JP7705752B2

JP7705752B2 - モータ

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Publication number: JP7705752B2
Application number: JP2021129192A
Authority: JP
Inventors: 茂治角
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2021-08-05
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2041-08-05
Also published as: US20230044105A1; JP2023023564A; CN115706459A

Description

本発明は、モータに関する。

モータにおいては、コイルの発熱をモータハウジング等を介して十分放熱することが出来ず、モータ出力の上限が発熱によるコイルの温度上昇によって頭打ちになっている。そこで、熱抵抗を下げることによって、同じサイズのモータで出力を上げることが行われている。

特許文献１には、回転軸方向に延びるヒートパイプを、ステータコアのコアバックとコイルとの隙間に配置することでコイルの発熱を放熱することが開示されている。

特開２０１１－１６６９５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、ヒートパイプを安定して固定することが難しいため、ヒートパイプとコイルが当たる部分で、コイルの絶縁被膜を傷つける可能性がある。また、特許文献１に開示された構成では、コイルのうち回転軸方向でステータコアよりも突出するコイルの領域を十分に冷却することは困難であった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コイルの絶縁被膜を傷つけることなく、コイルの熱を十分に放熱できるモータを提供することを目的とする。

本発明のモータの一つの態様は、中心軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、を備え、前記ステータは、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、前記コアバックから径方向内側に延びるティースとを有するステータコアと、前記ティースに巻き回されたコイルと、を有し、前記ステータコアは、前記中心軸の軸方向に貫通する少なくとも一つの孔と、前記孔と前記ステータコアの径方向外側とを繋ぐ空間であるスリットと、を有し、前記孔に保持され前記孔に沿って軸方向に延びるヒートパイプと、前記孔と前記ヒートパイプとの間に充填された接着剤と、を有する。

本発明の一つの態様によれば、モータにおいてコイルの絶縁被膜を傷つけることなく、コイルの熱を十分に放熱できる。

図１は、第１実施形態のモータを模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態のステータの一部を示す外観斜視図である。図３は、第１実施形態のステータの一部を示す断面図であって、図１におけるII－II断面図である。図４は、図３における孔ＨＬおよびステータコア２０を拡大した図である。図５は、第２実施形態のモータを模式的に示す断面図である。図６は、放熱部６０およびリアコーン部１０３の外観斜視図である。図７は、フィンの外観斜視図である。図８は、フィンの縦断面図である。図９は、取付部７０にフィン６２およびヒートパイプ５０が取り付けられる手順を示す外観斜視図である。図１０は、第２実施形態の変形例のフィン６２を示す外観斜視図である。図１１は、フィン６２の外側を流れる気流によってフィン６２から内部のエアを吸い出す作用を示す図である。図１２は、第３実施形態のモータを模式的に示す断面図である。図１３は、図１２におけるIII－III断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

各図に適宜示すＺ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸Ｊは、Ｚ軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のモータ１は、インナーロータ型のモータである。モータ１の中心軸は、中心軸Ｊである。モータ１は、ハウジング２と、ロータ３と、ステータ１０と、ベアリング５ａ，５ｂと、ヒートパイプ５０と、を備える。ハウジング２は、ロータ３、ステータ１０、およびベアリング５ａ，５ｂを収容している。ロータ３は、中心軸Ｊを中心として回転可能である。ロータ３は、シャフト３ａと、ロータ本体３ｂと、を有する。

ハウジング２は、蓋部７と底板部８とを有する。蓋部７は、貫通孔７ａを有する。貫通孔７ａは、蓋部７を軸方向に貫通する。貫通孔７ａは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。底板部８は、貫通孔８ａを有する。貫通孔８ａは、底板部８を軸方向に貫通する。貫通孔８ａは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。

シャフト３ａは、中心軸Ｊに沿って軸方向に延びている。シャフト３ａは、例えば、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。シャフト３ａは、ベアリング５ａ，５ｂによって中心軸Ｊ回りに回転可能に支持されている。ベアリング５ａ，５ｂは、ハウジング２のベアリングホルダ４ａ、４ｂに保持されている。ロータ本体３ｂは、シャフト３ａの外周面に固定されている。図示は省略するが、ロータ本体３ｂは、シャフト３ａの外周面に固定されたロータコアと、ロータコアに固定されたマグネットと、を有する。

ステータ１０は、ロータ３と隙間を介して径方向に対向している。本実施形態においてステータ１０は、ロータ３の径方向外側に位置する。図２および図３に示すように、ステータ１０は、ステータコア２０と、複数のコイル３０と、インシュレータ４０（図２では図示を省略）と、を有する。ステータコア２０は、中心軸Ｊを囲む環状のコアバック２１と、コアバック２１から径方向内側に延びる複数のティース２２と、を有する。コアバック２１は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。

複数のティース２２は、周方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数のティース２２は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。本実施形態において複数のティース２２は、コアバック２１と一体に成形されている。各ティース２２は、径方向に沿って直線状に延びる略直方体状である。ティース２２の周方向の寸法は、径方向の全体に亘って略一定である。

なお、ティース２２の径方向内側の端部には、周方向両側に突出するアンブレラ部が設けられてもよい。また、ティース２２は、コアバック２１と別部材であってもよい。この場合、ティース２２は、例えば、コアバック２１の径方向内側面に設けられた凹部にティース２２の径方向外側の端部に設けられた凸部が圧入されること等によって、コアバック２１に固定されていてもよい。

複数のコイル３０は、複数のティース２２にそれぞれ装着されている。本実施形態においてコイル３０は、インシュレータ４０を介してティース２２に装着されている。各コイル３０の内側には、各ティース２２が径方向に通されている。ティース２２の径方向内端部は、コイル３０よりも径方向内側に突出している。

コイル３０は、一例として、平角線が巻き回されて構成されている。そのため、丸線を用いる場合に比べて、コイル３０の占積率を向上させることができる。なお、本明細書において「平角線」とは、断面形状が四角形状または略四角形状の線材である。本明細書において「略四角形状」とは、四角形状の角部が丸みを帯びた角丸の四角形状を含む。図示は省略するが、本実施形態においてコイル３０を構成する平角線は、表面にエナメルの被膜を有するエナメル線である。

本実施形態のステータコア２０は、少なくとも一つの孔ＨＬと、スリットＳＬと、を有する。孔ＨＬは、ステータコア２０を軸方向に貫通する。孔ＨＬは、周方向に沿って間隔を空けて複数配置されている。複数の孔ＨＬは、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。孔ＨＬは、コアバック２１に配置されている。複数の孔ＨＬは、径方向でそれぞれティース２２と重なる。孔ＨＬは、ティース２２毎に設けられている。孔ＨＬの周方向の中心位置は、ティース２２の周方向の中心位置と同一である。孔ＨＬの径方向最も外側の位置は、ステータコア２０の外周より径方向内側にある。孔ＨＬには、ヒートパイプ５０が保持される。孔ＨＬの径方向最も外側の位置がステータコア２０の外周より径方向内側にあることで、コイル３０とヒートパイプ５０との距離を短くできコイル３０からの熱をヒートパイプ５０に効率的に逃がすことができる。

スリットＳＬは、孔ＨＬとステータコア２０の径方向外側とを繋ぐ空間である。スリットＳＬは、軸方向に延びる。スリットＳＬの周方向の幅は、ヒートパイプ５０の直径より小さい。スリットＳＬの周方向の幅がヒートパイプ５０の直径より小さいことで、孔ＨＬ保持されたヒートパイプ５０がスリットＳＬを介して径方向外側に抜けることを抑制できる。

ヒートパイプ５０は、熱伝導素子である。ヒートパイプ５０は、作動液が減圧状態で密封された軸状の密閉容器を有する。ヒートパイプ５０は、密閉容器の内壁に毛細管構造（ウイック）を有する。ヒートパイプ５０は、複数の孔ＨＬのそれぞれに保持される。本実施形態のステータコア２０における極数は、１２極である。ヒートパイプ５０は、周方向に等間隔（３０°間隔）で１２本配置されている。図４に示すように、ヒートパイプ５０と孔ＨＬの間には、接着剤５１が充填されている。接着剤５１としては、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。

スリットＳＬが設けられてないステータコア２０の孔ＨＬにヒートパイプ５０を接着剤５１で固定する場合、孔ＨＬとヒートパイプ５０との間に接着剤５１を充填することが困難で隙間が生じる可能性がある。例えば、予め孔ＨＬの内周面に接着剤５１を塗布し、ヒートパイプ５０を孔ＨＬに挿入すると接着剤５１が押し出されてしまう。例えば、ヒートパイプ５０の外周面に接着剤５１を塗布し、ヒートパイプ５０を孔ＨＬに挿入する際に、接着剤５１が孔ＨＬの挿入側端部で扱かれることでそぎ落とされてしまう。このため、接着剤５１をヒートパイプ５０と孔ＨＬとの間に十分に充填できない。この場合、ステータコア２０へのヒートパイプ５０の保持性が低下するとともに、孔ＨＬとヒートパイプ５０との間に接着剤５１が充填されている状態よりも熱抵抗が大きい空気が存在する状態となり熱伝達の効率が低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、孔ＨＬとステータコア２０の径方向外側とを繋ぐスリットＳＬが設けられることで、孔ＨＬに挿入されたヒートパイプ５０にスリットＳＬを介して接着剤５１を塗布することで、孔ＨＬとヒートパイプ５０との間に容易、且つ、十分に接着剤５１を行き渡らせて充填することができる。孔ＨＬとヒートパイプ５０との間に接着剤５１を隙間なく充填することで、熱抵抗が小さくなり熱伝達の効率が向上する。

軸方向でヒートパイプ５０は、ステータコア２０よりも長い。図２に示すように、ヒートパイプ５０は、ステータコア２０の上側および下側に突出している。図１に示すように、ヒートパイプ５０の一部は、ハウジング２に接する。ヒートパイプ５０の上端および下端は、ハウジング２に接する。ヒートパイプ５０の端部がハウジング２に接することで、吸収した熱をハウジング２を介して効果的に放熱でき放熱効率が向上する。

ステータコア２０の上側に突出したヒートパイプ５０とコイル３０との間には、接着剤５２が塗布されている。接着剤５２は、上側に突出したヒートパイプ５０とコイル３０とを繋ぐ。ステータコア２０の上側に位置するコイル３０で生じた熱は、接着剤５２を介してヒートパイプ５０に伝達される。ステータコア２０の下側に突出したヒートパイプ５０とコイル３０との間には、接着剤５３が塗布されている。接着剤５３は、下側に突出したヒートパイプ５０とコイル３０とを繋ぐ。ステータコア２０の下側に位置するコイル３０で生じた熱は、接着剤５３を介してヒートパイプ５０に伝達される。接着剤５２、５３は、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。接着剤５２、５３は、接着剤５１と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
また、接着剤５２、５３の代わりに接着剤よりも熱伝導性が高い金属等の素材で除熱部材を別部品として製作し、当該除熱部材をヒートパイプ５０とコイル３０との間に介在させてもよい。この場合、除熱部材は接着剤でヒートパイプ５０およびコイル３０に固定することができる。熱伝導性が高い接着剤５２、５３を用いた場合でも、金属として、例えばアルミニウム素材と比較すると、１／１０～１／１００オーダの熱伝導率である。そのため、金属等の素材の除熱部材を用いることで更に熱抵抗を下げることができ、コイル３０の熱を効果的に除熱できる。

上記のヒートパイプ５０は、ステータコア２０の孔ＨＬに保持されている領域および接着剤５２、５３が塗布された領域において、コイル３０で生じた熱が伝達されて高温領域となる。高温領域のヒートパイプ５０は、内部の作動液が蒸発する際の気化熱で除熱される。従って、ヒートパイプ５０においてステータコア２０の孔ＨＬに保持されている領域および接着剤５２、５３が塗布された領域は、除熱領域となる。ヒートパイプ５０の内部で蒸発した作動液は、低温領域において熱を放出して液化する。ヒートパイプ５０の内部で蒸発した作動液は、ハウジング２に接する低温領域において熱を放出して液化する。従って、ヒートパイプ５０において、特にハウジング２に接した領域は、放熱領域となる。放熱領域で液化した作動液は、毛細管構造によって高温領域に移動する。

本実施形態では、ヒートパイプ５０がコイル３０と直接接触しないため、コイル３０の絶縁被膜を傷つけない。孔ＨＬとヒートパイプ５０との間に十分に接着剤５１を行き渡らせて充填することができるため、熱抵抗が小さくなりコイル３０で生じた熱を十分に放熱できる。コイル３０で生じた熱を十分に放熱できない場合には、モータ１の出力の上限がコイル３０の温度上昇で制限されてしまう。本実施形態では、コイル３０で生じた熱を十分に放熱することで、コイル３０の温度上昇による制限が緩和され、同じサイズおよび仕様のモータ１で出力を上げることが可能になる。

＜第２実施形態＞
続いて、モータ１の第２実施形態について、図５乃至図１１を参照して説明する。
これらの図において、図１乃至図４に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。第２実施形態のモータ１においては、中心軸Ｊが水平方向に配置される。ただし、各部の配置関係等を説明する際には、Ｚ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする。

図５に示すように、第２実施形態のモータ１は、電動飛行機１００に設けられている。電動飛行機１００は、本体部１１０と、回転翼装置１２０と、取付部１３０と、を備える。取付部１３０は、本体部１１０から軸方向と直交する方向に延びる。回転翼装置１２０は、取付部１３０に取り付けられる。回転翼装置１２０は、電動飛行機１００の上側への推進力を発生させる装置である。本実施形態において回転翼装置１２０は、複数設けられる。

回転翼装置１２０は、モータ１と、フロントコーン部１０１と、回転翼部１０２と、リアコーン部１０３と、を有する。回転翼部１０２は、ハウジング２の軸方向上側に隙間をあけて設けられている。回転翼部１０２は、中心軸Ｊを中心とする円環状である。回転翼部１０２は、貫通孔１０２ａと、プロペラ１０２ｂと、吸入孔１０２ｃと、を有する。

貫通孔１０２ａは、回転翼部１０２を軸方向に貫通する。貫通孔１０２ａは、中心軸Ｊと同軸である。貫通孔１０２ａには、シャフト３ａの上端が挿入されている。貫通孔１０２ａに挿入されたシャフト３ａは、回転翼部１０２に固定されている。シャフト３ａに固定された回転翼部１０２は、ロータ本体３ｂと同期して回転する。

プロペラ１０２ｂは、回転翼部１０２の外周面から径方向外側に延びる。プロペラ１０２ｂは、周方向に間隔をあけて複数設けられている。吸入孔１０２ｃは、外部からエアを吸入する。吸入孔１０２ｃは、複数のプロペラ１０２ｂ毎に設けられている。吸入孔１０２ｃの周方向の位置は、プロペラ１０２ｂの周方向の位置と同一である。吸入孔１０２ｃの上端は、回転翼部１０２の外周面におけるプロペラ１０２ｂの上側に開口している。吸入孔１０２ｃは、上端から径方向内側に向かうにつれて下側に向かう方向に延びる。吸入孔１０２ｃの下端は、回転翼部１０２の下側の面に開口している。吸入孔１０２ｃの下端の位置は、回転翼部１０２が回転したときにハウジング２の貫通孔７ａと軸方向に対向する位置である。吸入孔１０２ｃの上端から吸入されたエアは、吸入孔１０２ｃの下端から貫通孔７ａを介してハウジング２の内部に流入可能である。

取付部１３０の上側には、モータ１のハウジング２が取り付けられる。取付部１３０は、貫通孔１３１と、貫通孔１３２と、を有する。貫通孔１３１は、取付部１３０を軸方向に貫通する。貫通孔１３１は、孔ＨＬおよびヒートパイプ５０と軸方向に対向する位置に設けられている。貫通孔１３１は、ヒートパイプ５０を保持する。ヒートパイプ５０は、貫通孔１３１に挿し通される。貫通孔１３２は、取付部１３０を軸方向に貫通する。貫通孔１３２は、底板部８の貫通孔８ａと軸方向に重なる。貫通孔１３２が底板部８の貫通孔８ａと軸方向に重なることで、吸入孔１０２ｃからハウジング２の内部に流入したエアは、底板部８の貫通孔８ａを介して取付部１３０の貫通孔１３２に流入可能である。

モータ１は、放熱部６０と、取付部７０と、を有する。放熱部６０は、ハウジング２の軸方向一方側である下側に、取付部１３０を介して配置されている。放熱部６０は、軸方向に並ぶ複数層のフィン部６１を有する。図６に示すように、各層のフィン部６１は、周方向に延びる円環状である。各層のフィン部６１は、周方向に等分された複数のフィン６２を有する。各層のフィン部６１は、周方向に六等分された六つのフィン６２を有する。フィン６２の周方向の角度は、全周に対して六等分された６０°である。複数のフィン６２は、内周の径寸法と、外周の径寸法が同一である。複数のフィン６２について、内周の径寸法と、外周の径寸法を同一とすることで、円環状の素材から隙間なくフィン６２を製作でき材料ロスを低減できる。

図７に示すように、フィン６２は、フィン本体６２ａと、フランジ部６２ｂと、を有する。フィン本体６２ａは、軸方向に貫通する貫通孔６２ｃを有する。貫通孔６２ｃは、周方向に間隔をあけて二つ設けられている。貫通孔６２ｃの中心位置は、フィン６２の周方向の中心から周方向の両側に１５°の位置である。二つの貫通孔６２ｃの中心位置は、周方向に３０°離れている。図８に示すように、フィン本体６２ａは、下側に突出するボス６２ｄを有している。ボス６２ｄは、貫通孔６２ｃと同軸である。貫通孔６２ｃは、ボス６２ｄを含めてフィン本体６２ａを軸方向に貫通している。各層のフィン部６１は、フィン６２の貫通孔６２ｃにヒートパイプ５０が挿し通される。貫通孔６２ｃに挿し通されたヒートパイプ５０は、接着剤５４によりフィン６２に固定される。接着剤５４は、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。

フランジ部６２ｂは、フィン本体６２ａの周方向の両端の位置に設けられている。フランジ部６２ｂは、フィン本体６２ａの下側に位置する。フランジ部６２ｂは、フィン本体６２ａと平行である。二つのフランジ部６２ｂは、フィン本体６２ａと軸方向の距離が同一である。

図９に示すように、取付部７０は、中心軸Ｊを中心とする円環状である。取付部７０の内周面の径寸法は、フィン６２の内周の径寸法である。取付部７０の外周面の径寸法は、フィン６２の外周の径寸法である。取付部７０の内周面の径寸法およびフィン６２の内周の径寸法は、取付部１３０の貫通孔１３２の最も径方向外側の径寸法よりも大きい。このため、吸入孔１０２ｃからハウジング２の内部に流入したエアは、底板部８の貫通孔８ａおよび取付部１３０の貫通孔１３２を介して放熱部６０の内部空間に流入可能である。吸入孔１０２ｃからハウジング２の内部を介して放熱部６０の内部空間に流入したエアは、フィン６２同士の隙間から外側に排気できる。従って、コイル３０で生じた熱は、ヒートパイプ５０による除熱に加えて、吸入孔１０２ｃから吸入したエアとの熱交換により除熱できる。

取付部７０は、複数の貫通孔７１を有する。貫通孔７１は、周方向に３０°のピッチで１２個設けられている。貫通孔７１は、取付部７０を軸方向に貫通する。貫通孔７１の径方向の位置は、孔ＨＬの径方向の位置と同一である。貫通孔７１には、ヒートパイプ５０の下端側が挿し通される。ヒートパイプ５０の下端は、図５に示すように、リアコーン部１０３の上面に接する。貫通孔７１に挿し通されたヒートパイプ５０は、上側に延び上端がハウジング２に接する。

すなわち、ヒートパイプ５０は、放熱部６０を貫通する。
中心軸Ｊおよびヒートパイプ５０を水平方向に配置した場合には、ヒートパイプ５０内の作動液に作用する重力の影響が小さい。このため、放熱領域で液化した作動液は、中心軸Ｊおよびヒートパイプ５０を鉛直方向に配置した場合よりも容易に除熱領域に移動できる。その結果、放熱部６０を貫通する長さでヒートパイプ５０を設けた場合でも、放熱領域から除熱領域への作動液の移動に支障を来しづらい。

ヒートパイプ５０は、放熱部６０を貫通することで、放熱部６０の軸方向全体に亘って放熱領域として放熱できる。このため、コイル３０で生じた熱を効果的に放熱部６０で放熱できる。フィン６２は、ヒートパイプ５０の貫通部分（貫通孔６２ｃ）にボス６２ｄが設けられることで、機械強度が向上する。フィン６２は、ヒートパイプ５０の貫通部分（貫通孔６２ｃ）にボス６２ｄが設けられることで、ヒートパイプ５０との接触面積が大きくなる。このため、ヒートパイプ５０の放熱効率を向上させることができる。

フィン６２は、取付部７０の上側に軸方向に複数層に並んで積層される。軸方向で隣り合うフィン部６１におけるフィン６２は、周方向に互いに半ピッチずれて軸方向に重なり合う。具体的には、図９に示すように、第１層目のフィン６２（符号６２－１で示される）と、第２層目のフィン６２（符号６２－２で示される）は、周方向に互いに半ピッチとなる３０°ずれて配置されている。

第１層目の六つのフィン６２－１が周方向に並んだときに、フィン６２－１の貫通孔６２ｃは周方向に３０°間隔で並ぶ。第２層目の六つのフィン６２－２が周方向に並んだときに、フィン６２－２の貫通孔６２ｃは周方向に３０°間隔で並ぶ。第１層目のフィン６２－１と、第２層目のフィン６２－２は、周方向に３０°ずれて配置されている。このため、フィン６２－１の貫通孔６２ｃと、フィン６２－２の貫通孔６２ｃは軸方向に重なる。従って、取付部７０から上側に延びるヒートパイプ５０に貫通孔６２ｃを挿入して第１層目（奇数層目）のフィン６２－１を周方向に並べて配置した後に、第２層目（偶数層目）のフィン６２－２を、フィン６２－１に対して周方向に半ピッチずらせてヒートパイプ５０に貫通孔６２ｃを挿入する。この結果、図６に示すように、軸方向で隣り合うフィン部６１におけるフィン６２が、周方向に互いに半ピッチずれて軸方向に重なり合う。

軸方向で隣り合うフィン部６１における同一形状のフィン６２が、周方向にずれることなく軸方向に重なり合った場合、軸方向に積層したフィン６２同士の間に十分な隙間を確保できない場合がある。軸方向で隣り合うフィン部６１におけるフィン６２を、周方向に互いに半ピッチずれて配置することで、各層において周方向の隙間、軸方向で隣り合うフィン６２同士の隙間を確保できる。

本実施形態のモータ１は、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、中心軸Ｊが水平方向に配置された場合に、放熱部６０を貫通してヒートパイプ５０を配置することで、コイル３０で生じた熱をより効率的に放熱できる。

このため、モータ１を有する電動飛行機１００においては、リアコーン部１０３と放熱部６０は、プロペラ１０２ｂの回転による後方流れの整流機能を維持しながら、大きな空冷面積を有し十分な冷却性能を発現する放熱部６０でモータ１の発熱を放熱することができる。このため、電動飛行機１００に搭載されたモータ１においては、コイル３０の温度上昇による制限が緩和され、同じサイズおよび仕様のモータ１で連続運転のパワーウェイトレシオと最高出力を大幅に上げることができる。

＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態の変形例について、図１０および図１１を参照して説明する。
図１０に示すように、フィン６２は、面６２ｅと、肉抜き部６３ａ、６３ｂと、を有する。面６２ｅは、フィン６２の外周に位置する。面６２ｅは、径方向外側に向かうにつれて軸方向の下側に傾斜する。

傾斜する面６２ｅを設けることで、図１１に示すように、放熱部６０においてはフィン６２の外側を流れる矢印Ｔ１で示す気流によってフィン６２から、内部のエアを吸い出す矢印Ｔ２で示す作用が発生する。このため、モータ１の内部を通るエアの風量が増えるため冷却効率を上げることができる。

肉抜き部６３ａは、フィン６２を貫通する孔である。肉抜き部６３ａは、軸方向視でフィン６２の周方向の中心から周方向両側に延びる円弧状である。肉抜き部６３ｂは、フィン６２を貫通する孔である。肉抜き部６３ｂは、貫通孔６２ｃよりも周方向外側に配置されている。肉抜き部６３ｂは、軸方向視で円形である。フィン６２に肉抜き部６３ａ、６３ｂを設けることでフィン６２を軽量化できる。フィン６２を軽量化することで、フィン６２における重量当たりの冷却性能を向上できる。

上記第２実施形態では、ヒートパイプ５０がハウジング２から取付部７０に亘る長さを有する構成を例示したが、この構成に限定されない。ヒートパイプ５０が長い場合には、組み立てに時間が掛かる可能性がある。この場合には、ハウジング２から取付部１３０までの長さの第１ヒートパイプと、放熱部６０から取付部１３０までの長さの第２ヒートパイプとをそれぞれ設ける構成としてもよい。

＜第３実施形態＞
続いて、モータ１の第３実施形態について、図１２および図１３を参照して説明する。
これらの図において、図５乃至図１１に示す第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。第３実施形態のモータ１においては、中心軸Ｊが鉛直方向に配置される。

図１２に示すように、回転翼部１０２は、ハウジング２と対向する下側に窪み１０２ｄを有する。窪み１０２ｄは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって先細る。モータ１におけるハウジング２の蓋部７は、複数のリブ部７ｂを有する。リブ部７ｂの周方向の位置は、孔ＨＬの周方向の位置と同一である。周方向で隣り合うリブ部７ｂの間に貫通孔７ａが設けられている。リブ部７ｂは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって傾斜している。

図１３に示すように、リブ部７ｂは、径方向に延びる溝部７ｃを有する。溝部７ｃは、上側に開口する。溝部７ｃの底部は、半円形の断面形状である。溝部７ｃの底部の径寸法は、ヒートパイプ５０の径寸法と同一である。溝部７ｃには、上側からリブ部９が嵌め込まれる。リブ部９は、径方向に延びる。リブ部９は、径方向に延びる溝部９ａを有する。溝部９ａは、下側に開口する。溝部９ａの底部は、半円形の断面形状である。溝部９ａの底部の径寸法は、ヒートパイプ５０の径寸法と同一である。

ヒートパイプ５０は、コイル３０の上側において、上側に向かうにつれて径方向内側に向かう方向に曲がる湾曲部を有する。ヒートパイプ５０は、湾曲部よりも上側が径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって直線状に延びている。ヒートパイプ５０は、湾曲部よりも上側で直線状に延びる領域がリブ部７ｂの溝部７ｃに挿入されている。溝部７ｃに挿入されたヒートパイプ５０の下側は、溝部７ｃの底部に保持される。溝部７ｃに挿入されたヒートパイプ５０の上側は、リブ部９における溝部９ａの底部に保持される。リブ部９は、接着剤でリブ部７ｂに固定される。ヒートパイプ５０の上側は、リブ部７ｂとリブ部９との間で保持された状態で接着剤で固定されている。接着剤は、熱伝導率が高い接着剤が用いられる。ヒートパイプ５０は、リブ部７ｂとリブ部９との間で保持された領域が放熱領域となる。

中心軸Ｊおよびヒートパイプ５０を垂直方向に配置した場合には、ヒートパイプ５０内の作動液に作用する重力の影響が大きい。ヒートパイプ５０の放熱領域が下側にあり、ヒートパイプ５０が長いと、放熱領域で液化した作動液が毛細管構造で移動することが困難な場合がある。図１２に示すように、ヒートパイプ５０の下端は、取付部１３０に位置する。ヒートパイプ５０の下端が、取付部１３０に位置することで、ヒートパイプ５０の下端が放熱部６０に位置した場合に、液化した作動液が除熱領域まで移動しないことを抑制できる。

ヒートパイプ５０は、湾曲部よりも上側が径方向外側から径方向内側に向かうにつれて上側に向かって直線状に延びることで、ヒートパイプ５０の放熱領域を長くできる。長くなったヒートパイプ５０の放熱領域は上側に位置する。このため、放熱領域で液化した作動液は自重で下側の除熱領域に容易に移動できる。

従って、本実施形態では、中心軸Ｊが鉛直方向に配置された場合に、コイル３０で生じた熱を効率的に放熱できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、フィン部６１が周方向に等分された複数のフィン６２を有する構成を例示したが、この構成に限定されず、一つの円環状部材で構成されたフィン部６１であったもよい。

図示は省略するが、放熱部６０の外周に軸方向に延びる整流フィンを設ける構成としてもよい。整流フィンを設けることでプロペラ１０２ｂの回転による後方流れを一層整流することができる。

１…モータ、２…ハウジング、３…ロータ、１０…ステータ、２０…ステータコア、２１…コアバック、２２…ティース、５０…ヒートパイプ、５１、５２、５３…接着剤、６０…放熱部、６１…フィン部、６２…フィン、６２ｃ…貫通孔（貫通部分）、６２ｄ…ボス、６２ｅ…面、ＨＬ…孔、Ｊ…中心軸、ＳＬ…スリット

Claims

中心軸を中心として回転可能なロータと、
前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、
ヒートパイプと、
を備え、
前記ステータは、
前記中心軸を囲む環状のコアバックと前記コアバックから径方向内側に延びるティースとを有するステータコアと、
前記ティースに巻き回されたコイルと、
を有し、
前記ステータコアは、
前記中心軸の軸方向に貫通する少なくとも一つの孔と、
前記孔と前記ステータコアの径方向外側とを繋ぐ空間であるスリットと、
を有し、
前記ヒートパイプは、前記孔に保持され前記孔に沿って軸方向に延び、
前記孔と前記ヒートパイプとの間には接着剤が充填され、
前記コイルは、
前記ステータコアよりも軸方向一方側に位置する部分と、
前記ステータコアよりも軸方向他方側に位置する部分と、
を有し、
前記ヒートパイプは、前記ステータコアよりも軸方向一方側に突出する部分と前記ステータコアよりも軸方向他方側に突出する部分とを有する直線状であり、
前記ヒートパイプのうち前記ステータコアよりも軸方向一方側に突出する部分と前記コイルのうち前記ステータコアよりも軸方向一方側に位置する部分との間と、前記ヒートパイプのうち前記ステータコアよりも軸方向他方側に突出する部分と前記コイルのうち前記ステータコアよりも軸方向他方側に位置する部分との間と、の少なくとも一方に接着剤が塗布されている、モータ。
前記孔の径方向最も外側の位置は、前記ステータコアの外周より径方向内側にある、
請求項１に記載のモータ。
前記スリットの周方向の幅は、前記ヒートパイプの直径より小さい、
請求項１または２に記載のモータ。
前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングを有し、
前記ヒートパイプの軸方向の端部の少なくとも一部は、前記ハウジングに接する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。
前記ロータおよび前記ステータを収容するハウジングと、
前記ハウジングの軸方向一方側に配置された放熱部と、
を有し、
前記ヒートパイプは、前記放熱部を貫通する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。
前記放熱部は、軸方向に並ぶ複数層のフィン部を有する、
請求項５に記載のモータ。
各層の前記フィン部は、周方向に等分された複数のフィンを有し、
軸方向で隣り合う前記フィン部における前記フィンは、周方向に互いに半ピッチずれて軸方向に重なり合う、
請求項６に記載のモータ。
少なくとも前記フィンの一つは、径方向外側に向かうにつれて軸方向一方側に傾斜する面を外周に有する、
請求項７に記載のモータ。
前記フィンは、前記ヒートパイプの貫通部分にボスが設けられる、
請求項７または８に記載のモータ。