200820555 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於作為被裝載於無線操縱（通稱：無線 控制’以下稱為rADI〇C〇N〈登錄商標〉）式的模型飛機、直 昇機、>飞車、船舶、以及最近流行之人型機器人的小型動 作衣置之伺服單元的驅動馬達。尤其，係有關於使用具有 ’繞组線圈之外徑P 30mm以下的圓筒馬達之伺服單元，係有 • $於可承受如在過負載之狀態一直重複正、反轉及靜止狀 連、的嚴酷之動作使用的小型馬達之熱對策。 【先前技術】 近年來，隨著收發器的高科技化、電動馬達之無刷 化、以及重量輕之鋰聚合物（Li—p〇)電池的實用化，進而 0司服迴轉感測器等之電子機器的高性能化，無線控 制機體之動力性能和操縱性飛躍似地提高。又，和益線栌 :機體之噴射引擎化或比例尺機的大型化或高性能化； 伴隨之運動，降铗μ扭 > 丄、 此的k兩成正比地希望對響應性佳地控制 之，位构服早元的高扭矩化、大電流化之處理。因而，伺 服早兀内之驅動馬達的特性提高變成必要而不可欠缺。 在對°亥伺服單兀之高扭矩化、大電流化的處理，為了 :到祠：元内之驅動馬達的輸出特性，尤其高輸出動 恭夕：了人缺之大電流化所引起的熱對策係最重要。過負 用所引起的驅動馬達之異常發埶的 性能惡化及故障，除…不僅馬達本身的
除了熱老化所引起的對磁鐵之影響以 7075-8903-PF 5 200820555 外，對伺服單元整體之動作特性的降低之原因亦大為3 響。 在第5圖表示以往之無鐵心馬達型式的伺服單元所使 用之驅動馬達的構造之一例。如第5圖所示，驅動馬達1〇1 將軸承殼103部分安裝於圓筒形之外殼1〇2的筐體内之中 心位置，在該軸承殼1 0 3的外徑侧，插入配置圓筒形之磁 . 鐵105。又，在内徑側配置2個軸承104，這些成為驅動 馬達101的定子部。 籲 而’轉子部將軸111作為中心軸，並將圓筒形之繞組 線圈112配置於外周，以支持該繞組線圈〗丨2之一端的形 式，用已配置整流子1 08和散熱板113之圓盤形的樹脂模 製體11 0，將軸111和繞組線圈丨丨2 一體地固定。將此杯 形繞組線圈112部分作為轉子部，裝入該定子部之圓筒形 的磁鐵1 0 5部分，並將電刷座1 〇 6安裝於外殼J 〇 2之開口 知側’错此完成馬達1 〇 1。 φ 如第5圖所示，轉子部側繞組線圈112雖然設計成使 對定子部側外殼102及磁鐵1〇5具有某程度之空隙並進行 轉動驅動，但是因過負載所引起的異常發熱而繞組線圈 • 112發生熱變形之情況，對定子側的接觸可能引起動作不 良。這係由於構造上驅動馬達内部係大致密閉狀態，過大 力作用於伺服單元，上鎖之過負載的使用狀態持續，係 、％、、且線圈112之異常發熱的原因。這係由於驅動馬達内部 係無空氣之對流的密閉式内部構造，從係發熱處之繞組線 至外裝的外设1 〇 2為止之導熱速度很慢，這成為構 7075-8903-PF 6 200820555 造上的問題。 對此上述之問題，已改良馬達的内部構造和零件材質 之專利申請作為該第5圖，揭示於特開2〇〇2一 〇17〇66號 公報。在此專利申請，提議一種驅動馬達1〇1構造，其係 在轉子部之散熱板11 3採用散熱和導熱佳的鋁輪轂，將繞 •組線圈112之發熱從散熱板113經由軸m，高效率地傳 ， 至外裝外殼102侧。 # 在該冷卻構造，如第6圖所示，根據箭號所示之流向， 在繞組線圈112部分的發熱，利用驅動馬達1〇1内部之各 零件的導熱，從驅動馬達101之外殼1〇2向飼服單元側之 外裝外殼傳導。因而，藉由和外殼1〇2接觸之飼服單元侧 的外裝外殼材質採用導熱佳之金屬材料’並在和外氣接觸 之祠服單元外裝表面自然散熱’藉此進行處理。 又，一般如特開平05 一 103443號公報所示，提議「在 冷卻風路之連通路配置和轉子部一體地轉動，並對各冷卻 •料產,冷卻風的風扇之構造」。可是，在此構造，轉子 持、Λ轉動係產生冷卻風的前提條件，不適合無線控制 器用伺服單元之驅動馬達。 [專利文獻〗]特開2002 — 017066號公報 [專利文獻2]特開平〇5_1〇3443號公報 【發明内容】 【發明要解決之課題】 在無線控制器用伺服單元的驅動馬達，在其用途之構
7075-8903-PF 7 200820555 〇 ’在電流一直流向驅動馬達之繞組線圈的狀態，重複 也進行無理地停止馬達之轉動，並在靜止狀態的位置保持 輸出軸之轉向的動作。如此在無線控制器用伺服單元的驅 動馬達用法在轉子持續轉動之—般的驅動馬達之使用係 不可能。 • 隹琢符開2002 — 01 7066號公報所示之内部密閉 型的使用具有散熱板之轉子構造的小型馬達，因為熱對策 、‘充刀所以在轉子側，未完全解決繞組線圈之異常發 熱—線圈的變形—對定子侧之接觸的問題，或在定子侧， 未：全解決接近之定子側磁鐵的異常溫度上昇—磁鐵特 性惡化(減磁扭矩減少的問題，例如在針對3d競技之 無線控制直昇機模型（以下稱為無線控制直 3服單，情況等，對連續之激-作， 運之異系發熱的問題亦影塑綠姑 ά兄技之正確性，而在動力性能 的心化及可靠性、耐久性具有問題。 昇機=在進行特技表演之最近_ 3D競技之無線控制直 幵棧的情況，數分鐘的表演之間， 行動作，在伺服單元之轉向反轉：之激烈的飛 用，作用^ 轉门反轉過負载的狀態持續之使 的ρΙΓ 元㈣㈣馬達本身之驅動負载所引起 的發熱亦超出想像之嚴酷。 ^ 因而，最近急需適應在極限使用區域之飼服單 s矩化、大電流化之驅動馬達的熱對策，由於飼服时一门 過度的動作，對伺服單元 早兀之 負載時流動的電流變大之情況， 刀抑制繞組線圈的異常發
7075-8903-PF 8 200820555 =起之驅動馬達内部溫度的上昇，並防止馬達本身之 效率降低的強迫散熱構造。 a +身之 【解決課題之手段】 笋明為：：決上述之問題，在申請專利範圍第1項記载之 x '、-種無線控制用伺服單元之驅動馬達 控制器用飼服單元之驅動馬達，於該驅動的、線 端，設置和侗服罝齐+认， 咬成的一 Μ服早70之輪出驅動軸側的第一#子之動不 :，並在該輸出驅動軸上以和該第-轉子獨立的方式= =轴流風扇形狀之第二轉子，該第二轉 2 70動作中總是轉動並進行送風動作。 早 專利請專利範圍第2項記载的發明，係在該申請 &g之無線控制用伺服單元的驅 外殼的-部分、或和外殼敌合之電刷座的一部分達:該 端面的一部分’設置用以使各部和輸出驅動 轴方向連通之吸排氣用的通風口。 又，在申請專利範圍第3項記载的發明 或2項之無線控軸服單元的驅動二 轉子#'包括疊層鐵心繞組芯框的外磁型轉子構造。 又，在申請專利範圍第4項記载的發明，係在該^主 專利範圍第1或2項之無線控制用飼服單元的驅 。月 該第二轉子係在平面上包括複數扁平空芯型繞組線：的 面相對向型扁平轉子構造。 、 又，在申請專利範圍第5項記载的發明，採 申請專利範圍第！或2項所述之驅動馬達的無線 7075-8903-PF 9 200820555 伺服單元。 【發明效果】 若依據在申請專利 〜執圍弟1項記载之發 驅動馬達，其係於該驅 ^ 口為包括 兀之輸出驅動軸側的第 ”们服早 動軸上設置以獨立於二=作以外’並在該輪出驅 扇形狀之第二轉子，今第一f子的方式動作、具有軸流風 疋轉動並進行送風動作之驅動馬達，所以在飼服單元= 時，即使在驅動馬達 動作 =:亦藉由第:轉子的之連續轉動，而強 口 、工孔並抑制第一轉子侧之繞組線圈的溫度之上昇： 可防止驅動馬達的動作效率降低。 植即’在第一轉子侧，利用該第二-轉子的強迫冷卻解決 ::線圈之異常發熱'線圈的變形—對定子侧之接觸的 問趨，又在定子側，亦同時解決 心卞侧磁鐵的溫度 p磁鐵之特性惡化（磁性減少）—扭矩減少的問題。因 而’可應付在極限使用區域之伺服單元的高扭矩化 流化。 々a电 ▲又’若依據在申請專利範圍第2項記载的發明，藉由 在該外殼的一部分、或和外殼嵌合之電刷座的一部分、曰或 第二轉子侧之蓋子端面的一部分，設置用以使各部：輸-出 驅動軸方向連通之吸排氣用的通風口，而利用第二轉子 風扇動作使馬達内部的空氣不會滯留而流動，5 2 一. 』忖判將弟 轉子之繞組線圈的異常發熱擴散之效果。 7〇75-8903-PF 10 200820555 "用該第二轉子之風扇 昇，經由吸排氣用之通風口，強迫地動关馬達w内部的溫度上 從該外殼往驅動馬達外部排 ^風分散，作為促使 高冷卻效果。 出之工乳的流動之作用，可提 又，若依據在申請專利範圍第3項記 轉子係包括疊層鐵心繞組芯框 、"月’第二 之鈾法★ π自 的外磁型轉子構造，和薄型 之軸-式風扇形狀組合’作為驅動馬達 小，驅動馬達整體可變得小型。 、二曰口 又，若依據在申請專利範圍第4項 ^ 轉子例如係在平面上包括複數扁平三角形之：：：弟二 線圈的面相對向型扁平轉子構 括：芯型繞組 為第二轉子，徑向及軸向的⑽形狀組合’作 變得更小S。 可更小，㈣馬達整趙可 5項記載的發明，作為 在連續使用可得到安定
又，若依據在申請專利範圍第 高性能的無線控制器用伺服單元， 之動作特性。 【實施方式】 以下，參照圖面說明本發明之驅動馬達的最佳形態。 〈第1實施形態〉 " 在第1圖及第2圖表示本發明之驅動馬達的一例。第 1圖及第2圖各自表示驅動馬達之内部構造的側剖面圖及 說明在驅動馬達内部之吸排氣的空氣之流動的示意圖。 7075-8 903-pp 11 200820555 2圖所示之驅動馬達係在轉子部使用圓筒空芯形之 .^ ^ 稱 作為適應標準尺寸之無 線技制用伺服所用的驅動 2〇m者。 ^之直徑，表示外殼外“ ,定子部以内包2個軸承4的形式將軸承殼3固定於杯 形之外殼2及外殼2的底部側—端之中心，並將圓筒形的 磁鐵5 承殼3之外周。又，⑽住該杯形外殼 2之開放端侧的形4，供電端子7及電刷8和被配置於内 部側的電刷座6嵌合，而構成驅動馬達本體的筐體部分。 .而’第一轉子之構造係由該定子部之軸承4軸支，以 成為輸出轴之轴11為中心軸’將小齒輪14配置於-端 側，又將整流子9配置於另-端側，利用阻止轉動之樹脂 板製體1G將圓盤形的散熱板13配置固定於大致軸^之 中位置X在D亥政熱板j 3之外徑部分，以支持圓筒形 的繞組線圈1 2之一端你I沾彬 鳊側的形式，一面保持和該磁鐵5之 外周的蓋子，一面保持進行轉動驅動之繞組線圈12。 又第一轉子之風扇構造係附加地被安裝於該電刷座 6的一端。在電刷座6，複數小片狀之磁鐵25配置於電刷 座6内徑壁的圓周上’繞組於疊層鐵心21的繞組線圈 配置於和該磁鐵25相對向之位置。又，和疊層鐵心21成 為一體構造之内徑部分分別配置以樹脂成形的風扇23和 電刷28以及整流子29’在該軸^之延長線上，利用滚珠 軸承20以和第一轉子獨立之方式將第二轉子整體支持成 自由轉動。 7075—8903—PF 12 200820555 利用此上述之轉子構造，將伺服動作信號和電源輸入 供電端子7’在產生各自之動作的情況，不會受到第一轉 子t伺服驅動動作左右，而第二轉子的風扇構造可獨立地 爾動。因而，驅動馬達内之已加熱的空氣不會滯留， 而一直發生來自外氣的吸排氣。 在第2圖以箭號表示風扇23所產生之在驅動馬達内 氣的流動。首先’利用風扇23之轉動動作， 外氣的空氣從通風口 A、、☆ 、1 A桃入。该空氣通過係發熱體之第一 ”的繞組線圈12之兩側。此時’繞組線圈12之内徑側 的工氣通過散熱板i 3位 ,0 ^ ^ ^ 之通風口 B。已冷卻繞組線圈 1 2之空氣，接著通過貫穿 貝牙電刷座6的通風口 C，並根據轉 h U的送風動作，從通風口 D往外殼2的外部被 排出。 在無線控制用飼服嚴斧自4田4 、去，A 斤用之驅動馬達，將該驅動馬 二的小齒輪U和饲服單元側之多段的齒輪喃合，為了 &制在固定之角度範圍動作的伺服 必須保持在總是停止作為邑、查4下弟轉子 , 乍為馬達功月匕的轉動運動之靜止狀 在繞組線圈12,通電狀態-直持續，而繞組線 圈12本身持續發熱。 子之繞組、㈣12部分的發熱，在本實施 用射；該風423之轉動動作係有效，因為利 的作用總是得到一連串之空氣的流 以一 直產生驅動馬達1内部之冷卻效果。 即，驅動馬達i動作時，即使在第—轉子之繞組線圈
7075-8903-PF 13 200820555 ::發熱的情況，藉由第二轉子之連續轉動動 地排出驅動馬達1内部的空氣，並抑制繞組線目12之„ f的上昇，可防止驅動馬達1之驅動效率降低。因而，: 弟轉子，以強迫冷卻解決繞組線圈12之異常發^繞 組線圈12的變形，子侧之接觸的問題，又在定；側， 亦同時解決接近之定子側磁鐵5的溫度上昇,5之特 性惡化（磁性減少扭矩減少的問題。 因而，可應付在極限使用區域之飼服單元的高扭矩化 和大電流化，又，作為高性能之無線控制用祠服單元，散 熱性亦優異’即-使在嚴之連續使用，亦可得到總是安定 的動作特性。 〈第2實施形態〉 在第3圖及第4圖表示本發明之驅動馬達的另一例。 第3圖及第4圖各自表示驅動馬達之内部構造的側剖面圖 及說明在驅動馬達内部之吸排氣的空氣之流動的示意圖。 第3圖所示的驅動馬達31和第丨實施形態所示之無 鐵心馬達構造一樣，作為適應標準尺寸之無線控制用伺服 所用的驅動馬達之直徑，表示外殼外徑$ 2 〇mm者。 以下，省略和該第1實施形態一樣之部分的符號之說 明等，而僅局部地說明構造相異處。 如第3圖所示，第二轉子之風扇33和該第1實施形 態一樣，係附加地，被安裝於該電刷座6的一端。圓環之磁 鐵35配置於蓋子26，空芯形狀的繞組線圈32和軛34 — 起配置於和磁鐵35面相對向之位置。又，以樹脂成形之 7075-8903-PF 14 200820555 風扇33的基部和電刷28以及整流子29各自配置於該轴 11之延長線上，並利用滾珠軸承2〇以和第一轉子獨立之 方式將第二轉子整體支持成自由轉動。 利用此上述之轉子構造，將伺服動作信號和電源輪入 供電端子7,在產生各自之動作的情況，不會受到第一轉 子，伺服職動作左右，而第：轉子的風扇構造可獨立地
威灵轉動因而’驅動馬達内之已加熱的空氣不會滯留， 而一直發生來自外氣的吸排氣。 弟4圖以箭號表示風扇33所產生之在驅動馬達内 部的具體之空氣的流動。首先，利用風扇33之轉動動作， 外亂的κ《通風σ A流人。該空氣通過係發熱體之第一 轉子的繞組線圈12之兩側。此時，繞組線圈12之内徑側 的空氣通過散熱板13他通風口 B。已冷卻繞組線圈 :=，接著通過貫穿電刷座6的通風口。，並根據轉 2風扇33的送風動作，從通風口 D往外殼2的外部被 排出。 妒能之第弟—轉子之繞組線目12部分的發熱，在本實施 用:戶：―轉子的該風4 33之轉動動作係有效，因為利 =33的作用總是得到-連串之空氣的流動，所以一 產生驅動馬達31内部之冷卻效果。 域之=單實施形態—樣，可應付在極限使用區 無線控制用Γ 和大電流化’又，作為高性能之 使用 錯早70，散熱性亦優異，即使在嚴酷之連續 亦可得到總是安定的動作特性。 7075-8903-pp 15 200820555 【工業上之可應用性】 置 的 等的驅動源並可 嚴酷之動作條件 本發明可應用於作為位置控制裝 承文如總是在過負載之狀態重複使用 的小型驅動馬達。 【圖式簡單說明】 一圖係表示本發明之驅動馬達的實施形態之一制& 側剖面圖。 1?J m 第圖係表不在本發明之驅動馬達的實施形態之一例 的空氣之流動的側剖面圖。 第3圖係表示本發明之驅動馬達的實施形態之另一例 的側剖面圖。 第4圖係表不在本發明之驅動馬達的實施形態之另一 例的空氣之流動的侧剖面圖。 第5圖係表不以往之驅動馬達的冷卻構造之一例的側 剖面圖。 第6圖係表示在以往之驅動馬達的冷卻構造之熱傳導 的一例之侧剖面圖。 【主要元件符號說明】 b 31、i〇l驅動馬達 2、 1 0 2外殼 3、 103軸承殼 4、 104軸承
7075-8903-PF 16 200820555 5、 25、35、105 磁鐵 6、 106電刷座 7、 107供電端子 8、 28、108 電刷 9、 29整流子 1 0、11 0樹脂模製體 1卜111軸 12、22、32、112繞組線圈 1 3、11 3散熱板 14、114小齒輪 2 0滚珠軸承 21疊層鐵心 23、33風扇 26蓋子 34軛 A、B、C、D 通風口 17
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