JPH05328690A - 中空ファンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータ回転軸中央部を中空化して検出器やケ
ーブルなどの設置スペースを確保することができ、サー
ボモータ等へ組み込んだ際における小型化，偏平化をは
かり得る中空アキシャルギャップ形ファンモータを提供
すること。 【構成】 サーボモータに取り付けられる冷却用ファン
モータにおいて、磁気回路構成をモータ回転軸中央部鉄
心を含まないアキシャルギャップ形構造にして磁気回路
に寄与しない中心部を中空化し、この中空部１１にサー
ボモータの回転速度又は回転位置を検出する検出器を配
置し、固定子フレーム６と検出器ケース１２を一体化し
て検出器を内部に組み込んだ形としたことを特徴とする
中空アキシャルギャップ形ファンモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータ等に適用
される冷却用中空ファンモータに係わり、特に磁気回路
構成をモータ回転軸中央部鉄心を含まないアキシャルギ
ャップ形構造とした中空ファンモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーボモータにおいては、その冷
却をはかるために冷却用ファンモータや回転速度又は回
転位置を検出するための検出器などが組み込まれてい
る。図４に、従来のサーボモータへの冷却用ファンモー
タ及び検出器の組み込み方式の一例を示す。

【０００３】検出器ケース４０５は、主モータフレーム
４０１に固定されている。また、検出器入力軸４１１に
は、ベアリング４０３を介して主モータフレーム４０１
に固定されているロータシャフト４０２が接続されてい
る。そして、検出器がインクリメンタル式エンコーダの
場合には、ロータシャフト４０２が回転中心軸４０８を
中心に回転することで、ロータシャフト４０２の回転数
に比例した周波数のパルス波が検出器出力信号線４１２
に出力される。

【０００４】ファンモータ固定子フレーム４１０はファ
ンモータフレーム４０９に固定されており、またファン
モータフレーム４０９はカバー４０４に固定されてい
る。ファンモータ回転子フレーム４０６が回転中心軸４
０８を中心として回転することで、ファンモータ回転子
フレーム４０６に結合されたファン羽根４０７が同期し
て回転し、冷却風を起こす。

【０００５】ここで、従来のファンモータ構造を具体的
に説明する。図５は従来のファンモータの基本構造であ
る。ファンモータには、（ａ）に示すインナーロータタ
イプと（ｂ）に示すアウターロータタイプがあるが、共
にラジアルギャップ形で基本的な動作原理は同じで、単
相誘導器を利用したものである。以下で、一度にその構
成を述べていく。

【０００６】（ａ）（ｂ）共に固定子鉄心５０８中に巻
かれた固定子巻線５０９に単相交流を印加することによ
り、エアギャップ５１０中に回転磁界を発生させる。次
に、その磁界により回転子鉄心５０４中にあるカゴ形巻
線５０５とエンドリング５１１に２次電流が誘起され、
その各２次電流を回転磁界によりフレミングの法則から
トルク（回転力）が発生することで、５０４と５０５か
ら構成されるモータの回転子側がシャフト５０３を中心
に回転する。

【０００７】なお、このとき固定子側（５０８と５０９
より構成）にも反作用力を受けるため、実際のファンモ
ータでは、他固定物へのビス止め回転防止器具により固
定子の固定が施される。また、シャフト５０３は回転子
側とは直結、固定子側とはベアリング５０６により結合
されている。

【０００８】ここで、図５（ａ）のインナーロータタイ
プでは、別途シャフト５０３に直結しているフレーム５
０２に取り付けられたファン羽根５０１がシャフトの回
転に同期して回転することで、冷却風を起こすことにな
る。なお、図５（ａ）中の固定子フレーム５０７は固定
子鉄心５０８に直結されており、回転子鉄心５０４との
空隙であるエアギャップ５１０を一定にするため及び固
定子の固定のためにある。

【０００９】図５（ｂ）のアウターロータタイプでは、
回転子鉄心５０４に直結されたファン羽根５０１が
（ａ）と同様に回転することで冷却風を起こす。図５
（ｂ）中のフレーム５０２はシャフト５０３，エンドリ
ング５１１に直結されており、これが回転子鉄心５０４
と固定子鉄心５０８の空隙であるエアギャップを一定に
保つためにある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のファンモータにあっては、次のような問題があった。
即ち、図４に示すように、従来の組み込み構造では、検
出器ケース４０５，ファンモータフレーム４０９が回転
中心軸方向に並んで配置された構造を取る。従って、最
低でも検出器ケース４０５とファンモータフレーム４０
９の幅だけスペースを確保する必要があり、サーボモー
タ全体を小型，軽量，偏平化する場合に問題となる。

【００１１】また、従来のラジアルギャップ形ファンモ
ータで、検出器スペース分の中空化を実現することは、
図６に示したラジアル方向に構成された磁気回路のうち
回転子鉄心５０４の内径肉厚を大幅に削る必要がある。
しかし、これは本削除部分での磁気飽和を招くことか
ら、ファンモータの出力不足につながり、大部分の場合
は実用化が難しい。なお、図６において図５と同一部分
には同一符号を付している。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、モータ回転軸中央部を中
空化して検出器やケーブルなどの設置スペースを確保す
ることができ、サーボモータ等へ組み込んだ際における
小型化，偏平化をはかり得る中空アキシャルギャップ形
ファンモータを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を採用している。

【００１４】即ち本発明は、サーボモータ等に適用され
る冷却用ファンモータにおいて、磁気回路構成をモータ
回転軸中央部鉄心を含まないアキシャルギャップ形構造
として、磁気回路に不要となったモータ回転軸中央部の
中空化をはかることで、中空スペースへ検出器や配線ケ
ーブルなどの設置スペースを確保したことを特徴として
いる。

【００１５】また本発明は、サーボモータに取り付けら
れる冷却用ファンモータにおいて、磁気回路構成をモー
タ回転軸中央部鉄心を含まないアキシャルギャップ形構
造にして磁気回路に寄与しない中心部を中空化し、この
中空部にサーボモータの回転速度又は回転位置を検出す
る検出器を配置し、固定子フレームと検出器ケースを一
体化して検出器を内部に組み込んだ形としたことを特徴
としている。

【００１６】

【作用】従来のラジアルギャップ形ファンモータ構造
を、アキシャルギャップ形へ変更することで、磁気回路
を図２に示すようにアキシャル方向とし、これにより回
転中心軸付近へ磁気回路を構成しないスペースを確保す
ることで、その部分の中空化が可能となる。また、モー
タ出力は原理的に回転子のエアギャップ表面積に比例し
て大きくできることが知られていることから、アキシャ
ルギャップ形モータでは、ラジアル方向へ面積を確保で
きる偏平タイプモータ形ファンへ適用した場合、モータ
出力に寄与しないアキシャル方向長をラジアルギャップ
形に比較して相対的に短くでき、偏平化をはかることが
可能となる構造を持つファンモータを実現できる。

【００１７】さらに、ファンモータ中空部に検出器を組
み込むことにより、サーボモータへのファンモータ及び
検出器の組み込み時に、省スペース化，偏平化をはかる
ことができる。

【００１８】このように本発明では、アキシャルギャッ
プ形モータの採用により、磁気回路に寄与しない回転中
心軸スペースの中空化が可能となり、軽量化がはかられ
る。また、本スペースへ検出器，ケーブルなどの収容が
可能となることで、サーボモータやダイレクトドライブ
モータなどの省スペース化がはかられる。また、従来の
ラジアルギャップ形ファンモータに対して原理的には偏
平化をはかることが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２０】図１は、本発明の一実施例に係わる中空ア
キシャルギャップ形ファンモータの概略構成を示す断面
図である。駆動モータは、アキシャルギャップ形の単層
誘導機であり、固定鉄心７に巻かれた固定子巻線８へ単
相交流電圧を印加することにより、エアギャップ９中に
回転磁界を発生させる。

【００２１】次に、その磁界により、固定子鉄心３中に
あるカゴ形巻線４とエンドリング１０に２次電流が誘起
され、この２次電流と回転磁界によりフレミングの法則
により回転力が発生することで３と４で構成されるモー
タの回転子側が回転中心軸１３を中心に回転する。な
お、このとき、７と８から構成されるモータ固定子側も
反作用を受けるため、実際に使用する際には、固定子側
に直結された固定子フレーム６を他固定物などへのビス
止めを施す必要がある。

【００２２】ここで、回転子側は固定子フレーム６とは
ベアリング５を介して接続されている。また、回転子側
が回転中心軸１３を中心に回転することで、回転子鉄心
３に直結されたフレーム２及びフレーム２に取り付けら
れたファン羽根１が回転中心軸１３を中心に回転するこ
とで、冷却風を起こす。

【００２３】このように、従来のラジアルギャップ形フ
ァンモータの構造を、図１のようにアキシャルギャップ
形へ変更することにより、磁気回路を図２のようにアキ
シャル方向とすることができ、これにより回転中心軸付
近へ磁気回路を構成しないスペースを確保することがで
きる。なお、図２において図１と同一部分には同一符号
を付している。

【００２４】この中空部１１はケーブル配線，検出器の
設置など、ユーザ側で任意に利用活用が可能なスペース
である。本実施例では、サーボモータの回転速度又は回
転位置を検出する検出器は中空部１１に配置されてお
り、検出器ケース１２は固定子フレーム６に固定されて
いる。

【００２５】図３に、図１の実施例によるモータへの組
み込み例を示す。

【００２６】図３において、ファンモータ固定子フレー
ム３０９は、ファンモータフレーム３１２に固定されて
おり、ファンモータフレーム３１２は主モータフレーム
３０１に固定されている。ファンモータ回転子フレーム
３０６が回転中心軸３０８を中心として回転すると、フ
ァンモータ回転子フレーム３０６に結合したファン羽根
３０７が同期して回転し、冷却風を起こす。

【００２７】一方、検出器ケース３０５はファンモータ
固定子フレーム３０９の中空部に配置されており、かつ
ファンモータ固定子フレーム３０９に固定されている。
また検出器入力軸３１０は、ベアリング３０３を介して
主モータフレーム３０１に固定されているロータシャフ
ト３０２に接続されており、ロータシャフト３０２が３
０８を中心に回転することで、例えば検出器３０５がイ
ンクリメンタル式エンコーダの場合には、ロータシャフ
ト３０２の回転数に比例した周波数のパルス波を検出器
出力信号線３１１に出力する。

【００２８】このように本実施例によれば、アキシャル
ギャップ形ファンモータの中空部にエンコーダやレゾル
バなどの検出器を組み込むことで、モータ組み込み時に
必要なスペースはファンモータフレーム又は検出器ケー
スの幅だけ済むようになるので、モータ全体の偏平化，
軽量化，省スペース化をはかることができる。また、サ
ーボモータへのファンモータ及び検出器の組み込み時に
工数の低減をはかることができる。

【００２９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のラジアルギャップ形ファンモータ構造を、アキシャ
ルギャップ形へと変更することで、磁気回路をアキシャ
ル方向とし、モータ回転軸中央部を中空化して検出器や
ケーブルなどの設置スペースを確保することができ、サ
ーボモータ等へ組み込んだ際における小型化及び偏平化
をはかり得る中空アキシャルギャップ形ファンモータを
実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる中空アキシャルギャ
ップ形ファンモータの概略構成を示す断面図。

【図２】アキシャルギャップ形ファンモータの磁気回路
を説明するための模式図。

【図３】実施例によるサーボモータへの組み込み例を示
す図。

【図４】従来のサーボモータへの冷却用ファンモータ及
び検出器の組み込み方式の一例を示す断面図。

【図５】従来のファンモータの基本構造を示す断面図。

【図６】ラジアルギャップ形ファンモータの磁気回路を
説明するための模式図。

【符号の説明】

１…ファン羽根、 ２…フレーム、 ３…回転子鉄心、 ４…カゴ形巻線、 ５…ベアリング、 ６…固定子フレーム、 ７…固定子鉄心、 ８…固定子巻線、 ９…エアギャップ、 １０…エンドリング、 １１…中空部、 １２…検出器ケース、 １３…回転中心軸、 １４…検出器入力軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータ等に適用される冷却用ファン
   モータにおいて、磁気回路構成をモータ回転軸中央部鉄
   心を含まないアキシャルギャップ形構造とし、磁気回路
   に不要となったモータ回転軸中央部の中空化をはかるこ
   とで、中空スペースへ検出器や配線ケーブルなどの設置
   スペースを確保したことを特徴とする中空ファンモー
   タ。
2. 【請求項２】サーボモータに取り付けられる冷却用ファ
   ンモータにおいて、磁気回路構成をモータ回転軸中央部
   鉄心を含まないアキシャルギャップ形構造にして磁気回
   路に寄与しない中心部を中空化し、この中空部にサーボ
   モータの回転速度又は回転位置を検出する検出器を配置
   し、固定子フレームと検出器ケースを一体化して検出器
   を内部に組み込んだ形としたことを特徴とする中空ファ
   ンモータ。