体であるコイル18は、冷却室135内に収容されている。
第2冷却室135b内には、ステータ114の複数のティース部114b及びコイル118が位置している。冷却媒体CMは、第1冷却室135aから第2冷却室135bに流れる。冷却媒体CMは、第2冷却室135bを通過する際、ステータ114の複数のティース部114b及びコイル118同士の隙間を流れる。本実施形態では、冷却室135が放熱室136に接続しているので、実施形態1の第1接続路はない。
第2冷却室135b内には、ステータ114の複数のティース部114b及びコイル118が位置している。冷却媒体CMは、第1冷却室135aから第2冷却室135bに流れる。冷却媒体CMは、第2冷却室135bを通過する際、ステータ114の複数のティース部114b及びコイル118同士の隙間を流れる。本実施形態では、冷却室135が放熱室136に接続しているので、実施形態1の第1接続路はない。
放熱室136は、ハウジング上部215の下側に形成されている。放熱室136は、冷却媒体CMの熱を外部に放出する。放熱室136は、環状の空間である。放熱室136の鉛直方向上側には、ヒートシンク219が設けられている。ヒートシンク219は吸熱部の一例である。ヒートシンク219は、放熱室136内の冷却媒体CMから熱を吸収する。吸熱部の構成は、放熱室136内の冷却媒体CMから熱を吸収できるならば、ヒートシンクに限定されない。ヒートシンク219は、例えば、熱伝導率が比較的大きい部材で構成される。ロータ113の下部に設けられた冷却ファン212は、ロータ113が回転するとロータ113の下部に負圧を生じさせ、この負圧により気流(G6~G10)が発生し、ハウジング部材112の内部を冷却する(放熱室136に送風することができる)。よって、冷却ファン212は、放熱室136からの放熱を促進する。
接続路138は、円筒形部214に沿って、放熱室136から軸方向下側に延びて冷却室135に至る。
本実施形態における冷却媒体CMの循環及び発熱体の冷却については、第1接続路37が無いことを除けば、実施形態1とほぼ同様である。コイル118により加熱された冷却媒体CMは冷却室135を上昇して、放熱室136に到達する。冷却媒体CMは、放熱室136で放熱した後、接続路138を通って下方に移動し、冷却室135に到達する。
本実施形態における冷却媒体CMの循環及び発熱体の冷却については、第1接続路37が無いことを除けば、実施形態1とほぼ同様である。コイル118により加熱された冷却媒体CMは冷却室135を上昇して、放熱室136に到達する。冷却媒体CMは、放熱室136で放熱した後、接続路138を通って下方に移動し、冷却室135に到達する。
(実施形態3の効果)
本実施形態では、空気Aをモータ210の内部へ導入(吸引)する冷却ファン212をロータ113の下部に設けたので、モータ210の上部からモータ210内部へ入る空気がダクト部220を通って空気通路172に流入し(G7、G8)、モータ210の下部から排出される(G9、G10)。この空気流により、モータ110内部が冷却されるので、モータ110内部に熱がこもりにくい。特に、本実施形態では、空気がまずモータ上部に導入されるので、モータ上部(放熱室)を効率的に空気で冷却することができる。放熱室136が適切に冷却されると、いわゆるドライアウトを防止または抑制することができる。
本実施形態では、空気Aをモータ210の内部へ導入(吸引)する冷却ファン212をロータ113の下部に設けたので、モータ210の上部からモータ210内部へ入る空気がダクト部220を通って空気通路172に流入し(G7、G8)、モータ210の下部から排出される(G9、G10)。この空気流により、モータ110内部が冷却されるので、モータ110内部に熱がこもりにくい。特に、本実施形態では、空気がまずモータ上部に導入されるので、モータ上部(放熱室)を効率的に空気で冷却することができる。放熱室136が適切に冷却されると、いわゆるドライアウトを防止または抑制することができる。
(変形例)
図48は図40の部分拡大図であり、ロータ蓋部113c、ヒートシンク219、ハウジング上部215、コイル118、ステータ114などを示している。ロータ蓋部頂部150cは上面155aと下面155bを有する。図48において、ロータ蓋部頂部150cの下面155bと、ヒートシンク219の上面との間には僅かな隙間が設けられている。符号H2はヒートシンク外側部219aの高さを示している。ヒートシンク外側部219aの高さH2は、ロータ蓋部頂部150cの下面155bの位置に応じて決まる。実施形態3のヒートシンク219及びロータ蓋部113cの構成は図48に示したものに限定されず、例えば、図49に示す構成にしてもよい。
図48は図40の部分拡大図であり、ロータ蓋部113c、ヒートシンク219、ハウジング上部215、コイル118、ステータ114などを示している。ロータ蓋部頂部150cは上面155aと下面155bを有する。図48において、ロータ蓋部頂部150cの下面155bと、ヒートシンク219の上面との間には僅かな隙間が設けられている。符号H2はヒートシンク外側部219aの高さを示している。ヒートシンク外側部219aの高さH2は、ロータ蓋部頂部150cの下面155bの位置に応じて決まる。実施形態3のヒートシンク219及びロータ蓋部113cの構成は図48に示したものに限定されず、例えば、図49に示す構成にしてもよい。
図49に示す変形例では、ヒートシンク外側部219cの高さが符号H3で示すように図48の高さH2より高くなっている。ヒートシンク外側部219cの高さH3が高くなったことに伴い、ロータ蓋部頂部150eの形状も図48のロータ蓋部頂部150cの形状とは異なっている。ヒートシンク外側部219cは、図48のロータ蓋部頂部150cの上面155a(図49では面155f)を超えて軸方向上方に延びている。ロータ蓋部頂部150eの形状は、図48のロータ蓋部頂部150cの上に、ヒートシンク収容部157を有する形状である。ヒートシンク収容部157は、垂直断面が略逆U字状の環状部材である。ロータ蓋部頂部150eの面155fには、ヒートシンク外側部219cが貫通する開口部158が設けられている。ヒートシンク収容部157は、ロータ蓋部113cと一体である。ヒートシンク外側部219cの形状は、図44に示したヒートシンク外側部219aを軸方向上方に延長した形状である。
図49に示す構成では、ロータ蓋部頂部150eの面155fに開口部158を設け、開口部158を覆うヒートシンク収容部157を設けたので、ヒートシンク収容部157の体積(高さ)に応じて、ヒートシンク外側部219cの高さを大きくすることができる。ヒートシンク外側部219cの高さを大きくすると、ヒートシンク外側部219cの表面積(冷却表面積)が増加する。冷却表面積が増加すると、ヒートシンク219の放熱能力が向上する。
図50は、図49の構成の変形例を示している。図50の変形例では、高さH3を有するヒートシンク外側部219cの内部に冷却媒体の通路159が設けられている。通路159は、放熱室136の上部から軸方向に設けられた逆U字状の通路である。通路159は放熱室136に連通している。
ヒートシンク外側部219cの高さH3が高くなるとヒートシンク219の放熱能力が向上するが、ある程度の高さを超えると放熱能力の向上が緩やかになる。そこで、図50の変形例では、ヒートシンク外側部219cの内部に冷却媒体の通路159を設け、ヒートシンク外側部219cの上端221まで冷却媒体が流れるようにした。このようにすると、ヒートシンク外側部219c全体に冷却媒体の熱を効率的・直接的に伝えることができる。
ヒートシンク外側部219cの高さH3が高くなるとヒートシンク219の放熱能力が向上するが、ある程度の高さを超えると放熱能力の向上が緩やかになる。そこで、図50の変形例では、ヒートシンク外側部219cの内部に冷却媒体の通路159を設け、ヒートシンク外側部219cの上端221まで冷却媒体が流れるようにした。このようにすると、ヒートシンク外側部219c全体に冷却媒体の熱を効率的・直接的に伝えることができる。
コイル118の発熱により加熱された冷却媒体は、矢印C1で示すように、コイル118の上方に流れ、放熱室136を通って流路159に入り、その後、ヒートシンク外側部219cの上部に至る。そして、冷却媒体は矢印C2で示すように流路159に沿って下方に流れ放熱室136を通って接続路138に流入する。
流路159では冷却媒体が放熱するので、流路159は放熱室136の一部であると言える。その場合、図50の構成は、放熱室136を延長した構成であると言える。
流路159では冷却媒体が放熱するので、流路159は放熱室136の一部であると言える。その場合、図50の構成は、放熱室136を延長した構成であると言える。
図51は、図50の構成を備えるモータ230の斜視図である。図39と比較すると分かるように、図51のモータ230では、ロータ蓋部113cの上にヒートシンク収容部157が設けられている。
図52は、図51のモータ230からロータ蓋部113c(ヒートシンク収容部157付き)を取り外した状態を示している。各ヒートシンク外側部219cは、水平方向に延出する複数の放熱フィン231を有する。各放熱フィン231は、薄い平板状の部材である。ヒートシンク外側部219cに設けられた放熱フィン231は周囲の空気により冷却される。よって、放熱フィン231により、ヒートシンク外側部219cの放熱能力が向上する。
図53は、図51のモータ230の垂直断面図である。図54は、図52の状態のモータ230の垂直断面図である。
図52は、図51のモータ230からロータ蓋部113c(ヒートシンク収容部157付き)を取り外した状態を示している。各ヒートシンク外側部219cは、水平方向に延出する複数の放熱フィン231を有する。各放熱フィン231は、薄い平板状の部材である。ヒートシンク外側部219cに設けられた放熱フィン231は周囲の空気により冷却される。よって、放熱フィン231により、ヒートシンク外側部219cの放熱能力が向上する。
図53は、図51のモータ230の垂直断面図である。図54は、図52の状態のモータ230の垂直断面図である。
図55は、ロータ蓋部113c(ヒートシンク収容部157付き)の斜視図である。ヒートシンク収容部157は、上面157aに複数の上面開口部157bを有している。上面開口部157bは周方向に所定の間隔を置いて設けられている。各上面開口部157bの形状は、軸方向から見た場合、台形である。また、上面157aの中央部には中央開口部157cが設けられている。中央開口部157cの形状は軸方向から見た場合、円形である。上面開口部157bから空気(外気)がモータ230の内部に入るので、当該空気によりヒートシンク外側部219cからの放熱が促進され、ヒートシンク外側部219cの放熱能力が向上する。図56は、図55のロータ蓋部113c(ヒートシンク収容部157付き)の垂直断面図である。
10…モータ、11…シャフト、12…ハウジング部材、13…ロータ、14…ステータ、15…第1環状部材、16…第2環状部材、17…駆動回路、18…コイル、35…冷却室、36…放熱室、37…第1接続路、38…第2接続路、CM…冷却媒体、J…中心軸
Claims (51)
- 所定方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、
前記シャフトの径方向外側に位置するステータと、
前記ステータは、当該ステータに巻回されるコイルを有し、
前記ステータの略全体を収容し、前記シャフトを支持する有底略円筒状のハウジング部材と、
前記ハウジング部材内部に充填され、前記ステータ及び前記コイルを液浸する冷却媒体と、
前記シャフトの中心軸を回転中心として、前記ハウジング部材の径方向外側で回転するロータと、
を備えることを特徴とするモータ。 - 前記ロータは、前記シャフトに固定され、前記シャフトの回転に伴い前記ハウジング部材の径方向外側で回転する請求項1に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材は、前記ステータを保持するハウジング外周部と、前記シャフトを支持するハウジング上部とを有し、
前記ロータは、前記ハウジング外周部を囲むロータ筒部と、前記ハウジング上部を覆うロータ蓋部とを有し、前記蓋部には、軸方向に貫通する開口部を備える請求項1または2に記載のモータ。 - 前記ロータは、前記ロータ蓋部から軸方向に延伸するインペラ部を有する請求項3に記載のモータ。
- 前記ロータは、前記ロータ筒部から径方向内側に延伸するインペラ部を有する請求項3または4に記載のモータ。
- 前記ハウジング上部には、樹脂材料からなる圧力調整要素が設けられている請求項3~5のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材内部の前記ステータの上方には、前記冷却媒体が放熱する放熱室が位置し、
前記ハウジング部材内部の前記ステータの下方には、放熱後の前記冷却媒体が流入する冷却室が位置し、
前記ハウジング部材内部には、前記冷却室から前記放熱室に流入する前記冷却媒体が通る第1接続路と、前記放熱室から前記冷却室に流入する前記冷却媒体が通る第2接続路とが設けられている請求項1~6のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第1接続路は、前記ハウジング外周部の内側に沿って、前記冷却室から前記放熱室に軸方向上方に延び、
前記第2接続路は、前記シャフトの外周において、前記シャフトに沿って前記放熱室から前記冷却室に軸方向下方に延びる請求項7に記載のモータ。 - 前記第2接続路は、前記ステータを軸方向に貫通する請求項7または8に記載のモータ。
- 前記ステータに、軸方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記第2接続路は、前記ステータに設けられた貫通孔を含む請求項7~9のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ステータは、
環状のコアバック部と、
前記コアバック部から径方向外方に延び、前記コイルが巻回されるティース部と、を有し、
前記貫通孔は、前記コアバック部に設けられた請求項10に記載のモータ。 - 前記貫通孔は、前記コアバック部の周方向に所定間隔で複数設けられた請求項11に記載のモータ。
- 前記第2接続路は、前記ステータを迂回して延びる請求項7または8に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材内部かつ、前記ステータの軸方向上側に位置し、軸方向上側に向かうにつれて径方向外側に延伸する第1環状部材を更に備え、
前記第1環状部材は円環状である請求項7~13のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記放熱室は、前記ハウジング上部と前記第1環状部材の間に位置し、
前記第1環状部材により前記ハウジング部材の外周部方向に案内された前記冷却媒体は、前記ハウジング部材の外周部に沿って上昇した後、前記放熱室に入る請求項14に記載のモータ。 - 前記放熱室を通過した前記冷却媒体は、自重により前記第2接続路を通って下方に移動し、前記冷却室に至る請求項7~15のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材内部には駆動回路が設けられ、当該駆動回路も前記冷却媒体に液浸されている請求項7~16のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記駆動回路は前記冷却室に設けられ、
前記ハウジング部材内部かつ、前記ステータの軸方向下側に位置し、軸方向下側に向かうにつれて径方向外側に延伸する第2環状部材をさらに備え、
前記第2環状部材は円環状である請求項17に記載のモータ。 - 前記ロータは、前記ステータと径方向に対向する位置にマグネットを有する請求項1~18のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ステータに巻回されたコイルは、前記ハウジング外周部の径方向内側表面に接触する請求項1~19のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記冷却媒体は絶縁性を有する請求項1~20のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材は、前記シャフトを囲む円筒形部と、前記ステータのうち前記コイルが巻回されている部分を囲むハウジング外側部と、前記シャフトを支持するハウジング上部とを有し、
前記ロータは、前記ハウジング外側部を囲むロータ筒部と、前記ハウジング上部を覆うロータ蓋部と、前記ロータの内側から外側に貫通するロータ開口部と、を有し、
前記ハウジング上部に、前記シャフトに向かって延びるダクト部が設けられ、
前記ロータ開口部は、前記ダクト部と連通し、前記円筒形部の径方向内側の空間は、前記ダクト部に連通する空気通路を有する請求項1または2に記載のモータ。 - 前記ロータ筒部は、当該ロータ筒部の内側面に凹部を有する請求項22に記載のモータ。
- 前記ステータは、前記円筒形部を囲む環状のコアバック部と、前記コアバック部から径方向外方に延びて、コイルが巻回される複数のティース部と、前記複数のティース部のそれぞれの先端から周方向に延びるアンブレラ部とを有し、
前記ハウジング部材は、隣接する前記アンブレラ部同士の間に配置されるシール部材を備え、
前記アンブレラ部と前記シール部材は、前記ハウジング外側部を構成する請求項22または23に記載のモータ。 - 前記シール部材は弾性を有する材料からなる請求項24に記載のモータ。
- 前記円筒形部の径方向内側の空間は、軸方向に延び、かつ、前記シャフトの外周に接している請求項22~25のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記円筒形部は前記シャフトから径方向に所定距離隔てられて前記シャフトを囲む内周面を有し、前記円筒形部の径方向内側の空間は、前記シャフトの外周面と前記円筒形部の内周面との間に設けられ、
前記円筒形部の内周面には、径方向内側に突出する凸部または径方向外側に窪む凹部が設けられる請求項22~26のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ハウジング部材内部の前記ステータの上方には、前記冷却媒体が放熱する放熱室が位置し、
前記ハウジング部材内部の前記ステータの下方及び前記ステータの周囲には、放熱後の前記冷却媒体が流入する冷却室が位置し、
前記ハウジング部材内部には、前記放熱室から前記冷却室に流入する前記冷却媒体が通る接続路が設けられ、
前記冷却室の上端は、前記放熱室に接続しており、
前記円筒形部は、前記コアバック部の内周面に接する外周面を有し、前記外周面には、径方向内側に窪む外周面凹部が設けられ、前記接続路は、前記円筒形部の外周面凹部と前記コアバック部の内周面との間に設けられる空間を含む請求項24に記載のモータ。 - 前記シャフトを支持するベアリングが、前記ハウジング上部に保持されており、前記ダクト部は前記ベアリングより径方向外方に開口する請求項22~28のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ステータの内周面は環状である請求項22~29のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記アンブレラ部の径方向内側面には切欠部が設けられており、前記シール部材は、前記切欠部に配置されて前記隙間をシールする請求項24に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材は、前記ステータの下側に位置するハウジング下部を有し、
前記シール部材は、環状のリング部と、前記リング部から軸方向に延び、かつ、周方向に所定間隔で設けられるシール部と、を有し、
前記リング部は、前記ハウジング下部に設けられ、
前記シール部は、隣接する前記アンブレラ部同士の間に位置する請求項24に記載のモータ。 - 前記シール部は、前記アンブレラ部の前記切欠部から径方向内方に延びるシール延出部を有し、前記シール延出部は、隣接する前記コイル同士の間に位置する請求項32に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材は、前記ステータを囲むハウジング外周部と、前記シャフトを支持するハウジング上部とを有し、
前記ハウジング外周部は、環状の下側環状部と、前記下側環状部から軸方向上方に延び、かつ、周方向に所定間隔で設けられる柱状の柱状部と、前記柱状部のそれぞれの間に設けられた複数の板状部材と、を有する請求項1または2に記載のモータ。 - 前記ステータは、環状のコアバック部と、前記コアバック部から径方向外方に延び、コイルが巻回される複数のティース部と、を有し、
前記複数の板状部材は前記複数のティース部の先端部端面にそれぞれ接し、前記複数の柱状部は前記複数の板状部材のそれぞれの間に位置している請求項34に記載のモータ。 - 前記板状部材の径方向外側に位置する面は、前記下側環状部の径方向外側に位置する面と同じ直径である請求項34または35に記載のモータ。
- 前記柱状部の径方向外側に位置する面は、前記下側環状部の径方向外側に位置する面と同じ直径である請求項34~36のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記柱状部は、前記柱状部の径方向外側に位置する面よりも、径の小さい柱状係合面を有し、
前記板状部材の内周部は、径方向において、前記柱状係合面と接触する板状係合面を有する請求項34~37のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記柱状部は、前記ハウジング部材の径方向内方に延びる延出部を有し、前記延出部は、隣接する前記コイル同士の間に位置する請求項35に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材は、前記シャフトを囲む円筒形部をさらに有し、
前記ロータは、前記ハウジング外側部を囲むロータ筒部と、前記ハウジング上部を覆うロータ蓋部と、前記ロータの内側から外側に貫通するロータ開口部と、を有し、
前記ハウジング上部に、前記シャフトに向かって延びるダクト部が設けられ、
前記ロータ開口部は、前記ダクト部と連通し、前記円筒形部の径方向内側の空間は、前記ダクト部に連通する空気通路を有する請求項34~39のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ハウジング上部には、軸方向に延びる突起部が複数設けられる請求項3~6及び22~40のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記放熱室内に設けられ、一端が前記放熱室内に位置するコイルに接し、他端が前記ハウジング上部に接し、所定の熱伝導率を有する放熱補助部材を更に備える請求項28に記載のモータ。
- 前記放熱補助部材は、その全体または表面が絶縁性を有する材料からなる請求項42に記載のモータ。
- 前記放熱補助部材は弾性を有する材料からなる請求項42または43に記載のモータ。
- 前記ハウジング部材は、前記ステータの下側に位置するハウジング下部を有し、
前記ハウジング下部には、ファンが設けられ、当該ファンは、前記ロータ開口部、前記ダクト部、前記円筒形部の径方向内側の空間を下方に進む空気流を生成する請求項22に記載のモータ。 - 前記冷却室を区画する前記ハウジング内部の表面に、凹部および凸部の少なくとも一方を設けた請求項28に記載のモータ。
- 前記冷却室内に位置する前記コイルの表面に、凹部および凸部の少なくとも一方を設けた請求項28または46に記載のモータ。
- 前記シャフトと共に回転するファン部材を更に備え、
前記ファン部材は、前記円筒形部の上または下で回転する位置で、前記シャフトに固定されている請求項22に記載のモータ。 - 前記ファン部材は、前記ダクト部内に位置する請求項48に記載のモータ。
- 前記ロータ蓋部は軸方向に突出する蓋突出部を有し、
前記ハウジング上部には、軸方向に延びて前記蓋突出部の内部に至る突起部が複数設けられる請求項3及び22~40のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ハウジング上部に設けられた突起部の内部に、前記冷却媒体が流れる流路が設けられている請求項50に記載のモータ。
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